CN110085763A - 柔性透明电极、柔性显示面板、相关制备方法及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性透明电极、柔性显示面板、相关制备方法及显示装置，该柔性透明电极包括石墨烯本体和金属纳米线，金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构。本发明提供的穿插体结构的柔性透明电极，一方面可以解决金属纳米线稳定性差、粗糙度大和与柔性衬底结合力差的问题，另一方面解决石墨烯方阻高、功函数低，不利于空穴注入的问题，而将金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构，相互弥补各自的缺陷，可以用于替代ITO材料的柔性透明电极，并且其具有高的导电率和透过率，并且与柔性基底的结合力较强，稳定性较高，进而应用在器件中可以提高器件的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种柔性透明电极、柔性显示面板、相关制备方法及显示装置。
背景技术
透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，例如平板显示器，有机发光二极管，智能窗等。铟锡氧化物如ITO由于它的高导电率和透光率，已经成为透明导电薄膜的主要材料。然而ITO也存在着一些缺点，例如原材料铟价格的不断上涨，制备费用昂贵，除此之外ITO材料一旦弯曲，会使它的导电性能大幅下降。因而开发可替代ITO的新材料成为极为重要的研究课题。
发明内容
本发明实施例提供了一种柔性透明电极、柔性显示面板、相关制备方法及显示装置，用于替代ITO材料的柔性透明电极，并且本方面提供的柔性透明电极具有高的导电率和透过率，并且与柔性基底的结合力较强，稳定性较高，进而应用在器件中可以提高器件的寿命。
因此，本发明实施例提供了一种柔性透明电极，包括石墨烯本体和金属纳米线，所述金属纳米线和所述石墨烯本体构成穿插体结构。
可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极中，所述石墨烯具有多个孔状缺陷结构，所述金属纳米线穿插于所述孔状缺陷结构内。
可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极中，所述金属纳米线位于所述孔状缺陷结构外部的部分交叉排列形成网状结构。
可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极中，所述金属纳米线为铜纳米线。
相应地，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述柔性透明电极的制备方法，包括：
制备石墨烯；
制备金属纳米线的各前驱物混合溶液；
将所述石墨烯、所述混合溶液、碱性溶液和还原剂溶液混合并反应一定时间，得到由金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的产物；
将所述产物进行洗涤和烘干，形成所述柔性透明电极。
可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极的制备方法中，在所述制备石墨烯之后，还包括：
对制得的石墨烯进行热处理，以在所述石墨烯内形成多个孔状缺陷结构。
相应地，本发明实施例还提供了一种柔性显示面板，包括多个独立设置的阳极，所述阳极为本发明实施例提供的上述柔性透明电极。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述柔性显示面板。
相应地，本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述柔性显示面板的制备方法，包括：
在柔性衬底上形成驱动电路；
在所述驱动电路上形成多个独立设置的阳极；其中，所述阳极为本发明实施例提供的上述柔性透明电极。
可选地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性显示面板的制备方法中，在形成所述阳极之前，还包括：形成像素界定层。
相应地，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述柔性透明电极。
本发明实施例的有益效果：
本发明实施例提供的上述柔性透明电极、柔性显示面板、相关制备方法及显示装置，该柔性透明电极包括石墨烯本体和金属纳米线，金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构。本发明提供的穿插体结构的柔性透明电极，一方面可以解决金属纳米线稳定性差、粗糙度大和与柔性衬底结合力差的问题，另一方面解决石墨烯方阻高、功函数低，不利于空穴注入的问题，而将金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构，相互弥补各自的缺陷，可以用于替代ITO材料的柔性透明电极，并且其具有高的导电率和透过率，并且与柔性基底的结合力较强，稳定性较高，进而应用在器件中可以提高器件的寿命。
附图说明
图1为金属纳米线的形貌示意图；
图2为本发明实施例提供的柔性透明电极的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的柔性透明电极的制备方法的流程示意图之一；
图4为本发明实施例提供的柔性透明电极的制备方法的流程示意图之二；
图5为本发明实施例提供的柔性显示面板的制备方法的流程示意图之一；
图6为本发明实施例提供的柔性显示面板的制备方法的流程示意图之二。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
