JP2012163789A - 導電性素子およびその製造方法、配線素子、情報入力装置、表示装置、ならびに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性素子は、第1の波面と第2の波面とを有する基体と、第1の波面上に形成された、2層以上の層が積層された積層膜とを備える。積層膜が、導電パターン部を形成する。第1の波面および第2の波面が、0≦(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8(但し、Am1:第1の波面の振動の平均幅、Am2:第2の波面の振動の平均幅、λm1:第1の波面の平均波長、λm2:第2の波面の平均波長)の関係を満たす。
【選択図】図1
Description
第1の波面と第2の波面とを有する基体と、
第1の波面上に形成された、2層以上の層が積層された積層膜と
を備え、
積層膜は、導電パターン部を形成し、
第1の波面および第2の波面が、以下の関係を満たす導電性素子である。
0≦(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8
(但し、Am1:第1の波面の振動の平均幅、Am2:第2の波面の振動の平均幅、λm1:第1の波面の平均波長、λm2:第2の波面の平均波長)
第1の波面と第2の波面とを有する基体表面に対して、2層以上の層を積層して積層膜を形成する工程と、
第1の波面および第2の波面のうち、第2の波面上に形成された積層膜を除去するのに対して、第1の波面上に形成された積層膜を残すことにより、導電パターン部を形成する工程と
を備え、
第1の波面と第2の波面が、以下の関係を満たす導電性素子の製造方法である。
0≦(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8
(但し、Am1:第1の波面の振動の平均幅、Am2:第2の波面の振動の平均幅、λm1:第1の波面の平均波長、λm2:第2の波面の平均波長)
(Am1/λm1)=0、0<(Am2/λm2)≦1.8
0<(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8
(Am1/λm1)=0、0<(Am2/λm2)≦1.8
0<(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8
S1>S2(但し、S1:積層膜の面積、S2:残留膜の面積)
このような関係を満たす場合、第1の波面上に形成された積層膜は、第1の波面上に連続的に形成されているのに対して、第2の波面上に形成された残留膜は、第2の波面上に不連続的に形成されていることが好ましい。
d1>d2(但し、d1:積層膜の厚さ、d2:残留膜の厚さ)
1.第1の実施形態(波面の有無を利用して基体表面に導電パターン部を形成した例)
2.第2の実施形態(2種の波面の違いを利用して基体表面に導電パターン部を形成した例)
3.第3の実施形態(導電パターン部を基体の両面に形成した例)
4.第4の実施形態(構造体を凹状とした例)
5.第5の実施形態(表示装置に対する適用例)
6.第6の実施形態(情報入力装置に対する適用例)
7.第7の実施形態(ICカードに対する適用例)
8.第8の実施形態(表示装置に対する適用例)
[導電性素子の構成]
図1Aは、本発明の第1の実施形態に係る導電性素子の一構成例を示す平面図である。図1Bは、図1Aに示したB−B線に沿った断面図である。図1Cは、図1Bに示した第1の領域の一部を拡大して表す断面図である。図1Dは、図1Bに示した第2の領域の一部を拡大して表す断面図である。以下では、導電性素子1の主面の面内で互いに直交する2方向をX軸方向、およびY軸方向とし、その主面に垂直な方向をZ軸方向と称する。
第1の領域R1の基体表面には、例えば平面Sp1が形成され、この平面Sp1上には積層膜4が連続的に形成されている。一方、第2の領域R2の基体表面には、例えば波面Sw2が形成され、この波面Sw2上には積層膜4が形成されていない状態となっている。したがって、第2の領域R2は、隣接する第1の領域R1に形成された積層膜4の間を絶縁するための絶縁領域として機能する。これに対して、第1の領域R1に連続的に形成された積層膜4は、第1の領域R1の延在方向に向かって導電性を有し、導電パターン部として機能する。
(Am1/λm1)=0、0<(Am2/λm2)≦1.8
(但し、Am1:平面Sp1の振動の平均幅、Am2:波面Sw2の振動の平均幅、λm1:平面Sp1の平均波長、λm2:波面Sw2の平均波長)
なお、平面Sp1は、振動の平均幅Am1が「0」の波面とみなすことができるため、上述のように平面Sp1の振動の平均幅Am1、平均波長λm1および比率(Am1/λm1)を定義することができる。
比率(Am2/λm2)>1.8であると、波面Sw2を転写する際に剥離不良となり波面Sw2が破壊される傾向がある。
また、波面Sw2の平均波長λm2は、好ましくは100μm以下の範囲である。平均波長λm2が100μmを超えると、インプリントと膜形成の際に段差、カバレッジに問題が発生し不具合が生じる。
S1>S2
(但し、S1:積層膜の面積、S2:残留膜の面積)
このような関係を満たす場合、第1の領域R1には積層膜4が連続的に形成されているのに対して、第2の領域R2には残留膜が島状などに不連続に形成されていることが好ましい。
d1>d2
(但し、d1:積層膜の厚さ、d2:残留膜の厚さ)
このような関係を満たす場合、残留膜の厚さが、実質的に導電性を示さないほどに、積層膜4の厚さよりも薄く、第2の領域R2が絶縁領域として機能することが好ましい。
基体2は、例えば、透明性または不透明性を有する基体である。基体2の材料としては、例えば、プラスチック材料などの有機材料、ガラスなどの無機材料を用いることができる。
波面Sw2は、例えば多数の構造体3が第2の領域R2に配列された凹凸面である。構造体3は、例えば、基体1の表面に対して凸状を有している。構造体3は、例えば、基体2と別成形、または基体2と一体成形されている。構造体3と基体2とを別成形する場合には、必要に応じて構造体3と基体2との間に基底層を備えるようにしてもよい。基底層は、構造体3の底面側に構造体3と一体成形された層であり、構造体3と同様のエネルギー線硬化性樹脂組成物などを硬化してなる。基底層の厚さは、特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択することができる。
0<(Hm/Pm)≦1.8
(但し、Hm:構造体3の平均高さ、Pm:構造体3の平均配置ピッチ)
(Hm/Pm)>1.8であると、構造体3を転写する際に剥離不良となり構造体3が破壊される傾向がある。
