JP6626238B2 - 電極フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電極が金属メッシュである電極フィルムおよびその製造方法に関する。
近年、各種電子機器の入力装置としてタッチパネルが普及してきている。タッチパネルは抵抗膜方式、抵抗膜方式(Resistive Type)、静電容量方式(Capacitive Type)など各種方式のものが実用化されている。
タッチパネルは、一般的には、タッチパネル用電極部材として、ガラス板やポリエチレンテレフタレートフィルム等からなる透明基材の片方の面上に、ITO(Indium Tin oxide;インジウム−スズ酸化物)薄膜からなる透明導電膜を形成したものが使用されている(特許文献1)。
しかし、ITO薄膜からなる透明導電膜は、インジウムというレアメタル(希土類元素)が使用されるために高価である点、および、抵抗(表面抵抗率)がタッチパネルの大面積化を図るには高抵抗である点で、低コスト化および大画面化への要求に対応し難い。
そこで、ITO薄膜の透明導電膜に代えて、透明基材に、金属細線パターンからなる金属メッシュを形成したタッチパネル用電極部材が提案されている(特許文献2)。金属メッシュによれば、ITO薄膜に比べて低コストかつ低抵抗にできる。
この金属メッシュ電極は、タッチパネル用電極としたとき、ITO薄膜からなる透明電極と比較し、不可視性が問題となる。また、メッシュパターンを形成する金属層は、比較的に高い反射率を呈するため、外光が散乱反射されて、メッシュパターンが視認され、タッチパネル装置の画像コントラストが低下してしまう。そこで、黒化層が、金属層の観察者側に配置されている。この黒化層によって、メッシュパターンの不可視性が向上し、画像コントラストが向上して、画像の視認性を改善することができる。
このようなタッチパネル用電極は、まず、透明基材上に、金属薄膜および黒化層を積層し、次に、この金属薄膜および黒化層を、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングによりパターンニングすることによって、作製されている。
特開2008−310551号公報 特開2011−134311号公報
しかしながら、この黒化層を有する金属メッシュ電極であっても、エッチングによりパターンニングされた金属層の上面にしか黒化層が存在しないため、金属層が露出した側面によって、メッシュパターンの不可視性および画像の視認性がまだまだ十分ではなかった。
本発明の目的は、メッシュパターンの不可視性および画像の視認性に優れた、電極フィルムおよびその製造方法を提供することにある。
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の電極フィルムは、透明基材と、透明基材の第一主面上に設けられた金属メッシュ電極と、金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面および両側面に設けられた黒色フォトレジスト層と、を備えている。
この電極フィルムでは、金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面および両側面が黒色フォトレジスト層で覆い隠されている。これにより、タッチパネル用電極としたときに、細線の上面および両側面での外光の散乱反射が抑えられるため、メッシュパターンが視認されず、タッチパネルの画像コントラストが向上して、画像の視認性を改善することができる。
また、黒色フォトレジスト層が、細線の上面を均一な膜厚で覆い、細線の上面の端から細線の両側面にかけては曲面を有して覆うように形成されていてもよい。これにより、黒色フォトレジスト層で覆われた金属メッシュ電極、すなわち黒色メッシュ電極の上面が、その平滑さによって均質に見える。一方で、黒色メッシュ電極の上面と両側面は角部を有さず、その境界が曖昧なため、電極フィルムを斜め方向から見たときにメッシュパターンが目立たない。
本発明の電極フィルムの製造方法は、透明基材の第一主面上に金属層、黒色フォトレジスト層を順次積層する工程と、黒色フォトレジスト層を部分的に露光し、現像してメッシュ形状にパターニングする工程と、パターニングされた黒色フォトレジスト層をエッチングマスクとして、黒色フォトレジスト層のメッシュを構成する細線幅より小幅となるまで金属層をエッチングして金属メッシュ電極に加工する工程と、黒色フォトレジスト層を加熱して軟化させ、軟化した黒色フォトレジスト層の垂れにより金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面のみならず両側面まで被覆させる工程と、を備えている。
この製造方法では、黒色フォトレジスト層のメッシュを構成する細線幅より小幅となるまで金属層をエッチングして金属メッシュ電極に加工し、黒色フォトレジスト層を加熱して軟化させている。これにより、軟化した黒色フォトレジスト層が垂れるため、金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面のみならず両側面まで黒色フォトレジスト層で被覆させることができる。
また、上記の電極フィルムおよびその製造方法において、黒色フォトレジスト層が、加熱流動性フォトレジスト層と、当該加熱流動性フォトレジスト層上に設けられた加熱非流動性フォトレジスト層とを備えた複層構成であり、少なくともいずれかの層が着色されていてもよい。
これにより、製造工程において黒色フォトレジスト層を加熱して軟化させ、軟化した黒色フォトレジスト層の垂れにより金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面および両側面を被覆させる際に、下の層である加熱流動性フォトレジスト層が加熱前の均膜性を失って流動するのに対し、上の層である加熱非流動性フォトレジスト層は加熱前の均膜性を維持したまま流動しない。
上の層である加熱非流動性フォトレジスト層が均膜性を維持したまま金属メッシュ電極の細線の上面および両側面を被覆するので、この細線の上面と側面との境界である、いわゆる肩部分が黒色フォトレジスト層を突き破って露出することがない。
