在透明部件中的以及與其相關(guān)的改進的制作方法
【專利摘要】一種透明部件，包括具有一個界面表面的一個基片(1)，該基片帶有沉積在其界面表面上的導電銅的圖案(2)，其中該銅具有一個硫化銅表面涂層(3)。發(fā)現(xiàn)的是，帶有適當?shù)乇〉牧蚧~涂覆層的該銅與未涂覆的銅相比已經(jīng)降低了可見度，這樣使得該金屬圖案對觀察者來說是更少分散注意力的。發(fā)現(xiàn)該部件作為一個觸敏式顯示器的部分的應用，其中該基片覆蓋或形成該顯示器的部分，該顯示器上的圖像通過該透明組件是對用戶可見的。
【專利說明】在透明部件中的以及與其相關(guān)的改進
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及透明部件而且關(guān)注一種導電性透明部件，例如一種透明的觸敏部件，以及制作這種部件的一種方法。在本說明書中，提及透明的意味著能夠透射至少部分可見光譜。
[0002]發(fā)明背景
[0003]觸敏部件如觸摸屏是光電子顯示器的日益普通的特征，例如在如計算機、移動電話、等物品中。這樣的顯示器在該顯示器的前表面上要求一個電極，為了不阻斷來自該顯示器的光透射，并且使該顯示器能夠執(zhí)行它的預期功能，該電極必需是實質(zhì)上透明的。一種普通途徑是使用一種透明導體，如銦錫氧化物(ITO)，作為這個電極。ITO遭受多個缺點。它是脆性的。由于銦的稀缺性它是相對貴的。它具有高電阻率(典型的層具有在每平方100-1000歐姆范圍內(nèi)的薄片電阻率)。該高電阻率意味著要求額外的加工步驟以制作對該柵極的連接。它難以蝕刻，這使得進一步加工昂貴。
[0004]一種替代途徑是使用精細金屬線、金屬絲、或軌道的一種陣列或柵格，形成沉積在該顯示器的前表面上的一種導電性網(wǎng)微型圖案作為前電極。該金屬柵極可以用非常細的金屬絲(例如寬度小于10微米)，使用標準平版印刷處理來制作。只要在該柵極的精細金屬絲之間留有足夠大的間隙，該金屬絲非常少地阻斷來自該顯示器的光，并且該金屬絲對眼睛來說不容易看到。
[0005]一種金屬柵極是可延展的，允許使用柔性基片。薄銅層典型地具有在每平方IOOmOhms范圍內(nèi)的薄片電阻率。該低電阻率意味著，對該柵極的主體金屬連接可以使用如該精細網(wǎng)的同一層制作，這減少加工步驟的數(shù)目(因此以及成本)。
[0006]使用金屬絲的一個缺點是，該金屬的反射性質(zhì)可能使得該網(wǎng)對用戶高度可見，而這是不被希望的。
[0007]3M公司的W02009 / 108758關(guān)注帶有這種傳導性微型圖案的觸摸屏傳感器，并且披露了減少金屬質(zhì)網(wǎng)的可見度的多個方法。
[0008]本發(fā)明關(guān)注一種替代途徑以減少一種銅網(wǎng)的可見度。
[0009]在對銅和銅合金的黑化處理上有大量現(xiàn)有技術(shù)。歷史上地，黃銅光學裝置(如望遠鏡)通過使用啞光黑涂料、或者通過氧化處理以生產(chǎn)厚的不透明層而被黑化以減小內(nèi)部反射。近來，等離子體顯示板(PDPs)的制造已經(jīng)要求使用精細金屬柵極以減小電磁輻射。這些被黑化以減小對用戶的可見度。
[0010]US2, 460, 896披露了使用亞氯酸鈉和氫氧化鈉的一種混合物來黑化銅基光學部件的一種方法。該說明書提到“迄今為止，已經(jīng)通過所謂的‘氧化加工’來黑化銅和銅合金表面，在其中該表面被清潔并且通過將該表面浸潰到硫化鈉、或硫化銨、或其他水溶性硫化物的溶液中以形成一種硫化銅薄膜。這在該表面上生產(chǎn)出棕色或黑色涂層?！?。
