KR20140140085A - 투명 도전 기판의 제조 방법, 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널 - Google Patents

투명 도전 기판의 제조 방법, 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널 Download PDF

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KR20140140085A
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카츠아키 스가누마
히로시 우치다
켄지 시노자키
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고꾸리쯔 다이가꾸 호우징 오사까 다이가꾸
쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

진공 프로세스, 습식 에칭법에 의하지 않고, 간편한 공법으로 패턴 인식성이 높은 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 제조 방법, 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널을 제공한다. 투명 필름의 적어도 한쪽 주면에 전극용 리드아웃 전극 패턴을 도전성 페이스트에 의해 형성하고, 전극 패턴 형성부에 있어서 전극용 리드아웃 전극 패턴에 접속되도록 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 의해 전극 패턴을 인쇄해서 건조하고, 건조 후의 전극 패턴에 광 조사부(18)에 있어서 펄스광을 조사하여 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 포함되는 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자를 소결한다.

Description

투명 도전 기판의 제조 방법, 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널{TRANSPARENT CONDUCTIVE SUBSTRATE FABRICATION METHOD, TRANSPARENT CONDUCTIVE SUBSTRATE AND ELECTROSTATIC CAPACITANCE-TYPE TOUCH PANEL}
본 발명은 투명 도전 기판의 제조 방법, 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 정전 용량식 터치패널용에 적합한 투명 도전 기판의 제조 방법, 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화기, 휴대 단말기 또는 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전자 기기의 고기능화 또는 다양화가 진행됨에 따라, 그 전자 기기의 표시 패널의 앞면에 광 투과성 터치패널을 장착하고, 이 터치패널을 통해서 배면측의 표시 패널의 표시를 시인하면서 손가락 또는 펜 등으로 터치패널의 표면을 압박 조작함으로써, 전자 기기의 각 기능의 스위칭 조작을 행할 수 있는 것이 사용되고 있다.
이러한 터치패널로서, 예를 들면 투명한 기판에 X방향으로 소정 형상의 투명 전극 패턴을 형성함과 아울러, Y방향으로 마찬가지의 투명 전극 패턴이 형성된 정전 용량형 터치패널이 알려져 있다.
도 9 및 도 10은 종래의 터치패널 구조를 설명하는 도면이고, 도 9는 정전 용량형 터치패널의 전극 구성을 설명하는 부분 평면도, 도 10은 정전 용량형 터치패널의 전극 패턴 부분을 설명하는 부분 확대도이다.
이러한 정전 용량형 터치패널(100)은, 예를 들면 전자 기기의 표시 장치의 표시면 상에 배치되어서 사용되는 것으로, 투명한 재료로 이루어진 기판(102)에 투명한 전극 패턴이 형성된 것이 사용된다. 예를 들면, 기판(102)은 가투성을 갖는 유리판 등의 투명 기판으로 이루어지고, 표면에 투명한 재료로 이루어진 X전극(104)이 형성되고, 또한 이 X전극(104)이 직교하는 방향으로 마찬가지로 투명한 재료로 이루어진 Y전극(106)이 형성된 것이 알려져 있다. 또한, 이 정전 용량형 터치패널(100)에서는 도 9에 나타내는 바와 같이, X전극(104)은 기판(102)의 좌우측에 설치된 리드아웃 전극(108,110)에 접속되고, Y전극(106)은 기판(102)의 한쪽측, 예를 들면 상부측에 형성된 리드아웃 전극(112)측에 접속되도록 되어 있다. 이것들의 X전극(104) 및 Y전극(106)은 각각 소정의 전극 패턴에 의해 형성된다. 이 정전 용량형 터치패널(100)에 있어서, X전극(104)은 예를 들면 도 10의 실선으로 나타내는 바와 같이 형성되고, Y전극(106)은 도 10의 점선으로 나타내는 바와 같은 형상으로 형성되어 있다. 또한, 한쪽의 X전극(104)과 다른쪽의 Y전극(106)은 표면측에서 보았을 때에 X전극 접속 영역(104a) 및 Y전극 접속 영역(106a)이 교차하고, 인접하는 X전극(104) 및 Y전극(106) 사이는 표면측에서 보았을 때 일정한 작은 간격(d)을 형성한 형상으로 형성된 것이 일반적으로 알려져 있다.
X, Y의 전극 패턴은 디스플레이나 카 네비게이션 장치 등 시각적인 파악에 지장을 초래하지 않도록, 상하 한 쌍의 ITO막 사이에 규소 산화막이 개재된 적층막에 의해 각각 형성되고, 광 투과성이 부여되어 있다(특허문헌 1 참조).
이러한 투명 도전막에 도전 패턴을 형성함에 있어서, 종래부터 많이 사용되고 있는 ITO 등의 금속 산화물계 재료의 투명 도전막에서는, 통상 진공 프로세스로 기판 상에 제막한 투명 도전막을 습식 에칭하는 방법이 사용되고 있다(특허문헌 2~특허문헌 4 참조). 또한, 최근에는 나노와이어를 사용한 투명 도전막이 제안되어 있지만, 이 경우에도 마찬가지로 습식 에칭법으로 도전 패턴이 형성되어 있다(특허문헌 5 참조).
그래서, 은 나노입자를 포함하는 잉크 조성물을 메쉬 상에 인쇄하거나, 은 나노와이어를 포함하는 잉크 조성물을 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 직접 패턴 형성하는 것이 요망되고 있다. 그러나, 인쇄를 행하기 위해서는 바인더 수지가 필요하고, 투명성을 확보하기 위해서는 은 나노입자, 은 나노와이어의 사용량을 적게 할 필요가 있기 때문에, 사용하는 바인더 수지가 은 나노입자, 은 나노와이어의 표면을 피복해버리고, 특히 은 나노와이어의 경우에는 도전성이 없어진다는 문제가 있다. 또한 바인더 수지를 사용하지 않을 경우에는 인쇄시에 패턴을 확보할 수 없거나 인쇄 직후는 간신히 패턴을 확보할 수 있어도, 잉크 조성물 내에 포함되는 용제를 건조할 때에 패턴이 무너져버린다는 문제가 있었다.
