用于显示器的衬底及其制造方法

专利名称：用于显示器的衬底及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有多条喷墨印刷导电线路的显示器的衬底及其制备方法。更具体地，本发明涉及一种用于等离子体显示板(PDP)的衬底，所述等离子体显示板具有多个用于地址和总线电极的喷墨印刷导电线路。
背景技术：
用纳米颗粒油墨可印刷PDP中的喷墨印刷总线和地址电极。银纳米颗粒油墨由各自分散的金属纳米颗粒、表面活性剂和有机颗粒组成(欧洲专利No.1349135A1，美国专利公开No.20040043691A1)。
美国专利公开No.20040038616A1描述了一种制备用于平板显示器衬底的方法，该方法包括通过消去法在浮法玻璃衬底的底部形成多个槽，从而形成包括单个槽之间的突起的间隔壁，然后通过喷墨方法或分散方法在上述槽的底部形成电极。用纳米颗粒油墨在玻璃或氧化铟锡(ITO)表面形成狭窄金属线路的可替换的方法是适度地处理衬底，使其对上述纳米颗粒油墨具有60°的接触角(Takashi Hashimoto等的美国专利公开No.20030083203A1，SID 02 Digest，753-755)。在传统的表面处理方法中，象使用CF4、C2F6、C3F8或氟烷基官能化硅烷的氟化作用，可得到20°至60°的接触角，但缺点是已印刷和固化处理的金属线路的附着力的损耗。
韩国专利公开公报No.0229232描述了在疏水衬底上的液滴沉积。使用可施加到PDP上的诸如六甲基二硅氮烷(HMDS)、PHAMS、腺苷一磷酸酯(AMP)或聚醚砜(PES)的硅烷化合物可实现疏水化。
另外，韩国专利待审公报No.2003-0084608公开了一种含有金属颗粒的流体并且该流体在衬底表面上被沉积和控制。所述流体材料的中间膜层已被形成为电接触。在此，使用氟烷基化的硅烷形成自组装单层(SAM)。其中还公开了场发射显示器(FED)的制造。一对电极在衬底上接触导电薄膜。通过“液滴方法”，使用金属基流体可得到所述膜(韩国专利公开公报No.0229232)。通过在衬底上释放含有金属颗粒的流体可形成导电薄膜。所述中间流体的释放得到了衬底上的中间薄膜，其改善了衬底和导电膜层之间的附着力(韩国专利待审公报No.2003-0084608)。
一种有机流体被用于产生薄膜图案层(美国专利No.6677238)。

发明内容
本发明涉及改善喷墨印刷导电线路例如喷墨印刷地址和总线电极对基底衬底的附着力。本发明涉及改善喷墨印刷导电线路相对于基底衬底的接触角，从而提供一种高分辨率显示器。
根据本发明的一个方面，提供一种用于具有多条导电线路的显示器的衬底的制造方法，所述方法包括通过施加金属粘合增进剂和氟化的前驱物，在基底衬底上形成至少一中间层；然后将多条导电线路施加到所述至少一层上。
在基底衬底和导电线路之间插入至少一中间层，从而改善喷墨印刷导电线路与基底衬底的附着力和接触角。可顺序地施加金属粘合增进剂层和氟化前驱物层，结果得到两层中间层。或者，可同时沉积金属粘合增进剂层和氟化前驱物层，结果得到含有金属粘合增进剂硅烷和氟化前驱物的一层。在氟化前驱物存在的情况下，通过金属粘合增进剂硅烷的自组装可制造该层。
上述单层的形成可包括将基底衬底浸渍到含有式(IV)的物质和氟化有机分子的溶液中，所述氟化有机分子具有包括至少胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和/或酚的官能团，RSiX4(IV)
其中，式(IV)物质的每一个R选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基，式(IV)中的每一个X独立选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基、烷基和/或包括至少一种金属结合基团的有机基团。
具有包括至少一种胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、聚酰胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和酚的官能团的氟化有机分子可被用作氟化前驱物。可通过湿化学处理施加所述氟化前驱物。
金属粘合增进剂可通过如下方式进行施加使用NH3、H2S和/或PH3进行等离子体处理；使用式(I)的物质进行等离子体处理YRnn＝2或3(I)其中Y是N、S或P原子，每一个R是独立的H原子和/或烷基；使用式(II)的物质进行等离子体聚合ZR′mm＝2或3(II)其中Z是N、S或P原子，每一个R是独立的H原子和/或式(III)的硅烷基团，并且至少一个R′是式(III)的硅烷基团SiR″3(III)其中每一个R″是独立的烷基；或者用式(IV)的物质进行湿化学处理RSiX4(IV)其中，R选自H原子、OH基、Cl原子和/或烷氧基，每一个X是独立的H原子、OH基、Cl原子和烷氧基、烷基和/或包括至少一种金属结合基团的有机基团。
