KR20190004272A - 도전성 소자, 입력 장치 및 전자 기기 - Google Patents

도전성 소자, 입력 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

도전성 소자는, 불소를 포함하는 표면을 갖는 기재와, 표면에 마련된 배선을 구비한다. 기재 표면에 있어서의 불소의 검출 강도는, 96834cps 이상이다.

Description

도전성 소자, 입력 장치 및 전자 기기
본 기술은 도전성 소자, 그것을 구비하는 입력 장치 및 전자 기기에 관한 것이다. 상세하게는, 배선을 구비하는 도전성 소자에 관한 것이다.
근년에는, 스마트 폰이나 태블릿형 컴퓨터 등을 프레임 폭 협소화하기 위해서, 배선의 세선화(협폭화)의 요구가 높아지고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에서는, 터치 패널에 있어서 투명 전극과 외부 회로를 접속하는 주회 배선을, 도전 페이스트를 인쇄 후에, 건조 처리 또는 소성 처리하여 형성하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2014-26584호 공보(단락 [0037])
본 기술의 목적은, 배선이 세선화된 도전성 소자, 그것을 구비하는 입력 장치 및 전자 기기를 제공하는 데에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 제1 기술은, 불소를 포함하는 표면을 갖는 기재와, 표면에 마련된 배선을 구비하고, 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 96834cps 이상인 도전성 소자이다.
제2 기술은, 불소를 포함하는 표면을 갖는 기재와, 표면에 마련된 배선을 구비하고, 표면에 있어서의 물의 접촉각이, 100˚ 이상인 도전성 소자이다.
제3 기술은, 제1 또는 제2 기술의 도전성 소자를 구비하는 입력 장치이다.
제4 기술은, 제1 또는 제2 기술의 도전성 소자를 구비하는 전자 기기이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 기술에 의하면, 배선이 세선화된 도전성 소자를 실현할 수 있다.
도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전자 기기의 외관의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2의 (A)는, 터치 패널식 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2의 (B)는, 입력 장치의 구성의 일례를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 제1 투명 도전성 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3의 (B)는, 제2 투명 도전성 소자의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 프로세스 가스의 불소량과 배선 폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 F1s 피크를 확대하여 나타내는 그래프이다.
도 6의 (A)는, C1s 피크를 확대하여 나타내는 그래프이다. 도 6의 (B)는, O1s 피크를 확대하여 나타내는 그래프이다.
도 7의 (A)는, 프로세스 가스의 불소량과 접촉각의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7의 (B)는, 프로세스 가스의 불소량과 배선 폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8의 (A)는, 프로세스 가스의 불소량과 배선 두께의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (B)는, 프로세스 가스의 불소량과 저항값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 프로세스 가스의 불소량과 밀착력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10의 (A)는, 실시예 2-1의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타내는 평면도이다. 도 10의 (B)는, 실시예 2-1의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타내는 사시도이다. 도 10의 (C)는, 도 10의 (B)의 XC-XC선을 따른 단면도이다.
도 11의 (A)는, 실시예 2-3의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타내는 평면도이다. 도 11의 (B)는, 실시예 2-3의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타내는 사시도이다. 도 11의 (C)는, 도 11의 (B)의 XIC-XIC선을 따른 단면도이다.
도 12의 (A)는, 비교예 2-1의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타내는 평면도이다. 도 12의 (B)는, 비교예 2-1의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타내는 사시도이다. 도 12의 (C)는, 도 12의 (B)의 XIIC-XIIC선을 따른 단면도이다.
도 13의 (A)는, 실시예 2-3의 배선 필름의 밀착력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 13의 (B)는, 비교예 2-1의 배선 필름의 밀착력의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
본 기술의 실시 형태에 대해 이하의 순서로 설명한다.
1 전자 기기의 구성
2 도전성 소자의 제조 방법
3 효과
4 변형예
[1 전자 기기의 구성]
도 1에 도시된 바와 같이, 본 기술의 일 실시 형태에 관한 전자 기기(10)는, 소위 스마트 폰이며, 하우징(11)과, 이 하우징(11)에 수용된 터치 패널식 표시 장치(12)를 구비한다. 터치 패널식 표시 장치(12)는, 도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 표시 소자(20)와, 표시 소자(20)의 표시면에 마련된 입력 장치(30)를 구비한다. 표시 소자(20)와 입력 장치(30)란, 예를 들어 점착제 등을 포함하는 접합층(21)을 통해 접합되어 있다.
(표시 소자)
표시 소자(20)로서는, 예를 들어 액정 표시 소자, 유기 일렉트로 루미네센스(이하 「EL」이라고 함) 소자 등의 각종 표시 소자를 사용할 수 있다.
