專利名稱：制造亞毫米級(jí)導(dǎo)電柵格的方法及亞毫米級(jí)導(dǎo)電柵格的制作方法
制造亞毫米級(jí)導(dǎo)電柵格的方法及亞毫米級(jí)導(dǎo)電柵格本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵的方法及由此得到的格柵。能夠得到微米尺寸的金屬格柵的生產(chǎn)技術(shù)是已知的。這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以得到小于1歐姆/平方的表面電阻，同時(shí)還能保持約75-85%的透光率(IV)。但是這些柵格的生產(chǎn)方法基于金屬層的蝕刻技術(shù)，所述蝕刻經(jīng)由液體途徑通過光刻法與化學(xué)侵蝕法相結(jié)合來實(shí)施，或者是通過激光燒蝕技術(shù)來實(shí)施。例如，將IOym銅箔由環(huán)氧型粘合劑粘合到由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的塑料膜上。在該銅箔上涂覆抗蝕劑并且通過掩模感光， 由此形成格柵。這個(gè)制造過程導(dǎo)致不受歡迎的生產(chǎn)成本并且需要許多步驟，此外價(jià)格隨著格柵尺寸而指數(shù)增加。而且，基于金屬線或覆蓋金屬的聚合物線的織造工藝而得到的自支撐導(dǎo)電柵格是已知的，其用于電磁屏蔽。這些柵格具有尺寸為至少20 μ m的線條。這些柵格的機(jī)械性不是很穩(wěn)固的，具有平面缺陷，并且要求在織造和操作過程中控制張力，否則就會(huì)具有產(chǎn)生許多缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，網(wǎng)眼變形、龜裂、散開等等。因此本發(fā)明旨在通過提供制造導(dǎo)電的亞毫米級(jí)格柵的方法克服現(xiàn)有技術(shù)方法的缺陷，該方法是經(jīng)濟(jì)的、可復(fù)制的，而且可在任何類型的支撐物上使用。該格柵的光學(xué)性能和/或?qū)щ娦阅苤辽倏梢耘c現(xiàn)有技術(shù)相當(dāng)。為了這個(gè)目的，本發(fā)明的第一主題是一種在基底主表面上、尤其是平面基底的主表面上制造亞毫米級(jí)格柵，尤其是亞微米級(jí)(至少對(duì)于該格柵的寬度而言)格柵的方法，包括-在該主表面上(直接或間接)生產(chǎn)被稱為網(wǎng)絡(luò)掩模的、具有亞毫米級(jí)開口的掩模，包括-由穩(wěn)定并分散在溶劑中的膠體納米顆粒的溶液沉積掩模層，該納米顆粒具有給定的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg ；-在低于所述溫度Tg的溫度下進(jìn)行該掩模層的干燥，直到獲得具有開口網(wǎng)絡(luò)的掩模，其基本上具有直的掩模區(qū)域邊緣(在整個(gè)厚度上)；-由該網(wǎng)絡(luò)掩模形成導(dǎo)電格柵，依次包括-沉積至少一種導(dǎo)電材料，直到填充該開口的一部分深度，該導(dǎo)電材料被稱為柵極材料，該材料具有小于10_5ohm. cm的電阻率、更優(yōu)選具有小于10_6ohm. cm的電阻率、優(yōu)選金屬材料；-去除該掩模層，直到露出該導(dǎo)電格柵，其被稱為主格柵(mothergrid)；-任選用電極沉積(選擇性沉積)通過直接在任選表面處理過的柵極材料上沉積導(dǎo)電材料(其被稱為覆蓋格柵(overgrid)材料)，由此形成覆蓋格柵，因而在主格柵下層的表面是絕緣的(電絕緣)；-該方法另外包括在至少500nm的厚度范圍內(nèi)使至少所述主格柵或至少該覆蓋格柵分離(沒有顯著的線條破裂)。首先，根據(jù)本發(fā)明的具有開口網(wǎng)絡(luò)的掩模以及根據(jù)本發(fā)明的它的制造方法具有若干優(yōu)點(diǎn)。
