JP2006185673A

JP2006185673A - 電子デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2006185673A
Application number: JP2004376275A
Authority: JP
Inventors: Kiwako Omori; 喜和子大森; Nobuo Tanabe; 信夫田辺; Akinobu Ono; 朗伸小野
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13
Also published as: CN101084558B; CN101084558A

Abstract

【課題】導電性高分子を用いた透明導電膜の導電性および光透過率が良好であり、しかも低コスト化が可能な電子デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】導電性高分子を含む透明導電膜２３を形成する成膜工程と、透明導電膜２３の一部に紫外線４を照射することによって、照射部分を第２の領域２２とし、非照射部分を第１の領域２１とする紫外線照射工程とを有し、この紫外線照射工程において、紫外線４は、導電性高分子の吸収スペクトルにおける吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上となる吸収を示す波長を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス装置（有機ＥＬ装置）、タッチパネル等の電子デバイスを製造する方法に関する。

従来、導電性高分子を含む透明導電膜からなる配線部を備えた透明導電回路基板を用いた電子デバイスが広く用いられている（例えば特許文献１を参照）。
前記配線部は、通常、導電性高分子を水に分散させたペーストを、スクリーン印刷やインクジェット印刷によって、所定の形状（例えば線状）となるよう基板上に印刷することにより形成される。
特開２００２−２２２０５６号公報

しかしながら、導電性高分子を用いて配線部を形成する際には、配線部の形状が不完全になることがあった。これは、前記ペーストの性状（粘度等）に起因して、ペーストに気泡が混入したり、ペーストが基板上で滲んだり、基板がペーストをはじくことによって、配線部の形状が乱れるためである。
配線部の形状が不完全になった場合には、配線部の電気抵抗値が不安定になることがあった。
塗布したペースト上に重ねてペーストを塗布することによって配線部の形状を整えることは可能であるが、この場合には、配線部が厚くなり、透明性が低下してしまう。また、工程が多くなるため、コスト面で不利になるという問題があった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、導電性高分子を用いた透明導電膜の導電性および光透過率が良好であり、しかも低コスト化が可能な電子デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る電子デバイスの製造方法は、基材上に、導電性高分子を含む透明導電膜を備え、この透明導電膜が、第１の領域と、この第１の領域に隣接し第１の領域より電気抵抗値が高い第２の領域とを有する電子デバイスを製造する方法であって、基材上に、導電性高分子を含む透明導電膜を形成する成膜工程と、前記透明導電膜の一部に、紫外線を照射することによって、照射部分を前記第２の領域とし、非照射部分を前記第１の領域とする紫外線照射工程とを有し、この紫外線照射工程において、前記紫外線が、導電性高分子の吸収スペクトルにおける吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上となる吸収を示す波長を含むことを特徴とする。
本発明の請求項２に係る電子デバイスの製造方法は、請求項１において、前記紫外線照射工程に先だって、前記透明導電膜を乾燥し硬化させる硬化工程を有することを特徴とする。

本発明では、紫外線照射工程で透明導電膜に照射する紫外線が、導電性高分子の吸収スペクトルにおける吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上となる吸収を示す波長を含むので、照射部の導電性を効率よく低下させることができる。
このため、短時間の紫外線照射により第１の領域および第２の領域を形成することができる。よって、生産効率を高め、製造コスト低減を図ることができる。
また、短時間の紫外線照射により第１の領域および第２の領域を形成することができるため、非照射部である第１の領域の導電性が紫外線により低下するのを防ぐことができる。
従って、導電性が良好な第１の領域を形成することができる。

また、紫外線照射によって、透明導電膜に第１の領域および第２の領域を形成するので、印刷により配線部を形成する従来技術に比べ、滲みなどによる配線部の形成不良が起きることがなく、正確な形状の第１の領域を形成することができる。
従って、第１の領域（配線部）の導電性を良好にすることができる。
さらには、第１の領域の形状を正確にすることができるため、第１の領域の導電性を低下させずに透明導電膜を薄く形成できる。
従って、透明導電膜の光透過性を高めることができる。

図１は、本発明の製造方法によって得られる透明導電回路基板の一例を示す一部断面図である。
透明導電回路基板１１は、基材１上に、導電性高分子を含む透明導電膜２を備えている。
基材１は、透明な材料、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、板状またはフィルム状に形成されている。