[0011]JP2005139546披露了，使用一種硫酸鈷電解液以在合適于PDP的銅箔及銅網(wǎng)上形成一種有回彈力的黑色表層。
[0012]其他近期的實例，例如JP2010010179、JP2009231426，使用一種黑色鎳-錫氧化物的電解沉積以實現(xiàn)同樣的結(jié)果。
[0013]JP2009218368使用來自氫氧化鈉、或氫氧化鉀溶液的氧化銅的電解沉積，以沉積厚度為0.6微米至3微米一個氧化銅層。這種表面處理特別被施用到印刷電路板。
[0014]EP0963416披露了一種透明構(gòu)件供用作一種對抗電磁波的屏蔽層，該透明構(gòu)件帶有一個具有棕色到黑色表面層(例如硫酸銅的)的銅層。該表面層的厚度沒有被披露并且該厚度的調(diào)整和控制問題沒有被論述。
[0015]GB1012224披露了一種透明的導電性薄膜，其中250埃厚的硫化鎘層被轉(zhuǎn)化成硫化銅。
[0016]GB986697披露了透明的導電性硫化銅薄膜的制備，通過使銅薄膜和一種含硫氣氛接觸。
[0017]發(fā)明概述
[0018]在一個方面中，本發(fā)明提供了一種透明部件，該透明部件包括:具有一個界面表面的一個基片，沉積在該基片的界面表面上的導電性銅的圖案，其中該銅具有一個硫化銅表面涂層。
[0019]該術(shù)語“硫化銅”被用在這個說明書中以指任何銅和硫的化合物，不限制于任何特定比率，并且包含非化學計量化合物。硫化銅化合物的實例包含但不限于Cu2S、CuS、以及CuS2。該術(shù)語“硫化銅”還覆蓋兩種或更多種這樣的化合物的混合物。
[0020]發(fā)現(xiàn)的是，帶有適當?shù)乇〉牧蚧~涂覆層的銅與未涂覆的銅相比已經(jīng)減小了可見度，這樣使得該金屬圖案對觀察者來說更少分散注意力。當該硫化銅層是在可見光或更低的波長量級時(典型的是低于約 750nm)，該硫化銅層的光學外觀被薄膜干涉效應而不是染色作用支配，即，顯著部分的入射光沒有被該材料吸收。
[0021]尤其是，由于來自該硫化銅涂層的上和下表面的反射的干涉效應使得該銅顯得更暗，具有深藍顏色，并且因此要更少可見。
[0022]一個金屬質(zhì)銅薄膜將吸收落在其上的藍色光，而反射在更長波長的光(因此有純銅的淡紅色外觀)。如果該硫化物表面層足夠薄(小于可見光波長并且優(yōu)選約紅光波長的四分之一)，那么由于來自該上和下表面界面的反射落在該表面的紅光將相消干涉。因此該薄膜將顯得變暗到深藍顏色并且更少可見。如果該硫化物層比該臨界厚度更厚，則該紅光將停止相消干涉并且然后恢復該薄膜的銅外觀。
[0023]對更厚的硫化銅層，厚于約750nm，該層的光學外觀被顯著的光學吸收支配并且這樣的層演化出一個暗且啞光的外觀。
[0024]厚于約750nm的硫化銅層的生產(chǎn)將要求消耗幾百納米(或更多)的下方的銅層。然而，當該下方的銅層在亞微米范圍內(nèi)時，這樣的消耗將不利地影響該層的傳導性。因此更希望的是利用干涉色，這可以通過生產(chǎn)遠更薄的硫化銅材料層而獲得。
[0025]由此優(yōu)選的是，該硫化銅涂層具有約四分之一紅光波長的厚度，該紅光具有在500nm至700nm范圍內(nèi)的波長,而優(yōu)選的厚度取決于該硫化銅的折射率。由此,希望的是該涂層具有< 200nm優(yōu)選≤50nm(即在50nm至200nm的范圍內(nèi))，合宜地< 150nm并且優(yōu)選≤IOOnm(即在IOOnm至150nm的范圍內(nèi))的厚度。對于具有1.4折射率的硫化銅，優(yōu)選地厚度是約lOOnm。
[0026]在這種情況下，要求密切控制該硫化物涂層的厚度，并且這在本發(fā)明得以解決。[0027]該硫化銅表面涂層可以由此減低該下方的銅對用戶的表觀可見度，而沒有不利地影響導電性，并且沒有不利地影響該部件的光透射性能。
