CN103107285B - 一种立体显示电极及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示电极，包括透明薄膜显示电极和与透明薄膜显示电极连接的立体辅助电极，其特征在于：立体辅助电极包括成型绝缘层和固定在成型绝缘层上端的封闭绝缘层，成型绝缘层内设有用于容纳导电部的凹槽；立体辅助电极通过所述成型绝缘层下端设置的至少一个连通孔与透明薄膜显示电极相连通。本发明还公开了该显示电极的制造方法。本发明所述的立体电极具有低电阻和高透明的特性，通过调整辅助立体电极厚度和材料性质，极易实现低电阻、宽度最小化、导电性均匀、可弯曲、并与显示材料完全隔离。本发明所述的立体电极可以有效降低电极的电阻，充分利用显示器内部电极的冗余空间，提高显示器的分辨率、刷新速率和对比度。

Description

一种立体显示电极及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种立体显示电极及其制造方法。这种立体显示电极的结构和制作方法能应用于液晶显示器件、电子纸显示器和电致发光显示器，特别是有源液晶显示器、无源胆甾型液晶电子纸、无源扭曲向列相（TN，Twisted Nematic）及超扭曲向列相（STN，Super Twisted Nematic）显示器、有源电致变色显示器、电泳型电子纸和有机发光的背板电极部分。

背景技术

平板显示器的应用普及以来，其显示品质逐年提高，对比度、响应速度和分辨率正在给人们带来越来越丰富的视觉享受。这些进步与提高除与显示模式的创新有关外，也与显示电极的性能提升有着非常密切而又复杂的关系。伴随着平板显示器的柔性化的客观需求，对显示电极制造工艺的低温化、制造设备摒弃真空环境的简单化的期望也越来越高。显示电极性能的低电阻高透过率和微细化的要求也越来越迫切。迄今为止，在显示器中获得大量应用的电极有很多种，如无机金属氧化物透明电极（如ITO，Indium Tin Oxides，氧化铟和氧化锡的混合物）、金属薄膜电极（如铝、铬和铜）、有机薄膜电极（如CNT，CarbonNanotube，碳纳米管、石墨烯和聚3，4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐，（PEDOT:PSS，Poly（2,3-dihydrothieno-1,4-dioxin）-poly（styrenesulfonate））。这些材料制作出的显示电极，因工艺、结构差别，性能差异很大，对不同种类的显示器分辨率、响应速度、亮度和对比度都有重要的影响。

在不同的平板显示器中对显示电极要求也不同。日立显示器株式会社的发明专利中提及（专利公开号为CN101393362A），在中间隔着液晶层相对配置的一对基板中的一个基板上具有像素电极和对置电极，通过特殊的电极结构，来提高显示器的视角特性和响应速度。具体的结构为，在有源矩阵型液晶显示装置中应用了金属和无机金属氧化物薄膜电极，组成多条栅极信号线和与这些栅极信号线交叉地并列设置的多条漏极信号线。其次，各像素区域具有：由来自栅极信号线的扫描信号使其动作的薄膜晶体管、经过该薄膜晶体管被提供来自漏极信号线的图像信号的上述像素电极、以及被提供相对于该图像信号成为基准的信号的上述对置电极。

近年来，随着新材料研发的快速进步，有机元器件受到越来越多的关注，纯有机的电子元器件也不断问世。有机电子器件具有优异的灵活性和便携性，因此预期有机电子设备的实用价值将进一步提高。在显示领域，也已经积极地对有机材料构成的器件进行研究，如有机薄膜晶体管（OTFT，Organic thin-filmtransistor）、有机发光二极管（OLED，Organic Light-emitting Diode）和有机电极。早期合成的有机材料，大多数是绝缘材料，但是一些特殊结构的有机物展现出优良的导电性。这为了利用有机化合物的特性如灵活性和便携性提供坚实的基础，因此，有机电极被积极开发出来。日本九州大学的的发明专利（公开号为CN102194998A），提供一种有机半导体元件和有机电极的结构和制作方法，有机电极的使用提高了器件的可弯曲性。但是有机电极也有其非常难于改进的缺点，难于形成和金属电极相媲美的薄膜电极，形成规则和均匀的电阻分布，和已有的显示材料兼容性不好。这些都限制有机电极的广泛应用。