等离子体聚合可以是六甲基二硅氮烷的聚合。
根据本发明，在形成两层中间层(金属粘合增进剂层和氟化前驱物层)时，先施加金属粘合增进剂层，然后施加氟化前驱物层。
金属粘合增进剂层和氟化前驱物层可作为单层或双层施加，和/或具有1至10nm的厚度。
根据本发明的另一方面，提供包括具有多条导电线路的基底衬底的衬底，其中至少一层形成于基底衬底和导电线路之间。导电线路可包括颗粒尺寸为1至100nm的金属纳米粉末。所述金属粘合增进剂层可包括式(II)的交联分子(例如六甲基二硅氮烷)或式(IV)的交联硅烷。氟化前驱物层可包括交联的氟化有机分子。金属粘合增进剂和氟化前驱物可按顺序地彼此堆叠。可替换的方案是，金属粘合增进剂层和氟化前驱物层可被形成为包括式(IV)的交联分子或式(II)的交联硅烷(例如六甲基二硅氮烷)和交联有机分子的一层。在这种情况下，式(II)的分子(例如六甲基二硅氮烷)或式(IV)的硅烷和氟化有机分子被并排分散。


为了更彻底的理解本发明，结合附图，通过参考下列详细描述，本发明的许多上述和其它特征以及优点将是显而易见的，并且变得更易理解，其中同样的附图标记是指相同或相似的元件，其中图1和图2是用于解释本发明实施例的显示器衬底制造方法基本步骤的截面图，其中金属粘合增进剂层和氟化前驱物层顺序地彼此堆叠；以及，图3是用于解释本发明的一个实施例的显示器衬底制造方法基本步骤的截面图，其中金属粘合增进剂层和氟化前驱物层被同时施加。
具体实施例方式
下文中，本发明将参照附图进行示例性地描述。
根据本发明的一个实施例，具有多条导电线路的显示器的衬底的制造方法包括通过施加金属粘合增进剂和氟化前驱物，在基底衬底和多条导电线路之间形成至少一层中间层。
在基底衬底和多条导电线路之间可插入至少一层中间层，从而改善喷墨印刷导电线路对基底衬底的附着力和接触角。金属粘合增进剂和氟化前驱物可被顺序施加，结果得到两层中间层含有金属粘合增进剂的第一层和含有氟化前驱物的第二层。可替换地，金属粘合增进剂和氟化前驱物可被同时沉积，结果得到含有金属粘合增进剂硅烷和氟化前驱物的一层。在氟化前驱物存在时，通过金属粘合增进剂硅烷的自组装可制造上述层。
具有包括至少一种胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、聚酰胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和酚的官能团的氟化有机分子可被用作氟化前驱物。通过湿化学处理可施加所述氟化前驱物。
金属粘合增进剂可通过如下方式进行施加使用NH3、H2S和/或PH3进行等离子体处理；使用式(I)的物质进行等离子体处理YRnn＝2或3(I)其中Y是N、S或P原子，每一个R是独立的H原子和/或烷基；使用式(II)的物质进行等离子体聚合ZR′mm＝2或3(II)其中Z是N、S或P原子，每一个R′是独立的H原子和/或式(III)的硅烷基团，并且至少一个R′是式(III)的硅烷基团SiR″3(III)其中每一个R″是独立的烷基；或者用式(IV)的物质进行湿化学处理RSiX4(IV)其中，R选自H原子、OH基、Cl原子和/或烷氧基，每一个X是独立的H原子、OH基、Cl原子和烷氧基、烷基和/或包括至少一种金属结合基团的有机基团。
包括至少一种金属结合基团的上述有机基团可包括胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、酰胺、聚酰胺、肼、吡啶、咪唑、噻吩、羧酸、羧酸卤化物、硫化物、二硫化物、三硫化物、四硫化物、多硫化物、磺酸、磺酸卤化物、磷酸盐、膦酸盐、环氧化合物、酚和/或聚醚。
等离子体聚合可以是六甲基二硅氮烷的聚合。
根据本发明的一个实施例，在形成两层中间层(一层金属粘合增进剂层(也就是第一层)和一层氟化前驱物层(也就是第二层))时，先施加金属粘合增进剂层，然后施加氟化前驱物层。
上述方法结果得到了导致喷墨印刷导电线路的中间层，引起了油墨液滴相对于衬底的接触角的改善——这对最终的分辨率是重要的，并且改善了固化导电线路即金属线路的附着力。因此，喷墨印刷地址和总线电极对于基底衬底的附着力更强，并实现了制造PDP所需要的方法。
