KR20170118849A - 광 투과성 도전 재료 - Google Patents

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미쓰비시 세이시 가부시키가이샤
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Abstract

광 투과성 지지체 상에, 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴을 갖는 광 투과성 도전 재료로서, 상기 단위 도형이, 주 격자와, 새틀라이트 격자의 조합으로 이루어지며, 주 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 주 격자에 인접하는 격자의 수가, 새틀라이트 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 새틀라이트 격자에 인접하는 격자의 수보다 많으며, 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 최장 거리가, 상기 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭보다 긴 것을 특징으로 하는 광 투과성 도전 재료.

Description

광 투과성 도전 재료
본 발명은, 터치 패널, 유기 EL 재료, 태양 전지 등에 이용되는 광 투과성 도전 재료에 관한 것이고, 투영형 정전 용량 방식 터치 패널에 적절하게 이용되며, 단층 정전 용량 방식 터치 패널에 특히 적절하게 이용되는 광 투과성 도전 재료에 관한 것이다.
PDA(퍼스널·디지털·어시스턴트), 노트 PC, 스마트폰, 태블릿 등의 스마트 디바이스, OA 기기, 의료기기, 혹은 자동차 내비게이션 시스템 등의 전자기기에 있어서는, 이들 디스플레이에 입력 수단으로서 터치 패널이 널리 이용되고 있다.
터치 패널에는, 위치 검출의 방법에 따라, 광학 방식, 초음파 방식, 저항막 방식, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다. 저항막 방식의 터치 패널은, 광 투과성 도전 재료와 광 투과성 도전층이 부착된 유리가 스페이서를 개재하여 대향 배치되어 있고, 광 투과성 도전 재료에 전류를 흐르게 하여 광 투과성 도전층이 부착된 유리에 있어서의 전압을 계측하는 구조로 되어 있다. 한편, 정전 용량 방식의 터치 패널은, 광 투과성 지지체 상에 광 투과성 도전층을 갖는 광 투과성 도전 재료를 기본적 구성으로 하고, 가동 부분이 없는 것을 특징으로 하기 때문에, 높은 내구성 및 높은 광 투과성을 갖는다. 이로 인해 정전 용량 방식의 터치 패널은 여러가지 용도에 있어서 적용되며, 그 중에서도 투영형 정전 용량 방식의 터치 패널은, 다점 동시 검출을 할 수 있기 때문에, 스마트폰이나 태블릿 PC 등에 널리 이용되고 있다.
종래, 터치 패널 용도의 투명 전극(광 투과성 도전 재료)으로는 일반적으로, ITO(인듐-주석 산화물) 도전막으로 이루어지는 광 투과성 도전층이 광 투과성 지지체 상에 형성된 것이 사용되어 왔다. 그러나, ITO 도전막은 굴절률이 크기 때문에 광의 표면 반사가 많으므로, ITO 도전막을 이용한 광 투과성 도전 재료에서는, 전체 광선 투과율이 저하하는 문제나, 가요성이 낮기 때문에 굴곡했을 때에 ITO 도전막에 균열이 발생하고 전기 저항값이 높아지는 등의 문제가 있었다.
ITO 도전막을 대신하는 광 투과성 도전층을 이용한 광 투과성 도전 재료로서, 광 투과성 지지체 상에 그물코 형상을 갖는 금속 세선 패턴을 갖는 메탈 메쉬 재료가 각광을 받고 있다. 이 메탈 메쉬 재료를 제조하는 방법으로는, 하지 금속층을 갖는 지지체 상에 얇은 촉매층을 형성하고, 그 위에, 레지스트를 이용한 패턴을 형성한 후, 도금법에 의해 레지스트 개구부에 금속층을 적층하며, 마지막에 레지스트층 및 레지스트층에서 보호된 하지 금속을 제거함으로써, 그물코 형상을 갖는 금속 세선 패턴을 형성하는 세미 애디티브 방법이나, 은염 감광 재료를 이용하는 은염 사진법, 은염 확산 전사법 등의 방법이 제안되고 있다.
이들의 방법으로 제작되는 메탈 메쉬 재료는, ITO 도전막을 이용한 광 투과성 도전 재료에 비해, 높은 도전성과 높은 광 투과성을 양립시킬 수 있고, 높은 가요성을 갖는 등 여러가지 이점이 있다. 그 중에서도, 은으로 금속 세선을 형성할 수 있는 은염 확산 전사법은, 균일한 선폭을 재현할 수 있는 것에 더해, 은은 금속 중에서도 가장 도전성이 높기 때문에, 다른 방식에 비해, 보다 가는 선폭으로 높은 도전성을 얻을 수 있다.
상기 서술한 메탈 메쉬 재료는, 도전성을 갖는 금속 세선 자체에 광 투과성은 없으나, 그물코 형상의 패턴을 가짐으로써 광 투과성과 도전성을 양립한다. 이 그물코 형상으로는, 예를 들어 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 등에 기재되어 있는, 사각형, 팔각형 등의 다각형이나, 원, 타원 등의 공지의 규칙 도형을 단위 도형으로 하고, 그 단위 도형이 반복되어 이루어지는 그물코 형상이 알려져 있다. 또, 특허 문헌 3 등에 기재되어 있는 특수한 규칙 도형을 단위 도형으로 하고, 그 단위 도형이 반복되어 이루어지는 그물코 형상 등이 알려져 있다.
상기한 메탈 메쉬 재료를, 예를 들어 투영형 정전 용량 방식을 이용한 터치 패널 등의, 광 투과성 도전층 중에 회로 패턴을 갖는 응용 용도로 이용하려면, 그물코 형상의 금속 세선 패턴에 단선부를 설치하여 도통 부분을 구분하고, 한 장의 시트 중에 복수의 회로(센서부)를 설치하는 것이 일반적으로 행해진다. 이러한 용도에 있어서, 상기한 규칙 도형을 단위 도형으로 한 그물코 형상의 금속 세선 패턴은, 일반적으로, 폭이 좁은 회로 패턴에 대응하기 쉽다고 하는 이점이 있지만, 액정 디스플레이와 같은 규칙 패턴을 갖는 구조체에 겹쳐 이용하는 경우에는 모아레(moire)가 나오기 쉽다. 한편, 불규칙한 그물코 형상의 금속 세선 패턴에서는 모아레는 나오기 어려우나, 폭이 좁은 회로 패턴에 적용한 경우는, 도전성에 편차가 커지는 등의 결점이 존재하기 때문에, 적용하기 어렵다. 이로 인해, 응용 용도의 특징에 따라 규칙 도형을 단위 도형으로 한 그물코 형상과 불규칙한 그물코 형상은 구분되어져 있다.
상기 광 투과성 도전층에서는 일반적으로, 제1 방향으로 연장되고, 제1 방향에 대해 수직인 방향으로 나열된 열 전극(그물코 형상의 금속 세선 패턴으로 이루어지는 열 전극)이 회로 패턴으로서 이용된다. 그리고, 센서의 감도를 올리기 위해, 열 전극의 폭이 매우 좁아져 있는 광 투과성 도전층도 있다. 이러한 경우에는, 상기 서술한 규칙 도형을 단위 도형으로 한 그물코 형상의 금속 세선 패턴이 적절하게 이용된다. 또 종래, 투영형 정전 용량 방식을 이용한 터치 패널로는, ITO 도전막이나 그물코 형상의 금속 세선 패턴으로 이루어지는 광 투과성 도전층을 2층 겹춘 2층 정전 용량 방식 터치 패널이 일반적으로 이용된다. 그러나 최근, 단층의 광 투과성 도전층만을 갖는 광 투과성 도전 재료를 이용한 단층 정전 용량 방식 터치 패널도, 예를 들어 특허 문헌 4 등에서 제안되어 있다. 단층 정전 용량 방식 터치 패널에서는, 광 투과성 도전층에 특수한 패턴을 형성함으로써 위치 검출을 가능하게 하고 있다. 이와 같이, 단층 정전 용량 방식 터치 패널에서는 광 투과성 도전층을 겹추지 않기 때문에, 2층 정전 용량 방식 터치 패널에 비해 높은 광 투과성을 갖는 점을 특징으로 하고 있다.
