KR20180061171A - 도전성 기판 - Google Patents

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Abstract

투명 기재와, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 흑화층을 포함하고, 상기 흑화층은 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하며, 상기 구리의 화합물은 구리 산화물 및 구리 수산화물을 포함하고, 상기 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법으로 측정했을 때에, Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라 한 경우에, 상기 구리 산화물의 피크 면적이 40 이상, 상기 구리 수산화물의 피크 면적이 60 이하인 도전성 기판을 제공한다.

Description

도전성 기판
본 발명은 도전성 기판에 관한 것이다.
정전 용량식 터치 패널은, 패널 표면으로 근접하는 물체에 의해 발생되는 정전 용량의 변화를 검출함으로써, 패널 표면 상에서 근접하는 물체의 위치 정보를 전기 신호로 변환한다. 정전 용량식 터치 패널에 사용되는 도전성 기판은 디스플레이 표면에 설치되므로, 도전성 기판의 도전층 재료에는 반사율이 낮고 시인(視認)되기 어려울 것이 요구된다.
그러므로, 터치 패널용 도전성 기판에 사용되는 도전층의 재료로는, 반사율이 낮고 시인되기 어려운 재료가 사용되며, 투명 기판 또는 투명 필름 상에 형성되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 종래부터 고분자 필름 상에 투명 도전막으로서 ITO(산화인듐-주석)막을 형성한 터치 패널용 투명 도전성 필름이 사용되고 있다.
그런데, 근래에 터치 패널을 구비한 디스플레이의 대화면화가 진행되고 있고, 이에 대응하여 터치 패널용 투명 도전성 필름 등의 도전성 기판에 대해서도 대면적화가 요구되고 있다. 그러나, ITO는 전기 저항값이 높아서 도전성 기판의 대면적화에 대응할 수 없다는 문제가 있었다.
그리하여, 도전성 기판의 전기 저항을 억제하기 위해, 도전층으로서 구리 메쉬 배선을 사용하며 구리 메쉬 배선의 표면을 흑화 처리하는 방법이 제안되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 2에는, 필름에 지지된 구리 박막 상에 레지스트층을 형성하는 공정과, 포토리소그래피법에 의해 적어도 레지스트층을 줄무늬 형상 배선 패턴과 인출용 배선 패턴으로 가공하는 공정과, 노출된 구리 박막을 에칭으로 제거하여 줄무늬 형상 구리 배선과 인출용 구리 배선을 형성하는 공정과, 구리 배선을 흑화 처리하는 공정을 가지는, 필름 형상 터치 패널 센서의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 2에서는, 에칭으로 줄무늬 형상 구리 배선을 형성한 후에 구리 배선을 흑화 처리하는 방법이 채용되어 있어서, 제조 공정이 늘어나므로 생산성에 문제가 있었다.
그리하여, 본 발명의 발명자들은, 투명 기재(基材) 상에 금속층 및 흑화층을 성막한 도전성 기판에 대해 금속층 및 흑화층을 에칭하여 원하는 배선 패턴을 갖는 도전성 기판으로 함으로써, 제조 공정을 삭감하여 높은 생산성을 얻을 수 있는 도전성 기판 제조방법에 대해 검토하였다.
일본국 공개특개공보 특개2003-151358호 일본국 공개특개공보 특개2013-206315호
그러나, 금속층과 흑화층에서 에칭액에 대한 반응성이 크게 다른 경우가 있다. 그리하여, 금속층과 흑화층을 동시에 에칭하려고 하면, 어느 한쪽의 층에 대해서는 목표로 하는 형상으로 에칭할 수 없는 경우, 평면 내에서 균일하게 에칭되지 않고 치수가 들쭉날쭉하게 되는 경우 등이 있어서, 금속층과 흑화층을 동시에 에칭할 수 없다는 문제가 있었다.
상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 본 발명의 일측면에서는, 동시에 에칭할 수 있는 금속층과 흑화층을 구비한 도전성 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 투명 기재와, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과, 상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 흑화층을 포함하고, 상기 흑화층은 구리의 단체(單體) 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하며, 상기 구리의 화합물은 구리 산화물 및 구리 수산화물을 포함하고, 상기 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법으로 측정했을 때에, Cu2P3/2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라 한 경우에, 상기 구리 산화물의 피크 면적이 40 이상, 상기 구리 수산화물의 피크 면적이 60 이하인 도전성 기판을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 동시에 에칭할 수 있는 금속층과 흑화층을 구비한 도전성 기판을 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판의 상면도이다.
도 4a는 도 3의 A-A`선에서의 단면도이다.
도 4b는 도 3의 A-A`선에서의 단면도이다.
도 5는 롤 투 롤 스퍼터링 장치의 설명도이다.
이하에서 본 발명의 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법의 일 실시형태에 대해 설명한다.
(도전성 기판)
본 실시형태의 도전성 기판은 투명 기재와 금속층과 흑화층을 가질 수 있다. 그리고, 금속층은 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성될 수 있고, 흑화층에 대해서도 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성될 수 있다. 또한, 흑화층은 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하며, 구리의 화합물로서는 구리 산화물 및 구리 수산화물을 포함할 수 있다.
그리고, 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법으로 측정했을 때에, Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라 한 경우에, 구리 산화물의 피크 면적을 40 이상, 구리 수산화물의 피크 면적을 60 이하로 할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서의 도전성 기판이란, 금속층 등을 패터닝하기 전의, 투명 기재의 표면에 금속층 및 흑화층을 갖는 기판과, 금속층 등을 패터닝한 기판, 즉, 배선 기판을 포함한다. 금속층 및 흑화층을 패터닝한 후의 도전성 기판은, 투명 기재가 금속층 등에 의해 덮여 있지 않은 영역을 포함하므로 광을 투과시킬 수 있어서, 투명 도전성 기판으로 되어 있다.
여기에서는 우선, 본 실시형태의 도전성 기판에 포함되는 각 부재에 대해 이하에서 설명한다.
투명 기재로는 특별히 한정되지는 않으며, 바람직하게는, 가시광을 투과시키는 절연체 필름, 유리 기판 등을 사용할 수 있다.
가시광을 투과시키는 절연체 필름으로는, 바람직하게는, 예를 들어, 폴리아미드계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트계 필름, 시클로올레핀계 필름, 폴리이미드계 필름, 폴리카보네이트계 필름 등의 수지 필름을 사용할 수 있다. 특히, 보다 바람직하게는, 가시광을 투과시키는 절연체 필름의 재료로서, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), COP(시클로올레핀 폴리머), PIN(폴리에틸렌나프탈레이트), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.
투명 기재의 두께에 대해서는, 특별히 한정되지는 않으며, 도전성 기판으로 한 경우에 요구되는 강도, 정전 용량, 광 투과율 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 투명 기재의 두께로는, 예를 들어, 10㎛ 이상 200㎛ 이하로 할 수 있다. 특히, 터치 패널의 용도로 사용하는 경우, 투명 기재의 두께는 20㎛ 이상 120㎛ 이하인 것이 바람직하며, 20㎛ 이상 100㎛ 이하이면 보다 바람직하다. 터치 패널의 용도로 사용하는 경우로 예를 들어, 특히 디스플레이 전체의 두께를 얇게 할 것이 요구되는 용도에서는, 투명 기재의 두께는 20㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.
