導電体およびその製造方法
【課題】導電性および柔軟性の高い導電体及びその製造法の提供。
【解決手段】導電体１００は、金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層１０と、第１導電層１０の表面の少なくとも一部を覆う第２導電層２０と、を有し、第２導電層２０は、導電性高分子を含む。導電体１００の製造方法は、凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、前記被転写層を基板に転写する工程と、を有し、前記被転写層を形成する工程は、前記版の凸部の上に導電性高分子を含む第１前駆体層を形成する工程と、前記第１前駆体層の上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層を形成する工程と、を含む。
【解決手段】導電体１００は、金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層１０と、第１導電層１０の表面の少なくとも一部を覆う第２導電層２０と、を有し、第２導電層２０は、導電性高分子を含む。導電体１００の製造方法は、凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、前記被転写層を基板に転写する工程と、を有し、前記被転写層を形成する工程は、前記版の凸部の上に導電性高分子を含む第１前駆体層を形成する工程と、前記第１前駆体層の上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層を形成する工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種デバイスの製造工程において、導電性の配線パターンを製造するときに、インクジェット法、スクリーン印刷法、およびマイクロコンタクトプリント法（μＣＰ法）などの印刷技術が用いられることがある。このような印刷法によって導電性の配線パターンを形成する場合、銀インクなどの金属インク、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）インクなどの金属酸化物インクを用いることが検討されている。しかし、金属または金属酸化物からなる導電性の配線パターンには、いくつかの課題がある。たとえば、配線パターンの材料を金属または金属酸化物とすると、動作中に材料がマイグレーションを起こすことが知られている。また、このような材料で形成された配線パターンは、屈曲されると割れるなど、柔軟性が小さいことも課題として知られている。
【０００３】
一方、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）にポリ（スチレンスルホン酸）を添加した導電性高分子（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等は、柔軟性の高い導電性材料として、配線パターンに用いることが検討されている。このような高分子溶液のインクを用いれば、印刷法によって配線パターンを形成することができるが、導電性高分子による配線は、金属配線に比較して導電性に劣ることが知られている。
【０００４】
上記のような課題に対して、たとえば、特開２００５−１６６５０２号公報には、導電性高分子に金属粉末を分散させたペーストおよびこれを用いた配線等が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１６６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属または金属酸化物の導電性を維持しつつ、柔軟性を付与するためには、両者を単に混合しただけでは、いずれの特性も不十分な配線しか得ることができなかった。
【０００６】
本発明の目的の１つは、導電性および柔軟性の高い導電体を得ることである。
【０００７】
本発明の目的の１つは、導電性および柔軟性の高い導電体を印刷法によって製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる導電体は、
金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層と、
前記第１導電層の表面の少なくとも一部を覆う第２導電層と、
を有し、
前記第２導電層は、導電性高分子を含む。
【０００９】
このような導電体は、第１導電層の高い導電性と、第２導電層の高い柔軟性とを有し、両特性を兼ね備えた、導電性および柔軟性の高い導電体である。
【００１０】
本発明にかかる導電体において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面に形成されることができる。
【００１１】
本発明にかかる導電体において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面および側面に形成されることができる。
【００１２】
本発明にかかる導電体において、
前記金属は、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれか、または２種以上の合金であることができる。
【００１３】
本発明にかかる導電体において、
前記金属酸化物は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上の混合物であることができる。
【００１４】
本発明にかかる導電体において、
前記導電性高分子は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）およびポリ（スチレンスルホン酸）の混合物、およびポリアニリンの少なくとも１種であることができる。
【００１５】
本発明にかかる導電体の製造方法は、
凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、
前記被転写層を基板に転写する工程と、
を有し、
前記被転写層を形成する工程は、
前記版の凸部の上に導電性高分子を含む第１前駆体層を形成する工程と、
前記第１前駆体層の上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層を形成する工程と、
を含む。
【００１６】
このようにすれば、導電性および柔軟性の高い導電体を印刷法によって製造することができる。
【００１７】
本発明にかかる導電体の製造方法において、
前記第１前駆体層を形成する工程の後に、前記第２前駆体層を形成する工程が行われ、
前記第２前駆体層を形成する工程の後に、さらに、前記第２前駆体層の一部を除去して前記第１前駆体層の一部を露出させる工程、を有することができる。
【００１８】
本発明にかかる導電体の製造方法において、
前記被転写層を前記基板に転写する工程の後に、さらに、前記基板を加熱して前記第１前駆体層を変形させる工程を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。
【００２０】
１．導電体
図１は、本実施形態にかかる導電体１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態にかかる導電体２００を模式的に示す断面図である。図１および図２には、導電体１００または導電体２００がそれぞれ３つずつ描かれ、基板５０とともに描かれている。
【００２１】
本実施形態の導電体１００、および導電体２００は、第１導電層１０と、第２導電層２０と、を有する。
【００２２】
