JP2015191540A - 導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びタッチパネル - Google Patents

導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びタッチパネル Download PDF

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Abstract

【課題】イオンマイグレーションに起因する誤作動を抑制することができ、例えば投影型静電容量方式のタッチパネルに用いて好適な導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びそうした導電性フィルムを用いたタッチパネルを提供することを目的とする。
【解決手段】導電性フィルムは、基板表面に樹脂層が積層され、樹脂層の表面に網状の溝部が形成され、この溝部に金属細線が充填されて電極パターンが形成されており、電極パターンの長手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、電極パターンの短手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとしたとき、MLとMSのうち小さい方の値で大きい方の値を除したマイグレーション比が1.0〜1.4にされている。
【選択図】図2

Description

本発明は、導電性フィルム及び導電性フィルムの製造方法に関し、例えば投影型静電容量方式のタッチパネルに用いて好適な導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びそうした導電性フィルムを用いたタッチパネルに関する。
スマートフォンに代表される携帯型の電子機器はマンマシンインタフェースとしてタッチパネルを搭載する。近年はデスクトップ型やノート型のPC(パーソナルコンピュータ)もタッチパネルを搭載している。一般に、PCはスマートフォンと比較して画面が大きいため、そこに使用されるタッチパネルには高い透明性と高い導電性が求められる。
タッチパネルは、所定パターンの金属細線からなる電極が透明のフィルムに形成された導電性フィルム(導電シート、導電膜等ともいう)を備える。一般に、導電性フィルムはITO(インジウム・ティン・オキサイド)を用いて製造される。しかし、ITOを用いたフィルムには、大画面で必要とされる高い導電性を得ることが難しいといった問題や、コストが上昇するといった問題がある。
近年、ITOフィルムに代わる導電性フィルムとして、網状に形成された導電性の高い金属細線を備えた導電性フィルムが注目されている。特許文献1は、樹脂層表面に形成された網状の溝部を形成し、溝部内に導電性の高い金属粒子を充填して導電性フィルムを製造する技術を開示している。この技術は、土手部と溝部が形成された樹脂層の表面に、導電性の高い金属粒子とバインダーとを混合したインクを塗布する工程と、スキージで土手部表面を擦って溝部内にインクを充填すると共にインクを拭き取る工程と、溝部内のインクを硬化させる工程と、を備える。この導電性フィルムは、金属粒子が樹脂層表面の溝部内に充填されているため酸化され難い、といった利点を有する。また、真空成膜で形成した金属箔をエッチングするよりも製造コストが安価である、といった利点も有する。こうした利点から上記導電性フィルムは注目されている。
韓国公開特許第10−2013−0011901号公報
一般に、金属、特に銀や銅、がイオンマイグレーションを起すことは知られている。本発明者らは、特許文献1で製造される導電性フィルムのように導電性フィルムの表層の溝部内に金属細線が充填されていればイオンマイグレーションは発生しにくくなると想定していた。しかし実際は、特許文献1の技術で導電性フィルムを製造すると、スキージでインクを充填し且つ拭き取る工程の後に樹脂層表面の土手部に僅かではあるが金属粒子が残留することがある。土手部に残留する金属粒子は、溝部内の金属粒子と比較して酸素や水に曝されるため、導電性フィルムに電圧が印加されたときにイオン化しやすい。イオン化した金属粒子はエレクトロケミカルマイグレーション、所謂イオンマイグレーションの発生原因となり、結果としてタッチパネルの誤動作が発生する。
さらに、特許文献1のようにスキージで樹脂層表面を一定方向に擦って溝部内にインクを充填し、土手部から残留したインクを除去する技術の場合、その擦る方向と直交する方向に並ぶ電極間よりも擦る方向と平行する方向に並ぶ電極間の方にイオンマイグレーションが発生しやすい、ということが解ってきた。
このように、方向の違いによってイオンマイグレーションの発生し易さ・発生し難さが変わることに対しては、一部の電極の間隔を広くする等導電性フィルム内の電極配置を変えるという対応が考えられる。しかし、導電性フィルムは一定以上の検出感度や検出精度を必要としており、そうした検出感度や検出精度の必要性能から電極配置の自由度は限られている。このため電極配置を変えてイオンマイグレーションの発生を抑制することは困難である。
このようなことから、特許文献1の技術で作成した導電性フィルムは、イオンマイグレーションに起因する誤作動が発生しやすいという問題を有していた。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、イオンマイグレーションに起因する誤作動を抑制することができ、例えば投影型静電容量方式のタッチパネルに用いて好適な導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びそうした導電性フィルムを用いたタッチパネルを提供することを目的とする。
第1の本発明に係る導電性フィルムは、基板と、基板に積層され、表面に土手部と網状の溝部とを有する樹脂層と、樹脂層の溝部内に設けられる金属細線と、を備え、金属細線が電極パターンを形成する導電性フィルムにおいて、電極パターンの長手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、電極パターンの短手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとしたとき、MLとMSのうち小さい方の値で大きい方の値を除したマイグレーション比が1.0〜1.4であることを特徴とする。
第1の本発明において、MLがMSよりも小さいことが好ましい。
第1の本発明において、マイグレーション比が1.0〜1.2であることが好ましい。
第1の本発明において、樹脂層が金属を捕捉する材料を含むことが好ましい。
第1の本発明において、金属細線が金属を捕捉する材料を含むことが好ましい。
第1の本発明において、金属を捕捉する材料が、トリアゾール類、イミダゾール類、テトラゾール類、トリアザインドリジン類からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことが好ましい。
第2の本発明に係る導電性フィルムの製造方法は、基板に樹脂層を積層する樹脂層積層工程と、樹脂層の表面に土手部と網状の溝部とを形成する樹脂層表面形成工程と、樹脂層の表面に金属粒子を含有するインクを供給した後に樹脂層の表面に沿ってインク塗布部材を摺動させて溝部内にインクを充填するインク充填工程と、樹脂層の表面に沿ってインク除去部材を摺動させて土手部に残留したインクを除去するインク除去工程と、を有する導電性フィルムの製造方法において、インク充填工程でインク塗布部材を摺動させる方向と、インク除去工程でインク除去部材を摺動させる方向と、が互いに異なる方向であることを特徴とする。
第2の本発明において、インク充填工程でインク塗布部材を摺動させる方向と、インク除去工程でインク除去部材を摺動させる方向と、直交することが好ましい。
第2の本発明において、インク充填工程でインク塗布部材を摺動させる方向が、電極パターンの長手方向と平行することが好ましい。
第3の本発明に係る導電性フィルムの製造方法は、基板に樹脂層を積層する樹脂層積層工程と、樹脂層の表面に土手部と網状の溝部とを形成する樹脂層表面形成工程と、樹脂層の表面に金属粒子を含有するインクを供給した後に樹脂層の表面に沿ってインク塗布部材を摺動させて溝部内にインクを充填するインク充填工程と、樹脂層の表面に沿ってインク除去部材を摺動させて土手部に残留したインクを除去するインク除去工程と、を有する導電性フィルムの製造方法において、金属を捕捉する材料を付加する金属捕捉材料付加工程を有することを特徴とする。
第3の本発明において、金属捕捉材料付加工程は、樹脂層積層工程の一部として、金属を捕捉する材料を樹脂層に含ませる工程を有することが好ましい。
第3の本発明において、金属捕捉材料付加工程は、溝部形成工程の後に、金属を捕捉する材料を含む処理液で樹脂層の表面を処理する工程であることが好ましい。
第3の本発明において、金属捕捉材料付加工程は、インク除去工程の一部として、金属を捕捉する材料を含有する処理液を含浸させたインク除去部材を使用する工程であることが好ましい。
第3の本発明において、金属捕捉材料付加工程は、インク充填工程の一部として、金属を捕捉する材料をインクに含ませる工程であることが好ましい。
第3の本発明において、金属を捕捉する材料が、トリアゾール類、イミダゾール類、テトラゾール類、トリアザインドリジン類からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことが好ましい。
本発明に係るタッチパネルは、第1の本発明の導電性フィルムを有することを特徴とする。
本発明に係る導電性フィルム及び導電性フィルムの製造方法によれば、イオンマイグレーションに起因する誤作動を抑制することができ、また、タッチパネルの誤作動を抑制できる。