투명 기재의 전체 광선 투과율은 높은 것이 바람직한데, 예를 들어, 전체 광선 투과율은 30% 이상인 것이 바람직하며, 60% 이상이면 더 바람직하다. 투명 기재의 전체 광선 투과율이 상기 범위에 있음으로써, 예를 들어 터치 패널의 용도로 사용한 경우에 디스플레이의 시인성을 충분히 확보할 수 있다.
한편, 투명 기재의 전체 광선 투과율은 JIS K 7361-1에 규정된 방법에 의해 평가할 수 있다.
이어서, 금속층에 대해 설명한다.
금속층을 구성하는 재료는, 특별히 한정되지는 않으며, 용도에 맞는 전기 전도율을 갖는 재료를 선택할 수 있으나, 전기 특성이 우수하고 에칭 처리하기 편하다는 점에서, 금속층을 구성하는 재료로서 구리를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 금속층은 구리를 함유하는 것이 바람직하다.
금속층이 구리를 함유하는 경우, 금속층을 구성하는 재료는, 예를 들어, Cu와 Ni, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Mn, Co, W에서 선택되는 적어도 1종류 이상의 금속과의 구리 합금, 또는, 구리와 상기 금속에서 선택되는 1종류 이상의 금속을 포함하는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 금속층은 구리로 구성되는 구리층으로 할 수도 있다.
금속층을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지는 않으나, 광 투과율이 저감되지 않도록 다른 부재와 금속층의 사이에 접착제를 배치하지 않고서 형성되어 있음이 바람직하다. 즉, 금속층은 다른 부재의 상면에 직접 형성되어 있음이 바람직하다. 한편, 금속층은 흑화층 또는 투명 기재의 상면에 형성할 수 있다. 그러므로, 금속층은 흑화층 또는 투명 기재의 상면에 직접 형성되어 있음이 바람직하다.
다른 부재의 상면에 금속층을 직접 형성하기 위해, 금속층은 건식 도금법을 이용하여 성막된 금속 박막층을 가지는 것이 바람직하다. 건식 도금법으로는, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등을 이용할 수 있다. 특히, 막 두께를 제어하기 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 금속층을 더 두껍게 하는 경우에는, 건식 도금으로 금속 박막층을 형성한 후에 습식 도급법을 이용하여 금속 도금층을 적층할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 투명 기재 또는 흑화층 상에 금속 박막층을 건식 도금법에 의해 형성하고, 당해 금속 박막층을 급전층으로 사용하여 습식 도금법의 일종인 전해 도금에 의해 금속 도금층을 형성할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 건식 도금법만으로 금속층을 성막한 경우, 금속층은 금속 박막층으로 구성할 수 있다. 또한, 건식 도금법과 습식 도금법을 조합하여 금속층을 형성한 경우, 금속층은 금속 박막층과 금속 도금층으로 구성할 수 있다.
전술한 바와 같이 건식 도금법만으로 또는 건식 도금법과 습식 도금법을 조합하여 금속층을 형성함으로써, 투명 기재 또는 흑화층 상에 접착제를 통하지 않고 직접 금속층을 형성할 수 있다.
금속층의 두께는 특별히 한정되지는 않으며, 금속층을 배선으로 이용하는 경우 당해 배선에 공급할 전류의 크기, 배선 폭 등에 따라 임의로 선택할 수 있다.
다만, 금속층이 두꺼우면, 배선 패턴을 형성하기 위해 에칭할 때에 에칭에 시간이 소요되므로 사이드 에칭이 발생하기 쉬워서 가는 선이 형성되기 어려워지는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 그러므로, 금속층의 두께는 5㎛ 이하인 것이 바람직하며, 3㎛ 이하이면 더 바람직하다.
또한, 특히 도전성 기판의 저항값을 낮게 하여 충분히 전류를 공급할 수 있도록 한다는 관점에서, 예를 들어, 금속층은 두께가 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 60㎚ 이상이면 보다 바람직하며, 150㎚ 이상이면 더 바람직하다.
한편, 금속층이 전술한 바와 같이 금속 박막층과 금속 도금층을 가지는 경우에는, 금속 박막층의 두께와 금속 도금층의 두께의 합계가 상기 범위인 것이 바람직하다.
금속층이 금속 박막층으로 구성되는 경우 또는 금속 박막층과 금속 도금층으로 구성되는 경우의 어느 경우라도, 금속 박막층의 두께는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 50㎚ 이상 500㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 흑화층에 대해 설명한다.
금속층은 금속 광택을 가지므로, 투명 기재 상에 금속층을 에칭하여 배선을 형성하는 것만으로는, 배선이 광을 반사하여, 예를 들어, 터치 패널용 배선 기판으로 이용한 경우에 디스플레이의 시인성이 저하된다는 문제점이 있었다. 그래서, 흑화층을 구비하는 방법이 검토되어 왔다. 그러나, 금속층과 흑화층에 있어 에칭액에 대한 반응성이 크게 다른 경우가 있어서, 금속층과 흑화층을 동시에 에칭하려고 하면, 금속층, 흑화층 등에 대해 원하는 형상으로 에칭할 수가 없거나 또는 치수가 들쭉날쭉하는 등의 문제가 있었다. 그리하여, 종래에 검토되어 있는 도전성 기판에서는, 금속층과 흑화층을 별도의 공정에서 에칭할 필요가 있어서, 금속층과 흑화층을 동시에, 즉, 하나의 공정에서 에칭하는 것은 곤란하였다.
이에, 본 발명의 발명자들은, 금속층과 동시에 에칭할 수 있는 흑화층, 즉, 에칭액에 대한 반응성이 우수하여 금속층과 동시에 에칭한 경우에도 원하는 형상으로 패터닝할 수 있고 치수가 들쭉날쭉해지는 것을 억제할 수 있는 흑화층에 대해 검토하였다. 그리하여, 흑화층이 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하고, 구리 화합물이 구리 산화물 및 구리 수산화물을 포함함으로써, 흑화층의 에칭액에 대한 반응성을 금속층의 경우와 거의 동동하게 할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 실시형태의 도전성 기판의 흑화층은, 전술한 바와 같이 흑화층이 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하고, 구리의 화합물로서 구리 산화물 및 구리 수산화물을 포함할 수 있다.
여기에서, 흑화층에 포함되는 니켈의 화합물은, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 산화물 및/또는 수산화물을 들 수 있다. 그러므로, 흑화층은, 예를 들어, 구리 단체, 구리 산화물 및 구리 수산화물을 함유하고, 나아가, 니켈 단체, 니켈 산화물, 니켈 수산화물에서 선택된 1종류 이상을 함유할 수 있다.
전술한 바와 같이, 흑화층이 구리 수산화물을 함유함으로써, 흑화층은 금속층 표면에서의 광 반사를 억제할 수 있는 색상이 되어, 흑화층으로서의 기능을 발휘할 수 있다. 또한, 특히, 니켈의 화합물, 예를 들어 니켈의 산화물도 함유함으로써 금속층 표면에서의 광 반사를 억제할 수 있어서 흑화층으로서의 기능을 향상시킬 수 있다.
그리고, 구리 산화물을 더 함유함으로써, 에칭액에 대한 반응성을 향상시켜서 금속층과 거의 동등한 에칭액 반응성을 가질 수 있다.
