JP2017098237A

JP2017098237A - パターン化導体を製造する方法

Info

Publication number: JP2017098237A
Application number: JP2016218764A
Authority: JP
Inventors: タマラ・ディキック; Dikic Tamara; マイケル・エイ・デグラーフ; a de graaf Michael; クリストフ・ブロー; Brault Christophe; ステファン・プロット; Prot Stefan; シー・エイ・トルフス−ヴァン・コッテム; A Torfs-Van Cotthem C
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2017-06-01
Also published as: CN106711276A; TW201728782A; FR3043831A1; US9801284B2; CN106711276B; FR3043831B1; KR20170066210A; US20170142842A1; DE102016013761A1

Abstract

【課題】導電領域及び非導電領域が判別不能であり、プロセシングステップの数が最小化されるパターン化透明導体製造方法の提供。
【解決手段】方法は、導電層を有するベース材料を備える基板を提供すること、導電層エッチング液を提供すること、キャリアと感光性マスキング材料とを含む紡糸材料を提供すること、現像液を提供すること、複数のマスキング繊維を形成しそれらを導電層上に堆積して複数の堆積した繊維を形成すること、複数の堆積した繊維をパターニングして処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供すること、複数の堆積した繊維を現像することであって処理済みの繊維部分または未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれパターン化繊維アレイを残すこと、導電層を導電層エッチング液に接触させることであってパターン化繊維アレイによって被覆されていない導電層が取り除かれ基板上にパターン化伝導性ネットワークを残す、接触させることを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、一般にパターン化導体の製造の分野に関する。特に、本発明は、パターン化透明導体の製造の分野に関する。

高い透明度との組み合わせで高い伝導率を呈するフィルムは、例えば、タッチスクリーンディスプレイ及び太陽電池セルを含む幅広い電子工学的用途において、電極またはコーティングとしての使用のために大きな価値がある。これらの用途のための現在の技術は、物理蒸着法を通して堆積されたスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）含有フィルムの使用を伴う。物理蒸着プロセスの高い資本コストのため、代替的な透明伝導性材料及びコーティングアプローチを見出すことが所望されてきた。浸透ネットワークとして分散された銀ナノワイヤの使用が、ＩＴＯ含有フィルムの有望な代替物として出現している。銀ナノワイヤの使用は、潜在的に、ロールツーロール技術を使用してプロセシング可能であるという利点を提供する。したがって、銀ナノワイヤは、従来のＩＴＯ含有フィルムよりも高い透明度及び伝導率を提供する潜在性とともに、低コスト製造の利点を提供する。

容量タッチスクリーン用途において、伝導性パターンが必要とされる。そのような用途のための重要な課題の１つは、形成されるパターンが人間の目に不可視（またはほとんど不可視）でなくてはならないことである。

ナノワイヤ系パターン化透明導体を提供することに対する１つのアプローチが、米国特許第８，０１８，５６８号においてＡｌｌｅｍａｎｄ等によって開示されている。Ａｌｌｅｍａｎｄ等は、光学的に均一な透明導体を開示し、透明導体は、基板と、複数の相互接続したナノ構造を含む基板上の伝導性フィルムと、を備え、伝導性フィルム上のパターンは、（１）第１の抵抗率、第１の透過率、及び第１の曇り度を有する未エッチング領域、ならびに（２）第２の抵抗率、第２の透過率、及び第２の曇り度を有するエッチング済み領域を画定し、エッチング済み領域は未エッチング領域よりも伝導率が低く、第２の抵抗率に対する第１の抵抗率の比率は少なくとも１０００であり、第１の透過率は第２の透過率と５％未満だけ異なり、第１の曇り度は第２の曇り度と０．５％未満だけ異なる。

パターン化透明導体を生産するための別のアプローチが、米国特許第９，０６６，４２５号においてＪｏｏ等によって開示されている。Ｊｏｏ等は、パターン化導体を製造する方法であって、基板と、導電層と、を備える、伝導化基板を提供することと、導電層エッチング液を提供することと、紡糸材料を提供することと、マスキング繊維溶剤を提供することと、複数のマスキング繊維を形成し、複数のマスキング繊維を導電層上に堆積することと、導電層を導電層エッチング液に暴露することであって、複数のマスキング繊維によって被覆されていない導電層が基板から取り除かれ、複数のマスキング繊維によって被覆された基板上に相互接続した伝導性ネットワークを残す、暴露することと、複数のマスキング繊維をマスキング繊維溶剤に暴露することであって、複数のマスキング繊維が取り除かれて、基板上の相互接続した伝導性ネットワークを露出させる、暴露することと、を含む、方法を開示する。

それにもかかわらず、パターン化導体を製造する代替的な方法に対する必要性が依然として存在する。具体的には、導電領域及び非導電領域を有し、導電領域及び非導電領域が人間の目に本質的に判別不能であり、必要とされるプロセシングステップの数が最小化される、パターン化透明導体を製造する代替的な方法に対する必要性が依然として存在する。

