JP2012503716A - オーバーグリッドでコーティングされたミリメートルに満たない導電性グリッドの製造方法およびオーバーグリッドでコーティングされたミリメートルに満たない導電性グリッド - Google Patents
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Abstract
− 溶媒の中で安定化され分散されたコロイド状ポリマーナノ粒子の溶液の堆積によるミリメートルに満たない開口部を有するマスク(1)の作製であって、ポリマー粒子がガラス転移温度Tgを有し、マスキング層の乾燥が、直線の縁を有するマスク(10)が得られるまでTgよりも低い温度で行われる作製と、
− グリッド材料と呼ばれる導電性材料の堆積による導電性グリッドの形成と、
− Tgの0.8倍以上の温度でのグリッド材料を有するマスキング層の熱処理、その後、マスク領域の縁とグリッドの横の縁(31)との間の間隔を作り出すことと、
− グリッドの上およびマスク領域(1)の縁とグリッドの横の縁との間の間隔の中への被覆層材料と呼ばれる材料で作製された被覆層と呼ばれる層の堆積と、
− マスキング層の除去と
を有する基材(2)上のオーバーグリッドでコーティングされたミリメートルに満たない導電性グリッド(3)の製造に関する。
また、本発明は、そのようにして得られたグリッドに関する。
【選択図】図1
Description
− 前記主面上に、ミリメートルに満たない開口部を有し、ネットワークマスクと呼ばれるマスクを作製するステップであって、
− 溶媒の中で安定化され分散され、所与のガラス転移温度Tgを有するコロイド状ポリマーナノ粒子の溶液からのマスキング層の堆積、および
− マスク領域の実質的な直線の縁を有する開口部のネットワークを有する前記マスクが得られるまでの、前記温度Tgよりも低い温度での前記マスキング層の乾燥を含むステップと、
− 前記ネットワークマスクからの導電性グリッドの形成のステップであって、前記開口部の深さの一部分が充填されるまでのグリッド材料と呼ばれる少なくとも1種の導電性材料の堆積を含むステップと、
− Tgの0.8倍以上の、とくにTgとTgの1.5倍の温度との間の温度で前記グリッド材料を有する前記マスキング層を熱処理し(局所的であってもよいし、なくてもよい)、結果としてマスク領域を縮小し、したがって、マスク領域の縁と前記グリッドの横の縁と間に間隔を生じさせるステップと、
− 前記グリッド上および、マスク領域の縁と、前記グリッドの横の縁との間の前記間隔の中に、被覆層材料と呼ばれる材料で作製された、被覆層と呼ばれる層の堆積のステップと、
− オーバーグリッドでコーティングされた前記導電性グリッドが現れるまでの前記マスキング層の除去のステップとを含む。
− グリッドを形成する堆積された層は、不連続であり(その縁に沿って堆積されないか少ししか堆積されない)、
− オーバーグリッドを形成する堆積された層は不連続である(その縁に沿って堆積されないか少ししか堆積されない)。
− 好ましくは少なくとも1つの特性(平均)寸法、たとえば、10nmと300nmとの間の、さらに50nmと150nmとの間の平均直径を有する、制限されたサイズの粒子、それゆえナノ粒子を、粒子の分散を促進するために選択すること、および
− (とくに表面電荷を介する、たとえば表面活性剤を介しての処理によって、pHを制御することによって、)溶媒中のナノ粒子を安定化させて、それらが一緒に固まること、沈殿することおよび/または重力によって沈降することを防止すること、
の両方が必要になる。
− ミクロンサイズ、またはナノスケールの幅A、とくに数百ナノメートルから数十ミクロン、とくに20nmと50μmとの間になるように選択されたネットワークの開口部の(平均)幅A(換言すれば、隣接するマスク領域間の距離)。
− マスク領域またはパターン(それゆえ、隣接する開口部間のサイズ)の(平均)サイズBは、ミリメートル、またはミリメートルに満たない、とくに5μmと500μmとの間、または100〜250μm。
− B/A比率が、とくに粒子の性質しだいで、とくに7と20または40との間で調整可能である。
− 開口部の最大幅と開口部の最小幅との間の差異が、マスクの所与の範囲で、または表面の大部分または全体にわたって、4未満、または2以下である。
− 最大パターン寸法と最小パターン寸法との間の差異が、マスクの所与の範囲で、または表面の大部分または全体にわたって、4未満、または2以下である。
