一種生物可降解的柔性光電子器件用基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機光電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物可降解的柔性光電子器件用 基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柔性電子與柔性光電子技術(shù)是繼微電子技術(shù)之后迅速發(fā)展的高科技含量產(chǎn)業(yè)，同 時也是電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。具有超輕、可彎曲、可卷曲甚至可折疊，透明特性的 柔性電子產(chǎn)品，包括柔性液晶顯示器、柔性有機電致發(fā)光顯示器、柔性有機太陽能電池等已 經(jīng)逐漸發(fā)展為最具前景的高科技產(chǎn)業(yè)，光電子信息領(lǐng)域的競爭正在世界范圍展開。然而，此 領(lǐng)域仍然存在一些亟待解決的問題：1、柔性電子與柔性光電子設備所用常規(guī)的剛性基板不 能夠滿足人們對便攜性，質(zhì)輕性的要求；2、日益增多的柔性電子與柔性光電子產(chǎn)品由于其 不可降解性容易造成大量環(huán)境污染。因此，研宄可降解的柔性光電子器件用基板對擴寬柔 性光電子/電子技術(shù)的應用范圍和環(huán)境保護具有非常重大的意義。
[0003] 另一方面，為了獲得附著性良好的柔性有機光電子器件用基板，會采用機械拋光、 電化學拋光或沉積致密無機薄膜等常規(guī)的方法對柔性襯底進行處理以增加基板與有機膜 之間的親和性和良好的機械強度再制作導電薄膜，這些方法需要特殊的設備且工藝難度較 大，提高了基板的生產(chǎn)成本?；迨侨嵝噪娮优c柔性光電子器件的支撐部位，其物理、化學 特性在很大程度上決定了器件的適用范圍。日常應用中常用的基板材質(zhì)包括玻璃、石英、硅 和塑料。其中，玻璃基板、石英基板和硅基板具有質(zhì)地硬、重量大、攜帶不方便、不可降解等 缺點，并且易碎，不具備柔性；而塑料基板雖然具有質(zhì)地輕、柔性等特點，但大多數(shù)塑料的水 氧阻隔特性一般，而且不可降解或具有一定的毒性，機械強度一般，在大氣環(huán)境中易氧化， 對自然生態(tài)環(huán)境造成很大程度的破壞。目前，研宄機構(gòu)已經(jīng)開始對生物可降解的基板進行 研宄，但是仍存在一些難題：1、生物可降解基板的柔韌性一般，很難直接應用于柔性光電子 器件中；2、生物可降解基板的水氧阻隔能力仍不夠好，在器件運行過程當種水氧侵蝕會大 大降低器件壽命；3、生物可降解基板的表面平整度不夠好，并且與導電層結(jié)合力差，導電層 易剝離；4、生物可降解基板的透光性不夠高，影響器件的性能。綜上所述，這些問題的存在， 極大程度上制約了柔性光電子器件領(lǐng)域的發(fā)展。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種生物可降解的柔性光電子器件用基板 及其制造方法，增加柔性襯底的柔韌性，提高基板的水氧阻隔能力，改善柔性襯底與導電層 的結(jié)合力，提高導電層的附著能力，改善了襯底表面的平整度和與導電層的親和度，增加了 襯底的光透過能力；對襯底表面起到良好的平滑作用，同時改善基板的透光率，進而提高柔 性光電子器件的光電或電光轉(zhuǎn)換效率。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種生物可降解的柔性光電子器件用基板，包括柔性襯底和導電層，所述導電層 位于柔性襯底的上方，其特征在于，所述柔性襯底為摻有多硫醇型紫外敏感膠的蟲膠，所述 多硫醇型紫外敏感膠的組分及質(zhì)量比為：
[0007] 多硫醇一多烯體系 8CT89.5% 單官能團或多官能團丙烯酸 4.5~7% 光引發(fā)劑 1.5"7% 光敏劑和助劑 4.5~6%;
[0008] 其中光引發(fā)劑為乙酰苯衍生物，光敏劑為硫雜蒽醌或米蚩酮，助劑包括防靜電劑、 阻燃劑和偶聯(lián)劑。
[0009] 所述多硫醇一多烯體系為以下結(jié)構(gòu)式的物質(zhì)：
[0010]
[0011]