本発明は、パターン化導体を製造する方法であって、基板を提供することであって、基板が、ベース材料と、導電層と、を備え、導電層が基板上に配設される、提供することと、導電層エッチング液を提供することと、紡糸材料を提供することであって、紡糸材料が、キャリアと、マスキング材料と、を含み、マスキング材料が感光性材料である、提供することと、現像液を提供することと、電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによって紡糸材料をプロセシングすることによって、複数のマスキング繊維を形成することと、複数のマスキング繊維を導電層上に堆積し、複数の堆積した繊維を形成することと、任意で、導電層上の複数の堆積した繊維を圧縮することと、複数の堆積した繊維をパターニングして、複数の堆積した繊維の選択部分の特性を変更して、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供することと、複数の堆積した繊維を現像液と接触させることによって、複数の堆積した繊維を現像することであって、（ｉ）処理済みの繊維部分または（ｉｉ）未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれ、パターン化繊維アレイを残す、現像することと、導電層を導電層エッチング液に接触させることであって、パターン化繊維アレイによって被覆されていない導電層が基板から取り除かれ、パターン化繊維アレイによって被覆された基板上にパターン化伝導性ネットワークを残して、パターン化導体を提供する、接触させることと、任意で、剥離剤を提供することと、任意で、パターン化繊維アレイを剥離剤で処理することであって、パターン化繊維アレイが取り除かれて、基板上のパターン化伝導性ネットワークを露出させる、処理することと、を含む、方法を提供する。

本発明は、パターン化導体を製造する方法であって、基板を提供することであって、基板が、ベース材料と、導電層と、を備え、導電層が基板上に配設される、提供することと、導電層エッチング液を提供することと、紡糸材料を提供することであって、紡糸材料が、キャリアと、マスキング材料と、を含み、マスキング材料が感光性材料である、提供することと、現像液を提供することと、電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによって紡糸材料をプロセシングすることによって、複数のマスキング繊維を形成することと、複数のマスキング繊維を導電層上に堆積し、複数の堆積した繊維を形成することと、任意で、導電層上の複数の堆積した繊維を圧縮することと、複数の堆積した繊維をパターニングして、複数の堆積した繊維の選択部分の特性を変更して、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供することと、複数の堆積した繊維を現像液と接触させることによって、複数の堆積した繊維を現像することであって、（ｉ）処理済みの繊維部分または（ｉｉ）未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれ、パターン化繊維アレイを残す、現像することと、導電層を導電層エッチング液に接触させることであって、パターン化繊維アレイによって被覆されていない導電層が基板から取り除かれ、パターン化繊維アレイによって被覆された基板上にパターン化伝導性ネットワークを残して、パターン化導体を提供する、接触させることと、剥離剤を提供することと、パターン化繊維アレイを剥離剤で処理することであって、パターン化繊維アレイが取り除かれて、基板上のパターン化伝導性ネットワークを露出させる、処理することと、を含む、方法を提供する。

本発明は、パターン化導体を製造する方法であって、基板を提供することであって、基板が、ベース材料と、導電層と、を備え、導電層が基板上に配設される、提供することと、導電層エッチング液を提供することと、紡糸材料を提供することであって、紡糸材料が、キャリアと、マスキング材料と、を含み、マスキング材料が感光性材料である、提供することと、現像液を提供することと、電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによって紡糸材料をプロセシングすることによって、複数のマスキング繊維を形成することと、複数のマスキング繊維を導電層上に堆積し、複数の堆積した繊維を形成することと、導電層上の複数の堆積した繊維を圧縮することと、複数の堆積した繊維をパターニングして、複数の堆積した繊維の選択部分の特性を変更して、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供することと、複数の堆積した繊維を現像液と接触させることによって、複数の堆積した繊維を現像することであって、（ｉ）処理済みの繊維部分または（ｉｉ）未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれ、パターン化繊維アレイを残す、現像することと、導電層を導電層エッチング液に接触させることであって、パターン化繊維アレイによって被覆されていない導電層が基板から取り除かれ、パターン化繊維アレイによって被覆された基板上にパターン化伝導性ネットワークを残して、パターン化導体を提供する、接触させることと、剥離剤を提供することと、パターン化繊維アレイを剥離剤で処理することであって、パターン化繊維アレイが取り除かれて、基板上のパターン化伝導性ネットワークを露出させる、処理することと、を含む、方法を提供する。

本発明は、本発明の方法に従って作製されたパターン化透明導体を提供する。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「全透過度」という用語は、ＡＳＴＭＤ１００３−１１ｅ１に従って測定される、本発明のパターン化透明導体が呈する（％単位の）光透過率を指す。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「曇り度」という用語は、ＡＳＴＭＤ１００３−１１ｅ１に従って測定される、本発明のパターン化透明導体が呈する（％単位の）曇り度を指す。

