CN114749346A - 一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法及显示装置，包括如下步骤：制备导电浆：将导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂按质量配比混合制成导电浆；涂覆步骤：将所述导电浆通过输送阀体涂覆于玻璃基板的其中一面上，根据预定的图案绘制成导电线路；烘干步骤：以100℃至200℃对将涂覆有导电浆的玻璃基板进行烘烤，烘烤时间为240秒至360秒；烧结步骤：升温至400℃至550℃加热玻璃基板180秒至500秒，再以600℃至800℃加热200秒至600秒后，降温至室温，有效降低线路的电阻，可实现长线路布局，增加玻璃基板版面的大小尺寸，提升显示装置视觉效果。

Description

一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法及显示装置
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，尤其涉及一种玻璃基板电路的制备方法及显示装置。
背景技术
在夹胶玻璃(中空玻璃)上内嵌入电子线路及元器件，可以广泛应用于工业和家用智能化设备。在玻璃基板上印刷上导电线路，将灯珠焊接固定于焊盘上并与导电线路电连接即可制成可发光的显示板。对于如何在玻璃基板上形成导电线路，主流的技术路线包括ITO导电膜、表面蚀刻线路、印刷线路等技术手段，上述几种技术中，ITO导电膜受限于玻璃透光率要求，透光率越高、膜层就需要越薄，电阻很大，当加大膜层厚度，透光率低也就失去了玻璃屏的通透需求，因此ITO导电膜产品的电阻都相对较大。表面印刷线路通常采用丝网印刷、喷墨打印、3D打印，其中丝网印刷、喷墨打印均需要导电浆料有一定的流动性，喷墨打印要求的流动性更高，流动性越大，所得线路高度就必须越低，而当线路宽度一定时，线路厚度越薄电阻越大。由于线路存在压降，而使用的灯珠有使用电压范围，低于一定的电压值灯珠点不亮，电阻越大，线路存在的压降越大，可实现的线路长度越小。当线路长度较小时，玻璃基板版面的大小尺寸受到限制，而版面越小，玻璃拼接缝越多，拼接处无法安装LED灯珠，导致屏幕中间黑线较多，影响屏幕视觉效果，导致产品难以在市场上广泛推广。如果采用表面蚀刻线路填充，加工难度高、生产效率较低。对于3D打印技术，对材料的要求很高，且加工成本很高，效率也较低，难以符合建筑幕墙大批量使用的需求。
为确保产品的透明度，线路宽度需尽可能小，线路的横截面积与电阻成反比，因而为了降低电阻，在同等材料的情况下，需加大线路的横截面积，在宽度一定的情况下，只能增加线路的厚度。喷墨打印效率高，可将非常复杂的图案以很高精度很快打印出来，但喷墨打印要求浆料粘度较低，即便重复打印也无法增加厚度，重复打印后上面的浆料会流动导致线路精度无法控制；丝网印刷与喷墨打印相同，浆料粘度低，无法重复印刷以增加厚度。在厚度无法有效增加的情况下，降低电阻变得很困难。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法及显示装置，其可通过提供足够粘度的导电浆料和本制备方法，烧结后线路厚度可达0.1mm以上，增加线路的横截面积以有效降低线路的电阻，可实现长线路布局，增加玻璃基板版面的大小尺寸，提升显示装置视觉效果。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，包括如下步骤：
制备导电浆：将导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂按质量配比混合制成导电浆；
涂覆步骤：将所述导电浆通过输送阀体涂覆于玻璃基板的其中一面上，根据预定的图案绘制成导电线路；
烘干步骤：以100℃至200℃对将涂覆有导电浆的玻璃基板进行烘烤，烘烤时间为240秒至360秒；