일본 특허공개 2008-310550호 공보 일본 특허공개 2000-67762호 공보 일본 특허공개 2003-57673호 공보 일본 특허 제 3393470호 공보 일본 특허공표 2009-505358호 공보
본 발명의 하나의 목적은 진공 프로세스, 습식 에칭법에 의하지 않고, 간편한 공법으로 패턴 인식성이 높은 정전 용량식 터치패널용으로 알맞는 투명 도전 기판의 제조 방법, 투명 도전 기판 및 정전 용량식 터치패널을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시형태는 투명 도전 기판의 제조 방법으로서, 투명 기판의 적어도 한쪽 주면에 도전성 페이스트에 의해 전극용 리드아웃 전극 패턴을 인쇄에 의해 형성하는 공정과, 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자와 형상 유지 용매를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 의해 상기 전극용 리드아웃 전극 패턴과 접속하는 전극 패턴을 인쇄하는 전극 인쇄 공정과, 상기 전극 패턴을 건조하는 전극 건조 공정과, 상기 건조 후의 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자를 소결하는 전극 소결 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 투명 기판의 한쪽 주면에 제 1 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 1 전극 패턴을 형성하고, 상기 투명 기판의 다른쪽 주면에 제 2 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 기판의 한쪽 주면에 제 1 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 1 전극 패턴을 형성한 제 1 투명 기판을 준비하는 공정과, 상기 투명 기판의 한쪽 주면에 제 2 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴을 형성한 제 2 투명 기판을 준비하는 공정과, 상기 제 1 투명 기판과 제 2 투명 기판을 각각의 전극 패턴 형성면이 대향하도록 제 3 투명 기판을 통해서 접합하는 것을 특징으로 한다.
상기 형상 유지 용매는 분자량의 범위가 100~500이며, 25℃에 있어서의 점도가 1.0×103~2.0×106mPa·s인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극 소결 공정이 펄스광 조사와 가열의 조합인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극 소결 공정 후에, 보호용 투명 필름을 부착하는 보호 필름 부착 공정, 또는, 보호용 투명 오버코트 수지를 인쇄·경화하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 기판이 투명 필름이며, 상기 각 공정은 롤투롤로 실시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태는 투명 도전 기판이며, 상기 제조 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 전극 패턴, 제 2 전극 패턴 및 투명 절연층을 갖고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴 사이에 상기 투명 절연층이 개재되고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴이 소결 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 절연층이 투명 필름이며, 상기 제 1 전극 패턴이 상기 투명 필름의 제 1 주면에 형성되어 있고, 상기 제 2 전극 패턴이 상기 투명 필름의 제 2 주면에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 제 1 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴은 각각 보호용 투명 필름 또는 보호용 투명 오버코트 수지에 의해 더 피복되어 있다.
또한, 투명 절연층이 양 주면에 투명한 접착제층을 구비한 제 3 투명 필름이고, 상기 제 1 전극 패턴이 제 1 투명 필름의 한쪽 주면에 형성되어 있고, 상기 제 2 전극 패턴이 제 2 투명 필름의 한쪽 주면에 형성되어 있고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴이 대향하도록 상기 제 3 투명 필름에 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태는 정전 용량식 터치패널이며, 상기 투명 도전 기판을 전자 기기의 표시 패널의 앞면에 구비하는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 진공 프로세스, 습식 에칭법에 의하지 않고, 간편한 공법으로 패턴 인식성이 높은 정전 용량식 터치패널용에 적합한 투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판을 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태에 의한 투명 도전 기판의 제조 공정의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 펄스광의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 금속 나노입자를 사용한 메쉬 형상 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1에 나타내어진 제조 공정에 의해 제조한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시형태에 의한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 제조 공정의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 나타내어진 제조 공정에 의해 제조한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에서 사용한 투명 도전 기판의 패턴(X전극 패턴) 개략도이다.
도 8은 실시예에서 사용한 투명 도전 기판의 패턴(Y전극 패턴) 개략도이다.
도 9는 종래의 터치패널 구조를 설명하는 도면이다.
도 10은 종래의 터치패널 구조를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태라고 한다)를 도면에 따라서 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서의 투명 도전 기판의 「투명」이란 가시광역(400~800㎚)의 광선 투과율이 65% 이상인 것을 의미한다.
(제 1 실시형태)
도 1에는 실시형태에 의한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 제조 공정의 예가 나타내어진다. 도 1에 있어서, 기판롤(12)로부터 투명 기판(투명 필름 기판)(10)을 인출하면서, X전극(제 1 전극에 상당)용 리드아웃 전극 패턴 형성부(14)에 의해 투명 필름 기판(10)의 한쪽 주면에 X전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성한다. 이 X전극용 리드아웃 전극 패턴은, 예를 들면 도 9에 나타내어지는 패턴이다. X전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(14)는 공지의 도전 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 X전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성하고, 건조한다. 여기서, 건조 방법으로서는 오븐에 의한 가열, 펄스광 조사에 의한 가열 등을 들 수 있다.
상기 X전극용 리드아웃 전극 패턴이 형성된 측의 투명 필름 기판(10)의 주면에는, X전극 패턴 형성부(16)에 의해 X전극 패턴이 형성된다. 이 X전극 패턴은 상기 X전극용 리드아웃 전극 패턴에 접속되도록 형성된다. 또한, X전극용 리드아웃 전극 패턴과 X전극 패턴의 위치 맞춤을 하기 위해서, X전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(14)에 있어서 적당한 위치 맞춤의 마크를 인쇄해 두는 것이 바람직하다. X전극 패턴 형성부(16)에서는 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자를 이하의 형상 유지재를 포함하는 분산매에 분산시킨 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용해서 X전극 패턴을 형성할 수 있다. 상기 형상 유지재는 분자량의 범위가 150~500인 유기 화합물을 포함하고 또한 25℃에 있어서의 점도가 1.0×103~2.0×106mPa·s인 재료이다. 여기서, 유기 화합물이 25℃에서 상기 점도 범위의 액상인 경우에는 형상 유지재를 상기 유기 화합물만으로 구성할 수 있다. 한편, 25℃에 있어서의 점도가 상기 점도 범위보다 높을 경우 또는 25℃에서 고체인 경우에는 적절한 용매(유기 화합물을 용해할 수 있는 용매이고, 후술의 점도 조정 용매 등을 들 수 있다)와 미리 혼합(희석, 용해)해서 상기 점도 범위의 액상 형상 유지재로 할 수 있다.
형상 유지재의 점도가 상기 범위보다 낮으면 인쇄한 패턴의 형상을 유지할 수 없고, 상기 범위보다 높으면 인쇄시의 예사성 등의 악영향이 발생한다. 형상 유지재의 25℃의 점도로서 보다 바람직하게는 5.0×104~1.0×106mPa·s의 범위이다.
또한, 사용하는 형상 유지재에 포함되는 유기 화합물의 분자량이 크면 소결시에 형상 유지재가 효율적으로 제거될 수 없어 저항이 낮아지지 않는다. 그 때문에 분자량으로서는 500 이하, 바람직하게는 400 이하, 보다 바람직하게는 300 이하인 것이 바람직하다.
X전극 패턴 형성부(16)는 상기 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용하여 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 X전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성하고, 오븐 등을 사용해서 건조한다.
X전극 패턴 형성부(16)에 있어서 형성된 X전극 패턴에는, 광 조사부(18)에 의해 펄스광이 조사되어 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자가 소결된다. 또한, 소결을 목적으로 하는 펄스광 조사 전에 오븐 가열이나 펄스광 조사에 의해 X전극 패턴을 가열해서 용매를 건조시킬수도 있다. 또한, 펄스광 조사에 의해 건조와 소결을 동시에 실시할 수도 있다. 펄스광 조사시의 분위기 온도는 특별하게 한정되지 않고, 실온에서 실시할 수도 있고, 가열 분위기에서 실시할 수도 있다.
