CN109148286B - 一种柔性透明电极基板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性透明电极基板及其制作方法，所述柔性透明电极基板的制作方法包括：提供一前基板；在所述前基板上形成具有目标图案的柔性透明载体，所述柔性透明载体的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基；依次采用强碱溶液、硝酸银溶液、氯化物溶液处理所述柔性透明载体，形成第二聚合物；对第二聚合物进行照光处理，进而形成柔性透明电极基板。本发明中，所述柔性透明电极使用聚合物为柔性透明电极载体，借助羧基与银离子之间的离子键作用，通过溶液涂布而后光照还原的方式形成柔性透明电极，进而在提高柔性透明电极基板结构稳定性的同时不需要采用高温工艺，避免损伤柔性透明电极基板。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种柔性透明电极基板及其制作方法。
背景技术
在TFT-LCD中，柔性显示面板装置由于具有便携、可弯折等特点，进而受到广大消费者的青睐。目前，作为液晶显示装置重要组成的透明电极，仍采用透明氧化物材料，如氧化铟锌(ITO)、掺铟氧化锌(IZO)等。然而，通常采用的ITO价格昂贵，资源稀缺，还需要采用制作成本较高的物理气相沉积工艺(PVD)，并需对ITO进行高温处理工艺优化ITO晶体，但是高温不适于透明柔性基板的不耐高温特性；同时，这氧化物制作成膜一般都缺乏柔韧性，难拉伸，不适用于柔性透明电极。
为了克服上述问题，可适用于柔性应用的透明导电材料逐渐被开发，例如：导电高分子材料、金属网格、碳纳米管和石墨烯及多元复合材料。其中，导电高分子因其超高的柔韧性而具有一定优势。进一步，可采用PEDOT：PSS/氧化锌(ZnO)复合银(Ag)网格的柔性透明电极进行柔性透明电极的制备，但是导电Ag与聚合物PEDOT：PSS之间仅为简单的物理多层叠加，且在柔性弯折时其结构稳定性待进一步的评估。为了进一步解决上述问题，现有的一种方案是：在基板上涂覆聚合物溶液，待凝固成聚合物膜后，涂覆透明导电胶，在所述透明导电胶上再涂布纳米金属墨水，透过胶的黏着力提升纳米金属与聚合物之间的附着力。但是由于该工艺需要进行多次烧结，不适用于柔性透明基板的不耐高温特性。因此，目前亟需一种柔性透明电极基板及其制作方法以解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种柔性透明电极基板及其制作方法，以解决现有柔性透明基板的结构稳定性较差，且其制程工艺不适合柔性透明基板不耐高温特性的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种柔性透明电极基板的制作方法，包括：
步骤S10、提供一前基板；
步骤S20、在所述前基板上形成具有目标图案的柔性透明载体，所述柔性透明载体的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基；
步骤S30、采用强碱溶液处理所述柔性透明载体，以形成可结合银离子的羧酸根离子；
步骤S40、在所述柔性透明载体上涂布硝酸银溶液，以将银离子与所述聚合物表面的羧酸根离子结合，形成第一聚合物；
步骤S50、采用氯化物溶液处理第一聚合物，在所述第一聚合物的表面形成氯化银，形成第二聚合物；
步骤S60、对所述第二聚合物进行照光处理，以形成柔性透明载体及所述柔性透明载体表面的金属银，进而形成柔性透明电极基板。
根据本发明一优选实施例，所述前基板为亲水性基板，所述疏水性基板采用PFA、氮化硅、有机色阻、玻璃和有机聚合物中的其中一者制备。
根据本发明一优选实施例，所述前基板包括亲水区域和非亲水区域，所述亲水区域的图案与所述柔性透明载体的图案相匹配，所述步骤S20具体包括：
步骤S201、采用含氟气体低温等离子体通过光罩对所述非亲水区域进行疏水处理，形成第一基板；
步骤S202、在所述第一基板上涂布聚合物溶液；
步骤S203、加热烘烤所述第一基板，使得聚合物聚集在亲水区域，形成前电极图案，去掉溶剂。
根据本发明一优选实施例，所述聚合物的分子结构式为：