电阻和透过率是显示电极的两个最为重要的参数，构成各种平板显示器的电极薄膜与平板显示器件的性能有着十分密切的联系。如OTFT中需要接近零的接触电阻改善开关效应，非晶硅（a-Si，amorphous Silicon）制作的TFT需要光刻性能好来提高开口率和响应速度，OLED需要和各个介质层相互匹配来提高发光效率，特别是电极层的功函数和各个层的匹配。为满足这些要求，使用多种材料复合或改善电极的结构是行之有效的方法。如纳米立体电极或金属材料与有机材料、金属与ITO电极组合等等，下面简要综述一下这些方法的构造和存在的局限性。在电子纸等新型平板显示器中，低电阻和高透过率的性能是提升显示性能的重要途径之一。在用于有机装置中的包封电极公开号为CN101300690A的发明专利中提到，含有多层导电膜，但这种包封电极无法用到显示器件中，主要原因是透过率和稳定性。在目前的低电阻电极研究中，都不能同时具备低电阻和高透过率两方面的特性，现有的方法还存在很多局限性。许多电极难于形成和金属电极相媲美的薄膜电极，形成规则和均匀的电阻分布，和已有的显示材料兼容性不好。

关于立体电极，现有的发明是纳米量级材料生长方面进行创新的。使用单纯的ITO薄膜制备立体电极，见公开号为CN101931053A的发明专利。其发明点是包括一导电层以及复数ITO导电纳米柱，形成于导电层的表面，且其氧化铟锡纳米柱的长度可调变范围为10nm至1500nm，应用于有机太阳能电池的最佳长度可调变范围为50nm至200nm。其发明具有立体结构的氧化铟锡电极应用于有机光电组件（如：有机太阳能电池、有机发光二极管等）时，可增加主动层与电极的接触面积，有效提升电流注入或导出的效率。

在纳米级的尺度制造的立体电极，还可用于提高电子-空穴对数目，使电子-空穴对的损失最小化，和使超级电容器的电荷存储和充电响应速度提高。由所述方法制造的电极系和包括所述电极系的电气设备。所述方法包括的步骤：在第一电极上形成具有纳米孔的多孔性模板，其中纳米孔的直径为5nm到500nm；在纳米孔内形成与第一电极连接的杆状/管状第二电极。存在的不足是这种电极只能够提高界面的接触面积，无法有效利用平板显示器的空间，制造出低电阻的显示电极。

尽管这些发明在其它领域如有机太阳能电池和有机发光二极管可以提高导出效率，但在液晶、电子纸等显示领域需要极低电阻的引线部分无法应用。主要原因是上述的ITO显示电极的细微变化时电阻仍然很大，在实际应用中难于制造微米量级厚度的电极，无法降低引线电阻。无限制地增加ITO薄膜厚度的缺点是：随着ITO薄膜厚度增加镀膜时间显著加长、光刻工序的精度和制作时间都难以控制，无法达成量产。

随着电子技术的快速发展，各种平板显示器的解析度、反应速度都不断的提升和改进，因此需要传输与接收的信号量将随之增加，但显示器的整体尺寸却无法增加，甚至在显示器厚度的部分反而需要越做越小。故为了在有限的空间上，传输与接收大量的信号，配设在显示器与外部电路间的接口引线电极要求越来越精细。这些电极的导电性要求越来越高，特别是在视频显示和3D显示中画面需要极高的速度来切换。

在现代平板显示器件中，TFT是应用最为广泛的基础组件。对于一些应用，尤其是对于大面积显示器，比如开关速度并不高的显示器用背板开关线路而言，采用主流非晶硅技术的TFT线路可能成本太高。a-Si的高成本主要源于资本密集型的硅生产设备投入以及在制备这些线路所需的严格受控环境下的复杂高温、高真空光刻制备工艺。由于采用常规光刻工艺制备a-Si线路的高成本和生产过程的复杂性，人们对OTFT的兴趣与日俱增。有机材料不仅仅提供了采用低成本的溶液或液体生产技术的可能性，而且还提供了有吸引力的机械性质，比如在物理方面的致密、轻质和挠性。特别是生产过程的简单化，到期器件处理的环境友好型特性，为业界所青睐。

