CN104718516B

CN104718516B - 光透导电材料

Info

Publication number: CN104718516B
Application number: CN201380052525.3A
Authority: CN
Inventors: 吉城武宣
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: TWI525515B; TW201432540A; JP6033671B2; US9971461B2; KR20150099840A; WO2014103679A1; CN104718516A; JP2014127115A; US20150309617A1; KR101699836B1

Abstract

本发明的目的是提供适合作为采用投影型静电容量式的触摸屏的光透电极的、视认性低、减少短路发生的光透导电材料。所述光透导电材料在基材上具有由被电连接至端子部的金属图案构成的传感器元件和由未被电连接至端子部的金属图案构成的假元件。前述传感器元件和假元件在以分隔线作为虚拟边界线的情况下，传感器元件的金属图案和假元件的金属图案的至少其中之一是沿着前述虚拟边界线平移的图案。

Description

光透导电材料

技术领域

本发明涉及触摸屏、有机电致发光材料、太阳能电池等使用的光透导电材料，特别是涉及适合采用投影型静电容量式的触摸屏使用的光透导电材料。

背景技术

在个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、办公室自动化设备、医疗设备以及汽车导航系统等电子设备中，广泛应用这些以显示屏作为输入手段的触摸屏。

根据位置检出的方法，触摸屏分为光学式、超声波式、表面型静电容量式、投影型静电容量式、电阻膜式等。电阻膜式的触摸屏由光透导电材料和带有光透导电层的玻璃隔着间隔物相对设置，电流在光透导电材料中流动，带有光透导电层的玻璃上具有测量电压这样的构造。另一方面，静电容量式的触摸屏的基本构成为在基材上具有光透导电层的光透导电材料，特征为没有可动的部分，由于耐久性强、透射率高，适用于各种各样用途。进一步地，由于投影型静电容量式具有能够多点同时检出的优点，广泛应用于智能手机以及平板电脑等。

作为用于触摸屏的光透导电材料，一般使用在基材上具有由氧化铟锡(ITO)形成的光透导电层的材料。然而，由ITO形成的光透导电层存在以下问题：由于折光率大导致光的表面反射大，从而存在光透导电材料的总透光率低的问题；由于柔性低，从而存在光透导电材料弯曲时由ITO形成的光透导电层发生龟裂使光透导电材料的电阻值增高的问题。

作为替代在基材上形成由ITO形成的光透导电层的材料的光透导电材料，在基材上形成薄的催化剂层，在其上形成抗蚀图案后，通过镀敷法使金属层在抗蚀开口部层积，最后通过除去抗蚀层以及由抗蚀层保护的基底金属，由此使用半加成法形成金属图案的光透导电材料例如被专利文献1、专利文献2等公开。

另外，近年来也有人提议将使用银盐扩散转印法的照片感光材料作为导电性材料前体使用的方法。例如专利文献3、专利文献4和专利文献5等公开了以下技术：在基材上至少依次具有物理显影核层和卤化银乳剂层的导电性材料前体之上，使可溶性银盐形成剂和还原剂在碱溶液中反应，形成金属银图案。由该方式制作的图案不仅能再现均一的线宽，而且由于银在金属中导电性最高，与其他方式相比，能以更细的线宽获得高导电性。而且，由该方法得到的银图案比由ITO形成的光透导电层具有柔韧性高、折弯性强的优点。

利用了前述投影型静电容量式的触摸屏，将两张光透导电材料贴合(所述光透导电材料是将多个传感器元件在同一平面上进行图案化后的光透导电材料)，由此制造触摸传感器。这样的触摸传感器中，如果只有多个传感器构成触摸传感器，仅传感器元件显眼，因此，在传感器元件以外的部分，有的进行配置与传感器元件不导通的假元件，然而，通常由于操作者凝视画面操作触摸屏，传感器元件和假元件之间的差别由人眼观看时，会存在记住这种不协调感(视认性高)的问题。特别是使用基材上具有金属图案的光透导电材料制作投影型静电容量式的触摸屏的情况下，传感器元件和假元件的视认性问题的出现尤其显著。