金属粘合增进剂层和氟化前驱物层可作为单层或双层施加，和/或具有1至10nm的厚度。在此情况下，金属粘合增进剂和氟化前驱物可被形成为一层中间层，其包括式(IV)的分子或式(II)的分子(例如六甲基二硅氮烷)和具有至少包括可交联和可并排分散的胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和/或酚的官能团的有机分子。所述中间层具有1至10nm的厚度。
基底衬底可以是平板玻璃和/或挠性玻璃衬底、涂覆氧化铟锡(ITO)的玻璃衬底或聚合物衬底。优选地通过喷墨印刷施加多条导电线路。所述油墨由分散的金属纳米粉末和溶剂的液体溶液组成。所述金属可以是银、金、铂、钯或铜。所述油墨可包括由金属稳定化的有机聚合物组成的添加剂。
根据本发明的另一方面，提供了包括具有多条导电线路的基底衬底的衬底，其中在基底衬底和导电线路之间插入金属粘合增进剂层和氟化前驱物层。导电线路可包括颗粒尺寸为1至100nm的金属纳米粉末。金属粘合增进剂层可包括式(II)的交联分子(例如六甲基二硅氮烷)或式(IV)的交联硅烷。氟化前驱物层可包括交联的氟化有机分子。
金属粘合增进剂和氟化前驱物可顺序地彼此堆叠。可替换地，金属粘合增进剂层和氟化前驱物层可形成为包括式(II)的交联分子(例如六甲基二硅氮烷)或式(IV)的交联硅烷和交联有机分子的一层。在此情况下，式(II)的分子(例如六甲基二硅氮烷)或式(IV)的硅烷和氟化有机分子被并排地分散。
现在将参考图1描述本发明的一个实施例的粘合增进和线路宽度定位中间层的典型制造方法。
涂覆氧化铟锡(ITO)的玻璃基底衬底1经历两个步骤的自组装工艺。在第一步骤中，将所述衬底浸渍到10-1至10-5mol/l的金属粘合增进剂硅烷2(3-氨丙基)三乙氧基甲硅烷的溶液中10至90秒，在50至200℃下干燥1至60分钟，然后冷却至室温。这样就得到了金属粘合增进剂硅烷层7。在第二步骤中，将所述衬底浸渍到10-1至10-5mol/l的氟化前驱物3(4-羟基三氟甲苯)的溶液中10至90秒，然后在50至200℃下干燥1至60分钟。这样就得到了氟化前驱物层6。通过用氟化前驱物3来降低表面能，喷墨印刷的导电地址和总线电极(也就是导电线路4)的最终分辨率可得到控制。这样的表面处理也使得喷墨印刷的金属纳米颗粒4(举例来说银纳米颗粒)可交联到特定的金属粘合增进剂官能团例如氨基上。氟化前驱物3降低了表面能，从而确保了特有的行分辨率。最后，使用多喷嘴喷墨印刷机可喷墨印刷包括银纳米颗粒4的银纳米油墨。将喷墨印刷的衬底干燥并在250℃下热处理20分钟，以使得喷墨印刷的线路4变为导电性的。
将参考图2描述本发明的另一实施例的粘合增进和线路宽度定位中间层的制造方法。代替金属粘合增进剂硅烷2，通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)施加聚合的六甲基二硅氮烷(HMDS)作为金属粘合增进剂，结果得到了聚合的HMDS层5。
除了金属粘合增进剂硅烷和氟化前驱物的两步骤自组装工艺以及两步骤HMDS/氟化前驱物处理(参见图1和图2)之外，还可以在氟化前驱物3(参见图3)存在的情况下，通过金属粘合增进剂硅烷2的自组装工艺而插入中间层。这样就得到了金属粘合增进剂硅烷和氟化前驱物层8。通过控制衬底的表面能并同时确保改善的附着力，混合的自组装单层(MSAM)实现了喷墨印刷地址和总线电极(也就是线路4)的最终分辨率。
原则上，通过化学分析电子能谱学(ESCA)和衰减全反射-傅立叶变换红外光谱学(ATR-FTIR)，可检测到使用Si-C-Si、Si-N-C和C-N-C键合(例如在HMDS的情况下)交联大分子结构或者基于C-N、C-O、C-S、C-P、Si-N、Si-O、Si-S和Si-P的金属粘合增进有机官能团的存在。
最后，使用多喷嘴喷墨印刷机在层8上喷墨印刷包括银纳米颗粒4的银纳米油墨。将喷墨印刷的衬底干燥并在10至250℃下热处理20分钟，以使得喷墨印刷的线路4变为导电性的。所述衬底(上层和下层衬底)可经过制造等离子体显示板(PDP)的进一步生产步骤。
在根据本发明如上所述的用于显示器的衬底和所述衬底的制造方法中，诸如喷墨印刷地址和总线电极的喷墨印刷导电线路在基底衬底上的附着力得到了改善，在所述基底衬底上提供了高分辨率显示器的喷墨印刷导电线路。
尽管本发明参考其示例性的实施例已被具体的说明和描述，但可理解的是，本领域的普通技术人员在不脱离由下列权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下可以进行各种形式和细节上的变换。
权利要求
