JP6047994B2 - 透明導電性素子およびその製造方法、入力装置、電子機器、ならびに透明導電層の加工方法 - Google Patents

透明導電性素子およびその製造方法、入力装置、電子機器、ならびに透明導電層の加工方法 Download PDF

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    • G06F2203/04112Electrode mesh in capacitive digitiser: electrode for touch sensing is formed of a mesh of very fine, normally metallic, interconnected lines that are almost invisible to see. This provides a quite large but transparent electrode surface, without need for ITO or similar transparent conductive material

Description

本技術は、透明導電性素子およびその製造方法、入力装置、電子機器、ならびに透明導電層の加工方法に関する。詳しくは、透明導電部および透明絶縁部が基材表面に平面的に交互に設けられた透明導電性素子に関する。
近年、静電容量式のタッチパネルが携帯電話や携帯音楽端末などのモバイル機器に搭載されるケースが増えている。静電容量式のタッチパネルでは、基材フィルム表面にパターニングされた透明導電層が設けられた透明導電性フィルムが用いられている。
特許文献1では、次のような構成の透明導電性シートが提案されている。透明導電性シートは、基体シート上に形成された導電パターン層と、基体シートの導電パターン層が形成されていない部分に形成された絶縁パターン層とを備える。そして、導電パターン層が、複数の微少ピンホールを有し、絶縁パターン層が、狭小溝により複数の島状に形成される。
特開2010−157400号公報
近年では、上述のように微小パターンを有する透明導電層を大面積で作製することが望まれている。このような要望に応えるためには、微小パターンも大面積で形成が容易なものとすることが望ましい。
したがって、本技術の目的は、大面積で微小パターンの形成が容易な透明導電性素子およびその製造方法、入力装置、電子機器、ならびに透明導電層の加工方法を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の技術は、
表面を有する基材と、
表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
透明導電部および透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている透明導電性素子である。
第2の技術は、
第1の表面および第2の表面を有する基材と、
第1の表面および第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
透明導電部および透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている入力装置である。
第3の技術は、
第1の透明導電性素子と、
第1の透明導電性素子の表面に設けられた第2の透明導電性素子と
を備え、
第1の透明導電性素子および第2の透明導電性素子が、
表面を有する基材と、
表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
透明導電部および透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている入力装置である。
第4の技術は、
第1の表面および第2の表面を有する基材と、第1の表面および第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部とを有する透明導電性素子を備え、
透明導電部および透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている電子機器である。
第5の技術は、
第1の透明導電性素子と、
第1の透明導電性素子の表面に設けられた第2の透明導電性素子と
を備え、
第1の透明導電性素子および第2の透明導電性素子が、
第1の表面および第2の表面を有する基材と、
第1の表面および第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
透明導電部および透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている電子機器である。
第6の技術は、
ランダムパターンを有する少なくとも1種のマスクを介して基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、基材表面に透明導電部および透明絶縁部を平面的に交互に形成する透明導電性素子の製造方法である。
第7の技術は、
パターンを有する少なくとも1種のマスクを介して基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、基材表面に透明導電部および透明絶縁部を平面的に交互に形成する透明導電層の加工方法である。
本技術では、透明導電部および透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されているので、ランダムパターンを大面積で容易に形成することができる。
本技術では、基材表面に平面的に交互に透明導電部および透明絶縁部を設けているので、透明導電部が設けられている領域と透明導電部が設けられていない領域との反射率差を低減できる。したがって、透明導電部のパターンの視認を抑制することができる。
以上説明したように、本技術によれば、大面積で微小パターンの形成が容易な透明導電性素子を提供することができる。
図1は、本技術の第1の実施形態に係る情報入力装置の一構成例を示す断面図である。 図2Aは、本技術の第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図2Bは、図2Aに示したA−A線に沿った断面図である。 図3Aは、第1の透明導電性素子の透明電極部の一構成例を示す平面図である。図3Bは、第1の透明導電性素子の透明絶縁部の一構成例を示す平面図である。 図4Aは、第1の透明導電性素子の透明電極部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図4Bは、図4Aに示したA−A線に沿った断面図である。図4Cは、第1の透明導電性素子の透明絶縁部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図4Dは、図4Cに示したA−A線に沿った断面図である。 図5は、境界部の形状パターンの一例を示す平面図である。 図6Aは、本技術の第1の実施形態に係る第2の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図6Bは、図6Aに示したA−A線に沿った断面図である。 図7は、透明電極部および透明絶縁部を作製するためのレーザ加工装置の一構成例を示す模式図である。 図8Aは、透明電極部13を作製するための第1のマスクの一構成例を示す平面図である。図8Bは、透明絶縁部14を作製するための第2のマスクの一構成例を示す平面図である。 図9A〜図9Cは、本技術の第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法の一例について説明するための工程図である。 図10Aは、透明電極部の単位区画の変形例を示す平面図である。図10Bは、図10Aに示したA−A線に沿った断面図である。図10Cは、透明絶縁部の単位区画の変形例を示す平面図である。図10Dは、図10Cに示したA−A線に沿った断面図である。 図11A〜図11Dは、本技術の第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子の変形例を示す断面図である。 図12A、図12Bは、本技術の第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子の変形例を示す断面図である。 図13Aは、本技術の第2の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図13Bは、透明電極部および透明絶縁部の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクの一構成例を示す平面図である。 図14Aは、本技術の第3の実施形態に係る第1の透明導電性素子の透明電極部の一構成例を示す平面図である。図14Bは、本技術の第3の実施形態に係る第1の透明導電性素子の透明絶縁部の一構成例を示す平面図である。 図15Aは、透明電極部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図15Bは、図15Aに示したA−A線に沿った断面図である。図15Cは、透明絶縁部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図15Dは、図15Cに示したA−A線に沿った断面図である。 図16は、境界部の形状パターンの一例を示す平面図である。 図17Aは、本技術の第4の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図17Bは、透明電極部および透明絶縁部の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクの一構成例を示す平面図である。 図18は、本技術の第5の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。 図19Aは、本技術の第6の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図19Bは、透明電極部および透明絶縁部の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクの一構成例を示す平面図である。 図20Aは、本技術の第7の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図20Bは、本技術の第7の実施形態に係る第1の透明導電性素子の変形例を示す平面図である。 図21Aは、本技術の第8の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図20Bは、本技術の第8の実施形態に係る第1の透明導電性素子の変形例を示す平面図である。 図22Aは、本技術の第9の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図22Bは、本技術の第9の実施形態に係る第2の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。 図23は、本技術の第10の実施形態に係る情報入力装置の一構成例を示す断面図である。 図24Aは、本技術の第11の実施形態に係る情報入力装置の一構成例を示す平面図である。図24Bは、図24Aに示したA−A線に沿った断面図である。 図25Aは、図24Aに示した交差部Cの付近を拡大して示す平面図である。図25Bは、図25Aに示したA−A線に沿った断面図である。 図26は、電子機器としてテレビの例を示す外観図である。 図27A、図27Bは、電子機器としてデジタルカメラの例を示す外観図である。 図28は、電子機器としてノート型パーソナルコンピュータの例を示す外観図である。 図29は、電子機器としてビデオカメラの例を示す外観図である。 図30は、電子機器として携帯端末装置の例を示す外観図である。 図31Aは、実施例1−5の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図31Bは、実施例2−1の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。 図32は、透明電極部および透明絶縁部を作製するためのレーザ加工装置の変形例を示す模式図である。 図33は、透明導電性シートに対してレーザ光を照射した際の加工深さdを示す図である。 図34Aは、実施例5−4の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図34Bは、実施例5−5の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図34Cは、実施例5−6の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。 図35Aは、実施例5−7の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図35Bは、実施例5−8の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。 図36は、実施例5−1〜5−3の透明導電性シートにおける抵抗比の結果を示す図である。 図37は、実施例5−4〜5−8の透明導電性シートにおける抵抗比の結果を示す図である。 図38Aは、実施例7−1の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図38Bは、実施例7−2の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図38Cは、実施例7−3の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。 図39は、実施例7−1〜7−3の透明導電性シートにおける抵抗比の結果を示す図である。 図40Aは、実施例8−1の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図40Bは、実施例8−2の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。 図41Aは、実施例8−3の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。図41Bは、実施例8−4の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す図である。 図42は、実施例8−1〜8−4の透明導電性シートにおける抵抗比の結果を示す図である。 図43は、比較例8−1〜8−4の透明導電性シートおよび実施例8−1〜8−4の透明導電性シートにおけるシート抵抗の結果を示す図である。 図44は、比較例8−1〜8−4の透明導電性シートおよび実施例8−1〜8−4の透明導電性シートにおける抵抗比の結果を示す図である。 図45Aは、一般的なステージの移動速度の変化を示す図である。図45Bは、高速ステージの移動速度の変化を示す図である。
本技術の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(ランダムパターンを有する単位区画により透明電極部および透明絶縁部を構成した例)
2.第2の実施形態(ランダムな境界パターンを有する単位区画により境界部を構成した例)
3.第3の実施形態(規則パターンを有する単位区画により透明電極部および透明絶縁部を構成した例)
4.第4の実施形態(規則的な境界パターンを有する単位区画により境界部を構成した例)
5.第5の実施形態(透明電極部を連続膜とした例)
6.第6の実施形態(ランダムパターンを有する単位区画により境界部を構成した例)
7.第7の実施形態(ランダムパターンを有する単位区画により透明電極部を構成し、規則パターンを有する単位区画により透明絶縁部を構成した例)
8.第8の実施形態(規則パターンを有する単位区画により透明電極部を構成し、ランダムパターンを有する単位区画により透明絶縁部を構成した例)
9.第9の実施形態(パッド部を連結した形状の透明電極部が設けられた例)
10.第10の実施形態(基材の両面に透明電極部が設けられた例)
11.第11の実施形態(基材の一主面に透明電極部が交差して設けられた例)
12.第12の実施形態(電子機器への適用例)
<1.第1の実施形態>
[情報入力装置の構成]
図1は、本技術の第1の実施形態に係る情報入力装置の一構成例を示す断面図である。図1に示すように、情報入力装置10は、表示装置4の表示面上に設けられる。情報入力装置10は、例えば貼合層5により表示装置4の表示面に貼り合わされている。
(表示装置)
情報入力装置10が適用される表示装置4は特に限定されるものではないが、例示するならば、液晶ディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、プラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)ディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(Surface-conduction Electron-emitter Display:SED)などの各種表示装置が挙げられる。
