[发明专利]聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机衬底的柔性透明导电膜，尤其涉及聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜及其制备方法。

背景技术

根据衬底材料不同，透明导电薄膜可分为硬质和柔性两种。硬质薄膜主要为玻璃基质，继玻璃衬底透明导电膜得到广泛应用后，为了满足有机光电器件发展的需要，国际上对柔性衬底的透明导电膜研究给以了高度重视，并取得了令人鼓舞的研究成果。与硬质衬底导电膜相比，有机柔性衬底透明导电膜不但具有玻璃基透明导电膜的光电特性，并且有许多独特的优点，例如，可弯曲、重量轻，不易破碎，易于大面积生产、便于运输等。柔性衬底透明导电薄膜可广泛应用于制造液晶显示器，大面积异质结薄膜太阳电池等。美国等发达国家已率先用柔性衬底研制并生产出塑料液晶显示器，且已获得多种应用。薄膜太阳电池的研究正朝着大面积、高效率、低成本方向发展，而有机衬底的透明导电膜正是为了满足这一发展趋势。

作为柔性透明导电膜的衬底材料需要满足以下几个条件：1.薄膜必须具有良好的透光性，500nm以上波长的透光率超过90％；2.要有良好的耐热性，为满足磁控溅射等工艺条件的需要，玻璃化转变温度应该在250℃以上，并能保持良好的机械强度；3.薄膜表面光洁、平整、无针孔、瑕点，以防止短路或断路现象发生。在目前可用的材料中，有聚酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)等，但由于不耐紫外线，吸湿率太高，不能满足高温加工工艺等而受到限制，因此PI应当是首选材料。但是一般的PI都是黄-棕色的透明材料，通过降低分子内和分子间作用力来减少电荷转移络合物(CTC)的形成是设计无色透明PI的一个主要途径。

目前，为了增加PI薄膜的透明性通常采用如下手段：在PI分子结构中引入含氟取代基或侧基，利用氟原子较大的电负性，切断电子云的共轭，抑制CTC的形成；降低PI分子结构中芳香结构的含量，如采用带有脂环结构的二酐或二胺单体，减少CTC形成的机率；引入非共平面结构，可以减少CTC的形成；在PI分子结构中引入间位取代结构的二胺。这是由于间位取代结构可以阻碍沿着分子链芳香的电荷流动，减少分子间共轭作用；引入砜基结构，利用砜基的强吸电子作用减少CTC的形成。

在文献“Preparation and characterization of ITO films deposited on polyimide by reactiveevaporation at low temperature(Applied Surface Science，1999，151(3-4)：239-243)”中，作者采用反应蒸发法在PI聚合物衬底上制备出电阻率达到7×10^-4Ω·cm，透过率达到80％的ITO导电膜。

在文献“磁控溅射制备柔性衬底ZnO:Ga透明导电膜研究(半导体技术，2006，31(2)：94-97)”中，作者在室温下，采用磁控溅射技术在有机柔性衬底聚酰亚胺(PI)表面制备出ZnO:Ga透明导电薄膜，研究了薄膜的结构及光电性能，其附着性良好，电阻率为9.1×10^-4Ω·cm，可见光透过率为85％。

在文献“有机衬底SnO₂掺Sb透明导电膜的制备(太阳能学报，2003，24(2)：273-277)”中，作者在聚酰亚胺衬底上利用磁控溅射技术制备出SnO₂掺Sb导电膜，并在衬底温度达到200℃时得到了最小电阻率3.7×10^-3Ω·cm，在可见光范围内，样品的相对透过率为85％左右。

目前，基于聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜的研究，其衬底多是商品化聚酰亚胺，常呈棕-黄色，影响了透明导电膜在可见光区的透过率。

因此，本发明以1，2，3，4-环丁烷四羧酸二酐和含氟苯醚型芳香二胺作为合成聚酰亚胺的单体，经低温溶液缩聚反应和热酰亚胺化处理得到无色透明的聚酰亚胺膜，然后将聚酰亚胺膜经过清洗、刻蚀的表面处理，利用磁控溅射技术于室温条件下在其表面沉积一层ITO膜，从而得到无色透明的聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜；

本发明的另一个目的是提供一种聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜的制备方法。

按照本发明的一种聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜，其特征在于聚酰亚胺衬底表面沉积一层纳米铟锡氧化物导电膜，其聚酰亚胺具有如下化学结构式：

式中

n为大于15的整数。

按照本发明所述的聚酰亚胺衬底柔性透明导电膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：