CN110752309A - 一种可折叠柔性的透明阳极及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可折叠柔性的透明阳极，包括涂布于OLED和柔性基板之间的ITO膜和纳米银线透明导电膜，ITO膜的图案与纳米银线透明导电膜的导线图案重合，ITO膜位于OLED一侧，纳米银线透明导电膜位于柔性基板一侧，所述ITO膜的厚度为10‑20nm，本发明的透明阳极兼具ITO膜的功函数(work function)以及纳米银线薄膜的延展性与导电性，特别适合应用于可折叠柔性OLED显示面板以及OLED照明，即使OLED经过多次弯折造成ITO断裂，也不会影响阳级的导电性。

Description

一种可折叠柔性的透明阳极及其制作方法
技术领域
本发明属于OLED显示面板领域，更具体的说涉及一种可折叠柔性的透明阳极及其制作方法。
背景技术
可携式电子产品设计上要求轻薄短小，但又希望显示面积大。可折叠柔性显示面板的出现正好满足这个需求。
不管是柔性还是刚性OLED，显示面板透明电极是必不可少的一部分，目前显示面板透明电极的制作方法传统是在基板镀上ITO膜后用黄光蚀刻制程形成导线图案。由于传统ITO透明导电膜缺乏延展性(折叠时易断)及阻抗过高,不适用于可折叠及中大型显示屏方面。而且由于ITO中铟元素储量有限，随着其储量不断减少，IT0的成本会大幅增加。
目前市场上也已经有开发了纳米银线的导电膜，纳米银线透明导电膜的延展性高、透光度高、阻抗低，是最适合用于可折叠柔性显示面板的透明导电膜材料。但是作为OLED屏的阳极，银的功函数并不匹配，不能直接作为阳极。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种透明阳极兼具ITO膜的功函数(workfunction)以及纳米银线薄膜的延展性与导电性，特别适合应用于可折叠柔性OLED显示面板以及OLED照明，即使OLED经过多次弯折造成ITO断裂，也不会影响阳级的导电性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种可折叠柔性的透明阳极，包括涂布于OLED和柔性基板之间的ITO膜和纳米银线透明导电膜，ITO膜的图案与纳米银线透明导电膜的图案重合，ITO膜位于OLED一侧，纳米银线透明导电膜位于柔性基板一侧。
进一步的所述ITO膜的厚度为10-20nm。
一种可折叠柔性的透明阳极制作方法，包括如下步骤：
1)制版，根据导线图案制作图案凹版，并将图案凹版贴附在凹版移印设备的凹版滚筒上；
2)对位，将待印刷的工件与凹版移印设备的移印滚筒对齐，使导线图案能够准确印刷到待印刷的工件准确位置；
3)印刷，利用凹版移印设备将纳米银线墨水印刷在待印刷的工件上形成纳米银线导线图案；
4)热处理，先用100度烘箱，对印刷完的工件进行热固化1分钟；然后采用强光照射加热对纳米银线导线图案表面加热2分钟以内，完成对表面的纳米银线的熔焊；完成纳米银线透明导电膜的制作；
5)镀ITO膜，采用溅镀法在纳米银线透明导电膜上表面镀上一层ITO膜，以黄光蚀刻制程工艺吃出和纳米银线透明导电膜一样的导线图案，完成透明阳极的制作。
进一步的在步骤1)中，通过黄光蚀刻制程工艺在平整的铜片上制作导线图案凹版，并在图案凹版表面镀铬。
进一步的步骤2)中为粗对位，在待印刷图案的精准度大于100um时，采用靠边对位对工件定位。
进一步的步骤2)中为精对位，在待印刷图案的精准度小于100um时，利用CCD摄像头与软件模拟行程对位法对工件定位。
进一步的精对位包括如下步骤，
2.1)初印，将校正样片采用靠边对位固定在移动平台上，而后由起点出发进行第一次印刷；
2.2)校准，移动平台回到起点位置，凹版移印设备的移印滚筒复位，CCD摄像头核对印刷定位标记与校正样片上的定位标记的位置差，根据位置差运用模拟算法重新定义移动平台的起点位置，通过X、Y、U轴校准移动平台；
