JP3252435B2 - 透明導電回路の作製方法 - Google Patents

透明導電回路の作製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置,プラズ
マ表示装置,エレクトロルミネセント表示装置,透明加
熱装置等に用いられる透明導電回路の作製方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に透明導電回路の作製方法として
は、焼結体を用いてスパッタリングにより透明導電膜を
形成した後、この透明導電膜上にフォトリソグラフィー
によりパターンニングする方法が知られている。スパッ
タリングによる成膜方法は、装置が高価であって生産性
や分止りが悪く而も大面積の成膜には不向きである。そ
の上、フォトリソグラフィーによるパターニングは、レ
ジスト塗布,露光,現像,エッチング,レジスト剥離,
洗浄等の作業工程から成るため、透明導電回路の作製費
は高くなる。
【0003】最近、透明導電膜の形成方法として、超微
粉末を溶剤に分散させて成る透明導電インクを基板上に
塗布し焼成して透明導電膜を形成する方法が開発されつ
つある。この方法によれば、分散液の粘度を低くするこ
とにより、ワイヤーバーコーティングやディップコーテ
ィング等の塗布方法で簡単に透明導電膜を形成すること
ができる。しかし、透明導電回路の作製には、フォトリ
ソグラフィーによりパターンニングする方法が用いられ
るため、透明導電回路の製作費は高くなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、透明導電回路を
作成する方法として、前記の透明導電インクを用い、イ
ンクの粘度を低くしてグラビア印刷法やフレキソ印刷法
等により、直接基板上に印刷する方法がある。しかし、
これらの方法は、印刷機が高価であるばかりか版の価格
が高く且つ交換が簡単でない等の問題点がある。
【0005】又、この透明導電インク中に含まれる超微
粉末の量を増加させたり或いは樹脂を溶解させた溶剤を
用いたりして製造された粘度の高い透明導電インクを、
印刷コストの安いスクリーン印刷法を用いて基板上に直
接印刷することにより、透明導電回路を作製する方が提
案されている。ところで、このスクリーン印刷法では、
印刷される膜の厚さは5〜6μmであり、印刷時に工夫
しても膜厚を3μm以下にすることはできない。そのた
め、スクリーン印刷法で作製される透明導電回路では、
表面抵抗が100Ω/□以下と低いが、全光線透過率は
80%以下に低下してしまうという問題点があった。
【0006】そこで、粘度の高い透明導電インクを溶剤
で希釈し粘度を低くしてスクリーン印刷することによ
り、2μm以下の薄い膜厚の透明導電回路を作製する方
法が研究されている。しかしながら、この場合には、粘
度が低いためにインクが版の脇に洩れてにじみ等が発生
し易くなり、このためパターンニングの線幅が0.5mm
以下の場合には透明導電回路の寸法精度が悪くなった
り、又、洩れたインクが版の裏側へまわるとスクリーン
印刷が継続できなくなる等の問題点があった。
【0007】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、スクリーン印刷法により膜厚が2μm以下でパ
ターンニングの線幅が0.5mm以下の透明導電回路を作
製する方法を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明方法によれば、透明導電回路は、粒径0.1
μm以下の超微粒子粉末を溶剤に分散させて成る透明導
電インクを基板上に塗布し乾燥することにより透明導電
膜を形成せしめ、次にこの透明導電膜上にレジスト液を
印刷し乾燥することによりそのレジスト液を硬化させ、
次に基板を洗浄液で洗浄して焼成することにより、形成
される。
【0009】本発明によれば、超微粒子粉末として、イ
ンジウム−錫酸化物(以下ITOという),錫−アンチ
モン酸化物,酸化亜鉛等の酸化物が使用され得る。又、
透明導電性インクに用いる溶剤は、超微粒子粉末との親
和性を考慮して選定され、乾燥により揮発する有機溶剤
が使用され得る。更に、基板として、大気中300℃以
上,不活性ガス雰囲気中400℃以上の温度領域で耐熱
性を有するものであれば良く、ガラスやアルミナ等のセ
