衬底材料、其制备方法及光电器件与流程

本发明涉及导电衬底材料技术领域，尤其涉及一种衬底材料及其制备方法，以及其应用的光电器件。

背景技术：

透明导电薄膜是指在可见光范围内具有高透光率的导电功能材料，目前市场上主要的透明导电薄膜都采用ito材料，此外也可以选择石墨烯、银纳米线等材料制成透明导电层。随着电子器件，特别是平板显示器朝轻薄化方向的快速发展，透明导电薄膜因其具有重量轻、柔软性好等优点而相继成为研究的热点。透明导电薄膜由于其优良的光电特性，如较低的电阻率、高的可见光透过率等优点而作为透明电极广泛应用于液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等光电器件中。

柔性电子器件，以有机发光二极管(oled)和柔性太阳能电池为代表。作为新一代的显示器，oled显示器具有诸多优点：耐冲击，抗震能力更强；重量轻、体积小，携带更加方便；采用类似于报纸印刷工艺的卷带式工艺，成本更加低廉等等，是未来显示产业的一个发展趋势。

柔性太阳能电池，是薄膜太阳能电池的一种，其轻质，能很好的与屋面、墙面进行结合，且光电转化效率高，能与主流的晶硅电池相媲美，因此受到了产业界的广泛重视。其核心工艺，是在塑料或金属箔片等柔性衬底上，印刷半导体吸收层薄膜，塑料可以选用具有导电性能的塑料或在塑料上镀透明导电层(如ito)。

柔性oled和柔性太阳能电池常选用聚合物(pet、pen等)作衬底，聚合物衬底虽然能提供很好的柔性，但是它们不能对水、氧进行有效的阻隔。oled 中的有机发光材料和活泼金属阴极都很容易和水汽、氧气发生反应而使器件遭到损坏，而柔性太阳能电池中的核心材料也对水汽十分敏感，暴露在大气环境中极其容易发生发电效率的衰减。

因此，业界亟需一种具有有效实现阻隔水汽渗透功能、耐候性的衬底材料，对液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等光电器件进行保护处理。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出了一种衬底材料及其制备方法，以及其应用于的光电器件，衬底材料包括基材、阻隔层、透明导电层及耐候层，可以有效阻隔水汽渗透，设置的透明导电层，可以实现良好的导电性能，同时，具备耐候层，保证了衬底材料的耐老化性能，对液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等光电器件进行了保护。

根据本发明的目的提出的一种衬底材料，包括：

基材；

第一阻隔层，设置于所述基材的一表面上；

透明导电层；

耐候层；

其中，所述透明导电层设置于所述基材的远离所述第一阻隔层的一侧，且所述耐候层设置于所述第一阻隔层的远离所述基材的一侧；

或者，所述透明导电层设置于所述第一阻隔层的远离所述基材的表面上，且所述耐候层设置于所述基材的远离所述第一阻隔层的一侧。

优选的，还包括第二阻隔层，设置于所述基材的远离所述第一阻隔层的 表面上，且所述第二阻隔层与所述基材接触。

优选的，还包括保护层，设置于所述第一阻隔层和/或第二阻隔层的远离所述基材的表面上，所述保护层用于填充所述阻隔层表面的凹凸及空隙。

优选的，所述耐候层包括氟化物膜和粘结层，所述粘结层设置于所述第一阻隔层的远离所述基材的表面上或所述基材的远离所述第一阻隔层的一侧，所述氟化物膜设置于所述粘结层的远离所述基材的表面上，其中，形成所述氟化物膜的材料选自乙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯三氟氯乙烯共聚物和聚偏氟乙烯的一种或者多种。

优选的，所述耐候层为含有四氟乙烯和/或偏氟乙烯的含氟涂料。

优选的，所述透明导电层为ito导电膜、石墨烯导电膜或纳米银线导电膜。

优选的，所述阻隔层为无机氧化物，所述无机氧化物材料选自tio2、al2o3、sio2中的一种或多种。

本发明还提出一种衬底材料的制备方法，所述衬底材料为上述所述的衬底材料，包括以下步骤：

提供基材；

在所述基材的一表面上形成第一阻隔层；

在所述基材的远离所述第一阻隔层的一侧形成透明导电层，且在所述第一阻隔层的远离所述基材的一侧形成耐候层；或者，在所述第一阻隔层的远离所述基材的表面上形成透明导电层，且在所述基材的远离所述第一阻隔层的一侧形成耐候层。

