專利名稱：金屬油墨、制備該金屬油墨的方法、用于顯示器的襯底及襯底的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于噴墨印刷導線的金屬油墨、制備該金屬油墨的方法、用于具有多條噴墨印刷導線的顯示器的襯底及該襯底的制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及用于等離子體顯示板(PDP)的金屬油墨和襯底，所述PDP具有多條用于尋址電極和總線電極的噴墨印刷導線。
背景技術：
可通過納米顆粒油墨來印刷PDPs中的噴墨印刷總線電極和尋址電極。金屬納米顆粒油墨由各自分散的金屬納米顆粒和分散劑組成(ULVAC Inc.的歐洲專利公開1349135A1和Abe等的美國專利公開20040043691A1)。
Toyota等的美國專利公開20040038616A1公開了一種平板顯示器襯底的制造方法，該方法包括通過脫除工藝在浮法玻璃襯底的底部形成多條凹槽，從而形成包括在各個凹槽之間的突起的阻擋肋，然后通過噴墨法或分散法在所述凹槽的底部形成電極。用納米顆粒油墨在玻璃或氧化銦錫(ITO)表面形成狹窄的金屬線的可替換的方法是適度地處理襯底至具有與納米顆粒油墨有60°的接觸角(Hashimoto等人的美國專利公開20030083203A1)。在常用的表面處理方法中，如使用CF4、C2F6、C3F8或氟烷基-官能化的硅烷的氟化法，可以得到20°-60°的接觸角，但是缺點是印刷和固化金屬線的粘結(jié)力損失。
美國專利6387519公開了高度耐劃痕的彩色且清晰的涂層的多組分復合涂料，所述涂層經(jīng)風化后能夠保持耐劃痕性。
美國專利6118426公開了一種可電子尋址顯示器的制造方法，其包括類似于傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷操作中多色工藝的多次印刷操作。在某些工藝中，電子非活性油墨被印刷在襯底的接收區(qū)域，而在其它操作中，電子活性油墨印刷在襯底的其它區(qū)域。
美國專利公開20030168639A1中公開了金屬納米顆粒簇油墨以及使用所述簇油墨形成導電金屬圖案的方法。所述金屬納米顆粒簇油墨包括膠態(tài)金屬納米顆粒和雙官能化合物。通過使用聚二甲基硅氧烷-聚合物(PDMS-聚合物)模具作為印模在襯底上形成金屬納米顆粒圖案并熱處理襯底來形成所述導電金屬圖案。無需使用昂貴的系統(tǒng)，微米尺寸的導電金屬圖案可以容易地以簡單且便宜的方式在各種襯底上形成，因而在很多工業(yè)領域非常有用。
歐洲專利公開1383597公開了一種金屬納米顆粒膠體溶液、金屬-聚合物納米復合物以及它們的制備方法。金屬納米顆粒膠體溶液和金屬-聚合物納米復合物可以使用各種聚合穩(wěn)定劑來制備，并且其具有均勻的顆粒直徑和形狀。金屬納米顆粒膠體溶液和金屬-聚合物納米復合物具有廣泛的應用，例如抗菌劑、滅菌器、導電膠、導電油墨和用于圖像顯示的電磁波防護屏。
日本專利公開2004-207659公開了一種水可脫落印刷區(qū)域，其通過在襯底的非電路圖案區(qū)印刷水可脫落油墨而形成。當其中分散有平均顆粒直徑為0.1-50nm的導電納米金屬粉末的水基膠體溶液被涂覆在襯底表面時，所述膠體溶液僅僅附著在襯底的未印刷區(qū)域，該區(qū)域變?yōu)殡娐穲D案區(qū)域。然后，加熱襯底，通過膠體溶液中液體的單獨蒸發(fā)，導電納米金屬粉末相互融合，并且在未印刷區(qū)域中形成由納米金屬粉末組成的導電金屬層。其后制造出電路。
但是，在所有上述技術中，沒有考慮到油墨的充足的耐磨性和粘附性以及油墨印刷襯底的柔韌性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及噴墨印刷的導線例如噴墨印刷的尋址和總線電極與基底的粘附性的改善。
本發(fā)明還涉及為了得到柔性基底并增強基底壽命而改善噴墨印刷導線的耐磨性和柔韌性。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于噴墨印刷導線的改善了噴墨印刷導線的耐磨性和柔韌性的金屬油墨。金屬油墨可包括在溶劑中分散的金屬納米粉末及至少一種耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物。分散的金屬納米粉末可以包括銀、金、鉑、鈀、鎳和銅。
