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Abstract

一种图形化导电薄膜的制备方法，首先在衬底上采用点胶工艺形成预定图形的聚合物掩模，然后对该衬底进行氧等离子或是紫外光照射处理以提高亲水性，再通过溶液工艺在附有所述聚合物掩模的衬底上制备导电薄膜，最后将该聚合物掩模从所述衬底上剥离，从而得到图形化的导电薄膜。本发明中的聚合物掩模图形可由自动化点胶设备中软件的自由设计，所得到的导电薄膜可满足溶液工艺生产的电子器件小批量、多样性的需求，使电子器件的生产更为灵活；所形成的掩模图形方法简单，并能够兼容导电薄膜的溶液工艺，降低了导电薄膜图形化的工艺复杂程度；在图形化过程中，所需的图形化导电薄膜表面没有其他材料覆盖，减少了清洗覆盖材料的步骤，避免了清洗时对导电薄膜的损伤。

Description

一种图形化导电薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种图形化导电薄膜的制备方法，属于电子技术领域。
背景技术
随着时代的发展，柔性电子器件因其可弯曲性、可贴合性和不规则形状的表面等特性越来越受到重视，其中的柔性导电薄膜是电子器件的重要组成部分。传统的导电薄膜一般为金属或金属氧化物材料，采用真空沉积的方法制备，包括溅射法、脉冲激光沉积、热蒸发等。这类薄膜沉积过程需要相对较高的真空条件，因而提升了导电薄膜的制备成本。此外，金属及金属氧化物材料附着在柔性衬底上时，会因为柔性衬底的弯曲而出现电导率急剧下降的情况。
聚合物及其纳米导电材料由于其优异的可弯曲性能，逐渐受到了人们的重视。溶液工艺的兴起使聚合物及其纳米导电材料能够被大面积卷对卷制备，但为了满足电子器件的需求，需要将导电薄膜进行图形化，以实现大面积矩阵化的电子器件。传统上采用光刻工艺对导电薄膜进行图形化，但光刻工艺复杂，光刻胶及设备成本高昂。因此，需要寻求更为简便、低成本的方法制备图形化的导电薄膜。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种图形化导电薄膜的制备方法，使导电薄膜易于图形化并能够兼容溶液工艺，达到简化图形化导电薄膜制备工艺的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，首先在衬底上采用点胶工艺形成预定图形的聚合物掩模，然后对该衬底进行氧等离子或是紫外光照射处理以提高亲水性，再通过溶液工艺在附有所述聚合物掩模的衬底上制备导电薄膜，最后将该聚合物掩模从所述衬底上剥离，从而得到图形化的导电薄膜。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底或柔弹性聚合物衬底，该柔弹性聚合物衬底的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯二甲酸二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)、铂催化硅胶(Ecoflex)或紫外固化胶。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，在所述衬底的表面修饰有分离层以增强所述聚合物掩模从该衬底上剥离的效果，所述分离层的材料为三氯硅烷(OTS)、全氟辛基三氯硅烷(FOTS)或全氟已基三氯硅烷(FHTS)，所述分离层采用自组装方式形成。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的聚合物掩模的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)、铂催化硅胶(Ecoflex)或紫外固化胶。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，在衬底上采用点胶工艺形成聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)或铂催化硅胶(Ecoflex)聚合物掩模时对该衬底进行加热，所述衬底温度为20-100℃。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，在衬底上采用点胶工艺形成紫外固化胶掩模时，在点胶的同时进行紫外光照射。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述溶液工艺为旋涂、提拉、喷涂、刮涂或线棒涂布的方式。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述导电薄膜的材料为pH值酸性或中性的PEDOT：PSS、PPy、单层或多层石墨烯、石墨、炭黑、单壁或多壁碳纳米管、金属纳米线和直径为5～300nm的金属氧化物的纳米颗粒中的一种或几种的组合，所述金属纳米线的材质为金、银、铜、铝或镍，所述金属氧化物为ITO或FTO。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的pH值酸性的PEDOT：PSS的pH值在1～2.5之间，其中PEDOT与PSS的质量比为1:2.5～1:6；所述pH值中性的PEDOT：PSS为所述pH值酸性的PEDOT：PSS经有机碱中和后形成的产物。
按照本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的有机碱为氨基甲脒、甲胺、乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、丙胺、异丙胺、1,3-丙二胺、1,2-丙二胺、三丙胺、三乙醇胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、己胺、辛胺、苯胺、苄胺、环己胺、吡啶和六亚甲基四胺中的一种或几种的组合。
本发明的有益效果在于：聚合物掩模的图形可通过自动化点胶设备中软件自行设计，所得到的导电薄膜能够满足溶液工艺生产的电子器件小批量、多样性的需求，使电子器件的生产更为灵活；所形成的掩模图形的方法简单，并能够兼容导电薄膜的溶液工艺，降低了导电薄膜图形化的工艺复杂程度；在图形化过程中，所需的图形化导电薄膜表面没有其他材料覆盖，减少了清洗覆盖材料的步骤，避免了清洗时对图形化导电薄膜的损伤。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本发明实施例一得到的图形化银纳米线导电薄膜的显微镜照片。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明。
如图1所示，本发明所述的图形化导电薄膜的制备方法首先在衬底上采用点胶工艺形成预定图形的聚合物掩模，然后对该衬底进行氧等离子或是紫外光照射处理以提高亲水性，再通过溶液工艺在附有所述聚合物掩模的衬底上制备导电薄膜，最后将该聚合物掩模从所述衬底上剥离，从而得到图形化的导电薄膜。
所述衬底为玻璃衬底或柔弹性聚合物衬底，该柔弹性聚合物衬底的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯二甲酸二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)、铂催化硅胶(Ecoflex)或紫外固化胶。
在所述衬底的表面修饰有分离层以增强所述聚合物掩模从该衬底上剥离的效果，所述分离层的材料为三氯硅烷(OTS)、全氟辛基三氯硅烷(FOTS)或全氟已基三氯硅烷(FHTS)，所述分离层采用自组装方式形成。
所述的聚合物掩模的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)、铂催化硅胶(Ecoflex)或紫外固化胶。
在衬底上采用点胶工艺形成聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氨酯(PU)或铂催化硅胶(Ecoflex)聚合物掩模时对该衬底进行加热，所述衬底温度为20-100℃。
在衬底上采用点胶工艺形成紫外固化胶掩模时，在点胶的同时进行紫外光照射。
所述溶液工艺为旋涂、提拉、喷涂、刮涂或线棒涂布的方式。
所述导电薄膜的材料为pH值酸性或中性的PEDOT：PSS、PPy、单层或多层石墨烯、石墨、炭黑、单壁或多壁碳纳米管、金属纳米线和直径为5～300nm的金属氧化物的纳米颗粒中的一种或几种的组合，所述金属纳米线的材质为金、银、铜、铝或镍，所述金属氧化物为ITO或FTO。
所述的pH值酸性的PEDOT：PSS的pH值在1～2.5之间，其中PEDOT与PSS的质量比为1:2.5～1:6；所述pH值中性的PEDOT：PSS为所述pH值酸性的PEDOT：PSS经有机碱中和后形成的产物。
所述的有机碱为氨基甲脒、甲胺、乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、丙胺、异丙胺、1,3-丙二胺、1,2-丙二胺、三丙胺、三乙醇胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、己胺、辛胺、苯胺、苄胺、环己胺、吡啶和六亚甲基四胺中的一种或几种的组合。
以下为一本发明的具体实施例，本实施例以本发明技术方案为前提给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
请参阅图2，图示图形化的银纳米线导电薄膜。所述的薄膜中采用聚苯二甲酸二醇酯(PEN)，采用道康宁的PDMS(预聚体与固化剂比例为10：1)为点胶材料，在自动化点胶机上设计图形后，在温度为80℃的PEN衬底上形成PDMS图形，PDMS固化后通过氧等离子体处理10分钟提高衬底的亲水性。采用刮涂工艺在衬底上形成银纳米线导电薄膜，将PDMS从衬底上剥离形成条状图形化的导电薄膜。

