CN105073912A - 光敏涂料组合物、使用光敏涂料组合物的涂料导电膜以及形成涂料导电膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光敏涂料组合物、使用所述光敏涂料组合物的导电涂膜以及形成所述导电涂膜的方法。本发明的目的是利用简单暴露方法、不直接刻蚀所述导电膜,通过在所述导电膜的局部区域中产生导电性差,从而使电以特定图案形式流动。本发明提供了用于形成导电涂膜的光敏涂料组合物,所述组合物包含导电纳米材料和光敏材料。另外,本发明提供了在基质上形成的导电涂膜,所述导电涂膜是使用光敏涂料液体形成的。在本文中,在将所述光敏涂料液体涂覆在所述基质上之后,通过暴露和清洗形成暴露区域和非暴露区域,其中所述非暴露区域的电导率至少是所述暴露区域的电导率的两倍。
Description
技术领域
本发明涉及导电涂膜。更具体地,本发明涉及光敏涂料组合物,其能够通过湿法涂覆处理形成包含诸如金属纳米线或纳米碳的导电纳米材料的组合物的涂膜,暴露并清洗所述涂膜来形成电互连图案,还涉及使用所述光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造所述导电涂膜的方法。
背景技术
包含金属纳米线或纳米碳的导电薄膜是其中形状为线型、管状或纳米颗粒的导电纳米材料连续相连的导电膜,并在基质上形成为涂层。由于包含金属纳米线或纳米碳的导电膜是通过用经由简单溶液法形成的分散液涂覆不同基质而形成的,并由此具有导电性,因此其可用作触摸面板、显示器等的透明电极和电路电极。
为了将包含金属纳米线或纳米碳的导电膜用作透明电极和电路电极,有必要通过控制导电膜的局部区域中的电连接和电断开来使电流以特定图案流动。
通常,在包含导电膜的基质中通过光刻处理或激光刻蚀方法可以形成互连图案。在光刻处理中,互连图案可以通过以下方法形成:通过用光刻胶涂覆导电膜从而在导电膜上形成光刻胶图案,将光刻胶暴露于UV光,并将暴露的光刻胶显影,然后通过湿法刻蚀或干法刻蚀以特定图案刻蚀导电膜。此外,在激光刻蚀方法中,互连图案可以通过利用激光以特定图案刻蚀导电层来形成。
在此类方法中,可以利用公知的处理在导电膜中形成精细图案。然而,可能会出现以下问题:由于金属纳米线或纳米碳在包含互连图案的导电膜的刻蚀区域和非刻蚀区域之间的分布差异,引起光反射、透光率和雾度的差异,并且由于在刻蚀区域和非刻蚀区域之间的高度差异,因此导电膜的互连图案是可见的。
此外,在光刻法中,由于需要另外的处理以形成导电膜中的互连图案,因此需要另外的加工成本并且生产率降低。
发明内容
技术问题
因此,本发明涉及光敏涂料组合物,其能够通过利用简单暴露方法、不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电膜,在导电膜的局部区域产生导电性差,从而形成互连图案,通过该互连图案电流以特定图案流动,并涉及使用该光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造该导电涂膜的方法。
本发明还涉及光敏涂料组合物,其中相应于导电膜的导电填料的导电纳米材料在具有不同导电性的区域以相似密度分布并均匀分布在整个导电膜中,并涉及使用该光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造该导电涂膜的方法。
本发明还涉及光敏涂料组合物,其未被化学和物理刻蚀而在导电膜的特定区域中形成图案,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏,还涉及使用该光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造该导电涂膜的方法。
本发明还涉及光敏涂料组合物,其能够确保在导电膜的绝缘区域中的绝缘稳定性,并涉及使用该光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造该导电涂膜的方法。
本发明还涉及光敏涂料组合物,其能够提高通过暴露处理和清洗处理形成的导电膜的光学特性、可见度、环境稳定性和绝缘特性,还涉及使用该光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造该导电涂膜的方法。
本发明还涉及光敏涂料组合物,其能够提高通过暴露处理和清洗处理形成的导电膜的绝缘区域中的绝缘稳定性和图案精确性,并涉及使用该光敏涂料组合物的导电涂膜,以及制造该导电涂膜的方法。
技术方案
根据本发明的一方面,提供了制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其包含导电纳米材料、光敏材料和溶剂。
在本发明的实施方案中,光敏涂料组合物可以包含0.01wt%至5wt%的所述导电纳米材料,和0.01wt%至3wt%的所述光敏材料。
在本发明的另一实施方案中,所述光敏涂料组合物还可包含1wt%或小于1wt%的粘合剂。
在本发明的又一实施方案中,所述光敏涂料组合物还可包含0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒,并且所述纳米颗粒可以包括氧化物纳米线、氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒或碳纳米颗粒。
在本发明的又一实施方案中,所述光敏涂料组合物还可包含0.01wt%至3wt%的互连剂,并且所述互连剂可包括酸、光致产酸剂、热致产酸剂或重铬酸盐。
在本发明的又一实施方案中,所述光敏涂料组合物的互连剂可以为以下之一:0.01wt%至3wt%的所述光致产酸剂、0.01%至3wt%的所述热致产酸剂、0.01wt%至1wt%的所述重铬酸盐以及配置成将所述光敏涂料组合物的pH控制为3至6的所述酸。
在本发明的又一实施方案中,所述光敏涂料组合物还可包含0.001wt%至30wt%的体积收缩抑制剂,且所述体积收缩抑制剂可以是选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟甲酯)以及水溶性水凝胶或醇溶性水凝胶中的一种。
在本发明的又一实施方案中,所述光敏涂料组合物的溶剂可包括水或醇。
在本发明的又一实施方案中,所述光敏涂料组合物的导电纳米材料可包括金属纳米线或纳米碳。
根据本发明的另一方面,提供了在基质上形成的导电涂膜,其包含导电纳米材料和光敏材料,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的暴露区域和非暴露区域。所述非暴露区域的导电性是所述暴露区域的导电性的两倍或更高。
根据本发明的又一方面,提供了通过用光敏涂料溶液涂覆基质而在所述基质上形成的导电涂膜,所述光敏涂料溶液包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料和0.01wt%至3wt%的光敏材料。所述导电涂膜包含通过暴露处理和清洗处理形成的暴露区域和非暴露区域。所述暴露区域的导电性与所述非暴露区域的导电性不同。
在本发明的实施方案中,所述导电涂膜的光敏涂料溶液可以还包含1wt%或小于1wt%的粘合剂。
在本发明的另一实施方案中,所述导电涂膜的光敏涂料溶液可以还包含0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒。
在本发明的又一实施方案中,所述导电涂膜的光敏涂料溶液可以还包含0.01wt%至3wt%的互连剂。
在本发明的又一实施方案中,所述导电涂膜的光敏涂料溶液可以还包含0.001wt%至30wt%的体积收缩抑制剂。
在本发明的又一实施方案中,所述导电涂膜可以还包含通过用聚合物或无机材料涂覆所述导电涂膜获得的顶涂层。
根据本发明的又一方面,提供了制造导电涂膜的方法,其包括在基质上形成包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜,暴露所述光敏薄膜的部分,并通过用溶剂清洗所述暴露的光敏薄膜形成包含互连图案的导电涂膜,由此在暴露区域和非暴露区域之间产生导电性差。
在制造本发明实施方案的导电涂层的方法中,在形成所述导电涂膜的处理中,可以通过所述暴露区域和所述非暴露区域在所述溶剂中的溶解度差产生在所述暴露区域和所述非暴露区域之间的导电性差,并且在所述清洗处理期间所述暴露区域和所述非暴露区域中具有更高溶解度的一个区域可以形成所述互连图案。
在制造本发明实施方案的导电涂层的方法中,所述光敏薄膜的形成可以包括以下之一:使所述光敏薄膜形成为包含所述导电纳米材料和所述光敏材料的单层,以及通过在所述基质上形成导电纳米材料层并且然后在所述导电纳米材料层上形成光敏材料层来形成所述光敏薄膜。
制造本发明实施方案的导电涂层的方法可以还包括用聚合物或无机材料在所述导电涂膜上形成顶涂层。
有益效果
根据本发明的实施方案,通过在基质上形成包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜,根据待形成的互连图案暴露该光敏薄膜,并清洗暴露的光敏薄膜,可以形成包含具有不同导电性的暴露区域和非暴露区域的互连图案。
也就是说,形成光敏薄膜的光敏涂料组合物包含导电纳米材料、光敏材料、粘合剂和其他组合物。当将光敏薄膜暴露于UV光时,在光敏材料之间或在光敏材料与其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此产生了在特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,并且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有较低导电性。例如,当将光敏薄膜暴露并用溶剂清洗时,在非暴露区域中比暴露区域中会去除更多的光敏材料和其他组合物,并且为了形成用于电流流动的图案,暴露区域和非暴露区域的导电性彼此可以变得足够不同。
因此,根据本发明,可以利用简单暴露处理,不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜,通过在导电涂膜的局部区域产生导电性差而形成能够使电流以特定图案流动的互连图案。
根据本发明,虽然通过利用暴露处理和清洗处理形成互连图案使导电涂膜的局部区域具有不同的导电性,但是与导电涂膜的导电填料相对应的导电纳米材料经分布而在具有不同导电性的两个区域中具有相似的结构和密度,并具有相似的分布结构和分布密度。
此外,根据本发明,可以提供包含导电纳米材料的导电涂膜,其未被化学和物理刻蚀以在导电涂膜的特定区域形成图案,未被化学氧化或硫化,并且未被物理破坏。因此,可以控制导电纳米材料的电学特性,不直接刻蚀导电涂膜,可以解决由于导电纳米材料的分布差异而产生的图案可见度问题,并且可以简化形成导电涂膜及其互连图案的处理。
进一步地,由于本发明的导电涂膜的暴露区域包含纳米颗粒,因此与不包含纳米颗粒的暴露区域相比其提供了结构稳定性。因此,基于绝缘区域的结构稳定性,该导电涂膜可提供绝缘稳定性、对抗外部影响或环境变化的可靠性以及改进的图案精确度。
进一步地,由于本发明的实施方案的导电涂膜包含酸、光致产酸剂、热致产酸剂或重铬酸盐互连剂,因此与不包含互连剂的暴露区域相比,本发明的实施方案的导电涂膜的暴露区域在结构上可以是稳定的。因此,基于绝缘区域的结构稳定性,该导电涂膜可以提供绝缘稳定性、对抗外部影响或环境变化的可靠性以及改进的图案精确度。
此外,在本发明的通过暴露处理和清洗处理图案化的导电基质中,可以降低导电涂膜的雾度,可以改善图案可见度问题,可以降低绝缘区域的水平差异以使得由外部接触产生的压力不会集中在绝缘区域上,并且可以确保银纳米线的环境稳定性。此外,通过防止由于环境变化产生的绝缘区域中的体积改变,可以另外确保绝缘稳定性。
尤其,根据本发明,通过在导电涂膜上形成顶涂层,可以降低图案化的区域的水平差异。当由于顶涂层使水平差异降低时,可以防止由于水平差异而呈现出图案的问题,并且可以抑制以下现象:由于外部影响引起的压力集中在具有水平差异的部分上并产生绝缘区域的体积改变,因此绝缘特性下降。此外,由于顶涂层涂覆在整个导电涂膜上,则该顶涂层覆盖了在图案形成处理期间产生的杂质和残余物,并且可以降低由导电涂膜的表面散射引起的雾度。
此外,本发明的光敏涂料组合物可进一步包含体积收缩抑制剂。体积收缩抑制剂是可以溶解在诸如水或醇的溶剂中以形成光敏涂料组合物、并吸收正常大气湿度环境中的水分或根据温度变化增加体积的材料。当体积收缩抑制剂作为光敏涂料组合物加入时组合物、涂覆基质、并在高温下干燥时,体积收缩抑制剂在高温下在干燥处理期间由于解吸水分而收缩,而当在UV暴露处理之后用水或醇清洗并暴露于正常大气环境时会消耗。在本文中,包含在暴露区域的体积收缩抑制剂可以加宽金属纳米线之间的间隔并改善绝缘特性。在清洗处理期间,存在于非暴露区域的体积收缩抑制剂可以部分或完全去除。因此,可以维持非暴露区域的导电特性。
附图简述
图1是示出本发明第一实施方案的包含导电纳米材料的导电涂膜的透视图。
图2是图1中部分A的放大图。
图3是示出制造本发明第一实施方案的图1的导电涂膜的方法流程图。
图4至7是示出图3的制造方法的处理步骤视图。
图8和9是示出根据本发明的实验实施例1-1制造的导电基质的照片。
图10和11是示出根据本发明的实验实施例1-2制造的导电基质的照片。
图12至14是示出根据本发明实验实施例1-3制造的导电基质的照片。
图15是根据实验实施例2-2制造本发明的第二实施方案的包含导电纳米材料的导电涂膜的方法的流程图。
图16是示出根据由本发明的实验实施例2-1制造的导电涂膜的互连图案的线宽来测试绝缘性质的图案结构的示意图。
图17至19是示出根据本发明的实验实施例2-1制造的导电涂膜的照片。
图20和21是示出根据本发明的实验实施例2-2制造的导电涂膜的照片。
图22是图1中部分B的放大图,其示出本发明第三实施方案的包含纳米颗粒的导电涂层。
图23是根据实验实施例3-3制造本发明第三实施方案的包含纳米颗粒的导电涂膜的方法的流程图。
图24是示出根据由本发明的实验实施例3-1制造的导电涂膜的互连图案的线宽来测试绝缘性质的图案结构的示意图。
图25至27是示出根据本发明实验实施例3-1制造的导电涂膜的照片。
图28和29是示出根据本发明的实验实施例3-3制造的导电涂膜的照片。
图30至32是示出根据本发明的实验实施例3-4制造的导电涂膜的照片。
图33是示出制造本发明第四实施方案的包含互连剂的导电涂膜的方法的流程图。
图34是示出制造本发明第五实施方案的包含导电纳米材料的导电涂膜的方法的流程图。
图35是示出在图4的制造方法中形成顶涂层处理的示意图。
图36是示出制造本发明第六实施方案的导电纳米材料的导电涂膜的方法的流程图。
实施本发明的方式
通过详述下列实施方案结合附图将更清楚地理解本发明的目的、特征和优点。在下列描述中,将省略可能会不必要地使本发明的要旨模糊的相关已知功能或要素的详述。
基于发明人可以适当地定义术语的概念以便用最佳的方法说明本发明的原则,本说明书和权利要求书中所使用的术语和词语不应当用常规的或辞典含义来解释,而应解释为与本发明的主旨一致的含义和概念。因此,在说明书中描述的实施方案和在附图中示出的构造不超出本发明的最优选实施方案并且没有完全覆盖本发明的主旨。因此,应当理解,可以有多种等同形式和修改能够替代本申请提交的那些。
在下文中,现在将参考附图更充分地描述多种实施方案。
[第一实施方案]
图1是示出本发明第一实施方案的包含导电纳米材料的导电基质的透视图。图2是图1中区域A的放大图。
参考图1和图2,本发明第一实施方案的导电基质100包括基质10和在基质10上形成的导电涂膜20,包含导电纳米材料21和光敏材料,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的互连图案29。
在本文中,可以通过具有光传输性质的透明材料制造基质10。例如,基质10可以包括玻璃、石英、透明塑料基质和透明聚合物膜中的一种。透明聚合物膜可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等,但不限于此。由透明聚合物膜形成的基质10可以具有10至100,000μm厚度。可选地,基质10可以是非透明基质,例如硅片、陶瓷基质或非透明塑料基质。
此外,导电涂膜20可包含导电纳米材料21和光敏材料,并还可包含其他组合物,例如分散剂、粘合剂和添加剂。
导电纳米材料21可包括金属纳米线或纳米碳。在本文中,金属纳米线可具有纳米带(nanoribbon)或纳米管形状以及纳米线形状。例如,金属纳米线可包括银纳米线或金纳米线,但不限于此。金属纳米线可具有300nm或小于300nm的直径和1μm或大于1μm的长度。
纳米碳可包括碳纳米管、石墨烯、碳纳米片、碳黑,但不限于此。
此外,光敏材料可以是在紫外线(UV)暴露下形成交联的材料,并可形成具有相对低导电性的区域,这是因为其在暴露处理之后在清洗处理期间在溶剂中具有低溶解度。光敏材料优选暴露于来自一种或多种能量来源辐射的材料,所述能量来源例如为光(红外光、可见光或紫外线光)、热、激光等。然而,能量来源不限于此。
例如,光敏材料可包括对于UV光具有光敏性的水溶性材料。水溶性材料可以是具有光敏性官能团的聚乙烯醇材料,例如“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”,简称为sbq-PVA。可选地,在暴露下形成化学键的材料可用作水溶性光敏材料或水不溶的光敏材料。光敏材料可包括光敏树脂或具有羟基或羧基的非光敏树脂。也就是说,可以包括非光敏树脂和光引发剂代替光敏树脂以形成UV光敏材料。在本文中,导电涂膜20可包含量为0.1wt%至5wt%的光敏树脂或非光敏树脂。
光敏材料可根据暴露区域25和非暴露区域27的靶向电阻具有不同的浓度。例如,当形成透明电极的图案时,光敏材料的浓度优选为0.1wt%至1wt%。然而,当加入过多光敏材料时,由于在暴露处理之后在清洗处理期间导电纳米材料21连同非暴露区域27中的光敏材料一起被去除,因此可破坏透明电极或其电阻会增大。
