KR20180129763A - 투명 도전성 필름, 투명 도전성 필름의 제조 방법, 금속 몰드, 및 금속 몰드의 제조 방법 - Google Patents

투명 도전성 필름, 투명 도전성 필름의 제조 방법, 금속 몰드, 및 금속 몰드의 제조 방법 Download PDF

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다카시 오카베
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제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤
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Abstract

투명 도전성 필름(10, 20)은, 투명 필름(11, 21)과, 상기 투명 필름(11, 21) 상에서 연장되는 선형의 도전부(13, 23)를 구비하고, 상기 도전부(13, 23)가 랜덤 네트워크 구조를 구성하고, 상기 도전부(13, 23)의 폭이 200∼3000 nm의 범위 내이며, 상기 도전부(13, 23)의 높이(H)가, 상기 도전부(13, 23)의 폭(W)의 0.5배 이상이다. 투명 도전성 필름(10, 20)은, 뼈대 노출(센서 패턴이 보임) 및 무아레(moire)가 발생하지 않고, 저저항이다.

Description

투명 도전성 필름, 투명 도전성 필름의 제조 방법, 금속 몰드, 및 금속 몰드의 제조 방법
본 발명은, 투명 도전성 필름 및 그의 제조 방법, 및 투명 도전성 필름의 제조로 사용하는 금속 몰드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
박형(薄型) 텔레비전, 휴대 전화기, 스마트폰, 태블릿 등의 표시 장치나 터치 패널, 태양 전지, EL(electroluminescence) 소자, 전자기 차폐, 기능성 유리 등에 있어서, 투명 전극은 필수적인 요소가 되고 있다. 이 전자 디바이스에 사용되는 투명 전극의 도전성 재료로서, 산화 인듐 주석(이하, ITO로 약칭함)이 주류가 되고 있다.
그러나 ITO의 원료인 인듐은 희소 금속이므로, 장래의 공급에 불안을 내포하고 있다. 또한, ITO막을 제작하기 위한 스퍼터링 등의 공정은 생산성이 낮으며 저비용화가 곤란하기 때문에, ITO의 대체 재료가 요구되고 있다.
ITO 필름의 대체 재료로서, 예를 들면, 특허문헌 1에 있어서 도전성(導電性)
나노 와이어 네트워크와 그의 제조 방법이 제안되어 있다. 이 도전성 나노 와이어 네트워크를 구성하는 나노 와이어는 평균 폭이 1.5㎛ 이하이므로, 시인(視認)되지 않는다(「뼈대 노출(센서 패턴이 보임)」이 없다). 또한 네트워크 구조에 규칙성이 없기 때문에, 실질적으로 무아레(moire)를 발생하지 않는 이점이 있다.
국제공개 제2014/129504호
상기한 과제에 더하여, ITO 필름의 대체 재료는 더 한층의 저저항화하는 것이 요망된다. 또한, 대면적의 투명 도전막의 제조도 요망되고 있다. 이에, 본 발명의 목적은, 「뼈대 노출」도 무아레도 생기지 않는 저저항의 투명 도전성 필름을 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은, 대면적의 투명 도전성 필름을 간편하게 또한 저비용으로 제조할 수 있는 제조 방법, 및 상기 제조 방법에 있어서 사용할 수 있어 금속 몰드 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양에 따르면,
투명 필름과,
상기 투명 필름 상에서 연장되는 선형의 도전부를 구비하고,
상기 도전부가 랜덤 네트워크 구조를 구성하고,
상기 도전부의 폭이 200∼3000 nm의 범위 내이며,
상기 도전부의 높이가, 상기 도전부의 폭의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 투명 도전성 필름이 제공된다.
상기 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 투명 필름이 오목부를 가지고, 상기 도전부가 상기 오목부 내에 충전된 도전성 재료로 구성되어도 된다.
상기 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 도전부가 상기 투명 필름의 표면에 대하여 볼록하게 되어 있어도 된다.
상기 투명 도전성 필름에 있어서, 상기 랜덤 네트워크 구조가, 상기 투명 필름의 표면에 배열된 복수의 소정 영역에 형성되어 있어도 된다.
상기 투명 도전성 필름이, 상기 투명 필름 상에 형성된 인출 배선을 더 구비하고,
상기 인출 배선이, 상기 복수의 소정 영역에 형성된 상기 랜덤 네트워크 구조와 전기적으로 접속되어 있어도 된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 요철 패턴을 가지는 금속 몰드이며,
상기 요철 패턴의 볼록부가 랜덤 네트워크 구조를 구성하고,
상기 볼록부의 높이가, 상기 볼록부의 폭의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 금속 몰드가 제공된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 랜덤 네트워크 구조의 볼록부를 가지는 금속 몰드의 제조 방법으로서,
기판 상에 나노 파이버를 살포하고, 상기 기판 상에 상기 나노 파이버로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조를 형성하는 것과,
상기 나노 파이버를 마스크로 하여 상기 기판을 에칭하여, 상기 기판에 상기 랜덤 네트워크 구조의 요철 패턴을 형성하는 것과,
상기 기판의 상기 요철 패턴을 반전시킨 제1 전사 패턴을 가지는 수지 몰드를 제작하는 것과,
상기 수지 몰드의 상기 제1 전사 패턴 상에 전기 주조에 의해 금속층을 적층하고, 상기 수지 몰드를 제거함으로써, 상기 제1 전사 패턴을 반전한 제2 전사 패턴을 가지는 금속 몰드를 형성하는 것을 포함하는 금속 몰드의 제조 방법이 제공된다.
상기 금속 몰드의 제조 방법에 있어서, 상기 기판의 소정 영역에만 상기 나노 파이버로 이루어지는 상기 랜덤 네트워크 구조를 형성해도 된다.
상기 금속 몰드의 제조 방법은, 상기 금속 몰드에 인출 배선용 패턴을 형성하는 것을 포함해도 된다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 투명 도전성 필름의 제조 방법으로서,
제3 태양의 제조 방법으로 금속 몰드를 제조하는 것과,
상기 금속 몰드를 사용하여 상기 투명 필름 표면에 랜덤 네트워크 구조를 구성하는 도전부를 형성하는 것을 포함하는 투명 도전성 필름의 제조 방법이 제공된다.
상기 투명 도전성 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 도전부를 형성하는 것이,
상기 금속 몰드의 상기 제2 전사 패턴을 반전시킨 제3 전사 패턴을 가지는 투명 필름을 제작하는 것과,
상기 투명 필름의 상기 제3 전사 패턴의 오목부에 도전성 재료를 충전하는 것을 포함해도 된다.
상기 투명 도전성 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 도전부를 형성하는 것이,
상기 금속 몰드의 상기 제2 전사 패턴의 볼록부 상에 도전성 재료를 도포하는 것과,
상기 도전성 재료가 도포된 상기 금속 몰드를 투명 필름에 가압하여, 상기 투명 필름 상에 상기 도전성 재료를 부착시키는 것을 포함해도 된다.
본 발명의 투명 도전성 필름은, 랜덤 네트워크 구조를 구성하는 선형의 도전부의 폭에 대한 높이의 비가 크므로, 뼈대 노출의 방지와 저저항화를 양립할 수 있다. 또한, 도전부는 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있으므로, 표시 소자 상에 2장의 투명 도전성 필름을 중첩해도 무아레가 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 대면적의 투명 도전성 필름을 간편하게 또한 저비용으로 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 투명 도전성 필름은, 터치 패널, 전자 페이퍼, 박막 태양 전지 등의 각종 디바이스에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1의 (a)는 제1 실시형태의 투명 도전성 필름의 단면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 1의 (b)는 제2 실시형태의 투명 도전성 필름의 단면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 투명 도전성 필름의 평면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)는 제3 실시형태의 투명 도전성 필름의 단면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 3의 (b)는 제4 실시형태의 투명 도전성 필름의 단면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 제3 실시형태 및 제4 실시형태의 투명 도전성 필름의 평면 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 투명 도전성 필름의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6의 (a)∼(f)는, 투명 도전성 필름의 제조 방법의 공정(A1)∼공정(A4)을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)∼(c)는, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법의 도전부 형성 공정(A5)을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)∼(c)는, 제2 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법 도전부 형성 공정(A5)을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 9의 (a)∼(d)는, 제3 실시형태 및 제4 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법의 NF 패터닝 공정 및 인출 배선용 패턴 형성 공정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 10의 (a)∼(d)는, 제3 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법의 기판 에칭 공정 및 인출 배선용 패턴 형성 공정의 변형예를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 11a는, 실시예 1의 투명 도전성 필름의 단면 SEM 사진이다.