烧结步骤：升温至400℃至550℃加热玻璃基板180秒至500秒，再以600℃至800℃加热200秒至600秒后，降温至室温。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，在所述涂覆步骤中，输送阀体通过喷嘴将所述导电浆喷涂于玻璃基板的其中一面上，所述喷嘴的喷涂速度为100～500mm/s。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，所述喷嘴的孔径为0.01～0.02mm。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，在所述涂覆步骤中，导电线路包括直线段和与直线段呈弧度的拐角段，所述喷嘴在直线段的喷涂速度为100～350mm/s，喷嘴在拐角段的喷涂速度为400～500mm/s。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，在所述涂覆步骤中，还包括喷涂高度自调节步骤，所述喷涂高度自调节步骤包括：
输送阀体开始涂覆导电浆后，传感器同步检测传感器至玻璃基板的距离数据；
传感器将距离数据传输至控制单元，控制单元将实时的距离数据与预设距离数据进行比对；
当实时的距离数据与预设距离数据的差值大于或等于预设最大误差值e时，控制单元控制升降装置带动喷嘴上升或下降，对差值进行补偿。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，所述传感器为激光距离传感器，所述输送阀体为螺杆阀或压电阀，所述升降装置为升降气缸或丝杆螺母副升降机构，所述喷嘴安装于升降装置上。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，所述导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比为75％～80％：3％～10％：4％～15％：0.5％～5％：0.5％～5％。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，所述导电材料为金属粉或石墨烯粉或二者的混合物，所述粘结剂由丁内酯、乙基纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂、三乙二醇单丁醚组成。
所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，所述溶剂为松油醇、十二醇脂、二乙二醇单丁醚中的一种或混合物，所述抗氧化剂由醋酸锌、冰醋酸、碘化锌组成，所述增稠剂中各组份的质量比为聚酰胺蜡20％～30％、聚乙二醇10％～30％、甘油8％～15％、十二烷基苯磺酸钠30％～50％。
一种显示装置，其中，包括玻璃基板和发光组件，所述玻璃基板由所述的基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法而制成，所述发光组件设于玻璃基板的其中一面上。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
提供特制的高粘度导电浆料，用涂覆的方法绘制简单的电路图，确保烧结后线路的厚度，从而降低电阻。
不采用丝网印刷或喷墨打印，用输送阀体配合喷嘴将高粘度浆液喷涂于玻璃基板上，适应高粘度浆液作业。
导电浆料抗氧化性能优异，即使较大厚度的情况下，依然不容易被空气氧化，避免导电浆料烧结后一段时间因氧化而掉落的情况发生，维持良好的导电性能。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明的玻璃基板的结构示意图
附图标记说明：
1、玻璃基板 2、直线段 3、拐角段
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
实施例1
参阅图1和图2，本发明提供一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其中，包括如下步骤：
制备导电浆：将导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂按质量配比混合制成导电浆；
涂覆步骤：将所述导电浆通过输送阀体涂覆于玻璃基板1的其中一面上，根据预定的图案绘制成导电线路，输送阀体通过喷嘴将所述导电浆喷涂于玻璃基板的其中一面上，所述喷嘴的喷涂速度为100～500mm/s，所述喷嘴的孔径为0.01～0.02mm；
烘干步骤：以100℃至200℃对将涂覆有导电浆的玻璃基板进行烘烤，烘烤时间为240秒至360秒，在本实施例中，烘烤温度为200℃，烘烤时间为360秒；