− 開口パターン(非貫通または「ブラインド(blind)」開口部)の量、換言すれば、相互接続断絶の量が、マスクの所与の範囲で、または表面の大部分または全体にわたって、5%未満または2%以下である。したがって、マスクは制限された、さらにほとんどゼロであるネットワークの断絶を有し、それは、所望により減少され、ネットワークのエッチングによって除去され得る。
− 所与のパターン、そのパターンの大部分またはすべてについて、表面の所与の範囲または全体にわたって、パターンの最大特性寸法とパターンの最小特性寸法との間の差異が、その等方性を強くするために、2未満である。そして、
− ネットワークの区分の大部分または全部について、縁は、平行に、とくに10μmのスケールで絶えず一定の間隔に配置されている(たとえば、光学顕微鏡を使用して200倍の倍率で観察される)。
− 光透過率勾配、
− (加熱、霜取り、非矩形表面上の均一な熱の流れの発生に適用する)電力の勾配、
を有する領域を作り出すことが可能になる。
− グリッド材料の堆積物は、マスク開口部の一部を充填し、さらにマスクの表面を被覆する。
− グリッド材料の堆積は、とくにプラズマによる大気圧堆積、スパッタリングまたは蒸着による減圧下での堆積である。
− オーバーグリッド材料の堆積物は、マスク開口部の一部を充填し(およびグリッドを被覆し)、さらにマスクの表面を被覆する。
− オーバーグリッド材料の堆積は、とくにプラズマによる大気圧堆積、スパッタリングまたは蒸着による減圧下での堆積である。
− アンダーグリッド材料の堆積物は、マスクの一部を充填し、さらにマスクの表面を被覆する。そして、
− アンダーグリッド材料の堆積は、とくにプラズマによる大気圧堆積、スパッタリングまたは蒸着による減圧下での堆積である。
− 酸化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、一般式SiOCの層をベースとし、
− 窒化ケイ素、オキシ窒化ケイ素、オキシ炭化窒化ケイ素、一般式SiNOC、とくにSiN、とくにSi3N4の層をベースとしてもよい。
− ガラス、プラスチック(たとえば、ポリウレタンまたはポリカーボネート)の基材の表面であり、プラスチックは、親水性になるように、所望により(たとえば、プラズマによって)処理され、たとえば、処理PET、処理PMMAである。
− 所望により機能が付加された連続的な副層の表面であり、
− 副層は、
− 親水性層(たとえば、PET、PMMAなどの疎水性プラスチック上のシリカ層)、マスクの充分な付着を促進するための層、および/またはすでに記載したアルカリ金属バリヤ層であり、
− および/または(最後の層として)グリッド材料の付着を促進するための層であり、
− および/または(透明である)導電層および/または装飾、着色または不透明層である。
− スピンコーティング、
− カーテンコーティング、
− ディップコーティング、
− スプレーコーティング、および
− フローコーティング。
− (光透過率を変更させない)窒化ケイ素、シリカ、
− 窒化炭素、
− グリッド材料よりも酸化しづらい金属、たとえば、アルミニウムについてCr、Mo、NiCrを選択。
− オーバーグリッドの厚みが、10nm以上、好ましくはグリッドの厚みの半分よりも薄く、100nm以下である。
− グリッドの縁から始まるオーバーグリッドの幅が、A’/2以上および3A’以下、好ましくは2A’以下である。
− オーバーグリッドの厚みが20nm以上であり、好ましくはグリッドの厚みの半分よりも薄い。
− グリッドの縁から始まるオーバーグリッドの幅は、A’/2以上および2A’以下であり、好ましくは1.5A’以下である。
− 7と40との間の、素線のミリメートルに満たない(平均)幅(A’)に対する素線間の(平均)間隔(B’)の比率、
− グリッドパターンが不規則(非周期的)であり、種々の形状および/またはサイズを有し、
− メッシュが、3つおよび/または4つおよび/または5つの辺、たとえば、大部分は4つの辺を有し、
− グリッドが、少なくとも一次元、好ましくは二次元で非周期的な(または不規則な)構造を有し、
− 所与の領域または全表面にわたるメッシュの大部分またはすべてについて、メッシュのもっとも大きな特性寸法とメッシュのもっとも小さな特性寸法との間の差異が2未満であり、
