JP2019219882A - 透明導電膜およびその製造品の局部的な抵抗値を低減する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明導電膜およびその製造品の局部的な抵抗値を低減する方法を提供する。【解決手段】一種の透明導電膜およびその製造品の局部的な抵抗値を低減する方法であり、この方法は、透明導電層を設ける工程と、透明導電層上に少なくとも局部区域を画定する工程、局部区域の導電性を改善し、抵抗値を低減するために、局部区域内の少なくとも１つの高電気伝導ユニットを電気的に結ぶ工程とを含む。透明導電層の材料は金属酸化物膜から選択され、高電気伝導ユニットは細い金属線であり、細い金属線の幅は５μｍ以下である。【選択図】図３

Description

本発明は透明導電膜に関し、特に一種の透明導電膜およびその製造品の局部的な抵抗値を低減する方法に関するものである。

インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの酸化金属からなる導電薄膜は、透光性と導電性の両方の物理的な性質を持つため、透明導電膜で作られていることが多く、透明タッチスクリーンなどの様々な光電素子に広く使用されている。しかし、ＩＴＯ透明導電膜の光透過率と導電率との関係を調べたところ、光透過率が高いほど導電率が低下することがわかった。例えば、表面抵抗率が１０Ω/ｓｑ未満では、可視光透過率が８０％に達することがあるが、透過率が９０％以上になると表面抵抗率が１００Ω/ｓｑ以上に増加する。したがって、従来のＩＴＯ透明導電膜のタッチスクリーンへの適用は、光透過率と導電率の２つの要因によって制限される。

現在、表示画面の入力デバイスとして使用される一般的な透明タッチパネルは、主に小さなＩＴＯ検出電極および信号経路は高抵抗値現象を生じ、その結果、送信信号の減衰が生じ、これは信号伝達に役立たない、導電性薄膜からなる。ＩＴＯ透明膜上に複数の感知電極と信号経路が描かれることにより、タッチセンサ構造を形成する。しかし、近年、電子製品の高機能化、精密化に伴い、タッチセンサのタッチ感知電極及び信号経路も小さくなってきている。小さなＩＴＯ感知電極および信号経路は高抵抗値現象を生じ、その結果、送信信号の減衰が生じ、これは信号伝達に不利である。その結果、大型タッチパネルの設計・プロセス開発においては、ネックを克服することは困難である。

本発明の主な目的は一種の透明導電膜の局部的な抵抗値を低減する方法を提供し、視認性を低下させないことを踏まえて、透明導電膜の局部的な抵抗値を低減することにより、導電性を向上させることができ、透明導電膜のタッチセンサ区域へ応用を高めることができる。

上記目的を達成するために、本発明の透明導電膜の局部的な抵抗値を低減する方法は、以下(a)(b)(c)を含む。(a）透明導電層を設ける工程と、(b）透明導電層上に少なくとも局部区域を規定する工程と、(c）高電気伝導ユニットは、局部区域に電気的に接続されている。局部区域の電気伝導率を増加させ、局部区域の抵抗値を減少させる目的を達成する。ここで、透明導電層の材料は、金属酸化物膜またはグラフェン薄膜から選択されるが、これに限定されるものではない。金属酸化物膜の材料は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム酸化亜鉛、アンチモンスズ酸化物、ポリ（３,４-エチレンジオキシチオフェン）（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））などから選択されるが、これに限定されない。局部区域は、タッチ感知電極またはタッチ信号導線であるが、これに限定されるものではない。
高電気伝導ユニットは８×１０−８Ω・ｍ未満の抵抗率を有し、高電気伝導ユニットは金属細線または金属メッシュであるが、これに限定されない。金属細線の材質は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケル、これらの合金等から選択されるが、これに限定されるものではない。金属細線の幅は、２５μｍ未満、好ましくは５μｍ未満であり、１本以上の連続した直線、波状の曲線、規則的な線または不規則な線、または間隔で配置された線分の大部分を含むが、これに限定されない。