상기한 단층 정전 용량 방식 터치 패널에서는, 예를 들어 특허 문헌 4에 기재되어 있듯이, 광 투과성 영역(특허 문헌 4의 도 3에 있어서의 301) 중에, 정전 용량을 감지하는 센서부(동 도면에 있어서의 304)와, 센서부에서 감지한 용량의 변화를 외부에 취출하기 위한 광 투과성 배선부(동 도면에 있어서의 302)가 배치되어 있는 경우가 있다. 이 광 투과성 배선부는, 가능한 한 면적을 차지하지 않는 가는 형상으로, 또한 센서부와는 구분되며 일괄하여 배치된다. 또 광 투과성 배선부는, 비교적 긴 직선 형상, 혹은 비교적 긴 꺽여진 선의 형상으로 구성되어 있는 것이 많다. 메탈 메쉬 재료를 이용하여 단층 정전 용량 방식 터치 패널을 제작하려고 하면, 이 긴 선형상의 광 투과성 배선부는 시인성이 높기 때문에 눈에 띄어 버리므로, 예를 들어 상기 서술한 특허 문헌 3에 제안되어 있듯이, 광 투과성 배선부는 센서부와 같은 그물코 형상으로 이루어지는 금속 세선 패턴에 의해 구성된다.
일본국 특허 공개 2002-223095호 공보 일본국 특허 공개 2012-519329호 공보 일본국 특허 공개 2014-241132호 공보 일본국 특허 공개 2011-181057호 공보
터치 패널은 일반적으로, 장방형의 디스플레이에 겹쳐 이용되고, 상기 디스플레이에는 블랙 매트릭스나 액정 셀, 발광 셀 등의 소자가 넣어져 있다. 통상 이들 소자는, 디스플레이의 변(외곽의 변)에 평행, 혹은 수직으로 나열되어 있다. 상기 서술한 대로, 폭이 좁은 열 전극을 갖는 터치 패널(감도가 높은 터치 패널)에서는, 규칙 도형을 단위 도형으로 하는 그물코 형상의 금속 세선 패턴이 바람직하게 이용되나, 한편으로 규칙 도형을 단위 도형으로 하면 모아레가 발생하기 쉽다. 또한, 모아레란 복수의 주기적 패턴을 겹쳤을 때에 시인되는 의도하지 않은 모양으로, 특히 망점이라고 하는 주기 패턴을 겹쳐 사용하는 컬러 인쇄 분야 등에서는 예로부터 알려진 현상이며, 외관의 점으로부터 그 발생은 문제가 된다. 그 발생 기구와 개선 대책에 대해서는 예를 들어 「표준 DTP 출력 강좌((주) 쇼에이사 1997년 9월 30일 발행)」 138페이지 등에 기재되어 있다. 그물코 형상의 금속 세선 패턴과 디스플레이의 소자의 모아레에는, 디스플레이의 소자가 나열된 각도(디스플레이의 변의 방향에 상당하고, 이하, "X방향", Y방향"이라고 칭한다)와, 금속 세선 패턴의 금속 세선의 방향과의 각도차가 적음으로써 발생하는 각도의 모아레와, X, Y 각각의 방향의 소자의 반복 주기와, 동 방향의 금속 세선 패턴의 단위 도형의 반복 주기(따라서 단위 도형의 X, Y 각각의 방향의 폭)의 차가 적음으로써 발생하는 주기의 모아레의 두 개로 이루어진다. 따라서, 단위 도형으로서 규칙 도형을 선택할 때에는, 모아레를 피하기 위해, 단위 도형의 X, Y 각각의 방향의 폭이 디스플레이의 소자의 X, Y 각각의 방향의 주기와 어긋나 있으며, 단위 도형을 형성하는 금속 세선의 변의 각도가 X, Y 양 방향과는 떨어진 각도를 선택할 필요가 있다.
또 상기 서술한 대로, 2층 정전 용량 방식 터치 패널의 감도를 높게 하기 위해 열 전극의 폭을 좁게 하려고 하면, 열 전극의 폭방향에 있어서의 단위 도형의 폭을 좁게 하지 않으면, 그 좁은 열 전극 내에, 도전성을 확보하기 위해 필요한 수의 단위 도형이 들어가지 않는다. 열 전극의 폭방향에 있어서의 단위 도형의 폭이 넓으면, 열 전극의 폭방향에 들어가는 단위 도형의 수가 적어져 열 전극의 저항이 높아지며, 그로 인해 반대로 감도가 저하하거나, 경우에 따라서는 열 전극이 단선해 버리는 경우가 있다. 또, 열 전극의 폭방향에 있어서의 단위 도형의 폭을 좁게 하면, 열 전극이 연장되는 방향에 있어서의 단위 도형의 폭을 넓게 하지 않으면, 광 투과성이 악화된다. 광 투과성을 악화시키지 않도록, 열 전극이 연장되는 방향에 있어서의 단위 도형의 폭을 넓게 한 경우에는, 단위 도형을 형성하는 변의 각도가 X, Y 중 어느 한 방향에 가까워져, 각도의 모아레가 발생하기 쉬워진다. 여기에 기술한 바와 같이, 좁은 열 전극폭을 갖는 정전 용량 방식 터치 패널을 이용한 경우에 모아레가 발생하기 어렵고, 열 전극의 저항을 낮출 수 있는 메탈 메쉬 재료의 광 투과성 도전 재료가 요구되고 있다.
또한 상기 서술한 대로, 단층 정전 용량식 터치 패널에 있어서는, 비교적 긴 직선 형상, 혹은 비교적 긴 꺽여진 선 형상의 광 투과성 배선부를 광 투과성 영역 내(디스플레이의 액티브 에리어 내)에 갖는다. 이 광 투과성 배선부에는 센서로서의 기능이 없기 때문에, 가능한 한 그 차지하는 면적을 작게 하는 것이 바람직하며, 그로 인해 광 투과성 배선부의 전유 면적이 작아지는 단위 도형이 적절히 선택된다. 그러나, 종래부터 알려진 일반적인 방법에서는 이하의 설명과 같이, 광 투과성 배선부의 전유 면적을 작게 하기엔 한계가 있었다.
도 1은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도이다. 도 1에 있어서 a-1은, 예를 들어 ITO 도전막 등의 광 투과성 도전층을 이용한 경우의, 솔리드 배선(폭 넓은 전체 채움 패턴의 배선)이 일괄되어 배치된 광 투과성 배선부(31)를 도시하는 도이고, 이 광 투과성 배선 부분은 배선부(01)와 비배선부(02)로 구성된다. a-1을 일반적인 그물코 형상의 금속 세선 패턴으로 구성한 구체예를 도시한 도가 a-2~a-7이다. 금속 세선 패턴의 특징으로서, 전기가 흐르는 부분(a-1에 있어서의 배선부(01))은 금속 세선 패턴으로 이루어지는 단위 도형(마름모꼴 등)을 늘어놓음으로써 광 투과성 배선부로 하는데, 전기가 흐르지 않는 부분(a-1에 있어서의 비배선부(02))에 아무것도 패턴을 형성하지 않으면, 배선부(01)와 비배선부(02)에서 그 경계가 시인되어 버린다고 하는 시인성의 문제가 있다. 이로 인해, 비배선부(02)에도 단선부를 포함하는 금속 세선 패턴을 형성하는 등 하여, 배선부(01)와 비배선부(02)의 외관 상의 차이를 줄임으로써 시인성의 문제를 해결하고, 또한 배선부(01)와 비배선부(02)의 사이의 도통을 차단하거나, 혹은 배선들의 단락을 막도록 하는 것이 일반적이다. 도 1의 a-2~a-7에 있어서는, 파선부는 상기의 목적을 위해 설치된 단선부를 포함하는 금속 세선 패턴을, 실선부는 단선부가 없는 금속 세선 패턴을 각각 모식적으로 도시하고 있다.
