CN104350551A - 包括细金属线的透明基板以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透明基板及其制造方法，其中所述透明基板包括：包括多个分别含有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；以及，在所述沟槽内形成的导电层，其中所述导电层的线宽为0.1μm至3μm，并且所述导电层的平均高度为各个沟槽的最大深度的5％至50％，从而使制造过程简化并且使过程能够连续化，制造成本低廉，而且制造出具有优异的导电性和透明性特征的透明基板。

Description

包括细金属线的透明基板以及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种透明基板及其制造方法，更具体地说，本发明涉及一种透明基板及其制造方法，所述透明基板包括线宽为3μm以下的细金属线并且提供了优异的导电性和透明性特征。
背景技术
具有在聚合物膜或玻璃基板上形成的细导电性图案的导电性基板已经用于各种应用领域，例如在各种应用领域中的电磁波屏蔽过滤器、加热丝玻璃、触摸面板、液晶显示器等。同时，在应用于显示装置或触摸面板的导电性基板中，在导电性图案的线宽超过3μm的情况下，由于导电性图案和基板两者之间的反射率差异，可以很容易地从基板的外侧在视觉上识别出导电性图案，从而导致显示质量劣化。因此，有必要控制导电性图案的线宽使之减小。然而，利用根据现有技术的导电性基板的制造方法可能难以实现这样的细线宽。
更具体地，为了根据现有技术形成具有在其上形成的导电性细图案的导电性基板，可以使用如下方法：一种方法是：在玻璃基板或聚合物基板中形成沟槽，通过湿式涂布法等以导电性材料填充所述沟槽，并且使用刮除法等去除涂布在除了存在于沟槽中之外的基板部分上的导电性材料；另一种方法是：以金属颗粒、金属氧化物等填充沟槽，并且通过对其施加热和/或压力等而对其进行压制。
然而，在湿式涂布法中，可以使用包含导电性聚合物或导电性颗粒等的树脂作为导电性材料。在此，在与固体金属的导电率相比所述树脂的导电率显著低的情况下，提高了其加工速率，在所述沟槽内可以容易地产生非填充区域，由此导致次品率升高。另外，为了实现3μm以下的细线宽，填充在沟槽中的导电性材料需要具有显著精细的纳米尺寸，但是实际上以这样的方法可能难以实现降低导电性材料的尺寸。
同时，在通过对其施加热和/或压力来压制金属颗粒或金属氧化物颗粒的方法的情况下，可能因热量和/或压力而容易地发生图案变形从而导致精确度劣化，由此造成形成精细图案的局限性。
此外，除了上述方法，已有人提出下面这样的具有在该基板上形成导电性细图案的导电性基板的制造方法，具体是通过在基板上使用导电性油墨印刷或电镀精细图案的方案。但是，在使用导电性油墨进行印刷的方案中，为了实现细的线宽，需要将导电性油墨的液滴尺寸小减小至纳米大小级。但是，由于实践中以这样的方式难以实现墨滴尺寸，因而使用导电性油墨进行印刷的方案可能不适宜用于形成具有3μm以下线宽的图案。此外，在所述电镀方案的情况下，由于可能难以选择性地仅对沟槽进行电镀，需要在电镀之后通过使用抛光颗粒的抛光操作去除在除了沟槽之外的区域上形成的金属层。但是，在这种情况下，由于可能难以对其应用连续的工艺，如辊-对-辊工艺，因而可能需要相对长的制造时间，并且可能造成相对繁琐的工艺。
发明内容
技术问题
本发明的一个方面提供了一种其中导电性图案的线宽为3μm以下，并且表现出优良的导电性和透明性特征的透明基板的制造方法，其中所述制造方法使制造过程简单并且可以使用连续的工艺例如辊对辊工艺。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种透明基板的制造方法可以包括：形成包括多个各自含有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；通过在所述树脂图案层上沉积金属而形成导电层，所述导电层的平均高度控制为各个沟槽的最大深度的5％至50％，并且将金属沉积角度相对于所述树脂图案层的法线方向控制在-15°至15°的范围内；以及，除了存在于所述沟槽内的所述导电层部分之外，从所述树脂图案层的剩余区域物理地去除导电层。
所述沟槽的最大宽度可以是0.1μm至3μm，并且所述沟槽的最大深度可以是所述沟槽最大宽度的0.2倍至2倍。相对于垂直方向，所述沟槽的侧面可以具有从0°到15°范围的倾斜角。在所述沟槽的侧面上的上部边缘的曲率半径可以等于或小于所述沟槽最大深度的0.3倍。所述沟槽底面的总面积可以是所述树脂图案层的总横截面面积的0.1％至5％。
包括多个沟槽的树脂图案层的形成可以通过压印法，光刻法或电子束光刻法进行。
所述导电层的形成可以这样进行：使得沉积在所述沟槽的侧面上的导电层的厚度为所述导电层的平均高度的25％以下。
可以通过刮除法、分离法或它们的组合进行所述导电层的物理去除。可以通过使用三聚氰胺泡沫或具有粗糙表面的织物抛光并去除所述导电层的方法来进行所述导电层的物理去除。
如果需要，所述导电层的形成可以进一步包括：在金属沉积之前在所述树脂图案层上形成粘合控制层。所述粘合控制层的形成可以通过化学气相沉积法或物理气相沉积法进行。用于形成粘合控制层的材料的沉积角度可以是相对于所述树脂图案层的法线方向在大约-15°至15°的范围内。
所述导电层的形成可以进一步包括形成黑化层。所述黑化层的形成可以通过化学气相沉积法或物理气相沉积法进行。用于形成黑化层的材料的沉积角度可以是相对于所述树脂图案层的法线方向在大约-15°至15°的范围内。
根据本发明的一个方面，所述制造方法可以进一步包括：在物理去除导电层之后使所述树脂图案层平坦化。