导电涂膜20包括在基质10上均匀形成的导电纳米材料21。导电涂膜20包括暴露区域25和非暴露区域27,且非暴露区域27可以配置互连图案29。暴露区域25的导电性可以是非暴露区域27的导电性的两倍或更高。
此外,导电涂膜20可以形成为包含导电纳米材料21和光敏材料的单层,或可以具有在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。
由于下列原因,本发明第一实施方案的导电涂膜20中的暴露区域25和非暴露区域27之间出现了导电性差。在形成导电涂膜20之前,也就是说,在暴露处理和清洗处理之前,由于光敏材料和其他组合物,包含导电纳米材料21和光敏材料的光敏薄膜具有显著低的导电性。
然而,当暴露光敏薄膜时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此产生了在特定溶剂中的溶解度差。另一方面,在暴露处理期间导电纳米材料21的化学和物理特性几乎没有改变。在本文中,该特定溶剂可以是对选择性光敏材料具有高溶解度的溶剂。例如,当将水溶性光敏材料用作光敏材料时,可以产生在水中的溶解度差。
也就是说,在未被暴露时光敏材料在特定溶剂中具有高溶解度,然而,在被暴露和固化时其在该溶剂中具有低溶解度。根据本发明的实施方案,利用光敏材料在特定溶剂中的不同溶解度可形成互连图案29。
因此,光敏薄膜的暴露区域25和非暴露区域27在特定溶剂中具有不同的溶解度。尤其,在光敏薄膜包含大量其他组合物时,为了待形成的透明电极和电路电极的图案,两区域之间的导电性差变得足够大。通常,当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。
例如,当非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有更高溶解度时,可以将非暴露区域27形成为互连图案29。
同时,本发明的实施方案公开了非暴露区域27比暴露区域25具有更高溶解度的实施例。然而,根据光敏材料的类型可出现相反的特性。也就是说,当暴露区域25比非暴露区域27具有更高溶解度时,可以将暴露区域25形成为互连图案29。
形成导电涂膜20的暴露区域25和非暴露区域27的宽度可以是1μm或大于1μm,并且可以在暴露下确定互连图案29的形状。通常,互连图案29的形状可以根据在暴露中使用的遮蔽物的形状来确定。
将参考图1至7描述制造本发明第一实施方案的导电基质100的方法。在本文中,图3示出了制造图1的导电基质100的方法的流程图。此外,图4至7示出了根据图3中描述的方法的处理步骤的视图。
第一,如图4中所示出的,制备用于形成导电涂膜20的基质10。
接下来,如图5中所示出的,在处理步骤S51中在基质10上形成包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜23。
在本文中,光敏薄膜23可以形成为包含导电纳米材料和光敏材料的单层,或可以具有在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。当光敏薄膜23为如前者所述的单层时,光敏薄膜23还可包含其他组合物,例如分散剂、粘合剂和添加剂。当光敏薄膜23具有如后者所述的结构时,可在导电纳米材料层中包含诸如分散剂、粘合剂和添加剂的其他组合物。
接下来,如图6中所示出的,在处理步骤S53中暴露光敏薄膜23的部分。也就是说,利用遮蔽物30来暴露光敏薄膜23,其中形成对应于待暴露区域的图案孔31。
接下来,如图7中所示出的,在处理步骤S55中用溶剂清洗暴露的光敏薄膜23并干燥,以形成包含互连图案29的导电涂膜20。也就是说,由于非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有相对更高的溶解度,因此在非暴露区域27中去除了较多的光敏材料和其他组合物。
在由本发明的实施方案的方法制造的导电基质100中,可以不直接刻蚀导电涂膜20。进一步地,可以不破坏或化学改变导电纳米材料(其是导电涂膜20的导电填料)而形成具有互连图案29的导电涂膜20,其中互连图案29能够通过控制特定区域的导电性流动电流。
本发明第一实施方案的光敏薄膜23可包含导电纳米材料、光敏材料和其他组合物,例如粘合剂、分散剂或添加剂。光敏薄膜23的表面电阻为10,000Ω/sq或大于10,000Ω/sq,且在UV暴露处理中暴露的区域的电阻可以是10,000Ω/sq或大于10,000Ω/sq。当将暴露的光敏薄膜23在光敏材料的溶剂中和其他组合物的溶剂中清洗时,非暴露区域27和暴露区域25之间的光敏材料和其他组合物的溶解度差可产生非暴露区域27和暴露区域25之间的导电性差。暴露区域25和非暴露区域27中的具有其他组合物的更高溶解度的一个,可具有高导电性和2,000Ω/sq或小于2,000Ω/sq的低薄层电阻。
因此,通过在基质10上形成包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜23,根据待形成的互连图案29的形状暴露光敏薄膜23,并清洗暴露的光敏薄膜23,利用暴露区域25和非暴露区域27之间不同的导电性可在本发明第一实施方案的导电基质100中形成互连图案29。
也就是说,除了导电纳米材料外,光敏薄膜23还可包含其他组合物,例如分散剂、粘合剂和添加剂。当将光敏薄膜23暴露于光时,光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可产生在诸如水的特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。例如,当暴露光敏薄膜并用溶剂清洗时,非暴露区域27可以比暴露区域25去除更多光敏材料和其他组合物。因此,为了形成用于电流流动的图案暴露区域25和非暴露区域27的导电性彼此可变得足够不同。
根据本发明的实施方案,可以不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜20,并且可以通过简单暴露方法,在导电涂膜20的特定区域产生导电性差,形成能够以特定图案流动电流的互连图案29。
此外,在本发明实施方案的导电基质100中,虽然通过利用暴露处理和清洗处理形成互连图案29,从而形成在局部区域具有不同导电性的导电涂膜20,但是导电纳米材料(相应于导电涂膜20的导电填料)可在整个导电涂膜20中均匀分布,甚至在具有不同导电性的区域中的分布密度也无差异。
进一步地,根据本发明的实施方案,可提供包含导电纳米材料的导电基质100,所述导电纳米材料在导电涂膜20的特定区域中未被化学刻蚀和物理刻蚀,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏。
按照下列具体实验实施例,将描述本发明实施方案的导电基质100的导电涂膜20的特性。
实验实施例1-1
本发明的实验实施例1-1的导电基质包含作为基质的PET膜和作为导电纳米材料的纳米线。
也就是说,在实验实施例1-1中,利用水性银纳米线分散液和水溶性光敏材料,形成了包含具有高电导率的区域和具有低电导率的区域的图案。在水性银纳米线分散液中,银纳米线的直径为25nm至40nm且长度为10μm至50μm,且还包含用于改进涂覆性能的水溶性分散剂、粘合剂和纳米颗粒添加剂。作为水溶性光敏材料,可使用“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”。用水性银纳米线分散液利用棒式涂覆(barcoating)处理进行涂覆PET膜。涂覆的基质在120℃温度下干燥5分钟。
干燥的光敏薄膜的薄层电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了仪器的测量限。利用遮蔽物用UV光对干燥的光敏薄膜进行局部辐射,并清洗和干燥。
测量UV暴露区域和UV非暴露区域的电阻,并在UV暴露区域和UV非暴露区域之间的界面中利用扫描电子显微术(SEM)和光学显微术(OM)观测导电涂膜的表面。
作为电阻测量的结果,UV暴露区域具有10MΩ/sq或大于10MΩ/sq的电阻,也就是说,具有超出仪器的测量限的显著低的导电性,并且UV非暴露区域具有小于0.2kΩ/sq的电阻,也就是说,具有高导电性。
图8的OM照片和图9的SEM照片示出了UV暴露区域和UV非暴露区域。在OM照片中模糊示出了UV暴露区域和UV非暴露区域之间的界面。然而,在SEM照片中并未示出UV暴露区域和UV非暴露区域之间的界面,且不论哪个区域,纳米线都连续存在,并且导电涂膜的形状差异在两个区域之间并不显著。
实验实施例1-2
如实验实施例1-2,利用碳纳米管/水性银纳米线分散液和水溶性光敏材料形成了由高导电区域和低导电区域组成的图案。碳纳米管/水性银纳米线分散液包含直径为25nm至40nm的单壁碳纳米管和长度为10μm至50μm的纳米线。进一步地,碳纳米管/水性银纳米线分散液包含水溶性分散剂、粘合剂和用于改进涂覆性能的纳米颗粒添加剂。可以包含“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”作为水溶性光敏材料。用碳纳米管/水性银纳米线分散液利用棒式涂覆处理进行涂覆PET膜。涂覆的基质在120℃温度下干燥5分钟。
涂覆的光敏薄膜的薄层电阻为1MΩ/sq或大于1MΩ/s。利用遮蔽物用UV光对光敏薄膜进行局部辐射,并清洗和干燥。
测量UV暴露区域和UV非暴露区域的电阻,并在UV暴露区域和UV非暴露区域之间的界面中通过SEM和OM观测导电涂膜的表面。
作为电阻测量的结果,UV暴露区域的电阻为1MΩ/sq或大于1MΩ/sq,也就是说,具有显著低的导电性,并且UV非暴露区域的电阻小于0.3kΩ/sq,也就是说,具有高导电性。
图10和11的SEM照片示出了UV暴露区域(图10)和UV非暴露区域(图11)。碳纳米管/银纳米线在UV暴露区域和UV非暴露区域两者中连续存在,并且导电涂膜的形状差异在两个区域之间并不显著。
实验实施例1-3
如实验实施例1-3,利用水性碳纳米管分散液和水溶性光敏材料形成了由高导电区域和低导电区域组成的图案。水性碳纳米管分散液包含单壁碳纳米管和水溶性分散剂、粘合剂和用于改进涂覆性能的纳米颗粒添加剂。如水溶性光敏材料,可包含“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”。用水性碳纳米管分散液通过棒式涂覆处理进行涂覆PET膜,并将涂覆的基质在120℃温度下干燥5分钟以形成光敏薄膜。
光敏薄膜的薄层电阻为约100kΩ/sq。利用遮蔽物用UV光对光敏薄膜进行局部辐射,并清洗和干燥。
测量UV暴露区域和UV非暴露区域的电阻,并在UV暴露区域和UV非暴露区域之间的界面中通过SEM观测导电涂膜的表面。
作为电阻测量的结果,UV暴露区域的电阻为约10MΩ/sq,也就是说,其具有低导电性,且UV非暴露区域的电阻小于1kΩ/sq,也就是说,其具有高导电性。
图12至14的SEM照片示出了UV暴露区域(图12)、UV非暴露区域(图13)和这两个区域(图14)。碳纳米管连续存在于两个区域中,并且其分布密度的差异并不显著。此外,在图14示出两个区域的照片中,两个区域之间的边界是模糊的并且在两个区域之间几乎没有区别。
实验实施例1-4
在实验实施例1-1至1-3中,公开了以包含导电纳米材料和光敏材料的单层形式形成的导电涂膜。然而,在实验实施例1-4中,公开了其中具有在导电纳米材料层上形成光敏材料层结构的导电涂膜。
也就是说,在实验实施例1-4中,利用碳纳米管/水性银纳米线分散液和水溶性光敏材料形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。碳纳米管/水性银纳米线分散液包含直径为25nm至40nm和长度为10μm至50μm的单壁碳纳米管和银纳米线,并还包含水溶性分散剂、粘合剂和用于改进涂覆性能的纳米颗粒添加剂。可以用碳纳米管/水性银纳米线分散液利用棒式涂覆处理进行涂覆PET膜。涂覆的基质在120℃温度下干燥5分钟。
此外,用PVC作为水溶性光敏材料在碳纳米管/纳米线上涂覆以形成光敏薄膜。
光敏薄膜的薄层电阻为约100kΩ/sq。利用遮蔽物用UV光对光敏薄膜进行局部辐射,并清洗和干燥。
作为电阻测量的结果,UV暴露区域的电阻为约1MΩ/sq,也就是说,其具有低导电性,并且UV非暴露区域的电阻小于2kΩ/sq,也就是说,其具有高导电性。
根据本发明的实施方案,通过暴露和清洗包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜,可以形成包含互连图案的导电涂膜。尤其,由于当形成导电涂膜时不直接刻蚀暴露的光敏薄膜,因此导电纳米材料可以均匀分布在整个制造的导电涂膜中。此外,由于在UV暴露区域和UV非暴露区域之间刻蚀引起的重量差异在导电涂膜中并不显著,因此可以防止其中示出互连图案的现象。
同时,由于实施本发明第二实施方案至第六实施方案的导电基质以与在图1中示出的第一实施方案的导电基质100具有相似结构,因此将参考图1或2来描述本发明第二实施方案至第六实施方案的导电基质。此外,由于制造本发明第二实施方案至第六实施方案的导电涂膜的方法与第一实施方案的方法相似,因此将参考图3至7来描述制造本发明第二实施方案至第六实施方案的导电涂膜的方法。
[第二实施方案]
如图1和2中所示出,本发明第二实施方案的导电基质100包括基质10和在基质10上形成的导电涂膜20,导电涂膜20包含导电纳米材料21、光敏材料、粘合剂和溶剂,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的互连图案29。
在本文中,在本发明第一实施方案中描述的材料可用作基质10和导电纳米材料。
此外,可包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂作为光敏涂料组合物以形成导电涂膜20,并且还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料、0.01wt%至3wt%的光敏材料和1wt%或小于1wt%的粘合剂,并且剩余部分可以为水。此外,光敏涂料组合物还可包含5wt%或小于5wt%的添加剂。
在本文中,随着包含在光敏涂料溶液中的导电纳米材料的浓度增加,由于导电涂膜20的导电性增加,因此其电阻可降低。然而,当导电纳米材料的浓度过高时,也就是说,多于5wt%时,会使导电纳米材料难以分散在溶液中。因此,优选导电纳米材料的使用量为0.1wt%至0.5wt%。
此外,将暴露于来自一种或多种能量来源辐射的材料优选用作光敏材料,所述能量来源例如为光(红外光、可见光或紫外线光)、热、激光等。然而,能量来源可以不限于此。
例如,光敏材料可包含对于红外光具有光敏性的水溶性材料。水溶性材料可以是具有光敏官能团的聚乙烯醇材料,例如“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”,简称为sbq-PVA,但不限于此。
光敏材料可根据暴露区域25和非暴露区域27的靶向电阻具有不同浓度。例如,当形成透明电极的图案时,光敏材料的浓度优选为0.1wt%至1wt%。然而,当加入过多光敏材料时,由于在暴露处理之后在清洗处理期间导电纳米材料21连同非暴露区域27中的光敏材料一起被去除,因此可破坏透明电极或其电阻会增大。
作为粘合剂,可以使用水可分散性聚氨基甲酸酯或阳离子聚合电解质。例如,聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(烯丙基胺盐酸盐)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(乙烯亚胺)、聚(丙烯酰胺-二烯丙基甲基氯化铵共聚物)、阳离子聚噻吩、聚苯胺、聚(乙烯醇)或其衍生物可用作阳离子聚合电解质。
使用此类粘合剂的原因是当将水可分散性聚氨基甲酸酯或阳离子聚合电解质用作粘合剂时,由于用作光敏材料的聚(乙烯醇)在水性溶液中产生了正电荷,因此不存在组合物的沉淀,并且在暴露处理之后在清洗处理中由于光敏聚(乙烯醇)和粘合剂之间不产生电子或化学键,因此很容易去除非暴露区域27的聚(乙烯醇)。
此外,粘合剂可用于固定相应于导电填料的导电纳米材料21,使其在用于制造导电涂膜20的溶剂的清洗处理期间不会从导电涂膜20上掉落。也就是说,如果在光敏涂料溶液中不包含粘合剂,导电纳米材料21连同光敏材料会在用于制造导电涂膜20的溶剂的清洗处理期间被去除,因此就不会形成导电涂膜20,或者导电涂膜的电阻一致性会显著地下降。
进一步地,阴离子聚合电解质不可以用作粘合剂,因为如果将阴离子聚合电解质用作粘合剂,在光敏涂料溶液中就会出现沉淀,并且由于在暴露处理之后在导电涂膜的清洗处理期间非暴露区域27的光敏材料被去除,因此非暴露区域27的导电性降低。
如上所述,为了防止在暴露处理之后在清洗处理期间导电纳米材料21从基质10掉落,则加入至光敏涂料溶液的粘合剂的量为1wt%或小于1wt%。在本文中,当粘合剂的浓度高时,可以提高导电纳米材料21对于基质10的粘附,但是导电涂膜20的电阻也会提高。此外,当粘合剂的浓度显著低或为零时,在清洗处理期间导电纳米材料21会从基质10脱落,从而导致导电涂膜20的特性下降。同时,当光敏材料的浓度显著低时,也就是说,为0.1wt%或小于1wt%时,可以维持导电纳米材料21对于基质10的粘附,甚至不需粘合剂,由此可以制造本发明实施方案的导电涂膜20。
根据待使用的导电纳米材料21,可将分散剂分类为用于金属纳米线的分散剂和用于纳米碳的分散剂。例如,羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)、2-羟乙基纤维素(HC)等可用作用于银纳米线的分散剂。十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基硫酸锂(LDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、Brij-系列、Tween-系列、TritonX-系列、聚(乙烯吡咯烷酮)等可用作用于碳纳米管的分散剂。
