一種形成導電功能圖案的圖形化方法與應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種形成導電功能圖案的圖形化方法與應用。該方法包括:在基材表面制備導電層，后在導電層表面覆蓋遮蓋層，再將設有遮蓋層的導電層采用特定波長的UV光照射，后移去遮蓋層，以形成所需的導電功能圖案。該圖形化方法利用特定波長下導電高分子聚合物對UV光照的光敏特性，使未遮蓋的導電高分子聚合物全部或部分失去導電性能，同時只需將導電層經(jīng)屏蔽處理、UV光照即可獲得導電功能圖案。這樣獲得的導電功能圖案的色差小，且光敏導電性良好，經(jīng)光敏蝕刻后導電性穩(wěn)定。同時，該制備工藝簡單，條件易控，成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。另外，該圖形化方法可應用于電容觸摸屏、OLED顯示器、電子標簽以及EL冷光片等方面。
【專利說明】一種形成導電功能圖案的圖形化方法與應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于透明導電材料領域，具體涉及一種形成導電功能圖案的圖形化方法與應用。 【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的氧化銦錫(ITO)鍍膜使用的銦材料價格昂貴，且作為一種稀有金屬，銦的主要產(chǎn)地在中國，預計到2020年左右將耗盡。此外由于ITO材料比較脆弱，生產(chǎn)更大尺寸的導電電極成本將更高，也無法在需彎曲、變形、折疊的情況下使用，因此，目前各國都在紛紛大力研發(fā)各式新技術以及新產(chǎn)品，意欲代替ITO成為透明導電電極的新選擇。從2009年這些技術雖然陸續(xù)進入試樣階段，但因其成本高、設備投資大以及圖形化的缺陷等，始終無法實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，所以出貨量極少。
[0003]近年來隨著導電聚合物技術的發(fā)展，有機導電高分子聚合物開始被用來代替ΙΤ0。這是因為與ITO相比，有機導電高分子聚合物具有一系列的優(yōu)勢，例如，比ITO膜更加柔軟，不容易產(chǎn)生微小裂縫，具有更長的使用壽命；可直接涂布在基材上，在空氣中、且在具有比ITO更低的溫度條件下成膜特性，具有更高的量產(chǎn)能力。另外，結(jié)合各種基材，可制備出柔性透明導電電極，實現(xiàn)彎曲、變形等，在更多領域應用。因此，有機導電高分子聚合物代替ITO作為透明導電電極材料，將引起電子行業(yè)變革式地發(fā)展。
[0004]但是，有機導電高分子聚合物在透明導電電極上大規(guī)模的推廣使用仍然存在圖形化的困難。比如:當使用激光對導電高分子聚合物進行燒蝕圖形化時，由于對非線性圖形加工效率的急劇降低，使得非線性圖案的加工時間隨之急劇增加，給大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)帶來了困難，且現(xiàn)有技術中圖形化工藝步驟復雜，無疑進一步加大了工業(yè)化生產(chǎn)的難度。另外，實際應用中經(jīng)蝕刻形成的圖形不但導電穩(wěn)定性差，且蝕刻形成的圖形顏色色差大，如Λ E以及Λ Lab值較大，不符合生產(chǎn)要求，嚴重影響了視覺效果，造成產(chǎn)品缺陷，甚至無法使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種只需將導電層經(jīng)屏蔽處理，并采用100-400nm波長的UV光照即可獲得導電功能圖案的形成導電功能圖案的圖形化方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種形成該導電功能圖案的圖形化方法的應用。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0008]一種形成導電功能圖案的圖形化方法，包括如下步驟:
[0009]將導電高分子聚合物漿料涂布于基材表面，形成導電層，并對其進行固化處理；
[0010]將制備的圖案模板屏蔽于所述導電層表面，形成遮蓋層；
[0011 ] 將設有遮蓋層的所述導電層采用100_400nm波長的UV光進行照射處理，后移去所述遮蓋層，得到導電功能圖案。
[0012]以及，將上述形成導電功能圖案的圖形化方法應用于電容觸摸屏、OLED顯示器、電子標簽以及EL冷光片中。