烧结步骤：升温至400℃至550℃加热玻璃基板180秒至500秒，再以600℃至800℃加热200秒至600秒后，降温至室温，在本实施例中，升温至550℃加热玻璃基板500秒，再以800℃加热600秒，再降温至室温，室温为5℃至35℃。
在本实施例中，可根据玻璃基板的厚度控制加热时间，玻璃基板越厚，加热时间越长；也可根据玻璃基板的厚度控制加热温度，玻璃基板越厚，加热温度越高；
现有的技术中，喷墨打印要求浆料粘度较低，即便重复打印也无法增加厚度，重复打印后上面的银浆会流动导致线路精度无法控制；丝网印刷与喷墨打印面临同样的技术问题，浆料粘度低，无法重复印刷以增加厚度。而本方案在导电浆中添加增稠剂，使导电浆的粘稠度较高，有利于直接线状涂覆，较高粘稠度的导电浆分子间的粘结力大，在烧结后可以以较大的厚度附着于玻璃基板上而不掉落。
本方案通过输送阀体经由喷嘴将所述导电浆喷涂于玻璃基板的其中一面上，与喷墨打印和丝网印刷相比，输送阀体可以适用于输送较高粘度的浆液，在本实施例中，输送阀体为螺杆阀或压电阀，螺杆阀或压电阀不会因输送浆液的高粘度而使内部部件粘结损坏。
喷嘴的喷涂速度为100～500mm/s，所述喷嘴的孔径为0.01～0.02mm。喷嘴的孔径对导电线路的宽度影响较大，喷涂速度对导电线路的厚度影响较大，为确保显示屏产品的透明度，线路宽度需尽可能小于1mm，经过技术人员的实验，更优选地，孔径为0.01mm、0.013mm或0.02mm，喷涂速度为100～500mm/s较为适宜。
在烧结步骤中，先升温至400℃至550℃加热玻璃基板180秒至500秒，再以600℃至800℃加热200秒至600秒，通过两段式烧结工艺，先以较低的温度加热导电浆，使浆液的内层和外层都能被均匀加热完成第一阶段的烧结，再以较高的温度加热，使浆液的内层和外层都能同步被烧结，避免了开始阶段以较高温度加热导致外层浆液被固化而内层浆液被包围难以彻底加热的问题。。
参阅图2，在所述涂覆步骤中，导电线路包括直线段2和与直线段呈弧度的拐角段3，直线段2可近似地理解为曲率无穷小的弧线，拐角段3的曲率明显地比直线段的曲率大，因此喷嘴在拐角段3的角速度比在直线段2的角速度大，拐角段3的线速度也相应地大于直线段2的线速度，亦即单位时间内喷嘴在拐角段3走过的距离是大于在直线段2走过的距离的，若喷嘴在直线段2的喷涂速度和在拐角段3的喷涂速度一致，则会导致导电浆在拐角段3的厚度小于直线段2处的厚度，导致导电线路厚薄不均。因此，在本方案中，喷嘴在直线段2的喷涂速度为100～350mm/s，喷嘴在拐角段3的喷涂速度为400～500mm/s。喷嘴在拐角段3的喷涂速度设置为大于在直线段2的喷涂速度，以弥补在拐角段3处较大的线速度导致导电浆料被涂覆得较薄的缺陷，作为速度的补偿。优选地，喷嘴在直线段2的喷涂速度为100mm/s，在拐角段3的喷涂速度为400mm/s。
当本发明方法制备的显示装置在建筑幕墙上使用时，由于存在气压，看上去不动的玻璃基板实际一直在承受正负压而不停的变形，玻璃基板并不能保证整体处于同一高度水平面上，实际生产作业中要求喷嘴高度保持在1mm左右，因此，在所述涂覆步骤中，还包括喷涂高度自调节步骤，所述喷涂高度自调节步骤包括：
输送阀体开始涂覆导电浆后，传感器同步检测传感器至玻璃基板的距离数据；
传感器将距离数据传输至控制单元，控制单元将实时的距离数据与预设距离数据进行比对；
当实时的距离数据与预设距离数据的差值大于或等于预设最大误差值e时，控制单元控制升降装置带动喷嘴上升或下降，对差值进行补偿，在本实施例中，误差值e为0.02mm。也就是，允许实时的喷嘴与玻璃基板之间的距离数据与预设距离数据最大误差为0.02mm，一旦超过最大允许误差值，控制单元控制升降装置带动喷嘴上升或下降自动地对高度进行补偿，动态地将喷嘴高度维持在大约1mm左右，保持导电浆输出的均匀性及获得所需厚度，避免了在有所凹凸的玻璃基板上喷涂的导电线路厚度不一的情况发生。
进一步地，传感器为激光距离传感器，所述升降装置为升降气缸或丝杆螺母副升降机构，所述喷嘴安装于升降装置上。激光距离传感器的准确度高，适用于精密仪器或电子元器件的距离检测。
为了增加导电浆料的粘结性能，导电浆料中的导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比为75％～80％：3％～10％：4％～15％：0.5％～5％：0.5％～5％。具体地，导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比为75％、7％、10％、4％、4％。
