石墨烯/pedot:pss混合溶液的制備方法及基板的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示器制造領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯/PED0T:PSS混合溶液的制備方法及具有石墨烯/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜的基板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在顯示技術(shù)領(lǐng)域，液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)與有機發(fā)光二極管顯示器(Organic Light Emitting D1de，OLED)等平板顯示器已經(jīng)逐步取代CRT顯示器，廣泛的應(yīng)用于液晶電視、手機、個人數(shù)字助理、數(shù)字相機、計算機屏幕或筆記本電腦屏幕等。
[0003]顯示面板是IXD、OLED的重要組成部分，以IXD的顯示面板為例，其主要是由一薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)基板、一彩色濾光片基板(Color Filter，CF)、以及配置于兩基板間的液晶層(Liquid Crystal Layer)所構(gòu)成，其工作原理是通過在TFT基板與CF基板上施加驅(qū)動電壓來控制液晶層中液晶分子的旋轉(zhuǎn)，將背光模組的光線折射出來產(chǎn)生畫面，通過背光透過CF基板來提供不同的顏色。
[0004]在IXD顯示器中，基于液晶的運作模式的分類有:相變(phase change，PC)、扭轉(zhuǎn)向列(twisted nematic，TN)、超扭轉(zhuǎn)向列(super twisted nematic，STN)、垂直配向型(Vertical Alignment，VA)、橫向電場切換型(In plane Switching, IPS)等。當(dāng)前，VA 模式越來越多被人們所熟知，廣泛應(yīng)用于各類顯示器中，通常VA模式顯示器中，如圖1所示，CF基板10由玻璃基板11，形成于玻璃基板11上的黑色矩陣12，形成于黑色矩陣12上的RGB彩色光阻層13，和形成于RGB彩色光阻層13上的透明導(dǎo)電膜14構(gòu)成，其中透明導(dǎo)電膜14的作用是通過摻有導(dǎo)電金球(Au ball)的框膠與TFT基板上的導(dǎo)電膜導(dǎo)通，形成電場，驅(qū)動CF基板和TFT基板之間的液晶分子，控制液晶分子偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)不同顏色的顯示。而IPS模式在廣視角液晶面板中得到了廣泛的應(yīng)用，在典型的IPS顯示模式中，如圖2所示，CF基板20的構(gòu)造與VA模式中CF基板10的構(gòu)造有所不同，該CF基板20除了由玻璃基板21，黑色矩陣22，彩色光阻層23，透明導(dǎo)電膜24構(gòu)成以外，在RGB彩色光阻層上有一層平坦化層25(OVer coat，0C層)，另外，透明導(dǎo)電膜24被置于玻璃基板21的背面(遠(yuǎn)離黑色矩陣22及彩色光阻層23的一側(cè))形成背面電極，用于泄放積累的靜電。
[0005]目前，傳統(tǒng)的透明導(dǎo)電膜是由物理氣相濺射(PVD)的方法制備出的氧化銦錫(ITO)薄膜。具體制作過程為:在PVD裝置中，強電流轟擊ITO靶材，在基板上沉積得到透明導(dǎo)電ITO薄膜。但是由于ITO本身氧化物的物理特性，ITO薄膜并不能在一定外力作用下展現(xiàn)彎折特性，這也限制了其在柔性面板，可穿戴設(shè)備上的應(yīng)用。另一方面，隨著國家政策的導(dǎo)向，銦的成本也逐漸漲高。所以尋找高導(dǎo)電性和透光率、制備方法簡單、資源豐富的ITO替代品具有重要的意義和價值。
[0006]石墨烯是具有優(yōu)異的電導(dǎo)性和機械性能的二維材料，單層石墨烯的透光率約
97.7%，常溫下其電子迀移率超過15000cm2/V.s，而電阻率低至約10_8Ω.πι，這些性能完全滿足透明導(dǎo)電膜的要求。石墨烯粉末在強力超聲和水系表面活性劑協(xié)助下，由于分子間斥力作用，能夠形成濃度可控、分散均勻的石墨烯水溶液。另一方面，高柔性的PEDOT:PSS膜作為常用的有機透明導(dǎo)電膜涂料已經(jīng)備受材料界關(guān)注，因為其溶液特性，可以使用常見的濕法涂布來制備PEDOT:PSS薄膜。相對于ITO膜，設(shè)備投入大幅降低，另外，PEDOT:PSS薄膜已經(jīng)較早使用在防靜電涂層，技術(shù)比較成熟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯/PED0T:PSS混合溶液的制備方法，采用石墨烯與PEDOT:PSS溶液來制備一種用于制備透明導(dǎo)電膜的石墨烯/PEDOT:PSS混合溶液，所使用的材料來源廣泛、價格低廉；所述石墨烯/PED0T:PSS混合溶液可用于進(jìn)一步制作石墨烯/PEDOT: PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜。
