具有石墨烯膜的透明加热装置制造方法及图纸

技术编号:15921413 阅读:41 留言:0更新日期:2017-08-02 06:20
本发明专利技术涉及一种透明加热装置,其包括:被固定到透明基板的石墨烯膜;被连接到石墨烯膜的第一边缘的第一电极(205);以及被连接到石墨烯膜的第二边缘的第二电极(206),其中,存在跨石墨烯膜从第一电极(205)至第二电极(206)的电阻梯度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有石墨烯膜的透明加热装置
本公开涉及一种透明加热装置,并且特别地涉及包括石墨烯膜的石墨烯加热装置以及形成该石墨烯加热装置的方法。
技术介绍
对于某些应用而言,诸如对于用于机动车辆的风挡或后视镜而言,将期望以能够跨其表面传导电流的透明元件的形式提供一种透明加热装置。因此,通过在透明元件的边缘处向电极施加电压,可以将透明元件加热。在风挡或后视镜的情况下,此类加热装置可以用来去除和/或预防结霜。氧化铟锡(ITO)是一种当以薄层形式施加时提供透明导电层的材料。然而,ITO具有许多缺点。特别地,其是相对脆性的材料,使得其不适合于在使用期间可以弯曲的表面。此外,铟供应短缺,使得ITO相对昂贵。已经提出的ITO的一个替换方案是石墨烯。石墨烯是一种由形成厚度为一个原子的晶格的碳原子构成的材料。其是导电的、透明的且柔性的,并且可以以相对低的成本产生。例如,J.Kang等人在2011年11月14日的NanoLetters、3b2、版本9、第5154至5158页的题为“High-PerformanceGraphene-BasedTransparentFlexibleHeaters”的出版物描述了一种基于通过在Cu箔上的化学气相沉积而合成的大规模石墨烯膜的柔性透明加热器。然而,在提供包括石墨烯的跨其表面具有相对均匀的热发射的透明加热装置时存在技术问题。此外在某些实施例中还将期望能够在透明加热装置上显示信息,然而在这样做时存在技术问题。
技术实现思路
本公开的实施例的目的是至少部分地解决现有技术中的一个或多个问题。根据一个方面,提供了一种透明加热装置,其包括:石墨烯膜,其被固定到透明基板;第一电极,其被连接到所述石墨烯膜的第一边缘;以及第二电极,其被连接到所述石墨烯膜的第二边缘,其中,存在跨石墨烯膜从第一电极至第二电极的电阻梯度。根据一个实施例,所述石墨烯膜包括邻近于第一电极的第一区域和至少一个其它区域,所述第一区域适合于具有比所述至少一个其它区域中的每一个更低的每平方电阻。例如,所述石墨烯膜包括厚度减小和/或不存在石墨烯的区域,相对于所述至少一个其它区域的所述第一区域中的较低的每平方电阻由所述厚度减小和/或不存在石墨烯的区域的表面面积和/或厚度而引起。根据一个实施例,所述至少一个其它区域包括在石墨烯膜的一个或多个石墨烯单层中形成的开口。根据一个实施例,第一区域包括在石墨烯膜的一个或多个石墨烯单层中形成的开口,并且开口的密度在所述至少一个其它区域中比在第一区域中更大。根据一个实施例,所述第一区域包括多个石墨烯单层,并且所述至少一个第二区域包括比第一区域更少的石墨烯单层。根据另一方面,提供了一种透明加热装置,其包括:石墨烯膜,其被固定到透明基板;第一电极,其被连接到所述石墨烯膜的第一边缘;第二电极,其被连接到所述石墨烯膜的第二边缘,其中,存在跨石墨烯膜从第一电极至第二电极的电阻梯度,所述石墨烯膜包括邻近于所述第一电极的第一区域和至少一个其它区域,所述第一区域适合于具有比所述至少一个其它区域中的每一个更低的电阻;以及一个或多个栅极电极,其位于所述至少一个其它区域中并通过绝缘层与所述石墨烯膜隔离,施加于一个或多个栅极电极的电压增加所述至少一个其它区域中的石墨烯膜的每平方电阻。根据一个实施例,所述一个或多个栅极电极中的每一个具有至少1cm2的表面面积。