JP2014127115A - 光透過性導電材料 - Google Patents

Abstract

【課題】投影型静電容量方式を用いたタッチパネルの光透過性電極として好適な、視認性が低く、短絡の発生が低減された光透過性導電材料を提供する。
【解決手段】基材上に、配線部を介して端子部に電気的に接続された金属パターンから構成されるセンサー部と、配線部を介して端子部に電気的に接続されない金属パターンから構成されるダミー部を有する光透過性導電材料であって、前記センサー部とダミー部の境界が、センサー部を構成する金属パターンを仮の境界線により切断し、センサー部およびダミー部の少なくとも一方を、仮の境界線に沿ってずらした形状であることを特徴とする光透過性導電材料。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネル、有機ＥＬ材料、太陽電池などに用いられる光透過性導電材料に関し、特に投影型静電容量方式を用いたタッチパネルに好適に用いられる光透過性導電材料に関するものである。

パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、ノートＰＣ、ＯＡ機器、医療機器、あるいはカーナビゲーションシステム等の電子機器においては、これらのディスプレイに入力手段としてタッチパネルが広く用いられている。

タッチパネルには、位置検出の方法により光学方式、超音波方式、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式、抵抗膜方式などがある。抵抗膜方式のタッチパネルは、光透過性導電材料と光透過性導電体層付ガラスとがスペーサーを介して対向配置されており、光透過性導電材料に電流を流し、光透過性導電体層付ガラスに於ける電圧を計測するような構造となっている。一方、静電容量方式のタッチパネルは、基材上に光透過性導電体層を有するものを基本的構成とし、可動部分がないことが特徴であり、高耐久性、高透過率を有するため、様々な用途において適用され、さらに投影型静電容量方式は多点同時検出ができるため、スマートフォンやタブレットＰＣなどに広く用いられている。

タッチパネル用途の光透過性電極（透明導電材料）としては、一般にＩＴＯからなる光透過性導電膜が基材上に形成されたものが使用されてきた。しかしながらＩＴＯ導電膜は屈折率が大きく、光の表面反射が大きいため、全光線透過率が低下する問題や、可撓性が低いため屈曲した際にＩＴＯ導電膜に亀裂が生じて電気抵抗値が高くなる問題があった。

ＩＴＯに代わる光透過性導電材料として、基板上に薄い触媒層を形成し、その上にレジストパターンを形成した後、めっき法によりレジスト開口部に金属層を積層し、最後にレジスト層およびレジスト層で保護された下地金属を除去することにより、導電性パターンを形成するセミアディティブ方法が、例えば特開２００７−２８７９９４号公報、特開２００７−２８７９５３号公報などに開示されている。

また近年、銀塩拡散転写法を用いた写真感光材料を導電性材料前駆体として用いる方法も提案されている。例えば特開２００３−７７３５０号公報、特開２００５−２５０１６９号公報や特開２００７−１８８６５５号公報等では、基材上に物理現像核層とハロゲン化銀乳剤層を少なくともこの順に有する導電性材料前駆体に、可溶性銀塩形成剤および還元剤をアルカリ液中で作用させて、金属銀パターンを形成させる技術が開示されている。この方式によるパターニングは均一な線幅を再現することができることに加え、銀は金属の中で最も導電性が高いため、他方式に比べ、より細い線幅で高い導電性を得ることができる。さらにこの方法で得られた銀パターン膜はＩＴＯ導電膜よりも可撓性が高く折り曲げに強いという利点がある。

前記した投影型静電容量方式を用いたタッチパネルは、複数のセンサー部が同一平面上にパターニングされた光透過性導電材料を２枚貼り合わせることでタッチセンサーを製造している。このようなタッチセンサーにおいては複数のセンサーのみでタッチセンサーを構成するとセンサー部のみが目立ってしまうため、センサー部以外の部分にセンサー部と導通のないダミー部を配置することが行われたりするが、タッチパネルは通常作業者が画面を凝視し操作するため、センサー部とダミー部との差が目に映ってしまう（視認性が高い）という問題があった。特に、金属パターンからなる光透過性導電材料を用いて上記投影型静電容量方式のタッチパネルを作製した場合、センサー部とダミー部の視認性の問題がとりわけ顕著に現れる。

