柔性導(dǎo)電電極的制備方法及該方法制備的電極及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于柔性電子制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性導(dǎo)電電極的制備方法及該方法制備的電極及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]0LED(有機(jī)電致發(fā)光器件)在新型平板顯示、固態(tài)照明、柔性顯示、綠色能源等領(lǐng)域顯示了極為廣闊應(yīng)用潛力，由于0LED具有低能耗、全固態(tài)、發(fā)光顏色豐富、可實(shí)現(xiàn)柔性顯示等諸多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的平板顯示和照明技術(shù)之一。尤其是柔性0LED器件，可任意彎曲折疊、輕便超薄，可廣泛應(yīng)用于智能穿戴設(shè)備，裝飾性照明及柔性顯示設(shè)備。
[0003]然而，傳統(tǒng)的柔性0LED器件僅將基底材料由剛性玻璃替換為柔性聚合物材料(如PET等)，而關(guān)鍵組件陽(yáng)極依然采用銦錫氧化物(indium tin oxide，ΙΤ0)薄膜作為透明電極。在薄膜上制造ΙΤ0電路涉及濺射(或蒸鍍)、刻蝕等工序，不但工藝鏈長(zhǎng)、環(huán)境友好性差，且附著于PET表面的ΙΤ0易于剝裂，機(jī)械性能很差，經(jīng)不住折繞，無(wú)法滿足柔性光電子系統(tǒng)的工作要求。業(yè)界紛紛開(kāi)始研究ΙΤ0的替代品，包括納米銀線、金屬線柵、納米碳管以及石墨烯等材料。
[0004]中國(guó)專利201310439839.0使用石墨烯代替ΙΤ0作為能夠在0LED器件中使用的透明導(dǎo)電電極。石墨烯電極的方阻達(dá)260歐/方，并且需要高溫800°C到1080°C下沉積。
[0005]目前碳納米管及石墨烯材料制備的透明導(dǎo)電電極，受制于材料的穩(wěn)定性及生產(chǎn)工藝限制，仍停留在實(shí)驗(yàn)階段。而金屬納米線制成的透明導(dǎo)電膜，納米線之間的接觸電阻較高，擊穿電壓較低，耐氧化性差。并且金屬納米線與柔性襯底的黏附性較差，易剝落，且納米線之間易發(fā)生團(tuán)聚，在器件應(yīng)用中難以形成均勻穩(wěn)定的電流。
[0006]金屬線柵電極一般采用納米轉(zhuǎn)印技術(shù)、納米壓印和填充技術(shù)制備，由于可同時(shí)兼顧高導(dǎo)電性和高透光率，成為柔性0LED器件透明電極的首選材料之一。中國(guó)發(fā)明專利ZL201010533228.9描述了一種基于納米壓印和納米涂布的方法實(shí)現(xiàn)的透明導(dǎo)電膜，通過(guò)納米壓印形成溝槽，在溝槽中填充納米導(dǎo)電材料，再燒結(jié)形成高性能導(dǎo)電膜，卷對(duì)卷制程實(shí)現(xiàn)了透明導(dǎo)電膜的低成本制造。但是，在納米導(dǎo)電材料燒結(jié)過(guò)程中，有機(jī)溶劑揮發(fā)，造成溝槽內(nèi)導(dǎo)電材料凹陷，電極表面極不平整。且受制于納米導(dǎo)電材料的填充特性，該方法制備透明導(dǎo)電膜導(dǎo)電溝槽的線寬很難進(jìn)一步降低到納米量級(jí)。
[0007]綜上所述，對(duì)金屬線柵型柔性透明電極而言，無(wú)論是納米轉(zhuǎn)印技術(shù)、噴墨打印技術(shù)、還是絲網(wǎng)印刷技術(shù)都不能從根本上解決電極凸起與有限發(fā)光層厚度之間的固有矛盾。
[0008]在0LED制備過(guò)程中，柔性電極的表面粗糙度對(duì)器件性能至關(guān)重要。對(duì)0LED而言，發(fā)光層厚度僅lOOnm左右，如果線柵電極表面粗糙度過(guò)大，可能導(dǎo)致背電極與基底相接觸，造成器件短路而損毀。目前，基于納米壓印及填充技術(shù)的金屬線柵柔性電極在制備過(guò)程中需要高溫?zé)Y(jié)導(dǎo)電材料，那么隨著導(dǎo)電材料中有機(jī)溶劑的揮發(fā)，會(huì)造成填充溝槽部分凹陷。并且凹陷深度遠(yuǎn)大于0LED的器件厚度，因此該方案制備的0LED器件在工作過(guò)程中極易損毀，嚴(yán)重影響器件的使用壽命。而基于納米轉(zhuǎn)印技術(shù)制備金屬線柵電極的過(guò)程中需要昂貴的真空鍍膜工藝，工藝復(fù)雜，使生產(chǎn)成本大幅提高，不利于規(guī)模生產(chǎn)對(duì)低成本、高效率的要求。
[0009]鑒于此，本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中0LED柔性透明電極制備工藝復(fù)雜、成本高、表面平整度低(影響器件的發(fā)光效率及使用壽命)的問(wèn)題，旨在提出一種實(shí)現(xiàn)表面高平整性、嵌入式線柵型柔性導(dǎo)電電極的制備，并由該透明電極制備出工藝簡(jiǎn)單、發(fā)光效率高、使用壽命長(zhǎng)的柔性0LED器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種柔性導(dǎo)電電極的制備方法及該方法制備的電極及其應(yīng)用。