図1は導電性フィルムを使用するタッチパネルの分解斜視図である。 図2は第1の実施の形態に係る導電性フィルムを一部省略して示す断面図である。 図3は第1の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置を示す図である。 図4A〜図4Cは金型の製造工程を示す図である。 図5は第1の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 図6は第2の実施の形態に係る導電性フィルムを一部省略して示す断面図である。 図7は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(1)を示す図である。 図8は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(1)を示すフローチャートである。 図9は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(2)を示す図である。 図10は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(2)を示すフローチャートである。 図11は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(3)を示す図である。 図12は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(3)を示すフローチャートである。 図13は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(4)を示す図である。 図14は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(4)を示すフローチャートである。 図15は本発明に係る電極パターンの評価用のサンプルパターンを示す平面図である。 図16は誤作動評価で使用した試験用タッチパネルの電極パターンを示す図である。 図17は一般の導電性フィルムのイオンマイグレーション性を特定するために使用するサンプルを示す図である。
以下、本発明に係る導電性フィルム及び導電性フィルムの製造方法を、タッチパネルに適用した実施の形態例を図1〜図17を参照しながら説明する。なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。
本発明者らは、イオンマイグレーションに異方性が生ずる原因について次のように考察した。樹脂層の土手部表面にはわずかながら凹凸があり、またスキージの樹脂接触部にもわずかながら凹凸がある。このためスキージを一方向に移動させて土手部表面を擦ると、その移動方向と平行して線状に並んだ金属粒子が残留しやすい。金属細線間に僅かでも金属粒子が並ぶと、その金属細線間に電圧が印加されたときに導電パスが形成されやすくなる。本発明者らは、こうしたことによってイオンマイグレーションに異方性が生じているものと予想した。そして、線状に並ぶ金属粒子を除去することによってタッチパネルの誤作動を抑制することを目的とし、この目的を達成するために本発明に至った。
<タッチパネルの構成>
図1は導電性フィルムを使用するタッチパネルの分解斜視図である。
図1に示すように、タッチパネル10は、センサ本体12と制御回路(図示せず)とを有する。センサ本体12は、第1導電性フィルム16Aと第2導電性フィルム16Bとを積層して構成された積層導電性フィルム18と、その上に積層された例えばガラス製のカバー層20とを有する。積層導電性フィルム18及びカバー層20は、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置22における表示パネル24上に配置されるようになっている。第1導電性フィルム16A及び第2導電性フィルム16Bは、上面から見たときに、表示パネル24の表示画面24aに対応した第1センサ領域26A及び第2センサ領域26Bと、表示パネル24の外周部分に対応する第1端子配線領域28A及び第2端子配線領域28B(いわゆる額縁)と、第1センサ領域26Aから第1端子配線領域28Aにかけて形成された第1導電部30Aと、第2センサ領域26Bから第2端子配線領域28Bにかけて形成された第2導電部30Bとを有する。
第1センサ領域26Aには、金属細線にて構成された透明導電層による複数の電極パターンが形成されている。各電極パターンは、多数のセルが組み合わされて構成された網状であり、図1で示す第1方向(y方向)に延在する。また、複数の電極パターンは、第1方向と直交する第2方向(x方向)に配列されている。ここで、「セル」とは、複数の金属細線によって二次元的に区画された形状を指す。
図1に示すように、第1導電性フィルム16Aは、第1電極パターン36Aの各一方の端部にそれぞれ第1結線部42aを介して金属細線による第1端子配線部44aが電気的に接続されている。各第1結線部42aから導出された第1端子配線部44aは、第1導電性フィルム16Aの一方の長辺における略中央部に向かって引き回され、それぞれ対応する第1端子部46aに電気的に接続されている。また、第1端子配線領域28Aには、電極膜48が形成され、この電極膜48と第1接地端子部50aとが電気的に接続されている。
第2センサ領域26Bには、金属細線にて構成された透明導電層による複数の電極パターンが形成されている。各電極パターンは、多数のセルが組み合わされて構成された網状であり、図1で示す第2方向(x方向)に延在する。また複数の電極パターンは、第1方向(y方向)に配列されている。
図1に示すように、第2導電性フィルム16Bは、各第2電極パターン36Bの一方の端部に、それぞれ第2結線部42bを介して金属配線による第2端子配線部44bが電気的に接続されている。各第2結線部42bから導出された第2端子配線部44bは、第2導電性フィルム16Bの一方の長辺における略中央部に向かって引き回され、それぞれ対応する第2端子部46bに電気的に接続されている。また、第2端子配線部44bの外側には、一方の第2接地端子部50bから他方の第2接地端子部50bにかけて、第2センサ領域26Bを囲むように、シールド効果を目的とした接地ライン52が形成されている。
図1に示すように、第1導電性フィルム16Aと第2導電性フィルム16Bの例えば各コーナー部に、第1導電性フィルム16Aと第2導電性フィルム16Bの貼り合わせの際に使用する位置決め用の第1アライメントマーク62a及び第2アライメントマーク62bを形成することが好ましい。この第1アライメントマーク62a及び第2アライメントマーク62bは、第1導電性フィルム16Aと第2導電性フィルム16Bを貼り合わせて積層導電性フィルム18とした場合に、新たな複合アライメントマークとなり、この複合アライメントマークは、該積層導電性フィルム18を表示パネル24に設置する際に使用する位置決め用のアライメントマークとして利用してもよい。
なお、第1電極パターン36Aと第2電極パターン36Bの他にダミー電極が形成されていてもよい。ダミー電極は、第1電極パターン36Aと第2電極パターン36Bの検出機能と動作機能に影響を与えないように他の電極と電気的に絶縁される。
以下で、導電性フィルムの構成や製造装置、製造方法について第1、第2の実施の形態を説明する。
[第1の実施の形態]
<第1の実施の形態に係る導電性フィルム>
図2は第1の実施の形態に係る導電性フィルムを一部省略して示す断面図である。導電性フィルム16は、基板72と、基板72に積層され、土手部74aと網状の溝部74bとを有する樹脂層74と、樹脂層74の溝部74bの内部に設けられる金属細線76と、を備え、金属細線76が樹脂層74の表層に沿って網状の電極パターンを形成している。導電性フィルム16は、電極パターンの長手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、電極パターンの短手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとしたとき、MLとMSのうち小さい方の値で大きい方の値を除したマイグレーション比が1.0〜1.4となる。
「イオンマイグレーション性」というのは、絶縁が必要な導体間、例えば隣接する電極パターン間や電極パターンから引き出される配線間等に発生するイオンマイグレーションの程度を示す指標であり、隣接する導体間に所定の電圧を印加したときに所定の抵抗値を下回った時間を測定することで数値化できる。本明細書ではこの数値を、イオンマイグレーション性を示す値又はイオンマイグレーション性の値という。電極パターンが一方向に延在する場合は、電極パターンの延在方向すなわち長手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、延在方向と直交する方向すなわち短手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとする。図1の第1導電性フィルム16Aの場合、第1電極パターン36Aの長手方向であるy方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、第1電極パターン36Aの短手方向であるx方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとする。また、第2導電性フィルム16Bの場合、第2電極パターン36Bの長手方向すなわちx方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、第2電極パターン36Bの短手方向すなわちy方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとする。なお、一般の導電性フィルムにおけるイオンマイグレーション性の測定方法については、本明細書の最後に説明する。
