具有圖形化透明薄膜電極的led模塊製造工藝的製作方法

2023-06-18 06:22:51 1

專利名稱：具有圖形化透明薄膜電極的led模塊製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及發光顯示器件技術領域，具體地說是一種新型納米材料基透明薄膜電極的圖形化製造工藝。
背景技術：
發光二極體LED顯示屏是一種通過控制LED矩陣的發光而進行信息顯示的器件系統。某些特殊場合，如玻璃幕牆、商店櫥窗、立體廣告牌、舞臺背景、酒店、機場等環境需要 LED顯示模塊透光性好，同時，希望顯示屏具有彎曲、伸縮等功能，便於在非平面區域的顯示屏安裝、搬運和維修。在公開專利CN100481448C中給出了一種用於機動車中的呈現信息的透明發光二極體顯示器，採用了鍍有透明導電氧化物薄膜作為導電路徑的玻璃作為顯示器件柔性襯底；專利CN 201622784U設計了一種基於玻璃板的透明顯示、專利CN100514637C給出了透明LED顯示器及其製造方法，以上專利及其它目前公布的相關專利均採用透明導電氧化物薄膜TCO作為導電通路，TCO主要分為ITO、FTO和AZO這3種，TCO導電薄膜材料的製備工藝主要採用真空鍍膜工藝，需要藉助高成本的設備，其應用性價比相對較低。另外，該類透明導電電極薄膜屬於金屬氧化物基的導電材料，因此該類薄膜的圖形化製作需要通過雷射刻蝕、溼法刻蝕等複雜工藝實現圖形化導電通路，一方面製作成本高，另一方面其工藝靈活性受到了限制。以上專利均採用玻璃作為透明顯示器件的導電通路用TCO薄膜的載體， 玻璃本身的硬質特徵限制了其應用範圍只能在平面區域內，無法實現曲面及弧面的透明顯在專利CN100514637中提及了顯示器採用覆有TCO導電薄膜的塑料柔性襯底，其具有柔性。但是TCO屬於無機的氧化物材料，柔性襯底塑料為有機材料，兩者應力、拉伸性、 表面張力均不同，同時無機的TCO和有機的塑料柔性襯底之間附著力本身就較差，在柔性使用場合下，經反覆彎曲使用，基於塑料柔性襯底的TCO薄膜導電通路極易發生斷裂、脫落等情況，從而導致透明顯示器件的失效，所以該專利涉及的顯示器彎曲度和使用壽命受到限制。隨著納米材料研究的進步，針對TCO薄膜的應用缺陷，研究發展了多種新型的透明導電薄膜，例如專利CN102087886，CN101697288和CN102087884等提及了基於銀納米線的透明導電薄膜；專利 CN101842446, CN102110489, CN101535395 和 CN102017012 等給出了碳納米管基的透明導電薄膜；專利CN101859858，CN101901640，CN101462717中涉及了石墨烯材料應用於透明導電薄膜。以上新型納米材料基的透明導電薄膜的製備工藝主要採用先抽濾或旋塗再轉移壓制的過程，該製作工藝存在附著性差、無法精細圖形化等問題。在現有工藝路線中，尚無採用現有技術絲網印刷等印刷工藝製備圖形化的新型納米材料基透明薄膜電極的。如現有的絲網印刷工藝及配方只能用來製備非透明導電薄膜材料，再比如拉膜工藝因為是將電路板整個浸入溶液中，這樣會在電路板的兩面都覆上導電薄膜，這樣是做不了圖形化電極電路板。