この問題に対し、特開２００６−３４４１６３号公報（特許文献１）ではスリットにより金属パターンを分割することでセンサー部とダミー部を設けるが、その際にスリット幅を２０μｍ以上かつ網目の最大寸法以下にし、なおかつスリットが網目の交点を通らないようすることで、視認性を下げようとしている。しかしながら、スリット幅が２０μｍであってもセンサー部の輪郭は視認され、またスリットが交点を通らないようにしても、視認性を十分に低下させることはできなかった。さらに投影型静電容量方式を用いたタッチパネルは同一平面上に複数の平行した光透過性電極が並んだ構造となっているが、この方法でタッチセンサーを作製した場合、平行した光透過性電極同士が短絡するという問題もあった。

また特開２０１１−５９７７１号公報（特許文献２）では直線的なスリットの視認性を下げるため、スリットを直線的に作らないよう工夫することが提案されているが、視認性についてはやはり不十分であった。またこの方法でも前述の短絡の問題は解決できていない。特開２０１１−２５３２６３号公報（特許文献３）ではダミー部をドットで形成して、センサー部とダミー部の全光線透過率を同じとし視認性を同じようになるようしている。しかしながら、金属パターンとドットではパターンが異なるので凝視した際に、どうしてもその違いが目につくようになる上に、微小ドットと細線では、露光時のハレーションなどの影響により画像が設計値とは異なった大きさになる場合があり、さらに視認性が悪くなるという問題を有していた。

特開２００６−３４４１６３号公報 特開２０１１−５９７７１号公報 特開２０１１−２５３２６３号公報

本発明の課題は、静電容量方式を用いたタッチパネルの光透過性電極として好適な、視認性が低く、短絡の発生が低減された光透過性導電材料を提供することである。

本発明の上記課題は、以下の発明によって達成される。
（１）基材上に、配線部を介して端子部に電気的に接続された金属パターンから構成されるセンサー部と、配線部を介して端子部に電気的に接続されない金属パターンから構成されるダミー部を有する光透過性導電材料であって、前記センサー部とダミー部の境界が、センサー部を構成する金属パターンを仮の境界線により切断し、センサー部およびダミー部の少なくとも一方を、仮の境界線に沿ってずらした形状であることを特徴とする光透過性導電材料。

本発明により、投影型静電容量方式を用いたタッチパネルの光透過性電極として好適な、視認性が低く、短絡の発生が低減された光透過性導電材料を提供することができる。

本発明の光透過性導電材料の一例を示す概略図 図１のダミー部、センサー部の拡大図 センサー部に囲まれる形でダミー部を設けた一例を示す概略図 本発明の好ましい光透過性導電材料の一例を示す概略拡大図 比較例で用いたダミー部を示す図

以下、本発明について詳細に説明するにあたり、図を用いて説明する。図１は本発明の光透過性導電材料の一例を示す概略図である。図１において本発明の光透過性導電材料１は基材２の上に、金属パターンから構成され光透過性を有するセンサー部１１と、同じく金属パターンから構成され光透過性を有するダミー部１２を有する。センサー部１１は配線部１４を介し端子部１５に電気的に接続しており、この端子部１５を通して外部に電気的に接続することで、センサー部１１で感知した静電容量の変化を捉えることができる。一方配線部１４に電気的に接続していない金属パターンは本発明において、全てダミー部１２となる。

図２は図１のダミー部、センサー部の拡大図である。図２においてセンサー部１１は単位図形２１（説明のため、部分的に太線で図示している。）が繰り返してなる金属パターンからなるが、この単位図形２１としては公知の形状を用いることができ、例えば正三角形、二等辺三角形、直角三角形などの三角形、正方形、長方形、菱形、平行四辺形、台形などの四角形、（正）六角形、（正）八角形、（正）十二角形、（正）二十角形などの（正）ｎ角形、円、楕円、星形などを組み合わせた模様であり、これらの単位の単独の繰り返しあるいは２種類以上の組み合わせなどを用いることができる。また、単位図形２１の辺は直線でなくとも例えばジグザグ線、波線などで構成されていても良い。さらに特開２００２−２２３０９５号公報で開示されているような、煉瓦積み模様状のパターンも用いることができる。本発明ではセンサー部１１およびダミー部１２としてこれらいずれの形状の単位図形が繰り返してなる金属パターンを用いることができるが、好ましくは正方形、菱形であり、さらには単位図形の一つの角度が３０〜７０°の菱形であることが好ましい。単位図形２１の線間隔は４００μｍ以下が好ましい。またその線幅は２０μｍ以下が好ましく、より好ましくは１〜１５μｍ、さらに好ましくは１〜１０μｍである。なお、図２以降の図面において、実線で示される部分は金属パターンが実在するが、破線で示される部分は説明のため設けたもので、そこには金属パターンは存在しない。