透明導電膜２は、紫外線の照射によって電気抵抗値が上昇する性質を有する導電性高分子を含む材料からなる。
透明導電膜２は、第１の領域２１と、第１の領域２１に隣接して形成された第２の領域２２とを有する。
第１の領域２１は、電気抵抗値が比較的低い低抵抗領域である。第１の領域２１の電気抵抗値（表面抵抗）は、例えば１０^３Ω／□以下とすることができる。
第１の領域２１は、透明導電回路を構成する配線部２０となっている。
第１の領域２１の形状は、特に限定されないが、一定幅の線状とすることができる。

第２の領域２２は、第１の領域２１より電気抵抗値が高い高抵抗領域である。
第２の領域２２の電気抵抗値（表面抵抗）は、第１の領域２１の電気抵抗値の１０^４倍以上（好ましくは１０^５倍以上）とするのが好ましい。具体的には、１０^８Ω／□以上とすることができる。
第２の領域２２の電気抵抗値を、第１の領域２１の電気抵抗値の１０^４倍以上とすることによって、隣り合う配線部２０間の絶縁性を高め、しかも配線部２０の導電性を良好にすることができる。

導電性高分子としては、ポリチオフェン系導電性高分子が好ましい。
ポリチオフェン系導電性高分子としては、例えば、式（１）に示すポリチオフェン系高分子からなる主鎖を有する未ドープの高分子に、ヨウ素等のハロゲン、あるいは他の酸化剤をドープして、これにより前記高分子を部分酸化して、カチオン構造を形成させたものを用いることができる。

式（１）において、基Ｒ^１、Ｒ^２は、それぞれ互いに独立に選択することができ、選択肢としては、水素原子；フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子；シアノ基；メチル、エチル、プロピル、ブチル（ｎ−ブチル）、ペンチル（ｎ−ペンチル）、ヘキシル、オクチル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシルなどの直鎖アルキル基；イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソペンチル、ネオペンチルなどの分枝のあるアルキル基；メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどの直鎖もしくは分枝のあるアルコキシ基；ビニル、プロペニル、アリル、ブテニル、オレイルなどのアルケニル基、エチニル、プロピニル、ブチニルなどのアルキニル基；メトキシメチル、２−メトキシエチル、２−エトキシエチル、３−エトキシプロピルなどのアルコキシアルキル基；Ｃ_２Ｈ_５Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｍＣＨ_２ＣＨ_２基（ｍは１以上の整数）、ＣＨ_３Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｍＣＨ_２ＣＨ_２基（ｍは１以上の整数）などのポリエーテル基；フルオロメチル基等、前記置換基のフッ素等のハロゲン置換誘導体等が例示される。
導電性高分子は、主鎖にπ−共役結合を含むものが好ましい。

ポリチオフェン系導電性高分子としては、３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）が好ましい。特に、ＰＥＤＯＴをポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）でドーピングしたＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが好ましい。
ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳからなる導電膜は、例えば次のようにして作製できる。
３，４−エチレンジオキシチオフェンモノマーにＦｅ（ＩＩＩ）トリス−ｐ−トルエンスルフォネート溶液、イミダゾールの１−ブタノール溶液を加え、これを基材上に塗布し、加熱し乾燥した後、メタノール中でリンスしＦｅ（ＩＩ）ビス−ｐ−トルエンスルフォネートを除去する。

ポリチオフェン系導電性高分子として使用可能な市販品としては、スタルクヴィテック株式会社製ＢａｙｔｒｏｎＰ、長瀬産業株式会社製Ｄｅｎａｔｒｏｎ＃５００２ＬＡ、アグファゲバルト社製ＯｒｇａｃｏｎＳ３００を挙げることができる。

次に、透明導電回路基板１１を製造する方法を説明する。
図２（ａ）に示すように、基材１上に、その全面にわたって導電性高分子を含む原料液を塗布することなどによって、ほぼ一定厚さの透明導電膜２３を形成し、導電基板１０を得る（成膜工程）。
原料液の塗布は、ディップコート、スピンコート、バーコート等によって行うことができる。なお、透明導電膜２３は塗布以外の方法によって形成してもよい。

図３は、透明導電膜２３に使用できる導電性高分子の紫外線吸収スペクトルの一例を示すものである。この図に示すように、この導電性高分子の吸光度は、波長約２４０ｎｍで最大（極大）となり、５００ｎｍ以上の範囲においてほぼ定常値（バックグラウンド）となっている。

