TWI525515B - 透光性導電結構 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種使用於觸控面板、有機電激發光(EL)材料、太陽能電池等的透光性導電材料，特別是關於使用投影型電容方式的觸控面板所適合使用的透光性導電材料。
於個人數位助理(Personal Digital Assistant；PDA)、筆記型電腦、辦公室自動化(OA)機器、醫療機器或導航系統等的電子機器，於該等顯示器，廣泛使用觸控面板作為輸入手段。
於觸控面板，依據檢測出位置的方法，有光學方式、超音波方式、表面電容方式、投影型電容方式、電阻膜方式等。電阻膜方式的觸控面板，係使透光性導電材料與附有透光性導電體層的玻璃，隔著墊片而對向配置，電流流過透光性導電材料，量測附有透光性導電體層的玻璃之電壓所成的構造。另一方面，電容方式的觸控面板，係於基材上具有透光性導電體層的透光性導電材料，以作為其基本構成，具有無可動部分的特徵，因具有高耐久性、高透過率，適用於各種用途。再者，投影型電容方式，因具有可同時檢測出多點的優點，故廣泛使用於智慧型手機、平板電腦等。
作為觸控面板用途的透光性導電材料，一般使用基
材上具有ITO(銦錫氧化物)所構成的透光性導電體層者。但是，ITO所構成的透光性導電體層，折射率大，因光的表面反射大，有透光性導電材料的全部光線透過率低的問題，以及因可撓性低，透光性導電材料彎曲時，ITO所構成的透光性導電體層產生龜裂，有透光性導電材料的電阻值變高的問題。
作為取代ITO所構成的將透光性導電體層形成於基材上者之透光性導電材料，於基材上形成薄觸媒層，於其上形成光阻圖案後，藉由電鍍法積層金屬層於光阻的開口部，最後藉由除去光阻層及被光阻層保護的底金屬，形成金屬圖案之藉由半加成法之透光性導電材料，例如已揭露於專利文獻1、專利文獻2。
而且，近年已有提出使用銀鹽擴散轉印法之照片感光材料作為導電性材料前驅物之方法。例如於專利文獻3、專利文獻4、專利文獻5等，已有揭露於基材上，至少依序具有物理顯像核心層及鹵化銀乳劑層之導電性材料前驅物，使可溶性銀鹽形成劑及還原劑在鹼液中作用，形成金屬銀圖案的技術。藉由該方式之圖案化，除可使均勻的線寬再現，因銀在金屬中導電性最高，與其他方式比較，可用更細的線寬得到高導電性。再者，以該方法得到之銀圖案，具有比ITO所構成的透光性導電體層高的可撓性之所謂彎曲性強的優點。
使用前述投影型電容方式的觸控面板，係將複數感測器部貼合有在相同平面上圖案化之透光性導電材料2片，製造觸控感測器。於如此的觸控感測器，若只在複數感測器上構成觸控感測器時，因只有部分感測器部變得顯眼，雖然在感測器部以外的部分可以配置不與感測器部導通的虛擬部，但是通常操作者
會凝視畫面操作觸控面板，故有感覺感測器部與虛擬部的差異反射到眼睛的不協調感(辨識性高)的問題。特別是使用基材上具有金屬圖案的透光性導電材料，製作投影型電容方式的觸控面板時，感測器部與虛擬部的辨識性問題特別顯著。
對該問題，於專利文獻6係藉由狹縫(無帶狀金屬圖案的部分)劃分網狀金屬圖案，設置感測器部與虛擬部，此時，狹縫寬度為20μm以上且為網目的最大尺寸以下，又且狹縫不通過網目的交點，藉而使辨識性降低。但是，即使狹縫寬度為20μm，仍可辨識出感測器部的輪廓，且即使狹縫不通過網目的交點，也無法使辨識性充分降低。再者，一般使用投影型電容方式的觸控面板，因係為於基材的相同平面上排列複數平行的透光性電極之構造，用該方法製作觸控感測器時，有平行的透光性電極彼此間會短路的問題。