此外,添加剂可选择性地用于提高光敏涂料溶液的涂覆性能和可分散性,防止金属纳米线的腐蚀,并提高导电涂膜20的耐用性。例如,添加剂可促进光敏涂料溶液(例如油分散剂)的稳定性,提高润湿和涂覆性质(例如表面活性剂或溶剂添加剂),有助于二级颗粒的形成或分裂,或防止在导电涂膜20的形成期间形成相分离结构,或促进干燥导电涂膜20。
本发明第二实施方案的导电涂膜20可包括在基质10上均匀形成的导电纳米材料21。导电涂膜20可包含暴露区域25和非暴露区域27,并且在非暴露区域27中可形成互连图案29。非暴露区域27的导电性可以是暴露区域25的导电性的两倍或更高。
此外,导电涂膜20可形成为包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂的单层,或可具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。
由于下列原因,在本发明第二实施方案的导电涂膜20中的暴露区域25和非暴露区域27之间出现了导电性差。在形成导电涂膜20之前,也就是说,在UV暴露处理和清洗处理之前,由于光敏材料和粘合剂,则包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂的光敏薄膜具有非常低的导电性。
然后,当光敏薄膜暴露于UV光时,在光敏材料之间或在光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在特定溶剂中的溶解度差。然而,在暴露处理期间导电纳米材料21的化学和物理特性几乎没有改变。在本文中,特定溶剂可以是对选择的光敏材料具有高溶解度的溶剂。例如,当将水溶性光敏材料用作光敏材料时,水溶性光敏材料可具有在水中的不同溶解度。
也就是说,在暴露处理之前光敏材料在特定溶剂中可具有高溶解度,但是在暴露处理之后由于其被固化,因此在特定溶剂中具有低溶解度。也就是说,根据本发明的实施方案,利用光敏材料在特定溶剂中的不同溶解度可形成互连图案29。
因此,光敏薄膜的暴露区域25和非暴露区域27在特定溶剂中可具有不同的溶解度。尤其,当光敏薄膜包含大量其他组合物时,对于待形成的透明电极和电路电极,两个区域之间的导电性差变得足够大。通常,当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。
例如,当非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有更高的溶解度时,可以将非暴露区域27形成为互连图案29。
同时,在本发明实施方案中将非暴露区域27描述为具有比暴露区域25更高的溶解度。然而,根据光敏材料的类型可出现相反特性。也就是说,当暴露区域25具有比非暴露区域27更高的溶解度时,暴露区域25可形成为互连图案29。
形成导电涂膜20的暴露区域25和非暴露区域27的宽度可以是1μm或大于1μm,并且可以在暴露处理下确定互连图案29的形状。通常,互连图案29的形状可以根据在暴露处理中使用的遮蔽物的形状来确定。
将参考图1至7和图15来描述第二实施方案的制造导电涂膜20的方法。
第一,如图4中所示出的,制备用于形成导电涂膜20的基质10。
接下来,如图5中所示出的,在处理步骤S51中在基质10上形成包含导电纳米材料、光敏材料和粘合剂的光敏薄膜23。也就是说,光敏薄膜23是通过用本发明实施方案的光敏涂料组合物涂覆基质10形成的。在本文中,光敏涂料组合物可包含导电纳米材料、光敏材料、粘合剂和水,其还包含其他组合物。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料、0.01wt%至3wt%的光敏材料、1wt%或小于1wt%的粘合剂和5wt%或小于5wt%的其他组合物,并且剩余部分可以为水。
同时,光敏薄膜23可以形成为包含导电纳米材料、光敏材料和粘合剂的单层,或可以具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。当光敏薄膜23为如前者所述的单层时,光敏薄膜23还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。当光敏薄膜23具有如后者所述的结构时,可在导电纳米材料层中包含诸如分散剂、粘合剂和添加剂的其他组合物。
接下来,如图6中所示出的,在处理步骤S53中暴露光敏薄膜23的部分。也就是说,利用遮蔽物30将光敏薄膜23暴露于UV光,其中形成对应于待暴露区域的图案孔31。
在暴露处理期间,通常UV暴露时间可以是几分钟,优选几秒。在暴露处理期间,导电纳米材料的化学和物理特性在暴露处理期间几乎没有改变。
接下来,如图7中所示出的,在处理步骤S55中用溶剂清洗暴露的光敏薄膜并干燥。因此,可以制造包含导电涂膜20(其具有互连图案29)的导电基质100。也就是说,由于非暴露区域27在溶剂中具有比暴露区域25相对更高的溶解度,因此非暴露区域27比暴露区域25可去除较多光敏材料和其他组合物。
在通过本发明实施方案的方法制造的导电基质100中,可不直接刻蚀导电涂膜20。进一步地,可以不破坏或化学改变导电纳米材料(其是导电涂膜20的导电填料)而形成具有互连图案29的导电涂膜20,其中互连图案29能够通过控制特定区域的导电性流动电流。
本发明实施方案的光敏薄膜可包含导电纳米材料、光敏材料和粘合剂,并且还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。
如上所述,在本发明实施方案的导电基质100中,通过在基质10上形成包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜,根据待形成的互连图案29的形状暴露光敏薄膜,并清洗暴露的光敏薄膜,可以形成包含互连图案29(其中暴露区域25的导电性与非暴露区域27的导电性不同)的导电涂膜20。
也就是说,诸如分散剂和添加剂以及导电纳米材料的其他组合物可包含在光敏薄膜中。当将光敏薄膜暴露于光时,光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在诸如水的特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,并且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。例如,当暴露光敏薄膜然后用溶剂清洗时,非暴露区域27可比暴露区域25去除较多的光敏材料和其他组合物。因此,为了形成用于电流流动的图案,暴露区域25和非暴露区域27的导电性彼此可变得足够不同。
根据本发明的实施方案,通过简单暴露处理而不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜20,利用在导电涂膜20的局部区域中的导电性差可以形成互连图案29,电流通过该互连图案29以特定图案流动。
此外,在本发明实施方案的导电基质100中,虽然通过利用暴露处理和清洗处理形成互连图案29,从而形成在局部区域具有不同导电性的导电涂膜,但是导电纳米材料(相应于导电涂膜20的导电填料)具有相似分布,甚至在具有不同导电性的区域,并且均匀分布在整个导电涂膜20中。
进一步地,根据本发明的实施方案,可以提供包含导电纳米材料的导电基质100,所述导电纳米材料在导电涂膜20的特定区域中未被化学和物理刻蚀,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏。
进一步地,在本发明实施方案的导电涂膜20中,由于导电纳米材料在暴露区域25中和非暴露区域27中的保留类似,甚至在暴露处理和清洗处理之后,因此可以防止其中示出互连图案的现象。
将在下列具体实验实施例中描述在本发明实施方案的导电基质中导电涂膜的特性。
实验实施例2-1
本发明实验实施例2-1的导电基质包含作为基质的PET膜,和作为导电纳米材料的银纳米线。
也就是说,在本发明的实验实施例2-1中,通过用银纳米线涂料溶液涂覆基质形成由高导电区域和低导电区域组成的图案,所述银纳米线涂料溶液包含银纳米线、水溶性光敏材料(即光敏聚乙烯醇)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂,并进行暴露处理和清洗处理。银纳米线的直径为25nm至40nm且长度为10μm至30μm。在本文中,银纳米线涂料溶液可包含银纳米线(0.15wt%)、光敏聚乙烯醇(0.6wt%)(其为水溶性光敏材料)、HPMC(0.2wt%)(其为分散剂)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂(0.01wt%)。
用水性银纳米线分散液通过棒式涂覆处理涂覆基质,并且涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏薄膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模用UV光辐射光敏薄膜1秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。因此,可在基质上形成本发明实验实施例2-1的导电涂膜。
本发明实验实施例2-1的导电涂膜的UV-暴露区域包含具有多种如图16中所示出的线宽的直线。根据暴露线路的线宽检测绝缘特性。在本文中,图16根据本发明实验实施例2-1制造的导电涂膜的线宽,示出了用于检测互连图案的绝缘特性的图案。
参考图16,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。
暴露线为具有不同线宽的直线形状。测量每条作为边界线的暴露线的电阻。形成于区域A和区域B之间的第一暴露线41具有150μm的线宽。形成于区域B和区域C之间的第二暴露线42具有100μm的线宽。形成于区域C和区域D之间的第三暴露线43具有60μm的线宽。形成于区域D和区域E之间的第四暴露线44具有40μm的线宽。形成于区域E和区域F之间的第五暴露线45具有30μm的线宽。此外,形成于区域F和区域G的第六暴露线46具有20μm的线宽。第一至第六暴露线的长度为80mm。
第一至第四暴露线41至44的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,第一至第四暴露线41至44具有高绝缘水平。第五暴露线45的电阻为20kΩ至30kΩ,并且第六暴露线46的电阻为约2kΩ。
区域A至G中的每一个为其中被清洗并去除光敏材料的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.5。
为了检测UV-暴露线和非UV-暴露区域的表面形态,如图17至19中所示出,用电子显微镜来观测UV-暴露线和非UV-暴露区域。在本文中,图17至19的照片示出了根据本发明实验实施例2-1制造的导电涂膜。
作为观测结果,银纳米线在UV-暴露线图像(a)和(b)与非UV-暴露区域图像(c)和(d)中分布相似,并发现银纳米线几乎没有由于UV暴露而被破坏。
然而,在放大的电子显微镜图像(b)和(d)中,银纳米线在UV-暴露线图像(b)中比在非UV-暴露区域图像(d)中被更多的光敏材料和粘合剂覆盖和浸渍。进一步地,由于UV-暴露线区域(b)的银纳米线之间具有差的接触特性,因此其电阻会提高。此外,在图像(b)和(d)中,聚氨基甲酸酯(即粘合剂)用于将银纳米线附着至基质上,因此防止银纳米线在清洗处理期间掉落。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例2-1的导电基质再次暴露于相同电源的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,且透光率为约90%。在暴露于UV光于5秒之后,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,且透光率也为约90%。因此,可以看出,银纳米线几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而被破坏。
实验实施例2-2
根据本发明实验实施例2-2,利用碳纳米管/银纳米线光敏涂料溶液形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。
碳纳米管/银纳米线光敏涂料溶液包含单壁碳纳米管和直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm的银纳米线,以及聚乙烯亚胺粘合剂。在本文中,碳纳米管/水性银纳米线分散液包含0.1wt%的碳纳米管、0.1wt%的银纳米线、0.1wt%的HPMC、0.1wt%的CTAB、0.6wt%的光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)、和0.01wt%的聚乙烯亚胺粘合剂。
用碳纳米管/水性银纳米线分散液通过棒式涂覆处理涂覆PET膜,并将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏薄膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。将光敏薄膜用UV光辐射1秒以利用铬光掩模形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。因此,可在基质上形成本发明实验实施例2-2的导电涂膜。
本发明实验实施例2-2的导电涂膜的UV-暴露区域包含如图16中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。
结果是,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。
第一至第四暴露线41至44的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。第五暴露线45的电阻为30kΩ至50kΩ,且第六暴露线46的电阻为约3kΩ。
区域A至G中的每一个为其中被清洗并去除光敏材料的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,和雾度为约1.3。
为了检测UV-暴露区域和非UV-暴露区域的表面形态,如图20至21中所示出的,用用电子显微镜观测UV-暴露区域和非UV-暴露区域。
作为观测的结果,银纳米线在UV-暴露线图像(a)和(b)与非UV-暴露区域图像(c)和(d)中分布相似,且可以看出,银纳米线几乎没有由于UV暴露而被破坏。
然而,在放大的电子显微镜图像(b)和(d)中,银纳米线在UV-暴露线图像(b)中比在非UV-暴露区域图像(d)中被更多的光敏材料和粘合剂覆盖。进一步地,由于UV-暴露线区域的银纳米线之间具有差的接触特性,因此其电阻会提高。虽然由于碳纳米管的颗粒尺寸非常小而没有在电子显微镜图像中清楚示出,但是在非UV-暴露区域的放大图像(b)和(d)中发现了碳纳米管。虽然由于光敏材料和其他组合物而在图像(b)中没有清楚示出碳纳米管,但是在一些区域发现了碳纳米管。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例2-2的导电基质再次暴露于相同电源的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为1.3。在暴露于UV光5秒后,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度也为1.3。因此可以看出,导电涂膜的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
[第三实施方案]
如图1和22中所示出的,本发明第三实施方案的导电基质100包含基质10和在基质10上形成的导电涂膜20,其包含导电纳米材料21、纳米颗粒22、光敏材料和粘合剂,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的互连图案29。
在本文中,作为基质10和导电纳米材料,可以使用在本发明第一实施方案中所描述的材料。
此外,可包含纳米颗粒22、导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂作为光敏涂料组合物以形成导电涂膜20,并且还可包含诸如分散剂和添加剂的其他组合物。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料21、0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒22、0.01wt%至3wt%的光敏材料、和1wt%或小于1wt%的粘合剂,并且剩余部分可以为水。光敏涂料组合物还可包含5wt%或小于5wt%的添加剂。
纳米颗粒22可以是氧化物纳米线、氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒、碳纳米颗粒。由于与金属纳米线或碳纳米管相比纳米颗粒22具有低导电性或低纵横比,因此纳米颗粒22可以在导电涂膜20中具有低电子连通性。这样的纳米颗粒22不会显著影响导电涂膜20的导电性,然而,可以提高暴露区域25的绝缘稳定性。
纳米颗粒22可具有尺寸为5nm或大于5nm的线形、圆形、立方体或无定型颗粒形状。当光敏材料在UV光下形成交联时,可将纳米颗粒22浸渍在光敏材料中并可以保留在暴露区域25中,不会在清洗处理期间去除。此外,纳米颗粒22具有特定的尺寸,通常针对温度变化和外部影响具有稳定的尺寸和体积稳定性。当与光敏材料组合时,纳米颗粒22可起作用,以使组合的光敏材料因温度变化和外部影响引起的体积和形状变化最小化。因此,与不包含纳米颗粒22的暴露区域相比包含纳米颗粒22的暴露区域25可具有结构稳定性。
在本文中,氧化物纳米线可具有10nm至1μm的直径和1μm至100μm的长度。氧化物纳米线可以是金属氧化物纳米线或非金属氧化物纳米线。氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒和碳纳米颗粒可以是颗粒尺寸为5nm至30μm的圆形、立方体或无定型纳米颗粒。氧化物纳米颗粒可以是金属氧化物纳米颗粒或非金属氧化物纳米颗粒。
