CN108873532B - 立体电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立体电极的制备方法，通过使用石墨烯/全氢聚硅氮烷有机溶液，采用溶液涂布方式，一次成型形成立体电极，相对于现有技术的立体电极，简化了工艺制程，缩短工艺时间，有利于降低成本，将该方法应用于显示面板内部制作立体电极，能够提高面板内部电场渗透率，提高穿透率，降低驱动电压。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种立体电极的制备方法。
背景技术
随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组(Backlight Module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。
通常液晶显示面板由彩膜(CF，Color Filter)基板、薄膜晶体管(TFT，Thin FilmTransistor)基板、夹于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶(LC，Liquid Crystal)及密封胶框(Sealant)组成。
蓝相液晶是胆甾相液晶在稍低于清亮点时存在的一种热力学稳定相态，它是介于胆甾相和各向同性相之间的一个狭窄温度区间的相态，且相态稳定，由于通常呈现蓝色，故称为蓝相。与其它液晶相比，蓝相液晶具有亚毫秒的响应时间，且在暗场时光学上是各向同性的，视角大，因此，将蓝相液晶应用于液晶显示器能够满足人们对大容量高帧频显示器的要求。
蓝相液晶显示器(Blue Phase Liquid Crystal Display，BP-LCD)因其亚毫秒灰度间响应被很多学者所关注和研究，并且还具有高对比度、宽视角和工艺简单等优点。但较高的驱动电压，仍然是BP-LCD迫切需要解决的问题。设计合适的电极结构以降低驱动电压，是业界研究的热点。
现有技术中，主要通过叠层的方式，在电极上制作凸起，或在凸起上制作电极，实现深宽比较大的立体电极，可以有效的改变显示器中原有的电极结构，将电势分布扩散到更深的液晶层，扩大电场作用范围，实现较高的液晶效率，达到提升液晶显示器穿透率的效果。然而通过现有技术中立体电极的制作方式，工艺复杂、耗时长、成本高，而且凸起形状难控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立体电极的制备方法，采用溶液涂布方式，一次成型形成立体电极，简化了工艺制程，缩短工艺时间，有利于降低成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种立体电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、提供一基板，对所述基板的一侧进行亲水处理，使得所述基板的一侧具有亲水特性；
步骤S2、提供导电混合溶液，所述导电混合溶液为石墨烯和全氢聚硅氮烷的混合溶液；
步骤S3、在所述基板具有亲水特性的一侧涂布所述导电混合溶液以形成导电溶液层；
步骤S4、对所述导电溶液层依次进行预烘烤与硬烤，得到透明导电膜；所述透明导电膜包括位于所述基板上的二氧化硅薄膜及位于所述二氧化硅薄膜远离所述基板一侧的石墨烯薄膜；
步骤S5、对所述透明导电膜进行图案化处理，得到数个间隔设置的叠层的立体电极。
所述导电混合溶液还包括分散助剂、附着助剂及溶剂；所述导电混合溶液中，所述石墨烯的质量百分比为0.1-50％，所述全氢聚硅氮烷的质量百分比为30-98％，所述分散助剂的质量百分比为0-6％，所述附着助剂的质量百分比为0-6％，剩余组分为溶剂。
所述分散助剂为非离子型表面活性剂；
所述附着助剂为硅烷偶联剂及钛酸酯类偶联剂中的一种或多种；
所述溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、芳香烃类溶剂、烷烃类溶剂、卤代烷烃类溶剂及酮类溶剂上述溶剂中的一种或多种。
所述步骤S4中，所述导电溶液层进行预烘烤的温度为60℃～230℃，时间少于4小时。
所述步骤S5中，对所述透明导电膜进行图案化处理的步骤包括：
对所述透明导电膜的石墨烯薄膜进行图案化处理，形成数个间隔设置的电极；对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜进行图案化处理，形成分别对应数个电极的数个辅助叠层；每一电极与其对应的辅助叠层共同组成一个叠层的立体电极。
