JP2016045910A

JP2016045910A - タッチパネル用構造材料

Info

Publication number: JP2016045910A
Application number: JP2014172155A
Authority: JP
Inventors: 勇樹村山; Yuuki Murayama
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-04-04

Abstract

【課題】大面積のタッチパネルに使用できる、信頼性に優れ、視認性にも優れる、タッチパネル用構造材料を低コストで提供する。
【解決手段】本発明によるタッチパネル用構造材料は、透明基板と導電性金属層とからなる積層体をフォトリソグラフィ法により微細線加工した後、導電性金属より貴な金属である銀で被覆膜を形成することにより得られる。導電性金属は銅であり、厚さ０．１μｍから５μｍで、配線幅は１μｍから３μｍとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチパネル用構造材料に関する。さらに詳しくは、透明基板上に銀で被覆された銅配線からなる、静電容量式タッチパネル用に好適に使用できる、視認性の良好な構造材料に関する。

タッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置などの平板ディスプレイ装置及びCRTなどの画像表示装置の表示面に設置される機器である。構造が比較的簡単であり且つ安価であり、指入力が可能であって、その利便性の良さから市場が拡大しつつある。このようなタッチパネルは、抵抗膜方式、静電容量方式、表面弾性波方式、赤外線方式など種々の方式が提案されているが、設計・加工技術の難易度や光学的・電気的・機械的各種特性、及び経済性などの観点から、これらのうち抵抗膜方式及び静電容量方式が汎用的に採用されている。

特に静電容量方式は、マルチ入力が比較的容易であることから携帯電話を中心にその市場が急速に拡大している。しかし現在市販されている静電容量方式タッチパネルはその表示面のサイズが小型のものがほとんどで、大画面のものは未だ普及できていないのが実情である。これは、大画面に対応できる静電容量方式に適した構造材料の電気特性がいまだ実現できていないことがその原因である。

また、タッチパネルは、通常、電極をＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ；インジウム−スズ酸化物）で形成する。しかし、ＩＴＯの場合、優れた電気伝導度を有するが、その原料であるインジウム（Ｉｎｄｉｕｍ）はレアメタルであるため、高価であり、また資源に限りがあるため、普及すると原料の供給量不足が予想されているため、原料供給量や価格の不安定性という問題がある。

このような理由から、ITOに代えて金属を用いて電極を形成しようとする研究が活発に行われている。金属で電極を形成すると、ＩＴＯに比べ遥かに優れた電気伝導度を有し、また上記した原料供給量や価格の問題について解消できるメリットがある。そこでITOなどの金属酸化物を用いた透明導電膜に換えて、塗布や印刷による成膜が可能で、しかも曲げやたわみに対する耐性も高い金属ナノワイヤーを用いた透明導電膜が検討されている。金属ナノワイヤーを用いた透明導電膜は、レアメタルであるインジウムを使わない次世代の透明導電膜としても注目されている（特許文献1参照）。

しかし、金属ナノワイヤーを用いる場合、パターニングが難しく、またワイヤーが細く、ワイヤー同士が点接触するため、十分な導電性を得ることができないという問題がある。また、導電性金属の微細線を一定間隔で多数平行に配置しかつ隣接する２〜６本を一組として多数の導電ラインとして配置し、静電容量方式タッチパネル用の構造材料として、特に大型画面用のものの構造材料として有利に利用できることが開示されている（特許文献２参照）。

ここで、導電性金属としては、導電性の高さとエッチングのし易さから銅が使用されることが多いが、導電性金属の微細線でも、視認されてしまうケースがある。そのため、配線の最表部に黒化処理を施して視認性を改善する方法（特許文献３参照）や、５〜５０％の光透過率を有する電極を用いる方法（特許文献４参照）が開示されている。