本発明の方法を使用して作製されるパターン化導体は、電磁遮蔽用途などの様々な用途において有用である。本発明の方法を使用して作製される好ましいパターン化透明導体は、容量タッチスクリーン用途において特に有用である。そのような用途における使用のためには、導電領域及び非導電領域のパターンを有する透明導体を提供することが望ましい。そのようなパターン化透明導体を提供することにおける１つの重要な課題は、全透過度を最大化し、曇り度を最小化することにある。別の課題は、パターン化透明導体を得るために必要とされるプロセスステップの数を低減することである。本発明の方法は、従来のＩＴＯプロセスリソグラフィーアプローチによって必要とされるよりも著しく少ないプロセスステップを使用する、パターン化透明導体の作製を可能にする。

本発明のパターン化導体（好ましくは、パターン化透明導体）を製造する方法は、好ましくは、基板（好ましくは伝導化透明基板、より好ましくは金属化透明基板）を提供することであって、基板が、ベース材料（好ましくは、ベース材料は透明材料である）と、導電層（好ましくは、導電金属層）と、を備え、導電層がベース材料上に配設される、提供することと、導電層エッチング液を提供することと、紡糸材料を提供することあって、紡糸材料が、キャリアと、マスキング材料と、を含み、マスキング材料が感光性材料（例えば、ポジティブまたはネガティブトーンフォトレジスト材料）である、提供することと、現像液を提供することと、電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによって紡糸材料をプロセシングすることによって、複数のマスキング繊維を形成することと、複数のマスキング繊維を導電層上に堆積し、複数の堆積した繊維を形成することと、任意で、導電層上の複数の堆積した繊維を圧縮することと、複数の堆積した繊維をパターニングして、複数の堆積した繊維の選択部分の特性を変更して、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供することと、複数の堆積した繊維を現像液と接触させることによって、複数の堆積した繊維を現像することであって、（ｉ）処理済みの繊維部分または（ｉｉ）未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれ、パターン化繊維アレイを残す、現像することと、導電層を導電層エッチング液と接触させることであって、パターン化繊維アレイによって被覆されていない導電層が基板から取り除かれ、パターン化繊維アレイによって被覆された基板上にパターン化伝導性ネットワークを残して、パターン化導体を提供する、接触させることと、任意で、剥離剤を提供することと、任意で、パターン化繊維アレイを剥離剤で処理することであって、パターン化繊維アレイが取り除かれて、基板上のパターン化伝導性ネットワークを露出させる、処理することと、を含む。

好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は、任意の既知のベース材料から選択されるベース材料を備える。好ましくは、ベース材料は、透明伝導性ベース材料及び透明非伝導性ベース材料の両方を含む透明ベース材料である。好ましくは、本発明の方法において、提供される基板はベース材料を備え、ベース材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）；ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）（例えば、二軸延伸ポリスチレン）、ポリチオール、ポリアリールエーテルケトン（例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ））、ならびにガラス（例えば、ともにＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇから入手可能なＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス及びＷｉｌｌｏｗ（登録商標）ガラス）からなる群から選択される透明ベース材料である。より好ましくは、本発明の方法において、提供される基板はベース材料を備え、ベース材料は、ガラス、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、及びポリメチルメタクリレートからなる群から選択される透明ベース材料である。最も好ましくは、本発明の方法において、提供される基板はベース材料を備え、ベース材料は、ポリエチレンテレフタレートである。

好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は、任意の既知の伝導性材料から選択される導電層を備える。好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は導電層を備え、導電層は、伝導性金属または酸化金属を備える。好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は導電層を備え、導電層は、銀、銅、パラジウム、白金、金、亜鉛、ケイ素、カドミウム、スズ、リチウム、ニッケル、インジウム、クロム、アンチモン、ガリウム、ボロンモリブデン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ベリリウム、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、コバルト、チタン、これらの合金及び酸化物からなる群から選択される導電金属層である。より好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は導電層を備え、導電金属層は、銀、ならびに銅、パラジウム、白金、金、亜鉛、ケイ素、カドミウム、スズ、リチウム、ニッケル、インジウム、クロム、アンチモン、ガリウム、ボロンモリブデン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ベリリウム、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、コバルト、及びチタンからなる群から選択される少なくとも１つの元素で合金化した銀からなる群から選択される。最も好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は導電層を備え、導電金属層は銀である。

好ましくは、本発明の方法において、提供される基板はベース材料及び導電層を備え、導電層は、基板上に配設される。より好ましくは、本発明の方法において、導電層は、既知の技術を使用する結合によって、ベース材料上に配設される（好ましくは、ベース材料は透明材料である）。好ましくは、導電層は、伝導性箔またはシートを取り、接着剤を使用してそれをベース材料の表面上に積層することによって、ベース材料上に配設される（好ましくは、ベース材料は透明材料である）。好ましくは、本発明の方法において、導電層は、スパッタリング、プラズマスプレーコーティング、熱スプレーコーティング、エレクトロスプレー堆積、化学蒸着（例えば、プラズマ強化化学蒸着、金属有機化学蒸着）、原子層堆積、物理蒸着、パルスレーザー堆積、陰極アーク堆積、めっき、無電解めっき、及び電気流体力学堆積からなる群から選択される方法を使用して導電層をベース材料の表面上に堆積することによって、ベース材料上に配設される（好ましくは、ベース材料は透明材料である）。好ましくは、本発明の方法において、導電層は、化学溶液堆積、スプレー塗装、浸漬コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、キスコーティング、グラビアコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、及びパッド印刷からなる群から選択される方法を使用して導電層をベース材料の表面上に堆積することによって、ベース材料上に配設される（好ましくは、ベース材料は透明材料である）。最も好ましくは、本発明の方法において、導電層は、導電層をベース材料の表面上にスパッタ堆積することによって、ベース材料上に配設される（好ましくは、ベース材料は透明材料である）。

