CN102646460B - 图案化导电元件的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图案化导电元件的制备方法，其具体包括：提供一第一基底；在所述第一基底的一表面形成一第一粘胶层；按照预定图案局部固化第一粘胶层，使得第一粘胶层形成固化的第一区域和未固化的第二区域；在第一粘胶层表面形成一纳米碳管层；固化位于第二区域的第一粘胶层；提供一表面设置有第二粘胶层的第二基底，并将该第二基底的第二粘胶层与所述纳米碳管层贴合；以及将所述第二基底与第一基底分离，从而在第一基底表面形成第一图案化透明导电层，在第二基底表面形成第二图案化透明导电层。通过将第二基底与第一基底贴合再分离的方法同时在第二基底与第一基底表面形成图案化透明导电层，可一次制备两个图案化导电元件。

Description

图案化导电元件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种图案化导电元件的制备方法，尤其涉及一种制备基于纳米碳管的图案化导电元件的制备方法。

背景技术

透明导电元件，尤其是图案化导电元件，是各种电子设备，如触摸屏、液晶显示器、场发射显示装置等的重要元件。

现有技术中的图案化导电元件包括一基底以及形成于该基底表面的图案化的铟锡氧化物层(ITO层)。然而，ITO层在不断弯折后，其弯折处的电阻有所增大，其作为透明导电层具有机械和化学耐用性不够好的缺点，且存在电阻不均匀且电阻值范围较小的现象。从而导致现有的触摸屏存在耐用性差、灵敏度低及准确性较差等缺点。而且，ITO层作为透明导电层通常采用离子束溅射或蒸镀等工艺制备，因此，使得ITO层的制备成本较高。而图案化ITO层的方法通常为镭射刻蚀，该方法不仅制备成本较高，而且制备效率较低。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种成本较低，且效率较高的图案化导电元件的制备方法。

本发明提出一种图案化导电元件的制备方法，其具体包括：提供一第一基底；在所述第一基底的一表面形成一第一粘胶层；按照预定图案局部固化第一粘胶层，使得第一粘胶层形成固化的第一区域和未固化的第二区域；在第一粘胶层表面形成一纳米碳管层；固化位于第二区域的第一粘胶层；提供一表面设置有第二粘胶层的第二基底，并将该第二基底的第二粘胶层与所述纳米碳管层贴合；以及将所述第二基底与第一基底分离，从而在第一基底表面形成第一图案化透明导电层，在第二基底表面形成第二图案化透明导电层。

与现有技术相比较，本发明实施例提供的图案化导电元件的制备方法具有以下优点：通过将第二基底与第一基底贴合再分离的方法同时在第二基底与第一基底表面形成图案化透明导电层，一次制备两个图案化导电元件。该方法不仅工艺简单，成本低廉，且提高了制备图案化导电元件的效率。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1为本发明实施例提供的图案化导电元件的制备方法的工艺流程图。

图2为本发明实施例制备的第一图案化导电元件的俯视图。

图3为本发明实施例制备的第二图案化导电元件的俯视图。

图4为本发明实施例的纳米碳管膜的扫描电镜照片。

主要元件符号说明：

10：第一图案化导电元件

12：第一基底

13：第一粘胶层

132：第一区域

134：第二区域

14：纳米碳管层

142：未被固定的纳米碳管层

144：已被固定的纳米碳管层

15：掩模

150：本体

152：通孔

16：紫外光

18：第一图案化透明导电层

20：第二图案化导电元件

22：第二基底

23：第二粘胶层

28：第二图案化透明导电层

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的图案化导电元件的制备方法作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施例提供一种一次制备两个图案化导电元件的方法，其具体包括以下步骤：

