CN104571717B - 一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法及其模具 - Google Patents
一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法及其模具 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，采用涂布光阻层、压印、电浆蚀刻的加工工艺，其光阻层厚度为20~60微米，光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成，且，上层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率大于下层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率；电浆蚀刻条件为：电浆功率为2000~3000W，蚀刻时间为2~30分钟。本发明的模具制作方法制备工艺简单、易于操作，用其可制备出线宽低于40微米的金属网格，并且，用其制备的金属网格上宽下窄，兼具高导电率低反射率的双重优良特性。
Description
技术领域
本发明属于触摸面板材料领域，尤其是一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法及其模具。
背景技术
未来移动终端、可穿戴设备、智能家电等产品，对触摸面板有着强劲需求，同时随着触控面板大尺寸化、低价化，以及传统ITO薄膜不能用于可弯曲应用，导电性及透光率等本质问题不易克服等因素，众面板厂商纷纷开始研究ITO的替代品，包括纳米银线、金属网格、纳米碳管以及石墨烯等材料。其中，金属网格因具有成本最低、导电性能良好的特性，在市场中的应用也最为广泛。
现有的金属网格（Metal Mesh）模具的制备方法为：（1）在透明基材上涂布塑胶薄膜，再在塑胶薄膜的上表面印刷具有适当线宽的导电金属网格图案；（2）按照导电金属网格图案对塑胶薄膜进行压印，向下压至透明基材处，在塑胶薄膜上形成金属网格凹槽，这种上面带有金属网格凹槽的透明基材即为金属网格模具。在使用过程中，只要向金属网格凹槽内镀满金、银、铜、铝等低电阻值金属材料，再将塑胶薄膜全部剥离，就可制得金属网格。采用上述生产工艺制得的金属网格模具制得的金属网格的理论最低电阻值可达到0.1欧姆/平方英寸，而且，具有良好的电磁干扰屏蔽效果。但是，受限于印刷制作的工艺水平，并且，金属网格沟槽的宽度完全靠印刷的电路线线宽以及压印力度进行模糊控制，其所制得的金属网格模具上的金属网格凹槽较宽，即对应的金属网格线宽较粗，使得所制得的金属网格的线宽一般在50微米以上（根据人眼的生理构造，当线宽为41~72微米时，线条模糊；当线宽为40微米以下时，人眼不可辨别），金属网格凹槽越宽，金属网格线宽越粗，金属网格的导电率越高，但是，金属网格与透明基材的接触面也越大，其反射率也越高，导致在高像素下的莫瑞干涉波纹就越明显。莫瑞干涉指数码产品显示屏中像素，光学膜片以及触控导电的金属图案，在水平和垂直方向上，规则对齐的像素和物体的精细规则图案重叠式稍有偏差，则会出现的干扰波纹图案，即在某些角落可以看到屏幕上有细线跑出来。
发明内容
本发明旨在提供一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法及其模具，该模具制作方法制备工艺简单、易于操作，用其可制备出线宽低于40微米的金属网格，并且，用其制备的金属网格上宽下窄，兼具高导电率低反射率的双重优良特性。
一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，包括以下步骤：
（1）在透明基材上涂布光阻层，光阻层厚度为20~60微米，光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成；且，上层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率大于下层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率；
（2）采用底部带有电路图案凸起的压印模板对光阻层进行压印，拔出压印模板后，在光阻层内形成电路图案沟槽；
（3）对压印后的光阻层进行电浆蚀刻，露出透明基材，其中，电浆蚀刻条件为：电浆功率为2000~3000W，蚀刻时间为2~30分钟，在透明基材上形成上宽下窄的金属网格沟槽，制得金属网格模具。