なお、上の層である加熱非流動性フォトレジスト層が垂れて、その先端が透明基材と接触した後は、下の層である加熱流動性フォトレジスト層はそれ以上は大きく流動しない。何故ならば、細線と上の層である加熱非流動性フォトレジスト層と透明基材によって、下の層である加熱流動性フォトレジスト層の形状が定められるためである。
一方で、下の層である加熱流動性フォトレジスト層は、その流動性により、細線の側面と上の層である加熱非流動性フォトレジスト層との間を埋める。細線の側面はエッチングにより表面に凹凸を有するが、下の層である加熱流動性フォトレジスト層の流動により、黒色フォトレジスト層が微細な気泡を残さずに細線の側面を被覆することができる。その結果、黒色フォトレジスト層が細線の側面に強固な密着する。
前記加熱非流動性フォトレジスト層の軟化点は、前記加熱流動性フォトレジスト層の軟化点より20℃以上高いものであるのがよい。
前記黒色フォトレジスト層が、加熱流動性フォトレジスト層と加熱非流動性フォトレジスト層の2層のみからなる場合、加熱流動性フォトレジスト層と加熱非流動性フォトレジスト層の厚み比を、1:2〜1:4としてもよい。これにより、黒色フォトレジスト層全体の均膜性が高まる。
また、加熱流動性フォトレジスト層と加熱非流動性フォトレジスト層との間に、防錆レジスト層が設けられていてもよい。あるいは、加熱流動性フォトレジスト層が、防錆剤を含有していてもよい。
これらにより、製品完成後の外部からの腐食性の液が侵入しても、あるいは高温高湿などの環境試験下においても金属メッシュ電極に腐食が進むことがなく、電気特性を維持できる。
また、加熱非流動性フォトレジスト層のみが、着色されていてもよい。加熱非流動性フォトレジスト層は加熱前の均膜性を維持しているので、これにより、黒色フォトレジスト層に着色ムラが生じにくい。したがって、より優れたメッシュパターンの不可視性および画像の視認性が得られる。
逆に、加熱流動性フォトレジスト層のみが、着色されていてもよい。これにより、金属メッシュ電極の細線の両側面を被覆する黒色を呈する層の膜厚が薄くなるので、正面から見たときの黒色の細線幅を狭くできる。したがって、より優れたメッシュパターンの不可視性および画像の視認性が得られる。
本発明に係る電極フィルムでは、黒化層を工夫することにより、メッシュパターンの不可視性および画像の視認性を向上させることが可能となる。
第1実施形態における電極フィルムの構成を示す概略断面図。 本発明の金属メッシュ電極の断面形状を示す図。 本発明の金属メッシュ電極のパターンを示す概略平面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第2実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第3実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第4実施形態における電極フィルムの構成を示す概略断面図。 第4実施形態における黒色フォトレジスト層の加熱軟化の様子を示す部分断面説明図。 第4実施形態における黒色フォトレジスト層の加熱軟化の様子を示す部分断面説明図。 第4実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第4実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第4実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第4実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第4実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図。 第4実施形態における電極フィルムの構成の一例を示す概略断面図。 第5実施形態における電極フィルムの構成の一例を示す概略断面図。
以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。
1.第1実施形態
(1)電極フィルム
図1は、第1実施形態における電極フィルムの構成を示す概略断面図である。理解しやすいように簡略化して描いている。
電極フィルム1は、透明基材2と、透明基材2の第一主面2a上に設けられた金属メッシュ電極3と、金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の上面31aおよび両側面31bに設けられた単層の黒色フォトレジスト層4とからなる。
<透明基材>
透明基材2は、90%以上の透過率をもつ材料であれば特に制限はなく、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、環状オレフィンコポリマー(COC)、トリアセチルセルロース(Triacetylcellulose;TAC)フィルム、ポリビニルアルコール(Polyvinyl alcohol;PVA)フィルム、ポリイミド(Polyimide;PI)フィルム、ポリスチレン(Polystyrene;PS)、又は二軸延伸ポリスチレン(biaxially oriented PS;BOPS)などのフィルム、又はそれらの積層体などが用いられる。好ましくは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムなどであってもよい。また、ガラスフィルムを用いることもできる。
また、透明基材2は、単一層又は2層以上の貼合された積層体であってもよい。さらに、透明基材2は、1/4λ位相差フィルム、例えば延伸COPを構成中に有していてもよい。
透明基材2の厚みは、通常、各フィルムの単独厚で20μm以上、各フィルムの合計厚が500μm以下とされている。単独厚が20μmに満たないとフィルム製造時のハンドリングが難しく、合計厚が500μmを超えると透光性が低下するからである。
<金属メッシュ電極>
金属メッシュ電極3は、タッチパネル用電極等として用いられる金属メッシュのパターン層である。
