硅烷处理剂在ＰＤＰ显现电极制造中的运用

在沟通等离子体显现屏(ＡＣＰＤＰ)的制造过程中,厚膜印刷工艺得到了广泛的运用,它具有工艺简略、成本低价、合适批量出产、资料浪费少、污染少等长处。但它印刷图形的精密程度不高,约束了其进一步的发展,尤其在透光率要求较高的ＰＤＰ上板制造中,较宽的显现电极会影响ＰＤＰ的发光亮度。本文着眼于基板玻璃,提出一种用硅烷处理剂对基板玻璃进行外表改性的办法,下降其外表能,使得在平等条件下,浆料对玻璃的触摸角变小,在玻璃外表不易扩展,终究使得印刷的电极线条变窄(依然满足低电阻的要求),改进了发光亮度。

1基本原理

1.1硅烷简介硅烷是一种特别结构的有机硅化合物,可用通式ＹＲＳｉＸ3表示,它是有机和无机“杂交”的化合物,硅烷处理剂其间,Ｘ、Ｙ是两类反响特性不同的基团,Ｘ易与无机物中的玻璃、ＳｉＯ2金属等发作结实结合(物理与化学的),Ｙ则易与有机物中的树脂等发作杰出的结合(物理与化学的),它能改进聚合物与无机物实践粘接强度,这既可能是指真实粘接力的进步,也可能是指浸润性、流变性和其他操作功用的改进。表1为市售的一些典型硅烷产品。南京辰工有机硅资料有限公司的硅烷的用处很多,不同品种的不同也很大。本作业主要是将其作为ＰＤＰ基板玻璃的一种外表处理剂,用来改进玻璃外表功用、下降玻璃的外表张力、操控浆料对玻璃的浸润性,然后进步印刷线条的精密程度。

1.2理论依据表2为一些典型的结构资料与部分硅烷基化外表的临界外表张力(γｃ),由表中数值能够看出,硅烷Ａ、Ｂ的γｃ远低于一般玻璃,乃至比白腊的γｃ还要小。若能下降基板玻璃的外表张力,则浆料对玻璃的触摸角减小,浆料扩展作用削弱,印刷的电极线条就会变窄。文献[1]中曾简略说到,以恰当的水解性硅烷处理玻璃外表,能够操控对玻璃的浸润性。但这仅仅理论上的主意,在实践运用中并非都能到达抱负的作用。对必定的资料,即使是最好的处理剂,如运用不当,则作用甚微,乃至作用截然相反,由运用办法所操控的处理剂分子取向及其薄膜的物理功用(溶解度、可溶性及机械功用),与所选用的硅烷的化学性质相同重要。

2试验成果及剖析

2.1硅烷溶液的制造只有很少几种有机基三烷氧基硅烷能当即与水混合,大多数硅烷在它的烷氧基(Ｘ)水解之前是不溶于水的。本试验成果见表3。三烷氧基硅烷ＲＳｉ(ＯＲ′)3在水中会逐步水解成相应的硅醇,这些硅醇终究将缩组成硅氧烷,这两个反响的速率极大程度上取决于水介质的ｐＨ值。可是在最适合条件下,水解反响相对地较快(几分钟)而缩合反响则慢得多(数小时),较高档的烷氧基硅烷在水中水解得非常缓慢,因为它们是高度疏水性的。酸和碱都能够促进水解,在试验中,把硅烷Ｂ与酸化后的水混合在一起剧烈摇晃,可使有机基三烷氧基硅烷溶解于水并生成硅醇,构成明澈透明的溶液。可是,跟着硅醇缩聚成低聚合度的硅氧烷醇,含硅烷三醇[ＲＳｉ(ＯＨ)3]的水解产品的溶解度下降,水解硅烷的明澈水溶液跟着放置时刻的添加会逐步变得混浊起来,终究以油滴状分出。从试验中能够看出,硅烷Ｂ的酸性水溶液更安稳,且溶解度、溶解时刻随溶液的ｐＨ值以及纯水参加办法的不同而有所不同。本作业选定了浓度小于1%的硅烷酸性水溶液和乙醇溶液对基板玻璃进行预处理,试验成果比较如下:

(1)不同溶液的比较硅烷Ｂ的乙醇溶液与水溶液比较更为安稳,但因为乙醇易挥发,故而用该溶液对基板进行外表处理的时刻不易过长,而且与平等质量浓度的水溶液比较,乙醇溶液的处理作用略差些;(2)不同质量浓度水溶液的比较质量浓度较高的硅烷Ｂ水溶液不太安稳,若质量浓度再高些就不溶于水,质量浓度为1%的水溶液在10ｄ内就会变混浊,比较之下,质量浓度为05%的酸性水溶液安稳性较好,试验作用也较为显着。