其中，R1为氰基、羟基、羧基、碳碳双键和碳碳三键中的至少一者，所述R2为烷烃类取代基。
根据本发明一优选实施例，所述步骤S20具体包括：
步骤S201、在所述前基板的表面形成透明光刻胶溶液层；
步骤S202、对所述透明光刻胶进行烘烤、光罩工艺、显示，以形成柔性透明载体。
根据本发明一优选实施例，所述透明光刻胶溶液层的组成包括：起始剂、单体、树脂、溶剂和助剂；
其中，所述各组成在所述透明光刻胶溶液层中的重量百分率如下，所述起始剂的重量百分率为0.5至4，所述单体的重量百分率为3至16，所述树脂的重量百分率为3至16，所述溶剂的重量百分率为50至90，所述助剂的重量百分率为0.3至2。
根据本发明一优选实施例，所述单体为带双键的丙烯酸单体化合物，所述树脂为聚丙烯酸类树脂。
根据本发明一优选实施例，所述前基板的外围区域设置有用以防止溶液外溢的挡墙结构。
根据本发明的另一方面，还提供了一种柔性透明电极基板，采用权利要求1-8任一所述权利要求中所述柔性透明电极基板的制作方法制作；
其中，所述柔性透明电极基板包括：
前基板，用以承载柔性透明载体；
所述柔性透明载体，设置在所述前基板之上，所述柔性透明载体的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基；
柔性透明电极，设置在所述柔性透明载体之上，并与所述柔性透明载体匹配，所述柔性透明电极通过在所述柔性透明载体上原位还原制备而成。
根据本发明一优选实施例，所述柔性透明电极通过在所述柔性透明载体上依次涂布硝酸银溶液、氯化物溶液，并进行光照后制备而成。
本发明的优点是，提供了一种柔性透明电极基板及其制作方法，所述柔性透明电极使用聚合物为柔性透明电极载体，借助羧基与银离子之间的离子键作用，通过溶液涂布而后光照还原的方式形成柔性透明电极基板，进而在提高柔性透明电极基板结构稳定性的同时不需要采用高温工艺，避免损伤柔性透明电极基板，提高了柔性透明电极基板的品质。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的柔性透明电极基板的制作方法的流程示意图；
图2a-2e为本发明实施例提供的柔性透明电极基板的制作方法的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的柔性透明电极基板的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
本发明提供了一种柔性透明电极基板及其制作方法，现有柔性透明基板的结构稳定性较差，且其制程工艺不适合柔性透明基板不耐高温特性的问题，本实施例能够改善该缺陷。
下面接合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1所示，根据本发明一实施例，提供了一种柔性透明电极基板的制作方法，包括以下步骤：
如图2a所示，步骤S10、提供一前基板11；所述前基板通常为所述柔性透明电极14及柔性透明载体13的承载基板；
优选的，所述前基板11可以采用PFA、氮化硅、有机色阻、剥离或者有机聚合物柔性基底制备，所述前基板的表面具有亲水特性。
如图2b和2c所示，步骤S20、在所述前基板11上形成具有目标图案的柔性透明载体13，所述柔性透明载体13的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基。
具体的，在一实施例中，所述前基板11包括亲水区域和非亲水区域，所述亲水区域的图案与所述柔性透明载体的图案相匹配，所述步骤S20具体包括：
步骤S201、采用含氟气体低温等离子体通过光罩对所述非亲水区域进行疏水处理，形成第一基板；
其中，所述光罩的图案与所述柔性透明电极14的图案相匹配，进而在前基板11上形成非亲水区域；使柔性透明电极14所需目标图案区域具有良好的亲水性，而非柔性透明电极区域具有较好的疏水性；所述含氟气体低温等离子体中含有大量的活性离子，在对前基板11进行处理时，能够打开前基板表面的各种基团的化学键，除去羟基等亲水基团达到疏水的目的。
进一步的，对所述非亲水区域的处理时间为3分钟至60分钟。
优选的，所述前基板11的外围区域设置有用以防止溶液外溢的挡墙结构，所述挡墙结构可以采用光阻制备，所述挡墙结构的厚度可根据实际需求进行调整。