有很多关于提高和改善OTFT性能的电极材料和电极结构的发明，如以下专利US2006273303A1，US2009121618A1，CN101228645A中公开的内容。这些OTFT的结构，通常由位于衬底上的导电栅极、源极和漏极、将源极与栅极和漏极分隔开的电绝缘栅介电层、以及与栅介电层接触并且将源极和漏极桥接的半导体层组成。用于制备源极和漏极的材料对OTFT的性能有影响。这些材料的功函数P型半导体的情况下应该与半导体的最高已占分子轨道（HOMO，Highest Occupied Molecular Orbital）相同或者非常接近，在n型半导体的情况下应该与半导体的最低未占分子轨道（LUMO，Lowest Unoccupied MolecularOrbital）相同或者非常接近，在n型半导体的情况下应该与半导体的LUMO相同或者非常接近，以便电荷注入和提取时没有势垒。为了获得最优化运行，要求接触电阻地或者没有，如果接触电子阻，那么为了注入和提取电荷载体，在电极处需要高的电场强度。经验证明，导电聚合物是有机半导体的有效选择。

对于以上提到的沉积型有机分子电子器件用材料来说，因有机材料具有许多优点，如可以喷墨印刷和功函数匹配性高，被许多发明所采用，有很多发明在尝试改进成膜的效果，参见公开号为CN102318450A的发明专利。特别是在OLED显示器件中，为了应用PEDOT：PSS对于以上提到的沉积型有机分子电子器件用材料来说，因有机材料具有许多优点，如可以喷墨印刷和功函数匹配性高，被许多发明所采用，有很多发明在改进成膜的效果，通过在基底提供有许多阴极底切隔板，以分离相邻的阴极线通过存储体确定多个井，在每一井的周围构造并留下在井的底座处暴露的阴极层。在基底表面上存储体的边缘或面逐渐缩减到10至40度的角度。存储体呈现疏水表面，以便它们没有被沉积的有机材料的溶液润湿，并因此辅助容纳沉积材料在井内。尽管这种有机电极很好地改善，OLED显示器的性能，但由于采用叠层结构，不能应用到液晶显示器等液态显示器件中，其原因一是其电极结构是不透明或透过率很低，二是在存储体里电极材料容易对液晶形成污染。

最后介绍一种透明ITO电极和金属电极组成的低电阻显示电极。在公开号JP4171420A的日本专利中，给出这种电极的具体制作方法，在透明电极的两端设置金属膜电极。这种电极带来的主要问题是金属电极的通常反射率比较高，而且金属膜和ITO在光刻过程中使用不同的蚀刻材料，环境成本高，工艺难度大。在许多显示器中，需要加遮光层避免其反射影响显示器的对比度。此外，为了避免金属污染液晶材料，只能通过整体覆盖保护层的方法，或选择对液晶比较稳定的金属，如铜、铝等。同时要求薄膜具有非常高的硬度，防止加工过程中的损伤。利用金属薄膜方法是减法工艺的过程，原材料、环境负担和能耗都非常高。同时由于薄膜自身的物理特性，数十或数百纳米的厚度，对电极的洁净程度和线条的形状都有严格的要求，只有这样才能保证电极的可靠性，防止电蚀现象的发生。

为了解决上述问题，进一步提高显示器的性能，不仅需要显示材料、器件结构自身的改进，显示电极的性能也需要进一步提升。因此，本领域亟需一种新颖的电极技术，来实现低电阻高透过的显示电极，以满足显示领域对显示电极越来越多元化的高标准要求。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种立体显示电极及其制造方法。

本发明采用的技术手段如下：

一种立体显示电极，包括透明薄膜显示电极和与所述透明薄膜显示电极连接的立体辅助电极，其特征在于：所述立体辅助电极包括成型绝缘层和固定在所述成型绝缘层上端的封闭绝缘层，所述成型绝缘层内设有用于容纳导电部的凹槽；所述立体辅助电极通过所述成型绝缘层下端设置的至少一个连通孔与所述透明薄膜显示电极相连通。

优选地，所述导电部由金属纳米粒子或导电高分子材料构成。

优选地，所述成型绝缘层的材质为可光刻的硬性有机材料。

优选地，所述封闭绝缘层的材质为可印刷的且与所述成型绝缘层的材质有良好粘结性的粘性材料。

本发明还提供了所述立体显示电极的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

①将可光刻的材料涂覆在带透明薄膜显示电极的基板上，涂覆厚度为1μm-25μm，形成感光薄膜层；

②经过预烘烤去除溶剂，预烘温度为90℃±5°C，时间为90s；其中，溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯；