본 명세서 중에 있어서 「펄스광」이란 광 조사 기간(조사 시간)이 단시간인 광이며, 광 조사를 복수회 반복하는 경우에는 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 광 조사 기간(on)과 제 2 광 조사 기간(on) 사이에 광이 조사되지 않는 기간(조사 간격(off))을 갖는 광 조사를 의미한다. 도 2에서는 펄스광의 광 강도가 일정하게 나타나고 있지만, 1회의 광 조사 기간(on) 내에 광 강도가 변화해도 된다. 상기 펄스광은 크세논 플래시 램프 등의 플래시 램프를 구비하는 광원으로부터 조사된다. 이러한 광원을 사용하여, 상기 투명 필름 기판(10)에 형성된 X전극 패턴 내의 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자에 펄스광을 조사한다. n회 반복 조사할 경우에는 도 2에 있어서의 1사이클(on+off)을 n회 반복한다. 또한, 반복 조사할 경우에는 다음 펄스광 조사를 행할 때에 기재를 실온 부근까지 냉각시킬 수 있도록 하기 위해서 투명 필름 기판(10)측에서 냉각시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 펄스광으로서는 1pm~1m의 파장 범위의 전자파를 사용할 수 있고, 바람직하게는 10㎚~1000㎛의 파장 범위의 전자파(원자외부터 원적외까지), 더욱 바람직하게는 100㎚~2000㎚의 파장 범위의 전자파를 사용할 수 있다. 이러한 전자파의 예로서는 감마선, X선, 자외선, 가시광, 적외선, 마이크로파, 마이크로파보다 장파장측의 전파 등을 들 수 있다. 또한, 열 에너지로의 변환을 생각했을 경우에는 너무 파장이 짧을 경우에는 투명 필름 기판(10), 각 전극 패턴 등으로의 데미지가 커서 바람직하지 못하다. 또한, 파장이 너무 길 경우에는 효율적으로 흡수해서 발열할 수 없으므로 바람직하지 못하다. 따라서, 파장의 범위로서는 상술의 파장 중에서도 특히 자외부터 적외의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~2000㎚의 범위의 파장이다.
펄스광의 1회 조사 시간(on)은 광 강도에도 의하지만, 20마이크로초에서 50밀리초의 범위가 바람직하다. 20마이크로초보다 짧으면 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자의 소결이 진행되지 않아 도전막의 성능 향상의 효과가 낮아진다. 또한, 50밀리초보다 길면 광열화, 열열화에 의해 투명 필름 기판(10)에 악영향을 미치는 경우가 있고, 또한 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자가 날아가 버리기 쉬워진다. 보다 바람직하게는 40마이크로초에서 10밀리초이다. 상기 이유에 의해, 본 실시형태에서는 연속광이 아닌 펄스광을 사용한다. 펄스광의 조사는 단발로 실시해도 효과는 있지만, 상기한 바와 같이 반복 실시할 수도 있다. 반복 실시할 경우 조사 간격(off)은 20마이크로초에서 5초, 보다 바람직하게는 2000마이크로초에서 2초의 범위로 하는 것이 바람직하다. 20마이크로초보다 짧으면 연속광에 가까워져 버려 1회의 조사 후에 방냉될 새도 없이 조사되므로, 기재가 가열되어 온도가 높아져 열화될 가능성이 있다. 또한, 5초보다 길면 프로세스 시간이 길어지므로 생산성을 고려하면 바람직하지 못하다.
X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴이 형성된 투명 필름 기판(10)의 표면은, X측 보호 필름 부착부(20)에 의해 보호 필름롤(22)로부터 인출된 보호용 투명 필름(23)이 부착된다. 또한, 보호용 투명 필름(23)을 붙이는 대신에 오버코트 수지를 인쇄·경화함으로써 X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴을 피복할 수도 있다.
여기서 사용되는 오버코트 수지로서는 다관능 아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 등에 광중합 개시제를 첨가한 액상의 수지 조성물을 사용할 수 있다.
다관능 아크릴레이트로서는, 예를 들면 디펜타에리스리톨, 펜타에리스리톨, 디트리메틸올프로판, 트리메틸올프로판, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,6-헥산디메탄올 등의 다가 알콜과 (메타)아크릴산 에스테르류를 들 수 있다.
에폭시아크릴레이트는, 예를 들면 에폭시 수지의 옥시란환에 (메타)아크릴산을 부가함으로써 얻어지는 반응물이다. 여기서 사용되는 에폭시 수지로서는 비스페놀A 에폭시 수지, 비스페놀F 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
우레탄아크릴레이트는, 예를 들면 히드록시알킬(메타)아크릴레이트와 폴리이소시아네이트와 필요에 따라서 폴리올을 원료로 사용해서 반응시킨 것이다. 히드록시알킬(메타)아크릴레이트의 구체예로서는, 히드록시메틸(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올의 모노(메타)아크릴레이트, 시클로헥산디메탄올의 모노(메타)아크릴레이트를 들 수 있다. 폴리이소시아네이트의 구체예로서는, 이소포론디이소시아네이트, TDI(톨릴렌디이소시아네이트), MDI(메틸렌디페닐디이소시아네이트), 수소첨가 MDI 등을 들 수 있다. 폴리올의 구체예로서는, 분자량 500~1000 정도의 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리1,4-부탄디올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 디올, 양 말단 수산기화 폴리부타디엔, 양 말단 수산기화 폴리이소프렌 등을 들 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 폴리올이란, 예를 들면 부티르산, 아디프산과 같은 디카르복실산과 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올 등의 폴리에스테르이다. 또한, 폴리카보네이트 디올이란 탄산과 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올 등의 에스테르이다.
광중합 개시제로서는 라디칼 중합 개시제, 양이온 중합 개시제를 사용할 수 있다. 라디칼 중합 개시제로서는, 예를 들면 아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 4'-이소프로필-2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 벤조페논, 메틸(o-벤조일)벤조에이트, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-벤조일)옥심, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤조인옥틸에테르, 벤질, 벤질디메틸케탈, 벤질디에틸케탈, 디아세틸 등의 카르보닐 화합물, 메틸안트라퀴논, 클로로안트라퀴논, 클로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤 등의 안트라퀴논 또는 티옥산톤 유도체, 디페닐디술파이드, 디티오카바메이트 등의 황화합물을 들 수 있다.
또한, 양이온 광중합 개시제로서는 루이스산의 디아조늄염, 루이스산의 요오드늄염, 루이스산의 술포늄염, 루이스산의 포스포늄염 등을 들 수 있다. 구체예로서는 트리페닐술포늄헥사플루오로포스포네이트, 트리페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요오드늄헥사플루오로포스포네이트, 디페닐요오드늄헥사플루오로안티모네이트, N,N-디에틸아미노페닐디아조늄헥사플루오로포스포네이트, p-메톡시페닐디아조늄플루오로포스포네이트 등을 들 수 있다.
