KR20070089822A - 전자 디바이스 및 그 제조방법 - Google Patents

전자 디바이스 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20070089822A
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Abstract

기재 상에 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과, 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법은, 상기 기재 상에 상기 도전성 고분자를 포함하는 상기 투명 도전막을 형성하는 성막 공정과, 상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사공정을 가지며, 상기 자외선 조사공정에 있어서, 상기 자외선은 도전성 고분자의 흡수 스펙트럼에서의 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장을 포함한다.

Description

전자 디바이스 및 그 제조방법{Electronic device and method for manufacturing same}
본 발명은 유기 일렉트로 루미네선스 장치(유기EL장치), 터치 패널 등의 전자 디바이스, 이에 사용되는 투명 도전 회로 기판 및 전자 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
본원은 2004년 12월 27일에 출원된 특원2004-376275호, 특원2004-376276호, 및 특원2004-376277호에 대해서 우선권을 주장하며 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막으로 이루어지는 배선부를 구비한 투명 도전 회로기판을 사용한 전자 디바이스가 널리 사용되고 있다(예를 들어, 특개2002-222056호 공보 참조).
상기 배선부는 통상 도전성 고분자를 물에 분산시킨 페이스트를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄에 의해 소정의 형상(예를 들어 라인 형상)이 되도록 기판상에 인쇄함으로써 형성된다.
그러나, 도전성 고분자를 이용하여 배선부를 형성할 때에는 배선부의 형상이 불완전하게 되는 일이 있었다. 이것은, 상기 페이스트의 성상(점도 등)에 기인하여 페이스트에 기포가 혼입되거나 페이스트가 기판상에서 번지거나 기판이 페이스트를 튀기는 것에 의해 배선부의 형상이 일그러지기 때문이다.
배선부의 형상이 불완전하게 된 경우에는 배선부의 전기 저항값이 불안정하게 되는 일이 있었다.
도포한 페이스트 상에 겹쳐서 페이스트를 도포함으로써 배선부의 형상을 조정할 수는 있으나 이 경우에는 배선부가 두꺼워지고 그 투명성이 저하되어 버린다. 또한, 공정이 많아지기 때문에 비용면에서 불리해지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로 도전성 고분자를 이용한 투명 도전막의 도전성 및 광투과율이 양호하고, 저비용화가 가능한 전자 디바이스, 이에 사용되는 투명 도전 회로 기판, 및 전자 디바이스의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 태양에 따른 전자 디바이스의 제조방법은 기재 상에 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법으로, 상기 기재 상에 상기 도전성 고분자를 포함하는 상기 투명 도전막을 형성하는 성막 공정과, 상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사 공정을 가지며,상기 자외선 조사 공정에 있어서, 상기 자외선이 도전성 고분자의 흡수 스펙트럼에서의 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장을 포함한다.
본 발명의 제2 태양에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 상기 전자 디바이스의 제조방법에 있어서, 상기 자외선 조사 공정에 앞서 상기 투명 도전막을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 갖는다.
본 발명의 제3 태양에 따른 전자 디바이스는 기재 상에 도전성 고분자 및 라디칼 중합 개시제를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는다.
본 발명의 제4 태양에 따른 전자 디바이스는 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 제1 영역이 회로를 구성하는 배선부이다.
본 발명의 제5 태양에 따른 전자 디바이스는 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 제2 영역의 전기 저항값이 제1 영역의 전기 저항값의 1O4배 이상이다.
본 발명의 제6 태양에 따른 투명 도전 회로 기판은, 기재 상에 도전성 고분자 및 라디칼 중합 개시제를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 가지며, 상기 제1 영역이 회로를 구성하는 배선부이다.
본 발명의 제7 태양에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 기재 상에 도전성 고분자 및 라디칼 중합 개시제를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법으로, 상기 기재 상에 상기 도전성 고분자를 포함하는 상기 투명 도전막을 형성하는 성막 공정과, 상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사 공정을 갖는다.
본 발명의 제8 태양에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 상기 전자 디바이스의 제조방법에 있어서, 상기 자외선 조사 공정에 앞서 상기 투명 도전막을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 갖는다.
본 발명의 제9 태양에 따른 전자 디바이스는 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는다.
본 발명의 제10 태양에 따른 전자 디바이스는 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 제1 영역이 회로를 구성하는 배선부이다.
본 발명의 제11 태양에 따른 전자 디바이스는 상기 전자 디바이스에 있어서, 상기 제2 영역의 전기 저항값이 제1 영역의 전기 저항값의 1O4배 이상이다.
본 발명의 제12 태양에 따른 투명 도전 회로 기판은, 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 가지며, 상기 제1 영역이 회로를 구성하는 배선부이다.
본 발명의 제13 태양에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법으로, 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 형성하는 성막 공정과, 상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사 공정을 갖는다.
본 발명의 제14 태양에 따른 전자 디바이스의 제조방법은, 상기 전자 디바이스의 제조방법에 있어서, 상기 자외선 조사 공정에 앞서 상기 투명 도전막을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 갖는다.
본 발명의 제1 및 제2 태양에 의하면, 자외선 조사 공정으로 투명 도전막에 조사하는 자외선이 도전성 고분자의 흡수 스펙트럼에서의 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장을 포함하므로, 조사부의 도전성을 효율적으로 저하시킬 수 있다.
이 때문에, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역 및 제2 영역을 형성할 수 있다. 따라서 생산 효율을 높이고 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역 및 제2 영역을 형성할 수 있기 때문에 비조사부인 제1 영역의 도전성이 자외선에 의해 저하되는 것을 막을 수 있다.
따라서, 도전성이 양호한 제1 영역을 형성할 수 있다.
또한, 자외선 조사에 의해 투명 도전막에 제1 영역 및 제2 영역을 형성하기 때문에, 인쇄에 의해 배선부를 형성하는 종래 기술에 비해 번짐 등에 의한 배선부의 형성 불량이 생기지 않고 정확한 형상의 제1 영역을 형성할 수 있다.
따라서, 제1 영역(배선부)의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
나아가, 제1 영역의 형상을 정확하게 형성할 수 있기 때문에 제1 영역의 도전성을 저하시키지 않고 투명 도전막을 얇게 형성할 수 있다.
따라서, 투명 도전막의 광투과성을 높일 수 있다.
본 발명의 제3∼제8 태양에 의하면, 투명 도전막이 라디칼 중합 개시제를 포함하기 때문에 자외선에 대한 도전성 고분자의 반응성이 높고, 도전성의 저하반응이 촉진된다.
이 때문에, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역 및 제2 영역을 형성할 수 있다. 따라서, 생산 효율을 높이고 제조비용의 절감을 도모할 수 있다.
또한, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역 및 제2 영역을 형성할 수 있기 때문에 비조사부인 제1 영역이 자외선에 의해 열화되는 것을 막을 수 있다.
따라서, 제1 영역(배선부)의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 라디칼 중합 개시제에 의해 자외선에 대한 도전성 고분자의 반응성을 높일 수 있기 때문에 투명 도전막의 심부(深部)에서도 도전성의 저하반응을 촉진할 수 있다.
