一种碳纳米管导电薄膜的制作方法、显示面板和显示装置与流程

本申请涉及显示
技术领域：
，尤其涉及一种碳纳米管导电薄膜的制作方法、显示面板和显示装置。
背景技术：
：随着电子工业的飞速发展，各种科技产品层出不穷，其中显示面板、触板、太阳能电池等领域必须的一种材料是透明导电薄膜。目前，主流的透明导电薄膜材料是氧化铟锡(indiumtinoxides，ito)薄膜，ito具有导电性和透明性，使得它在各种相关领域得到了广泛应用。但是，随着人们对于柔性电子器件的追求逐渐成为潮流，ito的柔韧性难以满足柔性电子器件的需求，故而，如何生产得到柔韧性良好的透明导电薄膜成为亟待解决的技术问题。技术实现要素：本申请的目的是提供一种碳纳米管导电薄膜的制作方法、显示面板和显示装置，以获得柔韧性良好的透明导电薄膜。本申请公开了一种碳纳米管导电薄膜的制作方法，包括步骤：形成介孔二氧化硅；通过原子层沉积技术在介孔二氧化硅孔道内沉积催化层；将孔道内沉积有催化层的介孔二氧化硅制作成介孔二氧化硅薄膜；通过化学气相沉积技术在介孔二氧化硅薄膜的孔道内通入碳源前驱体，在催化层的催化下发生反应形成碳纳米管薄膜；以及去除碳纳米管薄膜中的介孔二氧化硅和催化层，形成透明的碳纳米管导电薄膜。可选的，所述形成介孔二氧化硅的步骤包括子步骤：将三嵌段共聚物溶于去离子水中，形成第一混合溶液；在第一混合溶液中加入盐酸或硫酸溶液，形成第二混合溶液，所述第二混合溶液的ph值在3到6范围内；在第二混合溶液中加入正硅酸已酯，反应后形成第三混合溶液；将第三混合溶液置于反应容器中充分反应形成第四混合溶液；以及将第四混合溶液干燥后煅烧形成固态的介孔二氧化硅。可选的，所述将第四混合溶液干燥后煅烧形成固态的介孔二氧化硅的步骤中，包括子步骤：将第四混合溶液干燥后煅烧形成固态且孔径在2到10纳米之间的介孔二氧化硅。可选的，所述通过原子层沉积技术在介孔二氧化硅孔道内沉积催化层的步骤包括子步骤：将介孔二氧化硅置于原子层沉积反应室中，然后通入催化层气相前驱体；用惰性气体进行吹扫；通入还原气体；用惰性气体进行吹扫；以及重复上述的步骤在所述介孔二氧化硅的孔道内沉积催化层。可选的，所述催化层气相前驱体为气相的二茂镍，所述催化层为金属镍催化层。可选的，所述将孔道内沉积有催化层的介孔二氧化硅制作成介孔二氧化硅薄膜的步骤包括子步骤：将孔道内沉积有催化层的介孔二氧化硅加入到有机醇溶液中，得到第五混合溶液；在第五混合溶液中加入粘接剂，使第五混合溶液变成粘稠状；以及将变成粘稠状的第五混合溶液分散均匀，然后在压片机上压制成介孔二氧化硅薄膜。可选的，通过化学气相沉积技术在介孔二氧化硅薄膜的孔道内通入碳源前驱体，在催化层的催化下发生反应形成碳纳米管薄膜的步骤包括子步骤：将介孔二氧化硅薄膜放入化学气相沉积腔室中，然后通入氩气和氢气的混合气体，并加热处理；以及向化学气相沉积腔室中通入碳源前驱体，冷却后得到包含单壁碳纳米管的碳纳米管薄膜。可选的，所述去除碳纳米管薄膜中的介孔二氧化硅和催化层，形成透明的碳纳米管导电薄膜的步骤包括子步骤：将碳纳米管薄膜进行加热退火处理；将经过加热退火处理后的碳纳米管薄膜置于氢氟酸或氢氧化钠溶液中，得到去除介孔二氧化硅的碳纳米管薄膜；以及将去除介孔二氧化硅的碳纳米管薄膜置于氯化铝溶液或氯化铁溶液中，得到去除催化层且透明的碳纳米管导电薄膜。本申请还公开了一种显示面板，所述显示面板包括上述碳纳米管导电薄膜的制作方法所制作出的碳纳米管导电薄膜。本申请还公开了一种显示装置，包括上述的显示面板，以及驱动所述显示面板的驱动电路。相对于透明导电薄膜采用ito制程的方案来说，本申请采用原子层沉积技术在介孔二氧化硅的孔道内沉积催化层，得到具有催化层，且孔隙率和比表面积高的介孔二氧化硅薄膜，如此使得在后续通入碳源前驱体时，孔道内具有足够的孔道空间进行充分反应，得到致密性和柔韧性优良的碳纳米管导电薄膜，提高导电效果，另外，本申请还结合化学气相沉积技术将碳源前驱体通入到介孔二氧化硅薄膜的孔道内，在催化层的催化下形成碳纳米管，得到稳定性良好的碳纳米管薄膜，而去掉碳纳米管薄膜中的介孔二氧化硅和催化层，则使得形成的碳纳米管导电薄膜变为透明，增加开口率和光透过率。