a-2는, 배선부(01)가 금속 세선 패턴으로 이루어지는 복수의 마름모꼴(3)로 구성되고, 비배선부(02)가 단선부를 포함하는 금속 세선 패턴(더미부)으로 이루어지는 복수의 마름모꼴(4)로 구성되는 광 투과성 배선부를 도시한 도이다. 이 예에서는 마름모꼴(4)의 존재에 의해 광 투과성 배선부(31)가 시인되어 버린다고 하는 문제는 해결된다. 한편 상기 서술한 대로, 광 투과성 배선부(31)가 차지하는 면적은 가능한 한 작게 하고 싶다고 하는 요망이 있으며, 그러기 위해서는 배선부(01)와 비배선부(02)의 폭을 좁게 할 필요가 있다. 배선부(01)의 폭을 좁게 하는 방법으로서 들 수 있는 것이, 단위 도형을 그것과 상사형이지만, 크기가 작은 단위 도형으로 치환하는 방법과, 도 1의 x방향에 있어서의 단위 도형의 폭을 좁게 하는 방법이다. 전자의 경우, 광 투과성이 낮아진다고 하는 문제가 있다. 또 후자의 경우, 단위 도형의 변의 각도가 도 1의 y방향에 가까워지고, 액정 디스플레이와 겹춘 경우, X, Y 양 방향(도 1의 x방향, y방향과 일치시키는 경우가 많다)에 패턴을 갖는 블랙 매트릭스 등과 모아레를 일으켜 버린다고 하는 문제를 갖는다.
a-3은 광 투과성을 유지하기 위해, 단위 도형은 a-2와 같고, 단선 위치를 바꾸며, 배선부(01)의 폭(37)은 x방향의 단위 도형의 반복 주기(35)와 같은 채로, 비배선부(02)의 폭(36)을 좁게 함으로써, 광 투과성 배선부의 전유 면적을 작게 한 예이다. a-3에 있어서 배선부(01) 중 하나인 배선부(311)는 단선부가 없는 금속 세선 패턴으로 이루어지는 마름모꼴이 늘어놓아 이루어지므로, y방향에는 도통하는 금속 세선 패턴 2개로 연결되어 있으나, 배선부(311)의 2개 근처에 배치되어 있는, 배선부(01)의 다른 1개인 배선부(312)는, 마름모꼴의 일부가 단선부를 포함하는 금속 세선 패턴으로 치환된 도형이 늘어놓아 이루어지기 때문에, 도통하는 금속 세선 패턴 1개만으로 y방향으로 연결되어 있다. 따라서, 배선부(311)와 배선부(312)에서는 도전성이 상이해지기 때문에, a-3의 광 투과성 배선부(31)를 이용하면 터치 센서로서의 동작이 나빠진다고 하는 문제가 발생한다. a-4는, 비배선부(02)의 폭(36)을 좁게 한만큼, 배선부(01)의 폭(37)을 넓게 하고, 모든 배선부(01)가, 도통하는 금속 세선 패턴 2개로 y방향으로 연결되도록 한 예이지만, a-2에 비해, 배선부(01)의 개수에 대해 광 투과성 배선부(31)가 차지하는 면적은 작아져 있지 않다. 게다가, 배선부(01)는 변함없이 2개의 금속 배선 패턴에서만 y방향으로 연결되어 있으므로, a-2에 비해 광 투과성 배선부(31)의 도전성은 향상되어 있지 않다. a-5는 비배선부(02)의 폭(36)을 좁게 하고, 동시에 더미부의 단위 도형의 x방향의 폭도 마찬가지로 좁게 한 예이다. 이 경우, 더미부의 금속 세선의 변의 각도가 y방향에 대해 얕은 각도로 되어 있기 때문에, 블랙 매트릭스와의 모아레가 발생하기 쉽다.
한편, 단위 도형이 되는 마름모꼴의 크기를 예를 들어 2배로 하면, 광 투과성 배선부(31)의 광 투과성은 높아진다. 이것을 나타낸 것이 a-6이다. a-6의 금속 세선 패턴에서는, 단선부가 없는 금속 세선(실선)과 단선부를 포함하는 금속 세선(파선)에 의해 형성되는 마름모꼴(5)로 이루어지는 단위 도형에 의해 배선부(01) 및 비배선부(02)가 구성된다. a-2의 광 투과성 배선부(31)에 비해, a-6의 광 투과성 배선부(31)의 광 투과성이 높아지는 것은 분명하다. 그러나 a-6에서는 배선부(01)가 금속 세선 1개만으로 구성되기 때문에, 제조시의 트러블에 의해 배선부(01)에 단선이 발생한 경우, 양호한 터치 센서가 얻어지는 비율, 이른바 수율이 현저하게 저하하고, 생산 신뢰성이 손상된다고 하는 문제가 발생한다. 또한, a-2의 금속 세선 패턴에서는 조금의 단선이 있더라도, 상기 단선부가, 마름모꼴(3)과, 인접하는 마름모꼴(3)의 교점부에 발생하지 않는 한, 단선되어 있지 않은 다른 1개의 금속 세선에 의해 도통은 유지되므로, 생산 신뢰성은 a-6의 광 투과성 배선부(31)에 비해 현격히 높다.
a-7은, 광투과율을 높이기 위해 a-1의 배선부(01)의 윤곽 부분에만 금속 세선 패턴(6)을 배치한 것이다. 그러나 이러한 패턴에서는 금속 패턴이 액정 디스플레이의 블랙 매트릭스와 간섭하여, 모아레가 발생한다.
본 발명의 과제는, 디스플레이와 겹쳐도 모아레가 발생하기 어렵고, 또한 높은 광 투과성과 높은 도전성을 가지며, 생산 신뢰성도 뛰어난 광 투과성 도전 재료를 제공하는 것이고, 또, 단층 정전 용량 방식 터치 패널에 이용한 경우에는, 광 투과성 영역 내에서의 광 투과성 배선부의 점유 면적을 작게 할 수 있는 광 투과성 도전 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 과제는, 광 투과성 지지체 상에, 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴을 갖는 광 투과성 도전 재료로서, 상기 단위 도형이, 주 격자와, 새틀라이트 격자의 조합으로 이루어지고, 주 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 주 격자에 인접하는 격자의 수가, 새틀라이트 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 새틀라이트 격자에 인접하는 격자의 수보다 많으며, 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 최장 거리가, 상기 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭보다 긴 것을 특징으로 하는 광 투과성 도전 재료에 의해 기본적으로 해결된다.
여기서, 주 격자 및 새틀라이트 격자가, 도형을 구성하고 있는 변 상의 임의의 1점으로부터 그 도형의 변을 따라 가면, 최종적으로 원래의 점으로 돌아올 수 있는 도형(이것을 "닫힌" 도형이라고 한다)이며, 또한 분할하면 "닫힌" 도형이 아니게 되는 도형인 것이 바람직하다.
주 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 주 격자에 인접하는 격자, 및, 새틀라이트 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 새틀라이트 격자에 인접하는 격자가, "닫힌" 도형이며, 또한 분할하면 "닫힌" 도형이 아니게 되는 도형인 것이 바람직하다.
금속 세선 패턴 중에 센서부가 되는 영역을 갖고, 센서부는, 한 방향으로 연장되는 띠형상의 도통하는 영역이, 상기 방향에 대해 수직인 방향으로 복수열 나열된 열 전극으로 구성되며, 센서부를 구성하는 금속 세선 패턴의 단위 도형은 열 전극이 연장되는 방향 및 열 전극이 나열되는 방향의 각각을 따라 반복되어 나열되어 있는 것이 바람직하다.
센서부의 열 전극이 나열되는 방향에 있어서의, 열 전극의 띠형상의 도통하는 영역의 가장 폭이 좁은 부분에 있어서, 단위 도형이, 센서부의 열 전극이 나열되는 방향으로, 3개 이상 반복되어 나열되어 있는 것이 바람직하다.
주 격자의 형상이 마름모꼴인 것이 바람직하다.