도 11b는, 실시예 2의 투명 도전성 필름의 단면 SEM 사진이다.
도 11c는, 비교예 1의 투명 도전성 필름의 단면 SEM 사진이다.
이하, 본 발명의 투명 도전성 필름 및 그의 제조 방법의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
[투명 도전성 필름(제1 실시형태)]
본 실시형태의 투명 도전성 필름(10)은, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 투명 필름(11)과, 투명 필름(11) 상에서 연장되는 선형의 도전부(13)를 구비한다. 투명 필름(11)은 오목부(11c)를 가지고, 도전부(13)는, 오목부(11c) 내에 충전된 도전성 재료로 구성된다.
<투명 필름>
투명 필름(11)은, 투명 지지 기재(基材)(73) 및 투명 지지 기재(73) 상에 형성된 투명 수지층(12)으로 구성된다. 투명 수지층(12)에는 오목부(11c)가 형성되어 있다.
투명 수지층(12)으로서는, 광경화 및 열경화, 습기경화형, 화학경화형(2액 혼합) 등의 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 에폭시계, 아크릴계, 메타크릴계, 비닐에테르계, 옥세탄계, 우레탄계, 멜라민계, 우레아계, 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 페놀계, 가교형 액정계, 불소계, 실리콘계, 폴리아미드계 등의 모노머, 올리고머, 폴리머 등의 각종 수지가 있다. 투명 수지층(12)의 두께는 0.5∼500 ㎛의 범위 내이며 된다. 두께가 상기 하한 미만에서는, 투명 수지층(12)이 형성되는 오목부(11c)의 깊이가 불충분하게 되기 쉽고, 상기 상한을 넘으면, 경화 시에 발생하는 수지의 부피 변화의 영향이 커질 우려가 있다.
투명 지지 기재(73)로서는, 가시광을 투과하는 공지의 필름 기재를 이용할 수 있다. 예를 들면, 유리 등의 투명 무기 재료로 이루어지는 기재; 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트 등), (메타)아크릴계 수지(폴리메틸메타크릴레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 스티렌계 수지(ABS 수지 등), 셀룰로오스계 수지(트리아세틸 셀룰로오스 등), 폴리이미드계 수지(폴리이미드 수지, 폴리이미드아미드 수지 등), 시클로올레핀 폴리머 등의 수지로 이루어지는 기재 등을 이용할 수 있다. 가요성의 관점에서, 투명 지지 기재(73)는 수지 필름이며 된다. 투명 지지 기재(73)의 두께는, 광학적 특성의 관점에서 1∼500 ㎛인 것이 바람직하다.
<도전부>
도전부(13)는, 투명 필름(11)의 오목부(11c)를 메우도록 형성되어 있다. 도전부(13)의 상면(13s)과 투명 필름(11)의 표면(11s)의 사이에는 단차가 없고, 양자는 동일 평면 내에 위치해도 된다. 즉, 오목부(11c)의 깊이와 도전부(13)의 높이(H)는 동일해도 된다. 혹은 오목부(11c)의 깊이와 도전부(13)의 높이(H)가 동일하지 않아도 된다. 그리고, 「투명 필름(11)의 표면(11s)」이란, 투명 필름(11)의 오목부(11c)를 제외한 표면(11s)을 의미한다.
도전부(13)는, 선형(와이어형)의 형상을 가지고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조(15)를 구성하고 있다. 본원에 있어서 「랜덤 네트워크 구조」란, 적어도 1개의 나노 와이어가 랜덤한 그물눈(네트워크)을 형성하도록 결합되어 있는 구조를 의미한다. 랜덤 네트워크 구조가 복수의 나노 와이어로 구성될 경우, 각 나노 와이어는 그 외의 나노 와이어 중 적어도 어느 하나와의 접점 또는 교점을 가지고, 이로써, 복수의 나노 와이어는 실질적으로 도중에 끊어지지 않도록 연속되어 있다. 랜덤 네트워크 구조에는, 예를 들면, 삼각형, 사각형, 육각형등의 n각형, 원, 타원 등, 또는 이들의 조합에 의한 격자(格子) 모양과 같은, 특정한 도형 또는 특정한 도형의 조합으로 구성되고 일정한 규칙성을 나타내는 네트워크(그물눈) 구조는 포함되지 않는다. 다만, 랜덤 네트워크 구조는, 전체적으로 불규칙한 구조이면 되고, 국소적으로 우연히 생기는 규칙적 형상의 그물눈의 존재를 제외하는 것은 아니다. 이와 같은 랜덤 네트워크 구조(15)는, 이방성(異方性)이 없고, 또한, 그물눈에 규칙성이 없기 때문에, 무아레를 발생하지 않는다. 또한 네트워크(그물눈)의 밀도는 후술하는 바와 같이 용이하게 제어할 수 있으므로, 구체적 용도에 따른 양호한 광투과율과 도전성을 양립할 수 있다. 랜덤 네트워크 구조(15)를 구성하는 선형의 도전부(13)는, 연속된 1개의 와이어로 구성되어도 되고, 독립된 복수의 와이어로 구성되어도 된다. 어떤 식으로 하더라도, 각 와이어는, 그 자체 및/또는 다른 와이어와의 사이에서 다수의 접점 및/또는 교점을 생기게 하기에 충분한 길이를 가지는 것이 바람직하다.
선형의 도전부(13)의 폭(W)은 200∼3000 nm의 범위 내이며 되고, 200∼900 nm의 범위 내이며 된다. 폭(W)이 3000nm를 넘으면, 도전부(13)가 시인 가능하게 되어, 「뼈대 노출」이 생기는 경우가 있다. 폭(W)이 200nm 미만인 경우, 도전부(13)의 도전성이 불충분하게 되는 경우가 있다.
도전부(13)에 의한 투명 필름(11)의 피복율은 1% ∼15%의 범위 내이며 된다. 피복율이 1% 미만인 경우, 투명 도전성 필름(10)의 도전성이 불충분하게 되는 경우가 있다. 피복율이 15%를 넘을 경우, 투명 도전성 필름(10)의 투명성(투과율)이 불충분하게 되는 경우가 있다.
또한, 도전부(13)의 높이(H)는, 도전부(13)의 폭(W)의 0.5배 이상이며, 바람직하게는 0.5∼4 배이다. 즉, 도전부(13)의 연장 방향에 대하여 수직한 면에서의 단면 형상의 종횡비는 바람직하게는 1:2∼4:1의 범위 내이다. 본 실시형태의 도전부(13)의 높이(H)가 도전부(13)의 폭(W)의 0.5배 이상인 것에 의해, 「뼈대 노출」방지 목적으로, 도전부(13)의 폭(W)이 3000nm 이하인 경우라도, 도전부(13)는 충분한 도전성을 가질 수 있다. 이로써, 투명 도전성 필름(10)은 뼈대 노출이 없는 양호한 외관과 고도전성을 양립할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 투명 도전성 필름(10)은, 1∼80 Ω/sq, 바람직하게는 1∼50 Ω/sq의 범위 내의 낮은 시트 저항을 가질 수 있다. 또한, 도전부(13)의 높이(H)가 도전부(13)의 폭(W)의 4배 이하인 것에 의해, 투명 도전성 필름(10)을 비스듬하게 본 경우의 뼈대 노출도 방지할 수 있다.