③紫外光经过设有不透光、透一部分光或完全透光图案的光掩膜对感光薄膜层曝光；

④用碱性显影液除去已经感光部分或未感光部分的光刻材料，得到预设的成型绝缘层；所述成型绝缘层包括由不同透光图案形成的成型绝缘层内的凹槽和连通孔；

⑤显影后的感光薄膜层要经高温处理，所述高温处理为温度130°C±5°C，烘烤时间为20min。

⑥经超纯水漂洗并干燥后，得到洁净的成型绝缘层；

⑦用喷墨印刷法将构成导电部的导电材料填充到所述成型绝缘层的凹槽内，加热固化去除电极材料中的溶剂；所述溶剂为水基溶剂时，加热温度为100°C-130°C，时间60min；所述溶剂为有机溶剂时，加热温度为100°C-120°C，时间30min，所述有机溶剂可以为BCA（丁基溶酐乙酸酯）；

⑧用喷墨印刷法或凸版印刷法将粘性材料印刷到已固化有所述导电部的成型绝缘层的上表面，经温度为120°C-150°C，时间60min的加热固化或紫外光固化后，形成封闭绝缘层。

优选地，步骤④中所述的碱性显影液为浓度为0.1%-1.5%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

本发明提供的辅助立体电极通过成型绝缘层的底部和透明薄膜显示电极连接，构成低电阻高透过率的立体显示电极。最后定型于成型绝缘层中的导电材料为纳米金属类或高分子导电材料，电极形成过程中的材料为可喷墨印刷的纳米金属油墨或有机导电高分子溶液。成型绝缘层的目的是塑造电极材料的外形尺寸，构成立体形状的立体辅助电极，并且和封闭绝缘层共同防止电极材料污染显示材料，如液晶等液体显示材料。成型绝缘层的材质为可光刻的硬性有机材料，可光刻的硬性有机材料是指由正性可光刻材料或负性可光刻材料组成，成型绝缘层必须是由固化后稳定的胶质成分组成，材料自身要有阻止水分阻止氧气渗入的作用，防止辅助立体电极在水分、氧气经时变化，出现电蚀现象。同时防止显示器加工完成后和使用过程中水分、氧气析出，使显示材料老化，避免影响显示性能，如台湾达兴材料公司生产的PSA030，PSA031和PSA032等等。所述成型绝缘层按照需要通过光刻工艺打通底部使成型绝缘层内的电极和透明薄膜显示电极或显示单元连接。负性光刻材料在形成成型绝缘层底部需要多次光刻成型。正性光刻材料形成成型绝缘层的底部时只需要一次光刻即可实现，但是需要灰度遮光罩，各部分的图案透光率不同，形成厚度不等的成型绝缘层的底部。

当显示器的开口率相同或布线条件相同时，因电极的厚度是数到数十微米的量级和电极的宽度可比拟，要比一般的薄膜电极的数十纳米厚度或数百纳米高出两个或三个数量级。根据电阻公式，可以估算出信号电极或数据电极的电阻要低两个或三个数量级。如果保持阻值不变，立体显示电极的有效宽度会减小几十倍或几百倍，这里忽略成型绝缘层侧壁的厚度。

为了减小立体显示电极的空间尺寸，提升立体显示电极的性能，除使用高精度的曝光机，如缩小投影型曝光机、步进扫描型曝光机等设备外，成型绝缘层的几何形状十分关键。为了实现成型绝缘层和封闭绝缘层有良好的密封接触，成型绝缘层的整体横截面结构为上开口窄下开口宽（接触基板的一侧为“下”，远离基板一侧为“上”）时效果最佳，而且容易降低壁厚实现辅助立体电极横截面积最大。这种成型绝缘层，液体导电材料固化成型致密，电极导通特性最好。

依据传统的半导体工艺理论和本领域显示器制作工艺的光刻工艺实践，负型光刻胶容易制作上开口窄下开口宽的结构，这是因为光刻胶上层接受能量较下层光刻胶高，使得负型光刻胶成像大部份图形为上开口窄下开口宽。而正性光刻胶容易制作上开口宽下开口窄的结构，这是因为光刻胶上层接受能量较下层光阻高，使得正性光刻胶成像大部分图形为上开口宽下开口窄。负型光刻胶制作有台阶的成型绝缘层时，需要多次光刻来实现，而正性光刻胶一次既可实现成型绝缘层的台阶结构。