흑화층 안에 포함되는 각 성분의 비율에 대해서는, 특별히 한정되지는 않으며, 도전성 기판에 요구되는 광 반사 억제의 정도, 에칭액에 대한 반응성의 정도 등에 따라 임의로 선택할 수 있어서 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만, 본 발명의 발명자들의 검토에 따르면, 에칭액에 대한 반응성을 충분히 향상시킨다는 점에서, 예를 들어, 흑화층을 X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정하였을 때에, 구리 수산화물에 대해 피크로서 식별할 수 있는 정도로 흑화층에 포함되어 있음이 바람직하다.
특히, 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정했을 때에, Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100으로 한 경우에 구리 산화물의 피크 면적(면적비)이 40 이상, 구리 수산화물의 피크 면적(면적비)이 60 이하인 것이 바람직하다.
즉, XPS에 의해 흑화층을 측정했을 때의 Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물 및 구리 수산화물의 피크 면적에 대해, 구리 산화물의 피크 면적비가 40 이상인 것이 바람직하다. 또한, 구리 수산화물의 피크 면적비가 60 이하인 것이 바람직하다.
이것은, 흑화층이 소정의 비율로 구리 산화물 및 구리 수산화물을 함유함으로써, 흑화층으로서 광 반사를 억제하는 기능과 특히 에칭액에 대한 반응성이 향상되면서 양립시킬 수 있기 때문이다.
흑화층의 형성 방법은, 특별히 한정되지는 않으며, 전술한 각 성분을 함유하도록 형성할 수 있는 방법이라면 임의의 방법을 선택할 수 있다. 다만, 전술한 각 성분을 함유하도록 흑화층의 조성을 비교적 용이하게 제어할 수 있다는 점에서, 스퍼터링법을 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 흑화층은, 투명 기재 및/또는 금속층 등 다른 부재의 상면에 접착제를 통하지 않고 직접 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 흑화층을 건식 도금법으로 성막함으로써, 흑화층을 다른 부재의 상면에 접착제를 통하지 않고 직접 형성할 수 있다. 그러므로, 이러한 관점에서도 흑화층의 성막 방법은 스퍼터링법이 바람직하다.
스퍼터링법에 의해 본 실시형태의 도전성 기판의 흑화층을 성막하는 경우, 니켈 및 구리를 함유하는 합금 타겟을 이용할 수 있다. 한편, 흑화층이 금속 성분으로서 니켈 및 구리 이외에는 함유하지 않는 경우에는, 니켈 및 구리로 이루어지는 합금 타겟을 이용할 수 있다.
그리고, 챔버 내에 산소 가스 및 수증기를 공급하면서 전술한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 흑화층을 형성할 수 있다. 이로써, 구리 화합물로서, 챔버 내에 공급한 산소 가스와 타겟 중의 구리로부터 유래하는 구리 산화물 및 챔버 내에 공급한 수증기와 타겟 중의 구리로부터 유래하는 구리 수산화물을 포함하는 흑화층을 형성할 수 있다.
이 때 챔버 내에 공급하는 산소 가스와 수증기의 비율을 선택함으로써, 흑화층 중에 포함되는 성분의 비율을 선택할 수 있다.
특히, 챔버 내에서는, 흑화층으로 공급하는 산소 및 수증기의 양을 조정하기 편하도록, 불활성 가스, 산소 가스, 수증기를 동시에 공급하여 각각의 분압을 조정하는 것이 바람직하다. 한편, 불활성 가스로는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 바람직하게는, 아르곤, 헬륨 등을 이용할 수 있다. 또한, 수증기는, 불활성 가스와의 혼합 기체로서 공급할 수 있다.
전술한 바와 같이 흑화층을 성막할 때에 챔버로 공급하는 불활성 가스, 산소 가스, 수증기의 각 가스의 공급 비율은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 흑화층의 목표 조성 등에 따라 임의로 선택할 수 있다.
예를 들어, 예비 시험 등을 실시하여, 성막된 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정했을 때에 Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 각 성분의 피크 면적의 비가 전술한 바와 같이 필요에 따라 적절한 범위가 되도록, 각 가스의 공급 조건을 선택할 수 있다.
흑화층의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 도전성 기판에 요구되는 광 반사 억제의 정도 등에 따라 임의로 선택할 수 있다.
흑화층의 두께는, 예를 들어, 5㎚ 이상인 것이 바람직하며, 20㎚ 이상이면 더 바람직하다. 흑화층은 금속층에 의한 광 반사를 억제하는 기능을 가지는데, 흑화층의 두께가 얇은 경우에는 금속층에 의한 광 반사를 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다. 이에 대해 흑화층의 두께를 5㎚ 이상으로 함으로써, 금속층 표면에서의 반사를 보다 확실하게 억제할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 흑화층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 필요 이상으로 두껍게 하면, 배선을 형성할 때 에칭에 필요한 시간이 길어져서 비용 상승을 초래하게 된다. 그러므로, 흑화층의 두께는, 100㎚ 이하로 하는 것이 바람직하며, 50㎚ 이하로 하면 더 바람직하다.
이어서, 도전성 기판의 구성예에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 도전성 기판은, 투명 기재와 금속층과 흑화층을 가질 수 있다. 이 때, 금속층과 흑화층에 대한 투명 기재 상의 적층 순서는 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 금속층과 흑화층은 각각 복수 층으로 형성할 수도 있다. 다만, 금속층 표면에서의 광 반사를 억제하기 위해 금속층의 표면 중 광 반사를 특별히 억제하고 싶은 면에 흑화층을 배치하는 것이 바람직하다. 금속층 표면에서의 광 반사를 크게 억제할 것이 요구되는 경우, 흑화층이 금속층 상면 및 하면에 형성된 적층 구조, 즉, 금속층이 흑화층에 끼워진 구조로 할 수도 있다.
구체적인 구성예에 대해, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b를 이용하여 이하에서 설명한다. 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b는, 본 실시형태의 도전성 기판의 투명 기재, 금속층, 흑화층의 적층 방향에 평행한 면에서의 단면도의 예를 나타내고 있다.
본 실시형태의 도전성 기판은, 예를 들어, 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 투명 기재 쪽에서부터 금속층, 흑화층의 순서로 적층된 구조를 가질 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어, 도 1a에 나타낸 도전성 기판(10A)에서와 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측에 금속층(12), 흑화층(13)의 순서로 한 층씩 적층할 수 있다. 또한, 도 1b에 나타낸 도전성 기판(10B)에서와 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측과 또다른 한쪽면(다른쪽면,11b) 측에 각각, 금속층(12A,12B), 흑화층(13A,13B)의 순서로 한 층씩 적층할 수 있다. 한편, 금속층(12:12A,12B)과 흑화층(13:13A,13B)을 적층하는 순서는, 도 1a, 도 1b의 예에 한정되지 않으며, 투명 기재(11) 쪽에서부터 흑화층(13:13A,13B), 금속층(12:12A,12B)의 순서로 적층할 수도 있다.
또한, 예를 들어, 흑화층을 투명 기재(11)의 한쪽면 측에 복수 개의 층으로 구비한 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에, 투명 기재 쪽에서부터 흑화층, 금속층, 흑화층의 순서로 형성된 구조로 할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어, 도 2a에 나타낸 도전성 기판(20A)에서와 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측에 제1 흑화층(131), 금속층(12), 제2 흑화층(132)의 순서로 적층할 수 있다.