図２において、ダミー部１２はセンサー部１１を構成する単位図形２１と合同の単位図形２２（説明のため、部分的に太線で図示している。）から構成されている。そして図２に示す仮の境界線Ｒの位置でダミー部１２は仮の境界線Ｒに沿って右方向にずれている。このように仮の境界線Ｒに沿ってずれることによりセンサー部１１とダミー部１２の金属パターンのつながりが無くなり、導通が無くなる一方で、センサー部１１とダミー部１２との見た目に差がなくなるようになる。

本発明において単位図形が仮の境界線Ｒに沿ってずれる距離は単位図形２１を構成する辺の線幅以上、１００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは単位図形２１を構成する辺の線幅の１．５倍以上４０μｍ以下である。また、図２においては仮の境界線Ｒに沿って右方向にダミー部１２の金属パターンがずれているが、ずれる方向は左右方向のいずれでも良い。なお、図２の面内上で境界線Ｒに対して直行する方向に対するズレは無いことが好ましく、具体的にはずれる距離が単位図形２１および２２の線幅を超えないことが好ましい。また図２においては、単位図形２２は単位図形２１と合同の図形であるが、本発明においては、合同であることが視認性の観点で最も好ましいものの、必ずしも合同である必要は無く、略一致の形状でも好ましい。本発明において、略一致とは辺の長さ、格子の角度、辺の位置、辺の太さがほぼ一致していることを言い、辺の長さの場合、±１０％以内の範囲、格子の角度の場合、±５°以内の範囲、辺の位置の場合、辺の長さの±１０％の範囲内、辺の太さ（線幅）が±５０％の範囲内のズレにある場合を言う。

前述した図１に示すように光透過性導電材料１は複数のセンサー部１１と複数のダミー部１２を有することが一般的である。従って、センサー部１１とダミー部１２の境界は複数存在する。また場合によってはセンサー部１１の中に囲まれる形でダミー部１２を設けることもある。このような場合に好適な本発明の態様を図３を用いて説明する。

図３はセンサー部１１に囲まれる形でダミー部１２を設けた一例を示す概略図である。図３においてダミー部１２は仮の境界線Ｒ、Ｒ２、Ｓ、およびＴの４辺によりセンサー部１１に囲まれており、ダミー部１２を構成する金属パターンは、仮の境界線Ｒと、これに平行な仮の境界線Ｒ２に沿う形で、右方向にずれている。このような場合において生じる金属パターンの重なり、すなわち図３において仮の境界線Ｓを越え、境界線Ｓの右側で生じるセンサー部１１とダミー部１２の重なりは、境界線Ｓを越えたダミー部１２を削除することで金属パターンの重なりを解消することができる。一方、仮の境界線Ｔの右側で生じる金属パターンが無くなる余白部分（金属パターンが存在しない部分）においては、ダミー部１２を構成する金属パターンを構成する単位格子２２の繰り返し周期を保った金属パターンを補填することにより、当該余白部分を解消することができる。このように、本発明において金属パターンを仮の境界線に沿ってずらすことによって、ダミー部１２を構成する金属パターンがセンサー部１１に入り込むような場合には、入り込んだダミー部１２の金属パターンを削除することが好ましく、ダミー部１２の中で余白部分が生じた場合には、ダミー部１２を構成する金属パターンを構成する単位格子２２の繰り返し周期を保った金属パターンにて、余白部分を補填することが好ましい。

図４は本発明の好ましい光透過性導電材料の一例を示す概略拡大図である。本発明において、図４のようにダミー部１２の中にさらに仮の境界線Ｕを設けて、そこで金属パターンをその仮の境界線Ｕに沿ってずらすこともまた好ましい態様である。

さらに本発明においては、ダミー部に辺の一部を断線した断線メッシュを用いることも可能である。ダミー部を構成する単位図形の金属細線の線幅はセンサー部を構成する金属細線の線幅±５０％の範囲内であれば用いることは可能であるが、好ましくはセンサー部を構成する単位図形に対し±２０％の範囲内であり、さらに好ましくは±５％の範囲内である。

