柔性導電電極的制備方法及該方法制備的電極及其應用
【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電電極的制備方法及該方法制備的電極及其應用。
【背景技術(shù)】
[0002]0LED(有機電致發(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用潛力，由于0LED具有低能耗、全固態(tài)、發(fā)光顏色豐富、可實現(xiàn)柔性顯示等諸多優(yōu)點，被認為是最具發(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、環(huán)境友好性差，且附著于PET表面的ΙΤ0易于剝裂，機械性能很差，經(jīng)不住折繞，無法滿足柔性光電子系統(tǒng)的工作要求。業(yè)界紛紛開始研究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電電極。石墨烯電極的方阻達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，仍停留在實驗階段。而金屬納米線制成的透明導電膜，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)生團聚，在器件應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，由于可同時兼顧高導電性和高透光率，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現(xiàn)的透明導電膜，通過納米壓印形成溝槽，在溝槽中填充納米導電材料，再燒結(jié)形成高性能導電膜，卷對卷制程實現(xiàn)了透明導電膜的低成本制造。但是，在納米導電材料燒結(jié)過程中，有機溶劑揮發(fā)，造成溝槽內(nèi)導電材料凹陷，電極表面極不平整。且受制于納米導電材料的填充特性，該方法制備透明導電膜導電溝槽的線寬很難進一步降低到納米量級。
[0007]綜上所述，對金屬線柵型柔性透明電極而言，無論是納米轉(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制備過程中，柔性電極的表面粗糙度對器件性能至關(guān)重要。對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大，可能導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程中需要高溫燒結(jié)導電材料，那么隨著導電材料中有機溶劑的揮發(fā)，會造成填充溝槽部分凹陷。并且凹陷深度遠大于0LED的器件厚度，因此該方案制備的0LED器件在工作過程中極易損毀，嚴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程中需要昂貴的真空鍍膜工藝，工藝復雜，使生產(chǎn)成本大幅提高，不利于規(guī)模生產(chǎn)對低成本、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)的問題，旨在提出一種實現(xiàn)表面高平整性、嵌入式線柵型柔性導電電極的制備，并由該透明電極制備出工藝簡單、發(fā)光效率高、使用壽命長的柔性0LED器件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種柔性導電電極的制備方法及該方法制備的電極及其應用。
[0011 ]為了達到上述目的，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)光波長的要求，設(shè)計導電線柵，然后將導電線柵光刻到光掩膜上，經(jīng)過顯影、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)過紫外固化后脫模，獲得柔性導電電極。
[0017]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明制備的柔性導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:
[°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度為1A-50A，沉積時間為10s-600s，電鑄沉積槽的陽極和陰極的距離為20mm-300mm。
[0021]采用上述優(yōu)選的方案，通過調(diào)控電沉積的參數(shù)，控制電沉積層的厚度，從而使得柔性導電電極的表面方阻值小于1 Ω /方，電導率較高。而導電電極的透過率由電沉積層的面積與導電電極整體面積的比例決定，二者之比小于5%，使得導電電極的透過率大于88%，尤其當線柵線寬選50-300nm時，透明電極同時具有增強可見光透射的作用，可有效增強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，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電電極，應用了上述的柔性導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，應用了上述的柔性導電電極。其中，0LED裝置為0LED照明燈或0LED顯示屏。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種實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)明一種實施方式納米壓印的示意圖。
[0029]圖4為本發(fā)明一種實施方式柔性導電電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為本發(fā)明一種實施方式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。
【具體實施