CN108878370A - 一种透明导电电极及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：提供基板，在基板上涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯层，再在聚碳酸丙烯酯层中形成沟道；在沟道中通过涂布油墨以形成透明导电层，随后经干燥处理以去除油墨中的溶剂；通过灰化处理以去除剩余的聚碳酸丙烯酯层，得到透明导电电极。本发明提供的方法，通过涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯层可极大地降低去除聚碳酸丙烯酯层时所需的温度，最终可使透明导电电极适用于更多种类的基板上。而且在聚碳酸丙烯酯层中形成沟道，进而在沟道中形成透明导电层的方法，不仅可极大地节约油墨的用料，降低制备的成本，还可以精确的控制透明导电层的线宽和厚度，更可以提高透明导电层的边缘直线性。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种透明导电电极的制备方法、显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有机身薄、省电、显示效果出色等众多优点。而且现在人们对TFT-LCD的研究也在不断地深入中。为了实现TFT-LCD的多畴显示，广视角，一般需要对透明导电电极进行图案化处理。而现有技术一般是采用PVD法溅镀全膜，再通过爆光、蚀刻、剥离工艺，最终形成图案。但上述工艺不仅工艺复杂，成本高，而且在制备过程中涉及高温，对显示面板，尤其是柔性面板有很大的危害。
目前，有人采用丝网印刷工艺来制备透明导电电极，但丝网印刷工艺的解析度不足，透明导电电极的线宽过大，不能形成微纳米级别的图案，而且丝网印刷工艺的膜厚控制不稳定。因此，到目前为止，还没有一个良好的透明导电电极的制备方法。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种透明导电电极的制备方法、显示装置，通过提供一种新的制备方法不仅降低了透明导电电极制备时的温度，使透明导电电极适用于更多种类的基板。而且在沟道中形成透明导电层的方法，还可节约油墨的用料，降低制备的成本，精确的控制透明导电层的线宽和厚度，提高透明导电层的边缘直线性。
本发明第一方面提供了一种透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：
提供基板，在所述基板上涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯层，再在所述聚碳酸丙烯酯层中形成沟道；
在所述沟道中通过涂布油墨以形成透明导电层，随后经干燥处理以去除所述油墨中的溶剂；
通过灰化处理以去除剩余的所述聚碳酸丙烯酯层，得到透明导电电极。
本发明第一方面提供的一种图案化的方法，通过涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯层可极大地降低去除聚碳酸丙烯酯层时所需的温度，使整个流程皆以低温实现，最终可使透明导电电极适用于更多种类的基板上。而且在聚碳酸丙烯酯层中形成沟道，进而在沟道中形成透明导电层的方法，不仅可极大地节约油墨的用料，降低制备的成本，还可以精确的控制透明导电层的线宽和厚度，更可以提高透明导电层的边缘直线性。
其中，所述灰化处理的具体操作为：仅对剩余的所述聚碳酸丙烯酯层进行光照，随后在100-150℃的温度下加热30s-30min。
其中，所述灰化处理的具体操作为：将剩余的所述聚碳酸丙烯酯层在150-200℃的温度下加热30s-30min。
其中，所述油墨包括主料和溶剂，所述溶剂的沸点小于150℃。
其中，所述溶剂包括乙醇、异丙醇、水、甲醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙二醇、二甲基甲酰胺、己烷、乙酸乙酯、丁酮、环己烷、乙二醇二甲醚、甲苯、硝基乙烷、吡啶、丁醇、乙二醇一甲醚、辛烷、乙酸丁酯、乙二醇一乙醚、二甲苯和醋酸酐中的一种或多种。
其中，所述光酸产生剂包括鎓盐、硝基苯甲基衍生物、磺酸酯、重氮甲烷衍生物、乙二肟衍生物、N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物和含卤素的三嗪化合物中的一种或多种。