積層膜4は、例えば、第1の領域R1上に形成された導電層4aと、導電層4a上に形成された機能層4bとを備える。積層膜4は、異なる除去速度の材料、具体的には、異なる除去速度の積層膜から構成されていることが好ましい。導電層4aとしては、例えば、金属層、透明導電層、金属酸化物層、遷移金属化合物層などを用いることができるが、これらの限定されるものではない。機能層4bの材料としては、少なくとも導電層4aとは異なる材料が好ましく、さらに除去工程時に溶解レート差が生じるものがより好ましい。
図4Aは、基体を作製するためのロール原盤の一構成例を示す斜視図である。図4Bは、図4Aに示したロール原盤の一部を拡大して表す斜視図である。ロール原盤11は、上述した基体表面に構造体3を成形するための原盤である。ロール原盤11は、例えば、円柱状または円筒状の形状を有し、その円柱面または円筒面には多数の第1の領域R1および第2の領域R2が交互に設定されている。図4Aおよび図4Bでは、第1の領域R1および第2の領域R2が周方向に向かって、リング状に形成されている場合が示されているが、第1の領域R1および第2の領域R2の形状はこの例に限定されるものではなく、所望とする導電パターン部の形状、すなわち第2の領域に形成する積層膜4の形状に応じて適宜選択される。ロール原盤11の材料としては、例えばガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。
図6は、ロール原盤露光装置の一構成例を示す概略図である。以下、図6を参照して、ロール原盤露光装置の構成について説明する。なお、このロール原盤露光装置は、例えば、光学ディスク記録装置をベースとして構成することが可能である。
以下、図7〜図9を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る導電性素子1の製造方法の一例について説明する。
まず、図7Aに示すように、円柱状または円筒状のロール原盤11を準備する。このロール原盤11は、例えばガラス原盤である。次に、図7Bに示すように、ロール原盤11の表面にレジスト層13を形成する。レジスト層13の材料としては、例えば有機系レジスト、および無機系レジストのいずれを用いてもよい。有機系レジストとしては、例えばノボラック系レジストや化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、1種または2種以上含む金属化合物を用いることができる。
次に、図7Cに示すように、上述したロール原盤露光装置を用いて、ロール原盤11を回転させると共に、レーザー光(露光ビーム)14をレジスト層13に照射する。このとき、レーザー光14をロール原盤11の高さ方向(円柱状または円筒状のロール原盤11の中心軸に平行な方向)に移動させながら、レーザー光14を照射する。この際、配線パターン間の絶縁領域に対応する第2の領域R2のみに潜像を形成し露光部とするのに対して、導電パターン部に対応する第1の領域R1は露光せず、非露光部とする。レーザー光14の軌跡に応じた潜像15は、例えば、可視光の波長以下のピッチで形成される。
次に、例えば、ロール原盤11を回転させながら、レジスト層13上に現像液を滴下して、図8Aに示すように、レジスト層13を現像処理する。図示するように、レジスト層13をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザー光14で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、潜像(露光部)15に応じたパターンがレジスト層13に形成される。これにより、第2の領域R2のレジスト層13には、四方格子パターンまたは六方格子パターンなどの所定の2次元パターンの開口部が形成されるのに対して、第1の領域R1のレジスト層13には、開口部が形成されず、第1の領域R1全体はレジスト層13に覆われた状態が維持される。すなわち、第2の領域R2のみに開口パターンを有するマスクがロール原盤表面に形成される。
次に、ロール原盤11の上に形成されたレジスト層13のパターン(レジストパターン)をマスクとして、ロール原盤11の表面をロールエッチング処理する。これにより、ロール原盤表面のうち第2の領域R2では、開口部を介してエッチングが進行し、図8Bに示すように、第2の領域の領域R2には、トラックの延在方向に長軸方向をもつ楕円錐形状または楕円錐台形状などの構造体(凹部)12が形成される。一方、ロール原盤表面のうち第1の領域R1では、この領域全体がレジスト層13に覆われているため、エッチングは施されず、平面状のロール原盤表面が維持される。エッチング方法としては、例えばドライエッチングを用いることができる。
次に、例えば、図8Cに示すように、ロール原盤11と、転写材料15を塗布したフィルムなどの基体2とを密着させ、紫外線などのエネルギー線を照射して転写材料15を硬化させた後、硬化した転写材料15と一体となった基体2を剥離する。これにより、図9Aに示すように、平面Sp1が形成された第1の領域R1と、波面Sw2が形成された第2の領域R2とを有する基体2が得られる。
単官能モノマーとしては、例えば、カルボン酸類(アクリル酸)、ヒドロキシ類(2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート)、アルキル、脂環類(イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート)、その他機能性モノマー(2−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレンクリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、2−(パーフルオロオクチル)エチル アクリレート、3−パーフルオロヘキシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−パーフルオロオクチルー2−ヒドロキシプロピル アクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチル アクリレート、2−(パーフルオロー3−メチルブチル)エチル アクリレート)、2,4,6−トリブロモフェノールアクリレート、2,4,6−トリブロモフェノールメタクリレート、2−(2,4,6−トリブロモフェノキシ)エチルアクリレート)、2−エチルヘキシルアクリレートなどを挙げることができる。