相关技术中，以导电聚合物，金属纳米材料，碳纳米管和石墨烯为代表的新材料展现出良好的发展潜力，金属纳米线的主要特征是长径比大于1000的一维纳米结构，其形貌如图1所示，纳米线相互搭覆形成的薄膜拥有优异的电导性和透过率。其中银、铜纳米线在导电线方面具有一定优势。以Ag纳米线制备的透明导电电极的方阻可低至30Ω/□，同时透过率可达90％，然而Ag为贵金属的特性仍旧制约了其大规模应用。近年来铜纳米线的研究引起极大的风潮，为替代ITO成为最具前景的材料之一，Cu纳米线有几个方向的优势：首先Cu的本征导电性很高，只比Ag低6％，其次价格比银和ITO便宜近100倍，同时储量差不多是二者的1000倍，最后所制备的Cu纳米线透明导电薄膜在电导率和透光率方面基本可以和ITO所媲美。但是一方面，Cu纳米线在制备、后期保存和加工过程中易于被氧化，它的薄膜电阻会随着在空气中暴露时间而增加，相应地它的导电率也会随着在空气中暴露时间的增加而变大。另一方面Cu纳米线形成的网格结构与柔性衬底的结合力较弱，进而影响器件稳定性，解决这一问题成为发展Cu纳米线透明导电电极的必要途径之一。
石墨烯作为21世纪的黄金材料，拥有极高的透光率和导电特性，在柔性透明电极领域有着广阔的前景。单层石墨烯最高透过率可达97.7％，这一数值已经超过了绝大多数导电材料，并且石墨烯的稳定性较高。然而传统方法制备的未经修饰的石墨烯由于边缘存在诸多含氧基团，方阻偏高，同时石墨烯功函数较低，仅为4.4eV，不利于空穴注入，这也限制了其在柔性透明电极的发展和应用。
有鉴于此，本发明实施例提供的一种柔性透明电极，如图2所示，包括位柔性衬底10上的石墨烯1本体和金属纳米线2，金属纳米线2和石墨烯1本体构成穿插体结构。
本发明实施例提供的上述柔性透明电极包括石墨烯本体和金属纳米线，金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构。本发明提供的穿插体结构的柔性透明电极，一方面可以解决金属纳米线稳定性差、粗糙度大和与柔性衬底结合力差的问题，另一方面解决石墨烯方阻高、功函数低，不利于空穴注入的问题，而将金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构，相互弥补各自的缺陷，可以用于替代ITO材料的柔性透明电极，并且其具有高的导电率和透过率，并且与柔性基底的结合力较强，稳定性较高，进而应用在器件中可以提高器件的寿命。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极中，如图2所示，石墨烯1具有多个孔状缺陷结构01，金属纳米线2穿插于孔状缺陷结构01内。具体地，由于未经修饰的石墨烯的表面具有很多含氧基团，含氧基团的存在对其导电性有一定影响，本发明通过将制得的石墨烯进行热处理，如在600℃的氩气氛围下进行热处理，可以是含氧基团与石墨烯的碳原子结合形成气体释放，因此在含氧基团处形成孔状缺陷结构，由于缺陷结构的活性较高、且化学势垒较低，当将金属纳米材料与石墨烯在一定条件下混合时，金属纳米材料极易于在缺陷结构处生长，由于石墨烯表面具有很多缺陷结构，因此金属纳米材料沿着多个缺陷结构生长，可以形成金属纳米线2穿插于孔状缺陷结构01内的穿插体结构。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极中，如图2所示，金属纳米线2位于孔状缺陷结构01外部的部分交叉排列形成网状结构。网状结构可以降低金属纳米线2的电阻，提高金属纳米线2的稳定性。
进一步地，在具体实施时，为了降低制作成本，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极中，如图2所示，金属纳米线2为铜纳米线。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种柔性透明电极的制备方法，如图3所示，包括：
S301、制备石墨烯；具体地，可以采用Hummers法制备石墨烯。
S302、制备金属纳米线的各前驱物混合溶液；具体地，各前驱物包括三水合硝酸铜、去离子水和乙二胺分析纯。
S303、将石墨烯、混合溶液、碱性溶液和还原剂溶液混合并反应一定时间，得到由金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的产物；具体地，碱性溶液可以为氧化钠溶液，还原剂溶液可以为水合肼。
S304、将产物进行洗涤和烘干，形成柔性透明电极。具体地，可以将产物进行水洗和醇洗。
本发明实施例提供的上述柔性透明电极的制备方法可以制备出金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的柔性透明电极，该穿插体结构的柔性透明电极，一方面可以解决金属纳米线稳定性差、粗糙度大和与柔性衬底结合力差的问题，另一方面解决石墨烯方阻高、功函数低，不利于空穴注入的问题，而将金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构，相互弥补各自的缺陷，可以用于替代ITO材料的柔性透明电极，并且其具有高的导电率和透过率，并且与柔性基底的结合力较强，稳定性较高，进而应用在器件中可以提高器件的寿命。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性透明电极的制备方法中，如图4所示，在制备石墨烯之后，还包括：
S301’、对制得的石墨烯进行热处理，以在石墨烯内形成多个孔状缺陷结构。由于未经修饰的石墨烯的表面具有很多含氧基团，含氧基团的存在对其导电性有一定影响，本发明通过将制得的石墨烯进行热处理，如在600℃的氩气氛围下进行热处理，可以是含氧基团与石墨烯的碳原子结合形成气体释放，因此在含氧基团处形成孔状缺陷结构，由于缺陷结构的活性较高、且化学势垒较低，当将金属纳米材料与石墨烯在一定条件下混合时，金属纳米材料极易于在缺陷结构处生长，由于石墨烯表面具有很多缺陷结构，因此金属纳米材料沿着多个缺陷结构生长，可以形成金属纳米线穿插于孔状缺陷结构内的穿插体结构。
下面通过具体实施例对本发明实施例图2提供的柔性透明电极的制备方法进行详细说明：
(1)制备石墨烯；可以采用Hummers法制备石墨烯。
