制造图案化的柔性电极的方法技术

本发明专利技术涉及一种制造图案化的柔性电极的方法，更详细地，本发明专利技术的制造方法包括：纳米线形成步骤，在从收卷状态解开的第一薄片上涂布含有金属纳米线的第一分散液，以形成纳米线网格；纤维形成步骤，将含有金属纳米颗粒的第二分散液进行静电纺丝到所述纳米线网格上，以形成纳米线网格中混入金属纳米颗粒聚集而成的金属性纤维(fiber)的纤维

【技术实现步骤摘要】
制造图案化的柔性电极的方法


[0001]本专利技术涉及一种制造图案化的柔性电极的方法，更详细地，涉及一种制造在微细的电极宽度下也具有优异的电特性和光学特性的图案化的柔性电极的方法。

技术介绍

[0002]诸如ITO等的传统的基于透明导电氧化物的透明电极难以大面积化，并且需要经过真空蒸镀等高价且苛刻的工艺，不仅在微细化时电特性大幅降低，而且没有柔韧性，因此存在难以应用于柔性微小器件中的问题。
[0003]为了改善这种现有的透明电极的问题，正在持续进行利用诸如碳纳米管、石墨烯、金属纳米线等的纳米材料来开发柔性透明电极的研究。
[0004]但是，即使利用纳米材料时，也存在随着电极的线宽微细化，由于纳米材料之间的接触电阻而导致电极的电阻增加的问题，而且通过大量的电流时，由于电迁移(electromigration)等，存在损坏纳米材料的问题。
[0005]为了解决这种纳米材料所具有的问题，提出了一种具有第一直径的第一纳米结构体和具有第二直径的第二纳米结构体相互结合而形成的混合结构体技术，其中，所述第二直径小于所述第一直径(韩国授权专利第1863818号)。就提出的复合电极技术而言，当电极具有微细线宽时也显示出非常优异的电特性，但存在提高电特性时透明度降低的问题，并且由于反复弯曲，电特性迅速变差，因此存在难以用于实际的柔性器件或可卷曲器件的问题。
[0006][现有技术文献][0007][专利文献][0008]韩国授权专利第1863818号