도전부(13)의 재료로서는, 철, 코발트, 니켈, 동, 아연, 크롬, 몰리브덴, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 카드뮴, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금, 알루미늄 등의 금속, 및 이들 금속의 합금, ITO, 인듐 갈륨 아연산염산물(IGZO), 티탄, 산화 코발트, 산화 아연, 산화 바나듐, 산화 인듐, 산화 알루미늄, 산화 니켈, 주석 산화물, 산화 탄탈, 산화 니오브(niobium), 산화 바나듐, 지르콘 산화물 등의 금속 산화물, 및 질화 티탄, 질화 지르코늄, 질화 알루미늄 등의 금속 산화물로 예시되는 금속 화합물을 예로 들 수 있다. 도전성의 관점에서는, 동, 은, 알루미늄, 산화 인듐 주석이 바람직하고, 플렉시블성의 관점에서는, 은, 알루미늄, 동 등의 금속 또는 합금이 바람직하다.
[투명 도전성 필름(제2 실시형태)]
본 실시형태의 투명 도전성 필름(20)은, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 투명 필름(21)과, 투명 필름(21) 상에서 연장되는 선형의 도전부(23)를 구비한다. 도전부(23)는, 투명 필름(21)의 표면(21s) 상에 탑재되어 있다.
<투명 필름>
투명 필름(21)으로서는, 제1 실시형태에서의 투명 지지 기재(73)과 동일한 것을 사용할 수 있다.
<도전부>
도전부(23)는, 투명 필름(21)의 표면(21s) 상에 탑재되어 있고, 투명 필름(21)의 표면(21s)에 대하여 볼록하게 되어 있다. 도전부(23)는, 평면에서 볼 때, 제1 실시형태의 도전부(13)와 마찬가지로, 도 2에 나타낸 바와 같은 랜덤 네트워크 구조(25)를 구성하고 있다. 또한, 도전부(23)의 폭(W), 높이(H) 및 높이(H)와 폭(W)의 비, 재료, 피복율에 대해서도, 제1 실시형태의 도전부(13)와 동일하다.
[투명 도전성 필름(제3 실시형태)]
본 실시형태의 투명 도전성 필름(10a)은, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(10)과 마찬가지로 투명 필름(11a)과, 투명 필름(11a) 상에서 연장되는 선형의 도전부(13a)를 구비하고, 투명 필름(11a) 상에 인출 배선(17)을 더 구비한다.
투명 필름(11a)은, 투명 지지 기재(73a) 및 투명 지지 기재(73a) 상에 형성된 투명 수지층(12a)으로 구성된다. 투명 지지 기재(73a), 투명 수지층(12a), 도전부(13a)로서는, 각각 제1 실시형태의 투명 지지 기재(73), 투명 수지층(12), 도전부(13)와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 또한, 도전부(13a)는, 평면에서 볼 때, 제1 실시형태의 도전부(13)와 마찬가지로 랜덤 네트워크 구조(15a)를 구성하고, 도전부(13a)의 폭(W), 높이(H) 및 높이(H)와 폭(W)의 비, 재료에 대해서도, 제1 실시형태의 도전부(13)와 동일하다.
도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 랜덤 네트워크 구조(15a)는, 투명 필름(11a) 상에 배열된 복수의 소정 영역(11p)에만 형성되어 있다. 그리고, 도 4의 (a), (b)에 있어서 랜덤 네트워크 구조(15a)는 명확하게 도시되어 있지 않지만, 소정 영역(11p)에 형성되어 있는 랜덤 네트워크 구조(15a)는, 도 2에 나타내는 랜덤 네트워크 구조(15)와 동일한 구조이다. 복수의 소정 영역(11p)은, 격자형으로 배열되어도 된다. 소정 영역(11p)은 200∼5000 ㎛의 피치로 배열되어도 되고, 각 소정 영역(11p)은 원형상, 사각형상, 다각형상 등의 임의의 형상을 가져도 된다. 또한, 도 4의 (a)의 소정의 일방향으로 인접하는 소정 영역(11p)은 서로 접하고 있어, 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 상기 일방향에 대하여 수직한 방향으로 인접하는 소정 영역(11p)은, 0.5∼500 ㎛의 거리를 두고 있어, 전기적으로 분리되어 있어도 된다.
도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 인출 배선(17)의 상면(17s), 도전부(13a)의 상면(13as) 및 투명 필름(11a)의 표면(11as)의 사이에는 단차가 없고, 모두 동일 평면 내에 위치해도 되고, 혹은 동일 평면 내에 위치하지 않아도 된다.
인출 배선(17)은, 도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이 복수의 소정 영역(11p)에 형성되어 있는 랜덤 네트워크 구조(15a)와 전기적으로 접속되어 있다. 인출 배선(17)은, 5∼1000 ㎛의 범위 내의 선 폭을 가져도 되고, 0.01∼50 Ω의 범위 내의 저항을 가져도 된다. 인출 배선(17)의 재료로서는, 도전부(13)의 재료로서 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
도 4의 (a)에 나타내는 투명 도전성 필름(10ax)에 있어서는, 지면의 가로 방향으로 인접하는 소정 영역(11p)이 전기적으로 접속되고, 전기적으로 접속된 소정 영역(11p)의 각각의 행은 각각 인출 배선(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 도 4의 (b)에 나타내는 투명 도전성 필름(10ay)에 있어서는 지면의 세로 방향으로 인접하는 소정 영역(11p)이 전기적으로 접속되고, 전기적으로 접속된 소정 영역(11p)의 각각의 열은 각각 인출 배선(17)에 전기적으로 접속되어 있다. 이와 같은 투명 도전성 필름(10ax)와 투명 도전성 필름(10ay)을 중첩한 것은 터치 패널로서 사용할 수 있다.
[투명 도전성 필름(제4 실시형태)]
본 실시형태의 투명 도전성 필름(20a)은, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 실시형태의 투명 도전성 필름(20)과 마찬가지로 투명 필름(21a)과, 투명 필름(21a) 상에서 연장되는 선형의 도전부(23a)를 구비하고, 투명 필름(21a) 상에 인출 배선(27)을 더 구비한다. 도전부(23a) 및 인출 배선(27)은, 투명 필름(21a)의 표면(21s) 상에 탑재되어 있고, 투명 필름(21a)의 표면(21as)에 대하여 볼록하게 되어 있다.
투명 필름(21a), 도전부(23a)는, 각각 제2 실시형태의 투명 필름(21), 도전부(23)와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 또한, 도전부(23a)는, 평면에서 볼 때, 제1 실시형태의 도전부(23)와 마찬가지로 랜덤 네트워크 구조(25a)를 구성하고, 도전부(23a)의 폭(W), 높이(H) 및 높이(H)와 폭(W)의 비, 재료에 대해서도, 제2 실시형태의 도전부(23)와 동일하다.
도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 투명 도전성 필름(20ax, 20ay)의 랜덤 네트워크 구조(25a)는, 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(10ax, 10ay)의 랜덤 네트워크 구조(15a)와 마찬가지로, 투명 필름(21a) 상에 배열된 복수의 소정 영역(21p)에만 형성되어 있다. 복수의 소정 영역(21p)의 배열은, 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(10ax, 10ay)의 복수의 소정 영역(11p)의 배열과 동일하면 된다.
인출 배선(27)은, 도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 제3 실시형태의 인출 배선(17)과 마찬가지로, 복수의 소정 영역(21p)에 형성되어 있는 랜덤 네트워크 구조(25a)와 전기적으로 접속되어 있다. 인출 배선(27)은, 제3 실시형태의 인출 배선(17)과 같은 선 폭 및 저항을 가져도 된다. 인출 배선(27)의 재료로서는, 제3 실시형태의 인출 배선(17)의 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 또한, 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(10ax, 10ay)과 마찬가지로, 도 4의 (a)에 나타내는 투명 도전성 필름(20ax)와 도 4의 (b)에 나타내는 투명 도전성 필름(20ay)을 중첩한 것은 터치 패널로서 사용할 수 있다.