耐磨-促進納米顆粒改善了噴墨印刷導線的耐磨性，而柔韌性-促進聚合物改善了噴墨印刷導線的柔韌性。耐磨-促進納米顆?？梢詾槟z態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒以及碳納米顆粒中的至少一種。柔韌性-促進聚合物可以為硅氧烷聚合物和/或官能化的硅氧烷聚合物。
所述硅氧烷聚合物可包括至少一種式(I)的聚硅氧烷R1nR2mSiO(4-n-m)/2(I)其中每個R1可以相同或不同，表示H、OH、一價烴基或一價硅氧烷基；每個R2可以相同或不同，表示含有至少一個反應性官能團的基團，其中0＜n＜4，0＜m＜4且2≤(m+n)＜4。
所述反應性官能團可選自羥基、羧基、異氰酸酯基、封端聚異氰酸酯基、伯胺基、仲胺基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基、不飽和酯基、馬來酰亞胺基、富馬酸酯基、酸酐基、羥基烷基酰胺基以及環(huán)氧基。
硅氧烷聚合物可以包括至少一種式(II)或(III)的聚硅氧烷R3Si-O-(SiR2O-)n-(SiRRaO)m-SiR3…………………(II)RaR2Si-O-(SiR2O-)n′-(SiRRaO)m′-SiR2Ra…………………(III)其中m為至少為1的值；m′的范圍為0-75；n的范圍為0-75；n′的范圍為0-75；且每個R可以相同或不同，選自H、OH、一價烴基、一價硅氧烷基和它們的混合物；且Ra具有式(IV)的結(jié)構(gòu)-R3-X ………………………(IV)其中-R3選自亞烷基、氧化亞烷基、亞烷基芳基、亞烯基、氧化亞烯基、亞烯基芳基；X表示含有至少一種反應性官能團的基團，所述反應性官能團選自羥基、羧基、異氰酸酯基、封端聚異氰酸酯基、伯胺基、仲胺基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基、不飽和酯基、馬來酰亞胺基、富馬酸酯基、酸酐基、羥基烷基酰胺基以及環(huán)氧基。
二者擇一地或此外，硅氧烷聚合物可包括至少一種聚硅氧烷，該聚硅氧烷為至少一種下述反應物的反應產(chǎn)物(i)至少一種式(V)的聚硅氧烷R3Si-O-(SiR2O-)n′-SiR3(V)其中R可以相同或不同，表示選自H、OH、一價烴基、硅氧烷基及其混合物的基團，且至少一個由R表示的基團為H，n′的范圍為0-100，其中在至少一種聚硅氧烷中Si-H的含量百分比的范圍為2-50；和(ii)至少一種分子，其含有至少一個伯羥基和至少一個可參與水解反應的不飽和鍵。
在油墨中的金屬納米粉末和耐磨-促進納米顆粒/柔韌性-促進聚合物是可交聯(lián)的。交聯(lián)可以在油墨的燒結(jié)過程中進行，例如可以在油墨的噴墨印刷之后進行，從而在襯底上形成導線。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種具有改善的耐磨性的金屬油墨的制備方法，所述金屬油墨包括與普通金屬油墨混合的耐磨-促進納米顆粒和/或柔韌性-促進聚合物。膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒以及碳納米顆粒中的至少一種可被用作耐磨-促進納米顆粒。硅氧烷聚合物和/或官能化的硅氧烷聚合物可被用作柔韌性-促進聚合物。
混合過程可以通過超聲處理來進行。二氧化硅顆粒的表面改性可通過與硅烷的縮合反應來進行，所述硅烷具有至少一個金屬可附著官能團，其中金屬可附著官能團具有至少一個N-、O-、S-和/或P-原子。金屬可附著官能團可以選自胺、二胺、三胺、四胺、多胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸酯、膦酸酯和酚。
溶膠-凝膠納米顆?？赏ㄟ^有機(烷氧基)硅烷與至少一種有機官能團的共縮合反應而合成，其中存在至少N-、O-、S-和/或P-原子，或者存在過渡金屬烷氧化物或過渡金屬烷氧化物彼此之間或與有機分子的共聚反應產(chǎn)物。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于顯示器的襯底，其包括含有多條具有改善的粘附性和/或改善的耐磨性和柔韌性的噴墨印刷導線的基底，所述襯底包括介于基底和導線之間的金屬粘附促進層和粘附至基底和導線的至少一種耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物。耐磨-促進納米顆粒優(yōu)選為膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒和/或碳納米顆粒。所述柔韌性-促進聚合物優(yōu)選為硅氧烷聚合物和/或官能化硅氧烷聚合物。
