導(dǎo)電材料、制造電極的方法和具有其的顯示器件的制作方法
【專利摘要】公開了一種以降低的制造成本和經(jīng)由簡化的工藝所制造的導(dǎo)電材料。該導(dǎo)電材料包括：包括薄片的液態(tài)石墨烯；和包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體，該導(dǎo)電單體與該液態(tài)石墨烯混合以在所述薄片間形成交聯(lián)。
【專利說明】導(dǎo)電材料、制造電極的方法和具有其的顯示器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種用于顯示器件的導(dǎo)電材料和用于制造電極的方法，更特別地，涉及一種通過使用石墨烯具有卓越導(dǎo)電性且可用于柔性顯示器件的導(dǎo)電材料、用于制造電極的方法，以及具有其的顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，正在開發(fā)能夠克服陰極射線管的諸如重量大和體積大的缺點(diǎn)的各種類型平板顯示器件。這種平板顯示器件可包括液晶顯示(LCD)器件、場發(fā)射顯示器件、等離子體顯示器件、有機(jī)電致發(fā)光顯示器件等。
[0003]在這些平板顯示器件中，等離子體顯示器件由于其簡單的結(jié)構(gòu)(即輕、薄、短且小的結(jié)構(gòu))和制造工藝，作為最適合大屏幕的顯示器件而備受關(guān)注。但是，這種等離子體顯示器件的不利之處在于發(fā)光效率和亮度低，且功耗大。另一方面，LCD器件的不利之處在于由于半導(dǎo)體工藝導(dǎo)致不易于實(shí)現(xiàn)大屏幕，且由于背光單元導(dǎo)致功耗大。而且，LCD器件的不利之處在于由于諸如偏振濾光器、分光片和擴(kuò)散板(diffusion plate)的光學(xué)器件而導(dǎo)致光損耗大且視角狹窄。
[0004]根據(jù)發(fā)光層的材料，電致發(fā)光顯示器件區(qū)別于無機(jī)電致發(fā)光顯示器件。有機(jī)電致發(fā)光顯不器件是一種自發(fā)發(fā)光的自發(fā)光器件，其有利之處在于響應(yīng)速度快，發(fā)光效率高并且亮度和視角大。與有機(jī)電致發(fā)光顯示器件相比較，無機(jī)電致發(fā)光顯示器件具有大的功耗，不能具有高亮度，且不能發(fā)出紅、綠和藍(lán)(RGB)多種色彩。另一方面，有機(jī)電致發(fā)光顯示器件可在幾十伏的低直流電壓下驅(qū)動(dòng)，具有快響應(yīng)速度和高亮度，并且發(fā)出RGB各種色彩。因此，正在積極研究有機(jī)電致發(fā)光顯示器件。
[0005]有機(jī)電致發(fā)光顯示器件具有有機(jī)發(fā)光層設(shè)置于陰極和陽極之間的結(jié)構(gòu)。電子從陽極注入到該有機(jī)發(fā)光層，和空穴從陰極注入到該有機(jī)發(fā)光層。結(jié)果，在該有機(jī)發(fā)光層中產(chǎn)生激子。隨著激子衰減，產(chǎn)生與有機(jī)發(fā)光層的分子最低空余軌道(LUMO)和分子最高空余軌道(HOMO)之間的能量差對(duì)應(yīng)的光。于是，該所產(chǎn)生的光發(fā)射到外部。陰極由具有低功耗的金屬材料形成，陽極由具有高功函數(shù)的透明導(dǎo)電材料諸如氧化銦錫(ITO)形成。
[0006]但是，有機(jī)電致發(fā)光顯示器件具有以下問題。
[0007]首先，用作陽極的ITO是金屬氧化物，其會(huì)導(dǎo)致由于其大電阻引起的信號(hào)延遲。此夕卜，近年來對(duì)于柔性有機(jī)電致發(fā)光顯示器件的需求迅猛增加，這種ITO不適合用于柔性顯示器件的電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本詳細(xì)描述的一個(gè)方面在于提供一種以降低的制造成本和通過簡化的工藝所制造的導(dǎo)電材料。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本說明書的目的，如本文所體現(xiàn)并廣泛描述的，提供了 一種導(dǎo)電材料，包括:包括薄片的液態(tài)石墨烯(liquid graphene includingflakes);和包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體，該導(dǎo)電單體與該液態(tài)石墨烯混合以在各薄片間形成交聯(lián)。導(dǎo)電單體是選自由PTCDA(2，3，4，10- 二萘嵌苯四甲酸二酐，Perylene-2, 3，4，10_tetracarboxylic dianhydride)、NTCDA (萘-1, 4, 5, 8_ 四甲酸二酐，I, 4, 5, 8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride)和 PTCA (3, 4, 9, 10- 二萘嵌苯四甲酸，3, 4, 9, IO-PeryleneTatracarboxylic acid)構(gòu)成的組中的材料。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本說明書的目的，如本文所體現(xiàn)并廣泛描述的，還提供了一種用于形成導(dǎo)電材料的方法，該方法包括:通過對(duì)石墨進(jìn)行氧化而形成液態(tài)石墨烯的氧化物；對(duì)該石墨烯的氧化物進(jìn)行還原；和通過將包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體和該還原的石墨烯進(jìn)行混合而在石墨烯片(graphene flakes)間形成交聯(lián)。
