本发明专利技术公开了在衬底上丝网印刷导电特征的方法，导电特征包括金属各向异性纳米结构和涂料溶液。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在衬底上形成传导性特征。2.相关技术透明导体指的是在高透明度表面或衬底上涂覆的传导性薄膜。透明导体可以被 制成具有表面传导率，同时保持合理的光学透明度。这种表面传导的透明导体广泛地用 作平板液晶显示屏、触摸板、电致发光装置和薄膜光伏电池中的透明电极，用作防静电 层，以及用作电磁波屏蔽层。目前，真空沉积的金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)，是向电介质表面(例 如，玻璃和聚合物膜)提供光学透明性和导电性的工业标准材料。然而，在受到弯曲或 其它物理压力时，金属氧化物膜易碎且易损坏。金属氧化物膜还需要高的沉积温度和/ 或高的退火温度，以便获得高的传导率水平。还可能存在与将金属氧化物膜粘合到如塑 料和有机衬底(例如，聚碳酸酯)的易于吸湿的衬底有关的问题。因此严重限制了金属 氧化物膜在柔性衬底上的应用。此外，真空沉积是高成本的处理并需要专门的设备。此 外，真空沉积的处理不利于形成图案和电路。这通常致使需要昂贵的图案形成处理，例 如，光刻法。传导性聚合物还被用作光学透明的电导体。然而，其通常具有与金属氧化物膜 相比较低的传导率值和较高的光吸收率(尤其是在可见光波长下)，并且缺乏化学稳定性 和长期稳定性。最近，使用传导性纳米结构形成的透明导体已经被开发出来并且对于上述的透 明导体类型具有一些优势。特别地，使用传导性纳米结构形成的透明导体相对较有柔 性，其可通过使用湿式涂覆处理来制备并且可表现出期望的电学特性和光学特性。在例 如第11/766,552号、第11/504,822号、第11/871,767号和11/871,721号美国专利申请中 公开了这样的透明导体，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。此外，尽管上述 的许多设备应用可以使用具有相对大的连续传导区域的透明传导薄片，但这些应用中的 许多还需要一些层，在这些层中，仅较小的区域、图案、迹线、线或者其它这样的特征 是传导性的。尽管已经发展出对于基于纳米结构的透明导体形成图案的一些方法，但这 样的图案形成处理可能表现出制造低效率。因此，需要能够生产具有传导性图案或特征 的基于纳米结构的传导性薄膜。
技术实现思路
依照本专利技术，在衬底上形成了导电特征，其中，所述导电特征包括金属各向异 性纳米结构，并且所述导电特征是通过将包含所述金属各向异性纳米结构的涂料溶液丝 网印刷到所述衬底上形成的。用于对依照本专利技术的导电特征进行丝网印刷的涂料溶液优 选地包括增稠剂和金属各向异性纳米结构。所述涂料溶液可以额外地包括溶剂和碱。附图说明图1是传导性特征的图示，该传导性特征包括依照本专利技术的高于渗透阈值的各 向异性纳米结构；图2是特征的图示，该特征包括低于渗透阈值的各向异性纳米结构；图3是根据一个实施方式的TFT背板的开关设备的截面图；图4示出了显示设备，该显示设备包括基于依照本专利技术的纳米结构的透明电极；图5示出了根据一个实施方式基于顶栅TFT的LCD的截面图；图6示出了根据一个实施方式的PDP的截面图；图7示出了根据一个实施方式的同质结太阳能电池结构；图8示出了根据另一实施方式的异质结太阳能电池结构；图9示出了根据另一实施方式的多结太阳能电池结构。图10是示出了向依照本专利技术的传导性特征施加压力后处理的结果的图示。具体实施例方式依照本专利技术，通过对包括传导性纳米结构的涂料溶液丝网印刷，可以在衬底上 形成透明的传导层和传导特征。丝网印刷是将涂料溶液施加到衬底上的方法，其使用网 眼或屏来支撑模板，模板通常包括阻挡油墨穿过屏到达衬底的一个或多个特征。通过跨 越屏的表面移动的辊子、滚轴或者其它这种设备，迫使油墨穿过屏。为了丝网印刷工艺在衬底上产生与模板的特征准确匹配的锐边特征，涂料溶液 必须具有相对高的粘度。