CN114539487B - 导电材料、电子装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导电材料、电子装置及其制作方法。该导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，离子单体包括固态导电离子单体。本发明采用固态导电离子单体作为离子单体，进而可以避免相关技术中液态导电材料在固化时，由于蒸发和泄露，导致电性和机械性能差的问题产生，本发明提供的导电材料可以提高成膜良率。

Description

导电材料、电子装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种导电材料、电子装置及其制作方法。
背景技术
打印技术是一种增材制造工艺，具备无需光罩、非接触、直接写入等优点，在光电子工业等领域获得了广泛应用，已成为一种可靠、成熟、低成本的图案化技术。打印技术可以高精度控制材料的位置、形状及大小。在这一过程中，材料几无损耗，材料利用率高。同时打印过程简单，无需昂贵复杂的各种大型设备。
柔性透明导电薄膜(Flexible Transparent Conductive Films，FTCFs)具备优良的导电性及可见光穿透性，被广泛应用于触摸屏、太阳能电池、发光器件、智能窗户、液晶显示器等光电子器件领域。目前，随着通讯、物联等技术的迅猛发展，相关器件如无线通讯、柔性电子设备等对TCFs的性能要求越来越高，不仅作为设备的显示屏，而且还要充当电磁屏蔽材料，保护精密设备免受电磁波的干扰和辐射。
目前，常通过喷墨打印工艺将导电材料制备成导电薄膜，但是，由于喷墨打印中的凝胶在固化过程中，其内的液体容易发生蒸发和泄露，导致其制备的导电薄膜的电性和机械性能差，而光固化无溶剂离子导电材料虽然可以避免上述问题，但是其过程复杂，将导致成本提高、效率低且良品率差。
发明内容
本发明实施例提供一种导电材料、电子装置及其制作方法，能够提高导电材料的成膜良率。
本发明实施例提供一种导电材料，所述导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，所述离子单体包括固态导电离子单体。
在本发明的一种实施例中，所述固态导电离子单体包括丙烯酸和氯化胆碱的络合物。
在本发明的一种实施例中，所述离子单体占所述导电材料的质量百分比为20～80％。
在本发明的一种实施例中，所述交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯，所述光引发剂包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，所述纳米填料包括无机蒙脱土或钒石粉中的至少一者，所述光吸收剂包括1-(苯基偶氮)-2-萘酚。
在本发明的一种实施例中，所述交联剂占所述导电材料的质量百分比为5～30％，所述光引发剂占所述导电材料的质量百分比为0～5％，所述纳米填料占所述导电材料的质量百分比为3～10％，所述光吸收剂占所述导电材料的质量百分比为0.5～5％。
在本发明的一种实施例中，所述纳米填料的粒径为50～500nm。
根据本发明的上述目的，提供一种电子装置的制作方法，其包括以下步骤：
提供衬底；
采用导电材料在所述衬底上形成导电薄膜，所述导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，所述离子单体包括固态导电离子单体。
在本发明的一种实施例中，所述固态导电离子单体包括丙烯酸和氯化胆碱的络合物，其中，所述离子单体占所述导电材料的质量百分比为20～80％；
所述交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯，所述光引发剂包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，所述纳米填料包括无机蒙脱土或钒石粉中的至少一者，所述光吸收剂包括1-(苯基偶氮)-2-萘酚，其中，所述交联剂占所述导电材料的质量百分比为5～30％，所述光引发剂占所述导电材料的质量百分比为0～5％，所述纳米填料占所述导电材料的质量百分比为3～10％，所述光吸收剂占所述导电材料的质量百分比为0.5～5％。
在本发明的一种实施例中，所述采用导电材料在所述衬底上形成导电薄膜包括以下步骤：
通过3D打印工艺采用所述导电材料在所述衬底上形成所述导电薄膜，其中，所述固态导电离子单体聚合形成固态聚合物骨架结构，且所述纳米填料吸附于所述固态聚合物骨架结构上。
根据本发明的上述目的，提供一种电子装置，所述电子装置采用所述电子装置的制作方法制得。
本发明的有益效果：本发明采用固态导电离子单体作为离子单体，进而可以避免相关技术中液态导电材料在固化时，由于蒸发和泄露，导致电性和机械性能差的问题产生，本发明提供的导电材料可以提高成膜良率。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本发明实施例提供的纳米填料的一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电子装置的制作方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本发明实施例提供一种导电材料，该导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，离子单体包括固态导电离子单体。
