JP2015082178A

JP2015082178A - 電極部材、その製造方法、該電極部材を用いたタッチパネル、および該タッチパネルを配置した画像表示装置

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Publication number: JP2015082178A
Application number: JP2013219251A
Authority: JP
Inventors: 武章今泉; Takeaki Imaizumi
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: JP6201623B2

Abstract

【課題】透明基材上に細線導電体メッシュを形成した電極部材であって、該導電体メッシュの線部の全面が黒化処理されてなる電極部材、およびその製造方法、並びに、当該電極部材を用いたタッチパネル、該タッチパネルを表示面に配置した画像表示装置等を提供すること。【解決手段】透明基材と、透明基材上に設けられた導電体メッシュを備えた電極部材であって、該導電体メッシュが、銅層と、該銅層の透明基材側の面に酸化第二銅を含む第１黒化層、該銅層の上面、両側面に塩化テルルを含む第２黒化層を形成したことを特徴とする電極部材。【選択図】図１

Description

本発明は、電極部材に関し、とりわけ、外光反射が低減され、線不可視性が高い、細線化された導電体メッシュを含む電極部材に関する。また、本発明は、該電極部材の製造方法、並びに、該電極部材を用いたタッチパネル、該タッチパネルを配置した画像表示装置等に関する。

近年、各種電子機器の入力装置としてタッチパネルが普及してきている。タッチパネルは抵抗膜方式、静電容量方式など各種方式のものが実用化されている。

タッチパネルは、一般的には、タッチパネル用電極部材として、ガラス板やポリエチレンテレフタレートフィルム等からなる透明基材の片方の面上に、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄膜からなる透明導電膜を形成したものが使用されている（特許文献１）。
しかし、ＩＴＯ薄膜からなる透明導電膜は、インジウムというレアメタル（希土類元素）が使用されるために高価である点、及び、抵抗（表面抵抗率）がタッチパネルの大面積化を図るには高抵抗である点で、低コスト化及び大画面化への要求に対応し難い。

そこで、ＩＴＯ薄膜の透明導電膜に代えて、透明基材に、金属細線パターンからなる金属メッシュを形成したタッチパネル用電極部材が提案されている（特許文献２）。金属メッシュによれば、ＩＴＯ薄膜に比べて低コストかつ低抵抗にできる。
しかし、金属メッシュは可視光線に対して比較的に高い反射率を呈するため、外光が反射されて、メッシュパターンが視認されたり、或いは導電体メッシュからの反射光が画像光に重畳してタッチパネル装置の画像コントラストが低下してしまう。そこで、黒化層が、金属層の観察者側に配置される必要がある。
また、タッチパネル用電極の金属メッシュとしては、昨今、高画質化、さらには、タブレットと呼ばれる携帯用小型端末の普及にともなって、視認性、高透過率の点から電極のさらなる細線化が強く要望される。

金属メッシュの表面に黒化層を設けたものとして、たとえば、特許文献３には、両面に黒化層を形成した銅箔を透明樹脂フィルム上に接着、積層し、しかる後にフォトリソグラフィ法によりメッシュ化してなる電磁波遮蔽フィルタが開示されている。しかし、銅箔は厚みが最低１０μｍ以上であり、フォトエッチング時に銅箔のサイドエッチングに起因して線部の主切断面（線部の延在方向に直交する切断面）の形状が４角形にならず、透明基材表面から離れるに従って線幅が減少して透明基材側を底辺とする略３角形形状となり、線部の電気抵抗が増大したり、線部が断線するといった不具合が起こる。そのため、線幅１０μｍ未満の細線化は困難である。
黒化層を有する金属メッシュであって、そのような細線化を可能にしたものとして、たとえば、特許文献４には、透明基材上に蒸着法で厚み０．３μｍの銅薄膜を形成し、その上にスパッタリング法で厚み０．０５μｍの酸化銅薄膜を形成し、これをフォトエッチングして線幅１０μｍ程度の金属メッシュを得ている。
しかしながら、この特許文献４の金属メッシュであっても、好ましいタッチパネル用電極とするには、さらに、外光反射を低減し、線不可視性を高めるため、メッシュ線の両側面及び基材側面にも黒化層が必要である。しかし、メッシュ線側面に酸化銅をスパッタして黒化層を形成しようとすると、メッシュ開口部にも酸化銅（酸化第二銅）の黒化層が堆積し、その除去は困難であるため、両側面の黒化さえ難しい（もとより、基材側面の黒化は不可能である）。

