JP2014188730A - 透明導電性積層体、及び透明導電性積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターニングに要する時間を短縮でき生産性の高い透明導電性積層体、及び透明導電性積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】透明導電性積層体は、透明基材１１と、透明基材１１の片側または両面に積層された導電層１２と、導電層１２の透明基材１１とは反対側に積層された透明樹脂層１３とを備え、透明樹脂層１３は、透明樹脂層１３の材料をパターニングしながら導電層１２に積層することにより形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネルなどに用いる透明導電性積層体、及び透明導電性積層体の製造方法に関するものである。

透明導電性積層体（透明導電性基材）は、タッチパネル、有機ＥＬ、太陽電池、ＰＤＰ、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの電極や電磁波シールド材として好適に用いられている。透明導電性積層体は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を基材として、その片側または両側の表面に、ドライ方式またはウェット方式で導電層を形成することで得られる。ドライ方式の代表例としては、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を真空蒸着法で成膜する方法が挙げられる。しかし、ＩＴＯの主成分であるインジウムは、希少金属であり安定供給が懸念され、また、屈曲性に欠けるという問題もある。さらに、その製造方式において高価な真空成膜機が必要になるという問題も生じる。

近年上記の問題を鑑みて、ＩＴＯ代替材料が台頭しており、導電性高分子、カーボンナノチューブ、金属を、繊維状またはメッシュ状に加工して導電層を形成することが行われている。これらのＩＴＯ代替材料には、水や有機溶媒中に分散させることが可能なものがある。有機溶媒中に分散可能なＩＴＯ代替材料を用いれば、その分散液をウェット方式にて基材の表面に塗布することが可能であり、大量生産、コストダウンが期待できる。金属を繊維状またはメッシュ状にして導電層を形成した基材は、ＩＴＯと同等の抵抗値、光学特性が得られる点で、ＩＴＯ代替として有力視されている。しかし、金属の導電層のみでは、各種電子デバイスが必要とする環境試験の条件に対する耐久性が十分ではないという問題点がある。

そこで、耐久性向上のために、金属導電層を被覆するような透明樹脂層を設けることが行われている。透明樹脂層も、導電層と同様に、ウェット方式でコーティングすることが一般的に行われている。このようにして得られた透明導電性積層体をタッチパネルなどの電極として用いる際には、導電層のパターニングを行う必要がある。パターニングを行う方法としてフォトリソグラフィー法が挙げられる。しかし、フォトリソグラフィー法では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離といった工程が必要であり、工程数が多い上に、ウェットエッチングの際に、エッチングの時間が透明樹脂層の膜の性質に左右され、安定したエッチングが困難であるという問題がある。一方、レーザー等を用いたドライエッチングは、高価な真空装置が必要である点で問題がある。

特許文献１には、基材上に直接パターンを形成する方法が記載されている。また、特許文献２には、導電膜除去剤を用いて導電層および透明樹脂層のパターニングを行うことが記載されている。

特開２００９−２７７４６６号公報 特開２０１３−８８９７号公報

しかし、特許文献１に記載の方法は、導電層のパターンを形成する方法であり、導電層の耐久性向上のための透明樹脂層を設ける場合については言及されていない。また、特許文献２に記載の方法は、導電膜除去剤という新たな薬液の導入および導電膜除去剤をパターニングする工程があり、工程数が多くなってしまう。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、パターニングに要する時間を短縮でき生産性の高い透明導電性積層体、及び透明導電性積層体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために第１の発明は、透明基材と、透明基材の片側または両面に積層された導電層と、導電層の透明基材とは反対側に積層された透明樹脂層とを備え、透明樹脂層は、透明樹脂層の材料をパターニングしながら導電層に積層することにより形成されることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、導電層は、金属を分散させた層であることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、導電層上または透明樹脂層上に、配線が施されていることを特徴とする。

また、第４の発明は、透明導電性積層体の製造方法であって、基材の片側または両側に導電層を積層する工程と、導電層の基材とは反対側に、パターニングしながら透明樹脂層を積層する工程とを備えることを特徴とする。

