JP2016085870A - 透明導電基材の製造方法およびタッチパネルセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材上に、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層が形成された積層体を準備する工程と、上記透明導電層上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層を形成する工程と、上記金属層上にレジストパターンを形成する工程と、上記金属層および上記透明導電層をエッチングする工程と、上記レジストパターンを剥離する工程と、上記透明基材の外周領域の上記金属層上に保護層を形成する工程と、燐酸およびフッ化アンモニウムを含む溶液を用い、上記金属層のみをエッチングする工程と、上記保護層を剥離する工程とを有する透明導電基材の製造方法。
【選択図】図1
Description
金属ナノワイヤを用いた透明電極の形成方法としては、例えば、特許文献1には透明基材上に金属ナノワイヤを含有する透明導電層を形成し、透明導電層上にバインダ樹脂を含有する塗工液を塗布して、金属ナノワイヤを固定化する方法が開示されている。
本発明の透明導電基材の製造方法は、透明基材上に、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層が形成された積層体を準備する準備工程と、上記透明導電層上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層を形成する金属層形成工程と、上記金属層上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、上記レジストパターンをマスクとして上記金属層および上記透明導電層をエッチングする第1エッチング工程と、上記レジストパターンを剥離するレジストパターン剥離工程と、上記透明基材の外周領域の上記金属層上に保護層を形成する保護層形成工程と、燐酸およびフッ化アンモニウムを含む溶液を用い、上記保護層をマスクとして上記金属層のみをエッチングする第2エッチング工程と、上記保護層を剥離する保護層剥離工程とを有することを特徴とする方法である。
例えば、本発明により製造される透明導電基材がタッチパネルセンサに用いられる場合、外周領域は非アクティブエリアとなる。なお、「非アクティブエリア」とは、アクティブエリアの外周に配置された領域であって、配線や端子等が形成されている領域をいう。また、「アクティブエリア」とは、画像が表示される領域であって、タッチ操作が可能な領域をいう。
また例えば、透明導電基材が液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、有機EL表示装置等の表示装置に用いられる場合、外周領域は非表示領域となる。なお、「非表示領域」とは、表示領域の外周に配置された領域であって、配線や端子等が形成されている領域をいう。また、「表示領域」とは、画像が表示される領域をいう。
図1(a)〜(f)および図2(a)〜(d)は本発明の透明導電基材の製造方法の一例を示す工程図である。まず、図1(a)に示すように、透明基材1上に、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層2が形成された積層体を準備する。次いで、図1(b)に示すように、透明導電層2上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層3を形成する。次に、図1(c)に示すように、金属層3上にレジスト層4aを形成し、露光および現像して、図1(d)に示すように、レジストパターン4bを形成する。次に、図1(e)に示すように、レジストパターン4bをマスクとして金属層3および透明導電層2を一括してエッチングし、レジストパターン4bで覆われていない部分の金属層3および透明導電層2を除去する。続いて、図1(f)に示すように、レジストパターン4bを剥離する。次に、図2(a)に示すように、金属層3上にレジスト材料を用いて保護層5を形成し、露光および現像して、図2(b)に示すように、透明基材1の外周領域11のみに保護層5を形成する。次いで、図2(c)に示すように、燐酸およびフッ化アンモニウムを含む溶液を用い、保護層5をマスクとして金属層3のみをエッチングし、保護層5で覆われていない部分、つまり外周領域11以外の領域の金属層3を除去する。続いて、図2(d)に示すように、保護層5を剥離する。これにより、透明基材1と、透明基材1上にパターン状に形成された透明導電層2と、透明基材1の外周領域11の透明導電層2上に形成された金属層3とを有し、外周領域11の透明導電層2および金属層3のパターンが同一である透明導電基材10が得られる。
本発明における準備工程は、透明基材上に、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層が形成された積層体を準備する工程である。
本発明に用いられる透明基材は、透明導電層および金属層を支持するものである。