附图说明所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1是本申请的一实施例的一种碳纳米管导电薄膜制作方法的流程图；图2是本申请的一实施例的一种介孔二氧化硅制作方法的流程图；图3是本申请的一实施例的一种在介孔二氧化硅中沉积催化层的流程图；图4是本申请的一实施例的一种制作介孔二氧化硅薄膜的流程图；图5是本申请的一实施例的一种制作碳纳米管薄膜的流程图；图6是本申请的一实施例的一种制作透明碳纳米管导电薄膜的流程图；图7是本申请的另一实施例的一种显示面板的示意图；图8是本申请的另一实施例的一种主动开关的示意图；图9是本申请的另一实施例的一种主动开关以及碳纳米管导电薄膜制作流程的示意图；图10是本申请的另一实施例的一种显示装置的示意图。其中，100、主动开关；110、衬底；120、栅极金属层；130、栅极绝缘层；140、有源层；150、欧姆接触层；160、源漏金属层；170、钝化层；180、碳纳米管导电薄膜；200、显示面板；300、显示装置；400、驱动电路。具体实施方式需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，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该特征；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。另外，“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语，是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指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，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。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。在显示面板中，薄膜晶体管常被用作开关部件，薄膜晶体管的结构一般为堆叠的衬底、栅极金属层、栅极绝缘层、有源层、欧姆接触层、源漏金属层、钝化层和透明电极层，所述透明电极层通过所述钝化层中的过孔与所述源漏金属层连接，所述透明电极层常用氧化铟锡材料(indiumtinoxide，ito)。对此，发明人研究发现ito存在着一些问题，比如：(1)ito在可见光范围内表现出不均匀光吸收，不适合全波段工作；(2)ito导电率较低，容易造成产品效果不良，而且透明电极层厚度较厚，不符合触控市场更薄、更轻的发展趋势；(3)ito材料非常脆，在工业制备中容易损坏，造成经济损失和资源浪费，也完全不适合未来柔性触控屏幕的发展趋势；(4)ito的化学性质不稳定，同时散热性能较差，在大功率器件上的应用受到很大限制；(5)ito材料具备有毒性，不利于环保，同时铟是一种稀有元素，储量低，价格也日益增长，对资源造成浪费，违背了未来绿色节能环保和市场经济发展的必然性趋势。基于此，发明人寻求碳纳米管替代ito的可能性，因为碳纳米管具有良好的电磁性能、热学性能和光学性能。首先说电磁性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能；而且理论预测碳纳米管的导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角，表现出导体和半导体性能；完美碳纳米管比缺陷碳纳米管的电阻小一个数量级；碳纳米管的径向电阻大于轴向电阻；碳纳米管束和单根纳米管都显示超导性，后者显示温度更低。