金屬粘附促進層可以包括式(VI)的交聯(lián)分子或式(VII)的交聯(lián)分子或式(IX)的交聯(lián)分子YRn(VI)其中Y為N-、S-或P-原子，n＝2或3，且每個R獨立地為H-原子或烷基；
ZR′m(VII)其中Z為N-、S-或P-原子，m＝2或3，且每個R′獨立地為H原子或式(VIII)的硅烷基SiR″3(VIII)其中R″為烷基，其可以相同或不同；或者RSiX4(IX)其中式(IX)的R為H-原子、OH-基、Cl-原子或烷氧基，并且每個X獨立地為H-原子、OH-基、Cl-原子、烷氧基、烷基或有機基團，其中所述有機基團包括至少一個金屬可結(jié)合基團。
所述有機基團可以包括胺、二胺、三胺、四胺、多胺、酰胺、聚酰胺、肼、吡啶、咪唑、噻吩、羧酸、羧酸鹵化物、硫化物、二硫化物、三硫化物、四硫化物、多硫化物、磺酸、磺酸鹵化物、磷酸酯、膦酸酯、環(huán)氧化物、酚和聚醚的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于含有多條噴墨印刷導線的顯示器的襯底的制備方法，該方法包括在基底上形成金屬粘附層；通過噴墨印刷在金屬粘附層上涂覆金屬油墨，從而形成多條導線，其中金屬油墨包含至少一種附著于基底和導線的耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物。所述耐磨-促進納米顆粒優(yōu)選為膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒和碳納米顆粒。所述柔韌性-促進聚合物優(yōu)選為硅氧烷聚合物和/或官能化硅氧烷聚合物。
可通過使用NH3、H3S和/或PH3進行等離子體處理、使用式(VI)的物質(zhì)進行等離子體處理或者利用式(VII)的硅烷等離子體聚合而形成金屬粘附促進層。優(yōu)選地，式(IX)的物質(zhì)被用于形成金屬粘附促進層。金屬粘附促進層通過濕化學法形成。在這種情況下，通過將基底浸入式(VI)的物質(zhì)的溶液來形成金屬粘附促進層。


參照下述結(jié)合附圖的詳細描述，對本發(fā)明更全面的理解以及本發(fā)明許多上述和其它的特征及優(yōu)點將會顯而易見且同樣變得更易理解，在附圖中相似的參考符號表示相同或相似的組分，其中圖1為本發(fā)明的一個實施方案的襯底的剖視圖；
圖2圖示了顆粒的合成和交聯(lián)，特別地，圖2a-2c圖示了氨基官能化的二氧化硅顆粒的合成以及它們與銀納米顆粒的交聯(lián)，圖2d-2f圖示了環(huán)氧官能化的二氧化硅顆粒的合成以及它們與銀納米顆粒的交聯(lián)；圖3A圖示了環(huán)氧官能化的聚硅氧烷的合成；圖3B圖示了環(huán)氧官能化的聚硅氧烷與氨基官能化的二氧化硅顆粒的交聯(lián)；以及圖3C圖示了環(huán)氧官能化的聚硅氧烷與粘附促進層的交聯(lián)。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖對本發(fā)明進行舉例說明。
為了改善噴墨印刷導線的耐磨性以及柔韌性，金屬油墨可包含分散在溶劑中的金屬納米粉末以及至少一種耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物。
分散的金屬納米粉末可包括銀、金、鉑、鈀、鎳和銅。
耐磨-促進納米顆粒改善了噴墨印刷導線的耐磨性，而柔韌性-促進聚合物改善了噴墨印刷導線的柔韌性。
耐磨-促進納米顆?？梢詾槟z態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒以及碳納米顆粒中的至少一種。
柔韌性-促進聚合物可以為硅氧烷聚合物和/或官能化硅氧烷聚合物。
硅氧烷聚合物可以包括至少一種聚硅氧烷。