[제1 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법]
제1 실시형태의 투명 도전성 필름(10)을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 투명 도전성 필름의 제조 방법은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 주로, 기판 상에 나노 파이버(NF)를 살포하는 공정(A1)과, NF를 마스크로 하여 기판을 에칭하여 요철 패턴을 형성하는 공정(A2)과, 기판의 요철 패턴을 반전시킨 제1 전사 패턴을 가지는 수지 몰드를 제작하는 공정(A3)과, 수지 몰드를 사용하여 금속 몰드를 제작하는 공정(A4)과, 금속 몰드를 사용하여 투명 필름 상에 도전부를 형성하는 공정(A5)을 가진다.
<NF의 살포>
도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(51) 상에 NF(53)를 살포하여, NF(53)로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조를 형성한다(도 5의 공정(A1)).
기판(51)으로서는, 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다. 실리콘 기판을 사용할 경우, 열 산화 등에 의해 기판 표면에 SiOX막을 형성해도 된다. SiOX막은 후속의 에칭 공정에 있어서 하드 마스크로서 기능한다. 또한, 기재(51)와 NF(53)의 밀착성을 향상시키기 위하여, 기판(51)에 표면 처리를 실시하거나, 이(易)접착층을 설치하거나, 혹은 열이나 광 등 외부로부터 에너지를 가해도 된다. 또한, 기재(51)의 표면 돌기를 메우기 위하여 평활화층을 설치하는 등을 행해도 된다.
NF(53)는, 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조를 구성할 수 있으면, 어떠한 종류의 나노 파이버라도 된다. 사용할 수 있는 나노 파이버로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 액정성 방향족 폴리에스테르, 액정성 전방향족 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리메틸아크릴레이트나 폴리에틸아크릴레이트 등의 폴리아크릴산 에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트나 폴리에틸메타크릴레이트나 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트 등의 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 시클로올레핀 수지, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리 락트산, 지방족 폴리아미드, 전방향족 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리노르보르넨, 폴리술폰, 폴리술피드, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아세틸렌이나 폴리피롤이나 폴리티오펜 등의 도전성 고분자, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아세트산 셀룰로오스나 질산 셀룰로오스나 하이드록시프로필 셀룰로오스나 키틴이나 키토산 등의 당계 고분자, 폴리에틸렌옥시드나 폴리비닐알코올이나 폴리비닐피롤리돈 등의 친수성 고분자, 폴리벤질글루타메이트 등의 폴리펩티드, 폴리불화 비닐리덴 등의 불소 함유 고분자, 폴리실록산이나 폴리실세스퀴옥산이나 폴리실란 등의 실리콘 함유 고분자, 폴리포스파젠 등의 인 함유 고분자, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 혹은 이들 물질의 공중합체 또는 혼합물을 예로 들 수 있다. 여기서, 공중합체로서는, 랜덤 공중합체, 교호 공중합체, 블록 공중합체, 그라프트 공중합체를 포함하는 어떠한 공중합체라도 되고, 이들은 2종류 이상의 복수 성분으로 구성되어 있어도 된다. 또한 예를 들면 트리카르복사미드 등의 저분자 화합물에서 비공유 결합 상호 작용에 의해 자기(自己) 집합하는 초분자 화합물로부터 얻어지는 초분자 섬유를 나노 파이버로서 사용할 수도 있다.
기판(51) 상으로의 NF(53)의 적용 방법(살포 방법)으로서는, 전계 방사법, 콘쥬게이트 용융 방사법, 멜트 블로우법 등의 방사 방법에 의해 직접적으로 퇴적시키는 방법, 미리 적당한 방법으로 방사된 나노 파이버를 기판 상에 살포하는 방법, 미리 네트워크형으로 짜여진 나노 파이버를 기판 상에 부착시키는 방법, 네트워크를 형성하는 고분자나 초분자의 겔 등을 기판 상에 스핀 코팅하는 방법을 예로 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않고, 기판(51)에 손상을 주지 않는 한, 임의의 적용 방법을 채용할 수 있다. 특히, 상온에서 방사가 가능하며, 나노 파이버의 직경이나 네트워크의 밀도를 제어하기 쉬운 전계 방사법이 바람직하다.
전계 방사법에 있어서, 나노 파이버의 직경은, 방사액의 점도, 전기 전도도, 표면 장력, 용매 비점 등의 용액 물성과, 인가 전압, 노즐-기판 사이의 거리, 용액공급 속도 등의 프로세스 조건을 조절함으로써 제어할 수 있다. 이 제어 인자 중에서, 특히 방사액의 점도와 전기 전도도가 범용적인 제어 인자로서 이용될 수 있다. 구체적으로는, 방사액의 점도는, 방사액 중에 포함되는 용질 분자(고분자 또는 졸겔 전구체)의 분자량, 농도, 및 방사액의 온도 조정에 의해 제어할 수 있고, 방사액의 전기 전도도는, 방사액 중으로의 전해질의 첨가에 의해 제어할 수 있다. 일반적으로, 방사액에 포함되는 용질 분자가 고분자량이면서 저농도일수록, 또한 방사액의의 전기 전도도가 높은 전기장 하에서의 대전 유도를 방해하지 않는 범위에 있어서 클수록, 나노 파이버의 직경을 작게 할 수 있다. 용질 분자의 분자량 및 농도는, 균일한 방사액의 조제가 가능하면, 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 또한 전해질로서는, 피리딘, 아세트산, 아민 등의 유기 용매나 리튬염, 나트륨염, 칼륨염, 탄산염 등의 무기염을 예로 들 수 있지만, 균일한 방사액의 조제가 가능하다면 이들로 제한되지 않는다.
전계 방사법에 있어서, 나노 파이버의 밀도 제어는, 전계 방사 시간을 제어함으로써 용이하게 행할 수 있다. 나노 파이버의 밀도는 전계 방사 시간의 경과에 따라 높아진다.
기판(51) 상으로 적용하는 NF(53)의 직경은, 제조하는 투명 도전성 필름의 저항값이나 용도에 의존하지만, 100∼3000 nm의 범위 내이며 된다. 광산란에 의한 투명성의 저하가 특히 우려되는 경우에 있어서는, 2000nm 이하가 바람직하고, 1000nm 이하가 더욱 바람직하다.
후속의 에칭 공정에 있어서 NF(53)를 에칭 마스크로서 기능시키기 위하여, NF(53)는 기판(51)과 밀착시킬 필요가 있다. 이 밀착이 불충분하면, 제조되는 투명 도전성 필름의 도전부에 단선 등의 결함이 생겨, 투명 도전성 필름의 도전성이 저하될 우려가 있다. NF(53)와 기판(51)의 밀착성을 높이는 방법으로서는, 예를 들면, NF(53)의 유리 전이 온도 이상에서 열처리하는 것이 효과적이다. 열처리 온도는, 기판(51)으로의 열데미지 등을 고려하여, 예를 들면, 60∼120 ℃의 비교적 저온에서 처리하는 것이 바람직하다. 이는, 과도한 열처리를 행하면, NF(53)의 변성이 생길 가능성이 있기 때문이다.
<기판의 에칭>
기판(51) 상의 NF(53)를 마스크로 하여 기판(51)을 에칭하여, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(51)에 랜덤 네트워크 구조의 요철 패턴(35)을 형성한다(도5의 공정(A2)).
