(57)【要約】  透明導体が、透明基板、導電性メッシュ及び絶縁保護層を含み、透明基板、導電性メッシュ、絶縁保護層はこの順番で積層され、導電性メッシュは透明基板上に形成され、絶縁保護層の透明基板とは反対側の表面は平坦である。こうした透明導体では、酸化インジウムスズの使用が回避され、従って、透明導体の価格がより低くなる。透明導体を製作する方法も開示される。
2015507317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導体であって、
透明基板、導電性メッシュ、及び絶縁保護層を含み、透明基板、導電性メッシュ、絶縁保護層はこの順番で積層され、
前記導電性メッシュは前記透明基板上に形成され、前記絶縁保護層の前記透明基板とは反対側の表面は平坦であることを特徴とする透明導体。
【請求項２】
前記導電性メッシュは、金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン及び導電性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製されることを特徴とする、請求項１に記載の透明導体。
【請求項３】
前記透明基板は、ガラス、ポリメチルメタクリレート及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも１つから作製されることを特徴とする、請求項１に記載の透明導体。
【請求項４】
前記導電性メッシュは、複数の導電性ワイヤから構成されることを特徴とする、請求項１に記載の透明導体。
【請求項５】
前記絶縁保護層は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、又はＵＶ硬化性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製されることを特徴とする、請求項１に記載の透明導体。
【請求項６】
透明導体を製造する方法であって、
透明基板の表面上にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成するステップと、
マスクを用いて前記フォトレジスト層を露光し、現像して、前記フォトレジスト層上にメッシュ・パターンを形成するステップと、
導電性材料を前記パターン内に充填し、前記導電性材料を硬化させて導電性メッシュを得るステップと、
剥離剤により前記フォトレジスト層を除去するステップと、
湿式塗布プロセスにより絶縁保護材料を前記導電性メッシュの表面上に塗布し、前記絶縁保護材料を硬化させて絶縁保護層を形成するステップと、
を含み、前記絶縁保護層の前記透明基板とは反対側の表面は平坦であることを特徴とする方法。
【請求項７】
前記液体導電性材料は、スクレープ又は吹き付けにより前記パターン内に充填されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記導電性材料は、金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン及び導電性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記透明基板は、ガラス、ポリメチルメタクリレート及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも１つから作製されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記絶縁保護層は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、又はＵＶ硬化性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明導体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高い透明性、マルチタッチ、長寿命及び他の利点のために、静電容量式タッチスクリーンがますます市場に支持されるようになっている。現在では、真空蒸着又はマグネトロン・スパッタリングにより、透明な導電性材料である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をＰＥＴ又はガラス基板上に塗布して、透明導体及び静電容量式タッチスクリーンを形成する。
【０００３】
しかしながら、インジウムは、レアメタルであり、自然埋蔵量が比較的少なく、非常に高価であるため、透明導体の価格は非常に高くなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の１つの態様において、低価格の透明導体及びその製作方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
透明導体は、透明基板、導電性メッシュ及び絶縁保護層を含み、透明基板、導電性メッシュ、絶縁保護層はこの順番で積層され、導電性メッシュは透明基板上に形成され、絶縁保護層の透明基板とは反対側の表面は平坦である。
【０００６】