본 발명에 의해, 디스플레이와 겹쳐도 모아레가 발생하기 어렵고, 또한 높은 광 투과성과 높은 도전성을 가지며, 생산 신뢰성도 뛰어난 광 투과성 도전 재료를 제공할 수 있고, 또, 단층 정전 용량 방식 터치 패널에 이용한 경우에는, 광 투과성 영역 내에서의 광 투과성 배선부의 점유 면적을 작게 할 수 있는 광 투과성 도전 재료를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 도
도 2는 본 발명의 광 투과성 도전 재료의 일례를 도시하는 개략도
도 3은 본 발명의 광 투과성 도전 재료의 또 다른 일례를 도시하는 개략도
도 4는 단위 도형을 설명하기 위한 도
도 5는 주 격자와 새틀라이트 격자를 설명하기 위한 도
도 6은 다른 단위 도형을 가진 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도
도 7은 다른 단위 도형을 가진 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도
도 8은 다른 단위 도형을 가진 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도
도 9는 다른 단위 도형을 가진 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도
도 10은 다른 단위 도형을 가진 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도
도 11은 주 격자의 폭을 설명하기 위한 도
도 12는 본 발명의 이점을 설명하기 위한 도
도 13은 본 발명의 이점을 설명하기 위한 도
이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명하는데 있어서, 도면을 이용하여 설명하는데, 본 발명은 그 기술적 범위를 일탈하지 않는 한 여러가지 변형이나 수정이 가능하고, 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 광 투과성 도전 재료의 일례를 도시하는 개략도이다. 도 2에 있어서, 광 투과성 도전 재료(1)는 광 투과성 지지체(2) 위에, 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴으로 이루어지는 센서부(11)와, 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴으로 이루어지고, 적어도 센서부(11)와의 경계부에 단선부를 갖는 더미부(12)를 갖는다. 또 광 투과성 도전 재료(1)는, 센서부(11)와 더미부(12) 이외에, 금속 패턴으로 이루어지는 배선부(14)나 단자부(15)를 갖는다. 센서부(11)는 배선부(14)를 개재하여 단자부(15)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 단자부(15)를 통해 외부에 전기적으로 접속함으로써, 센서부(11)에서 감지한 정전 용량의 변화를 파악할 수 있다. 한편, 더미부(12)는 단자부(15)에 전기적으로 접속되어 있지 않다. 13은 금속에 의한 패턴이 존재하지 않는 비화상부이다. 또한, 본 발명에 있어서 센서부(11)와 더미부(12)는 미세한 그물코 형상의 금속 세선 패턴으로 이루어지나, 도 2에 있어서는 편의적으로, 센서부(11)의 영역과 더미부(12)의 영역의 경계를 실재하지 않는 임시 경계선(a)으로 나타내고 있다(센서부(11) 및 더미부(12)는 무지로 나타냈으나, 실제로는 금속 세선 패턴이 존재하고, 임시 경계선(a)을 따라 단선부가 존재한다). 도 2와 같은 광 투과성 도전 재료는, 센서부(11)가 연장되는 방향(도 2에서는 x방향)을 변경한 패턴의 것과 2장 겹침으로써, 2층 정전 용량 방식 터치 패널에 바람직하게 이용된다.
도 3은 본 발명의 광 투과성 도전 재료의 또 다른 일례를 도시하는 개략도이고, (3-1)은 전체도, (3-2)는 (3-1)의 일부를 확대한 확대도이다. 도 3에 있어서, 광 투과성 도전 재료(1)는 광 투과성 지지체(2) 위에, 각각 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴으로 이루어지는 것인 센서부(11)와 더미부(12)와 광 투과성 배선부(31)와 참조 센서부(32)를 갖는다. 광 투과성 배선부(31)는, 배선부(01)와 비배선부(02)를 갖고, 더미부(12)와 비배선부(02)는, 적어도 다른 영역과의 경계부에 단선부를 갖는다. 또한 도 3의 광 투과성 도전 재료(1)는, 이들 영역 이외에, 솔리드 배선으로 이루어지는 배선부(14)나 단자부(15), 혹은 금속에 의한 패턴이 존재하지 않는 비화상부(13)를 갖고 있어도 된다. 센서부(11)와 참조 센서부(32)는, 광 투과성 배선부(31)와 배선부(14)를 개재하여 단자부(15)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 단자부(15)를 통해 외부에 전기적으로 접속함으로써, 센서부(11)와 참조 센서부(32)에서 감지한 정전 용량의 변화를 파악할 수 있다. 한편, 비배선부(02)와 더미부(12)는 단자부(15)에 전기적으로 접속되어 있지 않다. 또한 도 3에 있어서, 센서부(11)의 영역과 더미부(12)의 영역의 경계를 실재하지 않는 임시 경계선(a)으로 나타내고 있다(더미부(12)는 무지로 나타냈으나, 실제로는 단선부를 갖는 금속 세선 패턴이 존재한다). 도 3과 같은 광 투과성 도전 재료는 단층 정전 용량 방식 터치 패널에 바람직하게 이용된다.
상기 서술한 대로, 도 2에 있어서의 센서부(11)와 더미부(12), 혹은 도 3에 있어서의 센서부(11), 더미부(12), 광 투과성 배선부(31), 참조 센서부(32)는 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴으로 이루어진다. 센서부(11), 더미부(12), 광 투과성 배선부(31), 참조 센서부(32)의 단위 도형의 형상은, 각각 같거나 상이해도 되고, 또, 광 투과성 도전 재료 상의 위치에 따라 상이해도 되나, 모두 같은 단위 도형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 더미부(12)나 비배선부(02)에 있어서는, 적어도 다른 영역과의 경계부에 단선부를 갖는 것에 더해, 그들 영역의 내부를 구성하는 금속 세선 패턴 중에도 단선부를 갖는 것이 바람직하다. 그리고 본 발명에 있어서, 더미부(12)나 비배선부(02) 등의 단선부를 갖는 단위 도형의 형상을 논할 때에는, 단선부는 그것을 연결된 것으로서 생각하는 것으로 한다.
금속 세선 패턴의 선폭은 20μm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~15μm이며, 더욱 바람직하게는 2~10μm이다. 그 개구율(센서부(11), 더미부(12), 광 투과성 배선부(31), 참조 센서부(32) 등이 차지하는 면적에 대한, 금속 세선이 없는 부분이 차지하는 면적의 비율)은 95% 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 96~98%이다. 또, 더미부(12)나 비배선부(02)에 있어서는, 단선부를 설치함에 따라 다른 영역과의 사이나 그들 내부에서의 도통을 차단하고 있다. 단선부의 길이(금속 세선이 도중에 끊어져 있는 길이)는 1~50μm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5~20μm이다. 단선 방법으로는, 금속 세선에, 수직이나 비스듬하게 결손부를 형성하는 방법이나, 일본국 특허 공개 2014-127115호 공보 등에 제안되어 있는 방법 등, 공지의 방법을 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서 「단위 도형」이란, 그 단위 도형만을 반복하여 나열함으로써 전체의 도형이 되는 최소 면적(금속 세선과 그것에 둘러싸이는 영역을 포함한 단위 도형의 면적으로서)의 도형이다. 또, 본 발명에 있어서 「반복하여 나열한다」란, 하나의 단위 도형과, 그 근처에 나열하는 단위 도형이, 변 및/또는 꼭대기점을 공유하도록 하여 평면 상에 중복 없이 나열하고, 전체의 도형인 규칙적인 그물코 도형을 형성하는 것을 의미한다. 단 여기서, 2개의 단위 도형이 변 및/또는 꼭대기점을 공유한다는 것은, 하나의 변이나 꼭대기점이 한쪽의 단위 도형의 변이나 꼭대기점인 것과 동시에, 다른 한쪽의 단위 도형의 변이나 꼭대기점인 것을 의미하고, 단위 도형을 반복하여 나열해 전체의 도형을 형성할 때에는, 단위 도형들이 공유하고 있는 변이나 꼭대기점에 있어서는, 금속 세선의 폭에서 중복되어 있다고 말할 수 있다. 또한, 상기 단위 도형은 원칙적으로 "닫힌" 도형만으로 구성되나, 예외적으로 "열린" 도형을 단위 도형의 일부로 할 수도 있다. 단, 그 도형을 포함하는 단위 도형이 아니면, 전체의 도형이 되지 않는 경우만을 예외로 한다. 또한 본 발명에 있어서, 단위 도형의 변은 직선뿐만 아니라 곡선이어도 된다. 그리고, "닫힌" 도형이란, 도형을 구성하고 있는 변 상의 임의의 1점으로부터 그 도형의 변을 따라 가면, 최종적으로 원래의 점으로 돌아올 수 있는 도형을 말하고, 예를 들어 원, 타원, 다각형 등이 그것에 들어맞는다. 한편, "열린" 도형이란 그렇게 되지 않는 도형으로, 예를 들어 선분 등이 그것에 들어맞는다.