在使用过程中，只要向金属网格凹槽内镀满金、银、铜、铝等低电阻值金属材料，再采用光阻剥离液将光阻层溶出，就可制得金属网格。
本发明的有益技术效果为：
（1）本发明采用涂布光阻层、压印、蚀刻的加工工艺，不受印刷水平的影响，能够做出更为精细的电路图案沟槽；
（2）由于本发明的光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成，且，上层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率大于下层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率，使得，采用同等电浆蚀刻条件进行蚀刻时，可制得上宽下窄的金属网格槽，该金属网格槽的底部宽度窄，所制得金属网格的与透明基材接触的位置处线宽窄，可尽量降低其反射率，避免出现莫瑞干涉波纹；金属网格槽的开口宽度宽，所制得金属网格的远离透明基材的区域线宽较大，又可尽量维持较高的导电率；
（3）本发明通过对电阻层厚度和电浆蚀刻条件进行限定，使得，所获得的金属网格凹槽宽度控制在适当的水平，用其制备金属网格时，所获得的金属网格平均线宽可保持在7~20微米，远远低于人眼所识别的线宽界限—40微米；
（4）本发明的金属网格模具制备工艺简单，易于操作和对产品质量进行控制，且不易出现金属网格断线的问题。
根据上述的高导电率低反射率金属网格的模具制备方法制得的金属网格模具，包括透明基材，透明基材上铺设光阻层，光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成；且，上层光阻层为高电浆蚀刻速率电阻层，下层光阻层为低电浆蚀刻速率电阻层，电阻层上开设有电路网格凹槽，电路网格凹槽的底部延伸至透明基材的上表面，电路网格凹槽上宽下窄。这样的金属网格模具适用于金、银、铜、铝等所有低电阻金属的金属网格制备；并且，所制得的金属网格，其与透明基材接触的位置，线宽窄，可尽量降低其反射率，避免出现莫瑞干涉波纹；同时，在远离透明基材的区域，线宽较大，又可尽量维持较高的导电率，尤其适合应用于大尺寸触控面板。
本发明的高导电率低反射率金属网格的模具制备方法还可做如下改进：
（1）上层光阻层的蚀刻速率与下层光阻层的蚀刻速率需要满足如下条件：上、下层光阻层的蚀刻速率的差值与下层光阻层蚀刻速率值的百分比为15~43%。这样，既可避免上、下层光阻层的蚀刻速率的差值太小，由于上宽下窄的沟槽开口太小、沟槽整体太窄，容易导致后续填入沟槽内的金属网格材料时出现填料不均匀的现象，使得制得的金属网格上会出现孔洞，严重影响产品质量；又可避免上、下层光阻层的蚀刻速率的差值太大，则容易发生上层光阻全部被蚀刻掉的现象，导致沟槽深度不足，或者是开口太大，金属网格线宽过大，在触摸屏的用途上，造成在阳光下容易反射外界光线，使得使用者不容易看清楚屏幕所显示的图案。
（2）其中的步骤（2）为：采用带有电路图案凸起的压印模板对光阻层进行压印动作，直至压印模板与透明基材之间的距离为50~300纳米，停止压印，并拔出压印模板，在光阻层内形成电路图案沟槽；其他步骤不变。这样的设计，避免压印模板直接压至透明基材处时，压印过程中会对透明基材或者压印模板底部的电路图案凸起造成磨损损坏；
（3）透明基材优选采用普通玻璃、PET（聚对苯二甲酸乙二酯）、PC（聚碳酸酯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称“有机玻璃”），这些材质的透明基材均为光学性能优异的材料，更适用于大尺寸触控面板。
本发明的高导电率低反射率金属网格的模具制备方法制得的金属网格模具，可进一步改进：金属网格凹槽横截面的两侧边线均为非直线。此种模具所制得的金属网格的与透明基材接触的位置，线宽更窄，反射率更低，确保不会出现莫瑞干涉波纹；同时，在远离透明基材的区域，线宽更大，可维持更高的导电率。
附图说明
图1为实施例1~6中透明基板涂布光阻层后的结构图；
图2为实施例1~6中透明基板上进行光阻层压印的工作结构图，其中，箭头方向为当时压印模板的移动方向；
图3为实施例1~6中所制得的金属网格模具的截面图；
图4为按照本发明的改进后的步骤（2）得到的透明基板上光阻层进行压印的工作结构图，其中，箭头方向为当时压印模板的移动方向；
图5为采用本发明的金属网格模具制得的金属网格的截面图。
具体实施方式
