CN108597648B

CN108597648B - 一种图案化的电极层、电极层的图案化方法、显示装置

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Publication number: CN108597648B
Application number: CN201810004289.2A
Authority: CN
Inventors: 郭康
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2038-01-03
Also published as: CN108597648A; US20190206586A1

Abstract

本发明提供一种图案化的电极层、电极层的图案化方法、显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的刻蚀工艺图案化的透明电极在有电极和无电极的位置的光学对比度存在差异的问题。本发明的图案化的电极层采用非刻蚀手段对导电材料进行图案化工艺，通过使未经保护的导电材料绝缘化，使电极层在保持薄膜完整性的同时实现部分区域导电和区域部分绝缘的图案化，本发明的相邻的电极图案间有与其同层的绝缘图案，绝缘图案的光学性能与电极图案的光学性能差异较小，故光通过本发明的电极层时，在导电图案与绝缘图案的光学对比度差异较小。此外，本发明的图案化的电极层的方法中未使用光刻胶，不存在光刻胶残留以及光刻胶剥离液增大电极方阻的问题。

Description

一种图案化的电极层、电极层的图案化方法、显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种图案化的电极层、电极层的图案化方法、显示装置。

背景技术

随着电子器件的迅速发展，可弯折的电子器件，如柔性触摸屏、柔性显示器等新型电子器件已经逐渐走入了人们的生活。作为这些柔性显示器件的重要组成部分，透明电极也相应背负上了柔性化的使命。目前，广泛使用的商业化透明电极多为氧化铟锡(ITO)等透明导电材料。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中主要采用激光刻蚀和光刻工艺得到的图案化的透明电极，即在部分区域将透明导电材料除去，而剩余的透明导电材料即为图案化的透明电极，但是，虽然透明电极理论上透明，但其不可避免的对光仍有一定的影响，故在有电极和无电极的位置，透过光线的对比度仍然存在一定差异。此外，激光刻蚀存在难以大面积制备等缺点，而光刻工艺还存在光刻胶残留和光刻剥离液的使用会增大透明电极方阻的问题。

发明内容

本发明针对现有的刻蚀工艺图案化的透明电极在有电极和无电极的位置的光学对比度存在差异的问题，提供一种图案化的电极层、电极层的图案化方法、显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种图案化的电极层，包括多个电极图案，任意两相邻的所述电极图案之间设有与所述电极图案同层形成的绝缘图案，所述电极图案由导电材料构成，所述绝缘图案由经过绝缘化处理的所述导电材料构成。

可选的是，所述导电材料包括石墨烯。

可选的是，所述电极层为柔性电极层。

可选的是，所述电极图案与所述绝缘图案为一体成型结构；所述绝缘图案将各个所述电极图案之间的间隙完全填充。

可选的是，所述电极图案和所述绝缘图案均透明。

本发明还提供一种电极层的图案化方法，包括以下步骤：

提供导电材料预结构层，所述导电材料预结构层包括多个第一区域，任意两相邻的所述第一区域之间设有第二区域；

在第一区域的导电材料预结构层的第一侧形成保护层；

对第二区域的导电材料预结构层的第一侧进行绝缘化处理，得到绝缘图案，而第一区域的导电材料预结构层得到电极图案；

除去所述第一区域的保护层，得到图案化的电极层。

可选的是，所述导电材料预结构层由透明导电材料构成。

可选的是，所述透明导电材料包括石墨烯。

可选的是，所述保护层由金属材料构成。

可选的是，所述金属材料包括Al、Ni、Cu、Mo金属中的任意一种或者几种的合金。

可选的是，所述形成保护层包括采用蒸镀的方法形成。

可选的是，所述除去所述第一区域内的保护层包括采用刻蚀的方法除去第一区域内的保护层。

可选的是，所述刻蚀的方法的刻蚀液包括硝酸、磷酸、硫酸等酸中的任意一种或多种的混合。

可选的是，所述进行绝缘化处理包括采用氢气进行等离子处理。

可选的是，所述氢气进行等离子处理的条件是氢气流量在100～300sccm范围内，压力在200～400mTorr范围内，处理时间在30～1200s范围内。

本发明还提供一种显示装置，包括上述的图案化的电极层。

本发明的图案化的电极层采用非刻蚀手段对导电材料进行图案化工艺，通过使未经保护的导电材料绝缘化，使电极层在保持薄膜完整性的同时实现部分区域导电和区域部分绝缘的图案化，本发明的相邻的电极图案间有与其同层的绝缘图案，绝缘图案的光学性能与电极图案的光学性能差异较小，故光通过本发明的电极层时，在导电图案与绝缘图案的光学对比度差异较小。此外，与传统光刻工艺相比，本发明的图案化的电极层的方法中未使用光刻胶，因此不存在光刻胶残留以及光刻胶剥离液增大石墨烯方阻的问题。本发明的图案化的电极层适用于各种显示装置，尤其适用于柔性显示装置。