第１導電層１０は、図１および図２に示すように、たとえば、基板５０の上に形成されることができる。基板５０は、任意である。基板５０は、たとえば、ガラス基板、シリコン基板、ステンレス板（表面に絶縁処理等が施されたもの）、および、酸化シリコン等の酸化物基板などであることができる。また、基板５０は、半導体装置等が形成された構造体であってもよい。さらに、基板５０は、プラスチック（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリシクロオレフィン、ポリイミドなど）のフレキシブル基板、であることができる。第１導電層１０は、図示の例では、断面が矩形の形状を有しているが、断面形状は、任意である。たとえば、第１導電層１０の断面形状は、台形やその他の曲線形状を有していてもよい。第１導電層１０の厚みは、０．１μｍないし５０μｍであることが望ましい。第１導電層１０の厚み０．１μｍよりも小さいと、十分な導電性が得られず、５０μｍよりも大きいと、製造が難しくなることがある。第１導電層１０は、金属および金属酸化物の少なくとも一方を含んで構成される。第１導電層１０に含まれることのできる金属としては、配線等にしたときに、安定で高い導電性を有する金属が選ばれる。第１導電層１０に含まれることのできる金属としては、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれか、または２種以上の合金を挙げることができる。第１導電層１０に含まれることのできる金属酸化物は、導電性を有するものが選ばれる。第１導電層１０に含まれることのできる金属酸化物としては、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上の混合物を挙げることができる。これらの金属または金属酸化物は、高い導電性を示す。そのため、第１導電層１０は、導電性が高く、これを配線として用いる場合には、配線の低抵抗化に寄与することができる。第１導電層１０は、金属および金属酸化物の少なくとも一方が主成分となって形成される。そのため、樹脂中に金属粉等が分散したものとは異なり導電経路の連通性等を考慮する必要がない。よって、導電体１００または導電体２００は、上記のような第１導電層１０によって、低抵抗で高い導電性を示すことができる。
【００２３】
第２導電層２０は、第１導電層１０の表面の少なくとも一部を覆って設けられる。第２導電層２０は、導電性高分子を含んで形成される。
【００２４】
第２導電層２０は、たとえば、図１に示すように、第１導電層１０の上に形成されることができる。図１の例では、第２導電層２０は、第１導電層１０の上面を覆って形成されている。図１の例では、第２導電層２０は、第１導電層１０の側面には形成されていない。また、たとえば、第２導電層２０は、図２に示すように、第１導電層１０の上面および側面に形成されることができる。第２導電層２０の少なくとも一部は、第１導電層１０の表面に沿った形状を有している。第２導電層の第１導電層１０に接する部分以外の部分の形状は、任意である。第２導電層２０は、たとえば、図１に示すような、矩形の断面形状を有していてもよい。また、図２に示す例のように、第２導電層２０は、第１導電層１０の上面および側面を被覆する形状を有していてもよい。第２導電層２０の厚みは、０．０１μｍないし５μｍであることが望ましい。第２導電層２０の厚み０．０１μｍよりも小さいと、導電体１００全体に柔軟性を十分に付与できず、５μｍよりも大きいと、製造が難しくなることがある。第１導電層１０および第２導電層２０の合計の厚みは、０．１５μｍないし５５μｍであることが望ましい。第１導電層１０および第２導電層２０の合計の厚み０．１５μｍよりも小さいと、十分な導電性が得られず、５５μｍよりも大きいと、製造が難しくなることがある。第２導電層２０は、導電性高分子を含んで形成される。第２導電層２０に含まれる導電性高分子は、高分子であって導電性を有するものであればよい。たとえば、第２導電層２０に含まれる導電性高分子としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）およびポリ（スチレンスルホン酸）の混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、およびポリアニリンの少なくとも１種を挙げることができる。これらの導電性高分子は、一定の導電性を有し、かつ高い柔軟性を示す。そのため、第２導電層２０は、柔軟性が高く、これを配線の材質として用いる場合には、配線の柔軟化に寄与することができる。第２導電層２０は、導電性高分子を含み、さらにその他の物質を含んで形成されることができる。たとえば、導電性高分子の他に、有機物や他の高分子を含んで形成されることができる。第２導電層２０は、全体が導電性高分子を含む可とう性を有する物質で形成されると、柔軟性がより高くなる。このようにすれば、樹脂中に金属粉等が分散した導電体とは異なり、異物が樹脂中に分散することにより生じ易いクラックやボイド等の発生を抑制できる。このように第２導電層２０は、導電体１００または導電体２００において、柔軟性を付与する作用を有する。そして、第２導電層２０自体も導電性を有し、導電体１００または導電体２００の導電性を低下させないように寄与することができる。
【００２５】
本実施形態の導電体１００および導電体２００は、上述した第１導電層１０および第２導電層２０を有している。上述したように第１導電層１０および第２導電層２０は、少なくとも一部が接して設けられている。したがって、導電体１００および導電体２００は、第１導電層１０によって高い導電性を示すことができる。同時に、導電体１００および導電体２００は、第２導電層２０によって、高い柔軟性を示すことができる。そのため、たとえば、フレキシブル基板に導電体１００および導電体２００が設けられ、フレキシブル基板が屈曲等した場合、該導電体に発生する歪みを第２導電層２０によって吸収することができる。そして、第２導電層２０に歪みが吸収されるため、第１導電層１０に発生する応力が小さく抑えられる。これにより、導電体１００および導電体２００の破損を抑制することができる。また、第２導電層２０が第１導電層１０の面の少なくとも一部を覆って設けられているため、第１導電層１０を構成する物質の散逸（マイグレーション等）を抑えることができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態の導電体１００および導電体２００は、低抵抗で、柔軟性の高い導電体である。本実施形態の導電体１００および導電体２００は、有機トランジスタ、圧電素子、表示素子、半導体素子、光学素子等の電子装置の電極や配線に好適に用いることができる。
【００２７】
２．導電体の製造方法
図３〜図６は、本実施形態の導電体１００の製造工程を模式的に示す断面図である。図７〜図９は、本実施形態の導電体２００の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【００２８】
本実施形態の導電体の製造方法は、凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、被転写層を基板に転写する工程と、を有する。
【００２９】
まず、図３に示すような、凹凸パターン６６を有する版６０を作成する。版６０は、たとえば、図３に示すような原版となるマスター版７０の形状をナノインプリント法などの複製技術を用いて作成することができる。マスター版７０は、たとえば、シリコン、ガラスなどの加工しやすい板を用いて形成することができる。マスター版７０の凹部７２の形状は、導電体１０のパターンに対応することになる。マスター版７０の凹部７２の底面７４と、マスター版７０の凹部７２の側面７６とがなす角度（図３のθ）は、後の工程でパターンの制御を行いやすくするために、８０°以上とすることが好ましい。マスター版７０の凹部７２と凸部７３とによって形成される段差は、０．５μｍないし５０μｍであることが望ましい。凹部７２と凸部７３とによって形成される段差が０．５μｍよりも小さいと、後述する版６０の凹部６３に被転写層２０ｂが形成された場合に、該被転写層２０ｂが基板５０に転写されることがあり、好ましくない。マスター版１０の材質は、パターンを形成しやすいものが望ましく、たとえば、シリコン基板、ガラス基板を用いることができる。マスター版１０は、該基板を、たとえば、フォトリソグラフィ法によって、パターニングおよびエッチングして、形成されることができる。
【００３０】
次に、マスター版７０の形状を導電体１００のパターン形成に使用する版６０に転写する。転写方法としては、一般的にナノインプリント法と称される方法を用いることができる。これにより、マスター版７０に形成された凹部７２の形状が、版６０における凸部６２の形状に転写される。これにより、版６０に凹凸パターン６６が形成される。上述したマスター版７０における角度θは、版６０の凸部６２の上面６４と凸部６２の側面とがなす角に対応し、上記と同様に、後の工程でパターンの制御を行いやすくするために、８０°以上とすることが好ましい。角度θは、８０°よりも小さいと、凹部６３に転写されるべきでない層（被転写層２０ｂ）が形成された場合に、該層を転写してしまうことがあるため、望ましくない。版６０の凸部６２と凹部６３とによって形成される段差は、０．５μｍないし５０μｍであることが望ましい。凸部６２と凹部６３とによって形成される段差が０．５μｍよりも小さいと、版６０の凹部６３に被転写層２０ｂが形成された場合に、該被転写層２０ｂが基板５０に転写されることがあり、好ましくない。版６０の材質としては、マスター版７０の形状の転写性に優れるものであればよいが、後の工程で、欠陥を生じにくくして効率よく転写を行うために、表面自由エネルギーの低い材料がより好ましい。このような表面自由エネルギーの低い材料としては、たとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）がある。また、版６０の材質として、ガラス等の表面自由エネルギーの高い材料を用いる場合でも、自己組織化単分子膜（ＳＡＭｓ）や、フッ化アルキルシラン等の表面制御層を版６０の凸部６２の上面に形成すれば、後の工程で、欠陥が生じにくく、効率よく凸部６２に形成される被転写層２０ａを転写させることができる。また、版６０のたわみ等を抑制するために、たとえば、版６０の凹凸パターン６６が形成された面の反対側の面に、補強板をさらに有していてもよい。補強板としては、ガラス板や金属板などが挙げられる。
