JP2022032022A - 透明導電膜及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い導電性と柔軟性を有するが、接着性が比較的弱い銀ナノワイヤのパターニングプロセス中に、銀ナノワイヤ端部が損傷したり不完全になったりせず、歩留まりが低下しない、タッチパネル作製用の透明導電膜、及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板１と、基板１上に配置された第１の銀ナノワイヤ層２１と、第１の銀ナノワイヤ層２１上に配置された保護層３と、を備え、保護層３は、パターン化可能なフォトレジストであり、保護層３と第１の銀ナノワイヤ層２１とは同一のパターンを有する透明導電膜１０００。【選択図】図６
Description
本開示は、透明導電膜及びその製造方法に関する。より詳細には、本開示は、タッチパネルを作製するための透明導電膜及びその製造方法に関する。
近年、タッチパネルの適用が拡大している。電子製品をより使いやすくするために、タッチパネルを搭載し、直接操作やコマンド発行の機能を提供する電子製品が増えている。特に、フレキシブルなタッチパネルの需要が高まっている。そのため、従来のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）導電材料に代えて、導電性に優れた多数の可撓性導電材料が用いられている。
高い導電性と柔軟性を有する銀ナノワイヤは、タッチパネル用の優れた材料である。しかしながら、銀ナノワイヤの接着性は比較的弱く、銀ナノワイヤのパターニングプロセス中にフォトレジストを除去すると、パターニングされた銀ナノワイヤの端部が損傷したり不完全になったりすることがある。よって、歩留まりが低下し得、コストを上昇させ得る。
したがって、パターン化された銀ナノワイヤの歩留まりを改善するために、新規な透明導電膜及び製造方法が求められている。
したがって、本開示の主な目的は、基板と、基板上に配置された第１の銀ナノワイヤ層と、第１の銀ナノワイヤ層上に配置された保護層と、を含み、保護層は、パターン化可能なフォトレジスト材料を含み、第１の銀ナノワイヤ層及び保護層は、同一のパターンを有する、新規な透明導電膜を提供することである。
一実施形態では、パターン化可能なフォトレジスト材料は、ポジ型フォトレジスト材料又はネガ型フォトレジスト材料を含む。
一実施形態では、パターン化可能なフォトレジスト材料は、少なくとも、アクリル樹脂を１５～３０重量％、溶媒を６５～８０重量％、光開始剤を２～５重量％、及び添加剤を０～３重量％含む。
一実施形態では、アクリル樹脂は、モノマー、オリゴマー及びアルカリ可溶性樹脂を含み、モノマーは、脂肪族ポリオール化合物、アクリレートを有する不飽和カルボン酸、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであり、オリゴマーは、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであり、アルカリ可溶性樹脂は、不飽和置換基を有する樹脂、フェニル基を有する樹脂、カルボキシル基を有する樹脂及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つである。
一実施形態では、溶媒は、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、酢酸エチル、エチレンジクロリド、テトラヒドロフラン、トルエン、及びエーテルからなる群から選択される少なくとも１つである。
一実施形態では、添加剤は、レベリング剤、着色剤、紫外線吸収剤、光増感剤、及びフォトルミネッセンス剤からなる群から選択される少なくとも１つである。
一実施形態では、保護層の厚さが０．２～２μｍである。
一実施形態では、透明導電膜の可視光（例えば、約４００ｎｍ～７００ｎｍの波長）に対する透過率は９０％超である。
一実施形態では、透明導電膜の抵抗が５～１００オームである。
一実施形態では、基板は、表示領域と非表示領域とを備え、第１の銀ナノワイヤ層は、表示領域に配置される。
一実施形態では、透明導電膜は、基板の非表示領域に配置された電気回路をさらに備え、電気回路は、第１の銀ナノワイヤ層に電気的に接続される。