好ましくは、本発明の方法において、提供される基板は、ベース材料上に配設された導電層を備え（好ましくは、ベース材料は透明材料である）、導電層は、１０〜２００ｎｍ（より好ましくは５０〜１５０ｎｍ、最も好ましくは９０〜１１０ｎｍ）の平均厚さを有する。

好ましくは、本発明の方法は、接着促進物質を提供することと、複数のマスキング繊維を導電層上に堆積する前に接着促進物質を導電層に適用することと、を更に含み、接着促進物質は、複数のマスキング繊維の、導電層への接着を促進する。

本発明の方法において使用される紡糸材料は、好ましくは、マスキング材料を備える。より好ましくは、紡糸材料は、マスキング材料と、キャリアとを含む。当業者は、マスキング材料及びキャリアとしての使用のために適切な材料を選択することを知るであろう。好ましいマスキング材料は、電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによる堆積に好適であり、かつ導電層（好ましくは、導電金属層）を導電層エッチング液（好ましくは、金属エッチング液）に暴露するときにエッチングレジストとして好適である、感光性材料（例えば、ポジティブまたはネガティブトーンフォトレジスト材料）である。好ましくは、マスキング材料は、（ａ）ジアゾナフトキノンとノボラック樹脂との混合物、及び（ｂ）アルキル（アルキル）アクリレートとアクリル酸アルキルとのコポリマーから選択される。より好ましくは、マスキング材料は、アルキル（アルキル）アクリレートとアクリル酸アルキルとのコポリマーである。更により好ましくは、マスキング材料は、Ｃ_１−５アルキル（Ｃ_１−４アルキル）アクリレートとＣ_１−５アクリル酸アルキルとのコポリマーである。最も好ましくは、マスキング材料は、メチルメタクリレートとアクリル酸メチルとのコポリマーである。好ましくは、マスキング材料は、アルキル（アルキル）アクリレートとアクリル酸アルキルとのコポリマーであり、コポリマーは、５〜１５モル％（より好ましくは５〜１０モル％、最も好ましくは６〜９モル％）のアクリル酸アルキルを含有する。より好ましくは、マスキング材料は、Ｃ_１−５アルキル（Ｃ_１−４アルキル）アクリレートとＣ_１−５アクリル酸アルキルとのコポリマーであり、コポリマーは、５〜１０モル％（より好ましくは５〜１０モル％、最も好ましくは６〜９モル％）のＣ_１−５アクリル酸アルキルを含有する。最も好ましくは、マスキング材料は、メチルメタクリレートとアクリル酸メチルとのコポリマーであり、コポリマーは、５〜１０モル％（より好ましくは５〜１０モル％、最も好ましくは６〜９モル％）のアクリル酸メチルを含有する。好ましくは、コポリマーは、１０，０００〜１，０００，０００ｇ／モル（好ましくは５０，０００〜５００，０００ｇ／モル、より好ましくは７５，０００〜３００，０００ｇ／モル、最も好ましくは１５０，０００〜２５０，０００ｇ／モル）の数平均分子量、Ｍ_Ｎを有する。好ましくは、キャリアは、クロロホルム、乳酸エチル、メチルエチルケトン、アセトン、プロパノール、メタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、及びアクリロニトリル（ＡＮ）のうちの少なくとも１つから選択される（好ましくは、キャリアは乳酸エチルである）。好ましくは、紡糸材料は、キャリア中に５〜２５重量％（より好ましくは７．５〜２０重量％、最も好ましくは８〜１５重量％）のマスキング材料を含有する。

好ましくは、本発明の方法において、紡糸材料は繊維へと形成され、電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによって導電層上に堆積される。より好ましくは、本発明の方法において、紡糸材料は繊維へと形成され、電界紡糸によって導電層上に堆積される。更により好ましくは、本発明の方法において、紡糸材料は繊維へと形成され、電界紡糸によって導電層上に堆積され、紡糸材料は、中央開口部を有するノズルを通して供給され、複数のマスキング繊維を形成し、複数のマスキング繊維を透明基板上の導電層に堆積する。当業者であれば、適切な電界紡糸プロセス条件を選択することがわかるであろう。好ましくは、本発明の方法において、紡糸材料は、０．１〜１００μＬ／分（より好ましくは１〜５０μＬ／分、更により好ましくは１０〜４０μＬ／分、最も好ましくは２０〜３０μＬ／分）の流量でノズルを通して供給される。