本発明の他の目的は、局部区域に低抵抗の透明導電膜を提供することである。透明導電膜の厚さを薄くすることができ、透明性を高め、材料費コストを節約でき、局部的な導電性や信号伝送効率を向上させることができる。より大きなサイズのタッチパネルの設計および製造を容易にするために、タッチセンサの範疇において透明導電膜の応用が引き上げられる。

上記目的を達成するために、本発明の局部的に低い抵抗値を有する透明導電膜は、透明導電層を含み、少なくとも１つの規定された局部区域を有する。該局部区域は少なくとも１つの高導電性ユニットが電気的に接続されている。それによって局部区域の抵抗値を低減することができる。そのうち、透明導電層の材料は、金属酸化物膜またはグラフェン膜から選択されるが、これに限定されるものではない。金属酸化物膜の材料は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム酸化亜鉛、アンチモンスズ酸化物、ポリ（３,４-エチレンジオキシチオフェン）（ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））などから選択されるが、これに限定されない。局部区域は、タッチ感知電極またはタッチ信号導線であるが、これに限定されるものではない。
高電気伝導ユニットは８×１０−８Ω・ｍ未満の抵抗率を有し、高電気伝導ユニットは金属細線または金属メッシュであるが、これに限定されない。金属細線の材質は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケル、これらの合金等から選択されるが、これに限定されるものではない。金属細線の幅は、２５μｍ未満、好ましくは５μｍ未満であり、１本以上の連続した直線、波状の曲線、規則的な線または不規則な線、または間を置いて配置された線分の大部分を含むが、これに限定されない。

この「発明内容」では、選択した概念の一部を簡略化した形で説明し、以下の「実施方式」で詳しく説明する。この「発明内容」は、特許出願の主題の重要な特徴または基本的特徴を特定することを意図するものではなく、特許出願の主題の範囲を限定することも意図していない。

本発明はタッチ信号伝送の品質を向上させることができるだけでなく、より大きなサイズのタッチパネルの設計を容易にすることができる。タッチセンサ層としての導電膜の厚さも減らすことができ、材料コストを節約し、タッチセンサ層の透過率を改善することができる。

第１実施形態のタッチセンサの積層構造の模式図である。 第１実施形態のタッチセンサの正面図である。 第１実施形態のタッチセンサの背面図である。 第１実施形態のＸ軸方向感知層の平面図である。 第１実施形態のＹ軸方向感知層の平面図である。 感知トレースに湾曲した金属細線が接続されていることを示す、第１実施形態の別のＹ軸方向感知層の平面図である。 感知トレースに複数の間隔で配置された金属細線が接続されていることを示す、第１実施形態の他のＹ軸方向感知層の平面図である。 感知トレースに互いに平行に配置された複数の金属細線が接続されていることを示す、第１実施形態のＹ軸方向感知層の平面図である。 本発明の方法のフローチャートである。 本発明の方法によって、作成されたＸ軸方向の透明導電膜の概略図である。 本発明の方法によって、作成されたＹ軸方向の透明導電膜の概略図である。

以下に示すのは本発明の局部的に低い抵抗値を有する透明導電膜が透明タッチセンサの分野に適用される、好ましい実施形態である。図１乃至図５に示す実施形態は、タッチ感知トレースの表面抵抗値を低減することができる透明静電容量式タッチセンサ構造である。主にタッチ感知トレースで、高電気伝導ユニット（すなわち、以下の実施形態の説明で参照される金属細線）と電気的に接続されている。

透明静電容量式タッチセンサ構造は、ベース層１０と、Ｘ軸方向感知層２０と、絶縁層３０と、Ｙ軸方向感知層４０と、コーティング層５０とを含む。ここで、ベース層１０は、機械的強度に優れた透過率の高いガラス薄板である。ベース層１０の表面の周縁部には、絶縁性のブラックマトリクス材料（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ）からなるカラーフレーム１１が設けられている。カラーフレーム１１は、ベース層１０上に周辺部の枠状の遮蔽区域１１ａと、中央部の可視区域１１ｂとを規定するために用いられる。

