JP7213302B2

JP7213302B2 - 積層構造及びタッチセンサ

Info

Publication number: JP7213302B2
Application number: JP2021081126A
Authority: JP
Inventors: ジョンチンシャオ; シウチェンリエン; イーウェンチウ; ジアヤンツァイ
Original assignee: Cambrios Film Solutions Xiamen Corp
Current assignee: Cambrios Film Solutions Xiamen Corp
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2041-05-12
Also published as: CN114698254A; JP2022105254A; KR102551528B1; KR20220097123A

Description

本開示は、積層構造に関し、より詳細には、銀ナノワイヤ層を含む積層構造に関する。本開示はまた、上記積層構造を含むタッチセンサに関する。

銀ナノワイヤ及び金属層を含む積層構造は、タッチセンサの製造に適用することができる。従来、銀ペーストスクリーン印刷及びレーザ加工により、積層構造の境界周辺に銀トレースを含むトレース領域（ＴＡ）が形成され、積層構造の中央領域に銀トレースのない視認領域（ＶＡ）が形成されていた。これにより、積層構造をタッチセンサの製造に適用することができる。

図１は、従来の積層構造上に銀ペーストスクリーン印刷及びレーザ加工によって形成されたタッチセンサ用のトレース領域４を示す概略図である。図１に示すように、トレース領域４は、基板１と、基板１の上に形成された銀ナノワイヤ層２と、銀ナノワイヤ層２の上に形成され、複数の金属トレース５を含む金属層３とを含む。レーザ加工におけるレーザスポットの大きさには限界があるため、トレース領域４内の複数の金属トレース５の最小トレース幅６は３０μｍ、最小トレースピッチ７は３０μｍであり、狭額縁を必要とする小型タッチセンサの製造には大きすぎる。

本開示の目的は、銀ペーストスクリーン印刷及びレーザ加工によって形成されるトレース領域が比較的大きなトレース幅及び比較的大きなトレースピッチを有する従来の積層構造における問題を克服するために、改良された積層構造及びそれを含むタッチセンサを提供することである。

少なくとも上記目的を達成するために、本開示による積層構造は、
基板と、
前記基板の上に配置された第１の銀ナノワイヤ層と、
前記第１の銀ナノワイヤ層の上に配置された第１の金属層と、を備え、
前記第１の銀ナノワイヤ層は、
第１の複数の銀ナノワイヤと、
前記第１の複数の銀ナノワイヤを覆う第１の保護コーティングと、を有し、
前記第１の銀ナノワイヤ層は、４０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲の厚さを有する。

上記積層構造において、前記第１の保護コーティングは、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、及びポリエーテルアクリレート樹脂からなる群から選択される材料で形成されている。

上記積層構造は、
基板の下に配置された第２の銀ナノワイヤ層と、
前記第２の銀ナノワイヤ層の下に配置された第２の金属層と、をさらに備え、
前記第２の銀ナノワイヤ層は、
第２の複数の銀ナノワイヤと、
前記第２の複数の銀ナノワイヤを覆う第２の保護コーティングと、を有し、
前記第２の銀ナノワイヤ層は、４０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲の厚さを有する。

上記積層構造において、前記第１の金属層は、１５０ｎｍ～３００ｎｍの範囲の厚さを有する。

上記積層構造において、前記基板は、１０μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する。

本開示のタッチセンサは、少なくとも上記目的を達成するために、上述した積層構造を備えている。

上記タッチセンサでは、積層構造の第１の銀ナノワイヤ層及び第１の金属層をパターン化することができる。

上記タッチセンサでは、積層構造の第１の銀ナノワイヤ層、第２の銀ナノワイヤ層、第１の金属層、及び第２の金属層をパターン化することができる。

本開示の積層構造は、フォトリソグラフィプロセスによってエッチング及びパターン化することができるので、その上に形成されるトレース領域は、比較的狭いトレース幅及び比較的小さなトレースピッチを有することができ、これにより、本開示の積層構造を使用するタッチセンサは、狭額縁設計を実現することができる。

図１は、従来の積層構造に銀ペーストスクリーン印刷及びレーザ加工により形成されたトレース領域を示す模式図である。

図２は、本開示の第１実施形態に係る積層構造の概略図である。

図３は、本開示の第２実施形態に係る積層構造の概略図である。

図４は、本開示の第３実施形態に係るタッチセンサの製造工程を示すフローチャートである。

図５は、本開示の第３実施形態に係るタッチセンサにおいて、第１のフォトレジストを除去した後の半製品を示す図である。

図６は、本開示の第３実施形態に係るタッチセンサの第２のフォトレジストを除去した後の完成品を示す図である。

図７は、本開示の第３実施形態に係るタッチセンサのトレース領域を示す模式図である。

本開示の対象、特徴、及び効果の理解を容易にするために、本開示の詳細な説明のための添付図面と共に実施形態が提供される。
当業者は、明細書の内容から本開示の利点及び利点を理解することができる。
本開示は、他の実施形態において実施または適用することができ、記載された実施形態における多くの変更及び修正は、本開示の精神から逸脱することなく実施することができ、好ましい実施形態は単なる例示であり、本開示をいかなる方法においても制限することを意図しないことも理解される。

