JP4583917B2 - 電子デバイスの製造方法および透明導電回路基板の製造方法 - Google Patents

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の製造方法、および電子デバイスに用いられる透明導電回路基板の製造方法に関する。

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、および電子デバイスに用いられる透明導電回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の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、導電性高分子およびラジカル重合開始剤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する。

本発明の電子デバイスの製造方法は、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が好ましい。
前記第１の領域は、回路を構成する配線部であってよい。
前記第２の領域の電気抵抗値は、第１の領域の電気抵抗値の１０ ^４ 倍以上とすることができる。

本発明の透明導電回路基板の製造方法は、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の領域とを有し、前記第１の領域が、回路を構成する配線部である透明導電回路基板を製造する方法であって、基材上に、導電性高分子およびラジカル重合開始剤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する。

本発明によれば、透明導電膜がラジカル重合開始剤を含むので、紫外線に対する導電性高分子の反応性が高く、導電性が低下する反応が促進される。
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。従って、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の領域が紫外線により劣化するのを防ぐことができる。
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。

本発明では、ラジカル重合開始剤によって、紫外線に対する導電性高分子の反応性を高めることができるため、透明導電膜の深部においても、導電性が低下する反応を促進することができる。
このため、透明導電膜を厚く形成した場合でも、正確な形状（例えば断面矩形状）の第１の領域を形成することができる。
さらには、印刷により配線部を形成した従来品に比べ、滲みなどによる配線部の形成不良が起きることがなく、第１の領域の形状を正確にすることができる。
このため、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、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。
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。
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を含む導電膜は、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。

透明導電膜２には、ラジカル重合開始剤が添加される。
ラジカル重合開始剤は、一般に、ラジカル重合を開始させるために用いられるもので、光などのエネルギーによりラジカルを発生し、ラジカル重合を開始させる機能を有する。
ラジカル重合開始剤としては、アゾ化合物、有機過酸化物、無機過酸化物を挙げることができる。
アゾ化合物としては、アゾアミド系化合物、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、ジアゾアミノベンゼンなどがある。
有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）、ジイソプロピルペルオキシジカーボネートなどがある。
無機過酸化物としては、過硫酸塩、過塩素酸塩などがある。
なかでも特に、水溶性が高いアゾアミド系化合物を用いるのが好ましい。

ラジカル重合開始剤の添加量は、０．１質量％以上が好ましい。添加量をこの範囲とすることによって、紫外線によって透明導電膜２の導電性が低下する反応速度を高めることができる。この添加量は、０．５質量％以上がより好ましく、１質量％以上がさらに好ましい。
ラジカル重合開始剤の添加量は、多すぎれば上記導電性低下反応が起こりにくくなるおそれがあるため、１０質量％以下が好適である。

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の波長は、例えば２３０〜２８０ｎｍである。
紫外線４の強度は１００ｍＷ以上が好ましく、照射時間は例えば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。
透明導電膜２は、ラジカル重合開始剤を含むので、紫外線に対する導電性高分子の反応性が高く、導電性が低下する反応が促進される。
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。従って、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が紫外線により劣化するのを防ぐことができる。
従って、第１の領域２１（配線部２０）の導電性を良好にすることができる。

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。

上記透明導電回路基板１１では、ラジカル重合開始剤によって、紫外線に対する導電性高分子の反応性を高めることができるため、透明導電膜２の深部においても、導電性が低下する反応を促進することができる。
このため、透明導電膜２を厚く形成した場合でも、正確な形状（例えば断面矩形状）の第１の領域２１を形成することができる。
さらには、印刷により配線部を形成した従来品に比べ、滲みなどによる配線部の形成不良が起きることがなく、第１の領域２１の形状を正確にすることができる。
このため、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。

また、上記製造方法では、紫外線４を透明導電膜２３の一部に照射し、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とするので、容易な操作で第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。
また、上記成膜工程および紫外線照射工程には、ドライプロセスを採用できるため、歩留まりを高めることができる。また、廃液の排出量を抑えることができ、環境保全の観点からも好適である。

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。

ラジカル重合開始剤の使用によって導電性が低下する反応を促進することができる理由については、次の推測が可能である。
すなわち、紫外線照射によってラジカル重合開始剤から生じたラジカルが、導電性高分子の導電性低下反応の速度を高めると考えることができる。

本発明では、透明導電膜の数を複数としてもよい。すなわち、基材上に２以上の透明導電膜を設けた透明導電回路基板も本発明の範囲に含まれる。
本発明では、ラジカル重合開始剤の使用によって、紫外線に対する導電性高分子の反応性を高めることができるため、透明導電膜を複数設けた場合に、下層側の透明導電膜でも正確な形状の第１の領域を形成することができる。

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。

（試験例１〜８）
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）に、ラジカル重合開始剤（和光純薬工業株式会社製：Ｖ−０８６）を添加して原料液を調製した。
この原料液を、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、ディップコートにより塗布することによって透明導電膜２３を形成し、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。
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および表２に示す。
紫外線を照射しなかった部分における表面抵抗は、照射開始時の表面抵抗と同じ値となった。

表１および表２より、ラジカル重合開始剤の添加によって、短時間で抵抗値が上昇することがわかる。
また、表１より、ラジカル重合開始剤の添加によって、透明導電膜が厚い場合でも高い抵抗値が得られたことがわかる。
この結果から、ラジカル重合開始剤を使用することによって、抵抗値の比が高い第１の領域２１および第２の領域２２を短時間で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は、透明導電膜が良好な導電性を有するため、有機ＥＬ装置、タッチパネル、集積回路などの電子デバイスに適用可能である。

本発明の電子デバイスに使用でき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。

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 (5)

1. 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、導電性高分子およびラジカル重合開始剤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することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
2. 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。
3. 前記第１の領域は、回路を構成する配線部であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子デバイスの製造方法。
4. 前記第２の領域の電気抵抗値が、第１の領域の電気抵抗値の１０ ^４ 倍以上であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
5. 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の領域とを有し、前記第１の領域が、回路を構成する配線部である透明導電回路基板を製造する方法であって、
   基材上に、導電性高分子およびラジカル重合開始剤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することを特徴とする透明導電回路基板の製造方法。

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