用包含金属纳米粒子和纳米线的油墨形成导电图案制造技术

本发明专利技术公开了使用含有纳米催化剂的油墨制造导电图案的系统和方法，所述纳米催化剂例如为金属纳米粒子和纳米线。所述印刷图案的几何结构、所述油墨的纳米粒子含量和所述产品的最终应用在单独或与这些其它因素结合时所希望的导电性，可能支持了可能形成导电图案的制造方法，所述制造方法没有化学镀层、没有固化或有修改的镀层和/或固化步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用包含金属纳米粒子和纳米线的油墨形成导电图案相关专利申请的交叉引用本申请要求2012年5月18日提交的美国临时申请的优先权，其申请号为No.61/648,966，题目为“用金属纳米粒子和纳米线在基板上印刷图案的方法，其中所述印刷的图案在镀层时不需要活化过程”，通过引用并入本文。
本专利技术总体涉及柔性印刷电子产品(FPE)。更特别地，本专利技术涉及在柔性基板膜上形成微观导电图案的方法，根据本方法柔性透明的印刷图案在镀层前不需要活化。
技术介绍
使用射频天线和电阻式及电容式触摸显示屏技术的器件可包含既透明又导电的材料。对应用这些产品的器件和系统的需求正在上升，因此，可能越来越需要可以高效、可靠、经济地生产这些元件的系统和方法。导电性有助于功能性并且透明性有助于用户体验，因此含有所述触摸屏幕的器件的使用者能够看到显示在显示屏上的信息而不是源自导电图案上的反射。通常，铟锡氧化物(ITO)因其光学透明性和导电性而被用作用于触摸屏传感器应用的金属氧化物。ITO可被用于制造应用于液晶显示器、平板显示器、触摸屏、太阳能板和飞机挡风玻璃的透明导电涂层。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开了通过使用纳米催化剂油墨柔性印刷形成导电图案的方法，该方法包括：清洁基板；使用油墨在所述基板的第一侧上印刷图案，其中所述图案包含至少一条线，其中所述线为1-25微米宽，和其中所述油墨包括粘结剂和包含多个纳米粒子和多条纳米线的的至少一种的多个纳米-催化剂，其中形成的所述多个纳米-催化剂是钯-铜纳米-催化剂、银纳米-催化剂或铜纳米-催化剂的一种，和其中所述油墨包含至少50重量％的纳米-催化剂；和固化所述第一图案。在一个实施方式中，公开了通过使用纳米催化剂油墨柔性印刷形成导电图案的方法，该方法包括：清洁基板；使用油墨在所述基板的第一侧上印刷图案，其中所述图案包含至少一条线，其中所述线为1-25微米宽，和其中所述油墨包括粘结剂和多个纳米催化剂，其中所述形成的多个纳米催化剂是乙二醇银纳米-催化剂或葡萄糖银纳米-催化剂的至少一种，和其中所述油墨包含至少50重量％的纳米-催化剂；和镀层所述图案。在一个实施方式中，公开了通过使用纳米催化剂油墨柔性印刷形成导电图案的方法，该方法包括：清洁基板；使用油墨在所述基板的第一侧上印刷图案，其中所述图案包含至少一条线，其中所述线为1-25微米宽，和其中所述油墨包括粘结剂和多个纳米催化剂，其中所述形成的多个纳米催化剂是乙二醇铜纳米-催化剂或葡萄糖铜纳米-催化剂的至少一种，和其中所述油墨包含至少50重量％的纳米-催化剂。为了能更好的理解下面的详细说明，前述已经相当广泛地概述了本专利技术的所述特征。形成权利要求主题的附加特征和特性将在下文描述。因此，本文描述的实施方式包含了用于解决与一些现有系统和方法相关的各种缺点的特征和特性的组合。在阅读了以下示例性实施方式的详细描述以及参考附图的基础上，上面所述各种特性和特征及其它对本领域技术人员将是显而易见的。附图说明为了详细描述本专利技术的示例性实施方式，将会参考以下附图，其中：图1是用于说明根据本专利技术的实施方式制造高分辨率导电图案(HRCP)的系统的图。图2是用于说明根据本专利技术的实施方式制造高分辨率导电图案(HRCP)的备用系统的图。图3是根据本专利技术的实施方式制造高分辨率导电图案的方法的流程图。详细描述以下公开通过引用被并入：US7,070,406“Apparatusforembossingaflexiblesubstratewithapatterncarriedbyanopticallytransparentcompliantmedia(用于将柔性基板压刻出由光学透明的顺应性介质承载的图案的装置)”，US6,245,249“Micro-structureandmanufacturingmethodandapparatus(微-结构及生产方法和装置)”，US20060134562A1“Methodofformingmicro-pattern(形成微-图案的方法)”，US6,632,342“Methodsoffabricatingamicrostructurearray(生产微结构阵列的方法)”，US20090020215A1“OpticalCoatingswithNarrowConductiveLines(具有窄导线的光学涂层)”，US7,973,997“Transparentstructures(透明结构)”，和US20020142143A1“Laserengravedembossingroll(激光雕刻压花辊)”及US5,759,473“MethodforproducinganEmbossingroll(生产压花辊的方法)”。本专利技术涉及用油墨组合物在柔性透明基板上印刷高分辨率导电图案线路的方法，所述油墨组合物包含聚合物粘结剂和镀层前不需要活化过程的悬浮的金属纳米粒子及纳米线。