JP6626759B2 - 導電性フィルム、タッチパネルおよび電子デバイス - Google Patents
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Description
特に、近年、携帯電話、タブレット端末などの電子デバイスへのタッチパネルの搭載率が上昇しており、タッチパネル用電極部材として用いられる導電性フィルムの需要が急速に拡大している。
また、近年、このような導電性フィルムとして、コスト等の観点から、酸化インジウムスズ(indium tin oxide:ITO)からなる透明導電膜に代えて、導体(特に、銅)配線からなるメッシュパターンを有する導電性フィルムが用いられている。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
導体配線が、金属層と視認抑制層とを有し、
視認抑制層が、クロムを含有するクロム含有層を1層以上、および、透明層を2層以上有し、かつ、少なくとも、透明層とクロム含有層と透明層とをこの順に有し、
クロム含有層の厚みが10nm以下であり、
透明層の厚みが78.3〜150nmであり、
透明樹脂層の厚みは、10〜1000μmである、導電性フィルム。
[2] 金属層の厚みは、0.05〜3μmである、[1]に記載の導電性フィルム。
[3] 透明層は、可視領域での消衰係数の平均値が0.03以下の層である、[1]、又は[2]に記載の導電性フィルム。
[5] 導体配線の線幅が5μm以下であり、導体配線のピッチが30〜500μmである、[1]〜[4]のいずれかに記載の導電性フィルム。
[6] 基板は、波長380〜780nmの範囲において透過率が80%以上である、[1]〜[5]のいずれかに記載の導電性フィルム。
[7] 透明層が、樹脂材料を含有する透明樹脂層である、[1]〜[6]のいずれかに記載の導電性フィルム。
[8] 透明樹脂層の厚みは、50nm超、300μm以下である、[1]〜[7]のいずれかに記載の導電性フィルム。
[9] [1]〜[8]のいずれかに記載の導電性フィルムを含む、タッチパネル。
[10] [1]〜[8]のいずれかに記載の導電性フィルム、または、[9]に記載のタッチパネルを有する、電子デバイス。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の第1態様に係る導電性フィルムは、基板と、基板の少なくとも一方の表面上に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムである。
また、本発明の第1態様に係る導電性フィルムは、導体配線が、金属層と視認抑制層とを有し、視認抑制層が、クロムを含有するクロム含有層を1層以上、および、透明層を2層以上有し、かつ、少なくとも、透明層とクロム含有層と透明層とをこの順に有する。
更に、本発明の第1態様に係る導電性フィルムは、クロム含有層の厚みが10nm以下である。
また、本発明の第2態様に係る導電性フィルムは、導体配線が、基板側から、クロムを含有するクロム含有層と、透明層と、金属層とをこの順に有する。
更に、本発明の第2態様に係る導電性フィルムは、クロム含有層の厚みが10nm以下である。
また、本発明の第3態様に係る導電性フィルムは、導体配線が、基板側から、金属層と、透明層と、クロムを含有するクロム含有層とをこの順に有する。
更に、本発明の第3態様に係る導電性フィルムは、クロム含有層の厚みが10nm以下である。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、導体配線の金属層よりも視認側(外光が入射する側)に、金属層側から、透明層と、厚さ10nm以下のクロム含有層と、透明層、基板および透明樹脂層のいずれかと、が積層された特定の構造(以下、本段落において「視認抑制層等」という。)を有することにより、金属層および視認抑制層等の表面および内部の各界面からの多重反射によるものも含めた反射波が干渉によって互いに打ち消し合い、結果として視認側への反射波が抑制されるためであると考えられる。
図1Aに示す導電性フィルム10は、基板1と導体配線2とを有し、導体配線2が、基板1側から金属層3と視認抑制層4とをこの順に有し、視認抑制層4が、透明層5、クロム含有層6および透明層7をこの順に有する。また、符号100は、外光の入射方向を表す。
また、図1Bに示す導電性フィルム10は、基板1と導体配線2とを有し、導体配線2が、基板1側から視認抑制層4と金属層3とをこの順に有し、視認抑制層4が、透明層7、クロム含有層6および透明層5をこの順に有する。また、符号100は、外光の入射方向を表す。
なお、図1Aおよび図1Bは模式図であり、各層の厚みの関係や層構成などは必ずしも実際のものとは一致せず、例えば、導体配線が、基板1の両方の主面に設けられていてもよく、視認抑制層4が、更にクロム含有層や透明層を有する4層構造や5層構造を採っていてもよい。
図2に示す導電性フィルム20は、基板1と導体配線2とを有し、導体配線2が、基板1側から、クロム含有層6と、透明層5と、金属層3とをこの順に有する。また、符号100は、外光の入射方向を表す。
なお、図2は模式図であり、各層の厚みの関係や層構成などは必ずしも実際のものとは一致しない。