[0013]上述形成導電功能圖案的圖形化方法利用100_400nm波長下，導電高分子聚合物對UV光照的光敏特性，使未遮蓋的導電高分子聚合物全部或部分失去導電性能，同時只需將導電層經(jīng)屏蔽處理、UV光照即可獲得導電功能圖案，這樣，不僅使得形成的導電功能圖案的色差幾乎完全消除，且光敏導電性能良好，經(jīng)光敏蝕刻后導電性能穩(wěn)定。同時，該方法制備工藝簡單，條件易控，成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0014]上述形成導電功能圖案的圖形化方法可應用于電容觸摸屏、OLED顯示器、電子標簽以及EL冷光片等方面，從而降低上述產(chǎn)品的色差及生產(chǎn)成本，簡化了上述產(chǎn)品的制備工藝，進一步提聞其導電穩(wěn)定性及良品率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1為本發(fā)明實施例的形成導電功能圖案的圖形化方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例與附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明的另一目的是提供一種形成導電功能圖案的圖形化方法的應用。
[0018]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0019]一種形成導電功能圖案的圖形化方法，其圖形化方法的流程如圖1所示，包括如下步驟:
[0020]S01.將導電高分子聚合物漿料涂布于基材表面，形成導電層，并對其進行固化處理；
[0021]S02.將制備的圖案模板屏蔽于導電層表面，形成遮蓋層；
[0022]S03.將設有遮蓋層的導電層采用100_400nm波長的UV光進行照射處理，后移去遮蓋層，得導電功能圖案。
[0023]上述步驟SOl中，基材為玻璃類、晶片類、聚酯類，聚烯烴類的一種。作為優(yōu)選實施例，上述基材優(yōu)選為易于形成撓性基板的聚對苯二甲酸乙二醇酯的膜或片材。具體地，該基材為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜。
[0024]上述步驟SOl中，導電高分子聚合物為聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯衍生物、聚苯胺衍生物、聚噻吩衍生物中的一種或兩種以上復合物。這樣的有機導電高分子聚合物具有較大的共軛體系，使得η電子趨向于沿著聚合物鏈發(fā)生離域，正是依靠這種η電子的流動促使材料表現(xiàn)出良好的導電性，且有機導電高分子聚合物具有良好的柔韌性以及更長的使用壽命，涂布時操作簡單，適于規(guī)模生產(chǎn)。
[0025]作為優(yōu)選實施例，上述導電高分子聚合物為擁有良好溶解性、高電導率以及環(huán)境穩(wěn)定性強的聚(3，4-二烷氧基氧噻吩)和/或其衍生物，例如CLEVIOS PHC V4或CLEV10SP H500。當然，該導電高分子聚合物可以單獨使用也可以多種混合使用，同時也可以形成水基分散體，或與適當?shù)娜軇┘疤砑觿┗旌闲纬梢环N復合配方材料。
[0026]上述步驟SOl中，上述導電高分子聚合物漿料的重量百分濃度為60~90%。這是因為該導電高分子聚合物漿料的含量小于60被％時，則容易導致該導電層涂布不均勻，使用時表觀出導電穩(wěn)定性差，色差大；含量大于90wt%時，則該導電高分子聚合物比較難獲得所希望的高透明度，如涂層高于85%的透過率。
[0027]當然，上述漿料可以過濾后使用，也可以直接使用。但為獲得高質(zhì)量的導電功能圖案，在對基材表面進行涂布前，先對該漿料進行過濾處理。具體的過濾處理，如通過尼龍或滌綸等制成的過濾布過濾，為現(xiàn)有技術，在此不再贅述。同樣，涂布方式可采用刷涂、噴涂、旋涂或輥涂等常規(guī)方法，在此不再贅述。另外，本發(fā)明實施例采用涂布機完成整個涂布過程。
[0028]上述步驟SOl中的固化處理具體為:將涂布好導電層的基材轉(zhuǎn)移至烘烤設備中進行烘烤，烘烤溫度為60-150°C，以便固化導電圖層。當然，本實施例中的固化處理也可采用常規(guī)方法，例如暖風或熱板上80°C~180°C下干燥5min~lmin。另外，由于UV光透過率會隨著導電層的厚度有所變化，為減小甚至消除導電圖案的色差，該固化處理后形成的導電層厚度為0.1~I μ m，進一步優(yōu)選為10-500nm。