而且，於專利文獻7，為了降低直線的狹縫之辨識性，提出不製作直線的狹縫之手段，但對於辨識性仍不足。而且，即使用該方法，也無法解決前述短路的問題。於專利文獻8係藉由使虛擬部以點形成，使感測器部與虛擬部的全部光線透過率相同一致，使辨識性相同。但是，金屬圖案與點，因圖案不同，凝視時，無論如何都還是有眼睛可察覺該差異之不協調感的問題。再者，於組合細微的點及細線之金屬圖案，由於形成金屬圖案時的曝光之光暈等的影響，畫像有與設計值的差異變大的情形，有辨識性變差的問題。
[專利文獻1]日本公開專利特開2007-287994號公報
[專利文獻2]日本公開專利特開2007-287953號公報
[專利文獻3]日本公開專利特開2003-77350號公報
[專利文獻4]日本公開專利特開2005-250169號公報
[專利文獻5]日本公開專利特開2007-188655號公報
[專利文獻6]日本公開專利特開2006-344163號公報
[專利文獻7]日本公開專利特開2011-59771號公報
[專利文獻8]日本公開專利特開2011-253263號公報
本發明的課題，係提供適合作為使用電容方式之觸控面板的透光性電極、辨識性低、減少短路的發生之透光性導電材料。
本發明的上述課題基本上係藉由下述透光性導電材料而達成，其係在基材上具有電性連接於端子部之金屬圖案所構成的感測器部，以及不與端子部電性連接之金屬圖案所構成的虛擬部之透光性導電材料，其特徵為以分開前述感測器部與虛擬部的線作為假定邊界線時，感測器部的金屬圖案以及虛擬部的金屬圖案的至少一者為沿著前述假定邊界線偏移的圖案。
此處，感測器部與虛擬部為單位圖案重複所成的金屬圖案所構成較佳。感測器部的金屬圖案的單位圖案與虛擬部的金屬圖案的單位圖案為相同一致較佳。單位圖案為正方形或菱
形，線間隔為400μm以上較佳。
金屬圖案的線寬為1至10μm較佳。
虛擬部的金屬圖案，與感測器部的金屬圖案不連接地，沿著假定邊界線(參考第2圖)偏移的距離，為構成虛擬部及感測器部的單位圖案的邊之線寬以上、100μm以下較佳，構成虛擬部及感測器部的單位圖案的邊之線寬的1.5倍以上40μm以下更佳。
感測器部的金屬圖案與虛擬部的金屬圖案不重疊，且感測器部的金屬圖案與虛擬部的金屬圖案之間沒有非畫像區域較佳。
以分開虛擬部成複數個區域之線為假定邊界線時，一個區域的虛擬部的金屬圖案，相對靠近假定邊界線的另一個區域的虛擬部的金屬圖案為沿著前述假定邊界線偏移的圖案較佳。
根據本發明，可提供適合作為使用投影型電容方式之觸控面板的透光性電極、辨識性低、減少短路的發生之透光性導電材料。
1‧‧‧透光性導電材料
2‧‧‧基材
11‧‧‧感測器部
12‧‧‧虛擬部
13‧‧‧非畫像部
14‧‧‧配線部
15‧‧‧端子部
21、22‧‧‧單位圖案
R、R2、S、T、U‧‧‧假定邊界線
X‧‧‧非畫像區域
第1圖係表示本發明的透光性導電材料之一例的平面示意圖。
第2圖係第1圖的虛擬部及感測器部的放大圖。
第3圖係表示以被包圍於感測器部的形態，設置虛擬部之一例的放大示意圖。
第4圖係表示本發明的較佳透光性導電材料的一部分之放大示意圖。
第5圖係表示比較例所使用之具有非畫像區域的透光性導電材料的一部分之放大示意圖。
以下，使用圖面，說明本發明，但本發明在不脫離其技術範圍下，可能有各種變形、修正，不限定於以下的實施態樣。
第1圖係表示本發明的透光性導電材料之一例的平面示意圖。於第1圖，本發明的透光性導電材料1係於基材2上，具有金屬圖案所構成的具有透光性的感測器部11以及同為金屬圖案所構成的具有透光性的虛擬部12。感測器部11係隔著配線部14與端子部15電性連接，通過該端子部15，與外部電性連接，可捕獲感測器部11感測的電容變化。符號13表示非畫像部。另一方面，不與端子部15電性連接之金屬圖案，於本發明全部成為虛擬部12。