根据本发明的另一个方面，透明基板可以包括：包括多个各自含有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；和在所述沟槽内形成的导电层，其中所述导电层的线宽为0.1μm到3μm并且所述导电层的平均高度为各个沟槽最大深度的5％至50％。
同时，在根据本发明的另一个方面的透明基板中，当相对于垂直方向所述沟槽的一个侧面的倾斜角的绝对值由θ1表示，并且相对于所述垂直方向所述沟槽的另一个侧面的倾斜角的绝对值由θ2表示时，在tanθ1+tanθ2＝0的情况下，所述导电层的垂直剖面可以满足以下公式1和2：
[公式1]
0≤S1D2/(S0HD-S0 2)≤0.3
[公式2]
0≤S2D2/(S0HD-S0 2)≤0.3，
其中，H是所述沟槽的最大深度，且D是所述沟槽的最大宽度，并且当将所述导电层的平均高度定义为h以及将穿过置于从所述沟槽的中心点起1.2h的高度处的点的水平线定义为基准线时，面积S0是指置于所述基准线以下的所述导电层的横截面面积，面积S1是指在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的一个侧面的所述导电层的横截面面积，且面积S2是在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的另一个侧面的所述导电层的横截面面积。
同时，在根据本发明的另一个方面的所述透明基板中，当相对于垂直方向所述沟槽的一个侧面的倾斜角的绝对值由θ1表示并且相对于所述垂直方向所述沟槽的另一个侧面的倾斜角的绝对值由θ2表示时，在tanθ1+tanθ2>0的情况下，所述导电层的垂直剖面可以满足以下公式3和4：
[公式3]
0≤S1(tanθ1+tanθ2)cosθ1/[{2D-H(tanθ1+tanθ2)}T0-2S0]≤0.3
[公式4]
0≤S2(tanθ1+tanθ2)cosθ2/[{2D-H(tanθ1+tanθ2)}T0-2S0]≤0.3，
其中，T0是由以下[公式5]定义的值，
[公式5]
T0＝[H(tanθ1+tanθ2)-D+{(D-H(tanθ1+tanθ2))2+2S0(tanθ1+tanθ2)}0.5]/(tanθ1+tanθ2)，
其中，H是所述沟槽的最大深度，且D是所述沟槽的最大宽度，以及当将所述导电层的平均高度定义为h，并且将穿过置于从所述沟槽的中心点起1.2h的高度处的点的水平线定义为基准线时，面积S0是置于所述基准线以下的所述导电层的横截面面积，面积S1是在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的一个侧面的所述导电层的横截面面积，且面积S2是在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中附着到所述沟槽的另一个侧面的所述导电层的横截面面积。
同时，根据本发明的另一个方面的透明基板可以进一步包括在所述导电层上部的平坦化层。在这种情况下，在平坦化层和形成所述树脂图案层的材料之间的折射率的差异可以是在0.3以下。
所述透明基板的开口率可以是95％至99.9％，并且所述透明基板的薄层电阻可以是0.01Ω/□到100Ω/□，其具有优异的透明性和导电性特征。
有益效果
在根据本发明的示例性实施方式的透明基板的制造方法中，可以形成具有3μm以下线宽的极细的金属线，且因此，可以显著降低由于所述细金属线的反射导致的透明性劣化，从而可以制造出具有优异透明性的透明基板。因此，根据本发明的示例性实施方式制造的所述透明基板可以有效地用于显示器领域例如触摸面板或透明有机发光二极管(OLEDs)。
进一步地，根据所述透明基板的制造方法，由于可以通过连续工艺例如辊对辊工艺制造出包括导电层的透明基板，因此其生产率优异，并且由此所需要的生产成本可以相对低。而且，通过物理地金属去除，所述制造方法可以具有能够显著减少化学废料生成的环境友好型特征。
附图说明
图1和图2是说明根据本发明的示例性实施方式的包括导电层的透明基板的制造方法的各种实施例的图。
图3是使用扫描电子显微镜(SEM)对根据本公开的示例性实施方式的沟槽成像获得的图像。
图4是说明在根据本公开的示例性实施方式的透明基板中沟槽的横截面形状的实施例的图。
图5是使用光学显微镜对根据本公开的示例性实施方式的包含导电层的透明基板成像获得的图像。
图6是通过对根据本公开的发明实施例制造的透明基板成像获得的图像。
图7是通过对根据本公开的比较例1的透明基板成像获得的图像。
图8是通过对根据本公开的比较例2的透明基板成像获得的图像。
图9是说明根据本公开的一种示例性实施方式的透明基板的导电层的垂直剖面的图。
实施方式
在下文中，将参考附图详细说明本发明的示例性实施方式。但是，提供以下附图并借助实施例进行说明以便于详细解释本发明。因此，本发明不应该被理解为限于本文所列出的具体实施例。同时，在附图中，自始至终使用相同的附图标记用于表示相同或相似的元件，并且为了更好的理解本发明，在附图中显示出的各元件可以被扩大、缩小或省略。
为了制造一种具有优良导电性和透明性特征的透明基板，作为进行反复研究的结果，本发明的发明人发现，在导电层的形成过程中，将所述导电层的平均高度控制在沟槽深度的50％以下并且将金属沉积角度相对于树脂图案层的法线方向控制在-15°至15°的范围内，从而可以制造出包括具有3μm以下线宽的导电层的透明基板，然后，完成了本发明。
更具体地，本发明的一种示例性实施方式涉及一种透明基板的制造方法，所述方法包括：形成包括多个各自具有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；通过在所述树脂图案层上沉积金属形成导电层，将所述导电层的平均高度控制在各个沟槽的最大深度的5％至50％，并且将金属沉积角度相对于所述树脂图案层的法线方向控制在-15°至15°的范围内；以及除了存在于所述沟槽的导电层部分之外，从所述树脂图案层的剩余区域物理地去除导电层。