次に、図9Bに示すように、基体表面の第1の領域R1および第2の領域R2に2層以上の層を積層することにより、積層膜4を形成する。具体的には例えば、基体表面の第1の領域R1および第2の領域R2に導電層4a、機能層4bをこの順序で積層することにより、積層膜4を形成する。積層膜4の成膜方法としては、例えば、熱CVD、プラズマCVD、光CVDなどのCVD法(Chemical Vapor Deposition(化学蒸着法):化学反応を利用して気相から薄膜を析出させる技術)のほか、真空蒸着、プラズマ援用蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどのPVD法(Physical Vapor Deposition(物理蒸着法):真空中で物理的に気化させた材料を基板上に凝集させ、薄膜を形成する技術)を用いることができる。また、基体2を加熱しながら、積層膜4を形成するようにしてもよい。
次に、必要に応じて、積層膜4に対してアニール処理を施す。これにより、積層膜4または積層膜4に含まれる無機透明導電層が、例えばアモルファスと多結晶との混合状態となる。
次に、図9Cに示すように、積層膜4が形成された基体表面に対して、エッチング処理を施す。これにより、第2の領域R2では積層膜4が除去されるのに対して、第1の領域R1では積層膜4が残留する。具体的には例えば、第2の領域R2では導電層4a、機能層4bが除去されるのに対して、第1の領域R1では導電層4a、機能層4bが残留する。したがって、第1の領域R1に形成された積層膜4は導電パターン部として機能するのに対して、第2の領域R2は上記導電パターン部間の絶縁領域として機能する。エッチングとしては、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができ、両者を組み合わせて用いるようにしてもよい。ウエットエッチングのエッチング液としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸および塩化第二鉄のうち1種類以上が用いることができる。また、シュウ酸、リン酸・酢酸・硝酸の混酸、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液をエッチング液として用いるようにしてもよい。ドライエッチングとしては、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)を用いることができる。
次に、必要に応じて、エッチング処理を施した基体表面を洗浄する。
以上により、目的とする導電性素子1が得られる。
[導電性素子の構成]
図10Aは、本発明の第2の実施形態に係る導電性素子の一構成例を示す平面図である。図10Bは、図10Aに示したB−B線に沿った断面図である。図10Cは、図10Bに示した第1の領域の一部を拡大して表す断面図である。図10Dは、図10Bに示した第2の領域の一部を拡大して表す断面図である。第2の実施形態に係る導電性素子1は、第1の領域R1に形成された第1の波面Sw1と、第2の領域R2に形成された第2の波面Sw2との違い(例えば振動の平均幅の違い)を利用して、第1の領域R1と第2の領域R2とに成膜された積層膜4のエッチング速度を変化させて、配線パターンなどを形成している点において、第1の実施形態とは異なっている。
第1の領域R1の基体表面には第1の波面Sw1が形成され、この第1の波面Sw1上には積層膜4が連続的に形成されている。一方、第2の領域R2の基体表面には第2の波面Sw1が形成され、この第2の波面Sw2上には積層膜4が形成されていない状態となっている。第1の波面Sw1および第2の波面Sw2は、例えば可視光の波長以下の波長を有する波面である。したがって、第2の領域R2は、隣接する第2の領域R2に形成された積層膜4の間を絶縁するための絶縁領域として機能する。これに対して、第1の領域R1に連続的に形成された積層膜4は、第1の領域R1の延在方向に向かって導電性を有し、導電パターン部として機能する。
また、波面Sw1の平均波長λm1、および波面Sw2の平均波長λm2は、好ましくは100μm以下の範囲である。平均波長λm1、および平均波長λm2が100μmを超えると、インプリントと膜形成の際に段差、カバレッジに問題が発生し不具合が生じる。
0<(Am1/λm2)<(Am2/λm2)≦1.8
(但し、Am1:波面Sw1の振動の平均幅、Am2:波面Sw2の振動の平均幅、λm1:波面Sw1の平均波長、λm2:波面Sw2の平均波長)
比率(Am2/λm2)>1.8であると、波面Sw2を転写する際に剥離不良となり波面Sw2が破壊される傾向がある。
ここで、波面Sw1の比率(Am1/λm1)は、第1の実施形態における波面Sw2と同様にして測定したものである。
第1の波面Sw1は、例えば可視光の波長以下の配置ピッチで多数の第1の構造体31が形成された凹凸面である。第2の波面Sw2は、例えば可視光の波長以下の配置ピッチで多数の第1の構造体32が形成された凹凸面である。第1の構造体32の平均アスペクト比(Hm1/Pm1)は、第2の構造体31の平均アスペクト比(Hm2/Pm2)に比して大きいことが好ましい。具体的には、第1の構造体31、および第2の構造体32が以下の関係を満たしていることが好ましい。
0<(Hm1/Pm1)<(Hm2/Pm2)≦1.8
(但し、Hm1:第1の構造体31の平均高さ、Hm2:第2の構造体32の平均高さ、Pm1:第1の構造体31の平均配置ピッチ、Pm2:第2の構造体32の平均配置ピッチ)
比率(Hm2/Pm2)>1.8であると、第2の構造体32を転写する際に剥離不良となり構造体32が破壊される傾向がある。
第1の構造体31、および第2の構造体32において、上記以外のことは第1の実施形態における構造体3と同様とすることができる。なお、第1の構造体31、および第2の構造体32の配置パターンや形状などは同一である必要はなく、両構造体が異なる配置パターンや形状などをとるようにしてもよい。
図11Aは、基体2を作製するためのロール原盤の一部を拡大して表す斜視図である。図11Bは、図11Aに示したロール原盤の一部を拡大して表す断面図である。第2の実施形態に係るロール原盤11は、第1の領域R1および第2の領域R2の両領域にそれぞれ、第1の波面Sw1および第2の波面Sw2を備える点において、第1の実施形態のものとは異なっている。
第2の実施形態におけるエッチング工程では、積層膜4が形成された基体表面に対してエッチング処理を施すことにより、第2の領域R2では積層膜4が除去されるのに対して、第1の領域R1では積層膜4が残留する。具体的には、第1の波面Sw1および第2の波面Sw2上に形成された積層膜4の膜質や相状態等の違いを利用して、第2の波面Sw2上に形成された積層膜4を実質的に除去するのに対して、第1の波面Sw1上に形成された積層膜4を連続的につながるように残留させることが好ましい。これにより、第1の波面Sw1および第2の波面Sw2のうち第1の波面Sw1上に選択的に導電パターン部を形成することができる。
