一种可揭式任意图形化的透明导电薄膜及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于光电器件领域，具体涉及一种可揭式任意图形化的透明导电薄膜及其应用。
【背景技术】
[0002]以掺锡氧化铟(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)和掺铝氧化锌(AZO)薄膜为代表的透明导电氧化物(TCO)通常具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性，被广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层、抗电磁波干扰及其它光电器件领域。近年，氧化物-金属-氧化物(如ITOI Ag IΙΤ0, AZOI Ag IAZO, N1 | Ag | N1等)和金属纳米结构基透明导电复合膜等研制的透明导电薄膜也逐步应用到太阳能电池、显示和抗电磁干扰等领域。在太阳能电池、显示等光电领域通常要求至少一面电极是透明导电薄膜，要求高透光率和高导电率。但有些特殊领域，如半透明太阳能电池或者全透明显示，要求上下电极都有透明要求。在防电磁干扰的场所，使用非透明的镍银金属复合涂层或者金属薄膜通常都具有良好电磁抗干扰能力，但既要高透光性又要强抗电磁干扰能力的窗口材料和窗口薄膜仍有很强应用领域，如军用飞机窗口、仪表仪器窗口以及要求良好电磁屏蔽场场所的观察窗口等。高透光和高导电薄膜通常是相互制约和矛盾对立的，通常增加薄膜厚度可以提高薄膜导电能力，但会降低透光率。在太阳能电池中，增加透光性可提高电池光吸收，但薄膜方块电阻增加导致高的串联电阻，降低了电池效率。在发光显示如有机发光器件(OLED)中，高透光电极能提高OLED器件的光逸出，但高阻值电极需要更高驱动电压和导致更高能量耗散。在防电磁波干扰场所，低电阻薄膜有利于提高防电磁干扰能力，高阻值透明窗口将降低防电磁波干扰能力。实际应用中为了降低其负面影响，尽量减少高阻值透明薄膜覆盖面积，增加低阻值薄膜的覆盖面积，通常是一种可行办法。目前常用透明导电薄膜如IT0.FT0和ΑΖ0，氧化物-金属-氧化物导电薄膜如AZO | Ag | AZO,金属纳米结构基组成透明导电复合膜等在衬底上制备透明导电薄膜后，现有技术手段在后续应用中就很难根据需要灵活的进行图形化调整，这为后期应用带来不便和提高应用成本。
【发明内容】
[0003]本发明克服现有技术的上述缺点，提出了一种可揭式任意图形化的透明导电薄膜，在实际使用中可以根据需要剥离上层导电薄膜而露出下层透明导电薄膜窗口，而其他未剥离部分仍保持具有良好导电性的薄膜，本发明可揭式任意图形化的透明导电薄膜在使用中具有很强灵活性和可操作性。
[0004]本发明提出了一种可揭式任意图形化的透明导电薄膜，其包括衬底、以及在所述衬底上从下至上依次沉积的透明导电薄膜和导电薄膜层。其中，所述衬底与透明导电薄膜层之间的附着力大于透明导电薄膜层与导电薄膜层之间的附着力；所述导电薄膜层可剥离。
[0005]本发明中，可根据需要剥离导电薄膜层。由于衬底与透明导电薄膜层之间的附着力明显大于透明导电薄膜层与导电薄膜层之间的附着力，因此，在剥离导电薄膜层时，透明导电薄膜层与衬底之间不发生剥离现象，从而形成任意图形化的透明导电薄膜。
[0006]本发明可揭式任意图形化的透明导电薄膜进一步包括中间层。通过在所述透明导电薄膜层与所述导电薄膜层之间引入中间层，从而来弱化所述透明导电薄膜层与所述导电薄膜层之间的附着力。优选地，所述中间层包括LiF、氯化纳、碳膜、有机小分子、聚合物材料、氧化钥、硅烷等。
[0007]本发明可揭式任意图形化的透明导电薄膜进一步包括超薄界面修饰层。所述超薄界面修饰层是通过采用对透明导电薄膜层的界面修饰方式而形成的，从而来弱化所述透明导电薄膜层与导电薄膜层之间的附着力。其中，对透明导电薄膜层的界面修饰为采用氮气、氧气、Ar、甲烷、乙炔、氢气、水汽等进行表面等离子处理，或者通入硅烷气体等方法，从而形成自组装超薄界面修饰层等，弱化所述透明导电薄膜层与导电薄膜层之间的附着力。