(입력 장치)
입력 장치(30)는, 소위 투영형 정전 용량 방식 터치 패널이다. 도 2의 (A), 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 입력 장치(30)는, 제1 투명 도전성 소자(30a)와, 제1 투명 도전성 소자(30a) 상에 마련된 제2 투명 도전성 소자(30b)를 구비한다. 제1 투명 도전성 소자(30a)와 제2 투명 도전성 소자(30b)는, 도시되지 않은 접합층을 통해 접합되어 있다. 또한, 제2 투명 도전성 소자(30b)의 입력면측의 표면에는, 필요에 따라 보호층이 형성되어 있어도 되고, 제1 투명 도전성 소자(30a)의 표시 소자(20)측의 표면에는, 필요에 따라 실드층이 형성되어 있어도 된다. 여기에서는, 입력 장치(30)의 입력면의 면 내에 있어서 직교 교차의 관계에 있는 2 방향을 X축 방향(제1 방향) 및 Y축 방향(제2 방향)이라고 정의한다. 또한, 입력 장치(30)의 입력면에 대해 수직인 방향을 Z축 방향(제3 방향)이라고 정의한다.
(제1, 제2 투명 도전성 소자)
제1 투명 도전성 소자(30a)는, 도 2의 (A), 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 기재(31a)와, 기재(31a)의 한쪽 표면에 마련된 복수의 투명 전극(32a) 및 복수의 배선(33a)과, 그들의 투명 전극(32a) 및 배선(33a)을 덮도록 기재(31)의 한쪽 표면에 마련된 절연층(34a)을 구비한다. 제2 투명 도전성 소자(30b)는, 도 2의 (A), 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 기재(31b)와, 기재(31b)의 한쪽 면에 마련된 복수의 투명 전극(32b) 및 복수의 배선(33b)과, 그것들의 투명 전극(32b) 및 배선(33b)을 덮도록 기재(31b)의 한쪽 면에 마련된 절연층(34b)을 구비한다. 또한, 도 2의 (B)에서는, 절연층(34a, 34b)의 도시를 생략하였다. 접합된 제1 투명 도전성 소자(30a) 및 제2 투명 도전성 소자(30b)의 주연부에는, 플렉시블 프린트 배선 기판(Flexible Printed Circuit: FPC(35))이 마련되어 있다.
(기재)
기재(31a, 31b)는, 적어도 한쪽 표면에 불소를 포함하고 있다. 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 96834cps 이상, 바람직하게는 96834cps 이상 200000cps 이하, 더 바람직하게는 149381cps 이상 200000cps 이하이다. 불소의 검출 강도가 96834cps 이상이면 물의 접촉각(구체적으로는 도전 잉크에 포함되는 용제의 접촉각)을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 배선(33a, 33b)을 세선화할 수 있다. 한편, 불소의 검출 강도가 200000cps 이하이면, 기재(31a, 31b)에 대한 배선(33a, 33b)의 밀착력의 저하를 억제할 수 있다.
기재(31a)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도는 다음과 같이 하여 측정된다. 먼저, 제1 투명 도전성 소자(30a)의 절연층(34a)측으로부터 이온 밀링하면서, XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)에 의한 제1 투명 도전성 소자(30a)의 깊이 방향 분석(뎁스 프로파일 측정)을 행한다. 그리고, 불소의 검출 강도가 최대가 되는 위치를 기재(31a)의 표면이라고 간주하고, 이 위치의 불소 검출 강도를 “기재(31a)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도”로 한다.
기재(31b)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도도, 상기 기재(31a)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도와 동일하게 하여 측정된다.
기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 있어서의 물의 접촉각은, 100˚ 이상, 바람직하게는 100˚ 이상 120˚ 이하, 더 바람직하게는 110˚ 이상 120˚ 이하이다. 접촉각이 100˚ 이상이면 물의 접촉각(구체적으로는 도전 잉크에 포함되는 용제의 접촉각)을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 배선(33a, 33b)을 세선화할 수 있다. 한편, 접촉각이 120˚ 이하이면, 기재(31a, 31b)에 대한 배선(33a, 33b)의 밀착력의 저하를 억제할 수 있다.
불소는, 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 퇴적되어 있는 것이 바람직하다. 물의 접촉각(구체적으로는 도전 잉크에 포함되는 용제의 접촉각)을 보다 충분하게 크게 할 수 있으므로, 배선(33a, 33b)의 세선화의 정도를 더 향상시킬 수 있기 때문이다. 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 퇴적한 불소가 박막을 구성하고 있어도 된다. 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 있어서의 산술 평균 조도 Ra는, 예를 들어 2㎚ 이하이다.
기재(31a, 31b)는, 가요성을 갖는 필름인 것이 바람직하다. 롤투롤(Roll to Roll)에 의해 제1, 제2 투명 도전성 소자(30a, 30b)를 제조할 수 있으므로, 생산 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다. 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 접착 용이화 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 배선(33a, 33b)의 밀착성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
기재(31a, 31b)의 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리카르보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 트리아세테이트(TAC), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 아라미드, 아크릴 수지, 폴리에스테르(TPEE), 폴리아미드(PA), 시클로올레핀 중합체(COP), 시클로올레핀 공중합체(COC), 에폭시 수지, 요소 수지, 우레탄 수지 및 멜라민 수지 등 중 1종 이상의 고분자 수지를 들 수 있다. 내열성의 관점으로부터, 이들 수지 중에서도, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 아라미드 등 중, 1종 이상이 바람직하고, 폴리이미드가 가장 바람직하다. 기재(31a, 31b)의 두께는, 생산성의 관점에서 3㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하지만, 이 범위에 특별히 한정되는 것은 아니다.