面对该问题，专利文献6中，由狭缝(带状的无金属图案的部分)分割网格状金属图案来设置传感器元件和假元件，而此时狭缝宽在20μm以上且在网格的最大尺寸以下，并且狭缝不通过网格的交点，由此期望降低视认性。然而，即使狭缝宽在20μm，传感器元件的轮廓也被视认，而且即使狭缝不通过网格的交点，视认性也不能充分降低。而且，一般使用投影型静电容量式的触摸屏，与基材在同一平面上的多个平行的光透电极为并列构造，在使用该方法制作触摸传感器的情况下，平行的光透电极之间存在短路问题。

此外，专利文献7中，由于直线性狭缝的视认性差，提议下功夫把狭缝不做成直线性的，然而对于视认性仍然不足。而且，使用该方法也不能解决前述的短路问题。专利文献8中，假元件由点形成使得传感器元件和假元件的总透光率一致，尽力使视认性变得等同。然而，由于金属图案与点的图案不同，无论如何凝视时都存在会记住眼睛捕捉到的该差异的不协调感的问题。而且，微小点与细线组合的金属图案中，由于金属图案形成时曝光的成晕现象等的影响，因而存在图像与设计值差异变大的情况，存在视认性变差的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2007-287994号

专利文献2：日本专利公开公报特开2007-287953号

专利文献3：日本专利公开公报特开2003-77350号

专利文献4：日本专利公开公报特开2005-250169号

专利文献5：日本专利公开公报特开2007-188655号

专利文献6：日本专利公开公报特开2006-344163号

专利文献7：日本专利公开公报特开2011-59771号

专利文献8：日本专利公开公报特开2011-253263号

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的课题是提供适合作为采用静电容量式的触摸屏的光透电极的、视认性低、减少短路发生的光透导电材料。

解决技术问题的技术手段

本发明使用以下光透导电材料基本上解决了上述课题，所述光透导电材料在基材上具有由被电连接至端子部的金属图案构成的传感器元件和由未被电连接至端子部的金属图案构成的假元件，其特征在于，在所述传感器元件和假元件具有分隔线作为虚拟边界线的情况下，所述传感器元件的金属图案和所述假元件的金属图案的至少其中之一是沿着所述虚拟边界线平移的图案。

本文中，传感器元件和假元件优选由单元图形重复而成的金属图案形成。优选传感器元件的金属图案的单元图形和假元件的金属图案的单元图形全等。优选单元图形为正方形或菱形，线间隔在400μm以下。

金属图案的线宽优选1～10μm。

假元件的金属图案与传感器元件的金属图案不相连，沿着虚拟边界线(参照图2)平移的距离优选为构成假元件和传感器元件的单元图形的边的线宽以上、100μm以下，较优选为构成假元件和传感器元件的单元图形的边的线宽的1.5倍以上、40μm以下。

优选传感器元件的金属图案和假元件的金属图案不重叠，且传感器元件的金属图案和假元件的金属图案之间没有非图像区域。

优选在将所述假元件多区域分隔的线作为虚拟边界线的情况下，一个区域的假元件的金属图案相对于与所述虚拟边界线相接的另一个区域的假元件的金属图案是沿着所述虚拟边界线平移的图案。

发明的效果

本发明可以提供适合作为采用投影型静电容量式的触摸屏的光透电极的、视认性低、减少短路发生的光透导电材料。

附图说明

图1表示本发明的光透导电材料的一个例子的平面示意图。

图2为图1的假元件和传感器元件的放大图。

图3表示在传感器元件中以包围的形状设置假元件的一个例子的放大示意图。

图4表示本发明优选的光透导电材料的部分放大示意图。

图5表示使用比较例的具有非图像区域的光透导电材料的部分放大图。

具体实施方式

以下使用附图对本发明进行说明，只要不脱离本发明的技术范围，可以进行各种各样的变形和修改，本发明不仅仅限于以下实施方式。

图1表示本发明的光透导电材料的一个例子的平面示意图。图1中，本发明的光透导电材料1在基材2上具有由金属图案构成的具有光透过性的传感器元件11和同样由金属图案构成的具有光透过性的假元件12。传感器元件11借助配线部14与端子部15电连接，通过该端子部15与外部电连接，可以捕捉由传感器元件11感知的静电容量的变化。序号13表示非图像部。另一方面，未与端子部15电连接的金属图案在本发明中全部为假元件12。