好ましくは、本発明の方法において、ノズルは、基板に対して正の印加された電位差で設定される。より好ましくは、印加された電位差は、５〜５０ｋＶ（好ましくは５〜３０ｋＶ、より好ましくは５〜２５ｋＶ、最も好ましくは５〜１０ｋＶ）である。

好ましくは、本発明の方法は、導電層上の複数の堆積した繊維を圧縮して、複数の堆積した繊維と導電層との間の良好な接触を確保することを更に含む。好ましくは、導電層上の複数の堆積した繊維は、複数の堆積した繊維を圧縮する前に、２枚の非粘着性シート（例えば、２枚のテフロンシート）間に、その上に導電層及び複数の堆積した繊維を有する基板を定置することによって圧縮される。

好ましくは、本発明の方法は、複数の堆積した繊維をベークして、導電層上への複数の堆積した繊維の良好な湿潤を確保することを更に含む。好ましくは、複数の堆積した繊維は、Ｔ_ｇ〜Ｔ_ｇ＋２０℃の温度でベークされ、Ｔ_ｇは複数の堆積した繊維のガラス転移温度である。より好ましくは、複数の堆積した繊維は、７５〜１２０℃（好ましくは８０〜１１０℃、より好ましくは９０〜１０５℃）に設定された炉内に、基板を１０分間〜２時間（好ましくは２０分間〜１時間、より好ましくは３０〜４５分間）定置することによってベークされる。

好ましくは、本発明の方法において、複数の堆積した繊維をパターニングして、複数の堆積した繊維の選択部分の特性を変更して、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供する。好ましくは、複数の堆積した繊維は感光性材料である。より好ましくは、複数の堆積した繊維は光像形成可能である。好ましくは、複数の堆積した繊維は、複数の堆積した繊維の選択部分を放射線の形態（例えば、光化学放射線、紫外線、電子、Ｘ線）に供して、処理済みの繊維部分を提供することによってパターニングされる。より好ましくは、複数の堆積した繊維は、複数の堆積した繊維の選択部分を適切な波長の光化学放射線に供することによってパターニングされる。好ましくは、本発明の方法において、複数の堆積した繊維のパターニングは、未処理の繊維部分に対する、処理済みの繊維部分の現像液中での溶解度の変更をもたらす。好ましくは、複数の堆積した繊維はネガティブレジスト挙動を有し得、パターニング中に放射線に暴露されると、処理済みの繊維部分は現像液中に不溶性となる一方で、未処理の繊維部分は現像液中に可溶性のままである。好ましくは、複数の堆積した繊維はポジティブレジスト挙動を有し得、パターニング中に放射線に暴露されると、処理済みの繊維部分は未処理の繊維部分と比較して現像液中に可溶性となる一方で、未処理の繊維部分は現像液中に不溶性のままである。

好ましくは、本発明の方法において、現像液は、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分の相対溶解度に基づいて選択される。好ましくは、現像液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、イソプロピルアルコール、アセトン、及びこれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、現像液は、イソプロピルアルコールとアセトンとの混合物である。最も好ましくは、現像液は、８０〜９５重量％（より好ましくは８５〜９５重量％、最も好ましくは８８〜９２重量％）のイソプロピルアルコールと、２０〜５重量％（より好ましくは１５〜５重量％、最も好ましくは１２〜８重量％）のアセトンとの混合物である。

好ましくは、本発明の方法において、複数の堆積した繊維は、複数の堆積した繊維を現像液と接触させることによってパターニングした後に現像され、（ｉ）処理済みの繊維部分または（ｉｉ）未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれ、パターン化繊維アレイを残す。好ましくは、複数の堆積した繊維は、複数の堆積した繊維を現像液に暴露することによって処理された繊維部分を取り除くためにパターニングした後に現像され、パターン化繊維アレイを残す。好ましくは、複数の堆積した繊維は、現像液に暴露することによって未処理の繊維部分を取り除くためにパターニングした後に現像され、パターン化繊維アレイを残す。好ましくは、複数の堆積した繊維は、現像液中に浸すことによってパターニングした後に現像されて、パターン化繊維アレイを残す。より好ましくは、複数の堆積した繊維は、撹拌される現像液浴中に浸すことによってパターニングした後に現像されて、パターン化繊維アレイを残す。

