KR20150106428A - 투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판 - Google Patents

투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판 Download PDF

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KR20150106428A
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히로시 우치다
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 간편한 공법으로 제조할 수 있고, 패턴 인식성이 높은 정전 용량식 터치 패널에 적합한 투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판을 제공한다.
(해결 수단) 투명 도전성 잉크에 의해 제 1 전극 영역(12)과 제 2 전극 영역을 동일 평면 상의 다른 위치에 인쇄하고, 제 1 전극 영역(12) 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역(16)을 인쇄 후 펄스광을 조사하여 소결해서 도전체로 하고, 그 후 제 1 전극 접속 영역(16)의 표면을 투명 절연층(18)으로 피복하고, 투명 도전성 잉크에 의해 투명 절연층(18)의 표면 위를 통과해서 제 2 전극 영역(14) 사이를 전기적으로 또한 제 1 전극 접속 영역(16)과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역(20)을 인쇄 후 펄스광을 조사하고, 소결해서 도전체로 한다.

Description

투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판{METHOD FOR PRODUCING TRANSPARENT CONDUCTIVE SUBSTRATE, AND TRANSPARENT CONDUCTIVE SUBSTRATE}
본 발명은 투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판에 관한 것이다.
최근 휴대 전화기, 휴대 단말기 또는 PC 등의 각종 전자 기기의 고기능화 또는 다양화가 진행됨에 따라 그 전자 기기의 표시 패널의 앞면에 광 투과성의 터치 패널을 장착하고, 이 터치 패널을 통해서 배면측의 표시 패널의 표시를 시인하면서 손가락 또는 펜 등으로 터치 패널의 표면을 압박 조작함으로써 전자 기기의 각 기능의 스위칭 조작을 행할 수 있는 것이 사용되어 있다.
이와 같은 터치 패널로서, 예를 들면 투명한 기판에 X방향으로 소정 형상의 투명 전극 패턴을 형성함과 아울러 Y방향(X방향과 직교하는 방향)으로 마찬가지의 투명 전극 패턴이 형성된 정전 용량형 터치 패널이 알려져 있다.
이와 같은 정전 용량형 터치 패널은, 예를 들면 전자 기기의 표시 장치의 표시면 상에 배치되어서 사용되는 것이며, 투명한 재료로 이루어지는 기판에 투명한 전극 패턴이 형성된 것이 사용된다.
예를 들면, 하기 특허문헌 1에는 X, Y의 전극 패턴이 디스플레이나 카 내비게이션 장치 등의 시각적인 파악에 지장을 초래하지 않도록 상하 한 쌍의 ITO막 사이에 실리콘 산화막이 개재된 적층막에 의해 각각 형성되어 광 투과성이 부여되는 구성이 개시되어 있다.
또한, 하기 특허문헌 2에는 서로 독립적으로 기능해서 터치·패널 상의 다른 포인트를 나타내는 복수의 투명한 용량 감지 노드가 공간적으로 분리된 라인의 그룹에 의해 투명한 도전 재료를 사용해서 형성되고, 공간적으로 분리된 라인의 그룹이 구동 라인과 감지 라인을 포함하고, 감지 라인은 용량 감지 노드를 형성하기 위해서 구동 라인으로부터 전기적으로 절연되어 구동 라인과 직교하고 있고, 구동 라인이 전압원으로 접속되고, 감지 라인이 기생 용량을 제한하는 수단에 접속되어 있는 구성이 개시되어 있다.
상기 투명한 전극 패턴을 형성함에 있어서 종래부터 많이 사용되고 있는 ITO 등의 금속 산화물계 재료의 투명 도전막으로는 통상 진공 프로세스로 기판 상에 제막한 투명 도전막을 웨트 에칭하는 방법이 사용되고 있다(특허문헌 3~5 참조). 또한, 최근에는 나노 와이어를 사용한 투명 도전막이 제안되어 있지만, 이 경우도 마찬가지로 웨트 에칭법으로 도전 패턴이 형성되어 있어 생산성이 뒤떨어진다(특허문헌 6 참조).
그래서, 은 나노 입자를 포함하는 잉크 조성물을 메시 상에 인쇄하거나, 은 나노 와이어를 포함하는 잉크 조성물을 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 직접 패턴 형성하는 것이 요망되고 있다. 그러나, 인쇄를 행하는 데에는 바인더 수지가 필요하며, 투명성을 확보하기 위해서는 은 나노 입자, 은 나노 와이어의 사용량을 적게 할 필요가 있기 때문에 사용하는 바인더 수지가 은 나노 입자, 은 나노 와이어의 표면을 피복해버리고, 특히 은 나노 와이어의 경우에는 도전성이 발현되지 않는다는 문제가 발생하는 경우가 있다. 또한, 바인더 수지를 사용하지 않는 경우에는 인쇄시에 패턴을 확보할 수 없거나, 인쇄 직후에는 간신히 패턴을 확보할 수 있어도 잉크 조성물 중에 포함되는 용제를 건조할 때에 패턴이 무너져버린다는 문제가 있었다.
일본 특허공개 2008-310550호 공보 일본 특허공개 2011-81825호 공보 일본 특허공개 2000-67762호 공보 일본 특허공개 2003-57673호 공보 일본 특허공개 2001-42344호 공보 일본 특허공표 2009-505358호 공보
본 발명의 목적은 진공 프로세스, 웨트 에칭법에 의하는 일 없이 간편한 공법으로 제조할 수 있고, 패턴 인식성이 높은 정전 용량식 터치 패널에 적합한 투명 도전 기판의 제조 방법 및 투명 도전 기판을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시형태는 기판의 한쪽의 주면 상에 복수의 제 1 전극 영역이 인접하는 상기 제 1 전극 영역 사이에서 전기적으로 접속된 제 1 전극 패턴과 복수의 제 2 전극 영역이 인접하는 제 2 전극 영역 사이에서 전기적으로 접속된 제 2 전극 패턴이 전기적으로 분리되어서 형성되어 있는 투명 도전 기판의 제조 방법으로서, 상기 제 1 및 제 2 전극 영역을 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 각각 소정의 패턴 형상으로 인쇄하는 공정과, 상기 소정의 패턴 형상으로 인쇄된 제 1 및 제 2 전극 영역에 펄스광을 조사해서 인쇄된 투명 도전성 잉크에 포함되는 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태는 투명 도전 기판의 제조 방법으로서, 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 복수의 제 1 전극 영역과 복수의 제 2 전극 영역을 동일 평면 상의 다른 위치에 인쇄하는 전극 영역 인쇄 공정과, 상기 투명 도전성 잉크에 의해 인접하는 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 인쇄하는 제 1 전극 접속 영역 인쇄 공정과, 상기 제 1 전극 영역, 제 2 전극 영역 및 제 1 전극 접속 영역에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 1 소결 공정과, 상기 제 1 소결 공정 후에 상기 제 1 전극 접속 영역의 표면을 투명 절연층으로 피복하는 제 1 전극 접속 영역 피복 공정과, 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 투명 절연층의 표면 위를 통과해서 인접하는 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 상기 제 1 전극 접속 영역과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 인쇄하는 제 2 전극 접속 영역 인쇄 공정과, 상기 제 2 전극 접속 영역에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 2 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 제 1 전극 접속 영역과 상기 제 2 전극 접속 영역은 직교하는 방향으로 형성되어 있는 것이 좋다.