(情報入力装置)
情報入力装置10は、いわゆる投影型静電容量方式タッチパネルであり、第1の透明導電性素子1と、この第1の透明導電性素子1の表面上に設けられた第2の透明導電性素子2とを備え、第1の透明導電性素子1と第2の透明導電性素子2とは貼合層6を介して貼り合わされている。また、必要に応じて、第2の透明導電性素子2の表面上に光学層3をさらに備えるようにしてもよい。
(光学層)
光学層3は、例えば、基材31と、基材31と第2の透明導電性素子2との間に設けられた貼合層32とを備え、この貼合層32を介して基材31が第2の透明導電性素子2の表面に貼り合わされる。光学層3はこの例に限定されるものではなく、SiO2などのセラミックコート(オーバーコート)とすることも可能である。
(第1の透明導電性素子)
図2Aは、本技術の第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図2Bは、図2Aに示したA−A線に沿った断面図である。図2Aおよび図2Bに示すように、第1の透明導電性素子1は、表面を有する基材11と、この表面に設けられた透明導電層12とを備える。ここでは、基材11の面内において直交交差の関係にある2方向をX軸方向(第1方向)およびY軸方向(第2方向)と定義する。
透明導電層12は、透明電極部(透明導電部)13と透明絶縁部14とを備える。透明電極部13は、X軸方向に延在されたX電極部である。透明絶縁部14は、いわゆるダミー電極部であり、X軸方向に延在されるとともに、透明電極部13の間に介在されて、隣り合う透明電極部13の間を絶縁する絶縁部である。これらの透明電極部13と透明絶縁部14とが、基材11の表面にY軸方向に向かって平面的に交互に隣接して設けられている。なお、図2A、図2Bにおいて、第1の領域R1は透明電極部13の形成領域を示し、第2の領域R2は透明絶縁部14の形成領域を示す。
(透明電極部、透明絶縁部)
透明電極部13、および透明絶縁部14の形状は、画面形状や駆動回路などに応じて適宜選択することが好ましく、例えば、直線状、複数の菱形状(ダイヤモンド形状)を直線状に連結した形状などが挙げられるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。なお、図2A、図2Bでは、透明電極部13、および透明絶縁部14の形状を直線状とした構成が例示されている。
図3Aは、第1の透明導電性素子の透明電極部の一構成例を示す平面図である。透明電極部13は、図3Aに示すように、孔部13aのランダムパターンを有する単位区画13pが繰り返し設けられた透明導電層12である。単位区画13pは、例えば、X軸方向に周期Txで繰り返し設けられ、Y軸方向に周期Tyで繰り返し設けられている。すなわち、単位区画13pは、X軸方向およびY軸方向に2次元配列されている。周期Txおよび周期Tyはそれぞれ独立に、例えば、ミクロオーダーからナノオーダーの範囲内で設定される。
図3Bは、第1の透明導電性素子の透明絶縁部の一構成例を示す平面図である。透明電極部13は、図3Bに示すように、島部14aのランダムパターンを有する単位区画14pが繰り返し設けられた透明導電層12である。単位区画14pは、例えば、X軸方向に周期Txで繰り返し設けられ、Y軸方向に周期Tyで繰り返し設けられている。すなわち、単位区画14pは、X軸方向およびY軸方向に2次元配列されている。周期Txおよび周期Tyはそれぞれ独立に、例えば、ミクロオーダーからナノオーダーの範囲内で設定される。
図3Aおよび図3Bでは、単位区画13pおよび単位区画14pがそれぞれ1種類である場合が例として示されているが、単位区画13pおよび単位区画14pを2種類以上としてもよい。この場合、同一種類の単位区画13pおよび単位区画14pがX軸方向およびY軸方向に周期的またはランダムに繰り返されるようにすることが可能である。
単位区画13pおよび単位区画14pの形状は、X軸方向およびY軸方向にほぼ隙間無く繰り返し設けることが可能な形状であればよく特に限定されるものではないが、例示するならば、三角形状、四角形状、六角形状もしくは八角形状などの多角形状、または不定形状などが挙げられる。
図4Aは、第1の透明導電性素子の透明電極部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図4Bは、図4Aに示したA−A線に沿った断面図である。図4Cは、第1の透明導電性素子の透明絶縁部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図4Dは、図4Cに示したA−A線に沿った断面図である。透明電極部13の単位区画13pは、図4Aおよび図4Bに示すように、複数の孔部(絶縁要素)13aが離間してランダムパターンで設けられた透明導電層12であり、隣り合う孔部13aの間には透明導電部13bが介在されている。一方、透明絶縁部14の単位区画14pは、図4Cおよび図4Dに示すように、離間してランダムパターンで設けられた複数の島部(導電要素)14aを有する透明導電層12であり、隣り合う島部14aの間には絶縁部としての間隙部14bが介在される。島部14aは、例えば、透明導電材料を主成分とする島状の透明導電層12である。ここで、間隙部14bでは、透明導電層12が完全に除去されていることが好ましいが、間隙部14bが絶縁部として機能する範囲内であれば、透明導電層12の一部分が島状や薄膜状に残留していてもよい。
単位区画13pは、ランダムパターンのパターン要素である孔部13aが接する、または切断される辺を有していることが好ましく、単位区画13pを構成するすべての辺がパターン要素とこのような関係にあることがより好ましい。なお、ランダムパターンのパターン要素である孔部13aがすべての辺から離間されている構成を採用することも可能である。
単位区画14pは、ランダムパターンのパターン要素である島部14aが接する、または切断される辺を有していることが好ましく、単位区画14pを構成するすべての辺がパターン要素とこのような関係にあることがより好ましい。なお、ランダムパターンのパターン要素である島部14aがすべての辺から離間されている構成を採用することも可能である。
孔部13aおよび島部14aの形状としては、例えば、ドット状を用いることができる。ドット状としては、例えば、円形状、楕円形状、円形状の一部分を切り取った形状、楕円形状の一部分を切り取った形状、多角形状、角を取った多角形状および不定形状からなる群より選ばれる1種以上を用いることができる。多角形状としては、例えば、三角形状、四角形状(例えば菱形など)、六角形状、八角形状などが挙げられるが、これに限定されるものではない。孔部13aおよび島部14aとで異なる形状を採用するようにしてもよい。ここで、円形には、数学的に定義される完全な円(真円)のみならず、多少の歪みが付与されたほぼ円形も含まれる。楕円形には、数学的に定義される完全な楕円のみならず、多少の歪みが付与されたほぼ楕円形(例えば長円、卵型など)も含まれる。多角形には、数学的に定義される完全な多角形のみならず、辺に歪みが付与されたほぼ多角形、角に丸みが付与されたほぼ多角形、および辺に歪みが付与され、かつ角に丸みが付与されたほぼ多角形なども含まれる。辺に付与される歪みとしては、凸状または凹状などの湾曲などが挙げられる。
孔部13aおよび島部14aは、目視により認識できないサイズであることが好ましい。具体的には、孔部13aまたは島部14aのサイズは、好ましくは100μm以下、より好ましくは60μm以下であることが好ましい。ここで、サイズ(径Dmax)は、円形でない場合では孔部13aおよび島部14aの差し渡しの長さのうち最大ものを意味している。なお、円形の場合では径Dmaxは直径となる。孔部13aおよび島部14aの径Dmaxを100μm以下にすると、目視による孔部13aおよび島部14aの視認を抑制することができる。具体的には例えば、孔部13aおよび島部14aを円形状にする場合、それらの直径は100μm以下であることが好ましい。なお、透明導電性シートのトップ(最表面)とボトム(レーザ加工部の底面(レーザ光照射によるアブレーションが及んだ基材11表面。以下、基材11内にもアブレーションが生じた場合には、その露出表面を基材11表面と適宜称する))とのランダムパターンとしての孔部の深さの距離は図4中において符号dで示されている。すなわち、透明導電部13bの表面から孔部13aの底面(基材11の表面)までの平均深さd、および島部14aの表面から間隙部14bの底面(基材11の表面)までの平均深さdが図4中に示されている。
第1の領域R1では、例えば、複数の孔部13aが基材表面の露出領域となるのに対して、隣り合う孔部13a間に介在された透明導電部13bが基材表面の被覆領域となる。一方、第2の領域R2では、複数の島部14aが基材表面の被覆領域となるのに対して、隣り合う島部14a間に介在された間隙部14bが基材表面の露出領域となる。第1の領域R1と第2の領域R2との被覆率差を60%以下、好ましくは40%以下、さらに好ましくは30%以下とし、かつ、孔部13aおよび島部14aの部分を目視で視認できない大きさで形成することが好ましい。透明電極部13と透明絶縁部14とを目視により比較したとき、透明導電層12が第1の領域R1と第2の領域R2とで同じように被覆されているように感じられるため、透明電極部13と透明絶縁部14との視認を抑制することができる。
第1の領域R1における透明導電部13bによる被覆面積の割合は高くすることが好ましい。被覆率が低くなるにつれて、同じ導電性を持たせようとすると、透明導電部13bの厚みを増やすために、最初の全面製膜時の厚みを厚くしなければならず、被覆率と反比例してコストが増大してしまうからである。例えば、被覆率が50%の場合は材料費が2倍、被覆率が10%の場合は材料費が10倍となる。その他にも透明導電部13bの膜厚が厚くなることで、光学特性の劣化などの問題も生じる。被覆率が小さくなりすぎると、絶縁してしまう可能性も大きくなる。以上の点を考慮すると、少なくとも被覆率は10%以上であることが好ましい。被覆率の上限値は、特に制限されるものではない。
第2の領域R2における島部14aによる被覆率は、高すぎるとランダムパターンの生成自体が困難になるとともに、島部14a同士が接近し短絡する恐れがあるため、島部14aによる被覆率は95%以下にすることが好ましい。
透明電極部13および透明絶縁部14の反射L値の差の絶対値が、0.3未満であることが好ましい。透明電極部13および透明絶縁部14の視認を抑制することができるからである。ここで、反射L値の差の絶対値は、JIS Z8722に従い評価した値である。
第1の領域(電極領域)R1に設けられた透明電極部13の平均境界線長さLaと、第2の領域(絶縁領域)R2に設けられた透明絶縁部14の平均境界線長さLbとは、0<La、Lb≦20mm/mm2の範囲内であることが好ましい。但し、平均境界線長さLaは、透明電極部13に設けられた孔部13aと透明導電部13bとの境界線の平均境界線の長さであり、平均境界線の長さLbは、透明絶縁部14に設けられた島部14aと間隙部14bとの境界線の平均境界線の長さである。
平均境界線長さLa、Lbを上述の範囲内にすることで、基材11の表面において透明導電層12が形成されている部分と形成されていない部分との境界を少なくし、当該境界における光散乱量を低減することができる。したがって、後述の平均境界線長さの比(La/Lb)によらず、上述の反射L値の差の絶対値を0.3未満にすることができる。すなわち、透明電極部13および透明絶縁部14の視認を抑制することができる。
ここで、透明電極部13の平均境界線長さLaおよび透明絶縁部14の平均境界線長さLbの求め方について説明する。
透明電極部13の平均境界線長さLaは、以下のようにして求められる。まず、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、商品名:VHX-900)にて観察倍率100〜500倍の範囲で透明電極部13を観察し、観察像を保存する。次に、保存した観察像から画像解析により境界線(ΣCi=C1+・・・+Cn)を計測し、境界線長さL1[mm/mm2]を得る。この計測を、透明電極部13から無作為に選び出された10視野について行い、境界線長さL1、・・・・、L10を得る。次に、得られた境界線長さL1、・・・・、L10を単純に平均(算術平均)して、透明電極部13の平均境界線長さLaを求める。
透明絶縁部14の平均境界線長さLbは、以下のようにして求められる。まず、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、商品名:VHX-900)にて観察倍率100〜500倍の範囲で透明絶縁部14を観察し、観察像を保存する。次に、保存した観察像から画像解析により境界線(ΣCi=C1+・・・+Cn)を計測し、境界線長さL1[mm/mm2]を得る。この計測を、透明絶縁部14から無作為に選び出された10視野について行い、境界線長さL1、・・・・、L10を得る。次に、得られた境界線長さL1、・・・・、L10を単純に平均(算術平均)して、透明絶縁部14の平均境界線長さLbを求める。
第1の領域(電極領域)R1に設けられた透明電極部13の平均境界線長さLaと、第2の領域(絶縁領域)R2に設けられた透明絶縁部14の平均境界線長さLbとの平均境界線長さ比(La/Lb)は、0.75以上1.25以下の範囲内であることが好ましい。平均境界線長さ比(La/Lb)が上述の範囲外であると、透明電極部13の平均境界線長さLaおよび透明絶縁部14の平均境界線長さLbが20mm/mm2以下に設定されていない場合には、透明電極部13と透明絶縁部14との被覆率差が同等であっても、透明電極部13および透明絶縁部14が視認されてしまう。これは、例えば、基材11の表面において透明導電層12が有る部分と無い部分とで屈折率が異なることに起因する。透明導電層12が有る部分と無い部分とで屈折率差が大きい場合、透明導電層12が有る部分と無い部分との境界部で光散乱が発生する。これにより、透明電極部13および透明絶縁部14の領域のうち境界線長さがより長い領域の方がより白っぽく見えてしまい、被覆率差に依らず透明電極部13の電極パターンが視認されてしまう。定量的には、JIS Z8722に従い評価した透明電極部13と透明絶縁部14との反射L値の差の絶対値は0.3以上となってしまう。
(境界部)
図5は、境界部の形状パターンの一例を示す平面図である。透明電極部13と透明絶縁部14との境界部には、ランダムな形状パターンが設けられている。このように境界部にランダムな形状パターンを設けることで、境界部の視認を抑制することができる。ここで、境界部とは、透明電極部13と透明絶縁部14との間の領域のことを示し、境界Lとは、透明電極部13と透明絶縁部14とを区切る境界線のことを示す。なお、境界部の形状パターンによっては、境界Lは実線ではなく仮想線の場合もある。
境界部の形状パターンは、透明電極部13および透明絶縁部14の少なくとも一方のランダムパターンのパターン要素の全体および/または一部分を含んでいることが好ましい。より具体的には、境界部の形状パターンは、孔部13aの全体、孔部13aの一部分、島部14aの全体および島部14aの一部分からなる群より選ばれる1種以上の形状を含んでいることが好ましい。
境界部の形状パターンに含まれる孔部13aの全体は、例えば、透明電極部13側の境界Lに接して、またはほぼ接して設けられている。境界部の形状パターンに含まれる島部14aの全体は、例えば、透明絶縁部14側の境界Lに接して、またはほぼ接して設けられている。
境界部の形状パターンに含まれる孔部13aの一部分は、例えば、境界Lにより孔部13aが部分的に切断された形状を有し、その切断辺が透明電極部13側の境界Lに接して、またはほぼ接して設けられている。境界部の形状パターンに含まれる島部14aの一部分は、例えば、境界Lにより島部14aが部分的に切断された形状を有し、その切断辺が透明絶縁部14側の境界Lに接して、またはほぼ接して設けられている。
単位区画13pは、ランダムパターンのパターン要素である孔部13aが接する、または切断される辺を有し、この辺が、透明電極部13および透明絶縁部14の境界Lに接するまたはほぼ接するようにして設けられていることが好ましい。
単位区画14pは、ランダムパターンのパターン要素である島部14aが接する、または切断される辺を有し、この辺が、透明電極部13および透明絶縁部14の境界Lに接するまたはほぼ接するようにして設けられていることが好ましい。
なお、図5では、境界部の形状パターンが、透明電極部13および透明絶縁部14の両方のランダムパターンのパターン要素の一部分を含んでいる例が示されている。より具体的には、境界部の形状パターンが、孔部13aおよび島部14aの両方の一部分を含む例が示されている。この例では、境界部に含まれる孔部13aの一部分は、孔部13aが部分的に境界Lにより切断された形状を有し、その切断辺が透明電極部13側の境界Lに接して設けられる。一方、境界部に含まれる島部14aの一部分は、島部14aが境界Lにより部分的に切断された形状を有し、その切断辺が透明絶縁部14側の境界Lに接して設けられる。
(基材)