Ｘ軸方向感知層２０は、基板の可視区域１１ｂに配置され、複数のＸ軸方向感知トレース（Ｔｒａｃｅ）２１を含む。各Ｘ軸方向感知トレース２１は、Ｘ軸方向に沿って直列に配置された複数の菱形の感知ユニット２１ａから構成されている。Ｘ軸方向感知トレース２１の各端部にはボンディングポイント２１ｂが設けられており、各Ｘ軸方向感知トレース２１にはＸ軸方向に沿って配置され、上記ボンディングポイント２１ｂと各感知ユニット２１ａと電気的に接続されている金属細線２３が設けられている。ボンディングポイント２１ｂは、信号導線２４を介して信号出力接点２５に接続することができる。信号導線２４は、遮蔽区域１１ａのベース層１０の縁に沿って配置され、信号導線２４の前、後の２つの端部に、それぞれ、ボンディング点２１ｂ及び信号出力接点２５に電気的に接続されている。

Ｙ軸方向感知層４０は、上述した基板の可視区域１１ｂに配置され、複数のＹ軸方向感知トレース４１を含む。各Ｙ軸方向感知トレース４１は、Ｙ軸方向に沿って一列に配列された複数の菱形の感知ユニット４１ａから構成されている。Ｙ軸方向感知トレース４１の端部にはボンディングポイント４１ｂが設けられており、各Ｙ軸感知トレース４１は、Ｙ軸方向に沿って配置され、上記ボンディングポイント４１ｂと感知ユニット４１ａと電気的に接続されている金属細線４３を有する。ボンディングポイント４１ｂは、信号導線４４を介して信号出力接点４５に接続することができる。信号導線４４は、遮蔽区域１１ａ内のベース層１０の縁部に沿って配置され、信号導線４４の前、後の２つの端部は、前述のボンディングポイント４１ｂおよび信号出力接点４５にそれぞれ電気的に接続されている。

信号出力接点２５、４５は、信号ケーブル（図示せず）に電気的に接続され、タッチ信号を信号処理回路（図示せず）に送信して動作させることができる。

Ｘ軸方向感知層２０およびＹ軸方向感知層４０は透明導電膜からなり、Ｘ軸方向感知層２０およびＹ軸方向感知層４０の材料はインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの金属酸化物膜である。また、上記金属細線２３、４３は、導電性が高く低抵抗値の材料で形成され、例えば銅線などの抵抗率が８×１０−８Ω・ｍ未満である。金属細線２３、４３の金属材料は、Ｘ、Ｙ軸方向感知層２０、４０の金属酸化物膜よりも低い抵抗値を有するので、したがって、金属細線２３、４３をＸ、Ｙ軸方向感知トレース２１、４１に電気的に接続することにより、タッチ信号の伝達を向上させる効果があり、各感知ユニット２１ａ、４１ａからボンディングポイント２１ｂ、４１ｂとの間の抵抗値を効果的に減少させることができ、送信プロセスにおけるタッチ信号の減衰率を減少させる。上記金属細線２３、４３の幅は５μｍ以下に設定されているが、これはナノメートルレベルの金属線であり、例えそれが非透過性材料であっても、視覚的に区別できないため、可視区域１１に配置するのが好適である。透明タッチセンサ全体の視認性を損なうことはない。

Ｘ軸方向感知層２０およびＹ軸方向感知層４０は、絶縁され、透明絶縁層３０によって互いに分離されている。そして、２つの感知層上の感知ユニット２１ａ、４１ａは相補的に対応して配置され、菱形メシュ状の感知ユニットマトリックスを形成する。透明絶縁層３０は、固体光学接着フィルム（ＯＣＡ）または液体光学樹脂（ＯＣＲ）のいずれかであり、２つの感知層２０、４０を絶縁分離することができ、同時に、両者を一緒に固着させる機能を有する。

コーティング層５０は、透明導電膜感知層の外面に結合され、感知層を保護する回路を提供する。コーティング層５０は、光透過率の高い絶縁膜であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテル（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル、ビニルシリーズ樹脂また、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などがあるが、これに限定されない。