또한, 상기 제 2 소결 공정 후에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크에 의해 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극과 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하는 인출 전극 인쇄 공정과, 상기 제 1 인출 전극과 제 2 인출 전극에 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 인출 전극 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 도전성 잉크로서 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용해서 상기 전극 영역 인쇄 공정에 있어서 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 제 1 전극 영역 및 제 2 전극 영역을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 형성하고, 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극과 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하고, 상기 제 1 소결 공정에 있어서 상기 제 1 인출 전극과 제 2 인출 전극에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 전극 영역, 제 2 전극 영역, 제 1 전극 접속 영역, 투명 절연층, 제 2 전극 접속 영역, 제 1 인출 전극 및 제 2 인출 전극을 형성한 후에 이들을 형성한 기판 상에 오버코트층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태는 투명 도전 기판의 제조 방법으로서, 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 복수의 제 1 전극 영역과 인접하는 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 포함하는 제 1 전극 패턴을 인쇄하는 제 1 전극 패턴 인쇄 공정과, 상기 제 1 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 1 전극 패턴 소결 공정과, 상기 제 1 전극 패턴 상에 상기 제 1 전극 접속 영역의 전체를 피복함과 아울러 상기 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적의 투명 절연층을 형성하는 투명 절연층 형성 공정과, 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 투명 절연층 상에 상기 제 1 전극 영역과는 투영 면 상에서 다른 위치에 복수의 제 2 전극 영역과, 인접하는 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 상기 제 1 전극 접속 영역과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 포함하는 제 2 전극 패턴을 인쇄하는 제 2 전극 패턴 인쇄 공정과, 상기 제 2 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 2 전극 패턴 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 제 1 전극 접속 영역과 상기 제 2 전극 접속 영역은 직교하는 방향으로 형성되어 있는 것이 좋다.
또한, 상기 제 2 전극 패턴 소결 공정 후에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크에 의해 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극과 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하는 인출 전극 인쇄 공정과, 상기 제 1 인출 전극과 제 2 인출 전극에 펄스광을 조사해서 금속미립자를 소결하는 인출 전극 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투명 도전성 잉크로서 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용해서 상기 제 1 전극 패턴 인쇄 공정에 있어서 상기 제 1 전극 영역을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 형성하고, 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극을 인쇄하고, 상기 제 1 전극 패턴 소결 공정에 있어서 상기 제 1 인출 전극에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하고, 상기 제 2 전극 패턴 인쇄 공정에 있어서 상기 제 2 전극 영역을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 형성하고, 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하고, 상기 제 2 전극 패턴 소결 공정에 있어서 상기 제 2 인출 전극에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 전극 영역, 제 1 전극 접속 영역, 투명 절연층, 제 2 전극 영역, 제 2 전극 접속 영역, 제 1 인출 전극 및 제 2 인출 전극을 형성한 후에 이들을 형성한 기판 상에 오버코트층을 형성하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태는 투명 도전 기판으로서, 기판의 한쪽의 주면에 제 1 전극 영역과, 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 1 전극 패턴과, 제 2 전극 영역과, 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 2 전극 패턴을 구비하고, 상기 제 1 전극 영역과 상기 제 2 전극 영역이 동일 평면 상에서 다른 위치에 배치되고, 상기 제 1 전극 접속 영역과 상기 제 2 전극 접속 영역이 공간적으로 분리되어 있는 상태로 교차하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 1 전극 접속 영역이 이것과 대략 동일 형상의 투명 절연층으로 표면이 피복되고, 상기 제 2 전극 접속 영역이 상기 투명 절연층의 표면 위를 통과하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시형태는 투명 도전 기판으로서, 기판의 한쪽의 주면에 제 1 전극 영역과, 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 1 전극 패턴과, 상기 제 1 전극 영역은 투영면 상에서 다른 위치에 형성되는 제 2 전극 영역과, 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 2 전극 패턴과, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴 사이에 개재되어 상기 제 1 전극 접속 영역의 전체를 피복함과 아울러 상기 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적의 투명 절연층을 구비하고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴은 서로 교차하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 진공 프로세스, 웨트 에칭법에 의하는 일 없이 간편한 공법으로 제조할 수 있고, 패턴 인식성이 높은 정전 용량식 터치 패널에 적합한 투명도전 기판을 제조할 수 있다.
도 1은 실시형태 1에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 2는 실시형태 1에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 3은 실시형태 1에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 4는 실시형태 1에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 5는 실시형태 1에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 6은 금속 미립자를 사용한 메시 형상 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 펄스광의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 실시형태 2에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 9는 실시형태 2에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 10은 실시형태 2에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
도 11은 실시형태 2에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도이다.
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.