2.3)重复校准，移动平台由步骤2.2)中重新定义的起点位置作为起点进行第二次印刷，通过CCD摄像头核对印刷定位标记与校正样片上的定位标记的位置差，若存在位置差则重复步骤2.2)直至无位置差，若无位置差，则校准完成，且此时移动平台所在的起点位置定义为零点位置；
2.4)CCD摄像头确位，将CCD摄像头移动至零点位置并使CCD摄像头虚拟定位标记、印刷定位标记和校正样片定位标记重合。
进一步的所述CCD摄像头设有两个；印刷定位标记和校正样片定位标记的数量分别有两个；印刷定位标记、校正样片定位标记、CCD摄像头一一对应，且分散对角分布。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本方案的透明阳极兼具ITO膜的功函数(work function)以及纳米银线薄膜的延展性与导电性，特别适合应用于可折叠柔性OLED显示面板以及OLED照明，即使OLED经过多次弯折造成ITO断裂，也不会影响阳级的导电性；
2、纳米银线透明导电膜图案是用凹版印刷方式制作，省去蚀刻制程；纳米银线材料使用量低，生产速度快，因此大幅降低生产成本；
3、柔性基板可以是一般无线路的可折叠柔性基板(如PI)，也可以是带TFT驱动线路的可折叠柔性基板；
4、纳米银线透明导电膜以及ITO膜是用同一个阳极光罩制作导线图案，使导线图案能够完全相同，精度高，而且节省成本；
5、ITO只镀薄层，用量只有传统做法的十分之一左右(厚度从100～200nm降到10～20nm)，ITO也作为纳米银线透明导电膜的保护层，提升纳米银线的附着性，以及导电的均匀性；
6、以凹版印刷纳米银线导线图案，结合同光罩制作的薄层ITO膜，作为柔性电极呈现出优异的功函数匹配、导电性、透明度、稳定性以及机械延展性，而且没有摩尔纹，制造成本及材料成本低。
附图说明
图1为本发明中所采用的凹版移印设备的内部结构示意图；
图2为本发明中所采用的凹版移印设备的外部结构示意图；
图3为本发明中所采用的印刷装置的主视图；
图4为本发明中所采用的印刷装置的侧视图；
图5为本发明中所采用的印刷装置的俯视图；
图6为本发明中所采用的治具的俯视图；
图7为具有本发明透明阳极的OLED显示面板的结构示意图。
附图标记：1、凹版移印设备；11、油墨仓；12、油墨滚筒；13、凹版滚筒；14、刮刀；15、清洁滚筒；16、移印滚筒；168、凸块；17、框架；18、定位气缸；2、治具；21、靠边挡板；22、推料气缸；3、移动平台；31、XY对位滑台；32、DD马达；51、底板；52、移动轨道；53、CCD摄像头；55、放料区域；56、卸料区域；4、卸料机器人；6、工件；61、十字标记。
具体实施方式
参照图1至图7对本发明做进一步说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图7所示，一种可折叠柔性的透明阳极，包括涂布于OLED和柔性基板之间的ITO膜和纳米银线透明导电膜，ITO膜的图案与纳米银线透明导电膜的图案重合，ITO膜位于OLED一侧，纳米银线透明导电膜位于柔性基板一侧。
其中所述ITO膜的厚度为10-20nm。
在本发明可折叠柔性的透明阳极制作方法的实施例中所采用的凹版移印设备1如图1和图2所示，其包括框架17，框架17内具有依次接触的油墨滚筒12、凹版滚筒13、移印滚筒16和清洁滚筒15，在凹版滚筒13侧面设置有刮刀14，油墨滚筒12一部分浸没于油墨仓11内，在移印滚筒16下方具有可移动的治具2，待印刷工件6设置于治具2上，凹版移印设备1的具体结构还可参照专利号为201920381009.X；201920705690.9和201920705687.7的记载。