[0011 ]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0012]本發(fā)明提供一種柔性導(dǎo)電電極的制備方法，包括以下步驟:
[0013](1)光掩膜版制備:根據(jù)尺寸、形狀、發(fā)光波長(zhǎng)的要求，設(shè)計(jì)導(dǎo)電線柵，然后將導(dǎo)電線柵光刻到光掩膜上，經(jīng)過(guò)顯影、去鉻后，獲得線柵型光掩膜版；
[0014](2)電沉積模具制備:在金屬基板上涂布一層光刻膠，然后將步驟(1)的線柵型光掩膜版進(jìn)行紫外曝光，顯影后在金屬基板上形成圖形化線柵溝槽，并使得圖形化線柵溝槽部分顯露出金屬基板；
[0015](3)電沉積工藝:將步驟(2)光刻后的金屬基板放置于電鑄沉積槽中，使其位于電鑄沉積槽的陰極，并在電鑄沉積槽的陽(yáng)極或電解液中放置沉積材料，通電后在圖形化線柵溝槽中沉積生成電沉積層；
[0016](4)生成柔性導(dǎo)電電極:去除步驟(3)電沉積后的金屬基板上的光刻膠，然后將金屬基板上涂布一層固化膠，再將柔性襯底覆蓋于固化膠上，經(jīng)過(guò)紫外固化后脫模，獲得柔性導(dǎo)電電極。
[0017]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明制備的柔性導(dǎo)電電極的表面平整度只取決于所用金屬基板材料的表面平整度，其表面均方根粗糙度RMS為l-10nm，具有較高平整表面，利用其制備的0LED裝置就不會(huì)因透明電極的表面起伏較大，引起背電極與基底相接觸，造成0LED裝置短路而損毀，大大提升了 0LED裝置的使用壽命。
[00?8]本發(fā)明上述的光刻膠的厚度為50nm_ 1 Ομπι ；沉積材料為金屬材料、半導(dǎo)體材料、石墨烯或碳納米材料;柔性襯底為PET薄膜、ΡΙ薄膜或PEN薄膜，具體可以根據(jù)實(shí)際情況選擇。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可做如下改進(jìn):
[°02°]作為優(yōu)選的方案，上述的圖形化線柵溝槽的線寬為40nm-10ym，槽深為50nm-10ym，電沉積層的面積與導(dǎo)電電極整體面積之比小于5%，電沉積層的厚度不大于圖形化線柵溝槽的槽深。其中，電沉積通電的電流強(qiáng)度為1A-50A，沉積時(shí)間為10s-600s，電鑄沉積槽的陽(yáng)極和陰極的距離為20mm-300mm。
[0021]采用上述優(yōu)選的方案，通過(guò)調(diào)控電沉積的參數(shù)，控制電沉積層的厚度，從而使得柔性導(dǎo)電電極的表面方阻值小于1 Ω /方，電導(dǎo)率較高。而導(dǎo)電電極的透過(guò)率由電沉積層的面積與導(dǎo)電電極整體面積的比例決定，二者之比小于5%，使得導(dǎo)電電極的透過(guò)率大于88%，尤其當(dāng)線柵線寬選50-300nm時(shí)，透明電極同時(shí)具有增強(qiáng)可見(jiàn)光透射的作用，可有效增強(qiáng)0LED發(fā)光的外量子效率，大大提高發(fā)光效率。
[0022]作為優(yōu)選的方案，上述的步驟(4)中將電沉積后的金屬基板放置于NaOH溶液中，去除金屬基板上的光刻膠，然后利用納米壓印技術(shù)將金屬基板上涂布一層固化膠。
[0023]采用上述優(yōu)選的方案，利用納米印壓技術(shù)把線柵型電沉積層內(nèi)嵌于固化膠中，而不只是粘附在固化膠表面，使得其與柔性襯底粘附力較強(qiáng)，不容易被污染刮傷。
[0024]作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明還提供一種柔性導(dǎo)電電極，應(yīng)用了上述的柔性導(dǎo)電電極的制備方法制備而成。
[0025]作為優(yōu)選的方案，本發(fā)明還提供一種0LED裝置，應(yīng)用了上述的柔性導(dǎo)電電極。其中，0LED裝置為0LED照明燈或0LED顯示屏。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施方式激光光刻后金屬基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明一種實(shí)施方式電沉積后金屬基板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3為本發(fā)明一種實(shí)施方式納米壓印的示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明一種實(shí)施方式柔性導(dǎo)電電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為本發(fā)明一種實(shí)施方式0LED裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]其中，1.金屬基板，2.光刻膠，3.圖形化線柵溝槽，4.電沉積層，5.固化膠，6.柔性襯底，7.導(dǎo)電線柵，8.第一照明圖案，9.第二照明圖案，10.第三照明圖案，11.引線。
【具體實(shí)施