本発明においてセンサー部１１、ダミー部１２、配線部１４および端子部１５等を構成する金属パターンは金属、特に金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、およびこれらの複合材からなることが好ましい。これら金属パターンを形成する方法としては、銀塩感光材料を用いる方法、同方法を用いさらに得られた銀画像に無電解めっきや電解めっきを施す方法、スクリーン印刷法を用いて銀ペースト、銅ペーストなどの導電性インクを印刷する方法、銀インクや銅インクなどの導電性インクをインクジェット法で印刷する方法、あるいは蒸着やスパッタなどで導電性層を形成し、その上にレジスト膜を形成し、露光、現像、エッチング、レジスト層除去することで得る方法、銅箔などの金属箔を貼り、さらにその上にレジスト膜を形成し、露光、現像、エッチング、レジスト層除去することで得る方法など、公知の方法を用いることができる。中でも製造される金属パターンの厚みが薄くでき、さらに極微細な金属パターンも容易に形成できる銀塩拡散転写法を用いることが好ましい。これらの手法で作製した金属パターンの厚みは厚すぎると後工程が困難になる場合があり、また薄すぎるとタッチパネルとして必要な導電性を確保し難くなる。よって、その厚みは０．０１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜１μｍである。

本発明の光透過性導電材料に用いる基材としては、プラスチック、ガラス、ゴム、セラミックス等が好ましく用いられる。これら基材は全光線透過率が６０％以上であるものが好ましい。プラスチックの中でも、フレキシブル性を有する樹脂フィルムは、取扱い性が優れている点で好適に用いられる。基材として使用される樹脂フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂等からなる厚さ５０〜３００μｍの樹脂フィルムが挙げられる。基材には易接着層など公知の層が設けられていても良い。

本発明の光透過性導電材料には必要に応じてハードコート層、反射防止層、粘着層、防眩層など公知の層を金属パターンの上（基材から遠い側に）、あるいは基材のセンサー部及びダミー部を有する側の面とは反対の側に設けることができる。また、基材と金属パターンとの間に、物理現像核層、易接着層、接着剤層など公知の層を設けることができる。

以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
基材として、厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。なおこの基材の全光線透過率は９１％であった。

次に下記処方に従い、物理現像核層塗液を作製し、基材上に塗布、乾燥して物理現像核層を設けた。

＜硫化パラジウムゾルの調製＞
Ａ液 塩化パラジウム ５ｇ
塩酸 ４０ｍｌ
蒸留水 １０００ｍｌ
Ｂ液 硫化ソーダ ８．６ｇ
蒸留水 １０００ｍｌ
Ａ液とＢ液を撹拌しながら混合し、３０分後にイオン交換樹脂の充填されたカラムに通し硫化パラジウムゾルを得た。

＜物理現像核層塗液の調製＞各１ｍ^２あたり
前記硫化パラジウムゾル ０．４ｍｇ
２質量％グリオキザール水溶液 ０．２ｍｌ
界面活性剤（Ｓ−１） ４ｍｇ
デナコールＥＸ−８３０ ５０ｍｇ
（ナガセケムテックス（株）製ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル）
１０質量％ＳＰ−２００水溶液 ０．５ｍｇ
（（株）日本触媒製ポリエチレンイミン；平均分子量１０，０００）

続いて、基材に近い方から順に下記組成の中間層、ハロゲン化銀乳剤層、および保護層を上記物理現像核液層の上に塗布、乾燥して、銀塩感光材料１を得た。ハロゲン化銀乳剤は、写真用ハロゲン化銀乳剤の一般的なダブルジェット混合法で製造した。このハロゲン化銀乳剤は、塩化銀９５モル％と臭化銀５モル％で、平均粒径が０．１５μｍになるように調製した。このようにして得られたハロゲン化銀乳剤を定法に従いチオ硫酸ナトリウムと塩化金酸を用い、金イオウ増感を施した。こうして得られたハロゲン化銀乳剤は銀１ｇあたり０．５ｇのゼラチンを含む。

＜中間層組成／１ｍ^２あたり＞
ゼラチン ０．５ｇ
界面活性剤（Ｓ−１） ５ｍｇ
染料１ ５０ｍｇ

＜ハロゲン化銀乳剤層１組成／１ｍ^２あたり＞
ゼラチン ０．５ｇ
ハロゲン化銀乳剤 ３．０ｇ銀相当
１−フェニル−５−メルカプトテトラゾール ３ｍｇ
界面活性剤（Ｓ−１） ２０ｍｇ