优选的，在所述基材的远离所述第一阻隔层的表面上设置第二阻隔层，且所述第二阻隔层与所述基材接触。

优选的，在所述第一阻隔层和/或第二阻隔层的远离所述基材的表面上涂覆丙烯酸类树脂形成保护层。

优选的，所述第一阻隔层和/或第二阻隔层为通过蒸发、溅射、化学气相沉积或原子层沉积的方式在所述基材的一表面上生长的无机氧化物层，其中，形成所述无机氧化物层的材料选自tio2、al2o3、sio2中的一种或多种。

优选的，还包括对所述基材进行表面处理的步骤，所述表面处理为电晕处理、等离子体处理、化学处理中的一种或多种。

优选的，所述透明导电层通过磁控溅射法沉积ito导电膜，或通过化学气相沉积的方式沉积石墨烯、或喷涂银纳米线而形成。

本发明还提出一种光电器件，包括衬底材料，所述衬底材料是上述的衬底材料，或是由以上所述的衬底材料的制备方法制备而成。

与现有技术相比，本发明具有如下的技术优势：

基材采用pet等聚酯材料，且通过电晕处理、等离子体处理、化学处理等加工方式，不仅具有优异的光学性能、光透过率高，且其柔韧性好、耐冲击、重量轻。

衬底材料中具备阻隔层，可以有效阻隔外界水汽渗透，阻隔水氧等外部环境对器件的侵蚀，满足封装材料能阻隔水汽的性能，同时通过贴合或者涂覆含氟的薄膜材料或涂料，即耐候层，可有效保证衬底材料的耐老化性，对液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等光电器件进行了保护，延长了电子器件的使用寿命，实现了电子器件的有效封装。

透明导电层，可以通过磁控溅射法沉积ito导电膜，或是通过cvd法沉积石墨烯、喷涂银纳米线等手段制备而成，使得衬底材料具备良好的导电性能。

在阻隔层表面还涂覆有保护层，可以填充阻隔层表面的起伏及空隙，使得阻隔层表面平整光滑，与其他层间更能紧密贴合，保证密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中衬底材料结构示意图1

图2是本发明中衬底材料结构示意图2

图3是本发明实施例一中衬底材料形成的工艺流程图

图4是本发明实施例二中衬底材料形成的工艺流程图

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：100.基材；200.第一阻隔层；300.保护层；400.耐候层；500.透明导电层。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有的衬底材料，不具备阻隔水汽渗透及耐老化的功能，无法对液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等光电器件进行有效的保护。

下面，将对本发明的具体技术方案做详细介绍。

请一并参见图1-图2，是本发明中衬底材料两种不同的结构示意图，衬底材料包括基材100、第一阻隔层200、耐候层400及透明导电层500，第一阻隔层200设置于基材100的一表面上，透明导电层500设置于基材100的远 离第一阻隔层200的一侧，且耐候层400设置于第一阻隔层200的远离基材100的一侧，或透明导电层500设置于第一阻隔层200的远离基材100的表面上，且耐候层400设置于基材100的远离第一阻隔层200的一侧；透明导电层500位于最外侧，使得衬底材料具备良好的导电性能，衬底材料由此形成了“透明导电层500-第一阻隔层200-基材100-耐候层400”或“透明导电层500-基材100-第一阻隔层200-耐候层400”的不同结构；衬底材料还可以包括第二阻隔层，设置于基材100的远离第一阻隔层200的表面上，且第二阻隔层与基材100接触；还可以包括保护层300，其形成在第一阻隔层200和/或第二阻隔层的远离基材100的表面上，保护层用于填充阻隔层表面的凹凸及空隙；。

基材100，采用本领域常用的材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚酰亚胺等，基材100的厚度根据实际工艺需求进行选取，优选25-100μm，基材100具有优异的光学性能，且光透过率高，另外可以对基材100预先进行表面加工处理，如电晕处理、等离子体处理、化学处理等，电晕处理，可以以氩气或者氮气作为气氛，用以提高基材100的表面能，使基材100的表面具有更高的附着性；等离子体处理，可以去除基材表面的污染，且增强基材表面的抗氧性、粘结性、柔韧性及耐冲击性；化学处理，例如在基材表面通过化学处理剂处理，以增强其耐化学腐蚀性、耐酸碱性。

