JPWO2017195500A1 - 導電性素子、入力装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
1 電子機器の構成
2 導電性素子の製造方法
3 効果
4 変形例
図1に示すように、本技術の一実施形態に係る電子機器10は、いわゆるスマートフォンであり、筐体11と、この筐体11に収容されたタッチパネル式の表示装置12とを備える。タッチパネル式の表示装置12は、図2Aに示すように、表示素子20と、表示素子20の表示面に設けられた入力装置30を備える。表示素子20と入力装置30とは、例えば粘着剤などからなる貼合層21を介して貼り合わされている。
表示素子20としては、例えば、液晶表示素子、有機エルクトロルミネッセンス(以下「EL」という。)素子などの各種表示素子を用いることができる。
入力装置30は、いわゆる投影型静電容量方式タッチパネルである。図2A、図2Bに示すように、入力装置30は、第1の透明導電性素子30aと、第1の透明導電性素子30a上に設けられた第2の透明導電性素子30bとを備える。第1の透明導電性素子30aと第2の透明導電性素子30bとは、図示しない貼合層を介して貼り合わされている。また、第2の透明導電性素子30bの入力面側の表面には、必要に応じて保護層が設けられていてもよいし、第1の透明導電性素子30aの表示素子20側の表面には、必要に応じてシールド層が設けられていてもよい。ここでは、入力装置30の入力面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。また、入力装置30の入力面に対して垂直な方向をZ軸方向(第3方向)と定義する。
第1の透明導電性素子30aは、図2A、図2Bに示すように、基材31aと、基材31aの一方の表面に設けられた複数の透明電極32aおよび複数の配線33aと、それらの透明電極32aおよび配線33aを覆うように基材31の一方の表面に設けられた絶縁層34aとを備える。第2の透明導電性素子30bは、図2A、図2Bに示すように、基材31bと、基材31bの一方の面に設けられた複数の透明電極32bおよび複数の配線33bと、それらの透明電極32bおよび配線33bを覆うように基材31bの一方の面に設けられた絶縁層34bとを備える。なお、図2Bでは、絶縁層34a、34bの図示を省略している。貼り合わされた第1の透明導電性素子30aおよび第2の透明導電性素子30bの周縁部には、フレキシブルプリント配線基板(Flexible Printed Circuit:FPC)35が設けられている。
基材31a、31bは、少なくとも一方の表面にフッ素を含んでいる。基材31a、31bの一方の表面におけるフッ素の検出強度が、96834cps以上、好ましくは96834cps以上200000cps以下、より好ましくは149381cps以上200000cps以下である。フッ素の検出強度が96834cps以上であると、水の接触角(具体的には導電インクに含まれる溶剤の接触角)を十分に大きくできるため、配線33a、33bを細線化できる。一方、フッ素の検出強度が200000cps以下であると、基材31a、31bに対する配線33a、33bの密着力の低下を抑制することができる。
透明電極32aは、X軸方向に延在されたX電極であり、Y軸方向に所定間隔離して配列されている。一方、透明電極32bは、Y軸方向に延在されたY電極であり、X軸方向に所定間隔離して配列されている。
配線33aは、透明電極32aとFPC35とを電気的に接続する引き回し配線であって、透明電極32aの一端から引き出され、基材31aの周縁部に引き回れてFPC35に接続されている。配線33bは、透明電極32bとFPC35とを電気的に接続する引き回し配線であって、透明電極32bの一端から引き出され、基材31bの周縁部に引き回れてFPC35に接続されている。
絶縁層34a、34bの材料としては、無機材料および有機材料のいずれを用いてもよい。無機材料としては、例えば、SiO2、SiNx、SiON、Al2O3、Ta2O5、Y2O3、HfO2、HfAlO、ZrO2、TiO2などを用いることができる。有機材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのポリアクリレート、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリスチレン(PS)、透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコールなどを用いることができる。
次に、第1の透明導電性素子30aの製造方法について説明する。なお、第2の透明導電性素子30bの製造方法は第1の透明導電性素子30aの製造方法と同様であるため、ここでは、第1の透明導電性素子30aの製造方法についてのみ説明する。
まず、基材31aを搬送しながら基材31aの一方の面にプラズマ撥水処理を施す。ここで、プラズマ撥水処理とは、基材31aの一方の面にプラズマ処理を施すことにより、基材31aの一方の面に撥水性を付与する処理のことをいう。プラズマ撥水処理を施すためのプラズマ処理装置としては、生産性の観点からすると、大気圧下でプラズマ処理を施すことが可能なものが好ましい。プロセスガスとしては、フッ素を含むものが用いられる。電源としては、パルス電源を用いることができる。