ここで、「透明」「透明性」とは、特段の断りがない限り、本発明により製造される透明導電基材が用いられた製品の使用者が、画面または操作面からの視認を妨げない程度の透明性をいう。したがって、透明は、無色透明および視認性を妨げない程度の有色透明を含み、また厳密な透過率で規定されず、本発明により製造される透明導電基材の用途等に応じて適宜決定することができる。
透明基材は、可撓性を有していてもよく剛性を有していてもよい。
また、透明基材の表面には、ハードコート層、密着調整層、低屈折率層、高屈折率層等が形成されていてもよい。
本発明における透明導電層は、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有するものである。
透明導電層として第1透明導電層および第2透明導電層を形成する場合、第1透明導電層および第2透明導電層に用いられる金属繊維を構成する材料は同じであっても異なっていてもよい。
さらに、金属繊維の表面は酸化されていてもよい。この場合、金属繊維の表面が酸化皮膜で覆われているため、金属繊維表面での光の乱反射を低減することができる。
樹脂としては、絶縁性を有し、バインダとして機能するものであれば特に限定されるものではなく、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等の硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂等を挙げることができる。具体的には、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ポリオールアクリレート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル−メラミン樹脂、エポキシ−メラミン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
なお、表面抵抗率は、例えば(株)三菱化学アナリテック社製の抵抗率計ロレスタ「AX MCP−T370型」を用いて測定することができる。
透明導電層として第1透明導電層および第2透明導電層を形成する場合、第1透明導電層および第2透明導電層に用いられる透明導電層形成用塗工液の組成は同じであっても異なっていてもよい。
透明導電層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、一般に金属繊維を含有する塗工液に用いられる溶媒を適用することができる。
乾燥方法としては、溶媒を除去することができる方法であればよく、例えば自然乾燥、加熱乾燥等、一般的な乾燥方法を適用することができる。加熱乾燥の場合、加熱温度としては、溶媒の種類により適宜選択される。
本発明における金属層形成工程は、上記透明導電層上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層を形成する工程である。
金属層として第1金属層および第2金属層を形成する場合、第1金属層および第2金属層を構成する材料は同じであっても異なっていてもよい。
また、金属層は単層であってもよく複数層が積層されたものであってもよい。
本発明におけるレジストパターン形成工程は、上記金属層上にレジストパターンを形成する工程である。
レジスト層に用いられるレジスト材料としては、後述の第1エッチング工程にて用いられるエッチング液に対して耐性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的なレジストを使用することができ、ポジ型レジストおよびネガ型レジストのいずれも用いることができる。例えば、ノボラック系のポジ型レジスト、環化ゴム系ネガ型フォトレジストが挙げられる。また、レジスト層として、ドライフィルムレジストを用いてもよい。
本発明における第1エッチング工程は、上記レジストパターンをマスクとして上記金属層および上記透明導電層をエッチングする工程である。
本発明におけるレジストパターン剥離工程は、上記レジストパターンを剥離する工程である。
本発明における保護層形成工程は、上記透明基材の外周領域の上記金属層上に保護層を形成する工程である。
フォトリソグラフィ法による保護層の形成方法については、上記レジストパターンの形成方法と同様である。
本発明における第2エッチング工程は、燐酸およびフッ化アンモニウムを含む溶液を用い、上記保護層をマスクとして上記金属層のみをエッチングする工程である。
本発明における保護層剥離工程は、上記保護層を剥離する工程である。
本発明により製造される透明導電基材の用途としては、例えばタッチパネルセンサ、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、有機EL表示装置、太陽電池等を挙げることができる。
本発明のタッチパネルセンサは、透明基材と、上記透明基材上にパターン状に形成され、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層と、上記透明基材の外周領域の上記透明導電層上に形成され、チタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層とを有し、上記外周領域の上記透明導電層および上記金属層のパターンが同一であることを特徴とするものである。