因此在該網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)特性方向上(因此與該基底的表面平行)、或甚至在兩個(gè)(所有)方向上該網(wǎng)絡(luò)掩模都具有無規(guī)的、非周期性的結(jié)構(gòu)。于是，主格柵線條(以及任選的覆蓋格柵)的排列基本上可以是開口網(wǎng)絡(luò)線條的復(fù)制物。該掩模的厚度可以是亞微米級(jí)直到幾十微米。該掩模層的厚度越大，A(分別地， B)也越大。該網(wǎng)絡(luò)掩模的邊緣基本上是直的，也就是說沿著相對(duì)于表面(如果該表面是曲線的，則相對(duì)于切平面)80°到100°的正中平面，或甚至85°到95°的正中平面。由于該直邊，該沉積層是不連續(xù)的(沿著該邊緣沒有或少許沉積)，因此其能夠去除覆蓋掩模，而不會(huì)破壞主格柵。出于簡化原因，使用柵極材料的直接沉積技術(shù)是有利的。 沉積可以穿過開口進(jìn)行，并可以在該掩模上進(jìn)行。可以使用大氣壓力等離子體源凈化開口網(wǎng)絡(luò)。為了獲得實(shí)質(zhì)上的直邊，必須-選擇限制尺寸的顆粒，因此為了促進(jìn)其分散，優(yōu)選納米顆粒具有至少一個(gè)特征 (平均)尺寸，例如平均直徑，在10至300nm之間、或乃至在50至150nm之間；禾口-將納米顆粒穩(wěn)定在溶劑中(特別通過表面電荷處理，如通過表面活性劑，通過控制PH值)，以防止其由于重力原因沉淀和/或下降而聚集在一起。此外，調(diào)節(jié)該納米顆粒的濃度，優(yōu)選在5 %、或甚至10 %至60 %重量之間，更優(yōu)選在20%至40%之間。避免添加粘結(jié)劑(或以足夠小的量添加以便不影響掩模)。由于這個(gè)特別的生產(chǎn)方法，能夠以較低的成本得到由具有以下適當(dāng)特征尺寸的無規(guī)的(形狀和/或尺寸)、非周期性圖案(aperiodic patterns)組成的掩模-網(wǎng)絡(luò)開口的(平均)寬度A是微米級(jí)的，甚至是納米級(jí)的，特別是在幾百納米到幾十微米之間，尤其是200nm到50 μ m ；-圖案的(平均)尺寸B(因此在相鄰開口之間的尺寸)是毫米級(jí)的或甚至是亞毫米級(jí)的，特別是5至500 μ m,或甚至是100至250 μ m ；-B/A的比率是可調(diào)節(jié)的，特別是，根據(jù)顆粒的性質(zhì)調(diào)節(jié)，其尤其是在7至20、或甚至40之間。-在掩模的給定區(qū)域中，或甚至在大部分或整個(gè)表面上，開口的最大寬度與開口的最小寬度之間的差小于4，或甚至小于或等于2 ；-在掩模的給定區(qū)域中，或甚至在大部分或整個(gè)表面上，最大圖案尺寸與最小圖案尺寸的差小于4，或甚至小于或等于2 ；-在掩模的給定區(qū)域中，或甚至在大部分或整個(gè)表面上，開口圖案(非通孔或“盲” 孔)的數(shù)量即互連破裂的數(shù)量小于5%，或甚至小于或等于2%。因此，有限的或幾乎為零的網(wǎng)絡(luò)破裂任選減少，并可通過網(wǎng)絡(luò)蝕刻來抑制；-對(duì)給定的圖案來說，在給定區(qū)域或整個(gè)表面上的大部分或甚至全部圖案，圖案的最大特征尺寸與圖案的最小特征尺寸之間的差小于2，以加強(qiáng)各向同性；以及-對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的大部分或甚至所有片段而言，邊緣被恒定隔開、平行，尤其是以 IOym的尺寸隔開(例如，通過放大率為200倍的光學(xué)顯微鏡觀察)。寬度A可以是例如1至20 μ m，或甚至是1至10 μ m，而B可以是50至200 μ m。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，可以形成開口網(wǎng)眼，其可以在整個(gè)掩模表面分布，從而能夠獲得各向同性的性能。由開口(因此獲得的主格柵和/或覆蓋格柵的網(wǎng)眼)限定的圖案具有不同的形狀，典型地具有三條、四條或五條邊；例如優(yōu)越的是具有四條邊；和/或具有不同的尺寸，分布無規(guī)和非周期。對(duì)于大多數(shù)或全部圖案(相應(yīng)的網(wǎng)眼)來說，網(wǎng)眼的兩條相鄰邊的角度為60°至 110°，尤其是 80° 至 100°。在一種結(jié)構(gòu)中，得到具有開口的主網(wǎng)絡(luò)(任選近似平行的)和開口的次級(jí)網(wǎng)絡(luò) (任選與平行網(wǎng)絡(luò)近似垂直)，其位置與距離是無規(guī)則的。例如，次級(jí)開口的寬度小于主開口的寬度。這可以隨后生產(chǎn)由平均線條寬度A’和(平均)線條間距B’限定的主格柵(和/ 或覆蓋格柵)，所述平均線條寬度A’基本上與開口寬度A—致，而所述線條間距B’基本上與開口(網(wǎng)眼)間距B—致。特別是，該線條的尺寸A’優(yōu)選可以在幾十微米到幾百納米之間?？梢赃x擇B’ /K' 的比率在7和20之間、或乃至30到40。