JP2019033007A - 導電シート及び該導電シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、基板と、前記基板の片面側に形成された電極層とを有する導電シートであって、前記電極層は、第1の電極層と第2の電極層とを含み、前記基板上に、第1の電極層、第2の電極層がこの順で積層されており、前記第1の電極層は、フッ素樹脂からなる第1の下地層と、前記第1の下地層表面に形成された第1の金属配線とからなり、前記第2の電極層は、フッ素樹脂からなる第2の下地層と、前記第2の下地層表面に形成された第2の金属配線とからなる導電シートである。本発明は、基板の片面に2層の電極層が形成された構造を有する。これにより、従来の両面構造の導電シートよりも、曲げ・変形に対する耐性が向上している。
【選択図】図3
Description
上記のとおり、本発明は、基板と基板片面側に形成された電極層とからなる。そして、この電極層は、第1の電極層と第2の電極層とを積層させて構成される。本発明の導電シートにおける必要最小限の構造は、図2のようになる。以下、各構成について説明する。尚、本願明細書においては、本発明に係る導電シートの構造について、必要に応じて「片面2層構造」と称するときがある。
本発明の片面2層構造の導電シートに適用される基板は、特に限定する必要はなく、金属、セラミックからなる基板が適用でき、更に、樹脂、プラスチック製の基板も適用可能である。また、重量の制限がなければガラスを使用することも可能である。但し、基板は透明体からなるものが好ましい。本発明は、タッチパネル、ディスプレイ等の表示装置に好適に使用されるものだからである。
本発明に係る導電シートは、上記で説明した基板の片面に2層の電極層が形成されてなる。これら電極層の構成としては、基板に対して、第1の電極層、第2の電極層がこの順で積層されている。以下、各電極層の構成について説明する。
第1の電極層は、基板表面上に形成され、フッ素樹脂からなる第1の下地層と、その表面上に形成される第1の金属配線とからなる。
第1の下地層は、以下で詳細に説明するように、本発明の導電シートを製造する上で主要な役割を有する。このフッ素樹脂からなる第1の下地層においては、所望の配線パターンで所定の処理により官能基が形成され、そこに金属配線の前駆体である金属粒子が固定される。そして、固定された金属粒子が金属配線となる。この下地層を形成するフッ素樹脂には、配線パターン以外の部位に金属粒子が固定されないようにするための撥液性、及び、所定の処理により官能基を生成するための反応性が要求される。また、タッチパネル等への適用を考慮すると、透明性を有することが好ましい。
以上説明したフッ素樹脂からなる下地層の上に、第1の金属配線が形成されて第1の電極層となる。ここで、第1の金属配線は、その構成材料として銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケルの少なくともいずれかよりなるものが好ましい。これらの金属は、導電性に優れ配線材料として有用である。特に、導電線の観点から銀を適用するのが好ましい。
本発明に係る導電シートの特徴は、上記第1の電極層の上に第2の電極層を積層し、片面2層構造を形成している点にある。この第2の電極層は、第2の電極層と同様の構成を有し、フッ素樹脂からなる第2の下地層と第2の金属配線とを含む。
第2の電極層の第2の下地層となるフッ素樹脂の構成は、基本的に第1の下地層と同様である。即ち、炭素(C)、フッ素(F)を含み、フッ素含有単量体に基づく繰り返し単位であって、フッ素原子数と炭素原子数との比(F/C)が1.0以上である繰り返し単位を少なくとも1種有する重合体が好ましい。また、このフッ素含有単量体に基づく繰り返し単位には、少なくとも1つの酸素原子(O)を含むものが好ましい。この第2の下地層に適用されるフッ素樹脂の好ましい具体例も、第1の下地層と同じである。
第2の金属配線についても、第1の金属の配線と同様の構成を適用することが好ましい。即ち、第2の金属配線は、銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケルの少なくともいずれかよりなるものが好ましい。第2の金属配線は、これらの1種の金属のみからなるものでも良いし、合金・混合体であっても良い。また、単層構造又は多層構造をとることができる。更に、金属配線の上に他の金属、化合物を備えていても良い。
上記のとおり、本発明の電極層は、第1の電極層と第2の電極層の2層を基本的構成とする。但し、本発明では、これらに加え、任意的に他の構成の存在を許容する。具体的には、第1電極層と第2電極層との間における中間層と、第2電極層上のコーティング層が挙げられる。