特别地，如果涂料溶液具有大于200cP的粘度，则这是优选 的，并且更优选地具有大于大约900cP的粘度。然而，如下所述，为了在衬底上形成的 特征是传导性的，其中的传导性纳米结构必须足够地分散，以便能够形成传导性网络。 在具有足够高粘度以便有效地进行丝网印刷的涂料溶液中，这样的足够分散可能难以实 现。依照本专利技术，具有各向异性金属纳米结构的涂料溶液用来将透明的导电的特征丝网 印刷到衬底上。传导性纳米结构依照本专利技术的涂料溶液优选地包括导电的纳米结构。本文中使用的“纳米结 构”通常指纳米尺寸的结构，至少是小于500nm的一个尺寸，更优选地是小于250nm、 IOOnm或者25nm的尺寸。优选地，在依照本专利技术的涂料溶液中使用的纳米结构是各向 异性形状的，即，它们具有不等于一的纵横比(长度对直径的比率)。在生产透明的传导 性特征过程中使用各向同性纳米结构可能是困难的，因为这样的纳米结构的相对高的重 量百分数(或表面装填水平)可能对于获得期望的传导率水平是必须的。这样高的装填 水平可能无法接受地影响光学特性，例如混浊度(例如，通常导致更高的混浊度)和透明度(例如，通常导致更低的透明度)。然而，在丝网印刷应用中使用各向异性纳米结构可 能是挑战性的，因为该纳米结构的长度会使得纳米结构在适当粘性的涂料溶液中难以分 散。依照本专利技术的丝网印刷方法和涂料溶液有利地克服这些困难。纳米结构可以是实心的也可以是空心的。实心的各向异性纳米结构包括例如纳 米线。空心的各向异性纳米结构包括例如纳米管。通常，各向异性纳米结构具有5nm 到500nm的直径，优选地具有IOnm到IOOnm的直径，更优选地具有30nm到90nm的直 径，其长度是IOOnm到10 μ m,优选地500nm到1 μ m。纳米结构可以由任何传导性材料构成。最代表性地，传导性材料是金属的。 半传导性的或非传导性的纳米结构与本文公开的方法和装置在衬底上生产透明的传导性 特征相比通常表现差，因为可能需要使用相对高百分比的这种材料来得到可接受的传导 率。并且，这样相对高的量可能不利地影响所产生的特征的光学特性。金属材料可以优 选地是纯金属、包括两种或多种类型金属的金属合金或者双金属材料。合适的金属包括 但不限于银、金、铜、镍、镀金的银、钼和钯。还考虑到，还可能存在由金属的空气 氧化产生的少量氧化物。传导性各向异性纳米结构可以优选地用作依照本专利技术的涂料溶液中的主传导性 介质。优选类型的各向异性金属纳米结构包括金属纳米线。金属纳米线是由金属、金属 合金或者电镀的金属形成的纳米线。合适的金属纳米线包括但不限于银纳米线、金纳 米线、铜纳米线、镍纳米线、镀金的银纳米线、钼纳米线和钯纳米线。共同待审且共同 拥有的第11/766,552号、第11/504,822号、第11/871,767号和第11/871,721号美国申请 描述了制备金属纳米线(例如，银纳米线)的方法，这些美国申请的描述的全部内容通过 引用并入本文。在主传导性介质中使用的各向异性金属纳米结构的另一优选类型包括金属纳米 管。2008年4月18日提交的第12/106,244号共同待审且共同拥有的美国专利申请描述 了制备金属纳米管(例如，金纳米管)的方法，该美国专利申请的描述的全部内容通过引 用并入本文。在各个实施方式中，传导性纳米线具有大约5-10(^111的长度和5-10011111的直 径(或横截面)。在某些实施方式中，纳米线具有大约5-30 μ m的长度和20-80nm的直 径。在优选的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于丝网印刷的涂料组合物，包括： 增稠剂；和 金属各向异性纳米结构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾德里安维诺托，
申请(专利权)人：凯博瑞奥斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。