形成具有微絲的導(dǎo)電薄膜的方法
【專利說明】形成具有微絲的導(dǎo)電薄膜的方法 發(fā)明領(lǐng)域 本發(fā)明涉及用于在導(dǎo)電制品中的基底上形成微絲圖形的方法。更具體地，本發(fā)明涉及 用于形成導(dǎo)電制品（薄膜）的方法，所述導(dǎo)電制品（薄膜）包含使用照相壓印平版印刷術(shù) (pho to-impr int 1 i thography)提供的導(dǎo)電微絲的精細(xì)的線圖形。
[0002] 發(fā)明背景 已提出光壓印技術(shù)作為用于在基底上形成微米和次微米尺寸特征的方法。在此類技術(shù) 中，通過將在其表面具有預(yù)先形成的圖形的壓印模印（imprinting stamp)或模具對著具有 可被壓印的層(接收層)的基底進(jìn)行按壓來形成圖形。熱塑性樹脂和可光固化的樹脂二者均 可用作接收層?？稍趬河≈皩崴苄詷渲訜嶂粮哂谄滠浕c，并隨后在釋放壓印模印 或模具之前將熱塑性樹脂冷卻至導(dǎo)致圖形被固定在接收層表面的較低溫度。至于可光固化 的樹脂，在輻照期間將壓印模印或模具對著接收層表面進(jìn)行按壓（照相壓印平版印刷術(shù)）。 可通過光固化來固定所得的圖形。取決于可光固化的樹脂的性質(zhì)，可在釋放壓印模印或模 具之前使用另外的熱固化。此類壓印技術(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域也已知為壓紋(embossing)或蓋印 (impressing)〇
[0003] 各種各樣的已知材料有用于照相壓印平版印刷術(shù)。例如，包含高度支化的、多官能 環(huán)氧雙酸A-酸醛清漆樹脂的可光固化的組合物，例如來自Moment ive Specialty Chemicals Inc.的Epon SU-8,已在文獻(xiàn)中被描述為用于厚膜應(yīng)用的高示象(high-aspect) 耐蝕膜。一般將可光固化的組合物配制為包括生成酸的化合物例如二-或三芳基取代的锍 或碘鑰復(fù)鹽的溶液?？蓪⒖晒夤袒慕M合物施加到基底上，并干燥之以提供高達(dá)100μπι的干 涂層厚度?？墒褂媒佑|、接近或投影曝光，通過暴露于通過有圖形的光掩模的UV光使干燥涂 層光成像，并隨后顯影，以形成光掩模的高分辨率、負(fù)性凸紋圖像。使用Epon SU-8的其它性 能益處是當(dāng)使其適當(dāng)?shù)毓袒瘯r，其優(yōu)異的耐熱性、耐化學(xué)性和耐蝕刻性。
[0004] 近來，已提出包括導(dǎo)電微絲的非常精細(xì)的圖形的透明電極用于各種用途，包括觸 摸屏顯示器。例如，在美國專利申請公開2010/0328248(1〇2(^711)和美國專利8，179,381 (Frey等人）中教導(dǎo)了電容式觸摸屏顯示器，其具有包括導(dǎo)電元件(例如金屬絲或?qū)щ娋€路） 的非常精細(xì)的線圖形的網(wǎng)狀電極。如在美國專利8，179，381中所公開的，通過數(shù)種方法之一 來制備精細(xì)的導(dǎo)體圖形，所述方法包括激光固化蒙版、噴墨印刷、凹版印刷、微復(fù)制和微接 觸印刷。透明的微絲電極可包括〇·5μηι和4μηι寬的微絲并在顯示器中展現(xiàn)86 %至96 %的透明 度。
[0005] 也可通過將導(dǎo)電組合物（"墨"）噴墨印刷到基底上，隨后通過在合適的溫度下將導(dǎo) 電組合物燒結(jié)來形成導(dǎo)電微絲的精細(xì)圖形，例如，如在美國專利8，227，022 (Magdassi等人） 中所述，其中公開了使用水基銀納米顆粒墨，采用多通道(multi-pass)噴墨印刷(5通道或 更多），并在等于或大于150°C的溫度下將印刷圖形燒結(jié)來產(chǎn)生導(dǎo)電圖形。