図5(a)は本発明のタッチパネルセンサの一例を示す概略平面図であり、図5(b)は図5(a)のA−A線断面図であり、図5(c)は図5(a)のB−B線断面図であり、図5(d)は図5(a)のC−C線断面図である。
図5(a)〜(d)に示すように、タッチパネルセンサ20においては、透明基材1上に、互いに絶縁された第1センサ電極21aおよび第2センサ電極21bと、第1センサ電極21a同士を接続する第1導電部22aおよび第2センサ電極21b同士を接続する第2導電部22bと、第1配線23aおよび第2配線23bと、第1端子24aおよび第2端子24bとが形成されており、第1導電部22aおよび第2導電部22bの間には層間絶縁層25が形成されている。
第1センサ電極21aおよび第2センサ電極21bはタッチパネル使用者が視認可能なアクティブエリア12内に形成され、互いに絶縁されている。また、第1センサ電極21aおよび第2センサ電極21bは、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層2である。
第1導電部22aおよび第2導電部22bはその一部が層間絶縁層25を介して平面視上重なるように形成されている。また、第2導電部22bは第2センサ電極21bと同様に銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層2である。
第1配線23aは、第1センサ電極21aに接続され、アクティブエリア12の外側の非アクティブエリアである外周領域11内に形成され、末端にて第1端子24aに接続されている。第2配線23bは、第2センサ電極21bに接続され、アクティブエリア12の外側の非アクティブエリアである外周領域11内に形成され、末端にて第2端子24bに接続されている。また、第1配線23aおよび第1端子24aならびに第2配線23bおよび第2端子24bは、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層2と、チタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層3とが積層されたものである。
なお、図5(a)において、層間絶縁層は省略されている。
図6(a)〜(d)に示すように、タッチパネルセンサ20においては、透明基材1の一方の面に第1センサ電極21aと、第1センサ電極21a同士を接続する第1導電部22aと、第1配線23aと、第1端子24aとが形成され、透明基材1の他方の面に第2センサ電極21bと、第2センサ電極21b同士を接続する第2導電部22bと、第2配線23bと、第2端子24bとが形成されている。
第1センサ電極21aおよび第2センサ電極21bはタッチパネル使用者が視認可能なアクティブエリア12内に形成され、第1センサ電極21aは銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第1透明導電層2aであり、第2センサ電極21bは銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第2透明導電層2bである。
第1導電部22aは第1センサ電極21aと同様に銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第1透明導電層2aであり、第2導電部22bは第2センサ電極21bと同様に銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第2透明導電層2bである。また、第1導電部22aおよび第2導電部22bはその一部が平面視上重なるように形成されている。
第1配線23aは、第1センサ電極21aに接続され、アクティブエリア12の外側の非アクティブエリアである外周領域11内に形成され、末端にて第1端子24aに接続されている。第2配線23bは、第2センサ電極21bに接続され、アクティブエリア12の外側の非アクティブエリアである外周領域11内に形成され、末端にて第2端子24bに接続されている。また、第1配線23aおよび第1端子24aは、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第1透明導電層2aと、チタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む第1金属層3aとが積層されたものであり、第2配線23bおよび第2端子24bは、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第2透明導電層2bと、チタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む第2金属層3bとが積層されたものである。