聚硅氧烷可以由式(I)表示R1nR2mSiO(4-n-m)/2(I)其中每個R1可以相同或不同，表示H、OH、一價烴基或一價硅氧烷基；每個R2可以相同或不同，表示含有至少一個反應性官能團的基團，其中0＜n＜4，0＜m＜4且2≤(m+n)＜4。
每個R2的反應性官能團可以選自羥基、羧基、異氰酸酯基、封端聚異氰酸酯基、伯胺基、仲胺基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基、不飽和酯基、馬來酰亞胺基、富馬酸酯基、酸酐基、羥基烷基酰胺基以及環(huán)氧基。
聚硅氧烷可以由式(II)或(III)表示R3Si-O-(SiR2O-)n-(SiRRaO)m-SiR3(II)RaR2Si-O-(SiR2O-)n′-(SiRRaO)m′-SiR2Ra(III)其中m為至少為1的值；m′的范圍為0-75；n的范圍為0-75；n′的范圍為0-75；每個R可以相同或不同，選自H、OH、一價烴基、一價硅氧烷基和它們的混合物；Ra具有式(IV)的結(jié)構(gòu)-R3-X (IV)其中-R3選自亞烷基、氧化亞烷基、亞烷基芳基、亞烯基、氧化亞烯基、亞烯基芳基；X表示含有至少一種反應性官能團的基團，所述反應性官能團選自羥基、羧基、異氰酸酯基、封端聚異氰酸酯基、伯胺基、仲胺基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基、不飽和酯基、馬來酰亞胺基、富馬酸酯基、酸酐基、羥基烷基酰胺基以及環(huán)氧基。
二者擇一地或此外，聚硅氧烷可以是至少一種下述反應物的反應產(chǎn)物(i)至少一種式(V)的聚硅氧烷R3Si-O-(SiR2O-)n′-SiR3(V)其中每個R可以相同或不同，表示選自H、OH、一價烴基、硅氧烷基以及它們的混合物的基團，且至少一個由R表示的基團為H； n′的范圍為0-100，其中在聚硅氧烷中Si-H的含量百分比的范圍為2-50；和(ii)至少一種分子，其含有至少一個伯羥基和至少一個可參與水解反應的不飽和鍵。
在油墨中的金屬納米粉末和耐磨-促進納米顆粒/柔韌性-促進聚合物可以交聯(lián)。交聯(lián)可以在油墨的燒結(jié)過程中進行，例如可以在油墨的噴墨印刷之后進行，從而在基底上形成導線。
本發(fā)明提供了一種用于顯示器的襯底，其包括含有多條具有改善的粘附性和/或改善的耐磨性和柔韌性的噴墨印刷導線的基底，所述襯底包括介于基底和導線之間的金屬粘附促進層以及附著至基底和導線的至少一種下述物質(zhì)膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒、碳納米顆粒、硅氧烷聚合物、官能化硅氧烷聚合物。
所述金屬粘附促進層可以包括式(VI)的交聯(lián)分子或式(VII)的交聯(lián)分子YRn(VI)其中Y為N-、S-或P-原子，n＝2或3，且每個R獨立地為H-原子或烷基；和ZR′m(VII)其中Z為N-、S-或P-原子，m＝2或3，且每個R′獨立地為H-原子或式(VIII)的硅烷基SiR″3(VIII)其中每個R″為烷基，其可以相同或不同。
金屬粘附促進層可包括式(IX)的交聯(lián)分子RSiX4(IX)其中R為H-原子、OH-基、Cl-原子和/或烷氧基，且每個X獨立地為H-原子、OH-基、Cl-原子、烷氧基、烷基和/或有機基團，其中所述有機基團包括至少一個金屬可結(jié)合基團。
所述有機基團可以包括胺、二胺、三胺、四胺、多胺、酰胺、聚酰胺、肼、吡啶、咪唑、噻吩、羧酸、羧酸鹵化物、硫化物、二硫化物、三硫化物、四硫化物、多硫化物、磺酸、磺酸鹵化物、磷酸酯、膦酸酯、環(huán)氧化物、酚和聚醚中的至少一種。
圖1為本發(fā)明的一個實施方案的襯底的剖面圖。交聯(lián)的耐磨-促進納米顆粒4、6、7和柔性聚合物5(環(huán)氧基官能化的聚硅氧烷)通過粘附促進層2(等離子體聚合的六甲基硅氮烷)交聯(lián)至銀納米顆粒3(優(yōu)選直徑為1-50nm)和基底1上。為了改善使用金屬納米油墨形成的導線的耐磨性，溶膠-凝膠二氧化硅顆粒6、二氧化硅顆粒7(例如得自Degussa AG的AEROSIL R-900)和分散的碳顆粒4(例如得自CABOT Corp.的PRINTEX L6)結(jié)合至銀顆粒3上。而且，由于柔性硅氧烷聚合物5，燒結(jié)的金屬納米油墨的柔韌性也得到了改善。
