JP6722291B2 - 導電性フィルム、タッチパネル、フォトマスク、インプリントテンプレート、導電性フィルム形成用積層体、導電性フィルムの製造方法、および電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
タッチパネルは、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線走査方式、再帰反射方式、および表面弾性波方式等の様々な方式が存在する。タッチパネルは、一般的には電極部材として、ガラス板またはポリエチレンテレフタレートフィルム等からなる基材に透明導電膜を形成したものが使用されている。しかし、ITO(Indium Tin Oxide)膜からなる透明導電膜は、インジウムというレアメタルが使用されるために高価である点、およびタッチパネルの大面積化を図るには、表面抵抗率等の抵抗が高い点で、低コスト化および大面積化への要求に対応することが難しい。
上述の骨見えに対し、金属配線の表面に黒化処理を施す方法、および金属配線に視認性改善層設ける方法等が知られている。
例えば、金属細線を用い略菱形形状を有する複数のY電極パターンと、複数のX電極パターンとを形成したタッチパネルでは、タッチパネルを視認する際、エッジラフネスが光の波長よりも十分に小さければ、周囲からの指向性の高い光によって、筋状の光の反射が発生することがある。この筋状の光の反射の発生する方向から配線を観察すると、配線の存在を観察者に視認しやすくさせる。しかしながら、観察者の観察方向によっては筋状の光が視認されることはない。つまり、ある角度で極めて視認しやすく、ある角度で視認できない。つまり、視認性の配線角度の角度依存性が大きくなる。
散乱指向性をなくし、筋状の光を見えにくくする技術として、例えば、表面を荒らす等の方法が考えられる。しかしながら、こうした技術は、高さ方向を含む3次元的パターン形成と制御が必要となり、製造上のプロセス難易度が上がることから現実的に適切に制御することが難しい。
また、特許文献1および特許文献2では、配線に関し、形状を規定しているが、上述の骨見えに対することは考慮したものではなく、視認性の改善に有効ではない。なお、特許文献1では、ギザキザ形状の凸部ピークから隣の凸部ピークまでの距離を10〜600μmとしているが、視認性の観点からは有効な形状ではない。
導体配線は、視認抑制層を有することが好ましい。
本発明の導電性フィルムを有することを特徴とするタッチパネルを提供するものである。
また、導体配線が視認されにくい導電性フィルムの製造に利用されるフォトマスク、インプリントテンプレートおよび導電性フィルム形成用積層体を得ることができる。
さらには、導体配線が視認されにくい導電性フィルム、および導電性フィルムを備える電子デバイスを製造することができる。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α〜数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
「具体的な数値で表された角度」、「平行」、「垂直」および「直交」等の角度は、特に記載がなければ、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
また、「同一」および「全部」等は、該当する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含む。
透明とは、光透過率が、波長380〜780nmの可視光波長域において、80%以上のことであり、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上のことである。
光透過率は、例えば、JIS(日本工業規格) K 7375:2008に規定される「プラスチック--全光線透過率および全光線反射率の求め方」を用いて測定されるものである。
図1に示すように、導電性フィルム10は、表示装置20の表示ユニット22上に、例えば、透明層18を介して設けられる。
導電性フィルム10には、表面10aに保護層12が設けられている。導電性フィルム10はコントローラ14に接続されている。
導電性フィルム10および保護層12でタッチセンサー13が構成され、導電性フィルム10、保護層12およびコントローラ14により、タッチパネル16が構成される。タッチパネル16と表示装置20で、電子デバイスである表示機器24が構成される。なお、電子デバイスは上述の表示機器24に限定されるものではない。
保護層12の表面12aが、表示ユニット22の表示領域(図示せず)に表示された表示物の視認面となる。また、保護層12の表面12aが、タッチパネル16のタッチ面となる。
上述のようにタッチパネル16は導電性フィルム10を含むものであり、導電性フィルム10をタッチパネル用電極部材として用いることができる。
導電性フィルム10を含むタッチパネル16は、抵抗膜方式、電磁誘導方式および静電容量方式等のいずれの方式であってもよい。なかでも、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルが好ましく、静電容量方式のタッチパネルがより好ましい。
なお、透明層18を設けることなく、表示ユニット22上に隙間をあけて導電性フィルム10を離間して設ける構成でもよい。この隙間のことをエアギャップともいう。
本発明の電子デバイスは、導電性フィルム10またはタッチパネル16を有するものであり、導電性フィルム10またはタッチパネル16を有すれば、特に限定されるものではない。電子デバイスとしては、例えば、上述の表示機器24が挙げられる。電子デバイスとして、具体的には、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、カーナビゲーションシステム、およびタブレット端末等が挙げられる。
図2は本発明の実施形態の導電性フィルムを用いたタッチセンサーを示す模式的平面図であり、図3は本発明の実施形態の導電性フィルムの構成の第1の例を示す模式的断面図である。
