TW201621087A - 用於銀奈米線的蝕刻劑組合物 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種用於沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線的蝕刻劑組合物，該蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。它可快速滲透到由於塗覆有保護塗層材料而難以進行圖案化和蝕刻處理的銀奈米線中，切斷銀奈米線，除去其導電性，因而蝕刻速率得到提高，由此它可提高蝕刻處理的效率。

Description

用於銀奈米線的蝕刻劑組合物 發明領域
本發明涉及一種用於沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線的蝕刻劑組合物，該蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。
發明背景
隨著聚焦於LCD和太陽能產業的薄顯示器領域最近的快速擴展，對透明導電膜的需求激增。迄今為止，主要使用ITO(銦錫氧化物)作為透明導電膜材料。然而，ITO電極在玻璃基板的處理條件下製成，並且，在塑膠基板上濺射的情況下，電極層的柔性不夠。因此，它具有以下缺點：它難以用作柔性顯示器用透明電極，而且製造成本過高。
因此，替代透明ITO電極的研究正在進行中。在這些研究中，銀奈米線作為ITO的替代材料而被關注，並且，使其在各種應用(諸如觸摸面板、太陽能電池、可再充電電池等)中市售可得的研究和開發正在進行中。
具體地，銀奈米線替代ITO透明電極的資訊技術(IT)設備用觸控式螢幕面板(TSP)已被開發並且是市售 可得的。在觸控式螢幕面板的情況下，表面方阻值為80~120Ω/□，低於ITO膜的表面方阻值200~400Ω/□。因此，有利於作成大的。以這種方式，需要開發用於銀奈米線的蝕刻劑組合物，但是當使用常規蝕刻劑組合物時，已表現出以下缺點：由於過度蝕刻或不均勻蝕刻的銀(Ag)而出現佈線翹起或剝離，以及佈線的側面輪廓變差。
因此，韓國專利申請公佈號10-2008-0110259公開了一種蝕刻劑組合物，其中，磷酸二氫鈉(NaH2PO4)作為添加劑添加到由磷酸、硝酸、乙酸和水組成的常規蝕刻劑組合物中。然而，它已表現出以下局限性：當蝕刻為保護銀奈米線而塗覆有保護塗層(overcoating)材料的銀奈米線時，該蝕刻劑組合物不能快速滲透到在保護塗層材料內的銀奈米線中，保護塗層材料中的蝕刻速率緩慢，因而蝕刻處理的效率低。
引文列表
專利文獻
專利文獻1：韓國專利申請公佈號10-2008-0110259
發明概要
因此，本發明已考慮相關領域中遇到的問題，並且本發明的目的是提供一種蝕刻劑組合物，它可快速滲透到由於塗覆有保護塗層材料而難以進行圖案化和蝕刻處理的銀奈米線中，切斷銀奈米線，除去其導電性，因而蝕刻 速率得到提高，由此它可提高蝕刻處理的效率。
為了實現上述目的，本發明提供一種用於沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線的蝕刻劑組合物，所述蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。
根據本發明的一個實施方式，基於組合物的總重量，所述蝕刻劑組合物包含：50~70重量%的磷酸；5~9重量%的硝酸；5~20重量%的乙酸；0.1~7重量%的氟化合物；以及餘量的去離子水。
根據本發明的其它實施方式，所述氟化合物是選自由氟化銨(NH4F)、氟化鈉(NaF)、氟化鉀(KF)、氟化氫銨(NH4F‧HF)、氟化氫鈉(NaF‧HF)和氟化氫鉀(KF‧HF)組成的組中的一種或多種。
根據本發明的其它實施方式，所述銀奈米線塗覆有保護塗層材料。
根據本發明的其它實施方式，所述保護塗層材料以聚二甲基矽氧烷(PDMS)進行塗覆。