通过紫外光或O3对所述透明导电膜的石墨烯薄膜进行图案化处理，形成数个电极；或者，通过光刻制程对所述透明导电膜的石墨烯薄膜进行图案化处理，形成数个电极。
以所述数个电极为掩膜板或者使用具有电极的图案的掩膜板，对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜进行湿蚀刻或干蚀刻，形成数个辅助叠层。
每一电极的底部宽度为2～20um，高度为2～10um，相邻两个电极之间的间距为2～20um。
所述步骤S1中，通过紫外线曝光或化学试剂处理对所述基板进行亲水处理，使得所述基板具有亲水特性。
所述步骤S2中，在所述基板上通过旋涂、喷涂、打印或缝隙涂布形成所述导电溶液层。
本发明的有益效果：本发明提供的一种立体电极的制备方法，通过使用石墨烯/全氢聚硅氮烷有机溶液，采用溶液涂布方式，一次成型形成立体电极，相对于现有技术的立体电极，简化了工艺制程，缩短工艺时间，有利于降低成本，将该方法应用于显示面板内部制作立体电极，能够提高面板内部电场渗透率，提高穿透率，降低驱动电压。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为本发明的立体电极的制备方法的流程图；
图2为本发明的立体电极的制备方法的步骤S1示意图；
图3为本发明的立体电极的制备方法的步骤S3示意图；
图4为本发明的立体电极的制备方法的步骤S4示意图；
图5和图6为本发明的立体电极的制备方法的步骤S5示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图1，本发明提供一种立体电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、如图2所示，提供一基板1，对所述基板1的一侧进行亲水处理，使得所述基板1的一侧具有亲水特性。
具体地，所述基板1可以选择普通基板或具有TFT结构的基板。
具体地，所述基板1的材料为聚酰亚胺(PI)、玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、环烯烃共聚物(COC)或聚碳酸酯(PC)。
具体地，所述步骤S1中，通过紫外线曝光或化学试剂处理对所述基板1进行亲水处理，使得所述基板1具有亲水特性。
步骤S2、提供导电混合溶液，所述导电混合溶液为石墨烯(Graphene)和全氢聚硅氮烷([H2Si-NH]n，简称PHPS)的混合溶液。
具体地，所述导电混合溶液还包括分散助剂、附着助剂及溶剂。进一步地，所述导电混合溶液中，所述石墨烯的质量百分比为0.1-50％，所述全氢聚硅氮烷的质量百分比为30-98％，所述分散助剂的质量百分比为0-6％，所述附着助剂的质量百分比为0-6％，剩余组分为溶剂。
具体地，所述溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、芳香烃类溶剂、烷烃类溶剂、卤代烷烃类溶剂及酮类溶剂上述溶剂中的一种或多种，不可使用水、醇类或胺类溶剂，例如，所述溶剂可以为二丁醚(C8H18O)、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、正己烷、正戊烷、二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮及丁酮等溶剂中的一种或多种混合的溶剂。所述溶剂不可使用水、醇类或胺类溶剂。
具体地，所述分散助剂为非离子型表面活性剂，进一步地，所述分散助剂为脂肪酸三梨坦类非离子型表面活性剂、吐温系非离子型表面活性剂及脂肪酸甘油酯类非离子型表面活性剂等非离子型表面活性剂中的一种或几种，例如，所述分散助剂为吐温80、曲拉通X-100等分散助剂中的一种或几种。
具体地，所述附着助剂为硅烷偶联剂及钛酸酯类偶联剂中的一种或多种，例如，所述附着助剂为硅烷偶联剂A-150、硅烷偶联剂A-151、硅烷偶联剂A-171、硅烷偶联剂A-172、硅烷偶联剂A-174、硅烷偶联剂KH-902、硅烷偶联剂KH-903、3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、钛酸酯偶联剂101、钛酸酯偶联剂102、钛酸酯偶联剂105等中的一种或几种。