第2圖係第1圖的虛擬部12及感測器部11的放大圖。於第2圖，感測器部11係由重複單位圖案21(為方便說明，部分用粗線圖示)所成的金屬圖案所構成。可使用習知的圖案，作為該單位圖案21，例如正三角形、等邊三角形、直角三角形等三角形，正方形、長方形、菱形、平行四邊行、梯形等的四角形，(正)六角形、(正)八角形、(正)十二角形、(正)二十角形等的(正)n角形，圓、橢圓、星形等組合的圖案，可使用該等單位圖案的單獨重複或2種以上的組合等。而且，單位圖案21的邊，
也可為非直線，例如鋸齒線(zigzag)、波浪線等構成。再者，可使用如日本公開專利特開2002-223095號公報揭露之砌磚圖案狀的圖案。於本發明，雖可使用重複該等任一形狀的單位圖案所成的金屬圖案作為感測器部11及虛擬部12，但較佳為正方形或菱形，又構成單位圖案的相鄰的2邊所成的角度為30至70°的菱形較佳。單位圖案21的線間隔(對邊之間的距離)為400μm以下較佳。而且，其線寬為20μm以下較佳，更佳為1至15μm，又更佳為1至10μm。再者，於第2圖以後的圖式，實線表示的部分為實際存在金屬圖案，虛線表示的部分係為了方便說明而設置，在該處不存在金屬圖案。
於第2圖，虛擬部12係由與構成感測器部11的單位圖案21相同一致的單位圖案22(為了方便說明，用部分的粗線圖示)所構成。所以，虛擬部12的金屬圖案，與感測器部11的金屬圖案不連接，沿著第2圖所示的假定邊界線R(分開感測器部11與虛擬部12的線)朝右方向偏移。如此，藉由沿著假定邊界線R偏移，感測器部11與虛擬部12的金屬圖案不連接，不導通，另一方面感測器部11與虛擬部12在外觀上變得難以辨認差異。
於本發明，虛擬部12的金屬圖案，與感測器部11的金屬圖案不連接，沿著假定邊界線偏移的距離，較佳為構成單位圖案21的邊之線寬以上、100μm以下，更佳為構成單位圖案21的邊之線寬的1.5倍以上40μm以下。而且，於第2圖，雖然虛擬部12的金屬圖案，與感測器部11的金屬圖案不連接，沿著假定邊界線朝右方向偏移，偏移方向可為左或右的任一者。
再者，於第2圖的面內，虛擬部12的金屬圖案，相對感測器部11的金屬圖案，若對垂直於邊界線R的方向等的不沿邊界線R的方向位移時，因虛擬部12的金屬圖案與感測器部11的金屬圖案重疊，產生無金屬圖案的留白部分(不存在金屬圖案的非畫像部分)，因有引起辨識性、短路問題的可能性，虛擬部12的金屬圖案，相對感測器部11的金屬圖案在不沿著邊界線R的方向不偏移較佳。具體而言，虛擬部12的金屬圖案相對感測器部11的金屬圖案在不沿著邊界線R的方向偏移的距離，不超過單位圖案21及22的線寬較佳。但是，如關於後述第3圖的說明般，除去虛擬部12的金屬圖案與感測器部11的金屬圖案之重疊，使用金屬圖案填補無金屬圖案的留白部分時，相對感測器部11的金屬圖案，虛擬部12的金屬圖案也可在不沿著邊界線R的方向偏移。
而且，於第2圖，單位圖案22係與單位圖案21相同一致的圖案，於本發明，單位圖案22與單位圖案21相同一致，從辨識性的觀點(使辨識性降低)來看為最佳者，但不必然須要相同一致，為約略相同一致的形狀亦可。於本發明，所謂約略相同一致，係指邊的長度、格子的角度、邊的位置、邊的寬度約略相同一致，為邊的長度時為±10%以內的範圍，為格子的角度時為±5°以內的範圍，為邊的位置時為邊的長度之±10%的範圍內、邊的寬度(線寬)為±50%的範圍內。
