具有母線的叉合電極的膜構(gòu)造及其制備方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]許多常見的電子器件可在柔性基板上以連續(xù)方式制成?；谀さ倪B續(xù)方法已被證實(shí)可以完整或部分制造電容器、電阻、薄膜電池、有機(jī)光伏器件(OPV)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)及其他組件。然而，只有很少的連續(xù)技術(shù)可用于生產(chǎn)完全集成的多層電子膜，特別是具有許多層(例如，超過100多層)和電極的多層電子膜。另外，許多薄膜電子器件通過多個(gè)氣相沉積和圖案化步驟制備。因此，存在對于復(fù)雜電極及其制備方法的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0002]符合本發(fā)明的多層叉合電極膜具有第一主表面、與第一主表面相背對的第二主表面、沿第一主表面和第二主表面延伸的面內(nèi)方向以及在第一主表面和第二主表面之間延伸的z方向。沿面內(nèi)方向的第一多個(gè)電極層位于第一主表面和第二主表面之間，沿z方向的第一母線電連接第一多個(gè)電極層并與第一多個(gè)電極層集成在一起。沿面內(nèi)方向的第二多個(gè)電極層位于第一主表面和第二主表面之間，沿z方向的第二母線電連接第二多個(gè)電極層并與第二多個(gè)電極層集成在一起。第一多個(gè)電極層與第二多個(gè)電極層相互叉合，絕緣層使第一母線和第一多個(gè)電極層與第二母線和第二多個(gè)電極層電隔離。
[0003]符合本發(fā)明的多通道叉合電極膜具有第一主表面、與第一主表面相背對的第二主表面、沿第一主表面和第二主表面延伸的面內(nèi)方向以及在第一主表面和第二主表面之間延伸的z方向。沿z方向的第一多個(gè)電極層位于第一主表面和第二主表面之間，沿面內(nèi)方向的第一母線電連接第一多個(gè)電極層并與第一多個(gè)電極層集成在一起。沿z方向的第二多個(gè)電極層位于第一主表面和第二主表面之間，沿面內(nèi)方向的第二母線電連接第二多個(gè)電極層并與第二多個(gè)電極層集成在一起。第一多個(gè)電極層與第二多個(gè)電極層相互叉合，絕緣層使第一母線和第一多個(gè)電極層與第二母線和第二多個(gè)電極層電隔離。
[0004]符合本發(fā)明的方法包括共擠出材料以形成多層叉合電極膜和多通道叉合電極膜。
【附圖說明】
[0005]附圖包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，并且它們結(jié)合【具體實(shí)施方式】闡明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和原理。在這些附圖中，
[0006]圖1為具有內(nèi)埋電極和豎直母線的多層叉合電極膜的剖視圖；
[0007]圖2為圖1的膜的透視圖；
[0008]圖3為具有裸露電極和豎直母線的多層叉合電極膜的剖視圖；
[0009]圖4為具有水平母線的多通道叉合電極膜的剖視圖；
[0010]圖5為圖4的膜的透視圖；
[0011]圖6為具有豎直母線的多層叉合電極膜在分離為獨(dú)立電極膜之前的剖視圖；
[0012]圖7為用于制備具有母線的叉合電極膜的送料區(qū)塊的前視圖；
[0013]圖8為圖7的送料區(qū)塊的前分解透視圖；
[0014]圖9為用于制備具有母線的叉合電極膜的系統(tǒng)的頂視框圖；并且
[0015]圖10為圖9的系統(tǒng)的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明的實(shí)施例包括多層(和多通道)可熔融加工的聚合物膜構(gòu)造及其制備方法。熔融加工在薄膜電子器件領(lǐng)域中的優(yōu)勢包括兩方面:顯著減小單個(gè)電有源層的厚度并顯著增大電極的表面積。多層形式的熔融加工可經(jīng)由單個(gè)加工法提供，例如完全集成的電子膜?？捎糜诒∧る娮悠骷亩鄬尤廴诩庸さ母郊佑幸嫘Чň_的界面控制、界面粘附力的控制、精確的厚度控制以及較高的橫維均勻度和順維均勻度。
[0017]這些技術(shù)及其組合可用于制備一系列具有交替電極層的結(jié)構(gòu)。這些多層器件的共同特點(diǎn)是存在豎直電極片段和水平電極片段兩者，其中，豎直片段與尺寸最短的膜軸線對齊，并且水平片段沿?cái)D出膜的面內(nèi)方向?qū)R，但相反的排列方式也可用于多通道電極膜。諸如多層擠出和多通道擠出的連續(xù)制造方法可以實(shí)現(xiàn)這些構(gòu)造。