[0029]上述步驟S02中，根據(jù)印制電路板的實際線路圖形，將具體的線路圖復制到透光率為0%的模板上，即得陽圖模板。其中，陽圖模板制備工藝采用常規(guī)方法，在此不再贅述。然后，將制備的陽圖模板直接遮蓋在導電層表面或?qū)⑼腹饴蕿?%的材料按照線路圖的具體形狀直接涂覆于導電層表面，從而形成遮蓋層。這樣，遮蓋層以遮蓋的方式保護導電層被遮蓋的部分不受到下一步UV光照的影響。另外，該陽圖模板可以為菲林模板，鉻板或各種保護膠等。
[0030]通常，用于IXD等顯示器或有機EL時的透明導電膜的最小線寬根據(jù)顯示器的畫面尺寸及分辨率而不同，大致為2-500 μ m。因此，為滿足上述顯示屏的尺寸及分辨率的要求，上述線路圖的最小線寬必須為500 μ m以下。同時，為避免線路瞬間波動時容易燒斷線路的現(xiàn)象發(fā)生，提高線路的電阻，本發(fā)明實施例進一步減小線路的截面積，即線寬。在優(yōu)選實施例中，最小線寬優(yōu)選為300 μ m以下，進一步線寬更優(yōu)選為30 μ m以下。
[0031]上述步驟S03中，將設有遮蓋層的導電層采用波長為100_400nm的UV光下進行照射，即進行光蝕刻。當然，使用的紫外光源在此不加限定，可以采用準分子激光及YAG激光等使用的高次諧波光。
[0032]作為優(yōu)選實施例，上述光蝕刻所采用的UV光波長優(yōu)選為150_254nm。這是因為在150-254nm范圍內(nèi)，有機導電高分子聚合物具有較強的紫外光吸收能力，導致其分解成離子、游離態(tài)原子、以及受激的分子或電子，且空氣中氧分子在該波長范圍內(nèi)同樣具有強烈吸收能力，使得氧氣分子分解產(chǎn)生極為活潑的原子氧，在原子氧的作用下，導電高分子聚合物也易發(fā)生降解斷鏈，從而導致η電子的流動鏈斷裂，最終使其失去導電性能。另外，當波長小于150nm時，UV的輻照強度容易損失，不容易使導電高分子聚合物的電阻有效上升；而當波長大于254nm時，導電高分子聚合物對UV的吸收效率不夠，同樣無法實現(xiàn)有機導電高分子聚合物的電阻有效上升。
[0033]上述形成導電功能圖案的圖形化方法利用150_254nm波長下有機導電高分子聚合物易吸收紫外光發(fā)生降解斷鏈，導致其η電子流動`鏈隨之斷裂，從而使未遮蓋的導電高分子聚合物全部或部分失去導電性能。同時該圖形化方法只需將導電層經(jīng)屏蔽處理、UV光照即可獲得導電功能圖案，這樣，不僅使得形成的導電功能圖案的色差幾乎完全消除，且光敏導電性能良好，經(jīng)光敏蝕刻后導電性能穩(wěn)定。同時，該方法制備工藝簡單，條件易控，成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0034]此外，正是由于上述形成導電功能圖案的圖形化方法具有如上所述的優(yōu)點，本發(fā)明實施例還提供一種用于電容觸摸屏、OLED顯示器、電子標簽以及EL冷光片等方面的應用，從而降低上述產(chǎn)品的色差及生產(chǎn)成本，簡化了上述產(chǎn)品的制備工藝，進一步提高其導電穩(wěn)定性及良品率。
[0035]現(xiàn)以形成導電功能圖案的圖形化方法以及應用為例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0036]實施例1
[0037]—種形成導電功能圖案的圖形化方法，包括如下步驟:
[0038]Sll.選擇PET片材作為基材，在其表面涂布H.C.Starck公司制備的CLEVIOSPH500(包括聚(3，4-亞乙基二氧噻吩))導電高分子聚合物漿料，得到厚度為500nm的導電層，后將該導電層在清潔的烘箱內(nèi)110°C溫度下熱烘烤10分鐘；
[0039]S12.將制備好的線路圖圖案模板遮蓋于烘烤后的導電層表面，形成遮蓋層；
[0040]S13.在該遮蓋層上，使用222nm波長，照射能量為lOOOOmJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘后移去遮蓋層，即得線路圖的導電功能圖案。
[0041]實施例2 [0042]一種形成導電功能圖案的圖形化方法，其具體步驟與實施例1相似，區(qū)別在于:實施例2中選用的導電高分子聚合物衆(zhòng)料為Panipol公司制備的Pan_tPanipol (包括聚苯胺)，且實施例2使用254nm且照射能量為12000mJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘。具體步驟如下:
[0043]S21.選擇PET片材作為基板，在其表面涂布Panipol公司制備的Pan_tPanipol(包括聚苯胺)導電高分子聚合物漿料，得到厚度為500nm的導電層，后將該導電層在清潔的烘箱內(nèi)110°C溫度下熱烘烤10分鐘；
[0044]S22.將制備好的線路圖圖案模板遮蓋于烘烤后的導電層表面，形成遮蓋層；
[0045]S23.在該遮蓋層上，使用254nm且照射能量為12000mJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘，后移去遮蓋層，即得線路圖的導電功能圖案。
[0046]實施例3
[0047]一種形成導電功能圖案的圖形化方法，其具體步驟與實施例1相似，區(qū)別在于:實施例3中選用的高分子聚合物漿料為H.C.Starck公司制備的CLEVIOSP HC V4 (包括聚(3，4-亞乙基二氧噻吩))，且實施例3使用185nm且照射能量為8000mJ/cm2的UV光照射裝置照射。具體步驟如下:
[0048]S31.選擇PET片材作為基板，在其表面涂布H.C.Starck公司制備的CLEVIOS PHC V4(包括聚(3，4-亞乙基二氧噻吩))高分子聚合物漿料，得到厚度為500nm的導電層，后將該導電層在清潔的烘箱內(nèi)110°C溫度下熱烘烤10分鐘；
[0049]S32.將制備好的線路圖圖案模板遮蓋于烘烤后的導電層表面，形成遮蓋層；
[0050]S33.在該遮蓋層上，使用185nm且照射能量為8000mJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘，后移去遮蓋層，即得線路圖的導電功能圖案。
[0051]對比實施例1[0052]一種形成導電功能圖案的圖形化方法，其具體步驟與實施例1相似，區(qū)別在于:對比實施例1中選用的導電高分子聚合物衆(zhòng)料為Panipol公司制備的Pan_t Panipol (包括聚苯胺)，且對比實施例1使用365nm且照射能量為20000mJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘。具體步驟如下:
[0053]S1.選擇PET片材作為基板，在其表面涂布Panipol公司制備的Pan_tPanipol(包括聚苯胺)導電高分子聚合物漿料，得到厚度為500nm的導電層，后將該導電層在清潔的烘箱內(nèi)110°C溫度下熱烘烤10分鐘；
[0054]S2.將制備好的線路圖圖案模板遮蓋于烘烤后的導電層表面，形成遮蓋層；
[0055]S3.在該遮蓋層上，使用365nm且照射能量為20000mJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘，后移去遮蓋層，即得線路圖的導電功能圖案。
[0056]對比實施例2
[0057]—種形成導電功能圖案的圖形化方法，其具體步驟與實施例1相似，區(qū)別在于:對比實施例2中選用的導電高分子聚合物漿料為H.C.Starck公司制備的CLEVIOS PH500 (包括聚(3，4-亞乙基二氧噻吩))，且對比實施例2使用254nm且照射能量為lOOOmJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘。具體步驟如下:
[0058]S1.選擇PET片材作為基板，在其表面涂布H.C.Starck公司制備的CLEVIOSPH500(包括聚(3，4-亞乙基二氧噻吩))導電高分子聚合物漿料，得到厚度為500nm的導電層，后將該導電層在清潔的烘箱內(nèi)110°C溫度下熱烘烤10分鐘；
[0059]S2.將制備好 的線路圖圖案模板遮蓋于烘烤后的導電層表面，形成遮蓋層；
[0060]S3.在該遮蓋層上，使用254nm且照射能量為lOOOmJ/cm2的UV光照射裝置照射3分鐘，后移去遮蓋層，即得線路圖的導電功能圖案。
[0061]對比實施例3
[0062]一種形成導電功能圖案的圖形化方法，其具體步驟與實施例1相似，區(qū)別在于:對比實施例3采用傳統(tǒng)的黃光蝕刻方法。具體步驟如下:
[0063]S1.選擇PET片材作為基板，在其表面涂布H.C.Starck公司制備的CLEVIOSPH500(包括聚(3，4-亞乙基二氧噻吩))導電高分子聚合物漿料，得到厚度為500nm的導電層，后將該導電層在清潔的烘箱內(nèi)110°C溫度下熱烘烤10分鐘；
