一种镜片除雾透明电极的加工方法、打印喷头及应用技术

本发明专利技术涉及透明电极制造领域，具体涉及一种镜片除雾透明电极的加工方法、打印喷头及应用，加工方法包括：导入电极图案及线参数；生成加工路径；确定打印电极墨水及加工参数；测量表面平整度数据；表面平整度数据生成高度控制数据；控制打印喷头移动；根据加工参数打印电极墨水及封装材料；封装材料固化处理，完成透明电极的加工，取下基板。本发明专利技术的有益技术效果包括：通过增材的方式实现透明电极的直接加工，保证电极加工的精度，结合基板的表面平整度数据准确控制透明电极的厚度，提高了光学透过率与电流导通能力，大幅降低了加工成本与时间。在小线宽、大高宽比的透明电极制备上实现了技术突破，还适用于异形、柔性、可拉伸等应用场景。场景。场景。

【技术实现步骤摘要】
一种镜片除雾透明电极的加工方法、打印喷头及应用


[0001]本专利技术涉及透明电极制造领域，具体涉及一种镜片除雾透明电极的加工方法、打印喷头及应用。

技术介绍

[0002]透明电极或者透明导电膜是触摸屏、薄膜太阳能电池（OSCs）、OLED、LCD、透明显示等许多光电子器件和产品的重要组成部分，在许多领域和产品中具有非常广泛的应用。尤其是近年随着OLED屏幕手机、柔性电子、电子皮肤、物联网、可穿戴设备的日益普及，柔性透明电极显示出更广泛的工业化应用前景。目前工业界使用的透明导电膜主要是铟锡氧化物（Indium tin oxide，ITO）薄膜，但是ITO中包含的铟是稀有金属，而且其制造需要高温真空沉积，导致制造成本高。
[0003]基于金属网格的柔性透明电极具有良好柔韧性，优良的电学特性和光学特性。尤其是仅仅通过改变网格的线宽、周期、高宽比、形状和排列就可解决透明电极所面临的低方阻和高透光率间的矛盾，并根据实际性能要求对电学性能和光学性能进行裁剪，同时确保得到低方阻和高透光率。能够实现对透明导电膜的替代。
[0004]目前业内已经提出金属网格透明电极制造方法有多种，诸如光学光刻、纳米压印、喷墨打印、气溶胶打印等多种制造技术。通常金属网格柔性透明电极是在柔性透明衬底上形成微尺度金属网格，使用的材料包括纳米银、铜、镍、金等。但是，这种金属网格附着在透明衬底表面的柔性透明电极存在诸多缺陷和不足：（1）表面平整性差，容易引起短路等缺陷。由于金属网格透明电极在透明衬底的表面，造成柔性透明电极表面不平整和不平滑，容易导致光电子器件短路等缺陷，以及引起后续结构制造困难的问题，如沉积、溅射等。（2）金属网格与衬底的黏附性差，结合力小，易于脱落，尤其是在需要经常弯折的应用领域，极易造成金属网格与衬底的局部和整体分离，即脱落或者剥离，导致产品或者器件失效。（3）金属网格方阻大，电学性能差。难以实现大高宽比金属网格结构的制造，尤其是随着线宽尺寸减小到亚微尺度以下，导致难以进一步降低方阻，严重影响和制约电学性能。（4）存在莫瑞干涉，严重影响光学性能。金属网格在衬底表面，易产生莫瑞干涉，导致光学性能差。
[0005]以上缺陷和不足严重影响和制约金属网格透明电极更为广泛商业化应用，亟待需要开发新的制造方法和策略，以实现大面积超微细透明电极的高效、低成本、规模化制造。
[0006]如中国专利CN112331381A，公开日2021年2月5日，公开了一种高性能金属网格透明电极制造方法及其得到的透明电极和应用，采用基于电场驱动喷射沉积液膜嵌入式3D打印技术，以导电浆料为打印材料在液态PDMS膜上直接打印图形结构，由于导电浆料与液态PDMS互不相容，且由于打印基底是液态材料对打印导线的扩散有明显的抑制作用，所以打印出来的单层电加热线高宽比可以达到0.8
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1.0。但其技术方案必须借助较大电压的电场辅助其打印加工作业，不可避免的会带来静电影响，对电子元器件产生不可逆的不利影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题：目前缺乏一种兼顾保障制造精度及控制成本的透明电极加工方案的技术问题。提出了一种镜片除雾透明电极的加工方法、打印喷头及应用，通过高精度的3D打印技术，结合改进的加工方法，实现高精度透明电极的加工，同时降低了透明电极的加工成本。