기재(31a)는 단층 구조여도 되고, 2층 이상의 층 구조를 갖고 있어도 된다. 2층 이상의 층 구조를 갖는 기재(31)로서는, 예를 들어 기재층과, 기재층의 적어도 한쪽 면에 마련된 표면층을 구비하는 것을 들 수 있다. 이 경우, 기재층 및 표면층의 재료로서는, 기재(31a, 31b)의 재료로서 상기에서 예시한 것을 사용할 수 있다.
(투명 전극)
투명 전극(32a)은, X축 방향으로 연장된 X 전극이며, Y축 방향으로 소정 간격 떨어져 배열되어 있다. 한편, 투명 전극(32b)은, Y축 방향으로 연장된 Y 전극이며, X축 방향으로 소정 간격 떨어져 배열되어 있다.
투명 전극(32a)은, 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, X축 방향으로 소정 간격으로 마련된 복수의 패드부(단위 전극체)(36a)와, X축 방향으로 인접하는 패드부(36a)간을 연결하는 복수의 연결부(37a)를 구비한다. 패드부(36a)와 연결부(37a)는 일체적으로 형성되어 있다. 투명 전극(32b)은, 도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이, Y축 방향으로 소정 간격으로 마련된 복수의 패드부(단위 전극체)(36b)와, Y축 방향으로 인접하는 패드부(36b)간을 연결하는 복수의 연결부(37b)를 구비한다. 패드부(36b)와 연결부(37b)와는 일체적으로 형성되어 있다.
투명 전극(32a, 32b)은, 이들을 Z축 방향으로부터 평면으로 보면, 연결부(37a, 37b)가 겹치도록 하여 직교 교차됨과 함께, 패드부(36a, 36b)가 XY 면 내에 깔려 있다. 패드부(36a, 36b)의 형상으로서는, 예를 들어 마름모형(다이아몬드 형상)이나 직사각형 등의 다각형, 별모양, 십자형, 그물눈 형상 등을 사용할 수 있지만, 이들 형상으로 한정되는 것은 아니다. 도 2의 (B), 도 3의 (A), 도 3의 (B)에서는, 패드부(36a, 36b)의 형상이 마름모형인 경우가 예시되어 있다. 또한, 투명 전극(32a, 32b)의 형상은, 직선형이어도 된다. 이 경우, 복수의 투명 전극(32a, 32b)은, 이들을 Z축 방향으로부터 평면으로 보면, 직교 교차하는 스트라이프 형상을 갖고 있다.
투명 전극(32a, 32b)의 재료로서는, 예를 들어 전기적 도전성을 갖는 금속 산화물 재료, 금속 재료, 탄소 재료 및 도전성 중합체 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 금속 산화물 재료로서는, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO), 산화아연, 산화인듐, 안티몬 첨가 산화주석, 불소 첨가 산화주석, 알루미늄 첨가 산화아연, 갈륨 첨가 산화아연, 실리콘 첨가 산화아연, 산화아연-산화주석계, 산화인듐-산화주석계, 산화아연-산화인듐-산화마그네슘계 등을 들 수 있다. 금속 재료로서는, 예를 들어 금속 나노 입자, 금속와이어 등의 입자를 사용할 수 있다. 그것들의 입자를 구성하는 재료로서는, 예를 들어 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 주석, 코발트, 로듐, 이리듐, 철, 루테늄, 오스뮴, 망간, 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 탄탈룸, 티타늄, 비스무트, 안티몬, 납 등의 금속, 또는 이들 합금 등을 들 수 있다. 탄소 재료로서는, 예를 들어 카본 블랙, 탄소 섬유, 풀러렌, 그래핀, 카본 나노 튜브, 카본 마이크로 코일 및 나노혼 등을 들 수 있다. 도전성 중합체로서는, 예를 들어 치환 또는 비치환된 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 이들로부터 선택되는 1종 또는 2종을 포함하는 (공)중합체 등을 사용할 수 있다.
(배선)
배선(33a)은, 투명 전극(32a)과 FPC(35)를 전기적으로 접속하는 배열 배선이며, 투명 전극(32a)의 일단으로부터 인출되고, 기재(31a)의 주연부에 배열되어 FPC(35)에 접속되어 있다. 배선(33b)는, 투명 전극(32b)와 FPC(35)을 전기적으로 접속하는 배열 배선이며, 투명 전극(32b)의 일단으로부터 인출되어, 기재(31b)의 주연부에 배열되어 FPC(35)에 접속되어 있다.
