WO2014185330A1

WO2014185330A1 - 透明導電体

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Publication number: WO2014185330A1
Application number: PCT/JP2014/062326
Authority: WO
Inventors: 森　富士男
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-15

Abstract

本発明は、透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターン形成されたことを特徴とする透明導電体であって、指紋認証センサに使用する場合のほか、心電・筋電などの生体センサ、電気調光シート、電子広告板、透明アンテナ、タッチセンサなどの様々な用途に適用可能な透明導電体を対象とし、アクリル、ウレタン、オレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルのいずれかの樹脂を主成分とする基板上に、透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターン形成され、該透明な導電性パターン層を外側面にして曲率半径２０ｍｍの円筒に沿わした場合の該導電性パターン層の抵抗値の上昇が２０％以内であることを特徴とする透明導電体である。

Description

透明導電体

　本発明は、透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターン形成されたことを特徴とする透明導電体であって、指紋認証センサに使用する場合のほか、心電・筋電などの生体センサ、電気調光シート、電子広告板、透明アンテナ、タッチセンサなどの様々な用途に適用可能な透明導電体を対象とする。

　近年、透明導電体はタッチセンサの分野で多く使用されるようになってきたが、指紋認証センサなどの他分野においては、まだガラス素材が大半を占めており、フレキシブルなフィルム素材の使用は少ない。その中で特許文献１は指紋センサの発明であり、デュポン社製のポリイミドフィルムＫａｐｔｏｎを基板として使用し、ＩＴＯなどの透明な導電線が形成された発明である。

特開２０１０－１９８６１４

　しかし、上記ポリイミドフィルムは、フォトリソグラフィー法およびエッチング法により透明な導電性パターン層を形成する場合には、少し張力を掛けると破れやすく、反対に張力が少ないとシワが生じやすいなど、非常に取扱いが困難な問題があった。また、上記ポリイミドフィルムは高価なフィルムであり、最終製品である指紋認証センサなどのコスト高に繋がる問題もあった。さらに、上記ポリイミドフィルムは茶褐色の有色フィルムのため、認証結果などを表示するディスプレイの基材フィルムまたは被覆フィルムに適用できず、表示のためのディスプレイ関連部品を別途準備する必要もあった。本発明は、以上のような従来技術の課題を解決すべく、以下のような透明導電体を提供するものである。

　本発明の第１実施態様は、アクリル、ウレタン、オレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルのいずれかの樹脂を主成分とする基板上に、透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターン形成され、該透明な導電性パターン層を外側面にして曲率半径２０ｍｍの円筒に沿わした場合の該導電性パターン層の抵抗値の上昇が２０％以内であることを特徴とする透明導電体である。

　本発明の第２実施態様は、前記透明な導電性パターン層が単層で形成され、標準状態で荷重をかけて引張試験を実施したときの該透明導電体のヤング率（ＧＰａ）と平均厚み（μｍ）の３乗との積が、５×１０↑５～５×１０↑７（ＧＰａ・μｍ↑３）であることを特徴とする透明導電体である。本発明の第３実施態様は、前記基板が、斜め方向に延伸加工がされた基材フィルムであることを特徴とする透明導電体である。

　本発明の第４実施態様は、透明性と耐熱性を得るために、基板が式（１）の置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながった環構造の水素化開環メタセシス重合体を主成分とすることを特徴とする透明導電体である。本発明の第５実施態様は、透明性とガラス転移温度１００℃～１６０℃の耐熱性を得るために、前記水素化開環メタセシス重合体が、式（２）の水素化開環メタセシス重合体と式（３）の水素化開環メタセシス重合体との共重合体とからなることを特徴とする透明導電体である。本発明の第６実施態様は、透明性とガラス転移温度１２０℃～１５５℃の耐熱性を得るために、前記式（２）の水素化開環メタセシス重合体のアルキル置換基Ｒ↓３、Ｒ↓４がともに水素からなり、前記（３）式の水素化開環メタセシス重合体との共重合比率が重量比４０：６０～９９：１からなることを特徴とする透明導電体である。

　本発明の第７実施態様は、前記透明な導電性パターン層が非結晶または低結晶の金属酸化物により形成され、遠赤外線により該金属酸化物の結晶化が促進されたことを特徴とする透明導電体である。本発明の第８実施態様は、前記透明な導電性パターン層が、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、導体金属を細線にパターン化または自己組織化して形成させて外観上透明に見えるようにした透明導電膜、有機物からなる透明導電膜のいずれかから構成されることを特徴とする透明導電体である。

　本発明の第９実施態様は、前記基板上に前記透明な導電性パターン層と電気的に接続がされた引き回し回路層が形成され、該引き回し回路層が導体金属から形成され、該引き回し回路の一部が外気に露出した状態で構成され、該引き回し回路の外気に露出した箇所が集積回路チップを実装するか又は外部回路へ接続するための接続端子となっており、該露出したままの接続端子上に脱着が容易な保護シートが被覆されていることを特徴とする透明導電体である。

　本発明の第１０実施態様は、前記基板上に前記透明な導電性パターン層と電気的に接続がされた引き回し回路層が形成され、該引き回し回路層が導体金属から形成され、該引き回し回路の一部が外気に露出した状態で構成され、該引き回し回路の外気に露出した箇所が集積回路チップを実装するか又は外部回路へ接続するための接続端子となっており、接続端子が露出したままで相対湿度２～７０％の雰囲気中に置かれた構成から成ることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の透明導電体である。