以上の説明によれば、本実施形態では、金属細線２３、４３をＸ、Ｙ軸方向の感知トレース２１、４１に電気的に接続することにより、タッチ信号伝送経路の抵抗値を低減させることが分かる。このようにすれば、タッチ信号伝送の品質を向上させることができるだけでなく、より大きなサイズのタッチパネルの設計を容易にすることができる。タッチセンサ層としての導電膜の厚さも減らすことができ、材料コストを節約し、タッチセンサ層の透過率を改善することができる。また、金属細線２３、４３は、通常の視力でも客観的に識別できないナノメートルサイズの金属線の幅を有し、その設置する分布比率は全面積の０．３％未満であり、光に対する光透過率が極めて高い。タッチセンサ層全体の大部分面積は光透過性に優れた光透過性中空区域である。したがって、このような金属細線を一連の感知トレースに配置することにより、感知トレースの抵抗値を著しく減少させるだけでなく、信号伝送効率も向上させることができる。金属細線の視認性への影響はごくわずかで、多くの利点があると説明することができる。

上記実施形態では、一例としての金属細線２３、４３は、連続して延びる直線であった（図３参照）。しかし、通常、透明タッチパネルは液晶画面の前面に配置、使用されているため、この直線状に配列された金属細線はモアレ（Ｍｏｉｒｅ）を有しており、画面の表示品質に影響を及ぼす可能性がある。したがって、本発明の実際の適用において、金属細線は、（図６に示すような）波形パターン、金属メッシュ、または他の規則的および不規則な連続延長線パターンを採用することもでき、これにより、光干渉の問題を低減することができる。また、図７において、金属細線４３は、間隔をあけた複数の線分４３ａから構成されている。設計要件により、金属細線によって接続された感知トレースの抵抗値を自由に調整でき、信号処理回路の設定された要件を調整することができる。また、上述した線分状の構成による配置は、光学干渉の問題を低減し、視認性を向上させる効果も有する。他の実現可能な解決法では、（図８に示すように）互いに平行に配置された複数の金属細線４３を設けることも可能であり、それによって高効率の信号伝送性能を確保できる。

図９から図１１までを参照する。図９は本発明の透明導電膜の局部抵抗値を低減する方法のフローチャートを示し、図１０及び図１１は、上記方法により製造された２種類の透明導電膜を示す。

ステップＳ１において、本方法は、感知層２０、４０のいずれかであり得る透明導電層を提供する。上述したように、各々の感知層２０、４０は、可視区域１１ｂ及び遮蔽区域１１ａを有し、ベース層１０によって規定される可視区域２０ｂ、４０ｂ及び非可視区域２０ａ、４０ａにそれぞれ対応する。ステップＳ２において、１つまたは１つ以上の局部区域２００ｂまたは４００ｂが透明導電層の可視区域２０ｂまたは４０ｂ上に規定される。ステップＳ３において、高電気伝導ユニット２０１ｂまたは４０１ｂは、局部区域２００ｂまたは４００ｂに電気的に接続されているが、高電気伝導ユニットは、先の実施形態で説明したように金属細線２３、４３であってもよい。

上述のように、透明導電層は、金属酸化物膜またはグラフェンで構成され、金属酸化物膜はインジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム酸化亜鉛、アンチモンスズ酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェンなどであってもよい。局部区域は、タッチ感知電極またはタッチ信号伝送線を含み、高電気伝導ユニット２０１ｂまたは４０１ｂは、８×１０−８Ω・ｍ未満の抵抗率を有し、高電気伝導ユニット２０１ｂまたは４０１ｂは、金属細線または金属メッシュであってもよい。金属細線は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケルまたはそれらの合金でできており、金属細線の幅は、２５μｍ未満、好ましくは５μｍ未満であり、１本または複数の連続した直線、波状の曲線、規則的な線または不規則な線であってもよい。金属細線は間隔をあけて配置されている複数の線分からなってもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。したがって、本発明の保護範囲は、添付の発明の請求項の定義の対象となる。