기판(51)의 에칭은, 웨트 에칭법이나 드라이 에칭법을 사용하여 행할 수 있지만, 기판(51)의 가공 단면(端面)이 보다 수직이 되도록 기판(51)을 에칭하기 위해서는, 드라이 에칭법이 바람직하다. 드라이 에칭법은, 기판(51)과 NF(53)의 에칭의 선택비가 충분히 큰 임의의 에칭 가스를 사용하여 행할 수도 있고, 기판(51)으로서 실리콘 기판을 사용하고 있는 경우에는 불화 유황, 산소, 질소, 아르곤 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(51)으로서 표면에 SiOX로 이루어지는 하드 마스크가 형성된 실리콘 기판을 사용하고 있는 경우에는, 먼저 NF(53)를 마스크로 한 SiOX의 에칭을 불화 유황, 산소, 질소, 아르곤 등을 사용하여 행하고, 이어서, 잔류한 SiOX를 마스크로 한 Si의 에칭을 불화 유황, 산소, 질소, 아르곤 등을 사용하여 행할 수도 있다. 이와 같이 하드 마스크를 사용한 에칭을 행함으로써, 요철 패턴(35)의 볼록부의 높이와 폭의 비를 크게 할 수 있다.
<수지 몰드의 제작>
기판(51)의 요철 패턴(35)을 반전시킨 제1 전사 패턴(45)을 가지는 수지 몰드(40)를 제작한다(도 6의 (d) 참조)(도 5의 공정(A3)). 수지 몰드(40)는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제작할 수 있다.
먼저, 지지 기판(71) 상에 경화성 수지를 도포하여 수지층(57)을 형성한다. 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이 수지층(57)에 기판(51)의 요철 패턴(35)이 형성된 면을 가압하면서, 수지층(57)을 경화시킨다.
지지 기판(71)으로서, 예를 들면, 유리나, 실리콘, 실리콘 카아바이드 등의 반도체 재료, 니켈, 동, 알루미늄 등의 금속 재료 등의 무기재료로 이루어지는 기판, 실리콘 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트 등의 수지 기판이 있다. 또한, 지지 기판(71)의 두께는, 1∼500 ㎛의 범위로 할 수 있다.
경화성 수지로서는, 광경화 및 열경화, 습기경화형, 화학경화형(2액 혼합) 등의 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 에폭시계, 아크릴계, 메타크릴계, 비닐에테르계, 옥세탄계, 우레탄계, 멜라민계, 우레아계, 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 페놀계, 가교형 액정계, 불소계, 실리콘계, 폴리아미드계 등의 모노머, 올리고머, 폴리머 등의 각종 수지가 있다. 수지층(57)의 두께는 0.5∼500 ㎛의 범위 내이면 된다. 두께가 상기 하한 미만에서는, 수지층(57)의 표면에 형성되는 요철의 높이가 불충분하게 되기 쉽고, 상기 상한을 넘으면, 경화 시에 생기는 수지의 부피 변화의 영향이 커져 제1 전사 패턴(45)을 양호하게 형성할 수 없게 될 가능성이 있다.
경화성 수지를 도포하는 방법으로서는, 예를 들면, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥코팅법, 적하법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판(凸版) 인쇄법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 잉크젯법, 스퍼터법(Sputtering Method) 등의 각종 코팅 방법을 채용할 수 있다. 또한, 경화성 수지를 경화시키는 조건으로서는, 사용하는 수지의 종류에 따라 상이하지만, 예를 들면, 경화 온도가 실온∼250℃의 범위 내이며, 경화 시간이 0.5분∼24시간의 범위 내이며 된다. 또한, 자외선이나 전자선과 같은 에너지 선을 조사함으로써 경화시키는 방법이라도 되고, 그 경우에는, 조사량은 20mJ/cm2∼10J/cm2의 범위 내이며 된다.
이어서, 경화 후의 수지층(57)으로부터 기판(51)을 뗀다. 기판(51)을 떼는 방법으로서는, 기계적인 박리법으로 한정되지 않고, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 또한, 수지층(57)을 지지 기판(71)으로부터 박리해도 된다. 이와 같이 하여, 도 6의 (d)에 나타낸 바와 같이 기판(51)의 요철 패턴(35)을 반전시킨 제1 전사 패턴(45)을 가지는 수지 몰드(40)가 얻어진다.
<금속 몰드의 제작>
수지 몰드(40)의 제1 전사 패턴(45)을 반전한 제2 전사 패턴(55)을 가지는 금속 몰드(50)를 제작한다(도 5의 공정(A4)). 금속 몰드(50)는, 예를 들면, 전기 주조법 등에 의해 다음과 같이 하여 제작할 수 있다.
처음에, 전기 주조 처리를 위한 도전층이 되는 시드(seed)층을, 무전해 도금, 스퍼터 또는 증착 등에 의해 제1 전사 패턴(45)을 가지는 수지 몰드(40) 상에 형성한다. 시드층은, 전기 주조 처리 중의 전류 밀도를 균일하게 하여 퇴적되는 금속층의 두께를 일정하게 하기 위해 10nm 이상이면 된다. 시드층의 재료로서, 예를 들면, 니켈, 동, 금, 은, 백금, 티탄, 코발트, 주석, 아연, 크롬, 금·코발트 합금, 금·니켈 합금, 붕소·니켈 합금, 땜납, 구리·니켈·크롬 합금, 주석 니켈 합금, 니켈·팔라듐 합금, 니켈·코발트·인 합금, 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 도 6의 (e)에 나타낸 바와 같이, 시드층 상에 전기 주조(전계 도금)에 의해 금속층(59)을 퇴적한다. 금속층(59)의 두께는, 예를 들면, 시드층의 두께를 포함하여 전체적으로 10∼30000 ㎛의 두께로 할 수 있다. 전기 주조에 의해 퇴적시키는 금속층(59)의 재료로서, 시드층으로서 사용할 수 있는 상기 금속 종류 중에서 어느 하나를 사용할 수 있다. 형성한 금속층(59)은, 수지 몰드(40)로부터의 박리, 세정 등의 처리를 쉽게 하기 위하여, 적절한 경도 및 두께를 가지는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 와 같이 하여 얻어진 시드층을 포함하는 금속층(59)으로부터 수지 몰드(40)를 박리하여 금속 몰드(50)를 얻는다. 박리는 기계적으로 행해도 되고, 수지 몰드(40)를 용해하는 유기 용매나 산, 알칼리 등 사용하여 용해하여 제거함으로써 행해도 된다. 박리 후, 금속 몰드(50)의 표면에 잔류하고 있는 재료 성분을 세정하여 제거할 수 있다. 세정 방법으로서는, 계면활성제 등을 사용한 습식 세정이나 자외선이나 플라즈마를 사용한 건식 세정을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 점착제나 접착제를 사용하여 잔류하고 있는 재료 성분을 부착 제거하는 등을 행해도 된다.
이상의 공정(A1)∼공정(A4)에 의해, 도 6의 (f)에 나타낸 바와 같이 제1 전사 패턴(45)을 반전한 제2 전사 패턴(55)을 가지는 금속 몰드(50)이 얻어진다. 금속 몰드(50)의 요철 패턴(제2 전사 패턴)(55)의 볼록부(59c)는, 평면에서 볼 때, 금속 몰드(50)의 표면에 있어서 연장되는 선형의 형상을 가지고, 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있다. 선형의 볼록부(59c)의 폭(W)은, 200∼3000 nm의 범위 내이면 되며, 200∼900 nm의 범위 내이며 된다. 또한, 볼록부(59c)의 높이(H)는, 볼록부(59c)의 폭(W)의 0.5배 이상이며, 바람직하게는 0.5∼4 배이다.
<도전부의 형성>
다음으로, 금속 몰드(50)를 사용하여 투명 필름(11)의 표면에 랜덤 네트워크 구조(15)를 구성하는 도전부(13)를 형성한다(도 7의 (c) 참조)(도 5의 공정(A5)). 이와 같은 도전부(13)는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 형성할 수 있다.
먼저, 투명 지지 기재(73) 상에 경화성 수지를 도포하여 투명 수지층(12)을 형성한다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 투명 수지층(12)에 금속 몰드(50)의 제2 전사 패턴(55)이 형성된 면을 가압하면서, 투명 수지층(12)을 경화시킨다.
경화성 수지의 도포 및 경화는, 전술한 수지 몰드(40)의 제작에서의 경화성 수지의 도포 및 경화와 동일한 방법으로 행할 수 있다.