이 경우에도, 투명 기재(11)의 양면에 금속층, 제1 흑화층, 제2 흑화층을 적층한 구성으로 할 수도 있다. 구체적으로는, 도 2b에 나타낸 도전성 기판(20B)에서와 같이, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측과 또다른 한쪽면(다른쪽면,11b) 측에 각각, 제1 흑화층(131A,131B), 금속층(12A,12B), 제2 흑화층(132A,132B)의 순서로 적층할 수 있다.
한편, 도 1b, 도 2b에서는, 투명 기재의 양면에 금속층과 흑화층을 적층한 경우에서, 투명 기재(11)를 대칭면으로 하여 투명 기재(11)의 상하에 적층한 층이 대칭이 되도록 배치한 예를 나타내었으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2b에서 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측의 구성을, 도 1a의 구성과 마찬가지로 구리층(12), 흑화층(13)의 순서로 적층한 형태로 하여, 투명 기재(11)의 상하에 적층한 층을 비대칭 구성으로 할 수도 있다.
여기까지 본 실시형태의 도전성 기판에 대해 설명하였으나, 본 실시형태의 도전성 기판에서는, 투명 기재 상에 금속층과 흑화층을 구비하고 있으므로 금속층 표면에서의 광 반사를 억제할 수 있다.
본 실시형태 도전성 기판의 광 반사 정도에 대해서는, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 터치 패널용 도전성 기판으로 사용하는 경우 디스플레이에서의 배선 시인성을 억제하기 위해서는, 반사율이 낮은 쪽이 좋다. 예를 들어, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광의 반사율(정반사율) 평균은 40% 이하인 것이 바람직하며, 30% 이하이면 보다 바람직하고, 20% 이하이면 특히 더 바람직하다.
반사율의 측정은, 도전성 기판의 흑화층에 광을 조사하도록 하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 도 1a에서와 같이 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측에 금속층(12), 흑화층(13)의 순서로 적층한 경우, 흑화층(13)에 광을 조사하도록, 흑화층(13)의 표면(A)에 대해 광을 조사하여 측정할 수 있다. 측정에 있어서는, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광을, 예를 들어, 파장 1㎚의 간격으로, 전술한 바와 같이 도전성 기판의 흑화층(13)에 대해 조사하여, 측정된 값의 평균치를 당해 도전성 기판의 반사율 평균으로 할 수 있다.
본 실시형태의 도전성 기판은, 전술한 바와 같이, 예를 들어, 바람직하게는 터치 패널용 도전성 기판으로서 사용할 수 있다. 이 경우, 도전성 기판은 메쉬 형상 배선을 구비한 구성으로 할 수 있다.
메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판은, 여기까지 설명한 본 실시형태 도전성 기판의 금속층 및 흑화층을 에칭함으로써 얻을 수 있다.
예를 들어, 2층 배선에 의해 메쉬 형상의 배선으로 할 수 있다. 구체적인 구성예를 도 3에 나타낸다. 도 3은, 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판(30)을 금속층 및 흑화층의 적층 방향 상면측에서 본 도면을 나타내고 있다.
도 3에 나타낸 도전성 기판(30)은, 투명 기재(11), 도면 중 Y축 방향에 평행한 복수 개의 배선(31A), X축 방향에 평행한 배선(31B)를 가지고 있다. 한편, 배선(31A,31B)은 금속층을 에칭하여 형성되어 있고, 당해 배선(31A,31B)의 상면 및/또는 하면에는 미도시의 흑화층이 형성되어 있다. 흑화층은 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 에칭되어 있다. 또한, 도면에서는 투명 기재(11)를 통해서 보이는 배선(31B)도 나타내고 있다.
투명 기재(11)와 배선(31A,31B)의 배치는 특별히 한정되지는 않는다. 투명 기재(11)와 배선의 배치 구성예를 도 4a, 도 4b에 나타낸다. 도 4a, 도 4b는 도 3의 A-A`선에서의 단면도에 해당한다.
우선, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 투명 기재(11)의 상하면에 각각 배선(31A,31B)이 배치되어 있을 수 있다. 한편, 도 4a에서는, 배선(31A)의 상면 및 배선(31B)의 하면에, 각각 배선과 같은 형상으로 에칭된 흑화층(32A,32B)이 배치되어 있다.
또한, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 투명 기재(11)를 사용하며, 한쪽 투명 기재(11)를 사이에 두고 상하면에 배선(31A,31B)을 배치하고, 또한, 한쪽 배선(31B)은 투명 기재(11) 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우에도, 배선(31A,31B)의 상면에는 배선과 같은 형상으로 에칭된 흑화층(32A,32B)이 배치되어 있다. 한편, 이미 설명한 바와 같이, 흑화층과 금속층의 배치가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 도 4a와 도4b의 경우에서, 흑화층(32A,32B)과 배선(31A,31B)의 배치는 상하를 역으로 할 수도 있다. 또한, 예를 들어, 배선(31A,31B)과 투명 기재(11)의 사이에 흑화층을 더 구비하는 등, 흑화층을 복수 개 구비할 수도 있다.
다만, 흑화층은 금속층의 표면 중 광 반사를 특히 억제하고 싶은 면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 그러므로, 도 4b에 나타낸 도전성 기판에서, 예를 들어, 도면 중 하면쪽으로부터 오는 광의 반사를 억제할 필요가 있는 경우에는, 흑화층(32A,32B)의 위치와 배선(31A,31B)의 위치를 각각 역으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 흑화층(32A,32B)에 더하여, 배선(31A,31B)과 투명 기재(11)의 사이에 각각 흑화층을 더 구비할 수도 있다.
도 3 및 도 4a에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판은, 예를 들어, 도 1b에서와 같이, 투명 기재(11)의 양면에 금속층(12A,12B)과 흑화층(13A,13B)을 구비한 도전성 기판으로 형성할 수 있다.
도 1b의 도전성 기판을 사용하여 형성한 경우를 예로 들어 설명하면, 우선, 투명 기재(11)의 한쪽면(11a) 측의 금속층(12A) 및 흑화층(13A)을, 도 1b 에서의 Y축 방향에 평행한 복수 개의 선 모양 패턴이 X 축 방향을 따라 소정의 간격을 두고 배치되도록 에칭한다. 한편, 도 1b에서의 X축 방향은, 각 층의 폭방향에 평행한 방향을 의미한다. 또한, 도 1b에서의 Y축 방향은, 도 1b에서 지면(紙面)에 수직인 방향을 의미한다.
그리고, 투명 기재(11)의 또다른 한쪽면(11b) 측의 금속층(12B)과 흑화층(13B)을, 도 1b 에서의 X축 방향에 평행한 복수 개의 선 모양 패턴이 소정의 간격을 두고 Y축 방향을 따라 배치되도록 에칭한다.
이상의 조작에 의해, 도 3, 도 4a에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판을 형성할 수 있다. 한편, 투명 기재(11)의 양면 에칭은 동시에 실시할 수도 있다. 즉, 금속층(12A,12B), 흑화층(13A,13B)의 에칭은 동시에 실시할 수도 있다. 또한, 도 4a에서, 배선(31A,31B)과 투명 기재(11) 사이에 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 패터닝된 흑화층을 더 갖는 도전성 기판은, 도 2b에 나타낸 도전성 기판을 사용하여 마찬가지로 에칭함으로써 제작할 수 있다.