特開２００８−３１０５５１号公報特開２０１１−１３４３１１号公報特許４２８８２３５号公報特開２００８−２０４９７４号公報

本発明は、このような状況下になされたものであり、その目的は、透明基材上に細線導電体メッシュを形成した電極部材であって、該導電体メッシュの線部の全面が黒化処理されてなる電極部材、およびその製造方法、並びに、当該電極部材を用いたタッチパネル、該タッチパネルを表示面に配置した画像表示装置等を提供することである。

本発明者は、種々検討の結果、透明基材上に、銅層と、該銅層の透明基材側の面に酸化第二銅を含む第１黒化層、該銅層の上面及び両側面に塩化テルルを含む第２黒化層を形成した導電体メッシュを形成することにより、本発明の目的を達成したタッチパネル用電極部材が得られることを知見した。

すなわち、本発明は、
（１）透明基材と、透明基材上に設けられた導電体メッシュを備えたタッチパネル用電極部材であって、該導電体メッシュが、銅層と、該銅層の透明基材側の面に酸化第二銅を含む第１黒化層、該銅層の上面及び両側面に塩化テルルを含む第２黒化層を形成したことを特徴とするタッチパネル用電極部材、
（２）導電体メッシュの線幅が１０μｍ未満である上記（１）に記載のタッチパネル用電極部材、
（３）透明基材上に、酸化第二銅からなる第１黒化膜、銅膜、レジスト膜を順次設け、当該レジスト膜をパターン露光および現像してメッシュ状にパターニングし、次いで、パターニングされたレジストパターン層をマスクとして、該レジスト開口部の銅膜をエッチングして銅層を形成し、その後順次、レジスト開口部の第一黒化膜を塩酸で溶解除去し、レジストパターン層を除去し、さらに、テルル黒化処理液でメッシュ形状となった銅層の上面及び両側面を黒化して第２黒化層とする上記（１）又は（２）に記載のタッチパネル用電極部材を製造する方法、
（４）上記（１）又は（２）請求項１又は２に記載の電極部材を含むタッチパネル、
（５）上記（４）に記載のタッチパネルを表示面に配置した画像表示装置、
を提供するものである。

本発明によれば、透明基材上に細線導電体メッシュを形成した電極部材であって、該導電体メッシュの線部の全面が黒化処理されてなる電極部材およびその製造方法、当該電極部材を用いたタッチパネル並びに該タッチパネルを表示面に配置した画像表示装置等を提供することができる。本発明の電極部材は、導電体メッシュの線部の全面が黒化処理されているので、外光反射が低減され、線不可視性が高く、ディスプレイ側からの光との干渉もないという効果が奏される。また、タッチパネルでの使用においては、電極部材は導電体メッシュ側を上にする場合も、透明基材側を上にする場合もあるが、本発明の電極部材は全面が黒化処理されているので、いずれの場合においても同じ上記効果が奏されるという利点がある。

本発明の電極部材の構成を示す概略断面図である。本発明の電極部材の製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は概念図であり、説明上の都合に応じて適宜、構成要素の縮尺関係、縦横比等は誇張されていることがある。
なお、以下、膜状乃至層状に形成されたものについて、メッシュ等の特定形状にパターン化されてなる形態を「層」、又パターン化される前の全面にわたって形成されてなる形態を「膜」と呼称する。

［電極部材］
図１は、本発明の電極部材の構成を示す概略断面図である。
電極部材１００は、透明基材１０と、その上に設けられた導電体メッシュである電極３０は銅層２１と該銅層の透明基材側の面に酸化第二銅を含む第１黒化層２２、該銅層の上面及び両側面に塩化テルルを含む第２黒化層２３が形成されてなる。

透明基材１０は、透明な基材であれば特に制限はなく、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等のポリエステル樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース（三酢酸セルロース）等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート樹脂などからなる樹脂シート、或いはソーダ硝子、カリ硝子、石英硝子等の硝子、結晶質石英、蛍石等の無機質材料の板を用いることができる。
これら透明基材の厚みは、２０〜３０００μｍ程度の範囲から、用途、要求性能、価格等に応じて適宜の厚みを選択する。

電極３０は、高導電性金属層である銅層２１に、該銅層の透明基材側の面に酸化第二銅（ＣｕＯ）を含む第１黒化層２２、該銅層の上面及び両側面に塩化テルルを含む第２黒化層２３が形成されている。
銅層の厚みは０．１〜５μｍが好ましく、０．５〜２．５μｍであることがより好ましい。
銅層をこの薄さとすることで、エッチング加工の際のサイドエッチングによる前記不具合が低減化されて、細線化がしやすくなり、特に線幅が１０μｍ以下、中でも特に７μｍ以下の銅層の細線を形状再現性良く加工することが可能となる。
第１黒化層、第２黒化層の厚みは０．０１〜０．４μｍであることが好ましい。