[0012] 所述偶聯(lián)劑為甲基乙烯基二氯硅烷、甲基氫二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基一 氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、y-氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、聚氫甲基硅氧烷、聚 甲基甲氧基硅氧烷、y -甲基丙烯酸丙醋基三甲氧基硅烷、y -氨丙基三乙氧基硅烷、y -縮 水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、氨丙基倍半硅氧烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、 長鏈烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、Y -氯丙基三乙氧基 硅烷、雙-(Y -三乙氧基硅基丙基）、苯胺甲基三乙氧基硅烷、N-(氨乙基）-y -氨丙基三 甲氧基硅烷、N_ (0 -氨乙基）-y -氨丙基二乙氧基硅烷、N- 0 (氨乙基）-y -氨丙基甲基二 甲氧基硅烷、y-(2,3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲基硅 燒、Y_疏基丙基二甲氧基硅烷或Y _疏基丙基二乙氧基硅烷中的一種或多種。
[0013] 所述多硫醇型紫外敏感膠在柔性襯底中所占的質(zhì)量比為0. 5-5. 4%。
[0014] 所述柔性襯底厚度為10-900 ym,所述導電層的厚度不超過100nm。
[0015] 所述導電層的材料為石墨稀、碳納米管、金屬單質(zhì)納米線、金屬合金納米線、金屬 異質(zhì)結(jié)納米線、氧化鋅、氧化鈦、氧化銦錫或聚合物電極材料中的一種或多種。
[0016] 金屬單質(zhì)納米線為鐵納米線、銅納米線、銀納米線、金納米線、錯納米線、鎳納米 線、鈷納米線、錳納米線、鎘納米線、銦納米線、錫納米線、鎢納米或鉑納米線中的一種或多 種。
[0017] 所述金屬合金納米線為銅鐵合金納米線、銀鐵合金納米線、金鐵合金納米線、鋁 鐵合金納米線、鎳鐵合金納米線、鈷鐵合金納米線、錳鐵合金納米線、鎘鐵合金納米線、銦 鐵合金納米線、錫鐵合金納米線、鎢鐵合金納米線、鉑鐵合金納米線、銀銅合金納米線、金 銅合金納米線、鋁銅合金納米線、鎳銅合金納米線、鈷銅合金納米線、錳銅合金納米線、鎘 銅合金納米線、錫銅合金納米線、鎢銅合金納米線、鉑銅合金納米線、金銀合金納米線、鋁 銀合金納米線、鎳銀合金納米線、鈷銀合金納米線、錳銀合金納米線、鎘銀合金納米線、銦 銀合金納米線、錫銀合金納米線、鎢銀合金納米線、鉑銀合金納米線、鋁金合金納米線、鎳 金合金納米線、鈷金合金納米線、猛金合金納米線、鎘金合金納米線、銦金合金納米線、錫金 合金納米線、鶴金合金納米線、鈷鎳合金納米線、猛鎳合金納米線、鎘鎳合金納米線、銦鎳合 金納米線、錫鎳合金納米線、鶴鎳合金納米線、鉬鎳合金納米線、鎘猛合金納米線、銦猛合金 納米線、錫錳合金納米線、鎢錳合金納米線、鉑錳合金納米線、銦鎘合金納米線、錫鎘合金納 米線、鎢鎘合金納米線、鉑鎘合金納米線、錫銦合金納米線、鎢銦合金納米線、鉑銦合金納米 線、鎢錫合金納米線、鉑錫合金納米線或鉑鎢合金納米線中的一種或多種。
[0018] 金屬異質(zhì)結(jié)納米線為銅鐵異質(zhì)結(jié)納米線、銀鐵異質(zhì)結(jié)納米線、金鐵異質(zhì)結(jié)納米線、 鋁鐵異質(zhì)結(jié)納米線、鎳鐵異質(zhì)結(jié)納米線、鈷鐵異質(zhì)結(jié)納米線、錳鐵異質(zhì)結(jié)納米線、鎘鐵異質(zhì) 結(jié)納米線、銦鐵異質(zhì)結(jié)納米線、錫鐵異質(zhì)結(jié)納米線、鎢鐵異質(zhì)結(jié)納米線、鉑鐵異質(zhì)結(jié)納米線、 銀銅異質(zhì)結(jié)納米線、金銅異質(zhì)結(jié)納米線、鋁銅異質(zhì)結(jié)納米線、鎳銅異質(zhì)結(jié)納米線、鈷銅異質(zhì) 結(jié)納米線、錳銅異質(zhì)結(jié)納米線、鎘銅異質(zhì)結(jié)納米線、錫銅異質(zhì)結(jié)納米線、鎢銅異質(zhì)結(jié)納米線、 鉑銅異質(zhì)結(jié)納米線、金銀異質(zhì)結(jié)納米線、鋁銀異質(zhì)結(jié)納米線、鎳銀異質(zhì)結(jié)納米線、鈷銀異質(zhì) 結(jié)納米線、錳銀異質(zhì)結(jié)納米線、鎘銀異質(zhì)結(jié)納米線、銦銀異質(zhì)結(jié)納米線、錫銀異質(zhì)結(jié)納米線、 鎢銀異質(zhì)結(jié)納米線、鉑銀異質(zhì)結(jié)納米線、鋁金異質(zhì)結(jié)納米線、鎳金異質(zhì)結(jié)納米線、鈷金異質(zhì) 結(jié)納米線、錳金異質(zhì)結(jié)納米線、鎘金異質(zhì)結(jié)納米線、銦金異質(zhì)結(jié)納米線、錫金異質(zhì)結(jié)納米線、 鎢金異質(zhì)結(jié)納米線、鈷鎳異質(zhì)結(jié)納米線、錳鎳異質(zhì)結(jié)納米線、鎘鎳異質(zhì)結(jié)納米線、銦鎳異質(zhì) 結(jié)納米線、錫鎳異質(zhì)結(jié)納米線、鎢鎳異質(zhì)結(jié)納米線、鉑鎳異質(zhì)結(jié)納米線、鎘錳異質(zhì)結(jié)納米線、 銦錳異質(zhì)結(jié)納米線、錫錳異質(zhì)結(jié)納米線、鎢錳異質(zhì)結(jié)納米線、鉑錳異質(zhì)結(jié)納米線、銦鎘異質(zhì) 結(jié)納米線、錫鎘異質(zhì)結(jié)納米線、鎢鎘異質(zhì)結(jié)納米線、鉑鎘異質(zhì)結(jié)納米線、錫銦異質(zhì)結(jié)納米線、 鎢銦異質(zhì)結(jié)納米線、鉑銦異質(zhì)結(jié)納米線、鎢錫異質(zhì)結(jié)納米線、鉑錫異質(zhì)結(jié)納米線或鉑鎢異質(zhì) 結(jié)納米線中的一種或多種。