现有技术的银浆(导电材料)为追求电阻低会增加导电浆中银的比例，但由于需要添加其他物质银比例最高不能超过88％，一般最高在85％左右，所以想过于通过增加银比例来降低电阻是无法实现的。
本实施例中导电浆料的配比增加了粘结剂的比重，达到3％～10％，通过添加增稠剂增加了黏度，从而使得可以将线路的厚度加厚同时又保证烧结性能。但是，若粘结剂和增稠剂添加过多必然会导致导电材料(银)比例的下降，而银比例的下降会使电阻增大，抵消厚度增加带来的电阻减少效果，因此，技术人员面临的问题是平衡银的比例和粘结剂、增稠剂添的比例，寻找最佳平衡点，使得最后烧结出的线路电阻最少。
本实施例中粘结剂的比重为3％～10％、增稠剂比重为0.5％～5％，导电材料的比例并未下降太多，维持在75－80％的范围，在烧结厚度与银含量之间找到一个平衡点，使电阻维持在较低值。
所述导电材料为金属粉或石墨烯粉或二者的混合物，金属粉可以为银粉或铜粉或两者的混合物。优选地，导电材料为银粉。粘结剂由丁内酯、乙基纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂、三乙二醇单丁醚组成，具体配比为丁内酯60％、乙基纤维素26％、硝基纤维素10％、丙烯酸树脂1％、三乙二醇单丁醚3％。
所述溶剂为松油醇、十二醇脂、二乙二醇单丁醚中的一种或混合物，所述抗氧化剂由醋酸锌、冰醋酸、碘化锌组成，所述增稠剂中各组份的质量比为聚酰胺蜡20％～30％、聚乙二醇10％～30％、甘油8％～15％、十二烷基苯磺酸钠30％～50％。具体地，增稠剂中各组份的质量比为聚酰胺蜡28％、聚乙二醇14％、甘油15％、十二烷基苯磺酸钠43％。在这一配比下，增稠剂单位体积的增稠性能最强。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，喷嘴在直线段的喷涂速度为350mm/s，在拐角段的喷涂速度为500mm/s，烘烤温度为100℃，烘烤时间为240秒，升温至400℃加热玻璃基板180秒，再以600℃加热200秒，再降温至室温。导电浆料中的导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比为77％、5％、10％、3％、5％。增稠剂中各组份的质量比为聚酰胺蜡30％、聚乙二醇30％、甘油8％、十二烷基苯磺酸钠32％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，喷嘴在直线段的喷涂速度为225mm/s，在拐角段的喷涂速度为450mm/s，烘烤温度为150℃，烘烤时间为300秒，升温至475℃加热玻璃基板340秒，再以700℃加热400秒，再降温至室温。
导电浆料中的导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比为80％、4％、9％、2％、5％。增稠剂中各组份的质量比为聚酰胺蜡25％、聚乙二醇29％、甘油15％、十二烷基苯磺酸钠31％。
对比例
对比例与实施例1的区别在于，导电浆料由导电材料、粘结剂、溶剂组成而不添加增稠剂和抗氧化剂，导电材料、粘结剂、溶剂的质量配比为70％、8％、22％。
表一
方案 电路烧结后电阻值
实施例1 0.72Ω
实施例2 0.89Ω
实施例3 0.98Ω
对比例 4Ω
表二
Figure BDA0003586623160000111
Figure BDA0003586623160000121
烧结后最大粘结厚度，即导电浆被烧结后不掉落的最大厚度，根据上表可得，导电浆中添加增稠剂，可使浆液的粘稠度增加，实现大厚度附着，大厚度的导电线路可以降低电路的电阻和压降，增加屏幕尺寸和提升整体显示效果。
在导电浆中添加抗氧化剂，是由于大厚度的导电浆在烧结后和空气接触面积大，容易被空气氧化导致脱落，添加抗氧化剂后可有效避免导电浆被空气氧化。
通过实施例1方案制备的玻璃基板电路烧结后最大粘结厚度最大，而对比例中没有添加增稠剂和抗氧化剂，导致导电浆的粘度相对低，当其厚度在0.05mm以上时会发生掉落现象，烧结后最大粘结厚度最小。实施例1的导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比75％、7％、10％、4％、4％为相对最为平衡的配比，在此配比下，粘结剂和增稠剂有一定的含量，浆液的粘稠度增加，实现烧结后线路的大厚度，大厚度的导电线路可以降低电路的电阻和压降，而在保证较大厚度的前提下，导电材料(银)比例并不低，在这一平衡的配比下，烧结电路的电阻阻值为最低。
