JP5343115B2 - 透明導電回路基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、標準的な導電性ポリマー溶液の粘度は、導電性ポリマー溶液の安定性が低下するため固形分が高過ぎてはならず、溶液の粘度が低いため、必要な特定の導電回路とパターンの形成に適さない。
導電性ポリマー溶液の配合組成を変えてより高粘度にしようとすると、透光性、導電性、耐水性、耐気候性等の特性が犠牲となるため、関連産業では低粘度の導電性ポリマー溶液を使用して透明の導電回路とパターンを形成する構造と方法に対して切迫した必要性がある。
また、マスク(Mask)等の材料を使用して残したい導電回路とパターンを保護し、プラズマを使用して不要な導電性ポリマー区域をエッチング方式で除去し、透明の導電回路とパターンのみを残すプラズマエッチング法もあるが、この方法はプラズマ設備使用のコスト高く、エッチング速度が遅いため、同様に工業上の実際の量産ニーズを満たせない。
インク層と導電層とを接触することによって化学的作用を生じさせ、インク層表面に積層された導電層の電気抵抗を大幅に高め、局部的に導電層の導電性を変化させ、前記インク層上に積層された導電層の区域に非導電性区域を形成させることができる。
a)固化後に架橋して導電性ポリマー液体を吸着する特性を具え、かつ親水基を持つポリマー、或いは水溶性の樹脂を含んで、固化後に極性溶剤より成る除去液を用いて除去可能なインク層を基板表面のあらかじめ定めた導電性が不要な区域に付着させる工程と、
b)前記インク層に熱エネルギーまたは放射線のいずれか1つの方式を用いて固化を加速する工程と、
c)導電性ポリマーコーティングで構成される導電層で、インク層表面と前記基板上のあらかじめ定めた導電性を具備させる必要がある区域を被覆して固化する工程。
また、c)工程に続いて、
d)極性溶液の特性を具えた除去液で、インク層及びインク層と接触している導電層を物理的に除去し、基板表面にインク層と接触していない導電層を残して、導電性の導電回路を形成する工程を実施する。
前述の透明導電回路基板及びその製造方法では、前記インク層にUV硬化型インク層等の放射線硬化型インクを使用し、放射線の照射によりインクの乾燥及び硬化を加速することができる。前記放射線は紫外線、可視光、電子線のいずれかとする。
透明導電回路基板の製造方法は、前記インク層が、現像または平版印刷、スクリーン印刷によって形成され、かつ熱エネルギーまたは放射線照射のいずれかを用いてインク層を硬化させる。前記放射線は紫外線、可視光、電子線のいずれかであり、前記熱エネルギーは熱風または赤外線のいずれかとする。
前記導電層が界面活性剤及び少なくとも1つのバインダ(binder)を含有し、前記界面活性剤がさらにUV吸収剤または光安定剤のうち少なくとも1つを含有する。前記バインダはさらにPU、ポリエステル、アクリルのいずれかを含有する。
前記導電層の導電性ポリマーが「ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)」[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)、PEDOT]であるとき、さらにPSS(polystyenesulfonate)のような少なくとも1つのポリ酸(polyacid)を含む。前記導電性ポリマー層がさらにシラン(silane)を含むこともある。かつ、透明基板の表面上の導電層の電気抵抗値(Resistivity)は2000Ω/squareより低く、導電層の可視光(380nm〜750nm)の透過率は65%以上である。
また、低粘度水性導電性ポリマーコーティングなどの低粘度機能性コーティングを使用し、微細化した透明導電回路とパターンを形成でき、従来の酸化インジウムスズ(ITO)等のコストが高い透明導電酸化物薄膜とエッチングの製造方式を置き換えることができる。
図1及び図2に示すように、透明導電回路基板は、基板10、インク層20、導電層30を含む。
基板10は、透明なPET、PC、PEN、PI、アクリル、コーティング層、COCまたはガラスのいずれかより成る。
インク層20は、導電性ポリマー液体を吸着する特性を具え、固化後に水(H2O)、エタノール(C2H5OH)等を含む極性有機溶剤によって溶解または膨潤(swell)可
能なインクによって形成される。
また、インク層20は、基板10表面に付着されてその間に必要な導電回路11、即ちあらかじめ定めた導電が必要な区域を形成する。インク層20は極性溶剤で溶解可能な透明インク層20であり、インク層20を形成するには、平版印刷、スクリーン印刷のいずれかによる。さらに、熱エネルギーH(熱風または赤外線を含む)または放射線Lでインク層20の乾燥と硬化を加速させ、透明基板10表面に付着させることができる。放射線Lは紫外線、可視光、電子線のいずれかとする。
インク層20の成分は、親水基を持つポリマー、例えばPyrrolidonering構造を含むモノマー又はオリゴマーを含有するか、或いは水溶性の樹脂、例えばエタノールPVA(Polyvinyl Alcohol)等を含有する。そして、固化後のインク層20と導電高分子液を吸収した後乾燥したインク層20は、水又は極性を持つ溶剤、例えばメタノール、エタノールを使用して除去することができる。さらに、光開始剤(photoinitiator)と架橋剤(Cross Linker)を使用することで、固化後のインク層20の架橋密度(cross linking density)を調整し、インク層20の導電高分子液吸収量と吸収速度及び水又は極性を備えた溶剤に対する溶解度又は膨潤(Swelling)度を調整して、より工業上の条件に適うようにすることができる。
また、インク層20は、アルカリ性物質、酸化/還元材、ドーパント(Dopant)結合材等を含有し、導電高分子液の化学共役構造(Conjugated Structure)、ドーパント、または酸基を変化させる等により、接触して吸収した導電層30の導電高分子の導電性を低下させる。
なお、インク層20と導電層30に蛍光剤(fluorescence material)、蛍光増白剤(optical brighter)、染料のいずれかを含有して光学特性と識別性を増強してもよい。
図3に本発明の実施例を示す。
実施例では、インク層20があらかじめ定めた導電不要の区域にあり、局部的に付着される方式で基板10の表面に形成され、かつ熱エネルギーHまたは放射線Lにより固化され、導電層30でインク層20表面とあらかじめ定めた導電回路11となる区域が被覆され、かつ熱エネルギーHまたは放射線Lにより導電層30及びインク層20の乾燥と固化が加速される。
a)固化後に架橋して導電性ポリマー液体を吸着する特性を備え、親水基を持つポリマー、或いは水溶性の樹脂を含んで、固化後に極性溶剤より成る除去液を用いて除去可能なインク層20を印刷または現像のいずれかの方式で、基板10表面のあらかじめ定めた導電不要の区域に付着させる工程と、
b)インク層20を熱エネルギーHまたは放射線Lのいずれかを照射して、インク層20の固化を加速させる工程と、