综上所述，正性光刻胶如果能实现上开口窄下开口宽，具有更大的便利性和实用性。通过更换光刻材料、调整曝光光强和曝光时间等工艺参数、优化现行的显影时间、显影液的浓度和温度、坚膜的时间和温度、蚀刻时间和蚀刻液的浓度和温度等工艺参数，得到的形状均为上开口宽下开口窄的成型绝缘层形状。经实验发现，曝光后的正性光刻胶薄膜，经过高温短时间处理，调整温度高低和烘烤时间，可以获得满意的上开口窄下开口宽的成型绝缘层形状。正性光刻胶形成成型绝缘层的主要工艺流程为：光刻胶成膜、高温除去溶剂、曝光、高温短时间处理、显影、蚀刻等流程，其中高温短时间处理尤为关键。

在封闭绝缘层选择方面，主要考虑两点因素：一是材料自身要有阻止水分阻止氧气的作用，这和成型绝缘层的要求是一样的；二是封闭绝缘层为粘性材料，在固化后和成型绝缘层能紧密连接，如日本三井化学株式会社生产，XN-5A、XN-21等等。通常来讲，封闭绝缘层的制造方法可以采用整体涂敷的方法，但是这种方法材料使用量大，形状控制困难，光刻过程容易对立体辅助电极造成污染。所以在本发明中充分利用成型绝缘层的高度与薄膜显示电极的厚度的巨大差异，通过凸版印刷的方法，调整凸版和基板的接触距离形成封闭绝缘层。

根据不同种类的显示器，也可以采用喷墨印刷的方法，通过设置着墨点，填充封闭绝缘层的胶体材料。后一种方法要求，用喷墨方法形成的成型绝缘层的深度比凸版印刷法形成的成型绝缘层深一微米左右。该立体辅助电极可以有效降低电极的电阻，充分利用显示器内部电极的冗余空间，提高显示器的分辨率、刷新速率和对比度。

透明薄膜显示电极的设计尺寸大小是根据分辨率的要求计算决定的，在去掉成型绝缘层所占有的表面积之后为像素所占的面积。这里的透明薄膜显示电极不包含引线部分，引线的功能透过立体显示电极来实现。根据不同透明显示电极的材质，选择最佳的膜厚来匹配基板的折射率来增加显示电极透过率。最常用的材料是ITO导电薄膜。

本发明的立体显示电极，由于辅助立体电极的存在，增大了整个电极的体积，透明电极的膜厚可以降低至100埃以下，也不会影响刷新速率和对比度。这种膜厚电极的反射率和基板的反射率相比完全可以忽略不计。可见辅助立体电极能有效的增加显示像素的透过率和降低立体显示电极的整体电阻。

透明薄膜显示电极和成型绝缘层制作的先后顺序可以根据所选用材料的不同来调整，既可以先制作成型绝缘层，也可以后制作成型绝缘层。本发明给出成型绝缘层底部开口和透明薄膜显示电极连接的方式。在此发明基础上，本领域的技术人员很容易设计出先制作成型绝缘层，然后经过薄膜沉积、光刻等一系列工艺过程，从成型绝缘层的顶部或中部将透明薄膜显示电极与之后的形成于成型绝缘层和封闭绝缘层之间的辅助立体电极连接起来。因此此种结构理应在本发明的范围内。

对于不可光刻的透明薄膜显示电极，在用于辅助立体电极的成型绝缘层的底部和外部。附加一定形状的阻挡单元，并注入导电材料成膜的透明薄膜显示电极也在本发明的涉及发明范围内。本发明的基本构造为成型绝缘层、封闭绝缘层、透明薄膜显示电极和封闭于成型绝缘层和封闭绝缘层之间的辅助立体电极四大部分构成。其中材料的变化、制作先后顺序的变更以及连接方法的简单更替均在本发明的覆盖范围之内。

本发明提供的立体显示电极与现有技术相比能够降低单位面积内的电阻，提高可见光透过率，而且材料选择范围广泛。不仅限于金、银、铜和铝等金属材料，CNT、PEDOT：PSS和石墨烯等有机材料也可以获得应用。由于可以采用印刷法生产，生产成本和设备投资都很低，既适合改善现有电极的性能又适用于有机显示器件等新兴显示器的性能改良和成本降低。使用本发明提供的立体电极制作的显示器具有较高的对比度、亮度和刷新速率。特别是更适合在电子纸和柔性显示器等下一代产品的应用。