[0008]本发明可揭式任意图形化的透明导电薄膜进一步包括衬底界面修饰层。通过在衬底表面进行化学或物理修饰以形成衬底界面修饰层，从而来加强所述衬底与透明导电薄膜层之间的附着力。其中，所述在衬底表面进行化学或物理修饰是包括在衬底表面沉积缓冲层、衬底表面粗化，通入气体进行表面等离子处理等方法，形成衬底界面修饰层。优选地，所述衬底界面修饰层为在衬底表面涂覆的功能性硅胶层。优选地，在衬底表面上涂覆功能性硅胶层，用氧气/氩气表面等离子处理或者用NaOH等碱溶液处理在衬底表面形成羟基。所述“功能性硅胶层”是指硅胶层里含有硅烷偶联剂，通过“功能性硅胶层”作用使透明导电薄膜与衬底通过共价键或者离子键连接；“硅烷偶联剂”是指含有烷氧基团的硅烷，典型的硅烷偶联剂如:甲基丙烯酰氧丙基三甲基硅烷，正硅酸乙脂，氨丙基三甲基硅烷和1，2_ 二(三乙氧基甲石圭烧基)乙烧等。
[0009]本发明中，衬底可以是玻璃、塑料、石英和蓝宝石等任意透明材料之任意一种。
[0010]本发明中，透明导电薄膜层是金属或金属合金构成的透明金属薄膜，可以是透明导电氧化物薄膜，还可以是透明导电氧化物/金属/透明导电氧化物(0/M/0)组成的复合薄膜。
[0011]其中，金属或金属合金构成的透明金属薄膜为铝、钛、铬、镍、铁、铜、银、金、钛铬、银铝、镁铝、钛银、镁银、镍银、银铜锌等一元或者多元合金形成的透明金属薄膜之任意一种。
[0012]其中，透明导电氧化物薄膜为掺铝氧化锌(AZO)、掺镓氧化锌(GZO)、掺铟氧化锌(IZO)、掺锡氧化铟(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)等形成的透明导电薄膜之任意一种。
[0013]其中，透明导电氧化物/金属/透明导电氧化物(0/M/0)多层复合体系形成的透明导电薄膜为AZOI Ag I AZO, ZnO | Ag | ZnO, GZO | Ag | GZO等体系的任意一种。
[0014]本发明中，导电薄膜层是金属或金属合金如铝、钛、铬、镍、铁、铜、银、钛铬、银铝、镁铝、钛银、镁银、镍银、银铜锌等一元或者多元合金的形成的半透明或者不透明金属薄膜之任意一种。
[0015]本发明中，中间层用于减弱透明导电薄膜和导电薄膜层的附着性。中间层可以选用LiF、氯化纳、碳膜等形成一层物理薄膜。
[0016]本发明中，减弱透明导电薄膜和导电薄膜层之间的附着性，还可以采用物理化学方法如等离子体处理、硅烷修饰处理透明导电薄膜界面，例如，通入氮气、氧气、Ar、甲烷、乙炔、氢气或水汽进行表面等离子体处理、或通入硅烷气体形成超薄界面修饰层，从而减弱透明导电薄膜与导电薄膜层之间化学键联系，弱化透明导电薄膜与导电薄膜层之间的附着性。
[0017]本发明还提出了上述可揭式任意图形化的透明导电薄膜的制备方法，真空热蒸发镀膜、磁空溅射沉积、化学气相沉积(CVD)、溶液法旋涂、印刷、刮图成膜等，得到可揭式任意图形化的透明导电薄膜。
[0018]在一个具体实施方案中，本发明制备方法包括如下具体步骤:选用高透明玻璃、先用清洁工艺把玻璃表面清晰干净，接着用NaOH溶液或者HF溶液对玻璃进行表面粗化和羟基化，然后烘干。把准备好的玻璃放入真空热蒸发系统抽真空，接着蒸度TiCr或者NiCr合金透明导电薄膜，然后蒸发LiF薄膜和Ag层。
[0019]优选的，金属或金属合金薄膜、透明导电氧化物以及中间层可通过磁控溅射、真空热蒸发、电子束蒸发和激光沉积等方式制备，也可用打印、印刷和旋涂等方式制备。如用热蒸发制备透明导电薄膜，先在衬底上沉积透明导电薄膜、接着沉积中间层和导电薄膜层。为了提高衬底与透明导电薄膜附着力，衬底表面可通过等离子体处理、硅烷化学修饰、化学清洗粗化以及加衬底温度等提高与透明导电薄膜附着力。如采用磁控溅射沉积透明导电层、中间层以及导电薄膜层，在衬底上依次溅射透明导电薄膜层、中间层和导电薄膜层。衬底表面清洗、物理化学处理以及衬底温度和偏压等参数对提高衬底与透明导电薄膜附着