X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴에 오버코트 수지를 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄 등의 공지의 인쇄 방법에 의해 인쇄 후 경화함으로써 보호층이 형성된다. 경화는 상술의 펄스광 조사에 의해 단시간에서의 경화가 가능하다.
이어서, 상기 X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴이 형성된 투명 필름 기판(10)은 Y전극(제 2 전극에 상당)용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)의 위치까지 이동되고, X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴이 형성된 주면과는 다른 주면에 Y전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)에 의해 Y전극용 리드아웃 전극 패턴이 형성된다. Y전극용 리드아웃 전극 패턴은, 예를 들면 도 9에 나타내어지는 패턴이다. Y전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)는 공지의 도전 페이스트를 사용하여 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 Y전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성하고, 건조한다.
상기 Y전극용 리드아웃 전극 패턴이 형성된 측의 투명 필름 기판(10)의 주면에는 Y전극 패턴 형성부(26)에 의해 Y전극 패턴이 형성된다. 이 Y전극 패턴은 상기 Y전극용 리드아웃 전극 패턴에 접속되도록 형성된다. 또한, Y전극용 리드아웃 전극 패턴과 Y전극 패턴의 위치 맞춤을 하기 위해서, Y전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)가 적당한 위치 맞춤의 마크를 인쇄해 두는 것이 알맞다. Y전극 패턴 형성부(26)도 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자와, 형상 유지 용매를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용해서 Y전극 패턴을 형성한다. 여기서, 형상 유지 용매는 상술한 분자량 및 점도를 갖는 용매이다. Y전극 패턴 형성부(26)는 상기 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용하여 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 Y전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성하고, 건조한다.
Y전극 패턴 형성부(26)가 형성한 Y전극 패턴은 광 조사부(28)에 의해 펄스광이 조사되어서 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자가 소결된다. 또한, 펄스광 조사 전 또는 동시에 적당한 방법으로 Y전극 패턴을 가열해도 된다.
Y전극용 리드아웃 전극 패턴 및 Y전극 패턴이 형성된 투명 필름 기판(10)의 표면은, Y측 보호 필름 부착부(30)에 의해 보호 필름롤(32)로부터 인출된 보호용 투명 필름(33)이 부착된다. 또한, 보호용 투명 필름(33)을 붙이는 대신에 오버코트 수지를 인쇄·경화함으로써 Y전극용 리드아웃 전극 패턴 및 Y전극 패턴을 피복할 수도 있다. 여기서 사용할 수 있는 오버코트 수지는 상술의 X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴에 적용할 수 있는 것과 동등한 것이다.
이상과 같이 하여, 양면에 X 및 Y전극용 리드아웃 전극 패턴과 X 및 Y전극 패턴이 형성된 투명 필름 기판(10)은 권취롤(34)에 권취되고, 일련의 롤투롤 공정이 종료된다.
또한, X전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(14)와 X전극 패턴 형성부(16)의 순서, 및 Y전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)와 Y전극 패턴 형성부(26)의 순서는 반대로 해도 된다. 이 경우, 상술한 위치 맞춤 마크는 각각 X전극 패턴 형성부(16) 및 Y전극 패턴 형성부(26)에 있어서 인쇄된다. 또한, 투명 도전 패턴 형성용 잉크로 금속 나노입자를 사용할 경우에는, 금속 나노와이어를 사용할 경우와 비교해서 잉크 조성물 내에 배합할 수 있는 함유량이 많기 때문에 높은 도전성이 얻어지므로, 금속 나노입자를 사용한 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 전극 패턴 형성 및 전극용 리드아웃 전극 패턴 형성의 양쪽 공정에 사용하고, 이 두개의 공정을 동시에 행하는 것도 가능하다. 또한, X측 보호 필름 부착부(20)를 광 조사부(28)의 뒤[예를 들면, Y측 보호 필름 부착부(30)의 앞]에 배치해도 된다.
또한, 도 1의 예에서는 투명 필름 기판(10)과 보호용 투명 필름(23,33)은 적당한 수의 방향 변경 롤러(36)에 의해 진행 방향이 변경되어 있지만, 이것은 설명을 위한 예시이며 이것에 한정되지 않는다. 각 구성 요소의 배열의 상황에 따라, 적당하게 투명 필름 기판(10)과 보호용 투명 필름(23,33)의 진행 방향을 결정할 수 있다.
상술한 형상 유지재에 포함되는 유기 화합물로서는 수산기가 들어간 화합물이 바람직하고, 예를 들면 단당류, 폴리올, 4급 알킬기 및/또는 가교환 골격을 갖는 알킬기와 수산기를 갖는 화합물이 바람직하고, 예를 들면 디글리세린, 2,2,4-트리메틸-1.3-펜탄디올모노이소부틸레이트, 2,2,4-트리메틸-1.3-펜탄디올디이소부틸레이트, 크실로오스, 리불로오스, 보르닐시클로헥산올, 보르닐페놀, 이소보르닐시클로헥산올, 이소보르닐페놀 등을 들 수 있다.
상기 열거한 화합물 중에서는 이소보르닐기와 수산기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이소보르닐기가 갖는 복잡한 입체 구조에 추가해서 수산기의 수소결합에 의해 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 적당한 점착성을 주기 위해서이다. 또한, 이소보르닐기와 수산기를 갖는 화합물은 휘발 온도가 그다지 높지 않은데도 불구하고, 높은 점성을 갖기 때문에 투명 도전 패턴 형성용 잉크의 고점도화가 실현될 수 있기 때문이다. 이소보르닐기와 수산기를 갖는 화합물로서는 이소보르닐시클로헥산올 또는 이소보르닐페놀의 어느 한쪽 또는 그 쌍방을 들 수 있다. 상기 열거한 화합물은 적당한 점착성을 갖기 때문에, 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 적당한 점착성을 준다. 또한, 잉크 용매로서 적당한 비점을 나타내기 때문에 인쇄, 건조 종료 후, 적절한 가열, 광 소결 등에 의해 잔사를 저감할 수 있다. 잉크 내의 형상 유지재의 함유량은 분산매 총 질량에 대하여 10~90질량%가 바람직하고, 30~80질량%가 보다 바람직하다. 형상 유지재의 함유량이 10질량% 미만이면 투명 도전 패턴 형성용 잉크가 적당한 점도를 가질 수 없어져 인쇄할 수 없다. 또한, 형상 유지재의 함유량이 90질량%를 초과하면 투명 도전 패턴 형성용 잉크의 점도가 지나치게 높아져서 인쇄시의 예사성이 심해져 인쇄할 수 없는 경우도 있다.
또한, 형상 유지재로서는 그것 자체가 상술한 점도 범위인 점조한 액체인 것이 바람직하지만, 상기 점도 범위를 만족시키도록 다른 점도 조정 용매를 혼합해서 상기 범위의 점도를 갖는 분산매를 조제하고, 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자를 도전 성분으로서 분산매 내에 분산시켜서 투명 도전 패턴 형성용 잉크로 해도 된다.