이 때문에, 투명 도전막을 깊게 형성한 경우에도 정확한 형상(예를 들어 단면이 직사각형)의 제1 영역을 형성할 수 있다.
또한, 인쇄에 의해 배선부를 형성한 종래품에 비해 번짐 등에 의한 배선부의 형성 불량이 생기지 않고 제1 영역의 형상을 정확하게 형성할 수 있다.
이 때문에, 제1 영역의 도전성을 저하시키지 않고 투명 도전막을 얇게 형성할 수 있다. 따라서, 투명 도전막의 광투과성을 높일 수 있다.
본 발명의 제9∼제14 태양에 의하면, 투명 도전막이 제1 영역(저저항 영역)과 제2 영역(고저항 영역)을 구비하고 있으므로, 인쇄에 의해 배선부를 형성한 종래품에 비해 번짐 등에 의한 배선부의 형성 불량이 생기지 않고 정확한 형상의 제1 영역을 형성할 수 있다. 따라서, 배선부가 되는 제1 영역의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 제1 영역과 제2 영역이 모두 투명 도전막 내에 형성되기 때문에 구조가 간략하다. 이 때문에, 제조가 용이하고 저비용화가 가능하다.
또한, 제1 영역의 형상을 정확하게 형성할 수 있기 때문에 제1 영역의 도전성을 저하시키지 않고 투명 도전막을 얇게 형성할 수 있다.
따라서, 투명 도전막의 광투과성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 전자 디바이스의 제조방법에 의해 얻어지는 투명 도전 회로 기판을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2a는 도 1에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 2b는 도 1에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 2c는 도 1에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정 도이다.
도 3은 투명 도전막의 자외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 전자 디바이스에 사용할 수 있는 투명 도전 회로 기판을 나타내는 개략 구성도이다.
도 5a는 도 4에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 5b는 도 4에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 5c는 도 4에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태의 전자 디바이스에 사용할 수 있는 투명 도전 회로 기판을 나타내는 개략 구성도이다.
도 7a는 도 6에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 7b는 도 6에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 7c는 도 6에 나타내는 투명 도전 회로 기판의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
도 8은 자외선 조사에 의한 투명 도전막의 저항값 변화를 나타내는 그래프이다.
<부호의 설명>
11, 21, 31 : 기재 12, 22, 32 : 투명 도전막
13, 23, 33 : 마스크 14, 24, 34 : 자외선
110, 210, 310 : 도전 기판 111, 211, 311 : 투명 도전 회로 기판
120, 220, 320 : 배선부 121, 221, 321 : 제1 영역
122, 222, 322 : 제2 영역 131, 231, 331 : 비투과부
132, 232, 332 : 투과부
<제1 실시형태>
도 1은 본 발명의 제1 실시형태의 제조방법에 의해 얻어지는 투명 도전 회로 기판의 일례를 나타내는 일부 단면도이다.
투명 도전 회로 기판(111)은 기재(11) 상에 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막(12)을 구비하고 있다.
기재(11)는 투명한 재료, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어지고 평판형 또는 필름형으로 형성되어 있다.
투명 도전막(12)은 자외선의 조사에 의해 전기 저항값이 상승하는 성질을 갖는 도전성 고분자를 포함하는 재료로 이루어진다.
투명 도전막(12)은 제1 영역(121)과, 제1 영역(121)에 인접하여 형성된 제2 영역(122)을 갖는다.
제1 영역(121)은 전기 저항값이 비교적 낮은 저저항 영역이다. 제1 영 역(121)의 전기 저항값(표면 저항)은 예를 들어 1O3Ω/□ 이하로 할 수 있다.
제1 영역(121)은 투명 도전 회로를 구성하는 배선부(120)로 되어 있다.
제1 영역(121)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 일정 폭의 라인 형상으로 할 수 있다.
제2 영역(122)은 제1 영역(121)보다 전기 저항값이 높은 고저항 영역이다.
제2 영역(122)의 전기 저항값(표면 저항)은 제1 영역(121)의 전기 저항값의 104배 이상(바람직하게는 1O5배 이상)으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 1O8Ω/□ 이상으로 할 수 있다.
제2 영역(122)의 전기 저항값을 제1 영역(121)의 전기 저항값의 104배 이상으로 함으로써, 인접하는 배선부(120)사이의 절연성을 높이고 또한 배선부(120)의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
도전성 고분자로는 폴리티오펜계 도전성 고분자가 바람직하다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로는 예를 들어, 화학식 1에 나타내는 폴리티오펜계 고분자로 이루어지는 주쇄를 갖는 도핑되어 있지 않은 고분자에 요오드 등의 할로겐, 혹은 다른 산화제를 도핑함으로써 상기 고분자를 부분 산화하여 양이온 구조를 형성시킨 것을 사용할 수 있다.
Figure 112007045534675-PCT00001
화학식 1에 있어서, 기 R1, R2는 각각 서로 독립적으로 선택할 수 있다. 그 선택지(肢)로는 수소 원자; 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자; 시아노기; 메틸, 에틸, 프로필, 부틸(n―부틸), 펜틸(n―펜틸), 헥실, 옥틸, 도데실, 헥사데실, 옥타데실 등의 직쇄 알킬기; 이소프로필, 이소부틸, sec―부틸, tert―부틸, 이소펜틸, 네오펜틸 등의 분지된 알킬기; 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, sec―부톡시, tert―부톡시 등의 직쇄 또는 분지된 알콕시기;비닐, 프로페닐, 알릴, 부테닐, 오레일 등의 알케닐기, 에티닐, 프로피닐, 부티닐 등의 알키닐기; 메톡시메틸, 2―메톡시에틸, 2―에톡시에틸, 3―에톡시프로필 등의 알콕시알킬기; C2H5O(CH2CH2O)mCH2CH2기(m은 1 이상의 정수), CH3O(CH2CH2O)mCH2CH2기(m은 1 이상의 정수) 등의 폴리에테르기; 플루오로메틸기 등, 상기 치환기의 불소 등의 할로겐 치환 유도체 등이 예시된다.
도전성 고분자는 주쇄에 π-공액 결합을 포함하는 것이 바람직하다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로는 3, 4―에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)이 바람직하다. 특히, PEDOT를 폴리스티렌술폰산(PSS)으로 도핑한 PEDOT-PSS가 바람직하다.
PEDOT-PSS로 된 도전막은 예를 들어 다음과 같이 제작할 수 있다.
3, 4―에틸렌디옥시티오펜모노마에 Fe(III)트리스―p―톨루엔술포네이트 용액, 이미다졸의 1―부타놀 용액을 가하고, 이것을 기재 상에 도포하고 가열하여 건조한 후 메탄올 중에서 린스하고 Fe(II)비스―p―톨루엔술포네이트를 제거한다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로 사용가능한 시판품으로는 스타르크브이텍 주식회사의 BaytronP, 나가세산업 주식회사의 Denatron #5002LA, 아그파 게버트사의 Orgacon S300을 들 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시형태의 투명 도전 회로 기판(111)을 제조하는 방법을 설명한다
도 2a에 나타낸 바와 같이, 기재(11) 상에 그 전면에 걸쳐 도전성 고분자를 포함하는 원료액을 도포하는 것 등에 의해 거의 일정 두께의 투명 도전막(123)을 형성하고, 도전 기판(110)을 얻는다(성막 공정).