이상의 내용을, 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4에 있어서 메쉬(41)는 본 발명의 광 투과성 도전 재료에 이용되는 그물코 형상의 금속 세선 패턴이다. 메쉬(41)를 해석하면, 메쉬(41)를 구성하는 "닫힌" 도형의 요소로서 격자(42~45)가 있다. 격자(42)와 격자(43)는 각각, 더 이상 분할하면 "닫힌" 도형이 되지 않는 격자(이하, 최소 닫힘 격자라고 한다)이지만, 그들 단독으로는 메쉬(41)를 만들 수 없으므로, 본 발명에 있어서는 단위 도형이라고는 말하지 않는다. 격자(44)와 격자(45)는 그들 단독으로 메쉬(41)를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 서술한 대로, 본 발명에 있어서 단위 도형은 최소의 도형이라고 정의했다. 격자(44)와 격자(45)의 면적을 비교하기 위해, 격자(44)와 격자(45)를 겹친 것이 도형(46)이다. 도형(46)으로부터 알 수 있듯이, 격자(44)는 격자(45) 안에 들어가 있고, 격자의 차지하는 면적은 격자(44)가 작다. 따라서, 메쉬(41)의 단위 도형은 격자(44)가 된다. 또한, 본 발명에 있어서의 예외적으로 "열린" 도형을 포함하는 단위 도형으로 이루어지는 그물코 형상의 금속 세선 패턴의 예로서 메쉬(47)와 그 단위 도형(48)을 들 수 있다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 단위 도형은, 주 격자와 새틀라이트 격자의 조합으로 이루어진다. 상기 서술한 대로, 본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 단위 도형은, 복수의 최소 닫힘 격자(예를 들어, 도 4의 단위 도형(44)에 있어서의 격자(42)와 격자(43))의 조합이나, 경우에 따라서는 예외적으로 "열린" 도형과도 조합하여 구성된다(예를 들어, 도 4의 단위 도형(48)은, 최소 닫힘 격자인 큰 마름모꼴 격자와 작은 마름모꼴 격자와, 또한 예외적인 "열린" 도형인 선분의 3개의 조합이다). 본 발명에 있어서 주 격자란, 단위 도형을 구성하는 최소 닫힘 격자 중에서, 그물코 형상의 금속 세선 패턴 중에서 그 격자가 갖는 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고, 또한 그 격자와 인접하는 격자의 수가, 단위 도형을 구성하는 다른 최소 닫힘 격자보다 많으며, 또한 최다인 것을 말한다. 그리고, 주 격자와 새틀라이트 격자는 최소 닫힘 격자인 것이 바람직하고, 주 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 주 격자에 인접하는 격자, 및, 새틀라이트 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 새틀라이트 격자에 인접하는 격자도 최소 닫힘 격자인 것이 바람직하다. 또한, 도 4에 있어서, 격자(45)는, 단위 도형인 격자(44)를 구성하고 있지 않기 때문에, 주 격자 및 새틀라이트 격자 중 어느 것에도 해당하지 않는다.
이 내용을, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5는 주 격자와 새틀라이트 격자를 설명하기 위한 도이고, 도 4의 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 형성하는 단위 도형(44)을 구성하고 있는 최소 닫힘 격자인 격자(42)와 격자(43)를 각각 중심으로 하며, 그것에 인접하는 격자만을 도시했다. 본 발명에 있어서, 인접하는 격자는 주 격자여도 새틀라이트 격자여도, 또한 그들 이외의 격자여도 된다. 도 5에서 알 수 있듯이, 격자(42)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 4개이고, 격자(43)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 8개이다. 따라서, 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고, 또한 인접하는 격자의 수가, 단위 도형을 구성하는 다른 최소 닫힘 격자보다 많으며, 또한 가장 많은 것은 격자(43)이고, 이것이 본 발명에 있어서의 「주 격자」가 된다. 이러한 주 격자는 가장 도전성에 기여한다. 본 발명에 있어서는, 단위 도형을 구성하는 최소 닫힘 격자 중, 주 격자 이외의 최소 닫힘 격자는 모두 새틀라이트 격자로 한다.
도 6은 또 다른 단위 도형을 이용한 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도이다. 도 6에 있어서, 메쉬(61)는 단위 도형(62)(두꺼운 선으로 도시)으로 이루어지고, 단위 도형(62)은 격자(63, 64 및 65)로 이루어진다. 격자(63)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 8개이고, 격자(64)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 4개이며, 격자(65)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 4개이므로, 주 격자는 격자(63)이고, 격자(64)와 격자(65)는 새틀라이트 격자가 된다. 도 7은 또 다른 단위 도형을 이용한 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도이다. 도 7에 있어서, 격자(74)는 격자(75)보다 면적이 작기 때문에, 메쉬(71)를 구성하는 단위 도형(72)(두꺼운 선으로 도시)은 격자(73, 74)로 이루어진다. 격자(73)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 4개이며, 격자(74)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 8개이므로, 주 격자는 격자(74)이며, 격자(73)는 새틀라이트 격자가 된다.
도 8은 또 다른 단위 도형을 이용한 그물코 형상의 금속 세선 패턴을 도시하는 개략도이다. 도 8에 있어서, 메쉬(81)는 단위 도형(82)(두꺼운 선으로 도시)으로 이루어지고, 단위 도형(82)은 격자(83, 84 및 85)로 이루어진다. 격자(83)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 8개이고, 격자(84)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 8개이며, 격자(85)와 변 또는 꼭대기점을 공유하는 격자의 수는 4개이므로, 주 격자는 격자(83)와 격자(84)의 두 개가 된다. 이와 같이 본 발명에 있어서는, 주 격자는 하나가 아니어도 되고, 복수 있어도 된다. 또 도 8에 있어서는 주 격자(83)와 주 격자(84)는 합동인 도형이지만, 상사형이어도 되고, 또 형태도 상이해도 된다. 도 9에 있어서의 메쉬(91)는, 평행 사변형으로 이루어지는 주 격자(92)와, 원으로 이루어지는 새틀라이트 격자(93) 및 새틀라이트 격자(93)와 마찬가지로 원으로 이루어지는 새틀라이트 격자(94)가 조합하여 이루어지는 단위 도형으로 구성되어 있다. 도 10에 있어서의 메쉬(A1)는, 타원과 마름모꼴에 둘러싸인 부분이 잘라내어져 만들어진 형상의 주 격자(A2)와, 동일한 주 격자(A3)와, 마름모꼴으로 이루어지는 새틀라이트 격자(A4)가 조합하여 이루어지는 단위 도형으로 구성되어 있다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 단위 도형은, 그 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 최장 거리가, 상기 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭보다 길다. 이 내용을, 도 11을 사용하여 설명한다. 도 11은 주 격자의 폭을 설명하기 위한 도이고, 도 4, 도 6, 도 10에서 도시한 주 격자(43, 63, A2)를 취출한 것이다.
주 격자(43)를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 중, 2점 사이의 거리가 가장 길어지는 것이 꼭대기점(431)과 꼭대기점(432)의 2점이 된다. 이 2점을 잇는 선분(431-432)에 수직인 선은 점선(433)이 된다. 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 거리가 최대가 되는 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭이란, 상기 2점 사이를 이은 직선과 평행하고 또한 주 격자와 접촉하는 선분 중 서로 가장 거리가 먼 2개의 선분들의 거리가 되기 때문에, 점선(433)의 방향에 있어서의 주 격자(43)의 폭은 양 화살표(B1)로 나타낸 길이가 된다. 본 발명에 있어서는, 선분(431-432)의 길이가 양 화살표(B1)의 길이보다 길다.