在本文中,随着包含在光敏涂料溶液中的导电纳米材料21的浓度增加,由于导电涂膜20的导电性增加,因此导电涂膜20的电阻会降低。然而,当导电纳米材料21的浓度太高时,也就是说,多于0.5wt%时,则难以将导电纳米材料21分散在溶液中。因此,优选使用导电纳米材料21为0.01wt%至0.5wt%。
随着包含在光敏涂料溶液中的纳米颗粒22的浓度增加,导电涂膜20的绝缘稳定性会提高。然而,当纳米颗粒22的浓度太高时,也就是说,多于0.5wt%时,由于纳米颗粒22在清洗处理期间没有充分地从导电涂膜20的非UV暴露区域27中去除,因此导电涂膜20的导电性会降低或导电涂膜20的绝缘稳定性会增大。相反,当纳米颗粒22的浓度为0.01wt%或小于1wt%时,纳米颗粒22不会影响导电涂膜20的绝缘稳定性。因此,优选使用0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒22。
此外,光敏材料是在UV暴露下形成交联的材料并且在暴露处理之后在清洗处理期间在溶剂中具有低溶解度。因此,光敏材料可形成具有相对低导电性的区域。暴露于来自一种或多种能量来源辐射的材料优选用作光敏材料,所述能量来源例如为光(红外光、可见光或紫外线光)、热、激光等。然而,能量来源可以不限于此。
可将第二实施方案中所描述的粘合剂、分散剂和添加剂用作粘合剂、分散剂和添加剂。
此外,为了进一步提高导电涂膜20的电导率和粘附性,光敏涂料溶液可包含导电聚合物、石墨烯等。
本发明第三实施方案的导电涂膜可包括在基质10上均匀形成的导电纳米材料21。导电涂膜20可包含暴露区域25和非暴露区域27,并且可以将非暴露区域27形成为互连图案29。非暴露区域27的导电性可以是暴露区域25的导电性的两倍或更高。
此外,导电涂膜20可形成为包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂的单层,或可具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。
由于下列原因,在本发明第三实施方案的导电涂膜20中的暴露区域25和非暴露区域27之间出现了导电性差。在形成导电涂膜20之前,也就是说,在UV暴露处理和清洗处理之前,由于光敏材料和粘合剂,包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂的光敏薄膜具有非常低的导电性。
然而,当将光敏薄膜暴露于UV光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此产生了在特定溶剂中的溶解度差。然而,在暴露处理期间导电纳米材料21的化学和物理特性几乎没有改变。在本文中,特定溶剂可以是对选择性的光敏材料具有高溶解度的溶剂。例如,当将水溶性光敏材料用作光敏材料时,水溶性光敏材料可具有在水中的不同溶解度。
也就是说,在暴露处理之前光敏材料在特定溶剂中可具有高溶解度,但是当被暴露和固化时其在特定溶剂中具有低溶解度。根据本发明的实施方案,利用光敏材料在特定溶剂中的不同溶解度可以形成互连图案29。
因此,光敏薄膜的暴露区域25和非暴露区域27在特定溶剂中可具有不同溶解度。尤其,当光敏薄膜包含大量其他组合物时,对于待形成的透明电极和电路电极,两个区域之间的导电性差变得足够大。通常,当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。
例如,当非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有更高溶解度时,可以将非暴露区域27形成为互连图案29。
此外,涂料溶液可包含粘合剂,其可用于固定金属纳米线或碳纳米管使其不会在清洗处理期间被去除。进一步地,可包含添加剂等以提高涂覆性能、环境耐用性、粘附性和抗腐蚀性。
同时,当只将金属纳米线或碳纳米管用作导电纳米材料以形成导电涂膜时,具有低导电性的暴露区域25的绝缘稳定性会略有下降。也就是说,由于具有高导电性的金属纳米线或碳纳米管保留在暴露区域25中,则暴露区域25的绝缘稳定性会略有下降,因此当施加外部影响或改变温度时,由于会出现体积改变,因而导电纳米材料21彼此连接。
为了对此补偿,当将具有相对低导电性或纵横比的纳米颗粒22加入至绝缘区域时,根据外部影响或温度变化,暴露区域25的形状或体积的改变会降低。此外,将纳米颗粒22插入在金属纳米线或碳纳米管之间并防止金属纳米线或碳纳米管的电连接。因此,可以维持绝缘稳定性。
由于非暴露区域27的氧化物纳米线、氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒或碳纳米颗粒会在清洗处理期间部分或完全去除,甚至当它们未被去除时,金属纳米线或碳纳米管为电连接并确保导电性,非暴露区域27的氧化物纳米线、氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒或碳纳米颗粒不会影响非暴露区域27的导电性。
此外,在本发明的第三实施方案中非暴露区域27比暴露区域25具有更高的溶解度。然而,根据光敏材料的类型会示出与其相反的特性。也就是说,当暴露区域25比非暴露区域27具有更高溶解度时,互连图案29可在暴露区域25中形成。
形成导电涂膜20的暴露区域25和非暴露区域27的宽度可以是1μm或大于1μm,并且可以在暴露处理下确定互连图案29的形状。通常,互连图案29的形状可以根据在暴露处理中使用的遮蔽物的形状来确定。
将参考图1、3至7、22和23来描述制造第三实施方案的导电涂膜20的方法。在本文中,图22为图1中部分“B”的放大图并示出了本发明第三实施方案的包含纳米颗粒的导电涂膜20。图23是制造本发明第三实施方案的包含纳米颗粒的导电涂膜20的方法流程图。
第一,如图4中所示出的,制备用于形成导电涂膜20的基质10。
接下来,如图5中所示出的,在处理步骤S51中,在基质10上形成包含导电纳米材料、纳米颗粒、光敏材料和粘合剂的光敏薄膜23。也就是说,通过用本发明实施方案的光敏涂料组合物涂覆基质10形成光敏薄膜23。在本文中,光敏涂料组合物可包含导电纳米材料、纳米颗粒、光敏材料、粘合剂和水,并还包含其他组合物。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料,0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒,0.01wt%至3wt%的光敏材料,1wt%或小于1wt%的粘合剂,和5wt%或小于5wt%的其他组合物,并且剩余部分可以为水。
同时,光敏薄膜23可以形成为包含导电纳米材料、纳米颗粒、光敏材料和粘合剂的单层,或可具有其中在包含纳米颗粒的导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。当光敏薄膜23为如前者所述的单层时,光敏薄膜23还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。当光敏薄膜23具有如后者所述的结构时,可在含有纳米颗粒的导电纳米材料层中包含诸如分散剂和添加剂的其他组合物。
接下来,如图6中所示出的,在处理步骤S53中暴露光敏薄膜23的部分。也就是说,利用遮蔽物30将光敏薄膜23暴露于UV光,其中形成对应于待暴露区域的图案孔31。
在暴露处理期间,通常UV暴露时间可以是几分钟,优选几秒钟。在暴露处理期间,导电纳米材料的化学和物理特性在暴露处理期间几乎没有改变。
接下来,如图7中所示出,在处理步骤S55中,用溶剂清洗暴露的光敏薄膜并干燥。因此,可制造包含具有互连图案29的导电涂膜20的导电基质100。也就是说,由于非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有相对更高的溶解度,因此在非暴露区域27中比暴露区域25中可以去除更多的光敏材料和其他组合物。
在通过本发明实施方案的方法制造的导电基质100中,可不直接刻蚀导电涂膜20。进一步地,可以不破坏和化学改变导电纳米材料(其是导电涂膜20的导电填料)而形成具有互连图案29的导电涂膜20,其中互连图案29能够通过控制特定区域的导电性流动电流。
本发明第三实施方案的光敏薄膜可包含导电纳米材料、纳米颗粒、光敏材料和粘合剂,可进一步地包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。
如上所述,在本发明第三实施方案的导电基质100中,通过在基质10上形成包含导电纳米材料、纳米颗粒和光敏材料的光敏薄膜,根据待形成的互连图案29的形状暴露光敏薄膜,并清洗暴露的光敏薄膜,可以形成包含互连图案29的导电涂膜20,其中暴露区域25的导电性与非暴露区域27的导电性不同。
也就是说,在光敏薄膜中可包含诸如分散剂和添加剂的其他组合物,以及导电纳米材料和纳米颗粒。当将光敏薄膜暴露于光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在诸如水的特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。例如,当暴露光敏薄膜并用溶剂清洗时,在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。因此,为了形成用于电流流动的图案,暴露区域25和非暴露区域27的导电性彼此变得足够不同。
根据本发明的实施方案,通过简单暴露处理不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜20,利用在导电涂膜20的局部区域中的导电性差可以形成互连图案29,电流通过该互连图案29以特定图案流动。
此外,在本发明第三实施方案的导电基质100中,虽然通过利用暴露处理和清洗处理形成互连图案29,从而形成在局部区域具有不同导电性的导电涂膜20,但是导电纳米材料(相应于导电涂膜20的导电填料)分布相似,甚至在具有不同导电性的区域,并均匀分布在整个导电涂膜20中。
进一步地,根据本发明的实施方案,可以提供包含导电纳米材料的导电基质100,所述导电纳米材料在导电涂膜20的特定区域中未被化学和物理刻蚀,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏。
进一步地,在本发明实施方案的导电涂膜20中,由于导电纳米材料在暴露区域25和非暴露区域27中保留相似,甚至在暴露处理和清洗处理之后,因此可以防止其中示出互连图案的现象。
进一步地,由于本发明实施方案的导电涂膜20包含纳米颗粒,因此与不包含纳米颗粒的暴露区域25相比可以确保结构稳定性。因此,导电涂膜20可提供绝缘稳定性,对抗外部影响、环境改变等的可靠性,并基于绝缘区域的结构稳定性,进一步提供了改进的图案精确度。
将在下列具体的实验实施例中描述在本发明第三实施方案的导电基质中的导电涂膜的特性。
实验实施例3-1
本发明实验实施例3-1的导电基质包含作为基质的PET膜、和作为导电纳米材料的银纳米线。
也就是说,在本发明的实验实施例3-1中,通过用包含银纳米线、水溶性光敏材料(即,光敏聚乙烯醇)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂的银纳米线涂料溶液涂覆基质,并进行暴露处理和清洗处理,形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。银纳米线的直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm。在本文中,银纳米线涂料溶液可包含银纳米线(0.15wt%)、光敏聚乙烯醇(0.6wt%)(其为水溶性光敏材料)、HPMC(0.2wt%)(其为分散剂)、和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂(0.01wt%)。
用水性银纳米线分散液通过棒式涂覆处理涂覆基质,并将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏薄膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模用UV光辐射光敏薄膜3秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗并干燥。因此,可在基质上形成本发明实验实施例3-1的导电涂膜。
本发明实验实施例3-1的导电涂膜的暴露区域包含具有如图24中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。在本文中,图24示出了,根据在由本发明实验实施例3-1制造的导电涂膜中的线宽,用于检测互连图案的绝缘特性的图案。
参考图24,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在其上或将另一膜附着至其上时,暴露线的半透明线是不可见的。
暴露线为具有不同线宽的直线形状。测量每条作为边界线的暴露线的电阻。形成于区域A和区域B之间的第一暴露线41具有150μm的线宽。形成于区域B和区域C之间的第二暴露线42具有100μm的线宽。形成于区域C和区域D之间的第三暴露线43具有60μm的线宽。形成于区域D和区域E之间的第四暴露线44具有40μm的线宽。形成于区域E和区域F之间的第五暴露线45具有30μm的线宽。此外,形成于区域F和区域G之间的第六暴露线46具有20μm的线宽。第一至第六暴露线长度为80mm。
第一至第四暴露线41至44的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,第一至第四暴露线41至44具有高绝缘水平。第五暴露线45的电阻为20kΩ至30kΩ,且第六暴露线46的电阻为约2kΩ。
区域A至G中的每一个为其中被清洗并去除光敏材料的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.5。
为了检测UV-暴露线和非UV-暴露区域的表面形态,如图25至27中所示出的,用电子显微镜来观测UV-暴露线和非UV-暴露区域。在本文中,图25至27的照片示出了根据本发明实验实施例3-1制造的导电涂膜。
作为观测的结果,银纳米线在图26中的UV-暴露线图像(a)和(b)与图27中的非UV-暴露区域图像(c)和(d)中分布相似,并发现银纳米线几乎没有由于UV暴露而被破坏。
然而,在放大的电子显微镜图像(b)和(d)中,银纳米线在UV-暴露线图像(b)中比在非UV-暴露区域图像(d)中被更多的光敏材料和粘合剂覆盖。进一步地,由于UV-暴露线区域(b)的银纳米线之间具有差的接触特性,因此其电阻会提高。此外,在图像(b)和(d)中,聚氨基甲酸酯(即粘合剂)用于将银纳米线附着于基质上,因此防止银纳米线在清洗处理期间掉落。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例3-1的导电基质再次暴露于相同条件中的UV光5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq且透光率为约90%。在暴露于UV光于5秒之后,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq且透光率也为约90%。因此,可以看出,银纳米线几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而被破坏。
为了确保暴露区域的绝缘稳定性,将本发明实验实施例3-1的导电涂膜保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的和区域C和D之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。然而,区域D和E之间的电阻降低了约4.6kΩ,并且区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻降低了1kΩ或小于1kΩ。也就是说,由于在热处理期间暴露区域中的光敏材料和导电纳米材料重排并且产生了其间的电连接,因此绝缘特性会略有下降。
实验实施例3-2
在本发明的实验实施例3-2中,通过用包含水性银纳米线分散液、光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)、水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂、和作为纳米颗粒的直径为约100nm且长度为1μm至5μm的氧化锌纳米线的涂料溶液涂覆基质形成与实验实施例3-1中相同的图案。在本文中,涂料溶液可包含银纳米线(0.15wt%)、锌氧化物纳米线(0.1wt%)、作为水溶性光敏材料的光敏聚乙烯醇(0.6wt%),作为分散剂的HPMC(0.2wt%)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂(0.01wt%)。
如图24中所示出的,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。测量区域E和F之间的电阻为约36kΩ,且测量区域F和G之间的电阻为约3kΩ。也就是说,区域A至G为其中光敏材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。这些区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.7。
此外,为了确保在高温下的绝缘稳定性,将本发明的实验实施例3-2的导电涂膜(其具有如在图24中所示出的相同图案)在温度为130℃的烘箱中保持1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为约34kΩ,且区域F和G之间的电阻为约1kΩ。也就是说,电阻几乎没有改变。