[0028]該基片包括透明材料，并且可以是剛生的或柔性的。合適的基片包含玻璃和塑料材料，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、以及聚碳酸酯。為了容易加工，該基片合宜地是柔性塑料材料(例如PET或PEN的)，或者作為單獨的件或者以連續(xù)網(wǎng)狀物的形式，而在加工后單獨的部件被從該網(wǎng)狀物上分離。
[0029]該基片典型的是平面形式的，例如以薄片、薄膜、層或伸長的網(wǎng)狀物的形式，在其一個面上帶有接觸界面表面。
[0030]該導電性銅圖案像是使得提供一種透明部件。由此，該銅典型的是處于精細金屬線、金屬絲、或軌道的一種陣列或柵格的形式，形成一種導電性網(wǎng)的微型圖案。該銅典型地是處于陣列或平行線形式，例如具有兩個在這些線之間定義正方形或矩形開口柵極的橫向陣列(如正交陣列)。也可以采用六角形柵格和其他圖案。
[0031]該銅典型地是處于精細線、金屬絲、或軌道形式，各自具有最高達約ΙΟμπι的寬度，而將這些線等等以許多倍該寬度的距離，例如至少約10倍該寬度(即，在至少約100 μ m的間距下)合適地相距隔開，或?qū)嵸|(zhì)上更寬地隔開，例如約20倍該寬度(B卩，以至少約200 μ m的間距)。用這樣的布置，該銅僅覆蓋該基片表面非常小比例的表面積，并且所以沒有顯著減少該部件的光透明度。
[0032]該銅層的厚度對執(zhí)行本發(fā)明不是關(guān)鍵性的?？梢詫⒁粋€薄硫化銅層生長在任何銅層上，只要它足夠厚以供給在生產(chǎn)該層時需要被消耗的所要求的材料。然而，當該銅層相當薄時，大多數(shù)黑化加工不出產(chǎn)希望的結(jié)果，因為它們消耗太多銅(在百分比方面)并且將導致傳導性的顯著損失。在這種情況下該黑化加工需要是，使得它是高度可控的并且能夠生產(chǎn)如此厚度的硫化物層，該厚度將黑化性能賦予給該表面而不以將防礙傳導性的方式消耗顯著量的銅。用本發(fā)明的方法實現(xiàn)了這種控制。
[0033]該部件和該基片都是透明的，即，能夠透過至少部分的可見光譜。對一個應被認為是透明的的物件，光透射水平不需要是100% ;實際上，該基片上銅/硫化銅圖案的存在意味著該部件必然不具有100%的光透射率。在本申請的上下文中該術(shù)語“透明的”指的是優(yōu)選大于50%、更優(yōu)選大于75%、并且還更優(yōu)選大于85%的光透射率。
[0034]通過多種技術(shù)(例如，如在W02009 / 108758中20至24頁上討論的)，包含激光固化掩蔽、噴墨印刷、凹版印刷、微型復制、以及微型接觸印刷，可以在該基片上生產(chǎn)精細銅線。
[0035]一種可以被用于生產(chǎn)銅特征的方法是，通過無電沉積，這典型地生產(chǎn)具有在亞微米范圍內(nèi)的厚度的銅層。
[0036]在這個方法中，通過這些標準技術(shù)中的一種將圖案化的催化層首先沉積在在該基片上。這可以包括圖案化沉積(例如，通過噴墨印刷、柔性版印刷、等等)或常規(guī)的平版印刷，如平版印刷術(shù)，其中一個連續(xù)層被沉積(通過旋轉(zhuǎn)涂覆、凹版印刷涂覆、浸涂、等等)，并且之后圖案化(例如，通過平版印刷術(shù))。在顯影后，催化劑的一個圖案化層殘留在該基片表面上。之后將該基片浸潰到無電鍍?nèi)芤褐卸饘俪练e在該催化層的表面上。合適的技術(shù)和材料被披露在，例如W02005 / 056875中。尤其是，優(yōu)選在該基片上沉積一種可固化活化劑材料(例如，如在W02005 / 056875中披露的)的連續(xù)層，該連續(xù)層之后通過接觸式平版印刷術(shù)使用紫外光圖案化，以便用后續(xù)的顯影生產(chǎn)希望的微圖案，以生產(chǎn)活化劑材料的精細線的(例如高達IOmm寬的)所希望的微圖案。之后將該基片浸潰到無電鍍?nèi)芤褐幸栽谠搱D案化活化劑上沉積一層銅。這樣的技術(shù)非常適合于連續(xù)加工柔性基片的狹長的網(wǎng)狀物。