[0011]導(dǎo)電材料可用作包括液晶顯示面板、有機(jī)電致發(fā)光顯示面板和電泳顯示面板在內(nèi)的各種類型顯示器件的透明電極，或者可用作觸摸面板的電極。
[0012]本申請(qǐng)的進(jìn)一步適用范圍將通過下文中給出的詳細(xì)描述變得更加明顯。但是，應(yīng)當(dāng)理解，該詳細(xì)描述和具體實(shí)例雖然指出了本公開的優(yōu)選實(shí)施例，但是僅是以示例的方式給出，通過該詳細(xì)描述，在本公開的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]被包括來提供對(duì)本公開的進(jìn)一步理解且并入并構(gòu)成該說明書的一部分的附圖圖解了示范性實(shí)施例，并連同說明書一起用于解釋本公開的原理。
[0014]在附圖中:
[0015]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明用于制造導(dǎo)電材料的方法的流程圖；
[0016]圖2A是示出石墨烯的理想結(jié)構(gòu)的圖；
[0017]圖2B是示出經(jīng)歷了氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的石墨烯的結(jié)構(gòu)的圖；
[0018]圖3是示出混合有導(dǎo)電單體的石墨烯的結(jié)構(gòu)的圖；
[0019]圖4是示出已經(jīng)應(yīng)用本發(fā)明的導(dǎo)電材料的有機(jī)電致發(fā)光顯示器件的結(jié)構(gòu)的圖；和
[0020]圖5是示出已經(jīng)應(yīng)用本發(fā)明導(dǎo)電材料的液晶顯示(IXD)器件的結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在將以示范性實(shí)施例結(jié)合參考附圖詳細(xì)地給出描述。出于對(duì)參考附圖的簡要描述考慮，對(duì)相同或等效部件將使用相同的附圖標(biāo)記，并將不再重復(fù)其描述。
[0022]以下，將更具體地解釋本發(fā)明。
[0023]在本發(fā)明中，使用石墨烯而不是常規(guī)的金屬氧化物諸如氧化銦錫(ΙΤ0)形成電極。這種石墨烯是一種由碳原子排列在單層的呈蜂巢晶格中而實(shí)現(xiàn)的二維材料。自從2004年首次發(fā)現(xiàn)石墨烯，由于其具有小的厚度、高的導(dǎo)電率、高的熱導(dǎo)率高以及柔性，石墨烯已經(jīng)被廣泛地研究。
[0024]可以以多種方式制造這種石墨烯。眾所周知的制造方法包括機(jī)械方法諸如透明膠帶技術(shù)(scotch tape technique)和化學(xué)方法諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)生長方法。
[0025]根據(jù)透明膠帶方法(第一石墨烯形成方法)，準(zhǔn)備好石墨片、普通的透明膠帶和SiO2晶片。將石墨片放置在透明膠帶上，然后重復(fù)地折疊和打開透明膠帶。之后，將膠帶放置在SiO2晶片上，并摩擦該石墨片，從而自單層石墨烯形成多層石墨烯。但是，通過該透明膠帶技術(shù)制造的石墨烯不易被用于器件，因?yàn)椴荒芸刂剖┑某叽绾托螤睢?br> [0026]根據(jù)CVD生長方法，準(zhǔn)備一能充分吸碳的過渡金屬諸如N1、Cu和Pt作為催化層。之后，在1000°c或以上的高溫下將混合氣體諸如CH4、H2和Ar注入到該催化層中。在該混合氣體的氣氛下，碳與催化層反應(yīng)。如果急速地冷卻所獲得的材料，則使得碳從催化層片狀脫落下來以在催化層表面上生長石墨烯。之后，如果使用蝕刻溶液去除催化層或支撐層，則石墨烯可從催化劑表面片狀脫落下來從而被轉(zhuǎn)移到所需基板上。
[0027]但是，這種CVD生長方法具有以下缺點(diǎn)。
[0028]首先，由于在真空狀態(tài)下執(zhí)行CVD生長方法，因此需要昂貴的真空裝置，且由于在高溫下執(zhí)行工藝，因此制造成本增加。而且，為了在大面積基板上形成石墨烯，真空腔室應(yīng)當(dāng)具有大的尺寸，這是因?yàn)槭窃谠撜婵涨皇抑袌?zhí)行工藝。因此，這個(gè)方法并不適合在大基板上充分地形成石墨烯。
[0029]在本發(fā)明中，以除了 CVD生長方法、機(jī)械方法之外的新方式形成石墨烯。尤其是，在本發(fā)明中，可以由簡化工藝所致的低制造成本來制造石墨烯，并可在大基板上制造石墨烯。
[0030]石墨稀可用于多種用途。例如，石墨稀可用于聞速晶體管、光學(xué)檢測器等。在本發(fā)明中，將石墨烯配置成液晶顯示器件、有機(jī)電致發(fā)光顯示器件、觸摸面板等的透明電極。特別是，由于它的柔軟特性，石墨烯可有效地用作柔性顯示器件的電極。
[0031]在本發(fā)明中，通過將液態(tài)石墨烯涂覆在基板上可以在該大基板上形成電極。為此，形成液態(tài)石墨烯片，然后將該液態(tài)石墨烯片彼此電連接。結(jié)果，形成導(dǎo)電的石墨烯層從而實(shí)現(xiàn)電極。
[0032]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明用于制造石墨烯的方法的流程圖。