본 실시형태는 기판의 한쪽의 주면 상에 복수의 제 1 전극 영역이 인접하는 제 1 전극 영역 사이에서 전기적으로 접속된 제 1 전극 패턴과, 복수의 제 2 전극 영역이 인접하는 제 2 전극 영역 사이에서 전기적으로 접속된 제 2 전극 패턴이 전기적으로 분리되어서 형성되어 있는 투명 도전 기판의 제조 방법이며, 제 1 및 제 2 전극 영역을 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 각각 소정의 패턴 형상으로 인쇄하고, 상기 소정의 패턴 형상으로 인쇄된 제 1 및 제 2 전극 영역에 펄스광을 조사해서 인쇄된 투명 도전성 잉크에 포함되는 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결함으로써 투명 도전 기판을 제조한다. 이하, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태로 해서 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1~도 5에는 실시형태 1에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도가 나타내어지고, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호가 붙어 있다. 도 1(a)에 있어서 기판(10)의 한쪽의 주면에 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크로 복수의 제 1 전극 영역(12)과 복수의 제 2 전극 영역(14)을 인쇄한다(전극 영역 인쇄 공정). 상기 제 1 전극 영역(12)과 제 2 전극 영역(14)은 기판(10)의 주면(동일 평면) 상의 다른 위치에 인쇄한다. 여기에서 다른 위치란 동일 평면 상에서 각 전극 영역이 서로 겹치지 않는 것을 말한다. 또한, 이것은 제 1 전극 영역(12)과 제 2 전극 영역(14)이 겹치지 않는 것뿐만 아니라 복수 형성되어 직선적으로 배열된 제 1 전극 영역(12)끼리 및 제 2 전극 영역(14)끼리가 겹치지 않는 것도 의미한다. 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역의 형성에는 동일한 투명 도전성 잉크를 사용할 수도 있고, 다른 투명 도전성 잉크를 사용할 수도 있다. 후자의 경우, 예를 들면 제 1 전극 영역의 형성에 금속 성분이 금속 나노 와이어인 투명 도전성 잉크를 사용하고, 제 2 전극 영역의 형성에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용할 수 있고, 그 반대도 할 수 있다.
본 실시형태에서는 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)이 마름모꼴 형상의 영역으로 해서 형성되어 있다. 이것에 의해 각 전극 영역이 서로 겹치지 않도록 하며, 또한 기판(10)의 주면 상에 높은 밀도로 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)을 형성할 수 있다. 그러나, 전극 영역의 형상은 마름모꼴 형상에 한정되지 않고, 전극 영역이 서로 겹치지 않고 인쇄할 수 있는 형상이면 좋다.
또한, 도 1(a)의 예에서는 상기 투명 도전성 잉크에 의해 인접하는 제 1 전극 영역(12) 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역(16)을 인쇄한다(제 1 전극 접속 영역 인쇄 공정). 단, 이 공정은 제 1 전극 영역(12)의 인쇄 공정과 동시에 행해도 좋다. 도 1(b)에는 도 1(a)의 A로 나타내어지는 원으로 둘러싸인 제 1 전극 접속 영역(16) 및 그 주위의 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)의 확대도가 나타내어진다. 도 1(b)에 있어서 제 1 전극 접속 영역(16)은 2개의 제 1 전극 영역(12)이 대향하는 정점 사이를 도면의 가로 방향(도 1(a)에 나타내어진 X방향)으로 접속하고 있다.
이상에 서술한 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14) 및 제 1 전극 접속 영역(16)은 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조 및/또는 경화시킨 후 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14) 및 제 1 전극 접속 영역(16)에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결한다(제 1 소결 공정). 이것에 의해 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14) 및 제 1 전극 접속 영역(16)에 도전성이 부여된다.
이어서, 도 2(a) 및 도 2(a)의 A로 나타내어지는 원으로 둘러싸인 영역의 확대도인 도 2(b)에 나타내어지는 바와 같이 상기 제 1 소결 공정 후에 제 1 전극 접속 영역(16)의 표면을 투명 절연층(18)으로 피복한다(제 1 전극 접속 영역 피복 공정). 투명 절연층(18)은 제 1 전극 접속 영역(15)의 표면 전체를 덮을 필요는 있지만, 투명 절연층(18)은 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)의 전체를 덮는 것은 아니다. 이것은 그 후에 인쇄하는 인출 전극과 제 1 전극 영역(12)의 적어도 일단 및 제 2 전극 영역(14)의 적어도 일단을 접속하고, 및 인접하는 제 2 전극 영역(14) 사이를 접속할 필요가 있기 때문이다. 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)과 중첩하는 투명 절연층(18)의 면적은 제 1, 제 2 전극 영역(12, 14)의 1/4 이하가 바람직하고, 1/8 이하가 보다 바람직하다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 있어서, 제 1 전극 접속 영역(16)은 이것과 대략 같은 형상(단, 제 1 전극 접속 영역(16)의 단부(장축에 대략 평행인 변)까지가 덮인다)의 투명 절연층(18)에 의해 덮여 있으므로 평면도 상에는 제 1 전극 접속 영역(16)은 나타내어지지 않는다. 도 2(b)에서 18(16)로 표기한 것은 투명 절연층(18) 밑에 제 1 전극 접속 영역(16)이 존재하고 있는 것을 나타내고 있다.
상기 투명 절연층(18)의 형성은 열가소성 수지를 용제에 용해한 잉크 또는 액상의 경화성 수지 또는 경화성 수지를 용제에 용해한 잉크를 사용해서 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 그라비어 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄 등에 의해 패턴 인쇄를 행하고, 용제를 사용한 경우에는 용제를 건조하고, 경화성 수지의 경우에는 경화를 행한다. 또한, 경화성 수지에 대해서는 열경화성, 광경화성 수지 모두 사용할 수 있다.
제 1 전극 접속 영역(16)을 피복한 투명 절연층(18)은 열가소성 수지를 용제에 용해한 잉크를 사용한 경우에는 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조시킨다. 액상의 경화성 수지를 잉크로서 사용한 경우에는 경화시킨다. 경화성 수지를 용제에 용해한 잉크를 사용한 경우에는 건조 및 경화시킨다.
경화에 대해서는 수지의 타입에 따르지만, 오븐에 의한 가열, 자외선 조사에 의한 광경화 등에 의해 행할 수 있다.
이어서, 도 3(a) 및 도 3(a)의 A로 나타내어지는 원으로 둘러싸인 영역의 확대도인 도 3(b)에 나타내어지는 바와 같이 상기 투명 도전성 잉크에 의해 건조 후의 투명 절연층(18)의 표면 위를 통과해서 제 2 전극 영역(14) 사이를 전기적으로 또한 상기 제 1 전극 접속 영역(16)과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역(20)을 인쇄한다(제 2 전극 접속 영역 인쇄 공정). 도 3(b)에 있어서 제 2 전극 접속 영역(20)은 인접하는 2개의 제 2 전극 영역(14)의 대향하는 정점 사이를 도면의 세로 방향(도 3(a)에 나타내어진 Y방향)으로 접속하고 있고, 제 1 전극 접속 영역(16)과, 공간적으로 분리되어 있는 상태로 교차하고 있다.
또한, 도 3(a), 도 3(b)의 예에서는 제 1 전극 접속 영역(16)과 제 2 전극 접속 영역(20)이 직교해서(X방향과 Y방향) 교차하고 있지만, 이것에는 한정되지 않고, 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)의 형상 등에 따라서 교차하는 각도를 적당히 결정할 수 있다.