如图1所示，根据本发明的所述示例性实施方式的所述透明基板的制造方法可以包括：形成包括多个沟槽24的树脂图案层20(参见图1(A))，在所述树脂图案层20上形成导电层30(参见图1(B))，以及，除了存在于所述沟槽24中的导电层30部分之外，从所述树脂图案层20的剩余区域物理地去除所述导电层30(参照图1(C))。
首先，可以形成包括多个沟槽24的所述树脂图案层20。在这种情况下，如图1所示，可以在基底部件10上形成所述树脂图案层20，但是所述树脂图案层20的形成并不限于此。也可以不使用单独的基底部件形成所述树脂图案层20。同时，在所述基底部件10上形成所述树脂图案层20时能够使用的基底部件没有特别的限制，但是可以由透明材料制成，其中，在形成所述导电层之后，该基底部件不会从在此使用的树脂图案层20上分离。例如，所述基底部件10可以是玻璃基板、透明聚合物膜等。所述聚合物膜可以是，例如，聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚碳酸酯膜、聚萘二甲酸乙二酯膜、聚酰亚胺膜、纤维素膜等。
可以通过以下方法形成所述树脂图案层20，例如，在透明的基底部件10上形成树脂组合物层，随后，使用例如树脂图案化方法使所述多个沟槽24图案化，所述树脂图案化方法如本技术领域公知的压印法、光刻法或电子束光刻法。所述树脂图案层20的形成方法没有特别的限制。在这些方法中，尤其是考虑到简化工艺、制造成本等，可以优选地使用所述压印法。
同时，可以使用本技术领域中公知的各种树脂作为所述树脂图案层20，并且所述树脂图案层20的材料没有特别的限制。例如，在本发明的示例性实施方式中，所述树脂图案层20可以由活性能量射线固化树脂、热固化树脂、导电性聚合物树脂、或者其组合而形成，并且其实例可以包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、酯丙烯酸酯，聚二甲基硅氧烷、聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺、聚吡咯等。
同时，如图3中所示，所述沟槽24，设置用以形成导电层的空隙，可以是包括侧面和底面并具有条纹形状的刻纹结构。同时，在本发明的示例性实施方式中，所述树脂图案层可以包括多个沟槽24，并且优选地，在一个方向延伸的多个沟槽与在另一个方向上延伸的多个沟槽可以以网格方式彼此交叉。
同时，在相对于基板面的垂直方向上截取的横截面中(以下称为“垂直剖面”)的每个沟槽24的形状没有特别限制。
所述沟槽24的垂直剖面可以是四边形、倒梯形、弯曲形、圆形、椭圆形、多边形或它们的组合形状。在图4(A)至图4(C)中，举例说明了根据本发明的示例性实施方式的沟槽的各种截面形状。所述沟槽24的垂直剖面形状可以是如图4(A)所示的倒梯形形状。如图4(B)中所示，可以以与倒梯形的侧面相似的方式形成所述沟槽24的侧面，其中在其垂直剖面中可以将所述沟槽24的底面曲线化。如图4(C)所示，在其垂直剖面中在沟槽24侧面上的上边缘可以为倒圆形状。如上所述，在本发明的示例性实施方式中，所述沟槽的形状没有特别的限制。但是，在其中所述沟槽上部区域的宽度小于所述沟槽的下部区域的宽度的情况下，可能难以形成图案，因此优选形成这样的沟槽，使所述沟槽上部的宽度不小于所述沟槽下部的宽度。也就是说，沟槽最上部的宽度可以形成为等于或大于所述沟槽的最下部的宽度。
此外，所述沟槽的侧面可以形成为具有相对于垂直方向从0°到15°，优选0°到10°，更优选1°至5°的范围内的倾斜角。在相对于所述垂直方向在所述侧面倾斜的角度小于0°的情况下，所述沟槽的下表面的宽度大于所述沟槽的上表面的宽度，并由此，在图案的形成过程中可以增加模具和树脂之间的粘合性导致所述沟槽的形状变形或者可能会降低加工速率。在相对于所述垂直方向倾斜所述侧面倾斜的角度大于15°的情况下，在导电层的沉积过程中可以提高在所述沟槽的侧面上沉积的金属的量，从而造成这样的缺陷，即当除了存在于所述沟槽中的导电层部分以外，从所述树脂图案层的剩余区域物理地去除导电层时，可能同时去除存在于沟槽中的导电层。同时，根据本发明的一种示例性实施方式，所述沟槽可以具有两个侧面，并且所述两个侧面的倾斜角可以彼此相同或彼此不同。
此外，根据本发明的一种示例性实施方式，可以形成这样的沟槽，其最大深度H可以是所述沟槽的最大宽度的大约0.2倍至2倍，优选大约0.7倍至1倍。在这种情况下，最大深度H是指从所述沟槽的最低点到所述沟槽的最高点的距离，并且最大宽度D是指在水平方向上测量的所述沟槽的宽度中的最长宽度(参见图4)。在所述沟槽的最大深度H满足所述数值范围的情况下，可有助于图案的形成，并且可以防止这样的现象，即当除了存在于所述沟槽中的导电层部分之外，从所述树脂图案层的剩余区域物理地去除导电层时同时去除了存在于沟槽中的导电层。
同时，在本发明的一种示例性实施方式中，所述沟槽24的最大宽度D可以是大约0.1μm至3μm，优选大约0.3μm至2μm，更优选大约0.5μm至0.9μm。在所述沟槽的最大宽度小于0.1μm的情况下，所述导电层的线宽可能极窄，从而导致电阻增加和导电性劣化。在所述沟槽的最大宽度大于3μm的情况下，可能增加所述导电层的线宽，因此由于所述导电层的反射可以识别出金属线，从而使产物的表观质量下降。
同时，如图4(C)中所示，在所述沟槽的侧面上的上边缘为倒圆形状的情况下，所述上边缘的曲率半径r可以等于或小于所述沟槽的最大深度H的0.3倍，并且优选地，可以是所述沟槽的最大深度H的大约0.01倍至0.15倍。在所述上边缘的曲率半径大于所述沟槽的最大深度H的0.3倍的情况下，可以减少当去除所述导电层的时候导电层破损的现象从而降低去除率和均匀性。