基板72は所定の透明度と可撓性を有するフィルム状の部材である。基板72に使用できる材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、アクリル(Acryl)、ポルリエチルレンナフタレート(PEN)、トリアセテートセルロース(TAC)、ポリエーテルスルホン(PES)等の樹脂が挙げられる。基板72の厚さは25μm〜250μmが好ましい。また、基板72の光線透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
樹脂層74は基板72の一面に積層される。樹脂層74には所定の透明度と可撓性を有する樹脂を使用できる。特に、分子中に重合性不飽和結合又はエポキシ基を有するプレポリマー、オリゴマー、及び/又はモノマー、また必要に応じて光重合開始剤や添加剤を混合した紫外線硬化樹脂が好適である。紫外線硬化樹脂は感光性を持ち、紫外線のエネルギーに反応して短時間で硬化するものが好ましい。
紫外線硬化樹脂中のプレポリマー、オリゴマーとしては、例えば、不飽和ジカルボン酸と多価アルコールの縮合物等の不飽和ポリエステル類、ポリエステルメタクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールメタクリレート、メラミンメタクリレート等のメタクリレート類、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート等のアクリレート、カチオン重合型エポキシ化合物が挙げられる。
紫外線硬化樹脂中のモノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー、アクリル酸メチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシブチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシメチル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸−2−(N,N−ジエチルアミノ)エチル、アクリル酸−2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸−2−(N,N−ジベンジルアミノ)メチル、アクリル酸−2−(N,N−ジエチルアミノ)プロピル等の不飽和置換の置換アミノアルコールエステル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和カルボン酸アミド、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート等の化合物、ジプロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の多官能性化合物、及び/又は分子中に2個以上のチオール基を有するポリチオール化合物、例えば、トリメチローラプロパントリチオグリコレート、トリメチローラプロパントリチオプロピレート、ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート等が挙げられる。
光重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、o−ベンゾイル安息香酸メチル、アルドオキシム、テトラメチルメウラムモノサルファイド、チオキサントン、及び/又は光増感剤であるn−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ブチルホスフィン等が挙げられる。
なお、紫外線硬化樹脂に関しては国際公開第2007/034643号パンフレットの明細書に開示されている。
樹脂層74は表面に、網状の電極パターンに区切られる土手部74aと、網状の電極パターンと一致するように形成される溝部74bと、を有する。溝部74bと土手部74aは樹脂層74の表面への金型の押圧によって形成される。溝部74bの断面形状は矩形、三角形、台形等が代表的であり、円弧状であってもよい。溝部74bの開口部の幅及び深さは共に1μm〜10μmであるのが好ましい。
金属細線76は溝部74bに充填されて網状の電極パターンを形成する。本実施の形態の金属細線76の材料としては、導電性銀ペースト、例えば東洋インキ社製造のREXALPHA(登録商標)RF FS 015が硬化したものを使用できる。導電性銀ペーストの他にはペースト状の銅、銀−カーボン、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニッケル−リン、カーボンブラック等が使用可能である。金属細線76の線幅は溝部74bの幅と同じ1μm〜10μmであるのが好ましい。一方、金属細線76の幅及び深さは溝部74bと同じ1μm〜10μmであるのが好ましい。
本実施の形態では、導電性フィルムの良品・不良品を判別するために、一方向と他方向のイオンマイグレーション性を示す値の比を演算している。具体的には、電極パターン36A、36Bの長手方向のイオンマイグレーション性の値MLと短手方向のイオンマイグレーション性の値MSのうち小さい方の値で大きい方の値を除したマイグレーション比を演算している。本実施の形態の導電性フィルム16のマイグレーション比は1.0〜1.4であり、好ましくは1.0〜1.2である。また、電極パターン36A、36Bの長手方向は電圧差が生じ難いため、多少イオンマイグレーションが発生しても問題は生じない。一方、電極パターン36A、36Bの短手方向のイオンマイグレーション性が低い(短時間で抵抗が低下する)と、ショートの原因となる。このため、MLがMSよりも小さい方がよい。
<第1の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置>
図3は第1の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置を示す図である。ここで示すのはロールツーロール方式の装置である。なお、以下の説明では各加工ステーション間で搬送するフィルム状の加工品、例えばフィルム状の基板や樹脂層が積層されたフィルム状の基板等、を単にフィルムという。
導電性フィルム製造装置100にはフィルムの搬送方向上流側から下流側に向かって順に、基板送り部110、樹脂層積層部120、樹脂層表面形成部130、インク充填部140、インク除去部150、インク硬化部160、洗浄部170、基板巻き取り部180、といった各ステーションが配置される。
基板送り部110は、ロール状に巻かれたフィルム状の基板72を備えており、この基板72を所定の送り速度で下流側に送り出す。
基板送り部110のフィルム搬送方向下流側には樹脂層積層部120が配置される。樹脂層積層部120は、液状の紫外線硬化樹脂を基板72の表面に塗布することによって液状の樹脂層74´を積層する塗布部122を備える。塗布部122としては、例えば、ロールコータや押出成膜装置等が使用される。
樹脂層積層部120のフィルム搬送方向下流側には樹脂層表面形成部130が配置される。樹脂層表面形成部130は、押圧部132と紫外線照射部138を備える。
押圧部132は、フィルムの表面側すなわち樹脂層74側に配置される円筒状の金型134を有する。金型134は、円筒状のローラ135と、ローラ135の外周面に巻きつけられて固定される金属製のシート状金型136と、を有する。シート状金型136の外周面には樹脂層74´に転写する溝パターンと一致する凸部136bが形成される。
ここでシート状金型136の作り方を説明する。
図4A〜図4Cはシート状金型の製造工程を示す図である。
先ず、図4Aで示すように、ガラス板137の一面にリソグラフィや機械加工によって網状の電極パターンと同パターンの溝137bを形成し、シート状金型136の原型を作る。次いで図4Bで示すように、電鋳によってガラス板137の溝137b側表面にNi(ニッケル)を電着させて、Niシート136´を形成する。次いで図4Cで示すように、ガラス板137の溝137b側表面に必要な厚さのNiシート136´が形成されたら、Niシート136´からガラス板137を取り除いてシート状金型136とする。Ni製のシート状金型136をローラ135の外周面に巻きつけて固定すると金型134が完成する。
なお、Ni製のシート状金型136の表面に表面処理を施しておくと、導電性フィルム16の製造時に導電性フィルム16の樹脂層74と金型134との分離が容易になる。表面処理としては、例えばスパッタリングで厚さ1200〜1500Å程度のSiO2を成膜することが可能であり、他にも様々な方式の表面処理を施しておくことができる。
紫外線照射部138は、フィルムの裏面側すなわち基板72側に配置され、また、押圧部132と同位置又は少しフィルムの搬送方向下流側に配置される。紫外線照射部138はフィルムに向けて約100〜400nmの紫外光139を照射する。紫外光139は樹脂層74´と化学反応(光重合反応)を起こしてこれらを硬化させる。紫外線照射部138の光源としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク又はメタルハライドランプ等を使用することができる。これらの光源は空冷式であっても水冷式のどちらであってもよいが、水冷式であることがより好ましい。
樹脂層表面形成部130のフィルム搬送方向下流側にはインク充填部140が配置される。インク充填部140は、インク供給部142とスキージ部144を備える。
インク供給部142は、金属細線76の材料となる金属粒子を含むペースト状のインク76´を樹脂層74の表面に塗布する。インク76´の供給は連続的に行ってもよいし、不連続、例えば所定の間隔で行ってもよい。インク76´の供給量はフィルムの搬送速度に応じて決定される。