根据一个实施例,所述透明加热装置包括多个其它区域,栅极电极中的第一个位于所述其它区域中的第一个中,并且栅极电极中的第二个位于所述其它区域中的第二个中。根据一个实施例,所述透明加热装置还包括控制电路,其适合于向第一栅极电极施加第一电压并向第二栅极电极施加不同于第一电压的第二电压。根据一个实施例,所述透明加热装置还包括显示器,其包括一个或多个发光元件,每个具有一对电极,其中,所述石墨烯膜形成每个发光元件的电极对中的一个。根据另一方面,提供了一种制造透明加热装置的方法,包括:形成石墨烯膜,其具有跨石墨烯膜从石墨烯膜的第一边缘至第二边缘的电阻梯度;以及将石墨烯膜固定到透明基板。根据一个实施例,形成石墨烯膜包括将石墨烯膜暴露于与石墨烯反应的溶液,以增加石墨烯膜的电阻率,其中,石墨烯膜的第一区域在比石墨烯膜的第二区域更少的时间内被暴露于反应溶液。根据一个实施例,所述反应溶解包括以下各项中的一个或多个:过硫酸钠;重氮盐;以及硝酸。根据另一方面,提供了一种透明加热和显示装置,包括:透明加热元件,其由被固定到透明基板的石墨烯膜形成;以及多个发光元件,每个包括一对电极,其中,所述石墨烯膜形成所述发光元件中的每一个的电极对中的一个。根据一个实施例,所述多个发光元件是有机发光二极管,并且所述石墨烯膜直接地接触所述有机发光二极管中的每一个的有机层。根据一个实施例,每个发光元件的电极对中的另一个被经由相应导电迹线耦合到控制电路。根据一个实施例,所述透明加热和显示装置还包括:第一电极,其被连接到所述石墨烯膜的第一边缘;第二电极,其被连接到所述石墨烯膜的第二边缘,其中,所述多个发光元件中的第一个位于与第一电极的第一距离处,并且所述多个发光元件中的第二个位于与第一电极的第二距离处,其中,所述控制电路适合于生成用于激活第一发光元件的第一电压信号和用于激活第二发光元件的第二电压信号,所述第一和第二电压信号的电平基于第一和第二距离来选择。根据一个实施例,发光元件中的至少一个是有机发光二极管。根据另一方面,提供了一种方法,包括:形成包括石墨烯膜的透明加热装置;以及形成多个发光元件,每个发光元件具有一对电极,其中,所述石墨烯膜形成每个发光元件的电极对中的一个。附图说明根据参考附图以举例说明而非限制的方式给出的实施例的以下详细描述,前述及其它特征和优点将变得显而易见,在所述附图中:图1图示出石墨烯装置中的不均匀热发射的示例;图2A在平面图中图示出根据本公开的实施例的包括石墨烯膜的透明加热装置;图2B是根据一个实施例的图2A的透明加热装置的横截面图;图3是图示出根据本公开的实施例的形成透明加热装置的方法中的操作的流程图;图4示意性地图示出根据本公开的实施例的用于形成石墨烯单层的设备;图5图示出根据本公开的实施例的将石墨烯单层转印到透明基板的方法中的步骤;图6A图示出根据本公开的实施例的具有开口的石墨烯膜;图6B图示出根据本公开的另一实施例的具有开口的石墨烯膜;图7图示出根据本公开的实施例的包括具有不同表面面积的多个单层的石墨烯膜;图8图示出根据本公开的实施例的用于增加石墨烯膜的电阻率的过程步骤;图9示意性地图示出根据本公开的另一实施例的透明加热装置的横截面图;图10A是图示出根据本公开的实施例的包括发光元件的透明加热装置的平面图;图10B是根据本公开的实施例的图10A的装置的一部分的横截面图;以及图11示意性地图示出用于控制透明加热和显示装置的系统。应注意的是,出于明了的目的,图中的形成透明加热装置的各种层的表示并未按比例描绘。具体实施方式图1图示出石墨烯场效应晶体管中的热发射的示例,并且基于I.J.Luxmoore等人在AppliedPhysicsLetters103,131906(2013)中的题为“Thermalemissionfromlargeareachemicalvapordepositedgraphenede本文档来自技高网...