상기 제 2 전극 접속 영역(20)은 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조 및/또는 경화시킨 후 제 2 전극 접속 영역(20)에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결한다(제 2 소결 공정). 이것에 의해 제 2 전극 접속 영역(20)에 도전성이 부여된다.
도 4에 나타내어지는 바와 같이 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)의 각 배열의 단부에 배치된 1개의 전극 영역에 제 1, 제 2 인출 전극(22, 24)이 접속된다. 제 1, 제 2 인출 전극(22, 24)은 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크에 의해 형성된다. 제 1, 제 2 인출 전극(22, 24)에는 제 1, 제 2 전극 영역(12, 14)에 비해 폭이 좁으며, 또한 저저항인 것이 요구되기 때문에 금속 성분이금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 소결 공정 후에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크에 의해 상기 배열의 단부에 위치하는 제 1 전극 영역(12)에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극(22)과, 상기 배열의 단부에 위치하는 제 2 전극 영역(14)에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극(24)을 인쇄한다(인출 전극 인쇄 공정).
상기 인쇄된 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)은 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조 및/또는 경화된 후 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)에 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결한다(인출 전극 소결 공정). 이것에 의해 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)에 도전성이 부여된다.
제 1, 제 2 전극 영역(12, 14)의 형성에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용하는 경우에는 제 1, 제 2 전극 영역(12, 14)과 제 1, 제 2 인출 전극(22, 24)을 동일한 투명 도전성 잉크로 형성할 수 있기 때문에 상기 전극 영역 인쇄 공정에 있어서 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 배열의 단부에 위치하는 제 1 전극 영역(12)에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극(22)과, 상기 배열의 단부에 위치하는 제 2 전극 영역(14)에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극(24)을 동시에 인쇄하고, 건조 및/또는 경화할 수도 있다. 이어서, 상기 제 1 소결 공정에 있어서 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)에 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결한다. 이것에 의해 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)에도 도전성이 부여된다.
이상에 서술한 제 1 인출 전극(22) 및 제 2 인출 전극(24)은 기판(10)의 동일한 주면(동일 평면)에 형성되어 있기 때문에 표리에 전극이 형성되어 있는 기판에 관통 구멍을 형성하여 스루홀 접속하는 등을 해서 인출 전극을 동일 평면에 갖고 올 필요가 없는 등의 이유로 제조 공정을 간략화할 수 있어 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용하는 경우에는 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 제 2 전극 접속 영역(20)을 도 6에 나타내는 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 구성하는 것이 적합하다. 이것에 의해 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 제 2 전극 접속 영역(20)이 형성되어 있는 영역에 있어서의 광의 투과율을 향상시켜서 이러한 영역의 투명성을 확보할 수 있다.
이어서, 도 5에 나타내어지는 바와 같이 상기 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 투명 절연층(18), 제 2 전극 접속 영역(20), 제 1 인출 전극(22) 및 제 2 인출 전극(24)을 형성한 후에 이들을 형성한 기판(10) 상에 오버코트층(26)을 형성한다. 도 5에서 26(10)으로 표기한 것은 오버코트층(26) 밑에 기판(10)이 존재하고 있는 것을 나타내고 있다. 오버코트층(26)은 열가소성 수지를 용제에 용해한 잉크 또는 액상 경화성 수지 또는 경화성 수지를 용제에 용해한 잉크를 사용해서 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 그라비어 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄 등에 의해 패턴 인쇄를 행하고, 용제를 사용한 경우에는 용제를 건조하고, 경화성 수지의 경우에는 경화를 행한다. 또한, 경화에 대해서는 열경화성, 광경화성 수지 모두 사용할 수 있다.
상기 투명 도전성 잉크로서는 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 이하의 형상 유지재를 포함하는 분산매에 분산시킨 것을 사용할 수 있다. 상기 형상 유지재는 분자량의 범위가 150~500인 유기 화합물을 포함하며, 또한 25℃에 있어서의 점도가 1.0×103~2.0×106mPa·s인 재료이다. 여기에서, 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 높은 경우 또는 25℃에서 고체인 경우에는 적절한 용매(유기 화합물을 용해할 수 있는 용매이며, 후술하는 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 미친다. 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 유지재를 효율적으로 제거할 수 없고, 저항이 내려가지 않는다. 그 때문에 분자량으로서는 500 이하, 바람직하게는 400 이하, 보다 바람직하게는 300 이하인 것이 바람직하다.
상술한 형상 유지재에 포함되는 유기 화합물로서는 수산기가 들어간 화합물이 바람직하고, 예를 들면 단당류, 폴리올, 4급 알킬기 및/또는 가교 환골격을 갖는 알킬기와 수산기를 갖는 화합물이 바람직하고, 예를 들면 디글리세린, 2,2,4-트리메틸-1.3-펜탄디올모노이소부티레이트, 2,2,4-트리메틸-1.3-펜탄디올디이소부티레이트, 크실룰로오스, 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 수소 결합에 의해 투명 도전성 잉크에 적당한 점착성을 부여하기 때문이다. 또한, 이소보르닐기와 수산기를 갖는 화합물은 휘발 온도가 그다지 높지 않은데도 불구하고, 높은 점성을 갖기 때문에 투명 도전성 잉크의 고점도화를 실현할 수 있기 때문이다. 이소보르닐기와 수산기를 갖는 화합물로서는 이소보르닐시클로헥산올 또는 이소보르닐페놀 중 어느 한쪽 또는 그 쌍방을 들 수 있다. 상기 열거한 화합물은 적당한 점착성을 갖기 때문에 투명 도전성 잉크에 적당한 점착성을 부여한다. 또한, 잉크 용매로서 적당한 비점을 나타내기 때문에 인쇄, 건조 종료 후 적절한 가열, 광 소결 등에 의해 잔류물을 저감할 수 있다. 잉크 중의 형상 유지재의 함유량은 분산매 총질량에 대해서 10~95질량%가 바람직하고, 30~80질량%가 보다 바람직하다. 형상 유지재의 함유량이 10질량% 미만이면 투명 도전성 잉크가 적당한 점도를 가질 수 없게 되어 인쇄할 수 없다. 또한, 형상 유지재의 함유량이 95질량%를 초과하면 투명 도전성 잉크의 점도가 지나치게 높아지고, 인쇄시의 예사성이 심해져 인쇄할 수 없는 경우도 있다.