明細書及び添付の特許請求の範囲において、「ａ」又は「ｔｈｅ」で示される単語の単数形の使用は、文脈が別の意味を示す場合を除き、複数形を含むものと解釈される。

明細書及び添付の特許請求の範囲において、用語「又は」の使用は、文脈が別段の指示をしない限り、「及び／又は」の意味を含む。

本明細書及び特許請求の範囲において、「トレース幅」という用語は、１つの金属トレースの幅を示す。

本明細書及び特許請求の範囲において、「トレースピッチ」という用語は、１つの金属トレースのエッジと、平行に隣接する別の金属トレースの対向するエッジとの間の最短距離を示す。

第１実施形態
図２は、本開示の第１実施形態による積層構造１０の概略図である。図２に示すように、第１実施形態における積層構造１０は、基板１１と、基板１１の上に形成された第１の銀ナノワイヤ層１２と、第１の銀ナノワイヤ層１２の上に形成された第１の金属層１３とを含む。第１の銀ナノワイヤ層１２は、第１の複数の銀ナノワイヤと、第１の複数の銀ナノワイヤを覆う第１の保護コーティングとを含む。第１の銀ナノワイヤ層１２は、４０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲の厚さを有する。

第１実施形態に係る積層構造１０において、基板１１として好適な材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＰ）、無色ポリイミド（ＣＰＩ）などが挙げられ、これらは全て透明なプラスチック材料である。
また、基板１１の厚さは、１０μｍ～１５０μｍである。

第１実施形態に係る積層構造１０において、第１の保護コーティングは、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、ポリエーテルアクリレート樹脂からなる群から選択される材料で形成されていてもよい。

第１実施形態に係る積層構造１０では、第１の銀ナノワイヤ層１２の厚さは、４０ｎｍ～１２０ｎｍである。第１の銀ナノワイヤ層１２が４０ｎｍ未満の厚さを有する場合、第１の銀ナノワイヤ層１２における第１の保護コーティングは薄すぎて、積層構造を製造する際にしばしば使用されるフォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるエッチング液による損傷から銀ナノワイヤを十分に保護することができない。損傷を受けた銀ナノワイヤは、導電性が低下し、それらを含む積層構造がタッチセンサの製造に有利に適用されることを妨げる。一方、金属堆積プロセスによって第１の銀ナノワイヤ層１２の上に第１の金属層１３を形成する場合、過度に薄い第１の保護コーティングは、金属堆積プロセスにおける損傷から銀ナノワイヤを保護するのに十分ではない。ここでも、損傷した銀ナノワイヤは、それらを含む積層構造がタッチセンサの製造に有利に適用されることを妨げる。一方、第１の銀ナノワイヤ層１２が１２０ｎｍよりも大きい厚さを有する場合、第１の銀ナノワイヤ層１２内の第１の保護コーティングが厚すぎるため、第１の銀ナノワイヤ層１２と第１の金属層１３との間の接触インピーダンスが過剰に高くなり、第１の銀ナノワイヤ層１２の導電性及び積層構造１０のタッチセンサへの適用に悪影響を及ぼす。

４０ｎｍから１２０ｎｍの範囲の銀ナノワイヤ層の厚さを有するという上記の技術的特徴により、積層構造１０の第１の金属層１３及び第１の銀ナノワイヤ層１２は、フォトリソグラフィプロセスを介してパターニングされて、より小さいトレース幅及びトレースピッチを有する金属トレースを有するトレース領域を形成することができる。したがって、積層構造１０を含むタッチセンサ上で狭額縁設計を実現することができ、第１の銀ナノワイヤ層１２と第１の金属層１３との間で理想的な接触インピーダンスを維持することができる。

第１実施形態に係る積層構造１０において、第１の金属層１３を形成するのに好適な材料としては、銅、ニッケル、銀等の合金金属材料が挙げられるが、これらに限定されない。
また、第１の金属層１３の厚さは、１５０ｎｍ～３００ｎｍである。第１の金属層１３の厚さが１５０ｎｍ未満であると、第１の金属層１３が薄すぎて適切な導電性を有していないため、積層構造１０をタッチセンサの製造に有利に適用することができない。一方、第１の金属層１３の厚さが３００ｎｍを超えると、第１の金属層１３が厚くなりすぎて積層構造１０の柔軟性が悪くなる。