2.2硅烷处理剂与玻璃外表的反响硅烷溶液中的硅醇基团在偶联过程中起着重要的作用,当把低质量浓度的水溶液涂敷到玻璃上时,硅烷处理剂很多的硅醇基团朝玻璃取向,在较高温度下枯燥时,硅醇会高度缩组成硅氧烷(直链、环链、球状)。聚硅氧烷能与玻璃外表羟基反响,生成共价的(Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ—)—键。枯燥玻璃外表硅烷结构如图1所示,硅烷处理后的玻璃外表抱负硅烷结构如图2所示。因为聚硅氧烷分子间作用力非常微弱,所以处理过的玻璃外表张力比较低,有利于抑制浆料的扩展。为了使处理剂与玻璃外表的反响愈加充沛,用硅烷处理的时刻和处理后的枯燥办法都是较为重要的。现别离叙说如下:(1)不同浸泡时刻ｔ的影响试验中考察硅烷处理剂的外表处理作用主要是看基板玻璃在处理前后印刷图形线条宽度的改进率ｋ,即一起还要考虑到操作时是否便利可行。图3是依据试验成果绘出的基板玻璃在不同溶液中浸泡时刻ｔ对线宽改进率ｋ的影响曲线,其间曲线1是在质量浓度1%水溶液中的浸泡成果,曲线2是在质量浓度2%乙醇溶液中的浸泡成果。从图中曲线能够看出,乙醇溶液的处理作用不及水溶液,而且因为乙醇溶液的易挥发特性也给实践操作带来了一些困难;而水溶液浸泡时刻稍长会更有益处,不过从功率来考虑,水溶液的浸泡时刻保持在24ｈ以内为妥。别的,在试验过程中也发现,运用制造时刻过长的硅烷Ｂ的水溶液,作用会有所削弱,因而溶液的放置时刻一般不要超越7ｄ。(2)枯燥办法的影响因为较高的温度现有利于处理剂溶液中硅醇与玻璃外表发作反响,下降其外表张力,削减厚膜印刷时浆料在基板外表的扩展,进步图形线宽的改进率,因而,浸泡后经枯燥炉高温处理的基板外表比室温下自然枯燥的作用要好得多。依据本作业的经历,挑选合适的温度进行高温枯燥处理比在室温下延伸浸泡时刻更有用。

2.3功用指标功用指标是指在同一块基板玻璃上,浸过硅烷溶液的部分与未浸过硅烷的另一部分之间进行的比较,因而各种外界条件的搅扰较小,硅烷处理剂且因为玻璃性质不同而发作的影响也很小。(1)线宽改进率将一块基板玻璃的一半用硅烷水溶液进行浸泡处理,而另一半不作任何处理,然后依照惯例厚膜工艺印刷显现电极,再进行枯燥、烧结。成果发现:用硅烷处理剂处理过的基板玻璃上的印刷线条与未经处理的基板上的线条比较,线宽改进率均匀为20%以上。印刷线条的电极截面如图4所示,其间(ａ)为浸过部分的电极,(ｂ)为未浸过部分的电极。(2)电阻基板外表处理后,显现电极尽管线宽变细,但电阻却并未增大反而减小了。因为两种情况下印刷的电极线宽不同,ｄ1<ｄ2,而实践上有用的导电截面积也不同,Ｓ1>Ｓ2,所以细化后的电极反而电阻更小。这不只契合显现电极的制造要求,而且还有助于下降ＰＤＰ的功耗。(3)断线率因为硅烷与有机物(浆猜中的有机溶剂)能够结实结合,所以,尽管印刷的电极线条变细,却不会因而而添加断线率。

3定论用硅烷处理剂对基板玻璃进行预处理的最佳办法是:将玻璃浸泡在质量浓度小于1%的酸性硅烷水溶液中大约十几个小时(加胺类催化剂作用会更好),再在150～200℃的温度下枯燥十几分钟。此刻用厚膜工艺印刷ＰＤＰ的显现电极,线宽改进作用最为显着,烧结后的线宽改进率均匀到达20%以上,而且这种预处理的办法简略,造价低价,作用显着。试验成果表明,用硅烷处理玻璃外表的办法确实能下降玻璃的外表能,以到达操控浸润性的意图,削减显现电极对有用发光面积的遮挡,然后改进了ＰＤＰ的发光亮度。