现结合附图具体说明本发明的实施方式：
一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，包括以下步骤：
（1）在透明基材3上涂布光阻层（1、2），光阻层厚度为20~60微米，光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成（如图1~3所示）；且，上层光阻层1所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率大于下层光阻层2所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率；
（2）采用底部带有电路图案凸起的压印模板4对光阻层（1、2）进行压印，拔出压印模板4后，在光阻层（1、2）内形成电路图案沟槽5（如图2所示）；
（3）对压印后的光阻层（1、2）进行电浆蚀刻，露出透明基材3，其中，电浆蚀刻条件为：电浆功率为2000~3000瓦，蚀刻时间为2~30分钟，在透明基材3上形成上宽下窄的金属网格沟槽6，制得金属网格模具（如图3所示）。
在使用过程中，只要向金属网格凹槽6内镀满金、银、铜、铝等低电阻值金属材料，再采用光阻剥离液将光阻层（1、2）溶出，就可制得金属网格7（如图5所示）。
根据上述的高导电率低反射率金属网格的模具制备方法制得的金属网格模具，包括透明基材3，透明基材3上铺设光阻层（1、2），光阻层（1、2）为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成；且，上层光阻层1为高电浆蚀刻速率电阻层，下层光阻层2为低电浆蚀刻速率电阻层，电阻层（1、2）上开设有电路网格凹槽6，电路网格凹槽6的底部延伸至透明基材1的上表面，电路网格凹槽6上宽下窄（如图3所示）。这样的金属网格模具适用于金、银、铜、铝等所有低电阻金属的金属网格制备；并且，所制得的金属网格7，其与透明基材3接触的位置，线宽窄，可尽量降低其反射率，避免出现莫瑞干涉波纹；同时，在远离透明基材3的区域，线宽较大，又可尽量维持较高的导电率，尤其适合应用于大尺寸触控面板。
根据上述的高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，本申请人截取了7组实施例数据，具体如下：
表1
| 实施例 | 上层光阻层 | 下层光阻层 | （上层光阻层的蚀刻速率-下层光阻层的蚀刻速率）/下层光阻层的蚀刻速率的百分值（%） | 光阻层厚度（微米） | 电浆功率（瓦） | 电浆蚀刻时间（分钟） | 金属网格平均线宽（微米） |
| 1 | EPG535 | EPI680 | 15 | 40 | 2000~ | 30 | 12 |
| 2 | EPG590 | EPI612 | 37 | 60 | 3000 | 2 | 7 |
| 3 | TR303 | TR310 | 43 | 20 | 2700 | 20 | 20 |
| 4 | EPG535 | EPI680 | 15 | 40 | 3500 | 30 | 42 |
| 5 | EPG535 | EPI680 | 15 | 40 | 2000 | 45 | 63 |
| 6 | SMS-PAC | SMS-F9Ca-PAC | 6 | 60 | 3000 | 2 | 14 |
| 7 | SMS-F9PGA-AN | SMS-F9CaGA-AN | 52 | 60 | 3000 | 2 | ＞70 |
在试验过程中发现：实施例1~6制得的金属网格模板均可用于制备上宽下窄的金属网格7。但是，在电阻层的厚度为20~60微米时，只有当电浆功率在2000~3000瓦，同时，保持电浆蚀刻时间在2~30分钟范围内时，所获得的金属网格的平均宽度才能控制在小于40微米（例如上述实施例1~3）。而当电浆功率过高或电浆蚀刻时间过长时，所获得的金属网格的宽度均大于40微米（例如上述实施例4、5）。同时，在试验过程中，本申请人还发现：当电浆功率过低或电浆蚀刻时间过短时，容易出现电浆蚀刻未能将电阻层穿透的现象，即无法露出透明基材3。另外，当（上层光阻层1的蚀刻速率-下层光阻层2的蚀刻速率）/下层光阻层2的蚀刻速率的百分值为15~43%时（例如实施例1~5），可获得均匀度高的金属网格产品，但是，当（上层光阻层1的蚀刻速率-下层光阻层2的蚀刻速率）/下层光阻层2的蚀刻速率的百分值小于15%时（例如实施例6），由于金属网格沟槽6开口太小、整体太窄，容易导致后续填入金属网格沟槽6内的金属网格材料时出现填料不均匀的现象，使得制得的金属网格上会出现孔洞，严重影响产品质量；同时，当（上层光阻层1的蚀刻速率-下层光阻层2的蚀刻速率）/下层光阻层2的蚀刻速率的百分值大于43%时（例如实施例7），则容易发生上层光阻全部被蚀刻掉的现象，导致金属网格沟槽6深度不足，或者是开口太大，金属网格7线宽过大，在触摸屏的用途上，造成在阳光下容易反射外界光线，使得使用者不容易看清楚屏幕所显示的图案。