好ましくは、本発明の方法において、その上にパターン化繊維アレイが堆積した導電層は、導電層エッチング液と接触させられ、パターン化繊維アレイによって被覆されていない導電層は基板から取り除かれ（好ましくは、エッチング除去され）、パターン化繊維アレイによって被覆される基板上に少なくとも１つの相互接続した伝導性ネットワークを残す。当業者は、本発明の方法において使用される導電層のための適切な導電層エッチング液を選択することを知るであろう。好ましくは、導電層が銀であるとき、導電層エッチング液は、水酸化アンモニウム／過酸化水素メタノール溶液（好ましくは、ＮＨ_４ＯＨ：Ｈ_２Ｏ_２：ＣＨ_３ＯＨの１：１：４モル濃度の混合物）、硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物溶液（好ましくは、１重量％のＦｅ（ＮＯ_３）_３と、０．２重量％のチオ尿素と、任意で１０重量％のエタノールとの水溶液）、及び水溶性リン酸／硝酸／酢酸溶液（好ましくは、Ｈ_３ＰＯ_４：ＨＮＯ_３：ＣＨ_３ＣＯＯＨ：Ｈ_２Ｏの３：３：２３：１モル濃度の混合物）からなる群から選択される。導電層が銀であるとき、導電層エッチング液は、より好ましくは、硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物溶液（好ましくは、１重量％のＦｅ（ＮＯ_３）_３と、０．２重量％のチオ尿素と、任意で１０重量％のエタノールとの水溶液）、及び水溶性リン酸／硝酸／酢酸溶液（好ましくは、Ｈ_３ＰＯ_４：ＨＮＯ_３：ＣＨ_３ＣＯＯＨ：Ｈ_２Ｏの３：３：２３：１モル濃度の混合物）からなる群から選択される。導電層が銀であるとき、導電層エッチング液は、最も好ましくは、硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物溶液（好ましくは、１重量％のＦｅ（ＮＯ_３）_３と、０．２重量％のチオ尿素と、任意で１０重量％のエタノールとの水溶液）である。

好ましくは、本発明の方法は、剥離剤組成物を提供することと、剥離剤組成物をパターン化繊維アレイに適用して、パターン化繊維アレイを取り除き、基板上のパターン化伝導性ネットワークを露出させることと、を更に含む。好ましくは、提供される剥離剤組成物は、パターン化繊維アレイのための良好な溶剤である。好ましくは、提供される剥離剤組成物は、多価アルコール、クロロホルム、メチルエチルケトン、アセトン、プロパノール、メタノール、イソプロパノール、及びこれらの混合物（より好ましくはアセトンとイソプロパノールとの混合物、最も好ましくはアセトン）から選択される。

好ましくは、本発明の方法において、提供される剥離剤組成物は、任意で、湿潤剤または界面活性剤、凍結防止剤、及び粘度調整剤などの１つ以上の他の構成成分を更に含む。好ましい界面活性剤としては、非イオン性及び陰イオン性界面活性剤が挙げられる。より好ましい界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤が挙げられる。好ましくは、提供される剥離剤組成物は、組成物の総重量に基づいて、０〜５重量％（より好ましくは０．２〜５重量％、最も好ましくは０．５〜３．５重量％）の界面活性剤を含有する。

好ましくは、本発明の方法において、相互接続した伝導性ネットワークは、基板上の制御されたパターンにおいて形成される。好ましくは、制御されたパターンは、少なくとも１つの相互接続した伝導性ネットワークである。より好ましくは、制御されたパターンは、複数の分離された相互接続した伝導性ネットワークであり、複数の分離された相互接続した伝導性ネットワークにおける各相互接続した伝導性ネットワークは、複数の分離された相互接続した伝導性ネットワークにおける他の相互接続した伝導性ネットワークから電気的に分離される。更により好ましくは、制御されたパターンは、非伝導性領域によって多区分化（ｍｕｌｔｉｓｅｃｔｅｄ）された相互接続した伝導性ネットワークである。最も好ましくは、制御されたパターンは、複数の分離され、相互接続した導電トレース格子であり、分離され、相互接続した導電トレース格子のそれぞれは、基板上の１つ以上の非伝導性領域によって、他の分離され、相互接続した導電トレース格子から分離される。好ましくは、各相互接続した格子は、格子パターンを有する。格子パターンとしては、例えば、直線状の辺を有する多角形（ダイヤモンド形、正方形、矩形、三角形、六角形など）、円、多曲線形状、組み合わせ曲線及び直線状の辺（例えば、半円）、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。

好ましくは、本発明の方法において、複数のマスキング繊維は、細い直径を有するように形成される。細い繊維直径は、透明度を最大化し、曇り度を最小化し、かつ相互接続した伝導性ネットワークの人間の目への可視性を最小化するために、パターン化透明導体を通過する光の妨害が最小化されるように、細い線幅を有する相互接続した伝導性ネットワークの形成を促進すると考えられる。好ましくは、複数のマスキング繊維におけるマスキング繊維が、形成され、導電層上に堆積され、堆積されたマスキング繊維は、≦２００μｍの平均直径を有する。より好ましくは、複数のマスキング繊維におけるマスキング繊維が、形成され、導電層上に堆積され、堆積されたマスキング繊維は、≦１００μｍの平均直径を有する。更により好ましくは、複数のマスキング繊維におけるマスキング繊維が、形成され、導電層上に堆積され、堆積されたマスキング繊維は、≦２０μｍの平均直径を有する。最も好ましくは、複数のマスキング繊維におけるマスキング繊維が、形成され、導電層上に堆積され、堆積されたマスキング繊維は、≦２μｍの平均直径を有する。