此外，在所述树脂图案层中，所述沟槽底面的总面积可以形成为所述树脂图案层总横截面面积的0.1％至5％。在所述沟槽底面的总面积超过所述树脂图案层总横截面面积的5％的情况下，所述基板的透明性因所述导电层而下降。在所述沟槽底面的总面积小于所述树脂图案层总横截面面积的0.1％的情况下，不能保证有足够的导电性。
然后，可以在所述树脂图案层20上形成所述导电层30。
在这种情况下，所述导电层30可以包括通过例如沉积金属而形成的金属层，例如所述金属为铜、银、金、铝、镍、黄铜、铁、铬、铂、钼或其合金。其中，就经济可行性和电导性而言，所述导电层30可优选包括通过沉积铜、铝等形成的金属层。进一步地，如果有必要，所述导电层30可以由两层或更多层形成。例如，所述导电层30可以进一步包括在包含这样的金属的金属层的上部和/或下部的粘合控制层或黑化层。
同时，在本发明的示例性实施方式中，导电层30可以通过在所述树脂图案层20上沉积金属而形成。在这种情况下，可以进行沉积，使得所述导电层的平均高度是各个沟槽的最大深度的50％以下，并且金属沉积角度相对于垂直于所述树脂图案层的方向在-15°到15°的范围内。在这种情况下，通过以下方法测定所述导电层的平均高度，即从所述沟槽的中心点测量导电层部分的高度(下文中，称为中心高度)，然后在存在-20％至+20％的偏差范围内由中心高度计算测量值的平均值。同时，各个沟槽的中心点是指在其垂直剖面上其底面的中心部分。
优选地，所述导电层的平均高度可以是所述沟槽的最大深度的大约5％至50％、大约10％至50％、或大约20％至40％，并且所述金属沉积角度可以是大约-15°至15°、大约-10°至10°、或大约-5°至5°。
根据本发明的发明人的研究，在通过本领域中通常使用的导电层形成方法，即溅射法或电子束沉积法在具有3μm以下的宽度的沟槽内形成导电层的情况下，在去除导电层30的过程中，存在于沟槽内的导电层30部分可能随着存在于除沟槽之外的剩余区域内的导电层一起被去除，因此可能发生短路。但是，在所述导电层的沉积过程中沉积高度和金属沉积角度满足如上所述的范围的情况下，可以形成具有3μm以下线宽的导电层而不会发生短路，并因此可以制造出具有优异的导电性和透明性特征的基板。
同时，可以通过调节膜的加工速率等控制所述导电层的沉积高度。例如，在使用相同强度的功率进行金属蒸发的情况下，换句话说，在每单位时间的蒸发量恒定的情况下，可以通过改变膜的加工速率控制沉积高度。在提高膜的加工速率的情况下，可以减少暴露于蒸气的时间从而降低沉积高度。
进一步地，可以通过在沉积装置上安装掩膜或调节蒸发源和基底部件(在其上沉积蒸发源)之间的距离来控制金属沉积角度。更具体地，可以在所述蒸发源与所述基底部件之间配置具有预定宽度的开口的掩膜，从而仅使以所希望的角度运动的蒸汽可以穿过。此外，根据蒸发源和基底部件(在其上沉积蒸发源)之间的距离的增大，可以缩窄实际到达基底部件的蒸气的角度范围。
在如上所述控制金属沉积角度的情况下，可以控制在所述沟槽侧面上沉积的导电层的厚度。优选地，根据本发明的示例性实施方式的所述导电层的形成可以这样进行，即使得在所述沟槽侧面上沉积的导电层的厚度可以是所述导电层的平均高度的25％以下。根据本发明的发明人的研究，在附着在所述沟槽侧面的所述导电层的厚度超过25％的情况下，可能难以在不发生短路的情况下形成具有3μm以下线宽的细金属丝。
同时，不是必须要求的，但根据本发明的示例性实施方式的导电层30的形成可以进一步包括：在沉积所述金属之前在所述树脂图案层20上形成粘合控制层40(参见图2(B))。
可以设置所述粘合控制层40，以防止通过从导电层30上分离树脂图案层20而由于树脂造成导电层30的氧化，并且通过调节树脂图案层20与导电层30之间的粘合使脱层容易。粘合控制层40可以由选自二氧化硅、金属氧化物、钼、碳、锡、铬、镍和钴中的至少一种制成。
所述粘合控制层40的厚度可以是大约0.005μm至0.2μm，优选地，大约0.005μm至0.1μm，更优选地，大约为0.01μm至0.06μm。在粘合控制层40的厚度小于0.005μm的情况下，膜的形成可能会不恰当地进行。由于在膜的厚度为0.2μm以下的情况下可以获得足够的膜性能，在膜厚度超过0.2μm的情况下可能只是不必要地造成加工成本的增加。
同时，根据形成粘合控制层的材料可以适当地选择粘合控制层的形成方法，但该方法没有特别的限制。例如，可以通过化学气相沉积法或物理气相沉积法进行粘合控制层的形成过程，并且在这种情况下，沉积角度可以是大约-15°至15°、大约-10°到10°，或大约-5°至5°。
此外，如果有必要，在形成导电层的过程中，可以在金属的沉积之前和/或之后进一步进行黑化层的形成。
可以设置黑化层的形成以便于通过降低导电层的反射率来改善所述透明基板的透明性，并且可以没有限制地使用本技术领域中公知的黑化层的形成方法。
例如，可以由选自氧化硅、金属氧化物、钼、碳、锡、铬、镍和钴中的至少一种形成所述黑化层。
另外，所述黑化层的厚度可以是大约0.005μm至0.2μm，优选地，大约0.005μm至0.1μm，更优选地，大约0.01μm至0.06μm。在所述黑化层的厚度小于0.005μm的情况下，膜的形成可能会不恰当地进行。由于在膜的厚度为0.2μm以下的情况下能够获得足够的膜性能，在膜的厚度超过0.2μm的情况下可能只是不必要地导致加工成本的增加。
根据黑化的期望程度可以对所述黑化层的组成和厚度进行各种调整。当在所述导电层的上部和下部均形成所述黑化层的情况下，就它的组成和/或厚度而言，上部黑化层和下部黑化层可以彼此相同或彼此不同。例如，在用于形成上部黑化层与下部黑化层的材料不同的情况下，由于黑化的程度可根据黑化层的厚度而改变，可以有区别地设计上部黑化层的厚度和下部黑化层的厚度。