점도 조정 용매의 예로서는 물, 알콜, 케톤, 에스테르, 에테르, 탄화수소계 용제 및 방향족계 용제를 들 수 있다. 잉크 조성물 내에 각 성분을 양호하게 분산하는 관점에서 물, 에탄올, 이소프로필알콜, 1-메톡시-2-프로판올(PGME), 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디아세톤알콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, 테르피네올, 디히드로테르피네올, 디히드로테르피닐모노아세테이트, 메틸에틸케톤, 시클로헥산온, 에틸락테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디부틸에테르, 옥탄, 톨루엔이 바람직하고, 테르피네올이 특히 바람직하다. 이들 용매는 단독으로 사용해도, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 된다.
금속 나노와이어 및 금속 나노입자란 와이어 지름의 굵기 또는 입자의 외경이 나노미터 오더의 사이즈를 갖는 금속으로, 금속 나노와이어는 와이어 형상(중공의 튜브 형상을 포함한다), 금속 나노입자는 입상의 형상을 갖는 도전성 재료이다. 성상은 유연해도 되고, 강직해도 된다. 금속 나노와이어 및 금속 나노입자의 금속은 적어도 일부에 금속 산화물을 포함해도 된다.
금속의 종류로서는 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 철, 코발트, 아연, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 카드뮴, 오스뮴, 이리듐으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 및 이들 금속을 조합시킨 합금 등을 들 수 있다. 낮은 표면 저항 또한 높은 전광선 투과율을 갖는 도막을 얻기 위해서는, 금, 은 및 구리 중 어느 하나를 적어도 1종 포함하는 것이 바람직하다. 이들 금속은 도전성이 높기 때문에 소정의 표면 저항을 얻을 때에 면에 차지하는 금속의 밀도를 줄일 수 있으므로, 높은 전광선 투과율을 실현할 수 있다.
이들 금속 중에서도, 금 또는 은 중 적어도 1종을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 최적인 형태로서는 은 나노와이어를 들 수 있다.
투명 도전 패턴 형성용 잉크 내의 금속 나노와이어 지름의 굵기, 장축의 길이 및 애스펙트비는 일정한 분포를 갖는 것이 바람직하다. 이 분포는 본 실시형태의 투명 도전 패턴 형성용 잉크로부터 얻어지는 도막이, 전광선 투과율이 높고 또한 표면 저항이 낮은 도막이 되도록 선택된다. 구체적으로는, 금속 나노와이어 지름의 굵기의 평균은 1㎚ 이상 500㎚ 이하가 바람직하고, 5㎚ 이상 200㎚ 이하가 보다 바람직하며, 5㎚ 이상 100㎚ 이하가 더욱 바람직하고, 10㎚ 이상 100㎚ 이하가 특히 바람직하다. 또한, 제 1 성분의 장축의 길이의 평균은 1㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이상 50㎛ 이하가 보다 바람직하며, 2㎛ 이상 50㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 5㎛ 이상 30㎛ 이하가 특히 바람직하다. 금속 나노와이어는 지름의 굵기의 평균 및 장축 길이의 평균이 상기 범위를 만족시킴과 아울러 애스펙트비의 평균이 10 이상인 것이 바람직하고, 100 이상인 것이 보다 바람직하며, 200 이상인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 애스펙트비는 제 1 성분의 지름의 평균적인 굵기를 b, 장축의 평균적인 길이를 a로 근사한 경우, a/b로 얻어진 값이다. a 및 b는 주사 전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 투명 도전 패턴 형성용 잉크 내의 상기 금속 나노와이어의 농도를 컨트롤하여 와이어끼리의 얽힘에 의해 도전성을 확보함으로써 투명 도전 패턴으로 할 수 있다.
금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 있어서의 금속 나노와이어의 함유량은 각 성분의 양호한 분산성 및 투명 도전 패턴 형성용 잉크로부터 얻어지는 도막의 양호한 패턴 형성성, 높은 도전성 및 양호한 광학 특성의 관점에서, 투명 도전 패턴 형성용 잉크 총 질량에 대하여 금속 나노와이어가 0.01~10질량%의 양이며, 보다 바람직하게는 0.05~2질량%의 양이다. 금속 나노와이어가 0.01질량% 미만이면 소망의 도전성을 확보하기 위해서는 투명 도전 패턴을 매우 깊게 인쇄할 필요가 있어 인쇄의 난이도가 높아지며, 또한 건조시에 패턴이 유지되기 어려워진다. 또한, 10질량%를 초과하면 소망의 투명도를 확보하기 위해서는 매우 얇게 인쇄할 필요가 있고, 이 계도 인쇄가 어려워진다. 금속 나노와이어를 사용하는 경우에는 투명성을 확보하기 위해서 후술의 금속 나노입자를 사용할 경우와 비교해서 배합량을 적게 할 필요가 있다.
금속 나노입자를 사용할 경우에는 구 형상의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 나노입자를 사용한 경우에는 도전성을 발현시키기 위해서는 입자끼리를 접촉시킬 필요가 있지만, 고체막 형상으로 인쇄한 것에서는 투명해지지 않는다. 그 때문에, 금속 나노입자를 사용한 경우에는 도 3에 나타내는 바와 같이 X전극(104) 및 그 접속 영역(104a)을 메쉬 형상으로 인쇄해서 투명성을 확보한다. 또한, Y전극(106) 및 그 접속 영역(106a)에 대해서도 마찬가지이다.
이 경우의 메쉬의 선 폭은 10㎛ 이하가 바람직하고, 그 선 사이의 간격은 폭의 적어도 3배, 보다 바람직하게는 10배 이상 비울 필요가 있다. 이러한 선 폭이 낮은 메쉬를 인쇄하기 위해서는 나노입자의 지름으로서는 적어도 3㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하이며, 500㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 입자 지름이란 동적 광산란법을 사용한 입도 분포 측정 장치, 구체적으로는 닛키소가부시키가이샤제 나노트랙 입도 분포 측정 장치 UPA-150에 의해 측정하고, 구 근사에 의해 입경을 구한 메디언 지름(D50)을 의미한다.
금속 나노입자를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 있어서는 금속 나노입자 100질량부에 대하여 분산매를 1~50질량부, 보다 바람직하게는 3~20질량부 사용한다. 상술의 금속 나노와이어를 사용할 경우와 비교해서 금속 나노입자의 배합량이 높기 때문에 보다 낮은 저항의 막이 얻어지므로, 상술한 바와 같이 전극 패턴을 가는 메쉬 형상으로 인쇄해도 금속 나노와이어를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 고체 인쇄했을 경우와 동등한 특성이 얻어진다.