步骤一，提供一第一基底12。

所述基底12主要起支撑的作用，其可以为一曲面型或平面型的结构。所述基底12具有适当的透光度。该基底12可以由硬性材料或柔性材料形成。具体地，所述硬性材料可选择为玻璃、石英、金刚石或塑胶等。所述柔性材料可选择为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，或聚醚砜(PES)、纤维素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)或丙烯酸树脂等材料。优选地，所述基底12的透光度在75％以上。可以理解，形成所述基底12的材料并不限于上述列举的材料，只要能使基底12起到支撑的作用即可。本实施例中，所述第一基底12为一平面型的PET膜。

步骤二，在所述第一基底12的一表面形成一第一粘胶层13。

所述第一粘胶层13的材料不限，只要是在某一条件下可以实现局部固化的粘胶都可以，如：热塑胶、热固胶或UV胶等。所述粘胶层13的厚度为1纳米～500微米。优选地，所述粘胶层13的厚度为1微米～2微米。所述粘胶层13具有适当的透光度，优选地，所述粘胶层13的透光度在75％以上。所述形成一第一粘胶层13的方法可以为旋涂法、喷涂法、刷涂等。本实施例中，所述第一粘胶层13为一厚度约为1.5微米的UV胶层，其通过刷涂的方法形成于PET膜一表面。

步骤三，按照预定图案局部固化第一粘胶层13，使得第一粘胶层13形成固化的第一区域132和未固化的第二区域134。

所述局部固化第一粘胶层13的方法与第一粘胶层13的材料有关。所述热塑胶可以通过局部冷却固化，所述热固胶可以通过局部加热固化，所述UV胶可以通过局部紫外光照固化。具体地，所述局部加热的方法可以通过掩模结合红外线照射法实现，所述局部紫外光照的方法可以通过掩模法实现。所述第一粘胶层13位于第一区域132的部分形成一第一预定图案。所述第一粘胶层13位于第二区域134的部分形成一第二预定图案。该预定图案可以为单一图形、多个相同的单一图形、多个不同的单一图形的组合等。所述单一图形包括圆形、方形、三角形等常见的几何图形。所述预定图案的形状与所要制备的第一图案化透明导电层18的形状相同。可以理解，所述第一预定图案和第二预定图案互补，即第一预定图案和第二预定图案贴合可以形成一完整的与第一粘胶层13图形相同的图形。

本实施例中，所述位于第一区域132固化的第一粘胶层13和位于第二区域134未固化的第一粘胶层13分别形成多个间隔设置的条形图案。本实施例的第一粘胶层13为一UV胶层，其固化的方法具体包括以下步骤：

首先，在所述第一粘胶层13上方设置一掩模15。

所述掩模15悬空设置于所述第一粘胶层13远离第一基底12的表面上方。所述掩模15的形状和大小根据所要制备的第一图案化透明导电层18选择。具体地，所述掩模15包括一本体150，且该本体150上设置有通孔152。所述通孔152为透光部，所述本体为挡光部。所述透光部可以位于挡光部的中间位置也可以位于挡光部的边缘位置。由于掩模15的作用，所述第一粘胶层13对应于透光部的区域定义为第一区域132，对应于挡光部的区域定义为第二区域134。本实施例中，所述掩模15为一具有多个条形开孔的挡板。

其次，采用紫外光16通过掩模15照射所述第一粘胶层13。

由于被挡光部遮挡，所述第一粘胶层13位于第二区域134的部分不会被紫外光16照射到。而第一粘胶层13位于第一区域132的部分，由于通过透光部暴露，所以会被紫外光16照射到。由于所述第一粘胶层13为一UV胶层，所以通过紫外光16照射后，位于第一区域132的第一粘胶层13固化，而位于第二区域134的第一粘胶层13不会固化。所述紫外光16照射的时间为2秒～10秒。本实施例中，所述紫外光16照射的时间为4秒。