一実施形態では、透明導電膜は、基板の非表示領域に配置された第２の銀ナノワイヤ層をさらに備え、電気回路及び第２の銀ナノワイヤ層は重なり合い、同一のパターンを有する。
一実施形態では、第２の銀ナノワイヤ層は、基板と電気回路との間に配置されるか、又は、電気回路上に配置される。
本開示はまた、以下の工程を含む透明導電膜の製造方法を提供する。基板の準備工程と、基板上への第１の銀ナノワイヤ層の形成工程と、第１の銀ナノワイヤ層上への保護層の形成工程と、保護層及び第１の銀ナノワイヤ層のパターニング工程と、を含み、保護層は、パターン化可能なフォトレジスト材料を含み、保護層及び第１の銀ナノワイヤ層は、同一のパターンを有する。
一実施形態では、パターニング工程は、露光処理及び現像処理による保護層のパターニング工程と、第１の銀ナノワイヤ層をパターニングするためのエッチング又は非エッチング方法による、第１の銀ナノワイヤ層の露出部分の除去工程と、を含む。
一実施形態では、パターニング工程は、露光処理及び現像処理によって、保護層及び第１の銀ナノワイヤ層を同時にパターニングすることを含む。
一実施形態では、パターン化可能なフォトレジスト材料は、ポジ型フォトレジスト材料又はネガ型フォトレジスト材料を含む。
一実施形態では、保護層が、少なくともアクリル樹脂を１５～３０重量％、溶媒を６５～８０重量％、光開始剤を２～５重量％、及び添加剤を０～３重量％含む。
透明導電膜及びその製造方法によれば、保護層は、銀ナノワイヤ層をエッチングして銀ナノワイヤ層をパターニングする際のフォトレジストとなる。その後、（フォトレジストとしての役割を果たした）保護層は、銀ナノワイヤ層を保護し、銀ナノワイヤ層の歩留まりを改善するために残される。
本明細書における「上（ｏｎ）」という用語は、本明細書において、構成要素間の相対的な位置を記述するために使用され得ることに留意されたい。例えば、基板「上」に配置される第１の銀ナノワイヤ層は、２つの構成要素が直接接触して形成される実施形態を含み、また、第１の銀ナノワイヤ層と基板との間に追加の構成要素が形成され得る実施形態を含み得る。
本開示の製造方法における工程の順序は、必要に応じて変更することができる。製造方法の１つの工程は、同一の目的を達成できる限り、複数の工程を含むことができる。
また、本明細書において、「第１」、「第２」等の用語は、説明を容易にするために用いることができ、数字や順序には関係しない。例えば、「第１の銀ナノワイヤ層」と「第２の銀ナノワイヤ層」は、いずれも「銀ナノワイヤ層」として実現することができる。
図１に示すフローチャートは、透明導電膜１０００の製造方法を示しており、当該製造方法は、図１のフローチャート及び図２～図６の模式図に示されている工程を含む。
まず、工程（１）：基板１を準備する。図２を参照する。基板１は、ガラス、サファイア、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）等とすることができるが、これらに限定されるものではない。
図３に示す工程（２）は、第１の銀ナノワイヤ層２１を基板１上に形成する工程を含む。第１の銀ナノワイヤ層２１は、複数の銀ナノワイヤを含む。
図４に示す工程（３）は、第１の銀ナノワイヤ層２１上に保護層３を形成する工程を含む。保護層３は、アクリル樹脂を２０重量％、溶媒を７７重量％、光開始剤を２．７重量％、添加剤を０．３重量％を含む。本実施形態において、アクリル樹脂は、モノマーを３０重量％、オリゴマーを５重量％、アルカリ可溶性樹脂を６５重量％を含む。
本開示の一実施形態では、アクリル樹脂に含まれるモノマーは、脂肪族ポリオール化合物、アクリレートを有する不飽和カルボン酸、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであってもよく、アクリル樹脂に含まれるオリゴマーは、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであってもよく、また、アルカリ可溶性樹脂は、不飽和置換基を有する樹脂、フェニル基を有する樹脂、カルボキシル基を有する樹脂及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであってもよい。さらに、光開始剤は、オキシム化合物、アセトフェノン化合物、ホスフィンオキシド、又はそれらの混合物から選択することができる。また、添加剤は、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、ポリシロキサン界面活性剤、又はフルオロ界面活性剤のようなレベリング剤であってもよい。添加剤はまた、必要に応じて着色剤、紫外線吸収剤、光増感剤、又はフォトルミネセンス剤であってもよい。溶媒は、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、酢酸エチル、エチレンジクロリド、テトラヒドロフラン、トルエン、又はエーテルであってもよい。
本実施形態では、保護層３はネガ型フォトレジスト材料を含む。すなわち、保護層３は光硬化性材料を含む。他の実施形態では、保護層３は、ポジ型フォトレジスト材料を含むことができる。すなわち、保護層３は、光分解性材料を含む。
また、他の実施形態では、保護層３は、少なくともアクリル樹脂を１５～３０重量％、溶媒を６５～８０重量％、光開始剤を２～５重量％、添加剤を０～３重量％含む。
工程（４）は、保護層３と第１の銀ナノワイヤ層２１とが同一のパターンを有するように、保護層３及び第１の銀ナノワイヤ層２１をパターニングすることを含む。本実施形態では、工程（４）は、さらに工程（４－ａ）と工程（４－ｂ）とを含む。工程（４－ａ）では、図５に示す電極パターンを形成するための露光処理及び現像処理により保護層３をパターニングする。工程（４－ｂ）では、第１の銀ナノワイヤ層２１をパターニングするためのエッチング法により、第１の銀ナノワイヤ層２１の露出部分を除去する。得られた透明導電膜１０００を図６に示す。
本実施形態では、工程（４－ｂ）のエッチング方法は、ドライエッチング又はウェットエッチングである。また一方、他の実施形態では、第１の銀ナノワイヤ層２１の露出部分は現像法又はリフトオフ法などの非エッチング法によって除去してもよい。
本実施形態で作製した保護層３と第１の銀ナノワイヤ層２１とは、同一の電極パターンを有する。パターニングプロセスの後、保護層３は、第１の銀ナノワイヤ層２１を保護するために、第１の銀ナノワイヤ層２１上に残される。したがって、フォトレジスト層の除去に起因する、パターン化された第１の銀ナノワイヤ層２１の損傷を回避することができる。
本開示の第２の実施形態の透明導電膜１０００の製造方法は、本開示の第１の実施形態と同様である。異なるのは、工程（４）が工程（４－１）を含むことである。工程（４－１）では、保護層３と第１の銀ナノワイヤ層２１とを、図７～図８に示す電極パターンを形成するための露光処理及び現像処理により同時にパターニングする。具体的には、第１の銀ナノワイヤ層２１の一部は、露光された保護層３と共に洗浄された。これにより、電極パターンを有する保護層３と、電極パターンを有する第１の銀ナノワイヤ層２１とが同時に形成された。
また、本開示は、本開示の第３の実施形態の透明導電膜２０００の製造方法を提供する。製造プロセスを図９～図１６に示す。本実施形態の透明導電膜２０００の製造プロセスは、第１の実施形態の透明導電膜１０００の製造工程と、他の追加工程とを含む。まず、図９に示すように、表示領域１１及び非表示領域１２を有する基板１を準備する（工程（１））。次に、図１０及び図１１に示すように、非表示領域１２上に銅層４が形成される。図１２を参照する。銀ナノワイヤは、基板１の表示領域１１上及び銅層４上の基板１の非表示領域１２上に噴霧される。第１の銀ナノワイヤ層２１（工程（２））は、表示領域１１上に形成され、第２の銀ナノワイヤ層２２は、非表示領域１２上に形成される銅層４上に形成される。図１３を参照する。保護層３（工程（３））が、第１の銀ナノワイヤ層２１及び第２の銀ナノワイヤ層２２上に形成され、次に、保護層３が電極パターンを有するように、保護層３が露光処理及び現像処理によってパターン化される（工程（４－ａ））。図１４を参照すると、フォトレジスト５が、第１の銀ナノワイヤ層２１上、第２の銀ナノワイヤ層２２上、及びパターン化された保護層３上に形成される。フォトレジスト５を形成した後、銅層４及び非表示領域１２上の第２の銀ナノワイヤ層２２を別の露光処理及び現像処理によりパターン化し、複数の電気回路４１を形成する。第１の銀ナノワイヤ層２１がパターン化され（工程（４－ｂ））、保護層３と同一の電極パターンを有するように、露光処理及び現像処理の間、第１の銀ナノワイヤ層２１の保護層３によって覆われていない露出部分が除去される。最後に、図１５及び図１６に示す透明導電膜２０００を得る。