図3に示す導電性フィルム30は、基板1と導体配線2と透明樹脂層8と保護層9とを有し、導体配線2が、基板1側から、金属層3と、透明層5と、クロム含有層6とをこの順に有する。また、符号100は、外光の入射方向を表す。
なお、図3は模式図であり、各層の厚みの関係や層構成などは必ずしも実際のものとは一致せず、図3に示す保護層9は、任意の構成部材である。
基板は、導体配線を支持できればその種類は制限されず、透明基板であることが好ましい。なお、透明とは、波長380〜780nmの範囲において透過率80%以上であることを意図し、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
透明基板の材料としては、例えば、透明樹脂材料、透明無機材料などが挙げられる。
透明樹脂材料としては、具体的には、例えば、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂;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等のポリエステル系樹脂;ポリエチレン(PE)、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等のオレフィン系樹脂;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリエーテルサルホン;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテル;ポリエーテルケトン;アクロニトリル;メタクリロニトリル;などが挙げられる。
一方、透明無機材料としては、具体的には、例えば、ソーダ硝子、カリ硝子、鉛ガラス等の硝子;透光性圧電セラミックス(PLZT)等のセラミックス;石英;蛍石;サファイア基板;などが挙げられる。
また、基板の形状は特に限定されず、例えば、ロールの形で供給されるもの、巻き取れるほどには曲がらないが負荷をかけることによって湾曲するもの、曲がらないもののいずれであってもよい。
また、基板の構成は、単一の層からなる構成に限られるものではなく、複数の層が積層された構成を有していてもよい。複数の層が積層された構成を有する場合は、同一組成の層が積層されてもよく、また、異なった組成を有する複数の層が積層されてもよい。
本発明の第1態様に係る導電性フィルムが有する導体配線は、金属層と視認抑制層とを有し、視認抑制層が、クロムを含有するクロム含有層を1層以上、および、透明層を2層以上有し、かつ、少なくとも、透明層とクロム含有層と透明層とをこの順に有する。
また、本発明の第2態様に係る導電性フィルムが有する導体配線は、上述した基板側から、クロムを含有するクロム含有層と、透明層と、金属層とをこの順に有する。
また、本発明の第3態様に係る導電性フィルムが有する導体配線は、上述した基板側から、金属層と、透明層と、クロムを含有するクロム含有層とをこの順に有する。
金属層に含まれる金属は特に限定されないが、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)およびパラジウム(Pd)からなる群から選択される少なくとも1種の金属を含有していることが好ましく、Cuおよび/またはAlを含有していることがより好ましく、Cuを含有していることが更に好ましい。
また、金属層がCuを含有している場合、その含有量(原子組成比)は、コスト、加工性、抵抗率等の観点から、80原子%以上であることが好ましく、90原子%以上であることがより好ましい。
また、金属層がAlを含有している場合、その含有量(原子組成比)は、コスト、作製容易性、抵抗率などの観点から、80原子%以上であることが好ましく、90原子%以上であることがより好ましい。
なお、上述した金属以外に、鉄(Fe)、クロム(Cr)、チタン(Ti)などが数質量%程度含有されていてもよい。
基板上に金属層を形成する方法としては、真空成膜法により形成することができ、具体的には、例えば、電子線蒸着法、抵抗加熱蒸着法、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、イオンビームスパッタ法などにより形成することができる。なお、これらの方法を2以上組み合わせて形成してもよく、電解めっきや無電解めっきなどの液相プロセスを組み合わせて形成してもよい。
また、基板上に形成した金属層をパターニングする方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法、電子線リソグラフィー法などが挙げられる。
クロム含有層は、クロム(Cr)を含有する層であれば特に限定されないが、Crの含有率(原子組成比)は、80原子%以上であることが好ましく、85〜100原子%であることがより好ましい。
ここで、Crを含有する形態は、Crを主成分とする合金(例えば、CrCu、CrGe、CrPd、CrPt、CrNi等)としてCrを含有する形態であってもよく、Crを主成分とする化合物(例えば、Cr2O3、CrO、CrN等)としてCrを含有する形態であってもよい。
