JP2019022868A - 透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルム - Google Patents

透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルム Download PDF

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猛憲 小俣
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Abstract

【課題】メッシュ部及び配線部を保護する保護層をインクジェット法で塗布形成できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルムを提供すること。
【解決手段】基材1上に、導電性細線22からなるメッシュ部2と、配線部3と、該配線部3の先端にACF接続部4とを形成し、次いで、インクジェット法によってメッシュ部2、及びACF接続部4を除く配線部3を被覆するように保護層5を形成する透明導電センサーフィルムの製造方法であって、保護層5の形成に際して、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させて表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲となるようにインクを塗布する。
【選択図】図3

Description

本発明は、透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルムに関し、より詳しくは、メッシュ部及び配線部を保護する保護層をインクジェット法で塗布形成できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルムに関する。
例えばタッチパネルセンサー等を構成する透明導電センサーフィルムとして、基材上にX電極やY電極といった位置検出電極を備え、更に該位置検出電極を保護膜で被覆した形態を有するものが知られている。
このような透明導電センサーフィルムの保護膜として、従来、ガラスが用いられてきた。ガラスを用いることによって、保護層の表面には段差が生じ難いため、保護膜の表面に十分な平滑性を持たせることができ、表面をタッチした感触として違和感が生じ難い。
しかし、ガラス基材は可撓性を発揮することが困難であり、汎用性が低いという問題点があった。また、特に大型パネルを構成する場合は、ガラスの張り合わせが困難であり、製造工程が煩雑になり易い。
また、保護膜として樹脂フィルムを張り合わせることも検討されているが、透明導電センサーフィルム全体の厚さが厚くなることに加え、やはり、特に大型パネルを構成する場合は、ガラス同様張り合わせが困難であり、製造工程が煩雑になり易い。
これに対して、特許文献1には、タッチパネル用電極を有する基材上に、感光性樹脂組成物をからなる感光層をインクジェット等による塗布にて設けた後、感光層を活性光線の照射により硬化させることによって、感光性樹脂組成物の硬化物からなる保護膜を形成する技術が開示されている。
WO2013/084284
本発明者は、基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを形成し、次いで、前記メッシュ部及び前記ACF接続部を除く前記配線部を被覆するように保護層を塗布形成する際に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減することについて鋭意検討した。これにより、保護層としてガラスや樹脂フィルムを用いる場合に必要な張り合わせが不要となり、製造工程を簡略化できる。
しかるに、前記メッシュ部及び前記配線部を有する基材上に、インクジェット法によって保護膜を形成する際に、全てのインクジェットノズルから同量のインクを吐出したのでは、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減することが出来ない。透明導電センサーフィルムでは、この段差が、ミクロンオーダーの微細な段差であっても、タッチした感触として違和感を生じさせる。また、該段差によってメッシュ部及び配線部の視認性が悪化する問題もあった。そこで、透明導電センサーフィルムは、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差が低減され、十分な平滑性を有することが求められる。特に、保護層を塗布形成する際に、保護層の表面を、好ましくは表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲まで平滑化できる技術が求められる。
特許文献1では、保護膜がある箇所とない箇所との段差が目立つことがないように、保護膜はできるだけ薄くすることが望ましいとしている。
しかし、上述したように、透明導電センサーフィルムは、保護膜のある箇所とない箇所とでの段差を減じることのみならず、保護膜自体の表面に生じる段差を低減することも求められる。
特許文献1のように単に保護膜を薄くするだけでは、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減することができず、保護層の表面を平滑化することが困難であるという問題がある。
そこで本発明の課題は、メッシュ部及び配線部を保護する保護層をインクジェット法で塗布形成できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルムを提供することにある。
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
1.
基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを形成し、
次いで、インクジェット法によって前記メッシュ部、及び前記ACF接続部を除く前記配線部を被覆するように保護層を形成する透明導電センサーフィルムの製造方法であって、
前記保護層の形成に際して、前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じてインク吐出量を変化させて表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲となるようにインクを塗布することを特徴とする透明導電センサーフィルムの製造方法。
2.
前記保護層の形成に際して、前記メッシュ部の前記導電性細線に対するインク吐出量を、該導電性細線が設けられていない開口部に対するインク吐出量よりも少なくすることを特徴とする前記1記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
3.
前記基材の両面に前記保護層を形成することを特徴とする前記1又は2記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
4.
前記基材の両面に、前記メッシュ部と前記配線部と前記ACF接続部とを形成し、
次いで、前記基材の両面に、各面の前記メッシュ部及び前記ACF接続部を除く前記配線部を被覆するように前記保護層を形成することを特徴とする前記1〜3の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
5.
前記メッシュ部及び前記配線部の形成に際して、インクジェット法により前記基材上に導電性材料を付与し、次いで、該導電性材料にメッキを施すことによって、前記メッシュ部及び前記配線部を形成することを特徴とする前記1〜4の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
6.
厚みが2μm以上15μm以下の範囲となるように前記保護層を形成することを特徴とする前記1〜5の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
7.
前記保護層を2層以上の積層体として形成することを特徴とする前記1〜6の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
8.
前記保護層を形成するための前記インクとして紫外線硬化型インクを用い、紫外線照射によって前記保護層を形成することを特徴とする前記1〜7の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
9.