而且，這些由光刻法形成的現(xiàn)有技術(shù)的格柵的特征尺寸通常是規(guī)則的和周期性的形狀(正方、矩形)，其形成了 20-30μπι寬的金屬線條的網(wǎng)絡(luò)，線條彼此之間間隔例如 300 μ m,當(dāng)利用點(diǎn)光源照射這些格柵時(shí)，它們就成為衍射圖案的源。而且產(chǎn)生具有無規(guī)圖案的格柵是更加困難和昂貴的。所產(chǎn)生的每個(gè)圖案將要求特定的掩模。此外這些現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)技術(shù)的分辨率極限是約數(shù)十微米，由此使得圖案具有美學(xué)可視性。極細(xì)線自身的織造也具有缺陷，尤其需要相對(duì)大直徑的線(>40μπι)。而且織造只能生產(chǎn)周期圖案。因此根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)掩模，使得能夠預(yù)想低成本的、具有其它形狀的、任何尺寸的不規(guī)則格柵(主格柵和/或覆蓋格柵)。因此該格柵在至少一個(gè)(格柵)方向上是無規(guī)的。根據(jù)本發(fā)明，線條的尺寸可以是非常小的(幾微米)，而且該線條的厚度也可以是較小的(例如對(duì)于分離格柵的良好內(nèi)聚性而言，具有500nm的最小厚度)。因此，該柵格具有低的電阻(<2歐姆)和高的透光率(>80%)。該方法利用由干燥膠體溶液而制造的掩模，因此該掩模的沉積表面必然與水或使用的其它溶劑以及如果是親水性含水溶劑時(shí)是化學(xué)穩(wěn)定的。控制要分離的格柵(單獨(dú)主格柵、單獨(dú)覆蓋格柵、主格柵和覆蓋格柵一起)與其下層表面的粘附力，以便在一方面這個(gè)格柵可以承受制造其所需的所有步驟，以及另一方面使該粘附力在這個(gè)方法結(jié)束時(shí)是足夠低的，從而可以容易地從它的基底分離該格柵。這個(gè)格柵可分離的事實(shí)，使得可以將其轉(zhuǎn)移到任何基底上，例如沒有經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)制造該網(wǎng)絡(luò)掩模和/或(主)格柵的步驟(化學(xué)、加熱等等步驟)的支撐物。該可分離的格柵可以例如是自支撐的。該可分離的格柵是充分不牢固粘附的，以便從下層表面分離。假設(shè)σ t是為使其從下層表面分離而施加于要分離的格柵線條上的張應(yīng)力。假設(shè)σ res是由沉積技術(shù)而產(chǎn)生的在這個(gè)格柵線條中通常壓縮應(yīng)力的殘留應(yīng)力。
假設(shè)t是格柵的厚度，相對(duì)于該線條的寬度其被認(rèn)為是小的。假設(shè)ν是模數(shù)。假設(shè)σ plast是要分離的格柵的導(dǎo)電材料的屈服強(qiáng)度。假設(shè)σ adh是要分離的格柵對(duì)下層表面的粘附能。以下給出該格柵的剝離條件
權(quán)利要求
1.一種在基底(2)的主表面上制造亞毫米級(jí)格柵(5)的方法，其包括-在該主表面上生產(chǎn)具有亞毫米級(jí)開口(10)的掩模(1)，其被稱為網(wǎng)絡(luò)掩模，包括-由穩(wěn)定并分散在溶劑中的膠體納米顆粒的溶液沉積掩模層，該納米顆粒具有給定的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg ；-在低于所述溫度Tg的溫度下干燥該掩模層，直到獲得具有開口網(wǎng)絡(luò)的掩模，其具有基本上直的掩模區(qū)域邊緣；-由該網(wǎng)絡(luò)掩模(1)形成導(dǎo)電格柵(5)，依次包括-沉積至少一種導(dǎo)電材料，直到填充該開口(10)的一部分深度，該導(dǎo)電材料被稱為柵極材料，該材料具有小于IO-5Ohm. cm的電阻率；-去除該掩模層，直到露出導(dǎo)電格柵，其被稱為主格柵；-通過電極沉積，直接在任選表面處理過的格柵(5)材料上任選沉積被稱為覆蓋格柵 (6)材料的導(dǎo)電材料，由此形成覆蓋格柵，因而在主格柵下層的表面是絕緣的；-該方法另外包括在至少500nm的厚度范圍內(nèi)分離至少所述主格柵或至少該覆蓋格柵。
2.如權(quán)利要求1所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于為了分離至少主格柵，通過物理汽相沉積，在選擇的基底上、或在稱為脫模層的永久亞層之上沉積厚度為至少500nm 的金屬材料作為該格柵材料，尤其是銀和/或金和/或銅，所述基底由玻璃(2)、塑料、尤其聚氨酯制成，所述脫模層優(yōu)選選自含氟聚合物層、碳層、氮化硼層或硬脂酸層。