其中，所述干燥处理的温度为60-150℃，干燥处理的时间为5min-6h。
本发明第二方面提供了一种透明导电电极，所述透明导电电极由本发明第一方面提供的制备方法制备而成，所述透明导电电极包括基板和设于所述基板上的透明导电层，所述透明导电层的线宽为2-10μm。
本发明第二方面提供的一种透明导电电极，利用本发明第一方面提供的制备方法，透明导电层的线宽易于控制且较小，且透明导电层的边缘直线性较好，具有极大的实用性。
其中，所述透明导电层的厚度为所述透明导电电极的线电阻为0.1-50Ω/cm。
本发明第三方面提供了一种显示装置，包括如本发明第二方面提供的透明导电电极。
本发明第三方面提供的一种显示装置，通过利用本发明第二方面提供的透明导电电极，透明导电电极的线宽易于控制且较小，且透明导电电极的边缘直线性较好，大大提高了透明导电电极的导电性能，最终提高了显示装置的使用性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本发明实施例透明导电电极的制备方法流程图；
图2a-图2e为本发明实施例透明导电电极的制备方法步骤图；
图3为本发明实施例透明导电电极的结构示意图。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
请参考图1、图2a-图2e，本发明实施例提供的一种透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：提供基板1，在所述基板1上涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯层2，再在所述聚碳酸丙烯酯层2中形成沟道21；
步骤2：在所述沟道21中通过涂布油墨以形成透明导电层3，随后经干燥处理以去除所述油墨中的溶剂；
步骤3：通过灰化处理以去除剩余的所述聚碳酸丙烯酯层2，得到透明导电电极。
本发明实施例提供的一种图案化的制备方法，首先，聚碳酸丙烯酸酯的分解温度为200-300℃，常规制备透明导电层3时的温度亦为200-300℃。但含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯的分解温度仅为100-200℃，因此通过涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯极大地降低了去除聚碳酸丙烯酯层2时所需的温度，使整个流程皆以低温实现，最终可使透明导电电极适用于更多种类的基板1上，尤其是在柔性基板的应用上，同时也避免了其他功能层经历高温的过程。其次，在聚碳酸丙烯酯层2中形成沟道21，进而在沟道21中形成透明导电层3的方法，不仅可极大地节约油墨的用料，降低制备的成本，还可以精确的控制透明导电层3的形状、线宽和厚度，更可以提高透明导电层3的边缘直线性，大大提高了透明导电电极的使用性能。
本发明实施例提供的图案化的制备方法除上述应用外，还可应用于TFT-LCD中，具体可涉及溶液加工、需图案化的制程，以低温的优势凸显其价值。
本发明实施例提供的基板1包括硬质基板1和柔性基板，硬质基板1包括玻璃基板或蓝宝石基板1。本发明提供的玻璃基板还可以包括含有TFT膜层的玻璃基板。例如可以在基板1上设有缓冲层、有源层、栅极绝缘层、栅极层、层间绝缘层等等。
本发明实施方式中，所述光酸产生剂包括鎓盐、硝基苯甲基衍生物、磺酸酯、重氮甲烷衍生物、乙二肟衍生物、N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物和含卤素的三嗪化合物中的一种或多种。下面具体进行举例说明：鎓盐，例如三氟甲烷磺酸三苯基锍、三氟甲烷磺酸(对叔丁氧基苯基)二苯基锍、三氟甲烷磺酸三(对叔丁氧基苯基)锍、对甲苯磺酸三苯基锍；硝基苯甲基衍生物，例如2-硝基苯甲基-对甲苯磺酸盐、2,6-二硝基苯甲基-对甲苯磺酸盐以及2,4-二硝基苯甲基-对甲苯磺酸盐；磺酸酯，例如1,2,3-三(甲烷磺酰基氧基)苯、1,2,3-三(三氟甲烷磺酰基氧基)苯以及1,2,3-三(对甲苯磺酰基氧基)苯；重氮甲烷衍生物，例如双(苯磺酰基)重氮甲烷、双(对甲苯磺酰基)重氮甲烷；乙二肟衍生物，例如双-O-(对甲苯磺酰基)-α-二甲基乙二肟和双-O-(正丁烷磺酰基)-α-二甲基乙二肟；N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物，例如N-羟基丁二酰亚胺甲磺酸酯、N-羟基丁二酰亚胺三氟甲磺酸酯；以及含卤素的三嗪化合物，例如2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪以及2-(4-甲氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪。