前記メッシュ部を被覆する部分の前記保護層を形成するための前記インクとして、脂環構造の置換基を有するモノマーを30wt%以上含有するインクを用いることを特徴とする前記1〜8の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
10.
前記保護層の屈折率を、前記メッシュ部を被覆する部分と、前記配線部を被覆する部分とで変化させることを特徴とする前記1〜9の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
11.
基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを備え、
前記メッシュ部、及び前記ACF接続部を除く前記配線部は保護層によって被覆されており、
前記保護層は、基材表面からの厚みが2μm以上15μm以下の範囲であって、該保護層自体の厚みが前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じて異なり、且つ表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲であることを特徴とする透明導電センサーフィルム。
12.
前記保護層は、紫外線硬化型樹脂により構成されていることを特徴とする前記11記載の透明導電センサーフィルム。
本発明によれば、メッシュ部及び配線部を保護する保護層をインクジェット法で塗布形成できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる透明導電センサーフィルムの製造方法及び透明導電センサーフィルムを提供することができる。
メッシュ部、配線部及びACF接続部が形成された基材を概念的に示す平面図 基材の一面に保護層が形成された基材の一例を概念的に示す平面図 保護層の形成例を説明するための図であって、(a)は図1におけるa−a線断面図であり、(b)は図2におけるb−b線断面図である 保護層の他の形成例を説明するための図であって、(a)は図1におけるa−a線断面図であり、(b)は図2におけるb−b線断面図である 基材の両面に保護層が形成された基材の一例を概念的に示す平面図 基材の両面に保護層が形成された基材の他の例を概念的に示す平面図
以下に、本発明を実施するための形態について説明する。
透明導電センサーフィルムの製造方法は、先ず、基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを形成し、次いで、インクジェット法によって前記メッシュ部及び前記ACF接続部を除く前記配線部を被覆するように保護層を形成する。
本発明の透明導電センサーフィルムの製造方法は、前記保護層の形成に際して、前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布することを一つの特徴とする。
これにより、メッシュ部及び配線部を保護する保護層をインクジェット法で塗布形成できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる効果が得られる。
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について更に詳しく説明する。
以下の説明では、図1〜図3を参照して、基材の片面に保護層を形成する態様について説明し、図5及び図6を参照して、基材の両面に保護層を形成する態様について説明する。
まず、基材の片面に保護層を形成する態様について説明する。
図1に示すように、基材1上に、導電性細線からなるメッシュ部2と、配線部3と、該配線部3の先端にACF接続部4とを形成する。
基材1としては、透明性を有するものが好ましく用いられ、具体的な材質としては、例えば、ガラス、プラスチック等を挙げることができ、中でもプラスチックが好ましい。プラスチックは格別限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート等を挙げることができる。基材1は単層構造であっても積層構造であってもよい。
図示の例では、図示しないロール状体から繰り出される長尺の基材1上に、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4からなるセットを複数形成する場合について示している。各セットは、最終的には個別に切り出され、独立して透明導電センサーフィルムを構成し得る。
メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4の形成方法は格別限定されないが、インクジェット法により導電性材料を含有するインクを塗布して形成することが好ましい。本発明では、後段の保護膜形成にインクジェット法を用いるため、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4の形成にもインクジェット法を用いることによって、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)法を好ましく適用できるようになり、透明導電センサーフィルムを効率良く量産できるようになる。
また、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4にメッキを施すことは好ましいことである。これにより、導電性を好適に向上することができる。
インクジェット法とメッキを組み合わせることは特に好ましいことである。具体的には、インクジェット法により基材1上に導電性材料を付与し、次いで、導電性材料にメッキを施すことによって、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4を形成することが好ましい。メッキとしては、メッキ金属として銅やニッケル等を用いた電解メッキを好ましく例示できる。複数回のメッキを施すことも好ましく、例えば、インクジェット法により付与された銀等の導電性材料を銅メッキし、次いでニッケルメッキする等により、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4を形成することができる。
メッシュ部2は、複数のメッシュ状導電膜21により構成されている。各々のメッシュ状導電膜21は、導電性細線22をメッシュ状に配置して構成され、全体として帯状に形成されている。複数のメッシュ状導電膜21を所定の間隔で幅方向(メッシュ状導電膜21の長手方向と直交する方向)に並設してメッシュ部2が構成されている。