本開示は、本開示の第４の実施形態の透明導電膜３０００の製造方法をさらに提供する。製造プロセスを図１７～図２０に示す。本実施形態は、第１の実施形態の透明導電膜１０００の製造工程と、本実施形態の透明導電膜３０００を形成する他の工程とを含む。まず、図１７に示すように、基板１と、第１の銀ナノワイヤ層２１と、第２の銀ナノワイヤ層２２と、保護層３とを含む積層構造を準備する（工程（１）、工程（２）、及び工程（３）を含む）。第１の銀ナノワイヤ層２１は、基板１の表示領域１１上に形成され、第２の銀ナノワイヤ層２２は、基板１の非表示領域１２上に形成される。次に、図１８に示すように、保護層３が電極パターンを有することができるように、保護層３をパターニングする露光処理及び現像処理を行う（工程（４－ａ））。次いで、銅層４が、第１の銀ナノワイヤ層２１上、第２の銀ナノワイヤ層２２上、及びパターン化された保護層３上に形成される。図１９を参照する。銅層４上にフォトレジスト５を形成した後、銅層４及び非表示領域１２上の第２の銀ナノワイヤ層２２をパターン化して複数の電気回路４１として機能させるように、別の露光処理及び現像処理を行う。そして、第１の銀ナノワイヤ層２１の、保護層３に覆われていない露出部分が除去される（工程（４－ｂ））。パターン化された第１の銀ナノワイヤ層２１は、保護層３と同一の電極パターンを有する。図２０に示す透明導電膜３０００が得られる。
本開示は、本開示の第５の実施形態の透明導電膜４０００の製造方法をさらに提供する。製造プロセスを図２１～図２３に示す。本実施形態は、第２の実施形態の透明導電膜１０００の製造工程と、本実施形態の透明導電膜４０００を形成する他の工程とを含む。まず、図２１を参照する。表示領域１１及び非表示領域１２を有する基板１を準備する（工程（１））。露光処理及び現像処理を行い、非表示領域１２上に複数の銅電気回路４１を形成する。次に、基板１の表示領域１１上及び電気回路４１上に銀ナノワイヤを噴霧し、表示領域１１上に第１の銀ナノワイヤ層２１を形成し（工程（２））、電気回路４１上に第２の銀ナノワイヤ層２２を形成する。図２２に示すように、保護層３が、第１の銀ナノワイヤ層２１上及び第２の銀ナノワイヤ層２２上に形成される（工程（３））。保護層３及び第１の銀ナノワイヤ層２１が同一の電極パターンを有することができるように、保護層３及び第１の銀ナノワイヤ層２１を同時にパターニングする別の露光処理及び現像処理を行う（工程（４－１））。一方、非表示領域１２上の保護層３及び第２の銀ナノワイヤ層２２は完全に除去され、電気回路４１が露出される。これにより、図２３に示す透明導電膜４０００が得られた。
上記の開示はその詳細な技術的内容及び発明的特徴に関する。当業者は、その特徴から逸脱することなく、記載された開示及び提案に基づいて種々の改変及び置換を進めることができる。しかしながら、そのような改変及び置換は、上記の説明において完全には開示されていないが、添付の特許請求の範囲において実質的に包含されている。
１ 基板
３ 保護層
４ 銅層
５ フォトレジスト
１１ 表示領域
１２ 非表示領域
２１ 第１の銀ナノワイヤ層
２２ 第２の銀ナノワイヤ層
４１ 電気回路
１０００ 透明導電膜
２０００ 透明導電膜
３０００ 透明導電膜
４０００ 透明導電膜
３ 保護層
４ 銅層
５ フォトレジスト
１１ 表示領域
１２ 非表示領域
２１ 第１の銀ナノワイヤ層
２２ 第２の銀ナノワイヤ層
４１ 電気回路
１０００ 透明導電膜
２０００ 透明導電膜
３０００ 透明導電膜
４０００ 透明導電膜
Claims (18)
- 基板と、
前記基板上に配置された第１の銀ナノワイヤ層と、
前記第１の銀ナノワイヤ層上に配置された保護層と、を備え、
前記保護層は、パターン化可能なフォトレジスト材料を含み、前記第１の銀ナノワイヤ層及び前記保護層は、同一のパターンを有する、
透明導電膜。 - 前記パターン化可能なフォトレジスト材料は、ポジ型フォトレジスト材料又はネガ型フォトレジスト材料である、請求項１に記載の透明導電膜。