專利CN100514637中，提出LED發光源與電路電極的連接方法，採用傳統金屬線的線結合工藝Wire-bonding，一般採用金線、鋁線或銅線，在柔性襯底上，該類連接方式，極易造成斷線或變形導致的LED發光源失效。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，在現有技術的基礎上製備具有圖形化功能透明薄膜電極的柔性透明電路板，並應用於製作新型的透明LED顯示器件。為實現上述目的，設計一種具有圖形化透明薄膜電極的LED模塊製造工藝，其特徵在於採用如下製備步驟a、材料準備將碳納米管或銀納米線或石墨烯研磨後採用超聲均勻分散至水中或混合入具有粘結性的聚氨酯或含乙基纖維素的松油醇或PVA或PVDF有機溶液中，作為製備透明導電薄膜的原料，備用，所述碳納米管或銀納米線或石墨烯佔水或所述有機溶液的重量比為0. 01 5% ；透明柔性襯底採用聚醯亞胺或PET、PEN、PC、PVC、 PMMA、PES中的任一種，將透明柔性襯底洗淨後在乾燥箱內經80 120°C乾燥1 3小時，備用；b、製備絕緣層採用拉膜或甩膠工藝先製備一層透明絕緣聚合物薄膜，並以120°C加溫烘烤1 2小時，形成第一層絕緣層；C、製備圖形化的透明導電電極根據所設計的電路布局，再在第一層絕緣層的上表面採用掩膜結合拉膜工藝或者滴膜工藝或者絲網印刷/輥印法/噴墨列印或者噴塗法，將上述製備好的透明導電薄膜的原料勻布於覆設有掩模的第一層絕緣層上，再以80 120°C加溫乾燥，並保溫1 3小時，待固化後，去除掩模，經120 150°C，燒結2 5小時，留下的膜便形成了第一層圖形化的透明導電電極；d、當製備雙層交叉或多層圖形化的透明導電電極時，則在第一層圖形化的透明導電電極上採用掩膜法分別依次再重複製備一層絕緣層和圖形化的透明導電電極，獲得柔性透明多層電路板；e、LED 貼覆採用如下兩種方法根據所設計的電路布局，選擇一層圖形化的透明導電電極，在所選擇的圖形化的透明導電電極層上將要貼覆LED發光體的區域兩端採用植金球工藝或微點膠工藝用固化溫度在100 130°C的室溫固化銀膠分別製備導電接觸點，然後採用固晶法或貼片機將LED發光體用透明絕緣固晶膠固定在兩個導電接觸點之間，同時使LED發光體的正負極兩端分別接觸兩端的導電接觸點，再採用熱壓工藝將LED發光體固定在透明絕緣固晶膠上，使LED發光體的正負極分別與兩端的導電接觸點導通；或先採用固晶法或貼片機將LED發光體用透明絕緣固晶膠直接固定在所選擇的圖形化的透明導電電極層將要貼覆LED發光體的區域上，然後採用微點膠工藝將室溫固化銀膠分別點滴於LED發光體的正負極，使LED發光體的正負極分別與其下所對應的圖形化的透明導電電極的區域之間導通；f、乾燥經乾燥箱80 100°C烘烤1小時，形成LED模塊；g、表面覆膜在固定有LED發光體的一面的LED模塊上製備一層厚度為5 20nm的DLC透明薄膜。所述的透明絕緣聚合物薄膜採用聚乙烯醇PVA、聚偏氟乙烯PVDF、聚氯乙烯PVC、 聚碳酸酯PC、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚醋酸乙烯PVAC，聚乙烯一乙烯醇PEV0H、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚甲基-丙烯酸羥乙酯PM/HEA、聚苯乙烯PS、聚氨酯PEU、聚雙酚碳酸酯PCR、聚甲基乙烯基酮PVMK、聚(3，4_ 二氧乙基噻吩)、聚對苯乙烯磺酸中的任一種製備而成，或採用上述聚合物的任意組合製備而成的複合膜。所述的室溫固化銀膠採用長度在15 25 μ m以上的銀納米線製備而成。本發明同現有技術相比，能在柔性透明襯底上製備具有圖形化功能的新型透明薄膜電極，並將該種薄膜和工藝與透明LED顯示器件製造工藝相結合，產品透明美觀，且可以反覆彎曲使用，製作成本低。