本发明实施方式中，通过第一掩膜版4曝光，随后与100-150℃的温度下加热30s-30min的方法在聚碳酸丙烯酯层2中可形成一个或多个沟道21，每个沟道21用于分别形成透明导电层3。所述沟道21的形状为透明导电电极的形状。优选地，所述透明导电电电极的形状为“米”字型，因此所述沟道21所述沟道21形状为“米”字型，且所述沟道21的宽度为1.5-50μm，所述沟道21的厚度为0.05-15μm。
优选地，加热的温度为110-130℃，加热的时间为30s-5min，所述沟道21的宽度为1.5-10μm，所述沟道21的厚度为0.05-2μm。
本发明实施方式中，形成透明导电层3之后，随后经干燥处理以去除所述油墨中的溶剂。在上述过程中，经干燥处理以去除油墨中60-80％的溶剂，用于维持透明导电层3的图案。
本发明实施方式中，所述干燥处理的温度为60-150℃，干燥处理的时间为5min-6h。优选地，干燥处理的温度为80-130℃，干燥处理的时间为10min-30min。
本发明实施方式中，所述灰化处理的具体操作为：仅对剩余的所述聚碳酸丙烯酯层2进行光照，随后在100-150℃的温度下加热30s-30min。优选地，可以通过光照处理，使用第二掩膜版5将剩余的所述聚碳酸丙烯酯层2漏出，而将其余部分进行遮挡。优选地，加热的温度为110-130℃，加热的时间为30s-5min。
本发明实施方式中，所述灰化处理的具体操作为：将剩余的所述聚碳酸丙烯酯层2在150-200℃的温度下加热30s-30min。优选地，加热的温度为160-180℃，加热的时间为30s-5min。
本发明灰化处理有两种方法：第一种，先对剩余的所述聚碳酸丙烯酯层2进行光照，再进行加热；第二种，直接对剩余的所述聚碳酸丙烯酯层2进行加热。第二种方法的加热温度要稍高于第一种方法的加热温度。这两种方法分别有各自的优势：第一种方法通过光照，并且当光照的能量达到800mJ/cm2时，可先活化聚碳酸丙烯酯，进而使其在100-150℃的温度下加热30s-30min即可被去除。第一种方法可进一步地降低整个制备过程中的温度，使其更适用于柔性基板。而第二种方法不先通过光照直接加热的方法就需要在150-200℃的温度下加热30s-30min才可去除聚碳酸丙烯酯。但第二种方法由于减少了一道光照工艺，降低了成本，而且使溶剂的选择范围更宽。
本发明实施方式中，所述油墨为透明导电油墨，由于形成透明导电层3，所述油墨包括主料和溶剂，所述溶剂的沸点小于150℃。溶剂需要再干燥处理时被去除60-80％，随后继续在会灰化处理的过程中去除剩余的溶剂，由于低温干燥和灰化处理的温度低于150℃，因此，所述溶剂的沸点也要小于150℃才可被去除。
本发明实施方式中，所述主料包括石墨烯、碳纳米管(CNT)、聚3，4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)及聚苯乙烯磺酸(PSS)和纳米银线中(AgNWs)的一种或多种。上述主料的拉伸性能良好，也适用于柔性基板上。
本发明实施方式中，所述溶剂包括乙醇、异丙醇、水、甲醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙二醇、二甲基甲酰胺、己烷、乙酸乙酯、丁酮、环己烷、乙二醇二甲醚、甲苯、硝基乙烷、吡啶、丁醇、乙二醇一甲醚、辛烷、乙酸丁酯、乙二醇一乙醚、二甲苯和醋酸酐中的一种或多种。可以使用单一的沸点低于150℃的溶剂，也可使用沸点低于150℃的溶剂和沸点高于150℃的溶剂而组合成的沸点低于150℃的混合溶剂。
优选地，当主料为PEDOT/PSS时，常用低沸点溶剂包括乙醇(沸点78.3℃)、异丙醇(沸点82.45℃)、水(沸点100℃)、甲醇(沸点64.7℃)、四氢呋喃(THF，沸点66℃)、DMSO(沸点189℃)和乙二醇(沸点197℃)中的一种或多种。其中以异丙醇与水混合效果最佳。
