CN105463462A - 用于银纳米线的蚀刻剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线的蚀刻剂组合物，该蚀刻剂组合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。它可快速渗透到由于涂覆有保护涂层材料而难以进行图案化和蚀刻处理的银纳米线中，切断银纳米线，除去其导电性，因而蚀刻速率得到提高，由此它可提高蚀刻处理的效率。

Description

用于银纳米线的蚀刻剂组合物
技术领域
本发明涉及一种用于沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线的蚀刻剂组合物，该蚀刻剂组合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。
背景技术
随着聚焦于LCD和太阳能产业的薄显示器领域最近的快速扩展，对透明导电膜的需求激增。迄今为止，主要使用ITO(铟锡氧化物)作为透明导电膜材料。然而，ITO电极在玻璃基板的处理条件下制成，并且，在塑料基板上溅射的情况下，电极层的柔性不够。因此，它具有以下缺点：它难以用作柔性显示器用透明电极，而且制造成本过高。
因此，替代透明ITO电极的研究正在进行中。在这些研究中，银纳米线作为ITO的替代材料而被关注，并且，使其在各种应用(诸如触摸面板、太阳能电池、可再充电电池等)中市售可得的研究和开发正在进行中。
具体地，银纳米线替代ITO透明电极的信息技术(IT)设备用触摸屏面板(TSP)已被开发并且是市售可得的。在触摸屏面板的情况下，表面方阻值为80～120Ω/□，低于ITO膜的表面方阻值——200～400Ω/□。因此，有利于作成大的。以这种方式，需要开发用于银纳米线的蚀刻剂组合物，但是当使用常规蚀刻剂组合物时，已表现出以下缺点：由于过度蚀刻或不均匀蚀刻的银(Ag)而出现布线翘起或剥离，以及布线的侧面轮廓变差。
因此，韩国专利申请公布号10-2008-0110259公开了一种蚀刻剂组合物，其中，磷酸二氢钠(NaH2PO4)作为添加剂添加到由磷酸、硝酸、乙酸和水组成的常规蚀刻剂组合物中。然而，它已表现出以下局限性：当蚀刻为保护银纳米线而涂覆有保护涂层(overcoating)材料的银纳米线时，该蚀刻剂组合物不能快速渗透到在保护涂层材料内的银纳米线中，保护涂层材料中的蚀刻速率缓慢，因而蚀刻处理的效率低。
引文列表
专利文献
专利文献1：韩国专利申请公布号10-2008-0110259
发明内容
因此，本发明已考虑相关领域中遇到的问题，并且本发明的目的是提供一种蚀刻剂组合物，它可快速渗透到由于涂覆有保护涂层材料而难以进行图案化和蚀刻处理的银纳米线中，切断银纳米线，除去其导电性，因而蚀刻速率得到提高，由此它可提高蚀刻处理的效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线的蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。
根据本发明的一个实施方式，基于组合物的总重量，所述蚀刻剂组合物包含：
50～70重量％的磷酸；
5～9重量％的硝酸；
5～20重量％的乙酸；
0.1～7重量％的氟化合物；以及
余量的去离子水。
根据本发明的其它实施方式，所述氟化合物是选自由氟化铵(NH4F)、氟化钠(NaF)、氟化钾(KF)、氟化氢铵(NH4F·HF)、氟化氢钠(NaF·HF)和氟化氢钾(KF·HF)组成的组中的一种或多种。
根据本发明的其它实施方式，所述银纳米线涂覆有保护涂层材料。
根据本发明的其它实施方式，所述保护涂层材料以聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行涂覆。
进一步，本发明还提供一种使用包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物的组合物来蚀刻沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线的方法。
