CN111354508B - 一种柔性电极薄膜及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性电极薄膜及应用，所述柔性电极薄膜包括：聚合物层，所述聚合物层上设有凹槽；导电材料，所述导电材料设置于所述凹槽；所述柔性电极薄膜包括第一表面，所述第一表面形成于所述聚合物层具有凹槽的一侧，且所述凹槽内的导电材料暴露于所述第一表面，且所述第一表面整体的粗糙度Ra1＜500nm。该种电极薄膜表面的粗糙度很低，很好的克服了传统中电极薄膜不能有很好平面的技术问题。

Description

一种柔性电极薄膜及应用

本发明为申请人在2016年07月15日申请的发明专利第201610559971.9号发明名称为【一种柔性电极薄膜、制备方法及应用】的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其涉及一种柔性电极薄膜及应用。

背景技术

金属线栅电极一般采用纳米转印技术、光刻、纳米压印和填充技术制备，可同时兼顾高导电性和高透光率。

中国发明专利ZL201010533228.9描述了一种基于纳米压印和纳米涂布的方法实现的透明导电膜，通过纳米压印形成沟槽，在沟槽中填充纳米导电材料，再烧结形成高性能导电膜，卷对卷制程实现了透明导电膜的低成本制造。但是，在纳米导电材料烧结过程中，有机溶剂挥发，造成沟槽内导电材料凹陷，电极表面极不平整。使得采用上述方法制备的透明导电薄膜不能在有机发光、有机太阳能电池中使用。受制于纳米压印，该方法制备透明导电膜导电沟槽的深度很难再进一步的加深。

现有技术中，为了实现表面高平整度的电极，采用在导电层上设置光刻胶，然后曝光显影，使导电层裸露，然后在采用电铸工艺，沉积导电材料，洗掉光刻胶，在涂布固化胶固化，此时导电材料嵌设在固化胶内，使导电层与固化胶、导电材料分离，形成柔性电极，这样就可以得到与导电层同样平整度的柔性电极，但是曝光-显影-沉积-去胶-涂胶固化-分离；工艺太复杂，每个光刻片只能生产一片最终产品，曝光显影增加了工艺的复杂程度，并且只能采用平面制备的方式，生产效率比较慢，成本也相对增加。

鉴于此，本发明所要解决的是现有技术中柔性电极薄膜制备工艺复杂、成本高、表面平整度低(影响器件的发光效率及使用寿命)以及填充的导电材料方阻大的问题，旨在提出一种实现表面高平整性、嵌入式线栅型柔性导电电极的制备，并由该透明电极制备出工艺简单、发光效率高、使用寿命长的柔性电极薄膜。

发明内容

基于此，有必要提供一种柔性电极薄膜、制备方法及应用以解决以上所述的技术问题。

本发明的一个技术方案是：

一种柔性电极薄膜制备方法，包括以下步骤：

S1、导电层，在所述导电层表面设置压印胶；

S2、压印模板，所述压印模板表面具有形成图形化纹路的微结构，且所述微结构上设有遮挡结构或所述微结构为遮挡结构；

S3、用所述压印模板压印步骤S1中所述的压印胶，并固化，分离压印模具，所述压印胶上形成于压印模具表面微结构互补的预图形化纹路；

S4、清洗所述预图形化纹路与导电层之间的残留压印胶，使预图形化纹路相对应处的导电层裸露，进而形成图形化纹路；

S5、将步骤S4中图形化纹路处沉积金属，形成柔性电极薄膜。

在其中一实施例中，将步骤S5中所述柔性电极薄膜与导电层分离，形成第一柔性电极薄膜。

在其中一实施例中，将步骤S5中所述柔性电极薄膜远离与导电层一侧设置固化胶并且进行固化，然后与导电层分离，形成第二柔性电极薄膜。

在其中一实施例中，将步骤S5中柔性电极薄膜中多余的压印胶去除，然后，设置固化胶并且固化，然后与导电层分离，形成第三柔性电极薄膜。

在其中一实施例中，步骤S2中所述压印模板上微结构表面设有遮挡层，所述遮挡层具有遮光或绝热功能。

在其中一实施例中，步骤S2中远离所述压印模板具有微结构表面一侧设有遮挡层，所述遮挡层具有遮光或绝热功能；其中，所述遮挡层与相对面一侧微结构位置相互对应。

在其中一实施例中，所述导电层为导电金属板；或，所述导电层设置于一支撑基材表面。

本发明还揭示一种柔性电极薄膜，包括：

聚合物层，所述聚合物层上设有凹槽，所述凹槽形成图形化纹路，其中，所述凹槽贯穿所述聚合物层；

导电材料，所述导电材料设置于所述凹槽，形成柔性电极薄膜。

在其中一实施例中，所述柔性电极薄膜包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，其中，第一表面的粗糙度Ra1小于第二表面的粗糙度Ra2，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm。