ラミックス或いはポリイミッドフィルム等のプラスチッ
クフィルムを使用することができる。
【0010】又、レジスト液を構成する樹脂として、空
気中300℃以上で酸化燃焼し且つ使用される基板との
接着力を有するアクリル樹脂,ポリスチレン,ポリイソ
ブチレン,ポリメチルスチレン,エチルセルロース等を
使用することができる。又、レジスト液を構成する溶剤
として、レジストを溶解することのできる溶剤であれば
良く、テレピネオール,イソホロン,ミクロヘキサン,
酢酸ブチル,エチルセロソルブ,カルビトール,ミネラ
ルスピリット,メチルイソブチルケトン,N−メチル−
2−ピロリドン等を使用することができる。
【0011】又、洗浄液として、レジスト液を印刷し、
乾燥硬化させた後のレジスト樹脂を溶解しない液であれ
ば良く、水,アルコール等を使用することができる。
【0012】
【作用】透明導電インクは、可視光線の波長よりも粒径
が十分小さい0.1μm以下の超微粒子粉末を溶剤に分
散させたものであり、粘度は50〜100CP程度であ
る。透明導電インクの基板上への塗布は、ワイヤーバー
コーティング法,ドクターブレードコーティング法,デ
ィップコーティング法,ロールコーティング法,スピン
コーティング法等を用いて行われ、透明導電膜の膜厚
は、例えば透明導電インク中の超微粒子粉末の含有量を
少なくすることにより、1μm以下にすることができ
る。
【0013】透明導電インクをガラス板又はポリイミド
フィルム等の耐熱性の高い基板上に塗布した後乾燥硬化
させると、超微粒子粉末から成る透明導電膜が形成さ
れ、この透明導電膜は簡単には剥がれない程度の強さで
基板と密着する。この上にレジスト液をスクリーン印刷
法で印刷し、透明導電膜上にレジスト回路を形成させ
る。レジスト液は、大気中で焼成すると酸化分解する樹
脂(例えば、アクリル樹脂等)を溶剤に溶解させた液で
あって、これを透明導電膜上に印刷すると、粒子間の空
隙に浸透した後溶剤の揮発により乾燥硬化するため、レ
ジスト液が印刷された部分の透明導電膜は、レジスト樹
脂によりしっかりと基板に固定される。かくしてレジス
ト回路が形成された基板を洗浄液で洗浄すると、レジス
ト回路が形成されていない部分の透明導電膜は基板と比
較的弱い力で密着しているに過ぎないため簡単に洗い流
され、基板上にはレジスト回路が形成された部分にのみ
透明導電膜が残る。洗浄液は、使用されているレジスト
液中の樹脂の種類により異なるが、レジスト樹脂を溶解
しない液であれば良く、例えばレジスト樹脂としてアク
リル樹脂を用いたときは洗浄液としては純水を用いれば
良い。
【0014】洗浄後、これを大気中300℃以上に加熱
すると、レジスト樹脂は酸化分解して無くなると同時に
超微粒子同志は徐々に焼結し始める。レジスト樹脂を完
全に酸化分解した後、不活性ガス雰囲気中で400℃以
上に加熱して超微粒子間の焼結を進めると同時に透明導
電膜中に酸欠を導入して膜の低抵抗化を行う。焼結温度
は高い程超微粒子間の焼結が進み低抵抗化が十分に行わ
れ得る。基板の耐熱温度により焼結温度は調整される。
【0015】
【実施例】実施例1 粒径0.03μmのITO超微粒子粉末を有機溶剤に分
散させて成る透明導電インク(東北化工(株)製DX−
101)を、ガラス基板(旭硝子(株)製ソーダライム
ガラスAS,厚さ1.1mm)上に、線径0.05mmのワ
イヤーバーで塗布した後、遠赤外線を用い約80℃で乾
燥させて、ITO膜を成膜した。次にその上に250メ
ッシュの版を用いスクリーン印刷法によりレジスト液を
2cm×3cm角の大きさに印刷し、約100℃でこれを乾
燥硬化させた。乾燥後のレジスト層の厚さは約6μmで
あった。レジスト液は、アクリル樹脂(デュポン社製エ
ルバサイト2043)をイソホロンに溶解した液を用
い、アクリル樹脂33重量パーセントのものを用いた。
その後、純水で洗浄した。この洗浄により、レジスト液
が印刷されていない部分のITO膜は簡単に洗い流さ
れ、レジスト液が印刷された部分だけがガラス基板上に
残った。これを大気中550℃で30分間加熱してレジ
スト樹脂を酸化分解させた後窒素雰囲気下550℃で1
5分間加熱し、これを冷却して2cm×3cm角のITO透
明導電回路を得た。
【0016】実施例2 基板としてポリイミッドフィルム(東レデュポン社製カ