技术实现思路

[0009]要解决的技术问题
[0010]本专利技术旨在提供一种通过可商业化的简单且快速的连续工艺具有优异的电特性、光学特性和机械特性的图案化的柔性透明电极及其制造方法。
[0011]技术方案
[0012]制造图案化的柔性电极的方法包括：纳米线形成步骤，在从收卷状态解开的第一薄片上涂布含有金属纳米线的第一分散液，以形成纳米线网格；纤维形成步骤，将含有金属纳米颗粒的第二分散液进行静电纺丝到所述纳米线网格上，以形成纳米线网格中混入金属纳米颗粒聚集而成的金属性纤维的纤维
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纳米线网格；以及烧结步骤，对所述纤维
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纳米线网格进行光子烧结，以形成导电性网格，并且进行图案化步骤，其中，利用图案化辊，在所述烧结步骤前对纤维
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纳米线网格进行图案化，或者在所述烧结步骤后对导电性网格进行图案化。
[0013]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，在所述图案化步骤中，形成突起部的
图案化辊旋转并分别与所述第一薄片和从收卷状态解开的作为透明薄片的第二薄片接触，通过所述第一薄片与图案化辊的接触，所述纤维
‑
纳米线网格或所述导电性网格以所述突起部形状被图案化并转印到图案化辊，通过所述图案化辊与所述第二薄片的接触，位于图案化辊上的图案化的网格可以转印到第二薄片。
[0014]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，所述图案化辊的突起部可以是硅氧烷类弹性体。
[0015]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，通过第一加压辊和第二加压辊，所述第一薄片与所述图案化辊接触时以及所述第二薄片与所述图案化辊接触时可以分别施加压力，所述第一加压辊和所述图案化辊彼此相对设置，所述第一薄片介于所述第一加压辊和所述图案化辊之间，所述第二加压辊和所述图案化辊彼此相对设置，所述第二薄片介于所述第二加压辊和所述图案化辊之间。
[0016]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，所述第二薄片的至少与所述图案化辊接触的表面可以是经过电晕处理、等离子处理或臭氧处理的表面。
[0017]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，在所述纳米线形成步骤后或者在所述纤维形成步骤后，还可以立即进行干燥，所述干燥通过照射包括紫外线的光、施加热风或干燥空气或者加热来进行。
[0018]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，在所述纤维形成步骤中，在静电纺丝时，可以利用包括内部喷嘴和围绕所述内部喷嘴的外部喷嘴的同轴双重喷嘴，通过所述内部喷嘴将所述第二分散液进行纺丝，通过所述外部喷嘴将聚合物溶液进行纺丝，以形成所述金属性纤维被包裹在聚合物鞘中的复合纤维。
[0019]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，在所述静电纺丝后，还可以包括从所述复合纤维去除聚合物鞘的步骤。
[0020]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，通过所述烧结步骤的烧结，所述金属性纤维可以转化为导电性纤维，并且所述纤维
‑
纳米线网格的纤维和纳米线之间以及纳米线和纳米线之间可以实现熔合。
[0021]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，在所述纳米线形成步骤中，所述第一薄片的面积中，作为被所述金属纳米线覆盖的面积的比例的纳米线填充系数(fill factor)可以为3
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11％，作为被所述金属性纤维覆盖的面积的比例的纤维填充系数可以为3
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10％，作为将被所述纤维
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纳米线网格覆盖的面积相加的面积的比例的网格填充系数可以为9
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13％。
[0022]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，所述光子烧结可以通过照射强度为800
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1600J/cm2的脉冲型白光来进行。
[0023]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，将所述金属性纤维的直径除以所述金属纳米线的直径之比可以为10
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1000。
[0024]根据本专利技术的一个实施方案的制造方法中，所述金属性纤维的金属纳米颗粒和所述金属纳米线可以分别包含银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、镍(Ni)、铁(Fe)或它们的合金。
[0025]本专利技术包括一种通过上述制造方法制造的图案化的柔性电极。
[0026]本专利技术的图案化的柔性电极包括：透明薄片；图案化的电极，其位于所述透明薄片
上，并且包括混合存在有金属纳米线和金属性的导电性纤维的导电性网格，以所述透明薄片中所述图案化的电极所在的电极区域为基准，所述电极区域中，作为被所述金属纳米线覆盖的面积的比例的纳米线填充系数为3
‑
11％，作为被所述导电性纤维覆盖的面积的比例的纤维填充系数为3
‑
10％，作为被所述导电性网格覆盖的面积的比例的导电性网格填充系数为9
‑
13％。
[0027]根据本专利技术的一个实施方案的图案化的柔性电极的以电极区域为基准的透光率可以为90％以上，以线宽为1mm的线性图案为基准的薄层电阻可以为80Ω/sq以下。
[0028]根据本专利技术的一个实施方案的图案化的柔性电极而言，以线宽为1mm的线性图案为基准，以3mm的弯曲半径进行100000次弯曲试验时，薄层电阻的增加率可以为8％以下。
[0029]有益效果
[0030]本专利技术的制造方法是基于简单且快速的步骤的顺序(in
‑
line)连续工艺，而不利用平版印刷工艺或蚀刻工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造图案化的柔性电极的方法，其包括：纳米线形成步骤，在从收卷状态解开的第一薄片上涂布含有金属纳米线的第一分散液，以形成纳米线网格；纤维形成步骤，将含有金属纳米颗粒的第二分散液进行静电纺丝到所述纳米线网格上，以形成纳米线网格中混入金属纳米颗粒聚集而成的金属性纤维的纤维
‑
纳米线网格；以及烧结步骤，对所述纤维
‑
纳米线网格进行光子烧结，以形成导电性网格，并且进行图案化步骤，其中，利用图案化辊，在所述烧结步骤前对纤维
‑
纳米线网格进行图案化，或者在所述烧结步骤后对导电性网格进行图案化。2.根据权利要求1所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，在所述图案化步骤中，形成突起部的图案化辊旋转并分别与所述第一薄片和从收卷状态解开的作为透明薄片的第二薄片接触，通过所述第一薄片与图案化辊的接触，所述纤维
‑
纳米线网格或所述导电性网格以所述突起部形状被图案化并转印到图案化辊，通过所述图案化辊与所述第二薄片的接触，位于图案化辊上的图案化的网格转印到第二薄片。3.根据权利要求2所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，所述图案化辊的突起部是硅氧烷类弹性体。4.根据权利要求2所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，通过第一加压辊和第二加压辊，所述第一薄片与所述图案化辊接触时以及所述第二薄片与所述图案化辊接触时分别施加压力，所述第一加压辊和所述图案化辊彼此相对设置，所述第一薄片介于所述第一加压辊和所述图案化辊之间，所述第二加压辊和所述图案化辊彼此相对设置，所述第二薄片介于所述第二加压辊和所述图案化辊之间。5.根据权利要求2所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，所述第二薄片的至少与所述图案化辊接触的表面经过电晕处理、等离子处理或臭氧处理。6.根据权利要求1所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，在所述纳米线形成步骤后或者在所述纤维形成步骤后，还立即进行干燥，所述干燥通过照射包括紫外线的光、施加热风或干燥空气或者加热来进行。7.根据权利要求1所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，在所述纤维形成步骤中，在静电纺丝时，利用包括内部喷嘴和围绕所述内部喷嘴的外部喷嘴的同轴双重喷嘴，通过所述内部喷嘴将所述第二分散液进行纺丝，通过所述外部喷嘴将聚合物溶液进行纺丝，以形成所述金属性纤维被包裹在聚合物鞘中的复合纤维。8.根据权利要求7所述的制造图案化的柔性电极的方法，其中，在所述静电纺丝后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金俊亨，池尚胤，朴章雄，
申请(专利权)人：延世大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：