원료액의 도포는 딥 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅 등에 의해 할 수 있다. 투명 도전막(123)은 도포 이외의 방법에 의해 형성할 수도 있다.
도 3은 투명 도전막(123)에 사용할 수 있는 도전성 고분자의 자외선 흡수 스펙트럼의 일예를 나타내는 것이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 이 도전성 고분자의 흡광도는 파장 약 240nm에서 최대(극대)가 되고, 500nm 이상의 범위에서 거의 정상치(백그라운드)가 되었다.
도 2b에 나타낸 바와 같이, 투명 도전막(123)에 자외선(14)을 조사한다.
이 때, 투명 도전막(123)에 비투과부(131)와 투과부(132)를 갖는 마스크(13)를 형성하고 마스크(13)를 통하여 자외선(14)을 조사한다(자외선 조사 공정).
자외선(14)으로는 이 흡수 스펙트럼에서의 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상(바람직하게는 2.5배 이상)이 되는 흡수를 나타내는 파장을 포함하는 것을 사용한다.
도 3에 나타내는 예에서는 백그라운드의 흡광도는 0.18이기 때문에 백그라운드의 2배에 해당되는 흡광도는 0.36이다. 흡광도가 0.36이상에 해당되는 흡수를 나타내는 파장의 하한값(λ1)은 225nm이고 상한값(λ2)은 300nm이다.
즉, 자외선(14)으로는 파장 225∼300nm를 포함하는 것을 사용한다. 또한, 흡광도가 백그라운드에 대해서 2.5배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장은 230∼280nm이다.
자외선(14)의 강도는 100mW 이상이 바람직하며 조사 시간은 30초 이상이 바람직하다.
도 2c에 나타낸 바와 같이, 투과부(132)를 통하여 자외선(14)이 조사된 부분(조사부)은 도전성이 저하되고 고저항 영역인 제2 영역(122)이 된다.
비투과부(131)에 의해 자외선(14)이 차단된 부분(비조사부)은 도전성이 저하되지 않고 저저항 영역인 제1 영역(121)이 된다.
자외선(14)의 조사 방향이 투명 도전막(123)에 대해서 거의 수직인 경우에는 영역(121, 122)는 단면이 대략 직사각형이 된다.
이상의 조작에 의해 도 1에 나타내는 투명 도전 회로 기판(111)을 얻을 수 있다.
상기 제조방법은 자외선 조사 공정으로 투명 도전막(123)에 조사하는 자외 선(14)이 상기 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장을 포함하기 때문에 조사부의 도전성을 효율적으로 저하시킬 수 있다.
이 때문에, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)을 형성할 수 있다. 그 결과 생산 효율을 높이고 제조비용의 절감을 도모할 수 있다.
또한, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)을 형성할 수 있기 때문에 비조사부인 제1 영역(121)의 도전성이 자외선(14)에 의해 저하되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 배선부(120)의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 자외선 조사에 의해 투명 도전막(12)에 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)을 형성하기 때문에, 인쇄에 의해 배선부를 형성하는 종래 기술에 비해 번짐 등에 의한 배선부의 형성 불량이 생기지 않고 정확한 형상의 제1 영역(121)을 형성할 수 있다.
따라서, 배선부(120)의 도전성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 폭이 좁은 배선부(120)를 용이하게 형성할 수 있다.
나아가, 제1 영역(121)의 형상을 정확하게 형성할 수 있기 때문에 제1 영역(121)의 도전성을 저하시키지 않고 투명 도전막(12)을 얇게 형성할 수 있다.
따라서, 투명 도전막(12)의 광투과성을 높일 수 있다.
자외선(14)이 조사된 부분에서 투명 도전막(123)의 도전성이 저하되는 이유는 분명하지 않지만 다음과 같이 추측할 수 있다.
즉, 상기 도전성 고분자에서는 분자 내의 결합 에너지가 자외선의 에너지 영역에 있기 때문에 자외선의 조사에 의해 그 결합이 라디칼 해열(解裂)되고, 그 결 과 도전성이 저하되는 것이라고 생각할 수 있다.
상기 도전성 고분자로는 자외선 극대 흡수 파장이 380nm이하, 바람직하게는 330nm이하인 것이 좋다.
극대 흡수 파장이 이 범위에 있는 도전성 고분자를 사용하면, 상술한 조건을 충족시키는 자외선은 비교적 단파장이 되기 때문에 직진성이 높고, 마스크를 통해서 조사할 때 퍼지는 일이 없다. 이 때문에, 정확한 형상(예를 들어 단면이 직사각형)의 배선부(120)를 형성할 수 있다.
도전성 고분자의 자외선 극대 흡수 파장은 220nm 이상인 것이 바람직하다.
자외선 극대 흡수 파장이 이 범위에 있는 도전성 고분자를 사용하면 자외선이 투명 도전막의 심부에 용이하게 도달하게 된다.
본 발명에서는 자외선 조사 공정에 앞서 투명 도전막(123)을 건조하여 경화시키는 경화공정을 수행하는 것이 바람직하다.
이 공정에서의 온도 조건은 예를 들어 50∼130℃로 할 수 있다. 처리 시간은 1∼10분이 바람직하다.
투명 도전막(123)을 경화시킴으로써 자외선 조사 공정에서 마스크(13)를 투명 도전막(12)에 맞대어 접촉시킬 수 있다.
따라서, 비투과부(131) 및 투과부(132)의 형상에 정확하게 대응되게 영역(121, 122)을 형성할 수 있다.
투명 도전 회로 기판(111)이 적용되는 전자 디바이스로는 투명 도전 회로 기판(111)상에 발광 소자(미도시)이 마련된 유기EL장치 등의 표시 장치를 들 수 있 다.
투명 도전 회로 기판(111)은 투명 도전막(12)의 두께를 균일하게 할 수 있기 때문에 투명 도전막(12)의 광투과성을 균일하게 할 수 있다.
이 때문에, 투명 도전 회로 기판(111)을 유기EL장치 등의 표시 장치에 사용할 경우에는 표시 특성을 높일 수 있다.
또한, 전자 디바이스 외의 예로는 투명 도전 회로 기판(111) 상에 공간을 두어 도전층(미도시)이 마련되며, 위쪽으로부터의 압력에 의해 도전층을 배선부(120)에 접촉시킬 수 있도록 된 터치 패널을 들 수 있다.
(실시예 1-1∼1-3)
길이 15cm, 폭 15cm, 두께 188μm의 PET필름(토레이사 제품: 루미러 S10)으로 된 기재(11) 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전 잉크(나가세산업 주식회사 제품: Denatron #5002LA)로 이루어지는 투명 도전막(123)을 딥 코팅에 의해 형성하고, 도전 기판(110)을 얻었다. 투명 도전막(123)을 80℃에서 2분간 건조시키고 경화시켰다.