　本発明の第１１実施態様は、前記記載の透明導電体に用いる基板であって、透明層と、該透明層と並列して形成された加飾層とからなり、該透明層と該加飾層との段差が０～２μｍであり、少なくとも該基板のいずれか片方の面が面一であることを特徴とする基板である。本発明の第１２実施態様は、前記記載の透明導電体に用いる基板であって、前記基板が、透明層と、該透明層と並列して形成された加飾層とからなり、少なくともいずれか片方の面が該加飾層上に該透明層が被覆して形成されており、少なくとも基板のいずれか片方の面が面一であることを特徴とする基板である。本発明の第１３実施態様は、前記透明層の外周３方向に加飾層が存在せず、残り１方向の加飾層を除く全面が透明層であることを特徴とする基板である。

　本発明の第１４実施態様は、前記透明導電体が複数積層された複合透明導電体であって、膜厚が１６０～４００μｍである複合透明導電体である。本発明の第１５実施態様は、光学接着剤層または光学粘着剤層を介して透明導電体が複数積層された複合透明導電体である。

　本発明の透明導電体は、アクリル、ウレタン、オレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルのいずれかの樹脂を主成分とする基板上に、透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターン形成され、該透明な導電性パターン層を外側面にして曲率半径２０ｍｍの円筒に沿わした場合の該導電性パターン層の抵抗値の上昇が２０％以内であることを特徴とする。したがって、非常に高精細な透明な導電性パターン層を形成した透明導電体を得ることができる効果がある。また、曲面の箇所に装着できる効果もある。

　また、本発明の透明導電体は、前記透明な導電性パターン層が単層で形成され、２５℃の温度下で荷重をかけて引張試験を実施したときの該透明導電体のヤング率（ＧＰａ）と厚み（μｍ）の３乗との積が、５×１０↑４～５×１０↑６（ＧＰａ・μｍ↑３）であることを特徴とする。したがって、該透明導電体に少々過度の張力を掛けても破れにくく、また張力が多少弱くともシワが生じにくいため、非常に取扱いやすく、加工がし易い。従って、ポリイミドフィルムを用いる場合よりも透明導電体を生産性良く製造できる効果がある。また、本発明の透明導電体は、前記基板が、斜め方向に延伸加工がされた基材フィルムであることを特徴とする。したがって、基材フィルムの配向角のバラつきが低減され、光学異方性を有する長尺の位相差フィルムにすることができる効果がある。

　また、本発明の透明導電体は、透明性と耐熱性を得るために、基板が式（１）の置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながった環構造の水素化開環メタセシス重合体を主成分とすることを特徴とする。また、本発明の透明導電体は、透明性とガラス転移温度１００℃～１６０℃の耐熱性を得るために、前記水素化開環メタセシス重合体が、式（２）の水素化開環メタセシス重合体と式（３）の水素化開環メタセシス重合体との共重合体とからなることを特徴とする。また、本発明の透明導電体は、透明性とガラス転移温度１２０℃～１５５℃の耐熱性を得るために、前記式（２）の水素化開環メタセシス重合体のアルキル置換基Ｒ↓３、Ｒ↓４がともに水素からなり、前記（３）式の水素化開環メタセシス重合体との共重合比率が重量比４０：６０～９９：１からなることを特徴とする。したがって、導電性パターン層のみならず、基板も無色透明な光学特性に優れた層となり、認証結果などを表示するディスプレイの基材フィルムまたは被覆フィルムに適用することが可能なため、該表示のためのディスプレイ関連部品を削減することができる効果がある。

　また、本発明の透明導電体は、前記透明な導電性パターン層が非結晶または低結晶の金属酸化物により形成され、遠赤外線により該金属酸化物の結晶化が促進されたことを特徴とする。また、本発明の透明導電体は、前記透明な導電性パターン層が、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、導体金属を細線にパターン化または自己組織化して形成させて外観上透明に見えるようにした透明導電膜、有機物からなる透明導電膜のいずれかから構成されることを特徴とする。したがって、透明な導電性パターン層が完全に結晶化した金属酸化物から構成される透明導電体よりもクラックが入りにくく、透明導電体を生産性良く製造できる効果がある。

　また、本発明の透明導電体は、前記基板上に前記透明な導電性パターン層と電気的に接続がされた引き回し回路層が形成され、該引き回し回路層が導体金属から形成され、該引き回し回路の一部が外気に露出した状態で構成され、該引き回し回路の外気に露出した箇所が集積回路チップを実装するか又は外部回路へ接続するための接続端子となっており、該露出したままの接続端子上に脱着が容易な保護シートが被覆されていることを特徴とする。したがって、認証結果を外部に出力するなどのための接続端子が、導体金属が露出したままの構成であったとしても錆たり腐食して接続不良となる不具合は発生しないという効果がある。

　また、本発明の透明導電体は、前記基板上に前記透明な導電性パターン層と電気的に接続がされた引き回し回路層が形成され、該引き回し回路層が導体金属から形成され、該引き回し回路の一部が外気に露出した状態で構成され、該引き回し回路の外気に露出した箇所が集積回路チップを実装するか又は外部回路へ接続するための接続端子となっており、接続端子が露出したままで相対湿度２～７０％の雰囲気中に置かれた構成から成ることを特徴とする。したがって、認証結果を外部に出力するなどのための接続端子が、導体金属が露出したままの構成であったとしても錆たり腐食して接続不良となる不具合は発生しないという効果がある。

