用于改善粘附的玻璃表面处理制造技术

图案化的制品以及图案化的制品的制造方法。图案化的制品包括玻璃基材和黑色基质区段。黑色基质区段是图案的形式，并且至少一个区段的线宽小于或等于8um。制品还包括置于玻璃基材和黑色基质区段之间的粘合剂。粘合剂提供以下至少一种性质：总表面能小于或等于65mN/m，以及相比于未处理的对照玻璃表面，至少30％的表面极性下降，这是通过H2O和二碘甲烷接触角测量和应用Wu模型确定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善粘附的玻璃表面处理相关申请的交叉参照本申请要求2014年4月4日提交的美国临时申请系列第61/975,160号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本文一般地涉及图案化制品，更具体地，涉及包含玻璃基材和黑色基质区段的图案化制品，其中，所述黑色基质区段是图案的形式。技术背景显示装置，特别是平板显示器，例如液晶显示器(LCD)在每个像素中包括薄膜晶体管(TFT)来驱动显示装置，每个像素具有数微米的维度尺寸。此外，将多个像素排列成图案化矩阵，例如格栅状结构图案。用于平板显示器的替代光源包括发光二极管(LED)和下一代的有机发光二极管(OLED)。如同像素矩阵，以图案化矩阵排列LED。然后将通过每个像素或发光二极管产生的光导向到滤色器阵列，其包括滤色器单元，例如红、绿或蓝(RGB)单元。如同像素那样，滤色器阵列也排列成图案化矩阵，从而使得每个像素通常与单个滤色单元相关联。用于产生LCD或LED滤色器阵列的一种方法涉及采用喷墨系统将RGB颜色墨水“印刷”到玻璃基材上的单个化的颜色单元中。在该方法中，将聚合物组合物(下文有时也称作“黑色基质”)以液体形式沉积到玻璃片上，预烘烤蒸发溶剂，图案化成井阵列，其被升起的壁分开，所述升起的壁经由通过掩模的紫外光部分固化，用碱性溶液显影产生井阵列，然后进行后烘烤。然后使得图案化的玻璃基材通过喷墨头下方，将非常少量的有色墨水置于或印刷到每个井中，形成单个化的RGB颜色单元。围绕着每个井的提升的壁的作用是装纳印刷到该井中的滤色器墨水直到墨水干燥，从而防止不同有色墨水的相互混合。对于高质量图片、高分辨率显示装置的持续需求总是会要求对于给定面积更大的像素密度以及对于滤色器阵列更小尺度的黑色基质图案。但是，为了显示过程中聚合物材料不与玻璃基材发生分层，现有技术对于图案化黑色基质在线宽方面可以小到何种程度存在限制。黑色基质线宽的现有工业标准约为5-8μm。但是，显示器制造商永远希望增加显示器分辨率，因而，对于将黑色基质线宽降低至小于或等于5μm存在持续不断的兴趣和技术目标。
技术实现思路
本文所揭示的实施方式包括图案化制品，其包括玻璃基材和黑色基质区段。黑色基质区段是井图案的形式，其被宽度小于8um的线区段分开。制品还包括置于玻璃基材和黑色基质聚合物之间的粘合剂。粘合剂提供以下至少一种性质：玻璃基材的总表面能小于或等于65mN/m；以及相比于未处理的对照玻璃表面，至少30％的表面极性下降，这是通过水和二碘甲烷接触角测量和应用Wu模型计算表面能确定的。本文所揭示的实施方式还包括改善黑色基质与玻璃基材的粘附的方法。方法包括：提供玻璃基材，以及用粘合剂处理玻璃基材的表面。粘合剂提供总表面能小于或等于65mN/m的玻璃基材，这是通过水和二碘甲烷接触角测量和应用Wu模型计算表面能确定的。方法还可包括：相对于未经处理的表面，伴随而来的至少35％的表面极性下降。方法还包括：将黑色基质施加到用粘合剂处理过的玻璃基材的表面，然后在黑色基质内产生图案。图案包括线区段，以及至少一个线区段的宽度小于8um。