本发明提供的立体显示电极具有低电阻和高透过率的特性，实现的机理是其结构可以最优化利用显示器内部的空间。由于辅助立体电极的厚度可根据阻值设计的需求调整，利用显示器内部的非显示空间，对提升整个立体显示电极的电气性能十分有利。对透明薄膜显示电极的导电性要求降低数十倍到数百倍而实现的。通过调整成型绝缘层所约束的辅助立体电极厚度和材料性质，极其容易实现低电阻、宽度最小化、导电性均匀、可弯曲、并与显示材料完全隔离。立体显示电极是一种极其适合柔性显示器制作的电极结构和方法，符合现今对电极的要求。

关于显示用电极的研究覆盖非常广泛的领域，从金属电极、到无机氧化物、到有机电极，在显示领域已获得广泛应用的金属电极和无机氧化物。考虑到当今相关领域的开发现状，本发明的目的是提供具有高性能、低温加工的立体显示电极，其能够同时使用多种材料，以最少工序真空薄膜溅射或沉积方法，制造出低电阻高可靠性高透过率的立体显示电极与驱动单元匹配和连接。立体显示电极的导电和显示部分既可以有机聚合物，也可以使用无机导电纳米油墨成分，根据生产工艺和产品应用的不同需要灵活选择。对材料本身的光刻精度没有严格限制，电极的均匀性和空间精度只依赖于成型绝缘层的精度。

本发明中提供的成型绝缘层约束制成的微米量级的辅助立体电极，具有适用性强，导电材料选择广泛的优势。除成型绝缘层制造之外，只需印刷设备即可完成电极制造。具有工艺设备简单，生产过程能耗低，和现有的真空薄膜沉积和减法蚀刻的电极制造方法相比，是绿色环保的。封闭绝缘层和成型绝缘层形成的辅助立体电极和透明薄膜显示电极组成的立体显示电极，在显示器的后续加工工艺中，具有良好的耐溶剂、耐高温对显示材料污染小的优良性能。

本发明提供的立体显示电极的有益效果如下：

本发明提供的立体显示电极与现有技术相比，具有低电阻和高透明的特性，辅助电极的宽度、高度和长度都能根据显示器内部的空间大小自由来调整，对构成显示电极材料的导电性要求降低而实现高透过率的。通过调整成型绝缘层所形成的辅助电极厚度和材料性质，极易实现低电阻、宽度最小化、导电性均匀、可弯曲、并与显示材料完全隔离。该立体显示电极可以有效降低电极的电阻，充分利用显示器内部电极的冗余空间，提高显示器的分辨率、刷新速率和对比度。当透明薄膜显示电极采用有机材料时，可以实现完全的低温涂敷工艺，不需要金属沉积，容易实现柔性显示。

本发明提供的立体显示电极，因具有电阻低透过率高的特性，在许多显示领域都具有优势。如果用在3层结构的全彩色胆甾型液晶电子纸的六层电极中，将整个电极的引线电阻降到几欧姆的数量级甚至更小，使显示区域的透明电极透射率增高、反射率降低，从而提高了胆甾型液晶电子纸的对比度和亮度。低电阻和高透过率兼而有之的立体显示电极的使用使整个电极的引线电阻大幅下降，解决了显示尺寸30英寸以上的无源驱动阻容问题。

本发明将为全彩色液晶电子纸的大尺寸制造和提高全彩化胆甾型液晶电子纸的显示性能提供了一个优良的结构支持。六层透明电极仍可以有70%以上的透过率，如果使用三层基板的结构，电极的透过率可以维持80%以上。这要比ITO电极的透过率提高30%多，这为高亮度的彩色电子纸显示创造条件。这是立体显示电极提升显示器性能的有力佐证之一。

本发明提供的立体显示电极或辅助立体电极，用在TFT的信号电极、栅电极和显示电极，可以有效提高TFT显示器的开口率和透过率。开口率可以提高10%,电极透过率能够提高15%以上。立体显示电极可以是无机导电材料、有机导电材料和有机无机导电材料混合的三种组合中的任一种。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的主视图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种立体显示电极，包括透明薄膜显示电极4和与所述透明薄膜显示电极4连接的立体辅助电极，所述立体辅助电极包括成型绝缘层1和固定在所述成型绝缘层1上端的封闭绝缘层2，所述成型绝缘层1内设有用于容纳导电部5的凹槽，所述导电部5由金属纳米粒子或导电高分子材料构成。所述立体辅助电极通过所述成型绝缘层1下端设置的至少一个连通孔3与所述透明薄膜显示电极4相连通。