１０ ベース層１０
１１ カラーフレーム
１１ａ 遮蔽区域
１１ｂ 可視区域
２０ Ｘ軸方向感知層
２０ａ 非可視区域
２０ｂ 可視区域
２１ Ｘ軸方向感知トレース
２１ａ 感知ユニット
２１ｂ ボンディングポイント
２３ 金属細線
２４ 信号導線
２５ 信号出力接点
３０ 絶縁層
４０ Ｙ軸方向感知層
４０ａ 非可視区域
４０ｂ 可視区域
４１ Ｙ軸方向感知トレース
４１ａ 感知ユニット
４１ｂ ボンディングポイント
４３ 金属細線
４４ 信号導線
４５ 信号出力接点
５０ コーティング層
２００ｂ 局部区域
２０１ｂ 高電気伝導ユニット
４００ｂ 局部区域
４０１ｂ 高電気伝導ユニット

Claims (22)

1. 一種の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法であって、
   透明導電層を設け、前記透明導電層には、少なくとも１つの局部区域が規定され、少なくとも１つの高電気伝導ユニットが前記局部区域に電気的に接続され、前記局部区域の電気伝導率を高め、前記局部区域の抵抗値を低減することを特徴とする、透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
2. 前記透明導電層の材料は、金属酸化物膜またはグラフェン膜から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
3. 前記金属酸化物膜の材料は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム酸化亜鉛、アンチモンスズ酸化物、またはポリエチレンジオキシチオフェンから選択されることを特徴とする、請求項２に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
4. 前記局部区域は、タッチ感知電極またはタッチ信号伝送線であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
5. 前記高電気伝導ユニットの抵抗率は８×１０−８Ω・ｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
6. 前記高電気伝導ユニットは金属細線または金属メッシュであることを特徴とする、請求項５に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
7. 前記金属細線は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケルまたはそれらの合金から選択されることを特徴とする、請求項６に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
8. 前記金属細線の幅は２５μｍ未満であることを特徴とする、請求項６に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
9. 前記金属細線の幅は５μｍ未満であることを特徴とする、請求項８に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
10. 前記金属細線は１本または複数の連続した直線、波状の曲線、規則的な線または不規則な線であることを特徴とする、請求項６に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
11. 前記金属細線は間隔をあけて配置されている複数の線分からなっていることを特徴とする、請求項６に記載の透明導電膜の局部区域の抵抗値を低減する方法。
12. 一種の局部区域の低抵抗値を有する透明導電膜であって、
    透明導電層を含み、前記透明導電層は少なくとも１つの局部区域が規定され、前記局部区域の抵抗値を低減するために、少なくとも１つの高電気伝導ユニットが電気的に接続されていることを特徴とする、透明導電膜。
13. 前記透明導電層の材料は金属酸化物膜またはグラフェン膜から選択されることを特徴とする、請求項１２に記載の透明導電膜。
14. 前記金属酸化膜の材料は、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、アルミニウム酸化亜鉛、アンチモンスズ酸化物、またはポリエチレンジオキシチオフェンから選択されることを特徴とする、請求項１３に記載の透明導電膜。
15. 前記局部区域は、タッチ感知電極またはタッチ信号伝送線であることを特徴とする、請求項１２に記載の透明導電膜。
16. 前記高電気伝導ユニットの抵抗率は８×１０−８Ω・ｍ未満であることを特徴とする、請求項１２に記載の透明導電膜。
17. 前記高電気伝導ユニットは金属細線または金属メッシュであることを特徴とする、請求項１６に記載の透明導電膜。
18. 前記金属細線は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケルまたはそれらの合金から選択されることを特徴とする、請求項１７に記載の透明導電膜。
19. 前記金属細線の幅は２５μｍ未満であることを特徴とする、請求項１７に記載の透明導電膜。
20. 前記金属細線の幅は５μｍ未満であることを特徴とする、請求項１９に記載の透明導電膜。
21. 前記金属細線は１本または複数の連続した直線、波状の曲線、規則的な線または不規則な線であることを特徴とする、請求項１７に記載の透明導電膜。
22. 前記金属細線は間を置いて配置されている複数の線分からなっていることを特徴とする、請求項１７に記載の透明導電膜。

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