步骤S202、在所述第一基板上涂布聚合物溶液；
具体的，所述聚合物溶液中的聚合物分子结构式为：
其中，R1为氰基、羟基、羧基、碳碳双键和碳碳三键中的至少一者，所述R2为烷烃类取代基。
步骤S203、加热烘烤所述第一基板，使得所述聚合物聚集在亲水区域，形成前电极图案，去掉溶剂。
具体的，烘烤温度为40℃至100摄氏度，烘烤时间为10秒至3600秒，以去除聚合物溶液中80％至98％的溶剂，亲水的聚合物与前基板11表面发生亲核作用，使得聚合物聚集在亲水区域，形成与柔性透明电极相匹配的图案。
所述聚合物的特点为：在经过碱处理后，可形成与银离子集合的羧酸根，同时具有一定的聚合度，此时所述聚合物的分子量为5000至34000，酸价为12至38，除去溶剂后能形成一定的网格结构，形成具有一定厚度的柔性透明载体。
进一步的，所述柔性透明载体的厚度为0.1微米至20微米。
在另一实施例中，所述步骤S20具体包括：
步骤S201、在所述前基板11的表面形成透明光刻胶溶液层。
具体的，所述透明光刻胶溶液层的组成包括：起始剂、单体、树脂、溶剂和助剂；
其中，所述各组成在所述透明光刻胶溶液层中的重量百分率如下，所述起始剂的重量百分率为0.5至4，所述单体的重量百分率为3至16，所述树脂的重量百分率为3至16，所述溶剂的重量百分率为50至90，所述助剂的重量百分率为0.3至2。
步骤S202、对所述透明光刻胶进行烘烤、光罩工艺、显示，以形成柔性透明载体。
其中，所述单体为带双键的丙烯酸单体化合物，在光照和烘烤阶段，能够进行交联反应；所述树脂为聚丙烯酸类树脂，该类树脂带有羧酸根，与显影液(如KOH溶液)反应后溶解；由于经过照光、显影而未完成后烘烤的光阻中，丙烯酸脂聚合物带有较多的羧酸根官能团，同时所述单体并未形成致密膜层，为下一步与银离子的结合提供较多的羧酸根吸附点位。
如图2d所示，步骤S30、采用强碱(如KOH)溶液处理所述柔性透明载体13，以形成可结合银离子的羧酸根离子；所述反应的反应方程式如下：
步骤S40、在所述柔性透明载体13上涂布硝酸银溶液，以将银离子与所述聚合物表面的羧酸根离子结合，形成第一聚合物；所述反应的反应方程式如下：
步骤S50、采用氯化物溶液处理第一聚合物，在所述第一聚合物的表面形成氯化银，形成第二聚合物；所述反应的反应方程式如下：
如图2e所示，步骤S60、对所述第二聚合物进行照光处理，以形成柔性透明载体13及所述柔性透明载体表面的金属银，进而形成柔性透明电极基板，其中金属银即为本发明中的柔性透明电极14；所述反应的反应方程式如下：
具体的，光照时间为1秒至1800秒，光照波长为380纳米至600纳米，优选的460纳米的蓝光。
进一步的，还包括步骤S60、采用水洗掉多余的氯化物，并采用80摄氏度至150摄氏度的温度烘烤10秒至30秒，以得到所述柔性透明电极基板。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种柔性透明电极基板，所述柔性透明电极基板采用所述柔性透明电极基板的制作方法制作；
其中，所述柔性透明电极基板包括：
前基板11，用以承载柔性透明载体13；
所述柔性透明载体13，设置在所述前基板11之上，所述柔性透明载体13的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基；
柔性透明电极14，设置在所述柔性透明载体13之上，并与所述柔性透明载体13匹配，所述柔性透明电极通过在所述柔性透明载体13上原位还原制备而成。
进一步的，所述柔性透明电极14通过在所述柔性透明载体13上依次涂布硝酸银溶液、氯化物溶液，并进行光照后制备而成。
所述柔性透明电极基板的工作原理与所述柔性透明电极基板的制作方法的工作原理相似，所述柔性透明电极基板的工作原理具体请参考所述柔性透明电极基板的制作方法的工作原理，这里不再赘述。
本发明的优点是，提供了一种柔性透明电极基板及其制作方法，所述柔性透明电极使用聚合物为柔性透明电极载体，借助羧基与银离子之间的离子键作用，通过溶液涂布而后光照还原的方式形成柔性透明电极基板，进而在提高柔性透明电极基板结构稳定性的同时不需要采用高温工艺，避免损伤柔性透明电极基板的，提高了柔性透明电极基板的品质。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，包括：