次に、原反から繰り出された基材31aの一方の面に透明電極32aを形成する。透明電極32aのパターンの形成方法としては、例えばフォトリソグラフィ法または印刷法を用いることができる。ここでは、プラズマ処理後に基材31aの一方の面に透明電極32aを形成する場合について説明するが、プラズマ処理前に基材31aの一方の面に透明電極32aを予め形成しておいてもよい。
次に、基材31aを搬送しながら、基材31aの一方の面に導電インクを印刷する。導電インクは、上述の金属粒子の粉末および溶剤を含んでいる。導電インクが、必要に応じて熱可塑性樹脂などのバインダおよび添加剤のうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。なお、導電インクに代えて導電ペーストを用いてもよい。
次に、基材31a、31bを加熱炉に搬送し加熱炉を通過させることにより、印刷された導電インクに含まれる溶剤を揮発させ、導電インクを乾燥焼成させる。加熱炉としては、例えば赤外線加熱炉、ヒータ加熱炉、熱風循環式加熱炉などを用いることができる。
本技術の一実施形態に係る電子機器10は、第1、第2の透明導電性素子30a、30bを備える。第1、第2の透明導電性素子30a、30bはそれぞれ、一方の表面にフッ素を含む基材31a、31bと、基材31a、31bの一方の面に設けられた複数の配線33a、33bとを備える。基材31a、31bの一方の表面におけるフッ素の検出強度が、96834cps以上である。このため、基材31a、31bの一方の表面における水の接触角を十分に大きくできるため、配線33a、33bを細線化できる。したがって、電子機器10の額縁13を狭額縁化して、タッチパネル式の表示装置12の表示面を大きくすることが可能となる。
配線および導電インクが、金属粒子に代えて、または金属粒子とともに、炭素粒子を含むようにしてもよい。炭素粒子としては、例えば、フラーレン、グラフェンおよびカーボンナノチューブなどのうちの1種以上を用いることができる。
(プラズマ処理)
まず、両面易接着処理が施された厚さ250μmのPETフィルム(東洋紡株式会社製、A4300)の原反を、Roll to Roll方式の大気圧プラズマ処理装置に取り付けた。次に、原反から繰り出されたPETフィルムの一方の面にプラズマ撥水処理を施した後、巻き取った。プロセスガスとしては、フッ素と窒素とを混合したものを用い、その混合比をサンプル毎に変化させた。電源としては、パルス電源を用いた。
X線源:マグネシウム
X線高圧値:8kV
エミッション電流値:20mA
分析範囲:φ6mm
次に、PETフィルムの一方の面にプラズマ撥水処理を施した原反をフレキソ印刷装置に取り付けた後、原反から繰り出されたPETフィルムの一方の面に導電インクで配線を印刷した。導電インクとしては、藤倉化成株式会社製のXA-3609(低粘度7700mpa・s)を用いた。フレキソ版(凸版)としては、線幅25μm(コムラテック製)のものを用いた。
次に、導電インクが印刷されたPETフィルムを120℃の加熱オーブンに搬送し、オーブン内を30分間かけて搬送することにより、印刷された導電インクを乾燥焼成させた後、巻き取った。以上により、目的とする配線フィルム(導電性素子)を得た。
上述のようにして得られた配線フィルムの配線幅をレーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、LEXT OLS4000)を用いて測定した。
図4に、実施例1−1、1−2、比較例1−1〜1−3の配線フィルムの配線幅の測定結果、およびそれらの測定結果から求めた2次多項式の近似曲線を示す。図4から以下のことがわかる。PETフィルム表面におけるフッ素の検出強度を96834[cps]以上にすることで、配線幅を200μm以下にできる。また、PETフィルム表面におけるフッ素の検出強度を149381[cps]以上にすることで配線幅を150μm以下にできる。
プロセスガスとしてフッ素と窒素とを5:95との体積比で混合したものを用い、PETフィルムの一方の面におけるフッ素の検出強度および水の接触角を以下のようにしたこと以外は実施例1−1と同様にして配線フィルムを得た。
フッ素の検出強度:159645cps
水の接触角:100度
プロセスガスとしてフッ素と窒素とを15:85との体積比で混合したものを用い、PETフィルムの一方の面におけるフッ素の検出強度および水の接触角を以下のようにしたこと以外は実施例1−1と同様にして配線フィルムを得た。
フッ素の検出強度:174914cps
水の接触角:103度
プロセスガスとしてフッ素と窒素とを25:75との体積比で混合したものを用い、PETフィルムの一方の面におけるフッ素の検出強度、水の接触角および算術平均粗さRaを以下のようにしたこと以外は実施例1−1と同様にして配線フィルムを得た。
フッ素の検出強度:184946cps
水の接触角:106度
算術平均粗さRa:1.74nm
プラズマ撥水処理をPETフィルムの一方の面に施さずに、導電インクで配線を印刷したこと以外は実施例1−1と同様にして配線フィルムを得た。なお、プラズマ撥水処理をしていないPETフィルムの一方の面におけるフッ素の検出強度、水の接触角および算術平均粗さRaは、以下の値であった。
フッ素の検出強度:11444cps
水の接触角:75度
算術平均粗さRa:2.26nm
