CN111128702A - 一种金属电极的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种金属电极的制备方法，包括以下步骤：提供基板；采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层；其中，所述金属有机层的材料包括金属有机物；采用等离子体技术对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物转化为相应的金属，形成预设图案的金属电极。本申请将喷墨打印技术与等离子体技术联用制备金属电极，具有操作简单方便、节省材料、加工精度高、形貌可控的优势，可以有效地将金属电极中金属氧化物转化为对应的金属，有利于获得高电导率的金属电极。

Description

一种金属电极的制备方法

技术领域

本申请涉及显示面板制备技术领域，尤其涉及一种金属电极的制备方法。

背景技术

随着技术的发展，TV(Television，电视机)等显示设备也在向大型化、高画质、高功能化等方向发展，因此，提升产品的特性变得非常重要。显示装置中的布线一般采用金属电极，金属电极在显示设备中起到传输电信号的重要作用，高导电率、低阻抗且成本低的金属材料是金属电极的优选材料，例如铜电极，由于金属铜比金属铝有更高的电导率，使用低阻抗的金属铜作为显示设备中的布线材料时其非阻抗值比使用传统的金属铝作为布线材料时更低，且考虑成膜厚度时金属铜比金属铝成本低，因此金属铜逐渐成为显示设备中金属电极的主要材料。

目前主要采用光刻技术制备金属电极，其工艺包括PVD(Physical VaporDeposition，物理气相沉积)成膜、光阻涂布、光刻、湿蚀刻和光阻剥离等多种工艺，工艺较复杂；且该方法为减材制造技术，造成较多的材料浪费。因此，开发新型的精密加工金属电极的方法具有重要意义。

发明内容

本申请实施例提供一种金属电极的制备方法，以解决金属电极制作工艺复杂且制作过程中材料浪费的技术问题。

本申请实施例提供一种金属电极的制备方法，包括以下步骤：

提供基板；

采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层；其中，所述金属有机层的材料包括金属有机物；

采用等离子体技术对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物转化为相应的金属，形成预设图案的金属电极。

可选的，所述采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层，包括以下步骤：

通过喷墨头将金属墨水按照预设轨迹打印在所述基板上；所述金属墨水的材料包括金属有机物和溶剂；

对打印后的基板进行加热，以去除所述基板上的金属墨水中的溶剂，形成预设图案的金属有机层。

可选的，所述采用等离子体技术对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物转化为相应的金属，包括以下步骤：

采用氧气等离子体对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物分解形成对应的金属以及所述金属的氧化物；

采用氢气等离子体对经过所述氧气等离子体处理后的金属有机层进行处理，以使所述金属的氧化物还原形成所述金属。

可选的，所述采用氧气等离子体对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物分解形成对应的金属以及所述金属的氧化物，包括以下步骤：

将形成有所述金属有机层的基板置于真空腔室中；

向所述真空腔室中提供氧气等离子体；

通过所述氧气等离子体将所述金属有机层中的金属有机物分解形成对应的金属以及所述金属的氧化物。

可选的，所述采用氢气等离子体对经过所述氧气等离子体处理后的金属有机层进行处理，以使所述金属的氧化物还原形成所述金属，包括以下步骤：

停止向所述真空腔室中提供所述氧气等离子体；

向所述真空腔室中提供氢气等离子体；

通过所述氢气等离子体将所述金属的氧化物还原形成所述金属。

可选的，所述真空腔室包括入口和出口，所述氧气等离子体和所述氢气等离子体从所述入口进入所述真空腔室内，所述氧气等离子体分解所述金属有机物时还形成有机气体，所述有机气体从所述出口排出。

可选的，所述采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层之前，还包括以下步骤：

采用疏水材料对所述基板的待打印表面进行疏水处理；所述疏水材料包括全氟硅烷。

可选的，所述金属电极包括铜电极，所述金属有机物包括铜基金属有机物和表面包覆有机物的铜微纳米颗粒中的至少一种。

可选的，所述金属电极包括银电极，所述金属有机物包括表面包覆有机物的银微纳米颗粒。

可选的，所述基板包括玻璃基板、硅片基板和柔性基板中的任意一种。

本申请将喷墨打印技术与等离子体技术联用制备金属电极，该制备方法简单方便、节省材料、加工精度高、形貌可控以及可以有效地将金属电极中金属氧化物转化为对应的金属，有利于获得高电导率的金属电极；由于喷墨打印技术的精度高，可以直接获得尺寸精度较高的预设图案的金属有机层，且可以避免材料的浪费，另外，由于高能量的氧气等离子体在短时间内可以产生局域热场，可以将金属有机层中的金属有机物分解成对应的金属及金属的氧化物，随后再利用氢气等离子体将金属的氧化物还原成对应的金属，从而得到预设图案的金属电极；而且，该制备方法中产生的热场只作用于金属有机物，对基板的影响非常小，可以适用于包括柔性基板在内的多种基板，即适用于各种显示装置的制备。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本申请实施例提供的一种金属电极的制备方法的流程示意框图；