- 前記パターン化可能なフォトレジスト材料は、アクリル樹脂を１５～３０重量％、溶媒を６５～８０重量％、光開始剤を２～５重量％及び添加剤を０～３重量％を含む、請求項１又は２に記載の透明導電膜。
- 前記アクリル樹脂は、モノマー、オリゴマー及びアルカリ可溶性樹脂を含み、前記モノマーは、脂肪族ポリオール化合物、アクリレートを有する不飽和カルボン酸、及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであり、前記オリゴマーは、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つであり、前記アルカリ可溶性樹脂は、不飽和置換基を有する樹脂、フェニル基を有する樹脂、カルボキシル基を有する樹脂及びそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項３に記載の透明導電膜。
- 前記溶媒は、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテル、酢酸エチル、エチレンジクロリド、テトラヒドロフラン、トルエン及びエーテルからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項３又は４に記載の透明導電膜。
- 前記添加剤は、レベリング剤、着色剤、紫外線吸収剤、光増感剤及びフォトルミネッセンス剤からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項３～５のいずれか一項に記載の透明導電膜。
- 前記保護層の厚さが０．２～２μｍである、請求項１～６のいずれか一項に記載の透明導電膜。
- 前記透明導電膜の透過率が９０％超である、請求項１～７のいずれか一項に記載の透明導電膜。
- 前記透明導電膜の抵抗値が５～１００オームである、請求項１～８のいずれか一項に記載の透明導電膜。
- 前記基板は、表示領域と非表示領域とを備え、前記第１の銀ナノワイヤ層は、前記表示領域に配置される、請求項１～９のいずれか一項に記載の透明導電膜。
- 前記基板の前記非表示領域に配置された電気回路をさらに備え、前記電気回路は、前記第１の銀ナノワイヤ層に電気的に接続される、請求項１０に記載の透明導電膜。
- 前記基板の前記非表示領域に配置された第２の銀ナノワイヤ層をさらに備え、前記電気回路及び前記第２の銀ナノワイヤ層は重なり合い、同一のパターンを有する、請求項１１に記載の透明導電膜。
- 前記第２の銀ナノワイヤ層は、前記基板と前記電気回路との間に配置されるか、又は、前記電気回路上に配置される、請求項１２に記載の透明導電膜。
- 基板の準備工程と、
前記基板上への第１の銀ナノワイヤ層の形成工程と、
前記第１の銀ナノワイヤ層上への保護層の形成工程と、
前記保護層及び前記第１の銀ナノワイヤ層のパターニング工程と、を備え、
前記保護層は、パターン化可能なフォトレジスト材料を含み、前記保護層及び前記第１の銀ナノワイヤ層は、同一のパターンを有する、
透明導電膜の製造方法。 - 前記パターニング工程は、
露光処理及び現像処理による前記保護層のパターニング工程と、
前記第１の銀ナノワイヤ層をパターニングするためのエッチング又は非エッチング方法による、前記第１の銀ナノワイヤ層の露出部分の除去工程と、を備える、請求項１４に記載の透明導電膜の製造方法。 - 前記パターニング工程は、露光処理及び現像処理によって、前記保護層及び前記第１の銀ナノワイヤ層を同時にパターニングすることを含む、請求項１４又は１５に記載の製造方法。
- 前記パターン化可能なフォトレジスト材料が、ポジ型フォトレジスト材料又はネガ型フォトレジスト材料を含む、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記保護層が、アクリル樹脂を１５～３０重量％、溶媒を６５～８０重量％、光開始剤を２～５重量％及び添加剤を０～３重量％を少なくとも含む、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の製造方法。
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