一种柔性透明电极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性透明电极及其制备方法，包括热压反揭的导电聚合物、嵌入其中的金属网格及聚合物柔性衬底。本发明专利技术能够实现制备工艺简单可扩展，制备成本低廉的柔性透明电极。该柔性透明电极具有优良的导电能力、透过性能、机械稳定性和环境稳定性。本发明专利技术所得到的复合透明电极表面粗糙度极低，可以提升有机电致发光二极管的效率和可挠性，达到实用化的要求。要求。要求。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性透明电极及其制备方法


[0001]本专利技术属于柔性光电子器件
，具体涉及一种柔性透明电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性有机发光二极管(OLED)近年来由于其高亮度、低消耗、广视角、高灵活性等优点，近年来开始蓬勃发展。柔性透明电极是柔性OLED的关键组成部分，其担负着载流子(电子或空穴)注入和器件基底的作用，需要具有优良的导电性和透光性、平整的表面、优良的机械稳定性和环境稳定性。目前应用最广泛的柔性透明电极是氧化铟锡(ITO)，它具有透射率和电导率高、膜性能均匀、表面粗糙度低等优点。
[0003]但是ITO自身固有的缺陷严重显著了其在柔性发光器件领域的应用。1)In是稀缺资源，原材料的不断消耗，导致全球铟的供应日趋紧张及ITO成本的逐渐升高。2)ITO导电膜的沉积工艺通常需要较高的工艺温度(150～300℃)。然而，高温退火不适于耐热性差的柔性聚合物衬底。低的衬底温度和高的沉积速率会降低Sn掺杂剂的活性，导致在柔性聚合物衬底上沉积的ITO的微观结构存在缺陷。整体上，ITO复杂苛刻的生产工艺无法与柔性聚合物衬底兼容，其脆性、日益升高的成本及化学不稳定性均不适于未来柔性光电产品的发展。为了满足柔性光电器件的发展需求，开发新型的柔性透明电极以取代ITO是柔性光电子产业发展的重要方向。
[0004]近年来，微米/亚微米尺度金属网格在柔性透明电极领域得到了越来越广泛的应用。由于金属材料导电能力强的特点，微米/亚微米尺度金属网格特变适用于大面积、低成本、高导电能力柔性透明电极的构筑。粗糙度大和导电层附着力差是金属网格柔性透明电极在光电子器件应用中面临的两个关键问题。通常的金属网格多浮凸于柔性衬底表面。一方面，金属网格结构在柔性衬底表面剧烈的结构起伏通常使电极表面的粗糙度显著增大。在光电器件应用中，高粗糙度容易导致光电器件短路失效，显著降低器件的效率和稳定性。另一方面，浮凸结构金属网格与表面的粘附力较弱，在柔性器件机械变形过程中容易脱落失效，降低了器件的机械稳定性。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种柔性透明电极及其制备方法，具有优良的导电能力、透过性能、机械稳定性和环境稳定性。该制备方法具有加工成本低、可实现大面积制备等特点。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术的另一技术方案是，
[0008]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0009]本专利技术一种柔性透明电极的制备方法，因为金属材料电导率高、耐变形能力强，并且微米级网格结构对可见光波段透过率高，所以金属网络成为了优秀的柔性透明电极材
料。本专利技术提出的热压反揭导电聚合物工艺一方面可在金属网络表面制备极其平整的缓冲层，另一方面热压也会使金属网络嵌入聚合物衬底，改善其表面起伏。在两种效应的共同作用下，本专利技术得到了表面平整、机械稳定性高、导电性高、透光性高的导电聚合物与金属网络复合柔性透明电极。将其应用与柔性光电器件，如有机电致发光二极管，可显著降低器件制备中短路点出现的可能，提升器件的效率。
[0010]进一步的，在100～120℃，10～20min退火可以有效去除导电聚合物薄膜中液相成分，并且不会损害导电聚合物导电能力。
[0011]进一步的，热压处理的温度为140～160℃，压强为10～15MPa，时间为45～90min条件下，衬底聚合物可发生良好的塑性变形，从金属网络空隙中挤出，充分与导电聚合物接触，使二者产生良好的结合力，通过二者间较强的结合，成功将导电聚合物揭下。