まず、配線フィルムの配線幅wおよび配線厚みtをレーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、LEXT OLS4000)を用いて測定した。なお、配線厚みtは配線の幅方向に変動していたため、配線の幅方向において最大となる配線厚みtを“配線厚みt”とした。次に、測定した配線幅wおよび配線厚みtを用いて、アスペクト比(t/w)を算出した。
配線フィルムの配線抵抗をテスター(株式会社カスタム製、M-03)を用いて測定した。
配線フィルムの密着力をスクラッチテスタを用いて測定した。
プロセスガス中におけるフッ素の体積比を5vol%以上にすることで、PETフィルムの一方の面における水の接触角を100度以上にできる(図7A参照)。
プロセスガス中におけるフッ素の体積比を5vol%以上にすることで、配線幅を200μm以下、配線厚さを1.9μm以上にできる。(図7B、図8A参照)
プラズマ撥水化処理を施した配線フィルムは、プラズマ撥水化処理をしていない配線フィルムと同程度の抵抗値を有している(図8B参照)。
プラズマ撥水化処理を施した配線フィルムは、プラズマ撥水化処理をしていない配線フィルムと同程度の密着力を有している(図9参照)。
したがって、PETフィルムの一方の面における水の接触角を100度以上とすることで、配線幅を200μm以下、配線厚さを1.9μm以上にできる。また、プラズマ撥水化処理を施した配線フィルムは、密着力の大幅な低下を招くことなく、配線の細線化(挟幅化)と低抵抗化とを両立することができる。
(1)
フッ素を含む表面を有する基材と、
前記表面に設けられた配線と
を備え、
前記表面におけるフッ素の検出強度が、96834cps以上である導電性素子。
(2)
前記配線の幅が、200μm以下である(1)に記載の導電性素子。
(3)
前記表面におけるフッ素の検出強度が、149381cps以上である(1)に導電性素子。
(4)
前記配線の幅が、150μm以下である(3)に記載の導電性素子。
(5)
前記表面における水の接触角が、100度以上である(1)から(4)のいずれかに記載の導電性素子。
(6)
前記基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、プロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、トリアセチルセルロースおよびポリエチレンナフタレートのうちの1種以上を含む(1)から(5)のいずれかに記載の導電性素子。
(7)
前記基材が、フィルムである(1)から(6)のいずれかに記載の導電性素子。
(8)
前記配線の幅に対する前記配線の厚みの比率が、0.06以上である(1)から(8)のいずれかに記載の導電性素子。
(9)
フッ素が前記表面に堆積している(1)から(9)のいずれかに記載の導電性素子。
(10)
フッ素を含む表面を有する基材と、
前記表面に設けられた配線と
を備え、
前記表面における水の接触角が、100度以上である導電性素子。
(11)
(1)から(10)のいずれかに記載の導電性素子を備える入力装置。
(12)
(1)から(10)のいずれかに記載の導電性素子を備える電子機器。
(13)
基材表面におけるフッ素の検出強度が96834cps以上となるように、前記基材表面にプラズマ処理を施し、
プラズマ処理を施した前記基材表面に導電インクを印刷する
ことを含む導電性素子の製造方法。
(13)
基材表面における水の接触角が100度以上となるように、前記基材表面にプラズマ処理を施し、
プラズマ処理を施した前記基材表面に導電インクを印刷する
ことを含む導電性素子の製造方法。
11 筐体
12 タッチパネル式の表示装置
20 表示素子
30 入力装置
30a 第1の透明導電性素子
30b 第2の透明導電性素子
31a、31b 基材
32a、32b 透明電極
33a、33b 配線
34a、34b 絶縁層
Claims (12)
- フッ素を含む表面を有する基材と、
前記表面に設けられた配線と
を備え、
前記表面におけるフッ素の検出強度が、96834cps以上である導電性素子。 - 前記配線の幅が、200μm以下である請求項1に記載の導電性素子。
- 前記表面におけるフッ素の検出強度が、149381cps以上である請求項1に導電性素子。
- 前記配線の幅が、150μm以下である請求項3に記載の導電性素子。
- 前記表面における水の接触角が、100度以上である請求項1に記載の導電性素子。
- 前記基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、プロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、トリアセチルセルロースおよびポリエチレンナフタレートのうちの1種以上を含む請求項1に記載の導電性素子。
- 前記基材が、フィルムである請求項1に記載の導電性素子。
- 前記配線の幅に対する前記配線の厚みの比率が、0.06以上である請求項1に記載の導電性素子。
- フッ素が前記表面に堆積している請求項1に記載の導電性素子。
- フッ素を含む表面を有する基材と、
前記表面に設けられた配線と
を備え、
前記表面における水の接触角が、100度以上である導電性素子。 - 請求項1に記載の導電性素子を備える入力装置。
- 請求項1に記載の導電性素子を備える電子機器。
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