금속 나노입자를 사용하는 경우에는 분산매 내에 상술의 형상 유지재 대신에 바인더 수지를 사용할 수도 있다. 바인더 수지로서는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐카프로락톤과 같은 폴리-N-비닐 화합물, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리THF와 같은 폴리알킬렌글리콜 화합물, 폴리우레탄, 셀룰로오스 화합물 및 그 유도체, 에폭시 화합물, 폴리에스테르 화합물, 염소화 폴리올레핀, 폴리아크릴 화합물과 같은 열 가소성 수지, 열 경화성 수지를 사용할 수 있다. 이 중에서도 바인더 효과를 생각하면 폴리비닐피롤리돈이 바람직하다.
투명 도전 패턴 형성용 잉크 내에는 필요에 따라서 환원제 등의 다른 성분을 함유해도 된다. 구리 등의 산화되기 쉬운 금속 또는 금속 산화물을 사용할 경우에는 환원제를 배합시키는 것이 바람직하다. 환원제로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, 부탄올, 시클로헥산올, 테르페니올과 같은 알콜 화합물, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜이나 글리세린 등의 다가알콜, 포름산, 아세트산, 옥살산, 숙신산과 같은 카르복실산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 벤즈알데히드, 옥틸알데히드와 같은 카르보닐 화합물, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 아세트산 페닐과 같은 에스테르 화합물, 헥산, 옥탄, 시클로헥산, 톨루엔, 나프탈렌, 데칼린과 같은 탄화수소 화합물도 사용할 수 있다. 이 중에서, 환원제의 효율을 생각하면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜이나 글리세린 등의 다가알콜, 포름산, 아세트산, 옥살산과 같은 카르복실산이 적합하다. 또한, 다가알콜의 분류에 들어가는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜은 바인더 수지로서도 기능하기 때문에 적합하다.
또한, 상기 투명 필름 기판(10)은 단단해도 되고, 구부러지기 쉬워도 된다. 또한, 착색되어 있어도 되지만, 높은 광선 투과율과 낮은 헤이즈값을 갖는 것이 바람직하다. 그래서, 투명 필름 기판(10)의 재료로서는 예를 들면 무기 유리, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 아크릴로일, 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 지환식 탄화수소 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트와 같은 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 아크릴로일 필름, 지환식 원료를 사용한 투명 폴리이미드 필름, 무기 유리가 있다. 특히 롤투롤로 실시하는 것을 생각하면, 폴리에스테르 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
투명 필름 기판(10)의 두께로서는 두께가 지나치게 얇으면 도포 공정시의 강도나 건조시의 치수 안정성에 문제가 발생하고, 너무 두꺼워지면 롤투롤 공정을 행하기 어려워지므로, 12㎛~500㎛, 보다 바람직하게는 25㎛~188㎛가 바람직하다. 표면의 접착성을 개선하기 위해서 이접착 처리한 것이나, 코로나 처리, 플라즈마 처리를 투명성이 손상되지 않는 범위에서 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 보호용 투명 필름(23,33)으로서는 상기 투명 필름 기판(10)의 재료에 접착제층을 도공한 것을 사용할 수 있다.
도 4에는 도 1에 나타내어진 제조 공정에 의해 제조한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 구성예가 나타내어진다. 도 4에 있어서, 투명 필름 기판(10)(투명 절연층에 상당)의 다른 주면, 도 4의 예에서는 상하의 주면에 X전극 패턴(38)과 Y전극 패턴(40)이 형성되어 있다. 또한, X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 Y전극용 리드아웃 전극 패턴은 기재를 생략하고 있다. 또한, 상기 X전극 패턴(38) 및 Y전극 패턴(40)이 형성된 투명 필름 기판(10)의 표면은 각각 보호용 투명 필름(23,33)이 접착제층(42,44)에 의해 부착(접착)되어 피복되어 있다.여기서 말하는 보호용 투명 필름에는 예를 들면 파나프로텍트(등록상표) PX50T01A 15(파낙(주)제, 점착층 15㎛가 한면에 형성된 PET 필름(두께 50㎛))를 적용할 수 있다.
(제 2 실시형태)
도 5에는 실시형태에 의한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 제조 공정의 다른 예가 나타내어지고, 도 1과 동일 요소에는 동일 부호가 붙어 있다. 도 5의 예에서는 제 1 기판롤(12a)로부터 제 1 투명 필름 기판(10a)을 인출하면서 X전극(제 1 전극에 상당)용 리드아웃 전극 패턴 형성부(14)에 의해 제 1 투명 필름 기판(10a)의 한쪽 주면에 X전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성하고, 건조한다.
상기 X전극용 리드아웃 전극 패턴이 형성된 측의 제 1 투명 필름 기판(10a)의 주면에는 X전극 패턴 형성부(16)가 상기 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용해서 X전극 패턴을 형성한다. 이 X전극 패턴은 상기 X전극용 리드아웃 전극 패턴에 접속되도록 형성된다. 또한, X전극용 리드아웃 전극 패턴과 X전극 패턴의 위치 맞춤을 하기 위해서 X전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(14)가 적당한 위치 맞춤의 마크를 인쇄해 두는 것이 바람직하다.
X전극 패턴 형성부(16)에 있어서 형성된 X전극 패턴에는 광 조사부(18)에 의해 상기 펄스광이 조사되어서 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자가 소결된다. 또한, 소결을 목적으로 하는 펄스광 조사 전에 펄스광을 이용하여 X전극 패턴을 가열해서 용매를 건조시킬 수도 있다. 또한, 펄스광 조사에 의해 건조와 소결을 동시에 실시할 수도 있다. 펄스광 조사시의 분위기 온도는 특별하게 한정되지 않고, 실온에서 실시할 수도 있고, 가열 분위기에서 실시할 수도 있다.
또한, 제 2 기판롤(12b)로부터 제 2 투명 필름 기판(10b)을 인출하면서 Y전극(제 2 전극에 상당)용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)에 의해 제 2 투명 필름 기판(10b)의 한쪽 주면에 Y전극용 리드아웃 전극 패턴을 형성하고, 건조한다.
상기 Y전극용 리드아웃 전극 패턴이 형성된 측의 제 2 투명 필름 기판(10b)의 주면에는 Y전극 패턴 형성부(26)가 상기 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용해서 Y전극 패턴을 형성한다. 이 Y전극 패턴도 상기 Y전극용 리드아웃 전극 패턴에 접속되도록 형성된다. 또한, Y전극용 리드아웃 전극 패턴과 Y전극 패턴의 위치 맞춤을 하기 위해서 Y전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부(24)가 적당한 위치 맞춤의 마크를 인쇄해 두는 것이 바람직하다.
Y전극 패턴 형성부(26)에 있어서 형성된 Y전극 패턴에는 광 조사부(28)에 의해 상기 펄스광이 조사되어서 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자가 소결된다. 또한, 소결을 목적으로 하는 펄스광 조사 전에 펄스광을 이용하여 Y전극 패턴을 가열해서 용매를 건조시킬 수도 있다. 또한, 펄스광 조사에 의해 건조와 소결을 동시에 실시할 수도 있다.