本发明中所采用的光阻剥离液为主要以 BDG（双葡糖醛酸胆红素） / DMSO（二甲基亚砜） / NMP（N-甲基吡咯烷酮） / MEA（乙醇胺） 为基础的溶剂。本发明的带有电路图案凸起的压印模板4指的是本领域常见的压印模板4，常见的压印模板4的电路图案凸起为横截面为矩形的凸起。
本发明中所采用的清洗剂为去离子水、丙酮、异丙醇等溶剂。
本发明的一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法均可做如下改进：
（1）其中的步骤（2）为：采用带有电路图案凸起的压印模板4对光阻层（2、3）进行压印动作，直至压印模板4与透明基材3之间的距离为50~300nm，停止压印，并拔出压印模板4，在光阻层（1、2）内形成电路图案沟槽5（如图4所示）；其他步骤不变。这样的设计，避免压印模板4直接压至透明基材3处时，压印过程中会对透明基材3或者压印模板4底部的电路图案凸起造成磨损损坏；
（2）透明基材3优选采用玻璃、PET、PC、PMMA，这些材质的透明基材3均为光学性能优异的材料，更适用于大尺寸触控面板。
本发明的高导电率低反射率金属网格的模具制备方法制得的金属网格模具，可进一步改进：金属网格凹槽6横截面的两侧边线60均为非直线。此种模具所制得的金属网格的与透明基材3接触的位置，线宽更窄，反射率更低，确保不会出现莫瑞干涉波纹；同时，在远离透明基材3的区域，线宽更大，可维持更高的导电率。
在具体实施过程中，在对光阻层进行电浆蚀刻的过程中，也可根据需要调节电浆功率曲线变化，从而制得形状各异的金属网格7（例如类梯形、三角形、弧形等）。
Claims (6)
1.一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，包括以下步骤：
（1）在透明基材上涂布光阻层，光阻层厚度为20~60微米，光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成；且，上层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率大于下层光阻层所选用的光阻材料的电浆蚀刻速率；
（2）采用底部带有电路图案凸起的压印模板对光阻层进行压印，拔出压印模板后，在光阻层内形成电路图案沟槽；
（3）对压印后的光阻层进行电浆蚀刻，露出透明基材，其中，电浆蚀刻条件为：电浆功率为2000~3000W，蚀刻时间为2~30分钟，在透明基材上形成上宽下窄的金属网格沟槽，制得金属网格模具。
2.根据权利要求1所述的一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，其特征在于：上、下层光阻层的蚀刻速率的差值与下层光阻层蚀刻速率值的百分比为15~43%。
3.根据权利要求1所述的一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，其特征在于，步骤（2）为：采用带有电路图案凸起的压印模板对光阻层进行压印动作，直至压印模板与透明基材之间的距离为50~300纳米，停止压印，并拔出压印模板，在光阻层内形成电路图案沟槽。
4.根据权利要求1所述的一种高导电率低反射率金属网格的模具制备方法，其特征在于：透明基材采用普通玻璃或PET或PC或PMMA。
5.一种高导电率低反射率金属网格模具，其根据权利要求1所述的的模具制备方法制得，其包括透明基材，其特征在于：透明基材上铺设光阻层，光阻层为两层蚀刻速率不同的光阻层叠加而成；且，上层光阻层为高电浆蚀刻速率电阻层，下层光阻层为低电浆蚀刻速率电阻层，电阻层上开设有电路网格凹槽，电路网格凹槽的底部延伸至透明基材的上表面，电路网格凹槽上宽下窄。
6.根据权利要求5所述的一种高导电率低反射率金属网格模具，其特征在于：金属网格凹槽横截面的两侧边线均为非直线。
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