図12Aは、本発明の第4の実施形態に係る導電性素子の一構成例を示す断面図である。第3の実施形態に係る導電性素子1は、基体2の両主面に第1の領域R1および第2の領域R2を設定し、両領域のうち第1の領域R1にのみ連続的に積層膜4を形成することで、基体両面に導電パターン部を形成している点において、第1の実施形態とは異なっている。また、図12Bに示すように、基体2に第1の領域R1にスルーホール(貫通孔)を形成し、このスルーホールに導体インクなどの導電材料を埋め込み、基体2の両面に形成された回路などの導電パターン部を電気的に接続するようにしてもよい。
図13Aは、本発明の第4の実施形態に係る導電性素子の一構成例を示す平面図である。図13Bは、図13Aに示したB−B線に沿った断面図である。図13Cは、図13Bに示した第1の領域の一部を拡大して表す断面図である。図13Dは、図13Bに示した第2の領域の一部を拡大して表す断面図である。第4の実施形態に係る導電性素子1は、凹部である構造体3が基体表面の第2の領域R2に多数配列されている点において、第1の実施形態のものとは異なっている。
この第4の実施形態において、上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
図14は、本発明の第5の実施形態に係る液晶表示素子の一構成例を示す斜視図である。図14に示すように、液晶表示素子は、パッシブマトリックス駆動方式(単純マトリックス駆動方式ともいう。)の表示素子であり、所定間隔を離して対向配置された第1の基材101および第2の基材111と、第1の基材101および第2の基材111の間に配置された液晶層121とを備える。
図15は、本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルを備える表示装置の一構成例を示す斜視図である。図15に示すように、表示装置202上にタッチパネル(情報入力装置)201が設けられている。表示装置202とタッチパネル201とは、例えば粘着剤を介して貼り合わされている。また、タッチパネル201の表面にフロントパネル(表面部材)203をさらに備えるようにしてもよい。タッチパネル201とフロントパネル(表面部材)203とは、例えば粘着剤により貼り合わされる。
図16Aは、本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルの第1の構成例を示す斜視図である。このタッチパネル201は、マトリックス抵抗膜方式のタッチパネルであり、ドットスペーサ(図示省略)を介して所定間隔を離して対向配置された第1の基材211と第2の基材221とを備える。
図17Aは、本発明の第6の実施形態に係るタッチパネルの第2の構成例を示す斜視図である。このタッチパネルは、ITO Grid方式の投影型静電容量方式タッチパネルであり、重ね合わされた第1の基材231と第2の基材241とを備える。
図18Aは、本発明の第10の実施形態に係るICカードの一構成例を示す平面図である。図18Bは、図18Aに示したICカードの一部を拡大して表す平面図である。このICカードは、いわゆる非接触型ICカードであり、基材301と、アンテナコイル302と、ICチップ303とを備える。アンテナコイル302の両端がICチップ303に対して接続されている。また、基材301の両面には外装材(図示省略)が設けられている。
図19Aは、本発明の第8の実施形態に係る表示装置の構成の一例を示す断面図である。図19Bは、図19Aに示した配線領域を拡大して表す拡大断面図である。図19Cは、図19Aに示した非配線領域を拡大して表す拡大断面図である。第8の実施形態において、第1の実施形態と同一の箇所または対向する箇所には同一の符号を付す。この表示装置400は、いわゆるマイクロカプセル電気泳動方式の電子ペーパーであり、第1の導電性素子401と、第1の導電性素子401と対向配置された第2の導電性素子402と、これらの両素子間に設けられたマイクロカプセル層(媒質層)403とを備える。ここでは、マイクロカプセル電気泳動方式の電子ペーパーに対して本発明を適用した例について説明するが、電子ペーパーはこの例に限定されるものではなく、対向配置された導電性素子間に媒質層が設けられた構成であれば本発明は適用可能である。ここで、媒質には液体および固体以外に、空気などの気体も含まれる。また、媒質には、カプセル、顔料および粒子などの部材が含まれていてもよい。マイクロカプセル電気泳動方式以外に本発明を適用可能な電子ペーパーとしては、例えばツイストボール方式、サーマルリライタブル方式、トナーディスプレイ方式、In−Plane型電気泳動方式、電子粉粒方式の電子パーパーなどが挙げられる。
この第8の実施形態において、上記以外のことは第1の実施形態と同様である。
(転写工程)
まず、図20Aに示すように、平面領域(第1の領域)R1とナノ構造体形成領域(第2の領域)R2とが成形面にストライプ状に形成された石英マスタを準備した。次に、この石英マスタの成形面上に紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させて、紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、PETシート表面のうち、ナノ構造体形成領域(第2の領域)R2には凸状のナノ構造体が多数形成されるのに対して、平面領域(第1の領域)R1には平坦面が形成された光学シートが得られた。構造体の配置ピッチは250nm、構造体の高さは200nm、構造体の形状は円錐台、構造体の配列は六方配置であった。
次に、スパッタリング法により、光学シートの成形面上にITO層を形成した。到達真空度は0.00015Pa、成膜時真空度は0.24Paとし、成膜時にはArガスとO2ガスとを導入し、その混合比率はAr:O2=200:13とした。また、膜厚が平板換算で30nmとなるように成膜条件を調整した。なお、平板換算膜厚は、構造体頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
次に、ITO層を形成した光学シートに対して、150℃、30分間の大気中アニールを施した。これにより、ITO層の多結晶化が促進された。次に、この促進の状態を確認すべく、X線回折(X‐ray diffraction:XRD)でITO層を測定したところ、In2O3のピークが確認された。
次に、アニール処理を施した光学シートを、PH=3程度の溶液に20秒間浸漬させた。