本发明的蚀刻剂组合物可快速渗透到由于涂覆有保护涂层材料而难以进行图案化和蚀刻处理的银纳米线中，切断银纳米线，除去其导电性，因而蚀刻速率得到提高，由此它可提高蚀刻处理的效率。
附图说明
由结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的上述以及其它目的、特征和优点，在附图中：
图1示出实施例1的蚀刻剂组合物的蚀刻轮廓的评价结果；
图2示出实施例4的蚀刻剂组合物的蚀刻轮廓的评价结果；以及
图3示出比较例1的蚀刻剂组合物的蚀刻轮廓的评价结果。
具体实施方式
在下文中，将给出本发明的详细描述。
本发明提供一种用于沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线的蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物；以及一种使用该组合物蚀刻银纳米线的方法。
本发明的特征在于：通过包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物，它可快速渗透到由于涂覆有保护涂层材料而难以进行图案化和蚀刻处理的银纳米线中，切断银纳米线，除去其导电性，因而蚀刻速率得到提高，由此它可提高蚀刻处理的效率。
在下文中，将给出本发明的详细描述。
磷酸是主氧化剂，其通过银纳米线的氧化起到湿蚀刻的作用。
基于蚀刻剂组合物的总重量，磷酸的含量优选为50～70重量％，优选为60～70重量％。
如果本发明的组合物中磷酸的含量小于50重量％，则银纳米线的蚀刻速率降低，因而由于蚀刻处理的时间增加而难以应用该处理。
相反，如果磷酸的含量超过70重量％，则金属膜的剩余面积变小，因而难以用作电极。
硝酸是辅助氧化剂，其通过银纳米线的氧化起到湿蚀刻的作用。
基于蚀刻剂组合物的总重量，硝酸的含量优选为5～9重量％。
如果本发明的组合物中硝酸的含量小于5重量％，则由于蚀刻能力不足而不能实现充分蚀刻。
相反，如果硝酸的含量超过9重量％，则由于光刻胶中产生裂缝而在图案中可能出现短路(shortcircuit)的问题。
乙酸充当控制反应速率等的缓冲剂，它控制硝酸的分解速率，并且它通常起到降低降解速率的作用。
基于蚀刻剂组合物的总重量，乙酸的含量优选为5～20重量％，优选为5～15重量％。
如果本发明的组合物中乙酸的含量小于5重量％，则存在以下问题：银纳米线蚀刻不均匀，以及由于在基板中蚀刻速率不均匀而可能产生污渍。
相反，如果乙酸的含量超过20重量％，产生很多泡沫，因而可能不蚀刻银纳米线。
氟化合物保护银纳米线，它提高蚀刻剂组合物渗透到均匀涂覆的保护涂层材料中的速率，它快速破坏银纳米线并除去其导电性，因而蚀刻速率得到提高。进一步，它有效地除去在保护涂层材料中被蚀刻的已蚀刻的银纳米线，因此不留残渣。
基于蚀刻剂组合物的总重量，氟化合物的含量优选为0.1～7重量％。
如果本发明的组合物中氟化合物的含量小于0.1重量％，则不提高蚀刻速率。
相反，如果氟化合物的含量超过7重量％，则可能造成对银纳米线的过度蚀刻。
在传统玻璃的情况下，即使使用包含少量氟化合物的蚀刻剂组合物，也明显产生玻璃损坏。然而，沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线没有这样的玻璃损坏，因而在不发生银纳米线过度蚀刻的范围内可增加氟化合物的含量。
更具体地，当蚀刻金属(包括银纳米线)时，在金属蚀刻过程中蚀刻剂组合物影响玻璃。对于氟化合物，它大量诱导玻璃刻蚀，因而很容易使玻璃破碎或者不能再利用(当在处理中出现缺陷时，除去沉积在玻璃上的图案再次使用玻璃)。
具体地，对于包含磷酸、硝酸和乙酸作为主要成分的蚀刻剂组合物，因为即使当含有少量氟化合物时玻璃蚀刻的程度也高度增加，所以已经避免使用氟化合物。
然而，当蚀刻沉积在膜上而非玻璃上的银纳米线时，氟化合物造成的膜损坏小于玻璃损坏，并且不直接影响涂覆有保护涂层材料的膜。因此，氟化合物的使用相对自由。