通常，ITO膜被用作触摸屏和其它高分辨率的导电图案。在电阻式触膜屏中，当使用者用手指或者尖笔触摸显示屏时，所述ITO膜被推至与ITO玻璃接触，产生了能让处理器计算触摸发生点的坐标(X和Y)并对触摸点作出适当反馈的的电压信号。ITO有可得性(原料)、成本问题和包括与其它材料相比平均电导和膜的脆性的小问题。尤其是，铟作为几乎只在中国开采和生产的一种稀土金属加重了其有限的供应。这样其商业出口就被中国政府控制并溢价。此外，通过气相沉淀生产方法生产ITO，产出的是脆性和相比于铜相对刚性的膜，显示出差的导电性。气相沉淀生产方法既贵又麻烦，使得在生产触摸屏器件时对ITO的选择渐渐减少。最后，除了ITO成分受限之外，在触摸传感器中用ITO的电极图案可能仅以特定的尺寸或分辨率被印刷，特别是传统的印刷技术仅支持具有宽度在25微米以上的特征的电极图案结构。本文描述的方法可以简化及优化触摸传感器膜或如射频天线阵的其它高分辨率导电图案的生产方法。通过使用包含悬浮金属纳米粒子及纳米线的油墨组合物印刷高分辨率导电图案线路，可以从传统生产方法中减少或者省去固化步骤，其可以节省时间并节约相关的成本。在某些实施方式中，油墨中金属纳米粒子及纳米线的按重量计浓度可能足够高至实现导电性，因此减少或省去了一些操作步骤，例如但不限制于固化或化学镀层步骤，所述油墨用于印刷宽度小于25微米的线的柔性印刷过程或其他过程。更具体地，本专利技术涉及减少或省去了紫外线固化油墨组合物中钯化合物的应用。减少或省去钯化合物如乙酸钯的使用可以用于减少生产步骤的数量并增加生产速度。虽然包含多个固化步骤和用于印刷图案的镀层的生产方法可能在某些用途下适用，在其他情况下，从安全、环保或成本角度考虑，将审慎地在所述过程中减少生产步骤的数量和/或缩短其实施如固化和镀层步骤所需的时间。通常，为了使ITO层在触摸屏移动设备中不再被需要，可以使用辊-到-辊的生产方法。基板可以是可用作在其上印刷集成电路的基底的任何材料。本文中所用术语“透明的”指的是如下的结构，该结构宽度小于50μm，优选从1μm–25μm，在另外的实例中宽度小于大约10μm，所述宽度在小于20英寸的距离上用肉眼无法轻易地观察到。所述术语还指的是光透过率大于50％的材料。根据前面所述，这种辊-到-辊的生产方法和构造是对ITO膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用纳米‑催化剂油墨通过柔性印刷形成导电图案的方法，包含：清洁基板；用油墨在所述基板的第一侧上印刷图案，其中所述图案包含至少一条线，其中所述线为1‑25微米宽，和其中所述油墨包含粘结剂和包含多个纳米粒子和多条纳米线的至少一种的多个纳米‑催化剂，其中形成的所述多个纳米‑催化剂是钯‑铜纳米‑催化剂、银纳米‑催化剂或铜纳米‑催化剂的一种，和其中所述油墨包含至少50重量％的纳米‑催化剂；和固化所述第一图案。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 US 61/648,9661.一种使用纳米-催化剂油墨通过柔性印刷形成导电图案的方法，包含：清洁基板；用油墨在所述基板的第一侧上印刷第一图案，其中所述第一图案包含至少一条线，其中所述线为1-25微米宽，和其中所述油墨包含粘结剂和包含多个纳米粒子和多条纳米线的至少一种的多个纳米-催化剂，其中形成的所述多个纳米-催化剂是钯-铜纳米-催化剂、银纳米-催化剂或铜纳米-催化剂的一种，和其中所述油墨包含至少50重量％的纳米-催化剂；和固化所述第一图案。2.根据权利要求1所述的方法，还包含通过在所述第一图案上布置导电材料而镀层所述第一图案，其中所述导电材料是铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)或金(Au)的一种。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个纳米粒子的每个纳米粒子的直径是3nm-200nm，和其中所述多条纳米线的每条纳米线的宽度是1nm-200nm。4.根据权利要求2所述的方法，还包含，在镀层所述第一图案之前，在所述基板的与所述第一图案相反的第二侧上印刷第二图案。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二图案是多个环或第二多条线的一种，并且所述方法还包括镀层所述第一图案的同时镀层所述第二图案。6.根据权利要求1所述的方法，其中固化使用紫外固化或电子束固化的至少一种。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在固化之后，所述第一图案是导电的，其中所述固化是单一的固化。8.一种使用纳米-催化剂油墨通过柔性印刷形成导电图案的方法，包含：清洁基板；用油墨在所述基板的第一侧上印刷图案，其中所述图案包含至少一条线，其中所述线为1-25微米宽，和其中所述油墨包含粘结剂和多个纳米-催化剂，其中形成的所述多个纳米-催化剂是乙二醇银纳米-催化剂或葡萄糖银纳米-催化剂的至少一种，和其中所述油墨包含至少5...

【专利技术属性】
技术研发人员：金丹良，
申请(专利权)人：尤尼皮克塞尔显示器有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US