なお、本発明(特に第1態様)においては、クロム含有層を2層以上有する場合は、いずれか1層のクロム含有層の厚みが10nm以下であればよいが、いずれか1層のクロム含有層の厚みが5nm以下であることが好ましい。
また、クロム含有層は、スパッタリング法により形成した後に、塩素ガスプラズマエッチング法によりエッチングし、配線状にパターニングすることができる。
透明層は、可視領域での消衰係数の平均値が0.03以下となる層であることが好ましく、可視領域での屈折率が1.5〜1.7で消衰係数が0となる層であることがより好ましい。
ここで、可視領域での消衰係数の平均値とは、分光エリプソメトリー法により、波長400〜700nmの全域に渡って消衰係数を測定した際の平均値をいう。
樹脂材料としては、具体的には、例えば、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂;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等のポリエステル系樹脂;ポリエチレン(PE)、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等のオレフィン系樹脂;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリエーテルサルホン;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテル;ポリエーテルケトン;アクロニトリル;メタクリロニトリル;などが挙げられる。
一方、無機材料としては、具体的には、例えば、シリコン酸化物(SiO2)、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)、ITO(酸化インジウムスズ)等が挙げられる。
なお、透明層を2層以上有する場合は、いずれか一層の透明層の厚みが50〜150nmであることが好ましく、例えば、第1態様においては、上述した金属層に隣接する透明層(図1Aおよび図1Bにおいては符号5で表される透明層)の厚みが50〜150nmであることが好ましい。
また、透明層は、樹脂材料を含有する透明樹脂層である場合、酸素ガスプラズマエッチングによりエッチングし、配線状にパターニングすることができる。
同様に、透明層は、無機材料を用いた場合には、フッ素プラズマエッチングによりエッチングし、配線状にパターニングすることができる。
ここで、透明層とクロム含有層との積層構成について、第1態様においては、透明層、クロム含有層および透明層をこの順に有する3層以上であり、5層以下であることが好ましい。5層の態様としては、例えば、透明層、クロム含有層、透明層、クロム含有層および透明層をこの順に有する態様が挙げられる。
また、透明層とクロム含有層との積層構成について、第2態様および第3態様においては、金属層側から透明層およびクロム含有層をこの順に有する2層以上であり、5層以下であることが好ましい。5層の態様としては、例えば、透明層、クロム含有層、透明層、クロム含有層および透明層をこの順に有する態様が挙げられる。
また、導体配線の線幅は、視認性と抵抗率の観点から、0.5〜5μmであることがより好ましく、0.8〜4μmであることが更に好ましく、1〜3μmであることが特に好ましい。
また、導体配線のピッチは、視認性の観点から、50〜500μmであることがより好ましく、100〜250μmであることが更に好ましい。
本発明の第3態様に係る導電性フィルムが有する透明樹脂層は、上述した導体配線を覆うように設けられる透明樹脂層である。
ここで、透明樹脂層としては、例えば、上述した透明層において記載した樹脂材料を含有する樹脂層、任意の保護層などとの接着に用いる光学透明接着剤(Optical Clear Adhesive:OCA)からなる層が挙げられる。
本発明においては、透明樹脂層の厚みは、一般的な室内環境で用いられる光のコヒーレンス長よりも長くする観点から10μm以上であることが好ましく、タッチパネルデバイスの薄型化の観点から1000μm以下であることが好ましく、これらの両観点から、50〜300μmであることがより好ましい。
本発明のタッチパネルは、上述した本発明の導電性フィルムを含むタッチパネルであり、本発明の導電性フィルムをタッチパネル用電極部材として用いることができる。
ここで、タッチパネル用電極部材の層構成としては、例えば、基板の片側の表面に導体配線が設けられた2枚の導電性フィルムを貼合する貼合方式、基板の両側の表面に導体配線が設けられた1枚の導電性フィルムを具備する方式などが挙げられる。
本発明の電子デバイスは、上述した本発明の導電性フィルムまたはタッチパネルを有する電子デバイスである。
このような電子デバイスとしては、例えば、上述した本発明のタッチパネルを含む表示装置が挙げられ、具体的には、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、カーナビ、タブレット端末などが挙げられる。
<導電性フィルムの作製(パターニング前)>
まず、PETフィルム上に、Cuをスパッタリングにより成膜して、下記表1に示す厚みの金属層を形成した。
次いで、金属層上に、樹脂を塗布し、下記表1に示す厚みの透明層を形成した。