進一步，本發明還提供一種使用包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物的組合物來蝕刻沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線的方法。
本發明的蝕刻劑組合物可快速滲透到由於塗覆有保護塗層材料而難以進行圖案化和蝕刻處理的銀奈米線 中，切斷銀奈米線，除去其導電性，因而蝕刻速率得到提高，由此它可提高蝕刻處理的效率。
由結合附圖的以下詳細描述，將更清楚地理解本發明的上述以及其它目的、特徵和優點，在附圖中：圖1示出實施例1的蝕刻劑組合物的蝕刻輪廓的評價結果；圖2示出實施例4的蝕刻劑組合物的蝕刻輪廓的評價結果；以及圖3示出比較例1的蝕刻劑組合物的蝕刻輪廓的評價結果。
較佳實施例之詳細說明
在下文中，將給出本發明的詳細描述。
本發明提供一種用於沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線的蝕刻劑組合物，所述蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物；以及一種使用該組合物蝕刻銀奈米線的方法。
本發明的特徵在於：通過包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物，它可快速滲透到由於塗覆有保護塗層材料而難以進行圖案化和蝕刻處理的銀奈米線中，切斷銀奈米線，除去其導電性，因而蝕刻速率得到提高，由此它可提高蝕刻處理的效率。
在下文中，將給出本發明的詳細描述。
磷酸是主氧化劑，其通過銀奈米線的氧化起到濕蝕刻的作用。
基於蝕刻劑組合物的總重量，磷酸的含量優選為50~70重量%，優選為60~70重量%。
如果本發明的組合物中磷酸的含量小於50重量%，則銀奈米線的蝕刻速率降低，因而由於蝕刻處理的時間增加而難以應用該處理。
相反，如果磷酸的含量超過70重量%，則金屬膜的剩餘面積變小，因而難以用作電極。
硝酸是輔助氧化劑，其通過銀奈米線的氧化起到濕蝕刻的作用。
基於蝕刻劑組合物的總重量，硝酸的含量優選為5~9重量%。
如果本發明的組合物中硝酸的含量小於5重量%，則由於蝕刻能力不足而不能實現充分蝕刻。
相反，如果硝酸的含量超過9重量%，則由於光刻膠中產生裂縫而在圖案中可能出現短路(short circuit)的問題。
乙酸充當控制反應速率等的緩衝劑，它控制硝酸的分解速率，並且它通常起到降低降解速率的作用。
基於蝕刻劑組合物的總重量，乙酸的含量優選為5~20重量%，優選為5~15重量%。
如果本發明的組合物中乙酸的含量小於5重量%，則存在以下問題：銀奈米線蝕刻不均勻，以及由於在基板 中蝕刻速率不均勻而可能產生污漬。
相反，如果乙酸的含量超過20重量%，產生很多泡沫，因而可能不蝕刻銀奈米線。
氟化合物保護銀奈米線，它提高蝕刻劑組合物滲透到均勻塗覆的保護塗層材料中的速率，它快速破壞銀奈米線並除去其導電性，因而蝕刻速率得到提高。進一步，它有效地除去在保護塗層材料中被蝕刻的已蝕刻的銀奈米線，因此不留殘渣。
基於蝕刻劑組合物的總重量，氟化合物的含量優選為0.1~7重量%。
如果本發明的組合物中氟化合物的含量小於0.1重量%，則不提高蝕刻速率。
相反，如果氟化合物的含量超過7重量%，則可能造成對銀奈米線的過度蝕刻。
在傳統玻璃的情況下，即使使用包含少量氟化合物的蝕刻劑組合物，也明顯產生玻璃損壞。然而，沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線沒有這樣的玻璃損壞，因而在不發生銀奈米線過度蝕刻的範圍內可增加氟化合物的含量。
更具體地，當蝕刻金屬(包括銀奈米線)時，在金屬蝕刻過程中蝕刻劑組合物影響玻璃。對於氟化合物，它大量誘導玻璃刻蝕，因而很容易使玻璃破碎或者不能再利用(當在處理中出現缺陷時，除去沉積在玻璃上的圖案再次使用玻璃)。
具體地，對於包含磷酸、硝酸和乙酸作為主要成分的蝕刻劑組合物，因為即使當含有少量氟化合物時玻璃蝕刻的程度也高度增加，所以已經避免使用氟化合物。