附图说明

图1为本发明的实施例1的图案化的电极层的结构示意图；

图2为本发明的实施例2的图案化的电极层的结构示意图；

图3、图4为本发明的实施例3的电极层的图案化方法的流程图；

其中，附图标记为：10、衬底；11、电极图案；12、绝缘图案；14、导电材料预结构层；21、第一区域；22、第二区域；3、保护层；4、光刻胶。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种图案化的电极层，如图1所示，该电极层包括多个电极图案11和绝缘图案12，电极图案11与绝缘图案12同层形成，任意两相邻的所述电极图案11之间均设有绝缘图案12，所述电极图案11由导电材料构成，所述绝缘图案12由经过绝缘化处理的所述导电材料构成。

本实施例对应的图1中示出的是一个整层的电极层，该电极层的部分区域可以导电，其余区域经过绝缘化处理后不导电，其中，导电区域的电极图案11可实现传递信号的功能，经过绝缘化处理的绝缘图案12由于是与电极图案11同层形成的，图案化后仍然存在于电极层中，且绝缘图案的光学性能与电极图案的光学性能差异较小，因此，当光通过电极层时，电极图案11与绝缘图案12的光学对比度差异较小。

实施例2：

本实施例提供一种图案化的电极层，如图1、图2所示，图1为该电极层的俯视图，图2为沿图1的A-A’的截面图，该电极层包括多个电极图案11和绝缘图案12，电极图案11与绝缘图案12同层形成，任意两相邻的所述电极图案11之间均设有绝缘图案12，所述电极图案11由石墨烯构成，所述绝缘图案12由经过绝缘化处理的石墨烯构成。

现有技术中ITO虽然它具有较高透过率的特性，但是ITO不可避免地用到了价格昂贵的铟材料，并且其本身具有脆性大的缺点，所得到的导电膜的耐弯折性并不理想，本实施例中采用弯折性好的石墨烯材料，其中，石墨烯是由单层碳原子组成的二维平面结构，它具有极高的透过率(其单层透过滤达97.7％，)和优异的弯折性能，是一种较理想的柔性透明导电电极。现有技术中的图案化的石墨烯用作电极时，通常是采用刻蚀的方式将其图案化，这样当光线通过电极层时，被刻蚀掉的区域与石墨烯的光学对比度存在差异，本实施例中将绝缘区域的石墨烯绝缘化，即图案化后绝缘区域的石墨烯仍然存在于电极层中，因此，当光通过该电极层时，该电极层各个区域的光学对比度差异较小。

作为本实施例的一种优选方案，电极图案11与所述绝缘图案12为一体成型结构；所述绝缘图案12将各个所述电极图案11之间的间隙完全填充。

也就是说，参见图1，本实施例的电极层为一整层的石墨烯，其中，未经绝缘化处理的石墨烯作为电极图案11，绝缘化处理的石墨烯作为相邻电极图案11之间的填充物。

实施例3：

本实施例提供一种电极层的图案化方法，如图3、图4所示，包括以下步骤：

S01、提供导电材料预结构层14，所述导电材料预结构层14包括多个第一区域21，任意两相邻的所述第一区域21之间设有第二区域22。具体的，提供导电材料预结构层14可以是将一整层的石墨烯薄膜层转移在衬底10上得到石墨烯预结构层。衬底10可以是玻璃衬底10，也可以是玻璃/PI、玻璃/PET等复合衬底10。石墨烯与衬底10之间可以是直接接触，也可以含有改善两者附着性的物质，如硅烷偶联剂等。

作为本实施例的一种优选方案，所述导电材料预结构层14由透明导电材料构成。这样，当该方法得到的电极层用于显示区时，对透光率影响较小。具体的，可以选用ITO、石墨烯等透明导电材料，然而由于ITO价格昂贵且其本身脆性大，因此，当电极层用于柔性显示时，预结构层可选用石墨烯。

需要说明的是，第一区域21、第二区域22是对后续工艺处理的一个预先的设计、划分。此外，本实施例以预结构层选用石墨烯为例进行说明，采用其它透明导电材料的工艺步骤与石墨烯类似。

S02、在第一区域21的导电材料预结构层14第一侧的内形成保护层3。

其中，本实施例对应的附图中，第一侧是预结构层的上方的一侧。该步骤中，保护层3起到临时保护的作用，即保护层3对第一区域21的石墨烯形成临时保护，以免在后续工艺步骤中第一区域21的石墨烯发生变化。