基材11の材料としては、例えば、ガラス、プラスチックを用いることができる。ガラスとしては、例えば公知のガラスを用いることができる。公知のガラスとしては、具体的には例えば、ソーダライムガラス、鉛ガラス、硬質ガラス、石英ガラス、液晶化ガラスなどが挙げられる。プラスチックとしては、例えば、公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、具体的には例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、環状オレフィンポリマー(COP)、ノルボルネン系熱可塑性樹脂などが挙げられる。
ガラス基材の厚みは、20μm〜10mmであることが好ましいが、この範囲に特に限定されるものではない。プラスチック基材の厚さは、20μm〜500μmであることが好ましいが、この範囲に特に限定されるものではない。
(透明導電層)
透明導電層12の材料としては、例えば、電気的導電性を有する金属酸化物材料、金属材料、炭素材料および導電性ポリマーなどからなる群より選ばれる1種以上を用いることができる。金属酸化物材料としては、例えば、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化錫系、酸化インジウム−酸化錫系、酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウム系などが挙げられる。金属材料としては、例えば、金属ナノ粒子、金属ワイヤーなどを用いることができる。それらの具体的材料としては、例えば、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛などの金属、またはこれらの合金などが挙げられる。炭素材料としては、例えば、カーボンブラック、炭素繊維、フラーレン、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンマイクロコイルおよびナノホーンなどが挙げられる。導電性ポリマーとしては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体などを用いることができる。
透明導電層12の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などのPVD法や、CVD法、塗工法、印刷法など用いることができる。透明導電層12の厚みは、パターニング前の状態(基材11の全面に透明導電層12が形成されている状態)にて表面抵抗が1000Ω/□以下となるように適宜選択することが好ましい。
(第2の透明導電性素子)
図6Aは、本技術の第1の実施形態に係る第2の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図6Bは、図6Aに示したA−A線に沿った断面図である。図6Aおよび図6Bに示すように、第2の透明導電性素子2は、表面を有する基材21と、この表面に設けられた透明導電層22とを備える。ここでは、基材21の面内において直交交差の関係にある2方向をX軸方向(第1方向)およびY軸方向(第2方向)と定義する。
透明導電層22は、透明電極部(透明導電部)23と透明絶縁部24とを備える。透明電極部23は、Y軸方向に延在されたY電極部である。透明絶縁部24は、いわゆるダミー電極部であり、Y軸方向に延在されるとともに、透明電極部23の間に介在されて、隣り合う透明電極部23の間を絶縁する絶縁部である。これらの透明電極部23と透明絶縁部24とが、基材21の表面にX軸方向に向かって交互に隣接して設けられている。第1の透明導電性素子1が有する透明電極部13および透明絶縁部14と、第2の透明導電性素子2が有する透明電極部23および透明絶縁部24とは、例えば互いに直交する関係にある。なお、図6A、図6Bにおいて、第1の領域R1は透明電極部23の形成用領域を示し、第2の領域R2は透明絶縁部24の形成領域を示す。
第2の透明導電性素子2において、上記以外のことは第1の透明導電性素子1と同様である。
[レーザ加工装置]
次に、図7を参照しながら、透明電極部13および透明絶縁部14を作製するためのレーザ加工装置の一構成例について説明する。レーザ加工装置は、レーザアブレーションプロセスを利用して、透明導電層をパターニングする加工装置であり、図7に示すように、レーザ41と、マスク部42と、ステージ43とを備える。マスク部42は、レーザ41とステージ43との間に設けられている。レーザ41から出射されたレーザ光はマスク部42を介して、ステージ43に固定された透明導電性基材1aに到達する。
レーザ加工装置は加工倍率を調整可能に構成されており、例えば、加工倍率1/4または加工倍率1/8に加工倍率を調整可能である。以下に、加工倍率1/4および加工倍率1/8の場合におけるマスク部42のレーザ光照射範囲とステージに固定された透明導電性基材1aの加工範囲との関係の例を示す。
加工倍率1/4:レーザ光照射範囲8mm×8mm、加工範囲2mm×2mm
加工倍率1/8:レーザ光照射範囲8mm×8mm、加工範囲1mm×1mm
レーザ41としては、例えば、レーザアブレーションプロセスを利用して透明導電層をパターニング可能なものであればよく特に限定されるものではないが、例示するならば、波長248nmのKrFエキシマレーザ、波長266nmの第三高調波フェムト秒レーザ、波長355nmの第三高調波YAGレーザなどのUVレーザを用いることができる。
マスク部42は、透明電極部13を作製するための第1のマスクと、透明絶縁部14を作製するための第2のマスクとを備える。マスク部42は、第1のマスクと第2のマスクとを制御装置(図示省略)などにより切り替え可能な構成を有している。このため、レーザ加工装置では、透明電極部13と透明絶縁部14とを連続的に繰り返し形成することができる。
なお、透明電極部13の単位区画13pとして2種類以上の単位区画13pを備える場合には、マスク部42が2種類以上の第1のマスクを備えるようにすればよい。また、透明絶縁部14の単位区画14pとして2種類以上の単位区画14pを備える場合にも同様に、マスク部42が2種類以上の第2のマスクを備えるようにすればよい。
ステージ43は、被加工体である透明導電性基材1aを固定するための固定面を有する。透明導電性基材1aは基材11と透明導電層12とを備え、基材11の側の面が固定面に対向するようにステージ43に固定される。
レーザ41から出射されたレーザ光がマスク部42を介してステージ43の固定面に対して垂直に入射するように、ステージ43の向きは調整されている。ステージ43は、レーザ光の入射角度を一定に保った状態で、X軸方向(水平方向)およびY軸方向(垂直方向)に移動可能な構成を有している。
図8Aは、透明電極部13を作製するための第1のマスクの一構成例を示す平面図である。第1のマスク53は、図8Aに示すように、ガラス表面またはガラス内部の遮光層に複数の孔部(光透過要素)53aが離間してランダムパターンで設けられたガラスマスクであり、隣り合う孔部53aの間には遮光部53bが介在されている。
図8Bは、透明絶縁部14を作製するための第2のマスクの一構成例を示す平面図である。第2のマスク54は、図8Bに示すように、ガラス表面またはガラス内部に複数の遮光部(遮光要素)54aが離間してランダムパターンで設けられたガラスマスクであり、隣り合う遮光部54aの間はレーザ光が透過可能な間隙部(光透過部)54bとなっている。
遮光部53bおよび遮光部54aは、レーザ41から出射されたレーザ光を遮光可能な材料であればよく特に限定されるものではないが、例示するならば、クロム(Cr)などが挙げられる。
第1のマスク53は、ランダムパターンのパターン要素である孔部53aが接する、または切断される辺を有していることが好ましく、第1のマスク53を構成するすべての辺がパターン要素とこのような関係にあることがより好ましい。なお、ランダムパターンのパターン要素である孔部53aがすべての辺から離間されている構成を採用することも可能である。
第2のマスク54は、ランダムパターンのパターン要素である遮光部54aが接する、または切断される辺を有していることが好ましく、第2のマスク54を構成するすべての辺がパターン要素とこのような関係にあることがより好ましい。なお、ランダムパターンのパターン要素である遮光部54aがすべての辺から離間されている構成を採用することも可能である。孔部53aおよび遮光部54aの形状および大きさはそれぞれ、上述の孔部13aおよび島部14aの形状および大きさに応じて適宜選択される。
[透明導電性素子の製造方法]
次に、図9A〜図9Cを参照しながら、上述の構成を有する第1の透明導電性素子1の製造方法の一例について説明する。なお、第2の透明導電性素子2は、第1の透明導電性素子1とほぼ同様にして製造することができるので、第2の透明導電性素子2の製造方法については説明を省略する。
(透明導電層の成膜工程)
まず、図9Aに示すように、基材11の表面上に透明導電層12を成膜することにより、透明導電性基材1aを作製する。透明導電層12の成膜方法としては、ドライ系およびウエット系のいずれの成膜方法を用いることができる。
ドライ系の成膜方法としては、例えば、熱CVD、プラズマCVD、光CVD、ALD(Atomic Layer Disposition(原子層堆積法))などのCVD法(Chemical Vapor Deposition(化学蒸着法):化学反応を利用して気相から薄膜を析出させる技術)のほか、真空蒸着、プラズマ援用蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどのPVD法(Physical Vapor Deposition(物理蒸着法):真空中で物理的に気化させた材料を基板上に凝集させ、薄膜を形成する技術)を用いることができる。
ドライ系の成膜方法を用いる場合には、透明導電層12の成膜後に、必要に応じて、透明導電層12に対して焼成処理(アニール処理)を施してもよい。これにより、透明導電層12が、例えばアモルファスと多結晶との混合状態、または多結晶状態となり、透明導電層12の導電性が向上する。
ウエット系の成膜方法としては、例えば、透明導電塗料を基材11の表面に塗布または印刷して基材11の表面に塗膜を形成した後、乾燥および/または焼成する方法を用いることができる。塗布法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。また、印刷法としては、例えば、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。また、透明導電性基材1aとして、市販のものを用いることも可能である。
(透明電極部および透明絶縁部の形成工程)
次に、上述のレーザ加工装置を用いて、第1のレーザ加工工程と第2のレーザ加工工程とを交互に繰り返して、透明導電性基材1aの透明導電層12をパターニングする。この際、レーザ加工により発生した煤を吸引処理などにより除去するようにしてもよい。次に、必要に応じて、透明導電性基材1aに対してエアブロー処理および/またはリンス洗浄処理などを施す。これにより、透明電極部13および透明絶縁部14が一方向に向かって平面的に交互に隣接して形成される。第1のレーザ加工工程は、第1のマスク53を介してレーザ光を透明導電性基材1aの透明導電層12に照射することにより行われる工程である。第2のレーザ加工工程は、第2のマスク54を介してレーザ光を透明導電性基材1aの透明導電層12に照射することにより行われる工程である。ここで、これらの第1のレーザ加工工程および第2のレーザ加工工程の詳細について以下に説明する。
(第1のレーザ加工工程)
図9Bに示すように、第1のマスク53を介してレーザ光を透明導電性基材1aの透明導電層12に照射して、透明導電層12の表面に照射部13Lを形成する。これにより、透明電極部13の単位区画13pが形成される。照射部13LをX軸方向およびY軸方向にそれぞれ周期Txおよび周期Tyで移動させながら、この操作を透明導電層12の第1の領域(透明電極部13の形成領域)R1全体に行う。これにより、単位区画13pがX軸方向およびY軸方向に繰り返し周期的に形成されて透明電極部13が得られる。
(第2のレーザ加工工程)
図9Cに示すように、第2のマスク54を介してレーザ光を透明導電性基材1aの透明導電層12に照射して、透明導電層12の表面に照射部14Lを形成する。これにより、透明絶縁部14の単位区画14pが形成される。照射部14LをX軸方向およびY軸方向にそれぞれ周期Txおよび周期Tyで移動させながら、この操作を透明導電層12の第2の領域(透明絶縁部14の形成領域)R2全体に行う。これにより、単位区画14pがX軸方向およびY軸方向に繰り返し周期的に形成されて透明絶縁部14が得られる。
以上により、目的とする第1の透明導電性素子1が得られる。
(レーザ加工による加工深さ)
図33は、透明導電性シートに対してレーザ光を照射した際の加工の平均深さdを模式的に示す。図33中には、基材11の表面上に透明導電層12が成膜された透明導電性基材1aが示されている。なお、図33では、簡略化のため、規則的なパターンで孔部が加工された透明導電性基材1aを示している。
図33に示すように、レーザ加工で、透明導電性基材1aに孔部を形成(パターニング)した場合には、アブレーションによって、透明導電層12だけでなく基材11まで加工されてしまう。これに対して、基材11の種類にもよるが、wetエッチングによる透明導電性基材1aの加工では基材11には孔部が形成されないのが一般である。このため、レーザ加工を用いてパターニングしているか否かは、光学顕微鏡などで、基材11のレーザ加工部の状態(例えば、平均深さdなどの形状)を評価することによって確認できる。なお、加工した孔部が絶縁部として機能するのであれば、基材11に、アブレーションが生じるように加工しても良い。
[効果]
第1の実施形態によれば、第1の透明導電性素子1は、基材11の表面に平面的に交互に隣接して設けられた透明電極部13および透明絶縁部14を備えている。そして、透明電極部13は、ランダムパターンを有する単位区画13pが繰り返された構成を有するとともに、透明絶縁部14は、ランダムパターンを有する単位区画14pが繰り返された構成を有している。したがって、ランダムパターンを大面積で容易に形成することができる。
単位区画13pの孔部13aおよび単位区画14pの島部14aをランダムパターンで設けているので、モアレの発生を抑制することができる。
第1の透明導電性素子1は、基材11の表面に平面的に交互に隣接して設けられた透明電極部13および透明絶縁部14を備えているので、透明電極部13と透明絶縁部14との反射率差を低減できる。したがって、透明電極部13の視認を抑制することができる。
透明電極部13と透明絶縁部14との境界部に形状パターンをさらに設けた場合には、境界部の視認をさらに抑制することができる。したがって、透明電極部13の視認をさらに抑制することができる。
第2の透明導電性素子2は、基材21の表面に平面的に交互に隣接して設けられた透明電極部23および透明絶縁部24を備えている。透明電極部23および透明絶縁部24は、第1の透明導電性素子1の透明電極部13および透明絶縁部14と同様の構成を有している。したがって、第2の透明導電性素子2でも、第1の透明導電性素子1と同様の効果を得ることができる。
重ね合わせた第1の透明導電性素子1と第2の透明導電性素子2とを情報入力装置10に備えた場合には、透明電極部13および透明電極部23の視認を抑制することができる。したがって、視認性に優れた情報入力装置10を実現することができる。さらにこの情報入力装置10を表示装置4の表示面に備えた場合には、情報入力装置10の視認を抑制することができる。
レーザ加工は他のプロセスと比べて微細加工の点において、例えば次のような利点を有している。すなわち、スクリーン印刷などのウェットプロセスではL/S=30μm程度のパターン精度であるのに対し、レーザ加工プロセスではL/S<10μmのパターン精度を実現できる。なお、ここで、Lはパターン線幅であり、Sは線間隔である。
UVレーザを用いてレーザ加工を行った場合には、PETフィルムなどの基材11、21のエッチング液などによる損傷を抑制することができる。したがって、金属ナノワイヤーやインジウム錫酸化物(ITO)を含む透明導電層を選択的にアブレーションすることができる。
(変形例)
以下、第1の実施形態の変形例について説明する。
(透明電極部)
図10Aは、透明電極部の単位区画の変形例を示す平面図である。図10Bは、図10Aに示したA−A線に沿った断面図である。透明電極部13の単位区画13pは、図10Aおよび図10Bに示すように、ランダムな網目状に設けられた透明導電部13bからなる透明導電層12である。透明導電部13bは、ランダムな方向に延設されており、延設された透明導電部13bによって独立した孔部13aが形成されている。したがって、透明電極部13の単位区画13pには、複数の孔部13aがランダムに設けられている。透明導電部13bは、例えば、透明導電層12が設けられた側の面から第1の透明導電性素子1を見た場合、ランダムな線状を有している。
(透明絶縁部)