[0006] 此外，美國專利7,922,939(Lewis等人）公開了含有銀納米顆粒的導(dǎo)電組合物，其 具有大于50重量％的銀濃度。可認(rèn)為這些導(dǎo)電組合物是高粘性凝膠，并具有大于損耗模量 值的彈性模量值。但是，由此類導(dǎo)電組合物產(chǎn)生的導(dǎo)電性在高溫退火之后是有限的。
[0007] 美國專利7,931，941(1&181：1'(^161：1'〇等人)公開了使用羧酸穩(wěn)定劑制備銀納米顆粒 分散體的方法，所述方法在較低的燒結(jié)溫度下燒結(jié)產(chǎn)生導(dǎo)電薄膜。但是，不能容易地將此類 分散體配制成導(dǎo)電組合物。
[0008] W02010/109465(Magdassi等人)公開了將鹵化物離子作為燒結(jié)劑混入含銀分散體 或可壓印的接收物中，以改善所得圖形的電導(dǎo)率。
[0009] 本技術(shù)領(lǐng)域描述了各種形式的非水基銀納米顆粒分散體，并且一些是市售的。出 于環(huán)境和安全原因，擁有水基銀納米顆粒分散體是非常合意的。出于性能原因，這些含水的 銀納米顆粒分散體是膠體穩(wěn)定的、可在高濃度下被制備、具有低粘度、是水可稀釋性的、具 有優(yōu)異的再溶解行為、并在燒結(jié)之后具有優(yōu)異的導(dǎo)電性是非常合意的。
[0010] 可在微通道中形成導(dǎo)電微絲，所述微通道已被壓紋或壓印進(jìn)入如上所述的在基底 上的可光固化的組合物中?？蓪⒖晒夤袒慕M合物施加至合適的基底上。通過具有在其表 面上形成的脊的相反圖形的底版(或模具)將微通道的圖形壓紋(蓋?。┑娇晒夤袒慕M合 物層上。隨后在釋放底版(模具）之前通過光來固化壓印的可光固化的組合物。可使用另外 的熱固化步驟來進(jìn)一步固化組合物?？蓪?dǎo)電組合物涂布在基底上，所述導(dǎo)電組合物流入 形成的微通道中，并需要例如通過機(jī)械拋光(buffing)、圖形化化學(xué)電解或圖形化化學(xué)腐蝕 來除去微通道之間的過量的導(dǎo)電組合物。可例如，通過加熱使留在微通道中的導(dǎo)電組合物 固化。
[0011] 使用此類方法的挑戰(zhàn)是使微通道完全填充有導(dǎo)電組合物，而沒有在微通道之間保 留殘余的導(dǎo)電組合物。然而，若微通道不完全填充有導(dǎo)電組合物，則微絲的電導(dǎo)率顯著降 低，而若未除去殘余的導(dǎo)電組合物，則基底和所得的導(dǎo)電制品的透明度受到損害。
[0012] 除了需要高透明度和電導(dǎo)率之外，導(dǎo)電微絲具有對于基底上的微通道的優(yōu)良的粘 合性并免于刮擦和其它可能的物理損傷之害也是合意的。對于在器件制造期間可潛在地經(jīng) 歷大量的彎曲或撓曲的柔性顯示器而言，優(yōu)良的微絲粘合性是必需的。相反，弱微絲粘合性 可導(dǎo)致微絲突出微通道和斷裂。
[0013] 對于含有在基底上，特別是在柔性基底上的導(dǎo)電微絲的所提到的導(dǎo)電器件的所有 這些需要，要求導(dǎo)電組合物中的競爭性質(zhì)和制備導(dǎo)電圖形或柵的方法的仔細(xì)設(shè)計和平衡。 還未容易地顯而易見的是如何使所有這些性質(zhì)達(dá)到令人滿意的程度，因為改善一種特征的 努力可減弱另一種特征。