　また、本発明の基板は、前記記載の透明導電体に用いる基板であって、透明層と、該透明層と並列して形成された加飾層とからなり、該透明層と該加飾層との段差が０～２μｍであり、少なくとも該基板のいずれか片方の面が面一であることを特徴とする。また、本発明の基板は、前記記載の透明導電体に用いる基板であって、前記基板が、透明層と、該透明層と並列して形成された加飾層とからなり、少なくともいずれか片方の面が該加飾層上に該透明層が被覆して形成されており、少なくとも基板のいずれか片方の面が面一であることを特徴とする。

　したがって、透明導電体に加飾層を設けたい場合にも、基板に加飾層を設けたことによる段差や凹凸の発生がほとんど無いため、非常に薄膜の透明な導電パターンであっても問題なく形成できる。意匠性および電気特性に優れた認証センサなどの透明導電体を製造できる効果がある。

　また、本発明の基板は、前記透明層の外周３方向に加飾層が存在せず、残り１方向の加飾層を除く全面が透明層であることを特徴とする。したがって、加飾層を設けたことによる認証結果を表示する表示画面の縮小が少なく、相対的に表示画面の大きい透明導電体にすることができる効果がある。

　また、本発明の複合透明導電体は、記透明導電体が複数積層された複合透明導電体であって、膜厚が１６０～４００μｍである。したがって、透明導電体が複数積層されたため、信号を検出する透明な導電性パターン層も複数積層されるため、信号検出の精度が向上する効果がある。また、厚みも適度な範囲内に設定されるため積層もし易い。したがって、高性能の複合透明導電体を生産性良く製造できる効果がある。

　また、本発明の複合透明導電体は、光学接着剤層または光学粘着剤層を介して透明導電体が複数積層された複合透明導電体である。したがって、透明性および接着性に優れた複合透明導電体を生産性良く製造できる効果がある。

　本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳述する。図１は本発明の第２実施態様の透明導電体、図２は本発明の第３実施態様の透明導電体、図３は本発明の第９実施態様の透明導電体、図４は本発明の第１０実施態様の透明導電体、図５は本発明の第１１実施態様の基板、図６は本発明の第１２実施態様の基板、図７は本発明の第１３実施態様の基板、図８は本発明の第１４実施態様の複合透明導電体の、各々一例を示す断面図である。しかし、本発明はこれらの一例に限定されるものではない。また、図９は引張試験において使用する引張試験機、図１０は引張試験において引張試験機の試験片を固定する部分を示す断面図である

　本発明の透明導電体１００は、図１に示すように基板１上に単層の透明な導電性パターン層３がフォトリソグラフィー法およびエッチング法により形成された構成であって、該透明な導電性パターン層３を外側面にして曲率半径２０ｍｍの円筒に沿わした場合の該導電性パターン層３の抵抗値の上昇が２０％以内であり、２５℃の温度下で荷重をかけて引張試験を実施したときのヤング率（ＧＰａ）と平均厚み（μｍ）の３乗との積が、５×１０↑５～５×１０↑７（ＧＰａ・μｍ↑３）である特徴を有する。ヤング率（ＧＰａ）は上記引張試験を実施したときの初期引張弾性率である。透明導電体１００の形状は、とくに限定されるわけではないが、引張試験を実施しやすいシート状の形状が好ましい。

　引張試験は、ＪＩＳＫ７１２７－１９８９の測定方法に基づいた試験法であって、図９に示すような引張試験機に、図１０に示すように幅１０ｍｍの透明導電体１００の試験片１０を一対のチャック１１を用いてチャック間距離が５ｍｍになるようねじ１６で固定し、２５℃の温度下において可動部材１５を下部に移動させて、試験片１０の一端を２００ｍｍ／分の一定速度で引っ張る試験である。そして、引張試験を実施したときに透明導電体１００が上記範囲の特性値を有していると、破れにくく、また張力が多少弱くともシワが生じにくい（下記の表１参照）。そして、適度の弾力性を有するため、取扱いもし易い。

　なお、試験片１０は、透明導電体１００を幅１０ｍｍ、チャック間距離５ｍｍで引張試験に供することができるサイズのシート形状に切断したものである。試験片１０のサイズを大きくし過ぎると、試験片１０の形状のバラツキが生じる。また、試験片１０のサイズをあまりに小さくし過ぎると測定誤差が大きくなる。したがって、測定誤差が問題にならない程度にできるだけ小さくした結果、上記のサイズが最も適したサイズとなる。なお、試験片１０を引張する速度を２００ｍｍ／分としたのは、透明導電体１００をロールツーロールで生産する際の実際の搬送速度が、その速度に近いため、その速度に設定した。実際の生産時にはこれより多少前後した速度で搬送される場合があるが、引張速度の設定を多少変えても実際の測定データは殆ど変わらないので、これで十分シミュレートできている。