本開示の第１実施形態に係る積層構造１０をフォトリソグラフィプロセスにより形成する場合には、それに応じて、エッチング選択比の高い適切なエッチング液やワンステップエッチング用エッチング液を用いてタッチセンサを完成させることができる。

第２実施形態
図３は、本開示の第２実施形態による積層構造２０の概略図である。図３に示すように、第１実施形態の積層構造１０と同様に、第２実施形態の積層構造２０は、基板１１と、基板１１の上に形成された第１の銀ナノワイヤ層１２と、第１の銀ナノワイヤ層１２の上に形成された第１の金属層１３とを含む。第１の銀ナノワイヤ層１２は、第１の複数の銀ナノワイヤと、第１の複数の銀ナノワイヤを覆う第１の保護コーティングとを含む。第１の銀ナノワイヤ層１２は、４０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲の厚さを有する。

第１実施形態と比較して、第２実施形態における積層構造２０は、基板１１の下に形成された第２の銀ナノワイヤ層２２と、第２の銀ナノワイヤ層２２の下に形成された第２の金属層２３とをさらに含む。第２の銀ナノワイヤ層２２は、第２の複数の銀ナノワイヤと、第２の銀ナノワイヤ層２２内の第２の複数の銀ナノワイヤを覆う第２の保護コーティングとを含む。第２の銀ナノワイヤ層２２は、４０ｎｍから１２０ｎｍの範囲の厚さを有する。

第２実施形態に係る積層構造２０において、第２の銀ナノワイヤ層２２の第２の保護コーティングを形成するための材料、第２の銀ナノワイヤ層２２の厚さ、及び第２の金属層２３の材料及び厚さは、第１実施形態における第１の保護コーティング、第１の銀ナノワイヤ層１２、及び第１の金属層１３の材料及び厚さと同じであるため、ここでは繰り返し説明しない。

第２実施形態の積層構造２０は、タッチセンサの製造に適用することができる。第１の金属層１３及び第１の銀ナノワイヤ層１２は、フォトリソグラフィプロセスを介してパターニングされて駆動電極Ｔｘを形成することができ、第２の金属層２３及び第２の銀ナノワイヤ層２２は、フォトリソグラフィプロセスを介してパターニングされて検出電極Ｒｘを形成することができる。第１の金属層１３と第２の金属層２３とを設けることにより、フォトリソグラフィプロセスにおける両面露光時に積層構造２０が干渉することを防止できる。

第３実施形態
図４は、本開示の第３実施形態によるタッチセンサ３０の準備のためのステップを示すフローチャートである。図４に示すように、第３実施形態によるタッチセンサ３０は、第１実施形態の積層構造１０を含み、積層構造１０は、タッチセンサ３０の要求を満たすようにパターン化される。

図４に示すように、第３実施形態のタッチセンサ３０を作成するためのフローチャートには、以下のステップが含まれる。
１．第１実施形態による積層構造１０を準備する。
２．第１のフォトレジスト３１を第１の金属層１３の上に塗布する。
３．第１のフォトレジスト３１を露光して第１のフォトレジスト３１を現像し、パターン化する。
４．高いエッチング選択性を有するエッチング液を用いて第１の金属層１３をエッチングする。
５．高いエッチング選択性を有するエッチング液を用いて第１の銀ナノワイヤ層１２をエッチングする。
６．残った第１のフォトレジスト３１を除去する。
７．第１の金属層１３の上に第２のフォトレジスト３２を塗布する。
８．第２のフォトレジスト３２を露光して、第２のフォトレジスト３２を現像し、パターン化する
９．高いエッチング選択性を有する金属エッチング液を用いて第１の金属層１３を再エッチングする。
１０．残った第２のフォトレジスト３２を除去して、本開示の第３実施形態によるタッチセンサ３０を完成させる。タッチセンサ３０は、第１の金属層１３によって覆われていない第１の銀ナノワイヤ層１２を含む視認領域３３と、第１の金属層１３によって形成された複数の金属トレース３５（図７参照）を含むトレース領域３４とを含む。

いくつかの実施形態では、ステップ４、ステップ５、またはステップ９のうちの少なくとも１つで使用されるエッチング液または金属エッチング液は、参照により本明細書に組み入れられる、２０２０年１２月１８日に出願された米国特許出願第１７／１２６，１７９号に記載されたエッチング液に対応する。

別の動作可能な実施形態では、ワンステップエッチング液を使用して、第１の金属層１３及び第１の銀ナノワイヤ層１２を同時にエッチングして、上記タッチセンサ準備フローのステップ４及び５を同時に完了することができる。