Y전극용 리드아웃 전극 패턴 및 Y전극 패턴이 형성된 제 2 투명 필름 기판(10b)의 표면은 Y측 보호 필름 부착부(30)에 의해 보호 필름롤(46)로부터 인출된 보호용 투명 필름(48)이 부착된다.
또한, X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 X전극 패턴이 형성된 제 1 투명 필름 기판(10a)의 표면은 X측 보호 필름 부착부(20)에 의해 보호용 투명 필름(48)이 부착된다. 이 경우, 보호용 투명 필름(48)은 제 2 투명 필름 기판(10b)에 부착되어 있는 면과는 반대측 면에서 제 1 투명 필름 기판(10a)에 부착된다. 이 결과, 보호용 투명 필름(48)(제 3 투명 필름에 상당)을 사이에 두고 제 1 투명 필름 기판(10a)과 제 2 투명 필름 기판(10b)이 X전극 패턴과 Y전극 패턴이 대향하도록 배치(적층)되는 구성으로 된다.
이상과 같이 하여, 보호용 투명 필름(48)을 사이에 두고 배치된 제 1 투명 필름 기판(10a)과 제 2 투명 필름 기판(10b)은 권취롤(34)에 권취되고, 일련의 롤투롤의 공정이 종료된다.
도 6에는, 도 5에 나타내어진 제조 공정에 의해 제조한 정전 용량식 터치패널용 투명 도전 기판의 다른 구성예가 나타내어진다. 제 1 투명 필름 기판(10a)과 제 2 투명 필름 기판(10b) 각각의 한면, 즉 도 6의 예에서는 제 1 투명 필름 기판(10a)의 아래의 면과 제 2 투명 필름 기판(10b)의 위의 면에 X전극 패턴(38)과 Y전극 패턴(40)이 각각 형성되어 있다. 또한, X전극용 리드아웃 전극 패턴 및 Y전극용 리드아웃 전극 패턴은 기재를 생략하고 있다. 또한, 상기 X전극 패턴(38)이 형성된 제 1 투명 필름 기판(10a)의 면 및 Y전극 패턴(40)이 형성된 제 2 투명 필름 기판(10b)의 면에는 상기 보호용 투명 필름(48)이 접착제층(50,52)에 의해 부착되고, 제 1 투명 필름 기판(10a)과 제 2 투명 필름 기판(10b)에 의해 X전극 패턴(38)과 Y전극 패턴(40)이 대향하도록 보호용 투명 필름(48)을 사이에 둔 구성으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서는 접착제층(50, 52)을 구비한 보호용 투명 필름(48)이 투명 절연층에 상당한다.
상기 제 1 및 제 2 실시형태로서 예시된 투명 도전 기판을 전자 기기의 표시 패널의 앞면에 구비함으로써 정전 용량식 터치패널이 얻어진다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명은 이들 실시예에 제한되는 것은 아니다.
참고예
1. 은 나노와이어 잉크의 조제
<은 나노와이어의 제작>
폴리비닐피롤리돈 K-90((주)니혼쇼쿠바이사제)(0.049g), AgN03(0.052g) 및 FeCl3(0.04mg)을 에틸렌글리콜(12.5ml)에 용해하고, 150℃에서 1시간 가열 반응했다. 얻어진 석출물을 원심 분리에 의해 단리하고, 석출물을 건조해서 목적의 은 나노와이어를 얻었다.
상기 에틸렌글리콜, AgN03, FeCl3은 와코쥰야쿠코교가부시키가이샤제이다.
<투명 도전 패턴 형성용 잉크의 제작>
상기 150℃에서 1시간 가열 반응한 은 나노와이어의 반응액에 6배 용량의 디부틸에테르를 첨가해서 교반 후, 정치해서 나노와이어를 침강시켰다. 나노와이어 침강 후, 데칸테이션에 의해 상청액을 분리함으로써 은 와이어를 약 20질량% 포함한 디부틸에테르에 분산된 은 나노와이어의 현탁액을 얻었다.
이 은 나노와이어의 현탁액에 대하여 거의 같은 용적의 L-α-테르피네올을 첨가하여 잘 분산시킨 후, 형상 유지재로서 테루솔브 MTPH(니혼테르펜카가쿠(주)제, 이소보르닐시클로헥산올)를 L-α-테르피네올의 2.33배 용량 첨가하여 (주)신키사제의 ARV-310을 사용해서 잘 분산시킨 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 얻었다.
Tg-DTA의 분석에 의해 은 나노와이어의 농도는 2질량%였다. Tg-DTA의 분석은 부루카·에익스가부시키가이샤제 차동형 초고온 열천칭 TG-DTA galaxy(S)를 이용하여 500℃ 가열 후의 잔사를 은 와이어의 질량으로 했다.
<투명 도전 기판의 제작>
실시예 1
도 7, 도 8에 나타낸 패턴을 갖는 투명 도전 기판을 이하의 순서로 제작했다. 또한, 도 7의 패턴은 25개의 마름모꼴(정사각형을 45℃ 기울인 것)이 접속 영역에서 도면의 가로 방향으로 접속된 행의 양쪽 끝에 마름모꼴을 절반으로 한 삼각형을 연결시킨 것을 도면의 상하 방향으로 45행 배열한 것이며, 상하의 행은 전기적으로 접속되어 있지 않다. 또한 도 8의 패턴은, 45개의 마름모꼴이 접속 영역에서 도면의 세로(상하) 방향으로 접속된 열의 한쪽 끝(도 8에서는 하단)에 마름모꼴을 절반으로 한 삼각형을 연결시킨 것을 도면의 가로 방향으로 25열 배열한 것이며, 좌우 열은 전기적으로 접속되어 있지 않다.
최초에 X전극의 인출 패턴을 루미라(등록상표) U48(토레이(주)제 2축연신 폴리에스테르 필름, 두께 125㎛) 표면에 은 페이스트 CA-T30(다이켄카가쿠세이조한바이(주)에서 구입)을 이용하여 인쇄하고, 120℃에서 건조했다. 이어서 참고예에서 조제한 은 나노와이어를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용하여 도 7에 나타내어지는 X전극 패턴을 인쇄하고, 50℃에서 30분간, 80℃에서 30분간에 걸쳐 건조한 후, NovaCentrix사제 PulseForge3300을 사용해서 600V-50μsec로 5펄스 조사했다(조사 간격(off)은 30초). 그 후, 파나프로텍트(등록상표) PX50T01A 15(파낙(주)에서 구입, 점착층 15㎛가 한면에 형성된 PET 필름(두께 50㎛))를 보호용 투명 필름으로서 부착했다.
계속해서, 상기 루미라 필름의 이면측에 같은 잉크를 사용하여 마찬가지의 조건과 처리 방법으로 Y전극 인출 패턴, 도 8에 나타내어지는 Y전극 패턴을 인쇄하고, 보호용 투명 필름을 부착했다. 또한, Y전극 패턴은 상기 X전극 패턴과 마름모꼴이 겹치지 않고, X전극 패턴의 마름모꼴 사이에 배치된다.