図10Cは、透明絶縁部の単位区画の変形例を示す平面図である。図10Dは、図10Cに示したA−A線に沿った断面図である。透明絶縁部14の単位区画14pは、図10Cおよび図10Dに示すように、ランダムな網目状に間隙部14bが設けられた透明導電層12である。具体的には、単位区画14pに配置された透明導電層12は、ランダムな方向に延設された間隙部14bによって独立した島部14aに分割されている。すなわち、単位区画14pは、透明導電層12を用いて構成されており、ランダムな方向に延設された間隙部14bによって透明導電層12を分割してなる島部14aのパターンが、ランダムパターンとして配置されているのである。これらの島部14aのパターン(すなわちランダムパターン)は、例えば、ランダムな方向に延設された間隙部14bによって、ランダムな多角形に分割されたものとなる。なお、延設方向がランダムな間隙部14b自体も、ランダムパターンとなる。間隙部14bは、例えば、透明導電層12が設けられた側の面から第1の透明導電性素子1を見た場合、ランダムな線状を有している。間隙部14bは、例えば、島部14a間に設けられた溝部である。
ここで、単位区画14pに設けられた各間隙部14bは、単位区画14pにおいてランダムな方向に延設されたものである。延設方向に対して垂直方向の幅(線幅と称する)は、例えば同一の線幅に選ばれる。この単位区画14pにおいては、各間隙部14bの線幅によって、透明導電層12による被覆率が調整されている。この単位区画14pにおける透明導電層12の被覆率は、透明電極部13における透明導電層12の被覆率と同程度となるように設定されることが好ましい。ここで同程度とは、透明電極部13および透明絶縁部14がパターンとして視認できない程度を意味する。
(ハードコート層)
図11Aに示すように、第1の透明導電性素子1の両表面のうち、少なくとも一方の表面にハードコート層61を設けるようにしてもよい。これにより、基材11にプラスチック基材を用いる場合、工程上での基材11の傷付き防止、耐薬品性付与、オリゴマーなどの低分子量物の析出を抑制することができる。ハードコート材料には、光または電子線などにより硬化する電離放射線硬化型樹脂、または熱により硬化する熱硬化型樹脂を用いることが好ましく、紫外線により硬化する感光性樹脂が最も好ましい。このような感光性樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリオールアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メラミンアクリレートなどのアクリレート系樹脂を用いることができる。例えば、ウレタンアクリレート樹脂は、ポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、あるいはプレポリマーを反応させ、得られた生成物に、水酸基を有するアクリレートまたはメタクリレート系のモノマーを反応させることによって得られる。ハードコート層61の厚みは、1μm〜20μmであることが好ましいが、この範囲に特に限定されるものではない。
ハードコート層61は、次のようにして形成される。まず、ハードコート塗料を基材11の表面に塗工する。塗工方法は、特に限定されるものではなく公知の塗工方法を用いることができる。公知の塗工方法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などが挙げられる。ハードコート塗料は、例えば、二官能以上のモノマーおよび/またはオリゴマーなどの樹脂原料、光重合開始剤、および溶剤を含有する。次に、必要に応じて、基材11の表面に塗工されたハードコート塗料を乾燥させることにより、溶剤を揮発させる。次に、例えば電離放射線照射または加熱により、基材11の表面のハードコート塗料を硬化させる。なお、上述した第1の透明導電性素子1と同様にして、第2の透明導電性素子2の両表面のうち、少なくとも一方の表面にハードコート層61を設けるようにしてもよい。
(光学調整層)
図11Bに示すように、第1の透明導電性素子1の基材11と透明導電層12との間に光学調整層62を介在させることが好ましい。これにより、透明電極部13のパターン形状の非視認性をアシストすることができる。光学調整層62は、例えば屈折率が異なる2層以上の積層体から構成され、低屈折率層側に透明導電層12が形成される。より具体的には、光学調整層62としては、たとえば、従来公知の光学調整層を用いることができる。このような光学調整層としては、例えば、特開2008−98169号公報、特開2010−15861号公報、特開2010−23282号公報、特開2010−27294号公報に記載されているものを用いることができる。なお、上述した第1の透明導電性素子1と同様に、第2の透明導電性素子2の基材21と透明導電層22との間に光学調整層62を介在させるようにしてもよい。
(密着補助層)
図11Cに示すように、第1の透明導電性素子1の透明導電層12の下地層として密着補助層63を設けることが好ましい。これにより、基材11に対する透明導電層12の密着性を向上することができる。密着補助層63の材料としては、例えば、ポリアクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、および金属元素の塩化物や過酸化物やアルコキシドなどの加水分解および脱水縮合生成物などを用いることができる。
密着補助層63を用いるのではなく、透明導電層12を設ける表面にグロー放電またはコロナ放電を照射する放電処理を用いるようにしてもよい。また、透明導電層12を設ける表面に、酸またはアルカリで処理する化学薬品処理法を用いてもよい。また、透明導電層12を設けた後、カレンダー処理により密着を向上させるようにしてもよい。なお、第2の透明導電性素子2においても、上述した第1の透明導電性素子1と同様に密着補助層63を設けるようにしてもよい。また、上述の密着性向上のための処理を施すようにしてもよい。
(シールド層)
図11Dに示すように、第1の透明導電性素子1にシールド層64を設けることが好ましい。例えば、シールド層64が設けられたフィルムを第1の透明導電性素子1に透明粘着剤層を介して貼り合わせるようにしてもよい。また、X電極およびY電極が1枚の基材11の同じ面側に形成されてある場合、それとは反対側にシールド層64を直接形成してもよい。シールド層64の材料としては、透明導電層12と同様の材料を用いることができる。シールド層64の形成方法としても、透明導電層12と同様の方法を用いることができる。但し、シールド層64はパターニングせず基材11の表面全体に形成された状態で使用される。第1の透明導電性素子1にシールド層64を形成することで、表示装置4から発せられる電磁波などに起因するノイズを低減し、情報入力装置10の位置検出の精度を向上させることができる。なお、上述した第1の透明導電性素子1と同様に、第2の透明導電性素子2にシールド層64を設けるようにしてもよい。
(反射防止層)
図12Aに示すように、第1の透明導電性素子1に反射防止層65をさらに設けることが好ましい。反射防止層65は、例えば、第1の透明導電性素子1の両主面のうち、透明導電層12が設けられる側とは反対側の主面に設けられる。
反射防止層65としては、例えば、低屈折率層またはモスアイ構造体などを用いることができる。反射防止層65として低屈折率層を用いる場合には、基材11と反射防止層65との間にハードコート層をさらに設けるようにしてもよい。なお、上述した第1の透明導電性素子1と同様に、第2の透明導電性素子2にも反射防止層65をさらに設けるようにしてもよい。
図12Bは、反射防止層65を設けた第1の透明導電性素子および第2の透明導電性素子の適用例を示す断面図である。図12Bに示すように、第1の透明導電性素子1および第2の透明導電性素子2は、それら両主面のうち反射防止層65が設けられた側の主面が表示装置4の表示面に対向するようにして、表示装置4上に配置される。このような構成を採用することで、表示装置4の表示面からの光の透過率を向上し、表示装置4の表示性能を向上することができる。
(レーザ加工装置)
図32は、レーザ加工装置の変形例を示す模式図である。レーザ加工装置は、ステージ43、マスク44、レンズ45およびレーザ(図示省略)を備えている。マスク44は、被加工物である透明導電性基材1aよりも大きいサイズを有している。マスク44は、ステージ43と同期してX軸方向およびY軸方向に移動可能に構成されている。レーザ光Lは、マスク44およびレンズ45を介して、透明導電性基材1aの透明導電層に照射される。
以下に、上述の構成を有するレーザ加工装置の動作について説明する。
まず、パターンを有するマスクを介して被加工体である透明導電性基材1aの透明導電層に対してレーザ光を照射する。次に、マスク44とステージ43とを同期してX軸方向および/またはY軸方向に移動させることにより、マスクに対するレーザ光の照射位置を移動させる。これにより、透明導電性基材1aの透明導電層のほぼ全体が加工されて、透明電極部13および透明絶縁部14が一方向に向かって平面的に交互に隣接して形成される。
この変形例のレーザ加工装置では、単位区画13p、14pなどのパターンの重なりやパターン間の未加工領域が発生しないため、第1の透明導電性素子1などの特性を向上することができるという利点が得られる。
<2.第2の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
図13Aは、本技術の第2の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。第2の実施形態に係る第1の透明導電性素子1は、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを有する単位区画15pをさらに備える点において、第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子1とは異なっている。
単位区画15pは、例えば、Y軸方向(すなわち境界部の延在方向)に向かって周期Tyで繰り返し設けられている。図13Aでは、単位区画15pが1種類である場合が例として示されているが、単位区画15pを2種類以上としてもよい。この場合、同一種類の単位区画15pがY軸方向に周期的またはランダムに繰り返されるようにすることが可能である。
単位区画15pの形状は、境界部に隙間無く繰り返し設けることが可能な形状であればよく特に限定されるものではないが、例示するならば、三角形状、四角形状、六角形状もしくは八角形状などの多角形状、または不定形状などが挙げられる。
単位区画15pは、図13Aに示すように、ランダムな形状パターンが設けられた境界部を有している。このように境界部にランダムな形状パターンを設けることで、境界部の視認を抑制することができる。境界部の形状パターンとしては、上述の第1の実施形態と同様のパターンを採用することも可能であるが、透明電極部13および透明絶縁部14のランダムパターンのパターン要素以外の形状であってもよい。
単位区画15pは、第1の区画15aと第2の区画15bとを備え、両区画が境界Lにおいて接合されている。第1の区画15aは、例えば、透明電極部13の単位区画13pの一部である。一方、第2の区画15bは、例えば、透明絶縁部14の単位区画14pの一部である。具体的には、第1の区画15aは、境界Lにより単位区画13pが部分的に切断された区画であり、その切断辺が透明電極部13側の境界Lに接して設けられている。一方、第2の区画15bは、境界Lにより単位区画14pが部分的に切断された区画であり、その切断辺が透明絶縁部14側の境界Lに接して設けられている。
なお、図13Aでは、単位区画15pの第1の区画15aおよび第2の区画15bがそれぞれ、単位区画13pおよび単位区画14pの半分により構成される例が示されている。第1の区画15aおよび第2の区画15bを構成する単位区画13pおよび単位区画14pの大きさはこれに限定されるものではなく両者の大きさは任意選択可能である。また、第1の区画15aおよび第2の区画15bのランダムパターンとして、単位区画13pおよび単位区画14pとは異なるランダムパターンを用いることも可能である。第1の区画15aおよび第2の区画15bのランダムパターンに代えて、規則パターンを用いることも可能である。
[レーザ加工装置]
レーザ加工装置のマスク部42は、上述の第1の実施形態における第1のマスク53および第2のマスク54に加えて、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクをさらに備える。
マスク部42は、第1のマスク53と第2のマスク54と第3のマスクとを制御装置(図示省略)などにより切り替え可能な構成を有している。このため、レーザ加工装置では、透明電極部13と透明絶縁部14とそれらの境界部とを連続的に繰り返し形成することができる。なお、単位区画15pとして2種類以上の単位区画15pを備える場合には、マスク部42が2種類以上の第3のマスクを備えるようにすればよい。
図13Bは、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクの一構成例を示す平面図である。第3のマスク55は、図13Bに示すように、第1の区画55aおよび第2の区画55bを備え、両区画が境界Lにおいて接合されている。第1の区画55aは、例えば、第1のマスク53の一部である。一方、第2の区画55bは、例えば、第2のマスク54の一部である。具体的には、第1の区画55aは、境界Lにより第1のマスク53が部分的に切断された区画であり、その切断辺が境界Lの一方の側に接して設けられている。一方、第2の区画55bは、境界Lにより第2のマスク54が部分的に切断された区画であり、その切断辺が境界Lの他方の側に接して設けられている。
なお、図13Bでは、第3のマスク55の第1の区画55aおよび第2の区画55bがそれぞれ、第1のマスク53および第2のマスク54の半分により構成される例が示されている。第1の区画55aおよび第2の区画55bをそれぞれ構成する第1のマスク53pおよび第2のマスク54の大きさはこれに限定されるものではなく両者の大きさは任意選択可能である。また、第1の区画55aおよび第2の区画55bのランダムパターンとして、第1のマスク53および第2のマスク54とは異なるランダムパターンを用いることも可能である。第1のマスク53および第2のマスク54のランダムパターンに代えて、規則パターンを用いることも可能である。
[透明導電性素子の製造方法]
第2の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法は、透明電極部および透明絶縁部の形成工程において、第1のレーザ加工工程および第2のレーザ加工工程との間に、第3のレーザ加工工程をさらに備える点において、第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法とは異なっている。第3のレーザ加工工程は、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための工程である。以下、第3のレーザ加工工程について説明する。
(第3のレーザ加工工程)
第3のマスク55を介してレーザ光を透明導電性基材1aの透明導電層12に照射して、透明導電層12の表面に照射部を形成する。これにより、境界部の単位区画15pが形成される。照射部をY軸方向(すなわち境界部の延在方向)に周期Tyで移動させながら、この操作を順次繰り返し行う。これにより、単位区画15pがY軸方向に繰り返し周期的に形成されて、ランダムな形状パターンが設けられた境界部が得られる。
第2の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
<3.第3の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
(透明電極部、透明絶縁部)
図14Aは、第1の透明導電性素子の透明電極部の一構成例を示す平面図である。図15Aは、透明電極部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図15Bは、図15Aに示したA−A線に沿った断面図である。透明電極部13は、孔部13aの規則パターンを有する単位区画13pが繰り返し設けられた透明導電層12である。
図14Bは、第1の透明導電性素子の透明絶縁部の一構成例を示す平面図である。図15Cは、透明絶縁部の単位区画の一構成例を示す平面図である。図15Dは、図15Cに示したA−A線に沿った断面図である。透明絶縁部14は、島部14aの規則パターンを有する単位区画14pが繰り返し設けられた透明導電層12である。
(境界部)
透明電極部13と透明絶縁部14との境界部には、規則的な形状パターンが設けられている。このように境界部に規則的な形状パターンを設けることで、境界部の視認を抑制することができる。
図16は、境界部の形状パターンの一例を示す平面図である。境界部の形状パターンは、透明電極部13および透明絶縁部14の少なくとも一方の規則パターンのパターン要素の全体および/または一部分を含んでいることが好ましい。より具体的には、境界部の形状パターンは、孔部13aの全体、孔部13aの一部分、島部14aの全体および島部14aの一部分からなる群より選ばれる1種以上の形状を含んでいることが好ましい。
単位区画13pは、規則パターンのパターン要素である孔部13aが接する、または切断される辺を有し、この辺が、透明電極部13および透明絶縁部14の境界Lに接するまたはほぼ接するようにして設けられていることが好ましい。
