鈍化組合物及其應用的制作方法
【專利摘要】一種鈍化組合物以及使用該組合物以形成導電圖案的方法，其中該組合物包含一氧化劑、一具通式M(OH)n的無機堿以及一溶劑，其中M為金屬離子且n為該金屬離子的價數(shù)，該方法包含以下步驟：（a）于一基材上形成一聚合物導電層，以提供一導電基材，其中該聚合物導電層包括一對應于導電圖案的導電區(qū)域的第一區(qū)域及一對應于導電圖案的非導電區(qū)域的第二區(qū)域；以及（b）使用該鈍化組合物對該第二區(qū)域進行一鈍化處理，以降低該第二區(qū)域的導電度。
【專利說明】鈍化組合物及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是關于一種鈍化組合物及使用該鈍化組合物以形成導電圖案的方法；更特定言之，是關于一種包含氧化劑及無機堿的鈍化組合物及使用該鈍化組合物以形成導電圖案的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著液晶顯示器、電漿顯示器等平面顯示器以及觸控熒幕等裝置的蓬勃發(fā)展，使用于該等顯示器與裝置中的透明電極材料的開發(fā)也越來越受到重視。一般而言，透明電極的材料可概分為二大類，一類為導電金屬氧化物，另一類則為導電聚合物。導電金屬氧化物的實例包含氧化銦錫(ΙΤ0)、摻雜鋁的氧化鋅(AZO)、摻雜鎵的氧化鋅(GZO)等，此類金屬氧化物雖具有優(yōu)異導電性，但因價格較高(尤其是氧化銦錫)，制造成本高昂，且因金屬氧化物的可撓性較差(即，彈性差且質脆)，故其應用范圍受到限制，尤其不適合用于可撓性顯示裝置。導電聚合物的實例包含聚塞吩、聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯等高分子材料，其單價較導電金屬氧化物低，且具較佳可撓性，因此越來越受到重視。
[0003]使用導電聚合物以形成顯示器裝置的電極圖案的習知方法，可概分為蝕刻法以及鈍化法。蝕刻法是先于(透明)基材上形成一導電聚合物層，接著以遮罩遮蓋預定的電路區(qū)域(即導電區(qū)域)，隨后利用蝕刻劑去除非電路區(qū)域(即非導電區(qū)域)的導電聚合物材料，從而提供所欲的圖案化電路。然而，由此蝕刻法制得的產品會因為基材上方部分區(qū)域(導電區(qū)域)存在導電聚合物 、部分區(qū)域(非導電區(qū)域)不存在導電聚合物，而產生高低位差及因光學對比不同所致的明暗紋等問題。鑒于上述問題，以鈍化法制備電極的技術便應運而生。
[0004]傳統(tǒng)鈍化法的原理為利用氧化劑來鈍化非電路區(qū)域的導電聚合物材料，以大幅降低非電路區(qū)域的導電度，從而提供所欲的圖案化電路。傳統(tǒng)鈍化法雖可成功避免基材上方因為導電聚合物的存在與否所產生的高低位差或光學對比差異等問題，但仍具有鈍化效果不優(yōu)異且耐用性不足等缺陷。
[0005]舉例言之，TW552591揭露了一種制作導電圖案的方法，其是利用印刷方式將含有氧化劑(作為鈍化劑)的溶液印刷于基材上的導電聚合物層，以鈍化印刷處的導電聚合物材料，進而形成非導電區(qū)域。然而，上述方法具有以下缺點:(1)由于欲形成電路圖案的區(qū)域并未受到保護或阻隔，因此所印刷的具流動性的氧化劑可能侵蝕鄰近的預定電路區(qū)域的導電聚合物材料，導致導電圖案失真，且在后續(xù)洗去氧化劑的過程中亦可能進一步侵蝕導電圖案；(2)為了降低氧化劑對導電圖案的影響，必須提升氧化劑的粘度以降低其流動性，然此相對亦將使得氧化劑的散播緩慢，故存在鈍化時間及鈍化效果取舍間的矛盾；以及(3)氧化劑僅能鈍化導電聚合物層的表面淺層的部分，當所應用的消費性電子產品經長期重復使用后，容易因經鈍化的表層部分的磨損而露出底下未鈍化的導電聚合物材料，進而產生短路。