[0019] 一種生物可降解的柔性光電子器件用基板的制造方法，包括以下步驟：
[0020] ①對表面粗糙度小于2nm的剛性基板進行清洗，清洗后用干燥氮氣吹干；
[0021] ②在剛性基板上采用輥涂、LB膜法、刮涂、旋涂、滴涂、噴涂、提拉法、流延法、浸涂、 噴墨打印、自組裝或絲網(wǎng)印刷制備柔性襯底，所述柔性襯底為蟲膠，所述蟲膠中摻有多硫醇 型紫外敏感膠；
[0022] ③在柔性襯底表面采用輥涂、LB膜法、滴涂、噴涂、提拉法、噴墨打印或絲網(wǎng)印刷法 制備導電層；
[0023] ④對步驟③得到的柔性襯底進行紫外光處理；
[0024] ⑤將步驟④中紫外光處理后的柔性襯底從剛性基板上剝離，形成柔性光電子器件 用基板。
[0025] 進一步，在基板制作完成后再對基板進行降解特性、方阻、表面形貌、水氧透過率 和光透過率進行測試。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0027] (1)在蟲膠中摻入適量的多硫醇型紫外敏感膠，通過紫外光處理后分子之間相互 交聯(lián)，防止蟲膠中樹脂分子結(jié)晶，從而使光散射降低，提高了柔性襯底的透光率，從而對柔 性光電子器件性能有很大的提升。
[0028] (2)在蟲膠中摻入適量的多硫醇型紫外敏感膠，通過紫外光處理后分子之間相互 交聯(lián)，從而增加了蟲膠的柔韌性。
[0029] (3)經(jīng)紫外光處理后的摻有適量多硫醇型紫外敏感膠的蟲膠，分子排列更加緊密， 有效地提高了水氧阻隔能力。
[0030] (4)有效地增加了導電層在柔性襯底上的結(jié)合力。
【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明的生物可降解的柔性光電子器件用基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖中標記：1、導電層，2、柔性襯底。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分 實施例，并不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出 創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他所用實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0034] 結(jié)合附圖，本發(fā)明提供的生物可降解的柔性光電子器件用基板，包括柔性襯底2 和導電層1，導電層1位于柔性襯底2的上表面，柔性襯底2為導電層1的依托，柔性襯底 2有一定的彎折性能，有一定的防水汽和氧氣滲透的能力，有良好的平整性，有良好的透光 性；所述柔性襯底為摻有多硫醇型紫外敏感膠的蟲膠，所述多硫醇型紫外敏感膠的組分及 質(zhì)量比為：
[0035] 多硫醇一多烯體系 8CT89.5% 單官能團或多官能團丙烯酸 4.5~7% 光引發(fā)劑 l.S~7% 光敏劑和助劑 4.5~6%;
[0036] 其中光引發(fā)劑為乙酰苯衍生物，光敏劑為硫雜蒽醌或米蚩酮，助劑包括防靜電劑、 阻燃劑和偶聯(lián)劑。
[0037] 所述多硫醇一多烯體系為以下結(jié)構(gòu)式的物質(zhì)：
[0038]
[0039]
[0040]本發(fā)明中導電層1要求具有良好的成膜性能，良好的導電性，通常采用石墨烯、碳 納米管、金屬單質(zhì)納米線、金屬合金納米線、金屬異質(zhì)結(jié)納米線、氧化鋅、氧化鈦、氧化銦錫 或聚合物電極材料中的一種或多種。
[0041]所述偶聯(lián)劑為甲基乙烯基二氯硅烷、甲基氫二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基一 氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、y-氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、聚氫甲基硅氧烷、聚 甲基甲氧基硅氧烷、y -甲基丙烯酸丙醋基三甲氧基硅烷、y -氨丙基三乙氧基硅烷、y -縮 水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、氨丙基倍半硅氧烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、 長鏈烷基三甲氧基硅