図２（ｂ）に示すように、透明導電膜２３に紫外線４を照射する。
この際、透明導電膜２３に、非透過部３１と透過部３２とを有するマスク３を施し、マスク３を介して紫外線４を照射する（紫外線照射工程）。
紫外線４としては、この吸収スペクトルにおける吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上（好ましくは２．５倍以上）となる吸収を示す波長を含むものを用いる。
図３に示す例では、バックグラウンドの吸光度は、０．１８であるため、バックグラウンドの２倍に相当する吸光度は０．３６である。吸光度が０．３６以上に相当する吸収を示す波長の下限値λ１は２２５ｎｍであり、上限値λ２は３００ｎｍである。
すなわち、紫外線４としては、波長２２５〜３００ｎｍを含むものを用いる。また、吸光度がバックグラウンドに対し２．５倍以上となる吸収を示す波長は、２３０〜２８０ｎｍである。
紫外線４の強度は１００ｍＷ以上が好ましく、照射時間は３０秒以上が好ましい。

図２（ｃ）に示すように、透過部３２を通して紫外線４が照射された部分（照射部）は、導電性が低下し、高抵抗領域である第２の領域２２となる。
非透過部３１によって紫外線４が遮られた部分（非照射部）は、導電性の低下が起こらず、低抵抗領域である第１の領域２１となる。
紫外線４の照射方向が透明導電膜２３に対しほぼ垂直である場合には、領域２１、２２は、断面略矩形となる。
以上の操作によって、図１に示す透明導電回路基板１１が得られる。

上記製造方法は、紫外線照射工程で透明導電膜２３に照射する紫外線４が、上記吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上となる吸収を示す波長を含むので、照射部の導電性を効率よく低下させることができる。
このため、短時間の紫外線照射により第１の領域２１および第２の領域２２を形成することができる。よって、生産効率を高め、製造コスト低減を図ることができる。

また、短時間の紫外線照射により第１の領域２１および第２の領域２２を形成することができるため、非照射部である第１の領域２１の導電性が紫外線４により低下するのを防ぐことができる。従って、配線部２０の導電性を良好にすることができる。

また、紫外線照射によって、透明導電膜２に第１の領域２１および第２の領域２２を形成するので、印刷により配線部を形成する従来技術に比べ、滲みなどによる配線部の形成不良が起きることがなく、正確な形状の第１の領域２１を形成することができる。
従って、配線部２０の導電性を良好にすることができる。また、幅が狭い配線部２０を容易に形成することができる。
さらには、第１の領域２１の形状を正確にすることができるため、第１の領域２１の導電性を低下させずに透明導電膜２を薄く形成できる。
従って、透明導電膜２の光透過性を高めることができる。

紫外線４が照射された部分において、透明導電膜２３の導電性が低下する理由は明らかではないが、次の推測が可能である。
すなわち、前記導電性高分子では、分子内の結合エネルギーが紫外線のエネルギー領域にあるため、紫外線の照射によってその結合がラジカル解裂し、その結果、導電性が低下すると考えることができる。

前記導電性高分子としては、紫外線極大吸収波長が３８０ｎｍ以下、好ましくは３３０ｎｍ以下であるものが好適である。
極大吸収波長がこの範囲にある導電性高分子を用いると、上述の条件を満たす紫外線は比較的短波長となるため、直進性が高く、マスクを通して照射する際に拡がることがない。このため、正確な形状（例えば断面矩形状）の配線部２０を形成できる。
導電性高分子の紫外線極大吸収波長は、２２０ｎｍ以上であることが好ましい。
紫外線極大吸収波長がこの範囲にある導電性高分子を用いると、紫外線が透明導電膜の深部に到達しやすくなる。

本発明では、紫外線照射工程に先だって、透明導電膜２３を乾燥し硬化させる硬化工程を行うのが好ましい。
この工程における温度条件は、例えば５０〜１３０℃とすることができる。処理時間は１〜１０分が好適である。
透明導電膜２３を硬化させることによって、紫外線照射工程においてマスク３を透明導電膜２に当接させることができる。
従って、非透過部３１および透過部３２に正確に沿う領域２１、２２を形成することができる。