JP2011-054617A揭露了另外一種形成導電圖案的方法，其是提供一含有鈍化劑的圖案膜，接著將該圖案膜與導電聚合物層接觸，以鈍化所接觸的導電聚合物材料膜，形成導電圖案。然而，該方法同樣僅能有效鈍化導電聚合物層的淺層部分，仍存在上述耐用性的問題，且其鈍化效果并不優(yōu)異，導電度差異程度(未鈍化區(qū)域/鈍化區(qū)域)僅能達到約IO5至IO6 倍。
[0006]鑒于此，本發(fā)明提供一種可用于形成導電圖案的鈍化組合物及使用該鈍化組合物形成導電圖案的方法。本發(fā)明鈍化組合物的鈍化速度快，能縮短鈍化時間，且鈍化效果優(yōu)異，導電聚合物材料鈍化前后的導電度差異程度可達至少約IO12倍；尤其，本發(fā)明鈍化組合物能鈍化導電聚合物層的更深層材料，因此能降低多次重復使用后因磨損所致的短路問題，提高裝置的耐用性。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的之一在于提供一種鈍化組合物，包含一氧化劑，一具通式M(OH)n的無機堿，以及一溶劑，其中M為金屬離子且η為該金屬離子的價數(shù)。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種形成導電圖案的方法，包含以下步驟:(a)于一基材上形成一聚合物導電層，以提供一導電基材，其中該聚合物導電層包括一對應于導電圖案的導電區(qū)域的第一區(qū)域及一對應于導電圖案的非導電區(qū)域的第二區(qū)域；以及(b)使用本發(fā)明鈍化組合物對該第二區(qū)域進行一鈍化處理，以降低該第二區(qū)域的導電度。
[0009]有益效果:本發(fā)明提供一種可用于形成導電圖案的鈍化組合物及使用該鈍化組合物形成導電圖案的方法。本發(fā)明鈍化組合物的鈍化速度快，能縮短鈍化時間，且鈍化效果優(yōu)異，導電聚合物材料鈍化前后的導電度差異程度可達至少約IO12倍；尤其，本發(fā)明鈍化組合物能鈍化導電聚合物層的更深層材料，因此能降低多次重復使用后因磨損所致的短路問題，提高裝置的耐用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1-1至1-4是分別使用去離子水、氧化劑(Na2S2O8X硫酸、及NaOH浸泡導電基材所得的霧度、穿透度及電阻變化的折線圖；
[0011]圖2-1至2-3是以本發(fā)明鈍化組合物一種實施例鈍化導電基材所得的穿透度變化、電阻變化及霧度變化的長條圖；
[0012]圖3是以本發(fā)明鈍化組合物的另一實施例鈍化導電基材所得的穿透度變化、電阻變化及霧度變化的折線圖；
[0013]圖4是以比較鈍化組合物I鈍化導電基材所得的穿透度變化、電阻變化及霧度變化的折線圖；
[0014]圖5是以比較鈍化組合物2鈍化導電基材所得的穿透度變化、電阻變化及霧度變化的折線圖。
【具體實施方式】
[0015]為讓本發(fā)明的上述目的、技術特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文是以部分具體實施例進行詳細說明。
[0016]以下將具體地描述根據(jù)本發(fā)明的部分具體實施例；但，在不背離本發(fā)明的精神下，本發(fā)明尚可以多種不同形式的實施例來實踐，不應將本發(fā)明保護范圍解釋為限于說明書所陳述者。此外，除非文中有另外說明，在本說明書中(尤其是在后述申請專利范圍中)所使用的“一”、“該”及類似用語應理解為包含單數(shù)及復數(shù)形式。用語“約”意指由一般熟習此項技術者所測定的特定值的可接受誤差，該可接受誤差視量測方式而定。