作为本实施例的一种优选方案，所述保护层3可以由金属材料构成。也就是说，在此可以采用金属材料保护石墨烯。可选的是，所述金属材料包括Al、Ni、Cu、Mo等金属中的任意一种或者几种的合金。在此对金属保护层3的具体材料不做限制，只要能相应保护第一区域21的石墨烯在后续步骤操作中的性质不发生改变的材料均可。

作为本实施例的一种可选方案，所述形成保护层3包括采用蒸镀的方法形成。

需要说明的是，保护层3的图案与第一区域21是对应的，即保护层3并非整层的结构，具体的，由金属构成的保护层3可以如图3所示，采用蒸镀的方式形成，在石墨烯薄膜上蒸镀与第一区域21图案对应的金属图案作为保护层3。金属的构成的保护层3还可以如图4所示，采用刻蚀的方式形成。

S03、对第二区域22的导电材料预结构层14的第一侧进行绝缘化处理，得到绝缘图案12，而第一区域21的导电材料预结构层14得到电极图案11。

其中，本实施例中石墨烯的绝缘化处理是采用采用氢气进行等离子处理从而使得第二区域22的石墨烯绝缘化。具体的，所述氢气进行等离子处理的条件是氢气流量在100～300sccm范围内，压力在200～400mTorr范围内，处理时间在30～1200s范围内。可以理解的是，当采用其它导电材料的预结构层时，也可以相应的改变绝缘化处理的方式或者改变绝缘化处理的工艺参数。

S04、除去所述第一区域21内的保护层3，得到图案化的电极层。

作为本实施例一种优选方案，除去所述第一区域21内的保护层3包括采用湿法刻蚀的方法除去第一区域21内的保护层3。具体的，刻蚀的方法的刻蚀液包括硝酸、磷酸、硫酸等酸中的任意一种或多种的混合。具体的，可以将保护层3置于酸性刻蚀液中浸泡100-140秒使得刻蚀液与金属反应完全，从而将保护层除去。

本实施例采用非刻蚀手段对石墨烯进行图案化工艺，通过氢气等离子体处理，使未经金属保护的石墨烯绝缘化，使电极层在保持薄膜完整性的同时进行了导电和绝缘区域的图案化，该方法可解决光通过电极时存在的光学对比度的问题。此外，与传统光刻工艺相比，该方法未使用光刻胶4，因此不存在光刻胶4残留以及光刻胶4剥离液增大石墨烯方阻的问题。

需要说明的是，由于单层石墨烯的方阻相较于双层石墨烯或三层石墨烯的方阻要大，现有技术中刻蚀图案化的方法中，为了避免光刻胶4剥离液进一步增大石墨烯方阻，因此多使用双层石墨烯或三层石墨烯，本实施例中非刻蚀手段对石墨烯进行图案化工艺对单层石墨烯的方阻没有影响，因此本实施例的电极层中可以选用单层透过滤达97.7％的单层石墨烯。

附图所示各结构层的大小、厚度等仅为示意。在工艺实现中，各结构层在衬底上的投影面积可以相同，也可以不同，诸如此类，此处不再列举；同时，附图所示结构也不限定各结构层的几何形状，例如可以是附图所示的矩形，还可以是梯形，或其它形状。

实施例4：

本实施例提供了一种显示装置，其包括上述任意一种电极层。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种图案化的电极层，其特征在于，所述电极层为柔性电极层，包括多个电极图案，任意两相邻的所述电极图案之间设有与所述电极图案同层形成的绝缘图案，所述电极图案和所述绝缘图案均透明；所述电极图案由导电材料构成，所述绝缘图案由经过绝缘化处理的所述导电材料构成；所述电极图案与所述绝缘图案为一体成型结构，所述绝缘图案将各个所述电极图案之间的间隙完全填充。

2.根据权利要求1所述的图案化的电极层，其特征在于，所述导电材料包括石墨烯。

3.一种电极层的图案化方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一区域的导电材料预结构层的第一侧形成保护层；

除去所述保护层，得到图案化的电极层；所述导电材料预结构层由透明导电材料构成；所述透明导电材料包括石墨烯；所述保护层由金属材料构成；所述电极图案与所述绝缘图案为一体成型结构，所述绝缘图案将各个所述电极图案之间的间隙完全填充。

4.根据权利要求3所述的电极层的图案化方法，其特征在于，所述进行绝缘化处理包括采用氢气进行等离子处理；所述氢气进行等离子处理的条件是氢气流量在100~300sccm范围内，压力在200~400mTorr范围内，处理时间在30~1200s范围内。

5.根据权利要求3所述的电极层的图案化方法，其特征在于，所述形成保护层包括采用蒸镀的方法形成；所述除去所述第一区域内的保护层包括采用刻蚀的方法除去第一区域内的保护层。

6.一种显示装置，其特征在于，包括透明电极层，所述透明电极层包括权利要求1-2任一项所述的图案化的电极层。