本発明の導電シートは、第1の電極層と第2の電極層との間に、誘電体又は絶縁体からなる中間層を少なくとも1層含むことができる。この中間層は、第1の電極層の第1の金属配線について、マイグレーション防止、防湿・酸化防止、剥離防止等を目的として形成される。また、中間層の適用は、前記した各種機能と同時に、第2の電極層(第2の下地層)を形成する際の、平滑性を確保するために適用されることがある。また、第1の電極層の上に中間層を適用することで、第2の下地層を形成する面を平坦にして、下地層を均等に形成することができる。第2の下地層を平坦にするためには、第1の電極層の上に第2の下地層となるフッ素樹脂を厚塗りしても良い。但し、この場合、第2の下地層が過度に厚くなる可能性がある。また、本発明で下地層として好適とされるフッ素樹脂は高価なものが多い。中間層は、第2の下地層の平坦性を確保しつつ、導電シートの製造コストを調整する作用も有する。
本発明に係る導電シートの電極層は、上記した中間層に加えて、第2の電極層の表面上に、少なくとも1層のコーティング層を含むことができる。このコーティング層も、中間層と同様の機能を有し、第2の電極層の第2の金属配線について、マイグレーション防止、防湿・酸化防止、剥離防止等を目的として形成される。従って、中間層と同様の材料を適用することができる。また、コーティング層は、中間層とは相違し、導電シートの最表面に近いので、傷防止、他フィルムとの接着等のための比較的硬質のトップコートを適用することがある。トップコートの材質としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ビニル樹脂、フェノール樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。
以上説明した本発明に係る導電シートは、基材、電極層(第1、第2の下地層、金属配線、中間層、コーティング層)の各構成の材質、厚さを的確にすることで、透明性を有するものが好ましい。具体的な基準としては、第2の電極層側から入射したときのJIS K7361−1に基づく全光線透過率が85%以上である。この透過率は、濁度計(曇り度計)を用いて、第2の電極層側から光を入射させて測定し、複数測定した平均値を採用するのが好ましい。
次に、本発明に係る導電シートの製造方法について説明する。これまで述べたように、本発明に係る導電シートは、上記した本願出願人による金属配線の形成方法(特許文献1)を応用して、基板の片面に第1、第2の電極層を順次積層することで製造される。即ち、本発明に係る導電シートの製造方法は、基板の片面に、第1の電極層と第2の電極層とをこの順で形成する工程を含み、第1及び第2の電極層を、下記の(a)〜(c)の工程を含む方法で形成して導電シートを製造する方法である。
(b)前記下地層の金属配線を形成する部位に官能基を形成する工程。
(c)アミン化合物からなる保護剤A、及び、脂肪酸からなる保護剤Bにより保護された金属微粒子が溶媒に分散してなる金属インクを、前記基板表面に塗布し、前記金属微粒子を下地層に固定することで金属配線を形成する工程。
本実施形態では、金属インクとして銀インクを使用した。この銀インクは、熱分解法により製造された銀粒子を溶媒に分散させたものである。この熱分解法は、シュウ酸銀(Ag2C204)等の熱分解性を有する銀化合物を出発原料とし、銀化合物と保護剤とを反応させて銀錯体を形成し、これを前駆体として加熱し分解することで銀粒子を得る方法である。
まず、樹脂基板の上第1の電極層を形成することとした。基板にフッ素樹脂として非晶質性パーフルオロブテニルエーテル重合体(CYTOP(登録商標):旭硝子(株)製)をスピンコート法(回転数2000rpm、20sec)で塗布した後、50℃で10分、続いて80℃で10分加熱し、更にオーブンにて140℃で10分加熱して焼成した。これにより0.06μm(60nm)のフッ素樹脂からなる下地層が形成された。
上記のようにして中間層をコーティングした基板に、第2電極層を形成した。本実施形態では、中間層の上に第1の下地層と同じフッ素樹脂を塗布した。基板(中間層)の上の指定領域に、フッ素樹脂を塗布して下地層を形成した。フッ素樹脂の塗布方法は、第1の電極層と同様であり、下地層の厚さも0.06μm(60nm)とした。
上記で製造した本実施形態、比較例1の導電シートについて、曲げ試験を行い、変形に対する耐久性を検討した。曲げ試験に際し、製造した導電シートの第1の電極層の端から10mmの位置と反対側の端から10mmの位置、第2の電極層の基板の中心線から両側5mmの位置に端子を接続することとした。曲げ試験では、まず、試験前の各電極層の金属配線の抵抗値をデジタルテスターで測定した。