다음에 주 격자(63)에 대해 말한다. 주 격자(63)를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 중, 가장 거리가 길어지는 2점은 복수 있으나, 예를 들어 꼭대기점(631)과 꼭대기점(632)의 2점이 된다. 이 2점을 이은 선분(631-632)에 수직인 선은 점선(633)이 된다. 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 거리가 최대가 되는 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭은, 상기 2점 사이를 이은 직선과 평행하고 또한 주 격자와 접촉하는 선분 중 서로 가장 거리가 먼 2개의 선분들의 거리가 되기 때문에, 점선(633)의 방향에 있어서의 주 격자(63)의 폭은 양 화살표(B2)로 나타낸 길이가 된다. 선분(631-632)의 길이는 양 화살표(B2)의 길이보다 길다. 또, 꼭대기점(634)과 꼭대기점(635)을 이은 선분의 길이는 선분(631-632)의 길이와 동일하고, 선분(634-635)에 수직인 방향에 있어서의 주 격자(63)의 폭은, 선분(631-632)에서의 관계와 마찬가지로, 선분(634-635)보다 짧다. 이와 같이 본 발명에 있어서, 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의 중, 가장 2점 사이의 거리가 길어지는 2점이 복수 세트 존재하는 경우는, 그 모든 2점의 조합에 있어서 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭보다, 2점 사이 거리가 길어지는 관계를 갖는다.
마지막에 주 격자(A2)에 대해 생각하면, 주 격자(A2)를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 중, 가장 거리가 길어지는 2점은 복수 있으나, 예를 들어 꼭대기점(A21)과 꼭대기점(A22)의 2점이 된다. 이 2점을 이은 선분(A21-22)에 수직인 선은 점선(A23)이 된다. 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 거리가 최대가 되는 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭은, 상기 2점 사이를 이은 직선과 평행하고 또한 주 격자와 접촉하는 선분 중 서로 가장 거리가 먼 2개의 선분들의 거리가 되기 때문에, 선분(A23)의 방향에 있어서의 주 격자의 폭은 양 화살표(B3)로 나타낸 길이가 된다. 선분(A21-A22)의 거리는 양 화살표(B3)의 길이보다 길다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 단위 도형을 구성하는 주 격자의 형상으로는, 상기 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 최장 거리가, 상기 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭보다 길다라고 하는 관계가 유지되는 한, 특별히 어떠한 형태를 하고 있어도 된다. 또, 변이 곡선으로 구성되고, 변 상에 전혀 꼭대기점(모서리)이 없는 형태여도 된다. 주 격자의 형태로는 예를 들어 정삼각형, 이등변 삼각형, 직각 삼각형 등의 삼각형, 장방형, 평행 사변형, 사다리꼴, 마름모꼴 등의 사각형(단 정방형을 제외한다), 육각형, 팔각형(단 정팔각형을 제외한다), 십이각형(단 정십이각형을 제외한다), 이십각형(단 정이십각형을 제외한다) 등의 다각형, 타원, 성형, 및 이들의 조합 등을 들 수 있고, 또, 반복하여 나열할 수 있다면, 부정형이어도 되고, 또한 이들 도형을 조합한 후, 잘라내어 만들 수 있는 도형, 예를 들어 주 격자(63)나 주 격자(A2)와 같은 형상이어도 된다. 격자의 변의 방향은, 전극이 연장되는 방향(x방향) 또는 전극이 나열되는 방향(y방향)에 대해 23~67°의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 25~65°의 범위이다. 이들 중에서도, 모아레의 발생이 억제되고, 도전성이 높아지는 마름모꼴(정방형을 제외한다), 혹은 마름모꼴로 이루어지는 도형을 잘라냄으로써 만들 수 있는 도형(예를 들어 주 격자(63))이 바람직하다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 새틀라이트 격자의 형상으로는, 주 격자와 같은 제한은 없고, 여러가지 형상의 격자를 이용할 수 있다. 그리고 이쪽도, 변이 곡선으로 구성되고, 변 상에 전혀 꼭대기점(모서리)이 없는 형태여도 된다. 새틀라이트 격자의 형태로는, 예를 들어 정삼각형, 이등변 삼각형, 직각 삼각형 등의 삼각형, 정방형, 장방형, 평행 사변형, 사다리꼴, 마름모꼴 등의 사각형, 육각형, 팔각형, 십이각형, 이십각형 등의 다각형, 타원, 성형, 및 이들의 조합 등의 공지의 형상을 들 수 있으며, 또, 반복하여 나열할 수 있다면, 부정형이도 되고, 또한 이들 도형을 조합한 후, 잘라내어 만들 수 있는 도형이어도 된다. 바람직한 새틀라이트 격자의 형상으로는 주 격자와 같지만, 또한 주 격자의 상사형인 것이, 모아레 등의 발생을 억제하는 관점으로부터 바람직하다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 단위 도형의 변(주 격자와 새틀라이트 격자의 변)은, 직선이 아니어도 되고, 예를 들어 지그재그선, 파선, 곡선 등으로 구성되어 있어도 되나, 직선인 것이, 광 투과성을 최대로 하고, 도전성을 높이는데 있어서 바람직하다. 단위 도형은 전극이 나열되는 방향(x방향) 및 전극이 연장되는 방향(y방향)의 각각을 따라 반복되어 나열되어 있는(단위 도형 하나당 1개소의 특정 위치를 선택하고, 반복되어 나열된 단위 도형의 각각의 특정 위치를 연결한 직선 중에, x방향 혹은 y방향으로 연장되는 직선이 있는) 것이 바람직하고, 단위 도형이 반복되어 나열되는 방향이, 전극이 나열되는 방향과 전극이 연장되는 방향으로부터 어긋나는 경우는 ±5° 이내로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 센서부(11) 및 더미부(12)를 구성하는 금속 세선 패턴이나, 배선부(14) 및 단자부(15) 등을 구성하는 금속 패턴은, 금속, 특히 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄 및 이들의 복합재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이들 금속에 의한 금속 세선 패턴 및 금속 패턴(이하, 일괄하여 간단히 패턴이라고 한다)을 형성하는 방법으로는, 은염 감광 재료를 이용하는 방법, 동 방법을 이용하고 또한 얻어진 은화상에 무전해 도금이나 전해 도금을 실시하는 방법, 스크린 인쇄법을 이용하여 은 페이스트, 구리 페이스트 등의 도전성 잉크를 인쇄하는 방법, 은 잉크나 구리 잉크 등의 도전성 잉크를 잉크젯법으로 인쇄하는 방법, 혹은 증착이나 스패터 등으로 지지체 상에 도전성층을 형성하고, 그 위에 레지스트막을 형성하며, 노광, 현상, 에칭, 레지스트층을 제거함으로써 얻는 방법, 구리박 등의 금속박을 붙이고, 또한 그 위에 레지스트막을 형성하며, 노광, 현상, 에칭, 레지스트층을 제거함으로써 얻는 방법 등, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 그 중에서도 얻어지는 패턴의 두께를 얇게 할 수 있고, 또한 극미세한 패턴도 용이하게 형성할 수 있는 은염 확산 전사법을 이용하는 것이 바람직하다. 이들 수법으로 제작한 패턴의 두께는, 너무 두꺼우면 후공정(예를 들어 다른 부재와의 접합 공정)이 어려워지는 경우가 있고, 또 너무 얇으면 필요한 도전성을 확보하기 어려워진다. 따라서, 그 두께는 0.01~5μm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05~1μm이다. 본 발명의 광 투과성 도전 재료는 광 투과성 지지체의 편면에만 금속 세선 패턴을 갖고 있어도 되고, 혹은 양면에 갖고 있어도 된다. 또한, 상기 서술한 은염 확산 전사법에 대해서는, 예를 들어 일본국 특허 공개 2003-77350호 공보, 일본국 특허 공개 2005-250169호 공보, 및 일본국 특허 공개 2007-188655호 공보 등에 상세하게 기재되어 있다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료가 갖는 광 투과성 지지체로는, 플라스틱, 유리, 고무, 세라믹스 등이 바람직하게 이용된다. 이들 광 투과성 지지체는 전체 광선 투과율이 60% 이상인 것이 바람직하다. 플라스틱 중에서도, 플렉시블성을 갖는 수지 필름은, 취급성이 우수한 점에서 적절하게 이용된다. 광 투과성 지지체로서 사용되는 수지 필름의 구체예로는, 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET)나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 실리콘 수지, 폴리카보네이트 수지, 디아세테이트 수지, 트리아세테이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리염화비닐, 폴리술폰 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지, 환상 폴리올레핀 수지 등으로 이루어지는 두께 50~300μm의 수지 필름을 들 수 있다. 광 투과성 지지체에는 역접착층 등 공지의 층이 형성되어 있어도 된다.