前述第1圖所示之透光性導電材料1，一般具有複數感測器部11以及複數虛擬部12。所以，存在複數個感測器部11與虛擬部12的邊界。而且，依情況，以被包圍在感測器部11中的形態時亦可設置虛擬部12。於如此的情況，使用第3圖說明
較佳的本發明的態樣。
第3圖係表示以被包圍於感測器部11的形態，設置虛擬部12之一例的放大示意圖。於第3圖，虛擬部12係由假定邊界線R、R2、S及T的4邊，被包圍在感測器部11，虛擬部12的金屬圖案，不與感測器部11的金屬圖案連接，沿著假定邊界線R以及與其平行的假定邊界線R2之形態，朝右方向偏移。於如此的情況，產生金屬圖案的重疊，亦即於第3圖，越過假定邊界線S，在邊界線S的右側產生感測器部11與虛擬部12的金屬圖案的重疊，藉由削除越過邊界線S的虛擬部12的金屬圖案而可解決。另一方面，假定邊界線T的右側產生無金屬圖案的留白部分(不存在金屬圖案的非畫像部分)，藉由填補保持構成虛擬部12的金屬圖案之單位格子22的重複週期之金屬圖案，可解決該留白部分。如此於本發明，藉由金屬圖案沿著假定邊界線偏移，構成虛擬部12的金屬圖案貫穿感測器部11時，削除貫穿的虛擬部12的金屬圖案較佳，在虛擬部12中產生留白部分時，藉由保持構成虛擬部12的金屬圖案之單位格子22的重複週期之金屬圖案，填補留白部分較佳。
第4圖係表示本發明的較佳透光性導電材料的一部分之放大示意圖。於本發明，如第4圖之虛擬部12中又設置假定邊界線U，將虛擬部分隔成複數個區域，因此金屬圖案成為沿著該假定邊界線U偏移的圖案，亦為較佳的態樣。
再者，於本發明，於虛擬部，可使用斷開邊的一部分之斷線網格。可使用構成虛擬部的單位圖案的金屬細線的線寬為構成感測器部的金屬細線的線寬的±50%範圍內，較佳為對構成
感測器部的金屬細線的線寬而言±20%範圍內，更佳為±5%範圍內。
於本發明，感測器部11雖可與端子部15直接電性連接，但如第1圖所示，為了使之聚集於複數的端子部15附近，以隔著配線部14，感測器部11與端子部15電性連接較佳。
於本發明，構成感測器部11、虛擬部12、配線部14及端子部15等的金屬圖案為金、銀、銅、鎳、鋁及該等的複合材料所構成者較佳。形成該等金屬圖案的方法，可使用例如使用銀鹽感光材料的方法；使用相同的方法且再於所得之銀圖像實施無電解電鍍、電解電鍍之方法；使用網版印刷，印刷銀膏、銅膏等的導電性墨水之方法；將銀墨水、銅墨水等的導電性墨水用噴墨法印刷之方法；或用蒸鍍、濺鍍等形成金屬層，於其上形成光阻膜，進行圖案曝光、顯影、蝕刻、除去光阻層而得到之方法；貼合銅箔等的金屬箔，再於其上形成光阻膜，進行圖案曝光、顯影、蝕刻、除去光阻層而得到之方法；等的習知方法。其中，因藉由使用銀鹽感光材料之銀鹽擴散轉印法而形成金屬圖案，可使所得之金屬圖案的厚度變薄，又可容易形成極細微的金屬圖案，所以較佳。用該等手法製作的金屬圖案的厚度太厚時，後續步驟有變困難的情形，而且太薄時，變得難以確保作為觸控面板所需的導電性。所以，其厚度為0.01至5μm較佳，更佳為0.05至1μm。
作為本發明的透光性導電材料所使用的基材，使用塑膠、玻璃、橡膠、陶瓷等較佳。該等基材之全部光線透過率為60%以上者較佳。塑膠中，具有可撓性的樹脂薄膜，在使用性佳的點來看適合使用。作為被使用作為基材的樹脂薄膜的具體例，例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等
聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、氟樹脂、矽氧樹脂、聚碳酸酯樹脂、二乙酸酯樹脂、三乙酸酯樹脂、聚芳酯樹脂、聚氯乙烯、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚烯烴樹脂、環狀聚烯烴樹脂等所構成的厚度50至300μm的樹脂薄膜。於基材，亦可設置易接合層等習知的層。