1.一种制备用于具有多条导电线路的显示器的衬底的方法，所述方法包括通过施加金属粘合增进剂和氟化前驱物而在基底衬底上形成至少一层；以及在所述至少一层上施加多条导电线路。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述金属粘合增进剂可通过如下方式进行施加使用NH3、H2S和/或PH3进行等离子体处理；使用式(I)的物质进行等离子体处理YRnn＝2或3 (I)其中Y是N、S或P原子，每一个R独立地选自H原子和烷基；或者使用式(II)的硅烷进行等离子体聚合ZR′mm＝2或3 (II)其中Z是N、S或P原子，每一个R′独立地选自H原子和式(III)的硅烷基团，并且至少一个R′是式(III)的所述硅烷基团SiR″3(III)其中每一个R″是独立的烷基。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述金属粘合增进剂包括式(IV)的物质RSiX4………………(IV)其中，每一个R独立地选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基，式(IV)的每一个X独立地选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基、烷基和包括至少一种金属结合基团的有机基团。
4.如权利要求3所述的方法，其中包括至少一种金属结合基团的所述有机基团选自胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、酰胺、聚酰胺、肼、吡啶、咪唑、噻吩、羧酸、羧酸卤化物、硫化物、二硫化物、三硫化物、四硫化物、多硫化物、磺酸、磺酸卤化物、磷酸盐、膦酸盐、环氧化合物、酚和聚醚。
5.如权利要求3所述的方法，其中可通过湿化学处理施加所述金属粘合增进剂。
6.如权利要求5所述的方法，其中通过将所述基底衬底浸渍到式(I)物质的溶液中而施加所述金属粘合增进剂YRnn＝2或3 (I)其中Y是N、S或P原子，每一个R独立地选自H原子和烷基。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述氟化有机分子具有至少包括胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和酚的官能团。
8.如权利要求7所述的方法，其中通过湿化学处理施加所述氟化前驱物。
9.如权利要求7所述的方法，其中通过将所述基底衬底浸渍到具有所述官能团的所述氟化有机分子的溶液中而施加所述氟化前驱物。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述溶液中的所述氟化有机分子的浓度为10-1至10-5mol/l。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述溶液中的所述氟化有机分子的浓度为10-1至10-5mol/l。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一层的形成包括通过同时施加所述金属粘合增进剂和所述氟化前驱物而形成一单层。
13.如权利要求12所述的方法，其中上述单层的形成包括将基底衬底浸渍到含有式(IV)的物质和所述氟化有机分子的溶液中，所述氟化有机分子具有包括至少胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和/或酚的官能团，RSiX4(IV)其中，式(IV)物质的每一个R选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基，式(IV)中的每一个X独立地选自H原子、OH基、Cl原子、烷氧基、烷基和包括至少一种金属结合基团的有机基团。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述单层具有1至10nm的厚度。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一层的形成包括形成包含所述金属粘合增进剂的第一层，以及在形成所述第一层后形成包含所述氟化前驱物的第二层。
16.如权利要求1所述的方法，其中通过喷墨印刷施加所述多条导电线路。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述喷墨印刷使用包括分散的金属纳米粉末和分散的金属纳米复合材料中至少一种以及溶剂的液体溶液的油墨。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述至少一种分散的金属纳米粉末和分散的金属纳米复合材料的金属是银、金、铂、钯或铜。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述油墨包括包含金属稳定化有机聚合物的添加剂。