步骤S10、提供一前基板；
步骤S20、在所述前基板上形成具有目标图案的柔性透明载体，所述柔性透明载体的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基；
步骤S30、采用强碱溶液处理所述柔性透明载体，以形成可结合银离子的羧酸根离子；
步骤S40、在所述柔性透明载体上涂布硝酸银溶液，以将银离子与所述聚合物表面的羧酸根离子结合，形成第一聚合物；
步骤S50、采用氯化物溶液处理所述第一聚合物，在所述第一聚合物的表面形成氯化银，形成第二聚合物；
步骤S60、对所述第二聚合物进行照光处理，以形成柔性透明载体及所述柔性透明载体表面的金属银，进而形成柔性透明电极基板；
其中，所述前基板为亲水性基板，所述聚合物为亲水聚合物；
所述聚合物通过亲核作用在所述前基板的亲水区域形成具有目标图案的所述柔性透明载体。
2.根据权利要求1所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述前基板采用氮化硅、玻璃和有机聚合物中的其中一者制备。
3.根据权利要求2所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述前基板包括亲水区域和非亲水区域，所述亲水区域的图案与所述柔性透明载体的图案相匹配，所述步骤S20具体包括：
步骤S201、采用含氟气体低温等离子体通过光罩对所述非亲水区域进行疏水处理，形成第一基板；
步骤S202、在所述第一基板上涂布聚合物溶液；
步骤S203、加热烘烤所述第一基板，使得聚合物聚集在亲水区域，形成前电极图案，去掉溶剂。
4.根据权利要求3所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述聚合物的分子结构式为：
其中，R1为氰基、羟基、羧基、碳碳双键和碳碳三键中的至少一者，所述R2为烷烃类取代基。
5.根据权利要求2所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：
步骤S201、在所述前基板的表面形成透明光刻胶溶液层；
步骤S202、对所述透明光刻胶进行烘烤、光罩工艺、显示，以形成柔性透明载体。
6.根据权利要求5所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述透明光刻胶溶液层的组成包括：起始剂、单体、树脂、溶剂和助剂；
其中，所述各组成在所述透明光刻胶溶液层中的重量百分率如下，所述起始剂的重量百分率为0.5至4，所述单体的重量百分率为3至16，所述树脂的重量百分率为3至16，所述溶剂的重量百分率为50至90，所述助剂的重量百分率为0.3至2。
7.根据权利要求6所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述单体为带双键的丙烯酸单体化合物，所述树脂为聚丙烯酸类树脂。
8.根据权利要求1所述的柔性透明电极基板的制作方法，其特征在于，所述前基板的外围区域设置有用以防止溶液外溢的挡墙结构。
9.一种柔性透明电极基板，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述权利要求中所述柔性透明电极基板的制作方法制作；
其中，所述柔性透明电极基板包括：
前基板，用以承载柔性透明载体；
所述柔性透明载体，设置在所述前基板之上，所述柔性透明载体的制备材料为聚合物，所述聚合物的基团包括羧基；
柔性透明电极，设置在所述柔性透明载体之上，并与所述柔性透明载体匹配，所述柔性透明电极通过在所述柔性透明载体上原位还原制备而成；
所述前基板为亲水性基板，所述聚合物为亲水聚合物；
所述聚合物通过亲核作用在所述前基板的亲水区域形成具有目标图案的所述柔性透明载体。
10.根据权利要求9所述的柔性透明电极基板，其特征在于，所述柔性透明电极通过在所述柔性透明载体上依次涂布硝酸银溶液、氯化物溶液，并进行光照后制备而成。
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