c)インク層20より大きい面積の導電性ポリマーコーティングで構成される導電層30でインク層20及び必要な導電回路11となる区域の表面を被覆して、乾燥かつ固化し、導電層30のインク層20表面に積層されている区域に非導電区域301を形成すると共に、導電層30のインク層20に積層されていない区域に導電回路11を形成する工程とを備える。
また、透明導電回路基板を製造するには、c)工程に続いて、
d)極性溶液の特性を具えた除去液40でインク層20と、インク層20上に積層されている非導電区域301を除去し、基板10表面に、インク層20上に積層されていない導電層30を残して、導電性を具えた導電回路11とする工程を実施する。
11 導電回路
20 インク層
30 導電層
301 非導電区域
40 除去液
Claims (18)
- 基板の表面に、導電性を具備する導電回路が形成された透明導電回路基板であって、
前記導電回路は、固化後に架橋して導電性ポリマー液体を吸着する特性を備えると共に、親水基を持つポリマー、或いは水溶性の樹脂を含んで、固化後に極性溶剤より成る除去液を用いて除去可能なインク層に吸収されて、化学共役構造、ドーパント、または酸基が変化することにより、電気抵抗値(Resistivity)が元の抵抗値の少なくとも100倍以上に高まる導電性ポリマーコーティングで形成されていることを特徴とする、透明導電回路基板。 - 透明導電回路基板の製造方法であって、
a)固化後に架橋して導電性ポリマー液体を吸着する特性を備えると共に、親水基を持つポリマー、或いは水溶性の樹脂を含んで、固化後に極性溶剤より成る除去液を用いて除去可能なインク層を基板表面のあらかじめ定めた導電不要の区域に付着させる工程と、
b)前記インク層に熱エネルギーまたは放射線のいずれかを照射して前記インク層の固化を加速する工程と、
c)真性(intrinsic)導電性ポリマーを含有する導電性ポリマーコーティングから構成される導電層で、前記インク層表面と前記基板上のあらかじめ定めた導電性を具備させる必要がある区域を被覆して固化させる工程と、
d)極性溶剤より成る除去液で、前記インク層及び前記インク層表面に積層された前記導電層を物理的に除去し、前記基板の表面に前記インク層表面に積層されていない前記導電層を残し、導電性を具えた導電回路とする工程を実施する、
ことを特徴とする、透明導電回路基板の製造方法。 - 前記真性(intrinsic)導電性ポリマーが少なくともポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)、PEDOT]、ポリピロール(Pyrrols)のいずれかの導電性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記インク層が、紫外線、可視光、電子線のいずれかを照射することにより硬化促進されるインクより成ることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記インク層が、印刷または現像のいずれかで形成されることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記導電層が界面活性剤を含有し、さらにUV吸収剤と光安定剤のうち少なくとも1つを含有することを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記導電層が、PU、ポリエステル、アクリルのうち少なくとも1つを含有するバインダを含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記導電層の導電性ポリマーが、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)、PEDOT]であるとき、少なくとも1つのポリ酸(polyacid)を含むことを特徴とする、請求項3に記載の透明導電回路基板。
- 前記導電層がワイヤバー(Wire Bar Method)、ロールコーティング(Roller Coatng Method)、スロットダイコーティング(Slot Die Coating)、スピンコーティング(Spin Coating Method)、ギャップコーティング(Knife Over Coating“Gap Coating”)、スプレー(Spray)のうちのいずれかの方式を使用して形成されることを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記導電層の導電性ポリマー層がさらにシラン(silane)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明導電回路基板。
- 前記真性(intrinsic)導電性ポリマーが少なくともポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)、PEDOT]、ポリピロール(Pyrrols)のいずれかの導電性ポリマーを含むことを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記放射線が紫外線、可視光、電子線のいずれかであることを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記インク層が、印刷または現像のいずれかで形成されることを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記導電層が界面活性剤を含有し、さらにUV吸収剤と光安定剤のうち少なくとも1つを含有することを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記導電層が、PU、ポリエステル、アクリルのうち少なくとも1つを含有するバインダを含むことを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記導電層の導電性ポリマーがポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)[Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)、PEDOT]であるとき、少なくとも1つのポリ酸(polyacid)を含むことを特徴とする、請求項11に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記導電層がワイヤバー(Wire Bar Method)、ロールコーティング(Roller Coatng Method)、スロットダイコーティング(Slot Die Coating)、スピンコーティング(Spin Coating Method)、ギャップコーティング(Knife Over Coating“Gap Coating”)、スプレー(Spray)のうちのいずれかの方式を使用して形成されることを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
- 前記導電層の導電性ポリマー層がさらにシラン(silane)を含むことを特徴とする、請求項2に記載の透明導電回路基板の製造方法。
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