在实施应用过程中，本发明实施例采用固态导电离子单体作为离子单体，进而可以避免液态导电材料在固化过程中，由于蒸发和泄露，导致电性和机械性能差的问题产生，本发明提供的导电材料可以提高成膜良率。
具体地，在本发明实施例中，固态导电离子单体可为丙烯酸和氯化胆碱的络合物，其结构式如下所示：
其中，离子单体占导电材料中的质量百分比为20～80％。
进一步地，在本发明实施例中，交联剂可为聚乙二醇二丙烯酸酯，光引发剂可为二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，纳米填料可为无机蒙脱土或钒石粉中的至少一者，光吸收剂可为1-(苯基偶氮)-2-萘酚。其中，交联剂占导电材料的质量百分比可为5～30％，光引发剂占导电材料的质量百分比可为0～5％，纳米填料占导电材料的质量百分比可为3～10％，光吸收剂占导电材料的质量百分比可为0.5～5％。
聚乙二醇二丙烯酸酯的结构式如下所示：
二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的结构式如下所示：
无机蒙脱土的结构骨架如图1所示，可选的，纳米填料的粒径为50～500nm。
1-(苯基偶氮)-2-萘酚的结构式如下所示：
需要说明的是，二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦是一种在长波长范围内都有吸收的高效光引发剂，由于具有很宽的吸收范围，其有效吸收峰值为350～400nm，可一直吸收到420nm左右，它的吸收峰较常规引发剂偏长，经光照后可生成苯甲酰和磷酰基两个自由基，都能引发聚合，因此光固化速度快；聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)是一种线性两侧都具有丙烯酸酯基团的双官能团聚乙二醇，可用于自由基引发或紫外光引发的聚合反应；1-(苯基偶氮)-2-萘酚作为光吸收剂来介导聚合反应，从而缓解聚合引起的局部高温，有利于实现高分辨率打印；纳米填料的表面体积比高，与聚合物的尺寸更接近，进而当纳米填料结合至聚合物上时，可以促使纳米填料和聚合物之间产生更好的应力传递，以降低聚合物的受到的应力作用，提高聚合物的柔性。
承上，本发明实施例中离子单体为固态导电离子单体，相对于相关技术而言，避免了传统离子导电材料需要添加的液体和导电添加剂，例如无机盐和离子液体，进而可以避免溶剂或液体在固化过程中蒸发或泄露，以提高导电材料的固化成膜良率。此外，光引发剂二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦可以引发固态导电离子单体进行快速聚合，而交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯可以与固态导电离子单体发生交联聚合反应，以形成致密且具有弹性的固态聚合物骨架结构，由于选用聚乙二醇二丙烯酸酯作为交联剂，以及丙烯酸和氯化胆碱的络合物作为离子单体，进而在最后形成的聚丙烯酸酯中存在大量的非共价相互作用位点，例如羟基、羧基、酯基以及氮正离子，可以吸附导电材料中的纳米填料，以进一步改善所形成的固态聚合物骨架结构的力学性能，即可以提高所形成的导电薄膜的柔性。
另外，本发明实施例还提供一种采用上述实施例中所述的导电材料的电子装置的制作方法，请参照图2，具体可包括以下步骤：
S10、提供衬底。
S20、采用导电材料在衬底上形成导电薄膜，导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，离子单体包括固态导电离子单体。
其中，衬底可包括玻璃基板或PCB电路板等。
提供导电材料，导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，固态导电离子单体包括丙烯酸和氯化胆碱的络合物，交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯，光引发剂包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，纳米填料包括无机蒙脱土或钒石粉中的至少一者，光吸收剂包括1-(苯基偶氮)-2-萘酚。其中，离子单体占导电材料的质量百分比为20～80％，交联剂占所述导电材料的质量百分比为5～30％，光引发剂占所述导电材料的质量百分比为0～5％，纳米填料占所述导电材料的质量百分比为3～10％，光吸收剂占所述导电材料的质量百分比为0.5～5％。
其中，丙烯酸和氯化胆碱的络合物的制备过程为：取丙烯酸单体和氯化胆碱的混合物，并在80℃下进行加热，以得到均值透明的混合物，即可得到丙烯酸和氯化胆碱的络合物。
可选的，丙烯酸单体和氯化胆碱的摩尔比为1:1～1:1.5，且在制备过程中的加热时间可为1h～12h。
接着，采用导电材料在衬底上形成导电材料层，且具体可通过3D打印的方式进行成膜。
然后，采用波长为320～395nm的光对导电材料层进行固化处理，其中，固化处理过程中的能量可为10～500mw/cm2，光照时长可为1～10min。
其中，本发明实施例中离子单体为固态导电离子单体，相对于相关技术而言，避免了传统离子导电材料需要添加的液体和导电添加剂，例如无机盐和离子液体，进而可以避免溶剂或液体在固化过程中蒸发或泄露，以提高导电材料的固化成膜良率。此外，光引发剂二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦可以引发固态导电离子单体进行快速聚合，而交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯可以与固态导电离子单体发生交联聚合反应，以形成致密且具有弹性的固态聚合物骨架结构，由于选用聚乙二醇二丙烯酸酯作为交联剂，以及丙烯酸和氯化胆碱的络合物作为离子单体，进而在最后形成的聚丙烯酸酯中存在大量的非共价相互作用位点，例如羟基、羧基、酯基以及氮正离子，可以吸附导电材料中的纳米填料，以进一步改善所形成的固态聚合物骨架结构的力学性能，即可以提高所形成的导电薄膜的柔性。