図５は、本開示の第３実施形態によるタッチセンサ３０の半完成品の写真であり、上記タッチセンサ準備フローのステップ６において、残った第１のフォトレジスト３１が除去された後のものである。図６は、本開示の第３実施形態によるタッチセンサ３０の完成品の写真であり、上記タッチセンサ準備フローのステップ１０において、残った第２のフォトレジスト３２が除去された後のものである。図６に見られるように、トレース領域３４は、タッチセンサ３０の境界の非常に小さな部分のみを占め、狭額縁設計を実現する。

図７は、本開示の第３実施形態によるタッチセンサ３０上のトレース領域３４を示す概略図である。図７に示すように、トレース領域３４は、基板１１と、基板１１の上に形成された第１の銀ナノワイヤ層１２と、第１の銀ナノワイヤ層１２の上に形成された第１の金属層１３とを含む。
さらに、第１の金属層１３をパターニングして複数の金属トレース３５を形成する。
フォトリソグラフィプロセスを経ることにより、トレース領域３４内の金属トレース３５は、トレース幅３６が１０μｍと狭く、トレースピッチ３７が１０μｍと小さくなり、これを適用して、狭額縁の小型タッチセンサを形成することができる。

結論として、本開示による積層構造及びタッチセンサは、少なくとも以下の有利な技術的効果を提供する。
１．本開示の積層構造における銀ナノワイヤ層は、特定の範囲内の厚さを有し、これにより、フォトリソグラフィプロセスを使用して、積層構造上に、比較的狭いトレース幅及び比較的小さなトレースピッチを有する金属トレースを有するトレース領域を形成することができ、これにより、積層構造を含むタッチセンサは、狭額縁設計を実現し、従来のタッチセンサにおける比較的大きなトレース幅及びトレースピッチの問題を克服することができる。
２．本開示の積層構造における銀ナノワイヤ層は、特定の範囲内の厚さを有し、これは、金属層が金属堆積プロセスによって銀ナノワイヤ層の上に形成されるときに、銀ナノワイヤの損傷を効果的に防止する。
３．本開示の積層構造における銀ナノワイヤ層は、特定の範囲内の厚さを有し、これは、金属層がフォトリソグラフィプロセス中にエッチングされるときに、銀ナノワイヤが損傷を受けるのを効果的に防止する。
４．本開示の積層構造に第１の金属層及び第２の金属層を設けることにより、フォトリソグラフィプロセスにおける両面露光時に積層構造が干渉されるのを防止することができる。

本開示は特定の実施形態を用いて説明されてきたが、特許請求の範囲に記載された本開示の範囲及び精神から逸脱することなく、当業者は多数の修正及び変形を行うことができる。

Claims

基板と、
前記基板の上に配置された第１の銀ナノワイヤ層と、
前記第１の銀ナノワイヤ層の上に配置された第１の金属層と、を備え、
前記第１の銀ナノワイヤ層は、
第１の複数の銀ナノワイヤと、
前記第１の複数の銀ナノワイヤを覆う第１の保護コーティングと、を有し、
前記第１の銀ナノワイヤ層は、４０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲の厚さを有し、
前記第１の金属層の金属は、銀である
積層構造。
前記第１の保護コーティングは、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルアクリレート樹脂、及びポリエーテルアクリレート樹脂からなる群から選択される材料で形成されている
請求項１に記載の積層構造。
前記第１の金属層は、１５０ｎｍ～３００ｎｍの範囲の厚さを有する
請求項１又は２に記載の積層構造。
前記基板は、１０μｍ～１５０μｍの範囲の厚さを有する
請求項１～３のいずれか１項に記載の積層構造。
基板の下に配置された第２の銀ナノワイヤ層と、
前記第２の銀ナノワイヤ層の下に配置された第２の金属層と、をさらに備え、
前記第２の銀ナノワイヤ層は、
第２の複数の銀ナノワイヤと、
前記第２の複数の銀ナノワイヤを覆う第２の保護コーティングと、を有し、
前記第２の銀ナノワイヤ層は、４０ｎｍ～１２０ｎｍの範囲の厚さを有する
請求項１～４のいずれか１項に記載の積層構造。
請求項１～５のいずれか１項に記載の積層構造を含む
タッチセンサ。
前記第１の銀ナノワイヤ層及び前記第１の金属層がパターン化されている
請求項６に記載のタッチセンサ。
前記第１の銀ナノワイヤ層、前記第２の銀ナノワイヤ層、前記第１の金属層、及び前記第２の金属層の全てがパターン化されている
請求項５に記載の積層構造を含むタッチセンサ。