【００３１】
次に、版６０の凸部６２の上に被転写層３０ａを形成する。この被転写層３０ａを形成する工程は、図４および図５に示すように版６０の凸部６２の上に導電性高分子を含む第１前駆体層２０ａを形成する工程と、第１前駆体層２０ａの上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層１０ａを形成する工程と、を含む。そして、図５に示すように、本実施形態の転写前の被転写層３０ａは、第１前駆体層２０ａと第２前駆体層１０ａとが下から順に積層したものである。
【００３２】
まず、図４に示すように、版６０の凸部６２の上に導電性高分子を含む第１前駆体層２０ａを形成する。第１前駆体層２０ａは、たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを水に分散させた溶液、ポリアニリンを水に分散させた溶液、または、それらの混合溶液を塗布し、必要に応じて乾燥を行って設けることができる。このような導電性高分子を含む原料溶液には、たとえば、可塑剤などの他の成分をさらに含んでいてもよい。このような原料溶液は、適宜加熱等をされることによって、導電性高分子を含む第２導電層２０を構成することができる。このような原料溶液を、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディッピング法、インクジェット法などによって版６０の凹凸パターン６６に塗布し、凸部６２の上に第１前駆体層２０ａを設けることができる。これらの方法のうち、インクジェット法のように版６０の凸部６２の上のみに原料溶液を塗布することができる方法を用いれば、原料溶液の消費を抑えることができる。一方、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に原料溶液を塗布する方法によると、版６０の凹部６３にも第１前駆体層２０ｂが形成される。版６０の凹部６３に第１前駆体層２０ｂが形成されても、転写の工程で凸部６２上の被転写層３０ａのみが基板５０へ転写されるため導電体１００および導電体２００の製造には不都合は生じにくい。なお、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に原料溶液を塗布する場合であっても、版６０の凹部６３に表面制御層等を設けることにより、凸部６２のみに第１前駆体層２０ａを設けるようにすることもできる。また、版６０の表面が撥液性を有する場合は、版６０の表面に真空紫外線（ＶＵＶ）処理やプラズマ処理を施せば、原料溶液塗布の際に濡れ性を高めることができる。このような表面処理は、第１前駆体層２０ａの原料となる高分子溶液が、水系の溶媒を用いている場合に特に効果的である。第１前駆体層２０ａは、必要に応じて加熱、乾燥等されることができる。
【００３３】
次に、図５に示すように、第１前駆体層２０ａの上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層１０ａを形成する。第２前駆体層１０ａは、たとえば、金属の前駆体および金属酸化物の前駆体のいずれか、または両者を混合した前駆体溶液を第１前駆体層２０ａの上に塗布して設けることができる。金属の前駆体溶液としては、たとえば、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれかのナノ粒子をエタノールに分散させたものを単独または複数種を混合して用いることができる。金属の前駆体溶液は、たとえば、適宜乾燥等を行えば、第１導電層１０を構成する金属を生成することができる。金属酸化物の前駆体溶液としては、たとえば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上のナノ粒子をデカリンに分散させたものを用いることができる。金属および金属酸化物の前駆体溶液は、さらに、分散安定剤などを含有していてもよい。このような前駆体溶液を、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディッピング法、インクジェット法などによって版６０の凹凸パターン６６に塗布し、第１前駆体層２０ａの上に第２前駆体層１０ａを設ける。第１前駆体層２０ａを設ける場合と同様に、インクジェット法のように版６０の凸部６２の上のみに前駆体溶液を塗布することができる方法を用いれば、前駆体溶液の消費を抑えることができる。一方、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に溶液を塗布する方法によると、版６０の凹部６３にも前駆体層１０ｂが形成される。前駆体層１０ｂが凹部６３に形成されても、凸部６２の被転写層３０ａのみが基板５０へ転写されるため導電体１００および導電体２００の製造には不都合は生じにくい。しかし、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に前駆体溶液を塗布する場合であっても、版６０の凹部６３、あるいは、凹部６３に形成された第１前駆体層２０ｂの上に、表面制御層等を設けることにより、凸部６２の第１前駆体層２０ａの上のみに第２前駆体層１０ａを設けることができる。第２前駆体層１０ａは、形成された後、必要に応じて加熱、乾燥等されることができる。
【００３４】
次に、図６に示すように、被転写層３０ａを基板５０に転写する。本工程は、マイクロコンタクトプリント（μＣＰ）法で一般的に行われる方法により行うことができる。本工程は、図６に示すように、版６０の凸部６２の下に形成された被転写層３０ａを基板５０に接触させ、版６０を剥離することにより行われる。なお図６では、版６０の上下が図５とは逆に描いてある。この工程を経て、基板５０の上に、第２前駆体層１０ａ、第１前駆体層２０ａが順に積層された被転写層３０ａが形成される。この工程の後、必要に応じて、乾燥・加熱等を行うことにより、図１に示すような基板５０の上に、第１導電層１０、第２導電層２０が順に積層された導電体１００が製造される。なお、乾燥、加熱等の工程は、上述した工程のどの段階で行われてもよく、また何回行われてもよい。
【００３５】
図７ないし図９は、本実施形態の導電体２００の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。導電体２００は、導電体１００の製造工程に、第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程、および、基板５０を加熱して第１前駆体層を変形させる工程、を加えて製造することができる。第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程は、第１前駆体層２０ａの上に、第２前駆体層１０ａが形成された後に行われる（図５）。ここで、第１前駆体層２０ａは、導電性高分子の溶液状態であっても、溶媒を乾燥した状態であってもよい。また、基板５０を加熱して第１前駆体層を変形させる工程は、上述の被転写層３０ａを基板５０に転写する工程の後に行われる（図９）。
【００３６】