[0064]S2.將感光膠涂覆于導電層表面，然后將制備好的線路圖圖案模板遮蓋于已涂覆好的感光膠表面，形成遮蓋層；
[0065]S3.在該遮蓋層上，使用365nm且照射能量為20000mJ/cm2的UV光照射裝置照射
0.5分鐘，使感光膠曝光、硬化。
[0066]S4.移去線路圖圖案模板后，經(jīng)過酸堿清洗，使曝光區(qū)域的感光膠下方的導電層隨感光膠的破壞被剝離，即得到線路圖的導電功能圖案。
[0067]性能測試:
[0068]將上述實施例1~3和對比實施例1~3制備的線路圖的導電功能圖案進行相關性能測試。測試方法如下:
[0069](I)光敏導電效果:通過萬用表測試UV光照射后兩個方塊圖形之間的方塊電阻來評價光敏導電性變化效果，其中，評價標準如下:
[0070]〈方塊電阻〉[0071]①大于2 XlO8 Ω:良好
[0072]②2Χ107_2Χ108Ω:—般
[0073]③小于2 XlO7 Ω:差
[0074](2)色差效果:通過X-rite色彩校準儀測量透射光色密度，根據(jù)照射前與照射后未遮蓋的導電層顏色上的差異，測量導電層上的色差變化，評價標準如下:
[0075]<色差變化>
[0076]①小于0.1:良好
[0077]②0.2-0.3:—般
[0078]③大于0.3:差
[0079](3)導電穩(wěn)定性效果:通過將制備好的基材整體放入60°C，90%的恒溫恒濕箱中放置240小時后取出測試電阻值，放置后的電阻值R2與放置前的電阻值Rl進行對比(R2/Rl )，評價標準如下:
[0080]①小于1.3:良好
[0081]②1.3-0.4:—般
[0082]③大于1.5:差
[0083]經(jīng)上述測試，各測試結(jié)果如下述表1所示，其中Pl表示為:CLEV10SP HC V4 ；P2表示為:聚苯胺；P3表示為:CLEV10S PH500。
[0084]表1
[0085]
【權利要求】
1.一種形成導電功能圖案的圖形化方法，包括如下步驟: 將導電高分子聚合物漿料涂布于基材表面，形成導電層，并對其進行固化處理； 將制備的圖案模板屏蔽于所述導電層表面，形成遮蓋層； 將設有遮蓋層的所述導電層采用100-400nm波長的UV光進行照射處理，后移去所述遮蓋層，得導電功能圖案。
2.根據(jù)權利要求1所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述波長為150_254nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述導電高分子聚合物漿料的重量百分濃度為60~90%。
4.根據(jù)權利要求1~3任一所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述導電高分子聚合物為聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯衍生物、聚苯胺衍生物、聚噻吩衍生物中的一種或兩種以上復合物。
5.根據(jù)權利要求4所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述導電高分子為聚(3，4- 二烷氧基氧噻吩)和/或其衍生物。
6.根據(jù)權利要求5所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，經(jīng)固化處理后的所述導電層的厚 度為Inm~10 μ m。
7.根據(jù)權利要求1~3任一所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述基材選自玻璃類、晶片類、聚酯類或聚烯烴類的一種。
8.根據(jù)權利要求1~3任一所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述導電功能圖案為2-500 μ m線寬的線路圖。
9.根據(jù)權利要求8所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，其特征在于，所述線路圖的最小線寬為30 μ m以下。
10.權利要求1~9任一所述的形成導電功能圖案的圖形化方法，應用于電容觸摸屏、OLED顯示器、電子標簽以及EL冷光片中。
【文檔編號】C03C17/28GK103613281SQ201310535474
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2013年11月1日
【發(fā)明者】周忠 申請人:深圳市海富萊電子有限公司