도 3에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판은, 도 1a 또는 도 2a에 나타낸 도전성 기판을 2개 사용하여 형성할 수도 있다. 도 1a의 도전성 기판을 2개 사용하여 형성한 경우를 예로 들어 설명하면, 도 1a에 나타낸 도전성 기판 2개에 대해 각각 금속층(12)과 흑화층(13)을, X축 방향에 평행한 복수 개의 선 모양 패턴이 소정 간격을 두고 Y축 방향을 따라 배치되도록 에칭한다. 그리고, 상기 에칭 처리에 의해 각 도전성 기판에 형성된 선 모양 패턴이 서로 교차하도록 방향을 맞추어 2개의 도전성 기판을 붙여 맞춤으로써, 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판으로 할 수 있다. 2개의 도전성 기판을 붙여 맞출 때에 붙여 맞추는 면은, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 금속층(12) 등이 적층된 도 1a에서의 표면(A)과, 금속층(12) 등이 적층되어 있지 않은 도 1a에서의 면(11b)을 붙여 맞추어, 도 4b에 나타내는 구조가 되도록 할 수도 있다.
한편, 흑화층은 금속층 표면 중 광 반사를 특히 억제하고 싶은 면에 배치됨이 바람직하다. 그러므로, 도 4b에 나타낸 도전성 기판에서, 도면 중 하면쪽에서 오는 광의 반사를 억제할 필요가 있는 경우에는, 흑화층(32A,32B)의 위치와 배선(31A,31B)의 위치를 역으로 배치함이 바람직하다. 또한, 흑화층(32A,32B)에 더하여, 배선(31A,31B)과 투명 기재(11)의 사이에 흑화층을 더 구비할 수도 있다.
또한, 예를 들어, 투명 기재(11)의 금속층(12) 등이 적층되어 있지 않은 도 1a에서의 면(11b) 끼리를 붙여 맞추어, 단면이 도 4a에 나타낸 구조로 되도록 할 수도 있다.
한편, 도 3, 도 4a, 도 4b에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판에서의 배선 폭, 배선간 거리 등은, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 배선에 흐르게 할 전류량 등에 따라 선택할 수 있다.
또한, 도 3, 도 4a, 도 4b에서는, 직선 형상의 배선을 조합하여 메쉬 형상의 배선(배선 패턴)을 형성한 예를 나타내고 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며, 배선 패턴을 구성하는 배선은 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 화상과의 사이에서 모아레(간섭 무늬)가 발생하지 않도록, 메쉬 형상의 배선 패턴을 구성하는 배선 형상을 각각 들쭉날쭉하게 굴곡된 선(지그재그 직선) 등의 각종 형상으로 할 수도 있다.
이와 같이 2층의 배선으로 구성되는 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판은, 바람직하게는, 예를 들어, 투영형 정전 용량 방식의 터치 패널용 도전성 기판으로서 사용할 수 있다.
(도전성 기판 제조방법)
이어서, 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 도전성 기판 제조방법은, 투명 기재의 적어도 한쪽면 측에 금속층을 형성하는 금속층 형성 공정과, 투명 기재의 적어도 한쪽면 측에 흑화층을 형성하는 흑화층 형성 공정을 포함할 수 있다.
그리고, 흑화층 형성 공정에서는, 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하고, 구리의 화합물이 구리 산화물과 구리 수산화물을 포함하는 흑화층을 성막할 수 있다.
또한, 흑화층 형성 공정에서는, X선 광전자 분광법(XPS)로 측정했을 때에 Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라고 한 경우에, 구리 산화물의 피크 면적이 40 이상, 구리 수산화물의 피크 면적이 60 이하로 되도록 흑화층을 성막할 수 있다.
이하에서 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에 대해 설명하는데, 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에 의해 이미 설명한 도전성 기판을 필요에 따라 적절히 제조할 수가 있다. 따라서, 이하에 설명하는 점 이외에 대해서는, 전술한 도전성 기판의 경우와 마찬가지의 구성으로 할 수 있으므로 설명을 생략한다.
한편, 전술한 바와 같이 본 실시형태의 도전성 기판에서는, 금속층과 흑화층을 투명 기재 상에 배치할 때의 적층 순서가 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 금속층과 흑화층은 각각 복수 개의 층으로 형성할 수도 있다. 그러므로, 상기 금속층 형성 공정과 흑화층 형성 공정을 실시하는 순서, 실시하는 횟수 등에 대해서는, 특별히 한정되지는 않으며, 형성할 도전성 기판의 구조에 맞추어 임의의 횟수, 타이밍에서 실시할 수 있다.
이하에서 각 공정에 대해 설명한다.
우선, 금속층 형성 공정에 대해 설명한다.
금속층 형성 공정에서는, 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 금속층을 형성할 수 있다.
한편, 금속층 형성 공정 또는 흑화층 형성 공정에 제공하는 투명 기재의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는, 이미 설명한 바와 같이, 가시광을 투과시키는 수지 기판(수지 필름), 유리 기판 등을 사용할 수 있다. 투명 기재는, 필요에 따라 미리 임의의 크기로 절단하는 것 등을 해 둘 수도 있다.
그리고, 금속층은, 앞서 설명한 바와 같이, 금속 박막층을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 금속층은 금속 박막층과 금속 도금층을 가질 수도 있다. 그리하여, 금속층 형성 공정은, 예를 들어, 건식 도금법에 의해 금속 박막층을 형성하는 공정을 가질 수 있다. 또한, 금속층 형성 공정은, 건식 도금법에 의해 금속 박막층을 형성하는 공정과, 당해 금속 박막층을 급전층으로 하여 습식 도금법의 일종인 전기 도금법에 의해 금속 도금층을 형성하는 공정을 가질 수도 있다.
금속 박막층을 형성하는 공정에서 사용하는 건식 도금법으로는, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 증착법, 스퍼터링법, 또는 이온 플레이팅법 등을 사용할 수 있다. 한편, 증착법으로는, 바람직하게는, 진공 증착법을 사용할 수 있다. 금속 박막층을 형성하는 공정에서 사용하는 건식 도금법으로는, 특히 막두께 제어가 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 사용하면 더 바람직하다.
금속 박막층은, 예를 들어, 롤 투 롤 스퍼터링 장치를 사용하여 필요에 따라 적절히 성막할 수 있다.
이하에서, 롤 투 롤 스퍼터링 장치를 사용한 경우를 예로 들어, 금속 박막층을 형성하는 공정을 설명한다.
도 5는 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)의 일 구성예를 나타내고 있다.
롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)는 그 구성 부품의 대부분을 수납하는 케이스(51)를 구비한다.
케이스(51) 안에는, 금속 박막층을 성막하는 기재를 공급하는 권출 롤(52), 캔 롤(53), 스퍼터링 캐소드(54a∼54d), 권취 롤(55) 등을 구비한다. 또한, 금속 박막층을 성막하는 기재의 반송 경로 상에는, 상기 각 롤 이외에 임의로 가이드 롤, 히터(56) 등을 설치할 수도 있다.
캔 롤(53)의 구성에 대해서도, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 그 표면이 경질 크롬 도금으로 처리되어 있고, 그 내부에는 케이스(51)의 외부로부터 공급되는 냉매나 온매가 순환하여 대략 일정한 온도로 조정될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
스퍼터링 캐소드(54a∼54d)는, 마그네트론 캐소드 방식으로 캔 롤(53)에 대향하여 배치하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)의 크기는 특별히 한정되지는 않으나, 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)의 금속 박막층을 성막하는 기재의 폭방향 치수는 금속 박막층을 성막하는 기재의 폭보다 넓은 것이 바람직하다.