透明導電回路基板１１が適用される電子デバイスとしては、透明導電回路基板１１上に、発光素子（図示略）が設けられた有機ＥＬ装置などの表示装置を挙げることができる。
透明導電回路基板１１は、透明導電膜２の厚さを均一にすることができるため、透明導電膜２の光透過性を均一にすることができる。
このため、透明導電回路基板１１を有機ＥＬ装置などの表示装置に用いる場合には、表示特性を高めることができる。
また、電子デバイスの他の例としては、透明導電回路基板１１上に、空間を隔てて導電層（図示略）が設けられ、上方からの押圧によって導電層を配線部２０に接触させることができるようにされたタッチパネルを挙げることができる。

（実施例１〜３）
長さ１５ｃｍ、幅１５ｃｍ、厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルム（東レ社製：ルミラーＳ１０）からなる基材１上に、ポリチオフェン系導電性高分子を含む透明導電インク（長瀬産業株式会社製：Ｄｅｎａｔｒｏｎ＃５００２ＬＡ）からなる透明導電膜２３を、ディップコートにより形成し、導電基板１０を得た。透明導電膜２３を８０℃で２分間乾燥させ、硬化させた。
導電性高分子としては、図３に示す紫外線吸収スペクトルを示すものを用いた。
透明導電膜２３に、幅１０ｍｍの非透過部３１を有するクロムマスク３を介して紫外線４を照射し、幅１０ｍｍの第１の領域２１（配線部２０）と第２の領域２２とを有する透明導電回路基板１１を得た。
紫外線４は、カットフィルターを用いて所定波長以下の光を遮断して照射した。紫外線４の照射強度は５００ｍＷ／ｃｍ^２とした。
紫外線４を照射した部分の表面抵抗を経時的に測定した結果を表１に示す。
第１の領域２１における表面抵抗は、いずれも８００Ω／□であった。

（比較例１）
遮断波長が異なるカットフィルターを用いること以外は実施例１と同様にして透明導電回路基板１１を作製した。
紫外線４を照射した部分の表面抵抗を経時的に測定した結果を表１に示す。
第１の領域２１における表面抵抗は、８００Ω／□であった。

表１より、２２０ｎｍを越える波長の紫外線を用いた実施例１、および２６０ｎｍを越える波長の紫外線を用いた実施例２、および２９０ｎｍを越える波長の紫外線を用いた実施例３では、紫外線照射部分における抵抗値が短時間で上昇したことがわかる。
これに対し、３３０ｎｍを越える波長の紫外線を用いた比較例１では、抵抗値が上昇するのに比較的長時間を要した。
この結果から、吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上となる吸収を示す波長（２２５〜３００ｎｍ）の紫外線の照射によって、短時間で第１の領域２１および第２の領域２２を形成することができることがわかる。

本発明の電子デバイスの製造方法は、透明導電膜に良好な導電性を与えることができるため、有機ＥＬ装置、タッチパネル、集積回路などの精密な電子デバイスに適用可能である。

本発明の電子デバイスの製造方法によって得られる透明導電回路基板を示す概略構成図である。図１に示す透明導電回路基板の製造方法を説明する工程図である。透明導電膜の紫外線吸収スペクトルを示すグラフである。

符号の説明

１・・・基材、２・・・透明導電膜、３・・・マスク、４・・・紫外線、１０・・・導電基板、１１・・・透明導電回路基板、２０・・・配線部、２１・・・第１の領域、２２・・・第２の領域、３１・・・非透過部、３２・・・透過部

Claims

基材上に、導電性高分子を含む透明導電膜を備え、この透明導電膜が、第１の領域と、この第１の領域に隣接し第１の領域より電気抵抗値が高い第２の領域とを有する電子デバイスを製造する方法であって、
基材上に、導電性高分子を含む透明導電膜を形成する成膜工程と、
前記透明導電膜の一部に、紫外線を照射することによって、照射部分を前記第２の領域とし、非照射部分を前記第１の領域とする紫外線照射工程とを有し、
この紫外線照射工程において、前記紫外線は、導電性高分子の吸収スペクトルにおける吸光度がバックグラウンドに対し２倍以上となる吸収を示す波長を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
前記紫外線照射工程に先だって、前記透明導電膜を乾燥し硬化させる硬化工程を有することを特徴とする請求項１に記載の電子デバイスの製造方法。