− メッシュの大部分またはすべてについて、1つのメッシュの2つの隣接する辺の角度は60°と110°との間、とくに80°と100°であってもよく、
− 所与のグリッド領域では、または表面の大部分もしくは全部にわたって、素線の最大幅と素線の最小幅との間の差異は、4未満、または2以下であり、
− 所与のグリッド領域では、または表面の大部分もしくは全部にわたって、封止されていないメッシュおよび/または切断されている(「ブラインド(blind)」)素線部分の量は、5%未満、または2%以下あり、すなわち、制限された、さらにほとんどゼロのネットワーク断絶であり、
− 所与のグリッド領域では、または表面の大部分もしくは全部にわたって、最大メッシュ寸法(メッシュを形成する素線間の間隔)と最小メッシュ寸法との間の差異は4未満であり、または2以下であり、
− 大部分について、素線の縁は一定の間隔が開けられ、とくに実質的に直線的であり、平行であり、10μmのスケールである(たとえば、200倍の光学顕微鏡を使用して観察される)。
− 光透過率勾配、および
−(加熱、霜取り、非矩形表面にわたる均一な熱の流れの発生に適用する)電力の勾配。
− マグネシウムまたはカルシウムのフッ化物は、UV帯の全範囲、すなわち、UVA(315nmと380nmとの間)、UVB(約280nmと315nmとの間)、UVC(200nmと280nmとの間)およびVUV(約10nmと200nmとの間)にわたって80%または90%を超えて透過する。
− 石英およびある高純度シリカは、UVA、UVBおよびUVC帯の全範囲にわたって、80%、さらに90%を超えて透過する。
− SchottからのBorofloat(登録商標)などのホウケイ酸ガラスは、全UVA帯にわたって70%を超えて透過する。そして、
− 0.05%未満のFe(III)またはFe2O3を有するソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、とくにSaint-Gobainからのガラス、Diamant(登録商標)、Pilkingtonからのガラス、Optiwhite(登録商標)およびSchottからのガラス、B270は、全UVA帯にわたって、70%、さらに80%を超えて透過する。
− 様々な光学的および/またはエネルギ特性を有する電気化学的におよび/または電気的に制御可能なデバイス、たとえば、液晶デバイスまたは光起電力デバイス、または有機もしくは無機発光デバイス(TFELなど)、ランプ、とくにフラットランプもしくは所望によりフラットUVランプのアクティブ層(単一層または複数層の電極)。
− 車両用(加熱されたフロントガラス、加熱されたリアウインド)または放熱器、タオルウォーマまたは冷蔵庫タイプの電気商品用途用、霜取り、防露もしくは防曇用などの加熱デバイスの加熱グリッド、
− 電磁シールドグリッド、
− または、(所望により(準)透明である)導電性グリッドを必要とする任意の他のデバイス。
− 以下を含む、ネットワークマスクと呼ばれ、ミリメートルに満たない開口部を有するマスク1を、基材2の主面の上に製造すること。
− 溶媒中に安定化され、分散されたコロイド状ポリマーナノ粒子の溶液からのマスキング層の堆積。そのポリマー粒子は、所与のガラス転移温度Tgを有する。
− マスク領域の実質的に直線の縁を有する開口部10のネットワークを有するマスク1が得られるまでの上記温度Tgよりも低い温度でのマスキング層の乾燥。開口部はマスク領域を分離する。
− 開口部の深さの部分が充填されるまで、グリッド3材料と呼ばれる少なくとも一種の導電性材料のPVDによる堆積を含むネットワークマスクからの導電性グリッド3の形成、およびマスク領域の表面をさらに被覆すること。
− Tgの0.8倍以上の温度でのグリッド材料を有するマスキング層の熱処理。その結果、マスク領域の収縮が生じ、その後、マスク領域の縁とグリッドの横の縁との間に間隔を作り出す。
− グリッド上のおよびマスク領域の縁とグリッドの横の縁との間の間隔の中に、被覆層4材料として呼ばれる材料で作製された、被覆層と呼ばれる層の堆積、およびマスク領域の表面をさらに被覆すること。そして、
− オーバーグリッドでコーティングされたグリッドが現れるまでのマスキング層の除去。