[0017]本發(fā)明的鈍化組合物是透過組合使用具有鈍化效果的氧化劑與無機堿而獲得。在不受理論限制下，咸信所添加的無機堿可在本發(fā)明的鈍化組合物中提供蝕刻劑的效果，能蝕除于基材表面上的導電聚合物層的部分導電聚合物材料，從而在導電聚合物層表面上形成若干蝕坑，由此能提高與鈍化劑接觸的表面積，提升鈍化速度，縮短鈍化時間，同時能鈍化更深層的導電聚合物材料。本發(fā)明因此能降低在傳統(tǒng)淺層鈍化的情況下所致的短路問題，提高裝置的耐用性。此外，使用本發(fā)明鈍化組合物鈍化的導電聚合物材料，其鈍化前后的導電度差異程度可高達至少約IO12倍。
[0018]特定言之，本發(fā)明的鈍化組合物是包含一氧化劑、一具通式M (OH) n的無機堿、以及一溶劑，其中M為金屬離子且η為該金屬離子的價數(shù)。
[0019]氧化劑的種類并無特殊限制，可是使用者需求選用任何習知的氧化劑。舉例言之，氧化劑可選自以下群組:s2082_、C10_、MnO4' Br0\ Cr2O72' H2O2、及前述的組合，其中較佳者為S2O82' CIO—或其組合。關于氧化劑的含量，一般而言，為確保有效鈍化效果，以鈍化組合物的重量計,氧化劑的含量以約0.4重量％至約40重量％為宜,且較佳為約5重量％至20重量％。若該氧化劑的含量低于約0.4重量％，可能無法有效提供所欲的鈍化效果；反之，若氧化劑的含量高于約40重量％，則可能產生不易去除的氧化劑沉淀殘留。在本發(fā)明的部分實施例中，是使用過硫酸鈉(Na2S2O8)或次氯酸(HClO)作為氧化劑，用量為約5重量％至約20重量％。
[0020]在本發(fā)明鈍化組合物中，無機堿除了提供蝕刻效果外，同時也提供了適合氧化劑作用的堿性環(huán)境，從而在 整體協(xié)配下表現(xiàn)出快速且優(yōu)異的鈍化結果。正因如此，本發(fā)明鈍化組合物實際使用時所需的鈍化處理時間相當短(約數(shù)十秒至約數(shù)分鐘，如約30秒至約240秒)，因此無機堿僅會部分地蝕除導電聚合物層表面，而恰可在表面產生刻痕、蝕坑等凹陷，而不會蝕除導電聚合物層整個表面，造成厚度上的變化。因此，經鈍化處理后的聚合物層在宏觀上不存在高低位差，不會有因光學對比不同而產生的明暗紋問題，微觀上亦不會影響材料本身的透明度、霧度等光學性質。使用無機堿的其他優(yōu)點包括，本身不具揮發(fā)性，因此長時間操作下較為穩(wěn)定，且不會因揮發(fā)而不利地污染環(huán)境。
[0021]可用于本發(fā)明鈍化組合物的無機堿為具有通式M(OH)n的無機堿，其中M系代表金屬離子且η為該金屬離子的價數(shù)，其具體實例可為IA族與IIA族金屬氫氧化物之一或多者，包含但不限于選自以下群組者:K0H、NaOH, Ca (OH) 2、RbOH, Sr (OH) 2、CsOH, Ba(OH)2及前述的組合，較佳者為K0H、Na0H或其組合。關于無機堿的含量，一般而言，以鈍化組合物的重量計，為約0.2重量％至約20重量％,且較佳為約3重量％至約15重量％。若無機堿含量低于約0.2重量％，可能無法提供所欲的蝕刻功效；反之，若無機堿含量高于約20重量％，則可能因過于劇烈的蝕刻效果，過度蝕除導電聚合物層的材料，產生高低位差或光學性質(如透明度)劣化等問題。在本發(fā)明的部分實施例中，是使用NaOH作為無機堿，用量為約0.4重量％至約4重量％。