最后，去除所述掩模15。

步骤四，在第一粘胶层13表面形成一纳米碳管层14。

所述纳米碳管层14由若干纳米碳管组成，该纳米碳管层14中大多数纳米碳管的延伸方向基本平行于该纳米碳管层14的表面。所述纳米碳管层14的厚度不限，可以根据需要选择；所述纳米碳管层14的厚度为0.5纳米～100微米；优选地，该纳米碳管层14的厚度为100纳米～200纳米，纳米碳管层14的透光度在75％以上。由于所述纳米碳管层14中的纳米碳管均匀分布且具有很好的柔韧性，使得该纳米碳管层14具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不易破裂。

所述纳米碳管层14中的纳米碳管包括单壁纳米碳管、双壁纳米碳管及多壁纳米碳管中的一种或多种。所述单壁纳米碳管的直径为0.5纳米～50纳米，双壁纳米碳管的直径为1.0纳米～50纳米，多壁纳米碳管的直径为1.5纳米～50纳米。所述纳米碳管的长度大于50微米。优选地，该纳米碳管的长度优选为200微米～900微米。

所述纳米碳管层14中的纳米碳管无序或有序排列。所谓无序排列是指纳米碳管的排列方向无规则。所谓有序排列是指纳米碳管的排列方向有规则。

具体地，当纳米碳管层14包括无序排列的纳米碳管时，纳米碳管相互缠绕或者各向同性排列；当纳米碳管层14包括有序排列的纳米碳管时，纳米碳管沿一个方向或者多个方向择优取向排列。所谓“择优取向”是指所述纳米碳管层14中的大多数纳米碳管在一个方向或几个方向上具有较大的取向几率；即，该纳米碳管层14中的大多数纳米碳管的轴向基本沿同一方向或几个方向延伸。所述纳米碳管层14的中的相邻的纳米碳管之间具有间隙，从而在纳米碳管层14中形成多个间隙。

本实施例中，所述纳米碳管层14包括至少一纳米碳管膜。当所述纳米碳管层14包括多个纳米碳管膜时，该纳米碳管膜可以基本平行无间隙共面设置或层叠设置。请参阅图4，所述纳米碳管膜是由若干纳米碳管组成的自支撑结构。所述若干纳米碳管沿同一方向择优取向排列。该纳米碳管膜中大多数纳米碳管的整体延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多数纳米碳管的整体延伸方向基本平行于纳米碳管膜的表面。进一步地，所述纳米碳管膜中多数纳米碳管是通过范德华(Van Der Waals)力首尾相连。具体地，所述纳米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多数纳米碳管中每一纳米碳管与在延伸方向上相邻的纳米碳管通过范德华力首尾相连。当然，所述纳米碳管膜中存在少数随机排列的纳米碳管，这些纳米碳管不会对纳米碳管膜中大多数纳米碳管的整体取向排列构成明显影响。所述纳米碳管膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身膜状状态，即将该纳米碳管膜置于(或固定于)间隔设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的纳米碳管膜能够悬空保持自身膜状状态。

具体地，所述纳米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多数纳米碳管，并非绝对的直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。因此，不能排除纳米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多数纳米碳管中并列的纳米碳管之间可能存在部分接触。

具体地，所述纳米碳管膜包括多个连续且定向排列的纳米碳管片段。该多个纳米碳管片段通过范德华力首尾相连。每一纳米碳管片段包括多个相互平行的纳米碳管，该多个相互平行的纳米碳管通过范德华力紧密结合。该纳米碳管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该纳米碳管膜中的纳米碳管沿同一方向择优取向排列。

可以理解，通过将多个纳米碳管膜平行且无间隙共面铺设或/和层叠铺设，可以制备不同面积与厚度的纳米碳管层14。每个纳米碳管膜的厚度可为0.5纳米～100微米。当纳米碳管层14包括多个层叠设置的纳米碳管膜时，相邻的纳米碳管膜中的纳米碳管的排列方向形成一夹角α，0°≤α≤90°。