図3(a)に示されるように、タッチパネルに用いられている電極フィルム1には、透明なアクティブエリアS1が区画され、かつ、アクティブエリアS1の外側に周辺領域S2が区画されている。
アクティブエリアS1内には、それぞれ第1の方向D1に沿って延び且つ第1の方向D1に直交する第2の方向D2に並列配置された複数の短冊状の金属メッシュ電極3が形成されている。これら複数の金属メッシュ電極3は、タッチパネルの検出電極を構成するものである。
一方、周辺領域S2には、通常、複数の金属メッシュ電極3に接続された複数の周辺配線10が銀ペーストなどにより形成されている(図3(a)参照)。また、周辺配線10は、金属メッシュ電極3の形成と同時に、同じ金属層30からパターニングしてもよい。
金属メッシュ電極3に用いられる金属としては、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロムなど充分にタッチパネル用電極として機能できる程度の導電性を持つ金属を使用する。金属メッシュ電極3の膜厚は、適用する金属によって適宜変更する。例えば、銅の場合、0.02〜2μm、より好ましくは0.04〜1μmである。ニッケルの場合、0.02〜2μm、より好ましくは0.04〜1μmである。
このような金属メッシュ電極3は、金属層30を後述するようにフォトリソグラフィー技術を用いたエッチング(腐蝕)によりパターンニングすることによって得ることができる。
本発明の電極はメッシュ(網目模様又は格子模様)形状であり、そのメッシュを構成する細線31の線幅は、黒色フォトレジスト層4による被覆も含めて2〜7μmであり、細線31で囲まれた開口部32の開口率は95〜99%程度である(図3(b)参照)。
タッチパネルのように視認性に敏感な装置を具現するために、重要な要素がパターンの視認性を低減することである。金属メッシュ電極3の反射性低減は、本発明による黒色フォトレジスト層4の被覆によって果たすことができるのであるが、通常、金属メッシュ電極3の細線31の線幅が黒色フォトレジスト層4による被覆も含めて7μmを超える場合、人の目による視認性が急激に増加する。また、金属メッシュ電極3の細線31の線幅が黒色フォトレジスト層4による被覆も含めて2μm未満だと、加工精度が低下する。
金属メッシュ電極3では、図3(b)に示すような四角形や、その他の多角形で開口部32を構成するのが好ましい。多角形でないもの、例えば円形や楕円形の開口を設けたものでは、開口部32を最大限密に並べて配置しても開口部32同士の間に輪郭の太い部分ができてしまうことから、その輪郭の太い部分が目立つとともに光線透過率を低下させる要因となるからである。また、三角形、四角形、六角形等の図形のうち、一種類あるいはそれらの複数種類の組み合わせで構成することができる。
なお、本実施形態の電極フィルム1を用いてタッチパネルを構成する場合は、図3(a)の破線に示すように、透明基材2の金属メッシュ電極3が形成された面とは反対の側のアクティブエリアS1内に、それぞれ第2の方向D2に沿って延び且つ第1の方向D1に並列配置された複数の短冊状の金属メッシュ電極3´配置させる。また、図3(a)の破線に示すように、周辺領域S2には、複数の金属メッシュ電極3´に接続された複数の周辺配線10´を銀ペーストなどにより設ける。
これらの金属メッシュ電極3´および周辺配線10´は、本実施形態の電極フィルム1をもう一枚用意し、2枚の電極フィルム1を積層することによって構成できる。
<黒色フォトレジスト層>
黒色フォトレジスト層4は、電極フィルム1の製造工程において、上記金属メッシュ電極3を形成するために使用するエッチングレジスト層である。
また同時に、この黒色フォトレジスト層4は、着色剤により着色された単層であり、上記金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の上面31aおよび両側側面31b,31cの黒化処理層でもある。これにより、金属からなる細線31の上面31aおよび両側面31b,31cでの反射率を低く抑えられ、画面の視認性の低下を防止することができる。
黒色フォトレジスト層4の形成は、ドライフィルム(Dry film)のようなフィルムの形態でラミネートして行うこともでき、液状フォトレジスト(liquid Photo Resist)を印刷、コーティングなどの方法により形成することができ、ある形態に限定される必要はない。
黒色フォトレジスト層4のフォトレジスト材料としては、公知のネガ型又はポジ型の感光性樹脂が用いられる。ネガ型感光性樹脂の場合には、露光部位で光架橋反応が起こり、未露光部位はアルカリによって洗浄されてレジストパターンが残り、ポジ型感光性樹脂の場合には、露光部位で光分解反応が起こり、アルカリによって現像され、未露光部位が残ってレジストパターンを形成する。感光性樹脂層は、光重合性モノマー、光重合開始剤、バインダーポリマーなどを含んで多様な組成で製造される。ポジ型の感光性樹脂には、例えば、ノボラック樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。ネガ型感光性樹脂には、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。
黒色フォトレジスト層4の着色剤は、通常、黒色の着色剤である。
また、黒色フォトレジスト層4の着色剤は、金属メッシュ電極3に用いた金属の色に対して補色となる色の着色剤であってもよい。補色とは、2色を混ぜ合わせると、光が色面を透過したり反射したりしてエネルギーが減少し、灰色または黒色になるような色の対をいう。例えば、金属メッシュ電極3に銅を用いた場合、銅が赤系統の色であるため、この赤系統の色に対して補色の関係にある青系統に着色した樹脂を用いることにより、2色が混ざり合い、光を吸収することができる。
なお、黒色フォトレジスト層4の着色剤は、通常、耐熱性や耐光性に優れ、着色する面の下地を覆い隠す効果のある顔料である。但し、顔料は溶けずに分散して存在しているため、分散状態に注意が必要である。着色剤として染料も用いることもできるが、顔料に比べて透過率が高く、耐熱性や耐光性も悪い。