由在基底1(氧化銦錫(ITO)涂覆的玻璃襯底)和金屬粘附促進層2上的燒結(jié)油墨(由上述物質(zhì)燒結(jié)而得的油墨)形成的導線改善了導線的耐磨性和柔韌性。
銀顆粒3通過鍵8相互連接。柔性硅氧烷聚合物5通過鍵11結(jié)合至金屬粘附促進層2。柔性硅氧烷聚合物5通過鍵12結(jié)合至銀顆粒3。柔性硅氧烷聚合物5通過鍵13結(jié)合至溶膠-凝膠顆粒6。二氧化硅顆粒7通過鍵14結(jié)合至銀顆粒3。二氧化硅顆粒7通過鍵15結(jié)合至金屬粘附促進層2。柔性硅氧烷聚合物5通過鍵16結(jié)合至二氧化硅顆粒7。銀顆粒3通過鍵17結(jié)合至溶膠-凝膠顆粒6。
在下文中將描述一種含有促進耐磨性、粘附性和柔韌性的納米級添加劑的金屬油墨組合物的制備方法。
金屬油墨可以通過將至少一種(優(yōu)選二者)耐磨性-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物與常用的金屬油墨混合而制得。膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒和碳納米顆粒中的至少一種可被用作耐磨性-促進納米顆粒。硅氧烷聚合物和/或官能化硅氧烷聚合物可以用作柔韌性-促進聚合物。
混合過程可以通過超聲處理來進行。二氧化硅顆粒的表面改性可通過與硅烷的縮合反應來進行，所述硅烷具有至少一個金屬可附著官能團，其中所述金屬可附著官能團具有至少一個N-、O-、S-和/或-P原子。所述金屬可附著官能團可以選自胺、二胺、三胺、四胺、多胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸酯、膦酸酯和酚。
可以通過有機(烷氧基)-硅烷與至少一種有機官能團的共縮合反應來合成溶膠-凝膠納米顆粒，其中存在至少N-、O-、S-和/或P-原子，或者存在過渡金屬烷氧化物或過渡金屬烷氧化物之間或與有機分子的共聚反應產(chǎn)物。
下面將描述一種包括多條噴墨印刷導線的用于顯示器的襯底的制造方法。
所述方法包括在基底上形成金屬粘附層；和通過噴墨印刷在金屬粘附層上涂覆金屬油墨而形成多條導線。金屬油墨優(yōu)選包含膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒、碳納米顆粒、硅氧烷聚合物和官能化硅氧烷聚合物中的至少一種。
可通過使用NH3、H3S和/或PH3進行等離子體處理、使用式(VI)的物質(zhì)進行等離子體處理或者利用式(VII)的硅烷等離子體聚合而形成金屬粘附促進層。優(yōu)選地，式(IX)的物質(zhì)用于形成金屬粘附促進層。優(yōu)選地，金屬粘附促進層通過濕化學法形成。在這種情況下，通過將基底浸入式(VI)的物質(zhì)的溶液來形成金屬粘附促進層。
下文中，將參照下述實施例對本發(fā)明的實施方案進行更詳細的描述。但是，給出這些實施例是出于對本發(fā)明舉例說明的目的，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例在第一步操作中，按照圖2的2a和2b所示來制備氨基官能化的二氧化硅顆粒22。將10g二氧化硅顆粒7(例如得自Degussa AG的AEROSIL R-900)分散在300ml的(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷21(用作金屬粘附促進硅烷)的10-1-10-3mol/l乙醇溶液中。將混合物在40-50℃下攪拌1-20小時并在40-100℃干燥。得到的氨基官能化的二氧化硅顆粒22在室溫下保存。
在第二步操作中，按照圖2的2d和2e所示來制備環(huán)氧官能化的二氧化硅顆粒25。將10g二氧化硅顆粒7(例如得自Degussa AG的AEROSIL R-900)分散在300ml的(3-環(huán)氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷24(用作金屬粘附促進的硅烷)的10-1-10-3mol/l乙醇溶液中。將混合物在40-50℃下攪拌1-20小時并在40-70℃干燥。得到的環(huán)氧基官能化的二氧化硅顆粒25在室溫下保存。