次いで、透明層上に、スパッタリング法によりCrを蒸着し、下記表1に示す厚みのクロム含有層を形成した。
次いで、クロム含有層上に、樹脂を塗布し、下記表1に示す厚みの透明層を形成し、導体配線をパターニングする前の導電性フィルムを作製した。
導体配線をパターニングする前の導電性フィルムについて、光学多層膜設計ソフト(オープンソースソフトウェア OpenFilters)にて反射率を計算した。結果を図4Aよび図4Bに示す。なお、図4Aおよび図4B中、J1が実施例1の計算結果である。
導体配線をパターニングする前の導電性フィルムの2層目の透明層に、紫外線(UV)硬化樹脂を塗布し、予め用意しておいたフォトマスクを密着させた後、UV光にて露光した。
次いで、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(濃度:2.38%)に浸すことにより、UV硬化性樹脂の露光部分を現像した。なお、現像後、純水を用いてリンス処理を施した。
次いで、現像したレジストをマスクに、ロール式プラズマエッチング装置にて、2層目の樹脂層を酸素ガスプラズマエッチング(酸素ガス圧力:20mTorr)によりエッチングし、クロム含有層を塩素ガスプラズマエッチング〔ガス圧力:20mTorr、ガス比率(塩素:酸素=1:1)〕によりエッチングし、1層目の樹脂層を酸素ガスプラズマエッチング(酸素ガス圧力:20mTorr)によりエッチングし、パターニングした。
次いで、塩化第II鉄(FeCl3)溶液を用いて、金属層をエッチングし、PET基板上に下記表1に示す構成の導体配線を有する導電性フィルムを作製した。
なお、導体配線の幅は5μmであり、ピッチは150μmであった。
導体配線を構成する透明層等について、下記表1に示す厚み、クロム以外の金属などに変更した以外は、実施例1と同様に、導電性フィルムを作製した。
なお、下記表1中、「−」と表記している項目は、その項目に該当する層構成を有していないことを示す。
また、実施例1と同様に、パターニングを施す前の導電性フィルムについて、光学多層膜設計ソフト(オープンソースソフトウェア OpenFilters)にて反射率を計算した結果を図4Aよび図4Bに示す。なお、図4Aおよび図4B中、H1−1〜H1−8が、それぞれ、比較例1−1〜比較例1−8の計算結果である。
作製した導電性フィルムに対して、キセノンランプをコリメートし、入射角45度の角度から当てた場合における、フィルム正面からの目視における視認性を評価した。
このとき、ランプ光の照射面積は20mmΦであり、フィルムに照射されるキセノンランプの照度はおおよそ500ルクスとなるように調整した。これは、標準的な室内環境と同程度の照度である。
また、視認性は、ランダムに抽出した10名の被験者がそれぞれ配線の正面から、配線フィルムから距離15cm離して目視にて視認の有無を確認し、以下の基準で評価した。結果を下記表1に示す。
A:視認可能としたのが、0名以上3名以下の場合
B:視認可能としたのが、4名以上6名以下の場合
C:視認可能としたのが、7名以上の場合
まず、PETフィルム上に、Cuをスパッタリングにより成膜して、下記表2に示す厚みの金属層を形成した。
次いで、金属層上に、樹脂を塗布し、下記表2に示す厚みの透明層を形成した。
次いで、透明層上に、スパッタリング法によりCrを蒸着し、下記表2に示す厚みのクロム含有層を形成した。
次いで、クロム含有層に、紫外線(UV)硬化樹脂を塗布し、予め用意しておいたフォトマスクを密着させた後、UV光にて露光した。
次いで、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(濃度:2.38%)に浸すことにより、UV硬化性樹脂の露光部分を現像した。なお、現像後、純水を用いてリンス処理を施した。
次いで、現像したレジストをマスクに、ロール式プラズマエッチング装置にて、クロム含有層を塩素ガスプラズマエッチング〔ガス圧力:20mTorr、ガス比率(塩素:酸素=1:1)〕によりエッチングし、樹脂層を酸素ガスプラズマエッチング(酸素ガス圧力:20mTorr)によりエッチングし、パターニングした。
次いで、塩化第II鉄(FeCl3)溶液を用いて金属層をエッチングした後、PETフィルム上でパターニングされた金属層、樹脂層およびクロム含有層を光学透明接着剤(OCA)で覆うことにより、導電性フィルムを作製した。
なお、導体配線の幅は5μmであり、ピッチは150μmであった。
導体配線を構成する透明層等について、下記表2に示す厚み、クロム以外の金属などに変更した以外は、実施例2と同様に、導電性フィルムを作製した。
なお、下記表2中、「−」と表記している項目は、その項目に該当する層構成を有していないことを示す。
また、実施例2と同様に、パターニングを施さずに光学透明接着剤(OCA)で被覆したサンプルについて、光学多層膜設計ソフト(オープンソースソフトウェア OpenFilters)にて反射率を計算した結果を図5Aよび図5Bに示す。なお、図5Aおよび図5B中、H2−1〜H2−7が、それぞれ、比較例2−1〜比較例2−7の計算結果であり、また、これらの反射率の計算結果は、被覆したOCAの表面を考慮しない場合の計算値である。