[0008]解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种镜片除雾透明电极的加工方法，所述加工方法用于3D打印设备，用于在基板上加工除雾电极及封装层，包括以下步骤：导入电极图案及线参数，所述线参数包括线宽、线厚及电导率；根据电极图案生成加工路径；根据线参数确定打印电极墨水及加工参数；将基板装夹固定，测量基板加工区域的表面平整度数据；将加工路径与表面平整度数据耦合，生成加工路径的高度控制数据；根据加工路径及高度控制数据控制打印喷头移动；根据所述加工参数打印电极墨水及封装材料，使电极墨水经打印喷头流出并附着在基板，经后处理形成导电层，封装材料经打印喷头流出覆盖电极形成封装层；封装材料固化处理，完成透明电极的加工，取下基板。
[0009]作为优选，根据电极图案生成加工路径的方法包括：将电极图案划分为若干条连续的线条，所述线条具有两个端点，分别记为起点及止点；选定任一线条的一个起点为加工起点；制定线条排序和每个线条端点的起点止点划分；定义加工路径为从加工起点开始，沿线条移动路径记为工作路径，从线条止点至下一个线条起点移动路径记为转移路径；遍历线条排序和每个线条端点的起点止点划分，获得使转移路径总长度最短的加工路径。
[0010]作为优选，根据线参数确定打印电极墨水的方法包括：从预置的打印电极墨水库中选择打印电极墨水，所述打印电极墨水满足在线宽及线厚下的电导率不低于所述线参数中的电导率。
[0011]作为优选，确定加工参数的方法包括：根据线宽选定打印喷头出口直径，根据线宽及线厚确定针面距，根据电极墨水确定打印速率。
[0012]作为优选，测量基板加工区域的表面平整度数据的方法包括：控制测距装置从加工路径起点沿加工路径移动至加工路径止点，而后从加工路径止点移动至加工路径起点；所述测距装置在移动过程中保持预设高度，以预设频率测量基板表面高度，测量点记为采样点；测距装置移动过程中，每个采样点被测量两次，取两次测量值的均值作为基板在采样点的高度；使用预设插值函数生成相邻采样点之间基板的高度。
[0013]作为优选，所述基板的加工区域为曲面，测量基板加工区域的表面平整度数据的
方法包括：读取基板加工区域的三维模型，在三维模型上选定参照点；在三维模型上建立高度参考曲面，所述高度参考曲面贴合所述基板加工区域的表面；将电极图案贴合在所述高度参考曲面上，获得加工路径，所述加工路径位于高度参考曲面上；将基板装夹固定，测量参照点在装夹后基板上的位置坐标；将高度参考曲面及加工路径与所述参照点的位置坐标对齐；控制测距装置沿预设高度的平面移动，使测距装置在基板上的测量点在移动时沿加工路径从起点移动至止点，而后从加工路径止点移动至起点；以预设频率测量基板表面高度，测量点记为采样点；测距装置移动过程中，每个采样点被测量两次，取两次测量值的均值作为基板在采样点的高度；使用预设插值函数生成相邻采样点之间基板的高度。
[0014]作为优选，将加工路径与表面平整度数据耦合的方法包括：生成打印喷头的高度控制数据，使打印喷头沿加工路径移动过程中，打印喷头与基板的针面距维持在预设距离范围内。
[0015]作为优选，若线厚超过预设阈值，则生成分层打印加工路径，生成分层打印加工路径的方法包括：根据线厚和预设单层线厚，获得分层的层数及每层的厚度；根据电极图案生成首层的加工路径；设置下一层的加工路径为上一层加工路径的逆路径，所述逆路径由起点止点交换且线条排序倒置获得。