　基板１は適宜延伸加工をしてもよい。延伸加工の方法としては、ロール延伸法、テンタークリップ延伸法、圧延法等が挙げられる。延伸は縦延伸・横延伸のほか斜め方向に延伸加工してもよい。斜め方向に延伸加工する方法としては、基板１の両端部を把持（ｇｒｉｐ）し、把持具（ｇｒｉｐｊｉｇ）を移動させながら基板１を搬送するとともに、基板１の搬送方向を途中で変えることにより、斜め方向に引っ張る方法が挙げられる。該斜め方向に延伸加工することによって、基板１の配向角のバラつきが低減される。

　基板１の材質は、アクリル、ウレタン、オレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルのいずれかの樹脂を主成分とする材質で構成する。これらの樹脂は、透明性が高く適度な弾力性と強度を有するためである。そして、ポリイミドフィルムに比べて安価であり、最終製品である指紋認証センサなどのコスト低減に繋がるためである。その中でも水素化開環メタセシス重合体からなるオレフィン系樹脂やポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂が好ましい。基板１の製造方法はとくに限定は無く、射出成形、圧縮成形、押出成形、インフレーション成形、カレンダー成形、キャスト成形など、いずれの方式でも構わない。

　水素化開環メタセシス重合体からなるオレフィン系樹脂の中でも式（１）の置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながった環構造の環状ポリオレフィン系ポリマーが、基板１の材質として好ましい。そのような置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながった環構造の水素化開環メタセシス重合体の例としては、式（２）の水素化開環メタセシス重合体や式（３）の水素化開環メタセシス重合体などが挙げられる。これらの重合体の重量平均分子量は、１３，０００～９５，０００程度が好ましい。

　これらの置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながった環構造の水素化開環メタセシス重合体は結晶化度が低いポリマーで、一般的に置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながっていない水素化開環メタセシス重合体に比べて透明性が高いという特長を有する。ガラス転移温度は、式（２）の水素化開環メタセシス重合体で１５０～１６０℃くらい、式（３）の水素化開環メタセシス重合体で１００℃くらいである。式（２）の水素化開環メタセシス重合体は、アルキル置換基Ｒ↓３やＲ↓４の炭素数が多いほど透明性はさらに向上するが、ガラス転移温度は低下する傾向にある。したがって、アルキル置換基を適宜選択して必要とする透明性および耐熱性等に応じたポリマーを選択するとよい。

　これらの重合体は、例えばジシクロペンタジエン類を出発原料に、熱分解してシクロペンタジエン類を生成し、該シクロペンタジエン類とオレフィンとのディールスアルダー法によって中間体であるモノマーノンボルネン類を生成し、該モノマーノンボルネン類をメタセシス反応触媒下で開環メタセシス重合して開環メタセシス重合体を生成し、水素化触媒を用いて該開環メタセシス重合体の二重結合を水素化して生成するとよい。

　また、該式（２）の水素化開環メタセシス重合体と式（３）の水素化開環メタセシス重合体とは、共重合体にすることもできる。すなわち、該共重合体の共重合比率を重量比４０：６０～９９：１の範囲内で操作することによって、前記アルキル置換基の選択以上の広範囲に渡る所望の透明性および耐熱性のポリマーにすることができる。

　たとえば、式（２）の水素化開環メタセシス重合体のアルキル置換基Ｒ↓３、Ｒ↓４がともに水素からなる重合体を用い、式（２）の水素化開環メタセシス重合体：式（３）の水素化開環メタセシス重合体の共重合比率が、重量比４０：６０で共重合した場合には、ガラス転移温度は１２０℃くらいであり、重量比９９：１で共重合した場合には、ガラス転移温度は１５５℃くらいとなる。なお、前記ガラス転移温度は、ＪＩＳＫ７１２１に準拠して示差走査熱量測定器（株式会社島津製作所製ＤＳＣ－６０）により測定した値である。

　このような基板１は、フォトリソグラフィーのような非常に高精細なパターンで透明な導電性パターン層３を形成するのに適している。また、強酸や強アルカリなどの薬品に対しても優れた耐性を有する。よって、導電性パターン層３をパターン化する際に用いるエッチング液に対して劣化・変色するようなことはなく、エッチングする際の基材としても適している。また、重合体中に極性基がないため、優れた防水性および防湿性を有し、背後への水分の侵入をブロックする性質も有する。

　また、基板１は透明層３３と該透明層３３と並列して形成された加飾層３４とからなり、該透明層３３と該加飾層３４との段差が０～２μｍであり、少なくとも該基板１のいずれか片方の面が面一であるようにしてもよい（図５）。また、基板１は透明層３３と該透明層３３と並列して形成された加飾層３４とからなり、少なくともいずれか片方の面が該加飾層３４上に該透明層３３が被覆して形成されており、少なくとも基板１のいずれか片方の面が面一であるようにしてもよい（図６）。

　したがって、透明導電体１００に加飾層３４を設けたい場合にも、基板１に加飾層３４を設けたことによる段差や凹凸の発生がほとんど無いため、非常に薄膜の透明な導電パターン３であっても問題なく形成できる。したがって、意匠性および電気特性に優れた認証センサなどの透明導電体１００を製造できる。

　また加飾層３４は、厚さ５～２００μｍのパターン層であり、分厚いため、特許文献１のような金属膜層を設けなくても隠蔽性が高く、黒や白以外の隠蔽性に劣る色材等からなる加飾層であっても適用できる特長がある。したがって、加飾層は様々な色・模様を適用でき、透明導電体１００を意匠性に優れた美麗な外観とすることができる。