배선(33a)은, 금속 입자의 분말을 포함하고 있다. 배선(33a)은, 필요에 따라 열 가소성 수지 등의 바인더 및 첨가제 중 적어도 1종을 추가로 포함하고 있어도 된다.
금속 입자는, 예를 들어 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 인듐(In), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 적어도 1종을 포함하고 있다. 금속 입자의 형상으로서는, 예를 들어 구형, 타원체형, 바늘형, 판형, 인편형, 와이어형, 막대형(로드형), 부정 형상 등을 들 수 있지만, 특히 이들에 한정되는 것은 아니다.
배선(33a, 33b)의 폭 w는, 바람직하게는 200㎛ 이하, 더 바람직하게는 150㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 100㎛ 이하이다. 배선(33a, 33b)의 폭 w가 200㎛ 이하이면, 배선(33a, 33b)을 충분히 협폭화(고밀도화)할 수 있으므로, 전자 기기(10)의 프레임(13)을 충분히 프레임 폭 협소화하는 것이 가능해진다. 또한, 배선(33a, 33b)의 폭 w가 200㎛ 이하이면, 배선(33a, 33b)의 비시인성(즉 배선(33a, 33b)이 마련된 영역의 투명성)도 향상시킬 수 있다.
배선(33a, 33b)의 두께 t는, 바람직하게는 1.9㎛ 이상, 더 바람직하게는 1.9㎛ 이상 10.0㎛ 이하, 또한 더 바람직하게는 3.5㎛ 이상 9.0㎛ 이하이다. 배선(33a, 33b)의 두께 t가 1.9㎛ 이상이면 배선(33a, 33b)을 저저항화할 수 있다. 한편, 배선(33a, 33b)의 두께 t를 10.0㎛를 초과하여 두껍게 하기는 곤란하고, 또한 배선(33a, 33b)의 두께 t를 10.0㎛를 초과하여 두껍게 하지 않아도 충분히 낮은 저항값이 얻어진다. 여기서, 배선(33a, 33b)의 두께 t가 그것들의 폭 방향으로 변동하고 있는 경우에는, 배선(33a, 33b)의 두께란, 폭 방향에 있어서 최대가 되는 배선(33a, 33b)의 두께를 의미한다.
배선(33a, 33b)의 애스펙트비(두께 t/폭 w)는, 바람직하게는 0.03 이상, 더 바람직하게는 0.03 이상 0.10 이하, 또한 더 바람직하게는 0.06 이상 0.10 이하이다. 애스펙트비가 0.03 이상이면 배선(33a, 33b)을 저저항으로 유지하면서, 배선(33a, 33b)을 협폭화할 수 있다. 한편, 애스펙트비를 0.10을 초과하여 크게 하기는 곤란하다.
배선(33a, 33b)의 저항값은, 1.0Ω/㎜ 이하인 것이 바람직하다. 저항값이 1.0Ω/㎜ 이하이면, 입력 장치(30)를 비롯한 여러가지의 전자 기기에 배선(33a, 33b)을 사용할 수 있기 때문이다.
(절연층)
절연층(34a, 34b)의 재료로서는, 무기 재료 및 유기 재료 중 어느 것을 사용해도 된다. 무기 재료로서는, 예를 들어 SiO2, SiNx, SiON, Al2O3, Ta2O5, Y2O3, HfO2, HfAlO, ZrO2, TiO2 등을 사용할 수 있다. 유기 재료로서는, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리스티렌(PS), 투명성 폴리이미드, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리비닐페놀, 폴리비닐알코올 등을 사용할 수 있다.
[2 투명 도전성 소자의 제조 방법]
다음에, 제1 투명 도전성 소자(30a)의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 제2 투명 도전성 소자(30b)의 제조 방법은 제1 투명 도전성 소자(30a)의 제조 방법과 마찬가지이기 때문에, 여기서는, 제1 투명 도전성 소자(30a)의 제조 방법에 대해서만 설명한다.
(플라스마 처리)
먼저, 기재(31a)를 반송하면서 기재(31a)의 한쪽 면에 플라스마 발수 처리를 실시한다. 여기서, 플라스마 발수 처리란, 기재(31a)의 한쪽 면에 플라스마 처리를 실시함으로써, 기재(31a)의 한쪽 면에 발수성을 부여하는 처리를 의미한다. 플라스마 발수 처리를 실시하기 위한 플라스마 처리 장치로서는, 생산성의 관점으로부터, 대기압 하에서 플라스마 처리를 실시하는 것이 가능한 것이 바람직하다. 프로세스 가스로서는, 불소를 포함하는 것이 사용된다. 전원으로서는, 펄스 전원을 사용할 수 있다.
이 때, 플라스마 발수 처리는, 기재(31a)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가 96834cps 이상, 바람직하게는 96834cps 이상 200000cps 이하, 더 바람직하게는 149381cps 이상 200000cps 이하로 되도록 조정된다. 또한, 배선(33a)을 형성하는 영역에만 플라스마 발수 처리를 실시하게 해도 된다.