同时，根据形成所述黑化层的材料可适当地选择所述黑化层的形成方法，但没有特别的限制。例如，可以通过化学气相沉积法或物理气相沉积法进行所述黑化层的形成过程，并且在这种情况下，沉积角度可以是大约-15°至15°、大约-10°至10°、或大约-5°至5°。
同时，通过如上所述的方法形成的导电层的线宽可以是大约0.1μm至3μm，优选地，大约0.3μm至2μm，更优选地，大约0.5μm至0.9μm。在所述导电层的线宽小于0.1μm的情况下，所述导电层的线宽可能极小，以至于造成电阻增加和导电性劣化。在所述导电层的线宽大于3μm的情况下，由于导电层的反射可以识别出金属线，从而降低产品的外观质量。
另外，所述导电层的平均高度可以是所述沟槽深度的5％至50％，例如，大约0.1μm至2μm。
通过如上所述的方法在所述树脂图案层20上形成所述导电层30之后，可以选择性地去除除了存在于所述沟槽24中的那些导电层之外的存在于所述树脂图案层20的剩余区域的所述导电层30的剩余部分，换句话说，即附着到树脂图案层20的外表面的导电层部分。在这种情况下，可以通过物理方法进行导电层的去除。在此，所述物理方法是指使用物理力去除导电层的方法，并且区别于通过化学反应如蚀刻去除导电层的方法。更具体地，物理去除所述导电层的方法可以通过刮除法、分离法或它们的组合来进行。
在这种情况下，所述刮除法是指刮掉并去除导电层的方法。所述分离法是指通过对所述导电层的一端施加张力使所述导电层从所述树脂图案层分离开的方法。在所述导电层与所述树脂图案层之间的粘附力高的情况下，可以使用刮除法。在所述导电层与所述树脂图案层之间的粘附力低的情况下，可以使用所述分离法。进一步地，刮除法和分离法可以在单一过程中同时进行，由此可以通过刮除法去除其与所述树脂图案层的粘附力相对高的一部分所述导电层，同时可以通过所述分离法去除其与所述树脂图案层的粘附力相对低的另一部分所述导电层。例如，随着使用具有三聚氰胺泡沫或具有粗糙表面的织物在所述基板上从一个开口边缘到其另一个边缘进行抛光，具有相对高的粘合强度的开口的边缘部分可以被刮掉并去除，而具有相对低的粘合强度的开口的中心部分通过使用当所述织物在其上被抛光时产生的张力而被去除。
同时，在使用如上所述的物理方法去除导电层的情况下，与根据本领域使用化学方法的导电层的去除相比较，去除过程可以被简化，并且同时就环境友好性特征而言是有优势的。在使用化学方法去除所述导电层的情况下，存在于所述沟槽内的导电层需要通过向在所述沟槽等内形成的导电层的上部嵌入单独的抗蚀刻材料的方法而保护起来，以便于除了存在于所述沟槽内的导电层之外而从所述树脂图案层的剩余区域选择性地去除导电层。在这种情况下，由于可能额外地需要嵌入抗蚀刻材料的过程，可能因此影响到加工成本和产率。与此相比，在采用物理方法去除导电层的情况下，可以不需要额外的过程，也可以不使用有毒性的化学物质例如蚀刻溶液和抗蚀刻材料，从而赋予其环境友好的特征。
此外，在使用如上述的物理方法的情况下，由于可以通过连续的过程去除所述导电层，可以提高生产率并且缩短所需要的制造时间。
进一步地，根据本发明的示例性实施方式的所述包括导电层的透明基板的制造方法可以进一步包括在物理去除所述导电层之后使所述树脂图案层平坦化(参照图1(D)和图2(E))。在进行平坦化的情况下，由于平坦化层50可以防止所述导电层的氧化，可以改善耐擦伤性，并且可以降低由于树脂的形状导致的光散射。
同时，可以通过以透明的树脂组合物填充树脂图案层20的沟槽进行平坦化，并且用于形成平坦化层的材料可以与形成树脂图案层的材料相同或不同。优选地，所述平坦化层的材料和形成所述树脂图案层的材料之间的折射率的差异可以是0.3以下。在所述平坦化层和所述树脂图案层之间的折射率差异增大的情况下，在光穿过时，光可以被折射、反射或散射而产生雾度。因此，可能导致透明性下降。
通过如上所述的方法制造的根据本发明的示例性实施方式的透明基板可以包括：包括多个各自具有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；和在所述沟槽内形成的导电层，其中所述导电层的线宽可以是大约0.1μm至3μm，并且所述导电层的平均高度可以是各沟槽的最大深度的大约5％至50％。
在此，所述沟槽的最大宽度可以是大约0.1μm至3μm，并且所述沟槽的最大深度可以是其最大宽度的大约0.2倍至2倍。所述沟槽的侧面可以形成为相对于垂直方向具有0°到15°的范围内的倾斜角度。此外，在所述沟槽侧面的上部边缘的曲率半径可以等于或小于所述沟槽最大深度的0.3倍。所述沟槽底面的总面积可以形成为所述树脂图案层总横截面积的0.1％至5％。
由于关于所述沟槽的形状和形成面积的详细描述与上面所述的相同，因而将其省略。
同时，所述树脂图案层也可以由本技术领域公知的树脂形成，例如，活性能量射线固化型树脂、热固性树脂、导电性聚合物树脂、或者其组合，并且其实例可以包括聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、酯丙烯酸酯，聚二甲基硅氧烷、聚乙炔、聚对苯撑、聚苯胺、聚吡咯等。
同时，在根据本发明的示例性实施方式的所述透明基板上，所述导电层可以包括含有铜、银、铝、镍、铬、铂、或其合金的金属层。此外，所述导电层可以在所述金属层的上部和/或下部由含有另一层的两层或更多层形成。例如，如果需要，所述导电层可以在所述金属层的下部进一步包括粘合控制层，并且可以在所述金属层的上部和/或下部可以进一步设置黑化层。由于关于所述金属层、所述粘合控制层和黑化层的详细描述与上文所述相同，所以将其省略。
同时，所述导电层的平均高度可以优选为大约0.01μm至2μm，并且所述导电层的线宽可以是大约0.1μm至3μm，优选大约0.3μm至2μm，更优选大约0.5μm至0.9μm。在所述导电层的高度满足所述数值范围的情况下，可以形成具有3μm以下的线宽的导电层而不发生短路，并因此可以制造出具有优异的导电性和透明性特征的基板。