　加飾層３４の例としては、ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、アルキド系樹脂などをバインダーとし、適切な色の顔料または染料などを着色剤として含有する着色インキ層が挙げられ、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの通常印刷法やマスク塗装などの方法で離型性を有する基体シート上に形成する。あるいは、着色剤を含有するシートを打ち抜きやレーザーなどの方法により所定のパターンにカットして離型性を有する基体シート上に積層形成してもよい。

　透明層３３は、加飾層３４と同等または加飾層３４よりも厚膜で加飾層３４と並列して形成する層であり、加飾層３４との段差を０～２μｍとし、透明な導電性パターン層３等を形成しやすいよう表面を面一とした層である。加飾層３４との段差が２μｍを越えれば、薄膜の透明な導電性パターン層３等に厚みのバラツキやピンホールが発生しやすくなり、導電性が不安定・不均一となる。なお透明層３３の材質は、厚みを確保するために固形分の含有率が高いシアノアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂などの光硬化性樹脂等が好ましい。

　透明層３３を加飾層３４と並列して形成する方法としては、表面が面一の剥離性を有する基体シートの場外に位置検知用のパターンを加飾層３４と同時に形成し、該位置検知用のパターンを光学センサなどで読み取って、加飾層３４と並列する位置になるよう設定し、透明層３３を上記加飾層３４と同様に通常印刷法などによって形成する方法が挙げられる。

　加飾層３４および透明層３３上に表面が面一の離型シートを載せて加飾層３４および透明層３３を面一にする方法としては、離型シートの加飾層３４および透明層３３と反対側の面から、弾性体パッドなど上下させて離型シートを押圧する方法や弾性体ロールなどを左右に移動させて離型シートを押圧する方法などが挙げられる。押圧する圧力は加飾層３４および透明層３３の材質・厚みによって異なるが、０．４～５ＭＰａ程度に設定するとよい。押圧力が０．４ＭＰａより弱いと、離型シートの面一の表面が加飾層３４および透明層３３の表面に反映されにくくなり、加飾層３４および透明層３３の表面凹凸が大きい状態のままとなって、透明な導電性パターン層３等の形成が困難となる場合がある。一方、押圧力を５ＭＰａより強くすると、弾性体パッドや弾性体ロールが傷みやすくなる。

　透明層３３を加飾層３４よりも厚膜で形成した場合は、表面が面一の離型シートを載せ、その載せたときの押圧により加飾層３４上に透明層３３をはみ出して形成してもよい（図６）。はみ出ても透明層３３が透明で見えないうえに、加飾層３４によって遮られるので、全く問題は生じない。そして、透明層３３の一部が加飾層３４の凹凸を埋めて均すので、透明層３３の形成面は離型シートの面一の表面がそのまま反映されて面一となる。この場合、透明層３３の材質は押圧により変形が容易な流動性のある材質であることが必要となる。

　そのような材質としては、熱又は常温硬化と光硬化の併用型のアクリル系樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。加熱または常温放置で一部が硬化しタックフリーのゲル状になり、押圧により変形をさせた後の光照射によりほぼ完全に硬化して強靭で硬い硬化性皮膜が形成される。透明層３３を加飾層３４上にも形成する場合は、位置検知は必要ないが、厚みを稼げるダイレクトコーター法、リップコーター法、リバースコーター法などの各種コーターや塗装などによる方法によって形成するのが好ましい。

　離型性を有する基体シートや表面が面一の離型シートは、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニルなどの各種プラスチックシートなどで構成するとよい。厚みは、０．０１～１ｍｍ程度が好ましい。離型性を有する基体シート１や離型シート１１の表面には離型性をより向上させるために、シリコン、メラミン、フッ素などの樹脂をコートしておいてもよい。その場合には、そのコートされた最表面が面一であることが必要である。

　なお、面一とは、これらの表面がほぼフラットな状態のことを指し、三次元平均表面粗さＳＲａの数値が５００ｎｍ以下の範囲であることを指す。三次元平均表面粗さＳＲａは、表面粗さ曲線をサインカーブで近似した際の中心面（基準面）における平均粗さを意味し，触針式三次元表面粗さ計で得た各点の高さを測定し、これらの測定値を三次元表面粗さ解析装置に取り込んで解析することにより得られた値であり、ＪＩＳＢ０６０１－１９８２に準拠した数値である。具体的には、（株）小坂研究所製の全自動微細形状測定機ＳＵＲＦＣＯＲＤＥＲＥＴ４０００Ａを用いて、横方向（ＴＤ方向）に測定長さ３ｍｍで、縦方向（ＭＤ方向）に１０μｍピッチで５回測定して３次元解析した値の平均値である。尚、触針先端半径は２．０μｍで、頂角６０°のダイヤモンド針を使用し、測定力８０μＮ、カットオフ０．６ｍｍの条件で測定する。

　加飾層３４および透明層３３を形成後、離型性を有する基体シート及び離型シートを剥離することにより、離型シートの面一な面が反映された加飾層３４と透明層３３とからなる透明導電体１０が得られる。

　また、本発明の基板１は、前記透明層の外周３方向に加飾層が存在せず、残り１方向の加飾層を除く全面が透明層であるようにしてもよい（図７）。したがって、加飾層を設けたことによる認証結果を表示する表示画面の縮小が少なく、相対的に表示画面の大きい透明導電体にすることができる効果がある。