スキージ部144は、インク供給部142に対してフィルム搬送方向下流側に配置される。スキージ部144は、樹脂層74の表面に供給されたインク76´を樹脂層74の表面に延ばして塗布する第1スキージブレード146と、第1スキージブレード146を保持する第1スキージホルダ148と、を有する。第1スキージブレード146はウレタンゴム、シリコンゴム、メタル等で形成され、その幅はフィルムの幅と同じか又はそれよりも大きい。第1スキージブレード146は、ブレード幅方向がフィルム搬送方向と直交するように、且つ、ブレード先端部が樹脂層74の表面に接触するように、且つ、ブレードと樹脂層74の表面との角度が所定角度となるように配置される。このような配置にすると、フィルムの搬送に応じて、第1スキージブレード146の先端部が樹脂層74の表面に接触しつつ樹脂層74の表面に対してフィルム搬送方向と逆の方向に相対的に移動する。すなわち、第1スキージブレード146は樹脂層74の表面に沿って摺動する。このとき第1スキージブレード146は、樹脂層74の表面をフィルム搬送方向と逆方向に擦りながら、一部のインク76´を樹脂層74の溝部74bの内部に押し込んで充填し、同時に樹脂層74の土手部74aの表面からインク76´を除去する。
なお、第1スキージブレード146が駆動するようスキージ部144に駆動装置を設けてもよい。この場合、第1スキージブレード146の駆動方向を自由に設定できる。
インク充填部140のフィルム搬送方向下流側にはインク除去部150が配置される。インク除去部150は、樹脂層74の土手部74aの表面に残留したインク76´を除去する第2スキージブレード152と、第2スキージブレード152を保持する第2スキージホルダ154と、第2スキージホルダ154を保持すると共に第2スキージブレード152及び第2スキージホルダ154をフィルム搬送方向と直交する方向に駆動する駆動部156と、を有する。第2スキージブレード152はウレタンゴム、シリコン、メタル等で形成される。第2スキージブレード152の幅に特別な限定はないが、大きすぎるとインク除去に必要な押圧力を得るために大きな力が必要となり、また、小さすぎると1回の処理でインク76´を除去できる面積が少なくなる。このため導電性フィルム製造時に好適な幅を適宜設定すればよい。第2スキージブレード152は、ブレード幅方向がフィルム搬送方向と平行するように、且つ、ブレード先端部が樹脂層74の表面に接触するように、且つ、ブレードと樹脂層74の表面との角度が所定角度となるように配置される。このような配置にすると、駆動部156による第2スキージブレード152の駆動に応じて、第2スキージブレード152の先端部が樹脂層74の表面に接触しつつ移動する。すなわち、第2スキージブレード152は樹脂層74の表面に沿って摺動する。このとき第2スキージブレード152は、樹脂層74の表面をフィルム搬送方向と直交する方向に擦って土手部74aの表面に残留するインク76´を除去する。
インク除去部150のフィルム搬送方向下流側にはインク硬化部160が配置される。インク硬化部160はヒータ162を備える。ヒータ162は樹脂層74の溝部74bに充填されたインク76´を硬化させるために必要な熱、熱風、赤外線、近赤外線を樹脂層74に向けて放射する。
インク硬化部160のフィルム搬送方向下流側には洗浄部170が配置される。洗浄部170は、支持ロール172と洗浄ロール174を備える。支持ロール172はフィルムを基板72側から支持する。洗浄ロール174は樹脂層74の表面に接触して土手部74aを洗浄する。洗浄を効果的に行うために、洗浄ロール174が洗浄液を含んでいてもよい。洗浄液としては、例えば、イソプロピルアルコールとアセトンを9:1〜8:2で混合した混合液を用いることができる。また、洗浄部170が支持ロール172を複数備えていてもよい。
洗浄部170のフィルム搬送方向下流側には基板巻き取り部180が配置される。基板巻き取り部180は、洗浄されたフィルム、すなわち導電性フィルム16をロールに巻き取る。
以上が本実施の形態で使用する導電性フィルム製造装置であるが、他の形態の装置を使用することも可能である。例えば、インク充填部140とインク除去部150とインク硬化部160を1つのユニットとし、複数のユニットを樹脂層表面形成部130と洗浄部170の間に並べてもよい。この場合、インク充填工程、インク除去工程、インク硬化工程が複数回行われることになり、樹脂層74の溝部74bに充填される金属細線76が複数層になる。さらにユニット間で金属材料の種類を変えれば、樹脂層74の溝部74bに充填される金属細線76が異種金属層になる。
なお、導電性フィルム製造装置100では、インク充填部140の第1スキージブレード146で樹脂層74の表面を擦る方向と、インク除去部150の第2スキージブレード152で樹脂層74の表面を擦る方向と、が互いに直交する。しかし、両方向が互いに直交しなくてもよく、両方向が互いに平行する方向でならなければ、イオンマイグレーションの防止効果をある程度期待できる。
また、図3の導電性フィルム製造装置100はロールツーロール方式であるが、枚葉式の装置も使用できる。
<第1の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法>
図5は第1の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程を示すフローチャートである。図5で示す第1の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法を図3を適宜参照して説明する。
先ず、基板送り部110から樹脂層積層部120にフィルムを搬送する。樹脂層積層部120では、基板72に樹脂層74´を積層する樹脂層積層工程を行う(ステップS51)。具体的には、基板72に紫外線硬化樹脂を塗布して樹脂層74´を積層する。この段階で樹脂層74´は硬化していない。
樹脂層積層工程(ステップS51)が終了したら、樹脂層積層部120から樹脂層表面形成部130にフィルムを搬送する。樹脂層表面形成部130では、樹脂層74´の表面に土手部74aと網状の溝部74bとを形成する樹脂層表面形成工程を行う(ステップS52)。具体的には、金型134の回転速度をフィルムの搬送速度と同期させながら、樹脂層74´の表面に金型134を所定圧で押圧して金型134の表面に形成されるパターンを樹脂層74´の表面に転写する。さらに、金型134による樹脂層74´の押圧と同時又は直後に紫外線照射部138からフィルム裏面側すなわち基板72側に紫外光139を照射する。紫外光139が基板72を透過して樹脂層74´に達すると、樹脂層74´は化学反応を起し、硬化した樹脂層74となる。
樹脂層表面形成工程(ステップS52)が終了したら、樹脂層表面形成部130からインク充填部140にフィルムを搬送する。インク充填部140では、樹脂層74の表面に金属粒子を含有するインク76´を供給した後に樹脂層74の表面に沿ってインク塗布部材すなわち第1スキージブレード146を摺動させて溝部74b内にインク76´を充填するインク充填工程を行う(ステップS53)。具体的には、インク供給部142から樹脂層74の表面に所定量のインク76´を供給する。そして、インク供給位置よりもフィルム搬送方向下流側で第1スキージブレード146を、その先端の幅方向がフィルム搬送方向と直交するように配置し、さらに、先端を樹脂層74の表面、厳密には土手部74aの表面、に所定圧をもって接触させる。すると、フィルムの搬送に伴い、相対的に、第1スキージブレード146が樹脂層74に対してフィルム搬送方向と逆方向に移動することになる。このようにして第1スキージブレード146を樹脂層74の表面でフィルム搬送方向と逆方向に摺動させることによって、土手部74aを擦ってインク76´を除去しつつ、溝部74bにインク76´を充填する。
インク充填工程(ステップS53)が終了したら、インク充填部140からインク除去部150にフィルムを搬送する。インク除去部150では、樹脂層74の表面に沿ってインク除去部材すなわち第2スキージブレード152を摺動させて土手部74aに残留したインク76´を除去するインク除去工程を行う(ステップS54)。具体的には、第2スキージブレード152の先端を、その幅方向がフィルム搬送方向と平行するように配置し、樹脂層74の表面、厳密には土手部74aの表面、に所定圧をもって接触させておく。さらに、第2スキージブレード152をフィルム搬送方向と直交する方向に移動させる。このようにして第2スキージブレード152を樹脂層74の表面でフィルム搬送方向と直交する方向に摺動させることによって、土手部74aを擦って残留するインク76´を除去する。
インク除去工程(ステップS54)が終了したら、インク除去部150からインク硬化部160にフィルムを搬送する。インク硬化部160では、溝部74bの内部に充填されたインク76´を熱処理によって硬化させるインク硬化工程を行う(ステップS55)。例えば150℃、3〜10min程度の熱処理を行い、インク76´を硬化させて金属細線76にする。
インク硬化工程(ステップS55)が終了したら、インク硬化部160から洗浄部170にフィルムを搬送する。洗浄部170では、樹脂層74の表面を洗浄ロール164で洗浄する洗浄工程を行う(ステップS56)。
洗浄工程(ステップS56)が終了したら、導電性フィルム16は完成する。基板巻き取り部180で導電性フィルム16を巻き取って一連の処理は終了する。
なお、本実施の形態ではインク充填工程(ステップS53)において第1スキージブレード146が土手部74aを擦る方向と、インク除去工程(ステップS54)において第2スキージブレード152が土手部74aを擦る方向と、を互いに直交させているが、両者の擦る方向が同一でなければ、インク残留に起因するイオンマイグレーションの抑制効果をある程度は期待できる。つまり、第1スキージブレード146で土手部74aを擦る方向と第2スキージブレード152で土手部74aを擦る方向が互いに異なる方向であればよい。例えば、第1スキージブレード146と第2スキージブレード152のいずれか一方の先端をフィルム搬送方向と直交させて固定し、他方をフィルム搬送方向以外の方向に駆動してもよい。また、第1スキージブレード146と第2スキージブレード152の両者を互いに異なる方向に駆動してもよい。