[0037]通過使該銅表面與一種硫化物(例如,第I族金屬硫化物，如硫化鈉、硫化鉀、等等)溶液接觸，方便地生產(chǎn)該硫化銅涂層。該硫化物優(yōu)選在堿性溶液中，以減少硫化氫氣體的排放。該硫化物方便地是在一種氫氧化物溶液中，例如，在氫氧化鈉、氫氧化鉀、等等的溶液中。通過在該硫化物溶液中的浸潰方便地實現(xiàn)接觸。
[0038]當暴露于該硫化物溶液時，一個硫化銅層形成在銅的表面上，而該硫化銅層的厚度隨時間增加。為了生產(chǎn)希望厚度的硫化銅層，應該小心控制該暴露條件。用于生產(chǎn)一個希望厚度(例如IOOnm至150nm)的硫化銅層的恰當?shù)姆磻獣r間,將取決于反應物濃度并且可以是定制的以適合環(huán)境。合適的反應條件可以容易地由實驗確定。
[0039]在希望的暴露時間后，通過在一種氧化試劑(合宜地，次氯酸鈉溶液)中漂洗，例如浸潰，來方便地停止該反應。其他合適的氧化試劑包含過氧化氫、高錳酸鉀、以及臭氧。這種途徑提供了對該硫化物反應因此以及硫化銅的厚度和顏色的優(yōu)良控制，并且一旦已經(jīng)生產(chǎn)出希望的顏色，就構(gòu)成一種簡單有效的方式以阻止進一步的顏色變化。使用氧化試劑非常迅速地停止該硫化物生成反應，使得能夠以對于用水漂洗而言不可行的一種方式來密切控制該硫化物厚度，。接著這個步驟優(yōu)選是在去離子水中的最終漂洗。
[0040]在銅暴露于硫化物溶液時，初期的顏色變化是從單純銅顏色到深藍色外觀。更長的浸潰引起樣品外觀變?yōu)殂y灰顏色，然后恢復到淡紅色銅外觀。
[0041]顏色變化，并且特別是隨著時間顏色恢復到一種金屬質(zhì)外觀，表明該硫化銅在該銅膜的頂部上的一個薄層中生長。一個金屬質(zhì)銅薄膜將吸收落在其上的藍色光，而在更長波長的光被反射(因此有純銅的淡紅色外觀)。如果該表面硫化物層足夠薄，理想地約一個波長的四分之一，那么由于來自該銅和較低的表面界面的反射，落在該表面上的紅色光將相消干涉。因此該薄膜將顯得變暗到深藍顏色并且更少可見。如果該硫化物層比該臨界厚度更厚，則該紅光將停止相消干涉并且然后恢復該薄膜的銅外觀。
[0042]我們的方法允許使用比使用硫化物處理來減小反射的先前方法實質(zhì)上更薄的膜。在這些處理中，在升高的溫度下用硫化物化合物處理厚的銅或銅合金層一段實質(zhì)上的時間。這引起厚的硫化銅層形成，這生產(chǎn)出不透明的黑顏色。
[0043]對于單獨的樣品，可以通過浸涂覆實現(xiàn)浸潰。對于柔性基片網(wǎng)狀物，通過傳送該網(wǎng)狀物通過合適溶液的槽可以方便地實現(xiàn)受控浸潰，使用流體軸承以從該軸承表面分離該網(wǎng)狀物，并且消除對該基片表面的可能性損害。
[0044]在該硫化銅涂層形成后，該銅保持導電性。
[0045]本發(fā)明的部件可能是一個觸敏部件，而該基片的界面表面是一個接觸界面表面。
[0046]該部件在顯示器(例如觸敏顯示器)中得到應用，而該基片覆蓋在一個顯示器上或形成顯示器的部分，其中通過該透明部件該顯示器上的圖像對用戶是可見的。本發(fā)明由此在其范圍內(nèi)包含一個顯不器，例如一個觸敏顯不器，該顯不器包括根據(jù)本發(fā)明的一個部件。