第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程について述べる。本工程は、図５に示すような第２前駆体層１０ａが形成された後で行われる。本工程により露出する第１前駆体層２０ａの上面は、図７に示すように、版６０の凸部６２の周縁部６５の上方に位置する。これは、第２前駆体層１０ａの一部が除去された結果、第２前駆体層１０ａの体積が小さくなり、第２前駆体層１０ａの端部が版６０の凸部６２の上面に形成された第１前駆体層２０ａの端部から後退することによる。第２前駆体層１０ａの一部を除去する方法としては、たとえば、第２前駆体層１０ａを構成する溶液の溶媒を気化させる方法がある。これにより、第２前駆体層１０ａの一部が除去され、第２前駆体層１０ａの体積が減少して、図７に示すような第２前駆体層１０ａ’が形成される。第２前駆体層１０ａの一部を除去するためには、第２前駆体層１０ａを構成する成分に、気化しやすい溶媒が含まれることが好ましい。このような溶媒としては、たとえば、エタノール、クロロホルム、イソプロピルアルコール、水などが挙げられる。
【００３７】
第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程において、第１前駆体層２０ａを効率よく露出させるために、第２前駆体層１０ａを構成する溶液の性質と、第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーの大きさと、を適切に選ぶことができる。第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーを小さくすれば、前駆体溶液の後退接触角が大きくなり、第２前駆体層１０ａの端部が第１前駆体層２０ａの上面の端部から後退しやすくなる。また、導電体２００において第１前駆体層２０ａが占める割合を増加させたい場合には、上述のように、第２前駆体層１０ａを構成する溶液の溶媒として気化しやすい（沸点の低い）ものを選ぶ方法がある。このようにすれば、第２前駆体層１０ａの体積がより減少しやすくなり、導電体２００の柔軟性を一層高めることができる。逆に、第２前駆体層１０ａの体積が小さくなりすぎないように調節する方法として、第２前駆体層１０ａを構成する溶液に比較的高沸点の、たとえば、酢酸ブチル、キシレン、デカリン、トリクロロベンゼンなどの溶媒を配合する方法がある。また、第２前駆体層１０ａの体積が小さくなりすぎないように調節する方法としては、第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーを大きくする方法がある。第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーを大きくする方法としては、たとえば、第１前駆体層２０ａを形成した後に、上方から紫外線および真空紫外線の少なくとも一方を照射する方法がある。また、本工程において、第２前駆体層１０ａの一部を除去するときに、版６０を、第２前駆体層１０ａに含まれる溶媒の沸点以下の温度に加熱することができる。このようにすると、第２前駆体層１０ａに含まれる溶媒の蒸発が促進され、第１前駆体層２０ａの上面の一部を露出させるために要する時間を短縮することができる。このようにして、図７に示すように、版６０の凸部６２の上に、第１前駆体層２０ａおよび第２前駆体層１０ａ’からなる被転写層３０ａが形成される。
【００３８】
次に、図８に示すように、被転写層３０ａを基板５０に転写する。本工程は上述したと同様である。本工程を経て、基板５０の上に前駆体層１０ａ’および第１前駆体層２０ａからなる被転写層３０ａが転写される（図９）。なお、図９に示すような被転写層３０ａは、本実施形態の導電体の一態様である。
【００３９】
次に、基板５０を加熱して第１前駆体層２０ａを変形させる工程について述べる。被転写層３０ａが基板５０に転写されると、図９に示すように、基板５０の上に、第２前駆体層１０ａ’と第１前駆体層２０ａとが積層した構造が形成される。ここで、必要に応じて、基板５０を加熱し、第１前駆体層２０ａを構成する高分子を流動（リフロー）させ、第１前駆体層２０ａを変形させることができる。第１前駆体層２０ａを変形させるための温度は、第１前駆体層２０ａに含まれる導電性高分子がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳである場合には、たとえば、２００℃ないし２５０℃とすることができる。また、第１前駆体層２０ａが他の高分子成分を含むのであれば、各高分子成分のガラス転移温度のうち最も高い温度よりも高い温度を加えることで該高分子成分を流動させ、第１前駆体層２０ａを変形させることができる。基板５０を加熱する際の温度が高すぎると、導電性高分子や、他の部材（基板等）が劣化することがあり、２５０℃以下であることが望ましい。本工程により、高分子が流動すると、図９および図２に示すように第１前駆体層２０ａを変形させることができる。そして、必要に応じて熱処理等を行うことにより、図２に示すような金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層１０の上面および側面に導電性高分子を含む第２導電層２０が形成された、導電体２００を製造することができる。
【００４０】
基板５０を加熱して第１前駆体層２０ａを変形させる工程は、必要に応じ、図１に示すような導電体１００に対して適用することもできる。図１に示す導電体１００において、本工程を行うと、第２導電層２０を構成する導電性高分子を含む成分は流動（リフロー）し、第２導電層２０を変形させることができる。この変形は、上述の第１前駆体層２０ａが流動して変形することに相当している。このような方法によっても図２に示すような金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層１０の上面および側面に導電性高分子を含む第２導電層２０が形成された、導電体２００を製造することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の導電体の製造方法によれば、導電性および柔軟性の高い導電体を印刷法によって容易に製造することができる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態にかかる導電体１００を模式的に示す断面図。
【図２】実施形態にかかる導電体２００を模式的に示す断面図。
【図３】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 第１導電層、１０ａ，１０ａ’，１０ｂ 第２前駆体層、２０ 第２導電層、
２０ａ，２０ｂ 第１前駆体層、３０ａ 被転写層、５０ 基板、６０ 版、
６２，７３ 凸部、６３，７２ 凹部、６４ 上面、６６ 凹凸パターン、
７０ マスター版、７４ 底面、７６ 側面、１００，２００ 導電体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種デバイスの製造工程において、導電性の配線パターンを製造するときに、インクジェット法、スクリーン印刷法、およびマイクロコンタクトプリント法（μＣＰ法）などの印刷技術が用いられることがある。このような印刷法によって導電性の配線パターンを形成する場合、銀インクなどの金属インク、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）インクなどの金属酸化物インクを用いることが検討されている。しかし、金属または金属酸化物からなる導電性の配線パターンには、いくつかの課題がある。たとえば、配線パターンの材料を金属または金属酸化物とすると、動作中に材料がマイグレーションを起こすことが知られている。また、このような材料で形成された配線パターンは、屈曲されると割れるなど、柔軟性が小さいことも課題として知られている。
【０００３】
一方、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）にポリ（スチレンスルホン酸）を添加した導電性高分子（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等は、柔軟性の高い導電性材料として、配線パターンに用いることが検討されている。このような高分子溶液のインクを用いれば、印刷法によって配線パターンを形成することができるが、導電性高分子による配線は、金属配線に比較して導電性に劣ることが知られている。
【０００４】
上記のような課題に対して、たとえば、特開２００５−１６６５０２号公報には、導電性高分子に金属粉末を分散させたペーストおよびこれを用いた配線等が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１６６５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属または金属酸化物の導電性を維持しつつ、柔軟性を付与するためには、両者を単に混合しただけでは、いずれの特性も不十分な配線しか得ることができなかった。