다음으로, 경화 후의 투명 수지층(12)으로부터 금속 몰드(50)를 박리한다. 이와 같이 하여, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 금속 몰드(50)의 제2 전사 패턴(55)을 반전시킨 제3 전사 패턴(65)을 가지는 투명 수지층(12)과 투명 지지 기재(73)로 구성되는 투명 필름(11)을 얻을 수 있다. 투명 필름(11)을 구성하는 투명 수지층(12)은, 금속 몰드(50)의 제2 전사 패턴(55)의 볼록부(59c)에 대응하는(끼워맞추어지는) 오목부(11c)를 가진다. 즉, 오목부(11c)는, 평면에서 볼 때, 투명 필름(11)의 표면에 있어서 연장되는 선형의 형상을 가지고, 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있다.
또한, 도 7의 (c)에 나타낸 바와 같이 투명 필름(11)의 오목부(11c)에 도전성 재료를 충전한다. 충전 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 스퀴징법(닥터블레이드법)에 의해 은 페이스트, 동 페이스트 또는 알루미늄 페이스트, 또는 이들의 복합 재료로 이루어지는 금속 페이스트 등을 오목부(11c)에 충전할 수 있다. 이상의 공정(A1)∼공정(A5)에 의해, 투명 필름(11)과, 투명 필름(11) 상에서 연장되고 또한 랜덤 네트워크 구조(15)를 구성하는 선형의 도전부(13)를 구비하고, 도전부(13)가 오목부(11c) 내에 충전된 도전성 재료로 구성되는 투명 도전성 필름(10)이 제조된다.
그리고, 금속 몰드(50)는 반복적으로 사용할 수 있다. 즉, 한번 금속 몰드(50)를 제작하면, 그 금속 몰드(50)를 사용하여 복수의 투명 도전성 필름(10)을 제조할 수 있다. 따라서, 본 제조 방법에 의해, 대면적의 투명 도전성 필름이라도 간편하게 또한 저비용으로 제조할 수 있다.
[제2 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법]
제2 실시형태의 투명 도전성 필름(20)은, 전술한 금속 몰드를 사용하여 투명 필름 상에 도전부를 형성하는 공정에 있어서 이하와 같은 조작을 행함으로써 제조할 수 있다.
먼저, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 도전성 재료를 금속 몰드(50)의 볼록부(59c) 상에 도포하여 도막(24)을 형성한다. 도포 가능한 도전성 재료로서는 은 페이스트, 동 페이스트, 알루미늄 페이스트, 및 이들의 복합 재료로 이루어지는 금속 페이스트 등이 있다. 도포 방법으로서, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥코팅법, 다이 코트법, 잉크젯법 등의 임의의 도포 방법을 사용할 수 있다. 금속 몰드(50)를 롤형에 성형하고, 롤형의 금속 몰드(50)를 용기 중에 얕게 충전한 도전성 재료에 침지하고 회전시킴으로써, 금속 몰드(50)의 볼록부(59c)에 도전성 재료를 도포해도 된다.
다음으로, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 도전성 재료의 도막(24)을 형성한 금속 몰드(50)를 투명 필름(21)에 가압함으로써, 도막(24)을 투명 필름(21)에 부착시킨다. 이로써, 투명 필름(21)의 금속 몰드(50)의 볼록부(59c)에 대향하는 부분에 도막(24)이 밀착한다. 또한, 도막(24)이 밀착한 투명 필름(21)을 금속 몰드(50)로부터 박리한다.
이와 같이 하여, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 투명 필름(21)과, 투명 필름(21) 상에서 연장되고 또한 랜덤 네트워크 구조(25)를 구성하는 선형의 도전부(23)를 구비하고, 도전부(23)가 투명 필름(21)의 표면(21s)에 대하여 볼록하게 되어 있는 투명 도전성 필름(20)이 제조된다. 또한, 제작한 도전부(23)의 어스펙트비를 더욱 높이기 위하여, 높이 방향으로 선택적으로 성장 가능한 선택 도금을 추가로 행해도 된다.
[제3, 제4 실시형태의 투명 도전성 필름의 제조 방법]
제3 실시형태의 투명 도전성 필름(10a) 및 제4 실시형태의 투명 도전성 필름(20a)은, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조할 수 있다.
<NF의 패터닝>
전술한 NF 살포 공정과 동일하게 하여 기판(51a) 상에 NF(53a)로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조를 형성한 후, 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(51a) 상에, NF 패터닝용의 마스크(91)를 형성한다. 마스크(91)의 위치 및 형상은, 제3 실시형태 및 제4 실시형태의 투명 도전성 필름(10a, 20a)에 있어서 랜덤 네트워크 구조(15a, 25a)가 형성되어 있는 복수의 소정 영역(11p, 21p)의 위치 및 형상과 동일하다. 마스크(91)는, 포토리소그래피 등의 임의의 방법으로 형성해도 된다.
다음으로, 마스크(91)로 덮어져 있지 않은(노출되어 있는) NF(53a)를 에칭에 의해 제거한다. NF(53a)의 에칭은 임의의 드라이 에칭법에 의해 행할 수 있다. 이로써, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, NF(53a)로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조가 기판(51a) 상의 소정 영역에만 형성된다.
<인출 배선용 패턴의 형성>
도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판(51a) 상에 인출 배선용 마스크(93)를 형성한다. 마스크(93)의 위치 및 형상은, 제3 실시형태 및 제4 실시형태의 투명 도전성 필름(10a, 20a)에서의 인출 배선(17, 27)의 위치 및 형상과 동일하다. 마스크(93)는, 스크린 인쇄 등의 임의의 방법으로 형성하면 된다.
이상과 같은 조작을 행한 후, 전술한 기판 에칭 공정을 행하면, 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이, 기판(51a)에 랜덤 네트워크 구조의 요철 패턴(35a)과 인출 배선용 패턴(인출 배선용 볼록부)(97)이 형성된다. 그리고, 본 제조 방법에 있어서, 기판 에칭 공정과 인출 배선용 패턴 형성 공정은 동시에 행해진다.
이 기판(51a)을 사용하여, 전술한 수지 몰드 제작 공정, 금속 몰드 제작 공정을 행하고, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(10)의 제조 방법과 같은 도전부 형성 공정을 더욱 행하면, 도 3의 (a) 및 도 4에 나타낸 바와 같은, 도전부(13a)로 구성되는 랜덤 네트워크 구조(15a)가 소정 영역(11p)에 형성되고, 또한 인출 배선(17)을 구비하는 제3 실시형태의 투명 도전성 필름(10a)이 제조된다. 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(10)의 제조 방법과 같은 도전부 형성 공정 대신, 제2 실시형태의 투명 도전성 필름(20)의 제조 방법과 같은 도전부 형성 공정을 행하면, 도 3의 (b) 및 도 4에 나타낸 바와 같은, 도전부(23a)로 구성되는 랜덤 네트워크 구조(25a)가 소정 영역(21p)에 형성되고, 또한 인출 배선(27)을 구비하는 제4 실시형태의 투명 도전성 필름(20a)이 제조된다. 또한, 도전부(23a)의 어스펙트비를 더욱 높이기 위하여, 높이 방향으로 선택적으로 성장 가능한 선택 도금을 추가로 행해도 된다.
그리고, NF의 패터닝은, 전술한 바와 같은 에칭법 대신, 리프트 오프법에 의해 행할 수도 있다. 즉, NF를 살포하기 전의 기판에, 포토리소그래피 등에 의해, 소정의 영역이 개구된 마스크를 형성한다. 마스크가 형성된 기판 상에 NF를 살포한 후, 마스크를 용제 등으로 제거하면, 마스크 상의 NF도 제거되고, 소정의 영역에만 NF가 남는다. 이로써, NF로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조를 기판 상의 소정 영역에만 형성할 수 있다.