第1の実施の形態によれば、インク充填時に樹脂層表面をスキージで擦る方向とインク除去時に樹脂層表面をスキージで擦る方向を異ならせている。このため、インク充填後に樹脂層表面に残留した金属粒子であって、特にスキージで擦った方向に延びる線状の金属粒子を、インク除去時に効果的に除去できる。また、多少残留したとしても金属粒子が一列に並んで導電パスを形成しやすいような状態を阻害することができる。こうして作成された導電性フィルムは特定の方向にイオンマイグレーションが発生しやすいという状況を回避でき、導電層のイオンマイグレーション性の面内異方性を低減することができる。
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、インク充填時とインク除去時とで樹脂層表面をスキージで擦る方向を異ならせることによって、土手部74aに残留する金属粒子を除去し、イオンマイグレーションを抑制するようにしている。第2の実施の形態では、インク充填時とインク除去時とで樹脂層表面をスキージで擦る方向を異ならせる必要はなく、代わりに、金属を捕捉する材料を使用してイオンマイグレーションを抑制するようにする。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルム>
図6は第2の実施の形態に係る導電性フィルムを一部省略して示す断面図である。導電性フィルム216は多くの部分で第1の実施の形態の導電性フィルム16と一致する。図6で示す導電性フィルム216のうち図2で示す第1の実施の形態の導電性フィルム16と一致する部分については同一符号を付してその説明を省略する。第2の実施の形態の導電性フィルム216のうち第1の実施の形態の導電性フィルム16と異なる部分は樹脂層274と金属細線276に含まれる物質である。
導電性フィルム216は、基板72と、基板72に積層され、土手部274aと網状の溝部274bとを有する樹脂層274と、樹脂層274の溝部274bの内部に設けられる金属細線276と、を備え、金属細線276が樹脂層274の表層に沿って網状の電極パターンを形成している。樹脂層274には、第1の実施の形態と同様に、所定の透明度と可撓性を有する紫外線硬化樹脂を使用できる。また、金属細線276の材料としては、第1の実施の形態と同様に、導電性銀ペースト、例えば東洋インキ社製造のREXALPHA(登録商標)RF FS 015が硬化したものを使用できる。導電性銀ペーストの他にはペースト状の銅、銀−カーボン、アルミニウム、ニッケル、クロム、ニッケル−リン、カーボンブラック等が使用可能である。金属細線76の線幅は溝部74bの幅と同じ1μm〜10μmである。一方、金属細線76の幅及び深さは溝部74bと同じ1μm〜10μmである。
金属を捕捉する材料としては、イミダゾール類、トリアゾール類、テトラゾール類及びトリアザインドリジン類からなる群から選ばれた少なくとも一つの化合物(以下、「金属捕捉材料」という)を使用できる。
イミダゾール類の具体例としては、2−メルカプトイミダゾール、2−メルカプトイミダゾール−5−スルホン酸ナトリウム、6−ニトロベンゾイミダゾール等が挙げられる。トリアゾール類の具体例としては、2−メルカプトトリアゾール、ベンゾトリアゾール、5−メチルベンゾトリアゾール、5−ニトロベンゾトリアゾール、5−クロロベンゾトリアゾール、5−ブロモベンゾトリアゾール等が挙げられる。テトラゾール類の具体例としては、2−メルカプトテトラゾール、2−メルカプトテトラゾール−5−スルホン酸ナトリウム、1−フェニル−5−メルカプトテトラゾール等が挙げられる。トリアザインドリジン類の具体例としては、5−メチル−7−オキシ−1,3,4−トリアザインドリジン等が挙げられる。
上記の金属捕捉材料を添加することで、イオンマイグレーション性の面内異方性が低減することが分かっている。本発明者らは、そのメカニズムとして以下のようなことを推測している。金属捕捉材料は金属と錯体を形成して安定化する材料である。よって、金属捕捉材料を添加することで、インク充填工程後に土手部に一列に並んでいた少量の金属粒子が金属捕捉材料の濃度が高い領域に自然に拡散し、一列に並んだ状態が緩和されるものと考えている。金属捕捉材料付加工程は樹脂積層工程で行うことでも効果があるが、その実施時期や添加方法は特に限定されず、樹脂層表面形成工程の後に実施してもよいし、インク充填工程で金属粒子含有インクに添加してもよいし、インク除去工程にて除去液に添加しても同じ効果が期待できる。
導電性フィルム216は幾つかの製造装置・製造方法で製造可能である。本明細書では4つの製造装置・製造方法を説明する。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(1)>
図7は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(1)を示す図である。この導電性フィルム製造装置300は多くの部分で第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する。図7で示す導電性フィルム製造装置300のうち、図3で示す第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する部分については同一符号を付してその説明を省略する。導電性フィルム製造装置300のうち導電性フィルム製造装置100と異なる部分は樹脂層積層部320である。
基板送り部110のフィルム搬送方向下流側には樹脂層積層部320が配置される。樹脂層積層部320は、紫外線硬化樹脂に金属捕捉材料を添加する添加部324と、液状の紫外線硬化樹脂を基板72の表面に塗布することによって液状の樹脂層274´を積層する塗布部122と、を備える。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(1)>
図8は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(1)を示すフローチャートである。この製造工程(1)は多くの部分で第1の実施の形態の製造工程と一致する。図8で示す製造工程(1)のうち、図5で示す第1の実施の形態の製造工程と一致する部分については説明を省略する。第2の実施の形態の製造工程(1)のうち第1の実施の形態の製造工程と異なる部分は樹脂層積層工程(ステップS81)が金属捕捉材料付加工程を含むという点にある。図8で示す第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(1)を、図7を適宜参照して説明する。
先ず、基板送り部110から樹脂層積層部320にフィルムを搬送する。樹脂層積層部320では、基板72に樹脂層274を積層する樹脂層積層工程及び金属捕捉材料付加工程を行う(ステップS81)。具体的には、塗布部122の紫外線硬化樹脂に添加部324の金属捕捉材料を添加したうえで、基板72に金属捕捉材料を含む樹脂層274´を成膜する。この段階で樹脂層274´は硬化していない。
樹脂層積層工程及び金属捕捉材料付加工程(ステップS81)の後の各工程、すなわち樹脂層表面形成工程(ステップS82)から洗浄工程(ステップS86)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態の樹脂層表面形成工程(ステップS52)から洗浄工程(ステップS56)までの各工程と実質的に同じである。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(2)>
図9は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(2)を示す図である。この導電性フィルム製造装置400は多くの部分で第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する。図9で示す導電性フィルム製造装置400のうち、図3で示す第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する部分については同一符号を付してその説明を省略する。導電性フィルム製造装置400のうち導電性フィルム製造装置100と異なる部分は金属捕捉材料付加部440である。
樹脂層表面形成部130のフィルム搬送方向下流側には金属捕捉材料付加部440が配置される。金属捕捉材料付加部440は、表面処理装置442で樹脂層274の表面に金属捕捉材料を被膜する。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(2)>
図10は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(2)を示すフローチャートである。この製造工程(2)は多くの部分で第1の実施の形態の製造工程と一致する。図10で示す製造工程(2)のうち、図5で示す第1の実施の形態の製造工程と一致する部分については説明を省略する。第2の実施の形態の製造工程(2)のうち第1の実施の形態の製造工程と異なる部分は金属捕捉材料付加工程(ステップS103)が加わった点にある。図10で示す第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(2)を、図9を適宜参照して説明する。
樹脂層積層工程(ステップS101)から樹脂層表面形成工程(ステップS102)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態の樹脂層積層工程(ステップS51)から樹脂層表面形成工程(ステップS52)までの各工程と実質的に同じである。