因此,由于本发明实验实施例3-2的导电涂膜的暴露区域包含诸如氧化锌纳米线的纳米颗粒,因此与不包含氧化锌纳米线的导电涂膜的暴露区域相比,可具有改进的绝缘稳定性。
实验实施例3-3
在本发明的实验实施例3-2中,利用碳纳米管/银纳米线光敏涂料溶液形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。
碳纳米管/银纳米线光敏涂料溶液包含单壁碳纳米管和直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm的银纳米线,以及聚乙烯亚胺粘合剂。在本文中,碳纳米管/水性银纳米线分散液包含0.1wt%的碳纳米管、0.1wt%的银纳米线、0.1wt%的HPMC和0.6wt%的光敏聚乙烯醇(即,水溶性光敏材料)、和0.01wt%的聚乙烯亚胺粘合剂。
用碳纳米管/水性银纳米线分散液通过棒式涂覆处理涂覆PET膜,并将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏薄膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模将光敏薄膜用UV光辐射3秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。因此,可在基质上形成本发明实验实施例3-3的导电涂膜。
本发明实验实施例3-3的导电涂膜的暴露区域包含具有如图8中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。
结果是,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。
第一至第四暴露线41至44的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。测量第五暴露线45的电阻为30kΩ至50kΩ,且测量第六暴露线46的电阻为约3kΩ。
区域A至G中的每一个是其中光敏材料被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为约1.3。
为了检测UV-暴露线和非UV-暴露区域的表面形态,如图28和29中所示出的,用电子显微镜来观测UV-暴露线和非UV-暴露区域。
作为观测的结果,银纳米线在图28中的UV-暴露线图像(a)和(b)与图29中的非UV-暴露区域图像(c)和(d)中分布相似,并且发现银纳米线几乎没有由于UV暴露而被破坏。
然而,在放大的电子显微镜图像(b)和(d)中,银纳米线在UV-暴露线图像(b)中比非UV-暴露区域图像(d)中被更多的光敏材料和粘合剂覆盖。进一步地,由于UV-暴露线区域(b)的银纳米线之间具有差接触特性,因此其电阻会提高。虽然碳纳米管由于其非常小的颗粒尺寸而未在电子显微镜图像中清楚示出,但是在放大的非暴露区域图像(b)和(d)中可以看出碳纳米管。虽然碳纳米管由于光敏材料和其他组合物而未在图像(b)中清楚示出,但是在一些区域可以看出碳纳米管。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例3-3的导电基质再次暴露于相同条件中的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为约1.3。在暴露于UV光5秒之后,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至135Ω/sq和透光率为约89%,且雾度为约1.3。因此,可以看出,导电涂膜的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
为了确保暴露区域的绝缘稳定性,将本发明实验实施例3-3的导电涂膜(其具有如在图24中所示出的相同图案)保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的和区域C和D之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。然而,区域D和E之间的电阻降低了约10kΩ,且区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻降低了3kΩ或小于3kΩ。也就是说,由于在130℃温度下的热处理期间暴露区域中的光敏材料和导电纳米材料重排并产生了其间的电连接,因此绝缘特性会略有下降。
实验实施例3-4
在本发明的实验实施例3-4中,通过用包含碳纳米管/水性银纳米线分散液、光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)、聚乙烯亚胺粘合剂和颗粒尺寸为30nm至50nm的氧化硅纳米颗粒的涂料溶液涂覆基质形成如在实验实施例3-1中的相同图案。在本文中,涂料溶液可包含0.1wt%的碳纳米管、0.1wt%的银纳米线、0.1wt%的氧化硅纳米颗粒、0.1wt%的HPMC、0.6wt%的光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)、和0.01wt%的聚乙烯亚胺粘合剂。
如图24中所示出的,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。测量区域E和F之间的电阻为约36kΩ,且测量区域F和G之间的电阻为约3kΩ。也就是说,区域A至G为其中光敏材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。这些区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.7。
如图30至32中所示出的,用SEM观测包含氧化硅纳米颗粒的导电涂膜(透明电极膜)。在非暴露区域27和暴露区域25的放大照片中,非暴露区域27中的纳米颗粒被洗出并且未被观测到。然而,在暴露区域25中观测到大量的氧化硅纳米颗粒。纳米颗粒22可降低暴露区域25的对抗外部影响或温度变化的形状和体积改变。此外,由于纳米颗粒22插入至金属纳米线或碳纳米管之间,因此可防止金属纳米线或碳纳米管的电连接并可维持绝缘特性。
此外,为了确保高温下的绝缘稳定性,将本发明实验实施例3-4的导电涂膜(其具有如在图24中所示出的相同图案)保持在温度为130℃的烘箱中1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为30kΩ至50kΩ,且区域F和G之间的电阻为约4kΩ。也就是说,电阻几乎没有改变。
因此,由于本发明实验实施例3-4的导电涂膜的暴露区域包含氧化硅纳米颗粒,因此与不包含氧化硅纳米颗粒的导电涂膜的暴露区域相比,可以改进绝缘稳定性。
[第四实施方案]
如图1和2中所示出的,本发明第四实施方案的导电基质100包含基质10和用于透明电极的导电涂膜20,其形成在基质10上,包含导电纳米材料21、互连剂、光敏材料和粘合剂,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的互连图案29。
在本文中,在本发明第二实施方案中描述的基质10、导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂材料可用作本发明第四实施方案的基质10、导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂。
此外,可包含互连剂、导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂作为光敏涂料组合物以形成导电涂膜20,并且还可包含诸如分散剂和添加剂的其他组合物。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料21、0.01wt%至3wt%的互连剂、0.01wt%至3wt%的光敏材料和1wt%或小于1wt%的粘合剂,并且剩余部分可以为水。此外,光敏涂料组合物还可包含5wt%或小于5wt%的其他组合物。
随着包含在光敏涂料溶液中的导电纳米材料21的浓度增加,导电涂膜20的导电性可增大且导电涂膜20的电阻可降低。然而,当导电纳米材料21的浓度太高时,也就是说,多于5wt%时,则难以将导电纳米材料21分散在溶液中。因此,优选使用0.1wt%至5wt%的导电纳米材料21。
随着包含在光敏涂料溶液中的互连剂的浓度增加,导电涂膜20的绝缘稳定性会提高。然而,当互连剂的浓度太高时,也就是说,多于3wt%时,由于在清洗处理期间互连剂没有从导电涂膜20的非暴露区域27中充分去除,因此导电涂膜20的导电性会降低或导电涂膜20的雾度会增大。相反,当互连剂的浓度为0.01wt%或小于1wt%时,互连剂不会影响导电涂膜20的绝缘稳定性。因此,互连剂的优选使用量为0.01wt%至0.3wt%。
此外,光敏材料是在UV暴露下形成交联的材料并且在暴露处理之后在清洗处理期间在溶剂中具有低溶解度。因此,光敏材料可形成具有相对低导电性的区域。暴露于来自一种或多种能量来源辐射的材料优选用作光敏材料,所述能量来源例如为光(红外光、可见光或紫外线光)、热、激光等。然而,能量来源可不限于此。
互连剂可作用于涂料溶液和导电膜组合物以在UV暴露下形成化学键,或可作用于包含在涂料溶液和导电涂膜20中的光敏材料以形成另外的化学键。因此,互连剂可使暴露区域25变硬并提高暴露区域25的硬度。此类互连剂可进一步提高暴露区域25中的导电膜组合物的热稳定性和机械稳定性。
互连剂可以是酸、光致产酸剂、热致产酸剂或盐以及在UV暴露或热条件下引发化学反应的化学材料。
在本文中,酸可以是盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、磷酸、十二烷基苯磺酸、丙烯酸-2-羧乙酯等。此类酸可在热条件下在包含羟基或羧基的光敏材料中另外形成化学键。当在导电涂膜20(其中通过暴露处理和清洗处理形成流动电流的互连图案29)上执行另外的热处理时,以在暴露区域25的光敏材料中产生另外的化学反应,此类酸可另外提高绝缘区域的绝缘稳定性、热稳定性和机械稳定性。例如,当酸用作互连剂时,可包含与使光敏涂料组合物的pH为3至6同样多的酸,尽管这取决于互连剂的酸度。
光致产酸剂是利用诸如UV光的光产生酸的材料,并已商品化为多种商品名。作为光致产酸剂的代表性产品,可以使用JapaneseWako320-21193产品,其化学名为“二苯基-2,4,6-三甲基苯基锍对甲苯磺酸盐”,并且还有多种其他光致产酸剂。当暴露于UV光时光致产酸剂会产生酸。因此,当将导电涂膜20局部暴露于UV光以局部产生酸时,在导电膜组合物中可以出现化学反应或在光敏材料中可以出现另外的化学反应。尤其,光致产酸剂在导电膜组合物和具有羟基或羧基的光敏材料中产生化学反应。例如,当将光致产酸剂用作互连剂时,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至3wt%的光致产酸剂,优选为0.1wt%至1wt%。
热致产酸剂是在热条件下产生酸的材料。可以不具体限定热致产酸剂,只要其是包含碱溶性基团和/或磺酸基团作为官能团的化合物。作为热致产酸剂,可以使用双(4-叔丁苯基)碘鎓三氟甲烷磺酸盐、三芳基锍六氟锑酸盐、三芳基锍六氟磷酸盐、四甲铵三氟甲烷磺酸盐、三乙胺氟磺酸(triethylamnefluorosulfonate)等。例如,当热致产酸剂用作互连剂时,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至3wt%的热致产酸剂,优选为0.1wt%至1wt%。
作为盐,诸如重铬酸铵或重铬酸钠的重铬酸盐可以具有与光致产酸剂相似的作用。重铬酸盐可利用光在导电膜组合物和具有羟基或羧基的光敏材料中引起化学反应。因此,当将导电涂膜20局部暴露于UV光时,可局部引起化学反应或可在光敏材料中出现另外的化学反应。例如,当将重铬酸盐用作互连剂时,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至1wt%的重铬酸盐,优选为0.01wt%至0.1wt%。
在本发明第二实施方案中所描述的粘合剂、分散剂和添加剂可用作粘合剂、分散剂和添加剂。
此外,为了进一步提高导电涂膜20的电导率和粘附性,光敏涂料溶液还可包含石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米片、碳黑或导电聚合物。例如,光敏涂料溶液还可包含0.01wt%至3wt%的石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米片、碳黑或导电聚合物。
本发明第四实施方案的导电涂膜20包括在基质10上均匀形成的导电纳米材料21。导电涂膜20包含暴露区域25和非暴露区域27,其中可以将非暴露区域27形成为互连图案29。非暴露区域27的导电性可以是暴露区域25的导电性的两倍或更高。
此外,导电涂膜20可形成为包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂的单层,或可具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。
由于下列原因,在本发明第四实施方案的导电涂膜20中的暴露区域25和非暴露区域27之间出现了导电性差。在形成导电涂膜20之前,也就是说,在UV暴露处理和清洗处理之前,由于光敏材料和粘合剂,包含导电纳米材料21、光敏材料和粘合剂的光敏薄膜具有非常低的导电性。
然而,当将光敏薄膜暴露于UV光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在特定溶剂中的溶解度差。然而,在暴露处理期间导电纳米材料21的化学和物理特性几乎没有改变。在本文中,特定溶剂可以是对选择性光敏材料具有高溶解度的溶剂。例如,当将水溶性光敏材料用作光敏材料时,水溶性光敏材料可具有在水中的不同溶解度。
也就是说,在暴露处理之前光敏材料在特定溶剂中可具有高溶解度,但是当被暴露和固化时在特定溶剂中其具有低溶解度。根据本发明的实施方案,利用光敏材料在特定溶剂中的不同溶解度可以形成互连图案29。
因此,光敏薄膜的暴露区域25和非暴露区域27在特定溶剂中可具有不同溶解度。尤其,当光敏薄膜包含大量其他组合物时,对于待形成的透明电极和电路电极的图案,两个区域之间的导电性差变得足够大。通常,当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。
例如,当非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有更高溶解度时,可将非暴露区域27形成为互连图案29。
同时,当只将金属纳米线或碳纳米管用作导电纳米材料以形成导电涂膜时,具有低导电性的暴露区域25的绝缘稳定性或多或少会下降。也就是说,由于具有高导电性的金属纳米线或碳纳米管保留在暴露区域25中,则暴露区域25的绝缘性会略有下降,因此当施加外部影响或改变温度时,由于会出现体积改变,因而导电纳米材料21彼此连接。
为了对此补偿,可将互连剂加入至涂料溶液中以提高在暴露下形成的绝缘区域的机械稳定性和化学稳定性。
由于非暴露区域27的互连剂连同光敏材料和其他组合物一起在清洗处理期间被充分清洗并去除,因此非暴露区域27的导电性不会由此受到影响。
此外,根据本发明的第四实施方案,非暴露区域27被描述为比暴露区域25具有更高溶解度。然而,根据光敏材料的类型也可示出与其相反的特性。也就是说,当暴露区域25比非暴露区域27具有更高溶解度时,可将暴露区域25形成为互连图案29。
形成导电涂膜20的暴露区域25和非暴露区域27的宽度可以是1μm或大于1μm,并且根据暴露处理可以确定互连图案29的形状。通常,互连图案29的形状可以根据在暴露处理中使用的遮蔽物的形状来确定。
此外,涂料溶液可包含粘合剂,其可用于固定金属纳米线或碳纳米管使其在清洗处理期间不会被去除。进一步地,可包含添加剂等以提高涂覆性能、环境耐用性、粘附性和抗腐蚀性。
将参考图1、2、4至7和33来描述制造第四实施方案的导电涂膜20的方法。在本文中,图33为制造本发明第四实施方案的包含纳米颗粒的导电涂膜20的方法的流程图。
第一,如图4中所示出的,制备用于形成导电涂膜10的基质10。
接下来,如图5中所示出的,在处理步骤S51中在基质10上形成包含导电纳米材料、互连剂、光敏材料和粘合剂的光敏薄膜23。也就是说,通过用本发明实施方案的光敏涂料组合物涂覆基质10形成光敏薄膜23。在本文中,光敏涂料组合物可包含导电纳米材料、互连剂、光敏材料、粘合剂和水,并且还包含其他组合物。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料、0.01wt%至3wt%的互连剂、0.01wt%至3wt%的光敏材料、1wt%或小于1wt%的粘合剂、和5wt%或小于5wt%的其他组合物,并且剩余部分可以为水。
同时,光敏薄膜23可形成为包含导电纳米材料、互连剂、光敏材料和粘合剂的单层,或可具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。当光敏薄膜23为如前者所述的单层时,光敏薄膜23还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。当光敏薄膜23具有如后者所述的结构时,可在导电纳米材料层中包含诸如分散剂和添加剂的其他组合物。
接下来,如图6中所示出的,在处理步骤S53中暴露光敏薄膜23的部分。也就是说,利用遮蔽物30将光敏薄膜23暴露于UV光中,其中形成对应于待暴露区域的图案孔31。
在暴露处理期间,UV暴露时间通常可以是几分钟,优选几秒。在暴露处理期间,导电纳米材料的化学和物理特性在暴露处理期间几乎没有改变。
接下来,如图7中所示出的,在处理步骤S55中用溶剂清洗暴露的光敏薄膜并干燥。因此,可以制造包含导电涂膜20(其具有互连图案29)的导电基质100。也就是说,由于非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有相对更高的溶解度,因此在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。