本発明の方法を使用して作製されるパターン化導体は、好ましくは、（実施例において本明細書に記載される方法を使用して測定される）≦１００Ω／ｓｑ（より好ましくは≦５０Ω／ｓｑ、更により好ましくは≦１０Ω／ｓｑ、最も好ましくは≦５Ω／ｓｑ）のシート抵抗、Ｒ_ｓを呈する。

本発明の方法を使用して作製されるパターン化導体は、好ましくは、≧８０％（より好ましくは≧９０％、最も好ましくは≧９５％）の全透過度を呈する。

本発明の方法を使用して作製されるパターン化導体は、好ましくは、≦５％（より好ましくは≦４％、最も好ましくは≦３％）の曇り度を呈する。

本発明のいくつかの実施形態が、これより以下の実施例において詳細に記載される。

実施例において報告される全透過度、Ｔ_透過度データは、ＢＹＫＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＨａｚｅ−ｇａｒｄｐｌｕｓ透明度計を使用して、ＡＳＴＭＤ１００３−１１ｅ１に従って測定した。

実施例において報告される曇り度、Ｈ_曇り度データは、ＢＹＫＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔのＨａｚｅ−ｇａｒｄｐｌｕｓ透明度計を使用して、ＡＳＴＭＤ１００３−１１ｅ１に従って測定した。

パターン化導体のシート抵抗は、Ｄｅｌｃｏｍ７１７Ｂ非接触型導電率モニターを使用して、ＡＳＴＭＦ１８４４に従って、及びＪａｎｄｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬｉｍｉｔｅｄからのＪａｎｄｅｌＨＭ−２０共線４点プローブ試験ユニットを使用して、ＡＳＴＭＦ３９０−１１に従って測定した。

実施例において使用される基板は、１５０ｎｍの平均銀層厚さを有する銀コーティングされたポリエチレンテレフタレートフィルム（ＭａｔｅｒｉｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）であった。

実施例において使用されるマスキング材料と、キャリアとを含む紡糸材料。使用されるマスキング材料は、メチルメタクリレートと、２００，０００ｇ／モルの数平均分子量、Ｍ_Ｎを有する８．２〜８．５モル％のアクリル酸メチルとのコポリマーであった。その後、マスキング材料を乳酸エチルに溶解させ、１０重量％の溶液を得た。その後、８３重量％の乳酸エチルを、窒素パージ下で蒸発によって１０重量％の溶液から取り除き、その後、３０重量％のアセトンを添加して、紡糸材料を得た。

実施例：パターン化透明導体作製
単一ノズル紡糸ヘッド及び回転ドラム基板キャリア（１００ｍｍの直径及び２２０ｍｍの長さを有するドラムを有するＭｏｄｕｌｅＥＭ−ＲＤＣ）を備えた、ＩＭＥＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓからのベンチトップ電界紡糸キャビンを使用して、複数のマスキング繊維を基板上に電界紡糸して、複数の堆積した繊維を形成した。使用されるノズルは、０．５ｍｍの内径を有した。電界紡糸するとき、表１に列挙する流量で紡糸材料を送達するように設定されたＰｒｏＳｅｎｓｅＭｏｄｅｌＮｏ．ＮＥ１０００シリンジポンプを使用して、ノズルに紡糸材料を供給した。金属化表面が外側に出た、ＩＭＥＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓからのＭｏｄｕｌｅＥＭ−ＲＤＣ回転ドラムコレクターの回転ドラムのまわりに基板を巻いた。実施例における紡糸操作の残りのパラメータは、以下のようであった。回転基板と針との距離を８．５ｃｍに設定し、基板下のドラムを−４ｋＶに設定し、回転ドラムコレクター（ｙ軸）のドラム回転速度を表１に記述するｒｐｍに設定し、ノズルを表１に記述する電位に設定し、針走査速度（ｘ軸）を表１に記述するように設定し、針走査距離を１２０ｍｍに設定した。紡糸操作を１分間進行させた。その後、（回転ドラム上の基板の回転の配向が第１の紡糸パスに垂直であるように）回転ドラム上で基板を９０度回転させ、紡糸操作を再開し、更に１分間進行させた。

各実施例において、その後、複数の堆積した繊維を有する基板を、表２に明記する条件に設定した炉内に定置し、その条件下で裏打ちした（ｂａｃｋｅｄ）。

その後、複数の堆積した繊維を有する、実施例Ｔ１に従って作製した基板を、複数の堆積した繊維の部分をポリエチレンプラークで被覆し、周囲条件下、２００ｎｍのカットオフ及び１Ｊ／ｃｍ^２の強度に設定したＸｅｎｏｎＵＶＢランプを有するパルスＸｅｎｏｎＲＣ８００を使用して、複数の堆積した繊維の被覆されていない部分を紫外線に暴露することによってパターニングした。複数の堆積した繊維の被覆されていない部分を、各２５秒間の４回のサイクルをかけて１００秒の総暴露時間に供して、処理済みの繊維部分を得た。その後、穏やかに撹拌しながら、現像液浴中に基板を３０秒間定置することによって処理済みの繊維部分を現像し、浴中の現像液は、イソプロピルアルコールとアセトンとの９０／１０重量％の溶液であった。展開後、処理済みの繊維部分は基板の表面から取り除かれていることが観察された一方で、未処理の繊維部分はそのままであることが確認された。