【０００６】
本発明の目的の１つは、導電性および柔軟性の高い導電体を得ることである。
【０００７】
本発明の目的の１つは、導電性および柔軟性の高い導電体を印刷法によって製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる導電体は、
金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層と、
前記第１導電層の表面の少なくとも一部を覆う第２導電層と、
を有し、
前記第２導電層は、導電性高分子を含む。
【０００９】
このような導電体は、第１導電層の高い導電性と、第２導電層の高い柔軟性とを有し、両特性を兼ね備えた、導電性および柔軟性の高い導電体である。
【００１０】
本発明にかかる導電体において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面に形成されることができる。
【００１１】
本発明にかかる導電体において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面および側面に形成されることができる。
【００１２】
本発明にかかる導電体において、
前記金属は、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれか、または２種以上の合金であることができる。
【００１３】
本発明にかかる導電体において、
前記金属酸化物は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上の混合物であることができる。
【００１４】
本発明にかかる導電体において、
前記導電性高分子は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）およびポリ（スチレンスルホン酸）の混合物、およびポリアニリンの少なくとも１種であることができる。
【００１５】
本発明にかかる導電体の製造方法は、
凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、
前記被転写層を基板に転写する工程と、
を有し、
前記被転写層を形成する工程は、
前記版の凸部の上に導電性高分子を含む第１前駆体層を形成する工程と、
前記第１前駆体層の上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層を形成する工程と、
を含む。
【００１６】
このようにすれば、導電性および柔軟性の高い導電体を印刷法によって製造することができる。
【００１７】
本発明にかかる導電体の製造方法において、
前記第１前駆体層を形成する工程の後に、前記第２前駆体層を形成する工程が行われ、
前記第２前駆体層を形成する工程の後に、さらに、前記第２前駆体層の一部を除去して前記第１前駆体層の一部を露出させる工程、を有することができる。
【００１８】
本発明にかかる導電体の製造方法において、
前記被転写層を前記基板に転写する工程の後に、さらに、前記基板を加熱して前記第１前駆体層を変形させる工程を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。
【００２０】
１．導電体
図１は、本実施形態にかかる導電体１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態にかかる導電体２００を模式的に示す断面図である。図１および図２には、導電体１００または導電体２００がそれぞれ３つずつ描かれ、基板５０とともに描かれている。
【００２１】
本実施形態の導電体１００、および導電体２００は、第１導電層１０と、第２導電層２０と、を有する。
【００２２】
第１導電層１０は、図１および図２に示すように、たとえば、基板５０の上に形成されることができる。基板５０は、任意である。基板５０は、たとえば、ガラス基板、シリコン基板、ステンレス板（表面に絶縁処理等が施されたもの）、および、酸化シリコン等の酸化物基板などであることができる。また、基板５０は、半導体装置等が形成された構造体であってもよい。さらに、基板５０は、プラスチック（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリシクロオレフィン、ポリイミドなど）のフレキシブル基板、であることができる。第１導電層１０は、図示の例では、断面が矩形の形状を有しているが、断面形状は、任意である。たとえば、第１導電層１０の断面形状は、台形やその他の曲線形状を有していてもよい。第１導電層１０の厚みは、０．１μｍないし５０μｍであることが望ましい。第１導電層１０の厚み０．１μｍよりも小さいと、十分な導電性が得られず、５０μｍよりも大きいと、製造が難しくなることがある。第１導電層１０は、金属および金属酸化物の少なくとも一方を含んで構成される。第１導電層１０に含まれることのできる金属としては、配線等にしたときに、安定で高い導電性を有する金属が選ばれる。第１導電層１０に含まれることのできる金属としては、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれか、または２種以上の合金を挙げることができる。第１導電層１０に含まれることのできる金属酸化物は、導電性を有するものが選ばれる。第１導電層１０に含まれることのできる金属酸化物としては、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上の混合物を挙げることができる。これらの金属または金属酸化物は、高い導電性を示す。そのため、第１導電層１０は、導電性が高く、これを配線として用いる場合には、配線の低抵抗化に寄与することができる。第１導電層１０は、金属および金属酸化物の少なくとも一方が主成分となって形成される。そのため、樹脂中に金属粉等が分散したものとは異なり導電経路の連通性等を考慮する必要がない。よって、導電体１００または導電体２００は、上記のような第１導電層１０によって、低抵抗で高い導電性を示すことができる。
【００２３】
第２導電層２０は、第１導電層１０の表面の少なくとも一部を覆って設けられる。第２導電層２０は、導電性高分子を含んで形成される。
【００２４】
第２導電層２０は、たとえば、図１に示すように、第１導電層１０の上に形成されることができる。図１の例では、第２導電層２０は、第１導電層１０の上面を覆って形成されている。図１の例では、第２導電層２０は、第１導電層１０の側面には形成されていない。また、たとえば、第２導電層２０は、図２に示すように、第１導電層１０の上面および側面に形成されることができる。第２導電層２０の少なくとも一部は、第１導電層１０の表面に沿った形状を有している。第２導電層の第１導電層１０に接する部分以外の部分の形状は、任意である。第２導電層２０は、たとえば、図１に示すような、矩形の断面形状を有していてもよい。また、図２に示す例のように、第２導電層２０は、第１導電層１０の上面および側面を被覆する形状を有していてもよい。第２導電層２０の厚みは、０．０１μｍないし５μｍであることが望ましい。第２導電層２０の厚み０．０１μｍよりも小さいと、導電体１００全体に柔軟性を十分に付与できず、５μｍよりも大きいと、製造が難しくなることがある。第１導電層１０および第２導電層２０の合計の厚みは、０．１５μｍないし５５μｍであることが望ましい。第１導電層１０および第２導電層２０の合計の厚み０．１５μｍよりも小さいと、十分な導電性が得られず、５５μｍよりも大きいと、製造が難しくなることがある。第２導電層２０は、導電性高分子を含んで形成される。第２導電層２０に含まれる導電性高分子は、高分子であって導電性を有するものであればよい。たとえば、第２導電層２０に含まれる導電性高分子としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）およびポリ（スチレンスルホン酸）の混合物（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、およびポリアニリンの少なくとも１種を挙げることができる。これらの導電性高分子は、一定の導電性を有し、かつ高い柔軟性を示す。そのため、第２導電層２０は、柔軟性が高く、これを配線の材質として用いる場合には、配線の柔軟化に寄与することができる。第２導電層２０は、導電性高分子を含み、さらにその他の物質を含んで形成されることができる。たとえば、導電性高分子の他に、有機物や他の高分子を含んで形成されることができる。第２導電層２０は、全体が導電性高分子を含む可とう性を有する物質で形成されると、柔軟性がより高くなる。このようにすれば、樹脂中に金属粉等が分散した導電体とは異なり、異物が樹脂中に分散することにより生じ易いクラックやボイド等の発生を抑制できる。このように第２導電層２０は、導電体１００または導電体２００において、柔軟性を付与する作用を有する。そして、第２導電層２０自体も導電性を有し、導電体１００または導電体２００の導電性を低下させないように寄与することができる。