再说热学性能，碳纳米管具有良好的传热性能，因为其具有非常大的长径比，沿着长度方向的热交换性能很好；碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会得到很大的改善。最后说光学性能，碳纳米管具有良好的场发射性能；碳纳米管薄膜对太阳光有很强的吸收作用。因此，由碳纳米管制作的碳纳米管导电薄膜越来越受到重视。因此，发明人对碳纳米管导电薄膜进行了改进以更好的应用于柔性显示领域。下面参考附图和可选的实施例对本申请作进一步说明。图1是本申请的一种碳纳米管导电薄膜制作方法的流程图，如图1所示，本申请实施例公布了一种碳纳米管导电薄膜的制作方法，包括步骤：s1：形成介孔二氧化硅；s2：通过原子层沉积技术在介孔二氧化硅孔道内沉积催化层；s3：将孔道内沉积有催化层的介孔二氧化硅制作成介孔二氧化硅薄膜；s4：通过化学气相沉积技术在介孔二氧化硅薄膜的孔道内通入碳源前驱体，在催化层的催化下发生反应形成碳纳米管薄膜；s5：去除碳纳米管薄膜中的介孔二氧化硅和催化层，形成透明的碳纳米管导电薄膜。一般制作碳纳米管导电薄膜的技术大都是电弧放电法、激光蒸发法、化学气相生长法等，然而这些技术制作的碳纳米管导电薄膜大都比表面积较小，碳纳米管之间的间隙较大，碳纳米管导电薄膜的性能较差。本申请采用原子层沉积技术在介孔二氧化硅的孔道内沉积催化层，得到具有催化层，且孔隙率和比表面积高的介孔二氧化硅薄膜，如此使得在后续通入碳源前驱体时，孔道内具有足够的孔道空间进行充分反应，得到致密性和柔韧性优良的碳纳米管导电薄膜，提高导电效果，另外，本申请还结合化学气相沉积技术将碳源前驱体通入到介孔二氧化硅薄膜的孔道内，在催化层的催化下形成碳纳米管，得到稳定性良好的碳纳米管薄膜，而去掉碳纳米管薄膜中的介孔二氧化硅和催化层，则使得形成的碳纳米管导电薄膜变为透明，增加开口率和光透过率。图2是一种制备介孔二氧化硅的方法流程图，如图2所示，结合图1可知，在s1步骤中，包括子步骤：s11：将三嵌段共聚物溶于去离子水中，形成第一混合溶液；s12：在第一混合溶液中加入盐酸或硫酸溶液，形成第二混合溶液，所述第二混合溶液的ph值在3到6范围内；s13：在第二混合溶液中加入正硅酸已酯，反应后形成第三混合溶液；s14：将第三混合溶液置于反应容器中充分反应形成第四混合溶液；s15：将第四混合溶液干燥后煅烧形成固态的介孔二氧化硅。s11步骤中的三嵌段共聚物可以为p123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物,peo-ppo-peo)，s14步骤中的反应容器为高压反应釜。具体的，s1步骤为量取3-10g三嵌段共聚物p123溶于去离子水中，搅拌均匀形成第一混合溶液；向第一混合溶液中加入盐酸或硫酸溶液，调整ph值至3-6，将得到的混合溶液于30-60℃下搅拌1-3h形成第二混合溶液；向第二混合溶液中加入5-20mlteos(正硅酸乙酯，si(oc2h5)4)，继续反应5-12h，形成第三混合溶液；随后将第三混合溶液放入高压反应釜中，升温至100-150℃，保持12-24h,自然冷却至室温得到第四混合溶液；将第四混合溶液抽滤、洗涤、干燥后在400-600℃下，在空气中煅烧2-5h，得到白色的介孔二氧化硅(sba-15)粉末。本申请中s1形成介孔二氧化硅的方法为溶胶-凝胶法，本方法制作过程简单，且形成的介孔二氧化硅纯净度高，不会掺杂有其它杂质。但本申请制得介孔二氧化硅的方法并不局限于溶胶-凝胶法，其它介孔二氧化硅的制作方法同样适用。在s15步骤中，包括子步骤：s151：将第四混合溶液干燥后煅烧形成固态且孔径在2到10纳米之间的介孔二氧化硅。本申请中介孔二氧化硅的孔径在2到10纳米之间，这样有利于气相前驱体的填充，利用该介孔二氧化硅为模板制作的反相材料的尺寸也在2到10纳米之间，这种尺寸会赋予材料优异的物理性能。图3是一种在介孔二氧化硅的孔道中沉积催化层的方法流程图，如图3所示，结合图1可知，在s2步骤中，包括子步骤：s21：将介孔二氧化硅置于原子层沉积反应室中，然后通入催化层气相前驱体；s22：用惰性气体进行吹扫；s23：通入还原气体；s24：用惰性气体进行吹扫；s25：重复上述的步骤在所述介孔二氧化硅的孔道内沉积催化层。