本発明の電極３０はメッシュ（網目模様又は格子模様）パターンであり、導電体メッシュの線幅は１０μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは２〜７μｍであり、メッシュパターンの開口率は９５〜９９％程度であることが好ましい。このような細線で、高開口率であるため、高視認性、高透過率であり、タッチパネル用電極の金属メッシュとして好適である。
なお、本発明の電極部材及びその製造方法は、線幅１０μｍ未満の導電体メッシュを有する場合に適用する際に、その効果が十分に奏されるものである。ただし、本発明の構成の電極部材を導電体メッシュの線幅が１０μｍ以上の場合に適用してもよく、本発明は線幅１０μ以上の形態も包含する。
本発明のタッチパネル用の電極部材は、透明基材１０の表裏面のうちの少なくとも一方の面上に上記導電体メッシュ２０を必須の部品として有する。ただし、本発明の電極部材は、通常は、これに加えて更に他の部品を有する。他の部品としては、取出電極、端子、ＦＰＣ、表面保護板等である。これら他の部品はタッチパネルの分野において公知のものの中から、必要に応じて適宜選択採用すればよい。図示及び更なる説明は省略する。

［電極部材の製造方法］
図２は、本発明の電極部材の製造方法を説明するものである。

まず、図２（ａ）に示すように、透明基材１０を準備する。

次に、図２（ｂ）に示すように、酸化第二銅からなる（後に第１黒化層の構成材料となる）第１黒化膜１１を、透明基材１０上の全面に形成する。第１黒化膜１１の成膜方法としては、酸化第二銅のスパッタリングもしくは蒸着を採用する。

続いて、図２（ｃ）に示すように、（後に銅層２１の構成材料となる）銅膜１２を第１黒化膜１１上の全面に形成する。銅膜１２は、第１黒化膜１１上に所望の厚みを有した銅膜１２を成膜する。銅膜１２の成膜方法としては、スパッタリング、蒸着、電界めっき、無電界めっき等の種々の方法を採用することができるが、厚み３μｍ程度以下の場合は比較的に短時間で安価に製造することができることから、蒸着が好ましい。

その後、フォトリソグラフィー技術を用いたパターニングにより、透明基材１０上の第１黒化膜１１および銅膜１２を所望のパターンにて、パターニングする。
具体的には、まず、銅膜１２上に感光性のレジスト膜１３を設け（図２（ｄ））、当該レジスト膜１３をパターン露光および現像して網目模様又は格子模様にパターニングする（図２（ｅ））。感光性のレジストとしては、例えば、重クロム酸カゼイン系、桂皮酸エステル系、アクリル酸エステル系、ゴム系等のものから選択できる。露光は、例えば、水銀灯から発する紫外線照射を採用することができる。次に、パターニングされたレジストパターン層１４をマスクとして、レジスト開口部の銅膜１２をエッチングする。エッチング液として、例えば、４０°ボーメの塩化第二鉄水溶液を用いて３５〜４５℃でエッチングするのが好ましい。
これにより、透明基材１０及び第１黒化膜１１上に、銅膜１２から銅層２１が所望のパターンで形成される（図２（ｆ））。

次いで、メッシュ開口部に残留した酸化第二銅からなる第１黒化膜１１を濃度０．５〜５％程度の塩酸で溶解除去する（図２（ｇ））。

その後、銅層２１上のレジストパターン層１４を剥離して、第１黒化層２２および銅層２１がメッシュ状に透明基材１０上に形成された積層体を得る（図２（ｈ））。

得られた電極部材の３面（導電体メッシュ２０を構成する銅の線部の透明基材１０とは反対側面及び両側面；図１及び図２（ｊ）参照）が未黒化のものをテルルが溶解された塩酸溶液である黒化処理液に接触させて、当該銅メッシュ層２１の上面及び両側面に第２黒化層２３を形成する（図２（ｉ））。