圖1為本發明一個實施例中在覆設有第一層絕緣層的透明柔性襯底表面製備第一層圖形化的透明導電電極後的結構示意圖。圖2為在圖1的基礎上製備第二層絕緣層後的結構示意圖。圖3為在圖2的基礎上製備第二層圖形化的透明導電電極的結構示意圖。圖4為在圖3的基礎上製備導電接觸點後的結構示意圖。圖5為在圖4的基礎上貼覆LED發光體後形成的LED模塊的結構示意圖。圖6為本發明另一個實施例中在覆設有第一層絕緣層的透明柔性襯底表面製備第一層圖形化的透明導電電極後的結構示意圖。圖7為在圖6的基礎上製備第二層絕緣層後的結構示意圖。圖8為在圖7的基礎上製備第二層圖形化的透明導電電極的結構示意圖。圖9為在圖8的基礎上製備導電接觸點後的結構示意圖。圖10為在圖9的基礎上貼覆LED發光體後形成的LED模塊的結構示意圖。
具體實施例方式現結合附圖對本發明作進一步地說明。實施例1
透明柔性襯底將具有180°C耐溫性能的PET透明柔性襯底用去離子水和酒精的1 :1 混合液超聲清洗乾淨，放入乾燥烘箱內100°C烘烤2小時。第一層絕緣層將PVDF粉末溶解在二甲基乙醯胺溶劑中製備成含有PVDF的濃度為10%的二甲基乙醯胺溶液，通過拉膜工藝在上述透明柔性襯底上製備一層PVDF透明絕緣聚合物薄膜，加溫120°C烘烤2小時，形成第一層絕緣層2 ；第一層絕緣層2表面經納米壓印工藝製作成規則的不平整的微結構，該微結構深度1 50nm，後面的工藝中每完成一層作為絕緣層的透明絕緣聚合物薄膜，均實施一次以上納米壓印工藝。第一層圖形化的透明導電電極選用長度為25 μ m，直徑為80nm的銀納米線lmg， 取松油醇10g，通過研磨和超聲作用，使銀納米線均勻分散在松油醇內，在松油醇漿料中添加乙基纖維素600mg，經攪拌溶解均勻後製備成半透明的導電漿料，在第一層絕緣層上通過圖形化的絲網，再採用絲網印刷法再製備一層圖形化的透明導電電極3，加溫150°C烘烤2 小時固化，揭去絲網，形成第一層圖形化的透明導電電極3，這裡圖形化的絲網相當於起到掩模的作用，參見圖1。第二層絕緣層如果要製備多層透明導電電極，則在第一層圖形化的透明導電電極3上表面的局部區域通過相當於掩模的圖形化絲網，採用聚氨酯PU通過絲網印刷法製備圖形化的透明的第二層絕緣層4，並在120°C下加溫烘烤1小時，參見圖2。第二層圖形化的透明導電電極再採用上述納米銀線製備的半透明的導電漿料， 通過相當於掩模的圖形化絲網採用絲網印刷法在第二層絕緣層上表面製備第二層圖形化的透明導電電極5，然後在150°C下加溫烘烤2小時固化後，揭去絲網，獲得透明多層電路板，參見圖3。LED發光體選用白色貼片封裝的小功率0603型LED，在第一層透明導電電極3中將要貼覆LED發光體的區域上，用長度為15 25 μ m納米銀線以傳統工藝製成的低溫固化銀膠採用點膠工藝製備形成導電接觸點7，參見圖4 ；採用透明絕緣固晶膠，通過固晶工藝固定LED發光體6，使LED發光體6的正負兩極分別與導電接觸點7連接，從而使LED發光體與其下所對應的第一層圖形化的透明導電電極相連接導通，經130°C加溫固化30min，完成了柔性透明LED顯示模塊的製作，參見圖5。為減弱LED發光體上的沾汙粘灰能力，採用等離子體化學氣相沉積法在LED模塊的LED發光體表面製備一層厚度為IOnm的透明DLC薄膜。實施例2