プトンKタイプ,厚さ75μm)を用い、透明導電イン
クを線径0.075mmのワイヤーバーで塗布し、焼成を
大気中400℃で30分間,窒素雰囲気下400℃で2
0分間加熱することにより行った点を除いては、実施例
1と同様の方法及び手段によりITO透明導電回路を得
た。
【0017】実施例3 レジスト液としてエチルセルロース8gをテルピネオー
ル100gに溶解した液を用いた点を除いては、実施例
1と同様の方法及び手段によりITO透明導電回路を得
た。
【0018】実施例4 線径0.075mmのワイヤーバーを用いた点を除いて
は、実施例1と同様の方法及び手段によりITO透明導
電回路を得た。
【0019】実施例5 実施例1と同様の透明導電インクを実施例1と同様のガ
ラス基板上に、線径0.075mmのワイヤーバーで塗布
した後実施例1と同様の方法でITO膜を成膜した。次
にその上に実施例1と同様のレジスト液を270メッシ
ュの版を用い線幅300μm,線間隔600μmのライ
ンを5本平行にスクリーン印刷した後、遠赤外線を用い
約80℃でこれを乾燥させた。レジスト液には、熱可塑
性のアクリル樹脂(デュポン社製エルバサイト204
3)をイソホロンに溶解した液を用い、アクリル樹脂2
5重量パーセントのものを用いた。その後は実施例1と
同様の方法及び手段によりITO透明導電回路を得た。
ITO膜の表面抵抗はラインの抵抗から換算した。
【0020】比較例 ITO超微粒子粉末をアクリル樹脂を溶解した溶剤に分
散させて成る透明導電インク(東北化工(株)製X−1
01)を、270メッシュの版でガラス基板上に2cm×
3cm角の大きさにスクリーン印刷した。これを空気中5
50℃で30分間続いて窒素雰囲気下550℃で15分
間加熱してITO透明導電膜を得た。その後膜厚,光学
特性(全光線透過率及びヘーズ値)及び表面抵抗を測定
した。
【0021】下表は上記各実施例及び比較例で得られた
ITO膜の特性を示す。ITO膜の特性の測定におい
て、全光線透過率及びヘーズ値は、基板であるガラス板
と一緒にスガ試験機械(株)製の直読ヘーズコンピュー
タHGM−ZDPにより、更に表面抵抗は、三菱油化
(株)製のローレスタMCP−T400により、膜厚は
東京精密(株)製の表面粗さ測定機サーフコム900A
により夫々測定した。尚、実施例2では基板にポリイミ
ドを用いたため、又実施例5では回路の線幅が小さいた
め、ITO膜の光学特性は測定不可能であった。
【0022】
【0023】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ガラス板や
ポリイミドフィルム等の耐熱基板上に、2μm以下の膜
厚で0.5mm以下の線幅の透明導電回路を精度良く作製
することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/06 C23F 4/00 G02F 1/1343 - 1/136 G09F 9/30 - 9/46 H01B 13/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒径0.1μm以下の超微粒子粉末を溶
    剤に分散させて成る透明導電インクを基板上に塗布し乾
    燥することにより透明導電膜を形成せしめ、次に該透明
    導電膜上にレジスト液を印刷し乾燥することにより該レ
    ジスト液を硬化させ、次に該基板を洗浄液で洗浄して焼
    成することにより透明導電回路を形成するようにした、
    透明導電回路の作製方法。
  2. 【請求項2】 レジスト液は、大気中で焼成すると酸化
    燃焼する樹脂を溶剤に溶解して成る液である、請求項1
    に記載の方法。
  3. 【請求項3】 洗浄液は、乾燥硬化せしめられたレジス
    ト樹脂を溶解しない液である、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 焼成は、大気中300℃以上の温度で透
    明導電膜上に硬化せしめられたレジスト樹脂が消失する
    まで行われ、次に不活性ガス雰囲気中400℃以上の温
    度で加熱することにより行われる、請求項1に記載の方
    法。
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