原子层沉积(atomiclayerdeposition，ald)技术是一种特殊的化学气相沉积技术，是通过将气相前驱体脉冲交替通入反应室并在沉积基体表面发生化学吸附反应形成薄膜的一种方法。当前驱体分子达到沉积基体表面，它们会在其表面化学吸附并发生表面反应，原子层沉积的表面反应具有自限制性，即化学吸附自限制性(cs)和顺次反应自限制性(rs)，这种自限制性特征是原子层沉积的基础，通过不断重复这种自限制性反应形成纳米颗粒或薄膜，生产极好的三维保形性化学计量薄膜。由于ald的表面化学自限制吸附性能，可以在高深沟槽结构中得到应用，ald沉积膜层的均匀性、致密性、阶梯覆盖率以及厚度控制等方面都具有明显的优势，本申请采用ald技术在介孔二氧化硅中沉积催化层，使得介孔二氧化硅中的催化层填充的更加致密，因为通过ald技术催化层可以扩散到介孔二氧化硅的孔道各处，且形成的孔隙率和比表面积较好，如此使得在后续通入碳源前驱体时，孔道内具有足够的孔道空间进行充分。图3的步骤，参考表1可知，在表1中，可以看出s21步骤中的催化层气相前驱体为二茂镍(ni(cp)2)，通过控制二茂镍的反应室内的温度使得通入的二茂镍为气态，s22和s24步骤中的惰性气体为氩气(ar)，s23步骤中的还原气体为等离子氢气，s25步骤中的重复次数为50次。s2整个详细步骤为：先将所述介孔二氧化硅置于反应室中，然后向反应室中通入二茂镍，通入时间为0.02秒，并使得二茂镍气体在反应室内存在10秒；接着用氩气吹扫，吹扫时间为5秒，去除反应室内的二茂镍气体；然后向反应室内通入氢气，通入时间为0.03秒，通入完氢气后，使其在反应室内停留10秒；接着用氩气吹扫，吹扫时间为10秒，去除反应室内的氢气，重复上面的通二茂镍气体、用氩气吹扫、通氢气再用氩气吹扫的步骤，重复次数为50次，最终在介孔二氧化硅的孔道中沉积足量的催化层，这些步骤可在机台中预先设置。由于通入的气相前驱体为二茂镍，因此生成的催化层为金属单质镍；当然通入的前驱体还可以是铁前驱体，对应生成的催化层为金属单质铁；甚至通入的前驱体还可以是其它，在此不做限定。表1：原子层沉积步骤参数表图4是一种制作介孔二氧化硅薄膜的方法流程图，如图4所示，结合图1可知，在步骤s3中，还包括子步骤：s31：将孔道内沉积有催化层的介孔二氧化硅加入到有机醇溶液中，得到第五混合溶液；s32：在第五混合溶液中加入粘接剂，使第五混合溶液变成粘稠状；s33：将变成粘稠状的第五混合溶液分散均匀，然后在压片机上压制成介孔二氧化硅薄膜。具体的，s31步骤中的有机醇溶液包括乙醇、丙醇或丁醇等，s32步骤中的粘接剂包括ptfe(聚四氟乙烯，(c2f4)n)。s3的详细步骤为：称取3到5克沉积有催化层的介孔二氧化硅，加入10-50ml的醇溶液形成第五混合溶液，再加入2到8ml的ptfe使第五混合溶液变成粘稠状，分散均匀后，在压片机上压制成薄膜。本步骤中将孔道内沉积有催化层的介孔二氧化硅加入到有机醇溶液中，因为有机醇溶液不会与介孔二氧化硅和催化层反应，另外有机醇溶液容易挥发，后面制得的碳纳米管薄膜不会出现杂质。图5是一种制作纳米管薄膜的方法流程图，如图5所示，结合图1可知，在步骤s4中，包括子步骤：s41：将介孔二氧化硅薄膜放入化学气相沉积腔室中，然后通入氩气和氢气的混合气体，并加热处理；s42：向化学气相沉积腔室中通入碳源前驱体，冷却后得到包含单壁碳纳米管的碳纳米管薄膜。具体的，在s41步骤中，化学气相沉积腔室中的参数如表2所示；另外通入氩气和氢气混合气体中，氩气和氢气的流量比为20:1到10:1之间；在s42步骤中，碳源前驱体包括ch4、c2h2或c2h6等。