第2の検出電極34は第1の検出電極32に対して少なくとも一部を重ねて離間して層状に配置されている。より具体的には、透明基板30の一方の面に対して垂直な方向Dn(図3参照)から見た際に、第2の検出電極34は第1の検出電極32に対して少なくとも一部を重ねて配置されている。第1の検出電極32と第2の検出電極34を重ねた積層方向は上述の垂直な方向Dn(図3参照)と同じ方向である。複数の第1の検出電極32と複数の第2の検出電極34とでセンサー部36が構成される。
第1の周辺配線33および第2の周辺配線35は、導体配線40で形成されてもよく、また導体配線40とは線幅および厚み等が異なる導電配線で構成されていてもよい。第1の周辺配線33および第2の周辺配線35は、例えば、帯状の導体で形成されていてもよい。導電性フィルム10の各構成部材については、後に詳細に説明する。
導電性フィルム10は、静電容量式タッチセンサーに限定されるものではなく、抵抗膜式タッチセンサーでもよい。抵抗膜式タッチセンサーでも複数の第1の検出電極32と複数の第2の検出電極34でセンサー部36が構成される。
透明基板30において、第1の周辺配線部50および第2の周辺配線部52が形成されている領域には、例えば、遮光機能を有する装飾板(図示せず)が設けられる。装飾板で第1の周辺配線部50および第2の周辺配線部52を覆うことにより第1の周辺配線部50および第2の周辺配線部52が不可視とされる。
不可視とは、第1の周辺配線部50および第2の周辺配線部52を視認できないことをいい、10人の観察者が見た場合、1人も視認できないことを不可視という。
図4は本発明の実施形態の導電性フィルムの導体配線の配線パターンの一例を示す模式図である。
例えば、第1の検出電極32および第2の検出電極34は、いずれも配線パターンが開口部を備えるメッシュパターンである。具体的には、図4に示す配線パターン60のように、例えば、格子状のパターンである。導体配線40により、四角形状のセル61が構成されており、セル61が多数組み合わされて格子状のパターンが構成される。
配線パターン60のセル61の一辺の長さPは特に限定されるものではないが、視認性の観点から、一辺の長さPは50〜500μmであることが好ましく、75〜250μmであることがさらに好ましい。セル61の一辺の長さPが上述の範囲である場合には、さらに透明性も良好に保つことが可能であり、表示装置の前面にとりつけた際に、違和感なく表示を視認することができる。
可視光透過率の点から、導体配線40より形成される配線パターン60の開口率は85%以上であることが好ましく、90%以上であることがさらに好ましく、95%以上であることが最も好ましい。開口率とは、導体配線40を除いた透光性部分が全体に占める割合であり、例えば、線幅6μm、セル61の一辺の長さPが240μmの正方形の格子状の開口率は95%である。
導体配線40の長手方向DLとは、導体配線40が延びる方向のことである、図4に示す配線パターン60の導体配線40では、長手方向DLはセル61の辺に平行な方向である。
下記数式(1)は、ラインエッジラフネスの空間周波数の分布を表している、下記数式(1)の分母の単位は無次元であり、分子の単位はμm−1である。
下記数式(1)では0.2μm−1超としており、ある程度以上の周期の凹凸が存在することを表している。なお、下記数式(1)では0.2μm−1超としているが、0.2μm−1とは、目安の周期としては5μm程度である。
パワースペクトルP(f)は側端面40c、40dのラインエッジラフネスのパワースペクトルである。
ラインエッジラフネスの値およびパワースペクトルP(f)の数式(1)が、上述の条件を満たさない場合、導体配線の視認性の角度依存を改善する効果が弱い。
ラインエッジラフネスが大きすぎると、場合によっては、導体配線40の左端と右端が交差してしまう。これは導体配線40が断線することを意味し、導電性フィルム10として機能しなくなる。また、仮に導体配線40が断線しなかったとしても、導体配線40に部分的に極端に細い部分ができてしまう場合があり、このことで極端に抵抗が高くなる場合がある。このようなことを回避するように設計されれば、上述のラインエッジラフネスについて、上限値は特に限定されるものではない。
図5に示す導体配線40の側端面40c、40dの縁40eについて、表面粗さはあってもなくてもよい。側端面40c、40dの縁40eの表面粗さが、視認性に与える影響は小さい。
Jornal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS 11(1),013004に記載されている定義は、下記LER(ラインエッジラフネス)の3σの式で表される。
導電性フィルム10を有するタッチパネル16、および電子デバイスについても、上述のように、導体配線40について、視認性を低減することができる。
また、導電性フィルム10では、第1の検出電極32と第2の検出電極34の2つの検出電極を設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、図7に示すように、1つの透明基板30の表面30aに第1の検出電極32を設ける構成でもよい。
第1の検出電極32とダミー電極64とは隙間65を設けて配置されている。ダミー電極64は、隙間65により第1の検出電極32と電気的に絶縁され、検出電極としては機能しない。
ダミー電極64は、隙間65により第1の検出電極32と電気的に絶縁されている以外は、第1の検出電極32と同じメッシュパターンである。ダミー電極64は、メッシュパターンを作製した後、第1の検出電極32を作製する際に、第1の検出電極32間にあるメッシュパターンを全部取り除くことなく、隙間65となるメッシュパターンの領域だけを取り除くことにより形成することができる。
なお、図8では、第1の検出電極32を例にして説明したが、第2の検出電極34についても、第1の検出電極32と同様に、上述のダミー電極64を設ける構成とする。
なお、図9に示す導電性フィルム10において、図3に示す導電性フィルム10と同一構成物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
視認抑制層45は、金属層43を見えにくくして、結果として導体配線41を見えにくくするものである。視認抑制層45は、金属層43を見えにくくすることができれば、特に限定されるものではなく、例えば、金属層43を黒化処理して形成したものでもよい。視認抑制層45は、導体配線40の反射率を小さくすることができれば、特に限定されるものではなく、CuO、AgO、Pdまたはカーボン等で構成され、これ以外にも窒化物で構成される。