また、黒色フォトレジスト層4を、ドライフィルムのような膜厚の均一なフィルムの形態でラミネートして形成する場合、後述する加熱軟化工程を含む製造方法にて電極フィルム1を製造すると、黒色フォトレジスト層4が、細線31の上面31aを均一な膜厚で覆い、細線31の上面31aの端から細線31の両側面31b,31cにかけては曲面を有して覆うように形成することができる(図1および図2参照)。
これにより、黒色フォトレジスト層4で覆われた金属メッシュ電極3、すなわち黒色メッシュ電極の上面が、その平滑さによって均質に見える。一方で、黒色メッシュ電極の上面と両側面は角部を有さず、その境界が曖昧なため、電極フィルムを斜め方向から見たときにメッシュパターンが目立たない。
(2)電極フィルムの製造方法
図を用いて、第1実施形態の電極フィルムの製造方法を説明する。
図4〜10は、第1実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図である。理解しやすいように簡略化して描いている。
<積層工程>
まず、図4に示すように、透明基材2を準備する。
次に、図5に示すように、透明基材2の第一主面2a上に金属層30、黒色フォトレジスト層4を順次積層する。
金属層30の形成方法としては、金属箔をラミネートする方法、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの気相から析出させる方法、透明基材2の表面を無電解メッキする方法など、どのような方法を用いてもよい。
黒色フォトレジスト層4の形成方法としては、前述のドライフィルム形態でのラミネートや、液状フォトレジストを印刷、コーティングなどの方法により形成することができ、ある形態に限定される必要はない。などにより金属層30の上面にベタ形成する方法などがある。ドライフィルムを適用する場合、これにより工程コストを下げることができる。
<露光・現像工程>
その後、黒色フォトレジスト層4を部分的に露光し(図6参照)、現像してメッシュ形状(網目模様又は格子模様)にパターニングする(図7参照)。
露光は、黒色レジスト層4がネガ型の場合、黒色レジスト層4の露光領域4aを硬化させ、現像液に対して溶解性を低下させる処理である。
逆に、黒色レジスト層4がポジ型の場合、露光されると黒色レジスト層4の露光領域4aで現像液に対する溶解性が増大する。
露光方法としては、デジタル露光、アナログ露光等が挙げられる。
アナログ露光としては、特に制限はなく、例えば、所定のパターンを有するフォトマスク6を介して、(超)高圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプなどの光源7で露光を行なう方法が挙げられる。
デジタル露光としては、フォトマスク6を用いずに行なうのであれば特に制限はないが、例えば、光照射手段及び光変調手段を少なくとも備えた露光ヘッドと、露光対象との少なくともいずれかを移動させつつ、露光対象に対して、光照射手段から出射した光を光変調手段によりパターン情報に応じて変調しながら露光ヘッドから照射して行なうことが好ましい。
デジタル露光では、紫外から近赤外線を発する光源であれば、特に制限はなく、例えば、(超)高圧水銀灯、キセノン灯、カーボンアーク灯、ハロゲンランプ、複写機用などの蛍光管、レーザ等の公知光源が用いられるが、好ましい光源は(超)高圧水銀灯、レーザであり、より好ましい光源はレーザである。
現像は、黒色レジスト層4がネガ型の場合、露光領域4aを硬化させた後、現像液を用いて未硬化領域4bを除去することにより、黒色レジスト層4のパターンを形成する処理である。
現像液としては、特に制限はなく、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物若しくは炭酸塩、炭酸水素塩、アンモニア水、4級アンモニウム塩の水溶液などが好適に挙げられる。
現像液は、界面活性剤、消泡剤、有機塩基(例えば、ベンジルアミン、エチレンジアミン、エタノールアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド、ジエチレントリアミン、トリエチレンペンタミン、モルホリン、トリエタノールアミン等)や、現像を促進させるため有機溶剤(例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類、ラクトン類等)などと併用してもよい。また、現像液は、水又はアルカリ水溶液と有機溶剤を混合した水系現像液であってもよく、有機溶剤単独であってもよい。
黒色レジスト層4がポジ型の場合、黒色レジスト層4の露光領域4aで現像液に対する溶解性が増大するので、露光領域4aが除去される。
ポジ型の現像液はアルカリ溶液で行われ、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)が最も良く用いられる。
<エッチング工程>
次に、図8に示すように、パターニングされた黒色フォトレジスト層4をエッチングマスクとして、金属層30をエッチングする(図9参照)。
これにより、金属層30が、所望のパターンで金属メッシュ電極3に加工される。
このとき、エッチングは、図9に示すように。金属メッシュ電極3が黒色フォトレジスト層4のメッシュを構成する細線幅より小幅となるまで行なう。つまり、エッチングによりパターニングした金属層30のエッジ部分は、マスクパターンを有する黒色フォトレジスト層4のエッジ部分よりもパターンの内側に存在する。言い換えると、マスクパターンを有する黒色フォトレジスト層4のエッジ部分は、エッチングによりパターニングした金属層30のエッジ部分よりもパターンの外側に競り出た状態となっている。
エッチング液8として、銅膜ならば塩化第二鉄水溶液を用いてエッチングするのが好ましい。
<加熱軟化工程>
その後、黒色フォトレジスト層4を炉内のヒーター9にて加熱して軟化させる(図10参照)。
これにより、軟化した黒色フォトレジスト層4の垂れによって、金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の上面31aのみならず両側面31b,31cまで黒色フォトレジスト層4を被覆させる(図1参照)。
(3)黒色フォトレジスト層の反射防止効果