次に、エッチング処理を施した光学シートを純水により洗浄した。
以上により、目的とする透明導電性シートが得られた。
上述のようにして得られた実施例1に係る透明導電性シートの表面について、テスターを用いて導通および非導通を、図20Bに示すポイントで評価した。その評価結果を表1に示す。
透明導電性シート表面のうちナノ構造体形成領域(第2の領域)R2は絶縁状態となるのに対して、平面領域(第1の領域)R1は導通状態となる。したがって、インプリント工程、成膜工程およびエッチング工程を順次行うだけで、配線や電極などの所望の導電パターン部を基体表面に形成できる。すなわち、スループットを向上することができる
(転写工程)
まず、平面(第1の波面)を有する第1の領域と、波面(第2の波面)を有する第2の領域とが同一面上に交互にストライプ状に形成された石英マスタを作製した。
次に、この石英マスタの成形面上に紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させて、紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、第1の領域と第2の領域とが転写された光学シート(ナノインプリントフィルム)が作製された。
次に、作製した光学シートの転写面の平均波長λmおよび振動の平均幅Amを測定し、それらの測定値から比率(Am/λm)を求めた。その結果を表2に示す。
次に、スパッタリング法により、光学シートの成形面上にITO層を形成した。
以下に、ITO層成膜時における成膜条件を示す。
到達真空度:0.00015Pa
成膜時真空度:0.24Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
混合ガスの混合比率(体積比率):Ar:O2=200:13
平板換算膜厚:36nm
ここで、平板換算膜厚は、光学シート表面にITO層を形成した場合と同様の成膜条件にて、平板上にITO層を形成したときの膜厚であり、波面頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
以下に、Ag層成膜時における成膜条件を示す。
成膜時真空度:0.11Pa
ガス種:Arガス
ガス流量:100sccm
平板換算膜厚:200nm
次に、上述のようにして作製した光学シートの表面抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
次に、光学シートをPH=3程度の溶液に20秒間浸漬させた。
次に、純水にて光学シートを洗浄した。
以上により、目的とする導電性シートが作製された。
次に、上述のようにして作製した導電性シートの表面抵抗を測定した。その結果を表2に示す。
(転写工程)
まず、波面(第1の波面)を有する第1の領域と、平面(第2の波面)を有する第2の領域とが同一面上に交互にストライプ状に形成された石英マスタを作製した。
次に、この石英マスタの成形面上に紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させて、紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、第1の領域と第2の領域とが転写された光学シート(ナノインプリントフィルム)が作製された。
次に、作製した光学シートの転写面の平均波長λmおよび振動の平均幅Amを測定し、それらの測定値から比率(Am/λm)を求めた。その結果を表3に示す。
次に、スパッタリング法により、光学シートの成形面上にITO層を形成した。
以下に、ITO層成膜時における成膜条件を示す。
到達真空度:0.00015Pa
成膜時真空度:0.24Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
混合ガスの混合比率(体積比率):Ar:O2=200:13
平板換算膜厚:40nm
ここで、平板換算膜厚は、光学シート表面にITO層を形成した場合と同様の成膜条件にて、平板上にITO層を形成したときの膜厚であり、波面頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
以下に、Ag層成膜時における成膜条件を示す。
成膜時真空度:0.11Pa
ガス種:Arガス
ガス流量:100sccm
平板換算膜厚:200nm
次に、上述のようにして作製した光学シートの表面抵抗を測定した。その結果を表3に示す。
次に、光学シートをPH=3程度の溶液に60秒間浸漬させた。
次に、純水にて光学シートを洗浄した。
以上により、目的とする導電性シートが作製された。
次に、上述のようにして作製した導電性シートの表面抵抗を測定した。その結果を表3に示す。
次に、上述のようにして作製した導電性シートの表面を光学顕微鏡を用いて観察した。その結果を図21に示す。
導電性シート表面のうち、波面を有する第2の領域では、除去工程においてITO層およびAg層が除去され絶縁状態となるのに対して、平面を有する第1の領域では、除去工程においてITO層およびAg層が除去されず残り導通状態が維持される。
したがって、電気抵抗を下げるため膜構成を多層構造とした場合でも、除去選択性を確保でき、平面領域ではITO層およびAg層を残すことができる。すなわち、低抵抗な配線を容易に作製することができる。
まず、第1の波面を有する第1の領域と、第2の波面を有する第2の領域とが同一面上に交互にストライプ状に形成された石英マスタを作製した。
次に、この石英マスタの成形面上に紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させて、紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、第1の領域と第2の領域と転写された光学シート(ナノインプリントフィルム)が作製された。
次に、作製した光学シートの転写面の平均波長λmおよび振動の平均幅Amを測定し、それらの測定値から比率(Am/λm)を求めた。その結果を表4に示す。
次に、スパッタリング法により、光学シートの成形面上にITO層を形成した。
以下に、ITO層成膜時における成膜条件を示す。
到達真空度:0.00015Pa
成膜時真空度:0.24Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
混合ガスの混合比率(体積比率):Ar:O2=200:13
平板換算膜厚:36nm
ここで、平板換算膜厚は、光学シート表面にITO層を形成した場合と同様の成膜条件にて、平板上にITO層を形成したときの膜厚であり、構造体頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