또한, 형상 유지재로서는 그 자체가 상술한 점도 범위인 점조한 액체인 것이 바람직하지만, 상기 점도 범위를 만족시키도록 다른 점도 조정 용매를 혼합해서 상기 범위의 점도를 갖는 분산매를 조제하고, 금속 나노 와이어 및/또는 금속 미립자를 도전 성분으로 해서 분산매 중에 분산시켜서 투명 도전성 잉크로 해도 좋다.
점도 조정 용매의 예로서는 물, 알코올, 케톤, 에스테르, 에테르, 탄화수소계 용제 및 방향족계 용제를 들 수 있다. 잉크 조성물 중의 각 성분을 양호하게 분산시키는 관점으로부터 물, 에탄올, 이소프로필알코올, 1-메톡시-2-프로판올(PGME), 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 디아세톤알코올, 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 좋다.
또한, 분산매로서 폴리-N-비닐피롤리돈(PVP), 폴리-N-비닐카프로락탐, 폴리-N-비닐아세트아미드와 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 열가소성 수지, 열경화성 수지 등의 바인더 수지를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 형상 유지재와 바인더 수지를 병용할 수도 있다.
금속 나노 와이어란 지름의 굵기가 나노미터 오더의 사이즈를 갖는 금속이며, 와이어상(중공의 튜브 형상을 포함한다)의 형상을 갖는 도전성 재료이다. 또한, 금속 미립자란 직경(외경)이 마이크로미터 또는 나노미터 오더의 사이즈를 갖는 금속이며, 입상의 형상을 갖는 도전성 재료이다. 각각의 성상은 유연해도 좋고, 강직해도 좋다. 투명 도전성 잉크 중의 금속 나노 와이어 및 금속 미립자의 금속은 적어도 일부에 금속 산화물을 포함해도 좋다.
금속의 종류로서는 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 철, 코발트, 아연, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 카드뮴, 오스뮴, 이리듐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류 및 이들 금속을 조합시킨 합금 등을 들 수 있다. 낮은 표면 저항이며 또한 높은 전광선 투과율을 갖는 도막을 얻기 위해서는 금, 은 및 구리 중 어느 하나를 적어도 1종류 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 1종류를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 최적인 실시형태로서는 은을 들 수 있다.
투명 도전성 잉크 중의 금속 나노 와이어의 지름의 굵기, 장축의 길이 및 애스펙트비는 일정 분포를 갖는 것이 바람직하다. 이 분포는 본 실시형태의 투명 도전성 잉크로부터 얻어지는 도막이 전광선 투과율이 높으며, 또한 표면 저항이 낮은 도막이 되도록 선택된다. 구체적으로는 금속 나노 와이어의 지름의 굵기의 평균은 1㎚ 이상 500㎚ 이하가 바람직하고, 5㎚ 이상 200㎚ 이하가 보다 바람직하고, 5㎚ 이상 100㎚ 이하가 더 바람직하고, 10㎚ 이상 100㎚ 이하가 특히 바람직하다. 또한, 금속 나노 와이어의 장축의 길이의 평균은 1㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 1㎛ 이상 50㎛ 이하가 보다 바람직하고, 2㎛ 이상 50㎛ 이하가 더 바람직하고, 5㎛ 이상 30㎛ 이하가 특히 바람직하다. 금속 나노 와이어는 지름의 굵기의 평균 및 장축의 길이의 평균이 상기 범위를 만족시킴과 아울러 애스펙트비의 평균이 2 이상인 것이 바람직하고, 10 이상인 것이 보다 바람직하고, 100 이상인 것이 더 바람직하고, 200 이상인 것이 특히 바람직하다. 여기에서, 애스펙트비는 금속 나노 와이어의 지름의 평균적인 굵기를 b, 장축의 평균적인 길이를 a로 근사시킨 경우, a/b로 구해지는 값이다. a 및 b는 주사 전자 현미경을 사용해서 측정할 수 있다. 투명 도전성 잉크 중의 상기 금속 나노 와이어의 농도를 컨트롤해서 와이어끼리의 뒤얽힘에 의해 도전성을 확보함으로써 투명 도전막으로 할 수 있다.
금속 나노 와이어를 포함하는 투명 도전성 잉크에 있어서의 금속 나노 와이어의 함유량은 금속 나노 와이어의 양호한 분산성 및 투명 도전성 잉크로부터 얻어지는 도막의 양호한 패턴 형성성, 높은 도전성 및 양호한 광학 특성의 관점으로부터 투명 도전성 잉크 총질량에 대해서 금속 나노 와이어가 0.01~10질량%의 양이며, 보다 바람직하게는 0.05~2질량%의 양이다. 금속 나노 와이어가 0.01질량% 미만이면 소망의 도전성을 확보하기 위해서는 투명 도전막층을 매우 두껍게 인쇄할 필요가 있어 인쇄의 난이도가 높아지고, 또한 건조시에 패턴이 유지되기 어려워진다. 또한, 10질량%를 초과하면 소망의 투명도를 확보하는 데에는 매우 얇게 인쇄할 필요가 있어 이 계열도 인쇄가 어려워진다. 금속 나노 와이어를 사용하는 경우에는 투명성을 확보하기 위해서 후술하는 금속 미립자를 사용하는 경우에 비해 배합량을 적게 할 필요가 있다.
금속 미립자를 사용하는 경우에는 구 형상의 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 금속 미립자를 사용하는 경우에는 도전성을 발현시키기 위해서는 입자끼리를 접촉시킬 필요가 있지만, 그러기 위해서는 투명 도전성 잉크 중의 금속 미립자의 농도를 높게 할 필요가 있고, 도 1 등과 같이 전극 영역을 면, 즉 솔리드막 형상으로 인쇄한 것으로는 투명해지지 않는다. 그 때문에, 금속 미립자를 사용한 경우에는 도 6에 나타내는 바와 같이 제 1 전극 영역(12) 및 제 1 전극 접속 영역(16)을 세선으로 형성된 메시 형상으로 인쇄함으로써 투명성을 확보할 수 있다. 또한, 제 2 전극 영역(14) 및 제 2 전극 접속 영역(20)에 대해서도 마찬가지이다.
이 경우의 메시의 선폭은 10㎛ 이하가 바람직하고, 그 선 사이의 간격은 폭의 적어도 3배이며, 보다 바람직하게는 10배 이상 비울 필요가 있다. 이와 같은 선폭이 미세한 메시를 인쇄하기 위해서는 금속 미립자의 입경으로서는 3㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하이며, 500㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 여기에서, 입경이란 동적 광산란법을 사용한 입도 분포 측정 장치, 구체적으로는 NIKKISO CO., LTD.제 나노 트랙 입도 분포 측정 장치 UPA-150에 의해 측정하고, 구 근사에 의해 입경을 구한 메디안 지름(D50)을 의미한다.