第一阻隔层200与第二阻隔层，为通过蒸发、溅射、化学气相沉积、原子层沉积等方式在基材100上生长的一层无机氧化物，无机氧化物材料选自tio2、al2o3、sio2中的一种或多种，厚度优选9nm-90nm之间，主要作用是对水汽及氧气进行阻隔，起到对外部环境阻隔的功能，防止内部基材氧化、腐蚀。

保护层300，厚度优选为3-5μm之间，主要作用是填充第一阻隔层200与第二阻隔层表面的凹凸起伏及空隙，使得第一阻隔层200与第二阻隔层表面平整光滑，易于与其他层贴合紧密，同时，可以保护第一阻隔层200与第二阻隔层不受损伤，保护层300选用的材料可以为丙烯酸类树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂及有机硅橡胶等。

耐候层400，可以是一层氟化物膜加粘结层的结构，氟化物膜的厚度在10-100μm之间，氟化物膜主要为乙烯-四氟乙烯共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯三氟氯乙烯共聚物或聚偏氟乙烯等材料，粘结层设置于第一阻隔层200的远离基材100的表面上或基材100的远离第一阻隔层200的一侧，氟化物膜设置于粘结层的远离基材100的表面上，以使氟化物膜与第一阻隔层200(第二阻隔层)或基材100粘结。此外，耐候层400也可以是一层氟化物涂料，利用涂布的方式直接涂布在第一阻隔层200的远离基材100的表面上或基材100的远离第一阻隔层200的表面上或第二阻隔层的远离基材100的表面上，氟化物涂料主要为含有四氟乙烯(tfe)或偏氟乙烯(vdf)的含氟涂料，氟化物涂料厚度在100-150μm之间。耐候层400材料优选氟化物，可以提高衬底材料的耐老化性能。

透明导电层500，通过本领域常用的磁控溅射法沉积几十至几百纳米厚度的ito导电膜，或通过化学气相沉积的方式沉积石墨烯、或喷涂银纳米线而形成，还可通过涂覆氧化石墨烯溶液的方式，对氧化石墨烯溶液进行紫外光照射处理，或是采用氢气热还原法、hi溶液还原法，以将氧化石墨烯溶液还原为石墨烯导电薄膜，即透明导电层500，以使衬底膜片材料具备良好的导电性能。

本发明还提出一种衬底材料的制备方法，主要包括以下步骤：

提供基材100；

在基材100的一表面上形成第一阻隔层200；

在基材100的远离第一阻隔层200的一侧形成透明导电层500，且在第一阻隔层200的远离基材100的一侧形成耐候层400；或者，在第一阻隔层200的远离基材100的表面上形成透明导电层500，且在基材100的远离第一阻隔层200的一侧形成耐候层400；

还可以在基材100的远离第一阻隔层200的表面上设置第二阻隔层，且第二阻隔层与基材100接触。

下面，结合实施例进一步说明本发明中衬底材料的制备流程。

实施例一，请参见图3，衬底材料制备的步骤如下：

s1、提供25-100μm厚度的基材100，对基材100进行表面处理，如电晕处理、等离子体处理、化学处理等，经过表面处理的基材，其光学透过率为90％以上；

s2、通过蒸发、溅射、化学气相沉积、原子层沉积的方式在基材100的一面生长一层无机氧化物作为第一阻隔层200，无机氧化物主要包括tio2、al2o3、sio2中的一种或多种，厚度为9nm-90nm，其主要作用是对水汽及氧气进行阻隔，起到对外部环境阻隔的功能，防止基材100的氧化、腐蚀；

s3、在第一阻隔层200的远离基材的表面形成一层保护层300，可采用涂布或直接贴合的方式，保护层300的厚度为3-5μm，其主要作用是填充第一阻隔层200表面的起伏及空隙，使得第一阻隔层200表面平整光滑，同时起到保护第一阻隔层200不受损伤的作用，保护层300选用的材料可以为丙烯酸类树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂及有机硅橡胶等；

s4、在保护层上设置一层透明导电层(tcf)500，可以采用磁控溅射法沉积一层厚度为几十至几百纳米的ito导电膜，也可以通过化学气相沉积的 方式沉积石墨烯，或是喷涂银纳米线等手段制备透明导电层(tcf)，还可通过涂覆氧化石墨烯溶液的方式，对氧化石墨烯溶液进行紫外光照射处理，或是采用氢气热还原法、hi溶液还原法，以将氧化石墨烯溶液还原为石墨烯导电薄膜，即透明导电层500，以使衬底膜片材料具备良好的导电性能；