[0033]如圖1中所示，通過強(qiáng)酸、氧化劑等對(duì)石墨進(jìn)行氧化，因此形成在碳中含有氧官能團(tuán)諸如輕基、環(huán)氧基、竣基和內(nèi)酷基的氧化石墨水溶液(SlOl)。由于被氧化的石墨具有聞未水特性，因此水分子容易滲透到該氧化的石墨的各層之間的間隙。當(dāng)各層之間的間隙由于水分子的滲透而增加時(shí)，通過長時(shí)間的攪動(dòng)工藝或者通過利用超聲發(fā)生器可容易地層層剝離出單層。
[0034]之后，使用還原劑諸如氫化硫、肼、對(duì)苯二酚、氫氧化鈉、氫氧化鉀和鋁粉對(duì)氧化石墨水溶液進(jìn)行還原，從而形成石墨烯水溶液(S102)。通常，由于被氧化的石墨是以與羥基、環(huán)氧基、羥基等的鍵合狀態(tài)存在，因此被氧化的石墨喪失了其自身的特性。因此，如果將被氧化的石墨再次進(jìn)行還原以去除含氧官能團(tuán)，可獲得石墨烯的特性。
[0035]之后，將還原的石墨烯與導(dǎo)電單體進(jìn)行混合(S103 )。
[0036]如圖2A中所示，石墨烯的理想結(jié)構(gòu)是石墨烯排列成六角形的蜂巢形式的兩維結(jié)構(gòu)。但是，如圖2B中所示，當(dāng)已經(jīng)經(jīng)歷了氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)后，石墨烯排列成多個(gè)薄片狀形式。由于局部地形成了石墨烯，因此在各薄片之間出現(xiàn)間隔。在由石墨烯形成電極的情況下，這樣的間隔會(huì)導(dǎo)致電極具有因石墨烯的電阻增加而降低的電導(dǎo)率。
[0037]如果將導(dǎo)電單體與液態(tài)石墨烯進(jìn)行混合，則在如圖3中所示的液態(tài)石墨烯的各個(gè)薄片之間形成交聯(lián)。作為導(dǎo)電單體，可使用具有芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體，諸如PTCDA(Perylene-2, 3, 4, 10-tetracarboxyl ic dianhydride)、NTCDA (I, 4, 5, 8-Naphthalenetetracarboxylic dianhydride)和 PTCA(3，4，9， IO-Perylene Tatracarboxylic acid)。
[0038]下文的化學(xué)式1、2和3分別表示PT⑶A、NTCDA和PTCA的化學(xué)結(jié)構(gòu)式。
[0039]【化學(xué)式I】
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電材料，包括: 包括薄片的液態(tài)石墨烯；和 包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體，該導(dǎo)電單體與該液態(tài)石墨烯混合以在所述薄片間形成交聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電材料，其中所述導(dǎo)電單體是選自PTCDA、NTCDA、或PTCA。
3.一種用于形成導(dǎo)電材料的方法，該方法包括: 通過對(duì)石墨進(jìn)行氧化而形成液態(tài)石墨烯的氧化物； 對(duì)該石墨烯的氧化物進(jìn)行還原；和 通過將包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體與該還原的石墨烯進(jìn)行混合而在石墨烯片間形成交聯(lián)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述導(dǎo)電單體是選自PTCDA、NTCDA、或PTCA。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述對(duì)該石墨烯的氧化物進(jìn)行還原包括使用選自氫化硫、肼、對(duì)苯二酚、氫氧化鈉、氫氧化鉀、或鋁粉的還原劑來對(duì)該石墨烯的氧化物進(jìn)行還原。
6.—種顯不器件,包括: 顯示面板，配置成顯示圖像；和 透明電極，形成于所述顯示面板上， 其中所述透明電極包括:包括薄片的液態(tài)石墨烯和包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體，該導(dǎo)電單體與該液態(tài)石墨烯混合以在所述薄片間形成交聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示器件，其中所述顯示面板包括液晶顯示面板、有機(jī)電致發(fā)光顯示面板、電泳顯示面板和等離子體顯示面板。
8.如權(quán)利要求6所述的顯示器件，還包括具有透明觸摸電極的觸摸面板。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示器件，其中所述觸摸面板的觸摸電極包括: 包括薄片的液態(tài)石墨烯；和 包括芳香苯環(huán)的導(dǎo)電單體，該導(dǎo)電單體與該液態(tài)石墨烯混合以在所述薄片間形成交聯(lián)。
【文檔編號(hào)】H01B1/04GK103915126SQ201310704069
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】樸鐘賢, 南寶愛 申請(qǐng)人:樂金顯示有限公司