然而，當蝕刻沉積在膜上而非玻璃上的銀奈米線時，氟化合物造成的膜損壞小於玻璃損壞，並且不直接影響塗覆有保護塗層材料的膜。因此，氟化合物的使用相對自由。
氟化合物是選自由氟化銨(NH4F)、氟化鈉(NaF)、氟化鉀(KF)、氟化氫銨(NH4F‧HF)、氟化氫鈉(NaF‧HF)和氟化氫鉀(KF‧HF)組成的組中的一種或多種。優選僅使用一種氟化合物，但為了蝕刻劑組合物的性能可使用兩種或更多種的組合。
除了上述成分之外，蝕刻劑組合物可進一步包含蝕刻劑、表面活性劑、pH調節劑。
蝕刻劑組合物可包含餘量的去離子水，使得總重量的重量變為100重量%，並且優選去離子水具有用於半導體加工的純度，以及使用18MΩ/cm以上的水。
本發明的組合物用於蝕刻塗覆有保護塗層材料的銀奈米線。進一步，它也可用於蝕刻銦氧化物層，或使用銦氧化物層和銀奈米線的單層或多層。
在下文中，將參考下面的實施例對本發明進行更詳細的描述。然而，這些實施例是為了說明本發明而提出的，而本發明的範圍不受限於這些實施例，並且可對這些實施例進行多種修訂和修改。
實施例1至4和比較例1至7：用於銀奈米線的蝕刻劑組合物的製備
根據下面表1中給出的組成和含量製備了蝕刻劑組合物。
測試例：測試樣品的製備和蝕刻輪廓的評價
將銀奈米線和保護塗層材料聚二甲基矽氧烷塗覆在柔性顯示器用膜上，並且通過光刻工藝在基板上形成具有預定圖案的光刻膠。此後，使用表1的各蝕刻劑組合物對銀奈米線膜進行蝕刻處理。
使用噴霧型蝕刻機(ETCHER(TFT)，購自SEMES)，並且將蝕刻處理中蝕刻劑組合物的溫度設置為約40℃。蝕刻時間為約180秒。使用SEM(VK-X200，購自KEYENCE)觀察蝕刻處理中蝕刻的銀奈米線膜的輪廓。結 果示於下面的表2和圖1~3中。
圖1~3示出蝕刻劑組合物的蝕刻輪廓的評價結果。圖1是使用實施例1的結果，圖2是使用實施例4的結果，而圖3是使用比較例1的結果。
<蝕刻均勻性>
○：未圖案化部分的銀奈米線清晰地被蝕刻，並且未產生殘渣
X：未圖案化部分的銀奈米線被蝕刻，但部分產生殘渣
未蝕刻：大多數未圖案化部分的銀奈米線未被蝕刻而仍保留
未形成圖案(Pattern Out)：圖案化部分的銀奈米線全部被蝕刻而未形成圖案
<蝕刻直線度>
○：圖案形成為直線
X：圖案的端部形成為曲線或不均勻地形成
未蝕刻：大多數未圖案化部分的銀奈米線未被蝕刻而仍保留
未形成圖案：圖案化部分的銀奈米線全部被蝕刻而未形成圖案(當出現未蝕刻或未形成圖案時不能確認直線度)
參照上面表2和圖1~3，在根據實施例1~4的包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物的蝕刻劑組合物的情況下，在保護塗層材料中的銀奈米線完全被蝕刻。否則，在比較例1~7的蝕刻劑組合物情況下，在保護塗層材料中的銀奈米線未被完全蝕刻，並且觀察到部分未蝕刻。

Claims (5)

  1. 一種用於沉積在柔性顯示器用膜上的銀奈米線的蝕刻劑組合物，所述蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、乙酸和氟化合物。
  2. 根據請求項1所述的蝕刻劑組合物，基於所述組合物的總重量，包含：50~70重量%的磷酸；5~9重量%的硝酸；5~20重量%的乙酸；0.1~7重量%的氟化合物；以及餘量的去離子水。
  3. 根據請求項1所述的蝕刻劑組合物，其中，所述氟化合物是選自由氟化銨(NH4F)、氟化鈉(NaF)、氟化鉀(KF)、氟化氫銨(NH4F．HF)、氟化氫鈉(Na．HF)和氟化氫鉀(KF．HF)組成的組中的一種或多種。
  4. 根據請求項1所述的蝕刻劑組合物，其中，所述銀奈米線塗覆有保護塗層材料。
  5. 根據請求項4所述的蝕刻劑組合物，其中，所述保護塗層材料以聚二甲基矽氧烷(PDMS)進行塗覆。
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