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研究生:王曉嬋
研究生(外文):Xiao-Chan Wang
論文名稱:光學抗靜電/導電複合薄膜之研究
論文名稱(外文):The Investigation of Composites for Anti-static/Conductive Optical Thin Film
指導教授:張淑美張淑美引用關係
口試委員:程耀毅吳佩娟
口試日期:2007-07-16
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:氧化銦錫透明導電薄膜奈米粒子抗靜電
外文關鍵詞:ITOTransparent conducting coatingsNanoparticlesanti-static coatings
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本研究之目的是製備透明可撓曲複合薄膜,此透明可撓曲複合薄膜具有良好透光性、低表面阻抗、優良的表面硬度及機械強度等優點。主要之研究方法是將具有高透光性的壓克力單體及樹脂掺入於導電ITO奈米粒子中,再將此複合材料塗佈於擁有可撓曲特性的塑膠基材(PET polyethylene terephthalate )上,給予一能量,使該壓克力單體或樹脂成膜於塑膠基材上,因而獲得透明可撓曲複合薄膜。
研究中,使用不同之製程方法,即紫外光(UV)固化和電漿聚合法,製備抗靜電薄膜。在紫外光固化製程中,可成功獲得穿透度高於85%,表面電阻值為4×103Ω/□,表面硬度3H的透明抗靜電薄膜。在電漿聚合製程中,可利用電漿的操作參數來控制聚合物的性質,增加聚合物的交聯性,因此可成功獲得表面電阻6.6×103Ω/□、透光度高於85%(550nm)、硬度大於4H且接著性高的透明抗靜電複合薄膜。
在薄膜以紫外光固化成膜後,進一步使用電漿或退火處理之方法,成功的將表面電阻值降至6×102Ω/□,將此材料做為有機發光二極體的陽極材料,並成功的點亮元件。
This research dedicated to make transparent ITO thin film with high conductivity using nanoparticles. This thesis was utilized the UV-light curable resin blended with nano conductive ITO particles in different proportions. The mixture was spin-coated on flexible PET (polyethylene terephthalate) substrate and cured by UV irradiation or Plasma to give transparent thin films. The sheet resistance, transparency and sheet hardness of the obtained films are examined. The sheet resistance of the composite thin films (1.5μm) was below 4×103 Ω/□. The UV-visible spectra indicate that the average optical transmittance of ITO films is around 80% in the visible range and surface hardness more than 3H.
The sheet resistance of the polymer films can be achieved as low as 6×102 Ω/□ after the films further treated with plasma or heat annealing. These low resistance films can be used as the electrode layer in varied devices. And it has been successfully applied to be anode in a polymer light-emitting device.
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
致 謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VII
圖 目 錄 VIII
第一章、 緒論 1
1.1 前言 1
1.1.1 容易產生靜電的原因 2
1.2 研究動機 3
第二章、 文獻回顧 4
2.1 抗靜電材料的簡介 4
2.1.1 抗靜電材料分類 4
2.1.2 複合型導電塑料的導電原理 8
2.1.3 抗靜電材料應用 8
2.2 光紫外硬化樹脂(UV curable) 11
2.2.1 光硬化型樹脂的特性 11
2.2.2 光硬化型樹脂組成 12
2.2.3紫外光硬化反應機構 13
2.2.3.1 自由基加成聚合反應 13
2.2.3.2 影響紫外光硬化之因素 15
2.3 ITO的電氣及光學性質 16
2.3.1 ITO的光學性質 16
2.3.2 ITO的電氣性質 17
2.4 透明導電氧化物(TCO)濕式成膜技術 20
2.4.1 TCO奈米粒子溶液法 21
2.4.2 電子電漿退火法(EPA) 22
2.5 電漿原理 23
2.5.1 電漿的成分 23
2.5.2 電漿的產生 23
2.5.3 電漿中的碰撞 24
2.5.3.1 離子化 24
2.5.3.2 激發-鬆弛(Exiciation-Relaxation) 25
2.5.3.3 碰撞截面積 27
2.5.4 電漿表面改質共聚合之界面科學現象介紹 28
2.6 表面電阻量測原理 30
第三章、 實驗部份 31
3.1 樣品準備與製作 31
3.1.1 實驗藥品 31
3.1.2 光反應樹脂與ITO奈米金屬摻混 32
3.2 溶液塗佈與特性量測 33
3.3 實驗步驟 33
3.3.1 溶液配製 33
3.3.2 成膜條件 34
3.3.2.1 紫外光固化薄膜 34
3.3.2.2 環境差異 35
3.3.2.3 溫度條件改變 35
3.3.2.4 電漿聚合薄膜 35
3.3.2.5 退火處理 36
3.3.3 元件製作 36
3.3.3.1 高分子成膜 36
3.3.3.2 金屬陰極蒸鍍 37
3.3.3.3 元件點亮 37
3.4 穿透度量測 38
3.5 SEM觀察 39
3.6 AFM分析 39
3.7 四點探針量測 40
3.8 鉛筆硬度與百格測試 41
第四章、 實驗結果討論 42
4.1 TEM量測 42
4.2 穿透度量測 42
4.2.1熱烤對穿透度的影響 44
4.2.2電漿對穿透度的影響 46
4.3 表面觀察 48
4.3.1 不同比例ITO混掺之表面觀察 48
4.3.2 AFM表面型態分析( 2D and 3D Images ) 54
4.4 電阻值 60
4.4.1 環境製程對電阻值的影響 60
4.4.2 ITO混掺量對電阻值的影響 60
4.4.3 氧氣對電阻值的影響 61
4.4.4 熱烤溫度對電阻值的影響 62
4.4.5 電漿聚合 62
4.4.6 退火處理 66
4.5 鉛筆硬度與百格測試 67
4.6 元件點亮 68
第五章、 結論 69
參考文獻 70
參考文獻
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