以下に、Ag層成膜時における成膜条件を示す。
成膜時真空度:0.11Pa
ガス種:Arガス
ガス流量:100sccm
平板換算膜厚:200nm
次に、上述のようにして作製した光学シートの表面抵抗を測定した。その結果を表4に示す。
次に、光学シートをPH=3程度の溶液に20秒間浸漬させた。
次に、純水にて光学シートを洗浄した。
以上により、目的とする導電性シートが作製された。
次に、上述のようにして作製した導電性シートの表面抵抗を測定した。その結果を表4に示す。
導電性シート表面のうち、高い比率(Am/λm=0.76)を有する第2の領域では、除去工程においてITO層およびAg層が除去され絶縁状態となる。これに対して、低い比率(Am/λm=0.6)を有する第1の領域では、除去工程においてITO層およびAg層が除去されず残り導通状態が維持される。
したがって、第1の領域と第2の領域との両領域に波面を形成した場合でも、比率(Am/λm)の大きさを調整することで、除去選択性を確保でき、低い比率(Am/λm=0.6)を有する第1の領域ではITO層およびAg層を残すことができる。すなわち、低抵抗な配線を容易に作製することができる。
(転写工程)
まず、波面(第1の波面)を有する第1の領域と、平面(第2の波面)を有する第2の領域とが同一面上に交互にストライプ状に形成された石英マスタを作製した。
次に、この石英マスタの成形面上に紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させて、紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、第1の領域と第2の領域とが転写された光学シート(ナノインプリントフィルム)が作製された。
次に、作製した光学シートの転写面の平均波長λmおよび振動の平均幅Amを測定し、それらの測定値から比率(Am/λm)を求めた。その結果を表5に示す。
次に、スパッタリング法により、光学シートの成形面上にITO層を形成した。
以下に、ITO層成膜時における成膜条件を示す。
到達真空度:0.00015Pa
成膜時真空度:0.24Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
混合ガスの混合比率(体積比率):Ar:O2=200:13
平板換算膜厚:36nm
ここで、平板換算膜厚は、光学シート表面にITO層を形成した場合と同様の成膜条件にて、平板上にITO層を形成したときの膜厚であり、構造体頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
以下に、SiO2層成膜時における成膜条件を示す。
成膜時真空度:0.28Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
Arガス流量:100sccm
O2ガス流量:180sccm
平板換算膜厚:5nm
次に、上述のようにして作製した光学シートの表面抵抗を測定した。その結果を表5に示す。
次に、光学シートをPH=3程度の溶液に60秒間浸漬させた。
次に、純水にて光学シートを洗浄した。
以上により、目的とする導電性シートが作製された。
次に、上述のようにして作製した導電性シートの表面抵抗を測定した。その結果を表5に示す。
SiO2層の形成を省略する以外は実施例2−1と同様にして光学シートを作製した。また、除去工程前後における光学シートの表面抵抗も実施例2−1と同様にして測定した。その結果を表6に示す。
実施例2−1において、導電性シート表面のうち、波面を有する第2の領域では、除去工程においてITO層およびSiO2層が除去され絶縁状態となるのに対して、平面を有する第1の領域では、除去工程においてITO層およびSiO2層が除去されず残り導通状態が維持される。
SiO2層のみを形成した比較例2−1においては、60秒の除去工程を経ると、波面および平面に関われず、ITO層およびSiO2層が除去され絶縁状態となる。
したがって、金属層であるAg層の代わりに、レジスト層であるSiO2層を用いた多層構造を採用した場合にも、除去選択性を確保でき、平面領域ではITO層およびSiO2層を残すことができる。また、SiO2層をITO層上に積層することで、除去工程におけるITO層の耐性を向上し、除去選択性を飛躍的に向上することができる。
まず、第1の波面を有する第1の領域と、第2の波面を有する第2の領域とが同一面上に交互にストライプ状に形成された石英マスタを作製した。
次に、この石英マスタの成形面上に紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させて、紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、第1の領域と第2の領域と転写された光学シート(ナノインプリントフィルム)が作製された。
次に、作製した光学シートの転写面の平均波長λmおよび振動の平均幅Amを測定し、それらの測定値から比率(Am/λm)を求めた。その結果を表7に示す。
次に、スパッタリング法により、光学シートの成形面上にITO層を形成した。
以下に、ITO層成膜時における成膜条件を示す。
到達真空度:0.00015Pa
成膜時真空度:0.24Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
混合ガスの混合比率(体積比率):Ar:O2=200:13
平板換算膜厚:36nm
ここで、平板換算膜厚は、光学シート表面にITO層を形成した場合と同様の成膜条件にて、平板上にITO層を形成したときの膜厚であり、構造体頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
以下に、SiO2層成膜時における成膜条件を示す。
成膜時真空度:0.28Pa
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
Arガス流量:100sccm
O2ガス流量:180sccm
平板換算膜厚:5nm
次に、上述のようにして作製した光学シートの表面抵抗を測定した。その結果を表7に示す。
次に、光学シートをPH=3程度の溶液に60秒間浸漬させた。
次に、純水にて光学シートを洗浄した。
以上により、目的とする導電性シートが作製された。
次に、上述のようにして作製した導電性シートの表面抵抗を測定した。その結果を表7に示す。
SiO2層の形成を省略する以外は実施例2−2と同様にして光学シートを作製した。また、除去工程前後における光学シートの表面抵抗も実施例2−2と同様にして測定した。その結果を表8に示す。