도전성 고분자로는 도 3에 나타내는 자외선 흡수 스펙트럼을 나타내는 것을 사용하였다.
투명 도전막(123)에 폭 10mm의 비투과부(131)를 갖는 마스크(13)를 통하여 자외선(14)을 조사하고, 폭 10mm의 제1 영역(121)(배선부(120))과 제2 영역(122)을 갖는 투명 도전 회로 기판(111)을 얻었다.
자외선(14)은 컷 필터를 사용하여 소정 파장 이하의 빛을 차단하여 조사하였 다. 자외선(14)의 조사 강도는 500mW/cm2으로 하였다.
자외선(14)을 조사한 부분의 표면 저항을 시간의 경과에 따라 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
제1 영역(121)에서의 표면 저항은 모두 800Ω/□이었다.
(비교예 1-1)
차단 파장이 다른 컷 필터를 사용하는 것 외에는 실시예 1-1과 동일하게 하여 투명 도전 회로 기판(111)을 제작했다.
자외선(14)을 조사한 부분의 표면 저항을 시간의 경과에 따라 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
제1 영역(121)에서의 표면 저항은 800Ω/□이었다.
실시예 1-1 실시예 1-2 실시예 1-3 비교예 1-1
컷 필터에 의해 차단되는 광의 파장 220nm 이하 260nm 이하 290nm 이하 330nm 이하
표면저항 (Ω/□) 조사 시작시 800 800 800 800
10분 후 1.0X108↑ 1.0X108↑ 7.0X105 1.0X105
15분 후 1.0X108↑ 1.0X108↑ 5.0X106 1.0X106
20분 후 1.0X108↑ 1.0X108↑ 1.0X108↑ 1.0X108↑
(「1.0X108↑ Ω/□」는 측정 한계값 1.0X108Ω/□를 초과한 것을 의미한다.)
표 1에서 220nm를 넘는 파장의 자외선을 사용한 실시예 1-1, 및 260nm를 넘는 파장의 자외선을 사용한 실시예 1-2, 및 290nm를 넘는 파장의 자외선을 사용한 실시예 1-3에서는 자외선 조사 부분에서의 저항값이 단시간에 상승한 것을 알 수 있다.
이에 대해, 330nm를 넘는 파장의 자외선을 사용한 비교예 1-1에서는 저항값이 상승하는 데 비교적 긴 시간이 필요하였다.
이 결과로부터, 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장(225∼300nm)의 자외선의 조사에 의해 단시간에 제1 영역(121) 및 제2 영역(122)을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
<제2 실시형태>
도 4는 본 발명의 제2 실시형태의 투명 도전 회로 기판의 일례를 나타내는 일부 단면도이다.
투명 도전 회로 기판(211)은 기재(21) 상에 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막(22)을 구비하고 있다.
기재(21)는 투명한 재료, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어지고 평판형 또는 필름형으로 형성되어 있다.
투명 도전막(22)는 제1 영역(221)과, 제1 영역(221)에 인접하여 형성된 제2 영역(222)을 갖는다.
투명 도전막(22)은 자외선의 조사에 의해 전기 저항값이 상승하는 성질을 갖는 도전성 고분자를 포함하는 재료로 이루어진다.
제1 영역(221)은 전기 저항값이 비교적 낮은 저저항 영역이다. 제1 영역(221)의 전기 저항값(표면 저항)은 예를 들어 1O3Ω/□ 이하로 할 수 있다.
제1 영역(221)은 투명 도전 회로를 구성하는 배선부(220)로 되어 있다.
제1 영역(221)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 일정 폭의 라인 형상으로 할 수 있다.
제2 영역(222)은 제1 영역(221)보다 전기 저항값이 높은 고저항 영역이다.
제2 영역(222)의 전기 저항값(표면 저항)은 제1 영역(221)의 전기 저항값의 104배 이상(바람직하게는 1O5배 이상)으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 1O8Ω/□ 이상으로 할 수 있다.
제2 영역(222)의 전기 저항값을 제1 영역(221)의 전기 저항값의 104배 이상으로 함으로써 인접하는 배선부(220)사이의 절연성을 높이고 또한 배선부(220)의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
도전성 고분자로는 폴리티오펜계 도전성 고분자가 바람직하다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로는 예를 들어, 화학식 1에 나타내는 폴리티오펜계 고분자로 이루어지는 주쇄를 갖는 도핑되어 있지 않은 고분자에 요오드 등의 할로겐, 혹은 다른 산화제를 도핑함으로써 상기 고분자를 부분 산화하여, 양이온 구조를 형성시킨 것을 사용할 수 있다.
Figure 112007045534675-PCT00002
화학식 1에 있어서, 기 R1, R2는 각각 서로 독립적으로 선택할 수 있다. 그 선택지로는 수소 원자; 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자; 시아노기; 메틸, 에틸, 프로필, 부틸(n―부틸), 펜틸(n―펜틸), 헥실, 옥틸, 도데실, 헥사데실, 옥타데실 등의 직쇄 알킬기; 이소프로필, 이소부틸, sec―부틸, tert―부틸, 이소펜틸, 네오펜틸 등의 분지된 알킬기; 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, sec―부톡시, tert―부톡시 등의 직쇄 또는 분지된 알콕시기;비닐, 프로페닐, 알릴, 부테닐, 오레일 등의 알케닐기, 에티닐, 프로피닐, 부티닐 등의 알키닐기; 메톡시메틸, 2―메톡시에틸, 2―에톡시에틸, 3―에톡시프로필 등의 알콕시알킬기; C2H5O(CH2CH2O)mCH2CH2기(m은 1 이상의 정수), CH3O(CH2CH2O)mCH2CH2기(m은 1 이상의 정수) 등의 폴리에테르기; 플루오로메틸기 등, 상기 치환기의 불소 등의 할로겐 치환 유도체 등이 예시된다.
도전성 고분자는 주쇄에 π-공액 결합을 포함하는 것이 바람직하다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로는 3, 4―에틸렌디옥시티오펜(PEDOT)이 바람직하다. 특히, PEDOT를 폴리스티렌술폰산(PSS)에 도핑한 PEDOT-PSS가 바람직하다.
PEDOT-PSS로 된 도전막은 예를 들어 다음과 같이 제작할 수 있다.
3, 4―에틸렌디옥시티오펜모노머에 Fe(III)트리스―p―톨루엔술포네이트 용액, 이미다졸의 1―부타놀 용액을 가하고, 이것을 기재 상에 도포하고 가열하여 건조한 후, 메탄올 중에서 린스하여 Fe(II)비스―p―톨루엔술포네이트를 제거한다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로서 사용가능한 시판품으로는 스타르크브이텍사 의 BaytronP, 나가세산업 주식회사의 Denatron #5002LA, 아그파 게버트사의 Orgacon S300을 들 수 있다.
투명 도전막(22)에는 라디칼 중합 개시제가 첨가된다.
라디칼 중합 개시제는 일반적으로 라디칼 중합을 개시시키기 위해서 사용되는 것으로 광 등의 에너지에 의해 라디칼을 발생하고 라디칼 중합을 개시시키는 기능을 갖는다.