本発明における透明導電層は、透明基材上にパターン状に形成され、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有するものである。
本発明における金属層は、上記透明基材の外周領域の透明導電層上に形成され、チタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含むものである。また、上記外周領域の透明導電層および金属層のパターンは同一である。
中でも、金属層は蒸着膜であることが好ましい。金属層が蒸着膜である場合には、金属層をスクリーン印刷法等により直接パターン状に形成するのではなく、上述した透明導電基材の製造方法のようなフォトリソグラフィ法によりパターニングすることになるため、高精細なパターンを得ることができる。
本発明における透明基材は、上記透明導電層および金属層を支持するものである。
なお、透明基材については、上記「A.透明導電基材の製造方法」に記載したので、ここでの説明は省略する。
本発明のタッチパネルセンサは、透明基材上に形成され、互いに絶縁された第1センサ電極および第2センサ電極を有するセンサ電極を有する。センサ電極は、アクティブエリア内に形成され、接触位置を検出するために用いられるものである。
なお、第1センサ電極および第2センサ電極が互いに絶縁されているとは、両電極が電気的に接続されていないことをいう。
本発明のタッチパネルセンサは、第1センサ電極同士を接続する第1導電部と第2センサ電極同士を接続する第2導電部とを有する導電部を有する。通常、第1導電部および第2導電部はその一部が平面視上重なるように形成される。
また、導電部には非透明導電材料を用いることもできる。非透明導電材料としては、例えば特開2010−238052号公報等に記載のものを用いることができる。具体的には、アルミニウム、モリブデン、銀、クロム等の金属およびその合金等を用いることができる。
本発明のタッチパネルセンサは、上記センサ電極に接続された配線を有する。
配線は、上記の透明導電層および金属層が積層されたものとすることができる。
配線の形成箇所は、通常、外周領域である。
配線の線幅としては、例えば10μm〜200μm程度とすることができる。
本発明のタッチパネルセンサは、上記配線に接続された端子を有する。端子は、フレキシブルプリント配線板等との接続に用いられるものである。
端子は、上記の透明導電層および金属層が積層されたものとすることができる。また、端子を形成する際には、上記の透明導電層および金属層の上にさらに銀ペースト等を塗布して導電層を形成してもよい。
端子の形成箇所は、通常、外周領域である。
端子の幅、厚みおよび平面視形状や、端子間の間隔については、一般的なタッチパネルセンサと同様とすることができる。具体的には、特開2011−210176号公報に記載されるものと同様とすることができる。
本発明のタッチパネルセンサは、透明基材、センサ電極、導電部、配線、端子以外に、必要に応じて他の部材を有していてもよい。このような他の部材としては、層間絶縁層やオーバーコート層を挙げることができる。
本発明における層間絶縁層は、第1センサ電極および第2センサ電極間あるいは第1導電部および第2導電部間の短絡を防止するために形成されるものである。
本発明におけるオーバーコート層は、センサ電極、導電部および配線を覆うように形成されるものである。
オーバーコート層としては、絶縁性を有していれば特に限定されるものではないが、透明性を有することが好ましい。このような絶縁性および透明性を有するオーバーコート層としては、例えば、アクリル樹脂等の有機材料や酸化ケイ素等の無機材料等からなるものを挙げることができる。
透明基材として厚み125μmのPETフィルムと透明導電層として厚み100nmの銀ナノワイヤ層とを有し、シート抵抗値が50Ω/□である東レ製の銀ナノワイヤコーティングフィルムを準備した。この銀ナノワイヤコーティングフィルム上にチタン、アルミニウム、チタンをそれぞれ20nm、160nm、20nmの厚みになるよう、昭和真空製のスパッタ装置TSP−5を用いて成膜し、金属層を形成した。その後、金属層上に、日立化成製のドライフィルムレジストRY−5319をラミネート速度1m/min、温度100℃、圧力3MPaにてラミネートし、ウシオ電機製のUV露光装置を用いて照射量100mJ/cm2にて露光し、濃度1質量%の炭酸ナトリウム水溶液を用いて25℃、2分間で現像した。
金属層の選択的エッチング後に表面に現れる透明導電層について、エッチング後、2分間のマージンをもたせて余分にエッチングした後にシート抵抗値を測定し、初期シート抵抗値(50Ω/□)に対する抵抗上昇率を下記式により算出した。
抵抗上昇率=エッチング後のシート抵抗値/初期シート抵抗値
また、実施例1〜6および比較例1のうち、実施例1〜3のように、燐酸濃度が3または5質量%、フッ化アンモニウム濃度が1または10質量%の場合、金属層を短時間でエッチングできることを確認した。
以上より、燐酸濃度およびフッ化アンモニウム濃度はそれぞれ3〜5質量%、1〜10質量%の範囲内であることが好ましいことが分かった。