次に、図2を用いて本実施形態と電極フィルムの反射防止効果について説明する。
図2に示された本実施形態は、上述したように、エッチングにより加工された金属層30が黒色フォトレジスト層4のメッシュを構成する細線幅とほぼ等しくなった後、さらにサイドエッチングを行い、得られる金属メッシュ電極3が黒色フォトレジスト層4のメッシュを構成する細線幅より小幅となるように金属層30を加工している。その後、黒色フォトレジスト層4を加熱して軟化させ、軟化した黒色フォトレジスト層4の垂れによって、金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の上面31aのみならず両側面31b,31cまで被覆させている。
よって、図2に矢印で示された外光5は、金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の両側面31b,31cにおいて、これを覆う黒色フォトレジスト層4によって吸収される。したがって、金属側面での金属光沢による視認性の低下を防ぐことができる。
(4)実施例1
次に、第1実施形態の一実施例について説明する。
まず、ロールから巻出した厚さ200μmの無色ポリエステルフィルムを透明基材2として用意した。次に、この透明基材2の片面に金属層30として銅膜をスパッタリング法で500nmの厚みで全面形成した。次いで、銅膜の上に、炭酸ソーダ1%液で現像が可能で、かつ着色剤を含有したネガタイプのアクリル系感光層を備えたドライフィルムレジストを用い、膜厚3μmで単層の黒色フォトレジスト層4を全面形成して導電性フィルムを得た。
次に、導電性フィルムの黒色フォトレジスト層4の金属層30側にマスクを重ねて露光し、さらに現像して、感光しない部分の黒色フォトレジスト層4を剥離する。本工程では、露光はメタルはライドランプによって行ない、また現像は炭酸ソーダ1%液に浸漬して行う。
次に余分な黒色フォトレジスト層4を剥離した導電性フィルムを水洗いし、エッチングを行う。本工程ではエッチング液として塩化第二鉄水溶液を用い、エッチング液にパターン化された黒色フォトレジスト層4を有する導電性フィルムを浸漬する。そしてエッチングにより加工された金属層30が黒色フォトレジスト層4のメッシュを構成する細線幅(2μm)とほぼ等しくなった後、さらにサイドエッチングを行い、得られる金属メッシュ電極3が黒色フォトレジスト層4のメッシュを構成する細線幅より1μm小幅となるように金属層30を加工する。
次にエッチングを施した導電性フィルムを水洗いし、さらに黒色フォトレジスト層4を炉温度100℃、20分で加熱して軟化させ、軟化した黒色フォトレジスト層4の垂れによって、金属メッシュ電極3の開口率97%のメッシュを構成する線幅1μmの細線31の上面31aのみならず両側面31bまで被覆させる。
以上の工程により、実施例の電極フィルムが完成する。
2.第2実施形態
第1実施形態では、透明基材2の第一主面2上に金属メッシュ電極3および黒色フォトレジスト層4を備えた電極フィルム1を説明したが、本発明はその実施形態に限定されない。
例えば、電極フィルム1の製造方法において、透明基材の第一主面上に金属層、黒色フォトレジスト層を順次積層する工程よって得られた導電性フィルムを2種用い、黒色フォトレジスト層が最外層となるようにラミネートした後、後の工程を第1実施形態と同様に行なってもよい(第2実施形態)。
この場合、電極フィルムは、図11に示すように、第一透明基材201と、第一透明基材201の第一主面201a上に設けられた第一金属メッシュ電極301と、第一金属メッシュ電極301のメッシュを構成する細線311の上面311aおよび両側面311b,311cに設けられた第一黒色フォトレジスト層401と、第一透明基材201の第二主面201b上にラミネートされた第二透明基材202と、第二透明基材202の第一透明基材201とは反対側の面上に設けられた第二金属メッシュ電極302と、第二金属メッシュ電極302のメッシュを構成する細線312の上面312aおよび両側面312b,cに設けられた第二黒色フォトレジスト層402と、を備える。
3.第3実施形態
また、電極フィルムの製造方法において、透明基材の第一主面と第二主面にそれぞれ金属層、黒色フォトレジスト層を順次積層してもよい(第3実施形態)。
この場合、電極フィルムは、図12に示すように、透明基材2と、透明基材2の第一主面2a上に設けられた第一金属メッシュ電極301と、第一金属メッシュ電極301のメッシュを構成する細線311の上面311aおよび両側面311b,cに設けられた第一黒色フォトレジスト層401と、透明基材2の第二主面2b上に設けられた第二金属メッシュ電極302と、第二金属メッシュ電極302のメッシュを構成する細線312の上面312aおよび両側面312bに設けられた第二黒色フォトレジスト層402と、を備える。
4.第4実施形態
(1)電極フィルム100
また、第1〜3実施形態のように黒色フォトレジスト層4が単層構成でなくてもよい。例えば、図13に示すように、黒色フォトレジスト層4が、加熱流動性フォトレジスト層41と、当該加熱流動性フォトレジスト層41上に設けられた加熱非流動性フォトレジスト層43とを備えた複層構成(図13においては2層構成)であってもよい。位置関係で言うと、加熱流動性フォトレジスト層41が下側フォトレジスト層、加熱非流動性フォトレジスト層43が上側フォトレジスト層となる。
図13は、第4実施形態における電極フィルムの構成を示す概略断面図である。理解しやすいように簡略化して描いている。
以下、第1〜3実施形態と共通する説明については、出来る限り省略して説明する。
本明細書において、加熱流動性とは、黒色フォトレジスト層4の加熱軟化の際に、金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の上面31aに接さずに差し出た庇部分全体が加熱前の均膜性を失って流動する性質を有することをいう。
また、本明細書において、加熱非流動性とは、黒色フォトレジスト層4の加熱軟化の際に、金属メッシュ電極3のメッシュを構成する細線31の上面31aに接さずに差し出た庇部分が、当該庇部分の根元付近を除いて、加熱前の均膜性を維持したまま流動しない性質を有することをいう。