라디칼 중합 개시제로는 아조화합물, 유기과산화물, 무기과산화물을 들 수 있다.
아조화합물로는 아조아미도계 화합물, 아조비스이소부틸로니트릴(AIBN), 디아조아미노벤젠 등이 있다.
유기과산화물로는 과산화벤조일(BPO), 디이소프로필퍼옥시디카보네이트 등이 있다.
무기과산화물로는 과황산염, 과염소산염 등이 있다.
그 중에서도 특히, 수용성이 높은 아조아미도계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
라디칼 중합 개시제의 첨가량은 O.1 질량% 이상이 바람직하다. 첨가량을 이 범위로 함으로써 자외선에 의해 투명 도전막(2)의 도전성의 저하반응 속도를 높일 수 있다. 이 첨가량은 0.5질량% 이상이 더 바람직하며, 1 질량% 이상이 더욱 더 바람직하다.
라디칼 중합 개시제의 첨가량은 너무 많으면 상기 도전성 저하 반응이 잘 일 어나지 않을 수 있기 때문에 10 질량% 이하가 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태의 투명 도전 회로 기판(211)을 제조하는 방법을 설명한다
도 5a에 나타낸 바와 같이, 기재(21) 상에 그 전면에 걸쳐 도전성 고분자를 포함하는 원료액을 도포하는 것 등에 의해 거의 일정 두께의 투명 도전막(223)을 형성하고, 도전 기판(210)을 얻는다(성막 공정).
원료액의 도포는 딥 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅 등에 의해 할 수 있다. 투명 도전막(223)은 도포 이외의 방법에 의해 형성할 수도 있다.
도 5b에 나타낸 바와 같이, 투명 도전막(223)에 자외선(24)을 조사한다.
이 때, 투명 도전막(223)에 비투과부(231)와 투과부(232)를 갖는 마스크(23)를 형성하고 마스크(23)를 통하여 자외선(24)을 조사한다(자외선 조사 공정).
자외선(24)의 파장은 예를 들어 230∼280nm이다.
자외선(24)의 강도는 100mW 이상이 바람직하고, 조사 시간은 예를 들어 30초 이상이 바람직하다.
도 5c에 나타낸 바와 같이, 투과부(232)를 통하여 자외선(24)이 조사된 부분(조사부)은 도전성이 저하되고 고저항 영역인 제2 영역(222)이 된다.
투명 도전막(22)은 라디칼 중합 개시제를 포함하기 때문에 자외선에 대한 도전성 고분자의 반응성이 높고 도전성의 저하반응이 촉진된다.
이 때문에, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역(221) 및 제2 영역(222)을 형성할 수 있다. 따라서, 생산 효율을 높이고 제조비용의 절감을 도모할 수 있다.
또한, 단시간의 자외선 조사에 의해 제1 영역(221) 및 제2 영역(222)을 형성할 수 있기 때문에 비조사부인 제1 영역(221)이 자외선에 의해 열화되는 것을 막을 수 있다.
따라서, 제1 영역(221)(배선부(220))의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
비투과부(231)에 의해 자외선(24)이 차단된 부분(비조사부)은 도전성이 저하되지 않고 저저항 영역인 제1 영역(221)이 된다.
자외선(24)의 조사 방향이 투명 도전막(23)에 대해서 거의 수직인 경우에는 영역(221, 222)는 단면이 대략 직사각형이 된다.
이상의 조작에 의해 도 4에 나타내는 투명 도전 회로 기판(211)을 얻을 수 있다.
상기 투명 도전 회로 기판(211)에서는 라디칼 중합 개시제에 의해 자외선에 대한 도전성 고분자의 반응성을 높일 수 있기 때문에, 투명 도전막(22)의 심부에서도 도전성의 저하반응을 촉진할 수 있다.
이 때문에, 투명 도전막(22)을 깊게 형성한 경우에도 정확한 형상(예를 들어 단면이 직사각형)의 제1 영역(221)을 형성할 수 있다.
또한, 인쇄에 의해 배선부를 형성한 종래품에 비해 번짐 등에 의한 배선부의 형성 불량이 생기지 않고 제1 영역(221)의 형상을 정확하게 형성할 수 있다.
이 때문에, 제1 영역(221)의 도전성을 저하시키지 않고 투명 도전막(22)을 얇게 형성할 수 있다.
따라서, 투명 도전막(22)의 광투과성을 높일 수 있다.
또한, 상기 제조방법에서는 자외선(24)을 투명 도전막(223)의 일부에 조사하여 조사 부분을 제2 영역(222)으로 하고, 비조사 부분을 제1 영역(221)으로 하므로 용이한 조작으로 제1 영역(221) 및 제2 영역(222)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 성막 공정 및 자외선 조사 공정에는 건식 공정을 채용할 수 있기 때문에 수율을 높일 수 있다. 또한, 폐액의 배출량을 억제할 수 있어 환경 보전 관점에서도 바람직하다.
자외선(24)이 조사된 부분에서 투명 도전막(223)의 도전성이 저하되는 이유는 분명하지 않지만 다음과 같이 추측할 수 있다.
즉, 상기 도전성 고분자에서는 분자 내의 결합 에너지가 자외선의 에너지 영역에 있기 때문에 자외선의 조사에 의해 그 결합이 라디칼 해열되고, 그 결과, 도전성이 저하되는 것으로 생각할 수 있다.
라디칼 중합 개시제의 사용에 의해 도전성의 저하반응을 촉진할 수 있는 이유에 대해서는 다음과 같이 추측할 수 있다.
즉, 자외선 조사에 의해 라디칼 중합 개시제로부터 생긴 라디칼이 도전성 고분자의 도전성 저하반응의 속도를 높인다고 생각할 수 있다.
본 발명에서는 투명 도전막을 복수로 할 수 있다. 즉, 기재 상에 두 개 이상의 투명 도전막을 마련한 투명 도전 회로 기판도 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명에서는 라디칼 중합 개시제의 사용에 의해 자외선에 대한 도전성 고분자의 반응성을 높일 수 있기 때문에 투명 도전막을 복수 마련한 경우에 하층 측의 투명 도전막에서도 정확한 형상의 제1 영역을 형성할 수 있다.
본 발명에서는 자외선 조사 공정에 앞서 투명 도전막(223)을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
이 공정에서의 온도 조건은 예를 들어 50∼130℃로 할 수 있다. 처리 시간은 1∼10분이 바람직하다.
투명 도전막(223)을 경화시킴으로써 자외선 조사 공정에서 마스크(23)를 투명 도전막(22)에 맞대어 접촉시킬 수 있다.
따라서, 비투과부(231) 및 투과부(232)의 형상에 정확하게 대응되게 영역(221, 222)을 형성할 수 있다.
투명 도전 회로 기판(211)이 적용되는 전자 디바이스로는 투명 도전 회로 기판(211) 상에 발광 소자(미도시)가 설치된 유기EL장치 등의 표시 장치를 들 수 있다.