플라스마 발수 처리는, 기재(31a)의 한쪽 표면에 있어서의 물의 접촉각이 100˚ 이상, 바람직하게는 100˚ 이상 120˚ 이하, 더 바람직하게는 110˚ 이상 120˚ 이하로 되도록 조정된다.
(투명 전극의 형성)
다음에, 원단으로부터 조출된 기재(31a)의 한쪽 면에 투명 전극(32a)을 형성한다. 투명 전극(32a)의 패턴의 형성 방법으로는, 예를 들어 포토리소그래피법 또는 인쇄법을 사용할 수 있다. 여기에서는, 플라스마 처리 후에 기재(31a)의 한쪽 면에 투명 전극(32a)를 형성하는 경우에 대해 설명하지만, 플라스마 처리 전에 기재(31a)의 한쪽 면에 투명 전극(32a)을 미리 형성해 두어도 된다.
(인쇄)
다음에, 기재(31a)를 반송하면서, 기재(31a)의 한쪽 면에 도전 잉크를 인쇄한다. 도전 잉크는, 상술한 금속 입자의 분말 및 용제를 포함하고 있다. 도전 잉크가, 필요에 따라 열 가소성 수지 등의 바인더 및 첨가제 중 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다. 또한, 도전 잉크 대신에 도전 페이스트를 사용해도 된다.
용제로서는, 금속 입자의 분말을 분산 가능한 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 물, 알코올(예를 들어 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올 등), 아논(예를 들어 시클로헥사논, 시클로펜타논), 아미드(예를 들어 N,N-디메틸포름아미드: DMF), 술피드(예를 들어 디메틸술폭시드: DMSO)등으로부터 선택되는 적어도 1종류 이상이 사용된다.
도전 잉크에 고비점 용제를 추가로 첨가하고, 도전 잉크로부터의 용제의 증발 속도를 컨트롤하게 해도 된다. 고비점 용제로서는, 예를 들어 부틸셀로솔브, 디아세톤 알코올, 부틸트리글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜이소프로필에테르, 디프로필렌글리콜이소프로필에테르, 트리프로필렌글리콜이소프로필에테르, 메틸글리콜을 들 수 있다. 이들의 고비점 용제를 단독으로 사용해도 되고, 또한 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다.
인쇄법으로서는, 예를 들어 플렉소 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 그라비아 오프셋 인쇄, 반전 오프셋 인쇄, 무수 평판 인쇄, 잉크젯 인쇄 등을 사용할 수 있다.
(건조 소성)
다음에, 기재(31a, 31b)를 가열로에 반송해 가열로를 통과시킴으로써, 인쇄된 도전 잉크에 포함되는 용제를 휘발시키고, 도전 잉크를 건조 소성시킨다. 가열로로서는, 예를 들어 적외선 가열로, 히터 가열로, 열풍 순환식 가열로 등을 사용할 수 있다.
상기 플라스마 처리의 공정으로부터 건조 소성의 공정까지는, 롤투롤 방식으로 행해지는 것이 바람직하다. 생산성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
[3 효과]
본 기술의 일 실시 형태에 관한 전자 기기(10)는, 제1, 제2 투명 도전성 소자(30a, 30b)를 구비한다. 제1, 제2 투명 도전성 소자(30a, 30b)는 각각 한쪽 표면에 불소를 포함하는 기재(31a, 31b)와, 기재(31a, 31b)의 한쪽 면에 마련된 복수의 배선(33a, 33b)을 구비한다. 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 96834cps 이상이다. 이 때문에, 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 있어서의 물의 접촉각을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 배선(33a, 33b)을 세선화할 수 있다. 따라서, 전자 기기(10)의 프레임(13)을 프레임 폭 협소화하여, 터치 패널식 표시 장치(12)의 표시면을 크게 하는 것이 가능해진다.
본 기술의 일 실시 형태에 관한 투명 도전성 소자의 제조 방법에서는, 플라스마 발수 처리가 실시된 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에 도전 잉크를 인쇄하므로, 도전 잉크가 기재(31a, 31b)의 한쪽 표면에서 젖어 퍼지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 배선(33a, 33b)을 세선화할 수 있다. 또한, 배선(33a, 33b)의 두께도 확보할 수 있으므로, 저저항의 배선(33a, 33b)이 얻어진다.
[4 변형예]
배선 및 도전 잉크가, 금속 입자 대신에 또는 금속 입자와 함께, 탄소 입자를 포함하게 해도 된다. 탄소 입자로서는, 예를 들어 풀러렌, 그래핀 및 카본 나노 튜브 등 중, 1종 이상을 사용할 수 있다.
상술한 일 실시 형태에서는, 플라스마 처리에 의해 기재 표면에 불소를 도입함으로써, 기재 표면을 발수화하는 예에 대해 설명했지만, 플라스마 처리 이외의 방법으로 기재 표면에 불소를 도입함으로써, 기재 표면을 발수화해도 된다.