於本發明的透光性導電材料，依據需要，可將硬塗層、抗反射層、黏著層、抗眩層等習知的層，設置於金屬圖案上(遠離基材的側)或基材的與具有感測器部及虛擬部的側的面之相反側。而且，於基材與金屬圖案之間，可設置物理顯像核心層、易接合層、接合劑層等習知的層。
以下，使用實施例，詳細地說明本發明，但在不超出其技術範圍內，本發明不限定於以下的實施例。
使用厚度100μm的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜，作為基材。再者，該基材的全部光線透過率為91%。
以下，根據下述處方，製作物理顯像核心層塗佈液，塗佈於基材上，使其乾燥，設置物理顯像核心層。
將A液與B液攪拌混合，30分鐘後，通過填有離子交換樹脂的管柱，得到硫化鈀溶膠。
(長瀨化學(Nagase ChemTex)股份公司製聚乙二醇二環氧丙基醚)
10質量%SP-200水溶液 0.5mg
(日本觸媒股份公司製聚乙烯亞胺；平均分子量10,000)
然後，從靠近基材側，於上述物理顯像核心層上依序塗佈下述組成的中間層、鹵化銀乳劑層以及保護層，使其乾燥，得到銀鹽感光材料。鹵化銀乳劑係用照相用鹵化銀乳劑一般的雙噴射混合法製造。該鹵化銀乳劑係以氯化銀95莫耳%與溴化銀5莫耳%，平均粒徑成為0.15μm，進行調製。如此所得之鹵化銀乳劑，使用根據常規方法的硫代硫酸鈉及氯金酸，實施金硫增感。如此所得之鹵化銀乳劑，相對每1g的銀，包含0.5g的明膠(gelatin)。
將如此所得之銀鹽感光材料與具有第1圖的圖案之透光原稿密合，使用水銀燈作為光源之密合印刷機，隔著遮斷400nm以下的光之樹脂濾光片，進行曝光。再者，透光原稿的圖案，係由感測器部11、虛擬部12皆為線寬5μm、一邊為300μm、相鄰的2邊所成的角度中較小者的角度為60°之菱形的單位圖案所構成的格網所構成。虛擬部12係如第2圖所示，虛擬部12的圖案不與感測器部11的圖案連接，沿著假定邊界線R，偏移20μm所構成。再者，於第1圖的圖案，雖然存在被感測器部11包圍之虛擬部，於透光原稿的該部分，削除越過感測器11之虛擬部的圖案，而且產生的留白部分，使用保持構成虛擬部的圖案之單位格子之重複週期之圖案填滿。
然後，將銀鹽感光材料在20℃下浸漬於下述擴散轉印顯像液中60秒，接著將鹵化銀乳劑層、中間層以及保護層，用40℃的溫水水洗除去，使其乾燥。如此得到具有第1圖的形狀之銀圖案之透光性導電材料1。再者，所得之透光性導電材料1的銀圖案之形狀，成為與透光原稿完全相同線寬、線間隔的形狀。金屬圖案的膜厚，用共軛焦顯微鏡觀察時為0.1μm。
添加水，調製為全部量為1000ml，調整pH為12.2。
除使用具有第1圖的圖案之透光原稿中沒有被感測器部包圍的虛擬部12，如第4圖所示，上面的虛擬部12的圖案，係不與感測器部11連接，沿著假定邊界線R，朝右方向偏移20μm，而下面的虛擬部12的圖案，係不與上面的虛擬部12的圖案連接，沿著假定邊界線U，朝左方向偏移20μm之透光原稿外，與實施例1同樣地進行，得到透光性導電材料2。
除使用具有第1圖的圖案之透光原稿，但其虛擬部12具有如第5圖所示之X的20μm寬度之非畫像區域(感測器部11與虛擬部12間的區域)，其他與第1圖相同之具有第1圖的圖案之透光原稿以外，與實施例1同樣地進行，得到比較例1的透光性導電材料。