樹脂層表面形成工程(ステップS102)が終了したら、樹脂層表面形成部130から金属捕捉材料付加部440にフィルムを搬送する。金属捕捉材料付加部440では、樹脂層274の表面、すなわち土手部274aの表面及び溝部274bの底面と側壁面に金属捕捉材料を被膜する金属捕捉材料付加工程(ステップ103)を行う。
金属捕捉材料付加工程(ステップS103)の後の各工程、すなわちインク充填工程(ステップS104)から洗浄工程(ステップS107)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態のインク充填工程(ステップS53)から洗浄工程(ステップS56)までの各工程と実質的に同じである。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(3)>
図11は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(3)を示す図である。この導電性フィルム製造装置500は多くの部分で第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する。図11で示す導電性フィルム製造装置500のうち、図3で示す第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する部分については同一符号を付してその説明を省略する。導電性フィルム製造装置500のうち導電性フィルム製造装置100と異なる部分はインク除去部550である。
インク充填部140のフィルム搬送方向下流側にはインク除去部550が配置される。インク除去部550は、樹脂層274の土手部274aに残留したインク276´を除去する第2スキージブレード152と、第2スキージブレード152を保持する第2スキージホルダ154と、を有する。第2スキージブレード152の先端であって樹脂層274と接触する部分には塗布部材556が設けられる。塗布部材556は金属捕捉材料を含む。例えば、1質量%の金属捕捉材料を溶解させた溶媒(IPA)を綿製の布に染み込ませ、その布を塗布部材556として、第2スキージブレード152に巻きつけることができる。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(3)>
図12は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(3)を示すフローチャートである。この製造工程(3)は多くの部分で第1の実施の形態の製造工程と一致する。図12で示す製造工程(3)のうち、図5で示す第1の実施の形態の製造工程と一致する部分の説明を省略する。第2の実施の形態の製造工程(3)のうち第1の実施の形態の製造工程と異なる部分はインク除去工程(ステップS124)が金属捕捉材料付加工程を含む点にある。図12で示す第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(3)を、図11を適宜参照して説明する。
樹脂層積層工程(ステップS121)からインク充填工程(ステップS123)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態の樹脂層積層工程(ステップS51)からインク充填工程(ステップS53)までの各工程と実質的に同じである。
インク充填工程(ステップS123)が終了したら、インク充填部140からインク除去部550にフィルムを搬送する。インク除去部550では、金属捕捉材料を含む処理液を塗布部材556に含浸させた後に、第2スキージブレード152で樹脂層274の表面を擦る。こうして樹脂層274の表面からインク276´を除去するインク除去工程及び金属捕捉材料付加工程を行い、同時に、樹脂層274の表面及び溝部274b内のインク276´に金属捕捉材料を含ませる処理を行う(ステップS124)。
インク除去工程及び金属捕捉材料付加工程(ステップS124)の後の各工程、すなわちインク硬化工程(ステップS125)から洗浄工程(ステップS126)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態のインク硬化工程(ステップS55)から洗浄工程(ステップS56)までの各工程と実質的に同じである。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(4)>
図13は第2の実施の形態に係る導電性フィルム製造装置(4)を示す図である。この導電性フィルム製造装置600は多くの部分で第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する。図13で示す導電性フィルム製造装置600のうち、図3で示す第1の実施の形態の導電性フィルム製造装置100と一致する部分については同一符号を付してその説明を省略する。導電性フィルム製造装置600のうち導電性フィルム製造装置100と異なる部分はインク充填部640である。
樹脂層表面形成部130のフィルム搬送方向下流側にはインク充填部640が配置される。インク充填部640は、第1の実施の形態のインク充填部140と同様に、インク供給部142とスキージ部144を備える他に、添加部646を備える。添加部646は、インク供給部142から樹脂層274の表面に供給されるインク276´に金属捕捉材料を添加する。
<第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(4)>
図14は第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造工程(4)を示すフローチャートである。この製造工程(4)は多くの部分で第1の実施の形態の製造工程と一致する。図14で示す製造工程(4)のうち、図5で示す第1の実施の形態の製造工程と一致する部分の説明を省略する。第2の実施の形態の製造工程(4)のうち第1の実施の形態の製造工程と異なる部分はインク充填工程(ステップS143)が金属捕捉材料付加工程を含むという点にある。図14で示す第2の実施の形態に係る導電性フィルムの製造方法(4)を、図13を適宜参照して説明する。
樹脂層積層工程(ステップS141)から樹脂層表面形成工程(ステップS142)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態の樹脂層積層工程(ステップS51)から樹脂層表面形成工程(ステップS52)までの各工程と実質的に同じである。
樹脂層表面形成工程(ステップS142)が終了したら、樹脂層表面形成部130からインク充填部640にフィルムを搬送する。インク充填部640では、添加部646の金属捕捉材料をインク供給部142のインクに添加して金属捕捉材料を含むインク276´を作成し、そのインク276´を樹脂層274の表面に供給する。そして、インク供給位置よりもフィルム搬送方向下流側で第1スキージブレード146を、その先端の幅方向がフィルム搬送方向と直交するように配置し、さらに、先端を樹脂層274の表面、厳密には土手部274aの表面、に所定圧をもって接触させる。すると、フィルムの搬送に伴い、相対的に、第1スキージブレード146が樹脂層274に対してフィルム搬送方向と逆方向移動することになる。このようにして第1スキージブレード146を樹脂層274の表面で摺動させることによって、土手部274aを擦ってインク276´を除去しつつ、溝部274bにインク276´を充填する(ステップS143)。
インク充填工程及び金属捕捉材料付加工程(ステップS143)の後の各工程、すなわちインク除去工程(ステップS144)から洗浄工程(ステップS146)までの各工程は、図5で示す第1の実施の形態のインク除去工程(ステップS54)から洗浄工程(ステップS56)までの各工程と実質的に同じである。
以上、第2の実施の形態によれば、樹脂層と金属細線の少なくとも一方に金属捕捉材料を含ませる。樹脂層表面に残留した金属粒子は樹脂層や金属細線に含まれる金属捕捉材料に捕捉される。こうして作成された導電性フィルムは金属捕捉材料により樹脂層表面に残留した金属粒子が拡散し、一列に並んで導電パスを形成することを阻害するためイオンマイグレーションが発生しにくく、また、イオンマイグレーション性の異方性を低減することができる。そのような導電性フィルムを使用したタッチパネルは誤作動が発生しにくくなる。
なお、図8、図10、図12、図14で示される4つのインク充填工程(ステップS83、S104、S123、S143)においてスキージで樹脂層表面を擦る方向と、インク除去工程(S84、S105、S124、S144)においてスキージで樹脂層表面を擦る方向とを一致させる必要はない。しかし、第1の実施の形態のように互いの方向を直交させれば、さらにイオンマイグレーションが発生しにくくなる。
また、図8で示す製造方法(1)の樹脂層積層工程(ステップS81)と、図10で示す製造方法(2)の金属捕捉材料付加工程(ステップS103)と、図12で示す製造方法(3)のインク除去工程(ステップS124)と、図14で示す製造方法(4)のインク充填工程(ステップS143)の2以上の工程を適宜組み合わせることも可能である。
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
図15は本発明に係る電極パターンの評価用のサンプルパターンを示す平面図である。x方向とy方向は互いに直交する。本発明者らは本発明を評価するために、図15で示す評価用の電極パターンを形成した評価用導電性フィルムを、条件を変えて複数作成し、それぞれの導電性フィルムに対して誤作動の評価を行った。評価用導電性フィルムに形成した電極パターンは以下の通りである。
・電極パターンE1:電極パターンの外形が15mm×5mmの矩形であって、外形の長辺がx方向と平行し、外形の短辺がy方向と平行する。