ここで用いる黒化処理液は、テルルが溶解された塩酸溶液であり、このテルルの供給源として、酸化テルルを用いることが好ましい。本発明でテルル供給源として使用される酸化テルルは、ＴｅＯ₂で表すことができる。
この黒化処理液（１００重量％）中には、テルルは、酸化物換算で、０．０１〜０．４５重量％の範囲内の量、好ましくは０．０５〜０．４０重量％の量で含有されている。本発明で用いる黒化処理液は、従来のテルル系の黒化処理液よりもテルル濃度が低いため、黒化層の堆積速度が小さくなり、薄く、金属−黒化層間の密着性が高い黒化層を堆積させることができる。
黒化処理液のテルル含有量が０．４５重量％を超える場合、黒化層の堆積速度が大きすぎて、金属表面に堆積する黒化層にはひびが入り、黒化層−金属間の密着性が不十分になるおそれがあり、０．０１重量％未満の場合は、黒化層−金属間の密着性は充分だが、黒化層の堆積速度が小さく処理効率に劣るおそれがある。
酸化テルルを溶解する塩酸水溶液は、通常は３５％塩酸（以下、単に塩酸とも呼称する。）に水を配合することにより形成される。この塩酸水溶液中のＨＣｌ（塩化水素）濃度は、０．０５〜８重量％の範囲内にあり、好ましくは０．１〜２重量％、さらに好ましくは０．３〜１重量％である。このような濃度の塩酸水溶液を使用することにより、上記酸化テルルを完全に溶解することができる。

なお、テルル黒化処理は置換メッキの一種であり、銅の表面は黒色の化合物に置換されるが、開口部の非金属であるＰＥＴフィルムなど透明基材１０表面はテルルと置換反応する金属原子がないため、黒くはならない。第２黒化層２３の組成は、その分析結果によれば、塩化テルルを含む。また、これに加えて更に、塩化銅を含む場合もある。
かくして、メッシュ線の全面が黒化された本発明の電極部材１００が得られる。

［電極部材の用途］
（タッチパネル）
本発明の電極部材は、タッチパネルセンサー（位置検知電極）として好ましく使用することができ、当該タッチパネルセンサーを含むタッチパネルは、携帯用小型端末、電子ペーパー、コンピュータディスプレイ、電子黒板、小型ゲーム機、現金自動支払機の表示面、乗車券自動販売機などの表示面等に装着されるタッチパネルとして好ましく使用することができる。なお、このような表示装置は、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、電場発光（ＥＬ）表示装置、陰極線管（ＣＲＴ）表示装置、電気泳動表示装置等のいずれであってもよい。

（その他）
また、本発明の電極部材は、導電性でメッシュ不可視性なので、タッチパネルセンサー以外の用途として、ＰＤＰなどの画像表示装置のディスプレイ前面、建築物や乗物の窓に貼付する電磁波シールド材として好ましく使用することができる。
さらに、本発明の電極部材は、透明アンテナ用エレメントとして好ましく使用することができ、当該透明アンテナ用エレメントは、透視性と送受信機能の両機能を具備するため、各種の透明アンテナに利用できる。
当該透明アンテナは、透明性が要求される部位に取付けて好ましく使用することができる。特に携帯電話などモバイル通信機器のディスプレイ前面に取付けて地上波や衛星放送の受信に利用することができ、自動車、バス、トラック、鉄道車両、新交通システムの車両等の窓ガラスに取付けてＧＰＳ衛星の位置情報電波、テレビジョン、ラジオ、車輌無線等の電波の受信に使用でき、家屋並びに各種ビル、パーティションにおける窓ガラスに取付けて、地上波や衛星放送を受信するための建築物窓用透明アンテナ等として利用できる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例により何ら限定されるものではない。

［実施例１］
透明基材１０として、連続帯状で無着色透明な２軸延伸ポリエチレンテレフタレート
フィルム（厚さ１００μｍ）を用意し（図２（ａ））の表側とする面に、まず、スパッタリング法（真空度：０．５Ｐａ、ターゲット：銅、導入ガス分率：酸素１００％）にて厚み０．０５μｍの酸化第二銅の層を形成し第１黒化膜１１とした（図２（ｂ））。次いで、抵抗加熱による真空蒸着法（真空度：３×１０^-3Ｐａ）にて銅蒸着を行い、上記第１黒化膜１１の上に厚み３μｍの銅膜１２を形成した（図２（ｃ））。
次いで、上記の第１黒化膜１１／銅膜１２部分に対して、フォトリソグラフィー法を利用した腐食加工で、メッシュ状に加工し、透明基材１０上にメッシュ状の第１黒化層２２及びメッシュ状の銅層２１が形成されたメッシュ積層シートを作成した。ここで、『Ａ／Ｂ』はＡ層及びＢ層をこの順序で積層した積層体を現わすものとする。