また、第５の発明は、第４の発明において、透明樹脂層を積層する工程後に、導電層をウェットエッチングにてパターニングする。

また、第６の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明の透明導電性積層体を備えるタッチパネルである。

本発明によれば、耐久性保持のための透明樹脂層を導電層上に直接パターニングしているため、導電層の露出部分を直接エッチングすることができる。そして、導電層のエッチングに要する時間が、透明樹脂層の膜の性質に左右されないので、導電層のエッチング時間が安定する。そのため、導電層のエッチング（例えば、ウェットエッチング）に要する時間を短縮することが可能である。また、配線を施す箇所について、透明樹脂層を無くすことができ、導電層に配線を直接施すことが可能である。そのため、接触抵抗を低下させることが可能である。以上により、本発明に係る透明導電性積層体をタッチパネルに採用することで、生産性及び操作性が良好なタッチパネルを得ることが可能である。

実施の形態に係る透明導電性積層体について導電層を積層後の断面図 実施の形態に係る透明導電性積層体について透明樹脂層をパターニング後の断面図 実施の形態に係る透明導電性積層体について透明樹脂層をパターニング後の平面図 実施の形態に係る透明導電性積層体について導電層をパターニング後の断面図 実施の形態に係る透明導電性積層体の断面図（配線を設置後の断面図） 実施の形態に係る透明導電性積層体の平面図（配線を設置後の断面図）

以下、実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係る透明導電性積層体の一例である。

透明導電性積層体は、基材１１（透明基材）と、基材１１の片側または両面に積層された導電層１２と、導電層１２の基材１１とは反対側に積層された透明樹脂層１３とを備える。透明樹脂層１３は、透明樹脂層１３の材料をパターニングしながら導電層１２に積層することにより形成される。つまり、導電層１２には、透明樹脂層１３のエッチングを行うことなく、透明樹脂層１３のパターンが形成される。導電層１２は、金属を分散させた層である。また、導電層１２上または透明樹脂層１３上には、配線１７が施されている。

また、透明導電性積層体の製造方法は、基材１１の片側または両側に導電層１２を積層する工程と、導電層１２の基材１１とは反対側に、パターニングしながら透明樹脂層１３を積層する工程とを行う。なお、本実施形態では、製造方法が、基材１１の導電層１２との反対側に、機能性を持たせるために樹脂層１４を積層する工程を行う。また、透明樹脂層１３を積層する工程後に、導電層１２をパターニングする工程と、導電層１２上または透明樹脂層１３上に配線１７を施す工程を行う。以下、透明導電性積層体について具体的に説明する。

透明導電性積層体では、基材１１の片側又は両側に導電層１２が積層されている。基材１１の導電層１２との反対側には、機能性を持たせるために樹脂層１４が設けられている。図１は、基材１１の片面に導電層１２が積層されて、基材１１の導電層１２とは反対側に樹脂層１４が積層された中間生成物１５を示す。なお、基材１１の両側に導電層１２を積層する場合は、基材１１と金属導電層１２の間に樹脂層１４が設けられる。

図２に示すように、中間生成物１５の導電層１２上に、透明樹脂層１３をパターニングしながら積層することで、パターニングが施された中間生成物１６が得られる。透明樹脂層１３は、導電層１２の基材１１とは反対側に積層される。中間生成物１６では、導電層１２のうち透明樹脂層１３のパターンに被覆されていない領域が露出している。透明樹脂層１３のパターニング方法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、又はオフセット印刷など、パターンを導電層１２上に直接形成できる方法であれば、どのような方法を用いても構わない。透明樹脂層１３のパターニング例として、図３に、菱形状にパターニングされた透明樹脂層１３が形成された中間生成物１５の平面図を示す。

中間生成物１６では、透明樹脂層１３が無い部分において、導電層１２が露出している。つまり、中間生成物１６では、導電層１２のうち透明樹脂層１３のパターンに被覆されていない領域が、露出部分となっている。この露出部分をウェットエッチングにて除去することで、導電層１２のパターニングを行うことができる。導電層１２のパターニングは、導電層１２に存在する金属が腐食もしくは剥離できる方法であれば、どのような方法を用いても構わない。例えば、導電層１２として繊維状網目構造となる銀を用いた場合は、基材１１へ積層される前の導電層１２の材料が、水系の塗液であり、水への溶解性を示す。そのため、水で洗い流すことで上記露出部分を除去可能であり、露出部分を除去することで、図４に示す中間生成物１８が得られる。なお、透明樹脂層１３の膜の耐性があれば、塩化第二鉄や塩化第二銅などの酸性のエッチング液による腐食工程にて、短時間で上記露出部分を除去することも可能である。