当主料为CNT或石墨烯时，常用低沸点溶剂包括四氢呋喃(THF，沸点66℃)、二甲基甲酰胺(DMF，沸点152.8℃)、水(沸点100℃)、甲醇(沸点64.7℃)，乙醇(沸点78.3℃)、异丙醇(沸点82.45℃)和DMSO(沸点189℃)中的一种或多种，可使用表面活性剂帮助分散。
当主料为AgNWs时，常用低沸点溶剂包括水(沸点100℃)、乙醇(沸点78.3℃)和异丙醇(沸点82.45℃)中的一种或多种。
本发明实施方式中，所述油墨还包括助剂，所述助剂包括分散剂、附着剂和流平剂中的一种或多种。
请参考图3，本发明实施例提供的一种透明导电电极，所述透明导电电极由本发明实施例提供的制备方法制备而成，所述透明导电电极包括基板1和设于所述基板1上的透明导电层3，所述透明导电层3的线宽为2-10μm。优选地，所述透明导电层3的线宽为2-2.5μm。
本发明实施例提供的一种透明导电电极，透明导电层3的线宽易于控制且较小，且由于是在沟道21中形成的透明导电层3，因此透明导电层3的边缘直线性较好，具有极大的实用性。
本发明实施方式中，所述透明导电层3的厚度为所述透明导电电极的线电阻为0.1-50Ω/cm。厚度和线电阻之间是具有较大的相关性，一方会影响着另一方。优选地，所述透明导电层3的厚度为所述透明导电电极的线电阻为1-10Ω/cm。
本发明实施方式中，所述透明导电电极的膜厚均匀性为3-10％。
本发明实施例提供的一种显示装置，包括如本发明实施例提供的透明导电电极。
本发明实施例提供的一种显示装置，通过利用本发明实施例提供的透明导电电极，透明导电电极的线宽易于控制且较小，且透明导电电极的边缘直线性较好，大大提高了透明导电电极的使用性能，最终提高了显示装置的使用性能。
以上对本发明实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种透明导电电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基板，在所述基板上涂布含有光酸产生剂的聚碳酸丙烯酯层，再在所述聚碳酸丙烯酯层中形成沟道；
在所述沟道中通过涂布油墨以形成透明导电层，随后经干燥处理以去除所述油墨中的溶剂；
通过灰化处理以去除剩余的所述聚碳酸丙烯酯层，得到透明导电电极。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述灰化处理的具体操作为：仅对剩余的所述聚碳酸丙烯酯层进行光照，随后在100-150℃的温度下加热30s-30min。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述灰化处理的具体操作为：将剩余的所述聚碳酸丙烯酯层在150-200℃的温度下加热30s-30min。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油墨包括主料和溶剂，所述溶剂的沸点小于150℃。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括乙醇、异丙醇、水、甲醇、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙二醇、二甲基甲酰胺、己烷、乙酸乙酯、丁酮、环己烷、乙二醇二甲醚、甲苯、硝基乙烷、吡啶、丁醇、乙二醇一甲醚、辛烷、乙酸丁酯、乙二醇一乙醚、二甲苯和醋酸酐中的一种或多种。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述光酸产生剂包括鎓盐、硝基苯甲基衍生物、磺酸酯、重氮甲烷衍生物、乙二肟衍生物、N-羟基酰亚胺化合物的磺酸酯衍生物和含卤素的三嗪化合物中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为60-150℃，干燥处理的时间为5min-6h。
8.一种透明导电电极，其特征在于，所述透明导电电极由权利要求1-7任一项所述的制备方法制备而成，所述透明导电电极包括基板和设于所述基板上的透明导电层，所述透明导电层的线宽为2-10μm。
9.如权利要求8所述的透明导电电极，其特征在于，所述透明导电层的厚度为所述透明导电电极的线电阻为0.1-50Ω/cm。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求8-9任一项所述的透明导电电极。
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