　透明な導電性パターン層３は、電気信号を検知するためのセンシング機能を果たす電極層であり、センシングによって検知された電気信号を引き回し回路４０を通じて制御用の集積回路チップや外部の制御回路へと伝達されるようにしてもよい。透明な導電性パターン層３の材質としては、金属酸化物からなる透明導電膜、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜、有機物からなる透明導電膜透明導電膜などが挙げられる。そして、透明な導電性パターン層３は最小限の柔軟性を必要とする。該柔軟性の程度は、透明な導電性パターン層３を外側面にして図１１に示したように曲率半径２０ｍｍの円筒に沿わした場合の試験で抵抗値の上昇が問題とならない範囲であり、それは２０％以内である。なお、該試験で図１１のように沿わした回数は１回である。

　金属酸化物からなる透明導電膜の例としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などからなる透明導電膜が挙げられる。製膜方法としては、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、パルススパッタ法などの種々のスパッタリング法のほか、真空蒸着法、イオンプレーティング法、鍍金法などが挙げられる。また、溶媒に溶解または分散させて液体状態にし、スプレーやディップコーティングした後に溶媒を飛散させて形成する方法でも構わない。厚みは１０～８００ｎｍ程度とするのが好ましい。

　極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜の例としては、銅、白金、金、銀、ニッケル等からなる金属ナノワイヤやシリコンナノワイヤ、カーボンナノチューブを含有させた透明導電膜が挙げられる。光学特性および電気特性の観点から該極細線の導体繊維の直径は０．３～１００ｎｍ、長さは１～１００μｍ程度の寸法の導体繊維が好ましく、バインダー中に分散・連結されて二次元ネットワークが形成される膜に形成されることによって導電性が発揮される。

　目視で確認できない程度の細線からなる透明導電膜の例としては、銀、銅、パラジウムなどの導体金属を線幅０．５～７μｍ程度、開口率（単位面積あたりの導体金属パターンが形成されない比率）９０～９９％の格子状またはハニカム状にパターン化した透明導電膜等が挙げられる。製膜方法としては、電解または無電解のメッキ法のほか、真空蒸着法や拡散転写法などにより形成する方法が挙げられる。厚みは０．５～３０μｍ程度とするのが好ましい。　　　

　有機物からなる透明導電膜の例としては、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などのチオフェン系導電ポリマーやグラフェン等からなる透明導電膜が挙げられる。チオフェン系導電ポリマーからなる透明導電膜の製膜方法としては、前出の汎用印刷や塗装、各種コーターにより形成する方法が挙げられ、厚みは１～３０μｍ程度とするのが好ましい。グラフェンからなる透明導電膜の製膜方法としては、ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などによって０．５～１００ｎｍの薄膜で形成するのが好ましい。

　とくに、金属酸化物からなる透明導電膜では、一般的には結晶化した金属酸化物層に対してパターン形成するのが通常であるが、そのような結晶化した金属酸化物層はエッチング法による除去がしにくく高精細なパターンにしにくいため、高精細なパターンを必要とする用途にはあまり向いていない。一方、非結晶または低結晶の金属酸化物層はそのままの状態では抵抗値が高くてセンシングの検出精度や検出感度が弱くなる場合もある。

　したがって、まず非結晶または低結晶の金属酸化物による透明導電膜を形成し、透明な導電性パターン層３のパターン形成後に、遠赤外線またはプラズマの照射により該金属酸化物の結晶化を促進させるようにするのが好ましい。このようにすることにより、パターン形成時はエッチングがしやすい非結晶または低結晶の金属酸化物で構成されるため、透明な導電性パターン層３が高精細なパターンからなる透明導電体１００を生産性良く製造できる。そして、パターン形成後は、結晶化により透明電極の導電性が向上しタッチ感度の良い透明導電体１００となる。

　なお、「非結晶または低結晶」とは、完全に非晶質であるものに限られず少量の結晶成分を有している場合のものも含むことを意味する。したがって本発明では、Ｘ線解析のプロファイルを採り、結晶化を示す明確なＸ線解析強度のピークが見られない場合は勿論のこと、仮に該ピークが少し見られた場合でも、透明な導電性パターン層３が形成された透明導電体１００を濃度５重量％の塩酸に１５分間浸漬した後、水洗・乾燥し、１５ｍｍ↑２間の端子間抵抗を測定した場合に端子間抵抗が１０倍以上に上昇するような場合は「非結晶または低結晶」と定義する。充分に結晶化された金属酸化物膜であれば上記の条件での塩酸浸漬でも皮膜が侵されることは少なく、端子間抵抗がそのように大幅増大することはないからである。

　透明な導電性パターン層３をパターン化する手段は、高精細のパターン化が必要なためフォトリソグラフィーによる方法を用いる。すなわち、フォトレジスト層７０を透明導電膜２１上の全面に塗布し、パターン化させたい箇所を露光して硬化させ未硬化部分を除去しパターン化する方法（図２（ａ）～（ｄ））や、その逆の除去したい箇所を露光して軟化させ軟化した部分のフォトレジスト層７０を除去する方法である。そして該フォトレジスト層７０をパターン化した後は、該フォトレジスト層７０の載っていない箇所の透明導電膜２１をエッチングにより除去し、フォトレジスト層７０を剥離除去して透明な導電性パターン層３が形成される（図２（ｅ）～（ｆ））。