图2为图1的假元件12和传感器元件11的放大图。图2中，传感器元件11由单元图形21(为了便于说明，部分用粗线表示)重复而成的金属图案形成。作为该单元图形21，可以使用公知的形状，例如等边三角形、等腰三角形、直角三角形等三角形；正方形、长方形、菱形、平行四边形、梯形等四边形；(正)六边形、(正)八边形、(正)十二边形、(正)二十边形等(正)N边形；圆；椭圆；星形等组合的图案，可以使用这些单元图形的单独重复或者两种以上的组合等。而且，单元图形21的边也可以不是直线，例如可以由锯齿线、波浪线等构成。另外，如日本专利公开公报特开2002-223095号公开的那样，可以使用叠砖样的图案。本发明中，作为传感器元件11和假元件12，虽然可以使用这些任意形状的单元图形重复而成的金属图案，但优选正方形或菱形，更优选由构成单元图形的相邻两边成30～70°角的菱形。单元图形21的线间隔(对边间距离)优选400μm以下。此外，其线宽优选20μm以下，较优选1～15μm，更优选1～10μm。并且，图2以后的附图中，以实线表示的部分为金属图案实际存在，而虚线表示的部分是为方便说明而虚设的，该处不存在金属图案。

图2中，假元件12由与构成传感器元件11的单元图形21全等的单元图形22(为了方便说明，部分以粗线表示)构成。假元件12的金属图案与传感器元件11的金属图案不相连，沿着图2所示的虚拟边界线R(传感器元件11和假元件12的分隔线)向右方平移。这样沿着虚拟边界线R平移，使传感器元件11和假元件12的金属图案不相连、不导通，另一方面，使传感器元件11和假元件12用眼睛难于辨认差别。

本发明中，假元件12的金属图案与传感器元件11的金属图案不相连，沿着虚拟边界线R平移的距离优选为构成单元图形21的边的线宽以上、100μm以下，较优选为构成单元图形21的边的线宽的1.5倍以上、40μm以下。而且，图2中假元件12的金属图案与传感器元件11的金属图案不相连，沿着虚拟边界线R向右方平移，平移的方向为左右均可。

并且，在图2的面内，相对于传感器元件11的金属图案，若假元件12的金属图案是沿着与边界线R垂直的方向等平移而不是沿着边界线R方向平移，传感器元件11的金属图案和假元件12的金属图案重叠或产生没有金属图案的余白部分(不存在金属图案的非图像部分)等，从而可能发生视认性、短路等问题，因此，优选相对于传感器元件11的金属图案，假元件12的金属图案在不沿着边界线R方向不发生平移。具体说来，相对于传感器元件11的金属图案，假元件12的金属图案在不沿着边界线R方向的平移距离优选不超过单元图形21和22的线宽。但是，正如后述图3说明的，在删除传感器元件11的金属图案和假元件12的金属图案的重叠、使用金属图案填补无金属图案的余白部分的图案等的情况下，即使相对于传感器元件11的金属图案，假元件12的金属图案在不沿着边界线R方向上平移也是可以的。

而且，图2中单元图形22是与单元图形21全等的图形。本发明中，从视认性的观点(视认性降低)来看，最优选单元图形22与单元图形21全等，但并非一定必须全等，也优选大体一致的形状。本发明中大体一致是指边的长度、格子的角度、边的位置、边的粗细大体一致，在边的长度的情况下，大体一致是指±10％以内的范围；在格子的角度的情况下，大体一致是指±5°以内的范围；在边的位置的情况下，大体一致是指边的长度的±10％的范围内；边的粗细(线宽)的情况下，大体一致是指±50％的范围内的情况。