본 발명의 광 투과성 도전 재료는, 상기 서술한 광 투과성 지지체나 역접착층 및 금속 세선 패턴 이외에, 하드 코트층, 반사 방지층, 점착층, 방현층 등 공지의 층을 광 투과성 지지체와 금속 세선 패턴의 사이나, 광 투과성 지지체의 금속 세선 패턴을 갖지 않는 측의 면 상, 혹은 금속 세선 패턴 상에 가질 수 있다. 또, 광 투과성 지지체와 금속 세선 패턴의 사이에, 물리 현상 핵층, 접착제층 등 공지의 층을 가질 수 있다.
도 2는 상기 서술한 대로, 2층 정전 용량 방식 터치 패널에 전형적으로 사용되는 금속 패턴을 갖는 광 투과성 도전 재료의 개략도이다. 센서부(11)와 더미부(12)의 영역의 형상은 임시 경계선(a)으로 나타냈다. 센서부(11)는, 도면 중 x방향으로 연장되는 띠형상의 도통하는 영역의 복수열이, x방향에 대해 수직인 방향인 도면 중 y방향으로 나열된 열 전극으로 구성되고, 1개의 열 전극의 영역의 형상은 일반적으로 다이아몬드 타입으로 불리는 형상으로서, x방향 및 y방향에 대해 45° 기운 정방형의 영역이 x방향으로 나열되고, x방향에 인접하는 정방형 영역과의 사이에서, 그들의 꼭대기점 부분이 연결된 형상으로 되어 있음으로써, 배선부(14)로부터 대향하는 배선부(14)까지 도통하고 있다. 이 센서부(11)의 열 전극이 y방향으로 나열된 주기는, 사용하는 컨트롤러(IC)의 성능이나 설정에도 따르나, 20인치 전후의 터치 패널에서는 일반적으로는 5mm 정도이며, 1개의 열 전극의 영역에서, y방향에 대해 가장 폭이 좁은 부분의 폭은 0.5~2mm인 것이 바람직하다. 도시하지 않으나, 다이아몬드 타입 이외에도, 열 전극이 단순한 장방형의 형상을 한 바(bar) 타입이나, 장방형 내부에 더미부(12)를 설치한 변형 바 타입 등의 패턴이 알려져 있는데, 이들 타입의 센서부(11)에 있어서의 열 전극의, 가장 폭이 좁은 부분의 폭은 0.5~5mm인 것이 바람직하다. 이들 센서부(11)의 열 전극의 띠형상의 도통하는 영역의 가장 폭이 좁은 부분(다이아몬드 타입의 정방형 영역들의 연결 부분인 잘록한 부분)에 있어서도 본 발명은 유효하게 작용하고, 그 부분에 있어서, 그물코 형상의 금속 세선 패턴의 단위 도형(주 격자와 새틀라이트 격자의 조합)은, 도 2의 y방향으로 적어도 2개, 바람직하게는 3개 이상이 나열된 것이, 금속 세선의 단선 등에 의해 센서부(11) 전체의 동작 불량을 일으키지 않기 때문에 바람직하다.
도 2에서 도시하는 2층 정전 용량 방식 터치 패널에 본 발명을 사용한 경우의 이점에 대해, 도 12를 사용하여 설명한다. 또한, 도 12에 있어서는 x방향으로는 수 열밖에 단위 도형을 나열하고 있지 않으나, 이것은 설명의 편의를 위한 것이다. 또, 도 2의 x방향은 도 12의 y방향에 상당한다.
12-1은 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 장축 대각선 길이 280μm, 단축 대각선 길이 135μm의 마름모꼴의 단위 도형을 나열한 공지의 그물코 형상의 금속 세선 패턴이다. 금속 세선의 선폭이 3μm인 경우, 개구율은 95.11%가 된다. 예를 들어 풀 HD 규격의 23인치 터치 패널에서는 디스플레이 소자의 피치는 265μm 정도이며, 이 소자의 주기와, 금속 세선 패턴의 y방향의 주기인 마름모꼴의 장축 대각선 길이에 15μm의 차밖에 나지 않기 때문에, 주기의 모아레가 발생하기 쉬운 조건이 된다. 한편, 금속 세선 패턴의 각도는 y방향에 대해 25.7°로 각도의 모아레가 발생하지 않는 조건이다. 12-2는, 12-1의 단위 도형을 주 격자로 하고, 새틀라이트 격자로서 변의 길이가 주 격자의 절반의 상사형 마름모꼴을 배치한, 본 발명의 광 투과성 도전 재료이다. 12-2의 개구율은 12-1과 같은 값이고, 금속 세선 패턴의 y방향의 주기는 420μm(280μm＋140μm)가 되어, 주기의 모아레의 발생을 피할 수 있는 조건으로 되어 있다. 12-3은 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 장축 대각선 길이 420μm, 단축 대각선 길이 135μm의 마름모꼴을 나열한 공지의 그물코 형상의 금속 세선 패턴이다. 12-3에 있어서의 금속 세선 패턴의 각도는 21.09°로 각도의 모아레가 발생하기 쉬운 조건이 된다. 12-4도 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 12-2에서 이용한 주 격자 및 새틀라이트 격자와 같은 형태의 마름모꼴을, 12-2의 나열 방법과는 다른 방법으로 나열된 그물코 형상이며, 어느 크기의 마름모꼴도 인접하는 격자의 수는 8개로 같게 되고 주 격자 및 새틀라이트 격자가 존재하지 않으므로, 본 발명의 광 투과성 도전 재료는 아니다. 12-4도 12-2와 마찬가지로, 금속 세선 패턴의 y방향의 주기는 420μm로 주기의 모아레의 발생을 피할 수 있는 조건으로 되어 있고, 금속 세선 패턴의 각도도 y방향에 대해 25°를 초과하고 있으므로, 각도의 모아레가 발생하지 않는 조건이 된다. 한편으로 개구율은 93.5%로 12-2에 비해 크게 뒤떨어진 값으로 되어 있다. 12-5도 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 12-1, 12-2와 같은 개구율이 되도록, 정방형의 주 격자와 정방형의 새틀라이트 격자를 조합한 예이다. 12-5의 금속 세선 패턴의 y방향의 주기는 257.2μm가 된다. 예를 들어, 열 전극의 띠형상의 도통하는 영역의 가장 폭이 좁은 부분의 폭이 0.5mm인 센서부(11)에서는, 12-1~12-3의 금속 세선 패턴을 이용하면, 그 부분에, 도 2의 y방향으로 3개의 단위 도형을 나열할 수 있는데, 12-5의 금속 세선 패턴에서는 2개밖에 나열할 수 없다.
도 12에 있어서, 12-6은 12-1의 단위 도형을 y방향으로 1열 3단, 12-7은 12-2의 단위 도형을 y방향으로 1열 2단, 12-8은 12-3의 단위 도형을 y방향으로 1열 2단 나열한 도이고, 본 발명의 금속 세선 패턴을 갖는 광 투과성 도전 재료의 단선 발생 확률을 계산하기 위해, 12-1~12-3을 간이화한 도이다. 금속 세선 패턴의 단위 길이당 단선 발생 확률이 같다고 하고, 12-7에 있어서의 イ-ロ 사이의 단선 발생 확률이 5%였다고 한다. 그 경우, 12-6~12-8의 イ-ハ 사이에 단선이 발생하고, 전기적인 접속이 없어지는 확률을 수학적으로 계산하면, 12-6이 0.748%, 12-7이 0.582%, 12-8이 1.37%로 본 발명의 광 투과형 도전 재료의 단선 발생 확률이 종래의 방법에 비해 낮은 것을 안다. 이상의 설명으로부터 2층 정전 용량 방식 터치 패널에 본 발명을 사용한 경우의 이점에 대해 쉽게 이해할 수 있다.