在本实施例中移印滚筒16的转轴一端设置有一凸块168，在凸块168的正上方设置一个定位气缸18，定位气缸18向下伸展，移印滚筒16转动使凸块168被定位气缸18的伸缩杆挡住，停止转动，此时移印滚筒16为初始位置。
如图6所示，本实施例中的治具2包括至少两个靠边挡板21，靠边挡板21之间的夹角根据工件6的边缘形状决定即可，通常采用为90°相互垂直，在靠边挡板21相对方向设置有推料气缸22，推料气缸22端部设置有推板，工件6放在治具2上，并通过推料气缸22使工件6的各个边接触靠边挡板21和推板，完成工件6的固定。
如图3-5所示，在本实施例中所采用的印刷装置包括底板51，底板51上设置有移动轨道52，移动轨道52上设置有移动平台3，移动平台3通常采用直线伺服电机在移动轨道52上移动，治具2固定于移动平台3上，移动轨道52的一端为放料区域55，另一端为卸料区域56，在放料区域55处设置有CCD摄像头53，凹版移印设备1位于放料区域55和卸料区域56之间处，凹版移印设备1可沿移动轨道52进行升降，以改变其与移动轨道52之间的距离，以调整适应不同厚度，此处可通过在凹版移印设备1与底板51之间设置液压缸来实现，在开始批量印刷时高度是固定不动的，所以这里凹版移印设备1在Z轴方向也可以是固定不动的，通过移动平台3的高度调整也是非常方便的，其中放料区域55也是移动平台3的起点位置。
本实施例中所采用的移动平台3如图3和图4所示，其具有XY对位滑台31，使得移动平台3上的治具2可沿X轴和Y轴进行移动调整，同时在XY对位滑台31上方或下方还具有U轴，其通过DD马达32旋转使得移动平台3上的治具2可以沿圆周进行转动调整。
一种可折叠柔性的透明阳极制作方法，包括如下步骤：
1)制版，根据导线图案制作图案凹版，并将图案凹版贴附在凹版移印设备1的凹版滚筒13上；
2)对位，将待印刷的工件6与凹版移印设备1的移印滚筒16对齐，使导线图案能够准确印刷到待印刷的工件6准确位置；
3)印刷，利用凹版移印设备1将纳米银线墨水印刷在待印刷的工件6上形成纳米银线导线图案；
4)热处理，先用100度烘箱，对印刷完的工件6进行热固化1分钟；然后采用强光照射加热对纳米银线导线图案表面加热2分钟以内，完成对表面的纳米银线的熔焊；完成纳米银线透明导电膜的制作；
5)镀ITO膜，采用溅镀法在纳米银线透明导电膜上表面镀上一层ITO膜，以黄光蚀刻制程工艺吃出和纳米银线透明导电膜一样的导线图案，完成透明阳极的制作。
本实施例中的工件6为可折叠柔性基板，其一般为PI，也可以是带TFT驱动线路的可折叠柔性基板。
具体如下：首先根据待印刷导线图案的样式将阳极光罩在平整的铜片上以曝光、显影、蚀刻等黄光蚀刻制程工艺形成高精密度的图案凹版，然后在表面镀铬作为保护层，贴附在凹版滚筒13上，完成制版工序。
此处需要说明的是在可折叠柔性基板上具有十字标记61或是其他一些符号(方形、圆形、或是特有的图案)来做为对位的基准，那么在制版过程中，同样在图案凹版上做相同的标记或符号，本实施例中以十字标记61为例。
2.1)初印：选择一待印刷可折叠柔性基板作为校正样片固定在治具2上，使移印滚筒16转动至初始位置，同时移动平台3载着治具2到达起点位置，而后启动整个设备，移动平台3沿着移动轨道52前进，同时凹版移印设备1的各个滚筒转动，且移动平台3的移动速度与移印滚筒16外表面的线速度相同，在墨水槽中油墨滚筒12将纳米银线墨水带起，均匀涂布在凹版滚筒13上，刮刀14将多余墨水刮回油墨仓11中，使墨水只在图案凹版中填满；凹版滚筒13再将墨水图案转移到移印滚筒16上，移印滚筒16的表面有一层硅胶外套筒，具有一定的变形量，可以将图案移印到下方的可折叠柔性基板上，清洁滚筒15可以将移印滚筒16上的残留墨水清除；
2.2)校准：印刷完成后凹版移印设备1升起，移动平台3回到起点位置，通过在上方的CCD摄像头53核对印刷的十字标记61(由移印滚筒16印刷在校正样片上的标记)与校正样片上的十字标记61的位置差，根据位置差运用模拟算法重新定义移动平台3的起点位置，通过X、Y、U轴校准移动平台3，完成第一次校准；