또한, 인출 배선용 패턴(97)은, 전술한 바와 같은 마스크를 형성하고 기판을 에칭하는 방법 대신, 기판 에칭 공정 후의 기판 상에 스크린 인쇄법 등에 의해 원하는 재료(수지, 금속 페이스트 등)로 이루어지는 원하는 높이의 볼록부를 형성함으로써 형성할 수도 있다. 예를 들면, 이하와 같이 하여 인출 배선(17b)의 높이(H2)가, 도전부(13b)의 높이(H1)보다 큰 투명 도전성 필름(10b)(도 10의 (d) 참조)을 제조할 수 있다. 인출 배선(17b)의 높이(H2)를 크게 함으로써, 인출 배선(17b)이 보다 저저항이 된다.
먼저, 전술한 NF의 패터닝 공정과 동일하게 하여, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, NF(53b)로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조를 기판(51b) 상의 소정 영역에만 형성한다.
다음으로, 전술한 기판 에칭 공정을 행하여, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판(51b)에 랜덤 네트워크 구조의 요철 패턴(35b)을 형성한다.
또한, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판(51b) 상에 인출 배선용 패턴(인출 배선용 볼록부)(97b)을 형성한다. 인출 배선용 볼록부(97b)의 높이는, 요철 패턴(35b)의 볼록부의 높이보다 높게 한다. 인출 배선용 볼록부(97b)를 형성하는 위치 및 평면 형상은, 제조하는 투명 도전성 필름(10b)에서의 인출 배선(17b)의 위치 및 평면 형상에 대응한다. 인출 배선용 패턴(97b)의 재료 및 형성 방법은 특별히 한정되지 않으며, 스크린 인쇄 등의 임의의 방법으로 형성할 수 있다.
이 기판(51b)을 사용하여, 전술한 수지 몰드 제작 공정, 금속 몰드 제작 공정을 행하고, 제1 실시형태의 투명 도전성 필름(10)의 제조 방법과 같은 도전부 형성 공정을 더욱 행하면, 도 10의 (d)에 나타낸 바와 같은, 도전부(13b)로 구성되는 랜덤 네트워크 구조가 소정 영역에 형성되고, 또한 도전부(13b)의 높이(H1)보다 큰 높이(H2)를 가지는 인출 배선(17b)을 구비하는 투명 도전성 필름(10b)이 제조된다.
[실시예]
이하, 본 발명의 투명 도전성 필름을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
DMF(N',N'-디메틸포름아미드)(와코(和光)순약 제조)와 THF(테트라하이드로퓨란)(도쿄(東京)화성공업 제조)를 1:1의 체적비로 혼합한 용매 중에, 폴리스티렌(중량 평균 분자량 2300만)(폴리사이언스사 제조)을 용해시켜, 0.1wt%의 농도를 가지는 폴리스티렌 용액을 조제했다. 이 폴리스티렌 용액을 원료(방사액)로 하여, 두께 50nm의 열산화막 부착 Si 웨이퍼 상에, 전계방사장치(주식회사 휴엔스 제조, ES-2000S2)를 사용하여, 전극간 거리 15cm, 전위차 15kV, 송액(送液) 속도 30μL/분의 조건에서, 폴리스티렌의 나노 파이버를 10초간 퇴적(살포)했다. 얻어진 파이버의 평균 섬유 직경은 1000nm였다. 다음으로, 나노 파이버가 퇴적한 열산화막 부착 Si 웨이퍼를 130℃에서 30분 열처리함으로써, 나노 파이버가 면적 비율(피복율) 8.5%로 부착된 열산화막 부착 Si 웨이퍼를 준비했다.
다음으로, 평행 평판형 반응성 이온 에칭법에 의해, 나노 파이버를 마스크로 한 열산화막의 에칭을 행하였다. 에칭 가스로서 플루오로포름과 산소의 혼합 가스를 사용하여, 안테나 파워 800W, 바이어스 파워 100W, 플루오로포름 유량 10sccm, 산소 유량 50sccm, 압력 0.1Pa의 조건 하에서 115초간 에칭을 행하였다. 이로써, 퇴적한 나노 파이버의 평면 형상(패턴)에 대응하는 평면 형상의 열산화막이 Si 상에 잔류했다.
이어서, 유도결합형의 반응성 이온 에칭법에 의해, 열산화막을 마스크로 하여 Si 웨이퍼의 에칭을 행하였다. 에칭 가스로서 6불화 유황, 산소 및 아르곤의 혼합 가스를 사용하여, 안테나 파워 600W, 바이어스 파워 50W, 6불화 유황 유량 25sccm, 산소 유량 50sccm, 아르곤 유량 200sccm, 압력 0.07Pa의 조건 하에서 153초간 에칭을 행하였다. 이로써, 요철 패턴을 가지는 Si 웨이퍼가 얻어졌다. 요철 패턴의 볼록부는 폭 1000nm이며 높이 4000nm의 선형의 형상을 가지고, 또한 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있었다. 얻어진 요철 패턴을 가지는 Si 웨이퍼에 대하여 2분간 O2 애싱 처리를 행하여, 표면에 잔존한 이물질을 제거함으로써 랜덤 네트워크 구조를 가지는 Si 원형을 제작했다.
이 Si 원형의 요철 패턴이 형성된 면에 UV 경화 수지를 드롭 캐스팅하고, 상기 UV 경화 수지를 Si 원형과 PET 필름으로 협지하였다. UV 경화 수지에 200mJ/cm2로 1분간 UV광을 조사하여, UV 경화 수지를 경화시켰다. 그 후, 기계적으로 Si 원형으로부터 UV 경화 수지 및 PET 필름을 박리하고, Si 원형에 형성되어 있던 요철 패턴을 반전시켜 전사한 수지 몰드(수지 원형)를 얻었다.
다음으로, 이 수지 몰드의 표면에 스퍼터 장치를 사용하여 전기 주조 형성에 필요하게 되는 Ni 시드층을 형성했다. 스퍼터는, 타겟에 Ni를 사용하고, 챔버 내에 Ar을 10sccm 공급하여 내압(內壓)을 1Pa로 압력 조정한 상태에서, 투입 파워 300W로 3분간 행하였다. 이 시드층을 형성한 수지 몰드를 무전해 니켈 도금액 중에 배치하고, pH를 5로 조정하여 환원 반응을 일으킴으로써 시드층 상에 두께 290㎛의 니켈 전기 주조층을 형성했다. 계속해서, 수지 몰드를 니켈 전기 주조층 및 시드층으로부터 박리하여 요철 패턴을 가지는 금속 몰드(니켈 몰드)를 얻었다. 니켈 몰드의 요철 패턴의 볼록부는 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있었다.
니켈 몰드의 요철 패턴이 형성된 면에, UV 경화 수지를 드롭 캐스팅하고, 상기 UV 경화 수지를 금속 몰드와 PET 필름으로 협지하였다. UV 경화 수지에 200mJ/cm2로 1분간 UV광을 조사하여, UV 경화 수지를 경화시켰다. 다음으로, 기계적으로 니켈 몰드로 UV 경화 수지 및 PET 필름을 박리하여, 상기 수지 몰드 동일한 요철 패턴을 가지는 투명 필름(수지 필름)을 얻었다. 투명 필름의 요철 패턴의 오목부는, 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있었다. 얻어진 랜덤 네트워크 구조를 가지는 투명 필름의 표면에 코로나 방전 처리를 실시하여 표면의 젖음성(수접촉각)을 85°로부터 13°로 개질했다. 그 후, 투명 필름의 오목부에, Ag의 나노 입자가 분산된 페이스트(InkTec사 제조, TEC-PM-010)를 스퀴징에 의해 매립하고, 그 후 120℃에서 30분간 가열하여 페이스트 중의 용제를 휘산하였다. 또한, Ag를 오목부에 매립한 투명 필름의 표면을 에탄올로 세정했다.