　フォトレジスト層７０の材質としてはビニル系、アクリル系、ウレタン系、アルキッド系、エポキシ系、ポリエステル系、セルロース系などの樹脂が挙げられ、厚みは１～５０μｍ程度が好ましい。フォトレジスト層７０の形成方法は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法の他、塗装や各種コーターでのコート法でも構わない。また、上記透明導電膜をエッチングするためのエッチング液としては塩化第二鉄水溶液のほか、高濃度の塩酸、硝酸、硫酸などの強酸性水溶液や苛性ソーダ、苛性カリなどの強アルカリ性水溶液などが挙げられる。

　そして、透明な導電性パターン層３には、一般的に引き回し回路４０が電気的に接続形成され、引き回し回路４０の一部は外気に露出した接続端子４５となっており、該接続端子４５を通じて透明な導電性パターン層３で検出した電気信号は高速かつ円滑に集積回路チップや外部回路へ伝達される。高速に伝達する目的から、引き回し回路４０は高導電性の金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウムなどの導体金属から構成するのが好ましく、接触抵抗値の上昇を避けるために引き回し回路４０の導体金属がそのまま外気に露出した状態の接続端子４５に直接集積回路チップを実装したり、外部回路と接続するのが好ましい。

　しかし、引き回し回路４０の導体金属がそのまま外気に露出した状態であると腐食や錆が発生するので、接続端子４５上には脱着が容易な保護シート４６を被覆するのが好ましい（図３）。脱着が容易な保護シート４６としては、温度４０℃、相対湿度９０％の雰囲気内での２４時間の水蒸気透過度が５ｇ／ｍ²以内の水蒸気バリア性を有し、ＪＩＳ－Ｋ－６８５４に規定される１８０度剥離試験法において剥離速度２０ｍｍ／秒で２５ｍｍ幅あたり１０～５００ｇ重の仮接着性を有するものが好ましい。なお、接続端子４５の導体金属には不動態化処理（パッシベーション処理）をしてもよい。

　あるいは、前記保護シート４６を被覆する替わりに、接続端子を露出させたままで相対湿度２～７０％の雰囲気中に置いておく方法でも構わない（図４）。該方法としては、透明導電体１００を所定の温度および相対湿度の雰囲気を維持できる容器や部屋内に置く方法や、透明導電体１００を密閉して真空包装する方法などが挙げられる。なお、ここでいう相対湿度とは飽和水蒸気圧に対する水蒸気圧の分圧のことであり、飽和水蒸気圧は、ＪＩＳ２８８０６に記載されている飽和水蒸気圧表の値である。真空包装する方法では包装した時点で湿気が除去されるため短期間で錆びる懸念は少ないが、時間経過とともに外気の湿気が包装材を通過して内部に浸透するので、温度４０℃、相対湿度９０％の雰囲気内での２４時間の水蒸気透過度が２０ｇ／ｍ²以内の水蒸気バリア性の特性をもつ包装材を使用して包装するのが好ましい。そして、包装した内部には予め窒素ガスなどの不活性なガスを充填させておけば外気の湿気の侵入防止になるのでより好ましい。

　引き回し回路層４０の材質は、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、金、銀などの単体金属から成る場合や、それらの金属粒子が樹脂バインダーに混ざった混合物から成る場合などが挙げられる。前者の材質の場合のパターン化としては、前述のとおりレジストを表面に形成して、レジストをフォトリソグラフィーによる方法でパターン化し、レジストが剥離された箇所の単体金属の膜をエッチングで除去する方法が挙げられる。後者の材質の場合のパターン化としては、該方法の他に、樹脂バインダーを感光性樹脂材料にして引き回し回路層を一旦全面に形成した後、フォトリソグラフィーによる方法で引き回し回路層の不要な箇所を除去してパターン化する方法が挙げられる。この方法では、前述のレジストを形成する工程やエッチング工程が不要になるので、より効率的・経済的である。

　また、本発明の複合透明導電体２００は、透明導電体１００が複数積層された複合透明導電体であって、膜厚が１６０～４００μｍである。したがって、透明導電体１００が複数積層されたため、信号を検出する透明な導電性パターン層３も複数積層されるため、信号検出の精度が向上する。また、厚みも適度な範囲内に設定されるため積層もし易い。したがって、高性能の複合透明導電体２００を生産性良く製造できる効果がある。

　また、本発明の複合透明導電体２００は、接着基材３０を介して透明導電体１００が複数積層された複合透明導電体である。したがって、透明性および接着性に優れた複合透明導電体２００を生産性良く製造できる効果がある。接着基材３０としては、光学用透明粘着テープや光学用硬化型接着剤層が挙げられる。光学用透明粘着テープとは、セパレーターの両面にアクリル系、ウレタン系、シリコーン系等の樹脂からなる粘着剤層が形成されたテープであり、該粘着剤層は粘着剤の溶媒の飛散または紫外線照射により固化して透明導電体１００どうしが強固に接着する。接着基材３０としての厚みは５０～２００μｍ程度が好ましい。