実施例のそれぞれにおいて、その後、その上に残る複数の堆積した繊維を有する基板を、表３に記述するエッチング時間だけ、１重量％の硝酸鉄（ＩＩＩ）九水和物と、０．２重量％のチオ尿素と、１０重量％のエタノールとの水溶液浴中に浸した。その後、基板を、大気温度の３回の連続する脱イオン水浴中に５秒間浸漬した。その後、基板を周囲条件下で空気乾燥させ、複数の堆積した繊維によって被覆された相互接続した銀ネットワークを有するパターン化導体を残した。

実施例のそれぞれにおいて、その後、複数の堆積した繊維を、基板をアセトン浴中に５分間撹拌せずに浸すことによって取り除いた。その後、基板をアセトン浴から取り除き、周囲条件の空気下で乾燥させ、その上に被覆されていない相互接続した銀ネットワークを有する基板を残した。

その後、実施例のそれぞれに従って作製した基板の全透過度（Ｔ_透過度）、曇り度（Ｈ_曇り度）、及びシート抵抗を、各試料上の複数の点で測定した。これらの測定の平均を、表３に報告する。

Claims

パターン化導体を製造する方法であって、
基板を提供することであって、前記基板が、
ベース材料と、
導電層と、を備え、前記導電層が前記基板上に配設される、提供することと、
導電層エッチング液を提供することと、
紡糸材料を提供することであって、前記紡糸材料が、
キャリアと、
マスキング材料と、を含み、前記マスキング材料が感光性材料である、提供することと、
現像液を提供することと、
電界紡糸、ガスジェット電界紡糸、無針電界紡糸、及び溶融電界紡糸からなる群から選択されるプロセスによって前記紡糸材料をプロセシングすることによって、複数のマスキング繊維を形成することと、
前記複数のマスキング繊維を前記導電層上に堆積し、複数の堆積した繊維を形成することと、
任意で、前記導電層上の前記複数の堆積した繊維を圧縮することと、
前記複数の堆積した繊維をパターニングして、前記複数の堆積した繊維の選択部分の特性を変更して、処理済みの繊維部分及び未処理の繊維部分を提供することと、
前記複数の堆積した繊維を前記現像液と接触させることによって、前記複数の堆積した繊維を現像することであって、（ｉ）前記処理済みの繊維部分または（ｉｉ）前記未処理の繊維部分のいずれかが取り除かれ、パターン化繊維アレイを残す、現像することと、
前記導電層を前記導電層エッチング液に接触させることであって、前記パターン化繊維アレイによって被覆されていない前記導電層が前記基板から取り除かれ、前記パターン化繊維アレイによって被覆された前記基板上にパターン化伝導性ネットワークを残して、前記パターン化導体を提供する、接触させることと、
任意で、剥離剤を提供することと、
任意で、前記パターン化繊維アレイを前記剥離剤で処理することであって、前記パターン化繊維アレイが取り除かれて、前記基板上の前記パターン化伝導性ネットワークを露出させる、処理することと、を含む、方法。
前記パターン化導体が、パターン化透明導体である、請求項１に記載の方法。
前記導電層が、銀、銅、パラジウム、白金、金、亜鉛、ケイ素、カドミウム、スズ、リチウム、ニッケル、インジウム、クロム、アンチモン、ガリウム、ボロンモリブデン、ゲルマニウム、ジルコニウム、ベリリウム、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、コバルト、チタン、これらの合金及び酸化物からなる群から選択される導電金属層である、請求項２に記載の方法。
前記複数のマスキング繊維が形成され、電界紡糸を使用して前記導電層上に堆積される、請求項３に記載の方法。
前記パターン化伝導性ネットワークが、前記基板上の制御されたパターンである、請求項４に記載の方法。
前記導電層が銀である、請求項３に記載の方法。
前記パターン化透明導体が、≧８０％の全透過度、≦５％の曇り度、及び≦５Ω／ｓｑのシート抵抗を有する、請求項６に記載の方法。
請求項７に記載の方法に従って作製されたパターン化透明導体。
前記マスキング材料が、アルキル（アルキル）アクリレートとアクリル酸アルキルとのコポリマーである、請求項４に記載の方法。
前記マスキング材料が、Ｃ_１−５アルキル（Ｃ_１−４アルキル）アクリレートとＣ_１−５アクリル酸アルキルとのコポリマーであり、前記コポリマーが、５〜１０モル％の前記Ｃ_１−５アクリル酸アルキルを含有する、請求項９に記載の方法。