特表２０１０−５０７１９９号公報特開２０１３−５４７０８号公報特開２０１３−８４２３９号公報特開２０１４−５６５５７号公報

しかし、導電性金属の視認性を改善するため黒化処理する場合は、黒化層と導電性金属層のエッチングレートが同じにならないため細線化が難しい。すなわち、黒化膜のエッチングレートが導電性金属のエッチングレートより低い場合は、導電性金属だけが細くなって断線してしまうため、配線を十分に細くすることができない。逆に黒化膜のエッチングレートが導電性金属のエッチングレートより高い場合は、黒化膜が先に溶けて、黒化膜としての役割を果たさなくなってしまう。さらに、エッチング後は、導電材料の側面が露出し、視認性が悪化する。

一方、透過性の電極を使用する場合は、電極が薄くなるため十分な導電性が得られない。また、断線やピンホールによって抵抗値が安定しないという問題もある。

本発明は、上述の従来技術の種々の問題点を解決するためのものであって、タッチパネルの電極を金属で形成するにあたり、電極自体の導電性を確保し、かつ視認性が問題ないレベルに向上されたタッチパネルを実現するタッチパネル用構造材料を提供することをその目的とする。

本発明のタッチパネル用構造材料は、透明基板と導電性金属層とからなる積層体をフォトリソグラフィ法により微細線加工した後、前記導電性金属より貴な金属にて、前記導電性金属を被覆してなるタッチパネル用構造材料であって、
前記導電性金属層は銅であり、該導電性金属層の厚さは０．１μｍから５μｍであり、かつ導電性金属層の配線幅は１μｍから３μｍであるタッチパネル用構造材料である。
また、前記導電性金属層の被覆膜が無光沢銀であり、該被覆膜の厚さは０．１μｍから１μｍであることが好ましい。
また、前記積層体は、透明基板と導電性金属層間に下地層として０．０５μｍから０．１μｍの厚さのニッケル層を有することが好ましい。

まず、微細線化する工程においては、黒化膜のない単一の導電性金属層であるため、エッチングがしやすく、微細な配線が作製しやすい。また、ペースト材ではないため高い導電性が確保できる。また、その後、導電性金属層を貴な金属で被覆するため、導電性金属層が腐食して導電性が低下する心配がない。さらに、被覆は、置換法などによって容易に実現できるため、低コストである。さらに、被覆層を無光沢の銀被覆膜とすることで、視認性を改善することができる。

は本発明のタッチパネル用構造材料を作製するための透明基板と導電性金属層の積層体の断面図である。は本発明のタッチパネル用構造材料を作製するための透明基板と導電性金属層の積層体の導電性金属層の配線加工後の断面図である。は本発明のタッチパネル用構造材料の断面図である。

以下、本発明のタッチパネル用構造材料を説明する。
本発明のタッチパネル用構造材料は、透明基板と導電性金属層からなる積層体をフォトリソグラフィ法により微細線加工した後、前記導電性金属より貴な金属にて、前記導電性金属を被覆してなるタッチパネル用構造材料であって、
前記導電性金属層は銅であり、該導電性金属層の厚さは０．１μｍから５μｍであり、かつ導電性金属層の配線幅は１μｍから３μｍであるタッチパネル用構造材料である。
また、前記導電性金属層の被覆膜が無光沢銀であり、該被覆膜の厚さは０．１μｍから１μｍであることが好ましい。
また、前記積層体は、透明基板と導電性金属層間に下地層として０．０５μｍから０．１μｍの厚さのニッケル層を有することが好ましい。

透明基板としては、特に材質を限定されることはなく、透明性を確保できる厚さが５０〜３００μmの基板が使用できる。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）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋ樹脂含有ｂｉａｘｉａｌｌｙｏｒｉｅｎｔｅｄＰＳ；ＢＯＰＳ）、ガラスまたは強化ガラスなどを使用することができる。中でもポリエチレンテレフタレート（PET）は、安価でタッチパネル用の透明基板として適している。