所述纳米碳管膜可通过从纳米碳管阵列直接拉取获得。具体地，首先于石英或晶片或其他材质的基板上长出纳米碳管阵列，例如使用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)方法；接着，以拉伸技术将纳米碳管逐一从纳米碳管阵列中拉出而形成。这些纳米碳管借由范德华力而得以首尾相连，形成具一定方向性且大致平行排列的导电细长结构。所形成的纳米碳管膜会在拉伸的方向具最小的电阻抗，而在垂直于拉伸方向具最大的电阻抗，因而具备电阻抗异向性。

所述纳米碳管层14可以通过印刷、沉积或直接铺设等方法形成于第一粘胶层13表面。本实施例中，所述纳米碳管层14为一具有自支撑作用的纳米碳管膜，其可以直接铺设于整个第一粘胶层13表面，以将整个第一粘胶层13覆盖。可以理解，通过平行无间隙设置多个纳米碳管膜可以拼接成大面积的纳米碳管层14。

当纳米碳管层14形成于第一粘胶层13表面后，由于第一粘胶层13位于第一区域132的部分已经固化，所以位于第一区域132的纳米碳管层14仅形成于第一粘胶层13表面，且通过范德华力与固化的第一粘胶层13结合。因此，所述位于第一区域132的纳米碳管层14与第一粘胶层13的结合力比较微弱。由于第一粘胶层13位于第二区域134的部分尚未固化，所以位于第二区域134的纳米碳管层14则会部分或全部浸润到第一粘胶层13中，且通过粘结力与第一粘胶层13结合。因此，所述位于第二区域134的纳米碳管层14与第一粘胶层13的结合力比较牢固。优选地，所述位于第二区域134的纳米碳管层14中的纳米碳管部分浸润到第一粘胶层13中，部分暴露于第一粘胶层13外。

进一步，为了使位于第二区域134的纳米碳管层14浸润到第一粘胶层13中，还可以包括一挤压该纳米碳管层14的步骤。本实施例中，采用一PET膜铺设于纳米碳管层14表面，轻轻的挤压该纳米碳管层14。

步骤五，固化位于第二区域134的第一粘胶层13。

所述固化位于第二区域134的第一粘胶层13的方法与上述局部固化第一粘胶层13方法相同，需要根据第一粘胶层13的材料选择。本实施例中，通过紫外光照射的方法使位于第二区域134的UV胶固化。

由于位于第二区域134的纳米碳管层14浸润到第一粘胶层13中，所以该步骤中位于第二区域134的纳米碳管层14会被固定，从而形成已被固定的纳米碳管层144。而位于第一区域132的第一粘胶层13已经固化，所以位于第一区域132的纳米碳管层14不会被第一粘胶层13固定，从而形成未被固定的纳米碳管层142。

步骤六，提供一表面设置有第二粘胶层23的第二基底22，并将该第二基底22的第二粘胶层23与所述纳米碳管层14贴合。

所述第二基底22和第二粘胶层23与上述第一基底12和第一粘胶层13的结构、材料相同。优选地，所述第二基底22与第一基底12的形状大小相同，第二粘胶层23与第一粘胶层13的形状大小相同，且所述第二粘胶层23与所述纳米碳管层14重叠设置。本实施例中，所述第二基底22为一平面型的PET膜。所述粘胶层13为一厚度约为1.5微米的UV胶层。

步骤七，将所述第二基底22与第一基底12分离，从而得到一第一图案化导电元件10与一第二图案化导电元件20。

由于位于第一区域132的纳米碳管层14没有被第一粘胶层13固定，而位于第二区域134的纳米碳管层14被第一粘胶层13固定，所以在剥离该第二基底22的过程中，位于第一区域132的未被固定的纳米碳管层142与位于第二区域134的已被固定的纳米碳管层144分离。所述已被固定的纳米碳管层144被第一粘胶层13固定在第一基底12表面形成第一图案化透明导电层18。所述未被固定的纳米碳管层142被剥离，且被第二粘胶层23固定在第二基底22表面形成第二图案化透明导电层28。所述第一图案化透明导电层18与第二预定图案的形状相同。所述第二图案化透明导电层28与第一预定图案的形状相同。