此外，在根据本发明的示例性实施方式的所述透明基板中，附着到所述沟槽的侧面的导电层的厚度可以是所述导电层平均高度的25％以下。如上所述，在附着到所述沟槽的侧面的导电层的厚度超过25％的情况下，存在于所述沟槽内的导电层部分可能随着存在于所述树脂图案层的剩余区域内的导电层一起被去除，从而可能容易发生短路。在此，附着到所述沟槽侧面的导电层的厚度是指从所述沟槽的侧面到所述导电层的最外侧表面的垂直距离。
在根据本发明的所述示例性实施方式的如上所述制造的所述透明基板中，附着到所述沟槽侧面的导电层的面积S1和S2以及附着到所述沟槽底面的导电层的面积S0可优选满足下列公式1和2或公式3和4。
更具体地说，在根据本发明的示例性实施方式的所述透明基板中，当相对于垂直方向所述沟槽的一个侧面的倾斜角的绝对值由θ1表示以及相对于垂直方向所述沟槽的另一个侧面的倾斜角的绝对值由θ2表示时，在tanθ1+tanθ2＝0的情况下，也就是说，在所述沟槽的侧面没有倾斜角的情况下，所述导电层的垂直剖面可优选满足以下公式1和2：
[公式1]
0≤S1D2/(S0HD-S0 2)≤0.3
[公式2]
0≤S2D2/(S0HD-S0 2)≤0.3
在公式1和2中，H是所述沟槽的最大深度，D是所述沟槽的最大宽度。关于所述沟槽的最大深度和最大宽度的定义与上文所述的相同。
同时，面积S0是指置于基准线l以下的导电层的横截面面积，并且每个面积S1和S2是指在置于基准线l以上的导电层部分中附着到在所述沟槽的一个侧面上的导电层的横截面面积(参见图9)。在这种情况下，当所述导电层的平均高度定义为h时，基准线l是指穿过置于从所述沟槽的中心点C起1.2h高度上的点的水平线。所述导电层的平均高度的定义与上文所述的相同。
同时，在根据本发明的示例性实施方式的透明基板中，当相对于所述垂直方向所述沟槽的一个侧面的倾斜角的绝对值由θ1表示以及相对于所述垂直方向所述沟槽的另一个侧面的倾斜角的绝对值由θ2表示时，在tanθ1+tanθ2>0的情况下，也就是说，在至少一个所述沟槽的侧面具有倾斜角的情况下，所述导电层的垂直剖面可优选满足以下公式3和4：
[公式3]
0≤S1(tanθ1+tanθ2)cosθ1/[{2D-H(tanθ1+tanθ2)}T0-2S0]≤0.3
[公式4]
0≤S2(tanθ1+tanθ2)cosθ2/[{2D-H(tanθ1+tanθ2)}T0-2S0]≤0.3，
在公式3和4中，
T0是由以下[公式5]定义的值，
[公式5]
T0＝[H(tanθ1+tanθ2)-D+{(D-H(tanθ1+tanθ2))2+2S0(tanθ1+tanθ2)}0.5]/(tanθ1+tanθ2)，
H、D、S0、S1和S2的定义与公式1和2中的定义相同。
根据本发明的发明人的研究，在形成满足上述公式的导电层的情况下，即使是3μm以下的细线宽的情况下，存在于所述沟槽中的导电层可以不会脱层并且保留在其中，因此可以获得具有优异的辨别度同时又确保足够导电性的透明基板。
同时，根据本发明的示例性实施方式的透明基板可以进一步包括在所述导电层上部的平坦化层，并且这种情况下，所述平坦化层可以由具有与形成所述树脂图案层的材料的折射率相差0.3以下的折射率的材料形成。
同时，根据本发明的所述示例性实施方式的所述透明基板可以具有大约95％至99.9％的开口率和大约0.01Ω/□到100Ω/□的薄层电阻，并表现出优异的透明性和导电性的特征。
在这种情况下，所述开口率是指在所述透明基板的表面区域内没有形成所述导电层的区域的面积百分比，并且可以按照{(透明基板表面的横截面面积－形成导电层部分的面积总和)/透明基板表面的横截面积}×100计算。在根据本发明的示例性实施方式的所述透明基板中，由于所述导电层的线宽小并且其开口率大，可以显著降低因导电层的反射导致的外观质量方面的劣化并可以提供优良的透明性。
同时，根据本发明的所述示例性实施方式的所述透明基板可以用于使用导电性基板的所有应用领域，例如，可以有效地用于触摸面板、有机太阳能电池的电极、透明有机发光二极管(OLEDs)、电磁波屏蔽膜、加热丝玻璃、柔性基板等。图5是使用光学显微镜对根据本发明的一种示例性实施方式的透明基板成像获得的图像。如图5所示，由于根据本发明的示例性实施方式的透明基板可以在导电层中具有窄线宽，可以显著降低因所述导电层的反射造成的透明性劣化，因此，所述透明基板可以具有高度的透明性，从而适合用于显示器的领域，例如触摸面板或透明有机发光二极管(OLEDs)。
最佳实施方式
在下文中，将通过具体的实施例详细说明本发明的示例性实施方式。
发明实施例
将聚氨酯-丙烯酸酯树脂组合物施加到具有50μm厚度的聚对苯二甲酸乙二酯的基底部件之后，使用模具形成树脂图案层，其中以网格方式排列在其垂直截面具有倒梯形形状的沟槽，所述沟槽的最大宽度D为1.0μm，所述沟槽的最大深度H为0.5μm，并且在所述倒梯形横截面中相对于垂直方向，所述沟槽的两个侧面的倾斜角度为5度。在这种情况下，所述沟槽之间的间距为100μm。
然后，使用由ULVAC公司制造的在其上安装了掩膜的辊对辊电子束蒸镀装置，在-5至+5度的沉积角度下在所述树脂图案层上沉积金属铜。在此情况下，沉积在所述沟槽的底面上的铜层的平均高度为0.2μm，并且沉积在所述沟槽的侧面上的铜层的厚度是为5nm以下。
在完成沉积之后，使用由Sun abrasives有限公司制造的sunfoam P3000作为具有粗糙表面的织物去除存在于除了所述沟槽之外的剩余区域内的导电层，从而制造透明基板。在存在于如上制造的所述透明基板的所述沟槽内的铜层中，形成在基准线以下的导电层面积，即面积S0为0.2μm2，而形成在基准线以上的导电层未确定。
比较例1
除了铜金属的沉积厚度为0.5μm以外，使用与发明实施例相同的方法制造透明基板。
比较例2