具有石墨烯膜的透明加热装置

【技术保护点】
一种透明加热装置,包括:石墨烯膜(202),其被固定到透明基板(203);第一电极(205),其被连接至所述石墨烯膜(202)的第一边缘;以及第二电极(206),其被连接至所述石墨烯膜(202)的第二边缘,其中,存在跨石墨烯膜(202)从第一电极(205)至第二电极(206)的电阻梯度,所述石墨烯膜(202)包括邻近于第一电极(205)的第一区域(208)和至少一个其它区域(210至220),第一区域适合于具有低于所述至少一个其它区域中的每一个的每平方电阻,石墨烯膜(202)包括厚度减小和/或不存在石墨烯的区域,相对于所述至少一个其它区域的第一区域中的较低的每平方电阻由厚度减小和/或不存在石墨烯的所述区域的表面面积和/或厚度而引起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.24 EP 14306699.11.一种透明加热装置,包括:石墨烯膜(202),其被固定到透明基板(203);第一电极(205),其被连接至所述石墨烯膜(202)的第一边缘;以及第二电极(206),其被连接至所述石墨烯膜(202)的第二边缘,其中,存在跨石墨烯膜(202)从第一电极(205)至第二电极(206)的电阻梯度,所述石墨烯膜(202)包括邻近于第一电极(205)的第一区域(208)和至少一个其它区域(210至220),第一区域适合于具有低于所述至少一个其它区域中的每一个的每平方电阻,石墨烯膜(202)包括厚度减小和/或不存在石墨烯的区域,相对于所述至少一个其它区域的第一区域中的较低的每平方电阻由厚度减小和/或不存在石墨烯的所述区域的表面面积和/或厚度而引起。2.根据权利要求1所述的透明加热装置,其中,厚度减小和/或不存在石墨烯的区域包括在所述至少一个其它区域中在石墨烯膜(202)的一个或多个石墨烯单层中形成的开口(601、610)。3.根据权利要求2所述的透明加热装置,其中,所述第一区域包括在石墨烯膜的一个或多个石墨烯单层中形成的开口(601、610),并且其中,所述开口的密度和/或所述开口的表面面积在所述至少一个其它区域中比在第一区域中更大。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的透明加热装置,其中,所述第一区域包括多个石墨烯单层,并且其中,所述至少一个其它区域包括比第一区域更少的石墨烯单层。5.一种透明加热装置,包括:石墨烯膜(202),其被固定到透明基板(203);第一电极(205),其被连接至所述石墨烯膜(202)的第一边缘;第二电极(206),其被连接至所述石墨烯膜(202)的第二边缘,其中,存在跨石墨烯膜(202)从第一电极(205)至第二电极(206)的电阻梯度,所述石墨烯膜(202)包括邻近于第一电极(205)的第一区域(208)和至少一个其它区域(210至220),所述第一区域适合于具有比所述至少一个其它区域中的每一个更低的电阻;以及一个或多个栅极电极(902至914),其位于所述至少一个其它区域中并通过绝缘层(916)与石墨烯膜(202)隔离,施加于所述一个或多个栅极电极的电压(VG)增加所述至少一个其它区域中的石墨烯膜(202)的每平方电阻。6.根据权利要求5所述的透明加热装置,其中,所述一个或多个栅极电极中的每一个具有至少1cm2的表面面积。7.根据权利要求5或6所述的透明加热装置,包括多个所述其它区域,所述栅极电极中的第一个位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员:文森特·布夏蕾蒂西娅·马蒂娜吉玛·本迪亚卜
申请(专利权)人:国家科学研究中心格勒诺布尔大学
类型:发明
国别省市:法国,FR

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