如前述图1所示的光透导电材料1一般具有多个传感器元件11和多个假元件12。因此，传感器元件11和假元件12的边界存在多个。而且，在某些情况下，也有在传感器元件11中以包围的形状设置假元件12的情况。适用于此种情况的本发明的实施方式使用图3加以说明。

图3表示在传感器元件11中，以包围的形状设置假元件12的一个例子的放大示意图。图3中，假元件12是在传感器元件11中通过虚拟边界线R、R2、S、和T四边包围而成，假元件12的金属图案与传感器元件11的金属图案不相连，以沿着虚拟边界线R和与之平行的虚拟边界线R2的形式向右平移。在此种情况下发生金属图案的重叠，即在图3中越过虚拟边界线S，在边界线S的右侧发生传感器元件11和假元件12的金属图案的重叠，可以通过删除越过边界线S的假元件12的金属图案来解决。另一方面，在虚拟边界线T的右侧产生的无金属图案的余白部分(不存在金属图案的非图像部分)，可以通过填补保持构成假元件12的金属图案的单元格子22的重复周期的金属图案来解决该余白部分。这样，本发明中通过金属图案沿着虚拟边界线的平移，在构成假元件12的金属图案进入传感器元件11中的情况下，优选删除进入假元件12的金属图案；在假元件12中产生余白部分的情况下，优选通过保持构成假元件12的金属图案的单元格子22的重复周期的金属图案来填补余白部分。

图4表示本发明优选的光透导电材料的部分放大示意图。图4中，本发明中较优选的实施方式中，假元件12中还设置虚拟边界线U，将假元件分为多个区域，金属图案沿着该虚拟边界线U平移形成图案。

而且，本发明中，可以使用在假元件的边的一部分使用断线的断线网格。构成假元件的单元图形的金属细线的线宽可以在构成传感器元件的金属细线的线宽的±50％的范围内，优选构成传感器元件的金属细线的线宽的±20％的范围内，较优选±5％的范围内。

本发明中，可以将传感器元件11与端子部15直接连接使电连接，如图1所示，为了将多个端子部15在近旁汇集，优选借助于配线部14将传感器元件11与端子部15电连接。

本发明中构成传感器元件11、假元件12、配线部14和端子部15等的金属图案优选由金、银、铜、镍、铝及其复合材料形成。作为形成这些金属图案的方法，可以使用如下公知的方法：使用银盐感光材料的方法；对用同一方法得到的银图像实施非电解镀敷或电解镀敷的方法；使用银浆的丝网印刷法；使用铜浆等导电性墨印刷的方法；银墨、铜墨等导电性墨的喷墨法印刷的方法；或者经蒸镀、溅镀等形成金属层，在其上形成抗蚀膜，经图案曝光、显影、蚀刻、除去抗蚀层而得到的方法；贴上铜箔等金属箔，并在其上形成抗蚀膜，经图案曝光、显影、蚀刻、除去抗蚀层而得到的方法等。其中，使用银盐感光材料的银盐扩散转印法形成金属图案，优选得到的金属图案的厚度可以是薄的，而且能够容易形成极微细的金属图案。使用这些方法制作的金属图案的厚度如果过厚，有后序工序变困难的情况发生；如果过薄，难以确保作为触摸屏必需的导电性。因此，该厚度优选0.01～5μm，较优选0.05～1μm。

本发明的用于光透导电材料的基材优选使用塑料、玻璃、橡胶、陶瓷等。这些基材优选总透光率在60％以上的材料。塑料中具有柔性的树脂膜因操作性优良而适用。作为基材使用的树脂膜的具体例子可以列举由如下树脂形成的厚度50～300μm的树脂膜：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂；丙烯酸树脂；环氧树脂；氟树脂；硅树脂；聚碳酸酯树脂；二乙酸酯树脂；三乙酸酯树脂；聚芳酯树脂；聚氯乙烯；聚砜树脂；聚醚砜树脂；聚酰亚胺树脂；聚酰胺树脂；聚烯烃树脂；环状聚烯烃树脂等。在基材上也可以设置易粘接层等公知的层。