2.3)重复校准：而后移动平台3由步骤2.2)中重新定义的起点位置作为起点进行第二次印刷，印刷完成后再次通过CCD摄像头53核对印刷的十字标记61与校正样片上的十字标记61的位置差，若存在位置差则重复上述校准步骤直至无位置差，若无位置差，则校准完成，且此时移动平台3所在的起点位置定义为零点位置；
2.4)CCD摄像头53确位，将CCD摄像头53移动至零点位置并使CCD摄像头53虚拟定位标记、印刷的十字标记61和校正样片的十字标记61重合，其中CCD摄像头53可安装于机械手或其他现有技术的三轴移动装置上。
一般为了对位的精确度，我们至少设置2个CCD摄像头53，印刷的十字标记61和校正样片的十字标记61的数量分别与CCD摄像头53数量相同；印刷的十字标记61、校正样片的十字标记61、CCD摄像头53一一对应，且分散分布。一般我们都是设置2个CCD摄像头53，印刷的十字标记61设置在柔性基板的斜对角边缘位置。
通过上述步骤完成待印刷可折叠柔性基板与凹版移印设备1的对位过程，利用可折叠柔性基板及移印滚筒16印刷上的十字标记61或是其他一些符号(方形、圆形、或是特有的图案)来做为对位的基准，利用数学坐标转换公式计算出柔性基板与移印滚筒16的相对偏差位置，再利用X、Y、U三轴马达来补偿相对应的偏差量，来达到高精度印刷，利用CCD摄像头53来做对位基准，可以使原来的印刷精度从100微米左右提高到5微米以内。
印刷：对位完成后即可开始正式的印刷，将待印刷的可折叠柔性基板固定在治具2上，此时CCD摄像头53所在位置为标准的零点位置，CCD摄像头53保持动，通过X、Y、U三轴马达来补偿偏差量，使可折叠柔性基板上的标记与CCD摄像头53虚拟定位标记重合，重合后整个移动平台3即启动向卸料区域56移动，同时凹版移印设备1启动，移印滚筒16将纳米银线墨水印刷在可折叠柔性基板相对应的表面，此时印刷的位置即为需要的准确位置，而后将此可折叠柔性基板取下，移动平台3和移印滚筒16均复位即可重复此印刷步骤。
若印刷精度要求较低，则可直接采用纯机构对位，即直接将可折叠柔性基板固定在治具2上即可，无需对治具2进行微调。
将印刷完成的可折叠柔性基板取下采用采用强光照射加热对纳米银线透明导电膜导线图案加热，完成对纳米银线的熔焊。并除去了表层的粘结剂、包覆剂等不导电成分，赋予纳米银线透明导电膜优异的电性能和透明度。同时，在热处理过程中纳米银线之间能够融合在一起，进一步提升其导电性能和机械性能。
强光照射加热(有的地方也称作“辐照技术熔焊”)的原理是通过引发纳米银线表面离子共振以及在结点处产生高强度电场使结点熔融。结点处产生的热效应大大高于膜层的其他部分，可适用于不耐温的柔性基材。光源可选择普通光源或激光，普通光源有设备要求低、操作简单的优点，一般需要1-2分钟。激光则热效率更高且易控制输入功率，总体而言，强光照射的加热效率比传统的整体加热要高很多。使用大功率激光光源时，只要几秒甚至几十微秒就可以完成纳米熔焊。
最后以溅镀法(Sputter)在纳米银线导电膜上表面镀上一层薄ITO膜。用阳极光罩，以黄光蚀刻制程吃出和纳米银线透明导电膜一样的导线图案，即完成透明阳极的制作。
在本实施例中纳米银线墨水的配方如下：以聚乙烯吡咯烷酮包裹纳米银线(纳米银线长度25μm、直径32nm)、异丙醇为溶剂，并添加微量硅酮表面能改性调节剂(BYK333)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMAC)粘结剂，制备成导电纳米银线墨水。其中，表面能调节剂和粘结剂的加入是制备高质量、高分辨率图案化纳米银线透明导电膜的关键。