実施例2−2においては、導電性シート表面のうち、高い比率(Am/λm=0.64)を有する第2の領域では、除去工程においてITO層およびAg層が除去され絶縁状態となる。これに対して、低い比率(Am/λm=0.52)を有する第1の領域では、除去工程においてITO層およびSiO2層が除去されず残り導通状態が維持される。
ITO層のみを形成した比較例2−2においては、60秒の除去工程を経ると、高い比率(Am/λm)の大きさに関われず、ITO層およびSiO2層が除去され絶縁状態となる。
したがって、金属層であるAg層の代わりに、レジスト層であるSiO2層を用いた多層構造を採用した場合にも、比率(Am/λm)の大きさを調整することで、除去選択性を確保でき、低い比率(Am/λm=0.6)を有する第1の領域ではITO層およびSiO2層を残すことができる。また、SiO2層をITO層上に積層することで、除去工程におけるITO層の耐性を向上し、除去選択性を飛躍的に向上することができる。
(成膜工程)
まず、平滑な表面を有するPETシートを準備した。次に、スパッタリング法により、PETシート上にITO層を形成した。到達真空度は0.00015Pa、成膜時真空度は0.24Paとし、成膜時にはArガスとO2ガスとを導入し、その混合比率はAr:O2=20:1とした。また、ITO層の膜厚が30nmとなるように成膜条件を調整した。
次に、ITO層を形成したPETシートに対して、150℃、60分間の大気中アニールを施した。これにより、ITO層の多結晶化が促進された。次に、この促進の状態を確認すべく、X線回折(X‐ray diffraction:XRD)でITO層を測定したところ、In2O3のピークが確認された。
以上により、目的とする光学シートが得られた。
(成膜工程、アニール工程)
まず、参考例2−1と同様にして成膜工程およびアニール工程を行い、アニール処理が施されたITO層を有するPETフィルムを作製した。
次に、アニール処理を施したPETフィルムを、PH=3程度の溶液に10秒間浸漬させて、ITO層をエッチングした。
次に、エッチング処理を施したPETシートに対して、純水洗浄、IPA(イソプロピルアルコール)洗浄、純粋洗浄を順次行った。
以上により、目的とする光学シートが得られた。
浸漬時間を20秒間に変更する以外は参考例2−2と同様にして光学シートを得た。
浸漬時間を30秒間に変更する以外は参考例2−2と同様にして光学シートを得た。
浸漬時間を40秒間に変更する以外は参考例2−2と同様にして光学シートを得た。
浸漬時間を50秒間に変更する以外は参考例2−2と同様にして光学シートを得た。
浸漬時間を60秒間に変更する以外は参考例2−2と同様にして光学シートを得た。
(転写工程)
まず、凹状のナノ構造体が成形面に形成された石英マスタを準備した。次に、ナノ構造体を形成した石英マスタに紫外線硬化樹脂を塗布し、易接着層付きPETシートを密着させ紫外線を照射し硬化させながら、PETシートを剥離した。これにより、ナノ構造体が多数表面に形成されたPETシートが得られた。
以下に、PETシート表面に形成されたナノ構造体の構成の詳細を示す。
構造体の配列:六方格子配列
構造体の凹凸形状:凸状
構造体の全体形状:円錐台
構造体の配置ピッチ:250nm
構造体の高さ:90nm
構造体のアスペクト比:0.36
次に、スパッタリング法により、ナノ構造体が形成されたPETシート表面上にITO層を形成した。到達真空度は0.00015Pa、成膜時真空度は0.24Paとし、成膜時にはArガスとO2ガスとを導入し、その混合比率はAr:O2=20:1とした。また、膜厚が平板換算で30nmとなるように成膜条件を調整した。なお、平板換算膜厚は、ナノ構造体が形成されたPETシート表面にITO層を形成した場合と同様の成膜条件にて、平板上にITO層を形成したときの膜厚である。本発明者の知見によれば、平板換算膜厚は、構造体頂部の膜厚とほぼ等しくなる。
次に、ITO層を形成したPETシートに対して、150℃、60分間の大気中アニールを施した。これにより、ITO層の多結晶化が促進された。次に、この促進の状態を確認すべく、X線回折(X‐ray diffraction:XRD)でITO層を測定したところ、In2O3のピークが確認された。
以上により、目的とする光学シートが得られた。
(成膜工程、アニール工程)
まず、参考例3−1と同様にして成膜工程およびアニール工程を行い、アニール処理が施されたITO層を有するPETフィルムを作製した。
次に、アニール処理を施したPETフィルムを、PH=3程度の溶液に10秒間浸漬させて、ITO層をエッチングした。
次に、エッチング処理を施したPETシートに対して、純水洗浄、IPA洗浄、純粋洗浄を順次行った。
以上により、目的とする光学シートが得られた。
浸漬時間を20秒間に変更する以外は参考例3−2と同様にして光学シートを得た。
構造体の配置ピッチを250nm、構造体の高さを120nm、アスペクト比を0.48とする以外は参考例3−1と同様にして光学シートを得た。
構造体の配置ピッチを250nm、構造体の高さを120nm、アスペクト比を0.48とする以外は参考例3−2と同様にして光学シートを得た。
構造体の配置ピッチを250nm、構造体の高さを120nm、アスペクト比を0.48とする以外は参考例3−3と同様にして光学シートを得た。
構造体の配置ピッチを250nm、構造体の高さを155nm、アスペクト比を0.62とする以外は参考例3−1と同様にして光学シートを得た。
構造体の配置ピッチを250nm、構造体の高さを155nm、アスペクト比を0.62とする以外は参考例3−2と同様にして光学シートを得た。
構造体の配置ピッチを250nm、構造体の高さを155nm、アスペクト比を0.62とする以外は参考例3−3と同様にして光学シートを得た。
(成膜工程、アニール工程)
以下のプレズムシートを用いる以外は参考例3−1と同様にして成膜工程およびアニール工程を行い、アニール処理が施されたITO層を有するプリズムシートを作製した。
以上により、目的とする光学シートが得られた。
以下に、プレズムシートの構成の詳細を示す。
プリズム(構造体)の配列:1次元配列
プリズムの凹凸形状:凸状
プリズムの形状:断面2等辺三角形状の柱状体
プリズムの配置ピッチ:10μm
プリズムの高さ:5μm
プリズムのアスペクト比:0.50
(成膜工程、アニール工程)
まず、参考例6−1と同様にして成膜工程およびアニール工程を行い、アニール処理が施されたITO層を有するプリズムシートを作製した。
次に、アニール処理を施したプリズムシートを、PH=3程度の溶液に10秒間浸漬させて、ITO層をエッチングした。
次に、エッチング処理を施したPETシートに対して、純水洗浄、IPA洗浄、純粋洗浄を順次行った。