氟化合物是选自由氟化铵(NH4F)、氟化钠(NaF)、氟化钾(KF)、氟化氢铵(NH4F·HF)、氟化氢钠(NaF·HF)和氟化氢钾(KF·HF)组成的组中的一种或多种。优选仅使用一种氟化合物，但为了蚀刻剂组合物的性能可使用两种或更多种的组合。
除了上述成分之外，蚀刻剂组合物可进一步包含蚀刻剂、表面活性剂、pH调节剂。
蚀刻剂组合物可包含余量的去离子水，使得总重量的重量变为100重量％，并且优选去离子水具有用于半导体加工的纯度，以及使用18MΩ/cm以上的水。
本发明的组合物用于蚀刻涂覆有保护涂层材料的银纳米线。进一步，它也可用于蚀刻铟氧化物层，或使用铟氧化物层和银纳米线的单层或多层。
在下文中，将参考下面的实施例对本发明进行更详细的描述。然而，这些实施例是为了说明本发明而提出的，而本发明的范围不受限于这些实施例，并且可对这些实施例进行多种修订和修改。
实施例1至4和比较例1至7：用于银纳米线的蚀刻剂组合物的制备
根据下面表1中给出的组成和含量制备了蚀刻剂组合物。
[表1]
测试例：测试样品的制备和蚀刻轮廓的评价
将银纳米线和保护涂层材料聚二甲基硅氧烷涂覆在柔性显示器用膜上，并且通过光刻工艺在基板上形成具有预定图案的光刻胶。此后，使用表1的各蚀刻剂组合物对银纳米线膜进行蚀刻处理。
使用喷雾型蚀刻机(ETCHER(TFT)，购自SEMES)，并且将蚀刻处理中蚀刻剂组合物的温度设置为约40℃。蚀刻时间为约180秒。使用SEM(VK-X200，购自KEYENCE)观察蚀刻处理中蚀刻的银纳米线膜的轮廓。结果示于下面的表2和图1～3中。
图1～3示出蚀刻剂组合物的蚀刻轮廓的评价结果。图1是使用实施例1的结果，图2是使用实施例4的结果，而图3是使用比较例1的结果。
[表2]
<蚀刻均匀性>
○：未图案化部分的银纳米线清晰地被蚀刻，并且未产生残渣
X：未图案化部分的银纳米线被蚀刻，但部分产生残渣
未蚀刻：大多数未图案化部分的银纳米线未被蚀刻而仍保留
未形成图案(PatternOut)：图案化部分的银纳米线全部被蚀刻而未形成图案
<蚀刻直线度>
○：图案形成为直线
X：图案的端部形成为曲线或不均匀地形成
未蚀刻：大多数未图案化部分的银纳米线未被蚀刻而仍保留
未形成图案：图案化部分的银纳米线全部被蚀刻而未形成图案(当出现未蚀刻或未形成图案时不能确认直线度)
参照上面表2和图1～3，在根据实施例1～4的包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物的蚀刻剂组合物的情况下，在保护涂层材料中的银纳米线完全被蚀刻。否则，在比较例1～7的蚀刻剂组合物情况下，在保护涂层材料中的银纳米线未被完全蚀刻，并且观察到部分未蚀刻。

Claims (5)

1.一种用于沉积在柔性显示器用膜上的银纳米线的蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。
2.根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，基于组合物的总重量，包含：
50～70重量％的磷酸；
5～9重量％的硝酸；
5～20重量％的乙酸；
0.1～7重量％的氟化合物；以及
余量的去离子水。
3.根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中，所述氟化合物是选自由氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟化氢铵、氟化氢钠和氟化氢钾组成的组中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中，所述银纳米线涂覆有保护涂层材料。
5.根据权利要求4所述的蚀刻剂组合物，其中，所述保护涂层材料以聚二甲基硅氧烷进行涂覆。
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