アクリル酸共重合体をベースとし、40重量%の濃度で、5.1のpHでおよび15mPaに等しい粘度で、水中に安定化されたコロイド状粒子の単純なエマルションは、湿式方法の技術によって、スピンコーティングによって、たとえば、平坦で無機物でありガラス機能を有する基材の一部の上に堆積される。コロイド状粒子は、80nmと100nmとの間の特性寸法を有し、「NEOCRYL XK 52」(登録商標)のトレードマークの下でDSMによって販売され、115℃に等しいTgを有する。
その結果は以下の表に示される。
− 大きな厚みの材料を堆積すること。そして、
− マスクを除去した後、マスクと同じようになるとくに大きな厚みのパターンを保持すること。
本発明によるマスクから始めて、導電性グリッドが作製される。これをするために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、これらの金属の合金、ならびに、とくにITO、IZO、ZnO:Al、ZnO:Ga、ZnO:B、SnO2:FおよびSnO2:Sbから選択される導電酸化物などの導電性材料が、マスクを介して電気的に堆積される。その材料は、開口部を充填するように、開口部のネットワークの内側に堆積される。その充填は、たとえば、マスクの高さのおよそ半分の厚みに実行される。
ネットワークに関するパラメータにおける処理の影響が評価された。
熱処理後、オーバーグリッドが、開口部を通して堆積された。
マスクからオーバーグリッドでコーティングされたグリッドの構造を現れるようにするため、「リフトオフ」(lift-off)作業が行われる。この作業は、コロイドの凝集は、弱いファン・デル・ワールスタイプの力(バインダなし、またはアニールに起因する結合)に起因するという事実によって容易にされる。その後、コロイド状マスクは、水およびアセトンを含有する溶液(洗浄溶液は、コロイド粒子の性質によって選択される)の中に浸漬され、その後、コロイドでコーティングされているすべての部分を除去するように洗浄される。超音波の使用によってその現象を加速することができ、コロイド状粒子のマスクを落として、グリッドを形成することになる相補形部分(材料により充填された開口部のネットワーク)が現れる。
「XK52」をベースとするマスクが使用される。
グリッド材料として、アルミニウムが、4×10-3mbarの圧力でマグネトロンスパッタリングによって堆積される。
「XK52」をベースとするマスクが使用される。
Claims (18)
- 基材(2)の主面上に、オーバーグリッド(4)でコーティングされたミリメートルに満たない導電性グリッド(3)を製造する方法であって、
− 前記主面上にネットワークマスクと呼ばれるミリメートルに満たない開口部を有するマスク(1)を作製するステップであって、
− 溶媒の中で安定化され分散しているコロイド状ポリマーナノ粒子の溶液からのマスキング層の堆積であって、前記ポリマー粒子が所与のガラス転移温度Tgを有する堆積と、
− マスク領域の実質的に直線の縁を有する開口部(10)のネットワークを有するマスクが得られるまでの前記温度Tgよりも低い温度での前記マスキング層の乾燥とを含むステップと、
− 開口部の深さの一部分が充填されるまで、グリッド材料と呼ばれる少なくとも1種の導電性材料を堆積することを含む前記導電性グリッドを前記ネットワークマスクから形成するステップと、
− Tgの0.8倍以上の温度で、前記グリッド材料を有する前記マスキング層を熱処理し、その結果、前記マスク領域の収縮が生じ、その後、マスク領域の縁と前記グリッドの横の縁(31)との間に間隔を作り出すステップと、
− 前記グリッド上およびマスク領域(1)の縁と前記グリッドの前記横の縁(31)との間の前記間隔の中に被覆層材料と呼ばれる材料で作製された被覆層と呼ばれる層を堆積するステップと、
− 前記オーバーグリッド(4)でコーティングされた前記導電性グリッド(3)が現れるまで、前記マスキング層を除去するステップとを含む方法。 - 前記開口部(10)を通って前記グリッド(3)の下のアンダーグリッドと呼ばれる層(5)、とくに前記グリッドの付着のためのアンダーグリッド、アルカリ金属に対するバリヤであるアンダーグリッドまたは暗色化アンダーグリッドの堆積を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 180℃以下、より好ましくは150℃以下の温度で前記熱処理が実行されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