(2)对制得的石墨烯进行热处理，以在石墨烯内形成多个孔状缺陷结构。如将石墨烯在600℃的氩气氛围下进行热处理，在石墨烯表面产生缺陷结构。
(3)制备金属纳米线的各前驱物混合溶液；如称取2.42g三水合硝酸铜、量取100mL去离子水和10mL乙二胺分析纯混合搅拌24h，制得混合溶液。
(4)将石墨烯、混合溶液、碱性溶液和还原剂溶液混合并反应一定时间，得到由金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的产物；如称取500g石墨烯、上述混合溶液、称取适量氢氧化钠溶于1L水后转移至烧瓶加热至80℃、0.5mL水合肼混合反应1小时，得到由金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的产物。
(5)将产物进行洗涤和烘干，形成柔性透明电极。具体地，可以将制备得到的产物进行水洗和醇洗，并烘干后备用。
通过上述步骤(1)-(5)即可以制备得到本发明实施例图2提供的柔性透明电极。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种柔性显示面板的制备方法，如图5所示，包括：
S501、在柔性衬底上形成驱动电路；
S502、在驱动电路上形成多个独立设置的阳极；其中，阳极为本发明实施例提供的上述柔性透明电极。具体地，将本发明实施例提供的柔性透明电极的制备方法中制备得到的由金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的产物进行溶解，采用物理气相沉积的方法蒸镀多个独立设置的阳极，其中可以采用金属掩膜版蒸镀阳极。阳极的蒸镀方法为本领域技术人员公知的技术，在此不做详述。
进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述柔性显示面板的制备方法中，如图6所示，在形成阳极之前，还包括：
S501’、形成像素界定层。像素界定层用于限定像素区域，由于像素界定层和驱动电路的各膜层均是采用光刻工艺形成的，而阳极是采用蒸镀工艺形成的，光刻工艺和蒸镀工艺所采用的腔室不同，为了减少制作工艺，可以在形成阳极之前，形成像素界定层，这样可以将像素界定层和驱动电路的各膜层在同一腔室中形成，降低制作工艺。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种柔性显示面板，包括多个独立设置的阳极，阳极为本发明实施例提供的上述柔性透明电极。由于该柔性显示面板解决问题的原理与前述一种柔性透明电极相似，因此该柔性显示面板的实施可以参见前述柔性透明电极的实施，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述柔性显示面板。由于该显示装置解决问题的原理与前述一种柔性透明电极相似，因此该显示装置的实施可以参见前述柔性透明电极的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的上述显示装置可以为平板电脑、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。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。
本发明实施例提供的上述柔性透明电极、柔性显示面板、相关制备方法及显示装置，该柔性透明电极包括石墨烯本体和金属纳米线，金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构。本发明提供的穿插体结构的柔性透明电极，一方面可以解决金属纳米线稳定性差、粗糙度大和与柔性衬底结合力差的问题，另一方面解决石墨烯方阻高、功函数低，不利于空穴注入的问题，而将金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构，相互弥补各自的缺陷，可以用于替代ITO材料的柔性透明电极，并且其具有高的导电率和透过率，并且与柔性基底的结合力较强，稳定性较高，进而应用在器件中可以提高器件的寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种柔性透明电极，其特征在于，包括石墨烯本体和金属纳米线，所述金属纳米线和所述石墨烯本体构成穿插体结构。
2.如权利要求1所述的柔性透明电极，其特征在于，所述石墨烯具有多个孔状缺陷结构，所述金属纳米线穿插于所述孔状缺陷结构内。
3.如权利要求1所述的柔性透明电极，其特征在于，所述金属纳米线位于所述孔状缺陷结构外部的部分交叉排列形成网状结构。
4.如权利要求1所述的柔性透明电极，其特征在于，所述金属纳米线为铜纳米线。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的柔性透明电极的制备方法，其特征在于，包括：
制备石墨烯；
制备金属纳米线的各前驱物混合溶液；
将所述石墨烯、所述混合溶液、碱性溶液和还原剂溶液混合并反应一定时间，得到由金属纳米线和石墨烯本体构成穿插体结构的产物；
将所述产物进行洗涤和烘干，形成所述柔性透明电极。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述制备石墨烯之后，还包括：
对制得的石墨烯进行热处理，以在所述石墨烯内形成多个孔状缺陷结构。
7.一种柔性显示面板，包括多个独立设置的阳极，其特征在于，所述阳极为如权利要求1-4任一项所述的柔性透明电极。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求7所述的柔性显示面板。
9.一种如权利要求7所述的柔性显示面板的制备方法，其特征在于，包括：
在柔性衬底上形成驱动电路；
在所述驱动电路上形成多个独立设置的阳极；其中，所述阳极为如权利要求1-4任一项所述的柔性透明电极。
10.如权利要求9所述的柔性显示面板的制备方法，其特征在于，在形成所述阳极之前，还包括：形成像素界定层。
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