이상과 같이 하여 제작한 투명 도전성 필름의 단면 SEM 사진을 도 11a에 나타낸다. 도전부의 높이는 4000nm, 폭은 1000nm이며, 그 비는 4.0이었다. 투명 도전성 필름의 시트 저항은 1.5Ω/sq였다. 또한, 육안에 의해 뼈대 노출은 확인되지 않으며, 표시 소자 상에 투명 도전성 필름을 2장 중첩하고 무아레는 발생하지 않았다.
실시예 2
농도 0.05wt%의 폴리스티렌 용액을 방사액으로서 사용한 점, 나노 파이버의 살포 시간을 16초간으로 한 점, 및 Si 웨이퍼의 에칭 시간을 16초간으로 한 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하여, Si 원형을 제작했다. 나노 파이버의 평균 섬유 직경은 500nm이며, 열산화막 부착 Si 웨이퍼에 부착된 나노 파이버의 면적 비율(피복율)은 6.8%였다. 또한, Si 원형의 요철 패턴의 볼록부는, 폭 및 높이가 500nm의 선형의 형상을 가지고, 또한 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있었다.
얻어진 랜덤 네트워크 구조를 가지는 Si 원형을 사용하여 실시예 1과 동일한 조건으로 투명 도전성 필름을 제작했다. 제작한 투명 도전성 필름의 단면 SEM 사진을 도 11b에 나타낸다. 도전부의 높이는 300nm, 폭은 500nm이며, 그 비는 0.6이었다. 투명 도전성 필름의 시트 저항은 25Ω/sq였다. 또한, 육안에 의해 뼈대 노출은 확인되지 않고, 표시 소자 상에 투명 도전성 필름을 2장 중첩하고 무아레는 발생하지 않았다.
비교예 1
농도 0.072wt%의 폴리스티렌 용액을 방사액으로서 사용한 점, 나노 파이버의 살포 시간을 10.5초간으로 한 점, 및 Si 웨이퍼의 에칭 시간을 8.2초간으로 한 점이외에는 실시예 1과 동일하게 행하여, Si 원형을 제작했다. 나노 파이버의 평균 섬유 직경은 700nm이며, 열산화막 부착 Si 웨이퍼에 부착된 나노 파이버의 면적 비율(피복율)은 6.3%였다. 또한, Si 원형의 요철 패턴의 볼록부는, 폭 및 높이가 700nm의 선형의 형상을 가지고, 또한 평면에서 볼 때 랜덤 네트워크 구조를 구성하고 있었다.
얻어진 랜덤 네트워크 구조를 가지는 Si 원형을 사용하여 실시예 1과 동일한 조건으로 투명 도전성 필름을 제작했다. 제작한 투명 도전성 필름의 단면 SEM 사진을 도 11c에 나타낸다. 도전부의 높이는 150nm, 폭은 700nm이며, 그 비는 0.21이었다. 투명 도전성 필름의 시트 저항은 57Ω/sq로 높은 저항값이었다. 한편, 육안에 의해 뼈대 노출은 확인되지 않고, 표시 소자 상에 투명 도전성 필름을 2장 중첩하고 무아레는 발생하지 않았다.
이상, 본 발명을 실시형태에 의해 설명했으나, 본 발명의 투명 도전성 필름 및 금속 몰드 및 이들의 제조 방법은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 사상의 범위 내에서 적절하게 개변할 수 있다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 투명 도전성 필름은, 뼈대 노출이 없고 저저항이다. 또한, 표시 소자(패널) 상에 2장 중첩하여 사용해도 무아레를 발생하지 않는다. 또한, 대면적의 투명 도전성 필름을 간편하게 또한 저비용으로 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명의 투명 도전성 필름은, 터치 패널, 전자 페이퍼, 박막 태양 전지 등의 각종 디바이스에 바람직하게 사용할 수 있다.
10, 10a, 10b, 20, 20a: 투명 도전성 필름
11, 11a, 21, 21a: 투명 필름
12: 투명 수지층
13, 13a, 23, 23a: 도전부
15, 15a, 25, 25a: 랜덤 네트워크 구조
17, 17a, 27, 27a: 인출 배선
24: 도막
35, 35a: 요철 패턴
40: 수지 몰드
45: 제1 전사 패턴
50: 금속 몰드
51, 51a: 기판
53, 53a: 나노 파이버
55: 제2 전사 패턴
57: 수지층
59: 금속층
65: 제3 전사 패턴
71, 73: 지지 기판
91: 마스크
97: 인출 배선용 패턴

Claims (12)

  1. 투명 필름과,
    상기 투명 필름 상에서 연장되는 선형의 도전부를 구비하고,
    상기 도전부가 랜덤 네트워크 구조를 구성하고,
    상기 도전부의 폭이 200∼3000 nm의 범위 내이며,
    상기 도전부의 높이가 상기 도전부의 폭의 0.5배 이상인, 투명 도전성 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 필름이 오목부를 가지고, 상기 도전부가 상기 오목부 내에 충전된 도전성 재료로 구성되는, 투명 도전성 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전부가 상기 투명 필름의 표면에 대하여 볼록하게 되어 있는, 투명 도전성 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 랜덤 네트워크 구조가, 상기 투명 필름의 표면에 배열된 복수의 소정 영역에 형성되어 있는, 투명 도전성 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투명 필름 상에 형성된 인출 배선을 더 구비하고,
    상기 인출 배선은, 상기 복수의 소정 영역에 형성된 상기 랜덤 네트워크 구조와 전기적으로 접속되어 있는, 투명 도전성 필름.
  6. 요철 패턴을 가지는 금속 몰드로서,
    상기 요철 패턴의 볼록부가 랜덤 네트워크 구조를 구성하고,
    상기 볼록부의 높이가 상기 볼록부의 폭의 0.5배 이상인, 금속 몰드.
  7. 랜덤 네트워크 구조의 볼록부를 가지는 금속 몰드의 제조 방법으로서,
    기판 상에 나노 파이버를 살포하고, 상기 기판 상에 상기 나노 파이버로 이루어지는 랜덤 네트워크 구조를 형성하는 공정,
    상기 나노 파이버를 마스크로 하여 상기 기판을 에칭하여, 상기 기판에 상기 랜덤 네트워크 구조의 요철 패턴을 형성하는 공정,
    상기 기판의 상기 요철 패턴을 반전시킨 제1 전사(轉寫) 패턴을 가지는 수지 몰드를 제작하는 공정, 및
    상기 수지 몰드의 상기 제1 전사 패턴 상에 전기 주조에 의해 금속층을 적층하고, 상기 수지 몰드를 제거함으로써, 상기 제1 전사 패턴을 반전한 제2 전사 패턴을 가지는 금속 몰드를 형성하는 공정을 포함하는, 금속 몰드의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판의 소정 영역에만 상기 나노 파이버로 이루어지는 상기 랜덤 네트워크 구조를 형성하는, 금속 몰드의 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 금속 몰드에 인출 배선용 패턴을 형성하는 공정을 더 포함하는, 금속 몰드의 제조 방법.
  10. 투명 도전성 필름의 제조 방법으로서,
    제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 금속 몰드를 제조하는 공정과,
    상기 금속 몰드를 사용하여 상기 투명 필름 표면에 랜덤 네트워크 구조를 구성하는 도전부를 형성하는 공정을 포함하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도전부를 형성하는 공정이,
    상기 금속 몰드의 상기 제2 전사 패턴을 반전시킨 제3 전사 패턴을 가지는 투명 필름을 제작하는 단계와,
    상기 투명 필름의 상기 제3 전사 패턴의 오목부에 도전성 재료를 충전하는 단계를 포함하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 도전부를 형성하는 공정이,
    상기 금속 몰드의 상기 제2 전사 패턴의 볼록부 상에 도전성 재료를 도포하는 단계와,
    상기 도전성 재료가 도포된 상기 금속 몰드를 투명 필름에 가압하여, 상기 투명 필름 상에 상기 도전성 재료를 부착시키는 단계를 포함하는, 투명 도전성 필름의 제조 방법.
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