实施例4
本实施例提供一种显示装置，其中，包括玻璃基板1和发光组件，所述玻璃基板1由所述的基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法而制成，所述发光组件设于玻璃基板的其中一面上。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备导电浆：将导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂按质量配比混合制成导电浆；
涂覆步骤：将所述导电浆通过输送阀体涂覆于玻璃基板的其中一面上，根据预定的图案绘制成导电线路；
烘干步骤：以100℃至200℃对将涂覆有导电浆的玻璃基板进行烘烤，烘烤时间为240秒至360秒；
烧结步骤：升温至400℃至550℃加热玻璃基板180秒至500秒，再以600℃至800℃加热200秒至600秒后，降温至室温。
2.根据权利要求1所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，在所述涂覆步骤中，输送阀体通过喷嘴将所述导电浆喷涂于玻璃基板的其中一面上，所述喷嘴的喷涂速度为100～500mm/s。
3.根据权利要求2所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，所述喷嘴的孔径为0.01～0.02mm。
4.根据权利要求2所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，在所述涂覆步骤中，导电线路包括直线段和与直线段呈弧度的拐角段，所述喷嘴在直线段的喷涂速度为100～350mm/s，喷嘴在拐角段的喷涂速度为400～500mm/s。
5.根据权利要求2所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，在所述涂覆步骤中，还包括喷涂高度自调节步骤，所述喷涂高度自调节步骤包括：
输送阀体开始涂覆导电浆后，传感器同步检测传感器至玻璃基板的距离数据；
传感器将距离数据传输至控制单元，控制单元将实时的距离数据与预设距离数据进行比对；
当实时的距离数据与预设距离数据的差值大于或等于预设最大误差值e时，控制单元控制升降装置带动喷嘴上升或下降，对差值进行补偿。
6.根据权利要求5所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，所述传感器为激光距离传感器，所述输送阀体为螺杆阀或压电阀，所述升降装置为升降气缸或丝杆螺母副升降机构，所述喷嘴安装于升降装置上。
7.根据权利要求1所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，所述导电材料、粘结剂、溶剂、增稠剂、抗氧化剂的质量配比为75％～80％：3％～10％：4％～15％：0.5％～5％：0.5％～5％。
8.根据权利要求1所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，所述导电材料为金属粉或石墨烯粉或二者的混合物，所述粘结剂由丁内酯、乙基纤维素、硝基纤维素、丙烯酸树脂、三乙二醇单丁醚组成。
9.根据权利要求1所述的一种基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法，其特征在于，所述溶剂为松油醇、十二醇脂、二乙二醇单丁醚中的一种或混合物，所述抗氧化剂由醋酸锌、冰醋酸、碘化锌组成，所述增稠剂中各组份的质量比为聚酰胺蜡20％～30％、聚乙二醇10％～30％、甘油8％～15％、十二烷基苯磺酸钠30％～50％。
10.一种显示装置，其特征在于，包括玻璃基板和发光组件，所述玻璃基板由权利要求1至9任一项所述的基于大尺寸玻璃基板电路的制备方法而制成，所述发光组件设于玻璃基板的其中一面上。
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