加熱流動性フォトレジスト層41及び加熱非流動性フォトレジスト層43のフォトレジスト材料としては、単層の黒色フォトレジスト層4と同様にネガ型又はポジ型の感光性樹脂が用いられる。ただし、加熱軟化の際の炉温度の設定に応じて、当該温度に対して均膜性を失って流動する樹脂と均膜性を維持したまま流動しない樹脂の組み合わせを適宜選択する点で、単層の黒色フォトレジスト層4と異なる。
なお、加熱流動性フォトレジスト層41及び加熱非流動性フォトレジスト層43のフォトレジスト材料とでは、軟化点が異なる。例えば、加熱非流動性フォトレジスト層43の軟化点は、加熱流動性フォトレジスト層41の軟化点より20℃以上高いものであるのが好ましい。
これにより、上の層である加熱非流動性フォトレジスト層43の庇部分が均膜性を維持したまま自重により垂れ下がり(図14参照)、金属メッシュ電極3の細線の上面31aおよび両側面31b,31cを加熱非流動性フォトレジスト層43で被覆する(図15参照)。このとき庇部分の根元付近は、折れ曲がりのために多少流動するものの、その他の均膜性を維持した部分と連続するため、大きくは膜厚を減らさない。したがって、この細線の上面と側面との境界である、いわゆる肩部分が黒色フォトレジスト層4を突き破って露出することがない。
なお、上の層である加熱非流動性フォトレジスト層43が折れ曲がって、その先端が透明基材2と接触した後は、下の層である加熱流動性フォトレジスト層41はそれ以上は大きく、例えば細線31間に拡がるようには、流動しない。何故ならば、図13及び図15に示すように、細線31と上の層である加熱非流動性フォトレジスト層43と透明基材2によって、下の層である加熱流動性フォトレジスト層41の形状が定められるためである。
一方で、下の層である加熱流動性フォトレジスト層41は、その流動性により、細線31の側面31b,31cと上の層である加熱非流動性フォトレジスト層43との間を埋める。細線31の側面31b,31cはエッチングにより表面に凹凸を有するが(図14参照)、下の層である加熱流動性フォトレジスト層41の流動により、黒色フォトレジスト層4が微細な気泡を残さずに細線31の側面31b,31cを被覆することができる(図15参照)。その結果、黒色フォトレジスト層4が細線31の側面31b,31cに強固な密着する。
なお、本実施形態においては、加熱流動性フォトレジスト層41と加熱非流動性フォトレジスト層43のうち、少なくともいずれかの層が着色されていればよい。また、後述する理由から、いずれか一方のみが着色されていてもよい。
図13に示すように、黒色フォトレジスト層4が2層のみの構成の場合、加熱流動性フォトレジスト層41と加熱非流動性フォトレジスト層43の厚み比は、1:2〜1:4であるのが好ましい。
これにより、加熱流動性フォトレジスト層41よりも加熱非流動性フォトレジスト層43の厚み割合が高いので、黒色フォトレジスト層全体の均膜性が高まる。したがって、複層構成の黒色フォトレジスト層4全体が着色されていても、黒色フォトレジスト層4に着色ムラが生じにくい。
また、加熱非流動性フォトレジスト層43のみが、着色されていてもよい。
これにより、着色されている層が加熱前の均膜性を維持している層なので、黒色フォトレジスト層4に着色ムラがより生じにくい。したがって、より優れたメッシュパターンの不可視性および画像の視認性が得られる。
逆に、加熱流動性フォトレジスト層41のみが、着色されていてもよい。
これにより、金属メッシュ電極3の細線31の両側面31b,31cを被覆する黒色を呈する層の膜厚が薄くなるので、正面から見たときの黒色細線の線幅を狭くできる。したがって、より優れたメッシュパターンの不可視性および画像の視認性が得られる。
なお、この場合、着色された加熱流動性フォトレジスト層41の上に形成されている加熱非流動性フォトレジスト層43の存在は、前述の金属メッシュ電極3の細線31の肩部分が黒色フォトレジスト層4を突き破って露出することを防ぐこと以外の効果も奏する。例えば、黒色フォトレジスト層4をラミネートする時にクッション性がよく、また皺発生を防ぐことができる。
(2)電極フィルムの製造方法
図を用いて、第4実施形態の電極フィルムの製造方法を説明する。
図16〜21は、第4実施形態における電極フィルムの製造工程を示す概略断面図である。理解しやすいように簡略化して描いている。
本実施形態の電極フィルム100の製造方法は、黒色フォトレジスト層4が複層構成であることを除き、第1〜3実施形態と同様である。
以下、第1〜3実施形態と共通する説明については、出来る限り省略して説明する。
<積層工程>
まず、図16に示すように、透明基材2の第一主面2a上に金属層30、加熱流動性フォトレジスト層41、加熱非流動性フォトレジスト層43を順次積層する。
<露光・現像工程>
その後、加熱流動性フォトレジスト層41上に加熱非流動性フォトレジスト層43が設けられてなる2層構成の黒色フォトレジスト層4を部分的に露光し(図17参照)、現像してメッシュ形状(網目模様又は格子模様)にパターニングする(図18参照)。
図17、図18は、黒色レジスト層4の各層がネガ型の場合であり、露光により、加熱流動性フォトレジスト層41の露光領域41aおよび加熱非流動性フォトレジスト層43の露光領域43aを硬化させ、現像液に対して溶解性を低下させる。露光領域41a,43aを硬化させた後、現像液を用いて加熱流動性フォトレジスト層41の未硬化領域41bおよび加熱非流動性フォトレジスト層43の未硬化領域43bを除去することにより、2層構成の黒色レジスト層4のパターンを形成する。
このようにして得られた黒色レジスト層4の加熱流動性フォトレジスト層41及び加熱非流動性フォトレジスト層43は、後の加熱軟化工程における加熱条件に対して、加熱流動するか否かの性質を備えている。
なお、フォトレジスト膜の軟化点は、基本的に樹脂材料、感光剤、残存溶媒、添加剤等の組み合わせにより決定されるが、一般的には樹脂材料の平均分子量を大きくすれば、軟化点は高まり、平均分子量を小さくすれば、軟化点は低下する。軟化点は、熱機械分析装置(TMA:Thermomechanical Analyzer)により測定することができる。