在第三步操作中，如圖3A所示來制備環(huán)氧官能化的聚硅氧烷20。在氮氣氣氛下，將10g的1，2-環(huán)氧-5-己烯19和當量為總單體固體量的20-25ppm的碳酸氫鈉放入反應器中，逐步升溫至75℃。在此溫度下，在攪拌下加入占總量5％的7.1g含有硅烷的聚硅氧烷18(例如得自BASF Corp.的MASILWAXBASE)，隨后加入0.02g甲苯、0.005g異丙醇和基于總單體固體量為10ppm當量的氯鉑酸。然后，使放熱反應至95℃。在此溫度下，將剩余的聚硅氧烷(含有硅烷)以溫度不超過95℃以上的量加入。在添加完成后，反應溫度保持在95℃，并且通過紅外光譜法監(jiān)測反應溫度直到硅烷吸收譜帶(Si-H，215cm-1)消失。
在第四步操作中，通過超聲處理來混合制得的氨基官能化的二氧化硅顆粒22(見圖2的2b)、環(huán)氧官能化的二氧化硅顆粒25(見圖2的2e)、環(huán)氧官能化的聚硅氧烷20(見圖3A)以及研磨的碳納米顆粒4(例如得自CABOT Corp.的PRINTEX L6)和銀油墨(例如溶于溶劑中的銀納米顆粒3)?；诮饘儆湍目傊亓?，這些添加劑的重量百分比為0.1-20。如圖3B所示，環(huán)氧官能化的聚硅氧烷20可結(jié)合至氨基官能化的二氧化硅顆粒22。如圖2的2c所示，銀顆粒3可以通過鍵23結(jié)合至氨基官能化的二氧化硅顆粒22。二者擇一或此外，如圖2的2f所示，銀顆粒3可以通過鍵26結(jié)合至環(huán)氧基官能化的二氧化硅顆粒25。
使用多噴嘴噴墨印刷機，所得的銀納米油墨組合物可以噴墨印刷在具有粘附促進層2(等離子聚合的六甲基硅氮烷)的基底1上。環(huán)氧官能化的聚硅氧烷20與粘附促進層2的結(jié)合27示于圖3C中。為了形成固體噴墨印刷導線，將印刷基底在100-250℃下加熱20-70分鐘。得到的基底可用于等離子體顯示器板(PDP)制備中所涉及的過程。
使用上述銀納米油墨組合物進行噴墨印刷的結(jié)果，固化銀線的耐磨性、粘附性和柔韌性得到了改善，這對于制備PDP是非常重要的要求，特別是當在柔性基底上形成噴墨印刷的尋址和總線電極時。
原則上，可通過化學分析用電子能譜法(ESCA)和衰減全反射傅里葉變換紅外光譜法(ATR-FTIR)來檢測基于Si-O-C、C-N-C、C-N、C-O、C-S和C-P鍵的交聯(lián)油墨添加劑的存在?？梢酝ㄟ^下述方式來確定平均粒度檢測由透射電子顯微鏡(TEM)得到的電子顯微照片，測量在TEM圖像上的顆粒的直徑，并基于TEM圖像來計算平均粒度。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，諸如噴墨印刷的尋址和總線電極的導線與用于PDP的基底的粘附性、它們的耐磨性和柔韌性得到了改善，因而基底的壽命和柔韌性也得到了改善。
盡管參照其示例性的實施方案已對本發(fā)明進行了具體描述，但是對本領域普通技術人員來說，許多替換、改變和變化是顯而易見的。因此，在此列出的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案僅用于舉例說明，而不是限定性的。在不背離如下述權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神的前提下，可以作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種金屬油墨，其包括在溶劑中分散的金屬粉末，以及耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物中的至少一種添加劑。
2.權(quán)利要求1的金屬油墨，其中金屬粉末是金屬納米粉末，并且所述至少一種添加劑包括耐磨-促進納米顆粒，所述耐磨-促進納米顆粒膠體包括二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒和碳納米顆粒中的至少一種。
3.權(quán)利要求1的金屬油墨，其中金屬粉末為金屬納米粉末，并且所述至少一種添加劑包括柔韌性-促進聚合物，所述柔韌性-促進聚合物包括硅氧烷聚合物和官能化硅氧烷聚合物中的至少一種。
4.權(quán)利要求3的金屬油墨，其中所述硅氧烷聚合物包括至少一種式(I)的聚硅氧烷R1nR2mSiO(4-n-m)/2(I)其中每個R1獨立地表示H、OH、一價烴基或一價硅氧烷基；每個R2獨立地表示具有至少一個反應性官能團的基團；并且0＜n＜4，0＜m＜4且2≤(m+n)＜4。