単位区画14pは、規則パターンのパターン要素である島部14aが接する、または切断される辺を有し、この辺が、透明電極部13および透明絶縁部14の境界Lに接するまたはほぼ接するようにして設けられていることが好ましい。
なお、図16では、境界部の形状パターンが、透明電極部13および透明絶縁部14の両方の規則パターンの一部分を含んでいる例が示されている。より具体的には、境界部の形状パターンが、孔部13aおよび島部14aの両方の一部分を含む例が示されている。この例では、境界部に含まれる孔部13aの一部分は、孔部13aが部分的に境界Lにより切断された形状を有し、その切断辺が透明電極部13側の境界Lに接して設けられる。一方、境界部に含まれる島部14aの一部分は、島部14aが境界Lにより部分的に切断された形状を有し、その切断辺が透明絶縁部14側の境界Lに接して設けられる。
[透明導電性素子の製造方法]
第3の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法では、第1のマスク53として、離間して規則パターンで設けられた複数の孔部(光透過要素)53aを有するものを用いる。第2のマスク54として、離間して規則パターンで設けられた複数の遮光部(遮光要素)54aを有するものを用いる。
第3の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
<4.第4の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
図17Aは、本技術の第4の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。第4の実施形態に係る第1の透明導電性素子1は、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを有する単位区画15pをさらに備える点において、第3の実施形態に係る第1の透明導電性素子1とは異なっている。
単位区画15pは、図17Aに示すように、規則的な形状パターンが設けられた境界部を有している。このように境界部に規則的な形状パターンを設けることで、境界部の視認を抑制することができる。境界部の形状パターンとしては、上述の第3の実施形態と同様のパターンを採用することも可能であるが、透明電極部13および透明絶縁部14の規則パターンのパターン要素以外の形状であってもよい。
なお、図17Aでは、単位区画15pの第1の区画15aおよび第2の区画15bがそれぞれ、単位区画13pおよび単位区画14pの半分により構成される例が示されている。第1の区画15aおよび第2の区画15bをそれぞれ構成する単位区画13pおよび単位区画14pの大きさはこれに限定されるものではなく両者の大きさは任意選択可能である。また、第1の区画15aおよび第2の区画15bの規則パターンとして、単位区画13pおよび単位区画14pとは異なる規則パターンを用いることも可能である。第1の区画15aおよび第2の区画15bの規則パターンに代えて、ランダムパターンを用いることも可能である。
[レーザ加工装置]
レーザ加工装置のマスク部42が、上述の第3の実施形態における第1のマスク53および第2のマスク54に加えて、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクをさらに備える。
図17Bは、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクの一構成例を示す平面図である。第3のマスク55は、図17Bに示すように、第1の区画55aおよび第2の区画55bを備え、両区画が境界Lにおいて接合されている。
なお、図17Bでは、第3のマスク55の第1の区画55aおよび第2の区画55bがそれぞれ、第1のマスク53および第2のマスク54の半分により構成される例が示されている。第1の区画55aおよび第2の区画55bをそれぞれ構成する第1のマスク53および第2のマスク54の大きさはこれに限定されるものではなく両者の大きさは任意選択可能である。また、第1の区画55aおよび第2の区画55bの規則パターンとして、第1のマスク53および第2のマスク54とは異なる規則パターンを用いることも可能である。第1のマスク53および第2のマスク54の規則パターンに代えて、ランダムパターンを用いることも可能である。
[透明導電性素子の製造方法]
第4の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法は、上述のレーザ加工装置を用いる以外のことは第2の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法と同様である。
第4の実施形態において上記以外のことは、第2の実施形態と同様である。
<5.第5の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
(透明電極部、透明絶縁部)
図18は、本技術の第5の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。第5の実施形態に係る第1の透明導電性素子1は、図18に示すように、連続的に設けられた透明導電層12を透明電極部13として備える点において、第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子とは異なっている。
透明電極部13は、第1の領域(電極領域)R1において基材11の表面を孔部13aによって露出することなく、連続的に設けられた透明導電層(連続膜)12である。但し、第1の領域(電極領域)R1と第2の領域(絶縁領域)R2との境界部は除くものとする。連続膜である透明導電層12は、ほぼ一様な膜厚を有していることが好ましい。
(境界部)
透明電極部13と透明絶縁部14との境界部には、ランダムな形状パターンが設けられている。このように境界部にランダムな形状パターンを設けることで、境界部の視認を抑制することができる。
境界部の形状パターンは、島部14aの全体および島部14aの一部分からなる群より選ばれる1種以上の形状を含んでいる。具体的には例えば、境界部の形状パターンは、島部14aの全体、島部14aの一部分、または島部14aの全体および一部分の両方を含んでいる。
図18では、境界部の形状パターンが、島部14aの一部分を含む例が示されている。この例では、境界部に含まれる島部14aの一部分は、例えば、島部14aが境界Lにより部分的に切断された形状を有し、その切断辺が透明絶縁部14側の境界Lに接して設けられる。
[透明導電性素子の製造方法]
第4の実施形態に係る第1の透明導電性素子1の製造方法では、第1のレーザ加工工程を省略し、第2のレーザ加工工程のみを繰り返し行う点において、第1の実施形態に係る第1の透明導電性素子1の製造方法と異なっている。第2のレーザ加工工程のみを繰り返して行うことで、透明導電層12の第2の領域(透明絶縁部14の形成領域)R2がパターニングされるのに対して、透明導電層12の第1の領域(透明電極部13の形成領域)R1はパターニングされず、透明導電層12が連続膜として残留する。
第5の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
<6.第6の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
(透明電極部、透明絶縁部)
図19Aは、本技術の第6の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。第6の実施形態に係る第1の透明導電性素子1は、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを有する単位区画15pをさらに備える点において、第5の実施形態に係る第1の透明導電性素子1とは異なっている。
単位区画15pは、図19Aに示すように、ランダムな形状パターンが設けられた境界部を有している。このように境界部にランダムな形状パターンを設けることで、境界部の視認を抑制することができる。境界部の形状パターンとしては、上述の第5の実施形態と同様のパターンを採用することも可能であるが、透明電極部13および透明絶縁部14の規則パターンのパターン要素以外の形状であってもよい。
なお、図19Aでは、単位区画15pの第1の区画15aおよび第2の区画15bがそれぞれ、単位区画13p(連続膜であるため仮想的な単位区画)および単位区画14pの半分により構成される例が示されている。第1の区画15aおよび第2の区画15bをそれぞれ構成する単位区画13pおよび単位区画14pの大きさはこれに限定されるものではなく両者の大きさは任意選択可能である。また、第2の区画15bの規則パターンとして、単位区画14pとは異なる規則パターンを用いることも可能である。第2の区画15bのランダムパターンに代えて、規則パターンを用いることも可能である。
[レーザ加工装置]
レーザ加工装置のマスク部42が、上述の第5の実施形態における第1のマスク53および第2のマスク54に加えて、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクをさらに備える。
図19Bは、透明電極部13および透明絶縁部14の境界部に境界パターンを作製するための第3のマスクの一構成例を示す平面図である。第3のマスク55は、図19Bに示すように、第1の区画55aおよび第2の区画55bを備え、両区画が境界Lにおいて接合されている。
なお、図19Bでは、第3のマスク55の第1の区画55aおよび第2の区画55bがそれぞれ、第1のマスク53および第2のマスク54の半分により構成される例が示されている。第1の区画55aおよび第2の区画55bをそれぞれ構成する第1のマスク53および第2のマスク54の大きさはこれに限定されるものではなく両者の大きさは任意選択可能である。また、第2の区画55bのランダムパターンとして、第2のマスク54とは異なる規則パターンを用いることも可能である。第2のマスク54のランダムパターンに代えて、規則パターンを用いることも可能である。
[透明導電性素子の製造方法]
第6の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法は、上述のレーザ加工装置を用いる以外のことは第5の実施形態に係る第1の透明導電性素子の製造方法と同様である。
第6の実施形態において上記以外のことは、第5の実施形態と同様である。
<7.第7の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
図20Aは、本技術の第7の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。透明電極部13は、孔部13aのランダムパターンを有する単位区画13pが繰り返し設けられた透明導電層12である。具体的には、透明電極部13の構成は、第1の実施形態における透明電極部13と同様である。透明絶縁部14は、島部14aの規則パターンを有する単位区画14pが繰り返し設けられた透明導電層12である。具体的には、透明絶縁部14の構成は、第3の実施形態に係る透明絶縁部14と同様である。
図20Bに示すように、透明電極部13と透明絶縁部14との間に境界パターンを有する単位区画15pをさらに備えるようにしてもよい。
第7の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
<8.第8の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
図21Aは、本技術の第8の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。透明電極部13は、孔部13aの規則パターンを有する単位区画13pが繰り返し設けられた透明導電層12である。具体的には、透明電極部13の構成は、第3の実施形態における透明電極部13と同様である。透明絶縁部14は、島部14aのランダムパターンを有する単位区画14pが繰り返し設けられた透明導電層12である。具体的には、透明絶縁部14の構成は、第1の実施形態に係る透明絶縁部14と同様である。
図21Bに示すように、透明電極部13と透明絶縁部14との間に境界パターンを有する単位区画15pをさらに備えるようにしてもよい。
第8の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
<9.第9の実施形態>
[透明導電性素子の構成]
図22Aは、本技術の第9の実施形態に係る第1の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。図22Bは、本技術の第9の実施形態に係る第2の透明導電性素子の一構成例を示す平面図である。第9の実施形態は、透明電極部13、透明絶縁部14、透明電極部23および透明絶縁部24の構成以外は、第1の実施形態と同様である。
透明電極部13は、複数のパッド部(単位電極体)13mと、複数のパッド部13m同士を連結する複数の連結部13nとを備える。連結部13nは、X軸方向に延在されており、隣り合うパッド部13mの端部同士を連結する。パッド部13mと連結部13nとは一体的に形成されている。
透明電極部23は、複数のパッド部(単位電極体)23mと、複数のパッド部23m同士を連結する複数の連結部23nとを備える。連結部23nは、Y軸方向に延在されており、隣り合うパッド部23mの端部同士を連結する。パッド部23mと連結部23nとは一体的に形成されている。
パッド部13mおよびパッド部23mの形状としては、例えば、菱形(ダイヤモンド形)や矩形などの多角形状、星形、および十字形などを用いることができるが、これらの形状に限定されるものではない。
連結部13nおよび連結部23nの形状としては矩形状を採用することができるが、連結部13nおよび連結部23nの形状は隣り合うパッド部13mおよびパッド部23m同士を連結可能な形状であればよく特に矩形状に限定されるものではない。矩形状以外の形状の例としては、線状、長円状、三角形状、不定形状などを挙げることができる。
更なる非視認性向上のためには、第1の透明導電性素子(X電極)1と第2の透明導電性素子(Y電極)2の両方を重ねた状態における両素子の被覆率の関係を設定することが好ましい。
第9の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
[効果]
第9の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<10.第10の実施形態>
[情報入力装置の構成]
図23は、本技術の第10の実施形態に係る情報入力装置の一構成例を示す断面図である。第10の実施形態に係る情報入力装置10は、基材21の一方の主面(第1の主面)に透明導電層12を備え、他方の主面(第2の主面)に透明導電層22を備える点において、第1の実施形態に係る情報入力装置10とは異なっている。透明導電層12は、透明電極部と透明絶縁部とを備える。透明導電層22は、透明電極部と透明絶縁部とを備える。透明導電層12の透明電極部は、X軸方向に延在されたX電極部であり、透明導電層22の透明電極部は、Y軸方向に延在されたY電極部である。したがって、透明導電層12および透明導電層22の透明電極部は互いに直交する関係にある。
第10の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
[効果]
第10の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて以下の効果をさらに得ることができる。すなわち、基材21の一方の主面に透明導電層12を設け、他方の主面に透明導電層22を設けているので、第1の実施形態における基材11(図1)を省略することができる。したがって、情報入力装置10をさらに薄型化することができる。
<11.第11の実施形態>
[情報入力装置の構成]
図24Aは、本技術の第11の実施形態に係る情報入力装置の一構成例を示す平面図である。図24Bは、図24Aに示したA−A線に沿った断面図である。情報入力装置10は、いわゆる投影型静電容量方式タッチパネルであり、図24Aおよび図24Bに示すように、基材11と、複数の透明電極部13および透明電極部23と、透明絶縁部14と、透明絶縁層51とを備える。複数の透明電極部13および透明電極部23は、基材11の同一の表面に設けられている。透明絶縁部14は、基材11の面内方向における透明電極部13および透明電極部23の間に設けられている。透明絶縁層51は、透明電極部13および透明電極部23の交差部間に介在されている。
また、図24Bに示すように、必要に応じて、透明電極部13および透明電極部23が形成された基材11の表面に光学層52をさらに備えるようにしてもよい。なお、図24Aでは、光学層52の記載を省略している。光学層52は、貼合層56と、基体57とを備え、貼合層56を介して基体57が基材11の表面に貼り合わされている。情報入力装置10は、表示装置の表示面に対して適用して好適なものである。基材11および光学層52は、例えば、可視光に対して透明性を有しており、その屈折率nは、1.2以上1.7以下の範囲内であることが好ましい。以下では、情報入力装置10の表面の面内で互いに直交する2方向をそれぞれX軸方向、およびY軸方向とし、その表面に垂直な方向をZ軸方向と称する。