<エッチング工程>
次に、図19に示すように、パターニングされた加熱流動性フォトレジスト層41上に加熱非流動性フォトレジスト層43をエッチングマスクとして、エッチング液8にて、金属層30をエッチングする。
このとき、エッチングは、図20に示すように。金属メッシュ電極3を構成する細線31の幅が上記2層構成の黒色フォトレジスト層4のメッシュを構成する細線幅より小幅となるまで行なう。つまり、エッチングによりパターニングした金属層30のエッジ部分は、マスクパターンを有する上記2層構成の黒色フォトレジスト層4のエッジ部分よりもパターンの内側に存在する。言い換えると、マスクパターンを有する上記2層構成の黒色フォトレジスト層4のエッジ部分は、エッチングによりパターニングした金属層30のエッジ部分よりもパターンの外側に庇のように競り出た状態となっている。
<加熱軟化工程>
その後、上記2層構成の黒色フォトレジスト層4を炉内のヒーター9にて加熱して軟化させる(図21参照)。
黒色フォトレジスト層4は、加熱流動性フォトレジスト層41と、当該加熱流動性フォトレジスト層41上に設けられた加熱非流動性フォトレジスト層43とを備えた2層構成である。これは、加熱軟化の際の炉温度の設定(加熱条件)に応じて材料が適宜選択されてパターン形成された、当該温度に対して均膜性を失って流動する樹脂と均膜性を維持したまま流動しない樹脂の組み合わせである。
これによって、加熱流動性フォトレジスト層41が、加熱軟化の際に、加熱前の均膜性を失って流動する。その結果、加熱流動性フォトレジスト層41は、金属メッシュ電極3を構成する細線31のエッジ部分よりも庇のように競り出た部分が、細線31の両側面31b,31cに沿って落ちていく(図14及び図15参照)。
一方、上の層である加熱非流動性フォトレジスト層43は、加熱軟化の際に、均膜性を維持したままで流動しない。加熱非流動性フォトレジスト層43は、ただ、金属メッシュ電極3を構成する細線31のエッジ部分よりも庇のように競り出た部分が、自重によって細線31の両側面31b,31cに向かって折れ曲がるだけである(図14及び図15参照)。
(3)実施例2
次に、第4実施形態の一実施例について説明する。
黒色フォトレジスト層4が、炭酸ソーダ1%液で現像が可能なネガタイプのアクリル系感光層の2層構成からなる点、当該2層が、炉温度100℃、20分での加熱流動性の有無が分かれる、膜厚1μm、軟化点70℃の加熱流動性フォトレジスト層41及びその上の膜厚2μm、軟化点90℃の加熱非流動性フォトレジスト層43としてパターン形成されている点、上の層である加熱非流動性フォトレジスト層43のみが着色剤を含有している点で、実施例1と異なる。
5.第5実施形態

また、黒色フォトレジスト層4は、防錆機能を有していてもよい(第5実施形態)。
以下、第1〜4実施形態と共通する説明については、出来る限り省略して説明する。
例えば、第1〜3実施形態と同様に黒色フォトレジスト層4が単層構成の場合には、前述のフォトレジスト材料中に防錆剤が添加されたものを用いる。
防錆剤としては、すでに防錆剤として公知に用いられる材料が使用され、具体例としては、例えばイミダゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、ベンズチアゾール、ピラゾールなどを用いるとよい。また、これらのハロゲン、アルキルフェニル置換体などの単環または多環式のアゾール類、アニリンなどの芳香族アミン類、アルキルアミンなどの脂肪族アミン、これらの塩などが挙げられるが、特に本記載の材料に制限する必要はない。
このように、黒色フォトレジスト層4が防錆機能を有していると、外部からの腐食性の液が侵入しても、あるいは高温高湿などの環境試験下においてもメッシュ電極に腐食が進むことがなく、電気特性を維持できる。また、別途、防錆層を設ける必要もない。
また、第4実施形態と同様に黒色フォトレジスト層4が複層構成の場合には、図22に示す電極フィルム101のように、加熱流動性フォトレジスト層41と前記加熱非流動性フォトレジスト層43との間に、防錆レジスト層42が設けられていてもよい。
このように、防錆レジスト層42を別途設けて3層構成にすると、防錆剤と着色剤を別々の層に含有させることができる。具体的には、上の層の加熱流動性フォトレジスト層43には着色剤を含有させ、中間層の防錆レジスト層42には防錆剤を含有させる。機能を分けることで、各層において最適の材料を採用することができる。
中間層である防錆レジスト層42のフォトレジスト材料としては、ネガ型又はポジ型の感光性樹脂であればよく、特に限定されない。加熱流動性および加熱非流動性のいずれでもよい。
さらに、第4実施形態と同様に黒色フォトレジスト層4が複層構成の場合でも、防錆レジスト層42を別途設けるのではなく、2層構成のうち加熱流動性フォトレジスト層41が、防錆剤を含有していてもよい。
このように、加熱流動性フォトレジスト層41に防錆剤を兼用させる構成にすると、黒色フォトレジスト層4の積層数が少ないため、成膜工程が簡易になる。
なお、防錆機能を有し、かつ、複数構成である黒色フォトレジスト層4も、加熱非流動性フォトレジスト層43のみが、着色されていてもよい。
前述のとおり、着色されている層が加熱前の均膜性を維持している層なので、黒色フォトレジスト層4に着色ムラがより生じにくい。
6.他の実施形態
以上、本発明の一又は複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態および変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
金属メッシュ電極3の外形パターンは、前述の第1の方向D1に沿って延び短冊状パターン(図3(a)参照)に限定されず、静電容量方式のタッチパネルを実現する公知のパターンを使用可能である。例えば、三角形、四角形、六角形等の複数の電極部を第1の方向D1に沿って連続させた、他の形状の電極を用いて用いてもよい。
黒色フォトレジスト層4の厚みは、2μm〜15μmであるのが好ましい。
厚みを2μm以上とすることにより、金属メッシュ電極3の耐擦傷性に優れる。