まず、第1の検出電極32と第2の検出電極34の導体配線40について説明する。
導体配線40の線幅wは、特に限定されるものではないが、第1の検出電極32および第2の検出電極34として適用される場合には、視認性がより抑制される理由から、導体配線40の線幅wが5μm以下であり、かつ導体配線40のピッチが30〜500μmであることが好ましい。また、導体配線40の線幅wは、視認性と抵抗率の観点から、0.5μm〜5μmであることがより好ましく、0.8μm〜4μmであることが更に好ましく、1μm〜3μmであることが特に好ましい。導体配線のピッチとは、例えば、上述のセル61の一辺の長さPである。導体配線のピッチは視認性の観点から50μm〜500μmがより好ましく、75μm〜250μmがさらに好ましい。
導体配線40が周辺配線として適用される場合には、導体配線40の線幅wは500μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、50μm以下が特に好ましい。線幅wが上述の範囲であれば、低抵抗の周辺配線を比較的容易に形成できる。
導体配線40の線幅wおよび導体配線40の厚みtは、導体配線40を含む導電性フィルム10の断面画像を取得し、断面画像をパーソナルコンピュータに取り見込み、モニタに表示し、モニタ上で上述の導体配線40の線幅wを規定する2箇所に、それぞれ水平線をひき、水平線間の長さを求める。これにより、導体配線40の線幅wを得ることができる。また、導体配線40の厚みtを規定する2箇所に、それぞれ水平線をひき、水平線間の長さを求める。これにより、導体配線40の厚みtを得ることができる。
基材は、導体配線を支持することができれば、その種類は特に限定されるものではく、透明基板であることが好ましい。透明とは、上述の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
基材の厚みは、用途に応じて適宜設定することができるため特に限定されないが、通常、10〜5000μmであることが好ましく、25〜250μmであることがより好ましく、50〜150μmであることがさらに好ましい。
また、基材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、基材の構成は、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。
基材として透明基板が用いられる。上述の透明基板30と透明基板31は同じであるため、透明基板30についてだけ説明する。透明基板30は、第1の検出電極32、第1の周辺配線33、第2の検出電極34および第2の周辺配線35を支持するものである。
透明基板30の材料としては、例えば、透明樹脂材料および透明無機材料等が挙げられる。
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等が挙げられる。
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、および鉛ガラス等の硝子、透光性圧電セラミックス(PLZT(チタン酸ジルコン酸ランタン鉛))等のセラミックス、石英、蛍石、ならびにサファイア等が挙げられる。
上述の処理の中でも、第1の検出電極32、第1の周辺配線33、第2の検出電極34、および第2の周辺配線35と、透明基板30との密着性がより向上する点で、大気圧プラズマ処理が好ましい。
下塗り層の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、高分子を含む下塗り層形成用組成物を基板上に塗布して、必要に応じて加熱処理を施す方法が挙げられる。下塗り層形成用組成物には、必要に応じて、溶媒が含まれていてもよい。溶媒の種類は特に限定されるものではないが、後述する感光性層形成用組成物で使用される溶媒が例示される。また、高分子を含む下塗り層形成用組成物として、高分子の微粒子を含むラテックスを使用してもよい。
下塗り層の厚みは特に限定されるものではないが、第1の検出電極32、第1の周辺配線33、第2の検出電極34、および第2の周辺配線35と、透明基板30との密着性がより優れる点で、0.02〜0.3μmが好ましく、0.03〜0.2μmがより好ましい。
なお、必要に応じて、導電性フィルム10は、透明基板30と第1の検出電極32と第2の検出電極34との間に他の層として、上述の下塗り層以外に、例えば、アンチハレーション層を備えていてもよい。
導体配線40は、電気導電性を有するものであり、例えば、金属、または合金で構成される。導体配線40は、例えば、銅線または銀線で構成することができる。導体配線40としては、上述のように、少なくとも導電性を確保するために金属層を有していればよい。
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Alのうち、少なくとも一方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。なお、上述の金属以外に、鉄(Fe)、クロム(Cr)、チタン(Ti)等が数質量%程度含有されていてもよい。
金属層の厚みは、パターニング時の加工性、表面抵抗等の観点から、0.05〜3μmであることが好ましく、0.15〜2μmであることがより好ましい。
金属層は、2つ以上の金属層が積層されたものであってもよく、例えば、Cuを80原子%以上含有する金属層と、Alを80質量%含有する金属層とが積層された構造であってもよい。
基板上に金属層を形成する方法としては、例えば、真空成膜法である。より具体的には、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、およびイオンビームスパッタ法等により、基板上に金属層を形成することができる。なお、これらの方法を2以上組み合わせて基板上に金属層を形成してもよく、電解めっき、または無電解めっき等の液相プロセスを組み合わせて基板上に金属層を形成してもよい。
また、基材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、および電子線リソグラフィー法等が挙げられる。