(透明電極部)
透明電極部13は、基材11の表面においてX軸方向(第1の方向)に延在されているに対して、透明電極部23は、基材11の表面においてY軸方向(第2の方向)に向かって延在されている。したがって、透明電極部13と透明電極部23とは互いに直交交差している。透明電極部13と透明電極部23とが交差する交差部Cには、両電極間を絶縁するための透明絶縁層51が介在されている。透明電極部13および透明電極部23の一端にはそれぞれ、取り出し電極が電気的に接続され、この取り出し電極と駆動回路とがFPC(Flexible Printed Circuit)を介して接続されている。
図25Aは、図24Aに示した交差部Cの付近を拡大して示す平面図である。図25Bは、図25Aに示したA−A線に沿った断面図である。透明電極部13は、複数のパッド部(単位電極体)13mと、複数のパッド部13m同士を連結する複数の連結部13nとを備える。連結部13nは、X軸方向に延在されており、隣り合うパッド部13mの端部同士を連結する。透明電極部23は、複数のパッド部(単位電極体)23mと、複数のパッド部23m同士を連結する複数の連結部23nとを備える。連結部23nは、Y軸方向に延在されており、隣り合うパッド部23mの端部同士を連結する。
交差部Cでは、連結部23n、透明絶縁層51、連結部13nがこの順序で基材11の表面に積層されている。連結部13nは、透明絶縁層51を横断して跨ぐように形成され、透明絶縁層51を跨いだ連結部13nの一端が、隣り合うパッド部13mの一方と電気的に接続され、透明絶縁層51を跨いだ連結部13nの他端が、隣り合うパッド部13mの他方と電気的に接続される。
パッド部23mと連結部23nとは、一体的に形成されているのに対して、パッド部13mと連結部13nとは、別形成されている。パッド部13m、パッド部23m、連結部23n、および透明絶縁部14は、例えば、基材11の表面に設けられた単層の透明導電層12により構成されている。連結部13nは、例えば、導電層からなる。
パッド部13mおよびパッド部23mの形状としては、例えば、菱形(ダイヤモンド形)や矩形などの多角形状、星形、および十字形などを用いることができるが、これらの形状に限定されるものではない。
連結部13nを構成する導電層としては、例えば、金属層または透明導電層を用いることができる。金属層は、金属を主成分として含んでいる。金属としては、導電性の高い金属を用いるこことが好ましく、このような材料としては、例えば、Ag、Al、Cu、Ti、Nb、不純物添加Siなどが挙げられるが、導電性の高さ、ならびに成膜性および印刷性などを考慮すると、Agが好ましい。金属層の材料として導電性が高い金属を用いることにより、連結部13nの幅を狭くし、その厚さを薄くし、その長さを短くすることが好ましい。これにより視認性を向上することができる。
連結部13nおよび連結部23nの形状としては矩形状を採用することができるが、連結部13nおよび連結部23nの形状は隣り合うパッド部13mおよびパッド部23m同士を連結可能な形状であればよく特に矩形状に限定されるものではない。矩形状以外の形状の例としては、線状、長円状、三角形状、不定形状などを挙げることができる。
(透明絶縁層)
透明絶縁層51は、連結部13nと連結部23nとが交差する部分より大きな面積を有していることが好ましく、例えば、交差部Cに位置するパッド部13mおよびパッド部23mの先端に被さる程度の大きさを有している。
透明絶縁層51は、透明絶縁材料を主成分として含んでいる。透明絶縁材料としては、透明性を有する高分子材料を用いることが好ましく、このような材料としては、例えば、ポリメチルメタアクリレート、メチルメタクリレートと他のアルキル(メタ)アクリレート、スチレンなどといったビニルモノマーとの共重合体などの(メタ)アクリル系樹脂;ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(CR-39)などのポリカーボネート系樹脂;(臭素化)ビスフェノールA型のジ(メタ)アクリレートの単独重合体ないし共重合体、(臭素化)ビスフェノールAモノ(メタ)アクリレートのウレタン変性モノマーの重合体および共重合体などといった熱硬化性(メタ)アクリル系樹脂;ポリエステル特にポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよび不飽和ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、シクロオレフィンポリマー(商品名:アートン、ゼオノア)、シクロオレフィンコポリマーなどが挙げられる。また、耐熱性を考慮したアラミド系樹脂を使用することも可能である。ここで、(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタアクリレートを意味する。
透明絶縁層51の形状は、交差部Cにおいて透明電極部13と透明電極部23との間に介在し、両電極の電気的接触を防ぐことが可能な形状であればよく特に限定されるものではないが、例示するならば、四角形などの多角形、楕円形、円形などを挙げることができる。四角形としては、例えば、長方形、正方形、菱形、台形、平行四辺形、角に曲率Rが付された矩形状が挙げられる。
第11の実施形態において上記以外のことは、第1の実施形態と同様である。
[効果]
第11の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて以下の効果をさらに得ることができる。すなわち、基材11の一方の主面に透明電極部13、23を設けているので、第1の実施形態における基材21(図1)を省略することができる。したがって、情報入力装置10をさらに薄型化することができる。
<12.第12の実施形態>
第12の実施形態に係る電子機器は、第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかを表示部に備えている。以下に、本技術の第12の実施形態に係る電子機器の例について説明する。
図26は、電子機器としてテレビ200の例を示す外観図である。テレビ200は、フロントパネル202やフィルターガラス203などから構成される表示部201を備え、その表示部201に第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかをさらに備える。
図27A、図27Bは、電子機器としてデジタルカメラの例を示す外観図である。図27Aは、デジタルカメラを表側から見た外観図である。図27Bは、デジタルカメラを裏側から見た外観図である。デジタルカメラ210は、フラッシュ用の発光部211、表示部212、メニュースイッチ213、シャッターボタン214などを備え、その表示部212に第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかを備える。
図28は、電子機器としてノート型パーソナルコンピュータの例を示す外観図である。ノート型パーソナルコンピュータ220は、本体221に、文字などを入力するとき操作されるキーボード222、画像を表示する表示部223などを備え、その表示部223に第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかを備える。
図29は、電子機器としてビデオカメラの例を示す外観図である。ビデオカメラ230は、本体部231、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ232、撮影時のスタート/ストップスイッチ233、表示部234などを備え、その表示部234に第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかを備える。
図30は、電子機器として携帯端末装置の例を示す外観図である。携帯端末装置、例えば携帯電話機であり、上側筐体241、下側筐体242、連結部(ここではヒンジ部)243、表示部244を備え、その表示部244に第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかを備える。
[効果]
以上説明した第12の実施形態に係る電子機器は、第1〜第11の実施形態に係る情報入力装置10のいずれかを備えているので、表示部における情報入力装置10の視認を抑制することができる。
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。本技術の実施例について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
1.実施例1(レーザ光照射面積を小とした例)
2.実施例2(レーザ光照射面積を大とした例)
3.実施例3(レーザ光のショット数を変化させた例)
4.実施例4(レーザ光のエネルギー密度を変化させた例)
5.実施例5(レーザ光のショット数またはエネルギー密度を変化させた例)
6.実施例6(非導通部をパターニングした例)
7.実施例7(最隣接距離を一定値とした例)
8.実施例8(導電材料被覆率を一定値とした例)
9.比較例8(導電材料被覆率を一定値としてwetエッチングで加工した例)
10.実施例9(レーザパターニングの高速度化の一例)
<1.実施例1(レーザ光照射面積を小とした例)>
(実施例1−1〜1−7)
まず、塗布法により、厚み125μmのPETシートの表面に銀ナノワイヤーを含む透明導電層を形成することにより、透明導電性シートを得た。次に、この透明導電性シートのシート抵抗を4探針法により測定した。なお、測定装置としては、株式会社三菱化学アナリテック製、ロレスタEP、MCP−T360型を用いた。その結果、表面抵抗は200Ω/□であった。
次に、図7に示したレーザ加工装置を用いて、レーザ加工工程(第1のレーザ加工工程)により、透明導電性シートの透明導電層をパターニングした。具体的には、マスク(第1のマスク)を介してレーザ光を透明導電性シートの透明導電層に照射して、透明導電層の表面に正方形状のレーザ光照射部を形成するとともに、レーザ光照射部をX軸方向およびY軸方向に移動させた。
マスクとしては、ガラス表面の遮光層にドット状(円形状)を有する複数の孔部が離間してランダムパターンで設けられたガラスマスクを用いた。なお、透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の孔部の直径の最大値、透明導電層の孔部間の最隣接距離、および透明導電層(透明導電材料)の被覆率が表1に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整した。また、レーザとしてはUVレーザ(波長248nmのKrFエキシマレーザ)を用い、レーザ光の照射を同一位置において4ショット行った。なお、レーザ光強度は200mJ/cm2に調整した。
以上により、目的とする透明導電性シートが得られた。
<2.実施例2(レーザ光照射面積を大とした例)>
(実施例2−1〜2−6)
透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の孔部の直径の最大値、透明導電層の孔部間の最隣接距離、および透明導電層(透明導電材料)の被覆率が表1に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整したこと以外は実施例1−1〜1−7と同様にして透明導電性シートを得た。
<3.実施例3(レーザ光のショット数を変化させた例)>
(実施例3−1〜3−10)
透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の孔部の直径の最大値、透明導電層の孔部間の最隣接距離、および透明導電層(透明導電材料)の被覆率が表1に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整した。また、同一位置におけるレーザ光のショット数をサンプル毎に表1に示すように変化させた。上記以外のことは実施例1−1〜1−7と同様にして透明導電性シートを得た。
(パターン視認の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、ドット形状(孔部形状)および単位区画形状(格子状)のパターン視認を以下のようにして評価した。まず、対角3.5インチの液晶ディスプレイ上に、粘着シートを介して透明導電性シートの透明導電層側の面が画面と対向するように貼り合わせた。次に、透明導電性シートの基材(PETシート)側に、粘着シートを介してAR(Anti Reflect:反射防止)フィルムを貼り合わせた。その後、液晶ディスプレイを黒表示または緑色表示し、表示面を目視により観察して、ドット形状および単位区画形状のパターン視認を評価した。その結果を表1に示す。
以下に、ドット形状および単位区画形状のパターン視認の評価基準を示す。
<ドット形状の視認>
○:ドット形状が視認不可能
×:ドット形状が視認可能
<単位区画形状の視認>
○:単位区画形状が視認不可能
×:単位区画形状が視認可能
図31Aは、実施例1−5の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す。図31Bは、実施例2−1の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す。
表1から以下のことがわかる。
透明導電層に形成されるドット形状(孔部形状)の大きさを100μm以下にすることで、ドット形状の視認を抑制することができる。
透明導電性シートに照射されるレーザ光強度を200mJ/cm2以下に調整することで、基材であるPETシートの損傷を抑制し、単位区画形状の視認を抑制することができる。
<4.実施例4(レーザ光のエネルギー密度を変化させた例)>
(実施例4−1)
レーザ光のエネルギー密度を80mJ/cm2に変更したこと以外は実施例1−1と同様にして透明導電性シートを得た。
(実施例4−2)
レーザ光のエネルギー密度を150mJ/cm2に変更したこと以外は実施例1−1と同様にして透明導電性シートを得た。
(実施例4−3)
レーザ光のエネルギー密度を220mJ/cm2に変更したこと以外は実施例1−1と同様にして透明導電性シートを得た。
(実施例4−4)
レーザ光のエネルギー密度を360mJ/cm2に変更したこと以外は実施例1−1と同様にして透明導電性シートを得た。
(実施例4−5)
レーザ光のエネルギー密度を420mJ/cm2に変更したこと以外は実施例1−1と同様にして透明導電性シートを得た。
(レーザ加工部の深さの評価)
透明導電性シート表面にレーザ加工により形成されたレーザ加工部の平均深さを以下のようにして評価した。すなわち、光学顕微鏡を用いて透明導電性シートのトップ(最表面)とボトム(レーザ加工部の底面)との距離を3D画像上で断面プロファイル計測にて求めて、この距離をレーザ加工部の平均深さとした。なお、光学顕微鏡の測定倍率は10〜1000倍の範囲で調整した。その結果を表2に示す。
(パターン視認の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、単位区画形状のパターン視認を上述の実施例1−1〜3−10と同様にして評価した。その結果を表2に示す。
表2は、実施例4−1〜4−5の透明導電性シートの評価結果を示す。
表2から以下のことがわかる。
レーザ光のエネルギー密度を220mJ/cm2以下にすることで、単位区画形状のパターン視認を抑制することができる。
レーザ加工の際に形成される溝の平均深さを0nm以上3μm以下にすることで、単位区画形状のパターン視認を抑制することができる。
<5.実施例5(レーザ光のショット数またはエネルギー密度を変化させた例)>
(実施例5−1〜5−8)
透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の孔部(ドット)の直径の最小値Dminおよび最大値Dmax、透明導電層の孔部間の最隣接距離、並びに透明導電層(透明導電材料)の被覆率が表3に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整した。そして、同一位置におけるレーザ光のエネルギー密度およびレーザ光のショット数をサンプル毎に表3に示すように変化させた。上述のこと以外は実施例2−3と同様にして透明導電性シートを得た。なお、実施例5−1〜5−3のレーザ光のエネルギー密度を一定値(200[mJ/cm2])とした。そして、実施例5−4〜5−8のレーザ光のショット数を一定値(1回)とした。
表3は、実施例5−1〜5−8の設定条件を示す。
(レーザ加工部の深さの評価)
透明導電性シート表面にレーザ加工により形成されたレーザ加工部の平均深さd(以下、適宜加工深さdと称する。)を上述の実施例4−1〜4−5と同様にして評価した。さらに、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dを算出した。その結果を表4に示す。