步骤S3、如图3所示，在所述基板1具有亲水特性的一侧涂布所述导电混合溶液以形成导电溶液层2。
具体地，所述步骤S3中，通过旋涂、喷涂、打印、缝隙涂布等方式在所述基板1上涂布所述导电混合溶液以形成所述导电溶液层2。
步骤S4、如图4所示，对所述导电溶液层2依次进行预烘烤与硬烤，得到透明导电膜，具体操作上先通过预烘烤除去大部分溶剂，再对经过预烘烤的导电溶液层2进行硬烤，得到透明导电膜。所述透明导电膜包括位于所述基板1上的二氧化硅薄膜21及位于所述二氧化硅薄膜21远离所述基板1一侧的石墨烯薄膜22。
在预烘烤过程中，温度上升导致所述导电溶液层2中的石墨烯材料和全氢聚硅氮烷材料二者的密度变化，而由于所述石墨烯材料的疏水特性和所述基板1的亲水特性，所述导电溶液层2中的石墨烯材料和全氢聚硅氮烷材料呈现相分离，所述石墨烯材料会位于所述全氢聚硅氮烷材料远离所述具有亲水特性的基板1的一侧，因此，在后续硬烤制程中，所述导电溶液层2中的石墨烯材料固化形成石墨烯薄膜22，所述导电溶液层2中的全氢聚硅氮烷材料被氧化形成二氧化硅薄膜21。
具体地，所述步骤S4中，所述导电溶液层2进行预烘烤的温度为60℃～230℃，时间少于4小时；优选地，所述导电溶液层2进行预烘烤的温度为150℃，时间为15分钟。
步骤S5、如图5和图6所示，对所述透明导电膜进行图案化处理，得到数个间隔设置的叠层的立体电极3。
具体地，所述步骤S5中，对所述透明导电膜进行图案化处理的步骤包括：
如图5和图6所示，对所述透明导电膜的石墨烯薄膜22进行图案化处理，形成数个间隔设置的电极32，并将多余区域的石墨烯或其氧化物进行剥离，对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜21进行图案化处理，形成分别对应数个电极32的数个辅助叠层31，每一电极32与其对应的辅助叠层31共同组成一个叠层的立体电极3。
具体地，通过紫外光(UV)或臭氧(O3)对所述透明导电膜的石墨烯薄膜22进行图案化处理，形成数个电极32；或者，通过光刻制程对所述透明导电膜的石墨烯薄膜22进行图案化处理，形成数个电极32。
具体地，在石墨烯薄膜22上设置光罩，在O2环境中通过紫外光对所述透明导电膜的石墨烯薄膜22的待蚀刻区域进行照射，在紫外光照射下，O2生成O3进而分解出活性氧，对应待蚀刻区域的石墨烯薄膜22生成活性炭，具有强氧化作用的活性氧与活性碳反应，在短时间内生成挥发性的一氧化碳或二氧化碳气体，从而实现所述石墨烯薄膜22待刻蚀区域的刻蚀；或者，在紫外光照射下，直接通入O3，O3分解出活性氧，对应待蚀刻区域的石墨烯薄膜22生成活性炭，具有强氧化作用的活性氧与活性碳反应，在短时间内生成挥发性的一氧化碳或二氧化碳气体，从而实现所述石墨烯薄膜22待刻蚀区域的刻蚀。
具体地，以所述数个电极32为掩膜板或者使用具有电极32的图案的掩膜板，对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜21进行蚀刻，形成数个辅助叠层31。可选地，对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜21进行蚀刻的方式为湿蚀刻或干蚀刻，根据不同材质的基板1，可以相应选择合适的蚀刻方式，例如，当所述基板1为玻璃基板时，应采用干蚀刻制程，以避免采用湿蚀刻制程对玻璃基板造成损伤。
具体地，所述电极32的图案和辅助叠层31的图案相同。
具体地，每一电极32的底部宽度可以为2～20um，高度可以为2～10um，相邻两个电极32之间的间距可以为2～20um。
具体地，所述电极32的图案的形状不定，根据需求可选择梯形、圆柱形、三角锥等形状。
具体地，在步骤S5后，为进一步得到更为精细化的图案，可采用红外、激光、微蚀刻等方式，对电极32作进一步的图案化处理，使得每一电极32的底部宽度为0.1～20um，高度为0.1～10um，相邻两个电极32之间的间距为0.1～20um。
上述立体电极的制备方法使用石墨烯/全氢聚硅氮烷有机溶液，采用溶液涂布方式，一次成型形成立体电极3，相对于现有技术的立体电极，简化了工艺制程，缩短工艺时间，有利于降低成本，将该方法应用于显示面板内部制作立体电极，可以增加内部电场的作用范围，提高液晶效率，从而提升显示器整体穿透率。