[0016]作为优选，使用分层打印加工路径控制打印喷头移动时，打印喷头每执行一层加工路径，将基板的表面平整度数据增加相应的层高；打印喷头每执行一层加工路径后等待预设时长，等待过程中，在加工路径上测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镜片除雾透明电极的加工方法，所述加工方法用于3D打印设备，其特征在于，包括以下步骤：导入电极图案及线参数，所述线参数包括线宽、线厚及电导率；根据电极图案生成加工路径；根据线参数确定打印电极墨水及加工参数；将基板装夹固定，测量基板加工区域的表面平整度数据；将加工路径与表面平整度数据耦合，生成加工路径的高度控制数据；根据加工路径及高度控制数据控制打印喷头移动；根据所述加工参数打印电极墨水及封装材料，使电极墨水经打印喷头流出并附着在基板，经后处理形成导电层，封装材料经打印喷头流出覆盖电极形成封装层；封装材料固化处理，完成透明电极的加工，取下基板。2.根据权利要求1所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，根据电极图案生成加工路径的方法包括：将电极图案划分为若干条连续的线条，所述线条具有两个端点，分别记为起点及止点；选定任一线条的一个起点为加工起点；制定线条排序和每个线条端点的起点止点划分；定义加工路径为从加工起点开始，沿线条移动路径记为工作路径，从线条止点至下一个线条起点移动路径记为转移路径；遍历线条排序和每个线条端点的起点止点划分，获得使转移路径总长度最短的加工路径。3.根据权利要求1或2所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，根据线参数确定打印电极墨水的方法包括：从预置的打印电极墨水库中选择打印电极墨水，所述打印电极墨水满足在线宽及线厚下的电导率不低于所述线参数中的电导率。4.根据权利要求1或2所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，测量基板加工区域的表面平整度数据的方法包括：控制测距装置从加工路径起点沿加工路径移动至加工路径止点，而后从加工路径止点移动至加工路径起点；所述测距装置在移动过程中保持预设高度，以预设频率测量基板表面高度，测量点记为采样点；测距装置移动过程中，每个采样点被测量两次，取两次测量值的均值作为基板在采样点的高度；使用预设插值函数生成相邻采样点之间基板的高度。5.根据权利要求1或2所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，所述基板的加工区域为曲面，测量基板加工区域的表面平整度数据的方法包括：读取基板加工区域的三维模型，在三维模型上选定参照点；在三维模型上建立高度参考曲面，所述高度参考曲面贴合所述基板加工区域的表面；将电极图案贴合在所述高度参考曲面上，获得加工路径，所述加工路径位于高度参考曲面上；
将基板装夹固定，测量参照点在装夹后基板上的位置坐标；将高度参考曲面及加工路径与所述参照点的位置坐标对齐；控制测距装置沿预设高度的平面移动，使测距装置在基板上的测量点在移动时沿加工路径从起点移动至止点，而后从加工路径止点移动至起点；以预设频率测量基板表面高度，测量点记为采样点；测距装置移动过程中，每个采样点被测量两次，取两次测量值的均值作为基板在采样点的高度；使用预设插值函数生成相邻采样点之间基板的高度。6.根据权利要求1或2所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，将加工路径与表面平整度数据耦合的方法包括：生成打印喷头的高度控制数据，使打印喷头沿加工路径移动过程中，打印喷头与基板的针面距维持在预设距离范围内。7.根据权利要求1或2所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，若线厚超过预设阈值，则生成分层打印加工路径，生成分层打印加工路径的方法包括：根据线厚和预设单层线厚，获得分层的层数及每层的厚度；根据电极图案生成首层的加工路径；设置下一层的加工路径为上一层加工路径的逆路径，所述逆路径由起点止点交换且线条排序倒置获得。8.根据权利要求7所述的一种镜片除雾透明电极的加工方法，其特征在于，使用分层打印加工路径控制打印喷头移动时，打印喷头每执行一层加工路径，将基板的表面平整度数据增加相应的层高...

【专利技术属性】
技术研发人员：童林聪，
申请(专利权)人：芯体素杭州科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：