[0022]本發(fā)明鈍化組合物的溶劑并無特殊限制，可為任何能夠溶解所采用的氧化劑及無機堿且不與之反應的惰性溶劑。其具體實例包含但不限于選自以下群組:去離子水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇及前述的組合，其中較佳者為去離子水。在本發(fā)明的部分實施例中，是使用去離子水作為溶劑。
[0023]本發(fā)明另提供一種形成導電圖案的方法，包含以下步驟:(a)于一基材上形成一聚合物導電層，以提供一導電基材，其中該聚合物導電層包括一對應于導電圖案的導電區(qū)域的第一區(qū)域及一對應于導電圖案的非導電區(qū)域的第二區(qū)域；以及(b)使用本發(fā)明鈍化組合物對該第二區(qū)域進行一鈍化處理，以降低該第二區(qū)域的導電度。
[0024]該于基材上形成聚合物導電層的步驟(a)可透過任何本發(fā)明所【技術領域】中具有通常知識者所熟知的方法來進行，并無特殊限制。舉例言之，此等方法可例如為，但不限于，旋轉涂覆法(spin coating)、浸涂法(dip coating)、模具涂覆法(die coating)、噴涂法(spray coating)、刮刀涂覆法(blade coating)、及棍式涂覆法(roll coating)、網(wǎng)印法(screen printing)、噴墨印刷法(inkjet printing)等?？捎糜诒景l(fā)明的基材的種類并無特殊限制，使用者可視實際需求而選用。舉例言之，基材的材料可例如為，但不限于，玻璃、聚對酞酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)、聚2，6萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate, PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate, PC)、或前述的組合。構成聚合物導電層的導電聚合物材料可例如為，但不限于，聚噻吩系化合物、聚苯胺系化合物、聚吡咯系化合物等習知導電聚合物材料或其混合物，較佳為聚噻吩系化合物，其具體實例包含，但不限于，選自以下群組--聚(3~ 己基噻吩)(poly (3-hexylthiophene))、聚二氧乙基噻吩(poly (3，4~ethyIenedioxythiophene, PED0T)、聚二氧乙基噻吩:聚苯乙烯橫酸(poly (3，4_ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate), PEDOT:PSS)、聚二氧乙基噻吩:聚乙烯橫酸(poly (3，4-ethylenedioxythiophene):poly (vinylsulfonicacid),PEDOT:PVS)、及前述的組合。在本發(fā)明的部分實施例中，是采用PET基材以及PEDOT:PSS導電聚合物材料來提供導電基材。
[0025]步驟(b)的鈍化處理 可透過例如以下方法來進行:浸泡法、凹版印刷法、凸版印刷法、噴墨印刷法、筆管印刷法、及網(wǎng)印法，但不以此為限。
[0026]得利于本發(fā)明鈍化組合物的快速鈍化能力，步驟(b)的鈍化處理尤其可簡單透過浸泡法來完成，無需繁復的印刷步驟。關于浸泡法的詳細操作步驟及抗鈍化膜的制備方式并非本發(fā)明的技術重點所在，且乃本領域技藝人士在觀得本案說明書的揭露內容后，可依其專業(yè)知識視需要選用者。舉例言之，但不以此為限，步驟(b)的鈍化處理可例如透過以下步驟來實現(xiàn):(b_l)于該第一區(qū)域上施加一抗鈍化膜，以覆蓋該第一區(qū)域，保護對應于預定的導電區(qū)域的第一區(qū)域不受鈍化；(b-2)將該導電基材浸泡于本發(fā)明鈍化組合物中，進行該鈍化處理，以降低該第二區(qū)域的導電度；以及(b-3)將經鈍化后的導電基材以例如去離子水、甲醇等惰性溶劑清洗后，移除該抗鈍化膜，以獲得具所欲導電圖案的導電基材。其中，抗鈍化膜是由不受鈍化組合物鈍化的材料所構成，其可例如為耐堿、耐氧化劑的可剝膠或干膜，或其他已知可提供抗鈍化效果的材料。