금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 있어서의 금속 미립자의 함유량은 투명 도전성 잉크 총질량에 대해서 금속 미립자가 50~85질량%인 양이며, 보다 바람직하게는 60~80질량%인 양이다. 상술한 금속 나노 와이어를 사용하는 경우에 비해 금속 미립자의 배합량이 높기 때문에 보다 저저항의 막이 얻어지므로 상술한 바와 같이 전극 패턴을 미세한 메시 형상으로 인쇄해도 금속 나노 와이어를 포함하는 투명 도전성 잉크를 솔리드 인쇄한 경우와 동등한 특성이 얻어진다.
투명 도전성 잉크 중에는 필요에 따라서 환원제 등의 다른 성분을 함유해도 좋다. 나노 와이어 및 나노 입자의 재료로서 구리 등의 산화하기 쉬운 금속 또는 금속 산화물을 사용하는 경우에는 환원제를 배합시키는 것이 바람직하다. 환원제로서는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 시클로헥산올, 테르피네올과 같은 알코올 화합물, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올, 포름산, 아세트산, 옥살산, 숙신산과 같은 카르복실산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 벤즈알데히드, 옥틸알데히드와 같은 카르보닐 화합물, 아세트산 에틸, 아세트산 부틸, 아세트산 페닐과 같은 에스테르 화합물, 헥산, 시클로헥산, 옥탄, 톨루엔, 나프탈렌, 데칼린과 같은 탄화수소 화합물도 사용할 수 있다. 이 중에서 환원제의 효율을 고려하면 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜이나 글리세린 등의 다가 알코올, 포름산, 아세트산, 옥살산과 같은 카르복실산이 적합하다. 또한, 다가 알코올의 분류에 들어가는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜은 바인더 수지로서도 기능하기 때문에 적합하다.
상기 기판(10)은 단단해도 좋고, 구부러지기 쉬워도 좋다. 또한, 착색되어 있어도 좋지만, 높은 광선 투과율과 낮은 헤이즈값을 갖는 것이 바람직하다. 그래서, 기판(10)의 재료로서는, 예를 들면 무기 유리, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 아크릴 수지, 폴리아릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리프로필렌이나 폴리-4-메틸펜텐-1과 같은 쇄상 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀(시클로올레핀코폴리머(COC), 시클로올레핀폴리머(COP)), 폴리염화비닐 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 롤 투 롤로 실시하는 것을 고려하면 폴리에스테르 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
기판(10)의 두께로서는 두께가 지나치게 얇으면 도포 공정시의 강도나 건조시의 치수 안정성에 문제가 발생하고, 너무 두꺼워지면, 예를 들면 롤 투 롤 공정을 행하기 어려워지므로 12㎛~500㎛, 보다 바람직하게는 25㎛~188㎛가 바람직하다. 표면의 접착성을 개선하기 위해서 이접착 처리한 것이나 코로나 처리, 플라스마 처리를 투명성이 손상되지 않는 범위에서 실시해도 좋다.
또한, 상기 투명 절연층(18), 오버코트층(26)의 재료는 광선 투과율이 높은 수지일 필요가 있고, 환상 폴리올레핀(시클로올레핀코폴리머(COC), 시클로올레핀폴리머(COP)), 폴리카보네이트, 에폭시 수지(페녹시 타입), 폴리비닐부티랄, 에틸렌아세트산 비닐 공중합체, 에틸렌비닐알코올 공중합체, 아크릴 수지, 알릴에스테르 수지, 에폭시아크릴레이트 수지, 우레탄아크릴레이트 수지 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같이 제 1 소결 공정, 제 2 소결 공정, 인출 전극 소결 공정 등에 있어서 펄스광이 사용되지만, 본 명세서 중에 있어서 「펄스광」이란 광 조사 기간(조사 시간)이 단시간인 광이며, 광 조사를 복수회 반복하는 경우에는 도 7에 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 7에서는 펄스광의 광 강도가 일정하도록 나타내고 있지만, 1회의 광 조사 기간(on) 내에서 광 강도가 변화되어도 좋다. 상기 펄스광은 제논 플래시 램프 등의 플래시 램프를 구비하는 광원으로부터 조사된다. 이와 같은 광원을 사용해서 상기 기판(10)에 형성된 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 제 2 전극 접속 영역(20), 제 1 인출 전극(22) 및 제 2 인출 전극(24) 중의 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자에 펄스광을 조사한다. n회 반복 조사하는 경우에는 도 7에 있어서의 1사이클(on+off)을 n회 반복한다. 또한, 반복 조사하는 경우에는 다음 펄스광 조사를 행할 때에 기재를 실온 부근까지 냉각할 수 있도록 하기 위해서 기판(10)측으로부터 냉각하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 펄스광으로서는 1pm~1m의 파장 범위의 전자파를 사용할 수 있고, 바람직하게는 10㎚~1000㎛의 파장 범위의 전자파(원자외로부터 원적외까지), 더 바람직하게는 100㎚~2000㎚의 파장 범위의 전자파를 사용할 수 있다. 이와 같은 전자파의 예로서는 감마선, X선, 자외선, 가시광, 적외선, 마이크로파, 마이크로파보다 장파장측의 전파 등을 들 수 있다. 또한, 열에너지로의 변환을 고려한 경우에는 파장이 너무 짧은 경우에는 기판(10), 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 제 2 전극 접속 영역(20), 제 1 인출 전극(22) 및 제 2 인출 전극(24) 등으로의 데미지가 커서 바람직하지 않다. 또한, 파장이 지나치게 긴 경우에는 효율적으로 흡수해서 발열할 수 없으므로 바람직하지 않다. 따라서, 파장의 범위로서는 상술한 파장 중에서도 특히 자외로부터 적외의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~2000㎚의 범위의 파장이다.