3.如權(quán)利要求1和2任一項(xiàng)所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于，通過電解沉積金屬層(6)作為覆蓋格柵材料、尤其是銅。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于在分離至少主格柵(5)的情況下，其包括通過在與該網(wǎng)絡(luò)掩模(1，3)接觸的鄰接面⑷上沉積所述導(dǎo)電柵極材料，形成該格柵的機(jī)械增強(qiáng)區(qū)域，所述鄰接面尤其是通過在導(dǎo)電沉積該主格柵之前局部去除掩模而得到。
5.如權(quán)利要求1所述的制造格柵的方法，其特征在于為了單獨(dú)分離覆蓋格柵，在促進(jìn)柵極材料粘附力的亞層上或在塑料上沉積主格柵，該主格柵由選自金、銀和/或銅的金屬材料制成，所述亞層尤其是基于NiCr、Ti、ΙΤ0, Al, Nb的層，所述塑料例如為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。
6.如權(quán)利要求1所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于為了單獨(dú)分離覆蓋格柵，在玻璃上或在塑料上沉積主格柵，該主格柵由選自1^0、1、&)、他或1^的金屬材料制成，所述塑料例如為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。
7.如權(quán)利要求1和6任一項(xiàng)所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于為了單獨(dú)分離覆蓋格柵，該金屬主格柵用稱為脫模層的層進(jìn)行表面處理，所述層尤其是有機(jī)硅烷層、碳層、 含氟聚合物層、硬脂酸層或氮化硼層。
8.如權(quán)利要求1和3-7任一項(xiàng)所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于連續(xù)地進(jìn)行覆蓋格柵的形成和覆蓋格柵的分離。
9.如前一權(quán)利要求所述的制造格柵(5)的方法，其特征在于-將主格柵置于圍繞固定軸旋轉(zhuǎn)的部件(70)上；-將該主格柵局部浸漬于電極沉積用的電解槽(72)中；-當(dāng)離開電解槽時(shí)，在該主格柵上的覆蓋格柵(6)與在用于單獨(dú)轉(zhuǎn)移所述覆蓋格柵的反向旋轉(zhuǎn)部件(80)上的軟質(zhì)膜(81)接觸。
10.如前一權(quán)利要求所述的制造格柵的方法，其特征在于該軟質(zhì)膜(81)是臨時(shí)的轉(zhuǎn)移基底，其是穿孔或多孔狀的以便洗滌該覆蓋格柵(6)，并且通過接觸轉(zhuǎn)移該覆蓋格柵，而不與所述臨時(shí)膜粘合；以及特征在于在連續(xù)洗滌和干燥之后，將該覆蓋格柵轉(zhuǎn)移到另外的軟質(zhì)膜(85)上，其優(yōu)選是層疊夾層。
11.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的制造格柵的方法，其特征在于如下進(jìn)行稱為可分離部件的至少所述主格柵或至少該覆蓋格柵的分離-通過施加粘合高分子膜，所述粘合高分子膜的粘性小于可分離部件下方的表面，并且所述粘合高分子膜的粘性大于可分離部件的粘性；-通過去除承載該可分離部件的高分子膜。
12.如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在小于或等于50°C的溫度、優(yōu)選在環(huán)境溫度下干燥掩模層。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的制造格柵的方法，其特征在于溶劑是含水的，膠體溶液包括聚合物納米顆粒，該聚合物納米顆粒優(yōu)選為丙烯酸系共聚物、苯乙烯、聚苯乙烯、聚 (甲基)丙烯酸酯、聚酯或其混合物的納米顆粒，和/或該溶液包括無機(jī)納米顆粒，優(yōu)選二氧化硅、氧化鋁或氧化鐵的納米顆粒。
14.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制造格柵的方法，其特征在于溶液是含水的。
15.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制造格柵的方法，其特征在于通過液體法、尤其通過溶劑來去除掩模層。