・電極パターンE2:電極パターンの外形が5mm×5mmの矩形であって、外形の一辺がx方向と平行し、前記一辺と直交する一辺がy方向と平行し、電極パターンE1の一つの短辺の延長線上に一辺を有する。
・電極パターンE3:電極パターンの外形が5mm×5mmの矩形であって、外形の一辺がx方向と平行し、前記一辺と直交する一辺がy方向と平行し、電極パターンE1の二つの長辺の延長線上に平行する二辺を有する。
・電極パターンE1−E2の間隔及び電極パターンE1−E3の間隔はそれぞれ10μmである。
・各電極パターンE1、E2、E3の線幅は5μm、網状パターンに含まれるセルのピッチは200μmである。図15において、電極パターンE1の基点は右上に位置し、電極パターンE2の基点を右下に位置し、電極パターンE3の基点は左上に位置し、それぞれの基点に網状パターンの交点が位置するように設計している。
各評価用導電性フィルムの作成は、大まかに次のような手順で行った。PET基板上に本明細書に記載の紫外線硬化樹脂を積層し、樹脂層の表面に、国際公開第2007/034643号パンフレットの明細書に記載されるガラスエンボスシートで電極パターンE1、E2、E3と一致する溝パターンを形成した。樹脂層の硬化後に、樹脂層表面に銀粒子を含むペーストを供給し、スキージブレードをX方向又はY方向に移動させて溝パターンに銀粒子を充填しつつ紫外線硬化樹脂表面に残留する銀粒子を除去し、その後、さらにスキージブレードをX方向又はY方向に移動させて紫外線硬化樹脂表面に残留する銀粒子を除去した。そして、ペーストを乾燥させて電極パターンE1、E2、E3を形成した。各実施例で異なる部分は以下のとおりである。
[実施例1](第1の実施の形態に相当する)
基板として100μm厚みのPETを使用した。紫外線硬化樹脂として下記の組成の樹脂組成物を採用した。図5に記載の工程に従い、先ず、樹脂層積層工程として下記紫外線硬化樹脂組成物をPET基板に30μm厚み(乾燥膜厚)で塗布した。次に、樹脂層表面形成工程として、あらかじめ作成したエンボスシートを紫外線硬化樹脂組成物に押し付けて、表面に幅5μm、深さ3μmの溝部を形成し、紫外線にて硬化させた(電極パターンは図15を参照)。次に、インク充填工程として、東洋インキ社製造のREXALPHA(登録商標)RF FS 015(銀ペースト)を溝部内に充填した。次に、インク除去工程として、エタノールを染み込ませた除去部材をスキージブレードに取り付けて、土手部に残留したインクの除去を行った。最後に80℃で3分間乾燥を行い、インクを硬化させた。なお、インク充填工程では、x方向すなわち電極パターンE1の長手方向と平行する方向にスキージブレードを移動させ、インク除去工程では、y方向すなわち電極パターンE1の短手方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
《紫外線硬化樹脂組成物》
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート 70質量部
トリメチロールプロパントリアクリレート 30質量部
光重合開始剤(イルガキュア(登録商標)184(チバスペシャルティケミカルズ(株)製)) 4質量部
酢酸エチル 150質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 150質量部
[実施例2−1](第1の実施の形態+第2の実施の形態(1)に相当する)
実施例1の樹脂層積層工程時に、紫外線硬化樹脂組成物に1質量パーセントの1,2,3−ベンゾトリアゾールを含有させた(金属捕捉材料付加工程)。また、実施例1と同様に、インク充填時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させ、インク除去時に、y方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例2−2](第1の実施の形態+第2の実施の形態(2)に相当する)
実施例1のインク充填工程前に、エタノールに対して0.1質量%の2−メルカプトイミダゾールを含有させて樹脂層の表面処理を行った(金属捕捉材料付加工程)。また、実施例1と同様に、インク充填時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させ、インク除去時に、y方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例2−3](第1の実施の形態+第2の実施の形態(3)に相当する)
実施例1のインク除去工程において、エタノールに対して0.1質量%の1−フェニル−5−メルカプトテトラゾールを含浸させた除去部材をスキージブレードに取り付けて、インク除去処理を行った(金属捕捉材料付加工程)。また、実施例1と同様に、インク充填時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させ、インク除去時に、y方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例2−4](第1の実施の形態+第2の実施の形態(4)に相当する)
実施例1のインク充填工程時に、銀ペーストに1質量パーセントの1,2,3−ベンゾトリアゾールを含有させた(金属捕捉材料付加工程)。また、実施例1と同様に、インク充填時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させ、インク除去時に、y方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例3−1](第2の実施の形態(1)に相当する)
実施例1の樹脂層積層工程時に、紫外線硬化樹脂組成物に1質量パーセントの1,2,3−ベンゾトリアゾールを含有させた(金属捕捉材料付加工程)。また、インク充填時とインク除去時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例3−2](第2の実施の形態(2)に相当する)
実施例1のインク充填工程前に、エタノールに対して0.1質量%の2−メルカプトイミダゾールを含有させて樹脂層の表面処理を行った(金属捕捉材料付加工程)。また、インク充填時とインク除去時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例3−3](第2の実施の形態(3)に相当する)
実施例1のインク除去工程時に、エタノールに対して0.1質量%の1−フェニル−5−メルカプトテトラゾールを含浸させた除去部材を第2スキージブレードに取り付けて、インク除去処理を行った(金属捕捉材料付加工程)。また、インク充填時とインク除去時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[実施例3−4](第2の実施の形態(4)に相当する)
実施例1のインク充填工程時に、銀ペーストに1質量パーセントの1,2,3−ベンゾトリアゾールを含有させた。また、インク充填時とインク除去時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[比較例1−1]
実施例1のインク充填工程時とインク除去工程時に、x方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
[比較例1−2]
実施例1のインク充填工程時とインク除去工程時に、y方向と平行する方向にスキージブレードを移動させた。
各実施例、各比較例で作成した導電性フィルムに対して電圧3Vの一定電圧を印加して、電極パターンE1−E2間の抵抗値の変化と電極パターンE1−E3間の抵抗値の変化をそれぞれ観測した。電極パターンE1−E2間の抵抗値が10MΩを下回った時間(MS)を1とし、それに対して、電極パターンE1−E3間の抵抗値が10MΩを下回った相対時間(ML)を算出し、さらにマイグレーション比(ML≦1の場合はMS/ML、ML>1の場合はML/MS)を算出した。
また、上記各実施例、各比較例の条件にて作成した導電性フィルムを用いてタッチパネルを作成し、誤作動発生率を調査した。
各実施例、各比較例で作成した導電性フィルムと同じ製造方法で製造した導電性フィルムをパターニングして図16に示す試験用タッチパネルを作成した。実施例1では、上記実施例1と同じ方法で製造した2つの導電性フィルム16A、16Bを準備した。一方の第1導電性フィルム16Aには、網状の金属細線からなる第1電極パターン36Aと第1端子配線部44aをパターニングした。第1電極パターン36Aの電極幅を10mm、長さを7.5cm、互いに隣接する電極間距離を5mmとして上方電極とした。他方の第2導電性フィルム16Bには、網状の金属細線からなる第2電極パターン36Bと第2端子配線部44bをパターニングした。第1電極パターン36Aと同様に、第2電極パターン36Bの幅を10mm、長さを7.5cmとし、互いに隣接する電極間距離を5mmとして下方電極とした。そして、第1導電性フィルム16Aの第1端子配線部44aと第2導電性フィルム16Bの第2端子配線部44bは駆動回路32に接続した。2つの導電性フィルム16A、16Bを、互いの電極パターン36A、36Bの長手方向が直交するように配置して、3M(登録商標)社製のOCAテープ(8146)100μm厚によって貼り合せ、端子部分にFPC(Flexible printed circuits)を接続した。さらに、接触面に保護ガラス(厚み0.7mm)を3M(登録商標)社製のOCAテープ(8146)100μm厚により貼り合せてタッチパネルを試作した。製造したタッチパネルを温度85℃、湿度85%の環境下に500h放置した。高温高湿環境から出したタッチパネルを室温に戻した後で、タッチ領域をランダムに100箇所タッチし、タッチ箇所と検出箇所にズレが生じた場合と、検出そのものがされなかった場合と、を誤作動として、誤作動割合を求めた。この際、誤作動評価の判断基準を次のA、B、Cのように定めた。実用可能な評価はB以上である。
