一種在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳納米管、PED0T:PSS及其復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的制作領(lǐng)域，具體為一種利用噴涂法在彩色濾光片上制備碳納米管、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)PEDOT: PSS及碳納米管/PEDOT: PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的方法，適用于基于碳納米管、PED0T:PSS及其復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的液晶顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]彩色濾光片(CF)是實現(xiàn)液晶平面顯示器(IXD)彩色化的關(guān)鍵組件，通常由玻璃基板、黑色矩陣、彩色層、保護層和透明導(dǎo)電膜組成。其中，透明導(dǎo)電膜是形成于彩色濾光片上的電極，并與陣列基板上的透明導(dǎo)電薄膜Pattern構(gòu)成正負(fù)電極，用于驅(qū)動液晶分子轉(zhuǎn)動，要求具有良好的導(dǎo)電性、透光性和可靠度。目前，工業(yè)上使用的多為銦錫氧化物(ΙΤ0)透明導(dǎo)電薄膜，通常采用熱蒸鍍法和磁控濺射法，需要真空系統(tǒng)、設(shè)備復(fù)雜、不易操作。更重要的是，ΙΤ0中的In是稀有金屬，資源短缺、價格昂貴，這使得ΙΤ0透明導(dǎo)電薄膜制備過程和材料均具有較高的成本。因此，開發(fā)材料資源豐富、工藝簡單、適合在彩色濾光片上成膜的新型透明導(dǎo)電薄膜材料及其制備方法具有很強的實用意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種利用噴涂法在彩色濾光片上制備碳納米管、PEDOT:PSS及碳納米管/PEDOT:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的方法。該方法制備過程簡單、效率高、無需真空、在常壓下即可操作，設(shè)備簡單、成本低廉，所得的透明導(dǎo)電薄膜具有較好的透光性及導(dǎo)電性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0005]—種在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，在彩色濾光片上制備碳納米管、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)PED0T:PSS及碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜，包括如下步驟:
[0006](1)利用表面活性劑或直接制備碳納米管分散液、PEDOT:PSS分散液及碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合分散液；
[0007](2)在加熱70?200°C的條件下，將得到的分散液噴涂在彩色濾光片的保護層上形成均勻的薄膜；
[0008](3)利用水洗或酸洗后再水洗的方法清潔薄膜；
[0009](4)自然干燥、氮氣吹干或在30?150°C條件下烘干，即可在彩色濾光片表面形成均勻的碳納米管、PEDOT: PSS及碳納米管/PEDOT: PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜。
[0010]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，液晶顯示器用彩色濾光片為基板，透明導(dǎo)電薄膜為碳納米管、PH)0T:PSS或碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜。
[0011]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，碳納米管分散液的制備過程包括:利用表面活性劑或直接將碳納米管在超聲波的作用下分散到去離子水中，再經(jīng)離心分離，取上清液即獲得濃度為0.1?lmg/ml的碳納米管分散液；PEDOT:PSS分散液的制備過程包括:將表面活性劑與去離子水均勻混合后或直接使用去離子水，加入到PEDOT:PSS溶液中，超聲分散即得到稀釋的PH)OT:PSS分散液；碳納米管/PEDOT:PSS復(fù)合分散液的制備過程包括:將得到的碳納米管分散液與PEDOT:PSS溶液按不同比例混合，超聲分散即得到碳納米管/PEDOT:PSS復(fù)合分散液。
[0012]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，碳納米管分散液的制備過程中，碳納米管與表面活性劑的質(zhì)量比為1:0?1:100 ；PED0T: PSS分散液的制備過程中，表面活性劑的水溶液濃度為0?10mg/ml，表面活性劑相對于PEDOT:PSS的含量為0?70wt%;碳納米管/PEDOT:PSS復(fù)合分散液的制備過程中，碳納米管相對于PEDOT:PSS的含量是0?100wt%。
[0013]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，表面活性劑為易溶于水的表面活性劑:十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十四烷基硫酸鈉。
[0014]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，利用噴涂的方法，將碳納米管分散液、PEDOT:PSS分散液或碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合分散液，均勻噴涂在彩色濾波片保護層上成膜；噴涂過程中彩色濾光片基體保持在恒溫狀態(tài)，溫度范圍為70?200°C，噴涂時所需的壓力為1?5atm，通過反復(fù)噴涂來增加薄膜厚度。
[0015]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，溫度范圍優(yōu)選為100?150°C，噴涂時所需的壓力優(yōu)選為1.2?2atm。