本发明实施例提供的电子装置可为有机发光二极管显示面板(Organic Light-Emitting Diode，OLED)、液晶显示面板(Liquid Crystal Display，LCD)、智能传感以及太阳能电池设备等。
具体地，且本发明实施例中以电子装置为柔性OLED显示面板为例，进行说明。当本发明实施例提供的电子设备为OLED显示面板时，则衬底还包括基板、设置基板上的薄膜晶体管层以及设置于薄膜晶体管层上的有机发光功能层，而本发明实施例形成的导电薄膜可覆盖有机发光功能层，作用阴极层，以实现电子设备的发光和显示功能。
其中，本发明提供的导电材料可以提高成膜固化良率，且形成的导电薄膜为具有较多非共价相互作用位点的固态聚合物骨架结构，可以吸附纳米填料，进而改善导电薄膜的力学性能，提高导电薄膜的柔性，当采用本发明实施例提供的导电材料来制备OLED显示面板里的阴极层时，可以进一步提高OLED显示面板的柔性，以及成膜良率。
需要说明的是，本发明实施例提供的导电材料还可用于形成OLED显示面板中的栅极、源极、漏极和信号线等、以及LCD显示面板中的栅极、源极、漏极、信号线、像素电极和公共电极等以及其他电子装置中的电极层、以及还可用于形成印刷电路板上的图案化电路结构，本发明实施例提供的导电材料在提高上述器件的成膜良率的前提下，还可以提高上述器件的柔性，以提高电子装置的柔性。
另外，本发明实施例还提供一种电子装置，且该电子装置采用上述实施例中所述的电子装置的制作方法制得。
其中，该电子装置包括衬底以及设置于衬底上的导电薄膜，且导电薄膜包括聚丙烯酸酯，该聚丙烯酸酯包括多个非共价相互作用位点，且导电薄膜还包括吸附于多个非共价相互作用位点上的纳米填料，以改善导电薄膜的力学性能，提供导电薄膜的柔性，提高电子装置的柔性和弯折或弯曲性能。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种导电材料、电子装置及其制作方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种导电材料，其特征在于，所述导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，所述离子单体包括固态导电离子单体；
所述固态导电离子单体包括丙烯酸和氯化胆碱的络合物；
所述纳米填料包括无机蒙脱土或钒石粉中的至少一者，所述光吸收剂包括1-(苯基偶氮)-2-萘酚；
所述纳米填料占所述导电材料的质量百分比为3～10％，所述光吸收剂占所述导电材料的质量百分比为0.5～5％；
所述纳米填料的粒径为50～500nm；
其中，所述固态导电离子单体聚合形成固态聚合物骨架结构，且所述纳米填料吸附于所述固态聚合物骨架结构上。
2.根据权利要求1所述的导电材料，其特征在于，所述离子单体占所述导电材料的质量百分比为20～80％。
3.根据权利要求1所述的导电材料，其特征在于，所述交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯，所述光引发剂包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦。
4.根据权利要求1所述的导电材料，其特征在于，所述交联剂占所述导电材料的质量百分比为5～30％，所述光引发剂占所述导电材料的质量百分比为0～5％。
5.一种电子装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供衬底；
采用导电材料在所述衬底上形成导电薄膜，所述导电材料包括离子单体、交联剂、光引发剂、纳米填料以及光吸收剂，其中，所述离子单体包括固态导电离子单体，所述固态导电离子单体包括丙烯酸和氯化胆碱的络合物，所述纳米填料包括无机蒙脱土或钒石粉中的至少一者，所述光吸收剂包括1-(苯基偶氮)-2-萘酚，所述纳米填料占所述导电材料的质量百分比为3～10％，所述光吸收剂占所述导电材料的质量百分比为0.5～5％，所述纳米填料的粒径为50～500nm，所述固态导电离子单体聚合形成固态聚合物骨架结构，所述纳米填料吸附于所述固态聚合物骨架结构上。
6.根据权利要求5所述的电子装置的制作方法，其特征在于，所述离子单体占所述导电材料的质量百分比为20～80％；
所述交联剂包括聚乙二醇二丙烯酸酯，所述光引发剂包括二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，其中，所述交联剂占所述导电材料的质量百分比为5～30％，所述光引发剂占所述导电材料的质量百分比为0～5％。
7.根据权利要求5所述的电子装置的制作方法，其特征在于，所述采用导电材料在所述衬底上形成导电薄膜包括以下步骤：
通过3D打印工艺采用所述导电材料在所述衬底上形成所述导电薄膜。
8.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置采用如权利要求5至7任一项所述的电子装置的制作方法制得。
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