5.權(quán)利要求4的金屬油墨，其中所述反應性官能團為羥基、羧基、異氰酸酯基、封端聚異氰酸酯基、伯胺基、仲胺基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基、不飽和酯基、馬來酰亞胺基、富馬酸酯基、酸酐基、羥基烷基酰胺基或環(huán)氧基。
6.權(quán)利要求3的金屬油墨，其中所述硅氧烷聚合物包括至少一種式(II)或(III)的聚硅氧烷R3Si-O-(SiR2O-)n-(SiRRaO)m-SiR3(II)RaR2Si-O-(SiR2O-)n′-(SiRRaO)m′-SiR2Ra(III)其中m為至少為1的值；m′的范圍為0-75；n的范圍為0-75；n′的范圍為0-75；每個R獨立地表示H、OH、一價烴基、一價硅氧烷基或它們的混合物；并且Ra具有式(IV)的結(jié)構(gòu)-R3-X(IV)其中-R3選自亞烷基、氧化亞烷基、亞烷基芳基、亞烯基、氧化亞烯基、亞烯基芳基；以及X表示具有至少一種反應性官能團的基團，所述反應性官能團選自羥基、羧基、異氰酸酯基、封端聚異氰酸酯基、伯胺基、仲胺基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、氨基甲酸乙酯基、乙烯基、不飽和酯基、馬來酰亞胺基、富馬酸酯基、酸酐基、羥基烷基酰胺基以及環(huán)氧基。
7.權(quán)利要求3的金屬油墨，其中所述硅氧烷聚合物包括至少一種聚硅氧烷，所述聚硅氧烷為至少一種下述反應物的反應產(chǎn)物(i)至少一種式(V)的聚硅氧烷R3Si-O-(SiR2O-)n′-SiR3(V)其中每個R獨立地表示H、OH、一價烴基、硅氧烷基或它們的混合物；并且至少一個R為H，且n′的范圍為0-100，并且至少一種聚硅氧烷的Si-H含量百分比的范圍為2-50％；和(ii)至少一種分子，其具有至少一個伯羥基和至少一個可參與水解反應的不飽和鍵。
8.權(quán)利要求1的金屬油墨，其中金屬粉末為金屬納米粉末，且金屬納米粉末和所述至少一種添加劑是可交聯(lián)的。
9.一種金屬油墨的制備方法，所述方法包括將耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物中的至少一種添加劑在溶劑中與金屬粉末混合。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述至少一種添加劑包括耐磨-促進納米顆粒，所述耐磨-促進納米顆粒包括膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠顆粒和碳納米顆粒。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述至少一種添加劑包括柔韌性-促進聚合物，所述柔韌性-促進聚合物包括硅氧烷聚合物和官能化硅氧烷聚合物中的至少一種。
12.權(quán)利要求9的方法，其中通過超聲處理進行混合。
13.權(quán)利要求10的方法，其中通過二氧化硅納米顆粒的表面改性來制備所述耐磨-促進納米顆粒，所述表面改性通過與硅烷的縮合反應來進行，所述硅烷具有至少一個金屬可附著官能團，所述金屬可附著官能團具有至少一個N原子、O原子、S原子和P原子。
14.權(quán)利要求13的方法，其中所述金屬可附著官能團是胺、二胺、三胺、四胺、多胺、吡啶、咪唑、羧酸、磺酸、磷酸酯、膦酸酯或酚。
15.權(quán)利要求10的方法，其中由有機(烷氧基)-硅烷與至少一種有機官能團的共縮合反應合成所述溶膠-凝膠納米顆粒，其中存在至少一個N、O、S和P原子，或者存在過渡金屬烷氧化物或過渡金屬烷氧化物相互之間或其與有機分子的共聚反應產(chǎn)物。
16.一種用于顯示器的襯底，包括；基底；多條導線；介于基底和導線之間的金屬粘附促進層；以及附著至金屬粘附促進層和導線的耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物的至少一種添加劑。
17.權(quán)利要求16的襯底，其中所述至少一種添加劑包括耐磨-促進納米顆粒，所述耐磨-促進納米顆粒膠體包括二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒和碳納米顆粒中的至少一種。