펄스광의 1회의 조사 시간(on)은 광 강도에도 의하지만, 20마이크로초~50밀리초의 범위가 바람직하다. 20마이크로초보다 짧으면 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자의 소결이 진행되지 않고, 도전막의 성능 향상의 효과가 낮아진다. 또한, 50밀리초보다 길면 광열화, 열열화에 의해 기판(10) 등에 악영향을 미치는 경우가 있고, 또한 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자가 날아가기 쉬워진다. 보다 바람직하게는 40마이크로초~10밀리초이다. 상기 이유에 의해 본 실시형태에서는 연속광이 아니라 펄스광을 사용한다. 펄스광의 조사는 단발로 실시해도 효과는 있지만, 상기한 바와 같이 반복 실시할 수도 있다. 반복 실시하는 경우 조사 간격(off)은 20마이크로초~5초, 보다 바람직하게는 2000마이크로초~2초의 범위로 하는 것이 바람직하다. 20마이크로초보다 짧으면 연속광에 가까워져버리고, 1회의 조사 후에 방냉되는 틈도 없이 조사되므로 기판(10) 등이 가열되어 온도가 높아져서 열화될 가능성이 있다. 또한, 5초보다 길면 프로세스 시간이 길어지므로 바람직하지 않다.
(제 2 실시형태)
도 8~도 11에는 실시형태 2에 의한 정전 용량식 터치 패널용 투명 도전 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 투명 도전 기판의 예의 평면도가 나타내어지고, 동일한 구성 요소에는 동일 부호가 붙어 있다. 도 8에 있어서 기판(10)의 한쪽의 주면에 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해 상기 투명 도전성 잉크로 복수의 제 1 전극 영역(12)과, 인접하는 제 1 전극 영역(12) 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역(16)을 포함하는 제 1 전극 패턴을 인쇄한다(제 1 전극 패턴 인쇄 공정). 사용하는 투명 도전성 잉크는 제 1 실시형태에서 사용한 것과 마찬가지이다.
상기 제 1 전극 영역(12)과 제 1 전극 접속 영역(16)을 포함하는 제 1 전극 패턴을 기판(10)의 한쪽의 주면에 인쇄한 후, 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조 및/또는 경화시킨다.
그 후 제 1 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결한다(제 1 전극 패턴 소결 공정). 이것에 의해 제 1 전극 패턴에 도전성이 부여된다.
이어서, 도 9에 나타내어지는 바와 같이 상기 제 1 전극 패턴 상에 상기 제 1 전극 접속 영역(16)의 전체를 피복함과 아울러 상기 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적의 투명 절연층(18)을 형성한다(투명 절연층 형성 공정).
이어서, 도 10에 나타내어지는 바와 같이 상기 투명 절연층(18)의 형성 후, 상기 투명 도전성 잉크에 의해 투명 절연층(18) 상에 복수의 제 1 전극 영역(12)과는 투영면 상에서 다른 위치에 형성되는 복수의 제 2 전극 영역(14)과, 인접하는 제 2 전극 영역(14) 사이를 전기적으로 또한 제 1 전극 접속 영역(16)과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역(20)을 포함하는 제 2 전극 패턴을 인쇄한다(제 2 전극 패턴 인쇄 공정).
도 10의 예에서는 제 1 전극 영역(12) 및 제 1 전극 접속 영역(16)과 제 2 전극 영역(14) 및 제 2 전극 접속 영역(20)이 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적의 투명 절연층(18)에 의해 절연되어 있는 점을 제외하고, 제 1 전극 영역(12)과 제 2 전극 영역(14)의 형상 및 제 1 전극 접속 영역(16)과 제 2 전극 접속 영역(20)의 교차 각도(예를 들면, 직교) 등은 실시형태 1과 마찬가지이다. 투명 절연층을 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적으로 하고 있는 이유는 그 후에 인쇄하는 인출 전극과 제 1 전극 영역(12) 중 적어도 일단을 접속할 수 있게 하기 위해서이다.
상기 제 2 전극 영역(14)과 제 2 전극 접속 영역(20)을 포함하는 제 2 전극 패턴을 기판(10)의 한쪽의 주면에 인쇄한 후, 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조 및/또는 경화시킨다.
그 후 제 2 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결한다(제 2 전극 패턴 소결 공정). 이것에 의해 제 2 전극 패턴에 도전성이 부여된다.
또한, 상기 제 2 전극 패턴 소결 공정 후에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크에 의해 배열의 단부에 위치하는 제 1 전극 영역(12)에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극(22)과, 배열의 단부에 위치하는 제 2 전극 영역(14)에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극(24)을 인쇄하고(인출 전극 인쇄 공정), 상기 인쇄된 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)을 오븐에 의한 가열, 원적외 램프를 사용한 광 조사에 의한 가열 등에 의해 건조 및/또는 경화한 후 제 1 인출 전극(22)과 제 2 인출 전극(24)에 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결한다(인출 전극 소결 공정). 이것에 의해 도 11에 나타내는 바와 같이 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)의 각 배열의 단부에 배치된 1개의 전극 영역에 제 1, 제 2 인출 전극(22, 24)이 접속된 투명 도전 기판이 제조된다.
제 1, 제 2 전극 영역(12, 14)의 형성에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용하는 경우에는 상기 제 1 전극 패턴 인쇄 공정에 있어서 투명 도전성 잉크에 의해 배열의 단부에 위치하는 제 1 전극 영역(12)에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극(22)을 동시에 인쇄한 후 건조 및/또는 경화하고, 상기 제 1 전극 패턴 소결 공정에 있어서 제 1 인출 전극(22)에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하고, 상기 제 2 전극 패턴 인쇄 공정에 있어서 투명 도전성 잉크에 의해 배열의 단부에 위치하는 제 2 전극 영역(14)에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극(24)을 동시에 인쇄한 후 건조 및/또는 경화하고, 상기 제 2 전극 패턴 소결 공정에 있어서 건조 후의 제 2 인출 전극(24)에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결할 수도 있다. 이것에 의해 도 11에 나타내어지는 바와 같이 제 1 전극 영역(12) 및 제 2 전극 영역(14)의 각 배열의 단부에 배치된 1개의 전극 영역에 제 1, 제 2 인출 전극(22, 24)이 접속된 투명 도전 기판이 제조된다.
또한, 전극 영역의 형성에 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용하는 경우에는 제 1 실시형태와 마찬가지로 상기 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 제 2 전극 접속 영역(20)을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 구성하는 것이 적합하다. 이것에 의해 제 1 전극 영역(12), 제 2 전극 영역(14), 제 1 전극 접속 영역(16), 제 2 전극 접속 영역(20), 제 1 인출 전극(22) 및 제 2 인출 전극(24)이 형성되어 있는 영역에 있어서의 광의 투과율을 향상시키고, 이러한 영역의 투명성을 확보할 수 있다.