在将聚氨酯-丙烯酸酯树脂组合物施加到具有50μm厚度的聚对苯二甲酸乙二酯的基底部件上之后，使用模具形成树脂图案层，其中以网格方式排列在其垂直截面具有倒梯形形状的沟槽，所述沟槽的最大宽度D为1.0μm，所述沟槽的最大深度H是0.5μm，并且在所述倒梯形横截面中相对于垂直方向，所述沟槽的两个侧面的倾斜角度为5度。在这种情况下，所述沟槽之间的间距为100μm。
然后，使用由ULVAC公司制造的在其上未安装掩膜的辊对辊电子束蒸镀装置，在-5至+5度的沉积角度下在所述树脂图案层上沉积金属铜。在此情况下，沉积在所述沟槽的底面上的铜层的平均高度为0.2μm，并且沉积在所述沟槽的侧面上的铜层的厚度为80nm以下。
在完成沉积之后，使用由Sun abrasives有限公司制造的sunfoam P3000作为具有粗糙表面的织物去除存在于除了所述沟槽之外的剩余区域内的导电层，从而制造透明基板。
试验例1-是否发生短路
通过使用扫描电子显微镜(SEM)对根据发明实施例和比较例1和2制造的透明基板成像以观察在其导电层上是否发生短路。图6至图8是通过对根据发明实施例和比较例1和2制造的透明基板成像而得到的图像。图6(A)和图6(B)是当改变所述显微镜的角度和放大倍率时，通过对根据发明实施例的所述基板成像而获得的图像。图7是通过对根据比较例1的所述透明基板成像而获得的图像。图8是通过对根据比较例2的所述透明基板成像而获得的图像。参考图6，可以确定的是，在根据本发明的所述示例性实施方式制造的所述基板的情况下，即使将存在于除了所述沟槽之外的剩余区域内的所述导电层去除之后，仍然能均匀地形成存在于所述沟槽内的导电层。另一方面，如图7所示，在根据比较例1的所述基板的情况下，可以确定的是，在去除所述导电层的时候，所述存在于所述沟槽内的导电层随着存在于除了所述沟槽之外的剩余区域内的导电层一起被去除。另外，如图8所示，在根据比较例2的所述基板的情况下，可以确定的是，存在于所述沟槽内的导电层部分局部地脱层。
试验例2-电导率的测定
通过使用由Fluke公司制造的Fluke117万用表测量通过本发明实施例以及比较例1和2制造的所述透明基板的电阻值。测试结果列于以下表1中。
[表1]
类别 电阻值
发明实施例 ～17.2Ω/□
比较例1 非导电的
比较例2 非导电的
<附图标记>
10：透明基板
20：树脂图案层
24：沟槽
30：导电层
40：粘合控制层
50：平坦化层
60：细颗粒

Claims (38)

1.一种透明基板的制造方法，包括：
形成包括多个各自含有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；
通过在所述树脂图案层上沉积金属形成导电层，其中，将所述导电层的平均高度控制为各个沟槽的最大深度的5％至50％，并且将金属沉积角度相对于所述树脂图案层的法线方向控制在-15°至15°的范围内；以及
除了存在于所述沟槽内的导电层部分之外，从所述树脂图案层的剩余区域物理地去除导电层。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述沟槽的最大宽度是0.1μm至3μm，并且
所述沟槽的最大深度是所述沟槽的最大宽度的0.2倍至2倍。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其中，相对于垂直方向，所述沟槽的侧面具有从0°到15°范围的倾斜角。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其中，在所述沟槽的侧面上的上部边缘的曲率半径等于或小于所述沟槽的最大深度的0.3倍。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述沟槽的底面的总面积是所述树脂图案层的总横截面面积的0.1％至5％。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其中，包括多个沟槽的树脂图案层的形成是通过压印法、光刻法或电子束光刻法进行的。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导电层的形成是这样进行，即使得沉积在所述沟槽的侧面上的导电层的厚度为所述导电层的平均高度的25％以下。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其中，通过刮除法、分离法或它们的组合进行所述导电层的物理去除。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其中，通过使用三聚氰胺泡沫或具有粗糙表面的织物抛光并去除所述导电层的方法来进行所述导电层的物理去除。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导电层的形成进一步包括在金属沉积之前在所述树脂图案层上形成粘合控制层。
11.根据权利要求10所述的制造方法，其中，所述粘合控制层的形成通过化学气相沉积法或物理气相沉积法进行。
12.根据权利要求11所述的制造方法，其中，所述粘合控制层的形成这样进行：使沉积角度相对于所述树脂图案层的法线方向在-15°至15°的范围内。
13.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述导电层的形成进一步包括形成黑化层。
14.根据权利要求13所述的制造方法，其中，所述黑化层的形成通过化学气相沉积法或物理气相沉积法来进行。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其中，所述黑化层的形成这样进行：使沉积角度相对于所述树脂图案层的法线方向在-15°至15°的范围内。
16.根据权利要求1所述的制造方法，其进一步包括：在物理去除导电层之后使所述树脂图案层平坦化。