18.權(quán)利要求16的襯底，其中所述至少一種添加劑包括柔韌性-促進聚合物，所述柔韌性-促進聚合物包括硅氧烷聚合物和官能化硅氧烷聚合物中的至少一種。
19.權(quán)利要求16的襯底，其中所述金屬粘附促進層包括式(VI)的交聯(lián)分子、式(VII)的交聯(lián)分子和式(IX)的交聯(lián)分子中的至少一種YRn(VI)其中Y為N、S或P原子，且每個R獨立地為H原子或烷基，且n＝2或3；以及ZR′m(VII)其中，m＝2或3，Z為N、S或P原子，且每個R′獨立地為H原子或式(VIII)的硅烷基SiR″3(VIII)其中每個R″獨立地為烷基；或者RSiX4(IX)其中式(IX)的R為H-原子、OH-基、Cl-原子或烷氧基，且每個X獨立地為H-原子、OH-基、Cl-原子、烷氧基、烷基或具有至少一個金屬可結(jié)合基團的有機基團。
20.權(quán)利要求19的襯底，其中所述有機基團包括胺、二胺、三胺、四胺、多胺、酰胺、聚酰胺、肼、吡啶、咪唑、噻吩、羧酸、羧酸鹵化物、硫化物、二硫化物、三硫化物、四硫化物、多硫化物、磺酸、磺酸鹵化物、磷酸酯、膦酸酯、環(huán)氧化物、酚和聚醚中的至少一種。
21.一種具有權(quán)利要求16的襯底的平板顯示板。
22.一種用于顯示器的襯底的制造方法，所述方法包括在基底上形成金屬粘附層；以及通過噴墨印刷在金屬粘附層上涂覆金屬油墨，從而形成多條導線，金屬油墨包含分散在溶劑中的金屬粉末、以及耐磨-促進納米顆粒和柔韌性-促進聚合物中的至少一種添加劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述至少一種添加劑包括耐磨-促進納米顆粒，所述耐磨-促進納米顆粒包括膠態(tài)二氧化硅納米顆粒、熱解法二氧化硅納米顆粒、溶膠-凝膠納米顆粒和碳納米顆粒中的至少一種。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述至少一種添加劑包括柔韌性-促進納米顆粒，所述柔韌性-促進納米顆粒包括硅氧烷聚合物和官能化硅氧烷聚合物中的至少一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中通過使用NH3、H3S和/或PH3進行等離子體處理、使用式(VI)的物質(zhì)進行等離子體處理或者利用式(VII)的硅烷等離子體聚合而形成金屬粘附促進層YRn(VI)其中Y為N-、S-或P-原子，且每個R獨立地為H-原子或烷基，n＝2或3；和ZR′m(VII)其中，m＝2或3，Z為N-、S-或P-原子，且每個R′獨立地為H-原子或式(VIII)的硅烷基SiR″3(VIII)其中每個R″獨立地為烷基。
26.權(quán)利要求22的方法，其中式(IX)的物質(zhì)被用于形成金屬粘附促進層RSiX4(IX)其中R為H-原子、OH-基、Cl-原子或烷氧基，且每個X獨立為H-原子、OH-基、Cl-原子、烷氧基、烷基或具有至少一個金屬可結(jié)合基團的有機基團。
27.權(quán)利要求22的方法，其中所述金屬粘附促進層可通過濕化學法形成。
28.權(quán)利要求27的方法，其中通過將基底浸入式(VI)的物質(zhì)的溶液來形成金屬粘附促進層YRn(VI)其中Y為N-、S-或P-原子，n＝2或3，且每個R獨立地為H-原子或烷基。
全文摘要
提供一種用于噴墨印刷導線的金屬油墨、一種制備該金屬油墨的方法、一種用于具有多條噴墨印刷導線的顯示器的襯底以及一種制備該襯底的方法。所述金屬油墨包括分散的金屬納米粉末和溶劑，其中金屬油墨包括耐磨－促進納米顆粒和/或柔韌性－促進聚合物。所述分散的金屬納米粉末包括銀、金、鉑、鈀、鎳和/或銅中的至少一種。所述用于噴墨印刷導線的金屬油墨改善了諸如噴墨印刷的尋址和總線電極的噴墨印刷導線對基底的粘附性、耐磨性和柔韌性。
文檔編號H05K3/14GK1869134SQ20061005924
公開日2006年11月29日 申請日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者A·克利薩齊, M·謝迪格, W·亨布斯 申請人:三星Sdi株式會社, 三星Sdi德國有限責任公司