１つの実施形態において、導電性メッシュは、金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン及び導電性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。
【０００７】
１つの実施形態において、透明基板は、ガラス、ポリメチルメタクリレート及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。
【０００８】
１つの実施形態において、導電性メッシュは、複数の導電性ワイヤから構成される。
【０００９】
１つの実施形態において、絶縁保護層は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、又はＵＶ硬化性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。
【００１０】
透明導体を製作する方法が、次のステップ：すなわち、
透明基板の表面上にフォトレジストを塗布して、フォトレジスト層を形成するステップと、
マスクを用いてフォトレジスト層を、露光し、現像して、フォトレジスト上にメッシュ・パターンを形成するステップと、
導電性材料をパターン内に充填し、導電性材料を硬化させて導電性メッシュを得るステップと、
剥離剤によりフォトレジスト層を除去するステップと、
湿式塗布プロセスにより絶縁保護材料を導電性メッシュの表面上に塗布し、絶縁保護材料を硬化させて絶縁保護層を形成するステップと、
を含み、絶縁保護層の透明基板とは反対側の表面は平坦である。
【００１１】
１つの実施形態において、液体導電性材料は、スクレープ又は吹き付けによりパターン内に充填される。
【００１２】
１つの実施形態において、導電性材料は、金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン及び導電性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つである。
【００１３】
１つの実施形態において、透明基板は、ガラス、ポリメチルメタクリレート及びポリエチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。
【００１４】
１つの実施形態において、絶縁保護層は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、又はＵＶ硬化性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。
【００１５】
透明導体及びその製作方法により、酸化インジウムスズの使用が回避され、従って透明導体の価格がより低くなる。絶縁保護層が導電性メッシュの表面上に形成されるので、導電性メッシュは、傷がつかないように保護される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】透明導体の実施形態の概略図である。
【図２】図１の透明導体の導電性メッシュの概略図である。
【図３】透明導体の別の実施形態の導電性メッシュの概略図である。
【図４】透明導体の別の実施形態を製作するための方法のプロセス・シーケンスを示す。
【図５】透明導体の別の実施形態を製作するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
より容易に理解できるように、図面を参照して本発明を詳細に説明する。本発明の好ましい実施形態が、図中に与えられる。しかしながら、本発明は、本明細書に説明される実施形態に限定されるものではなく、異なる方法で実施することができる。対照的に、これらの実施形態を提供する目的は、開示される本発明の内容をより完全かつ包括的にすることである。
【００１８】
１つのコンポーネントが別のコンポーネント上に「固定される」と言われる場合、そのコンポーネントが別のコンポーネント上に直接存在することもあり、又はそれらの間にコンポーネントが存在することもあることを明らかにする必要がある。１つのコンポーネントが別のコンポーネントに「接続される」と考えられる場合、そのコンポーネントが別のコンポーネントに直接接続されることもあり、又は同時にそれらの間にコンポーネントが存在してもよい。本文書において、「垂直方向」、「水平方向」、「左」、「右」、及び類似した表現の用語の使用は、例示の目的のためだけのものである。
【００１９】
特に別に定めのない限り、本文書で用いられる技術及び科学用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本文書における本発明の明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するためのものではない。本文書で用いられる「及び／又は」という用語は、１つ又はそれ以上の関連した項目の組み合わせを含む。
【００２０】
図１を参照すると、透明導体１０の実施形態は、透明基板１、導電性メッシュ２、及び絶縁保護層３を含み、透明基板１、導電性メッシュ２、及び絶縁保護層３はこの順番で積層される。
【００２１】