なお、透明導電センサーフィルムが「透明」であるというのは、メッシュ部2がメッシュ状であることによって、導電性細線22間の開口部23を光が透過できることによって、メッシュ状導電膜21に透明性が付与されていることを意味する。従って、導電性細線22自体が透明性を有する必要はなく、透明性を有しない導電性材料であっても好適に用いることができる。
導電性材料としては、例えば、導電性微粒子、導電性ポリマー等を好ましく例示できる。
導電性微粒子としては格別限定されないが、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Cr、Rh、Pd、Zn、Co、Mo、Ru、W、Os、Ir、Fe、Mn、Ge、Sn、Ga、In等の微粒子を好ましく例示でき、中でも、Au、Ag、Cuのような金属微粒子を用いると、電気抵抗が低く、且つ腐食に強い細線を形成することができるので好ましい。コスト及び安定性の観点から、Agを含む金属微粒子が最も好ましい。これらの金属微粒子の平均粒子径は、好ましくは1〜100nmの範囲、より好ましくは3〜50nmの範囲である。平均粒子径は、体積平均粒子径であり、マルバーン社製ゼータサイザ1000HSにより測定することができる。
また、導電性微粒子として、カーボン微粒子を用いることも好ましい。カーボン微粒子としては、グラファイト微粒子、カーボンナノチューブ、フラーレン等を好ましく例示できる。
導電性ポリマーとしては格別限定されないが、π共役系導電性高分子を好ましく挙げることができる。π共役系導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリアズレン類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類等の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、高い導電性が得られる点で、ポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましく、ポリエチレンジオキシチオフェンであることが最も好ましい。導電性ポリマーは、より好ましくは、上述したπ共役系導電性高分子とポリアニオンとを含んでなることである。こうした導電性ポリマーは、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と、ポリアニオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。導電性ポリマーは市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマーが、H.C.Starck社からCLEVIOSシリーズとして、Aldrich社からPEDOT-PASS483095、560598として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。
メッシュ部2の導電性細線22の形成にインクジェット法を用いる場合は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたインクを用いることができる。
溶媒としては、例えば水や有機溶剤等の1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。有機溶剤は、格別限定されないが、例えば、1,2−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコールなどのアルコール類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類等を例示できる。
また、インクジェット法における吐出安定性を向上させる等の観点で、界面活性剤を含有させることもできる。
メッシュ部2の導電性細線22の形成にインクジェット法を用いる場合は、基材1上に線状に付与したインク(ライン状インクあるいはライン状液体ともいう)をそのまま乾燥させてライン状インクの線幅に等しい線幅の導電性細線22を形成してもよいが、乾燥時にコーヒーステイン現象を生起させて、ライン状インクの長さ方向に沿う両縁部に導電性材料を選択的に堆積させることによって、ライン状インクの線幅よりも細い線幅の導電性細線22を形成することが好ましい。
メッシュ状導電膜21の透明性向上あるいは導電性向上等の観点から、導電性細線22の膜厚(即ち基材1表面からの形成高さ)は、0.5μm〜1.5μmの範囲であることが好ましく、導電性細線22の線幅(即ち平面視したときの太さ)は、2μm〜10μmの範囲であることが好ましく、導電性細線22の配置間隔(ピッチともいう)は、100μm〜2500μmの範囲であることが好ましい。
メッシュ状導電膜21は、透明導電センサーフィルムにおけるセンサー電極を構成し得る。メッシュ状導電膜21は、例えば、タッチパネルセンサーにおける位置検出電極、即ちX電極やY電極として好適に用いることができる。
配線部3は、複数の配線31により構成されている。配線31はメッシュ状導電膜21に接続されている。配線31間には、配線31が設けられない間隙部32が形成されており、各配線31を電気的に独立させている。
配線31の導電性向上あるいは配線接続の信頼性向上等の観点から、配線31の膜厚(即ち基材1表面からの形成高さ)は、1μm〜5μmの範囲であることが好ましく、配線31の線幅(即ち平面視したときの太さ)は、10μm〜100μmの範囲であることが好ましい。
配線31は、メッシュ状導電膜21を図示しない制御回路に接続するための引き出し配線として用いることができる。
配線部3の先端に設けられたACF接続部4は、配線部3を構成する配線31を図示しないACF(異方性導電性フィルム;Anisotropic Conductive Film)に接続するための部位である。
ACF接続部4は、ACFを介して、例えばFPC(フレキシブルプリント基板;Flexible Printed Circuits)等の外部配線に接続するために用いることができる。
基材1上に、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4を形成した後、図2に示すように、メッシュ部2及び配線部3を被覆するように保護層5を形成する。
保護層5の形成にはインクジェット法が用いられる。即ち、保護層5を形成するための材料を含むインクを、図示しないインクジェットヘッドのノズルから液滴として吐出し、基材1上のメッシュ部2及び配線部3に塗布して、保護層5を形成する。