금속 박막층을 성막하는 기재는, 롤 투 롤 진공 성막 장치인 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50) 안으로 반송되어, 캔 롤(53)에 대향하는 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에서 금속 박막층이 성막된다.
롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)를 이용하여 금속 박막층을 성막하는 경우, 성막할 조성에 대응하는 타겟을 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 장착한다. 그리고, 금속 박막층을 성막하는 기재를 권출 롤(52)에 세팅한 장치 안을 진공 펌프(57a,57b)에 의해 진공 배기한 후, 아르곤 등의 스퍼터링 가스를 기체 공급 수단(58)에 의해 케이스(51) 안으로 도입할 수 있다. 기체 공급 수단(58)의 구성은, 특별히 한정되지는 않으나, 미도시의 기체 저장 탱크를 가질 수 있다. 그리고, 기체 저장 탱크와 케이스(51)의 사이에 가스종(種)마다 매스 플로우 컨트롤러(MFC,581a,581b) 및 밸브(582a,582b)를 구비하여, 각 가스가 케이스(51) 안으로 공급되는 양을 제어할 수 있도록 구성할 수 있다. 도 5에서는, 매스 플로우 컨트롤러와 밸브를 2쌍 구비한 예를 나타내고 있으나, 설치하는 갯수는, 특별히 한정되지는 않으며, 사용할 가스종의 갯수에 따라 설치하는 갯수를 선택할 수 있다. 스퍼터링 가스를 케이스(51) 안으로 공급할 때에, 스퍼터링 가스의 유량 및 진공 펌프(57b)와 케이스(51)의 사이에 구비된 압력 조정 밸브(59)의 개방도를 조정하여, 장치 안을, 예를 들어, 0.13Pa 이상 1.3Pa 이하로 유지한 상태에서 성막을 실시하는 것이 바람직하다.
이 상태에서 권출 롤(52)로부터 기재를, 예를 들어, 분당 0.5m∼0m의 속도로 반송하면서, 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 접속된 스퍼터링용 직류 전원으로부터 전력을 공급하여 스퍼터링 방전을 실시한다. 이로써, 기재 상에 원하는 금속 박막층을 연속적으로 성막할 수 있다.
한편, 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)는, 전술한 부재 이외에도 임의의 부재를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 나타낸 바와 같이, 케이스(51) 안의 진공도를 측정하기 위한 진공계(60a,60b), 벤트 밸브(61a,61b) 등을 구비할 수 있다.
이어서, 금속 도금층을 형성하는 공정에 대해 설명한다. 습식 도금법에 의해 금속 도금층을 형성하는 공정에서의 조건, 즉, 전기 도금 처리 조건은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 방법에 따른 제 조건을 채용하면 된다. 예를 들어, 금속 도금액을 넣은 도금조에, 금속 박막층을 형성한 기재를 공급하고, 전류 밀도, 기재 반송 속도 등을 제어함으로써 금속 도금층을 형성할 수 있다.
이어서, 흑화층 형성 공정에 대해 설명한다.
흑화층 형성 공정은, 앞서 설명한 바와 같이, 투명 기재의 적어도 한쪽면 측에 흑화층을 성막하는 공정이다. 흑화층의 성막 수단은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 스퍼터링법을 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다. 이것은, 스퍼터링법에 의하면, 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하며 구리의 화합물이 구리 산화물 및 구리 수산화물인 층을 비교적 용이하게 형성할 수 있기 때문이다.
스퍼터링법에 의해 흑화층을 성막하는 경우, 예를 들어, 전술한 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)를 이용할 수 있다. 롤 투 롤 스퍼터링 장치의 구성에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)를 이용하여 흑화층을 성막하는 경우, 예를 들어, 니켈 및 구리를 함유하는 합금 타겟을 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 장착한다. 그리고, 흑화층을 성막할 기재를 권출 롤(52)에 세팅한 장치 안을, 진공 펌프(57a, 57b)에 의해 진공 배기시킨다.
그 후, 산소 가스와 수증기를 포함하는 스퍼터링 가스를 기체 공급 수단(58)에 의해 케이스(51) 안으로 도입한다. 이 때, 스퍼터링 가스의 유량과, 진공 펌프(57b)와 케이스(51)의 사이에 구비된 압력 조정 밸브(59)의 개방도를 조정하여, 장치 안을, 예를 들어, 0.13Pa 이상 13Pa 이하로 유지한 상태에서 성막을 실시하는 것이 바람직하다.
한편, 케이스(51) 안에는, 흑화층에 공급하는 산소 및 수증기의 양을 조정하기 편하도록, 불활성 가스와 산소 가스와 수증기를 동시에 공급하고 각각의 분압을 조정하는 것이 바람직하다. 따라서, 스퍼터링 가스는 불활성 가스와 산소 가스와 수증기를 함유하는 것이 바람직하다. 불활성 가스로는, 특별히 한정되지는 않으며, 바람직하게는, 아르곤, 헬륨 등을 사용할 수 있다. 또한, 수증기는 불활성 가스와의 혼합 기체로서 공급할 수 있다.
스퍼터링 가스 중의 산소 가스 및 수증기의 비율은, 특별히 한정되지는 않으며, 성막할 흑화층의 조성 등에 따라 선택할 수 있다.
예를 들어, 성막된 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법(XPS)으로 측정했을 때에, Cu2P3/2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라 한 경우에, 구리 산화물의 피크 면적이 40 이상, 구리 수산화물의 피크 면적이 60 이하인 겻이 바람직하다. 그러므로, 성막된 흑화층에 대한 X선 광전자 분광법의 측정 결과가 상기 결과가 되도록, 각 가스의 공급량을 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 흑화층을 성막할 때에, 도전성 기판의 폭방향 전체에 걸쳐 흑화층 중의 구리 산화물 및 구리 수산화물이, 예를 들어, 전술한 원하는 범위가 되도록, 가스 공급 배관의 배치를 조정하여 두는 것이 바람직하다.
이 상태에서 권출 롤(52)로부터 기재를, 예를 들어, 분당 0.5m∼10m의 속도로 반송하면서, 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 접속된 스퍼터링용 직류 전원으로부터 전력을 공급하여 스퍼터링 방전을 실시한다. 이로써, 기재 상에 원하는 흑화층을 연속 성막할 수 있다.
그리고, 여기에서 설명한 도전성 기판 제조방법에 의해 얻어지는 도전성 기판은, 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판으로 할 수 있다. 이 경우, 전술한 공정에 더해, 금속층과 흑화층을 에칭함으로써 배선을 형성하는 에칭 공정을 더 포함할 수 있다.
이러한 에칭 공정은, 예를 들어, 우선, 에칭에 의해 제거할 부분에 대응하는 개구부를 갖는 레지스트를 도전성 기판의 가장 바깥쪽 표면에 형성한다. 도 1a에 나타내는 도전성 기판의 경우, 도전성 기판에 배치한 흑화층(13)이 노출된 표면(A) 상에 레지스트를 형성할 수 있다. 한편, 에칭에 의해 제거할 부분에 대응하는 개구부를 갖는 레지스트의 형성 방법은, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 포토리소그래피법 등 종래 기술과 마찬가지의 방법에 의해 형성할 수 있다.
이어서, 레지스트 상면에서부터 에칭액을 공급함으로써, 금속층(12), 흑화층(13)의 에칭을 실시할 수 있다.