상술한 일 실시 형태에서는, 정전 용량 방식 터치 패널의 투명 도전성 소자에 본 기술을 적용한 예에 대해 설명했지만, 본 기술은 이 예에 한정되는 것은 아니고, 배선을 구비하는 다양한 도전성 소자에 적용 가능하다. 본 기술이 적용 가능한 도전성 소자의 구체예로서는, 저항막 방식 터치 패널 등의 투명 도전성 소자, IC 카드, 표시 소자(예를 들어 액정 표시 소자, 유기 EL 소자, 무기 EL 소자, 전자 페이퍼 등), 프린트 배선 기판, 프린트 회로 기판 등을 들 수 있다. 여기서, “프린트 배선 기판”이란, 전자 부품이 마련되어 있지 않고, 배선만을 갖는 것을 의미한다. 또한, “프린트 회로 기판”이란, 배선과 함께 전자 부품이 마련되고, 전자 회로로서 동작하게 된 것을 의미한다. 또한, 프린트 배선 기판 및 프린트 회로 기판에 있어서, 기판의 종류는, 특별히 한정되지 않고 플렉시블 기판, 리지드 기판, 리지드 플렉시블 기판 중 어느 것이어도 된다.
상술한 실시 형태에서는 입력 장치의 프레임 배선에 본 기술을 적용한 예에 대해 설명했지만, 프레임 배선 이외의 배선에 대해서도 본 기술은 적용 가능하다. 또한, 매트릭스형 등을 갖는 전극의 패턴 형성에도 본 기술은 적용 가능하다. 이 경우, 전극을 세선화(협폭화)할 수 있으므로, 전극의 비시인성을 향상시킬 수 있다.
입력 장치가, 투명 전극 및 배선이 한쪽 면에 마련된 제1, 제2 투명 도전성 소자 대신에, 투명 전극 및 배선이 양면에 마련된 투명 도전성 소자를 구비하게 해도 된다. 이 경우, 입력 장치를 더욱 박형화할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 기술을 구체적으로 설명하지만, 본 기술은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-1, 1-2, 비교예 1-1 내지 1-3]
(플라스마 처리)
먼저, 양면 접착 용이화 처리가 실시된 두께 250㎛의 PET 필름(도요보 가부시키가이샤제, A4300)의 원단을, 롤투롤 방식의 대기압 플라스마 처리 장치에 마련했다. 다음에, 원단으로부터 조출된 PET 필름의 한쪽 면에 플라스마 발수 처리를 실시한 후, 권취했다. 프로세스 가스로서는, 불소와 질소를 혼합한 것을 사용하고, 그 혼합비를 샘플마다 변화시켰다. 전원으로는, 펄스 전원을 사용했다.
다음에, XPS(가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼제, ESCA-3400)에 의해 PET 필름의 한쪽 면의 원소 조성을 분석하고, 불소의 검출 강도를 구했다. 이하에, XPS의 측정 조건을 나타낸다.
X선원: 마그네슘
X선 고압값: 8kV
에미션 전류값: 20mA
분석 범위: φ 6㎜
(인쇄)
이어서, PET 필름의 한쪽 면에 플라스마 발수 처리를 실시한 원단을 플렉소 인쇄 장치에 장착한 후, 원단으로부터 조출된 PET 필름의 한쪽 면에 도전 잉크로 배선을 인쇄했다. 도전 잉크로서는, 후지꾸라 가세이 가부시키가이샤제의 XA-3609(저점도(7700mpa·s)를 사용했다. 플렉소 판(볼록판)으로서는, 선 폭 25㎛(고무라 테크제)인 것을 사용했다.
(건조)
다음에, 도전 잉크가 인쇄된 PET 필름을 120℃의 가열 오븐에 반송하고, 오븐 내를 30분간에 걸쳐 반송함으로써, 인쇄된 도전 잉크를 건조 소성시킨 후, 권취했다. 이상에 의해, 목적으로 하는 배선 필름(도전성 소자)을 얻었다.
(배선 폭의 측정)
상술한 바와 같이 하여 얻어진 배선 필름의 배선 폭을 레이저 현미경(올림푸스 가부시키가이샤제, LEXT OLS4000)을 사용하여 측정했다.
(결과)
도 4에, 실시예 1-1, 1-2, 비교예 1-1 내지 1-3의 배선 필름의 배선 폭의 측정 결과 및 그것들의 측정 결과로부터 구해진 2차 다항식의 근사 곡선을 나타낸다. 도 4로부터 이하를 알 수 있다. PET 필름 표면에 있어서의 불소의 검출 강도를 96834[cps] 이상으로 함으로써, 배선 폭을 200㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, PET 필름 표면에 있어서의 불소의 검출 강도를 149381[cps] 이상으로 함으로써 배선 폭을 150㎛ 이하로 할 수 있다.