インクジェット法に用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式、コンティニュアス方式の何れであってもよい。インクジェットヘッドの液滴吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)等、何れの方式を用いてもよい。特に、電気−機械変換方式に用いられる電気−機械変換素子として圧電素子を用いたインクジェットヘッド(ピエゾ型インクジェットヘッドともいう)が好適である。
ACF接続部4をACFと接続可能な状態にするために、保護層5は、ACF接続部4を被覆しないように、メッシュ部2及び配線部3上に形成されている。
保護層5は、透明導電センサーフィルムの表面を構成し得るものであり、例えば、タッチパネルセンサーにおけるタッチ面を構成するために用いることができる。そのため、保護層5には、表面平滑性が要求される。本発明では、保護層5の形成に際して、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布することによって、保護層5の表面を平滑化することができる。これについて、図3を参照して詳しく説明する。
図3(a)は、保護層5が形成される前の図1に示した基材1のa−a線断面を模式的に示しており、更にメッシュ部2及び配線部3の各部位に対するインク吐出量の大小関係を、インク6の液滴数によって模式的に表している。図3(b)は、保護層5が形成された後の図2に示した基材1のb−b線断面を模式的に示している。
図3(a)に示すように、本発明では、保護層5の形成に際して、メッシュ部2及び配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布する。「インク吐出量」というのは、単位面積当たりに付与されるインク液滴の総容量のことである。
メッシュ部2及び配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布することによって、メッシュ部2と配線部3に由来する基材1上の段差を低減して、図3(b)に示すように、保護層5の表面を平滑化できる。
メッシュ部2と配線部3に由来する基材1上の段差としては、具体的には、(1)メッシュ部2及び配線部3の有無による段差、(2)メッシュ部2と配線部3との段差、(3)メッシュ部2を構成するメッシュ状導電膜21内の導電性細線22と開口部23との段差、(4)配線部3を構成する配線31と配線31間の間隙部32との段差を例示できる。
以下に、上記(1)〜(4)の段差を低減するためのインク吐出量の設定例について説明する。
(1)メッシュ部2及び配線部3の有無による段差は、例えば、メッシュ部2及び配線部3に対するインク吐出量を、メッシュ部2及び配線部3が設けられていない基材1表面に対するインク吐出量よりも少なくすることによって低減することができる。
(2)メッシュ部2と配線部3との段差は、メッシュ部2を構成する導電性細線22の膜厚が、配線部3を構成する配線31の膜厚よりも小さい場合は、例えば、メッシュ部2に対するインク吐出量を、配線部3に対するインク吐出量よりも多くすることによって低減することができ、メッシュ部2を構成する導電性細線22の膜厚が、配線部3を構成する配線31の膜厚よりも大きい場合は、例えば、メッシュ部2に対するインク吐出量を、配線部3に対するインク吐出量よりも少なくすることによって低減することができる。
(3)メッシュ部2を構成するメッシュ状導電膜21内の導電性細線22と開口部23との段差は、例えば、導電性細線22に対するインク吐出量を、開口部23に対するインク吐出量よりも少なくすることによって低減することができる。
(4)配線部3を構成する配線31と配線31間の間隙部32との段差は、例えば、配線31に対するインク吐出量を、間隙部32に対するインク吐出量よりも少なくすることによって低減することができる。
以上のように、(1)〜(4)の段差のうちの少なくとも1以上の段差、好ましくは全ての段差を低減することによって、得られる保護層5の表面を平滑化できる。具体的には、保護層5の表面粗さRaを10nm以上1μm以下の範囲にまで平滑化できる。表面粗さはJIS R1683に準拠した方法で、例えば日立ハイテクノロジーズ社製「プローブステーションAFM5000」を用いて測定できる。
これにより、インクジェット法で塗布形成された保護層によってメッシュ部及び配線部を保護できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる効果が得られる。
メッシュ部2及び配線部3の各部位に対するインク吐出量の設定は、各段差の大きさに応じて適宜設定することができる。各段差の大きさは、メッシュ部2及び配線部3の形成条件が同じであれば再現性がある。そのため、例えば、予め試験用として、メッシュ部2及び配線部3が形成された基材を用意し、これを顕微鏡等によって観察することで、各段差の大きさを測定することができる。インク吐出量は、インクジェットヘッドのノズルから吐出されるインクの1液滴あたりの容量や、1画素当たりに付与する液滴数(階調数ともいう)の調整によって、適宜調整することができる。
また、メッシュ部2及び配線部3の各部位に対してインク着弾位置を位置合わせする方法は格別限定されず、例えば、基材1上に予め形成しておいたマーカーの位置を検出して位置合わせする方法、メッシュ部2及び配線部3を撮像して得られた画像データに基づいて位置合わせする方法、ロール・ツー・ロール法における基材1の搬送距離に基づいて位置合わせする方法等を挙げることができる。
図3の例では、上記(1)〜(4)の全ての段差を低減する場合について示したが、上述したように、(1)〜(4)の段差のうちの少なくとも1以上の段差が低減されれば、基材上の段差を低減でき、保護層5の表面を平滑化できる。他の具体例として、図4の例では、(1)メッシュ部2及び配線部3の有無による段差、及び、(2)メッシュ部2と配線部3との段差を低減するように、保護層5を形成している。
即ち、図4(a)に示すように、メッシュ部2及び配線部3に対するインク6の吐出量を、メッシュ部2及び配線部3が設けられていない基材1に対するインク6の吐出量よりも少なく設定している。これにより、(1)メッシュ部2及び配線部3の有無による段差を低減できる。
また、図4の例では、線の膜厚が比較的大きい配線部3に対するインク6の吐出量を、メッシュ部2に対するインク6の吐出量よりも少なく設定している。これにより、(2)メッシュ部2と配線部3との段差を低減することができる。