图2为本申请实施例提供的一种喷墨打印金属墨水的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种应用于等离子体技术的真空腔室的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种金属电极的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种铜电极的制备方法的流程示意框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步说明。

如图1所示，本申请实施例提供了一种金属电极的制备方法，包括以下步骤：

S101：提供基板。

具体的，为了避免下一步喷墨打印过程中金属墨水在基板上扩散(提高打印精度)，需要采用疏水材料对基板的待打印表面进行疏水处理；其中，疏水材料包括全氟硅烷，当然，疏水材料不限制于此。。

S102：采用喷墨打印技术在基板上形成预设图案的金属有机层；其中，金属有机层的材料包括金属有机物。

具体的，如图2所示，步骤S102包括以下步骤：

通过喷墨头4将金属墨水2按照预设轨迹打印在基板1上；金属墨水2的材料包括金属有机物和溶剂；

对打印后的基板1进行加热，以去除基板1上的金属墨水2中的溶剂，形成预设图案的金属有机层3。

具体的，在金属有机层3宽度确定的情况下，金属有机层3的高度主要依赖于金属墨水2的浓度，金属墨水2浓度越高，得到的金属有机层3高度越高，最终得到的金属电极的高度越高。

S103：采用等离子体技术对金属有机层进行处理，以使金属有机层中的金属有机物转化为相应的金属，形成预设图案的金属电极。

具体的，如图2和图4所示，步骤S103包括以下步骤：

采用氧气等离子体对金属有机层3进行处理，以使金属有机层3中的金属有机物分解形成对应的金属以及该金属的氧化物；

采用氢气等离子体对经过氧气等离子体处理后的金属有机层3进行处理，以使金属的氧化物还原形成金属，得到预设图案的金属电极5。

本实施例中，由于喷墨打印技术的精度高，可以直接获得尺寸精度较高的预设图案的金属有机层3，且可以避免材料的浪费，另外，由于高能量的氧气等离子体在短时间内可以产生局域热场，可以将金属有机层3中的金属有机物分解成对应的金属及金属的氧化物，随后再利用氢气等离子体将金属的氧化物还原成对应的金属，从而得到预设图案的金属电极5，因此，将喷墨打印技术与等离子体技术联用制备金属电极5，具有简单方便、节省材料、加工精度高、形貌可控的优势，并可以有效地将金属电极5中金属氧化物转化为对应的金属，有利于获得高电导率的金属电极5。

本实施例可选的，如图2和图3所示，采用氧气等离子体对金属有机层3进行处理，以使金属有机层3中的金属有机物分解形成对应的金属以及金属的氧化物，包括以下步骤：

将形成有金属有机层3的基板1置于真空腔室6中；

向真空腔室6中提供氧气等离子体；

通过氧气等离子体将金属有机层3中的金属有机物分解形成对应的金属以及金属的氧化物。

具体的，如图3所示，真空腔室6包括入口7和出口8，氧气等离子体从真空腔室6的入口7进入真空腔室6内，使形成有金属有机层3的基板1完全曝光在氧气等离子体中，高能量的氧气等离子体在短时间内产生局域热场分解和熔融金属有机物，形成有机气体、金属及金属的氧化物，有机气体和多余的氧气等离子体可以从真空腔室6的出口8排出；其中，真空腔室6的入口7和出口8设置在真空腔室6的上表面的两端，当然，入口7和出口8还可以设置在其他位置，此处不做限制。

具体的，由于金属墨水2的材料还包括分散剂，分散剂为有机物，在氧气等离子体产生的热场作用下也会转化为有机气体从真空腔室6的出口8排出。

本实施例中，氧气等离子体对金属有机层3的处理过程在真空腔室6中完成，高能量的氧气等离子体将金属有机层3中的有机物质全部转化为有机气体排出，并形成目标金属和该金属的氧化物，为下一步操作打下基础，且提高了电极的纯度，操作方便，且不会损失材料。

本实施例可选的，如图3和图4所示，采用氢气等离子体对经过氧气等离子体处理后的金属有机层3进行处理，以使金属的氧化物还原形成金属，包括以下步骤：

停止向真空腔室6中提供氧气等离子体；

向真空腔室6中提供氢气等离子体；

通过氢气等离子体将金属的氧化物还原形成金属。

具体的，氢气等离子体从真空腔室6的入口7进入真空腔室6内，使经过氧气等离子体处理后的基板1完全曝光在氢气等离子体中。

本实施例中，经过氧气等离子体处理后形成的金属的氧化物在氢气等离子体的还原作用下转化为对应的金属，得到所需的金属电极5，该还原过程有效的减少了金属的氧化物的存在，使得形成的金属电极5具有较高的电导率。