제작한 투명 도전 기판에 대해서 산와덴키케이키제 디지털 멀티미터 PC500a로 저항값을 측정한 결과, 도 7에 나타내어지는 X전극 패턴의 X축 방향(도 7의 좌우 방향)의 저항값은 4kΩ~6kΩ의 범위이고, 도 8에 나타내어지는 Y전극 패턴의 Y축 방향(도 8의 상하 방향)은 6~8kΩ이며, 전극 사이(도 7에서는 상하 패턴의 사이, 도 8에서는 좌우 패턴의 사이)의 저항은 무한대인(전극 사이에 단락이 없는) 것을 확인했다. 또한, 니혼분코가부시키가이샤제의 자외 가시 근적외 분광 광도계 Jasco V-570을 사용해서 투명도의 척도로서 측정한 가시광역(400~800㎚)의 광선 투과율은 82%였다.
실시예 2
실시예 1의 방법으로 최초에 X전극의 인출 패턴을 인쇄·건조한 후, 은 나노와이어를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크를 사용하여 X전극 패턴의 인쇄·건조·광 조사를 행하였다. 그 후에 쥬죠케미칼(주)제 GA4100 RL-A 아쯔모리 미디움을 보호용 투명 오버코트 수지로서 그 위에 인쇄하고, NovaCentrix사제 PulseForge 3300을 사용해서 150V-500μsec의 광을 조사해 경화시켰다.
계속해서, 상기 루미라 필름의 이면측에 같은 잉크를 사용하여 마찬가지의 조건과 처리 방법으로 Y전극 인출 패턴, 도 8에 나타내어지는 Y전극 패턴을 인쇄하고, 그 위에 상기에서 사용한 보호용 투명 오버코트 수지를 인쇄·경화시켰다. 또한, Y전극 패턴은 상기 X전극 패턴과 마름모꼴이 겹치지 않고, X전극 패턴의 마름모꼴 사이에 배치된다.
제작한 투명 도전 기판에 대해서 산와덴키케이키제 디지털 멀티미터 PC500a로 저항값을 측정한 결과, 도 7에 나타내어지는 X전극 패턴의 X축 방향(도 7의 좌우 방향)의 저항값은 4kΩ~6kΩ의 범위이며, 도 8에 나타내어지는 Y전극 패턴의 Y축 방향(도 8의 상하 방향)은 6~8kΩ이며, 전극 사이(도 7에서는 상하 패턴의 사이, 도 8에서는 좌우 패턴의 사이)의 저항은 무한대인(전극 사이에서 단락이 없는) 것을 확인했다. 또한, 니혼분코가부시키가이샤제의 자외 가시 근적외 분광 광도계 Jasco V-570을 사용해서 투명도의 척도로서 측정한 가시광역(400~800㎚)의 광선 투과율은 85%였다.
이상과 같이 본 발명의 투명 도전 기판 및 그 제조 방법은 정전 용량식 터치패널용에 적합하지만, 터치 스위치, RFID 안테나 외, 투명 배선, 투명 전극을 인쇄로 제조하는 여러 가지 기술에 대해서도 적용할 수 있다.
10 : 투명 필름 기판 10a : 제 1 투명 필름 기판
10b : 제 2 투명 필름 기판 12 : 기판롤
12a : 제 1 기판롤 2b : 제 2 기판롤
14 : X전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부 16 : X전극 패턴 형성부
18 : 광 조사부 20 : X측 보호 필름 부착부
22, 32, 46 : 보호 필름롤 23, 33, 48 : 보호용 투명 필름
24 : Y전극용 리드아웃 전극 패턴 형성부 26 : Y전극 패턴 형성부
28 : 광 조사부 30 : Y측 보호 필름 부착부
34 : 권취롤 36 : 방향 변경 롤러
38 : X전극 패턴 40 : Y전극 패턴
42, 44, 50, 52 : 접착제층 100 : 정전 용량형 터치패널
102 : 기판 104 : X전극
104a : X전극 접속 영역 106 : Y전극
106a : Y전극 접속 영역 108, 110, 112 : 리드아웃 전극

Claims (12)

  1. 투명 기판의 적어도 한쪽 주면에 도전성 페이스트에 의해 전극용 리드아웃 전극 패턴을 인쇄에 의해 형성하는 공정과,
    금속 나노와이어 또는 금속 나노입자와 형상 유지 용매를 포함하는 투명 도전 패턴 형성용 잉크에 의해 상기 전극용 리드아웃 전극 패턴과 접속하는 전극 패턴을 인쇄하는 전극 인쇄 공정과,
    상기 전극 패턴을 건조하는 전극 건조 공정과,
    상기 건조 후의 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노와이어 또는 금속 나노입자를 소결하는 전극 소결 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기판의 한쪽 주면에 제 1 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 1 전극 패턴을 형성하고, 상기 투명 기판의 다른쪽 주면에 제 2 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기판의 한쪽 주면에 제 1 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 1 전극 패턴을 형성한 제 1 투명 기판을 준비하는 공정과, 상기 투명 기판의 한쪽 주면에 제 2 전극용 리드아웃 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴을 형성한 제 2 투명 기판을 준비하는 공정과, 상기 제 1 투명 기판과 제 2 투명 기판을 각각의 전극 패턴 형성면이 대향하도록 제 3 투명 기판을 통해서 접합하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상 유지 용매의 분자량의 범위가 100~500이며, 25℃에 있어서의 점도가 1.0×103~2.0×106mPa·s인 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 소결 공정은 펄스광 조사와 가열의 조합인 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 소결 공정 후에, 보호용 투명 필름을 부착하는 보호 필름 부착 공정, 또는 보호용 투명 오버코트 수지를 인쇄·경화하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 기판이 투명 필름이며, 상기 각 공정은 롤투롤로 실시되는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전 기판의 제조 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
  9. 제 1 전극 패턴, 제 2 전극 패턴 및 투명 절연층을 갖고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴 사이에 상기 투명 절연층이 개재되고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴이 소결 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 절연층이 투명 필름이며, 상기 제 1 전극 패턴이 상기 투명 필름의 제 1 주면에 형성되어 있고, 상기 제 2 전극 패턴이 상기 투명 필름의 제 2 주면에 형성되어 있고, 상기 제 1 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴은 각각 보호용 투명 필름 또는 보호용 투명 오버코트 수지에 의해 더 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 절연층이 양 주면에 투명한 접착제층을 구비한 제 3 투명 필름이며, 상기 제 1 전극 패턴이 제 1 투명 필름의 한쪽 주면에 형성되어 있고, 상기 제 2 전극 패턴이 제 2 투명 필름의 한쪽 주면에 형성되어 있고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴이 대향하도록 상기 제 3 투명 필름에 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전 기판을 전자 기기의 표시 패널의 앞면에 구비하는 것을 특징으로 하는 정전 용량식 터치패널.
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