＜保護層１組成／１ｍ^２あたり＞
ゼラチン １ｇ
不定形シリカマット剤（平均粒径３．５μｍ） １０ｍｇ
界面活性剤（Ｓ−１） １０ｍｇ

このようにして得た銀塩感光材料１と、図１のパターンを有する透過原稿を密着し、水銀灯を光源とする密着プリンターで４００ｎｍ以下の光をカットする樹脂フィルターを介して露光した。なお、図１のパターンはセンサー部１１、ダミー部１２ともに線幅５μｍ、一辺３００μｍで狭い方の角度が６０°である菱形の格子メッシュからなる。ダミー部１２は図２に示したように仮の境界線Ｒに沿って２０μｍずれた金属パターンからなる。なお、図１の光透過性導電材料のパターンではセンサー部１１に囲まれたダミー部１２が存在するが、この部分においてはセンサー部１１に入り込んだダミー部は除去し、また生じた空白部分にはダミー部１２を構成する単位図形（その繰り返し単位を保った図形）を用いて埋められている。

その後、下記拡散転写現像液中に２０℃で６０秒間浸漬した後、続いてハロゲン化銀乳剤層、中間層、および保護層を４０℃の温水で水洗除去し、乾燥処理した。こうして図１の形の銀パターンを有する光透過性導電材料１を得た。なお、得られた光透過性導電材料の線幅、線間隔は透過原稿と全く同じ形状、線幅の画像になっていた。金属パターンの膜厚は共焦点顕微鏡で調べ、０．１μｍであった。

＜拡散転写現像液組成＞
水酸化カリウム ２５ｇ
ハイドロキノン １８ｇ
１−フェニル−３−ピラゾリドン ２ｇ
亜硫酸カリウム ８０ｇ
Ｎ−メチルエタノールアミン １５ｇ
臭化カリウム １．２ｇ
全量を水で１０００ｍｌ
ｐＨ＝１２．２に調整する。

＜実施例２＞
図１のパターンを有する透過原稿であるが、センサー部で囲まれていないダミー部１２が図４で示されるように、仮の境界線Ｒで右方向に２０μｍ、仮の境界線Ｕで左方向に２０μｍずれた透過原稿を用いる以外は実施例１と同様にして光透過性導電材料２を得た。

＜比較例１＞
図１のパターンを有する透過原稿であるが、ダミー部１２が図５で示されるＸにおいて２０μｍ幅の非画像領域を有し、それ以外は図１と同様のパターンを有する透過原稿を用いる以外は実施例１と同様にして比較１の光透過性導電材料を得た。

＜比較例２＞
図１のパターンを有する透過原稿であるが、ダミー部１２は仮の境界線でずらした形状ではなく、ダミー部１２が１００００μｍ^２あたり３９個の半径２．５μｍのドットがランダムに存在する図形からなる透過原稿を用いる以外は実施例１と同様にして比較２の光透過性導電材料を得た。

得られた光透過性導電材料１、２、比較光透過性導電材料１、２について、視認性、信頼性について評価した。結果を表１に示す。なお、視認性は、得られた光透過性導電材料をライトテーブルに載せ、センサー部とダミー部の境界をよく見た場合、５０ｃｍほどの距離から一目瞭然で境界が判るレベルを１、５０ｃｍ程の距離から良く見れば判るレベルを２、２０ｃｍ程の距離から凝視すれば判るレベルを３、２０ｃｍの距離から見ても良く判らないレベルを４とした。また信頼性はそれぞれの光透過性導電材料を１００枚作製し、図１のパターンにおいて端子部１５間の導通を調べ、対応すべき端子部１５以外で導通が認められた光透過性導電材料の枚数で評価した。

表１より、本発明によって投影型静電容量方式を用いたタッチパネルの光透過性電極として好適な、視認性が低く、短絡の発生が低減された光透過性導電材料が得られることが良く判る。

１ 光透過性導電材料
２ 基材
１１ センサー部
１２ ダミー部
１３ 非画像部
１４ 配線部
１５ 端子部
２１、２２ 単位図形
Ｒ、Ｒ２、Ｓ、Ｔ、Ｕ 仮の境界線
Ｘ 非画像領域

Claims (1)

1. 基材上に、配線部を介して端子部に電気的に接続された金属パターンから構成されるセンサー部と、配線部を介して端子部に電気的に接続されない金属パターンから構成されるダミー部を有する光透過性導電材料であって、前記センサー部とダミー部の境界が、センサー部を構成する金属パターンを仮の境界線により切断し、センサー部およびダミー部の少なくとも一方を、仮の境界線に沿ってずらした形状であることを特徴とする光透過性導電材料。