なお、本発明において、透明基板は、擦り傷を防止するため、ハードコートを施して使用することができる。また、配線材料である銅との密着性をより確保するためにプライマー層を塗布して使用することもできる。

本発明において、導電性金属層は、導電性が高く、パターニングが良好な材質が好適に使用できるが、特に銅が好ましい。導電性金属層として銅配線層を透明基板上に積層して積層体を形成するには、スパッタリング、蒸着、めっき等の公知の方法で作製することができる。より高精度な電極パタンを形成するには、スパッタリング法が好ましい。スパッタリングにより導電性金属層を作製した後、めっきを行って生産性を改善することも可能である。なお、導電性金属層としての銅配線層の厚さは、タッチパネルのサイズと配線幅に応じて適度に調整することができるが、通常０．１μmから５μmの厚さとするのが好ましい。

本発明のタッチパネル用構造材料の製造方法について、工程ごとに説明する。

本発明のタッチパネル用構造材料は、
・（１）透明基板上に導電性金属層として銅配線層を形成された積層体をエッチングにより微細線化する工程と、
・（２）導電性金属層の表面を導電性金属より貴な金属である銀で被覆する工程と、
を含む工程により製造する。

まず（１）の微細線化する工程について説明する。本発明では、導電性金属層の微細線化は、フォトリソグラフィ加工により形成させることができる。例えば、ポジ型のフォトレジストを使用した場合の方法を簡単に説明する。まず、導電性金属層の上にフォトレジストを塗布、乾燥し、フォトマスクを合わせて露光工程を行う。その後アルカリ洗浄により配線以外のレジスト部分を剥離する。その後、酸に漬けて導電性金属層を溶解する。洗浄工程を経て、再度全面露光してレジストをアルカリにて剥離し、所定の微細配線を得る。

導電性金属層の密着性を改善する処理としては、例えば透明基材にPETフィルムを用い、導電性金属に銅を選択した場合は、下地層にニッケル層を形成すると密着性が改善されることが知られている。ニッケル層の厚さは薄すぎると密着性改善の効果が出にくく、厚すぎると銅をエッチングする際にエッチングされずに残ってしまい、視認性を悪化させてしまうので適度な厚さとする必要がある。具体的には、０．０２μｍから０．１μｍの厚さとすることが好ましい。ニッケル層は薄く均一に形成する必要性から、スパッタリング法で作製することが好ましい。

導電性金属層の配線幅は１μmから３μmとすることが好ましい。導電性金属層の銅層の厚さにもよるが、一般的に１μm未満の配線加工は技術的に困難であり、品質的にも断線などのリスクが高くなる。また、３μｍを越える幅になると、断線のリスクは少なくなり、抵抗などの安定性も問題ないが、タッチパネルとして重要な視認性が悪化するため好ましくない。

本発明の導電性金属層の配線は、導電性金属の微細線を一定間隔で多数平行に配置しかつ隣接する２〜６本を一組として多数の導電ラインとして配置すると、断線しても抵抗値を大きく変えることがなく好ましい。

次に、（２）の導電性金属層の表面を導電性金属より貴な金属である銀で被覆する工程について説明する。
導電性金属層への被覆は、導電性金属層の表面を導電金属より貴な金属で被覆する。例えば、導電性金属に銅を選択した場合は、銅配線層の表面を銀で被覆することが好ましい。具体的な処理方法としては、銅配線層を形成後に、被覆処理を行うため、電解メッキ、無電解メッキなどの方法で行うことができる。中でも、銅よりイオン化傾向の小さい銀は、容易に置換法で析出させることが可能である。置換法は、工程が簡単で、電力を使用せず、前処理を行った部材を浸漬するだけで、容易に配線の側面にまで銀メッキ被覆膜を形成することができ、低コストである。また、密着性が不足する場合は、Agのストライクメッキが有効である。