[0047]這樣的顯示器可能用于多種多樣的裝置，特別的是光電子裝置如計算機、移動電話、等等。[0048]本發(fā)明部件的其他應用包含使用作為前電極(例如在一個LED平板中)，作為等離子或其他顯示器的一個屏蔽電極，作為加熱元件(例如在車輛擋風玻璃、摩托車護目鏡、等等中)。
[0049]本發(fā)明在其范圍內(nèi)包含一種裝置，該裝置包括根據(jù)本發(fā)明的一個部件或一個顯示器。
[0050]通過處理該暴露的銅表面以生產(chǎn)一個硫化銅表面涂層，本發(fā)明的途徑可以應用于一個現(xiàn)有的透明部件，該部件具有在基片的界面表面上沉積的一個導電生銅的圖案。
[0051]本發(fā)明由此提供處理透明部件的一種方法，該部件包括一個基片，該基片具有一個界面表面，該界面表面帶有沉積在該界面表面上的一個導電性銅的圖案，該方法包括處理該銅的暴露表面以在該銅上生產(chǎn)一個硫化銅表面涂層。
[0052]如以上陳述地方便地實施該處理，例如通過與一種硫化物(優(yōu)選一種第I族金屬硫化物)溶液接觸(例如浸潰在其中)，優(yōu)選在堿性溶液中(例如在氫氧化物溶液中)，在合適的條件(例如濃度、時間、以及溫度)下，來生產(chǎn)希望厚度的硫化銅涂層。通過除去該硫化物溶液并且與一種氧化試劑(如次氯酸鈉溶液、過氧化氫、高錳酸鉀、或臭氧)接觸(例如浸潰在其中)來方便地停止該反應，使得能夠精確控制反應時間并且因此涂層厚度。接著這個步驟優(yōu)選是在去離子水中的最終漂洗。
[0053]本發(fā)明還提供處理透明部件的一種方法，該部件包括一個基片，該基片具有一個界面表面的，該界面表面帶有沉積在該界面表面上的一個導電性銅的圖案，該方法包括用一種硫化物溶液處理該銅的表面，該溶液反應以在該銅上生產(chǎn)一個硫化銅表面涂層，以及通過與一種氧化性試劑接觸停止該反應。
[0054]本發(fā)明的該途徑也可以應用于一種透明部件的生產(chǎn)。
[0055]由此，在另一方面中，本發(fā)明還提供了制造透明部件的一種方法，該方法包括在一個基片的一個表面上生產(chǎn)一個導電性銅的圖案，并且處理該銅的暴露的表面以在該銅上生產(chǎn)一個硫化銅表面涂層。
[0056]本發(fā)明還提供一種制作透明組件的方法，該方法包括:在一個基片的一個表面上生產(chǎn)一個導電性銅的圖案；用一種硫化物溶液處理該銅的表面，該溶液反應以在該銅上生產(chǎn)一個硫化銅的表面涂層；以及通過與一種氧化性試劑接觸停止該反應。
[0057]該導電性銅圖案，典型地是如以上討論的微型圖案，可以用多種方式生產(chǎn)，例如，如以上陳述的。例如，一種可固化活化劑材料的一個連續(xù)層(例如，如在W02005 / 056875中披露的)沉積在該基片上，而通過接觸式平版印刷術(shù)生產(chǎn)該希望的微型圖案。這個之后是銅的無電沉積，例如，如在W02005 / 056875中披露的。以在該銅上生產(chǎn)一種硫化銅表面涂層的后續(xù)加工，方便地是如上陳述的。
[0058]將在以下實例中通過例證的方式以及和參考附圖進行進一步描述本發(fā)明，在附圖中:
[0059]圖1示意性說明一個載有銅金屬絲的基片；
[0060]圖2是一個與圖1相似的圖，其中該銅金屬絲具有一個硫化銅表面涂層；并且
[0061]圖3是顏色強度比率(藍色平面/紅色平面)對硫化物浴浸潰時間(以秒計)的一個圖。
[0062]附圖詳細說明[0063]圖1示意性地并且不是按比例地示出一個透明部件的一部分，該部件包括載有一個導電性銅圖案(如由銅金屬網(wǎng)2表示)的一個透明基片I部分。
[0064]圖2示出圖1的部件，在經(jīng)過本發(fā)明的方法處理后，導致在該銅金屬網(wǎng)2表面上硫化銅層3的形成。