本文所揭示的实施方式还可包括改善黑色基质与玻璃基材的粘附的另一种方法。方法包括：提供玻璃基材，以及用粘合剂处理玻璃基材的表面。粘合剂会使得玻璃表面的水接触角增加到至少40°。方法还包括：将黑色基质施加到用粘合剂处理过的玻璃基材的表面，然后在黑色基质内产生图案。图案包括线区段，以及至少一个线区段的宽度小于8um。附图说明被纳入说明书并构成其部分的附图说明说明了下述的数个方面。图1显示施加到玻璃基材的不同粘合剂，以及观察到的基材的经处理表面的水接触角与黑色基质和经处理表面之间的粘合剂特性的关系，这是通过碱性显影剂溶液中的分层时间确定的；图2显示在数种类型的清洗或清洁步骤(包括空气等离子体、KOH溶液、碱性去污剂溶液和水)之后，粘合剂，N,N-二甲基-N-(3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基)十八烷-1-氯化铵(下文称作“YSAMC18”)是如何良好的维持在玻璃基材的表面上的；图3显示不同粘合剂，即具有不同烷基链长的烷基铵化合物，以及对于三种不同的清洗过程循环，每种化合物是如何维持在玻璃基材表面上的；图4是对于两种粘合剂(十八烷基氯化铵和YSAMC18)所观察到的分层时间差异，其施加到玻璃基材，之后用两种不同显影剂溶液接触经过处理的表面；以及图5显示黑色基质性能与总表面能的关系，这是通过4μm未锚定黑色基质线的百分比确定的，其在暴露于碱性显影剂溶液150秒之后保持与玻璃表面粘附。线性回归仅适用于共价键合到玻璃表面的表面处理。具体实施方式高分辨率视频显示器的商业市场是充满竞争的，并且显示器制造商总是希望为它们的客户提供下一代技术。但是，在将更高分辨率显示器带入市场之前，必须先解决技术障碍。一个问题在于，显示器制造商在制造不断变小的滤色器阵列时，当黑色基质图案含有宽度低于约8μm或6μm(以及具体来说低于5μm)的线区段时，遭遇黑色基质与玻璃基材的表面发生分层。认为分层是由于显影或者清洗步骤的结果，例如平版印刷工艺中的碱洗。显影剂溶液在黑色基质-玻璃界面处的渗出会导致黑色基质线区段的切割不足(undercut)，因为线宽图案化至低于现有的5-8μm的工业标准。在沉积黑色基质之前对玻璃基材的表面性质进行改性是改善具有窄宽度的黑色基质线区段的粘附或保持的一种方式。本文描述了对玻璃基材的表面性质进行改性的工艺。可用于对玻璃基材的表面进行改性的工艺是用于制造平板视频显示器，例如，制造用于平板显示器的滤色器阵列。会得益于该工艺的平板显示器或滤色器阵列可以包括较小的显示器，例如照相机和智能手机显示器，至中等尺寸显示器，例如平板和笔记本，以及较大的显示器，例如电视机。通过本文所述工艺进行改性的玻璃基材可以用于制造各种类型的显示器，包括LCD、LED和OLED。具体来说，通过本文所述工艺改性的玻璃基材可用于制造对于上述显示器中的每一种都是必要组件的滤色器阵列。该工艺涉及玻璃基材，其用粘合剂进行处理，以对基材的表面性质进行改性。相信粘合剂用于对沉积黑色基质的玻璃表面进行“涂底漆(prime)”，因此改善了黑色基质材料与玻璃基材的粘合或保持性质。如所述，具体来说，如果黑色基质图案包括宽度小于约8μm的线区段(以及许多情况下，宽度小于6μm或者小于5μm的线区段)的话，则为了使得显影过程中图案化的黑色基质的区段的分层最小化，需要改善的粘附。可用于改善黑色基质粘附和保持小于8μm的区段线宽的表面处理通常与基于有机物的粘合剂相关，其可以为良好清洁的玻璃基材提供更好的疏水特性，而良好清洁的玻璃基材是天然具有亲水性的。相信具有增强的疏水特性的玻璃表面增强了与同样是疏水特性的黑色基质聚合物的界面相容性。