[실시예 2-1]
프로세스 가스로서 불소와 질소를 5:95의 체적비로 혼합한 것을 사용하고, PET 필름의 한쪽 면에 있어서의 불소의 검출 강도 및 물의 접촉각을 이하와 같이 한 것 이외는 실시예 1-1과 동일하게 하여 배선 필름을 얻었다.
불소의 검출 강도: 159645cps
물의 접촉각: 100˚
여기서, 불소의 검출 강도는, 실시예 1-1과 동일하게 하여 구해졌다. 접촉각은, 접촉각계(Biolin Scientific제, Theta T200 Basic)를 사용하여 구해졌다.
[실시예 2-2]
프로세스 가스로서 불소와 질소를 15:85의 체적비로 혼합한 것을 사용하고, PET 필름의 한쪽 면에 있어서의 불소의 검출 강도 및 물의 접촉각을 이하와 같이 한 것 이외는 실시예 1-1과 동일하게 하여 배선 필름을 얻었다.
불소의 검출 강도: 174914cps
물의 접촉각: 103˚
[실시예 2-3]
프로세스 가스로서 불소와 질소를 25:75의 체적비로 혼합한 것을 사용하고, PET 필름의 한쪽 면에 있어서의 불소의 검출 강도, 물의 접촉각 및 산술 평균 조도 Ra를 이하와 같이 한 것 이외는 실시예 1-1과 동일하게 하여 배선 필름을 얻었다.
불소의 검출 강도: 184946cps
물의 접촉각: 106˚
산술 평균 조도 Ra: 1.74㎚
여기서, 산술 평균 조도 Ra는, 다음과 같이 하여 구해졌다. 먼저, AFM(Atomic Force Microscope)(브루커제, Dimension Icon)을 사용하여 PET 필름의 한쪽 면을 관찰하고, 단면 프로파일을 취득했다. 다음에, 취득한 단면 프로파일로부터, JISB0601에 준거하여 산술 평균 조도 Ra를 구했다.
[비교예 2-1]
플라스마 발수 처리를 PET 필름의 한쪽 면에 실시하지 않고, 도전 잉크로 배선을 인쇄한 것 이외는 실시예 1-1과 동일하게 하여 배선 필름을 얻었다. 또한, 플라스마 발수 처리를 하지 않은 PET 필름의 한쪽 면에 있어서의 불소의 검출 강도, 물의 접촉각 및 산술 평균 조도 Ra는, 이하의 값이었다.
불소의 검출 강도: 11444cps
물의 접촉각: 75˚
산술 평균 조도 Ra: 2.26㎚
(배선 폭, 배선 두께의 측정 및 애스펙트비의 산출)
먼저, 배선 필름의 배선 폭 w 및 배선 두께 t를 레이저 현미경(올림푸스 가부시키가이샤제, LEXT OLS4000)을 사용하여 측정했다. 또한, 배선 두께 t는 배선의 폭 방향으로 변동되어 있었기 때문에, 배선의 폭 방향에 있어서 최대가 되는 배선 두께 t를 “배선 두께 t”로 했다. 다음에, 측정한 배선 폭 w 및 배선 두께 t를 사용하여, 애스펙트비(t/w)를 산출했다.
(저항값의 측정)
배선 필름의 배선 저항을 테스터(가부시키가이샤 커스텀제, M-03)를 사용하여 측정했다.
(밀착력의 측정)
배선 필름의 밀착력을 스크래치 테스터를 사용하여 측정했다.
(결과)
표 1은, 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2-1의 배선 필름의 제작 조건 및 측정/산출의 결과를 나타낸다.
Figure pct00001
도 5, 도 6의 (A), 도 6의 (B)는 각각 F1s, C1s, O1s 피크를 확대하여 나타내는 그래프이다. 도 7의 (A), 도 7의 (B), 도 8의 (A), 도 8의 (B), 도 9에 각각 접촉각, 배선 폭, 배선 두께, 저항값, 밀착력의 측정 결과를 나타낸다. 도 10의 (A), 도 10의 (B), 도 10의 (C)에, 실시예 2-1의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타낸다. 도 11의 (A), 도 11의 (B), 도 11의 (C)에, 실시예 2-3의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타낸다. 도 12의 (A), 도 12의 (B), 도 12의 (C)에, 비교예 2-1의 배선 필름의 현미경 관찰상을 나타낸다. 도 13의 (A)에, 실시예 2-3의 배선 필름의 밀착력의 측정 결과를 나타낸다. 도 13의 (B)에, 비교예 2-1의 배선 필름의 밀착력의 측정 결과를 나타낸다.
상기 측정 결과로부터 이하를 알 수 있다.
프로세스 가스 중에 있어서의 불소의 체적비를 5vol％ 이상으로 함으로써, PET 필름의 한쪽 면에 있어서의 물의 접촉각을 100˚ 이상으로 할 수 있다(도 7의 (A) 참조).