透明柔性襯底將具有180°C耐溫性能的PVC膜用去離子水和酒精的1 :1混合液超聲清洗乾淨，放入乾燥烘箱內100°C烘烤2小時，作為透明柔性襯底備用。第一層絕緣層製備濃度為8%的PVA水溶液，通過甩膠工藝在上述透明柔性襯底上製備一層PVA透明絕緣聚合物薄膜，加溫120°C烘烤2小時形成第一層絕緣層2。第一層圖形化的透明導電電極用傳統光刻工藝所用的正膠，以絲網印刷工藝在不需要導電電極的位置製備一層膜面光刻膠，經80°C乾燥烘烤1小時，用等離子體表面處理工藝按設計好的圖形轟擊上述所製得的膜面光刻膠，形成圖形化的掩膜；選用長度為 30 μ m,直徑為IOOnm的碳納米管0. Img,取0. 9mg的PVA，與碳納米管一起放入20ml去離子水中，通過攪拌和超聲作用，使PVA溶解形成具有粘性的溶液，同時使碳納米管均勻分散在溶液中，並形成懸浮液；將上述懸浮液通過甩膠工藝在覆有光刻膠的PVA膜上形成透明導電電極的薄膜，以150°C燒結1小時，固化，然後將作為掩模的膜面光刻膠採用曝光去膠後， 留下第一層圖形化的透明導電電極3，經60°C乾燥1小時，完成第一層圖形化的透明導電電極3的製作，然後採用熱壓工藝，以120°C，1 2kg壓力壓緊第一層圖形化的透明導電電極 3的表面，以鞏固第一層圖形化的透明導電電極3與PVA透明絕緣聚合物薄膜的結合力，並降低表面碳管之間的接觸電阻，再用等離子體表面處理工藝，轟擊以上工藝製備所得的膜面，參見圖6。第二層絕緣層然後，再利用圖形化的絲網採用聚氯乙烯PVC通過絲網印刷工藝在第一層圖形化的透明導電電極上層製備第二層透明絕緣聚合物薄膜，經100°C烘烤1小時，參見圖7。第二層圖形化的透明導電電極再採用上述的透明導電電製備工藝在第二層絕緣層4的上層製備第二層的圖形化的透明導電電極5，參見圖8。通過傳統植金球工藝，按預先設計好的位於LED發光體6正負極邊緣處的透明導電電極區域採用室溫固化銀膠分別種植金球形成導電接觸點7，參見圖9，LED發光體6選用小功率LED倒裝晶片，通過傳統的倒裝晶片封裝工藝，將透明的LED晶片的正負極分別直接固定連接到導電接觸點上，完成柔性透明LED顯示模塊的製作，參見圖10。再採用過濾陰極真空電弧法在柔性透明LED顯示模塊的LED發光體一面製備一層厚度為15nm的透明DLC薄膜。
權利要求
1.一種具有圖形化透明薄膜電極的LED模塊製造工藝，其特徵在於採用如下製備步驟a、材料準備將碳納米管或銀納米線或石墨烯研磨後採用超聲均勻分散至水中或混合入具有粘結性的聚氨酯或含乙基纖維素的松油醇或PVA或PVDF有機溶液中，作為製備透明導電薄膜的原料，備用，所述碳納米管或銀納米線或石墨烯佔水或所述有機溶液的重量比為0. 01 5% ；透明柔性襯底採用聚醯亞胺或PET、PEN、PC、PVC、PMMA、PES中的任一種， 將透明柔性襯底洗淨後在乾燥箱內經80 120°C乾燥1 3小時，備用；b、製備絕緣層在上述透明柔性襯底上採用拉膜或甩膠工藝先製備一層透明絕緣聚合物薄膜，並以120°C加溫烘烤1 2小時，形成第一層絕緣層(2) ；C、製備圖形化的透明導電電極根據所設計的電路布局，再在第一層絕緣層的上表面採用掩膜結合拉膜工藝或者滴膜工藝或者絲網印刷 /輥印法/噴墨列印或者噴塗法，將上述製備好的透明導電薄膜的原料勻布於覆設有掩模的第一層絕緣層上，再以80 