투명 도전 회로 기판(211)은 투명 도전막(22)의 두께를 균일하게 할 수 있기 때문에 투명 도전막(22)의 광투과성을 균일하게 할 수 있다.
이 때문에, 투명 도전 회로 기판(211)을 유기EL장치 등의 표시 장치에 사용하는 경우에는 표시 특성을 높일 수 있다.
또한, 전자 디바이스 외의 예로는 투명 도전 회로 기판(211) 상에 공간을 두어 도전층(미도시)이 마련되고, 위쪽으로부터의 압력에 의해 도전층을 배선부(220)에 접촉시킬 수 있도록 된 터치 패널을 들 수 있다.
(시험예 2-1∼2-8)
폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전 잉크(나가세산업 주식회 사 제품: Denatron #5002LA)에 라디칼 중합 개시제(와코우순약공업 주식회사 제품: V-086)을 첨가하여 원료액을 조제했다.
이 원료액을 길이 15cm, 폭 15cm, 두께 188μm의 PET필름(토레이사 제품: 루미러 S10)로 된 기재(1) 상에 딥 코팅에 의해 도포함으로써 투명 도전막(223)을 형성하고 도전 기판(210)을 얻었다. 투명 도전막(223)을 80℃에서 2분간 건조시키고 경화시켰다.
투명 도전막(223)에 폭 10mm의 비투과부(231)를 갖는 크롬 마스크(23)를 통하여 자외선(24)을 조사하고, 폭 10mm의 제1 영역(221)(배선부(220))과 제2 영역(222)을 갖는 투명 도전 회로 기판(211)을 얻었다. 자외선(24)의 조사 강도는 500mW/cm2로 하였다.
자외선(24)을 조사한 부분의 표면 저항을 시간의 경과에 따라 측정한 결과를 표 3 및 표 4에 나타내었다.
자외선을 조사하지 않은 부분의 표면 저항은 조사 시작시의 표면 저항과 같은 값이 되었다.
시험예 2-1 시험예 2-2 시험예 2-3 시험예 2-4
투명 도전막 두께(μm) 0.4 0.4 0.4 0.4
중합개시제 첨가량(질량%) 1 0 0.1 0.5
표면저항 (Ω/□) 조사 시작시 1200 700 760 900
5분 후 3.0X106 1.0X103 7.0X103 2.0X105
10분 후 1.0X108↑ 1.0X105 2.0X105 5.0X106
15분 후 1.0X108↑ 3.0X106 8.0X106 8.0X106
(「1.0X108↑ Ω/□」는 측정 한계값 1.0X108Ω/□를 초과한 것을 의미한다.)
시험예 2-5 시험예 2-6 시험예 2-7 시험예 2-8
투명 도전막 두께(μm) 0.1 0.1 0.1 0.1
중합개시제 첨가량(질량%) 1 0 0.1 0.5
표면저항 (Ω/□) 조사 시작시 2800 2000 2100 2500
5분 후 1.0X107 3.0X104 7.0X104 1.0X106
10분 후 1.0X108↑ 1.0X106 8.0X106 1.0X108↑
15분 후 1.0X108↑ 1.0X108↑ 1.0X108↑ 1.0X108↑
(「1.0X108↑ Ω/□」는 측정 한계값 1.0X108Ω/□를 초과한 것을 의미한다.)
표 2 및 표 3으로부터 라디칼 중합 개시제의 첨가에 의해 단시간에 저항값이 상승하는 것을 알 수 있다.
또한, 표 2로부터 라디칼 중합 개시제의 첨가에 의해 투명 도전막이 두꺼운 경우에도 높은 저항값을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
이 결과로부터, 라디칼 중합 개시제를 사용함으로써 저항값의 비가 높은 제1 영역(221) 및 제2 영역(222)을 단시간에 형성할 수 있음을 알 수 있다.
<제3 실시형태>
도 6은 본 발명의 제3 실시형태의 투명 도전 회로 기판의 일례를 나타내는 일부 단면도이다.
투명 도전 회로 기판(311)은 기재(31) 상에 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막(32)을 구비하고 있다.
기재(31)는 투명한 재료, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어지고 평판형 또는 필름형으로 형성되어 있다.
투명 도전막(32)은 자외선의 조사에 의해 전기 저항값이 상승하는 성질을 갖는 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 재료로 이루어진다.
투명 도전막(32)은 제1 영역(321)과, 제1 영역(321)에 인접하여 형성된 제2 영역(322)을 갖는다.
제1 영역(321)은 전기 저항값이 비교적 낮은 저저항 영역이다. 제1 영역(321)의 전기 저항값(표면 저항)은 예를 들어 1O3Ω/□ 이하로 할 수 있다.
제1 영역(321)은 투명 도전 회로를 구성하는 배선부(320)로 되어 있다.
제1 영역(321)의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 일정 폭의 라인 형상으로 할 수 있다.
제2 영역(322)은 제1 영역(321)보다 전기 저항값이 높은 고저항 영역이다.
제2 영역(322)의 전기 저항값(표면 저항)은 제1 영역(321)의 전기 저항값의 104배 이상(바람직하게는 1O5배 이상)으로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 1O8Ω/□ 이상으로 할 수 있다.
제2 영역(322)의 전기 저항값을 제1 영역(321)의 전기 저항값의 104배 이상으로 함으로써, 인접하는 배선부(320)사이의 절연성을 높이고 또한 배선부(320)의 도전성을 양호하게 할 수 있다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로는 예를 들어, 화학식 1에 나타내는 폴리티오펜계 고분자로 이루어지는 주쇄를 갖는 도핑되어 있지 않은 고분자에 요오드 등의 할로겐, 혹은 다른 산화제를 도핑함으로써 상기 고분자를 부분 산화하여 양이온 구조를 형성시킨 것을 사용할 수 있다.
Figure 112007045534675-PCT00003
화학식 1에 있어서, 기 R1, R2는 각각 서로 독립적으로 선택할 수 있다. 그 선택지로는 수소 원자; 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자; 시아노기; 메틸, 에틸, 프로필, 부틸(n―부틸), 펜틸(n―펜틸), 헥실, 옥틸, 도데실, 헥사데실, 옥타데실 등의 직쇄 알킬기; 이소프로필, 이소부틸, sec―부틸, tert―부틸, 이소펜틸, 네오펜틸 등의 분지된 알킬기; 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, 이소부톡시, sec―부톡시, tert―부톡시 등의 직쇄 또는 분지된 알콕시기;비닐, 프로페닐, 알릴, 부테닐, 오레일 등의 알케닐기, 에티닐, 프로피닐, 부티닐 등의 알키닐기; 메톡시메틸, 2―메톡시에틸, 2―에톡시에틸, 3―에톡시프로필 등의 알콕시알킬기; C2H5O(CH2CH2O)mCH2CH2기(m은 1 이상의 정수), CH3O(CH2CH2O)mCH2CH2기(m은 1 이상의 정수) 등의 폴리에테르기; 플루오로메틸기등, 상기 치환기의 불소 등의 할로겐 치환 유도체 등이 예시된다.