厚みを15μm以下とすることにより、電極フィルム1を折り曲げて使用しても黒色フォトレジスト層4にクラックが入るのを防止できる。また、高解像度のパターニングができる。
また、黒色フォトレジスト層4が複層構成の場合、黒色フォトレジスト層4のうち着されている層の合計厚みが、2μm以上であるのが好ましい。
合計厚みを2μm以上とすることにより、ОD値(Optical Density:光学濃度)が高くなる。すなわち、黒色フォトレジスト層4における光の透過率が低くなり、金属メッシュ電極3での外光の散乱反射がより確実に抑えられる。
また、必要に応じて他の層が設けられてもよい。
各層の材料および厚みは、前記実施形態に限定されない。
本発明の電極フィルムは、タッチパネルセンサーとして好ましく使用することができ、当該タッチパネルセンサーを含むタッチパネルは、携帯用小型端末、電子ペーパー、コンピュータディスプレイ、小型ゲーム機、現金自動支払機の表示面、乗車券自動販売機などの表示面等に装着されるタッチパネルとして好ましく使用することができる。なお、このような表示装置は、液晶表示装置(LCD)、プラズマ表示装置(PDP)、電場発光(EL)表示装置、陰極線管(CRT)表示装置、電気泳動表示装置等のいずれであってもよい。
また、本発明の電極フィルムは、透明アンテナ用エレメントとしても好ましく使用することができ、当該透明アンテナ用エレメントは、透視性と送受信機能の両機能を具備するため、各種の透明アンテナに利用できる。
当該透明アンテナは、透明性が要求される部位に取付けて好ましく使用することができる。特に携帯電話などモバイル通信機器のディスプレイ前面に取付けて地上波や衛星放送の受信に利用することができる。
1,100,101:電極フィルム
2 :透明基材
2a,201a :第一主面
201 :第一透明基材
202 :第二透明基材
201b :第二主面
3 :金属メッシュ電極
30 :金属層
301 :第一金属メッシュ電極
302 :第二金属メッシュ電極
31,311,312 :細線
31a,311a,312a :上面(透明基材と反対側の面)
31b〜c,311b〜c,312〜c:側面
4 :黒色フォトレジスト層
401 :第一黒色フォトレジスト層
402 :第二黒色フォトレジスト層
41 :加熱流動性フォトレジスト層
42 :防錆レジスト層
43 :加熱非流動性フォトレジスト層
5 :外光
6 :フォトマスク
7 :光源
8 :エッチング液
9 :ヒーター
10 :周辺配線

Claims (15)

  1. 透明基材と、
    前記透明基材の第一主面上に設けられた金属メッシュ電極と、
    前記金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面および両側面に設けられた黒色フォトレジスト層と、
    を備え
    前記黒色フォトレジスト層が、加熱流動性フォトレジスト層と、前記加熱流動性フォトレジスト層上に設けられた加熱非流動性フォトレジスト層とを備えた複層構成であり、少なくともいずれかの層が着色されている、電極フィルム。
  2. 前記黒色フォトレジスト層が、前記細線の上面を均一な膜厚で覆い、前記細線の上面の端から前記細線の両側面にかけては曲面を有して覆うように形成されている、請求項1の電極フィルム。
  3. 前記加熱非流動性フォトレジスト層の軟化点が、前記加熱流動性フォトレジスト層の軟化点より20℃以上高い請求項1又は2の電極フィルム。
  4. 前記黒色フォトレジスト層が、前記加熱流動性フォトレジスト層と前記加熱非流動性フォトレジスト層の2層のみからなり、両者の厚み比が、1:2〜1:4である請求項1〜3の電極フィルム。
  5. 前記加熱流動性フォトレジスト層と前記加熱非流動性フォトレジスト層との間に、防錆レジスト層が設けられている請求項1〜4の電極フィルム。
  6. 前記加熱流動性フォトレジスト層が、防錆剤を含有している請求項1〜4の電極フィルム。
  7. 前記加熱非流動性フォトレジスト層のみが、着色されている請求項1〜6の電極フィルム。
  8. 前記加熱流動性フォトレジスト層のみが、着色されている請求項1〜6の電極フィルム。
  9. 透明基材の第一主面上に金属層を積層し、さらに前記金属層上に、加熱流動性フォトレジスト層と、前記加熱流動性フォトレジスト層上に設けられた加熱非流動性フォトレジスト層とを備えた複層構成であり、少なくともいずれかの層が着色されている黒色フォトレジスト層を積層する工程と、
    前記黒色フォトレジスト層を部分的に露光し、現像してメッシュ形状にパターニングする工程と、
    パターニングされた前記黒色フォトレジスト層をエッチングマスクとして、前記黒色フォトレジスト層のメッシュを構成する細線幅より小幅となるまで前記金属層をエッチングして金属メッシュ電極に加工する工程と、
    前記黒色フォトレジスト層を加熱して軟化させ、軟化した前記黒色フォトレジスト層の垂れにより前記金属メッシュ電極のメッシュを構成する細線の上面のみならず両側面まで被覆させる工程と、
    を備えた電極フィルムの製造方法。
  10. 前記加熱非流動性フォトレジスト層の軟化点が、前記加熱流動性フォトレジスト層の軟化点より20℃以上高い請求項9の電極フィルムの製造方法。
  11. 前記黒色フォトレジスト層が、前記加熱流動性フォトレジスト層と前記加熱非流動性フォトレジスト層の2層のみからなり、両者の厚み比が、1:2〜1:4である請求項9又は請求項10の電極フィルムの製造方法。
  12. 前記加熱流動性フォトレジスト層と前記加熱非流動性フォトレジスト層との間に、防錆レジスト層が設けられている請求項9〜11の電極フィルムの製造方法。
  13. 前記加熱流動性フォトレジスト層が、防錆剤を含有している請求項9〜11の電極フィルムの製造方法。
  14. 前記加熱非流動性フォトレジスト層のみが、着色されている請求項9〜13の電極フィルムの製造方法。
  15. 前記加熱流動性フォトレジスト層のみが、着色されている請求項9〜13の電極フィルムの製造方法
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