[0016]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，酸洗的溶液包括HC1、ΗΝ03、H2S04^ Η 3Ρ04。
[0017]所述的在彩色濾光片上制備透明導(dǎo)電薄膜的方法，烘干溫度優(yōu)選為80?120°C。
[0018]本發(fā)明的設(shè)計思想是:
[0019]如圖1所示，本發(fā)明方法首先利用表面活性劑或直接制備碳納米管、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)_聚(苯乙烯磺酸)PH)0T:PSS及碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合分散液；隨后，將所得的分散液噴涂在彩色濾光片的保護層上形成均勻的薄膜，通過控制噴槍的壓力來控制薄膜的厚度，整個噴涂過程中保持彩色濾光片在一定的溫度，以使溶劑盡快揮發(fā)并避免咖啡環(huán)效應(yīng)的產(chǎn)生，進而在彩色濾光片表面獲得均勻的涂層。為了進一步增加薄膜的厚度，可反復(fù)噴涂多次；利用水洗或酸洗后再水洗的方法清潔并去除薄膜上殘留的表面活性劑；放置在空氣中干燥、氮氣吹干或在30?150°C條件下快速烘干，即可在彩色濾光片表面形成均勻的碳納米管、PH)0T:PSS或碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是:
[0021 ] 1、本發(fā)明提出了碳納米管、PEDOT: PSS或碳納米管/PEDOT: PSS復(fù)合材料透明導(dǎo)電薄膜代替目前商用的ΙΤ0薄膜作為彩色濾光片上的電極層，不僅原料豐富、成本低，而且可通過溶液法制得高性能的薄膜。
[0022]2、本發(fā)明提出了采用噴涂的方法，在常壓下，直接將碳納米管分散液、PED0T:PSS分散液或碳納米管/pm)0T:pss復(fù)合分散液噴涂在彩色濾光片上獲得均勻的薄膜，避免商用ΙΤ0薄膜使用真空系統(tǒng)等復(fù)雜設(shè)備，降低了加工成本。
[0023]3、本發(fā)明所涉及碳納米管材料和PED0T:PSS等的原料豐富，成膜工藝易于操作，是一種高效、便捷的在彩色濾光片上成膜的方法，為碳納米管、PEDOT:PSS及碳納米管/PEDOT: PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜在液晶顯示中的應(yīng)用提供了技術(shù)保障。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明在彩色濾光片上制備碳納米管、PED0T:PSS或碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，在【具體實施方式】中，本發(fā)明利用表面活性劑在超聲波的作用下將碳納米管分散在去離子水中，碳納米管與表面活性劑的質(zhì)量比為1:0?1:100(優(yōu)選為1:10?1:50)，再經(jīng)離心分離，取上清液獲得濃度為0.1?lmg/ml碳納米管分散液；利用含表面活性劑的水溶液(其濃度范圍為0?10mg/ml，優(yōu)選為0.5?6.0mg/ml)在超聲波的作用下將PEDOT:PSS溶液稀釋，得到稀釋的PEDOT:PSS分散液，表面活性劑相對于PEDOT:PSS的含量為0?70wt% (優(yōu)選為5?60wt% );將碳納米管分散液與PED0T:PSS溶液按不同比例混合，超聲分散得到碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合分散液，碳納米管相對于PED0T:PSS的含量是0?100wt% (任意比例都有很好的效果)。
[0026]利用噴涂的方法，將碳納米管分散液、PED0T:PSS分散液或碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合分散液，均勻噴涂在彩色濾波片保護層上成膜。噴涂過程中彩色濾光片基片保持在恒溫狀態(tài)，溫度范圍為70?200°C，優(yōu)選的溫度為100?150°C ;噴涂時所需的壓力為1?5atm，優(yōu)選的壓力1.2?2atm，可以通過反復(fù)噴涂多次(5?15次)來增加薄膜厚度。
[0027]利用去離子水反復(fù)清洗；或者，先用HC1、圓03或Η 3Ρ04清洗后，再經(jīng)去離子水反復(fù)清洗去除表面活性劑。
[0028]利用自然干燥、氮氣吹干或在30?150°C條件下短時間烘干等方法使薄膜干燥，最佳溫度為80?120°C，從而在彩色濾光片上獲得均勻的碳納米管、PED0T:PSS或碳納米管/PED0T:PSS復(fù)合的透明導(dǎo)電薄膜，其厚度范圍為10?200nm。
[0029]下面，通過實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。
[0030]實施例1
[0031]使用十二烷基磺酸鈉在超聲波作用下將碳納米管分散在去離子水中，碳納米管與表面活性劑的用量比(質(zhì)量比)為1:7。隨后將分散液在離心機中進行離心處理，取上清液即獲得碳納米管分散液，碳納米管在分散液中的含量為0.lmg/ml ο
[0032]將清洗干凈的彩色濾光片放在加熱臺上加熱至100°C，采用噴涂的方法，噴槍的壓力為1.2atm，反復(fù)噴涂8次，在彩色濾波片上獲得均勻的碳納米管涂層。
[0033]利用摩爾濃度為2M的HC1浸泡60分鐘，然后用去離子水反復(fù)沖洗去除涂層上的表面活性劑，最后在100°C的條件下烘干，在彩色濾波片上獲得碳納米管透明導(dǎo)電薄膜。
[0034]四探針法測定其表面電阻率為650 Ω /sq，可見光分光光度計測定其在550nm處的透光率為90%。
[0035]實施例2
[0036]使用十二烷基硫酸鈉在超聲波作用下將碳納米管分散在去離子水中，碳納米管與表面活性劑的用量比(質(zhì)量比)為1:5。隨后將分散液在離心機中進行離心處理，取上清液即獲得碳納米管分散液，碳納米管在分散液中的含量為0.1 lmg/ml ο
[0037]將清洗干凈的彩色濾光片放在加熱臺上加熱至100°C，采用噴涂的方法，噴槍的壓力為1.5atm，反復(fù)噴涂8次，在彩色濾波片上獲得均勻的碳納米管涂層。
[0038]利用摩爾濃度為2M的ΗΝ03浸泡30分鐘，然后用去離子水反復(fù)沖洗去除涂層上的表面活性劑，最后在70°C的條件下烘干，在彩色濾波片上獲得碳納米管透明導(dǎo)電薄膜。
[0039]四探針法測定其表面電阻率為500 Ω /sq，可見光分光光度計測定其在550nm處的透光率為85%。
[0040]實施例3
[0041]使用十二烷基苯磺酸鈉(SDB