また、実施例6のように、燐酸、フッ化アンモニウムおよび硝酸を含むエッチング液を使用した場合、透明導電層のシート抵抗値を上昇させることなく、金属層のエッチングレートを向上させることができた。
2 … 透明導電層
2a … 第1透明導電層
2b … 第2透明導電層
3 … 金属層
3a … 第1金属層
3b … 第2金属層
4a … レジスト層
4b … レジストパターン
4c … 第1レジスト層
4d … 第2レジスト層
4e … 第1レジストパターン
4f … 第2レジストパターン
5 … 保護層
5a … 第1保護層
5b … 第2保護層
10 … 透明導電基材
11 … 外周領域
20 … タッチパネルセンサ
Claims (5)
- 透明基材上に、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層が形成された積層体を準備する準備工程と、
前記透明導電層上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記金属層および前記透明導電層をエッチングする第1エッチング工程と、
前記レジストパターンを剥離するレジストパターン剥離工程と、
前記透明基材の外周領域の前記金属層上に保護層を形成する保護層形成工程と、
燐酸およびフッ化アンモニウムを含む溶液を用い、前記保護層をマスクとして前記金属層のみをエッチングする第2エッチング工程と、
前記保護層を剥離する保護層剥離工程と
を有することを特徴とする透明導電基材の製造方法。 - 前記準備工程では、前記透明基材の一方の面に銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第1透明導電層が形成され、前記透明基材の他方の面に銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する第2透明導電層が形成された前記積層体を準備し、
前記金属層形成工程では、前記第1透明導電層上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む第1金属層を形成し、前記第2透明導電層上にチタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む第2金属層を形成し、
前記レジストパターン形成工程では、前記第1金属層上に第1レジスト層を形成し、前記第2金属層上に第2レジスト層を形成し、前記第1レジスト層上に第1フォトマスクを配置するとともに前記第2レジスト層上に第2フォトマスクを配置した状態で前記第1レジスト層および前記第2レジスト層を異なるパターンで同時に露光し、現像して、前記第1金属層上に第1レジストパターンを形成し、前記第2金属層上に第2レジストパターンを形成し、
前記第1エッチング工程では、前記第1レジストパターンおよび前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1金属層および前記第1透明導電層ならびに前記第2金属層および前記第2透明導電層を異なるパターンでエッチングし、
前記レジストパターン剥離工程では、前記第1レジストパターンおよび前記第2レジストパターンを剥離し、
前記保護層形成工程では、前記外周領域の前記第1金属層上に第1保護層を形成し、前記外周領域の前記第2金属層上に第2保護層を形成し、
前記第2エッチング工程では、燐酸およびフッ化アンモニウムを含む溶液を用い、前記第1保護層および前記第2保護層をマスクとして前記第1金属層および前記第2金属層のみをエッチングし、
前記保護層剥離工程では、前記第1保護層および前記第2保護層を剥離することを特徴とする請求項1に記載の透明導電基材の製造方法。 - 透明基材と、
前記透明基材上にパターン状に形成され、銀および銅の少なくともいずれかを含む金属繊維を含有する透明導電層と、
前記透明基材の外周領域の前記透明導電層上に形成され、チタンおよびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属層と
を有し、前記外周領域の前記透明導電層および前記金属層のパターンが同一であることを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 前記透明導電層が、前記透明基材の一方の面にパターン状に形成された第1透明導電層と、前記透明基材の他方の面にパターン状に形成された第2透明導電層とを有し、
前記金属層が、前記外周領域の前記第1透明導電層上に形成された第1金属層と、前記外周領域の前記第2透明導電層上に形成された第2金属層とを有し、
前記外周領域の前記第1透明導電層および前記第1金属層のパターンが同一であり、前記外周領域の前記第2透明導電層および前記第2金属層のパターンが同一であることを特徴とする請求項3に記載のタッチパネルセンサ。 - 前記金属層が蒸着膜であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のタッチパネルセンサ。
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