また、第1の検出電極32と第2の検出電極34のメッシュパターンは、曲線を組み合わせたもので構成してもよく、例えば、円弧を組み合わせて、円または楕円の格子状のセルとしてもよい。円弧としては、例えば、90度の円弧、180度の円弧を用いることができる。
この場合、例えば、ランダムなパターンは、規則性のある菱形形状について、角度が保存され、かつピッチに対して不規則性が付与された、開口部が平行四辺形であるパターンである。また、ランダムなパターンは、開口部が菱形であり、菱形形状の角度について、角度に対して不規則性が付与されたパターンでもよい。不規則性の分布は、正規分布でも、一様分布でもよい。
めっき法よる導体配線40の形成方法について説明する。例えば、導体配線40は、無電解めっき下地層に無電解めっきすることにより下地層上に形成される金属めっき膜で構成することができる。この場合、少なくとも金属微粒子を含有する触媒インクを基材上にパターン状に形成した後に、基材を無電解めっき浴に浸漬し、金属めっき膜を形成することで形成される。より具体的には、特開2014−159620号公報に記載の金属被膜基材の製造方法を利用することができる。また、少なくとも金属触媒前駆体と相互作用しうる官能基を有する樹脂組成物を基材上にパターン状に形成した後、触媒または触媒前駆体を付与し、基材を無電解めっき浴に浸漬し、金属めっき膜を形成することで形成される。より具体的には、特開2012−144761号公報に記載の金属被膜基材の製造方法を応用することができる。
アディティブ法とは、透明基板上の導体配線を形成したい部分にのみめっき処理等を施すことにより、導体配線を形成する方法である。生産性等の点から、アディティブ方法が好ましい。
導体配線40の形成には、サブトラクティブ方法を用いることもできる。サブトラクティブ方法とは、透明基板上に導電層を形成して、例えば、化学エッチング処理等のエッチング処理により不要部分を除去して、導体配線を形成する方法である。
蒸着法よる導体配線40の形成方法について説明する。まず、蒸着により、銅箔層を形成し、フォトリソグラフィー法により銅箔層から銅配線を形成することにより、導体配線40を形成することができる。銅箔層は、蒸着銅箔以外にも、電解銅箔が利用可能である。より具体的には、特開2014−29614号公報に記載の銅配線を形成する工程を利用することができる。
印刷法よる導体配線40の形成方法について説明する。まず、導電性粉末を含有する導電性ペーストを導体配線40と同じパターンで基板に塗布し、その後、加熱処理を施すことにより導体配線40を形成することができる。導電性ペーストを用いたパターン形成は、例えば、インクジェット法またはスクリーン印刷法でなされる。導電性ペーストとしては、より具体的には、特開2011−28985号公報に記載の導電性ペーストを利用することができる。
図10〜図12は、フォトマスクを用いた導電性フィルムの製造方法を示す模式的断面図である。
透明基板30の表面30aに、導体配線40となる導体層として第1金属膜80を形成する。第1金属膜80の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば、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、およびイオンビームスパッタ法等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、または無電解めっき等の液相プロセスを組み合わせて第1金属膜80を形成してもよい。
次に、レジスト膜82にフォトマスク70を密着させる。フォトマスク70は、導体配線40となる領域に開口部71が形成されている。開口部71は、導体配線40の配線パターン状に形成されている。
次に、フォトマスク70の表面70a側から、紫外光を露光光Leとして照射する。これにより、レジスト膜82で開口部71を介して露光光Leが照射された部分が硬化する。
図11に示す透明基板30上に設けられ、導体配線となる第1金属膜80と、第1金属膜80上に設けられ、導体配線40に対応する導体配線形成用部材83とを有するものが導電性フィルム形成用積層体88である。
透明基板30の表面30aに導体配線40を形成することしか示していないが、透明基板30の裏面30bにも、上述のようにフォトマスク70を用いて導体配線40を形成することにより、例えば、図3に示す構成の導電性フィルム10を形成することができる。
導体配線40に対応する導体配線形成用部材83についても長手方向と直交する方向の両方の側端面83cのラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ両方の側端面71cは、それぞれパワースペクトルP(f)について上述の数式(1)を満たす。
形成された導体配線40についても、両側の側端面40c、40dは、それぞれラインエッジラフネスが3σ値で0.7μm以上であり、パワースペクトルP(f)について上述の数式(1)を満たす。
次に、第1金属膜80の表面80aに、例えば、紫外線硬化性樹脂を塗布してレジスト膜82を形成する。
次に、レジスト膜82にインプリントテンプレート72を、レジスト膜82上に配置し、押し付ける。その後、レジスト膜82に紫外光を照射する。このため、インプリントテンプレート72は紫外光に対して透過率が高いもので構成することが好ましい。
インプリントテンプレート72は、導体配線に対応するパターン部73を有する。パターン部73は、導体配線40の配線パターン状に形成されている。
インプリントテンプレート72のパターン部73に相応するレジスト膜82だけが残る。レジスト膜82では、紫外光の照射により、インプリントテンプレート72のパターン部73に相当する部分が硬化する。
インプリントテンプレート72をレジスト膜82に配置し、押し付けた際、パターン部73に相応しない部分のレジスト膜82が残ることがあるが、これはプラズマ処理等により適宜除去することができる。
図14に示す透明基板30上に設けられ、導体配線となる第1金属膜80と、第1金属膜80上に設けられ、導体配線40に対応する導体配線形成用部材83とを有するものが導電性フィルム形成用積層体88である。
また、レジスト膜82が熱硬化するものである場合、インプリントテンプレート72を押し付けた状態で加熱し、導体配線形成用部材83を形成する。この場合、インプリントテンプレート72は、加熱した際に寸法変化が小さいことが要求され、熱膨張係数が小さいもので構成することが好ましい。