下表中的ch4可以替换为c2h2或c2h6以及其它，当ch4替换为c2h2时，c2h2的流量为5-20sccm，当ch4替换为c2h6时，c2h6的流量为5-25sccm，但是不管ch4被替换成什么材料，氢气的流量保持不变，s4的详细步骤为：将介孔二氧化硅薄膜放入cvd腔室内，通入氩气和氢气的混合气体，加热至700-1000℃，随后通入碳源前驱体生长60到300秒，冷却降温,得到碳纳米管薄膜。利用化学气相沉积技术在介孔二氧化硅薄膜的孔道内通入碳源前驱体，在催化层的催化下发生反应形成碳纳米管薄膜，化学气相沉积技术的沉积效率较高，可以在短时间内完成碳源前驱体的沉积步骤，使得生产效率提高。表2：化学气相沉积腔室内参数表h2(sccm)ch4(sccm)功率(w)压强(pa)时间(s)温度(℃)10-3010-30300-500100-15060-300700-1000图6是一种制作透明碳纳米导电薄膜的方法流程图，如图6所示，结合图1可知，在步骤s5，还包括子步骤：s51：将碳纳米管薄膜进行加热退火处理；s52：将经过加热退火处理后的碳纳米管薄膜置于氢氟酸或氢氧化钠溶液中，得到去除介孔二氧化硅的碳纳米管薄膜；s53：将去除介孔二氧化硅的碳纳米管薄膜置于氯化铝溶液或氯化铁溶液中，得到去除催化层且透明的碳纳米管导电薄膜。在s51步骤中，加热退火的意思是先将碳纳米管薄膜加热，然后使其自然冷却；另外可以先进行s53步骤再进行s52步骤，即先将碳纳米管薄膜置于氯化铝溶液或氯化铁溶液中去掉催化层，再将去掉催化层的碳纳米管薄膜置于氢氟酸或氢氧化钠溶液中，去除介孔二氧化硅，最终得到透明的碳纳米管导电薄膜。通过去除碳纳米管中的杂质，使得碳纳米管导电薄膜的透明度提高，增加显示的开口率和光透过率，另外纯净的碳纳米管导电效果更好，因此去掉碳纳米管导电薄膜中的介孔二氧化硅和催化层可以提高碳纳米管导电薄膜的导电性。如图7和图8所示，作为本申请的另一实施例，公开了一种显示面板200，所述显示面板200包括上述碳纳米管导电薄膜的制作方法所制作出的碳纳米管导电薄膜180。具体的，显示面板200还包括主动开关100，所述主动开关100包括依次堆叠的衬底110、栅极金属层120、栅极绝缘层130、有源层140、欧姆接触层150、源漏金属层160和钝化层170，所述碳纳米管导电薄膜180通过所述钝化层170中的过孔与所述源漏金属层160连接。所述碳纳米管导电薄膜180由上述碳纳米管导电薄膜的制作方法的所制作而成。通过采用上述碳纳米管导电薄膜的制作方法的所制作而成的碳纳米管导电薄膜180，使得主动开关100的导电性能提升，开口率增加，且主动开关100的性能更加稳定。如图9所示，本申请还公开了所述主动开关100以及碳纳米管导电薄膜180的制作流程。另外，显示面板包括阵列基板以及与阵列基板对侧设置的彩膜基板，碳纳米管导电薄膜180还可以用作彩膜基板侧的公共电极，以及其他适用情况。如图10所示，作为本申请的另一实施例，公开了一种显示装置300，包括上述的显示面板200，以及驱动所述显示面板200的驱动电路400。需要说明的是，本方案中涉及到的各步骤的限定，在不影响具体方案实施的前提下，并不认定为对步骤先后顺序做出限定，写在前面的步骤可以是在先执行的，也可以是在后执行的，甚至也可以是同时执行的，不同实施例的方案，在不相冲突的情况下可以进行结合应用，只要能实施本方案，都应当视为属于本申请的保护范围。本申请的技术方案可以广泛用于各种显示面板，如扭曲向列型(twistednematic，tn)显示面板、平面转换型(in-planeswitching，ips)显示面板、垂直配向型(verticalalignment，va)显示面板、多象限垂直配向型(multi-domainverticalalignment，mva)显示面板，当然，也可以是其他类型的显示面板，如有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，oled)显示面板，均可适用上述方案。以上内容是结合具体的可选的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。当前第1页12