도전성 고분자는 주쇄에 π-공액 결합을 포함하는 것이 바람직하다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로는 3, 4―에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)가 바람직하다. 특히, PEDOT를 폴리스티렌술폰산(PSS)에 도핑한 PEDOT-PSS가 바람직하다.
PEDOT-PSS로 된 도전막은 예를 들어 다음과 같이 제작할 수 있다.
3, 4―에틸렌디옥시티오펜모노머에 Fe(III)트리스―p―톨루엔술포네이트 용액, 이미다졸의 1―부타놀 용액을 가하고, 이것을 기재 상에 도포하고 가열하여 건조한 후, 메탄올 중에서 린스하여 Fe(II)비스―p―톨루엔술포네이트를 제거한다.
폴리티오펜계 도전성 고분자로서 사용가능한 시판품으로는 스타르크브이텍 주식회사의 BaytronP, 나가세산업 주식회사의 Denatron #5002LA, 아그파 게버트사의 Orgacon S300을 들 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시형태의 투명 도전 회로 기판(311)을 제조하는 방법을 설명한다
도 7a에 나타낸 바와 같이, 기재(31) 상에 그 전면에 걸쳐 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 원료액을 도포하는 것 등에 의해 거의 일정 두께의 투명 도전막(323)을 형성하고, 도전 기판(310)을 얻는다(성막 공정).
원료액의 도포는 딥 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅 등에 의해 할 수 있다. 투명 도전막(323)은 도포 이외의 방법에 의해 형성할 수도 있다.
도 7b에 나타낸 바와 같이, 투명 도전막(323)에 자외선(34)을 조사한다.
이 때, 투명 도전막(323)에 비투과부(331)와 투과부(332)를 갖는 마스크(33)를 형성하고, 마스크(33)를 통하여 자외선(34)을 조사한다(자외선 조사 공정).
자외선(34)의 파장은 예를 들어 230∼280nm이다.
자외선(34)의 강도는 100mW 이상이 바람직하고, 조사 시간은 1분 이상이 바람직하다.
도 7c에 나타낸 바와 같이, 투과부(332)를 통해서 자외선(34)이 조사된 부분(조사부)은 도전성이 저하되고 고저항 영역인 제2 영역(322)이 된다.
비투과부(331)에 의해 자외선(34)이 차단된 부분(비조사부)는 도전성이 저하되지 않고 저저항 영역인 제1 영역(321)이 된다.
도 8은 조사부와 비조사부의 표면 저항값의 시간에 따른 변화의 일례를 나타내는 것이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 비조사부에서는 저항값의 변화가 적은 에 대해서 조사부에서는 저외선(34)의 조사에 의해 서서히 저항값이 상승한다.
자외선(34)의 조사 방향이 투명 도전막(323)에 대해서 거의 수직인 경우에는 영역(321, 322)은 단면이 대략 직사각형이 된다.
이상의 조작에 의해 도 6에 나타내는 투명 도전 회로 기판(311)을 얻을 수 있다.
투명 도전 회로 기판(311)은 투명 도전막(32)이 배선부(320)가 되는 제1 영역(321)(저저항 영역)과 제2 영역(322)(고저항 영역)을 구비하고 있다.
이 때문에, 인쇄에 의해 배선부를 형성한 종래품에 비해 번짐 등에 의한 배선부의 형성 불량이 생기지 않고 정확한 형상의 제1 영역(321)을 형성할 수 있다.
따라서, 배선부(320)의 도전성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 폭이 좁은 배선부(320)를 용이하게 형성할 수 있다.
투명 도전 회로 기판(311)은 제1 영역(321)과 제2 영역(322)이 모두 투명 도전막(32) 내에 형성되기 때문에 구조가 간략하다. 이 때문에, 제조가 용이하고 저비용화가 가능하다.
또한, 제1 영역(321)의 형상을 정확하게 형성할 수 있기 때문에 제1 영역(321)의 도전성을 저하시키지 않고 투명 도전막(32)를 얇게 형성할 수 있다.
따라서, 투명 도전막(32)의 광투과성을 높일 수 있다.
또한, 투명 도전 회로 기판(311)에서는 제1 영역(321)과 제2 영역(322)이 모두 투명 도전막(32) 내에 형성되기 때문에 그 표면이 평탄하게 된다. 이 때문에, 인쇄에 의해 배선부를 형성한 종래품에 비해 배선부(320)를 다층화하는 것이 용이하다.
상기 제조방법에서는 자외선(34)을 투명 도전막(323)의 일부에 조사하여 조사 부분을 제2 영역(322)이라고 하고, 비조사 부분을 제1 영역(321)으로 하기 때문에 용이한 조작으로 제1 영역(321) 및 제2 영역(322)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 성막 공정 및 자외선 조사 공정에는 건식 공정을 채용할 수 있기 때문에 수율을 높일 수 있다. 또한, 폐액의 배출량을 억제할 수 있어 환경 보전 관점에서도 바람직하다.
자외선(34)이 조사된 부분에서 투명 도전막(323)의 도전성이 저하되는 이유는 분명하지 않지만 다음과 같이 추측할 수 있다.
즉, 폴리티오펜계 도전성 고분자에서는 분자 내의 결합 에너지가 자외선의 에너지 영역에 있기 때문에 자외선의 조사에 의해 그 결합이 라디칼 해열되고, 그 결과, 도전성이 저하되는 것으로 생각할 수 있다.
본 발명에서는 자외선 조사 공정에 앞서 투명 도전막(323)을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 수행하는 것이 바람직하다.
이 공정에서의 온도 조건은 예를 들어 50∼130℃로 할 수 있다. 처리 시간은 1∼10분이 바람직하다.
투명 도전막(323)을 경화시킴으로써 자외선 조사 공정에 있어서 마스크(33)를 투명 도전막(32)에 맞대어 접촉시킬 수 있다.
따라서, 비투과부(331) 및 투과부(332)의 형상에 정확하게 대응되게 영역(321, 322)을 형성할 수 있다.
투명 도전 회로 기판(311)이 적용되는 전자 디바이스로는 투명 도전 회로 기판(311) 상에 발광 소자(미도시)가 설치된 유기EL장치 등의 표시 장치를 들 수 있다.
투명 도전 회로 기판(311)은 투명 도전막(32)의 두께를 균일하게 할 수 있기 때문에 투명 도전막(32)의 광투과성을 균일하게 할 수 있다.
이 때문에, 투명 도전 회로 기판(311)을 유기EL장치 등의 표시 장치에 사용하는 경우에는 표시 특성을 높일 수 있다.
또한, 전자 디바이스 외의 예로는 투명 도전 회로 기판(311)상에 공간을 두어 도전층(미도시)이 마련되고, 위쪽으로부터의 압력에 의해 도전층을 배선부(320)에 접촉시킬 수 있도록 된 터치 패널을 들 수 있다.
(실시예 3-1)
길이 15cm, 폭 15cm, 두께 188μm의 PET필름(토레이사 제품: 루미러 S10)으로 된 기재(31) 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전 잉크(나가세산업 주식회사 제품: Denatron #5002LA)로 이루어지는 투명 도전막(323)을 딥 코 팅에 의해 형성하고 도전 기판(310)을 얻었다. 투명 도전막(323)을 80℃에서 2분간 건조시키고 경화시켰다.