综上所述，本发明的立体电极的制备方法通过使用石墨烯/全氢聚硅氮烷有机溶液，采用溶液涂布方式，一次成型形成立体电极，相对于现有技术的立体电极，简化了工艺制程，缩短工艺时间，有利于降低成本，将该方法应用于显示面板内部制作立体电极，能够提高面板内部电场渗透率，提高穿透率，降低驱动电压。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种立体电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、提供一基板(1)，对所述基板(1)的一侧进行亲水处理，使得所述基板(1)的一侧具有亲水特性；
步骤S2、提供导电混合溶液，所述导电混合溶液为石墨烯和全氢聚硅氮烷的混合溶液；
步骤S3、在所述基板(1)具有亲水特性的一侧涂布所述导电混合溶液以形成导电溶液层(2)；
步骤S4、对所述导电溶液层(2)依次进行预烘烤与硬烤，得到透明导电膜；在预烘烤过程中，所述导电溶液层(2)中的石墨烯材料和全氢聚硅氮烷材料二者的密度变化，所述导电溶液层(2)中的石墨烯材料和全氢聚硅氮烷材料呈现相分离，所述石墨烯材料会位于所述全氢聚硅氮烷材料远离所述具有亲水特性的基板(1)的一侧，在后续硬烤制程中，所述导电溶液层(2)中的石墨烯材料固化形成石墨烯薄膜(22)，所述导电溶液层(2)中的全氢聚硅氮烷材料被氧化形成二氧化硅薄膜(21)；所述透明导电膜包括位于所述基板(1)上的二氧化硅薄膜(21)及位于所述二氧化硅薄膜(21)远离所述基板(1)一侧的石墨烯薄膜(22)；
步骤S5、对所述透明导电膜进行图案化处理，得到数个间隔设置的叠层的立体电极(3)。
2.如权利要求1所述的立体电极的制备方法，其特征在于，所述导电混合溶液还包括分散助剂、附着助剂及溶剂；所述导电混合溶液中，所述石墨烯的质量百分比为0.1-50％，所述全氢聚硅氮烷的质量百分比为30-98％，所述分散助剂的质量百分比为0-6％，所述附着助剂的质量百分比为0-6％，剩余组分为溶剂。
3.如权利要求2所述的立体电极的制备方法，其特征在于，所述分散助剂为非离子型表面活性剂；
所述附着助剂为硅烷偶联剂及钛酸酯类偶联剂中的一种或多种；
所述溶剂为酯类溶剂、醚类溶剂、芳香烃类溶剂、烷烃类溶剂、卤代烷烃类溶剂及酮类溶剂上述溶剂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的立体电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述导电溶液层(2)进行预烘烤的温度为60℃～230℃，时间为少于4小时。
5.如权利要求1所述的立体电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，对所述透明导电膜进行图案化处理的步骤包括：
对所述透明导电膜的石墨烯薄膜(22)进行图案化处理，形成数个间隔设置的电极(32)；对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜(21)进行图案化处理，形成分别对应数个电极(32)的数个辅助叠层(31)；每一电极(32)与其对应的辅助叠层(31)共同组成一个叠层的立体电极(3)。
6.如权利要求5所述的立体电极的制备方法，其特征在于，通过紫外光或O3对所述透明导电膜的石墨烯薄膜(22)进行图案化处理，形成数个电极(32)；或者，通过光刻制程对所述透明导电膜的石墨烯薄膜(22)进行图案化处理，形成数个电极(32)。
7.如权利要求5所述的立体电极的制备方法，其特征在于，以所述数个电极(32)为掩膜板或者使用具有电极(32)的图案的掩膜板，对所述透明导电膜的二氧化硅薄膜(21)进行湿蚀刻或干蚀刻，形成数个辅助叠层(31)。
8.如权利要求5所述的立体电极的制备方法，其特征在于，每一电极(32)的底部宽度为2～20um，高度为2～10um，相邻两个电极(32)之间的间距为2～20um。
9.如权利要求1所述的立体电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，通过紫外线曝光或化学试剂处理对所述基板(1)进行亲水处理，使得所述基板(1)具有亲水特性。
10.如权利要求1所述的立体电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述基板(1)上通过旋涂、喷涂、打印或缝隙涂布形成所述导电溶液层(2)。
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