Claims (10)

1.一种图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，首先在衬底上采用点胶工艺形成预定图形的聚合物掩模，然后对该衬底进行氧等离子或是紫外光照射处理以提高亲水性，再通过溶液工艺在附有所述聚合物掩模的衬底上制备导电薄膜，最后将该聚合物掩模从所述衬底上剥离，从而得到图形化的导电薄膜。
2.根据权利要求1所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的聚合物掩模的预定图形通过自动化点胶设备中软件进行设计。
3.根据权利要求1所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底或柔弹性聚合物衬底，该柔弹性聚合物衬底的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酸二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、铂催化硅胶或紫外固化胶。
4.根据权利要求1所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，在所述衬底的表面修饰有分离层以增强所述聚合物掩模从该衬底上剥离的效果，所述分离层的材料为三氯硅烷、全氟辛基三氯硅烷或全氟已基三氯硅烷。
5.根据权利要求1所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的聚合物掩模的材料为聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、铂催化硅胶或紫外固化胶。
6.根据权利要求5所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，在衬底上采用点胶工艺形成聚二甲基硅氧烷、聚氨酯或铂催化硅胶聚合物掩模时对该衬底进行加热，所述衬底温度为20-100℃。
7.根据权利要求5所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，在衬底上采用点胶工艺形成紫外固化胶掩模时，在点胶的同时进行紫外光照射。
8.根据权利要求1所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述导电薄膜的材料为pH值酸性或中性的PEDOT：PSS、PPy、单层或多层石墨烯、石墨、炭黑、单壁或多壁碳纳米管、金属纳米线和直径为5～300nm的金属氧化物的纳米颗粒中的一种或几种的组合，所述金属纳米线的材质为金、银、铜、铝或镍，所述金属氧化物为ITO或FTO。
9.根据权利要求8所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的pH值酸性的PEDOT：PSS的pH值在1～2.5之间，其中PEDOT与PSS的质量比为1:2.5～1:6；所述pH值中性的PEDOT：PSS为所述pH值酸性的PEDOT：PSS经有机碱中和后形成的产物。
10.根据权利要求8所述的图形化导电薄膜的制备方法，其特征在于，所述的有机碱为氨基甲脒、甲胺、乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、丙胺、异丙胺、1,3-丙二胺、1,2-丙二胺、三丙胺、三乙醇胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、己胺、辛胺、苯胺、苄胺、环己胺、吡啶和六亚甲基四胺中的一种或几种的组合。
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