具体的には、カラーＴＶシャドウマスク用の製造ラインを流用して、透明基材１／第１黒化膜１１／銅膜１２の積層体を連続した帯状シートとして、巻取から巻き出して供給し、この帯状シート（積層体）に対してマスキングからエッチングまでを行った。
まず、該積層体の銅膜１２表面の全体へ、カゼイン系の感光性ネガ型レジストからなる感光性のレジスト膜１３をディッピング法で塗布した（図２（ｄ））。次のステーションへ間歇搬送し、ネガパターン版（フォトマスク）を用いて、水銀灯からの紫外線を照射して、該ネガパターンを該レジスト膜１３上に密着露光した（図示略）。
該ネガパターン版は、透明硝子板表面に所定の電極パターンのネガ（陰画）の遮光パターンを形成したものからなる。該電極パターンは、開口部が正方形で線幅５μｍ、線間隔（周期）５００μｍ、該帯状シートの両側の辺に対する直交する２組の線群のなす劣角、すなわち、バイアス角度が各々４１度及び４９度のメッシュ部（第１黒化層２２／銅層２１からなる）からなり、外輪郭が幅４ｍｍ長さ３００ｍｍの長方形領域（該長方形領域の内部が該メッシュ状に区画されている）が間隔４ｍｍで５０個平行配列されてなる検知電極パターンを含む。更に、各長方形領域の一端には取出回路パターンが接続されてなる。

露光後、該レジスト膜１３を水現像し、硬膜処理し、さらに、１００℃でベーキングし、該ネガパターン状のレジストパターン層１４を得た（図２（ｅ））。更に次のステーションへ搬送し、腐食液として５０℃、４２゜ボーメの塩化第二鉄溶液を用いて、スプレイ法で吹きかけて腐食し、レジストパターン層１４の開口部（レジスト層不在部）の銅膜１２を除去した。当該開口部には第１黒化膜１１は残留していた（図２（ｆ））
次いで、次のステーションにて、１％の塩酸を用いてスプレイ法で吹きかけて腐食し、レジストパターン層１３の開口部（レジスト層不在部）の第１黒化膜１１も除去して開口部を形成した（図２（ｇ））。
次いで、ステーションを搬送しながら、水洗し、レジストパターン層１４を剥離し、洗浄し、さらに６０℃で乾燥して、該電極パターン状に残留してなるメッシュ状に形成された第１黒化層２２／銅層２１の積層体を透明基材１０上に形成した積層体を得た（図２（ｈ））。

次いで、金属黒化処理液として、二酸化テルル０．２５重量％（テルル濃度として０．２質量％）、塩酸０．４５質量％、硫酸２０質量％の水溶液を用い、当該処理液に上記積層体（図２（ｈ））を処理温度２５℃条件下、３０秒間浸漬し、銅が露出している部分に塩化テルル（ＴｅＣｌ₂）を含む第２黒化層２３を被覆形成し、メッシュ状となった第１黒化層２２、銅層２１、及び第２黒化層２３からなる導電体メッシュ２０からなる電極３０を得た（図２（ｉ））。
その後、水洗、乾燥工程を経て、透明基材１０／電極３０（第１黒化層２２、銅層２１、及び第２黒化層２３から構成される導電体メッシュ２０からなる）の積層構成のタッチパネル用電極部材１００を得た（図２（ｊ））。

１０透明基材
１１第１黒化膜
１２銅膜
１３レジスト膜
１４レジストパターン層
２０導電体メッシュ
２１銅層
２２第１黒化層
２３第２黒化層
３０電極
１００電極部材

Claims

透明基材と、透明基材上に設けられた導電体メッシュを備えた電極部材であって、該導電体メッシュが、銅層と、該銅層の透明基材側の面に酸化第二銅を含む第１黒化層、該銅層の上面及び両側面に塩化テルルを含む第２黒化層を形成したことを特徴とする電極部材。
導電体メッシュの線幅が１０μｍ未満である請求項１に記載の電極部材。
透明基材上に、酸化第二銅からなる第１黒化膜、銅膜、レジスト膜を順次設け、当該レジスト膜をパターン露光および現像してメッシュ状にパターニングし、次いで、パターニングされたレジストパターン層をマスクとして、該レジスト開口部の銅膜をエッチングして銅層を形成し、その後順次、レジスト開口部の第１黒化膜を塩酸で溶解除去し、レジストパターン層を除去し、さらに、テルル黒化処理液でメッシュ形状となった銅層の上面及び両側面を黒化して第２黒化層とする請求項１又は２に記載の電極部材を製造する方法。
請求項１又は２に記載の電極部材を含むタッチパネル。
請求項４に記載のタッチパネルを表示面に配置した画像表示装置。