s5、在基材100的另一面覆上一层粘结层，厚度在30-70μm之间，接着在粘结层上覆上一层氟化物膜，厚度在10-100μm之间，其中粘结层主要为丙烯酸类树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂或有机硅橡胶等，氟化物膜主要为乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)、氟化乙烯丙烯共聚物(fep)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ectfe)或聚偏氟乙烯(pvdf)等，或者在基材100的另一面直接利用涂布的方式涂上一层氟化物涂料，氟化物涂料厚度在100-150μm之间，其中氟涂料主要是指含有四氟乙烯(tfe)、偏氟乙烯(vdf)等含氟的涂料，该层即为耐候层400，作用是提高衬底材料的耐老化、耐腐蚀性能。

实施例一中，衬底材料由外向内依次形成了耐候层400-基材100-第一阻隔层200-保护层300-透明导电层500的结构。

实施例二，请参见图4，此实施例中衬底材料制备的工艺流程与实施例一相比，区别在于缺少了形成保护层300的步骤，同时，各层间的次序结构发生了变化，具体制备的步骤如下：

s1、提供25-100μm厚度的基材100，对基材100进行表面处理，如电晕处理、等离子体处理、化学处理等，经过表面处理的基材，其光学透过率为90％以上；

s2、通过蒸发、溅射、化学气相沉积、原子层沉积的方式在基材100的一面生长一层无机氧化物作为阻隔层第一200，无机氧化物主要包括tio2、al2o3、sio2、si2o3中的一种或多种，厚度为9nm-90nm，其主要作用是对 水汽及氧气进行阻隔，起到对外部环境阻隔的功能，防止基材100的氧化、腐蚀；

s3、在第一阻隔层200远离基材的表面上覆上一层粘结层，厚度在30-70μm之间，接着在粘结层上覆上一层氟化物膜，厚度在10-100μm之间，其中粘结层主要为丙烯酸类树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、环氧树脂或有机硅橡胶等，氟化物膜主要为乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)、氟化乙烯丙烯共聚物(fep)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ectfe)或聚偏氟乙烯(pvdf)等，或者在基材100的另一面直接利用涂布的方式涂上一层氟化物涂料，氟化物涂料厚度在100-150μm之间，其中氟涂料主要是指含有四氟乙烯(tfe)、偏氟乙烯(vdf)等含氟的涂料，该层即为耐候层400，作用是提高衬底材料的耐老化、耐腐蚀性能；

s4、在基材100的另一面，设置一层透明导电层(tcf)500，可以采用磁控溅射法沉积一层厚度为几十至几百纳米的ito导电膜，也可以通过化学气相沉积的方式沉积石墨烯，或是喷涂银纳米线等手段制备透明导电层(tcf)，还可通过涂覆氧化石墨烯溶液的方式，对氧化石墨烯溶液进行紫外光照射处理，或是采用氢气热还原法、hi溶液还原法，以将氧化石墨烯溶液还原为石墨烯导电薄膜，即透明导电层500，以使衬底膜片材料具备良好的导电性能。

实施例二中，衬底材料由外向内依次形成了透明导电层500-基材100-第一阻隔层200-耐候层400的结构。

此外，除了上述两个实施例，本发明中的衬底材料也可以具有其他的结构，各层间可以变换次序，例如，增加了第二阻隔层，将第一阻隔层200与第二阻隔层分别制作在基材100的两侧，以实现更优秀的防水防氧化特性，或形成透明导电层500-基材100-第一阻隔层200-保护层300-耐候层400 等结构。

本发明还提出了一种光电器件，包括衬底材料，衬底材料是本发明上述的衬底材料，且由本发明上述衬底材料的制备方式制作而成，光电器件可以是液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等，其防水、防氧化性、耐老化性更佳。

本发明中的衬底材料，包括基材100、第一阻隔层200、第二阻隔层、保护层300、耐候层400及透明导电层500，具有的阻隔层可以有效阻隔水氧等外部环境对器件的侵蚀，保护层300可以填充阻隔层表面的起伏及空隙，使得阻隔层表面平整光滑，保证密封性，同时通过贴合或者涂覆含氟的耐候层400，可有效保证衬底材料的耐老化性，且透明导电层500实现了衬底材料良好的导电性能，由此对液晶显示器、薄膜太阳能电池、oled显示面板及触摸屏等光电器件进行了良好的保护。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。