在一个方面，将粘合剂施涂到玻璃基材的表面可以在玻璃表面与黑色基质材料之间提供一些化学或物理相互作用。化学键合的程度会取决于粘合剂的具体有机官能度。在化学相互作用的情况下，可以使用具有反应性官能度的粘合剂，当其固化时，可以与黑色基质材料的组分形成共价键。粘合剂的潜在反应性官能度可以包括但不限于：乙烯基或丙烯酸酯基团，其可以与黑色基质聚合物组合物中的其他乙烯基或者丙烯酸酯单体或低聚物共价键合。粘合剂与黑色基质发生化学相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化制品，所述图案化制品包括：玻璃基材；黑色基质区段；其中，所述黑色基质区段是图案的形式，并且至少一个区段的线宽小于8um；以及置于所述玻璃基材和所述黑色基质区段之间的粘合剂，其中，所述粘合剂提供以下至少一种性质：所述玻璃基材的总表面能小于或等于65mN/m；以及相比于未处理的对照玻璃表面，至少30％的表面极性下降，这是通过水和二碘甲烷接触角测量确定的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.04 US 61/975,1601.一种图案化制品，所述图案化制品包括：玻璃基材；黑色基质区段；其中，所述黑色基质区段是图案的形式，并且至少一个区段的线宽小于8um；以及置于所述玻璃基材和所述黑色基质区段之间的粘合剂，其中，所述粘合剂提供以下至少一种性质：所述玻璃基材的总表面能小于或等于65mN/m；以及相比于未处理的对照玻璃表面，至少30％的表面极性下降，这是通过水和二碘甲烷接触角测量确定的。2.如权利要求1所述的制品，其特征在于，相比于未经处理的对照基材，所述粘合剂为所述玻璃基材提供了至少30％的总表面张力的极性分量的降低。3.如权利要求1所述的制品，其特征在于，处于第一方向的所述黑色基质区段或者处于第二方向的所述黑色基质区段具有2-4μm的线宽。4.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述粘合剂是选自下组的脂族链官能有机物：烷基胺、烷基醇、烷基环氧化物、烷基酸和烷基硅烷。5.如权利要求1所述的制品，其特征在于，所述粘合剂是取代烷基硅烷。6.如权利要求5所述的制品，其特征在于，所述取代烷基硅烷包括选自下组的官能团：季氮、醚和硫醚，以及从所述官能团延伸出来的侧接(C6-C30)烷基。7.如权利要求5所述的制品，其特征在于，所述取代烷基硅烷包括季氮和侧接(C10-C24)烷基。8.如权利要求1所述的制品，相对于对照制品，对于5μm线宽的测试区段，在与0.24重量％的氢氧化钾水性溶液接触之后，所述制品展现出至少5秒的分层时间的增加。9.如权利要求8所述的制品，相对于对照制品，对于5μm线宽的测试区段，在与1.0重量％的碳酸钠水性溶液接触之后，所述制品展现出至少5秒的分层时间的增加。10.一种平板显示器，其包括如权利要求1所述的图案化的制品。11.如权利要求10所述的平板显示器，其特征在于，所述图案化的制品是滤色器阵列。12.一种改善玻璃基材上的黑色基质的粘附的方法，所述方法包括：提供玻璃基材；用粘合剂处理所述玻璃基材的表面，其中，所述粘合剂提供小于或等于65mN/m的总表面能，这是通过水接触角和二碘甲烷接触角测量确定的；向用所述粘合剂处理过的所述玻璃基材的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·德罗萨，冯江蔚，J·P·汉密尔顿，J·R·马修斯，水嶋康之，中西久典，W·J·瓦尔扎克，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US