[0008]本發(fā)明的目的還在于提供一種具有石墨烯/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜的制備方法，采用石墨烯與PEDOT: PSS溶液來制備石墨烯/PEDOT: PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜，材料來源廣泛、價格低廉，且制作方法簡單，降低了生產(chǎn)成本，所制備的石墨烯/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜性能優(yōu)異，可用于彩色濾光片基板中取代商用ITO導(dǎo)電膜，在柔性器件、可穿戴設(shè)備中也具有很大的應(yīng)用潛力。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種石墨烯/PED0T:PSS混合溶液的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1、按照石墨烯粉末、水系表面活性劑、及去離子水的質(zhì)量比為1:50?500:150?10000的比例將石墨烯粉末與水系表面活性劑投入去離子水中并進(jìn)行超聲分散，得到石墨烯分散液，對所述石墨烯分散液進(jìn)行離心取上清液，得到石墨烯溶液；
[0011]步驟2、將所述石墨烯溶液與一定濃度的PED0T:PSS稀釋溶液按質(zhì)量比為1:100至100:1的比例混合，超聲處理后，得到分散均勻的石墨烯/PED0T:PSS混合溶液。
[0012]所述步驟I中，所述水系表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸銨、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十四烷基硫酸鈉。
[0013]所述步驟I中，采用高功率超聲儀進(jìn)行超聲分散，超聲功率為500?900W，超聲時間為10?120min ;對所述石墨稀分散液進(jìn)行離心時離心機的轉(zhuǎn)速為2000?5000rpm，離心時間為5?60min。
[0014]所述步驟I得到的石墨稀溶液中石墨稀的含量為0.1?5mg/ml ;所述步驟2中所述PED0T:PSS稀釋溶液由去離子水與PED0T:PSS溶液配制而成，且所述PED0T:PSS稀釋溶液中PED0T:PSS溶液的質(zhì)量百分比為I?100wt%。
[0015]本發(fā)明還提供一種具有石墨烯/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜的基板的制備方法，包括以下步驟:
[0016]步驟10、采用如權(quán)利要求1所述的制備方法制備石墨烯/PED0T:PSS混合溶液；
[0017]步驟20、提供基板，采用濕法涂布工藝將所述石墨烯/PED0T:PSS混合溶液涂布于所述基板上，進(jìn)行成膜，得到石墨稀/PEDOT:PSS薄膜；
[0018]步驟30、將成膜后的基板使用去離子水多次沖洗，以去除石墨烯/PED0T:PSS薄膜內(nèi)的水系表面活性劑，增加石墨烯/PED0T:PSS薄膜的導(dǎo)電性；
[0019]步驟40、對所述石墨烯/PED0T:PSS薄膜進(jìn)行干燥處理，將薄膜內(nèi)的水分去除，得到位于基板上的干燥的石墨烯/PED0T:PSS復(fù)合透明導(dǎo)電膜。
[0020]所述步驟20中，所述基板為CF基板、普通玻璃基板、或者柔性基板；所述CF基板包括玻璃基板、及設(shè)于玻璃基板上的彩色光阻層和黑色矩陣。
[0021]所述步驟20中，所述濕法涂布工藝為噴涂、旋涂、輥涂、狹縫擠壓涂布、浸涂、刮涂、凹版印刷、噴墨打印或者絲網(wǎng)印刷。
[0022]當(dāng)所述濕法涂布工藝為噴涂時，所述步驟20為:提供基板，將所述基板放置在恒溫加熱板上，采用噴涂方式將所述石墨烯/PEDOT:PSS混合液涂布于所述基板上，進(jìn)行成膜，得到石墨烯/PEDOT:PSS薄膜，所述恒溫加熱板的溫度范圍為80-120°C ；
[0023]當(dāng)所述濕法涂布工藝為旋涂、輥涂或者狹縫擠壓涂布時，所述步驟20為:提供基板，將所述石墨烯/PEDOT:PSS混合液涂布于所述基板上，涂布后迅速將基板轉(zhuǎn)移到恒溫加熱板上烘烤3-10min，進(jìn)行成膜，得到石墨烯/PED0T:PSS薄膜，所述恒溫加熱板的溫度范圍為 80-140 °C。
[0024]所述步驟40中的干燥處理工藝為自然干燥、氮氣吹干或者在80_120°C環(huán)境中快速烘干。
[0025]所