除使用具有第1圖的圖案之透光原稿，但其虛擬部12為在每10000μm2無規則地存在39個半徑2.5μm的點之圖案，以取代在假定邊界線偏移的菱形格子所構成之透光原稿外，與實施例1同樣地進行，得到比較例2的透光性導電材料。
對如上述所得之本發明的透光性導電材料1、2、比較例1及2的透光性導電材料，評價其辨識性、可靠性。結果表示於表1。再者，辨識性係將所得之透光性導電材料，放置於透光桌上，於可清楚看到感測器部與虛擬部的邊界時，從50cm程度的距離一目瞭然知道邊界之程度設為1，從50cm程度的距離仔細
看得到之程度設為2，從50cm程度的距離凝視而看得到之程度設為3，即使從20cm的距離看也無法明確知道的程度設為4。而且，可靠性係分別製作100片的透光性導電材料，調查第1圖的圖案之左右端子部15、15之間的導通，使用應導通的端子部15、15之間以外的端子之間發現導通之透光性導電材料的片數，進行評價。
由表1得知，本發明的透光性導電材料1及2，因辨識性低，短路的產生少，根據本發明，可得到適合作為使用投影型電容方式之觸控面板的透光性電極、辨識性低、減少短路的發生之透光性導電材料。
11‧‧‧感測器部
12‧‧‧虛擬部
21、22‧‧‧單位圖案
R‧‧‧假定邊界線
Claims (6)
- 一種透光性導電結構，其係於選自塑膠、玻璃、橡膠、陶瓷之全部光線透過率為60%以上之基材上具有電性連接於端子部之金屬圖案所構成的感測器部，以及不與端子部電性連接之金屬圖案所構成的虛擬部之透光性導電結構，該等的金屬圖案係由選自金、銀、銅、鎳、鋁及該等的複合材料所構成，前述感測器部與前述虛擬部為單位圖案重複所成的金屬圖案所構成，前述感測器部的金屬圖案的單位圖案與前述虛擬部的金屬圖案的單位圖案相同一致，其中，以分開前述感測器部與前述虛擬部的線作為假定邊界線時，從前述感測器部的金屬圖案與前述虛擬部的金屬圖案連接的位置，前述感測器部的金屬圖案以及前述虛擬部的金屬圖案的至少一者為沿著前述假定邊界線偏移的圖案，前述感測器部的金屬圖案與前述虛擬部的金屬圖案不重疊，且前述感測器部的金屬圖案與前述虛擬部的金屬圖案之間沒有留白部分。
- 如申請專利範圍第1項所述之透光性導電結構，其中，前述單位圖案為正方形或菱形，而線間隔為400μm以下。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之透光性導電結構，其中前述金屬圖案的線寬為1至10μm。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之透光性導電結構，其中，前述虛擬部的金屬圖案，係與前述感測器部的金屬圖案不連接，其沿著前述假定邊界線偏移的距離為構成前述虛擬部及前述感測器部的單位圖案的邊之線寬以上、100μm以下。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之透光性導電結構，其中，前 述虛擬部的金屬圖案，係與前述感測器部的金屬圖案不連接而沿著前述假定邊界線偏移的距離為構成前述虛擬部及前述感測器部的單位圖案的邊之線寬的1.5倍以上、40μm以下。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之透光性導電結構，其中，以劃分前述虛擬部成複數個區域之線為前述假定邊界線時，一個區域的前述虛擬部的金屬圖案，對於以前述假定邊界線相接的另一個區域的前述虛擬部的金屬圖案為沿著前述假定邊界線偏移的圖案。
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