프로세스 가스 중에 있어서의 불소의 체적비를 5vol％ 이상으로 함으로써, 배선 폭을 200㎛ 이하, 배선 두께를 1.9㎛ 이상으로 할 수 있다. (도 7의 (B), 도 8의 (A) 참조)
플라스마 발수화 처리를 실시한 배선 필름은, 플라스마 발수화 처리를 하지 않은 배선 필름과 동일한 정도의 저항값을 갖고 있다(도 8의 (B) 참조).
플라스마 발수화 처리를 실시한 배선 필름은, 플라스마 발수화 처리를 하지 않은 배선 필름과 동일한 정도의 밀착력을 갖고 있다(도 9 참조).
따라서, PET 필름의 한쪽 면에 있어서의 물의 접촉각을 100˚ 이상으로 함으로써 배선 폭을 200㎛ 이하, 배선 두께를 1.9㎛ 이상으로 할 수 있다. 또한, 플라스마 발수화 처리를 실시한 배선 필름은, 밀착력의 대폭적인 저하를 초래하지 않고, 배선의 세선화(협폭화)와 저저항화를 양립시킬 수 있다.
이상, 본 기술의 실시 형태에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 기술은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 기술적 사상에 기초하는 각종 변형이 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서 예를 든 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은 어디까지나 예에 지나지 않고, 필요에 따라 이것과 다른 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등을 사용해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태의 구성, 방법, 공정, 형상, 재료 및 수치 등은, 본 기술의 주지를 일탈하지 않는 한, 서로 조합하는 것이 가능하다.
또한, 본 기술은 이하의 구성을 채용할 수도 있다.
(1)
불소를 포함하는 표면을 갖는 기재와,
상기 표면에 마련된 배선
을 구비하고,
상기 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 96834cps 이상인 도전성 소자.
(2)
상기 배선의 폭이, 200㎛ 이하인 (1)에 기재된 도전성 소자.
(3)
상기 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 149381cps 이상인 (1)에 기재된 도전성 소자.
(4)
상기 배선의 폭이, 150㎛ 이하인 (3)에 기재된 도전성 소자.
(5)
상기 표면에 있어서의 물의 접촉각이, 100˚ 이상인 (1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자.
(6)
상기 기재는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스 및 폴리에틸렌나프탈레이트 중 1종 이상을 포함한 (1) 내지 (5) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자.
(7)
상기 기재가, 필름인 (1) 내지 (6) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자.
(8)
상기 배선의 폭에 대한 상기 배선의 두께 비율이, 0.06 이상인 (1) 내지 (8) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자.
(9)
불소가 상기 표면에 퇴적되어 있는 (1) 내지 (9) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자.
(10)
불소를 포함하는 표면을 갖는 기재와,
상기 표면에 마련된 배선
을 구비하고,
상기 표면에 있어서의 물의 접촉각이, 100˚ 이상인 도전성 소자.
(11)
(1) 내지 (10) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자를 구비하는 입력 장치.
(12)
(1) 내지 (10) 중 어느 것에 기재된 도전성 소자를 구비하는 전자 기기.
(13)
기재 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가 96834cps 이상이 되도록, 상기 기재 표면에 플라스마 처리를 실시하고,
플라스마 처리를 실시한 상기 기재 표면에 도전 잉크를 인쇄하는
것을 포함하는 도전성 소자의 제조 방법.
(13)
기재 표면에 있어서의 물의 접촉각이 100˚ 이상이 되도록, 상기 기재 표면에 플라스마 처리를 실시하고,
플라스마 처리를 실시한 상기 기재 표면에 도전 잉크를 인쇄하는
것을 포함하는 도전성 소자의 제조 방법.
10: 전자 기기
11: 하우징
12: 터치 패널식의 표시 장치
20: 표시 소자
30: 입력 장치
30a: 제1 투명 도전성 소자
30b: 제2 투명 도전성 소자
31a, 31b: 기재
32a, 32b: 투명 전극
33a, 33b: 배선
34a, 34b: 절연층

Claims (8)

  1. 불소를 포함하는 표면을 갖는 필름과,
    상기 표면에 마련된 배선
    을 구비하고,
    상기 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 96834cps 이상이며,
    상기 배선의 폭이, 200㎛ 이하이고,
    상기 표면에 있어서의 물의 접촉각이, 100˚ 이상인 도전성 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면에 있어서의 불소의 검출 강도가, 149381cps 이상인 도전성 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배선의 폭이, 150㎛ 이하인 도전성 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 필름은, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 프로필렌, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 트리아세틸셀룰로오스 및 폴리에틸렌나프탈레이트 중 1종 이상을 포함하는 도전성 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배선의 폭에 대한 상기 배선의 두께 비율이, 0.06 이상인 도전성 소자.
  6. 제1항에 있어서, 불소가 상기 표면에 퇴적되어 있는 도전성 소자.
  7. 제1항에 기재된 도전성 소자를 구비하는 입력 장치.
  8. 제1항에 기재된 도전성 소자를 구비하는 전자 기기.
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