被覆膜の厚さは、０．１μｍから1μｍの厚さが好ましい。この厚さとすることで、導電性金属層が腐食して断線したり、導電性が低下することを防止できる。また、被覆層を添加物を入れない無光沢の銀被覆膜とすることで、視認性をさらに改善することができる。

以下、本発明のタッチパネル用構造材料を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。

（実施例1）
厚さ１００μmの光学PETフィルムに密着性を向上させる下地層として０．１μmのニッケル層をスパッタリング法にて成膜し、続けて導電金属層として銅層約1μmを蒸着した。ここに、フォトレジストを２μm程度の厚みで塗布し、１１０℃で乾燥させた。その後、フォトマスクを重ねて露光し、現像し、線幅は３μm、ピッチは３００μmの格子状のフォトレジストのパターンを形成した。

続いてこれを６０℃の塩化第二鉄溶液に浸し、フォトレジストで覆われた部分以外を除去して、配線幅３μmのメタルメッシュフィルムを得た。

その後、シアン化銀カリウムKAg（CN)2を５ｇ/L、シアン化ソーダを６０ｇ／Ｌg/となるように溶解した２０℃の水溶液中に浸漬させ、電流密度１．５A/dm2で２０秒間電解めっきを施し、表面に無光沢銀の被覆膜を形成した。

得られた構造材料の光学特性を評価したところ、実施例１の構造材料の透過率は８９％で、反射率は１０％であった。抵抗値は表面抵抗に換算して、２．４Ω／□であった。目視にて視認性を確認したが、銅配線の存在は認められず、視認性は良好であった。

（比較例1）
厚さ１００μmの光学PETフィルムに密着性を向上させる下地層として０．１μmのニッケル層をスパッタリング法にて成膜し、続けて導電金属層として銅層約1μmを蒸着し、さらにアルゴンと酸素の混合ガスを用いて銅をスパッタリングにて０．１μm成膜し、黒化膜とした。ここに、フォトレジストを２μm程度の厚みで塗布し、１１０℃で乾燥させた。その後、フォトマスクを重ねて露光し、現像し、線幅３μm、ピッチ３００μmのフォトレジストのパターンを形成した。

続いてこれを６０℃の塩化第二鉄溶液に浸したが、黒化膜が溶け残り、配線幅５μmほどのメタルメッシュフィルムを得た。

得られた構造材料の光学特性を評価したところ、比較例１構造材料の透過率は８７％、反射率は１０％であった。抵抗値は表面抵抗に換算して２．５Ω／□であった。目視にて視認性を確認したところ、銅配線の存在を確認できることがわかった。

以上のように、本発明の実施例、比較例とも透過率、反射率ともほぼ同等の光学特性であったが、銅配線の視認性において、有意差が認められ、本発明による構造材料では、目視で認められなかったが、本発明の構成でない構造材料は、配線の存在が認められた。

本発明の構造材料は、スマートフォン、タブレット端末、ノート型パソコンなどのタッチパネル用配線材料として利用が可能である。

１.透明基板（PETフィルム）
２.導電性金属層（銅層）
３.密着性改善目的の下地層（Ni層）
４.導電性金属被覆層（Agめっき被覆膜）

Claims

透明基板と導電性金属層とからなる積層体をフォトリソグラフィ法により微細線加工した後、前記導電性金属より貴な金属にて、前記導電性金属を被覆してなるタッチパネル用構造材料であって、
前記導電性金属層は銅であり、該導電性金属層の厚さは０．１μｍから５μｍであり、かつ導電性金属層の配線幅は１μｍから３μｍである、タッチパネル用構造材料。
前記導電性金属層の被覆膜が無光沢銀であり、該被覆膜の厚さは０．１μｍから１μｍである、請求項1に記載のタッチパネル用構造材料。
前記積層体は、透明基板と導電性金属層間に下地層として０．０５μｍから０．１μｍ厚さのニッケル層を有する、請求項1または２に記載のタッチパネル用構造材料。