作製した導電性フィルムに対して、実施例1と同様の方法で、視認性を評価した。結果を下記表2に示す。
導体配線を構成する透明層等について、下記表3に示す厚み、および、層構成に変更した以外は、実施例1と同様に、導電性フィルムを作製した。
作製した導電性フィルムに対して、実施例1と同様の方法で、視認性を評価した。結果を下記表3に示す。
また、実施例1と同様に、パターニングを施す前の導電性フィルムについて、光学多層膜設計ソフト(オープンソースソフトウェア OpenFilters)にて反射率を計算した結果を図6に示す。なお、図6中、J1が実施例1、J2が実施例2、J3が実施例3の計算結果である。
<導電性フィルムの作製(パターニング前)>
まず、SiO2基板上に、Crをスパッタリングにより成膜して、下記表4に示す厚みのクロム含有層を形成した。
次いで、クロム含有層上に、樹脂を塗布し、下記表4に示す厚みの透明層を形成した。
次いで、透明層上に、スパッタリング法によりCuを蒸着し、下記表4に示す厚みの金属層を形成し、導体配線をパターニングする前の導電性フィルムを作製した。
導体配線をパターニングする前の導電性フィルムについて、光学多層膜設計ソフト(オープンソースソフトウェア OpenFilters)にて反射率を計算した。結果を図7Aよび図7Bに示す。なお、図7Aおよび図7B中、J4が実施例4の計算結果である。
導体配線をパターニングする前の導電性フィルムの金属層に、紫外線(UV)硬化樹脂を塗布し、予め用意しておいたフォトマスクを密着させた後、UV光にて露光した。
次いで、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に浸すことにより、UV硬化性樹脂の露光部分を現像した。
次いで、現像したレジストをマスクとして利用し、塩化第II鉄(FeCl3)溶液を用いて、金属層をエッチングした。
次いで、ロール式プラズマエッチング装置にて、透明層を酸素ガスプラズマエッチングによりエッチングし、クロム含有層を塩素ガスプラズマエッチングによりエッチングし、SiO2基板上に下記表4に示す構成の導体配線を有する導電性フィルムを作製した。
なお、導体配線の幅は5μmであり、ピッチは150μmであった。
導体配線を構成する透明層等について、下記表4に示す厚み、クロム以外の金属などに変更した以外は、実施例4と同様に、導電性フィルムを作製した。
なお、下記表4中、「−」と表記している項目は、その項目に該当する層構成を有していないことを示す。
また、実施例4と同様に、パターニングを施す前の導電性フィルムについて、光学多層膜設計ソフト(オープンソースソフトウェア OpenFilters)にて反射率を計算した結果を図7Aよび図7Bに示す。なお、図7Aおよび図7B中、H4−1〜H4−7が、それぞれ、比較例4−1〜比較例4−7の計算結果である。
作製した導電性フィルムに対して、実施例1と同様の方法で、視認性を評価した。結果を下記表4に示す。
2 導体配線
3 金属層
4 視認抑制層
5 透明層
6 クロム含有層
7 透明層
8 透明樹脂層
9 保護層
10、20、30 導電性フィルム
100 外光
Claims (10)
- 基板と、前記基板の少なくとも一方の表面上に設けられる導体配線と、前記導体配線を覆うように設けられる透明樹脂層とを有する導電性フィルムであって、
前記導体配線が、前記基板側から、金属層と、透明層と、クロムを含有するクロム含有層とをこの順に有し、
前記クロム含有層の厚みが10nm以下であり、
前記透明層の厚みが78.3〜150nmであり、
前記透明樹脂層の厚みは、10〜1000μmである、導電性フィルム。 - 前記金属層の厚みは、0.05〜3μmである、請求項1に記載の導電性フィルム。
- 前記透明層は、可視領域での消衰係数の平均値が0.03以下の層である、請求項1、又は2に記載の導電性フィルム。
- 前記金属層が、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケルおよびパラジウムからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記導体配線の線幅が5μm以下であり、前記導体配線のピッチが30〜500μmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記基板は、波長380〜780nmの範囲において透過率が80%以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記透明層が、樹脂材料を含有する透明樹脂層である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記透明樹脂層の厚みは、50μm超、300μm以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルムを含む、タッチパネル。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性フィルム、または、請求項9に記載のタッチパネルを有する、電子デバイス。
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