在其中一实施例中，所述柔性电极薄膜包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述第二表面设有第一固化胶层；其中，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm。

在其中一实施例中，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于300nm；或，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于100nm。

在其中一实施例中，所述凹槽内导电材料的高度大于3μm；或所述凹槽内导电材料的高度大于等于4μm。

本发明揭示的另一种柔性电极薄膜，包括：

聚合物层，所述聚合物层上设有凹槽，所述凹槽形成图形化纹路；

导电材料，所述导电材料设置于所述凹槽内，形成柔性电极薄膜；

其中，所述柔性电极薄膜包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm。

在其中一实施例中，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于300nm；或，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于100nm。

在其中一实施例中，所述凹槽内导电材料的高度大于3μm；或所述凹槽内导电材料的高度大于等于4μm。

在其中一实施例中，所述柔性电极薄膜的厚度小于50μm。

本发明还揭示一种柔性电极薄膜的应用，将以上任一所述的柔性电极薄膜用于电磁屏蔽结构、触摸屏、OLED、太阳能电池或生物识别结构。

本发明的有益效果：

1)、本发明提供的一种柔性电极薄膜制备方法，采用纳米压印技术，在模具图形处设有遮挡结构，所述遮挡结构可以遮光或隔热，这样在压印胶上压印的时候，图形处和导电层之间的固化胶不会被固化，去掉没有固化的压印胶裸露出导电层，这样就可以卷对卷进行生产，并且图形化的凹槽深度也可以变得更深，并且在没有特殊要求的情况下，不需要洗掉固化胶，这样工艺非常简单，降低了生产的成本；

2)、本发明提供的一种柔性电极薄膜，该种电极薄膜表面的粗糙度很低，可以达到几百纳米，或者更小，或者接近镜面的效果，很好的克服了传统中电极薄膜不能有很好平面的技术问题，并且该种电极薄膜和传统的电极薄膜相比，在定宽的情况下，导电性能回更加优越，因为导电材料的深度会变的更深，这样就是保证透过率的前提下，很大程度上提高了导电性能，这样很好的克服纳米压印中透过率和导电性相互制约的问题；

3)、本发明提供的柔性电极薄膜的厚度可以控制在几十微米以下，可以根据不同的需求降低厚度，这样可以满足目前电子产品的超薄设计的需求。

附图说明

图1a～1d为本发明一种柔性电极薄膜制备方法中形成图形化结构示意图；

图2a～2c为本发明一种柔性电极薄膜制备方法中生长导电材料的示意图；

图3为本发明一种柔性电极薄膜结构示意图；

图4为本发明一种柔性电极薄膜又一种结构示意图；

图5为本发明一种柔性电极薄膜又一种结构示意图；

图6为本发明一种柔性电极薄膜又一种结构示意图；

图7为本发明一种柔性电极薄膜又一种结构示意图；

图8为本发明一种柔性电极薄膜又一种结构示意图；

图9为本发明一种柔性电极薄膜又一种结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1a～1d以及图2a～2c，一种柔性电极薄膜制备方法，包括以下步骤：

S1、提供导电层30，在所述导电层30表面设置压印胶20；导电层30的设置为了后续的金属沉积，所以，所述导电层30可以为导电金属板材，或者所述导电层30设置于一支撑基材40表面，所述导电层30可以通过溅射、蒸镀或印刷等方式形成；并且所述导电层30朝向压印胶20一侧粗糙度小于500nm；

S2、提供压印模板10，所述压印模板10表面具有形成图形化纹路的微结构11，且所述微结构相对位置设有遮挡结构12，所述遮挡层12具有遮光或绝热功能；所述压印模板上微结构表面设有遮挡层；或，远离所述压印模板10具有微结构表面一侧设有遮挡层12，所述遮挡层12具有遮光或绝热功能；其中，所述遮挡层12与相对面一侧微结构11位置相互对应；再或者，所述微结构11既可以起到微结构压印的作用也可以起到遮挡结构12的作用；

S3、用所述压印模板10压印步骤S1中所述的压印胶20，并固化被遮挡外的压印胶后，分离压印模具10，所述压印胶20上形成与压印模具10表面微结构11互补的预图形化纹路50；其中，所述压印胶的透过率大于75％，或所述压印胶的透过率大于80％，透过率为光线照射到压印胶所能透过的光线；