- 前記乾燥が50℃以下の温度で、好ましくは周囲温度で実行されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記グリッド(3)の堆積、前記熱処理および前記オーバーグリッド(4)の堆積が、減圧を中断することなく同じ堆積チャンバの中で実行されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ポリマーナノ粒子が、以下のポリマー:アクリル酸共重合体、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリレート、ポリエステルまたはこれらのブレンドの1つからまたは、そのポリマーから選択されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記溶液が水性であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記マスキング層が液体の経路を経て、とくに溶媒によって除去されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法によって得られた、オーバーグリッド(4)でコーティングされたミリメートルに満たない導電性グリッド(3)を主面上に備えた基材(2)、とくに透明である基材。
- 前記オーバーグリッド(4)が、腐食保護層、とくにNiCr、Crを含み、腐食保護アンダーグリッド(5)が、好ましくは存在し、とくにオーバーグリッド材料で作製されたことを特徴とする請求項9に記載のコーティングされたグリッド(3)を有する基材(2)。
- アルカリ金属に対するバリヤであるか、または前記グリッドの付着を促進するための、とくにNiCrであるアンダーグリッドを含むことを特徴とする請求項9または10に記載のコーティングされたグリッド(3)を有する基材(2)。
- 前記オーバーグリッド(4)が、10%未満の反射の純度Peおよびおよそ480nmの反射の主波長を有する暗色化層、とくにNiCrの層を含み、暗色化アンダーグリッド(5)が好ましくは存在し、とくにオーバーグリッド材料で作製されることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載のコーティングされたグリッド(3)を有する基材(2)。
- 前記オーバーグリッド(3)材料は、前記グリッド(4)材料で作製されることを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載のコーティングされたグリッドを有する基材。
- 前記グリッドは、7と40との間である、前記素線のミリメートルに満たない幅(A’)に対する前記素線間の距離(B’)の比率、および/または200nmと50μmとの間の幅A’および5μmと500μmとの間の距離B’を有することを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載のコーティングされたグリッド(3)を有する基材(2)。
- 前記導電性グリッド(3,4)は、0.1Ω/□と30Ω/□との間のシート抵抗を有することを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載のコーティングされたグリッドを有する基材。
- 前記基材(2)および前記コーティングされたグリッドの光透過率および/または紫外および/または赤外における透過率は、70%と86%との間であることを特徴とする請求項9〜15のいずれか1項に記載のコーティングされたグリッド(3)を有する基材(2)。
- 複合的なグレージングユニットまたは積層されたグレージングユニットの一部であることを特徴とする請求項9〜16のいずれか1項に記載のコーティングされたグリッドを有する基材。
- 様々な光学的および/またはエネルギ特性を有する電気化学的および/または電気的制御可能なデバイス、とくに液晶デバイス、または光起電力デバイス、または発光デバイス、とくに有機または無機発光デバイス、または加熱デバイス、または所望によりフラットランプ、フラットもしくは管状UVランプ、電磁シールドデバイス、または伝導性、とくに透明である層が必要である任意の他のデバイスにおけるアクティブ層、とくに加熱層または電極としての請求項9〜17のいずれか1項に記載のコーティングされた導電性グリッドの使用。
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