进一步，本实施例步骤七之后还包括一固化所述第二粘胶层23的步骤，从而使第二图案化透明导电层28被第二粘胶层23固定。

请参阅图2和图3，本实施例制备的第一图案化导电元件10的第一图案化透明导电层18与第二图案化导电元件20的第二图案化透明导电层28形状互补，即第一图案化透明导电层18与第二图案化透明导电层28贴合可以形成一完整的纳米碳管层14。可以理解，所述第一图案化透明导电层18与第二图案化透明导电层28的形状可以相同或不同。本实施例制备的第一图案化导电元件10与第二图案化导电元件20可以应用于触摸屏、太阳能电池、液晶显示器等领域。

本发明实施例提供的图案化导电元件及其制备方法具有以下优点：第一，纳米碳管具有优异的力学特性使得纳米碳管层具有良好的韧性及机械强度，且耐弯折，故采用纳米碳管层作为透明导电层，可以相应的提高透明导电层的耐用性；第二，由于纳米碳管层包括多个均匀分布的纳米碳管，故，该纳米碳管层也具有均匀的阻值分布，因此，采用该纳米碳管层作为透明导电层可以相应的提高使用该透明导电层的电子设备，如触摸屏，的灵敏度及精确度；第三，由于纳米碳管膜具有自制成性，所以可以直接铺设于粘胶层表面，制备工艺简单化。第四，通过将第二基底与第一基底贴合再分离的方法同时在第二基底与第一基底表面形成图案化透明导电层，一次制备两个图案化导电元件，该方法不仅工艺简单，成本低廉，且提高了制备图案化导电元件的效率。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种图案化导电元件的制备方法，其具体包括：

提供一第一基底；

在所述第一基底的一表面形成一第一粘胶层；

按照预定图案局部固化第一粘胶层，使得第一粘胶层形成固化的第一区域和未固化的第二区域；

在第一粘胶层表面形成一纳米碳管层；

固化位于第二区域的第一粘胶层；

提供一表面设置有第二粘胶层的第二基底，并将该第二基底的第二粘胶层与所述纳米碳管层贴合；以及

将所述第二基底与第一基底分离，从而在第一基底表面形成第一图案化透明导电层，在第二基底表面形成第二图案化透明导电层。

2.如权利要求1所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述第一粘胶层的材料为热塑胶，所述局部固化第一粘胶层的方法为局部冷却。

3.如权利要求1所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述第一粘胶层的材料为热固胶，所述局部固化第一粘胶层的方法为局部加热。

4.如权利要求1所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述第一粘胶层的材料为UV胶，所述局部固化第一粘胶层的方法为局部紫外光照射。

5.如权利要求4所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述局部固化第一粘胶层的方法包括以下步骤：

在所述第一粘胶层上方设置一掩模；

采用紫外光通过掩模照射所述第一粘胶层；以及

去除掩模。

6.如权利要求1所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述纳米碳管层通过印刷、沉积或直接铺设的方法形成。

7.如权利要求1所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述在第一粘胶层表面形成一纳米碳管层的步骤之后，位于第一区域的纳米碳管层仅形成于固化的第一区域表面，位于第二区域的纳米碳管层部分或全部浸润到未固化的第二区域中。

8.如权利要求7所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述固化位于第二区域的第一粘胶层的步骤中，位于第二区域的纳米碳管层形成已被固定的纳米碳管层，而位于第一区域的纳米碳管层形成未被固定的纳米碳管层。

9.如权利要求8所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述第二基底与第一基底分离的过程中，已被固定的纳米碳管层和未被固定的纳米碳管层分离，且所述已被固定的纳米碳管层被第一粘胶层固定在第一基底表面形成一第一图案化透明导电层，而未被固定的纳米碳管层被被第二粘胶层固定在第二基底表面形成一第二图案化透明导电层。

10.如权利要求1所述的图案化导电元件的制备方法，其特征在于，所述第一图案化透明导电层与第二图案化透明导电层的形状互补。

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