第1及び第2金属配線からランダムに10点の測定ポイントを定め、測定ポイントにおける線幅を測定した。このとき、設計値である2.0μmに対して、誤差が50%以下である場合(線幅1.5〜2.5μm)を合格とした。そして、10点の測定ポイントに対して、10点で合格となったものを優良「◎」とし、8点で合格となったものを良「○」とした。また、合格が7点以下であったもの、若しくは、断線が1点でも観察されたものを不良「×」と判定した。この評価結果を表4に示す。
Claims (20)
- 基板と、前記基板の片面側に形成された電極層とを有する導電シートであって、
前記電極層は、第1の電極層と第2の電極層とを含み、
前記基板上に、第1の電極層、第2の電極層がこの順で積層されており、
前記第1の電極層は、フッ素樹脂からなる第1の下地層と、前記第1の下地層表面に形成された第1の金属配線とからなり、
前記第2の電極層は、フッ素樹脂からなる第2の下地層と、前記第2の下地層表面に形成された第2の金属配線とからなる、導電シート。 - 第1及び第2の下地層を構成するフッ素樹脂は、炭素(C)、フッ素(F)を含み、フッ素含有単量体に基づく繰り返し単位であって、フッ素原子数と炭素原子数との比(F/C)が1.0以上である繰り返し単位を少なくとも1種有する重合体からなる樹脂である請求項1記載の導電シート。
- 第1及び第2の下地層を構成するフッ素樹脂は、重合体を構成するフッ素含有単量体に基づく繰り返し単位に、更に、少なくとも1つの酸素原子(O)を含む請求項2記載の導電シート。
- 第1の下地層の厚さは、0.01μm以上5μm以下である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の導電シート。
- 第2の下地層の厚さは、0.04μm以上1μm以下である請求項1〜請求項4のいずれかに記載の導電シート。
- 第1の金属配線の底面と第2の金属配線の底面との距離が、1.2μm以上4.5μm以下である請求項1〜請求項5のいずれかに記載の導電シート。
- 第1及び第2の金属配線は、銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケルの少なくともいずれかよりなる請求項1〜請求項6のいずれかに記載の導電シート。
- 第1の電極層と第2の電極層との間に、誘電体又は絶縁体からなる中間層を少なくとも1層含む請求項1〜請求項7のいずれかに記載の導電シート。
- 中間層の厚さは、合計で1μm以上3μm以下である請求項8記載の導電シート。
- 第2の電極層の表面に、少なくとも1層のコーティング層を含む請求項1〜請求項9のいずれかに記載の導電シート。
- コーティング層の厚さは、合計で1μm以上3μm以下である請求項10記載の導電シート。
- JIS K7361−1に基づく全光線透過率が85%以上である請求項1〜請求項11のいずれかに記載の導電シート。
- 請求項1〜請求項12のいずれかに記載の導電シートを備えるタッチパネル。
- 請求項1〜請求項12のいずれかに記載の導電シートの製造方法であって、
基板の片面に、第1の電極層と第2の電極層とをこの順で形成する工程を含み、
前記第1及び第2の電極層を、下記の(a)〜(c)の工程を含む方法で形成して導電シートを製造する方法。
(a)基板にフッ素樹脂を塗布して下地層を形成する工程。
(b)前記下地層の金属配線を形成する部位に官能基を形成する工程。
(c)アミン化合物からなる保護剤A、及び、脂肪酸からなる保護剤Bにより保護された金属微粒子が溶媒に分散してなる金属インクを、前記基板表面に塗布し、前記金属微粒子を下地層に固定することで金属配線を形成する工程。 - フッ素樹脂からなる下地層表面に官能基を形成する工程は、下地層の金属配線を形成する部位に1mJ/cm2以上4000mJ/cm2以下のエネルギーを印加するものである請求項14記載の導電シートの製造方法。
- 官能基として、カルボキシ基、ヒドロキシ基、カルボニル基の少なくともいずれかを形成する請求項14又は請求項15に記載の導電基シートの製造方法。
- 金属インクのアミン化合物からなる保護剤Aは、炭素数4以上12以下のアミン化合物の少なくとも1種からなり、脂肪酸からなる保護剤Bは、炭素数4以上26以下の脂肪酸の少なくとも1種からなる請求項14〜請求項16のいずれかに記載の導電基シートの製造方法。
- (c)工程で金属粒子を下地層に固定後、基板を40℃以上250℃以下に加熱することで金属粒子同士を結合し金属配線を形成する請求項14〜請求項17のいずれかに記載の導電基板の製造方法。
- 第1の電極層を形成後、第2の電極層を形成前に、少なくとも1層の中間層を形成する工程を含む請求項14〜請求項18のいずれかに記載の導電基板の製造方法。
- 第2の電極層を形成後、少なくとも1層のコーティング層を形成する工程を含む請求項14〜請求項19のいずれかに記載の導電基板の製造方法。
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