インプリントテンプレート72は、パターン部73が、長手方向と直交する方向の両方の側端面73cのラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつパターン部73の両方の側端面73cは、それぞれパワースペクトルP(f)について、上述の数式(1)を満たす。
形成された導体配線40についても、両側の側端面40c、40dは、それぞれラインエッジラフネスが3σ値で0.7μm以上であり、パワースペクトルP(f)について、上述の数式(1)を満たす。
レジスト膜82の形成およびレジスト膜82の除去は、それぞれ公知の方法を用いることができる。後述のレジスト膜84の形成方法および除去方法を用いることもできる。
セミアディティブ法について説明する。例えば、セミアディティブ法は、以下に示す工程を有する。
(1)基板上に、第1金属膜を形成する工程(第1金属膜形成工程)
(2)第1金属膜上に導体配線が形成される領域に開口を備えるレジスト膜を形成する工程(レジスト膜形成工程)
(3)開口内であって、第1金属膜上に、第2金属膜を形成する工程(第2金属膜形成工程)
(4)レジスト膜を除去する工程(レジスト膜除去工程)
(5)第2金属膜をマスクとして、上述の第1金属膜の一部を除去して、導体配線から構成される導電部を形成する工程(導電部形成工程)
以下、上述の各工程の手順について詳述する。
図15は、第1金属膜形成工程を説明するための模式的断面図である。第1金属膜形成工程を実施することで、第1金属膜80が透明基板30の表面30aに形成される。
第1金属膜80は、シード層および下地金属層(下地密着層)のうち少なく一方として機能する。
なお、図15では、第1金属膜80が一層である場合を示したが、これに限定されない。例えば、第1金属膜80は、2以上の層が積層されてなる積層構造体であってもよい。第1金属膜80が積層構造体である場合、透明基板30側にある下層が下地金属層(下地密着層)として機能することが好ましく、後述の第2金属膜86側にある上層がシード層として機能することが好ましい。
第1金属膜80の材質としては、上述の導体配線40で挙げた材質と同様であるので、その説明を省略する。
第1金属膜80の厚みとしては特に限定されないが、一般に、30〜300nmが好ましく、40〜100nmがより好ましい。
第1金属膜80の厚みが、300nm以下であると、後述する導電部形成工程(特にエッチングプロセス)における製造適性が良化するため、導体配線40がより優れた線幅の面内均一性を有する。
図16は、レジスト膜形成工程を説明するための模式的断面図である。本工程を実施することで、レジスト膜84が第1金属膜80上に形成される。
レジスト膜84は、導体配線40(図19参照)が形成される領域に開口85を備える。レジスト膜84中における開口85の領域は、導体配線を配置したい領域に合わせて適宜調整できる。具体的には、メッシュ状に配置された導体配線を形成しようとする場合、メッシュ状の開口を有するレジスト膜84が形成される。なお、通常、開口85は導体配線に合わせて細線状に形成される。開口85の両方の側端面85cは、いずれもラインエッジラフネスが3σ値で0.7μm以上であり、パワースペクトルP(f)について上述の数式(1)を満たす。
開口85の線幅は2.0μm未満であることが好ましく、1.5μm以下がより好ましく、1.0μm以下がさらに好ましい。開口85の線幅を2.0μm未満とすることにより、線幅の細い導体配線40を得ることができる。特に、開口85の線幅が1.5μm以下の場合、得られる導体配線40の線幅がより細くなり、使用者から導体配線40がより視認されにくい。
なお、開口85の線幅とは、開口85の細線部分の延在方向に直交する方向での細線部の幅を意図する。後述する各工程を経て、開口85の線幅に対応した線幅を有する導体配線40が形成される。
(a)第1金属膜80上にレジスト膜形成用組成物を塗布し、レジスト膜形成用組成物層を形成する工程。
(b)パターン状の開口を備えるフォトマスクを介して、レジスト膜形成用組成物を露光する工程。
(c)露光後のレジスト膜形成用組成物を現像し、レジスト膜84を得る工程。
なお、上述の工程(a)と工程(b)の間、工程(b)と工程(c)の間、および工程(c)の後のうち、少なくとも1つのタイミングで、レジスト膜形成用組成物層およびレジスト膜84を加熱する工程のうち、少なくとも一方の工程を、さらに実施してもよい。
上述の工程(a)において用いることができるレジスト膜形成用組成物としては、公知のポジ型の感放射線性組成物をいずれも用いることができる。
レジスト膜形成用組成物の塗布方法としては、例えば、スピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、および浸漬法等が挙げられる。
レジスト膜形成用組成物層を加熱する方法としては特に限定されないが、例えば、透明基板30を加熱する方法が挙げられる。
上述の加熱の温度としては特に限定されないが、一般に40〜160℃が好ましい。
レジスト膜形成用組成物層を露光する方法としては特に限定されず、公知の露光方法を用いることができる。
レジスト膜形成用組成物層を露光する方法としては、例えば、パターン状の開口を備えるフォトマスクを介して、レジスト膜形成用組成物層に、活性光線、または放射線を照射する方法が挙げられる。露光量としては特に限定されないが、一般に10〜50mW/cm2で、1〜10秒間照射することが好ましい。
露光後のレジスト膜形成用組成物層を現像する方法としては特に限定されず、公知の現像方法を用いることができる。
公知の現像方法としては、例えば、有機溶剤を含有する現像液、またはアルカリ現像液を用いる方法が挙げられる。
現像方法としては、例えば、ディップ法、パドル法、スプレー法、およびダイナミックディスペンス法等が挙げられる。
図17は、第2金属膜形成工程を説明するための模式的断面図である。本工程により、レジスト膜84の開口85内であって、第1金属膜80上に、第2金属膜86が形成される。第2金属膜86がレジスト膜84の開口85を埋めるように形成される。
めっき法としては、公知のめっき法を用いることができる。具体的には、電解めっき法および無電解めっき法が挙げられ、生産性の点から、電解めっき法が好ましい。