도 3은 상기 서술한 대로, 단층 정전 용량 방식 터치 패널의 개략도이다. 도 3에 있어서 센서부(11), 참조 센서부(32), 및, 센서부(11)와 참조 센서부(32)의 사이에 위치하는 더미부(12)의 형상, 크기는, 사용하는 컨트롤러(IC)의 성능이나 설정에 따라 여러가지 형상이 된다. 1세트 분의 센서부(11)와 참조 센서부(32)로 이루어지는 센싱 유닛(33)(도 3의 3-1 중, 사각으로 둘러싸인 부분이 그 하나가 된다)의 x방향, y방향의 주기는, 이것도 컨트롤러(IC)의 성능이나 설정에 따르나, 3~10mm 정도가 일반적이다. 광 투과성 배선부(31)의 피치(34)(배선부(01)의 1개분의 폭과, 인접하는 배선부(01)의 사이에 존재하는 비배선부(02)의 1개분의 폭의 합)는 100~300μm 정도가 일반적이고, 광 투과성 배선부(31)가 차지하는 폭은, 피치(34)에 배선부(01)의 배선 개수를 곱한 값이 된다.
도 3에서 도시하는 단층 정전 용량 방식 터치 패널에 본 발명을 사용한 경우의 이점에 대해, 도 13을 사용하여 설명한다. 도 13에 있어서는, 도 3의 광 투과성 배선부(31)의 1피치분을 도시??다. 또 설명을 위해, 배선부(01)와 비배선부(02)의 경계선을, 실재하지 않는 임시 경계선(a)으로 나타내고 있고, 경계선(a) 상에는 배선부(01)와 비배선부(02) 사이의 도통을 끊기 위해 단선부를 설치하고 있다.
13-1은 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 장축 대각선 길이가 280μm, 단축 대각선 길이가 135μm인 마름모꼴의 단위 도형을 나열한 그물코 형상의 금속 세선 패턴이다. 이 경우, 피치(34)의 길이는 270μm가 된다. 금속 세선 패턴의 각도는 12-1과 마찬가지로, y방향에 대해 25.7°로 되어 있기 때문에 각도의 모아레는 발생하지 않는다.
13-2는 본 발명의 광 투과성 도전 재료로서, 13-1의 단위 도형인 마름모꼴(주 격자)의 변(x방향)에 새틀라이트 격자가 되는 변의 길이가 주 격자의 1/5의 상사형 마름모꼴을 배치한 도이다. 13-2의 금속 세선 패턴의 각도는 13-1과 같기 때문에, 각도의 모아레는 발생하지 않는다. 이 경우의 피치(34)는 162μm가 된다. 예를 들어 배선부(01)의 개수가 10개인 경우의 광 투과성 배선부의 폭은, 13-1이 2.7mm, 13-2가 1.62mm로 본 발명이 매우 좁아진다. 즉 배선부(01)와 비배선부(02)가 차지하는 면적을 좁게 할 수 있는 것을 이해할 수 있다.
13-3은 13-2의 주 격자들의 사이(y방향)에 변의 길이가 주 격자의 1/2의 상사형 마름모꼴을 배치한 도이고, 본 발명의 광 투과성 도전 재료가 된다. 13-3의 경우는 도 12를 이용하여 단선 확률을 설명한 것과 같은 이유로 단선 확률을 내리는 것을 기대할 수 있는 등, 매우 바람직한 것으로 되어 있다. 13-3의 금속 세선 패턴의 각도는 13-2로 같기 때문에, 각도의 모아레는 발생하지 않는다.
13-4는 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 13-2에서 이용한 주 격자, 새틀라이트 격자와 같은 마름모꼴을 배치한 것으로, 모든 마름모꼴에서 인접하는 격자의 수를 같게 한 것이다. 이 도형에서는 개구율이 낮아지는 것은 이미 도 12에서도 설명하고 있으나, 그것에 더해, 이 형상을 갖는 광 투과성 도전 재료의 광 투과성 배선부의 단위 길이당 배선 저항은 13-1~13-3과 완전히 같게 되어, 도전성 상의 이점도 없다.
13-5는 비교를 위한 광 투과성 도전 재료로서, 한 변 66.57μm의 정방형과 정팔각형을 조합하여 배치한 도이고, 개구율은 13-2와 같은 95.11%가 된다. 13-5의 피치(34)는 227.28μm로 꽤 크고, 게다가, x방향이나 y방향에 대해 0°의 각도의 변을 갖기 때문에, 각도의 모아레가 발생한다.
13-6은 13-3의 새틀라이트 격자 중, 변의 길이가 주 격자의 1/2의 상사형 마름모꼴을, 변의 길이가 주 격자의 1.04배의 상사형 마름모꼴로 치환한 것이며, 본 발명의 광 투과성 도전 재료가 된다. 13-6에서는 단선부의 형상을 고안함으로써 피치(34)를 13-3과 같은 162μm로 할 수 있다. 따라서, 13-2와 같은 이유로부터 각도의 모아레는 발생하지 않고, 13-3과 같은 이유로 단선 확률을 내리는 것을 기대할 수 있기 때문에, 매우 바람직하다. 상기의 설명으로부터 단층 정전 용량 방식 터치 패널에 본 발명을 사용한 경우의 이점에 대해서도, 잘 이해할 수 있다.
1 광 투과성 도전 재료
2 광 투과성 지지체
3, 4, 5 마름모꼴
6 금속 세선 패턴
01, 14, 311, 312 배선부
02 비배선부
11 센서부
12 더미부
13 비화상부
15 단자부
31 광 투과성 배선부
32 참조 센서부
33 센싱 유닛
34 피치
35 단위 도형의 x방향의 주기
36 더미부의 x방향의 폭
37 배선부의 x방향의 폭
41, 47, 61, 71, 81, 91, A1 메쉬
42, 43, 44, 45, 46, 48, 62, 63, 64, 65, 72, 73, 74, 82, 83, 84, 85, 92, 93, 94, A2, A3, A4 격자
431, 432, 631, 632, 634, 635, A21, A22 꼭대기점
433, 633, A23 점선
B1, B2, B3 주 격자의 폭
a 임시 경계선

Claims (6)

  1. 광 투과성 지지체 상에, 단위 도형이 반복되어 이루어지는 금속 세선 패턴을 갖는 광 투과성 도전 재료로서, 상기 단위 도형이, 주 격자와, 새틀라이트 격자의 조합으로 이루어지고, 주 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 주 격자에 인접하는 격자의 수가, 새틀라이트 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 새틀라이트 격자에 인접하는 격자의 수보다 많으며, 주 격자를 구성하는 금속 세선 상의 임의의 2점 사이의 최장 거리가, 상기 2점을 이은 방향과 수직인 방향에 있어서의 주 격자의 폭보다 긴 것을 특징으로 하는 광 투과성 도전 재료.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 격자 및 상기 새틀라이트 격자가, 도형을 구성하고 있는 변 상의 임의의 1점으로부터 그 도형의 변을 따라 가면, 최종적으로 원래의 점으로 돌아올 수 있는, 닫힌 도형이며, 또한 분할하면 닫힌 도형이 아니게 되는 도형인, 광 투과성 도전 재료.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 주 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 상기 주 격자에 인접하는 격자, 및, 상기 새틀라이트 격자와 변 및/또는 꼭대기점을 공유하고 상기 새틀라이트 격자에 인접하는 격자가, 도형을 구성하고 있는 변 상의 임의의 1점으로부터 그 도형의 변을 따라 가면, 최종적으로 원래의 점으로 돌아올 수 있는 닫힌 도형이며, 또한 분할하면 닫힌 도형이 아니게 되는 도형인, 광 투과성 도전 재료.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    금속 세선 패턴 중에 센서부가 되는 영역을 갖고, 상기 센서부는, 한 방향으로 연장되는 띠형상의 도통하는 영역이, 상기 방향에 대해 수직인 방향으로 복수열 나열된 열 전극으로 구성되며, 상기 센서부를 구성하는 금속 세선 패턴의 단위 도형은 열 전극이 연장되는 방향 및 열 전극이 나열되는 방향의 각각을 따라 반복되어 나열되어 있는, 광 투과성 도전 재료.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 센서부의 열 전극이 나열되는 방향에 있어서의, 열 전극의 띠형상의 도통하는 영역의 가장 폭이 좁은 부분에 있어서, 단위 도형이, 센서부의 열 전극이 나열되는 방향으로, 3개 이상 반복되어 나열되어 있는, 광 투과성 도전 재료.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 격자의 형상이 마름모꼴인, 광 투과성 도전 재료.
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