120°C加溫乾燥，並保溫1 3小時，待固化後，去除掩模，經 120 150°C，燒結2 5小時，留下的膜便形成了第一層圖形化的透明導電電極(3) ；d、當製備雙層交叉或多層圖形化的透明導電電極時，則在第一層圖形化的透明導電電極上採用掩膜法分別依次再重複製備一層絕緣層和圖形化的透明導電電極，獲得柔性透明多層電路板；e、LED貼覆採用如下兩種方法根據所設計的電路布局，選擇一層圖形化的透明導電電極，在所選擇的圖形化的透明導電電極層上將要貼覆LED發光體(6)的區域兩端採用植金球工藝或微點膠工藝用固化溫度在100 130°C的室溫固化銀膠分別製備導電接觸點(7)， 然後採用固晶法或貼片機將LED發光體(6)用透明絕緣固晶膠固定在兩個導電接觸點之間，同時使LED發光體(6)的正負極兩端分別接觸兩端的導電接觸點(7)，再採用熱壓工藝將LED發光體(6)固定在透明絕緣固晶膠上，使LED發光體(6)的正負極分別與兩端的導電接觸點(7)導通；或先採用固晶法或貼片機將LED發光體(6)用透明絕緣固晶膠直接固定在所選擇的圖形化的透明導電電極層將要貼覆LED發光體的區域上，然後採用微點膠工藝將室溫固化銀膠分別點滴於LED發光體(6)的正負極，使LED發光體的正負極分別與其下所對應的圖形化的透明導電電極的區域之間導通；f、乾燥經乾燥箱80 100°C烘烤1小時，形成LED模塊；g、表面覆膜在固定有LED發光體的一面的LED模塊上製備一層厚度為 5 20nm的DLC透明薄膜。
2.如權利要求1所述的一種具有圖形化透明薄膜電極的LED模塊製造工藝，其特徵在於所述的透明絕緣聚合物薄膜採用聚乙烯醇PVA、聚偏氟乙烯PVDF、聚氯乙烯PVC、聚碳酸酯PC、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚醋酸乙烯PVAC，聚乙烯一乙烯醇PEV0H、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚甲基-丙烯酸羥乙酯PM/HEA、聚苯乙烯PS、聚氨酯PEU、聚雙酚碳酸酯PCR、聚甲基乙烯基酮PVMK、聚(3，4_ 二氧乙基噻吩)、聚對苯乙烯磺酸中的任一種製備而成，或採用上述聚合物的任意組合製備而成的複合膜。
3.如權利要求1所述的一種具有圖形化透明薄膜電極的LED模塊製造工藝，其特徵在於所述的室溫固化銀膠採用長度在15 25 μ m以上的銀納米線製備而成。
全文摘要
本發明涉及發光顯示器件技術領域，具體地說是一種新型納米材料基透明薄膜電極的圖形化製造工藝，其特徵在於採用如下製備步驟a、製備透明導電薄膜的原料，備用；透明柔性襯底採用聚醯亞胺或PET、PEN、PC、PVC、PMMA、PES中的任一種；b、製備絕緣層；c、製備圖形化的透明導電電極；d、製備雙層交叉或多層圖形化透明導電電極；e、LED貼覆；f、乾燥；g、表面覆膜。本發明同現有技術相比，能在柔性透明底上製備具有圖形化功能的新型透明薄膜電極，並將該種薄膜和工藝與透明LED顯示器件製造工藝相結合，產品透明美觀，且可以反覆彎曲使用，製作成本低。
文檔編號H01L33/00GK102290506SQ201110278660
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者孫卓, 張哲娟 申請人:蘇州晶能科技有限公司