以上のようにして、図4(b)に示すように、保護層5の表面を平滑化できる。
次に、保護層5の厚みには、「保護層5自体の厚み」と「保護層5の基材1表面からの厚み」という二通りの観点があり、以下にそれらについて説明する。
「保護層5自体の厚み」とは、メッシュ部2及び配線部3の厚みを差し引いた保護層5の厚みであり、上述したインク吐出量の設定に起因してメッシュ部2及び配線部3の各部位ごとに異なっている。即ち、保護層5自体の厚みは、上述した段差における比較的低い部分に対しては厚く形成されており、段差における比較的高い部分に対しては薄く形成されている。このようにして、保護層5によって基材1上の段差が吸収され、平滑な表面が得られる。
「保護層5の基材1表面からの厚み」とは、メッシュ部2及び配線部3の厚みを含めた保護層5の厚みであり、2μm以上15μm以下の範囲であることが好ましい。保護層5の基材1表面からの厚みが2μm以上であることにより、基材1上の段差を好適に吸収でき、保護層5の表面の平滑化を好適に実現することができる。更に、保護層5の基材1表面からの厚みが15μm以下であることにより、保護層5の形成に起因するカールの発生を好適に防止でき、更に基材1の可撓性が好適に保持される。
「保護層5の基材1表面からの厚み」は、導電性細線22の膜厚及び配線31の膜厚の何れよりも大きく設定することが好ましい。
次に、保護層5を形成するためのインクについて詳しく説明する。
保護層5を形成するためのインクは、保護層5を形成するための材料を含むものであれば格別限定さないが、熱可塑性樹脂を含むインクや紫外線硬化型インク(UVインクともいう)を用いることが好ましく、特に紫外線硬化型インクが好ましい。
紫外線硬化型インクは、重合性反応成分により構成され、溶剤を含むこともできるが、実質的に溶剤を含まないものを好ましく用いることができる。
塗布された紫外線硬化型インクに紫外線を照射することによって、インク中の重合性反応成分が重合して硬化し、紫外線硬化型樹脂により構成された保護層5が形成される。紫外線硬化型インクの硬化機構としては、例えば、ラジカル重合型やカチオン重合型を挙げることができる。
紫外線硬化型インクは、溶媒系インクと比較すると、インクの定着に際して溶媒の移動を伴わないか、あるいは溶媒の移動が少ないため定着速度に優れ、メッシュ部2と配線部3の各部位に対するインク吐出量の差に起因する膜厚差を好適に保ったまま保護層5を形成することができる。そのため、基材上の段差を好適に低減することができる。
特に紫外線硬化型インクを用いる場合は、吐出安定性が得られ易い適正な粘度に保つために、インクジェットヘッドを昇温して、インクを昇温することが好ましい。このとき、基材1の温度が、インクジェットヘッドよりも低温であることによって、塗布されたインクの粘度を上昇させることができる。これにより、メッシュ部2と配線部3の各部位に対するインク吐出量の差に起因する膜厚差をより好適に保ったまま保護層5を形成することができる。
また、特に紫外線硬化型インクを用いる場合は、保護層5を形成すべき領域全体に塗布した後に紫外線を照射して、保護層5全体をまとめて硬化させてもよいが、塗布と交互に紫外線照射を行い、保護層5を部分的に硬化させることも好ましいことである。
保護層5を形成するためのインクとして、2種以上のインクを組み合わせて用いることができる。インクジェット法を用いれば、例えば、互いに異なるインクを充填した2以上のインクジェットヘッドを組み合わせる等によって、2種以上のインクを吐出することができる。
2種以上のインクを組み合わせて用いる場合は、例えば、メッシュ部を被覆する部分と、配線部を被覆する部分とで、保護層5を形成するためのインクを異ならせることが好ましい。
具体例を挙げれば、メッシュ部2を被覆する部分と、配線部3を被覆する部分とで、互いに屈折率の異なる材料を含むインクを用いることによって、保護層5の屈折率を、メッシュ部2を被覆する部分と、配線部3を被覆する部分とで変化させることが好ましい。
例えば、配線部3の配線31の線幅は、確実な配線を実現するために十分な太さを有することが好ましく、メッシュ部2の導電性細線22の線幅よりも太いことが好ましい。この場合、保護層5の屈折率が、メッシュ部2を被覆する部分と、配線部3を被覆する部分とで同一であると、比較的太い配線31が視認され易くなるが、配線部3を被覆する部分の屈折率を、メッシュ部2を被覆する部分の屈折率よりも大きくすることで、配線部3の配線を視認され難くすることができる。
一方、メッシュ部2の導電性細線22の線幅が、配線部3の配線31の線幅よりも太い場合は、メッシュ部2を被覆する部分の屈折率を、配線部3を被覆する部分の屈折率よりも大きくすることで、メッシュ部2の導電性細線22を視認され難くすることができる。
このように、保護層5の屈折率を、メッシュ部2を被覆する部分と、配線部3を被覆する部分とで変化させることによって、屈折率の大きさによる隠蔽効果を適所で発揮させることができる。
以上の説明では、2種以上のインクを組み合わせて用いる場合の例として、互いに屈折率の異なる材料を含むインクを用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、種々の目的で種々のインクを組み合わせて用いることができる。
メッシュ部2を被覆する部分の保護層5を形成するためのインクは、重合性反応成分として、脂環構造の置換基を有するモノマーを30wt%以上含有するインクを用いることが好ましい。メッシュ部2には、導電性細線22が細かく分布しているため、導電性細線22に対して密着し易い脂環構造の置換基を有するモノマーを含有させることによって、保護層5全体としての密着性も向上する。かかるインクは、メッシュ部2を被覆する部分の保護層5の形成に用いられるだけでなく、配線部3を被覆する部分の保護層5の形成に用いも用いることができる。
脂環構造の置換基を有するモノマーは格別限定されないが、例えば、脂環式メタクリル酸エステル等を挙げることができる。脂環式メタクリル酸エステルとしては、例えば、炭素原子数3〜7のシクロアルキル環を有するもの、具体的には、メタクリル酸シクロプロピル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチル等を挙げることができる。
以上の説明では、保護層を単層体として形成する場合について示したが、これに限定されるものではない。保護層を2層以上の積層体として形成することも好ましいことである。