S4、清洗所述预图形化纹路50与导电层30之间未被固化的压印胶A，使预图形化纹路50相对应处的导电层30裸露，进而形成图形化纹路51(或者为凹槽结构，或为凹坑，或贯穿槽)；此时，图形化纹路51贯穿所述压印胶；

S5、将步骤S4中图形化纹路51处沉积金属60、61、62，形成柔性电极薄膜；由于图形化纹路51贯穿所述压印胶，通过电铸的方式，金属才可以沉积，在没有纹路的地方，就不会沉积金属，所以，所述图形化纹路51可以包括若干导电通道，每个相邻的通道之间还设有配色区域，此时，所述图形化纹路51为俯视平面形状为网格，配色区域与所述导电通道之间绝缘，绝缘方式为网格线的断开或网格之间的错开，所述配色区域网格之间设有断开点或网格为连通状态；这些断开或者错开处在压印的时候并不会有变化，即不会使导电层裸露，这样在电铸沉积的过程中并不会生长导电材料，所以还是断开状态，不会影响柔性电极薄膜的功能。

在其中一实施例中，请参阅图2a～2C中，所述柔性电极薄膜与导电层分离，形成第一柔性电极薄膜，此时如图2a所示，第一柔性电极薄膜包括导电材料60、压印胶20、第一柔性电极薄膜第二表面70以及柔性电极薄膜第一表面71，导电材料60填平所述图形化纹路51(或者为凹槽结构，或为凹坑，或贯穿槽)；如图2b所示，第一柔性电极薄膜包括导电材料61、压印胶20、第一柔性电极薄膜第二表面72以及柔性电极薄膜第一表面71，导电材料61高出所述图形化纹路51(或者为凹槽结构，或为凹坑，或贯穿槽)；如图2c所示，第一柔性电极薄膜包括导电材料62、压印胶20、第一柔性电极薄膜第二表面73以及柔性电极薄膜第一表面71，导电材料63低于所述图形化纹路51(或者为凹槽结构，或为凹坑，或贯穿槽)；第一表面的粗糙度Ra1小于第二表面的粗糙度Ra2，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm。

在其中一实施例中，将图2a～2c所述的三种第一柔性电极薄膜未分离前的第二表面分别设置固化胶21、23、22；然后所述柔性电极薄膜远离与导电层一侧设置固化胶并且进行固化，然后与导电层分离，形成第二柔性电极薄膜，如图3、图4、图5所示。

在其中一实施例中，将图2a～2c所述的步骤S5中柔性电极薄膜中多余的压印胶去除，然后，设置固化胶24、25、26，并且固化，然后与导电层分离，形成第三柔性电极薄膜，如图7、图8、图9所示。

在其中一实施例中，所述第三柔性电极薄膜厚度小于50μm，厚度大于50微米同样可以制的，例如，60μm、70μm、80μm或者更厚；当然为了适应超薄的设计理念，本发明中的第三柔性电极薄膜厚度还可以更薄，例如，40μm、35μm、30μm、25μm或者更薄。

本发明提供的一种柔性电极薄膜制备方法，采用纳米压印技术，在模具图形处设有遮挡结构，所述遮挡结构可以遮光或隔热，这样在压印胶上压印的时候，图形处和导电层之间的固化胶不会被固化，去掉没有固化的压印胶裸露出导电层，这样就可以卷对卷进行生产，并且图形化的凹槽深度也可以变得更深，并且在没有特殊要求的情况下，不需要洗掉固化胶，这样工艺非常简单，降低了生产的成本。

请参阅图6，一种柔性电极薄膜，其包括：

压印胶20，所述压印胶20上设有凹槽51，所述凹槽51形成图形化纹路，其中，所述凹槽51贯穿所述压印胶20；

导电材料62，所述导电材料62设置于所述凹槽51，形成柔性电极薄膜。所述柔性电极薄膜包括第一表面71以及第二表面73，第一表面71是朝向导电层30，所以说第一表面的粗糙度Ra1小于第二表面的粗糙度Ra2，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm；请参阅图3、图4以及图5，其中，导电材料60、61以及62可以填充满凹槽51，也可以不填充满凹槽51，也可以超出凹槽51。

在其中一实施例中，请参阅图3、图4以及图5，所述柔性电极薄膜包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，所述第二表面设有第一固化胶层或者固化胶21、22、23；其中，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm。在其中一实施例中，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于300nm；或，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于100nm。