第2金属膜86は、例えば、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、および亜鉛等の金属、ならびにこれらの金属の合金を含有していてもよい。
なかでも、第2金属膜86は、導体配線40の導電性がより優れる点で、銅またはその合金を含有することが好ましい。また、導体配線40の導電性がより優れる点で、第2金属膜86の主成分は、銅であることが好ましい。
第2金属膜86の線幅とは、第2金属膜86の細線部分の延在方向に直交する方向での細線の幅を意図する。
図18は、レジスト膜除去工程を説明するための模式的断面図である。本工程により、レジスト膜84が除去されて、透明基板30、第1金属膜80および第2金属膜86がこの順に形成された積層体が得られる。
レジスト膜84を除去する方法としては特に限定されず、公知のレジスト膜除去液を用いてレジスト膜84を除去する方法が挙げられる。
レジスト膜除去液としては例えば、有機溶剤、およびアルカリ溶液等が挙げられる。
レジスト膜除去液をレジスト膜84に接触させる方法としては、特に限定されないが、例えば、ディップ法、パドル法、スプレー法、およびダイナミックディスペンス法等が挙げられる。
図19は、導電部形成工程を説明するための模式的断面図である。本工程によれば、第2金属膜86が形成されていない領域である第1金属膜80の一部が除去されて、透明基板30の表面30aに導体配線40が形成される。
導体配線40は、第1金属膜80に対応する第1金属層81と、第2金属膜86に対応する第2金属層87とを有する。第1金属層81と第2金属層87とは透明基板30の表面30a側からこの順に積層されている。
公知のエッチング液としては、例えば、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、アンモニアアルカリ溶液、硫酸−過酸化水素混合液、およびリン酸−過酸化水素混合液等が挙げられる。これらの中から、第1金属膜80が溶解しやすく、第2金属膜86が第1金属膜80よりも溶解しにくいエッチング液を適宜選択すればよい。
なお、上述のように第1金属膜80が積層構造体である場合には、層毎にエッチング液を変えて、多段階のエッチングを行ってもよい。
第1金属層81の線幅とは、第1金属層81の細線部分の延在方向に直交する方向での細線の幅を意図する。
第2金属層87の線幅は、上述の第2金属膜86の線幅と同様であるので、その説明を省略する。
導体配線40の線幅wが2.0μm未満であると、タッチパネルの使用者が導体配線40をより視認しにくい。
なお、導体配線40の線幅wとは、導体配線40の幅方向の断面(導体配線の延在方向と直交する断面)において、第1金属層81および第2金属層87の線幅のうち最大の線幅を意図する。
視認性については、観察者による評価と、時間領域差分法(FDTD(Finite-difference time-domain)法)を用いた計算による評価を行った。視認性の評価は、後に詳細に説明する。
(実施例1−1)
まず、基板上に、厚さ150nmのCu膜と、厚さ100nmのCuO膜をこの順で、それぞれスパッタリングにより形成した。なお、基板には、東レ株式会社製 商品名「ルミラー(登録商標)U48」のポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。
次に、CuO膜上に、紫外線硬化性樹脂を塗布し、予め用意しておいたフォトマスクを密着させ、紫外光にて露光した。フォトマスクとして、導体配線のパターンの平均線幅が3.0μm、導体配線のピッチが150μmのものを用いた。導体配線のパターンレイアウトは図22に示すものとした。
その後、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、紫外線硬化性樹脂の露光部分を現像した。
次に、塩酸を用いてCuO膜をエッチングした。次に、塩化第II鉄(FeCl3)溶液を用いて、Cu膜をエッチングした。これにより、図20に示すように基板90上に金属層93と視認抑制層94とで構成された導体配線92が、150μmのピッチDpで形成された実施例1−1を得た。実施例1−1の導体配線92は、図22に示すパターンレイアウトであり、導体配線92の平均線幅は3.0μmであり、ラインエッジラフネス(LER)は3σ値で0.79μmであった。
ラインエッジラフネスおよびパワースペクトルについては、上述のように、導体配線92のSEM(走査電子顕微鏡)像を取得して求めた。
実施例1−2は、実施例1−1に比して、導体配線が図23に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
(実施例1−3)
実施例1−3は、実施例1−1に比して、導体配線92の構造が図21に示すように金属層93単層である点、および導体配線が図23に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
比較例1−1は、実施例1−1に比して、導体配線が図24に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
(比較例1−2)
比較例1−2は、実施例1−1に比して、導体配線が図25に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。比較例1−1では、両側の側端面が平坦であり、ラインエッジラフネスが0μmである。
(比較例1−3)
比較例1−3は、実施例1−1に比して、導体配線が図26に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
比較例1−4は、実施例1−1に比して、導体配線が図27に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。比較例1−4では、片側の側端面は平坦である。
(比較例1−5)
比較例1−5は、実施例1−1に比して、導体配線が図28に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。比較例1−5では、比較例1−4とは異なる側端面が平坦である。
(比較例1−6)