[0012]进一步的，聚合物衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或聚酰亚胺薄膜具有可见光透过率高，耐弯折变形能力好，在高温作用下塑性变形能力强的特点，便于作为透明电极衬底，并且利于从金属网络中热压挤出，实现与导电聚合物的良好接触。。
[0013]进一步的，所制备金属材料，导电能力强，制备成网络后在保证可见光透过良好的同时，方阻极低，并且耐变形能力优越。
[0014]进一步的，所选导电聚合物具有良好的可见光透过能力，并且成膜能力良好，成膜质量高，可对金属网络实现良好的覆盖与保护，增强整体平整性。
[0015]进一步的，旋涂的速度为500～800rpm，时间为30～60s，可制备厚度合适，薄膜质量均一的导电聚合物薄膜，厚度合适，保证了薄膜对与可见光良好的透过，而均一的薄膜质量保证了后续热压过程薄膜受力均匀，有利于薄膜顺利反揭。
[0016]一种柔性透明电极，其金属网络在微米级，具有良好的电流传输能力，通过热压反揭导电聚合物，将金属网络嵌入聚合物衬底，并将导电聚合物覆盖其上，使电极表面起伏和粗糙度极低，有利于后续高效器件制备，并极大的提升了网络对于衬底的粘附性。
[0017]进一步的，通过可见光透过率、方阻、表面均方粗糙度测试，所得电极透过率为80％～95％，方阻为0.1～2Ω/sq，表面均方粗糙度为2.0～2.5nm。透过率为80％～95％保证了光电器件良好的出光效果，方阻0.1～2Ω/sq保证了电极对于电流极佳的传输能力，降低了载流子传输的能量损失，表面均方粗糙度2.0～2.5nm，表明电极表面起伏极低，这使得电极短路点很少，有效降低了器件漏电流损失，为制备高效器件奠定了基础。
[0018]综上所述，本专利技术通过制备金属网络以及热压反揭导电聚合物的方式，制备了一种良好可见光透过、良好电流传输能力以及表面粗糙度极低的透明电极薄膜，为实现高效柔性光电器件奠定了基础。
[0019]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0020]图1为导电聚合物反揭到随机金属网格表面制备柔性透明电极示意图；
[0021]图2为导电聚合物和随机金属网格柔性透明电极实物照片；
[0022]图3为导电聚合物和随机金属网格柔性透明电极表面AFM扫面结果其中，(a)为2
‑
D测试结果，(b)为3
‑
D测试结果；
[0023]图4为导电聚合物和随机金属网格柔性透明电极和商用柔性ITO电极耐弯折性测
试的结果图，其中，(a)为凸弯折，(b)为凹弯折；
[0024]图5为导电聚合物和随机金属网格柔性透明电极制备OLED实物照片。
[0025]图6为导电聚合物和随机金属网格柔性透明电极和商用柔性ITO电极制备OLED结果其中，(a)为电流密度
‑
电压曲线，(b)为亮度
‑
电压曲线，(c)为电流效率曲线，(d)为功率效率曲线。
具体实施方式
[0026]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性透明电极的制备方法，其特征在于，在聚合物衬底表面制备金属网格电极；在玻璃衬底表面旋涂或刮涂导电聚合物，经退火处理得到厚度50～100nm的导电聚合物；采用热压工艺将金属网格电极覆盖在导电聚合物上，再将导电聚合物反揭到金属网格的表面形成复合透明电极。2.根据权利要求1所述柔性透明电极的制备方法，其特征在于，退火处理的温度为100～120℃，时间为10～20min。3.根据权利要求1所述柔性透明电极的制备方法，其特征在于，热压处理的温度为140～160℃，压强为10～15MPa，时间为45～90min。4.根据权利要求1所述柔性透明电极的制备方法，其特征在于，聚合物衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或聚酰亚胺薄膜。5.根据权利要求1所述柔性透明电极的制备方法，其特征在于，金属网格的材料为Ag，Cu，Au，Al的单体或合金的一种。6.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦博，王振骁，吴朝新，黄林泉，李今天，邵秋雨，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：