在通过本发明实施方案的方法制造的导电基质100中,可不直接刻蚀导电涂膜20。进一步地,可以不破坏和化学改变导电纳米材料(其是导电涂膜20的导电填料)而形成具有互连图案29的导电涂膜20,其中互连图案29能够通过控制特定区域的导电性流动电流。
本发明实施方案的光敏薄膜可包含导电纳米材料、互连剂、光敏材料和粘合剂,并且还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。
如上所述,在本发明第四实施方案的导电基质100中,通过在基质10上形成包含导电纳米材料、互连剂和光敏材料的光敏薄膜,根据待形成的互连图案29的形状暴露光敏薄膜,并清洗暴露的光敏薄膜,可以形成包含互连图案29(其中暴露区域25的导电性与非暴露区域27的导电性不同)的导电涂膜20。
也就是说,在光敏薄膜中可以包含诸如分散剂和添加剂的其他组合物,以及导电纳米材料和互连剂。当将光敏薄膜暴露于光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在诸如水的特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,并且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。例如,当暴露光敏薄膜并用溶剂清洗时,在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。因此,为了形成用于电流流动的图案,暴露区域25和非暴露区域27的导电性彼此可变得足够不同。
根据本发明的实施方案,通过简单暴露处理而不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜20,利用导电涂膜20的局部区域的导电性差,可以形成互连图案29,电流通过该互连图案29以特定图案流动。
此外,在本发明第四实施方案的导电基质100中,虽然通过利用暴露处理和清洗处理形成互连图案29,从而形成在局部区域中具有不同导电性的导电涂膜20,但是导电纳米材料(其相应于导电涂膜20的导电填料)分布相似,甚至在具有不同导电性的区域中,并且在整个导电涂膜20中均匀分布。
进一步地,根据本发明的第四实施方案,可以提供包含导电纳米材料的导电基质100,所述导电纳米材料在导电涂膜20的特定区域中未被化学和物理刻蚀,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏。
进一步地,在本发明第四实施方案的导电涂膜20中,由于导电纳米材料在暴露区域25和非暴露区域27中保留相似,甚至在暴露处理和清洗处理之后,因此可以防止其中示出互连图案的现象。
进一步地,由于本发明第四实施方案的导电涂膜20包含互连剂,因此与不包含互连剂的暴露区域25相比可以确保结构稳定性。因此,导电涂膜20可提供绝缘稳定性,对抗外部影响、环境改变的可靠性等,并且基于绝缘区域的结构稳定性,进一步提供了改进的图案精确度。
在下列具体实验实施例中将描述在本发明第四实施方案的导电基质中的导电涂膜的特性。
实验实施例4-1
本发明实验实施例4-1的导电基质包含作为基质的PET膜,和作为导电纳米材料的银纳米线。
也就是说,根据本发明的实验实施例4-1,通过用包含银纳米线、光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂的银纳米线涂料溶液涂覆基质,形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。银纳米线的直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm。在本文中,银纳米线涂料溶液包含0.15wt%的银纳米线、0.6wt%的光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)、0.2wt%的HPMC(其为分散剂)、和0.01wt%的水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂。
用水性银纳米线分散液通过棒式涂覆处理涂覆PET膜,并且将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏薄膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模将光敏薄膜用UV光辐射3秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。因此,可以在基质上形成本发明实验实施例4-1的导电涂膜。
本发明实验实施例4-1的导电涂膜的暴露区域包含具有如图24中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。
导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。
暴露线为具有不同线宽的直线形状。测量每条作为边界线的暴露线的电阻。形成于区域A和区域B之间的第一暴露线41具有150μm的线宽。形成于区域B和区域C之间的第二暴露线42具有100μm的线宽。形成于区域C和区域D之间的第三暴露线43具有60μm的线宽。形成于区域D和区域E之间的第四暴露线44具有40μm的线宽。形成于区域E和区域F之间的第五暴露线45具有30μm的线宽。此外,形成于区域F和区域G之间的第六暴露线46具有20μm的线宽。第一至第六暴露线的长度为80mm。
第一至第四暴露线41至44的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,第一至第四暴露线41至44具有高绝缘水平。第五暴露线45的电阻为20kΩ至30kΩ,且第六暴露线46的电阻为约2kΩ。
区域A至G中的每一个为其中光敏材料被清洗和去除的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.5。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例4-1的导电基质再次暴露于相同条件的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq且透光率为约90%。在暴露于UV光于5秒之后,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq且透光率为约90%。因此,可以看出,银纳米线的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
进一步地,为了确保暴露区域的绝缘稳定性,将本发明实验实施例4-1的导电涂膜保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的、和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的和区域C和D之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。然而,区域D和E之间的电阻降低了约4.6kΩ,并且区域E和F之间的与区域F和G之间的电阻降低了1kΩ或小于1kΩ。也就是说,由于在130℃温度下的热处理期间暴露区域中的光敏材料和导电纳米材料重排并且产生了其间的电连接,因此绝缘特性会略有下降。
实验实施例4-2
在本发明的实验实施例4-2中,通过用包含除了本发明实验实施例4-1的水性银纳米线分散液、光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂之外的重铬酸铵(相应于互连剂)的涂料溶液来涂覆基质,形成如实验实施例4-1中的相同图案。在本文中,涂料溶液可包含银纳米线(0.15wt%)、重铬酸铵(0.1wt%)、作为水溶性光敏材料的光敏聚乙烯醇(0.6wt%)、作为分散剂的HPMC(0.2wt%)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂(0.01wt%)。
如图24中所示出的,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。测量区域E和F之间的电阻为约36kΩ,且测量区域F和G之间的电阻为约3kΩ。也就是说,区域A至G为其中光敏材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。这些区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.7。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例4-2的导电基质再次暴露于相同条件的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.7。在暴露于UV光于5秒之后,区域A至G的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.7。因此,可以看出,银纳米线的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
进一步地,为了确保在高温下的绝缘稳定性,将本发明实验实施例4-2的导电涂膜保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为约57kΩ,且区域F和G之间的电阻为约3kΩ。也就是说,电阻几乎没有改变。
因此,由于本发明实验实施例4-2的导电涂膜的暴露区域包含诸如重铬酸铵的互连剂,因此与不包含重铬酸铵的导电涂膜的暴露区域相比可具有改进的绝缘稳定性。
实验实施例4-3
根据本发明的实验实施例4-3,利用碳纳米管/银纳米线光敏涂料溶液形成包含高导电区域和低导电区域的图案。
碳纳米管/银纳米线光敏涂料溶液包含单壁碳纳米管和直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm的银纳米线,以及聚乙烯亚胺粘合剂。在本文中,碳纳米管/水性银纳米线分散液可包含0.1wt%的碳纳米管、0.1wt%的银纳米线、0.1wt%的HPMC、0.6wt%的光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)和0.01wt%的聚乙烯亚胺粘合剂。
碳纳米管/水性银纳米线分散液包含单壁碳纳米管和直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm的银纳米线,以及聚乙烯亚胺粘合剂。用碳纳米管/水性银纳米线分散液通过棒式涂覆处理涂覆PET膜,并将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏薄膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模将光敏薄膜用UV光辐射3秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。因此,在基质上可形成本发明实验实施例4-3的导电涂膜。
本发明实验实施例4-3的导电涂膜的暴露区域包含具有如图8中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。
结果是,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。
第一至第四暴露线41至44的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。测量第五暴露线45的电阻为30kΩ至50kΩ,且测量第六暴露线46的电阻为约3kΩ。
区域A至G中的每一个为其中光敏材料被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为约1.3。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例4-3的导电基质再次暴露于相同条件的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为约1.3。在暴露于UV光5秒之后,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至135Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为约1.3。因此,可以看出,银纳米线的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
进一步地,为了确保暴露区域的绝缘稳定性,将本发明实验实施例4-3的导电涂膜(其具有如图8中所示出的直线)保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的和区域C和D之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。然而,区域D和E之间的电阻降低了约10kΩ,且区域E和F之间的与区域F和G之间的电阻降低了3kΩ或小于3kΩ。也就是说,在130℃温度下的热处理期间由于暴露区域中的光敏材料和导电纳米材料重排并产生了其间的电连接,因此绝缘特性会略有下降。
实验实施例4-4
在本发明的实验实施例4-4中,通过用包含除了本发明实验实施例4-3的碳纳米管/水性银纳米线分散液、光敏聚乙烯醇(其是水溶性光敏材料)和聚乙烯亚胺粘合剂之外的丙烯酸羧乙酯(相应于互连剂)的涂料溶液来涂覆基质,形成如实验实施例4-3中的相同图案。在本文中,该涂料溶液可包含0.1wt%的碳纳米管、0.1wt%的银纳米线、0.1wt%的丙烯酸羧乙酯、0.1wt%的HPMC、0.6wt%的作为水溶性光敏材料的光敏聚乙烯醇和0.01wt%的聚乙烯亚胺粘合剂。
如图24中所示出的,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的与区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。测量区域E和F之间的电阻为约55kΩ,且测量区域F和G之间的电阻为约6kΩ。也就是说,区域A至G为其中光敏材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,且具有高导电性。这些区域的薄层电阻为约130Ω/sq,透光率为约89.5%,且雾度为约1.6。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将本发明实验实施例4-4的导电基质再次暴露于相同条件的UV光于5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为130Ω/sq,透光率为约89.5%,且雾度为约1.6。在暴露于UV光5秒之后,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89.4%,且雾度为约1.6。因此,可以看出,银纳米线的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
进一步地,为了确保在高温下的绝缘稳定性,将本发明实验实施例4-4的导电涂膜保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为约32kΩ,且区域F和G之间的电阻为约2kΩ。也就是说,电阻几乎没有改变。
因此,由于本发明实验实施例4-4的导电涂膜的暴露区域包含丙烯酸羧乙酯,因此与不包含丙烯酸羧乙酯的导电涂膜的暴露区域相比可具有改进的绝缘稳定性。
[第五实施方案]
如图1和2中所示出的,本发明第五实施方案的导电涂膜包括:用包含导电纳米材料21、UV光敏材料、粘合剂和溶剂的涂料溶液组合物涂覆的基质10,和通过暴露处理和清洗处理形成的互连图案29。
在本文中,可将在本发明的第一实施方案中描述的基质10和导电纳米材料21用作基质10和导电纳米材料21。
此外,导电纳米材料21、UV光敏材料、粘合剂和溶剂可配置光敏涂料组合物以形成导电涂膜20。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料(金属纳米线)、0.1wt%至5wt%的UV光敏材料和1wt%或小于1wt%的粘合剂,并且剩余部分可以为诸如水或醇的溶剂以构成100wt%。
此外,光敏涂料组合物可包含选自聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、2-羟乙基纤维素和2-羟甲基纤维素中的添加剂。
此外,添加剂可选择性地用于提高光敏涂料组合物的涂覆性能和可分散性,防止金属纳米线的腐蚀,并提高导电涂膜20的耐用性。例如,添加剂可促进光敏涂料组合物(例如油分散剂)的稳定性,提高润湿和涂覆性质(例如表面活性剂或溶剂添加剂),有助于形成或分裂二级颗粒,防止在形成导电涂膜20期间形成相分离结构,或促进导电涂膜20的干燥。
此外,为了进一步提高导电涂膜20的电导率、均匀性和环境稳定性,除了金属纳米线之外光敏涂料溶液还可包含其他添加剂,例如石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米片、碳黑或导电聚合物。此类添加剂可提高包含金属纳米线的导电涂膜的性质。
例如,光敏涂料溶液还可包含0.01wt%至3wt%的石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米片、碳黑或导电聚合物。
可分别以0.01wt%至5wt%和0.001wt%至5wt%包含该添加剂和其他添加剂。