한편, 도 1b에서와 같이 투명 기재(11)의 양면에 금속층, 흑화층을 배치한 경우에는, 도전성 기판의 표면(A,B)에 각각 소정 형상의 개구부를 갖는 레지스트를 형성하고, 투명 기재(11)의 양면에 형성된 금속층(12A,12B), 흑화층(13A,13B)을 동시에 에칭할 수도 있다.
또한, 투명 기재(11)의 양측에 형성된 금속층(12A,12B) 및 흑화층(13A,13B)에 대해, 한쪽씩 에칭 처리할 수도 있다. 즉, 예를 들어, 금속층(12A)과 흑화층(13A)의 에칭을 실시한 후에, 금속층(12B)과 흑화층(13B)의 에칭을 실시할 수도 있다.
본 실시형태의 도전성 기판에 형성하는 흑화층은 금속층과 마찬가지의 에칭액 반응성을 나타내므로, 에칭 공정에서 사용하는 에칭액은, 특별히 한정되는 것이 아니며, 바람직하게는, 일반적으로 금속층의 에칭에 사용되는 에칭액을 사용할 수 있다. 에칭액으로는, 보다 바람직하게는, 예를 들어, 염화제이철과 염산의 혼합 수용액을 사용할 수 있다. 에칭액 중의 염화제이철과 염산의 함유량은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 염화제이철을 5중량% 이상 50중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하며, 10중량% 이상 30중량% 이하의 비율로 포함하면 더 바람직하다. 또한, 에칭액은, 예를 들어, 염산을 1중량% 이상 50중량% 이하의 비율로 포함하는 것이 바람직하며, 1중량% 이상 20중량% 이하의 비율로 포함하면 더 바람직하다. 한편, 나머지 부분에 대해서는 물로 할 수 있다.
에칭액은 실온에서 사용할 수도 있으나, 반응성을 높이기 위해 온도를 높여서 사용할 수도 있다. 예를 들어, 40℃ 이상 50℃ 이하로 가열하여 사용할 수도 있다.
전술한 에칭 공정에 의해 얻어지는 메쉬 형상 배선의 구체적 형태에 대해서는, 앞서 설명한 것과 같으므로 여기에서는 설명을 생략한다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 도 1a, 도 2a에 나타낸 투명 기재(11)의 한쪽면 측에 금속층, 흑화층을 가지는 도전성 기판을 2개 붙여 맞추어, 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판으로 하는 경우에는, 도전성 기판을 붙여 맞추는 공정을 더 가질 수 있다. 이 때, 2개의 도전성 기판을 붙여 맞추는 방법은, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 접착제 등을 이용하여 접착할 수 있다.
이상에서 본 실시형태의 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법에 대해 설명하였다. 이러한 도전성 기판에 의하면, 흑화층에 대해서도 에칭액 반응성이 우수하여, 금속층과 흑화층이 에칭액에 대해 거의 같은 반응성을 나타낼 수 있다. 그리하여, 금속층과 흑화층을 동시에 에칭 처리하는 경우에, 금속층 및 흑화층을 원하는 형상으로 패터닝하여 치수가 들쭉날쭉해지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 금속층 및 흑화층을 동시에 에칭할 수 있다.
또한, 흑화층은 금속층에 의한 광 반사를 억제할 수 있어서, 예를 들어, 터치 패널용 도전성 기판으로 한 경우에, 배선 표면에서의 광 반사를 억제하여 디스플레이의 시인성을 향상시킬 수 있다.
[실시예]
이하에서 구체적인 실시예, 비교예를 들어 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(평가 방법)
실시예, 비교예에서, 제작된 시료에 대해 이하의 방법으로 평가하였다.
(1) X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 측정
측정은 X선 광전자 분광 장치(PHI社 제조, 형식: QuantaSXM)에 의해 실시하였다. 또한, X선원으로는, 단색화 AI(1486.6eV)를 사용하였다.
후술하는 바와 같이, 이하의 각 실시예, 비교예에서는, 도 2a의 구조를 갖는 도전성 기판을 제작하였다. 그래서, 도 2a에서 제2 흑화층(132)의 외부로 노출된 면(132a)을 Ar 이온 에칭하고, 가장 바깥쪽 표면으로부터 10㎚ 내부에서의 Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 측정하였다. 얻어진 스펙트럼으로부터 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라 한 경우의, 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적을 산출하였다. 즉, 구리 산화물 및 구리 수산화물에 대한, 구리 산화물의 피크 면적비 및 구리 수산화물의 피크 면적비를 산출하였다.
(2) 반사율 측정
측정은, 분광 광도계(시마즈 제작소 제조, 형식: UV-2600)에 의해 입사각 5°의 정반사법으로, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하의 범위에 있는 광의 평균 반사율을 구하였다. 구체적으로는, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하의 범위에 있는 광에 대해, 파장을 1㎚의 간격으로 변화시켜 조사하여 각 파장에서의 반사율을 측정하고, 그 평균을 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광의 반사율 평균으로 하였다. 한편, 표 1에서는 단순히 반사율이라고 기재하고 있다.
이하의 각 실시예, 비교예에서는, 도 2a의 구조를 갖는 도전성 기판을 제작하였다. 그리하여, 도 2a에서의 제2 흑화층(132)의 외부로 노출된 면(132a)의 반사율을 측정하였다.
(3) 에칭 시험
에칭 시험에서는, 염화제이철을 10중량%, 염산을 1중량%, 나머지 부분은 물로 이루어지는 에칭액을 사용하였다.
각 실시예, 비교예에서 제작한 도전성 기판을, 레지스트 등은 형성하지 않고, 온도 25℃의 에칭액 안에 60초 동안 침지한 후 에칭액으로부터 꺼내었다. 그리고, 그 후, 물로 씻어 도전성 기판에 부착된 에칭액을 충분히 씻어 내었다.
에칭액에 침지했다가 물로 씻은 후의 도전성 기판을 육안으로 관찰하여, 투명 기판 상에 잔존한 금속층과 흑화층의 유무를 관찰하였다.
금속층과 흑화층이 잔존하지 않는 경우, 즉, 찌꺼기가 확인되지 않은 경우에는, 동시에 에칭할 수 있는 금속층과 흑화층을 구비한 도전성 기판임을 나타낸다. 이에 대해, 금속층과 흑화층 중 적어도 어느 한쪽이 잔존하는 경우, 즉, 찌꺼기가 확인된 경우에는, 성막된 금속층과 흑화층을 동시에 에칭할 수 없음을 나타낸다.
(시료의 제작 조건)
실시예, 비교예로서 이하에 설명하는 조건에서, 도전성 기판을 제작하여 전술한 평가 방법으로 평가하였다.
[실시예 1]
도 2a에 나타낸 구조를 가지는 도전성 기판을 제작하였다.
(흑화층 형성 공정)
우선, 폭 500㎜, 두께 100㎛의 길다란 형상의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET)제 투명 기재를, 도 5에 나타낸 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)의 권출 롤(52)에 세팅하였다. 한편, 투명 기재로 사용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지제의 투명 기재에 대해 전체 광선 투과율을 JIS K 7361-1에 규정된 방법에 의해 평가하였더니 97%이었다.
또한, 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 니켈 65wt%와 구리 35wt%를 함유하는 니켈-구리 합금 타겟을 세팅하였다.
이어서, 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)의 히터(56)를 100℃로 가열하고, 투명 기재를 가열하여 기재 안에 포함된 수분을 제거하였다.