[0018]這些膜的另一個(gè)優(yōu)勢在于集成的面內(nèi)電極與沿膜z方向的豎直連接電極之間形成連接。豎直母線使叉合電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定從而保持其電穩(wěn)定性而不發(fā)生短路，并能夠與面內(nèi)電極實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的連接，并提供了將器件結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元分割為單個(gè)電極膜的方法。用豎直母線穩(wěn)定叉合電極也有助于防止邊緣的電極間距發(fā)生變化并防止電路短路。這些膜的另一個(gè)優(yōu)勢在于它們可通過無需3D圖案化、印刷或多個(gè)平版印刷步驟的工藝進(jìn)行制備。這些電極膜的應(yīng)用包括致動(dòng)器、傳感器和電容器等。
[0019]臘構(gòu)誥
[0020]圖1-圖6示出了多層叉合電極膜和多通道叉合電極膜的示例性構(gòu)造。如圖所示，這些膜具有第一主表面、與第一主表面相背對的第二主表面以及通常沿第一主表面和第二主表面方向的面內(nèi)方向。對膜的描述以X方向、y方向和z方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。X方向沿膜長度方向(或制備膜時(shí)沿順維方向)，y方向沿膜寬度方向，z方向沿第一主表面和第二主表面之間的距離方向。
[0021]圖1和圖2分別為具有內(nèi)埋電極和豎直母線的多層叉合電極膜10的剖視圖和透視圖。膜10包括與處在主表面之間沿膜的面內(nèi)方向的電極層14相互叉合的電極層12。絕緣層16將電極層12與電極層14分隔開。沿z方向(例如膜10的邊緣)的母線18在膜10的主表面之間的一個(gè)位置處電連接電極層12并與電極層12集成在一起。沿z方向(例如膜10的另一邊緣)的母線20在膜10的主表面之間的另一個(gè)位置處電連接電極層14并與電極層14集成在一起。膜的主表面上可設(shè)置可選的表層15和17作為最外層。膜10具有內(nèi)埋電極，在膜10中除了可選的表層15和17，絕緣層16還覆蓋位于膜10主表面最外層上的電極層12和電極層14。表層是用于保護(hù)膜的層，并且其可以移除且不損壞膜的功能，例如，其作為電極的特性。表層15和17可由相同或不同的材料形成。如果使用電極膜之前不移除表層，則表層應(yīng)當(dāng)不導(dǎo)電。
[0022]圖3為具有裸露電極和豎直母線多層叉合電極膜22的剖視圖。膜22包括與處在主表面之間沿面內(nèi)方向的電極層26相互叉合的電極層24。絕緣層28將電極層24與電極層26分隔開。沿z方向(例如膜22的邊緣)的母線30在膜22的主表面之間的一個(gè)位置處電連接電極層24并與電極層24集成在一起。沿z方向(例如膜22的另一邊緣)的母線32在膜22的主表面之間的另一個(gè)位置處電連接電極層26并與電極層26集成在一起。膜22具有裸露電極，其中絕緣層28并未包覆位于膜22主表面最外層上的電極層24和電極層26。
[0023]圖4和圖5分別為具有水平母線的多通道叉合電極膜34的剖視圖和透視圖。膜34包括與處在主表面之間沿z方向的電極層38相互叉合的電極層36。絕緣層40將電極層36與電極層38分隔開。沿面內(nèi)方向的母線44電連接膜34的一個(gè)主表面上的電極層36并與電極層36集成在一起，沿面內(nèi)方向的母線42電連接膜34的另一主表面上的電極層38并與電極層38集成在一起。
[0024]圖6為具有豎直母線的多層叉合電極膜46在膜分離之前的剖視圖。在該實(shí)例中，膜46包括三個(gè)部分。第一部分包括與在主表面之間沿面內(nèi)方向的電極層50相互叉合的電極層48。絕緣層52將電極層48與電極層50分隔開。沿z方向的母線54電連接處在主表面之間的電極層48并與電極層48集成在一起，沿z方向的母線56電連接處在主表面之間的電極層50并與電極層50集成在一起。
[0025]第二部分包括與主表面之間沿面內(nèi)方向的電極層60相互叉合的電極層58。絕緣層62將電極層58與電極層60分隔開。沿z方向的母線56電連接處在主表面之間的電極層58并與電極層58集成在一起，沿z方向的母線64電連接處在主表面之間的電極層60并與電極層60集成在一起。
[0026]第三部分包括與主表面之間沿面內(nèi)方向的電極層68相互叉合的電極層66。絕緣層70將電極層66與電極層68分隔開。沿z方向的母線64電連接處在主表面之間的電極層66并與電極層66集成在一起，沿z方向的母線72電連接處在主表面之間的電極層68并與電極層68集成在一起。
[0027]膜46可沿共同母線56和64中的劃線74和76切開而分離以由這三個(gè)部分制備三個(gè)獨(dú)立的多層叉合電極膜?？墒褂美绺嗷蚋俚牟糠衷趩蝹€(gè)工藝中以制備所需多個(gè)未分離的電極膜。
[0028]在圖1-圖6所示的示例性膜中，電極層在一對一的