透明基板１は、実質上、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる群から選択される光学的に透明な材料で作製されたシートである。透明基板１の厚さは、５０μｍから７００μｍまでの範囲であることが好ましく、５０μｍから３００μｍまでの範囲であることがより好ましい。
【００２２】
導電性メッシュ２は、透明基板１の表面上に形成される。導電性メッシュは、金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン及び導電性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。導電性メッシュ２の厚さは、１μｍから１０μｍまで、好ましくは２μｍから５μｍまでである。
【００２３】
図２及び図３を参照すると、導電性メッシュ２は、複数の導電性ワイヤ２２を配置することにより形成される。図２に示すように、導電性ワイヤ２２は、直線状である。代替的な実施形態においては、図２及び図３に示すように、導電性ワイヤ２２は、曲線状であってもよい。導電性ワイヤ２２は、図２及び図３に示す形状に限定されるものではなく、他の柔らかい不規則な線とすることもできることが留意される。
【００２４】
導電性ワイヤ２２の厚さは、０．２μｍから５μｍまでの範囲であることが好ましく、０．５μｍから２μｍまでの範囲であることがより好ましい。２つの隣接する導電性ワイヤ２２間の距離は、５０μｍから８００μｍまでの範囲である。導電性ワイヤの密度及び厚さは、必要とされる透過率及びシート抵抗に応じて代替的に設計できることにも留意すべきである。複数の導電性ワイヤ２２を交差させて配置し、アレイ状に配置された複数の空隙２４を形成する。複数の空隙２４は、異なる又は同一の形状及びサイズを有することができる。空隙２４の形状は、正方形、矩形、三角形、菱形又は多角形とすることができる。要求に従って、導電性ワイヤ２２に切断プロセスを実施することができ、すなわち１つ又はそれ以上の導電性ワイヤ２２を切断してノッチ２６を形成し、その結果、１つの導電性ワイヤ２２が２つに分割され、２つの隣接する空隙２４がノッチ２６により連通されるようにしてもよい。切断により、網の目全体を別個のチャネルに分割することができ、これらは互いに干渉しないので、単一のマルチポイント及び他の関連技術要件が満たされる。
【００２５】
再度図１を参照すると、絶縁保護層３は、導電性メッシュ２の表面上に形成され、絶縁保護層３の透明基板１とは反対側の表面３２は平坦である。絶縁保護層は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、又はＵＶ硬化性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。表面３２は、０．１μｍ／ｍｍ2から１μｍ／ｍｍ2まで、好ましくは０．２μｍ／ｍｍ2から０．５μｍ／ｍｍ2までの平坦度を有する。
【００２６】
導電性メッシュ２の導電率に影響を与えないために、絶縁保護層３の表面３２と導電性メッシュ２の透明基板１とは反対側の表面との間の距離は、１０μｍ未満であり、５μｍ未満であることが好ましい。
【００２７】
透明基板の表面上に導電性メッシュ２を形成することにより、透明導体１０では酸化インジウムスズの使用が回避され、従って透明導体１０の価格はより低くなる。絶縁保護層３が導電性メッシュ２の表面上に形成されるので、導電性メッシュ２は、傷がつかないように保護される。
【００２８】
図１乃至図５を参照すると、説明された透明導体１０の製作方法が、次のステップを含む。
【００２９】
ステップＳ２１０：透明基板１の表面上にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層４を形成する。
【００３０】
透明基板１は、実質上、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる群から選択される光学的に透明な材料で作製されたシートである。透明基板１の厚さは、５０μｍから７００μｍまでであることが好ましく、５０μｍから３００μｍまでであることがより好ましい。
【００３１】
フォトレジスト層４の厚さは、１μｍから１０μｍまでであり、２μｍから５μｍまでであることが好ましい。
【００３２】
ステップＳ２２０：マスク５を用いて、フォトレジスト層４を露光し、現像してフォトレジスト層上にメッシュ・パターン６を形成する。
【００３３】
パターン６は、フォトレジスト層４上に定められた複数のチャネルにより形成され、このチャネルは網の目のように配置される。パターン６の形状は、製作される導電性メッシュ２の所望の形状によって決まることに留意すべきである。
【００３４】
ステップＳ２３０：導電性材料をパターン６内に充填し、導電性材料を硬化させて導電性メッシュ２を得る。
【００３５】
導電性材料は、金属、金属合金、カーボンナノチューブ、グラフェン及び導電性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つである。
【００３６】
図示される実施形態においては、スクレープ又は吹き付けにより、液体導電性材料がパターン６内に充填される。
【００３７】