[0065]實例I
[0066]—種精細銅金屬網(wǎng)形成在一個基片上,該基片包括處于PMX726PET薄膜形式的一個透明PET薄膜,50微米厚,可購自HiFi薄膜公司。將可固化催化劑材料的一個連續(xù)層沉積在該薄膜的一個表面上，通過使用以下的光敏催化劑配方:
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種處理透明部件的方法，該部件包括一個基片，該基片具有一個界面表面，該界面表面帶有沉積在該界面表面上的一個導電性銅的圖案，該方法包括用一種硫化物溶液處理該銅的表面，該溶液反應以在該銅上生產(chǎn)一個硫化銅的表面涂層，并且通過與一種氧化性試劑接觸來停止該反應。
2.一種制作透明部件的方法，包括:在一個基片的一個表面上生產(chǎn)一個導電性銅的圖案；用一種硫化物溶液處理該銅的表面，該溶液反應以生產(chǎn)在該銅上的一個硫化銅的表面涂層；并且通過與一種氧化性試劑接觸來停止該反應。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中生產(chǎn)該導電性銅的圖案是通過在該基片上沉積一種可固化的活化劑材料的一個連續(xù)層，接著通過接觸平版印刷術(shù)以生產(chǎn)該圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中通過無電沉積將銅沉積到該活化劑圖案上。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中該硫化銅涂層具有在約50nm至200nm的范圍內(nèi)的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中該硫化銅涂層具有小于約150nm的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該硫化銅涂層具有約IOOnm的厚度。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中該基片包括柔性塑料材料。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中該銅是處于精細線、金屬絲、或軌道形式的，具有最高達約IOym的寬度。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中該部件是觸敏的。
11.一種根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的方法生產(chǎn)的透明部件。
12.—種透明部件，包括一個具有一個界面表面的基片，沉積在該基片的界面表面上的一個導電性銅的圖案，其中該銅具有一個硫化銅表面涂層，該涂層具有在約50nm至200nm范圍內(nèi)的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的部件，其中該硫化銅涂層具有小于約150nm的厚度。
14.一種顯示器，包括根據(jù)權(quán)利要求11、12或13所述的部件。
15.一種裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的部件或顯示器。
【文檔編號】C23C22/63GK103503586SQ201280014349
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】P.G.本特利 申請人:傳導噴墨技術(shù)有限公司