本实施例可选的，基板1包括玻璃基板、硅片基板和柔性基板中的任意一种。具体的，柔性基板的材料包括聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚苯二甲酸乙二醇酯(PEN)中的任意一种。本实施例中，等离子体技术产生的热场只作用于金属有机层3，对基板1的影响非常小，不会破坏基板1的结构，因此，上述金属电极的制备方法适用于多种基板，包括柔性基板，故利用上述金属电极的制备方法可以制备柔性的器件所需的金属电极，该制备方法将在柔性显示面板等领域展现出极大的应用价值。

如图5所示，本申请实施例提供了一种铜电极的制备方法，包括以下步骤：

S501：提供基板；

S502：采用疏水材料对基板的待打印表面进行疏水处理；疏水材料包括全氟硅烷；

S503：通过喷墨头将铜墨水按照预设轨迹打印在基板上；铜墨水的材料包括金属有机物和溶剂；其中，金属有机物包括铜基金属有机物和表面包覆有机物的铜微纳米颗粒中的至少一种；

S504：对打印后的基板进行加热，以去除基板上的铜墨水中的溶剂，形成预设图案的金属有机层；其中，金属有机层的材料包括上述金属有机物；

S505：采用氧气等离子体对金属有机层进行处理，以使金属有机层中的金属有机物分解形成对应的铜以及铜的氧化物；

S506：采用氢气等离子体对经过氧气等离子体处理后的金属有机层进行处理，以使铜的氧化物还原形成铜，得到预设图案的铜电极。

本实施例中，金属铜由于具有高导电率、低阻抗且成本低等优势逐渐成为显示设备中金属电极的主要材料，相比采用蚀刻技术制备铜电极，本申请采用高精度的喷墨打印技术和操作方便的等离子体技术联用制备铜电极，具有简单方便、节省材料、加工精度高、形貌可控以及有利于获得高电导率的铜电极等优势。

本申请实施例提供了一种银电极的制备方法(图中未示出)，银电极的制备方法的步骤和上述铜电极的制备方法的步骤相同，此处不在赘述，与上述实施例不同的在于，制备银电极的金属墨水为银墨水，银墨水的材料包括包括表面包覆有机物的银微纳米颗粒(金属有机物)、分散剂和溶剂。

本实施例中，银电极因为高导电率也成为显示设备中常用的金属电极，采用高精度的喷墨打印技术和操作方便的等离子体技术联用制备银电极，具有简单方便、节省材料、加工精度高、形貌可控以及有利于获得高电导率的银电极等优势。

综上所述，虽然本申请已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本申请，本领域的普通技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本申请的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种金属电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供基板；

采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层；其中，所述金属有机层的材料包括金属有机物；

采用等离子体技术对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物转化为相应的金属，形成预设图案的金属电极。

2.如权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层，包括以下步骤：

通过喷墨头将金属墨水按照预设轨迹打印在所述基板上；所述金属墨水的材料包括金属有机物和溶剂；

对打印后的基板进行加热，以去除所述基板上的金属墨水中的溶剂，形成预设图案的金属有机层。

3.如权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述采用等离子体技术对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物转化为相应的金属，包括以下步骤：

采用氧气等离子体对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物分解形成对应的金属以及所述金属的氧化物；

采用氢气等离子体对经过所述氧气等离子体处理后的金属有机层进行处理，以使所述金属的氧化物还原形成所述金属。

4.如权利要求3所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述采用氧气等离子体对所述金属有机层进行处理，以使所述金属有机层中的金属有机物分解形成对应的金属以及所述金属的氧化物，包括以下步骤：

将形成有所述金属有机层的基板置于真空腔室中；

向所述真空腔室中提供氧气等离子体；

通过所述氧气等离子体将所述金属有机层中的金属有机物分解形成对应的金属以及所述金属的氧化物。

5.如权利要求4所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述采用氢气等离子体对经过所述氧气等离子体处理后的金属有机层进行处理，以使所述金属的氧化物还原形成所述金属，包括以下步骤：

停止向所述真空腔室中提供所述氧气等离子体；

向所述真空腔室中提供氢气等离子体；

通过所述氢气等离子体将所述金属的氧化物还原形成所述金属。

6.如权利要求5所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述真空腔室包括入口和出口，所述氧气等离子体和所述氢气等离子体从所述入口进入所述真空腔室内，所述氧气等离子体分解所述金属有机物时还形成有机气体，所述有机气体从所述出口排出。

7.如权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述采用喷墨打印技术在所述基板上形成预设图案的金属有机层之前，还包括以下步骤：

采用疏水材料对所述基板的待打印表面进行疏水处理；所述疏水材料包括全氟硅烷。

8.如权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述金属电极包括铜电极，所述金属有机物包括铜基金属有机物和表面包覆有机物的铜微纳米颗粒中的至少一种。

9.如权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述金属电极包括银电极，所述金属有机物包括表面包覆有机物的银微纳米颗粒。

10.如权利要求1所述的金属电极的制备方法，其特征在于，所述基板包括玻璃基板、硅片基板和柔性基板中的任意一种。

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