[發明專利]碳納米管透明導電薄膜的圖案化方法

有效

• 申請號: 201410114973.8
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN104945015A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 陳新江
• 申請（專利權）人: 蘇州漢納材料科技有限公司
• 主分類號: C04B41/53
• 分類號: C04B41/53
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明涉及一種圖案化透明導電薄膜的生產方法，尤其涉及一種可實現碳納米管圖案化柔性透明導電薄膜的全印刷工業化制備方法。

背景技術

透明導電薄膜在諸多領域擁有十分廣闊的應用前景，如觸摸屏、液晶顯示、太陽能電池、LED照明等。目前最流行的透明導電薄膜是基于ITO的導電材料，因ITO的脆性及資源受限等問題，新的可替代性材料正在源源不斷被開發出來。納米碳材料，例如碳納米管，因C=C具有較好的電子遷移效應，具有在可見光透明且導電的效果，是今后取代ITO的最理想材料之一。然而，C的性能穩定，不被酸堿所溶解，所制備的薄膜往往需要使用激光來進行圖案化。激光雖然具有蝕刻效果好，蝕刻精度高、無污染等優點，但激光蝕刻存在如下主要缺點：

1.?激光蝕刻效率低下。激光存在焦深問題，每次蝕刻都需要反復調整焦距，同時在保證蝕刻良率的前提下，激光蝕刻的通常速率為2-3m/s，在同等投資情況下，激光蝕刻線的效率遠低于酸堿蝕刻線；

2.?對于大面積蝕刻，激光往往存在費時且蝕刻不徹底的現象，嚴重影響了激光蝕刻在圖案化透明電極領域的大面積推廣；

3.?激光無法實現雙面蝕刻效果，因透明導電薄膜一般較?。〝凳綌蛋傥⒚祝?，在蝕刻一面的同時，薄膜無法阻擋激光對另一面的蝕刻，造成應用的極大局限性。

4.?激光蝕刻設備的維護成本高。激光光源屬于消耗品，長期工作不僅需要決絕其散熱問題，還需要定期更換光源，維護成本高。

發明內容

本發明的目的主要在于提供一種低成本、高效、可大批量對基于納米碳材料，特別是基于碳納米管的透明導電薄膜的圖案化方法，尤其是對碳納米管透明導電層的大面積、大線寬圖案化碳納米管透明導電薄膜的生產方法及系統，以克服現有技術中的不足。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種碳納米管透明導電薄膜的圖案化方法，包括：

提供碳納米管透明導電薄膜，其包括選定基底和覆設于選定基底表面的透明導電層，所述透明導電層主要由碳納米管構成，

以具有設定鏤空圖形結構的掩模掩蓋所述透明導電層；

將所述透明導電薄膜置入蝕刻室內，通入載氣和工作氣體并生成可與碳納米管反應生成氣態產物但不損傷所述基底和掩模的任一種等離子體，而后以所述等離子體將從所述掩模的鏤空圖形結構中暴露出的透明導電層局部區域完全除去，而使所述透明導電層被掩模遮蓋的其余區域被保留，完成對所述透明導電薄膜的圖案化處理。

作為可選的實施方案之一，該方法可以包括如下步驟：

（1）將在所述透明導電層上涂覆光刻膠，而后加工形成具有設定鏤空圖形結構的掩模；

（2）將所述透明導電薄膜置入蝕刻室內，并對蝕刻室進行抽真空處理，而后通入載氣和工作氣體并進行輝光放電，生成所述等離子體，其后以所述等離子體將從所述掩模的鏤空圖形結構中暴露出的透明導電層區域完全除去，而使所述透明導電層被掩模遮蓋的其余區域被保留，

（3）去除掩模，獲得圖案化的透明導電薄膜。

作為較為優選的實施方案之一，該方法還可以包括：至少在所述選定基底的相對的兩個側面上分別覆設至少一透明導電層。

進一步的，所述工作氣體為在等離子狀態下能與碳反應生成揮發性物質的潔凈氣體，包含空氣、氫氣、氮氣、氧氣、氮的氧化物中的任一種或兩種以上的組合。

進一步的，所述載氣可選用稀有氣體等。

作為較為優選的實施方案之一，在該方法中，當通入工作氣體后，所述蝕刻室內的氣壓維持在5-100Pa。

作為較為優選的實施方案之一，在該方法中，所述等離子體的激發功率在10-1000W，驅動方式可以包括但不限于：頻率為13.56MHz的單一射頻驅動方式或者一個以上高頻與低頻電源組合而成的多頻電源驅動方式（包括雙頻電源驅動方式）。

作為較為優選的實施方案之一，該方法還可以包括：

在所述透明導電薄膜置入蝕刻室之后，還對蝕刻室內腔進行了抽真空處理，使蝕刻室內的真空度達到5-100Pa，尤其優選在10Pa以下，而后再通入工作氣體。

作為較為優選的實施方案之一，該方法還可以包括：

完成對所述透明導電薄膜的圖案化處理后，再次對蝕刻室內腔進行抽真空處理，而后通入經高效過濾的潔凈壓縮空氣排空，并取出圖案化的透明導電薄膜。

進一步的，該方法還可包括：

完成對所述透明導電薄膜的圖案化處理后，采用選定溶劑溶解去除所述掩模。