根据本发明的第五实施方案,形成导电网络的导电纳米材料21可包括金属纳米线或金属纳米带。例如,金属纳米线可包括银纳米线、铜纳米线、金纳米线等且可优选包括银纳米线,但不限于此。金属纳米线的直径可以是300nm或更低且长度为1μm或大于1μm。
随着包含在光敏涂料组合物中的金属纳米线的浓度增加,导电涂膜20的导电性会增大且导电涂膜20的电阻会降低。然而,当金属纳米线的浓度太高时,也就是说,多于5wt%时,难以使金属纳米线分散在溶液中。
光敏材料是在UV暴露下形成交联的材料并且在暴露处理之后在清洗处理期间在溶剂中具有低溶解度。因此,光敏材料可形成具有相对低导电性的区域。代表性水溶性材料可以是聚乙烯醇,例如“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”,但是本发明并不限于此。可以使用通过暴露形成化学键的水溶性或水不溶的材料。除了光敏树脂,无论什么材料,包括其中在UV暴露下出现化学反应的非光敏材料或光引发剂,都可使用。
光敏材料可根据暴露区域25和非暴露区域27的靶向电阻具有不同浓度。例如,当形成透明电极的图案时,光敏材料的浓度可以优选为0.1wt%至5wt%。然而,当加入过多UV光敏材料时,由于在暴露处理之后在清洗处理期间金属纳米线连同非暴露区域27中的光敏材料一起被去除,因此可破坏透明电极或其电阻会增大。
在本发明第五实施方案的光敏涂料组合物中,粘合剂可用于固定金属纳米线或碳纳米管使其不会在清洗处理期间被去除。此外,可包含添加剂等以提高涂覆性能、环境耐用性、粘附性和抗腐蚀性。
在本发明第二实施方案中描述的粘合剂、分散剂和添加剂可用作本发明第五实施方案的粘合剂、分散剂和添加剂。
本发明第五实施方案的导电涂膜20可包含在基质10上均匀形成的导电纳米材料21。导电涂膜20可包含暴露区域25和非暴露区域27,其中非暴露区域27可配置互连图案29。非暴露区域27比暴露区域25可具有更高导电性。
此外,导电涂膜20可形成为包含金属纳米线、UV光敏材料、粘合剂和溶剂的单层或可具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。
在本发明第五实施方案的导电涂膜20中暴露区域25和非暴露区域27之间存在导电性差的原因如下列。在形成导电涂膜20之前,也就是说,在UV暴露处理和清洗处理之前,由于光敏材料和粘合剂,包含导电纳米材料21、UV光敏材料和粘合剂的光敏薄膜具有非常低的导电性。
然而,当将光敏薄膜暴露于UV光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在特定溶剂中的溶解度差。然而,在暴露处理期间导电纳米材料21的化学和物理特性几乎没有改变。在本文中,特定溶剂可以是对选择性光敏材料具有高溶解度的溶剂。例如,当将水溶性光敏材料用作光敏材料时,水溶性光敏材料可具有在水中的不同溶解度。
也就是说,在暴露处理之前光敏材料在特定溶剂中可具有高溶解度,但是当被暴露和固化时在特定溶剂中具有低溶解度。根据本发明的实施方案,利用光敏材料在特定溶剂中的不同溶解度可以形成互连图案29。
因此,光敏薄膜的暴露区域25和非暴露区域27在特定溶剂中可具有不同的溶解度。尤其,当光敏薄膜包含大量其他组合物时,两个区域之间的导电性差变得能够形成透明电极和电路电极的图案那么大。通常,当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。
例如,当非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有更高溶解度时,可将非暴露区域27形成为互连图案29。
根据本发明的第五实施方案,在上述包含暴露区域25和非暴露区域27的导电涂膜20上可以形成顶涂层40(请参考图32)。
将参考图1、2、4至7、34和35来描述制造本发明第五实施方案的导电涂膜20的方法。在本文中,图34示出了制造本发明第五实施方案的包含导电纳米材料的导电涂膜20的方法流程图。图35示出了以图34的制造方法形成顶涂层40的处理。
第一,如图4中所示出的,制备用于形成导电涂膜20的基质10。
接下来,如图5中所示出的,在处理步骤S1中通过用形成导电涂膜的光敏涂料组合物涂覆基质10,在基质10上形成光敏薄膜23。在本文中,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的金属纳米线、0.1wt%至5wt%的UV光敏材料和1wt%或小于1wt%的粘合剂,并且剩余部分可以为溶剂。
同时,光敏薄膜23可形成为包含金属纳米线、UV光敏材料、粘合剂和溶剂的单层,或可具有其中在金属纳米线层上形成光敏材料层的结构。
接下来,如图6中所示出的,在处理步骤S2中暴露光敏薄膜23的部分。也就是说,利用遮蔽物30将光敏薄膜23暴露于UV光,其中形成对应于待暴露区域的图案孔31。
在暴露处理期间,UV暴露时间通常可以是几分钟,优选几秒。在暴露处理期间,金属纳米线的化学和物理特性在暴露处理期间几乎没有改变。
接下来,如图7中所示出的,用溶剂清洗在处理步骤S2中暴露的光敏薄膜并干燥。因此,可以制造具有互连图案29的导电涂膜20。也就是说,由于非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有相对更高的溶解度,因此在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。
此外,如图35中所示出的,在处理步骤S3中通过用聚合物或无机材料顶涂覆导电涂膜20形成顶涂层40。在本文中,通过用选自聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、聚酰亚胺、聚酯、聚丙烯酸、聚乙烯醇和聚乙烯亚胺的聚合物,或包含氧化硅或氧化钛作为主要成分的溶胶溶液由顶涂覆方法涂覆导电涂膜20可以形成顶涂层40。
当将具有优异的吸湿性的聚乙烯醇或聚丙烯酸作为形成本发明实施方案的顶涂层40的顶涂材料而涂覆时,由于聚乙烯醇或聚丙烯酸引起水分的吸收并减少了在图案化的膜上吸附的已存在的水分的干燥速度,因此可以使其中由于水分的突然干燥而导电涂膜收缩的现象和绝缘性下降最小化。
在通过本发明实施方案的方法制造的导电基质100中,可不直接刻蚀导电涂膜20。进一步地,可以不破坏和化学改变金属纳米线(其是导电涂膜20的导电填料)而形成具有互连图案29的导电涂膜20,互连图案29能够通过控制特定区域的导电性流动电流。
本发明实施方案的光敏薄膜可以包含金属纳米线、UV光敏材料和粘合剂,并且还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。
当将光敏薄膜暴露于UV光时,光敏材料之间的或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在诸如水的特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可以具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。例如,当暴露光敏薄膜并用溶剂清洗时,在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。因此,为了形成用于电流流动的图案,暴露区域25和非暴露区域27的导电性彼此可变得足够不同。
根据本发明的实施方案,通过简单暴露处理不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜20,利用在导电涂膜20的局部区域中的导电性差可以形成互连图案29,电流通过该互连图案29以特定图案流动。
此外,根据本发明的实施方案,可以提供包含导电纳米材料的导电基质100,其在导电涂膜20的特定区域中未被化学和物理刻蚀,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏。
进一步地,在本发明实施方案的导电涂膜20中,由于金属纳米线在暴露区域25和非暴露区域27中保留相似,甚至在暴露处理和清洗处理之后,因此可以防止其中示出互连图案的现象。
根据本发明的实施方案,在包含如上所述的暴露区域25和非暴露区域27的导电涂膜20上可以形成顶涂层。
当将聚乙烯亚胺作为顶涂材料进行顶涂覆以形成顶涂层40时,可以保证环境稳定性,因为当将银纳米线用作本发明实施方案的金属纳米线时,胺官能团对银具有抗腐蚀性作用。
根据本发明的实施方案,由于用顶涂层40涂覆通过无刻蚀处理图案化的导电涂膜20,因此可以消除绝缘区域和非绝缘区域之间的水平差异且由图案形成处理引起的表面粗糙度会降低。此外,由于用顶涂层40涂覆金属纳米线,因此可以防止由于与空气接触而氧化金属纳米线以及由于环境改变而发生的水分的突然吸收和水分的突然干燥。因此,可以使由于绝缘区域的体积改变而发生的绝缘性下降最小化。
本发明实施方案的顶涂层40还可包含腐蚀抑制剂或色彩调整控制材料。
本发明实施方案的顶涂层40的厚度可以优选为0.001μm至1000μm。当顶涂层40的厚度不在这个范围时,改进可见度的作用不显著。
根据本发明的实施方案制造的导电涂膜20具有优异的0.4至1.4的雾度特性的厚度。
在下列具体实验实施例中将描述本发明实施方案的导电涂膜的特性。
实验实施例5-1
本发明实验实施例5-1的导电涂膜包含作为基质的PET膜,和作为导电纳米材料的银纳米线。
也就是说,根据本发明的实验实施例5-1,通过用包含银纳米线、光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂的银纳米线涂料溶液来涂覆基质而形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。银纳米线的直径为20nm至40nm且长度为10μm至20μm。在本文中,银纳米线涂料溶液包含0.15wt%的银纳米线、0.5wt%的光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)、0.3wt%的HPMC(其为分散剂)、以及0.04wt%的水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂。
通过用厚度为0.1μm的聚丙烯酸酯顶涂覆用银纳米线涂料溶液涂覆基质形成的导电涂膜,形成顶涂层。因此,形成导电涂膜。
比较例5-1
根据比较例5-1,通过本发明实验实施例5-1中所描述的相同方法形成导电涂膜,除了不形成聚丙烯酸酯顶涂层之外。
根据本发明实验实施例5-1制造的导电涂膜具有1.3至1.4的雾度,但是根据比较例5-1制造的导电涂膜具有1.6至1.7的雾度。此外,暴露区域在根据本发明实验实施例5-1制造的透明导电膜中不可见,但是在根据比较例5-1制造的透明导电膜中是略微可见的半透明线。因此,与本发明实验实施例5-1的透明电极的图案可见度相比,比较例5-1中的透明电极的图案可见度差。进一步地,当强烈摩擦在PET膜上形成的无刻蚀图案膜的涂面的相反面时,根据比较例5-1制造的导电涂膜中的绝缘特性会部分下降。然而,在根据本发明实验实施例5-1制造的导电涂膜中的绝缘特性会维持。这是因为绝缘区域的水平差异由于顶涂层而降低,因此防止了绝缘区域上的压力浓度。此外,当暴露于空气时,实验实施例5-1的透明导电膜相比于比较例5-1的透明导电膜具有较好的电阻稳定性和绝缘稳定性。例如,在将透明导电膜保持在正常大气环境下一个月之后,在本发明实验实施例5-1中测量其电阻变化为小于5%,并维持其绝缘特性。然而,在比较例5-1中测量透明导电膜的电阻变化为约9%,且在绝缘图案中的绝缘特性部分下降。
[第六实施方案]
如图1和2中所示出的,本发明实施方案的导电基质100包含基质10和形成透明电极的导电涂膜20,其在基质10上形成,包含导电纳米材料21、UV光敏材料、粘合剂、体积收缩抑制剂和溶剂,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的互连图案29。
在本文中,在本发明第一实施方案中描述的材料可用作本发明实施方案的基质10和导电纳米材料21。
此外,形成导电涂膜20的光敏涂料组合物可包含金属纳米线、UV光敏材料、粘合剂、体积收缩抑制剂和溶剂。例如,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料21(金属纳米线)、0.1wt%至5wt%的UV光敏材料、1wt%或小于1wt%的粘合剂和0.001wt%至3wt%的体积收缩抑制剂,并且剩余部分可以为诸如水或醇的溶剂以构成100wt%。
此外,光敏涂料组合物可包含选自聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、2-羟乙基纤维素和2-羟甲基纤维素中的添加剂。
此外,添加剂可选择用于提高光敏涂料溶液的涂覆性能和可分散性,防止金属纳米线的腐蚀,并提高导电涂膜20的耐用性。例如,添加剂可促进光敏涂料溶液(例如油分散剂)的稳定性,提高润湿和涂覆性质(例如表面活性剂或溶剂添加剂),有助于二级颗粒的形成或分裂,在防止导电涂膜20形成期间形成相分离结构,或促进导电涂膜20的干燥。
此外,为了进一步提高导电涂膜20的电导率、均匀性和环境稳定性,除了金属纳米线之外光敏涂料组合物还可包含其他添加剂,例如碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯或导电聚合物。此类添加剂可形成二级导电层或起粘合剂的作用,因此提高包含金属纳米线的导电涂膜的性质。
可分别以0.01wt%至5wt%和0.001wt%至5wt%包含该添加剂和其他添加剂。
根据本发明的第六实施方案,形成导电网络的导电纳米材料21可包含金属纳米线或金属纳米带。例如,金属纳米线可包含银纳米线、铜纳米线、金纳米线等,并可以优选包含银纳米线,但是并不限于此。金属纳米线的直径可以是300nm或小于300nm且长度为1μm或大于1μm。
随着包含在光敏涂料溶液中的金属纳米线的浓度增加,导电涂膜20的导电性可增大并且导电涂膜20的电阻会降低。然而,当金属纳米线的浓度太高时,也就是说,多于5wt%时,难以将金属纳米线分散在溶液中。
本发明实施方案的光敏材料是在UV暴露下形成交联的材料并在暴露处理之后在清洗处理期间在溶剂中具有低溶解度。因此,光敏材料可形成具有相对低导电性的区域。代表性水溶性材料可以是聚乙烯醇,例如“聚(乙烯醇),N-甲基-4(4’-甲酰基苯乙烯基)吡啶甲基硫酸酯乙缩醛”,但是本发明并不限于此。可以使用在暴露下形成化学键的水溶性或水不溶的材料。除了光敏树脂,无论什么材料,包括其中在UV暴露下出现化学反应的非光敏材料或光引发剂,都可以使用。
用于本发明实施方案的体积收缩抑制剂是在涂覆处理之后在干燥处理期间溶剂蒸发时防止薄膜收缩,或通过水吸收或温度变化增大薄膜体积的材料。可以使用代表性体积收缩抑制剂:乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟甲酯)、水溶性或醇溶性水凝胶等。体积收缩抑制剂可溶解在水或醇(其是涂料溶液的溶剂)中,以形成涂料溶液组合物。由于体积收缩抑制剂通常具有高沸点并且在涂覆处理之后在干燥处理中不完全干燥,因此其防止薄膜收缩,吸收大气湿度环境中的水分,或根据温度变化增大体积。当将体积收缩抑制剂加入至涂料溶液组合物中并用该涂料溶液组合物涂覆基质时,可以使在涂覆处理之后在干燥处理期间溶剂蒸发时出现的薄膜收缩最小化。此外,在暴露于UV光、或暴露于大气环境之后用水或醇清洗薄膜时体积收缩抑制剂吸收水分并增大体积。由于此类防止体积收缩或体积增大的处理,存在于暴露区域中的涂料溶液的特定化学材料可增大金属纳米线之间的间隔并提高绝缘特性。存在于非暴露区域中的涂料溶液的化学材料可以在清洗处理期间完全或部分去除。因此,非暴露区域的导电性质可以维持。
UV光敏材料可根据暴露区域25和非暴露区域27的靶向电阻具有不同浓度。例如,当形成透明电极的图案时,光敏材料的浓度可以优选为0.1wt%至5wt%。然而,当加入过多UV光敏材料时,由于在暴露处理之后在清洗处理期间金属纳米线连同非暴露区域27中的光敏材料一起被去除,因此可破坏透明电极或其电阻会增大。
在本发明实施方案的光敏涂料组合物中,粘合剂可用于固定金属纳米线或碳纳米管使其不会在清洗处理期间被去除。此外,可包含添加剂等以提高涂覆性能、环境耐用性、粘附性和抗腐蚀性。
在本发明第二实施方案中描述的粘合剂、分散剂和添加剂可用作本发明实施方案的粘合剂、分散剂和添加剂。
本发明实施方案的导电涂膜20可包含在基质10上均匀形成的导电纳米材料21。导电涂膜20包含暴露区域25和非暴露区域27,其中非暴露区域27可配置互连图案29。非暴露区域27比暴露区域25可具有更高导电性。
此外,导电涂膜20可形成为包含金属纳米线、UV光敏材料、粘合剂、体积收缩抑制剂和溶剂的单层,或可具有其中在导电纳米材料层上形成光敏材料层的结构。
由于下列原因,在本发明第六实施方案的导电涂膜20中的暴露区域25和非暴露区域27之间出现了导电性差。在形成导电涂膜20之前,也就是说,在UV暴露处理和清洗处理之前,由于光敏材料和粘合剂,包含金属纳米线21、UV光敏材料和粘合剂的光敏薄膜具有非常低的导电性。
然而,当将光敏薄膜暴露于UV光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在特定溶剂中的溶解度差。然而,在暴露处理期间金属纳米线21的化学和物理特性几乎没有改变。在本文中,特定溶剂可以是对选择性光敏材料具有高溶解度的溶剂。例如,当将水溶性光敏材料用作光敏材料时,水溶性光敏材料可以具有在水中的不同溶解度。
也就是说,在暴露处理之前光敏材料在特定溶剂中可具有高溶解度,但是当被暴露和固化时在特定溶剂中具有低溶解度。根据本发明的实施方案,利用光敏材料在特定溶剂中的不同溶解度可以形成互连图案29。
因此,光敏薄膜的暴露区域25和非暴露区域27在特定溶剂中可具有不同溶解度。尤其,当光敏薄膜包含大量其他组合物时,为了透明电极的图案,两个区域之间的导电性差变得足够大,并且形成了电路电极。通常,当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。