(パターン視認の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、ドット形状(孔部形状)および単位区画形状のパターン視認を上述の実施例1−1〜3−10と同様にして評価した。その結果を表4に示す。
図34A〜図35Bはそれぞれ、実施例5−4〜5−8の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す。
(シート抵抗の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、シート抵抗を評価した。その結果を表4に示す。表4中の「加工前」欄の値(Rb)は、加工前の透明導電性シート抵抗値[Ω/□]である。表4中の「加工後」欄の値(Ra)は、レーザ光の照射された加工部の(加工後の)透明導電性シート抵抗値[Ω/□]である。表4中の「抵抗比」欄の値(Ra/Rb)は、(加工後のシート抵抗値)/(加工前のシート抵抗値)によって算出された抵抗比[−]である。
表4は、実施例5−1〜5−8の評価結果を示す。
図36は、エネルギー密度を一定値(200[mJ/cm2])とした場合のショット数[回]に対する抵抗比[−]の変化の結果を示す。図37は、ショット数を一定値(1回)とした場合のエネルギー密度[mJ/cm2]に対する抵抗比[−]の変化の結果を示す。
表4、図34、図35、図36および図37から以下のことがわかる。
レーザ光照射条件によってパターンの視認性が変化した。より具体的には、エネルギー密度が200[mJ/cm2]の場合では、ショット数が多くなると格子状のパターン見えが発生するため、ショット数が少ない方が好ましい。ショット数は4回未満であることが好ましい。さらに、ショット数が1回であることがより好ましい。これは、シートを加工する速度の面からも好ましい。ショット数が1回の場合では、エネルギー密度が32〜330[mJ/cm2]の範囲で視認性が良好であった(視認不可能であった)。加工深さdが2〜9[μm]の範囲で視認性が良好であった。ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dが5〜23の範囲で視認性が良好であった。
ショット数が1回の場合では、エネルギー量(エネルギー密度)が小さいときに抵抗比も小さくなった。一方、エネルギー量が閾値よりも小さい場合には、シート面内において、形成されたパターン要素の形状にバラつきが発生した(図35B参照)。したがって、このようなバラつきを回避し、安定した透明導電性シートを得るためには、60[mJ/cm2]以上のレーザ光照射条件での加工が好ましい。なお、この条件は、シートの表面に塗布される銀ナノワイヤーを含む透明導電層の厚さにも依存する。
なお、エネルギー量がより大きくなると、加工痕(デブリ)発生量が増えた。
<6.実施例6(非導通部をパターニングした例)>
(実施例6−1〜6−20:反転パターン(非導通部))
次に、図7に示したレーザ加工装置を用いて、レーザ加工工程(第2のレーザ加工工程)により、透明導電性シートの透明絶縁層をパターニングした。具体的には、マスク(第2のマスク)を介してレーザ光を透明導電性シートの透明導電層に照射して、透明導電層の表面に正方形状のレーザ光照射部を形成するとともに、レーザ光照射部をX軸方向およびY軸方向に移動させた。
マスクとしては、ガラス表面に、ドット状(円形状)を有する複数の遮光部が離間してランダムパターンで設けられたガラスマスクを用いた。なお、透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の遮光部の直径の最小値Dminおよび最大値Dmax、透明導電層の遮光部間の最隣接距離、並びに透明導電層(透明導電材料)の被覆率が表5に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整した。また、レーザとしてはUVレーザ(波長248nmのKrFエキシマレーザ)を用いた。実施例6−1〜6−7では、エネルギー密度を一定値(64[mJ/cm2])に調整したレーザ光を同一位置において1ショット照射した。実施例6−8〜6−10では、エネルギー密度を一定値(200[mJ/cm2])に調整したレーザ光を同一位置において4ショット照射した。実施例6−11〜6−15および実施例6−16〜6−20では、エネルギー密度を330[mJ/cm2]〜32[mJ/cm2]の範囲内での一定値に調整したレーザ光を同一位置において1ショット照射した。
以上により、目的とする透明導電性シートが得られた。
表5は、実施例6−1〜6−20の設定条件を示す。
(レーザ加工部の深さの評価)
透明導電性シート表面にレーザ加工により形成されたレーザ加工部の平均深さdを上述の実施例5と同様にして評価した。さらに、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dを算出した。その結果を表6に示す。
(パターン視認の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、ドット形状(孔部形状)および単位区画形状のパターン視認を上述の実施例5と同様にして評価した。その結果を表6に示す。
表6は、実施例6−1〜6−20の評価結果を示す。
表6から以下のことがわかる。
非導通部の視認性は、レーザ光照射条件によって異なり、ドット形状が視認不可能となるための適切なドット直径の最大値Dmaxは加工深さdに依存する。
例えば、実施例6−1〜6−7の結果から、エネルギー密度が64[mJ/cm2]かつ1ショットで、加工深さdが3[μm]の場合では、ドット直径は300[μm]以下が好ましい。そして、実施例6−8〜6−10の結果から、エネルギー密度が200[mJ/cm2]かつ4ショットで、加工深さdが12[μm]の場合では、ドット直径は200[μm]以下が好ましい。
一方で、ドット直径の観点からは、その最大値Dmaxが200[μm]以下の場合では、加工深さdは1〜12[μm]が好ましい。さらに、加工深さdが、1[μm]以上3[μm]以下であることがより好ましい。
ドット直径の最大値Dmaxが245[μm]以上の場合では、加工深さdが2[μm]であってもドット形状が視認可能となり得る。
さらに、加工深さdが、1[μm]以上10[μm]以下の範囲では、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dは、80以下が好ましい。加工深さdが、1[μm]以上12[μm]以下の範囲では、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dは、19以下が好ましい。
<7.実施例7(最隣接距離を一定値とした例)>
(実施例7−1〜7−3)
透明導電層の孔部間の最隣接距離が一定値(10[μm])となるようにし、透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の孔部の直径の最小値Dminおよび最大値Dmax、並びに透明導電層(透明導電材料)の被覆率が表7に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整した。そして、同一位置におけるレーザ光のショット数を1回に、レーザ光のエネルギー密度を64[mJ/cm2]とした。上述のこと以外は実施例5と同様にして透明導電性シートを得た。
表7は、実施例7−1〜7−3の設定条件を示す。
(レーザ加工部の深さの評価)
透明導電性シート表面にレーザ加工により形成されたレーザ加工部の平均深さdを上述の実施例6と同様にして評価した。さらに、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dを算出した。その結果を表8に示す。
(パターン視認の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、ドット形状(孔部形状)および単位区画形状のパターン視認を上述の実施例1−1〜3−10と同様にして評価した。その結果を表8に示す。
図38A〜図38Cはそれぞれ、実施例7−1〜7−3の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す。
(シート抵抗の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、シート抵抗を評価した。その結果を表8に示す。表8中の各欄の項目は、実施例5と同様である。
表8は、実施例7−1〜7−3の評価結果を示す。
図39は、透明導電層の孔部間の最隣接距離を一定値(10[μm])とした場合の導電材料(導通部)の被覆率[%]に対する抵抗比[−]の変化の結果を示す。
表8、図38および図39から以下のことがわかる。
従来、wetエッチング加工の分解能は最小で30[μm]であった。これに対し、本技術では、レーザ加工によって、最隣接距離が10[μm]の導通部のシートが作製可能となった。そこで、最隣接距離が10[μm]の導通部のシート抵抗を評価できることとなった。最隣接距離が10[μm]の導通部のシートで評価を行ったところ以下の知見が得られた。
最隣接距離が10[μm]の場合では、30[μm]の透明導電性シートと比べて、導通部被覆率の変化に対するシート抵抗の変化が大きくなった。
抵抗比の観点から、導通部被覆率は85[%]以上が好ましい。
非視認性を向上する観点からすると、ドット直径の最大値Dmaxは40[μm]以下が好ましい。ドット直径の最大値Dmaxが10[μm]以上38[μm]以下がより好ましい。さらに、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dは、5以上19以下の範囲が好ましい。
<8.実施例8(導電材料被覆率を一定値とした例)>
(実施例8−1〜8−4)
透明導電層(透明導電材料)の被覆率が一定値(80[%])となるようにし、透明導電性シートに対するレーザ光照射面積、透明導電層の孔部の直径の最小値Dminおよび最大値Dmax、並びに透明導電層の孔部間の最隣接距離が表9に示す値となるように、マスクの構成およびレーザ加工装置の加工倍率を調整した。そして、レーザ光のエネルギー密度を64[mJ/cm2]に、同一位置におけるレーザ光のショット数を1回とした。上述のこと以外は実施例5と同様にして透明導電性シートを得た。
表9は、実施例8−1〜8−4の設定条件を示す。
<9.比較例8(導電材料被覆率を一定値としてwetエッチングで加工した例)>
(比較例8−1〜8−4)
wetエッチングによって加工された透明導電層(透明導電材料)の各種条件を以下に示す。フィルムには、DIC株式会社製のXCF−468Bを用いた。マスクは、透明導電層(透明導電材料)の導通部被覆率が80[%]となるようにし、透明導電層の孔部間の最隣接距離が表11に示す値となるようにした。エッチング液には、混酸Al(pH :1.0、粘度:1.5[mPa・s])を用い、エッチング条件は、50[℃]で5分とした。
(レーザ加工部の深さの評価)
実施例8−1〜8−4について、透明導電性シート表面にレーザ加工により形成されたレーザ加工部の深さdを上述の実施例7と同様にして評価した。さらに、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dを算出した。その結果を表10に示す。
(パターン視認の評価)
上述のようにして得られた実施例8−1〜8−4の透明導電性シートについて、ドット形状(孔部形状)および単位区画形状のパターン視認を上述の実施例1−1〜3−10と同様にして評価した。その結果を表10に示す。
図40A〜図41Bはそれぞれ、実施例8−1〜8−4の透明導電性シート表面を顕微鏡により観察した結果を示す。
(シート抵抗の評価)
上述のようにして得られた透明導電性シートについて、シート抵抗を評価した。その結果を表10に示す。表10中の各欄の項目は、実施例5および実施例7と同様である。
表10は、実施例8−1〜8−4の評価結果を示す。
図42は、透明導電層(透明導電材料)の被覆率を一定値(80[%])とした場合の透明導電層の孔部間の最隣接距離[μm]に対する抵抗比[−]の変化の結果を示す。
表10、図40、図41および図42から以下のことがわかる。
非視認性を向上する観点からすると、ドット直径の最大値Dmaxが48[μm]以上100[μm]以下が好ましい。さらに、ドット直径の最大値Dmaxを加工深さdで除した値Dmax/dは、24以上50以下の範囲が好ましい。
透明導電層(透明導電材料)の被覆率を一定値(80[%])とした場合では、透明導電層の孔部間の最隣接距離が狭くなると、抵抗比が上昇する傾向があった。
(加工プロセスの比較)
最隣接距離が狭くなると、抵抗比が上昇する傾向がレーザ加工特有のものなのか否かを検証するために、wetエッチングによって加工された透明導電層(透明導電材料)との比較を行った。比較は、[1]wetエッチング加工プロセスによる透明導電層(透明導電材料)(比較例8−1〜8−4)と、[2]レーザアブレーション(レーザ光照射による表面加工)による透明導電層(透明導電材料)(実施例8−1〜8−4)とで行った。なお、wetエッチング加工に用いられたサンプルのシート抵抗値(加工前のシート抵抗値:実施例5、7および8における「加工前」欄の値(Rb)に当たる)は87.5[Ω/□]であった。この値を用いて、wetエッチングによって加工された透明導電層(透明導電材料)の抵抗比Ra/Rb[−]を算出した。
(シート抵抗の評価)
上述のようにして得られた[1]wetエッチングおよび[2]レーザアブレーションの各加工プロセスによる透明導電性シートについて、シート抵抗を評価した。その結果を表11に示す。
表11は、比較例8−1〜8−4および実施例8−1〜8−4の評価結果を示す。
図43は、透明導電層(透明導電材料)の被覆率を一定値(80[%])とした場合の透明導電層の孔部間の最隣接距離[μm]に対するシート抵抗[Ω/□]の変化の結果を[1]wetエッチングおよび[2]レーザアブレーションの各加工プロセスについて示す。図44は、透明導電層(透明導電材料)の被覆率を一定値(80[%])とした場合の透明導電層の孔部間の最隣接距離[μm]に対する抵抗比[−]の変化の結果を[1]wetエッチングおよび[2]レーザアブレーションの各加工プロセスについて示す。図43および図44中において、[1]wetエッチングの値については三角形、[2]レーザアブレーションの値については丸で示す。
表11、図43および図44から以下のことがわかる。
透明導電層の孔部間の最隣接距離が小さい場合には、wetエッチング加工による透明導電層(透明導電材料)の抵抗比Ra/Rbは、レーザ加工によるものに比べてより上昇した。したがって、抵抗比Ra/Rbの観点からすると、透明導電層の孔部間の最隣接距離が小さい場合にはレーザ加工が好ましい。なお、wetエッチング加工による透明導電層の抵抗比Ra/Rbが上昇する原因としては、wetエッチング加工において生じるサイドエッチングに起因するものと推測された。したがって、wetエッチングにおいて、透明導電層のシート抵抗の上昇を抑制するには、サイドエッチングの抑制等の加工プロセスの改善が必要となることがわかった。
wetエッチングによるプロセスでは、狭ピッチ(例えば〜10[μm])の加工が困難である。これに対して、レーザ加工によるプロセスでは、狭ピッチ(例えば〜10[μm])の透明導電層を安定的に作製できる。さらに、レーザ加工によるプロセスでは、サイドエッチング等に起因する余計なパラメータが入らない。したがって、パターンの原理確認として、レーザ加工は有効である。
<実施例9(レーザパターニングの高速度化の一例)>
(実施例9−1)
図45Aは、一般的なステージ(以下、適宜ステージ1と称する)のレーザ加工速度とステージの移動速度との関係を模式的に示す。図45A中において、横軸は時間t、縦軸はステージの移動速度vである。さらに、図45A中の下向きの矢印はレーザ光照射のタイミングを示す。
図45Aに示すように、まず、次のレーザ光の照射箇所への移動のためにステージの移動速度が上がる。次に、ステージは、最高速度に到達した後に、レーザ光の照射箇所に近付くに連れて減速する。そして、レーザ光の照射箇所に到達すると、ステージは停止する。ステージが停止するとレーザ光が照射される。この一連の動作が繰り返されることによってレーザパターニングが形成される。例えば、1回のレーザ光の照射面積が2×2[mm2]であって、加工面積が40×40[mm2]である場合のタクトタイムは、ステージ1では、900[s](15[min])であった。
(実施例9−2)
図45Bは、高速ステージ(以下、適宜ステージ2と称する)の移動速度vの変化である。図45B中の点線が実施例9−2を示す。ステージ2としては例えば、エアロテック社の高速ステージが用いられる。ステージ2の動作は、ステージ1の動作と同様である。しかしながら、ステージ2は、ステージ1よりも加速度が高い。ステージの移動速度vが速やかに高まれば、レーザ光の照射箇所への到達時間が短くなるため、透明導電層のレーザ加工速度が高まる。例えば、1回のレーザ光の照射面積が2×2[mm2]であって、加工面積が40×40[mm2]である場合のタクトタイムは、ステージ2では、60[s](1[min])となった。なお、ステージ2は、カタログスペック上では、300[mm/s]の加工が可能である。このように、高速なステージ2を導入することによって、ステージ1の15倍の速度での加工が可能となった。したがって、透明導電層のレーザ加工速度を高めるには、透明導電性基材を固定しているステージの移動速度を高めることが有効であった。