保護層を2層以上の積層体として形成する場合は、該積層体において互いに隣接する層を、互いに異なるインクによって形成することができる。
保護層を2層以上の積層体として形成する場合は、該積層体を構成する何れか1以上の層を形成する際に、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布することができる。
例えば、積層体における最下層(即ちメッシュ部2及び配線部3上に直接設けられる層)を、保護層の密着性を担保するための層とし、上層を、平滑性を担保するための層とすることも好ましい。この場合、最下層の形成に、脂環構造の置換基を有するモノマーを30wt%以上含有するインクを用いることが好ましい。更に、少なくとも上層を形成する際に、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布することが好ましい。勿論、上層だけでなく最下層を形成する際にも、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布することができる。
以上の説明では、1つの基材上に、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを複数形成する場合について示したが、これに限定されるものではなく、1つの基材上に、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを1つ形成するものであってもよい。
次に、基材の両面に保護層を形成する態様について説明する。
先ず、基材の両面に保護層を形成する態様において、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを基材の一面に形成する場合について、図5を参照して説明する。図5において、図1〜4と同符号は同構成であり、図1〜4についてした説明を援用することができる。
図5の例では、基材1の一面に、メッシュ部2、配線部3及び図示しないACF接続部からなるセットを形成し、次いで、基材1の両面に、保護層5を形成している。
基材1の一面側の保護層5は、メッシュ部2及び配線部3を被覆し、ACF接続部4を被覆しないように形成される。かかる保護層5の形成に際しては、図1〜図4を参照して説明した態様と同様に、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布している。これにより、メッシュ部2と配線部3に由来する基材1上の段差を低減でき、保護層5の表面を平滑化できる。
一方、基材1の他面側の保護層5は、一面側のメッシュ部2及び配線部3を直接被覆するものではないが、基材1を介してメッシュ部2及び配線部3を保護する機能を発揮する。他面側の保護層5は、一面側の保護層5と同様にインクジェット法を用いて形成することができるが、他面側にメッシュ部2及び配線部3が設けられていないため、必ずしもインク吐出量を変化させなくてもよい。基材1の他面側に何らかの段差が存在する場合は、かかる段差を低減するように、インク吐出量を変化させることが好ましく、これにより、他面側の保護層5の表面も平滑化できる。
基材1の一面側のみに保護層5を設ける場合と比較して、基材1の他面側にも保護層5を設けることによって、基材1のカールを好適に防止できる。特に両面の保護層5を紫外線硬化型インクのような硬化性樹脂によって形成する場合は、硬化に伴う収縮が発生しても基材1のカールを好適に防止できるため、効果が顕著になる。また、両面の保護層5を通常の樹脂(例えば熱可塑性樹脂)によって形成する場合は、基材1の一面側と他面側での透湿性の相違を低減することができる効果が得られる。これらの効果は、基材1の一面側の保護層5と他面側の保護層5を同じ組成のインクを用いて形成することによって、更に顕著に発揮される。
次に、基材の両面に保護層を形成する態様において、メッシュ部2、配線部3及びACF接続部4からなるセットを基材1の両面に形成する場合について、図6を参照して説明する。図6において、図1〜5と同符号は同構成であり、図1〜5についてした説明を援用することができる。
図6の例では、基材1の両面に、メッシュ部2、配線部3及び図示しないACF接続部からなるセットを形成し、次いで、基材1の両面に、保護層5を形成している。
基材1の両面の保護層5は、それぞれ、各面のメッシュ部2及び配線部3を被覆し、ACF接続部4を被覆しないように形成される。かかる保護層5の形成に際しては、図1〜図4を参照して説明した態様と同様に、メッシュ部2と配線部3の線パターンに応じてインク吐出量を変化させてインクを塗布している。これにより、メッシュ部2と配線部3に由来する基材1上の段差を低減でき、両面の保護層5の表面を平滑化できる。更に、図5を参照して説明した態様と同様に、基材1のカールを好適に防止する効果や、透湿性の相違を低減する効果も発揮される。
図6の説明では、基材の両面に、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを形成し、次いで、基材の両面に、保護層を形成する場合について説明したが、特に保護層の形成に紫外線硬化型インクのような硬化性樹脂を用いる場合は、カール防止の効果を顕著に奏する観点で、両面の保護層の硬化を同時に行うことが好ましい。しかし、形成順はこれに限定されるものではない。例えば、基材の一面に、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを形成し、次いで、基材の一面に、保護層を形成し、次いで、基材の他面に、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを形成し、次いで、基材の他面に、保護層を形成するようにしてもよい。
次に、本発明の透明導電センサーフィルムについて説明する。
本発明の透明導電センサーフィルムは、以上に説明した本発明の透明導電センサーフィルムの製造方法によって好適に製造することができる。
本発明の透明導電センサーフィルムは、基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを備え、前記メッシュ部及び前記ACF接続部を除く前記配線部は保護層によって被覆されている。
本発明の透明導電センサーフィルムは、前記保護層が、基材表面からの厚みが2μm以上15μm以下の範囲であって、該保護層自体の厚みが前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じて異なり、且つ表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲であることを一つの特徴とする。