根据需要，本发明的光透导电材料上可以在金属图案上(距离基材远的一侧)或者与基材具有传感器元件和假元件的一侧的面相对的一侧设置硬涂层、防反射层、粘着层、防眩层等公知的层。而且，在基材与金属图案之间，可以设置物理显影核层、易粘接层、粘接剂层等公知的层。

实施例

以下通过与本发明有关的实施例进行详细说明，本发明只要在不超越该技术的范围的情况下，不受以下实施例的限定。

实施例1

作为基材，使用厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。该基材的总透光率为91％。

以下按照下述的配方，制作物理显影核层涂布液，然后涂布在基材上，经干燥设置物理显影核层。

硫化钯溶胶的配制

A液氯化钯 5g

盐酸 40ml

蒸馏水 1000ml

B液硫化钠 8.6g

蒸馏水 1000ml

搅拌下，将A液和B液混合，30分钟后通过离子交换树脂填充柱，得到硫化钯溶胶。

物理显影核层涂布液的配制/银盐感光材料的每1m²的量

(ナガセケムテックス(株)制造的聚乙二醇二缩水甘油醚)

10质量％SP-200水溶液 0.5mg

((株)日本触媒制造的聚乙烯亚胺；平均分子量：10,000)

接着，从距离基材近的一侧开始，在上述的物理显影核层上依次涂布具有下述成分的中间层、卤化银乳剂层以及保护层，干燥后得到银盐感光材料1。卤化银乳剂采用照相卤化银乳剂的一般的双注混合法制造。该卤化银乳剂用氯化银95摩尔％和溴化银5摩尔％，按照平均粒径0.15μm进行配制。按照常规方法，使用硫代硫酸钠和氯金酸，对上述方法制得的卤化银乳剂实施金加硫增感。如此方法得到的卤化银乳剂中，每1g银中具有0.5g明胶。

中间层的成分/银盐感光材料的每1m²的量

明胶 0.5g

表面活性剂(S-1) 5mg

染料1 50mg

[化1]

[化2]

卤化银乳剂层的成分/银盐感光材料的每1m²的量

保护层的组成/银盐感光材料的每1m²的量

明胶 1g

无定形二氧化硅消光剂(平均粒径3.5μm) 10mg

表面活性剂(S-1) 10mg

由此得到的银盐感光材料与具有图1的图案的透明原稿粘附，以汞灯为光源，用接触式印片机借助于过滤400nm以下光的树脂滤光片曝光。并且，透明原稿的图案由单元图形构成的格子网格形成，所述单元图形是传感器元件11、假元件12的线宽均为5μm，一边300μm，相邻两边的成角中较小的角度为60°的菱形。如图2所示，假元件12的图案与传感器元件11的图案不相连，假元件12由沿着虚拟边界线R平移20μm后的图案形成。并且，图1的图案中，有包围着传感器元件11的假元件12存在，透明原稿的该部分中，将进入传感器元件11的假元件的图案除去，并且使用保持构成假元件的图案的单元格子的重复周期的图案填充产生的余白部分。

然后，将银盐感光材料在下述扩散转印显影液中于20℃浸渍60秒，接着将卤化银乳剂层、中间层和保护层使用40℃的温水水洗除去并干燥。这样得到具有图1形状的银图案的光透导电材料1。并且，得到的光透导电材料的银图案形状与透明原稿具有完全相同的线宽以及线间隔的形状。使用共聚焦显微镜观察，金属图案的膜厚为0.1μm。

扩散转印显影液的成分

加入水，调配至总量1000ml，调节pH为12.2。

实施例2

除使用下述透明原稿以外，与实施例1同样得到光透导电材料2，所述透明原稿如下得到：如图4所示，具有图1图案的透明原稿中的未被传感器元件包围的假元件12，上方的假元件12的图案与传感器元件11的图案不相连，沿虚拟边界线R向右平移20μm，下方的假元件12的图案与上方的假元件12的图案不相连，沿虚拟边界线U向左平移20μm。比较例1