【００２５】
本実施形態の導電体１００および導電体２００は、上述した第１導電層１０および第２導電層２０を有している。上述したように第１導電層１０および第２導電層２０は、少なくとも一部が接して設けられている。したがって、導電体１００および導電体２００は、第１導電層１０によって高い導電性を示すことができる。同時に、導電体１００および導電体２００は、第２導電層２０によって、高い柔軟性を示すことができる。そのため、たとえば、フレキシブル基板に導電体１００および導電体２００が設けられ、フレキシブル基板が屈曲等した場合、該導電体に発生する歪みを第２導電層２０によって吸収することができる。そして、第２導電層２０に歪みが吸収されるため、第１導電層１０に発生する応力が小さく抑えられる。これにより、導電体１００および導電体２００の破損を抑制することができる。また、第２導電層２０が第１導電層１０の面の少なくとも一部を覆って設けられているため、第１導電層１０を構成する物質の散逸（マイグレーション等）を抑えることができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態の導電体１００および導電体２００は、低抵抗で、柔軟性の高い導電体である。本実施形態の導電体１００および導電体２００は、有機トランジスタ、圧電素子、表示素子、半導体素子、光学素子等の電子装置の電極や配線に好適に用いることができる。
【００２７】
２．導電体の製造方法
図３〜図６は、本実施形態の導電体１００の製造工程を模式的に示す断面図である。図７〜図９は、本実施形態の導電体２００の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。
【００２８】
本実施形態の導電体の製造方法は、凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、被転写層を基板に転写する工程と、を有する。
【００２９】
まず、図３に示すような、凹凸パターン６６を有する版６０を作成する。版６０は、たとえば、図３に示すような原版となるマスター版７０の形状をナノインプリント法などの複製技術を用いて作成することができる。マスター版７０は、たとえば、シリコン、ガラスなどの加工しやすい板を用いて形成することができる。マスター版７０の凹部７２の形状は、導電体１０のパターンに対応することになる。マスター版７０の凹部７２の底面７４と、マスター版７０の凹部７２の側面７６とがなす角度（図３のθ）は、後の工程でパターンの制御を行いやすくするために、８０°以上とすることが好ましい。マスター版７０の凹部７２と凸部７３とによって形成される段差は、０．５μｍないし５０μｍであることが望ましい。凹部７２と凸部７３とによって形成される段差が０．５μｍよりも小さいと、後述する版６０の凹部６３に被転写層２０ｂが形成された場合に、該被転写層２０ｂが基板５０に転写されることがあり、好ましくない。マスター版１０の材質は、パターンを形成しやすいものが望ましく、たとえば、シリコン基板、ガラス基板を用いることができる。マスター版１０は、該基板を、たとえば、フォトリソグラフィ法によって、パターニングおよびエッチングして、形成されることができる。
【００３０】
次に、マスター版７０の形状を導電体１００のパターン形成に使用する版６０に転写する。転写方法としては、一般的にナノインプリント法と称される方法を用いることができる。これにより、マスター版７０に形成された凹部７２の形状が、版６０における凸部６２の形状に転写される。これにより、版６０に凹凸パターン６６が形成される。上述したマスター版７０における角度θは、版６０の凸部６２の上面６４と凸部６２の側面とがなす角に対応し、上記と同様に、後の工程でパターンの制御を行いやすくするために、８０°以上とすることが好ましい。角度θは、８０°よりも小さいと、凹部６３に転写されるべきでない層（被転写層２０ｂ）が形成された場合に、該層を転写してしまうことがあるため、望ましくない。版６０の凸部６２と凹部６３とによって形成される段差は、０．５μｍないし５０μｍであることが望ましい。凸部６２と凹部６３とによって形成される段差が０．５μｍよりも小さいと、版６０の凹部６３に被転写層２０ｂが形成された場合に、該被転写層２０ｂが基板５０に転写されることがあり、好ましくない。版６０の材質としては、マスター版７０の形状の転写性に優れるものであればよいが、後の工程で、欠陥を生じにくくして効率よく転写を行うために、表面自由エネルギーの低い材料がより好ましい。このような表面自由エネルギーの低い材料としては、たとえば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）がある。また、版６０の材質として、ガラス等の表面自由エネルギーの高い材料を用いる場合でも、自己組織化単分子膜（ＳＡＭｓ）や、フッ化アルキルシラン等の表面制御層を版６０の凸部６２の上面に形成すれば、後の工程で、欠陥が生じにくく、効率よく凸部６２に形成される被転写層２０ａを転写させることができる。また、版６０のたわみ等を抑制するために、たとえば、版６０の凹凸パターン６６が形成された面の反対側の面に、補強板をさらに有していてもよい。補強板としては、ガラス板や金属板などが挙げられる。
【００３１】
次に、版６０の凸部６２の上に被転写層３０ａを形成する。この被転写層３０ａを形成する工程は、図４および図５に示すように版６０の凸部６２の上に導電性高分子を含む第１前駆体層２０ａを形成する工程と、第１前駆体層２０ａの上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層１０ａを形成する工程と、を含む。そして、図５に示すように、本実施形態の転写前の被転写層３０ａは、第１前駆体層２０ａと第２前駆体層１０ａとが下から順に積層したものである。
【００３２】
まず、図４に示すように、版６０の凸部６２の上に導電性高分子を含む第１前駆体層２０ａを形成する。第１前駆体層２０ａは、たとえば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを水に分散させた溶液、ポリアニリンを水に分散させた溶液、または、それらの混合溶液を塗布し、必要に応じて乾燥を行って設けることができる。このような導電性高分子を含む原料溶液には、たとえば、可塑剤などの他の成分をさらに含んでいてもよい。このような原料溶液は、適宜加熱等をされることによって、導電性高分子を含む第２導電層２０を構成することができる。このような原料溶液を、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディッピング法、インクジェット法などによって版６０の凹凸パターン６６に塗布し、凸部６２の上に第１前駆体層２０ａを設けることができる。これらの方法のうち、インクジェット法のように版６０の凸部６２の上のみに原料溶液を塗布することができる方法を用いれば、原料溶液の消費を抑えることができる。一方、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に原料溶液を塗布する方法によると、版６０の凹部６３にも第１前駆体層２０ｂが形成される。版６０の凹部６３に第１前駆体層２０ｂが形成されても、転写の工程で凸部６２上の被転写層３０ａのみが基板５０へ転写されるため導電体１００および導電体２００の製造には不都合は生じにくい。なお、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に原料溶液を塗布する場合であっても、版６０の凹部６３に表面制御層等を設けることにより、凸部６２のみに第１前駆体層２０ａを設けるようにすることもできる。また、版６０の表面が撥液性を有する場合は、版６０の表面に真空紫外線（ＶＵＶ）処理やプラズマ処理を施せば、原料溶液塗布の際に濡れ性を高めることができる。このような表面処理は、第１前駆体層２０ａの原料となる高分子溶液が、水系の溶媒を用いている場合に特に効果的である。第１前駆体層２０ａは、必要に応じて加熱、乾燥等されることができる。
【００３３】