[0027]本發(fā)明的鈍化組合物在極短時間內即可提供顯著的鈍化效果，因此步驟(b)的鈍化處理時間僅需數(shù)十秒至數(shù)分鐘，且不宜過長，以避免基材受到過度蝕刻，而造成表面高低位差或產生側向侵蝕等問題。在本發(fā)明的部分實施例中，是采用浸泡法進行步驟(b)的鈍化處理,且鈍化處理時間是控制在約30秒至約240秒。
[0028]茲以下列具體實施例進一步例示說明本發(fā)明，惟所例示的實施例僅為說明的目的并非用以限制本發(fā)明的范圍。[0029]實施例
[0030]穿透度、電阻及霧度變化的測量方法
[0031]穿透度、電阻及霧度變化的測量方法是如下表1所示。
[0032]表1
[0033]
【權利要求】
1.一種鈍化組合物，其特征在于，包含: 一氧化劑； 一具通式M(OH)n的無機堿，其中M為金屬離子且η為該金屬離子的價數(shù)；以及 一溶劑。
2.如權利要求1所述的鈍化組合物，其特征在于，所述氧化劑為S2O82'C10_、MnO4'BrO' Cr2O72' H2O2 中的至少一種。
3.如權利要求2所述的鈍化組合物，其特征在于，所述氧化劑為S2O82'ClO-中的至少一種。
4.如權利要求1所述的鈍化組合物，其特征在于，所述無機堿為KOH、NaOH,Ca(OH)2,RbOH, Sr (OH)2, CsOH, Ba (OH) 2 中的至少一種。
5.如權利要求4所述的鈍化組合物，其特征在于，所述無機堿為K0H、Na0H中的至少一種。
6.如權利要求1至5任一所述的鈍化組合物，其特征在于，所述溶劑為去離子水、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇中的至少一種。
7.如權利要求1至5任一所述的鈍化組合物，其特征在于，其中以鈍化組合物的重量計，所述氧化劑的含量為0.4重量％至40重量％,所述無機堿的含量為0.2重量％至20重量％。`
8.一種形成導電圖案的方法，其特征在于，包含以下步驟: (a)于一基材上形成一聚合物導電層，以提供一導電基材，其中該聚合物導電層包括一對應于導電圖案的導電區(qū)域的第一區(qū)域及一對應于導電圖案的非導電區(qū)域的第二區(qū)域；以及 (b)使用如權利要求1至7中任一項所述的鈍化組合物對該第二區(qū)域進行一鈍化處理，以降低該第二區(qū)域的導電度。
9.如權利要求8所述的形成導電圖案的方法，其特征在于，所述步驟(b)中鈍化處理通過選自以下群組的方式進行:浸泡法、凹版印刷法、凸版印刷法、噴墨印刷法、筆管印刷法、及網(wǎng)印法。
10.如權利要求9所述的形成導電圖案的方法，其特征在于，所述步驟(b)中鈍化處理是通過浸泡法進行，且包含以下步驟: (b-Ι)于該第一區(qū)域上施加一抗鈍化膜，以覆蓋該第一區(qū)域； (b-2)將該導電基材浸泡于如權利要求1至7中任一項所述的鈍化組合物中，進行鈍化處理，以降低該第二區(qū)域的導電度；以及 (b-3 )移除該經鈍化處理的導電基材上所述的抗鈍化膜。
【文檔編號】H01B5/14GK103772727SQ201410027459
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權日:2013年11月8日
【發(fā)明者】陳威凱, 吳督宜 申請人:長興化學工業(yè)股份有限公司