이어서, 케이스(51) 안을 1×10-4Pa까지 배기한 후, 케이스(51) 안으로 아르곤 가스, 산소 가스, 수증기를 도입하였다. 한편, 수증기는, 실온에서 포화 수분을 함유하는 아르곤 가스로 하여 도입하고 있다. 아르곤 가스, 산소 가스, 수분을 함유하는 아르곤 가스(아르곤·수분 혼합 가스)는, 표 1에 나타내는 공급량이 되도록 케이스(51) 안으로 공급하여 케이스(51) 안의 압력이 2Pa이 되도록 조정하였다.
그리고, 투명 기재를 권출 롤(52)로부터 분당 2m의 속도로 반송하면서, 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 접속된 스퍼터링용 직류 전원으로부터 전력을 공급하여 스퍼터링 방전을 실시하여, 투명 기재 상에 흑화층을 연속 성막하였다. 이러한 조작에 의해, 투명 기재 상에 제1 흑화층(131)을 두께 20㎚가 되도록 형성하였다.
한편, 제1 흑화층을 성막할 때에, 전술한 바와 같이, 니켈-구리 합금 타겟을 사용하며, 케이스(51) 안으로 아르곤 가스, 산소 가스, 수증기를 도입하여 스퍼터링을 실시하였다. 그리하여, 제1 흑화층은 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하게 된다.
(금속층 형성 공정)
이어서, 제1 흑화층을 성막한 투명 기재를 권출 롤(52)에 세팅하고, 스퍼터링 캐소드(54a∼54d)에 세팅된 타겟을 구리 타겟으로 변경하였다. 그리고, 롤 투 롤 스퍼터링 장치(50)의 케이스(51) 안을 1×10-4Pa까지 배기한 후, 케이스(51) 안으로 아르곤 가스만을 도입하여 압력이 0.3Pa이 되도록 조정한 점 이외에는, 제1 흑화층의 경우와 마찬가지로 하여, 제1 흑화층의 상면에 금속 박막층으로서 구리 박막층을 두께 80㎚가 되도록 형성하였다.
구리 박막층을 형성한 후, 전해 도금법에 의해 두께가 0.5㎛인 구리 도금층을 더 성막하였다. 한편, 구리 도금층을 성막할 때에는, 구리 박막층을 급전층으로서 사용하였다.
(흑화층 형성 공정)
이어서, 제1 흑화층과 금속층을 성막한 투명 기재를 권출 롤(52)에 세팅하고, 제1 흑화층(131)과 같은 조건에서 금속층(12)의 상면에 제2 흑화층(132)을 형성하였다.
제작된 도전성 기판의 시료에 대해, 전술한 X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 측정, 반사율 측정, 그리고 에칭 시험의 평가를 실시하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예2∼실시예4]
제1 흑화층과 제2 흑화층을 형성할 때에 케이스(51) 안으로 공급하는 아르곤 가스, 산소 가스 및 수분을 함유하는 아르곤 가스(아르곤·수분 혼합 가스)의 유량을 표 1에 나타낸 값으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 기판을 제작하고 평가하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예1, 비교예2]
제1 흑화층과 제2 흑화층을 형성할 때에 케이스(51) 안으로 공급하는 아르곤 가스, 산소 가스 및 수분을 함유하는 아르곤 가스(아르곤·수분 혼합 가스)의 유량을 표 1에 나타낸 값으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 기판을 제작하고 평가하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타낸 결과에 의하면, 실시예1∼실시예4의 시료에 대해 흑화층을 XPS에 의해 평가하였더니, 구리 단체 및 구리 산화물, 구리 수산화물의 피크가 확인되어 각 성분을 함유한다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예1∼실시예4의 시료에 있어서는, 흑화층에 대해 XPS로 측정한 결과로부터 구한 구리 산화물의 피크 면적비가 40 이상, 구리 수산화물의 피크 면적비가 60 이하의 범위에 있음을 확인할 수 있었다.
그리고, 에칭 시험의 결과, 어느 쪽도 찌꺼기가 없음을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예1∼실시예4는, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광의 반사율 평균이 40.0% 이하로 되어, 흑화층이 금속층 표면에서의 광 반사를 충분히 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다.
이에 대해 비교예 1,2의 시료에 있어서는, 흑화층을 XPS로 평가하였더니, 구리 단체 및 구리 산화물, 구리 수산화물의 피크가 확인되어 각 성분을 함유함을 확인할 수 있었다.
그러나, 흑화층에 대해 XPS로 측정한 결과로부터 구한 구리 산화물의 피크 면적비가 39와 30으로서 어느 것도 40 미만이고, 구리 수산화물의 피크 면적비가 61과 70으로서 60을 초과함을 확인할 수 있었다.
그리고, 에칭 시험을 실시했을 때에 PET 필름 상에는 흑화층의 찌꺼기가 인정되었다. 즉, 비교예 1,2의 도전성 기판에서 형성된 흑화층은 에칭액에 대한 반응성이 낮아, 흑화층과 금속층을 동시에 에칭할 수 없음이 확인되었다.
이상에서와 같이, 흑화층이 구리 단체, 구리 산화물 및 구리 수산화물과, 니켈 단체 및/또는 화합물을 함유하고, XPS에서의 측정 결과로부터 산출된 구리 산화물, 구리 수산화물의 피크 면적비가 소정의 범위에 있는 경우, 에칭액에 대해 양호한 반응성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 즉, 흑화층과 금속층을 동시에 에칭할 수 있음이 확인되었다.
이상에서 도전성 기판을 실시형태 및 실시예 등으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예 등에 한정되지 않는다. 청구범위에 기재된 본 발명 요지의 범위 내에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.
본 출원은 2015년 9월 30일에 일본국 특허청에 출원된 특원2015-195199호에 기초한 우선권을 주장하는 것으로서, 특원2015-195199호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
10A,10B,20A,20B,30 도전성 기판
11 투명 기재
12,12A,12B 금속층
13,13A,13B,131,132,131A,131B, 132A, 132B, 32A, 32B 흑화층
31A,31B 배선

Claims (7)

  1. 투명 기재와,
    상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과,
    상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 흑화층을 포함하고,
    상기 흑화층은 구리의 단체 및 화합물과 니켈의 단체 및/또는 화합물을 함유하며,
    상기 구리의 화합물은 구리 산화물 및 구리 수산화물을 포함하고,
    상기 흑화층에 대해 X선 광전자 분광법으로 측정했을 때에, Cu2P3 /2 스펙트럼 및 Cu LMM 스펙트럼을 이용하여 구한 구리 산화물의 피크 면적 및 구리 수산화물의 피크 면적의 합을 100이라 한 경우에, 상기 구리 산화물의 피크 면적이 40 이상, 상기 구리 수산화물의 피크 면적이 60 이하인 도전성 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은 구리를 함유하는 것인 도전성 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 투명 기재 쪽으로부터 상기 금속층과 상기 흑화층의 순서로 형성된 것인 도전성 기판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 기재의 적어도 한쪽면 상에 투명 기재 쪽으로부터 상기 흑화층과 상기 금속층과 상기 흑화층의 순서로 형성된 것인 도전성 기판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흑화층의 두께가 100㎚ 이하인 도전성 기판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광의 반사율 평균이 40% 이하인 도전성 기판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판.
KR1020187007909A 2015-09-30 2016-09-26 도전성 기판 KR102533946B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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