次に、図５に示すように、第１前駆体層２０ａの上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層１０ａを形成する。第２前駆体層１０ａは、たとえば、金属の前駆体および金属酸化物の前駆体のいずれか、または両者を混合した前駆体溶液を第１前駆体層２０ａの上に塗布して設けることができる。金属の前駆体溶液としては、たとえば、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれかのナノ粒子をエタノールに分散させたものを単独または複数種を混合して用いることができる。金属の前駆体溶液は、たとえば、適宜乾燥等を行えば、第１導電層１０を構成する金属を生成することができる。金属酸化物の前駆体溶液としては、たとえば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上のナノ粒子をデカリンに分散させたものを用いることができる。金属および金属酸化物の前駆体溶液は、さらに、分散安定剤などを含有していてもよい。このような前駆体溶液を、スピンコート法、スリットコート法、ダイコート法、バーコート法、スプレーコート法、ディッピング法、インクジェット法などによって版６０の凹凸パターン６６に塗布し、第１前駆体層２０ａの上に第２前駆体層１０ａを設ける。第１前駆体層２０ａを設ける場合と同様に、インクジェット法のように版６０の凸部６２の上のみに前駆体溶液を塗布することができる方法を用いれば、前駆体溶液の消費を抑えることができる。一方、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に溶液を塗布する方法によると、版６０の凹部６３にも前駆体層１０ｂが形成される。前駆体層１０ｂが凹部６３に形成されても、凸部６２の被転写層３０ａのみが基板５０へ転写されるため導電体１００および導電体２００の製造には不都合は生じにくい。しかし、スピンコート法等の版６０の凹凸パターン６６全面に前駆体溶液を塗布する場合であっても、版６０の凹部６３、あるいは、凹部６３に形成された第１前駆体層２０ｂの上に、表面制御層等を設けることにより、凸部６２の第１前駆体層２０ａの上のみに第２前駆体層１０ａを設けることができる。第２前駆体層１０ａは、形成された後、必要に応じて加熱、乾燥等されることができる。
【００３４】
次に、図６に示すように、被転写層３０ａを基板５０に転写する。本工程は、マイクロコンタクトプリント（μＣＰ）法で一般的に行われる方法により行うことができる。本工程は、図６に示すように、版６０の凸部６２の下に形成された被転写層３０ａを基板５０に接触させ、版６０を剥離することにより行われる。なお図６では、版６０の上下が図５とは逆に描いてある。この工程を経て、基板５０の上に、第２前駆体層１０ａ、第１前駆体層２０ａが順に積層された被転写層３０ａが形成される。この工程の後、必要に応じて、乾燥・加熱等を行うことにより、図１に示すような基板５０の上に、第１導電層１０、第２導電層２０が順に積層された導電体１００が製造される。なお、乾燥、加熱等の工程は、上述した工程のどの段階で行われてもよく、また何回行われてもよい。
【００３５】
図７ないし図９は、本実施形態の導電体２００の製造工程の一部を模式的に示す断面図である。導電体２００は、導電体１００の製造工程に、第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程、および、基板５０を加熱して第１前駆体層を変形させる工程、を加えて製造することができる。第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程は、第１前駆体層２０ａの上に、第２前駆体層１０ａが形成された後に行われる（図５）。ここで、第１前駆体層２０ａは、導電性高分子の溶液状態であっても、溶媒を乾燥した状態であってもよい。また、基板５０を加熱して第１前駆体層を変形させる工程は、上述の被転写層３０ａを基板５０に転写する工程の後に行われる（図９）。
【００３６】
第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程について述べる。本工程は、図５に示すような第２前駆体層１０ａが形成された後で行われる。本工程により露出する第１前駆体層２０ａの上面は、図７に示すように、版６０の凸部６２の周縁部６５の上方に位置する。これは、第２前駆体層１０ａの一部が除去された結果、第２前駆体層１０ａの体積が小さくなり、第２前駆体層１０ａの端部が版６０の凸部６２の上面に形成された第１前駆体層２０ａの端部から後退することによる。第２前駆体層１０ａの一部を除去する方法としては、たとえば、第２前駆体層１０ａを構成する溶液の溶媒を気化させる方法がある。これにより、第２前駆体層１０ａの一部が除去され、第２前駆体層１０ａの体積が減少して、図７に示すような第２前駆体層１０ａ’が形成される。第２前駆体層１０ａの一部を除去するためには、第２前駆体層１０ａを構成する成分に、気化しやすい溶媒が含まれることが好ましい。このような溶媒としては、たとえば、エタノール、クロロホルム、イソプロピルアルコール、水などが挙げられる。
【００３７】
第２前駆体層１０ａの一部を除去して第１前駆体層２０ａの一部を露出させる工程において、第１前駆体層２０ａを効率よく露出させるために、第２前駆体層１０ａを構成する溶液の性質と、第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーの大きさと、を適切に選ぶことができる。第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーを小さくすれば、前駆体溶液の後退接触角が大きくなり、第２前駆体層１０ａの端部が第１前駆体層２０ａの上面の端部から後退しやすくなる。また、導電体２００において第１前駆体層２０ａが占める割合を増加させたい場合には、上述のように、第２前駆体層１０ａを構成する溶液の溶媒として気化しやすい（沸点の低い）ものを選ぶ方法がある。このようにすれば、第２前駆体層１０ａの体積がより減少しやすくなり、導電体２００の柔軟性を一層高めることができる。逆に、第２前駆体層１０ａの体積が小さくなりすぎないように調節する方法として、第２前駆体層１０ａを構成する溶液に比較的高沸点の、たとえば、酢酸ブチル、キシレン、デカリン、トリクロロベンゼンなどの溶媒を配合する方法がある。また、第２前駆体層１０ａの体積が小さくなりすぎないように調節する方法としては、第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーを大きくする方法がある。第１前駆体層２０ａの上面の表面自由エネルギーを大きくする方法としては、たとえば、第１前駆体層２０ａを形成した後に、上方から紫外線および真空紫外線の少なくとも一方を照射する方法がある。また、本工程において、第２前駆体層１０ａの一部を除去するときに、版６０を、第２前駆体層１０ａに含まれる溶媒の沸点以下の温度に加熱することができる。このようにすると、第２前駆体層１０ａに含まれる溶媒の蒸発が促進され、第１前駆体層２０ａの上面の一部を露出させるために要する時間を短縮することができる。このようにして、図７に示すように、版６０の凸部６２の上に、第１前駆体層２０ａおよび第２前駆体層１０ａ’からなる被転写層３０ａが形成される。
【００３８】
次に、図８に示すように、被転写層３０ａを基板５０に転写する。本工程は上述したと同様である。本工程を経て、基板５０の上に前駆体層１０ａ’および第１前駆体層２０ａからなる被転写層３０ａが転写される（図９）。なお、図９に示すような被転写層３０ａは、本実施形態の導電体の一態様である。
【００３９】
次に、基板５０を加熱して第１前駆体層２０ａを変形させる工程について述べる。被転写層３０ａが基板５０に転写されると、図９に示すように、基板５０の上に、第２前駆体層１０ａ’と第１前駆体層２０ａとが積層した構造が形成される。ここで、必要に応じて、基板５０を加熱し、第１前駆体層２０ａを構成する高分子を流動（リフロー）させ、第１前駆体層２０ａを変形させることができる。第１前駆体層２０ａを変形させるための温度は、第１前駆体層２０ａに含まれる導電性高分子がＰＥＤＯＴ／ＰＳＳである場合には、たとえば、２００℃ないし２５０℃とすることができる。また、第１前駆体層２０ａが他の高分子成分を含むのであれば、各高分子成分のガラス転移温度のうち最も高い温度よりも高い温度を加えることで該高分子成分を流動させ、第１前駆体層２０ａを変形させることができる。基板５０を加熱する際の温度が高すぎると、導電性高分子や、他の部材（基板等）が劣化することがあり、２５０℃以下であることが望ましい。本工程により、高分子が流動すると、図９および図２に示すように第１前駆体層２０ａを変形させることができる。そして、必要に応じて熱処理等を行うことにより、図２に示すような金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層１０の上面および側面に導電性高分子を含む第２導電層２０が形成された、導電体２００を製造することができる。