A:誤作動割合が1%未満であり、動作に問題はない。
B:誤作動割合が1%以上、5%未満であり、動作させられるレベルである。
C:誤動作割合が5%以上であり、動作に問題がある。
Figure 2015191540
表1から、実施例1のようにインク充填時とインク除去時のスキージ移動方向を互いに直交させ、さらに金属捕捉材料を使用した場合、最も誤作動が発生しにくいことが判る。また、実施例2−1〜2−4のようにインク充填時とインク除去時のスキージ移動方向を互いに直交させるか、又は実施例3−1〜3−4のように金属捕捉材料を使用するだけでも誤作動防止効果を期待できることが判る。
<一般の導電性フィルムにおけるイオンマイグレーション性の特定方法>
通常、タッチパネルに使用される導電性フィルムの電極パターンは様々であり、単純にMLとMSを比較できるパターンがない。このためMLとMSの比較を正しく行うことは難しい。そこで、本発明者らは次の手順により測定するものとする。
本明細書に記載の各実施の形態と同様に土手部と溝部を有する導電性フィルムにおいて、配線が形成されておらず、樹脂層が設けられている領域(以降、領域Aと呼ぶ)に対して、以下の作業をしてMLとMSの測定を行う。
最初に以下の工程でサンプルを製造する。導電性フィルムの表面を覆う保護基板や樹脂層を除去し、領域Aを露出させる。例えば、導電性フィルムを40℃程度で熱しながら導電性フィルムを覆うOCA(Optical Clear Adhesive)のような樹脂を除去する。
露出した領域Aに真空蒸着により図17で示す銀パターンを形成する。すなわち、長さ1cm、幅50μmの2つの矩形の銀パターンを、それぞれの長手方向を一致させると共にML方向と平行させ、且つ、互いの端部間に50μmの間隔を設けて、図17で示すようにa−b間に形成する。また、長さ1cm、幅50μmの2つの矩形の銀パターンを、それぞれの長手方向を一致させると共にMS方向と平行させ、且つ、互いの端部間に50μmの間隔を設けて、図17で示すようにc−d間に形成する。銀厚みは100nmとする。パターン形成には、図17のパターンと同じ開口を有する金属マスクを基板に密着させて使用する。
外部環境による影響を低減するために、3M(登録商標)社製のOCAテープ(8146)100μm厚を貼り付ける。
製造したサンプルを85℃、湿度85%の環境に設置する。ML方向のイオンマイグレーション性を測定する場合にはa−b間に5Vの電圧を印加し、抵抗値が1MΩを下回った時間を記録する。MS方向のイオンマイグレーション性を測定する場合にはc−d間に5Vの電圧を印加し、抵抗値が1MΩを下回った時間を記録する。その記録した時間をそれぞれML、MSとし、マイグレーション比ML/MS又はMS/MLを算出する。
なお、本発明に係る導電性フィルム、導電性フィルムの製造方法及びタッチパネルは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
16、216…導電性フィルム 72…基板
74、274…樹脂層 74a、274a…土手部
74b、274b…溝部 76、276…金属細線
100、300、400、500、600…導電性フィルム製造装置
120、320…樹脂層積層部 130…樹脂層表面形成部
140、640…インク充填部 150、550…インク除去部
440…金属捕捉材料付加部

Claims (16)

  1. 基板と、
    前記基板に積層され、表面に土手部と網状の溝部とを有する樹脂層と、
    前記樹脂層の前記溝部内に設けられる金属細線と、を備え、
    前記金属細線が電極パターンを形成する導電性フィルムにおいて、
    前記電極パターンの長手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMLとし、前記電極パターンの短手方向のイオンマイグレーション性を示す値をMSとしたとき、前記MLと前記MSのうち小さい方の値で大きい方の値を除したマイグレーション比が1.0〜1.4であることを特徴とする導電性フィルム。
  2. 請求項1に記載の導電性フィルムにおいて、
    前記MLが前記MSよりも小さいことを特徴とする導電性フィルム。
  3. 請求項1又は2に記載の導電性フィルムにおいて、
    前記マイグレーション比が1.0〜1.2であることを特徴とする導電性フィルム。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルムにおいて、
    前記樹脂層が金属を捕捉する材料を含むことを特徴とする導電性フィルム。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性フィルムにおいて、
    前記金属細線が金属を捕捉する材料を含むことを特徴とする導電性フィルム。
  6. 請求項4又は5に記載の導電性フィルムにおいて、
    前記金属を捕捉する材料が、トリアゾール類、イミダゾール類、テトラゾール類、トリアザインドリジン類からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする導電性フィルム。
  7. 基板に樹脂層を積層する樹脂層積層工程と、
    前記樹脂層の表面に土手部と網状の溝部とを形成する樹脂層表面形成工程と、
    前記樹脂層の表面に金属粒子を含有するインクを供給した後に前記樹脂層の表面に沿ってインク塗布部材を摺動させて前記溝部内に前記インクを充填するインク充填工程と、
    前記樹脂層の表面に沿ってインク除去部材を摺動させて前記土手部に残留した前記インクを除去するインク除去工程と、を有する導電性フィルムの製造方法において、
    前記インク充填工程で前記インク塗布部材を摺動させる方向と、前記インク除去工程で前記インク除去部材を摺動させる方向と、が互いに異なる方向であることを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  8. 請求項7に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記インク充填工程で前記インク塗布部材を摺動させる方向と、前記インク除去工程で前記インク除去部材を摺動させる方向と、が直交することを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  9. 請求項7又は8に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記インク充填工程で前記インク塗布部材を摺動させる方向が、電極パターンの長手方向と平行することを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  10. 基板に樹脂層を積層する樹脂層積層工程と、
    前記樹脂層の表面に土手部と網状の溝部とを形成する樹脂層表面形成工程と、
    前記樹脂層の表面に金属粒子を含有するインクを供給した後に前記樹脂層の表面に沿ってインク塗布部材を摺動させて前記溝部内に前記インクを充填するインク充填工程と、
    前記樹脂層の表面に沿ってインク除去部材を摺動させて前記土手部に残留した前記インクを除去するインク除去工程と、を有する導電性フィルムの製造方法において、
    金属を捕捉する材料を付加する金属捕捉材料付加工程を有することを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  11. 請求項10に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記金属捕捉材料付加工程は、前記樹脂層積層工程の一部として、前記金属を捕捉する材料を前記樹脂層に含ませる工程を有することを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  12. 請求項10に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記金属捕捉材料付加工程は、前記溝部形成工程の後に、前記金属を捕捉する材料を含む処理液で前記樹脂層の表面を処理する工程であることを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  13. 請求項10に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記金属捕捉材料付加工程は、前記インク除去工程の一部として、前記金属を捕捉する材料を含有する処理液を含浸させた前記インク除去部材を使用する工程であることを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  14. 請求項10に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記金属捕捉材料付加工程は、前記インク充填工程の一部として、前記金属を捕捉する材料を前記インクに含ませる工程であることを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  15. 請求項11〜14のいずれか1項に記載の導電性フィルムの製造方法において、
    前記金属を捕捉する材料が、トリアゾール類、イミダゾール類、テトラゾール類、トリアザインドリジン類からなる群から選択される少なくとも1つの材料を含むことを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
  16. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルムを有することを特徴とするタッチパネル。
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