導電性メッシュ２は、複数の導電性ワイヤ２２を配置することにより形成される。図２に示すように、導電性ワイヤ２２は直線である。代替的な実施形態においては、図３に示すように、導電性ワイヤ２２は、曲線であってもよい。導電性ワイヤ２２は、図２及び図３に示す形状に限定されるものではなく、他の柔らかい不規則な線とすることもできることが留意される。
【００３８】
導電性ワイヤ２２の厚さは、０．２μｍから５μｍまでの範囲であることが好ましく、０．５μｍから２μｍまでの範囲であることがより好ましい。２つの隣接する導電性ワイヤ２２間の距離は、５０μｍから８００μｍまでの範囲とすることができる。導電性ワイヤの密度及び厚さは、必要とされる透過率及びシート抵抗に応じて代替的に設計できることも留意すべきである。
【００３９】
複数の導電性ワイヤ２２を交差させて配置し、アレイ状に配置された複数の空隙２４を形成する。複数の空隙２４は、異なる又は同一の形状及びサイズを有することができる。空隙２４の形状は、正方形、矩形、三角形、菱形又は多角形とすることができる。要求に従って、導電性ワイヤ２２に切断プロセスを実施することができる、すなわち１つ又はそれ以上の導電性ワイヤ２２を切断してノッチ２６を形成し、その結果、１つの導電性ワイヤ２２が２つに切られ、２つの隣接する空隙２４がノッチ２６により連通されるようにしてもよい。切断により、網の目全体を別個のチャネルに分割することができ、これらは互いに干渉しないので、単一のマルチポイント及び他の関連技術要件が満たされる。
【００４０】
ステップＳ２４０：剥離剤により、フォトレジスト層４を除去する。
【００４１】
スクレープ又は吹き付けにより液体導電性材料をパターン６内に充填する際に、導電性材料の部分がフォトレジスト層４の表面上に塗布される場合があり、この材料は、剥離剤によりフォトレジスト層４と共に除去されることに留意すべきである。
【００４２】
ステップＳ２５０：湿式塗布プロセスにより、絶縁保護材料を導電性メッシュ２の表面に塗布し、次いで、絶縁保護材料を硬化させて絶縁保護層３を形成し、透明基板１とは反対側の絶縁保護層３の表面３３は平坦である。
【００４３】
絶縁保護層は、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、又はＵＶ硬化性ポリマーからなる群から選択される少なくとも１つから作製される。表面３２は、０．１μｍ／ｍｍ2から１μｍ／ｍｍ2まで、好ましくは０．２μｍ／ｍｍ2から０．５μｍ／ｍｍ2までの平坦度を有する。
【００４４】
導電性メッシュ２の導電率に影響を与えないために、絶縁保護層３の表面３２と導電性メッシュ２の透明基板１とは反対側の表面との間の距離は、１０μｍ未満であり、５μｍ未満であることが好ましい。
【００４５】
透明基板の表面上に導電性メッシュ２を形成することにより、透明導体１０では酸化インジウムスズの使用が回避され、従って透明導体１０の価格はより低くなる。絶縁保護層３が導電性メッシュ２の表面上に形成されるので、導電性メッシュ２は、引っかきから保護される。
【００４６】
次の具体的な実施例が、以下に説明される。
実施例１
図４を参照すると、透明導体を製造する方法は、次の具体的なステップを含む。
【００４７】
１．フォトレジスト４をＰＥＴの表面上に塗布して、フォトレジスト層を形成した。
【００４８】
２．マスク５を用いて、フォトレジスト層を露光させた。
【００４９】
３．現像液によりフォトレジスト層を現像して、フォトレジスト層上に所望のパターンを得た。
【００５０】
４．スクレープ技術により、導電性液体を、現像後に得られたパターン線内に充填した。具体的には、導電性銀インクをフォトレジストの表面上に塗布し、銀インクはパターン線内に浸透し、ＩＲ乾燥システムを用いてインクを硬化させて導電性メッシュ２を得た。
【００５１】
５．剥離剤により、残りのフォトレジストを除去した。
【００５２】
６．湿式塗布により、ＰＭＭＡ  ＵＶ硬化性樹脂３を導電性メッシュの表面上に塗布し、次にこれを硬化させた。ＰＭＭＡの表面と導電性銀線との高さの差を、２μｍとなるように制御した。ＰＭＭＡ  ＵＶ硬化性樹脂の硬化波長が３６５ｎｍであり、ＰＭＭＡ  ＵＶ硬化性樹脂の粘度は６００ｃｐｓであり、累積放射エネルギーが６００ｍｊ／ｃｍ2に達するまで、ＰＭＭＡ  ＵＶ硬化性樹脂は直ちには硬化されない。
【００５３】
本発明を構造上の特徴及び／又は方法動作に特有の言葉で説明したが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明は、必ずしも説明される具体的な特徴又は動作に限定されるものではない。むしろ、具体的な特徴及び動作は、請求項に係る本発明を実施するサンプルの形として開示される。
【符号の説明】
【００５４】
１：透明基板
２：導電性メッシュ
３：絶縁保護層
４：フォトレジスト層
５：マスク
１０：透明導体
２２：導電性ワイヤ
２４：空隙
２６：ノッチ
３２、３３：表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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