比較例1−6は、実施例1−1に比して、導体配線92の構造が、図21に示すように金属層93単層である点、および導体配線が図24に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
実施例1−1〜実施例1−3、および比較例1−2〜比較例1−5は、K値を同じ値とし、ラインエッジラフネスの値を変えたものである。なお、実施例1−1〜実施例1−3、および比較例1−2〜比較例1−5はいずれもK値を0.5とした。比較例1−1および比較例1−6はラインエッジラフネスがゼロであり、K値が定まらない。K値は下記数式により求められる値である。本発明では、K値>0.2μm−1としている。
また、実施例1−1〜実施例1−3、および比較例1−1〜比較例1−6は、導体配線の平均線幅を3.0μmとした。
観察者による評価では、図29に示すように、光源95としてキセノンランプを用い、キセノンランプからのコリメートした光Lsを、導体配線92が形成された基板90に対し、入射角45度の角度から当てた場合における、基板90正面から、導体配線92を目視して視認性を評価した。
光Lsは、s偏光とp偏光の中間の偏光状態の光であり、キセノンランプの出射部に直線偏光子を配置することで実現した。
光Lsの照射面積は直径20mmであり、基板90に照射されるキセノンランプの光Lsの照度が、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。
導体配線の配置は、0度、22.5度、45度、67.5度、および90度の配置でそれぞれ視認性を評価した。0度は導体配線を縦向きにした状態とし、90度は導体配線を横向きにした状態とした。導体配線の配置の各角度は、図30に示すように、0度を基準とした回転角rとした。
評価基準は以下の通りとした。
配線配置角度における視認性の評価結果が、被験者10名中、視認可能とした人数が0名以上3名以下場合を○、4名以上6名以下の場合を△、7名以上視認可能とした場合を×と判定した。
視認性に関し、配置角度0度〜90度の全てで○の場合をA、少なくとも1つ×を含む場合をC、それ以外をBと判定した。
計算モデルとしては図31に示すように、視認性の評価と同じ状況を想定したものとした。具体的には、基板モデル97に、150μmピッチで導体配線モデル98を配置した。基板モデル97は、上述の基板90と同じ反射特性とした。導体配線モデル98は、波長550nmにおける反射特性を上述の導体配線92と同じ反射特性とした。上述の基板モデル97および導体配線モデル98は、FDTD法(時間領域差分法)による計算が可能なモデルであり、公知の方法でモデル化した。
そして、ある配線配置角度と別の配線配置角度の光の電場強度の差を取り、その値を規格化した。実施例1−1〜実施例1−3、および比較例1−1〜比較例1−6を、比較例1−6の計算結果を用いて規格化した。
基準値を0.15として、比較例1−6で規格化した値が0.15以下になったものをAと判定し、比較例1−6で規格化した値が0.15を超えるものをCと判定した。
RΨ=max(E(Ψ1)、・・・E(Ψn))−min(E(Ψ1)、・・・E(Ψn))
なお、配線配置は、0度、22.5度、45度、67.5度および90度の5通りであるため、n=5である。
上述の視認性の角度依存値RΨは、各配置角度Ψでの入射する光の電場強度Eの最大値と最小値との差である。
比較例1−6での角度依存値RΨをYとすると、規格化された角度依存値Rdは、下記数式で定義される。
Rd=(max(E(Ψ1)、・・・E(Ψn))−min(E(Ψ1)、・・・E(Ψn)))/Y
角度依存値Rdが大きいほど、すなわち、比較例1−6で規格化した値が大きいほど、導体配線について、ある角度で見えやすく、ある角度で見えにくい、というように、導体配線の配置による見えやすさの差異が大きいことを意味する。
実施例1−1〜実施例1−3、および比較例1−1〜比較例1−6の評価結果を下記表1に示す。なお、下記表1では、ラインエッジラフネスをLERと表し、数値は3σ値を示す。
視認性は、第1の実施例と同じく、観察者による評価と、FDTD法(時間領域差分法)を用いた計算による評価とを行った。視認性の評価については、上述の第1の実施例と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
実施例2−1は、第1の実施例の実施例1−1に比して、導体配線が図33に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
(実施例2−2)
実施例2−2は、第1の実施例の実施例1−1に比して、導体配線が図34に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
比較例2−1は、第1の実施例の実施例1−1に比して、導体配線が図35に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
(比較例2−2)
比較例2−2は、第1の実施例の実施例1−1に比して、導体配線が図36に示すパターンレイアウトである点以外は、実施例1−1と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。
FDTD法(時間領域差分法)を用いた計算による評価では、上述の第1の実施例の比較例1−6の計算結果を用いて、実施例2−1、実施例2−2、比較例2−1、および比較例2−2の計算結果を規格化した。
第2の実施例でも基準値を0.15として、比較例1−6で規格化した値が0.15以下になったものをAと判定し、比較例1−6で規格化した値が0.15を超えるものをCと判定した。
なお、図37は、実施例2−1、実施例2−2、比較例2−1および比較例2−2の計算結果を示しており、符号121は実施例2−1、符号122は実施例2−2、符号123は比較例2−1、符号124は比較例2−2を示す。また、図37の基準線BLは値0.15を示す線である。
実施例2−1、実施例2−2、比較例2−1、および比較例2−2の評価結果を下記表2に示す。なお、下記表2では、ラインエッジラフネスをLERと表し、数値は3σ値を示す。
10a、12a,30a、31a、43a、70a、80a 表面
12 保護層
13 タッチセンサー
14 コントローラ
16 タッチパネル
18 透明層
20 表示装置
22 表示ユニット