作为具有图1图案的透明原稿，使用假元件12具有如图5所示的X中20μm宽的非图像区域(传感器元件11和假元件12之间的区域)，其他为具有与图1同样图案的透明原稿，除此之外，与实施例1同样得到比较例1的光透导电材料。

比较例2

作为具有图1图案的透明原稿，使用替代虚拟边界线平移的菱形格子网格，假元件12由半径2.5μm的点、每10000μm²由39个随机存在的图形所形成的透明原稿，除此之外，与实施例1同样得到比较例2的光透导电材料。

对如上述得到的本发明的光透导电材料1、2、比较例1和比较例2的光透导电材料，评价视认性、可靠性。结果如表1所示。并且，视认性为：将得到的光透导电材料装载于光台，在能清楚地看见传感器元件和假元件的边界的情况下，从50cm左右的距离能够一目了然地判明边界，则水平为1；从50cm左右的距离能够很好地判明边界，则水平为2；从20cm左右的距离凝视能判明边界，则水平为3；从20cm的距离看无法判明边界，则水平为4。此外，可靠性通过如下评价：将各光透导电材料制作100张，研究图1的图案中左右的端子部15、15间的导通，确认由应该导通的端子部15、15间以外的端子间导通的光透导电材料的张数。

表1

	视认性	可靠性
			本发明的光透导电材料1	4	10
本发明的光透导电材料2	4	0
			比较例1的光透导电材料	3	30
比较例2的光透导电材料	2	0

由表1明显可知，本发明的光透导电材料1和2视认性低，短路发生少，因而使用本发明可得到适合作为采用投影型静电容量式的触摸屏的光透电极的、视认性低、减少短路发生的光透导电材料。

符号说明

1 光透导电材料

2 基材

11 传感器元件

12 假元件

13 非图像部

14 配线部

15 端子部

21、22 单元图形

R、R2、S、T、U 虚拟边界线

X 非图像区域

Claims

1.在基材上具有由被电连接至端子部的金属图案构成的传感器元件和由未被电连接至端子部的金属图案构成的假元件的光透导电材料，其特征在于，在所述传感器元件和假元件具有分隔线作为虚拟边界线的情况下，所述传感器元件的金属图案和所述假元件的金属图案的至少其中之一是沿着所述虚拟边界线平移的图案，所述传感器元件的金属图案和所述假元件的金属图案不重叠，且所述传感器元件的金属图案和所述假元件的金属图案之间没有非图像区域。

2.如权利要求1所述的光透导电材料，其中，所述传感器元件和所述假元件由单元图形重复而成的金属图案形成。

3.如权利要求2所述的光透导电材料，其中，所述传感器元件的金属图案的单元图形和所述假元件的金属图案的单元图形全等。

4.如权利要求2或3所述的光透导电材料，其中，所述单元图形为正方形或菱形，线间隔在400μm以下。

5.如权利要求1～3中任意一项所述的光透导电材料，其中，所述金属图案的线宽为1～10μm。

6.如权利要求2或3所述的光透导电材料，其中，所述假元件的金属图案与所述传感器元件的金属图案不相连，沿着虚拟边界线平移的距离为构成所述假元件和所述传感器元件的单元图形的边的线宽以上、100μm以下。

7.如权利要求2或3所述的光透导电材料，其中，所述假元件的金属图案与所述传感器元件的金属图案不相连，沿着虚拟边界线平移的距离为构成所述假元件和所述传感器元件的单元图形的边的线宽的1.5倍以上、40μm以下。

8.如权利要求1～3中任意一项所述的光透导电材料，其中，在将所述假元件多区域分隔的线作为虚拟边界线的情况下，一个区域的假元件的金属图案相对于与所述虚拟边界线相接的另一个区域的假元件的金属图案是沿着所述虚拟边界线平移的图案。