例如,当非暴露区域27在溶剂中比暴露区域25具有更高溶解度时,可将非暴露区域27形成为互连图案29。
将参考图1、2、4至7和36来描述制造本发明第五实施方案的导电涂膜20的方法。在本文中,图36示出了制造本发明第六实施方案的包含导电纳米材料的导电涂膜20的方法流程图。
第一,如图4中所示出的,制备用于形成导电涂膜20的基质10。
接下来,如图5中所示出的,在处理步骤S1中通过用形成导电涂膜的光敏涂料组合物涂覆基质10,在基质10上形成光敏薄膜23。在本文中,光敏涂料组合物可包含0.01wt%至5wt%的金属纳米线、0.1wt%至5wt%的UV光敏材料、1wt%或小于1wt%的粘合剂和0.001wt%至3wt%的体积收缩抑制剂,并且剩余部分可以为溶剂。
同时,光敏薄膜23可形成为包含金属纳米线、UV光敏材料、粘合剂、体积收缩抑制剂和溶剂的单层,或可具有其中在金属纳米线层上形成光敏材料层的结构。
接下来,如图6中所示出的,在处理步骤S2中暴露光敏薄膜23的部分。也就是说,利用遮蔽物30将光敏薄膜23暴露于UV光,其中形成对应于待暴露区域的图案孔31。
在暴露处理期间,UV暴露时间通常可以是几分钟,优选几秒。在暴露处理期间,金属纳米线的化学和物理特性在暴露处理期间几乎没有改变。
接下来,如图7中所示出的,用溶剂清洗在处理步骤S2中暴露的光敏薄膜并干燥。因此,可以制造导电基质100,其中形成具有互连图案29的导电涂膜20。也就是说,由于非暴露区域27在溶剂中具有比暴露区域25相对更高的溶解度,因此在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。
在通过本发明实施方案的方法制造的导电基质100中,可不直接刻蚀导电涂膜20。进一步地,可以不破坏和化学改变金属纳米线(其是导电涂膜20的导电填料)而形成具有互连图案29的导电涂膜20,其中互连图案29能够通过控制特定区域的导电性流动电流。
本发明第六实施方案的光敏薄膜可包含导电纳米材料、UV光敏材料、粘合剂和体积收缩抑制剂,且还可包含其他组合物,例如分散剂和添加剂。
当将光敏薄膜暴露于UV光时,光敏材料之间或光敏材料和其他组合物之间的物理或化学键可以形成或断裂,因此可以产生在诸如水的特定溶剂中的溶解度差。当与溶剂接触时,去除较多光敏材料和其他组合物的区域可具有更高导电性,且去除较少光敏材料和其他组合物的区域可具有更低导电性。例如,当暴露光敏薄膜并用溶剂清洗时,在非暴露区域27中比暴露区域25中可去除较多光敏材料和其他组合物。因此,为了形成用于电流流动的图案,暴露区域25和非暴露区域27的导电性彼此可变得足够不同。
根据本发明的实施方案,通过简单暴露处理不直接刻蚀包含导电纳米材料的导电涂膜20,利用在导电涂膜20的局部区域中的导电性差可以形成互连图案29,电流通过该互连图案29以特定图案流动。
此外,根据本发明的实施方案,可以提供包含导电纳米材料的导电基质100,其在导电涂膜20的特定区域中未被化学和物理刻蚀,未被化学氧化或硫化,且未被物理破坏。
进一步地,在本发明第六实施方案的导电涂膜20中,由于金属纳米线在暴露区域25和非暴露区域27中保留相似,甚至在暴露处理和清洗处理之后,因此可以防止其中互连图案21是可见的现象。
此外,由于本发明第六实施方案的导电涂膜20包含体积收缩抑制剂,当将体积收缩抑制剂加入至涂料溶液组合物中并用该涂料溶液组合物涂覆基质时,可以使在涂覆处理之后在干燥处理期间溶剂蒸发时出现的薄膜收缩最小化,并且在暴露于UV光或暴露于大气环境之后用水或醇清洗薄膜时,薄膜可以通过吸收水分增大体积。由于此类体积增大的处理,因此存在于暴露区域25中的体积收缩抑制剂可以增大金属纳米线之间的间隔并提高绝缘特性。存在于非暴露区域27中的体积收缩抑制剂可以在清洗处理期间完全或部分去除。因此,非暴露区域的导电性质可以维持。
将在下列具体实验实施例中描述在本发明第六实施方案的导电基质中的导电涂膜的特性。
实验实施例6-1
本发明实验实施例6-1的导电基质包含作为基质的PET膜,和作为导电纳米材料的银纳米线。
也就是说,根据本发明实验实施例6-1,通过用包含银纳米线、光敏聚乙烯醇(其为水溶性光敏材料)和水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂的银纳米线涂料溶液涂覆基质,形成由高导电区域和低导电区域组成的图案。银纳米线的直径为20nm至40nm且长度为10μm至20μm。在本文中,银纳米线涂料溶液包含银纳米线(0.15wt%)、光敏聚乙烯醇(0.5wt%)(其为水溶性光敏材料)、HPMC(0.3wt%)(其为分散剂)、水可分散性聚氨基甲酸酯粘合剂(0.04wt%)和二乙二醇(0.5wt%)。
用水性银纳米线分散液通过棒式涂覆方法涂覆基质,并将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏化合物导电膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模用UV光辐射光敏化合物导电膜于3秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。光敏化合物导电膜的暴露区域包含具有如图24中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。
结果是,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当将另一聚合物材料导涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。暴露线具有如下列图24中所示出的多种线宽的直线,并测量每条作为边界线的暴露线的电阻。
在图24中的区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为50kΩ至60kΩ,且区域F和G之间的电阻为10kΩ至20kΩ。区域A至G中的每一个为其中光敏材料、化学材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.6。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将用银纳米线涂覆的基质再次暴露于相同条件的UV光5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.6。在暴露于UV光5秒之后,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.6。因此,可以看出,银纳米线的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
为了确保在高温下的绝缘稳定性,将图24的膜保持在温度为130℃的烘箱中1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为40kΩ至60kΩ,且区域F和G之间的电阻为3kΩ至10kΩ。也就是说,电阻几乎没有改变。
实验实施例6-2
制造包含碳纳米管(0.03wt%)、银纳米线(0.15wt%)、光敏聚乙烯醇(0.5wt%)(其为水溶性光敏材料)、聚氨基甲酸酯粘合剂(0.04wt%)和三乙二醇(0.5wt%)的涂料溶液。
碳纳米管为单壁碳纳米管,以及银纳米线的直径为20nm至40nm且长度为10μm至30μm。用涂料溶液通过棒式涂覆方法涂覆PET膜,并将涂覆的基质在130℃温度下干燥1分钟。干燥的光敏导电膜具有超出薄层电阻测量仪器的测量限的高薄层电阻(10MΩ/sq或大于10MΩ/sq)。利用铬光掩模用UV光辐射光敏导电膜3秒以形成特定图案,在130℃温度下后烘烤5分钟,用水、溶剂清洗,并干燥。光敏化合物导电膜的暴露区域包含具有如图24中所示出的多种线宽的直线。根据暴露线的线宽检测绝缘特性。
结果是,导电涂膜的UV-暴露线是略微可见的半透明线。然而,当用另一聚合物材料涂覆在导电涂膜上或将另一膜附着至导电涂膜上时,暴露线的半透明线是不可见的。暴露线具有如下列图24中所示出的多种线宽的直线,且测量每条作为边界线的暴露线的电阻。区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。区域E和F之间的电阻为40kΩ至60kΩ,且区域F和G之间的电阻为约10kΩ。区域A至G中的每一个为其中光敏材料、体积收缩抑制剂和其他组合物被清洗和去除的非暴露区域,且具有高导电性。该区域的薄层电阻为110Ω/sq至130Ω/sq,透光率为约89.5%,且雾度为约1.5。
此外,为了通过测量电学特性来确定银纳米线没有由于UV暴露而被破坏,将导电涂料基质再次暴露于相同条件的UV光5秒,然后再次测量区域A至G的薄层电阻。在UV暴露之前,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至140Ω/sq,透光率为约89%,且雾度为约1.5。在暴露于UV光5秒之后,区域A至G的薄层电阻为110Ω/sq至130Ω/sq,透光率为约89.4%,且雾度为约1.5。因此,可以看出,银纳米线的特性几乎没有由于UV暴露5秒或低于5秒而下降。
为了确保UV-暴露区域的绝缘稳定性,将图24的膜保持在温度为130℃的烘箱中1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。区域E和F之间的电阻为约40kΩ,且区域F和G之间的电阻为约4kΩ。也就是说,电阻几乎没有改变。
比较例6-1
用与本发明实验实施例6-1中相同的银纳米线涂料溶液涂覆基质,除了银纳米线涂料溶液不包含二乙二醇之外,并且暴露涂覆的基质并清洗以形成包含高导电区域和低导电区域的图案。
在图24中的区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。区域E和F之间的电阻为20kΩ至40kΩ,且区域F和G之间的电阻为3kΩ至10kΩ。区域A至G中的每一个为其中光敏材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.5。
为了确保UV-暴露区域的绝缘稳定性,将膜保持在温度为130℃的烘箱中1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的和区域C和D之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。然而,区域D和E之间的电阻降低了约4kΩ至10kΩ,且区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻降低了10kΩ或更低。也就是说,由于在暴露区域中的光敏材料和导电颗粒重排并在130℃温度热处理期间产生了其间的电连接,因此绝缘特性会略有下降。
比较例6-2
通过用与本发明实验实施例6-2中相同的水性碳纳米管/银纳米线分散液,利用棒式涂覆方法涂覆PET膜形成图案,除了该水性碳纳米管/银纳米线分散液不包含三乙二醇之外。
在图24中的区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的和区域D和E之间的所有电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。也就是说,暴露线具有高绝缘水平。区域E和F之间的电阻为约55kΩ,且区域F和G之间的电阻为约4kΩ。区域A至G中的每一个为其中光敏材料和其他组合物被清洗并去除的非暴露区域,并具有高导电性。该区域的薄层电阻为120Ω/sq至150Ω/sq,透光率为约90%,且雾度为约1.5。
为了确保在高温下的绝缘稳定性,将其中形成图案的膜保持在温度为130℃的烘箱中于1小时,测量区域A和B之间的、区域B和C之间的、区域C和D之间的、区域D和E之间的、区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻。作为测量的结果,区域A和B之间的、区域B和C之间的和区域C和D之间的电阻为10MΩ/sq或大于10MΩ/sq,此值超出了电阻测量仪器的测量限。然而,区域D和E之间的电阻降低至18kΩ,且区域E和F之间的和区域F和G之间的电阻降低至10kΩ或更低。
也就是说,由于薄膜在130℃温度的热处理期间收缩,因此在暴露区域中的光敏材料和导电颗粒重排,产生了其间的电连接,并且绝缘特性会在一定程度下降。
仅提供了实施方案和附图使得本公开内容彻底和完全,并充分向本领域技术人员表达了发明构思。然而,本发明构思不应当被解释为被限制于本文所阐明的实施方案。对于本领域技术人员显而易见的是,在不偏离本发明的主旨和范围的情况下,可以对本发明的上述示例性实施方案进行多种改变。
Claims (22)
1.制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其包含导电纳米材料、光敏材料和溶剂。
2.如权利要求1所述的制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其包含0.01wt%至5wt%的所述导电纳米材料,和0.01wt%至3wt%的所述光敏材料。
3.如权利要求1所述的制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其还包含1wt%或小于1wt%的粘合剂。
4.如权利要求3所述的制造用于透明电极的导电涂膜的光敏涂料组合物,其还包含0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒,
其中所述纳米颗粒包括氧化物纳米线、氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒或碳纳米颗粒。
5.如权利要求3所述的制造用于透明电极的导电涂膜的光敏涂料组合物,其还包含0.01wt%至3wt%的互连剂,
其中所述互连剂包括酸、光致产酸剂、热致产酸剂或重铬酸盐。
6.如权利要求5所述的制造用于透明电极的导电涂膜的光敏涂料组合物,其中所述互连剂为以下之一:0.01wt%至3wt%的所述光致产酸剂、0.01wt%至3wt%的所述热致产酸剂、0.01wt%至1wt%的所述重铬酸盐以及配置成将所述光敏涂料组合物的pH值控制为3至6的所述酸。
7.如权利要求3所述的制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其还包含0.001wt%至30wt%的体积收缩抑制剂,
其中所述体积收缩抑制剂为选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟甲酯)以及水溶性水凝胶或醇溶性水凝胶中的一种。
8.如权利要求1所述的制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其中所述溶剂包括水或醇。
9.如权利要求1所述的制造导电涂膜的光敏涂料组合物,其中所述导电纳米材料包括金属纳米线或纳米碳。
10.在基质上形成的导电涂膜,其包含导电纳米材料和光敏材料,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的暴露区域和非暴露区域,
其中所述非暴露区域的导电性是所述暴露区域的导电性的两倍或更高。
11.导电涂膜,其通过用包含0.01wt%至5wt%的导电纳米材料和0.01wt%至3wt%的光敏材料的光敏涂料溶液涂覆基质而在所述基质上形成,并具有通过暴露处理和清洗处理形成的暴露区域和非暴露区域,
其中所述暴露区域的导电性与所述非暴露区域的导电性不同。
12.如权利要求11所述的导电涂膜,其中所述光敏涂料溶液还包含1wt%或小于1wt%的粘合剂。
13.如权利要求12所述的导电涂膜,其中所述光敏涂料溶液还包含0.01wt%至0.5wt%的纳米颗粒,并且
所述纳米颗粒包括氧化物纳米线、氧化物纳米颗粒、金属纳米颗粒或碳纳米颗粒。
14.如权利要求12所述的导电涂膜,其中所述光敏涂料溶液还包含0.01wt%至3wt%的互连剂,并且
所述互连剂包括酸、光致产酸剂、热致产酸剂或重铬酸盐。
15.如权利要求14所述的导电涂膜,其中所述光敏涂料溶液的互连剂为以下之一:0.01wt%至3wt%的所述光致产酸剂、0.01wt%至3wt%的所述热致产酸剂、0.01wt%至1wt%的所述重铬酸盐以及配置成将所述光敏涂料溶液的pH值控制为3至6的所述酸。
16.如权利要求12所述的导电涂膜,其中所述光敏涂料溶液还包含0.001wt%至30wt%的体积收缩抑制剂,并且
所述体积收缩抑制剂为选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟甲酯)以及水溶性水凝胶或醇溶性水凝胶中的一种。
17.如权利要求11所述的导电涂膜,其中所述导电纳米材料包括金属纳米线或纳米碳。
18.如权利要求11所述的导电涂膜,其还包含通过用聚合物或无机材料涂覆所述导电涂膜而获得的顶涂层。
19.制造导电涂膜的方法,所述方法包括:
在基质上形成包含导电纳米材料和光敏材料的光敏薄膜;
暴露所述光敏薄膜的部分;以及
通过用溶剂清洗所述暴露的光敏薄膜并由此在暴露区域和非暴露区域之间产生导电性差来形成包含互连图案的导电涂膜。
20.如权利要求19所述的方法,其中当形成所述导电涂膜时,由所述暴露区域和所述非暴露区域在所述溶剂中的溶解度差产生所述暴露区域和所述非暴露区域之间的导电性差,并且
在所述清洗处理期间所述暴露区域和所述非暴露区域中的具有更高溶解度的区域形成所述互连图案。
21.如权利要求19所述的方法,其中形成所述光敏薄膜包括以下之一:使所述光敏薄膜形成为包含所述导电纳米材料和所述光敏材料的单层,以及通过在所述基质上形成导电纳米材料层并且然后在所述导电纳米材料层上形成光敏材料层来形成所述光敏薄膜。
22.如权利要求19所述的方法,其还包括用聚合物或无机材料在所述导电涂膜上形成顶涂层。
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