本发明还提供了一种立体显示电极的制造方法，包括如下步骤：

①将可光刻的材料涂覆在带透明薄膜显示电极4的基板上，涂覆厚度为1μm-25μm，形成感光薄膜层；

②经过预烘烤去除溶剂，预烘温度为90℃±5°C，时间为90s；其中，溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯；

③紫外光经过设有不透光、透一部分光或完全透光图案的光掩膜对感光薄膜层曝光；

④用碱性显影液除去已经感光部分或未感光部分的光刻材料，得到预设的成型绝缘层1；所述成型绝缘层1包括由不同透光图案形成的成型绝缘层1内的凹槽和连通孔3；

⑤显影后的感光薄膜层要经高温处理，所述高温处理为温度130°C±5°C，烘烤时间为20min。

⑥经超纯水漂洗并干燥后，得到洁净的成型绝缘层1；

⑦用喷墨印刷法将构成导电部5的导电材料填充到所述成型绝缘层1的凹槽内，加热固化去除电极材料中的溶剂；所述溶剂为水基溶剂时，加热温度为100°C-130°C，时间60min；所述溶剂为有机溶剂时，加热温度为100°C-120°C，时间30min；

⑧用喷墨印刷法或凸版印刷法将粘性材料印刷到已固化有所述导电部5的成型绝缘层1的上表面，经温度为120°C-150°C，时间60min的加热固化或紫外光固化后，形成封闭绝缘层2。

为了使本领域技术人员更好地理解及实现本发明，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。一种是无机立体显示电极另一种是有机无机混合的立体显示电极。根据这两个实施案例容易设计其它的方案，本发明的保护范围并不局限于这两个具体实施例所述的范围。

实施例一

在玻璃基板上，制作无机立体显示电极，成型绝缘层材料使用国产瑞红RZJ304正性光刻胶，封闭绝缘层采用SW-B紫外固化的环氧树脂。无机导电材料使用银纳米粒子油墨（SEINTRONICS INK），这种油墨具有对喷墨印刷电路形成所必需的良好的分散性和导电性，因不凝聚和堵塞少等特点可以形成高质量的辅助立体电极。透明薄膜显示电极使用ITO薄膜。

其具体的工艺过程为：

玻璃基板镀膜，透明薄膜显示电极的ITO膜厚为100埃；

用清洗液刷洗，水温为40°C，清液浓度为10%；

超纯水漂洗并干燥，水温为40°C；

紫外光照射去除有机物；

辊涂光刻胶，厚度控制在1-2μm；

曝光，20mj/cm²；

显影，显影液使用1%的氢氧化钾溶液，溶液温度是30°C，时间是20s；

超纯水漂洗并干燥，水温为40°C；

坚膜，15min，温度为130°C；

蚀刻，47%（饱和盐酸）+47%（DI水）+6%（硝酸），溶液温度为50°C，蚀刻30s；

剥离掉光刻胶，10%氢氧化钾溶液，温度50°C，200s；

超纯水漂洗并干燥，水温为40°C；

把光刻胶通过旋转涂敷法均匀涂到基板上，形成5μm均匀的感光薄膜层；

经过预烘烤去除溶剂，温度为90°C，时间为30min；

曝光，90mj/cm²，光掩膜各处透光不同，最大透光量为和显示透明电极ITO连接处，150°C烘烤，时间300s；

RZX-3038处理，时间90s，获得所需要的立体图案；

超纯水清洗、干燥，获得纯净的成型绝缘层；

按照预先设计的着墨点，用喷墨印刷的方法将银纳米油墨喷到成型绝缘层中的对应部分；

加热使其平坦化和去除电极材料中的溶剂，30°C和50s，40°C和50s，50°C和50s，80°C和150s；

用凸版印刷的方法将SW-B环氧树脂胶印刷到突起的成型绝缘层上，紫外照射固化，形成封闭型绝缘层。

实施例二

在PET基板上，制作无机有机混合的立体显示电极，成型绝缘层材料使用国产瑞红RZJ304正性光刻胶，封闭绝缘层采用SW-B紫外固化的环氧树脂。有机导电材料使用PEDOT：PSS溶液，形成高质量的辅助立体电极。透明薄膜显示电极使用ITO薄膜。