(実施例9−3)
移動速度の速やかに高まるステージの導入で透明導電層のレーザ加工速度が高まった。しかしながら、上述した実施例9−2による方法は、レーザ照射時にステージが一旦停止する機構であって、レーザ加工の更なる高速化の余地を残していた(図45Aおよび図45Bの点線を参照)。すなわち、同一位置におけるレーザ光のショット数が複数回でなければ、レーザ照射時にステージが一旦停止する必要はない。レーザ加工の更なる高速化の方法の一つとして、精密なレーザ発振制御を可能とする「ポジションシンクロナイズドアウトプット(エアロテック社製。以下、適宜PSOと称する)」の導入が考えられる。ステージの制御にPSOのプログラムを組み込むことによってステージの移動中のレーザ照射が可能となる。
高速なステージ2で、かつPSOの導入された場合におけるレーザ加工速度とステージの移動速度との関係を図45B中の直線は模式的に示す。レーザ光を照射する位置(座標)を予め入力しておき、その入力された座標に対して、ステージを移動したままレーザ光を照射していくので、透明導電層のレーザ加工速度がさらに高まった。加工面積を拡大することによってこの効果はさらに高まる。なお、加速度が不充分なステージ1のような場合に対してもPSOの導入によって、ステージの移動中のレーザ照射を行うことで、透明導電層のレーザ加工速度を高めることは可能である。
以上、本技術の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態および実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、上述の実施形態および実施例では、本技術をレーザ加工に用いる場合を例として説明したが、本技術はこの例に限定されるものではなく、超微細加工が可能なプロセスにも適用可能であり、インクジェット印刷などにも応用できる。
また、上述の実施形態では、本技術を情報入力装置の透明導電性素子の製造に対して適用する例について説明したが、本技術はこの例に限定されるものではなく、太陽電池や有機ディスプレイなどのデバイス基板の微細形状パターンの製造にも適用することができる。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
表面を有する基材と、
上記表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
上記透明導電部および上記透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている透明導電性素子。
(2)
上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界部は、上記ランダムパターンの一部を含んでいる(1)に記載の透明導電性素子。
(3)
上記単位区画は、上記ランダムパターンのパターン要素が接する、または切断される辺を有し、
上記辺が、上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界に設けられている(2)に記載の透明導電性素子。
(4)
上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界部には、境界パターンを有する単位区画が繰り返されている(1)から(3)のいずれかに記載の透明導電性素子。
(5)
上記透明導電部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の絶縁要素のパターンであり、
上記透明絶縁部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の導電要素のパターンである(1)から(4)のいずれかに記載の透明導電性素子。
(6)
上記絶縁要素は孔部であり、
上記導電要素は島部である(5)に記載の透明導電性素子。
(7)
上記絶縁要素および上記導電要素が、ドット状を有している(5)に記載の透明導電性素子。
(8)
上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している(5)に記載の透明導電性素子。
(9)
上記透明導電部および上記透明絶縁部は、金属ワイヤを含んでいる(1)から(8)のいずれかに記載の透明導電性素子。
(10)
上記透明導電部には、透明導電層が連続的に設けられ、
上記透明絶縁部には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている(1)に記載の透明導電性素子。
(11)
第1の表面および第2の表面を有する基材と、
上記第1の表面および上記第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
上記透明導電部および上記透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている入力装置。
(12)
第1の透明導電性素子と、
上記第1の透明導電性素子の表面に設けられた第2の透明導電性素子と
を備え、
上記第1の透明導電性素子および上記第2の透明導電性素子が、
表面を有する基材と、
上記表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
上記透明導電部および上記透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている入力装置。
(13)
第1の表面および第2の表面を有する基材と、上記第1の表面および上記第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部とを有する透明導電性素子を備え、
上記透明導電部および上記透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている電子機器。
(14)
第1の透明導電性素子と、
上記第1の透明導電性素子の表面に設けられた第2の透明導電性素子と
を備え、
上記第1の透明導電性素子および上記第2の透明導電性素子が、
第1の表面および第2の表面を有する基材と、
上記第1の表面および上記第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
上記透明導電部および上記透明絶縁部の少なくとも一方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されている電子機器。
(15)
ランダムパターンを有する少なくとも1種のマスクを介して基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、上記基材表面に透明導電部および透明絶縁部を平面的に交互に形成する透明導電性素子の製造方法。
(16)
境界パターンを有する少なくとも1種のマスクを介して上記基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界部を形成する(15)に記載の透明導電性素子の製造方法。
(17)
ランダムパターンを有する2種のマスクを切り替えながら、上記基材表面に透明導電部および透明絶縁部を平面的に交互に形成する(15)に記載の透明導電性素子の製造方法。
(18)
上記ランダムパターンを有する2種のマスクは、複数の遮光要素のランダムパターンを有する第1のマスク、および複数の光透過要素のランダムパターンを有する第2のマスクである(17)に記載の透明導電性素子の製造方法。
(19)
パターンを有する少なくとも1種のマスクを介して基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、上記基材表面に透明導電部および透明絶縁部を平面的に交互に形成する透明導電層の加工方法。
(20)
パターンを有するマスクを介して被加工体に光を照射するとともに、マスクに対する光の照射位置を移動させることにより、上記被加工体を加工する被加工体の加工方法。
(21)
上記マスクは、被加工物の加工領域よりも大きい面積を有している(20)に記載の被加工体の加工方法。
(22)
表面を有する基材と、
上記表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
上記透明絶縁部は、ランダムパターンを有し、上記ランダムパターンの孔部の平均深さが1[μm]以上10[μm]以下であり、上記ランダムパターンのパターン要素の内で径が最大のものの値を上記平均深さで除した値が80以下である透明導電性素子。
(23)
表面を有する基材と、
上記表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
を備え、
上記透明絶縁部は、ランダムパターンを有し、上記ランダムパターンの孔部の平均深さが1[μm]以上12[μm]以下であり、上記ランダムパターンのパターン要素の内で径が最大のものの値を上記平均深さで除した値が19以下である透明導電性素子。
(24)
上記透明絶縁部の上記ランダムパターンの孔部の平均深さが1[μm]以上12[μm]以下であり、上記ランダムパターンのパターン要素の内で径が最大のものの値が200[μm]以下である(1)に記載の透明導電性素子。
1 第1の透明導電性素子
2 第2の透明導電性素子
3 光学層
4 表示装置
5、32 貼合層
10 情報入力装置
11、21 基材
12、22 透明導電層
13、23 透明電極部
14、24 透明絶縁部
13a 孔部
13b 透明導電部
14a 島部
14b 間隙部
13p、14p、15p 単位区画
L 境界
1 第1の領域
2 第2の領域

Claims (12)

  1. 表面を有する基材と、
    上記表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
    を備え、
    上記透明導電部および上記透明絶縁部の双方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されており、
    上記透明導電部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の絶縁要素のパターンであり、
    上記透明絶縁部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の導電要素のパターンであり、
    上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している透明導電性素子。
  2. 上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界部は、上記ランダムパターンの一部を含んでいる請求項1に記載の透明導電性素子。
  3. 上記単位区画は、上記ランダムパターンのパターン要素が接する、または切断される辺を有し、
    上記辺が、上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界に設けられている請求項2に記載の透明導電性素子。
  4. 上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界部には、境界パターンを有する単位区画が繰り返されている請求項1に記載の透明導電性素子。
  5. 上記絶縁要素は孔部であり、
    上記導電要素は島部である請求項に記載の透明導電性素子。
  6. 上記透明導電部および上記透明絶縁部は、金属ワイヤを含んでいる請求項1に記載の透明導電性素子。
  7. 第1の表面および第2の表面を有する基材と、
    上記第1の表面および上記第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
    を備え、
    上記透明導電部および上記透明絶縁部の双方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されており、
    上記透明導電部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の絶縁要素のパターンであり、
    上記透明絶縁部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の導電要素のパターンであり、
    上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している入力装置。
  8. 第1の透明導電性素子と、
    上記第1の透明導電性素子の表面に設けられた第2の透明導電性素子と
    を備え、
    上記第1の透明導電性素子および上記第2の透明導電性素子が、
    表面を有する基材と、
    上記表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
    を備え、
    上記透明導電部および上記透明絶縁部の双方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されており、
    上記透明導電部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の絶縁要素のパターンであり、
    上記透明絶縁部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の導電要素のパターンであり、
    上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している入力装置。
  9. 第1の表面および第2の表面を有する基材と、上記第1の表面および上記第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部とを有する透明導電性素子を備え、
    上記透明導電部および上記透明絶縁部の双方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されており、
    上記透明導電部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の絶縁要素のパターンであり、
    上記透明絶縁部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の導電要素のパターンであり、
    上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している電子機器。
  10. 第1の透明導電性素子と、
    上記第1の透明導電性素子の表面に設けられた第2の透明導電性素子と
    を備え、
    上記第1の透明導電性素子および上記第2の透明導電性素子が、
    第1の表面および第2の表面を有する基材と、
    上記第1の表面および上記第2の表面に平面的に交互に設けられた透明導電部および透明絶縁部と
    を備え、
    上記透明導電部および上記透明絶縁部の双方には、ランダムパターンを有する少なくとも1種の単位区画が繰り返されており、
    上記透明導電部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の絶縁要素のパターンであり、
    上記透明絶縁部のランダムパターンは、離間して設けられた複数の導電要素のパターンであり、
    上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している電子機器。
  11. ランダムパターンを有する少なくとも1種のマスクを介して基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、上記基材表面に透明導電部および透明絶縁部を平面的に交互に形成する透明導電性素子の製造方法であって、
    ランダムパターンを有する2種のマスクを切り替えながら、上記基材表面に、離間して設けられた複数の絶縁要素のランダムパターンを有する透明導電部と、離間して設けられた複数の導電要素のランダムパターンを有する透明絶縁部とを平面的に交互に形成し、
    上記ランダムパターンを有する2種のマスクは、透明導電部の絶縁要素のランダムパターンに対応する複数の遮光要素のランダムパターンを有する第1のマスク、および透明絶縁部の導電要素のランダムパターンに対応する複数の光透過要素のランダムパターンを有する第2のマスクであり、
    上記絶縁要素がドット状を有し、上記導電要素間の間隙部が網目状を有している、透明導電性素子の製造方法。
  12. 境界パターンを有する少なくとも1種のマスクを介して上記基材表面の透明導電層に光を照射し、単位区画を繰り返し形成することにより、上記透明導電部および上記透明絶縁部の境界部を形成する請求項11記載の透明導電性素子の製造方法。
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