在其中一实施例中，请参阅图3～5，所述凹槽内导电材料的高度大于等于10nm；或所述凹槽内导电材料的高度大于等于50nm；或所述槽体内导电材料的高度大于等于100nm；或所述槽体内导电材料的高度大于等于200nm；或所述槽体内导电材料的高度大于等于400nm；或所述槽体内导电材料的高度大于等于600nm；或所述槽体内导电材料的高度大于等于800nm。

在其中一实施例中，所述槽体内导电金属形成方阻小于等于5Ω的导电线路；或所述凹槽内导电材料所形成的导电线路的方阻小于等于1Ω；或所述凹槽内导电材料所形成的导电线路的方阻小于等于0.8Ω。

请参阅图7～9，一种柔性电极薄膜，其包括：

聚合物24、25、26，所述聚合物24、25、26上设有凹槽，所述凹槽形成图形化纹路；

导电材料60、61、62，所述导电材料60、61、62设置于所述凹槽内，形成柔性电极薄膜；

其中，所述柔性电极薄膜包括第一表面以及与第一表面相对设置的第二表面，第一表面整体的粗糙度Ra1<500nm。该种结构将图2a～2c中压印胶20去掉，然后裸露出导电材料60、61、62，然后设置聚合物24、25、26；固化并与导电层分离，即得到图7～9结构的柔性电极薄膜。

在其中一实施例中，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于300nm；或，第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于100nm。

在其中一实施例中，所述凹槽内导电材料的高度大于等于10nm；或所述凹槽内导电材料的高度大于等于50nm。

在其中一实施例中，所述凹槽内导电材料所形成的导电线路的方阻小于等于1Ω；或所述凹槽内导电材料所形成的导电线路的方阻小于等于0.8Ω。

在其中一实施例中，所述柔性电极薄膜的厚度小于50μm。

上述中出现的“柔性电极薄膜”、“第一柔性电极薄膜”、“第二柔性电极薄膜”以及“第三柔性电极薄膜”第一、第二以及第三只是为了名称的区别，其实，都可以叫做柔性电极薄膜；“压印胶”、“固化胶”、“聚合物”三种名称只是为了区别在不同时候所用的材料名称，实质上“压印胶”、“固化胶”、“聚合物”相互之间都可以替换，只是名称上的区别，并不能作为权利范围判定的依据。

光学功能薄膜很多都会用到柔性电极薄膜，对于不同的功能对于柔性电极薄膜的要求也各异，对于触摸屏要求柔性电极薄膜导电性、透过率以及厚度等参数都有要求，对于OLED显示以及照明要求柔性电极薄膜粗糙度要求比较高。

本发明中提供的柔性电极薄膜可以在电磁屏蔽结构、触摸屏、OLED、太阳能电池或生物识别结构。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，上面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于上面描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。并且，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种柔性电极薄膜，其特征在于，包括：

聚合物层，所述聚合物层上设有凹槽，所述凹槽形成图形化纹路；

导电材料，所述导电材料为沉积金属且设置于所述凹槽；

所述柔性电极薄膜包括第一表面，所述第一表面形成于所述聚合物层具有凹槽的一侧，且所述凹槽内的导电材料暴露于所述第一表面，且所述聚合物层的聚合物、所述凹槽以及所述导电材料构成的第一表面整体的粗糙度Ra1＜500nm；所述凹槽内导电材料所形成的导电线路的方阻小于等于1Ω；所述凹槽贯穿所述聚合物层，所述聚合物层的另一侧形成所述柔性电极薄膜的第二表面，所述第一表面整体粗糙度小于第二表面整体的粗糙度；所述导电材料在第二表面侧超出所述凹槽；所述沉积金属在第二表面侧的宽度大于位于第一表面侧的宽度。

2.根据权利要求1所述的柔性电极薄膜，其特征在于，所述聚合物层相对于所述第一表面的另一侧层叠有固化胶，所述固化胶与所述导电材料接触，所述导电材料凸伸入所述固化胶内。

3.根据权利要求1所述的柔性电极薄膜，其特征在于，所述凹槽的槽底宽度大于所述凹槽在所述第一表面的开口的宽度。

4.根据权利要求3所述的柔性电极薄膜，其特征在于，所述凹槽内导电材料的高度大于等于800nm。

5.根据权利要求1所述的柔性电极薄膜，其特征在于，所述第一表面整体的粗糙度Ra1小于等于100nm。

6.一种柔性电极薄膜的应用，其特征在于，所述权利要求1-5任一所述的柔性电极薄膜用于电磁屏蔽结构、触摸屏、OLED、太阳能电池或生物识别结构。

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