パターニングを施した導電層１２および透明樹脂層１３の上に配線１７を施す。配線１７は、透明樹脂層１３の上に施されてもよいし、透明樹脂層１３のパターニングにより露出した導電層１２上に施しても構わない。導電層１２に配線１７を直接施した方が、配線１７と導電層１２との接触抵抗を低下させることができ、操作性の良好な透明導電性積層体２０が得られるため好ましい。導電層１２及び透明樹脂層１３を菱形状にパターニングした基材１１の端部に配線１７を施した場合の断面図を図５に示し、平面図を図６に示す。

基材１１としては、透明なガラス又はプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面が平滑なものであれば特に限定されない。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリイミドフィルムなどを用いることができる。これらの基材１１には、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などの添加剤が含まれていても構わない。また、基材１１には、基材１１上に形成される層との密着性を良くする為に、コロナ処理、低温プラズマ処理を施しても構わない。

導電層１２に用いる導電性材料としては、金、銀、銅、コバルトなど任意の金属を用いることができる。導電層１２の形成方法は、特に限定されることはなく、公知の製造方法を用いることができる。例えば、エッチング、印刷、写真銀塩法により細線メッシュパターンを形成する方法や、金、銀、銅の分散液を基材１１に塗布して繊維状網目状構造にする方法などを用いることができる。特に繊維状にして溶液に分散させることが可能な導電性材料は、コーターを用いたウェット方式により、基材１１上に簡便に塗布することができる。そして、基材１１にフィルムを用いる場合は、ロールｔｏロールで、大量に透明導電性積層体を得ることができるため好適である。

透明樹脂層１３は、樹脂成分として、主成分にアクリレートモノマー、オリゴマー、バインダー等を含有した樹脂溶液を用いて形成される。この樹脂溶液をパターン印刷し、樹脂溶液に含有される重合開始剤より、樹脂溶液を熱硬化またはＵＶ硬化させることにより、樹脂溶液の成分をポリマー化させて、適度な透明性と強度を有する透明樹脂層１３を形成することができる。

透明樹脂層１３を導電層１２に直接パターニングする方法としては、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、または平版印刷法等の印刷法を用いることができる。用いる印刷法に応じて、樹脂溶液の粘度を調整したり、樹脂溶液に添加剤等を加えたりしてもよい。

樹脂層１４は、透明性と適度な硬度および強度があれば、その材料は特に限定されない。樹脂層１４の材料には、基材１１と屈折率が同等もしくは近似しているものを選択することが好ましい。樹脂層１４としては、ＵＶ硬化樹脂、または熱硬化樹脂等を用いることができる。

導電層１２を基材１１に積層する方法、及び樹脂層１４を基材１１に積層する方法としては、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、若しくは、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、若しくは平版印刷法等の印刷法コート等を用いることができる。これらの方法によるコーティングで、導電層１２及び樹脂層１４が基材１１にそれぞれ塗布される。

なお、導電層１２と透明樹脂層１３は、界面を境界として別の層として積層されていてもよいし、導電層１２の金属の一部が透明樹脂層１３中にはみ出していてもよい。

本実施の形態では、配線１７の材料として、導電性を発揮するために、金、銀、又は銅等が用いられ、ペースト状にするためにエポキシ樹脂、アクリル樹脂、又はフェノール樹脂が用いられるが、これらに限定されない。配線１７を施す方法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、又はグラビアオフセット印刷など、どのような方法でも構わない。