10 : 기판 12 : 제 1 전극 영역
14 : 제 2 전극 영역 16 : 제 1 전극 접속 영역
18 : 투명 절연층 20 : 제 2 전극 접속 영역
22 : 제 1 인출 전극 24 : 제 2 인출 전극
26 : 오버코트층

Claims (14)

  1. 기판의 한쪽의 주면 상에 복수의 제 1 전극 영역이 인접하는 상기 제 1 전극 영역 사이에서 전기적으로 접속된 제 1 전극 패턴과, 복수의 제 2 전극 영역이 인접하는 제 2 전극 영역 사이에서 전기적으로 접속된 제 2 전극 패턴이 전기적으로 분리되어서 형성되어 있는 투명 도전 기판의 제조 방법으로서,
    상기 제 1 및 제 2 전극 영역을 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 각각 소정의 패턴 형상으로 인쇄하는 공정과, 상기 소정의 패턴 형상으로 인쇄된 제 1 및 제 2 전극 영역에 펄스광을 조사해서 인쇄된 투명 도전성 잉크에 포함되는 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  2. 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 복수의 제 1 전극 영역과 복수의 제 2 전극 영역을 동일 평면 상의 다른 위치에 인쇄하는 전극 영역 인쇄 공정과,
    상기 투명 도전성 잉크에 의해 인접하는 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 인쇄하는 제 1 전극 접속 영역 인쇄 공정과,
    상기 제 1 전극 영역, 제 2 전극 영역 및 제 1 전극 접속 영역에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 1 소결 공정과,
    상기 제 1 소결 공정 후에 상기 제 1 전극 접속 영역의 표면을 투명 절연층으로 피복하는 제 1 전극 접속 영역 피복 공정과,
    상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 투명 절연층의 표면 위를 통과해서 상기제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 상기 제 1 전극 접속 영역과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 인쇄하는 제 2 전극 접속 영역 인쇄 공정과,
    상기 제 2 전극 접속 영역에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속미립자를 소결하는 제 2 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 접속 영역과 상기 제 2 전극 접속 영역이 직교하는 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 소결 공정 후에 금속 성분이 금속 미립자인 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극과 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하는 인출 전극 인쇄 공정과,
    상기 제 1 인출 전극과 제 2 인출 전극에 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 인출 전극 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 투명 도전성 잉크로서 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용해서,
    상기 전극 영역 인쇄 공정에 있어서 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 제 1 전극 영역 및 제 2 전극 영역을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 형성하고, 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극과 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하고,
    상기 제 1 소결 공정에 있어서 상기 제 1 인출 전극과 제 2 인출 전극에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 영역, 제 2 전극 영역, 제 1 전극 접속 영역, 투명 절연층, 제 2 전극 접속 영역, 제 1 인출 전극 및 제 2 인출 전극을 형성한 후에 이들을 형성한 기판 상에 오버코트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  7. 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 포함하는 투명 도전성 잉크에 의해 복수의 제 1 전극 영역과 인접하는 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 한 방향으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 포함하는 제 1 전극 패턴을 인쇄하는 제 1 전극 패턴 인쇄 공정과,
    상기 제 1 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 1 전극 패턴 소결 공정과,
    상기 제 1 전극 패턴 상에 상기 제 1 전극 접속 영역의 전체를 피복함과 아울러 상기 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적의 투명 절연층을 형성하는 투명 절연층 형성 공정과,
    상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 투명 절연층 상에 상기 제 1 전극 영역과는 투영면 상에서 다른 위치에 복수의 제 2 전극 영역과 인접하는 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 또한 상기 제 1 전극 접속 영역과는 다른 방향으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 포함하는 제 2 전극 패턴을 인쇄하는 제 2 전극 패턴 인쇄 공정과,
    상기 제 2 전극 패턴에 펄스광을 조사해서 금속 나노 와이어 또는 금속 미립자를 소결하는 제 2 전극 패턴 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 접속 영역과 상기 제 2 전극 접속 영역이 직교하는 방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 패턴 소결 공정 후에 금속 성분이 금속 미립자인 상기 투명 도전성 잉크에 의해 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극과 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하는 인출 전극인쇄 공정과,
    상기 제 1 인출 전극과 제 2 인출 전극에 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 인출 전극 소결 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명 도전성 잉크로서 금속 성분이 금속 미립자인 투명 도전성 잉크를 사용해서 상기 제 1 전극 패턴 인쇄 공정에 있어서 상기 제 1 전극 영역을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 형성하고, 상기 제 1 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 1 인출 전극을 인쇄하고,
    상기 제 1 전극 패턴 소결 공정에 있어서 상기 제 1 인출 전극에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하고,
    상기 제 2 전극 패턴 인쇄 공정에 있어서 상기 제 2 전극 영역을 격자 형상의 세선에 의해 메시 형상으로 형성하고, 상기 제 2 전극 영역에 전기적으로 접속되는 제 2 인출 전극을 인쇄하고,
    상기 제 2 전극 패턴 소결 공정에 있어서 상기 제 2 인출 전극에도 펄스광을 조사해서 금속 미립자를 소결하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 영역, 제 1 전극 접속 영역, 투명 절연층, 제 2 전극 영역, 제 2 전극 접속 영역, 제 1 인출 전극 및 제 2 인출 전극을 형성한 후에 이들을 형성한 기판 상에 오버코트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판의 제조 방법.
  12. 기판의 한쪽의 주면에,
    제 1 전극 영역과, 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 1 전극 패턴과,
    제 2 전극 영역과, 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 2 전극 패턴을 구비하고,
    상기 제 1 전극 영역과 상기 제 2 전극 영역이 동일 평면 상에서 다른 위치에 배치되고,
    상기 제 1 전극 접속 영역과 상기 제 2 전극 접속 영역이 공간적으로 분리되어 있는 상태로 교차하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 접속 영역이 이것과 대략 같은 형상의 투명 절연층으로 표면을 피복하고, 상기 제 2 전극 접속 영역이 상기 투명 절연층의 표면 위를 통과하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
  14. 기판의 한쪽의 주면에,
    제 1 전극 영역과, 상기 제 1 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 1 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 1 전극 패턴과,
    상기 제 1 전극 영역과는 투영면 상에서 다른 위치에 형성되는 제 2 전극 영역과, 상기 제 2 전극 영역 사이를 전기적으로 접속하는 제 2 전극 접속 영역을 포함하고, 소결 금속으로 형성된 제 2 전극 패턴과,
    상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴 사이에 개재되어 상기 제 1 전극 접속 영역의 전체를 피복함과 아울러 상기 제 1 전극 패턴의 형성 영역보다 소면적의 투명 절연층을 구비하고, 상기 제 1 전극 패턴과 제 2 전극 패턴과는 서로 교차하는 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 투명 도전 기판.
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