투명 도전막(323)에 폭 10mm의 비투과부(331)를 갖는 크롬 마스크(33)를 통하여 자외선(34)을 조사하고 폭 10mm의 제1 영역(321)(배선부(320))과 제2 영역(322)을 갖는 투명 도전 회로 기판(311)을 얻었다. 자외선(34)의 조사 강도는 500mW/cm2, 조사 시간은 15분간으로 하였다.
이 투명 도전 회로 기판(311)에 대해서, 외관, 표면 저항, 광투과율을 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 3-1)
폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함한 페이스트를 사용하고 스크린 인쇄에 의해 기재 상에 배선부를 형성하여 투명 도전 회로 기판을 얻었다. 그 밖의 조건은 실시예 3-1에 준하였다.
이 투명 도전 회로 기판에 대해서, 외관, 표면 저항, 광투과율을 평가했다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 3-1 비교예 3-1
기재 PET 필름 PET 필름
도전성 물질 폴리티오펜계 도전성 고분자 폴리티오펜계 도전성 고분자
배선부 형성법 자외선 조사 스크린 인쇄
배선부 외관 연속되어 있다 기포에 의해 불연속적으로 되어 있다
표면저항 800Ω/□ 5X103Ω/□
광투과율 75% 62%
배선부 폭 10mm 10mm
표 4로부터 투명 도전막(32)에 제1 영역(321)과 제2 영역(322)을 형성하고 제1 영역(321)을 배선부(320)로 하는 실시예 3-1에서는 인쇄법에 의해 배선부를 형성하는 비교예 3-1에 비해 배선부(320)의 형상 불량이 발생하지 않아 양호한 도전성이 얻어진 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 3-1에서는 광투과율면에서도 비교예 3-1보다 우수한 결과가 얻어졌다
(실시예 3-2)
실시예 3-1과 동일하게 하여 도전 기판(310)을 제작하였다.
폭 5mm의 비투과부(331)와 폭 5mm의 투과부(332)를 갖는 크롬 마스크(33)를 통하여 자외선(34)을 조사하고, 폭 5mm의 제1 영역(321)(배선부(320))과 폭 5mm의 제2 영역(322)을 갖는 투명 도전 회로 기판(311)을 얻었다. 자외선(34)의 조사 강도는 500mW/cm2, 조사 시간은 15분으로 하였다. 그 밖의 조건은 실시예 3-1에 준하였다.
비조사 부분인 제1 영역(321)과, 조사 부분인 제2 영역(322)에 대해서, 외관, 표면 저항, 인접하는 배선부(320)사이의 절연성을 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
(비교예 3-2∼3-4)
자외선의 조사 시간을 3분, 5분, 또는 10분간으로 하는 것 외에는 실시예 3-2와 동일하게 하여 투명 도전 회로 기판(311)을 제작하였다. 평가 결과를 표 5에 나타낸다.
실시예 3-2 비교예 3-2 비교예 3-3 비교예 3-4
기재 PET 필름 PET 필름 PET 필름 PET 필름
도전성 물질 폴리티오펜계 도전성 고분자 폴리티오펜계 도전성 고분자 폴리티오펜계 도전성 고분자 폴리티오펜계 도전성 고분자
배선부 형성법 자외선 조사 자외선 조사 자외선 조사 자외선 조사
조사시간 15분 3분 5분 10분
외관 조사부 비조사부 조사부 비조사부 조사부 비조사부 조사부 비조사부
표면저항 1.0X108↑ 800 1.0X104 800 1.0X106 800 1.0X107 800
폭 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm 5mm
배선부간의 절연성 A C C C
(「1.0X108↑ Ω/□」는 측정 한계값 1.0X108Ω/□를 초과한 것을 의미하고, A=양호, C=불량)
표 5로부터 조사부의 저항값은 조사 시간이 길수록 높아지며 15분간의 조사에 의해 배선부간의 절연성이 충분한 투명 도전 회로 기판이 얻어진 것을 알 수 있다.
본 발명의 전자 디바이스의 제조방법은 투명 도전막에 양호한 도전성을 줄 수 있기 때문에 유기EL장치, 터치 패널, 집적회로 등의 정밀한 전자 디바이스에 적용 가능하다.

Claims (14)

  1. 기재 상에 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기재 상에 상기 도전성 고분자를 포함하는 상기 투명 도전막을 형성하는 성막 공정과
    상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사 공정을 가지며,
    상기 자외선 조사 공정에 있어서, 상기 자외선은 도전성 고분자의 흡수 스펙트럼에서의 흡광도가 백그라운드에 대해서 2배 이상이 되는 흡수를 나타내는 파장을 포함하는 전자 디바이스의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 앞서, 상기 투명 도전막을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 갖는 전자 디바이스의 제조방법.
  3. 기재 상에 도전성 고분자 및 라디칼 중합 개시제를 포함하는 투명 도전막을 구비하고,
    상기 투명 도전막은 제1 영역과, 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전 기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영역은 회로를 구성하는 배선부인 전자 디바이스.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 영역의 전기 저항값이, 제1 영역의 전기 저항값의 1O4배 이상인 전자 디바이스.
  6. 기재 상에 도전성 고분자 및 라디칼 중합 개시제를 포함하는 투명 도전막을 구비하고,
    상기 투명 도전막은 제1 영역과, 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 가지며, 상기 제1 영역이 회로를 구성하는 배선부인 투명 도전 회로 기판.
  7. 기재 상에 도전성 고분자 및 라디칼 중합 개시제를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 기재 상에 상기 도전성 고분자를 포함하는 상기 투명 도전막을 형성하 는 성막 공정과,
    상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사 공정을 갖는 전자 디바이스의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 앞서, 상기 투명 도전막을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 갖는 전자 디바이스의 제조방법.
  9. 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고,
    상기 투명 도전막은 제1 영역과, 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 영역은 회로를 구성하는 배선부인 전자 디바이스.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 영역의 전기 저항값이 제1 영역의 전기 저항값의 1O4배 이상인 전자 디바이스.
  12. 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고,
    상기 투명 도전막은 제1 영역과, 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 가지며, 상기 제1 영역이 회로를 구성하는 배선부인 투명 도전 회로 기판.
  13. 기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 구비하고, 상기 투명 도전막이 제1 영역과 상기 제1 영역에 인접하며 제1 영역보다 전기 저항값이 높은 제2 영역을 갖는 전자 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,
    기재 상에 폴리티오펜계 도전성 고분자를 포함하는 투명 도전막을 형성하는 성막 공정과,
    상기 투명 도전막의 일부에 자외선을 조사함으로써 조사 부분을 상기 제2 영역으로 하고 비조사 부분을 상기 제1 영역으로 하는 자외선 조사 공정을 갖는 전자 디바이스의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 자외선 조사 공정에 앞서, 상기 투명 도전막을 건조하여 경화시키는 경화 공정을 갖는 전자 디바이스의 제조방법.
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