碳纳米管/银/掺铝氧化锌复合薄膜的光电性能及其在触摸屏上的应用研究

论文摘要

透明导电薄膜因在可见光范围内高透过率和高电导率而在光电领域得到了广泛的应用。铟锡氧化物（ITO）透明导电薄膜因其不可挠性而被限制发展。近几年,碳纳米管（CNT）薄膜因其具有良好的光电性能,尤其是良好的力学特性而备受关注,但是较高的电阻率和粗糙的表面形貌限制了CNT薄膜的应用前景,因此需要对CNT薄膜的表面进行优化。本文成功制备了结构为CNT/银（Ag）/掺铝氧化锌（AZO）的高导电和高透过率的柔性透明导电薄膜。其中,CNT薄膜是采用喷涂法制备的,为改善CNT薄膜的导电性能及其表面形貌,在其上依次磁控溅射沉积Ag薄膜和AZO薄膜。由于金属Ag在薄膜厚度低于一定值时不仅能保持本身的高导电性外还具有较好的透过率,所以中间层Ag薄膜能很好地提高该多层薄膜的导电性能。AZO薄膜具有与ITO薄膜相媲美的光电性能,溅镀层AZO薄膜能改善整个复合薄膜的透光性和表面形貌。本文详细研究了不同Ag溅射电流、Ag溅射气压、Ag沉积厚度和AZO薄膜的厚度对CNT/Ag/AZO复合薄膜的组织结构、表面形貌和光电性能的影响。研究表明不同的工艺参数主要影响薄膜的结晶成膜质量,从而影响复合薄膜的光电性能和弯曲性能。随着Ag薄膜结晶质量的提高,CNT/Ag/AZO复合薄膜的透过率先增大后减小,方阻逐渐降低,耐弯曲能力逐渐增强。采用Haacke品质因素对CNT/Ag/AZO复合薄膜的综合性能进行评估,得出最佳制备工艺参数。测得最优工艺参数下制得CNT/Ag/AZO复合薄膜在可见光范围内的透过率为72.3%,复合薄膜未弯曲时的方阻为7.61Ω/□,经过一定次数的弯曲之后方阻稳定在9.6Ω/□。本文成功制备了基于CNT/Ag/AZO复合薄膜的高性能电容触摸屏。将综合性能最优的CNT/Ag/AZO复合薄膜制成电容式触摸屏上、下两基板的图形电极。研究旋涂转速对RZJ-304感光胶膜绝缘性能的影响,再将最佳工艺应用于制备触摸屏绝缘层。最后将上下基板封装,配套电容控制电路制成两点式电容触摸屏的原型器件。通过检测分析所制作的CNT/Ag/AZO电容式触摸屏,测得触摸屏面板在可见光范围内的平均透过率为68.433%,配合控制电路测得触摸屏线性度为1.92%,实现了触摸位置的检测,并基本上实现触摸屏的功能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电容式触摸屏概述
• 1.1.1 电容式触摸屏原理及分类
• 1.1.2 电容式触摸屏现状
• 1.1.3 电容式触摸屏的透明导电薄膜
• 1.2 透明导电薄膜的研究现状及其应用
• 1.2.1 碳纳米管薄膜的研究现状及应用
• 1.2.2 掺铝氧化锌薄膜的研究现状及其应用
• 1.2.3 石墨烯薄膜的研究现状及其应用
• 1.3 本课题研究的内容与意义
• 1.3.1 本课题研究意义
• 1.3.2 本课题研究内容
• 1.3.3 本文内容结构
• 第二章 透明导电薄膜的制备方法与表征手段
• 2.1 透明导电薄膜的制备方法
• 2.1.1 CNT薄膜制备方法
• 2.1.2 Ag/AZO薄膜制备方法
• 2.1.3 石墨烯薄膜制备方法
• 2.2 透明导电薄膜的表征
• 2.2.1 薄膜的晶体性能
• 2.2.3 薄膜的表面形貌和厚度测量
• 2.2.4 薄膜的光学性能
• 2.2.5 薄膜的电学性能
• 2.2.6 薄膜的综合性能评估
• 第三章 CNT/Ag/AZO复合薄膜的制备及其光电性能研究
• 3.1 概述
• 3.2 CNT/Ag/AZO复合薄膜的制备
• 3.2.1 CNT薄膜的制备
• 3.2.2 Ag/AZO薄膜的制备
• 3.3 制备工艺对CNT/Ag/AZO复合薄膜光电性能的影响
• 3.3.1 Ag溅射电流对CNT/Ag/AZO复合薄膜光电性能的影响
• 3.3.2 Ag溅射气压对CNT/Ag/AZO复合薄膜光电性能的影响
• 3.3.3 Ag沉积厚度对CNT/Ag/AZO复合薄膜光电性能的影响
• 3.3.4 Ag沉积厚度对CNT/Ag复合薄膜光电性能的影响
• 3.3.5 AZO沉积厚度对CNT/Ag/AZO复合薄膜光电性能的影响
• 3.4 CNT/Ag/AZO薄膜与石墨烯/Ag/AZO薄膜的光电性能比较
• 3.4.1 石墨烯/Ag/AZO复合薄膜的制备
• 3.4.2 制作工艺对石墨烯/Ag/AZO复合薄膜光电性能的影响
• 3.4.3 CNT/Ag/AZO薄膜与石墨烯/Ag/AZO薄膜的光电性能比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 CNT/Ag/AZO电容式触摸屏面板制作
• 4.1 概述
• 4.2 CNT/Ag/AZO电容式触摸屏面板结构
• 4.3 CNT/Ag/AZO电容式触摸屏面板制作
• 4.3.1 薄膜电极图形化
• 4.3.2 RZJ-304感光胶的光电性能研究
• 4.3.3 电容触摸屏面板的封装
• 4.4 本章小结
• 第五章 CNT/Ag/AZO电容触摸屏的集成与性能测试
• 5.1 概述
• 5.2 电容触摸屏控制模块
• 5.2.1 电容控制器硬件模块
• 5.2.2 电容控制器软件模块
• 5.3 电容式触摸屏测试
• 5.3.1 光学特性
• 5.3.2 电气特性
• 5.3.3 触摸验证
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 在读硕士期间参与的科研项目和发表的学术论文