16.一種分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其是通過權(quán)利要求1-15之一的制造方法得到的。
17.如權(quán)利要求16所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于它包括主格柵 (5)和覆蓋格柵(6)。
18.如權(quán)利要求16所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于它對(duì)應(yīng)主格柵 (5)或覆蓋格柵(6)。
19.如權(quán)利要求16-18任一項(xiàng)所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于單獨(dú)該主格柵(5)、或單獨(dú)該覆蓋格柵(6)、或該主格柵和該覆蓋格柵的線條(50，60)之間的距離與該線條的亞毫米級(jí)寬度的比率為7至40，和/或線條寬度在200nm和50 μ m之間且線條間的距離在5和500 μ m之間。
20.如權(quán)利要求16-19任一項(xiàng)所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于單獨(dú)該主格柵、單獨(dú)該覆蓋格柵、或該主格柵和該覆蓋格柵具有0. 1-30歐姆/平方的薄膜電阻。
21.如權(quán)利要求16-20任一項(xiàng)所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于將其添加到稱為轉(zhuǎn)移基底的基底主表面上，任選牢固地附著于所述表面。
22.如前一權(quán)利要求所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于該轉(zhuǎn)移基底是聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或?qū)盈B夾層。
23.如權(quán)利要求16-22任一項(xiàng)所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于將其與層壓的多層玻璃單元(2)的主表面結(jié)合，尤其是與層疊夾層(2’ )接觸。
24.如權(quán)利要求16-22任一項(xiàng)所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)，其特征在于轉(zhuǎn)移基底和添加的格柵在紫外線和/或紅外線中的透光率和/或透光度是70% -86%。
25.如權(quán)利要求16-24任一項(xiàng)所述的分離的亞毫米級(jí)導(dǎo)電格柵(5，6)的用途，其作為活性層尤其是發(fā)熱層或電極，用于具有可變光學(xué)和/或能量特性的電化學(xué)和/或電可控制設(shè)備、尤其是液晶設(shè)備或光生伏打器件、或發(fā)光設(shè)備尤其是有機(jī)或無機(jī)發(fā)光設(shè)備、或加熱設(shè)備或任選的平面燈、平面或管狀的UV燈、電磁屏蔽設(shè)備、或任何其他需要導(dǎo)電層尤其是透明導(dǎo)電層的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及亞毫米級(jí)格柵的制造，包括-在主表面上由膠體納米顆粒的溶液生產(chǎn)具有亞毫米級(jí)開口(10)的掩模(1)，其被稱為網(wǎng)絡(luò)掩模，該納米顆粒具有給定的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，在低于該Tg的溫度下進(jìn)行該掩模層的干燥；-由該網(wǎng)絡(luò)掩模(1)形成導(dǎo)電格柵，依次包括沉積至少一種導(dǎo)電材料，其被稱為柵極材料，該材料具有小于10-5ohm.cm的電阻率；除去該掩模層，露出該主格柵；任選用電極沉積來沉積被稱為覆蓋格柵(6)材料的導(dǎo)電材料，因而在主格柵下層的表面是絕緣的；-分離厚度為至少500nm的所述主格柵或至少該覆蓋格柵。本發(fā)明還涉及分離的格柵。
文檔編號(hào)H01B1/02GK102160122SQ200980137263
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者B·恩希姆, E·瓦朗坦, E·魯瓦耶, G·扎格杜 申請(qǐng)人:法國圣-戈班玻璃公司