20.一种用于显示器的衬底，包括基底衬底；在所述基底衬底上形成的至少一层，所述至少一层具有金属粘合增进剂和氟化前驱物；和在形成于所述基底衬底上的至少一层上印刷的多条导电线路。
21.如权利要求20所述的衬底，其中所述多条导电线路包括颗粒尺寸为1至100nm的烧结的金属纳米粉末。
22.如权利要求20所述的衬底，其中所述金属粘合增进剂包括至少一种式(I)的交联分子、式(II)的交联分子和式(IV)的交联分子YRnn＝2或3 (I)其中Y是N、S或P原子，每一个R独立地选自H原子和烷基；ZR′mm＝2或3 (II)其中Z是N、S或P原子，每一个R′独立地选自H原子和式(III)的硅烷基团，并且至少一个R′是式(III)的硅烷基团SiR″3(III)其中每一个R″是独立地烷基；和RSiX4(IV)其中，R选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基，每一个X独立地选自H原子、OH基、Cl原子、烷氧基、烷基和包括至少一种金属结合基团的有机基团。
23.如权利要求20所述的衬底，其中所述氟化前驱物包括交联的氟化有机分子，所述氟化有机分子具有至少包括胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和酚的官能团。
24.如权利要求20所述的衬底，其中所述至少一层包括含有所述金属粘合增进剂的第一层和含有所述氟化前驱物的第二层。
25.如权利要求20所述的衬底，其中所述至少一层包括含有所述金属粘合增进剂和所述氟化前驱物的单层。
26.如权利要求20所述的衬底，其中所述金属粘合增进剂包括式(I)、式(II)或式(IV)的分子，所述氟化前驱物具有至少包括可交联和可并排排列的胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和/或酚的官能团YRnn＝2或3 (I)其中Y是N、S或P原子，每一个R独立地选自H原子和烷基；ZR′mm＝2或3 (II)其中Z是N、S或P原子，每一个R′独立地选自H原子和式(III)的硅烷基团，并且至少一个R′是式(III)的硅烷基团SiR″3(III)其中每一个R″是独立的烷基；和RSiX4(IV)其中，R选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基，每一个X独立地选自H原子、OH基、Cl原子、烷氧基、烷基和包括至少一种金属结合基团的有机基团。
27.一种用于显示器的衬底，包括基底衬底；在所述基底衬底上形成的至少一层，所述至少一层包括包括至少一种式(I)的交联分子、式(II)的交联分子和式(IV)的交联分子的金属粘合增进剂YRnn＝2或3 (I)其中Y是N、S或P原子，每一个R独立地选自H原子和烷基；ZR′mm＝2或3 (II)其中Z是N、S或P原子，每一个R′独立地选自H原子和式(III)的硅烷基团，并且至少一个R′是式(III)的硅烷基团SiR″3(III)其中每一个R″是独立的烷基；和RSiX4(IV)其中，R选自H原子、OH基、Cl原子和烷氧基，每一个X独立地选自H原子、OH基、Cl原子、烷氧基、烷基和包括至少一种金属结合基团的有机基团；以及包括交联的氟化有机分子的氟化前驱物，所述交联的氟化有机分子具有至少包括胺、二胺、三胺、四胺、聚胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸盐、膦酸盐和/或酚的官能团；以及在形成于所述基底衬底上的至少一层上印刷的多条导电线路。
全文摘要
提供了一种用于等离子体显示板(PDP)的衬底以及制备所述衬底的方法，所述等离子体显示板具有用于地址和总线电极的多条喷墨印刷导电线路。所述方法包括将金属粘合增进剂层施加到基底衬底上，施加氟化前驱物层，以及施加多条导电线路。所述喷墨印刷导电线路也就是喷墨印刷地址和总线电极对于所述基底衬底的附着力，以及所述喷墨印刷导电线路相对于所述基底衬底的接触角都得到了改善，这使得可以制造高分辨率的显示器。
文档编号C09D11/00GK1838863SQ20051013803
公开日2006年9月27日 申请日期2005年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者A·克里萨彻, M·谢迪, W·亨布斯 申请人:三星Sdi株式会社, 三星Sdi德国有限责任公司