これにより、インクジェット法で塗布形成された保護層によってメッシュ部及び配線部を保護できると共に、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる効果が得られる。
透明導電センサーフィルムは、図1〜図4を参照して説明したように、基材の一面に保護層を備えてもよいし、図5及び図6を参照して説明したように、基材の両面に保護層を備えてもよい。
基材の両面に保護層を備える態様においては、メッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットは、図5を参照して説明したように、基材の一面に設けられてもよいし、図6を参照して説明したように、基材の両面に設けられてもよい。
透明導電センサーフィルムの用途は格別限定されないが、例えばタッチパネルセンサー等として好適に用いることができる。透明導電センサーフィルムをタッチパネルセンサーとして用いる場合は、メッシュ部を構成するメッシュ状導電膜を、位置検出電極、即ちX電極やY電極として用いることができ、配線部を構成する配線を、前記位置検出電極を制御回路に接続するための引き出し配線として用いることができる。また、配線と制御回路との接続は、ACF接続部にACFを介して張り合わされたFPC等の外部配線を介して行うことができる。
基材の両面にメッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを有する場合は、例えば、一方の面のメッシュ部を構成するメッシュ状導電膜をX電極とし、他方のメッシュ部を構成するメッシュ状導電膜をY電極とすることができる。
また、基材の一面にメッシュ部、配線部及びACF接続部からなるセットを有する場合は、例えば、かかる基材の前記セットを有さない面同士を2枚貼り合わせて、一方の基材のメッシュ部を構成するメッシュ状導電膜をX電極とし、他方の基材のメッシュ部を構成するメッシュ状導電膜をY電極とすることができる。
本発明の透明導電センサーフィルムは、基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを備え、前記メッシュ部、及び前記ACF接続部を除く前記配線部は保護層によって被覆されている。ここで、前記保護層は、基材表面からの厚みが2μm以上15μm以下の範囲であって、該保護層自体の厚みが前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じて異なり、且つ表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲であることを一つの特徴とする。
かかる透明導電センサーフィルムによれば、メッシュ部及び配線部に由来する基材上の段差を低減でき、保護層の表面を平滑化できる。これにより、保護層の表面をタッチした感触として違和感を生じ難い効果が得られる。
前記保護層は、紫外線硬化型樹脂により構成されていることが好ましい。これにより、保護層の表面をタッチした感触が更に良好になる効果が得られる。
本発明の透明導電センサーフィルムは、上述した本発明の透明導電センサーフィルムの製造方法により好適に製造できるが、これに限定されない。
以上の説明において、一つの態様について説明された構成は、他の態様に適宜適用することができる。
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
(実施例1)
1.メッシュ部の形成
<インクの調製>
メッシュ部形成インク(導電性材料を含む液体)として、以下の組成のものを調製した。
・銀ナノ粒子(平均粒子径:20nm):0.054wt%
・界面活性剤(ビッグケミー社製「BYK348」):0.05wt%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(略称:DEGBE)(分散媒):20wt%
・水(分散媒):残量
<パターン形成>
クリアハードコート層付きのPET(ポリエチレンテレフタレート)基材を50℃に保持し、クリアハードコート層表面に対してインクジェットヘッド(コニカミノルタ社製「KM512L」;標準液滴量42pl)を走査させて上記メッシュ部形成インクを吐出し、クリアハードコート層上に複数のライン状液体を形成した。次いで、ライン状液体の乾燥時にコーヒーステイン現象を生起させて、ライン状液体の長さ方向に沿う両縁部に導電性材料を選択的に堆積させることによって、各ライン状液体から、ライン状液体の線幅よりも細い線幅の互いに並行な1組の導電性細線を形成した。
このようにして、図1に示したようなメッシュ部2を形成した。メッシュ部2を構成する導電性細線22の線幅は5μm、導電性細線22間のピッチ(距離)は170μmとした。
2.配線部及びACF接続部の形成
<インクの調製>
配線部形成インク(機能性材料を含む液体)として、以下の組成のものを調製した。
・銀ナノ粒子(平均粒子径:20nm):0.13wt%
・界面活性剤(ビッグケミー社製「BYK348」):0.05wt%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル(略称:DEGBE)(分散媒):20wt%
・水(分散媒):残量
<パターン形成>
上記「1.メッシュ部の形成」でメッシュ部を形成したクリアハードコート層付きのPET基材を50℃に保持し、クリアハードコート層表面の配線部を形成する面に対してインクジェットヘッド(コニカミノルタ社製「KM512L」;標準液滴量42pl)を走査させて上記配線部形成インクを吐出し、クリアハードコート層上に複数のライン状液体を形成した。次いで、ライン状液体を乾燥させて、各ライン状液体から配線を形成した。配線形成時のライン状液体の乾燥においては、コーヒーステイン現象を抑制して、ライン状液体と同じ線幅を有する配線を形成した。
このようにして、図1に示したような配線部3を形成した。配線部3を構成する配線31の先端によってACF接続部4が形成された。配線部3を構成する配線31の線幅は60μm、配線31間のピッチ(距離)は60μmとした。
上記メッシュ部、配線部及びACF接続部を形成した基材を、130℃のオーブンに入れて10分間、焼成した。焼成した後、銅めっき処理をし、メッシュ部の細線の厚みが2μm、配線部の配線の厚みが3μのセンサーフィルム(中間体)を得た。
3.保護層の形成
<インクの調製>
保護層形成インクとして、以下の組成のものを調製した。