另外一种：(2016112455401一种纳米银线透明导电膜的生产工艺)纳米银线涂布液配置方法：将直径为10～100nm、长度≤200μm的纳米银线溶解在固体含量为0.5～10wt％、平均粒径为10～100nm的溶胶中，使得每1Kg纳米银线涂布液中含有银1～10g；纳米银线涂布液中固体含量为0.5～11wt％，粘度为1～25cps，纳米银线涂层涂布量为10～50mL/m2。
纳米银线表面有机物解离温度160-200℃，对于导电浆料可以不必完全分解纳米银线表面有机物，将他们充分解离就可。纳米银线表面迁移，重结晶可以在150-200℃左右发生，实现融合。
本实施例优选的在放料区域55和卸料区域56分别设置有放料机器人和卸料机器人4，以实现自动的放料和卸料，基本实现自动化提高生产效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可折叠柔性的透明阳极，其特征在于：包括涂布于OLED和柔性基板之间的ITO膜和纳米银线透明导电膜，ITO膜的图案与纳米银线透明导电膜的图案重合，ITO膜位于OLED一侧，纳米银线透明导电膜位于柔性基板一侧。
2.根据权利要求1所述的可折叠柔性的透明阳极，其特征在于：所述ITO膜的厚度为10-20nm。
3.一种可折叠柔性的透明阳极制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制版，根据导线图案制作图案凹版，并将图案凹版贴附在凹版移印设备的凹版滚筒上；
2)对位，将待印刷的工件与凹版移印设备的移印滚筒对齐，使导线图案能够准确印刷到待印刷的工件准确位置；
3)印刷，利用凹版移印设备将纳米银线墨水印刷在待印刷的工件上形成纳米银线导线图案；
4)热处理，先用100度烘箱，对印刷完的工件进行热固化1分钟；然后采用强光照射加热对纳米银线导线图案表面加热2分钟以内，完成对表面的纳米银线的熔焊；完成纳米银线透明导电膜的制作；
5)镀ITO膜，采用溅镀法在纳米银线透明导电膜上表面镀上一层ITO膜，以黄光蚀刻制程工艺吃出和纳米银线透明导电膜一样的导线图案，完成透明阳极的制作。
4.根据权利要求3所述的可折叠柔性的透明阳极制作方法，其特征在于：在步骤1)中，通过黄光蚀刻制程工艺在平整的铜片上制作图案凹版，并在图案凹版表面镀铬。
5.根据权利要求3所述的可折叠柔性的透明阳极制作方法，其特征在于：步骤2)中为粗对位，在待印刷图案的精准度大于100um时，采用靠边对位对工件定位。
6.根据权利要求3所述的可折叠柔性的透明阳极制作方法，其特征在于：步骤2)中为精对位，在待印刷图案的精准度小于100um时，利用CCD摄像头与软件模拟行程对位法对工件定位。
7.根据权利要求6所述的可折叠柔性的透明阳极制作方法，其特征在于：精对位包括如下步骤，
2.1)初印，将校正样片采用靠边对位固定在移动平台上，而后由起点出发进行第一次印刷；
2.2)校准，移动平台回到起点位置，凹版移印设备的移印滚筒复位，CCD摄像头核对印刷定位标记与校正样片上的定位标记的位置差，根据位置差运用模拟算法重新定义移动平台的起点位置，通过X、Y、U轴校准移动平台；
2.3)重复校准，移动平台由步骤2.2)中重新定义的起点位置作为起点进行第二次印刷，通过CCD摄像头核对印刷定位标记与校正样片上的定位标记的位置差，若存在位置差则重复步骤2.2)直至无位置差，若无位置差，则校准完成，且此时移动平台所在的起点位置定义为零点位置；
2.4)CCD摄像头确位，将CCD摄像头移动至零点位置并使CCD摄像头虚拟定位标记、印刷定位标记和校正样片定位标记重合。
8.根据权利要求6或7所述的可折叠柔性的透明阳极制作方法，其特征在于：所述CCD摄像头设有两个；印刷定位标记和校正样片定位标记的数量分别有两个；印刷定位标记、校正样片定位标记、CCD摄像头一一对应，且分散对角分布。
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