以下に、本発明の実施例を示す。なお、本発明の技術的範囲は実施例に限定されない。

ＰＥＴ基材１１（１２５μｍ）上に、ＵＶ硬化樹脂を塗布して樹脂層１４を得て、銀ワイヤーを分散させた水溶液をマイクログラビアコート法にてコーティングし、金属繊維が網目状に分散した導電層１２を得た。次に、その導電層１２上に、アクリルモノマーを主成分とする溶液をスクリーン印刷法にてパターン印刷し、ＵＶ照射にて硬化させて、透明樹脂層１３が菱形状にパターン化された中間生成物１６を得た。この中間生成物１６を４０℃の水で水洗することで導電層１２の露出部分の金属繊維を洗い流した。これにエポキシ樹脂および銀をベースとした導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷法にて配線１７を施した。以上の工程を経て、透明導電性積層体２０が得られた。

得られた透明導電性積層体２０について、環境試験（温度８５℃、湿度８５％、試験時間２４０時間）前の電極の端子間抵抗値、環境試験後の電極の端子間抵抗値、および、それらの抵抗値の環境試験前後の変化率を算出した。さらに、配線１７の印刷後の導電層１２と配線１７との接触抵抗を測定した。電極の端子間抵抗値および接触抵抗は、ハンディタイプのデジタルマルチメーター（フルーク社製 Ｆｌｕｋｅ１７９）を用いて測定した。

比較例

ＰＥＴ基材（１２５μｍ）上に、ＵＶ硬化樹脂を塗布して樹脂層を得て、銀ワイヤーを分散させた水溶液をマイクログラビアコート法にてコーティングし、金属繊維が網目状に分散した導電層を得た。次に、導電層の上に、アクリルモノマーを主成分とする溶液をマイクログラビアコート法にて塗布して、ＵＶ照射にて硬化させて、導電層の全面に亘って透明樹脂層が形成された中間生成物を得た。そして、フォトリソグラフィー法でレジストを塗布し、ＵＶ照射による硬化後、塩酸(０．１％)によるエッチング、水酸化ナトリウム溶液（１％）によりレジスト剥離を行い、透明樹脂層及び導電層のパターニングを行った。これにエポキシ樹脂および銀をベースとした導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷法にて配線を施した。以上の工程を経て、透明導電性積層体が得られた。

実施例と同様に、得られた透明導電性積層体について、環境試験（温度８５℃、湿度８５％、試験時間２４０時間）前の電極の端子間抵抗値、環境試験後の抵抗値変化、および配線の印刷後の導電層と配線との接触抵抗を測定した。

実施例と比較例における測定結果を表１に示す。実施例と比較例では製造方法が異なるものの、ほぼ同一の性能を有する透明導電性積層体が得られた。比較例は、導電層のパターニングに多くの工程が必要である。それに対して、実施例は、レジスト等を塗布する必要がないため、短時間で簡便に透明導電性積層体が得られる。実施例は、この点において比較例よりも優れている。

本発明は、タッチパネルなどに用いる透明導電性積層体などに有用である。

１１：基材（透明基材）
１２：導電層
１３：透明樹脂層
１４：樹脂層
１５：導電層が形成された後の透明導電性積層体（中間生成物）
１６：透明樹脂層のパターンが施された後の透明導電性積層体（中間生成物）
１７：配線
１８：導電層をエッチングした後の透明導電性積層体（中間生成物）
２０：配線が施された後の透明導電性積層体（透明導電性積層体）

Claims (6)

1. 透明基材と、
   前記透明基材の片側または両面に積層された導電層と、
   前記導電層の前記透明基材とは反対側に積層された透明樹脂層とを備え、
   前記透明樹脂層は、該透明樹脂層の材料をパターニングしながら前記導電層に積層することにより形成されることを特徴とする透明導電性積層体。
2. 前記導電層は、金属を分散させた層であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電性積層体。
3. 前記導電層上または前記透明樹脂層上に、配線が施されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の透明導電性積層体。
4. 透明導電性積層体の製造方法であって、
   基材の片側または両側に導電層を積層する工程と、
   前記導電層の前記基材とは反対側に、パターニングしながら透明樹脂層を積層する工程とを備えることを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。
5. 前記透明樹脂層を積層する工程後に、前記導電層をウェットエッチングにてパターニングすることを特徴とする、請求項４に記載の透明導電性積層体の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の透明導電性積層体を備えるタッチパネル。