【００４０】
基板５０を加熱して第１前駆体層２０ａを変形させる工程は、必要に応じ、図１に示すような導電体１００に対して適用することもできる。図１に示す導電体１００において、本工程を行うと、第２導電層２０を構成する導電性高分子を含む成分は流動（リフロー）し、第２導電層２０を変形させることができる。この変形は、上述の第１前駆体層２０ａが流動して変形することに相当している。このような方法によっても図２に示すような金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層１０の上面および側面に導電性高分子を含む第２導電層２０が形成された、導電体２００を製造することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の導電体の製造方法によれば、導電性および柔軟性の高い導電体を印刷法によって容易に製造することができる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態にかかる導電体１００を模式的に示す断面図。
【図２】実施形態にかかる導電体２００を模式的に示す断面図。
【図３】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】実施形態にかかる導電体の製造工程を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 第１導電層、１０ａ，１０ａ’，１０ｂ 第２前駆体層、２０ 第２導電層、
２０ａ，２０ｂ 第１前駆体層、３０ａ 被転写層、５０ 基板、６０ 版、
６２，７３ 凸部、６３，７２ 凹部、６４ 上面、６６ 凹凸パターン、
７０ マスター版、７４ 底面、７６ 側面、１００，２００ 導電体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層と、
前記第１導電層の表面の少なくとも一部を覆う第２導電層と、
を有し、
前記第２導電層は、導電性高分子を含む、導電体。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面に形成された、導電体。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面および側面に形成された、導電体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記金属は、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれか、または２種以上の合金である、導電体。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記金属酸化物は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上の混合物である、導電体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記導電性高分子は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）およびポリ（スチレンスルホン酸）の混合物、およびポリアニリンの少なくとも１種である、導電体。
【請求項７】
凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、
前記被転写層を基板に転写する工程と、
を有し、
前記被転写層を形成する工程は、
前記版の凸部の上に導電性高分子を含む第１前駆体層を形成する工程と、
前記第１前駆体層の上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層を形成する工程と、
を含む、導電体の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１前駆体層を形成する工程の後に、前記第２前駆体層を形成する工程が行われ、
前記第２前駆体層を形成する工程の後に、さらに、前記第２前駆体層の一部を除去して前記第１前駆体層の一部を露出させる工程、を有する、導電体の製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、
前記被転写層を前記基板に転写する工程の後に、さらに、前記基板を加熱して前記第１前駆体層を変形させる工程を含む、導電体の製造方法。
【請求項１】
金属および導電性金属酸化物の少なくとも一方を含む第１導電層と、
前記第１導電層の表面の少なくとも一部を覆う第２導電層と、
を有し、
前記第２導電層は、導電性高分子を含む、導電体。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面に形成された、導電体。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１導電層は、基体の上に形成され、
前記第２導電層は、前記第１導電層の上面および側面に形成された、導電体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記金属は、銀、金、ニッケル、銅、白金、およびアルミニウムのいずれか、または２種以上の合金である、導電体。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、
前記金属酸化物は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛酸化物、アンチモン亜鉛酸化物、およびガリウム亜鉛酸化物のいずれか、または２種以上の混合物である、導電体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記導電性高分子は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）およびポリ（スチレンスルホン酸）の混合物、およびポリアニリンの少なくとも１種である、導電体。
【請求項７】
凹凸パターンを有する版の凸部に、被転写層を形成する工程と、
前記被転写層を基板に転写する工程と、
を有し、
前記被転写層を形成する工程は、
前記版の凸部の上に導電性高分子を含む第１前駆体層を形成する工程と、
前記第１前駆体層の上に、金属の前駆体および導電性金属酸化物の前駆体の少なくとも一方を含む第２前駆体層を形成する工程と、
を含む、導電体の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記第１前駆体層を形成する工程の後に、前記第２前駆体層を形成する工程が行われ、
前記第２前駆体層を形成する工程の後に、さらに、前記第２前駆体層の一部を除去して前記第１前駆体層の一部を露出させる工程、を有する、導電体の製造方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８において、
前記被転写層を前記基板に転写する工程の後に、さらに、前記基板を加熱して前記第１前駆体層を変形させる工程を含む、導電体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１４０７９０（Ｐ２００９−１４０７９０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１６７５１（Ｐ２００７−３１６７５１）
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超フレキシブルディスプレイ部材技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「超フレキシブルディスプレイ部材技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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