24 表示機器
30、31 透明基板
30b 裏面
30c 一辺
32 第1の検出電極
33 第1の周辺配線
34 第2の検出電極
35 第2の周辺配線
39 端子
40、41、92 導体配線
40c、40d、71c、73c、83c、85c 側端面
40e 縁
43 金属層
45 視認抑制層
50 第1の周辺配線部
52 第2の周辺配線部
56 接着層
60 配線パターン
61 セル
64 ダミー電極
65 隙間
70 フォトマスク
71 開口部
72 インプリントテンプレート
73 パターン部
80 第1金属膜
81 第1金属層
82、84 レジスト膜
83 導体配線形成用部材
85 開口
86 第2金属膜
87 第2金属層
88 導電性フィルム形成用積層体
90 基板
93 金属層
94 視認抑制層
95 光源
96 被験者
97 基板モデル
98 導体配線モデル
99 円形開口
101 実施例1−1
102 実施例1−2
103 実施例1−3
111 比較例1−1
112 比較例1−2
113 比較例1−3
114 比較例1−4
115 比較例1−5
116 比較例1−6
121 実施例2−1
122 実施例2−2
123 比較例2−1
124 比較例2−2
BL 基準線
D1 第1の方向
D2 第2の方向
DL 長手方向
Dn 方向
Dp ピッチ
Dw 方向
Ld 距離
Le 露光光
Ls 光
r 回転角
t 厚み
w 線幅
Claims (11)
- 基材と、
前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有し、
前記導体配線は、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記導体配線の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすことを特徴とする導電性フィルム。
- 前記導体配線は、金属層を有する請求項1に記載の導電性フィルム。
- 前記導体配線は、視認抑制層を有する請求項1または2に記載の導電性フィルム。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルムを有することを特徴とするタッチパネル。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムの製造に用いられるフォトマスクであって、
前記導体配線に対応する開口部を有し、
前記開口部は、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記開口部の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすことを特徴とするフォトマスク。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムの製造に用いられるインプリントテンプレートであって、
前記導体配線に対応するパターン部を有し、
前記パターン部は、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記パターン部の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすことを特徴とするインプリントテンプレート。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムの製造に用いられる導電性フィルム形成用積層体であって、
前記基材上に設けられ、前記導体配線となる導体層と、
前記導体層上に設けられ、前記導体配線に対応する導体配線形成用部材とを有し、
前記導体配線形成用部材は、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすことを特徴とする導電性フィルム形成用積層体。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムの製造方法であって、
前記導体配線に対応する開口部が、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記開口部の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすフォトマスクを用いたリソグラフィー法で、前記導体配線を形成することを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムの製造方法であって、
前記導体配線に対応するパターン部が、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記パターン部の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすインプリントテンプレートを用いたリソグラフィー法で、前記導体配線を形成することを特徴とする導電性フィルムの製造方法。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムを備える電子デバイスの製造方法であって、
前記導体配線に対応する開口部が、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記開口部の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすフォトマスクを用いたリソグラフィー法で、前記導体配線を形成することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面に設けられる導体配線とを有する導電性フィルムを備える電子デバイスの製造方法であって、
前記導体配線に対応するパターン部が、長手方向と直交する方向の両方の側端面のラインエッジラフネスが、それぞれ3σ値で0.7μm以上であり、かつ前記パターン部の前記両方の側端面は、それぞれパワースペクトルP(f)について下記数式を満たすインプリントテンプレートを用いたリソグラフィー法で、前記導体配線を形成することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
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