17.一种透明基板，其包括：
包括多个各自含有侧面和底面的沟槽的树脂图案层；以及
在所述沟槽内形成的导电层，
其中所述导电层的线宽为0.1μm至3μm，并且所述导电层的平均高度为各个沟槽最大深度的5％至50％。
18.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述沟槽的最大宽度是0.1μm至3μm，并且
所述沟槽的最大深度是所述沟槽最大宽度的0.2倍至2倍。
19.根据权利要求17所述的透明基板，其中，相对于垂直方向，所述沟槽的侧面具有从0°到15°范围的倾斜角。
20.根据权利要求17所述的透明基板，其中，在所述沟槽的侧面上的上部边缘的曲率半径等于或小于所述沟槽最大深度的0.3倍。
21.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述沟槽的底面的总面积是所述树脂图案层的总横截面面积的0.1％至5％。
22.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述树脂图案层包括活性能量射线固化树脂、热固化树脂、导电性聚合物树脂、或者其组合。
23.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述导电层的平均高度为0.01μm至2μm。
24.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述导电层的线宽为0.1μm至0.5μm。
25.根据权利要求17所述的透明基板，其中，附着到所述沟槽侧面的导电层的厚度是所述导电层的平均高度的25％以下。
26.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述导电层包括含有铜、银、铝、镍、铬、铂、或其合金的金属层。
27.根据权利要求26所述的透明基板，其中，所述导电层进一步包括在所述金属层的下部的粘合控制层。
28.根据权利要求27所述的透明基板，其中，所述粘合控制层具有0.005至0.2μm的厚度。
29.根据权利要求27所述的透明基板，其中，所述粘合控制层包含选自氧化硅、金属氧化物、钼、锡、碳、铬、镍和钴中的至少一种。
30.根据权利要求26所述的透明基板，其中，所述导电层在所述金属层的上部和下部的至少一个上进一步包括黑化层。
31.根据权利要求30所述的透明基板，其中，所述黑化层具有0.005至0.2μm的厚度。
32.根据权利要求30所述的透明基板，其中，所述黑化层包含选自氧化硅、金属氧化物、钼、锡、碳、铬、镍和钴中的至少一种。
33.根据权利要求17所述的透明基板，其中，当相对于垂直方向所述沟槽的一个侧面的倾斜角的绝对值由θ1表示，并且相对于所述垂直方向所述沟槽的另一个侧面的倾斜角的绝对值由θ2表示时，
tanθ1+tanθ2＝0，并且所述导电层的垂直剖面满足以下公式1和2：
[公式1]
0≤S1D2/(S0HD-S0 2)≤0.3
[公式2]
0≤S2D2/(S0HD-S0 2)≤0.3，
其中，H是所述沟槽的最大深度，且D是所述沟槽的最大宽度，并且当将所述导电层的平均高度定义为h以及将穿过置于从所述沟槽的中心点起1.2h的高度处的点的水平线定义为基准线时，面积S0是指置于所述基准线以下的所述导电层的横截面面积，面积S1是指在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的一个侧面的所述导电层的横截面面积，且面积S2是在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的另一个侧面的所述导电层的横截面面积。
34.根据权利要求17所述的透明基板，其中当相对于垂直方向所述沟槽的一个侧面的倾斜角的绝对值由θ1表示并且相对于所述垂直方向所述沟槽的另一个侧面的倾斜角的绝对值由θ2表示时，
tanθ1+tanθ2>0，并且所述导电层的垂直剖面满足以下公式3和4：
[公式3]
0≤S1(tanθ1+tanθ2)cosθ1/[{2D-H(tanθ1+tanθ2)}T0-2S0]≤0.3
[公式4]
0≤S2(tanθ1+tanθ2)cosθ2/[{2D-H(tanθ1+tanθ2)}T0-2S0]≤0.3，
其中，T0是由以下[公式5]定义的值，
[公式5]
T0＝[H(tanθ1+tanθ2)-D+{(D-H(tanθ1+tanθ2))2+2S0(tanθ1+tanθ2)}0.5]/(tanθ1+tanθ2)，
其中，H是所述沟槽的最大深度，且D是所述沟槽的最大宽度，以及当将所述导电层的平均高度定义为h，并且将穿过置于从所述沟槽的中心点起1.2h的高度处的点的水平线定义为基准线时，面积S0是置于所述基准线以下的所述导电层的横截面面积，面积S1是在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的一个侧面的所述导电层的横截面面积，且面积S2是在置于所述基准线以上的所述导电层的部分中，附着到所述沟槽的另一个侧面的所述导电层的横截面面积。
35.根据权利要求17所述的透明基板，其进一步包括：在所述导电层上部的平坦化层。
36.根据权利要求35所述的透明基板，其中，所述平坦化层和形成所述树脂图案层的材料之间的折射率的差异为0.3以下。
37.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述透明基板的开口率是95％至99.9％。
38.根据权利要求17所述的透明基板，其中，所述透明基板的薄层电阻是0.01Ω/□到100Ω/□。
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