・フェノキシエチルアクリレート:70wt%
・ジシクロペンテニルオキシアクリレート(日立化成社製「ファンクリルFA512AS」):27wt%
・光重合開始剤(チバガイギ社製「イルガキュア819」):3wt%
<パターン形成>
上記で作成したセンサーフィルム(中間体)のACF接続部を除いたメッシュ部と配線部上に対してインクジェットヘッド(コニカミノルタ社製ヘッド;標準液滴量6pl)を走査させて線未形成面の液滴量を5液滴、メッシュ部細線形成面上(厚み2μm)には3液滴、配線部細線形成面上(厚み3μ)には2液滴吐出されるように上記保護層形成インクをベタに吐出し、その後フォセオン製UV露光装置で照度100mW、照射量100mJの条件でUV露光して紫外線硬化型樹脂からなる保護層を形成した。
また、この基材の裏面側の面(メッシュ部、配線部及びACF接続部が設けられていない面)にはインクジェットヘッドを走査させて液滴量が5液滴の条件でベタ状に吐出し、同様にUV露光して保護層を形成した。
以上のようにして、センサーフィルムを製造した。基材の表面側と裏面側の表面粗さを計測すると表面がRa100nm、裏面がRa98nmであり、本実施例のセンサーフィルムをタッチパネルに適用した際のタッチ感触は良好であった。
(比較例1)
実施例1において、保護層の形成を以下の方法により行ったこと以外は、実施例1と同様にしてセンサーフィルムを製造した。
・保護層の形成
実施例1と同様にして形成されたセンサーフィルム(中間体)のACF部を除いたメッシュ部と配線部上に対してインクジェットヘッド(コニカミノルタ社製ヘッド;標準液滴量6pl)を走査させて液滴量を5液滴で上記保護層形成インクインクをベタに吐出し、その後フォセオン製UV露光装置で照度100mW、照射量100mJの条件でUV露光して保護層を形成した。
また、この基材の裏面側の面(メッシュ部、配線部及びACF接続部が設けられていない面)にはインクジェットヘッドを走査させて液滴量が5液滴の条件でベタ状に吐出し、同様にUV露光して保護層を形成した。
以上のようにして、センサーフィルム(比較)を製造した。基材の表面側と裏面側の表面粗さを計測すると、表面がRa1.2μm、裏面がRa98nmであり、本比較例のセンサーフィルムをタッチパネルに適用した際のタッチ感触は違和感がある状態であった。
1:基材
2:メッシュ部
21:メッシュ状導電膜
22:導電性細線
23:開口部
3:配線部
31:配線
32:間隙部
4:ACF接続部
5:保護層

Claims (12)

  1. 基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを形成し、
    次いで、インクジェット法によって前記メッシュ部、及び前記ACF接続部を除く前記配線部を被覆するように保護層を形成する透明導電センサーフィルムの製造方法であって、
    前記保護層の形成に際して、前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じてインク吐出量を変化させて表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲となるようにインクを塗布することを特徴とする透明導電センサーフィルムの製造方法。
  2. 前記保護層の形成に際して、前記メッシュ部の前記導電性細線に対するインク吐出量を、該導電性細線が設けられていない開口部に対するインク吐出量よりも少なくすることを特徴とする請求項1記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  3. 前記基材の両面に前記保護層を形成することを特徴とする請求項1又は2記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  4. 前記基材の両面に、前記メッシュ部と前記配線部と前記ACF接続部とを形成し、
    次いで、前記基材の両面に、各面の前記メッシュ部及び前記ACF接続部を除く前記配線部を被覆するように前記保護層を形成することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  5. 前記メッシュ部及び前記配線部の形成に際して、インクジェット法により前記基材上に導電性材料を付与し、次いで、該導電性材料にメッキを施すことによって、前記メッシュ部及び前記配線部を形成することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  6. 厚みが2μm以上15μm以下の範囲となるように前記保護層を形成することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  7. 前記保護層を2層以上の積層体として形成することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  8. 前記保護層を形成するための前記インクとして紫外線硬化型インクを用い、紫外線照射によって前記保護層を形成することを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  9. 前記メッシュ部を被覆する部分の前記保護層を形成するための前記インクとして、脂環構造の置換基を有するモノマーを30wt%以上含有するインクを用いることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  10. 前記保護層の屈折率を、前記メッシュ部を被覆する部分と、前記配線部を被覆する部分とで変化させることを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の透明導電センサーフィルムの製造方法。
  11. 基材上に、導電性細線からなるメッシュ部と、配線部と、該配線部の先端にACF接続部とを備え、
    前記メッシュ部、及び前記ACF接続部を除く前記配線部は保護層によって被覆されており、
    前記保護層は、基材表面からの厚みが2μm以上15μm以下の範囲であって、該保護層自体の厚みが前記メッシュ部と前記配線部の線パターンに応じて異なり、且つ表面粗さRaが10nm以上1μm以下の範囲であることを特徴とする透明導電センサーフィルム。
  12. 前記保護層は、紫外線硬化型樹脂により構成されていることを特徴とする請求項11記載の透明導電センサーフィルム。

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