其具体的工艺过程为：

在PET基板上低温镀膜，透明薄膜显示电极的ITO膜厚为100埃；

用清洗液漂洗，水温为40°C，清液浓度为10%；

超纯水漂洗并干燥，水温为40°C；

紫外光轻微照射去除有机物；

旋转涂光刻胶，厚度控制在0.5μm；

曝光，10mj/cm²；

显影，显影液使用1%的氢氧化钾溶液，温度是30°C，时间是15s；

超纯水漂洗并干燥，水温为40°C；

坚膜，15min，温度为100°C；

蚀刻，7%（饱和盐酸）+92%（DI水）+1%（硝酸），蚀刻60s，温度为50°C；

剥离掉光刻胶，1%氢氧化钾溶液，温度50°C，200s；

超纯水漂洗并干燥，水温为40°C；

把光刻胶通过旋转涂敷法均匀涂到基板上，形成5μm均匀的感光薄膜层；

经过预烘烤去除溶剂，温度为80°C，时间为30min；

曝光，90mj/cm2，光掩膜各处透光不同，最大透光量为和显示透明电极ITO连接处，100°C烘烤，时间300s；

RZX-3038处理，时间90S，获得所需要的立体图案；

超纯水清洗、干燥，获得纯净的成型绝缘层；

按照预先设计的着墨点，用喷墨印刷的方法将PEDOT-PSS溶液喷到成型绝缘层中的对应部分；

加热使其平坦化和去除电极材料中的溶剂，30°C和50s，40°C和50s，50°C和50s，80°C和150s；

用喷墨印刷的方法将SW-B印刷到突起的成型绝缘层上，紫外照射固化，形成封闭型绝缘层。因PET薄膜耐温低，高温收缩，以上材料有多处调整，可以实现低温立体显示电极的制作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种立体显示电极，包括透明薄膜显示电极(4)和与所述透明薄膜显示电极(4)连接的立体辅助电极，其特征在于：所述立体辅助电极包括成型绝缘层(1)和固定在所述成型绝缘层(1)上端的封闭绝缘层(2)，所述成型绝缘层(1)内设有用于容纳导电部(5)的凹槽；所述立体辅助电极通过所述成型绝缘层(1)下端设置的至少一个连通孔(3)与所述透明薄膜显示电极(4)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种立体显示电极，其特征在于：所述导电部(5)由金属纳米粒子或导电高分子材料构成。

3.根据权利要求1所述的一种立体显示电极，其特征在于：所述成型绝缘层(1)的材质为可光刻的硬性有机材料。

4.根据权利要求1所述的一种立体显示电极，其特征在于：所述封闭绝缘层(2)的材质为可印刷的且与所述成型绝缘层(1)的材质有良好粘结性的粘性材料。

5.一种如权利要求1所述的立体显示电极的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

①将可光刻的材料涂覆在带透明薄膜显示电极(4)的基板上，涂覆厚度为1μm-25μm，形成感光薄膜层；

②经过预烘烤去除溶剂，预烘温度为90℃±5℃，时间为90s；其中，溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯；

③紫外光经过设有不透光、透一部分光或完全透光图案的光掩膜对感光薄膜层曝光；

④用碱性显影液除去已经感光部分或未感光部分的光刻材料，得到预设的成型绝缘层(1)；所述成型绝缘层(1)包括由不同透光图案形成的成型绝缘层(1)内的凹槽和连通孔(3)；

⑤显影后的感光薄膜层要经高温处理，所述高温处理为温度130℃±5℃，烘烤时间为20min；

⑥经超纯水漂洗并干燥后，得到洁净的成型绝缘层(1)；

⑦用喷墨印刷法将构成导电部(5)的导电材料填充到所述成型绝缘层(1)的凹槽内，加热固化去除电极材料中的溶剂；所述溶剂为水基溶剂时，加热温度为100℃-130℃，时间60min；所述溶剂为有机溶剂时，加热温度为100℃-120℃，时间30min；

⑧用喷墨印刷法或凸版印刷法将粘性材料印刷到已固化有所述导电部(5)的成型绝缘层(1)的上表面，经温度为120℃-150℃，时间60min的加热固化或紫外光固化后，形成封闭绝缘层(2)。

6.一种如权利要求5所述的立体显示电极的制造方法，其特征在于：步骤④中所述的碱性显影液为浓度为0.1％-1.5％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。