以上により、目的とする光学シートが得られた。
浸漬時間を20秒間に変更する以外は参考例6−2と同様にして光学シートを得た。
浸漬時間を30秒間に変更する以外は参考例6−2と同様にして光学シートを得た。
浸漬時間を40秒間に変更する以外は参考例6−2と同様にして光学シートを得た。
上述のようにして得られた参考例2−1〜6−5の光学シート表面の表面抵抗値を4端針法にて測定した。その結果を表9に示す。
上述のようにようにして得られた参考例2−1〜6−5の光学シート表面の初期変化率の逆数(仮想厚さの変化)を以下の式より求めた。その結果を表10および図22に示す。
(初期表面抵抗に対する変化率の逆数)=(エッチング前のサンプルの表面抵抗)/(エッチング後のサンプルの表面抵抗)
平坦面上にITO層を形成した参考例2−1〜2−7では、エッチングによりITO層の膜厚に殆ど変化せず、表面抵抗がほぼ一定となる傾向がある。これに対して、多数の構造体上にITO層を形成した参考例3−1〜3−3、参考例4−1〜4−3、参考例5−1〜5−3では、エッチングによりITO層の膜厚が急激に減少し、表面抵抗が急激に上昇する傾向がある。
ミクロンオーダーの配置ピッチで多数の構造体を形成した参考例6−1〜6−5でも、
ナノオーダーの配置ピッチで多数の構造体を形成した参考例3−1〜3−3、参考例4−1〜4−3、参考例5−1〜5−3と同様の傾向を示す。
2 基体
3 構造体
4 積層膜
11 ロール原盤
12 構造体
13 レジスト層
Claims (22)
- 第1の波面および第2の波面を有する基体と、
上記第1の波面上に形成された、2層以上の層が積層された積層膜と
を備え、
上記積層膜は、導電パターン部を形成し、
上記第1の波面および上記第2の波面が、以下の関係を満たす導電性素子。
0≦(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8
(但し、Am1:第1の波面の振動の平均幅、Am2:第2の波面の振動の平均幅、λm1:第1の波面の平均波長、λm2:第2の波面の平均波長) - 上記第1の波面および上記第2の波面が、以下の関係を満たし、
上記第2の波面の平均波長λ2が、可視光の波長以下である請求項1記載の導電性素子。
(Am1/λm1)=0、0<(Am2/λm2)≦1.8 - 上記第1の波面および上記第2の波面が、以下の関係を満たし、
上記第1の波面の平均波長λ1、および上記第2の波面の平均波長λ2が、可視光の波長以下である請求項1記載の導電性素子。
0<(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8 - 上記第1の波面および上記第2の波面が、以下の関係を満たし、
上記第2の波面の平均波長λ2が、100μm以上である請求項1記載の導電性素子。
(Am1/λm1)=0、0<(Am2/λm2)≦1.8 - 上記第1の波面および上記第2の波面が、以下の関係を満たし、
上記第1の波面の平均波長λ1、および上記第2の波面の平均波長λ2が、100μm以上である請求項1記載の導電性素子。
0<(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8 - 上記第2の波面上に形成された、上記積層膜の一部からなる残留膜をさらに備え、
上記積層膜、および上記残留膜が、以下の関係を満たす請求項1記載の導電性素子。
S1>S2
(但し、S1:積層膜の面積、S2:残留膜の面積) - 上記第1の波面上に形成された積層膜は、上記第1の波面上に連続的に形成されているのに対して、上記第2の波面上に形成された残留膜は、上記第2の波面上に不連続的に形成されている請求項6記載の導電性素子。
- 上記第2の波面上に形成された、上記積層膜の一部からなる残留膜をさらに備え、
上記積層膜、および上記残留膜が、以下の関係を満たす請求項1記載の導電性素子。
d1>d2
(但し、d1:積層膜の厚さ、d2:残留膜の厚さ) - 上記積層膜は、導電層と、該導電層上に形成された機能層とを備え、
上記機能層は、上記導電層とは異なる材料からなる請求項1記載の導電性素子。 - 上記積層膜は、異なる除去速度の材料で構成されている請求項1記載の導電性素子。
- 上記導電層は、酸化物半導体を含む透明導電層である請求項9記載の導電性素子。
- 上記酸化物半導体は、インジウム錫酸化物、または酸化亜鉛を含んでいる請求項11記載の導電性素子。
- 上記導電層は、アモルファスと多結晶との混合状態である請求項9記載の導電性素子。
- 上記導電層は、Ag、Al、Au、Pt、Pd、Ni、Cr、Nb、W、Mo、TiおよびCuからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいる請求項9記載の導電性素子。
- 上記機能層は、酸化物および遷移金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいる請求項9記載の導電性素子。
- 上記機能層は、上記導電層と異なる材料からなりAg、Al、Au、Pt、Pd、Ni、Cr、Nb、W、Mo、TiおよびCu選ばれる少なくとも1種を含んでいる請求項9記載の導電性素子。
- 上記機能層は、アモルファスと多結晶との混合状態にある層、および多結晶化状態にある層の少なくとも1種を含んでいる請求項9記載の導電性素子。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の導電性素子を備える配線素子。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の導電性素子を備える情報入力装置。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の導電性素子を備える表示装置。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の導電性素子を備える電子機器。
- 第1の波面と第2の波面とを有する基体表面に対して、2層以上の層を積層して積層膜を形成する工程と、
上記第1の波面および上記第2の波面のうち、上記第2の波面上に形成された積層膜を除去するのに対して、上記第1の波面上に形成された積層膜を残すことにより、導電パターン部を形成する工程と
を備え、
上記第1の波面と上記第2の波面が、以下の関係を満たす導電性素子の製造方法。
0≦(Am1/λm1)<(Am2/λm2)≦1.8
(但し、Am1:第1の波面の振動の平均幅、Am2:第2の波面の振動の平均幅、λm1:第1の波面の平均波長、λm2:第2の波面の平均波長)
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