[0014]因此，存在對于在基底上提供導(dǎo)電微絲的方法的需要，所述導(dǎo)電微絲具有最佳的 電導(dǎo)率和透明度，而沒有各種物理性質(zhì)的不合意的減弱。

【發(fā)明內(nèi)容】
為解決以上所提到的問題，本發(fā)明提供了在制品中制備微絲圖形的方法，所述方法包 括： 提供在透明基底上包含可光固化的組合物的可光固化的制品， 在可光固化的組合物內(nèi)形成微通道的圖形， 使可光固化的組合物暴露于固化輻射，以在透明基底上形成固化的可光固化的組合物 和在固化的可光固化的組合物內(nèi)的光固化的微通道， 將包含金屬納米顆粒的導(dǎo)電組合物施加至光固化的微通道， 除去在光固化的微通道外部的任何過量的導(dǎo)電組合物，而使導(dǎo)電組合物留在光固化的 微通道內(nèi)， 在低于60°C的溫度下干燥光固化的微通道中的導(dǎo)電組合物，以提供作為光固化的微通 道中的導(dǎo)電微絲的干燥的導(dǎo)電組合物， 在低于60°C的溫度下使光固化的微通道中的干燥的導(dǎo)電組合物暴露于氯化氫，以增強(qiáng) 光固化的微通道中的導(dǎo)電微絲的電導(dǎo)率，和 在水的存在下拋光固化的可光固化的組合物的外表面，以在透明的基底上形成微絲圖 形。
[0016] 本發(fā)明還提供包含透明基底和根據(jù)本發(fā)明的任一實施方式的方法來制備的微絲 圖形的制品。
[0017] 因此，本發(fā)明提供導(dǎo)電電極，其包含盤踞在透明支撐體上的微通道中的導(dǎo)電微絲 的非常精細(xì)的圖形，其中所述微通道包含可光固化的組合物的光固化產(chǎn)物，且所述導(dǎo)電微 絲是導(dǎo)電金屬納米顆粒的經(jīng)氯化氫蒸汽處理的產(chǎn)物。
[0018] 在特別有用的實施方式中，導(dǎo)電電極或其它導(dǎo)電制品對于光化(室內(nèi)燈)是高透明 的（例如至少80%)，并包含盤踞在透明基底上的微通道中的導(dǎo)電微絲的非常精細(xì)的圖形。
[0019] 本發(fā)明的一個顯著的優(yōu)勢是由其形成的透明導(dǎo)電電極具有非常小的變形和所需 的均勻性(特別當(dāng)透明基底包含柔性材料時）、優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)(小于2%的低表面霧度和至 少80%的光透射），和對于具有小于3μπι的平均寬度的導(dǎo)電微絲，小于10歐姆/平方的異常低 的電阻率。本發(fā)明的透明導(dǎo)電電極可用以形成大的觸摸屏(或板)顯示器，特別是具有展現(xiàn) 改善的高頻響應(yīng)的柔性透明聚合物基底的那些。
[0020] 本發(fā)明使得能夠使用具有較高量的銀、分布在固化的微通道內(nèi)的導(dǎo)電組合物。固 化時，與現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)電膠(其中導(dǎo)電顆粒不適當(dāng)?shù)胤植?，由此精?xì)的導(dǎo)電線和交點是不大可 能的）相比較，導(dǎo)電組合物展現(xiàn)改善的電導(dǎo)率和透明度。因此，本發(fā)明可提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù) 器件的改善的微絲電導(dǎo)率和基底透明度。
[0021] 因此，已證明本發(fā)明方法的特定的順次特征，具體為使用氯化氫處理導(dǎo)電微絲(光 固化的微通道中的導(dǎo)電組合物），并隨后在水的存在下拋光光固化的微通道中的導(dǎo)電微絲 的