本発明の第２実施態様の透明導電体の一例を示す断面図である。本発明の第３実施態様の透明導電体の一例を示す断面図である。本発明の第９実施態様の透明導電体の一例を示す断面図である。本発明の第１０実施態様の透明導電体の一例を示す断面図である。本発明の第１１実施態様の基板の一例を示す断面図である。本発明の第１２実施態様の基板の一例を示す断面図である。本発明の第１３実施態様の基板の一例を示す断面図である。本発明の第１４実施態様の複合透明導電体の一例を示す断面図である本発明の第２実施態様の透明導電体の引張試験において使用する引張試験機の概念図である。本発明の第２実施態様の透明導電体の引張試験において引張試験機の試験片を固定する部分を示す断面図である。本発明の第１実施態様の透明導電体を円筒に沿わせた状態の一例を示す断面図である。

　　１　　　基板
　　３　　　透明な導電性パターン層
　　１０　　試験片
　　１１　　チャック
　　１５　　可動部材
　　１６　　ねじ
　　２１　　透明導電膜
　　３０　　接着基材
　　３３　　透明層
　　３４　　加飾層
　　４０　　引き回し回路
　　４５　　接続端子
　　４６　　保護シート
　　７０　　フォトレジスト層
　　８０　　円筒
　　１００　透明導電体

Claims

　アクリル、ウレタン、オレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニルのいずれかの樹脂を主成分とする基板上に、透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィー法およびエッチング法によりパターン形成され、前記透明な導電性パターン層を外側面にして曲率半径２０ｍｍの円筒に沿わした場合の前記導電性パターン層の抵抗値の上昇が２０％以内である、透明導電体。
　前記透明な導電性パターン層が単層で形成され、標準状態で荷重をかけて引張試験を実施したときのヤング率（ＧＰａ）と平均厚み（μｍ）の３乗との積が、５×１０↑５～５×１０↑７（ＧＰａ・μｍ↑３）である、請求項１に記載の透明導電体。
　前記基板が、斜め方向に延伸加工がされた基材フィルムである、請求項１または請求項２のいずれかに記載の透明導電体。
　透明性と耐熱性を得るために、基板が式（１）の置換基Ｒ↓１とＲ↓２がつながった環構造の水素化開環メタセシス重合体を主成分とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の透明導電体。
　透明性とガラス転移温度１００℃～１６０℃の耐熱性を得るために、前記水素化開環メタセシス重合体が、式（２）の水素化開環メタセシス重合体と式（３）の水素化開環メタセシス重合体との共重合体とからなる、請求項４に記載の透明導電体。
　透明性とガラス転移温度１２０℃～１５５℃の耐熱性を得るために、前記式（２）の水素化開環メタセシス重合体のアルキル置換基Ｒ↓３、Ｒ↓４がともに水素からなり、前記（３）式の水素化開環メタセシス重合体との共重合比率が重量比４０：６０～９９：１からなる、請求項５に記載の透明導電体。
前記透明な導電性パターン層が非結晶または低結晶の金属酸化物により形成され、遠赤外線により前記金属酸化物の結晶化が促進された、請求項１から請求項６のいずれかに記載の透明導電体。
　前記透明な導電性パターン層が、極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、導体金属を細線にパターン化または自己組織化して形成させて外観上透明に見えるようにした透明導電膜、有機物からなる透明導電膜のいずれかから構成される、請求項１から請求項６のいずれかに記載の透明導電体。
　前記基板上に前記透明な導電性パターン層と電気的に接続がされた引き回し回路層が形成され、前記引き回し回路層が導体金属から形成され、前記引き回し回路の一部が外気に露出した状態で構成され、前記引き回し回路の外気に露出した箇所が集積回路チップを実装するか又は外部回路へ接続するための接続端子となっており、前記露出したままの接続端子上に脱着が容易な保護シートが被覆されている、請求項１から請求項８のいずれかに記載の透明導電体。
　前記基板上に前記透明な導電性パターン層と電気的に接続がされた引き回し回路層が形成され、前記引き回し回路層が導体金属から形成され、前記引き回し回路の一部が外気に露出した状態で構成され、前記引き回し回路の外気に露出した箇所が集積回路チップを実装するか又は外部回路へ接続するための接続端子となっており、接続端子が露出したままで相対湿度２～７０％の雰囲気中に置かれた構成から成る、請求項１から請求項８のいずれかに記載の透明導電体。
　前記請求項１から請求項１０のいずれかに記載の透明導電体に用いる基板であって、透明層と、前記透明層と並列して形成された加飾層とからなり、前記透明層と前記加飾層との段差が０～２μｍであり、少なくとも前記基板のいずれか片方の面が面一である、基板。
　前記請求項１から請求項１０のいずれかに記載の透明導電体に用いる基板であって、前記基板が、透明層と、前記透明層と並列して形成された加飾層とからなり、少なくともいずれか片方の面が前記加飾層上に前記透明層が被覆して形成されており、少なくとも基板のいずれか片方の面が面一である、基板。
　前記透明層の外周３方向に加飾層が存在せず、残り１方向の加飾層を除く全面が透明層である、請求項１１または請求項１２に記載の基板。
　前記請求項１から請求項１０のいずれかに記載の透明導電体が複数積層された複合透明導電体であって、膜厚が１６０～４００μｍである複合透明導電体。
　光学接着剤層または光学粘着剤層を介して透明導電体が複数積層された請求項１４に記載の複合透明導電体。