(57)【要約】【課題】電気抵抗が低く、電気的接続の確実性が高い導電パターン形成基板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】絶縁基材２と、絶縁基材２の外面に設けられた導電パターン４とを備えた導電パターン形成基板１であって、導電パターン４は、複数の銀ナノワイヤーＮＷが光透過性樹脂に分散された状態で絶縁基材２上に保持された微粒子層５と、微粒子層５の一部に設けられ銀ナノワイヤーＮＷ同士が電気的且つ物理的に接続された接続部８と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材と、前記絶縁基材の外面に設けられた導電パターンとを備えた導電パターン形成基板であって、
前記導電パターンは、
前記絶縁基材上に、複数の微小金属粒子が互いに接触する状態で保持された微粒子層と、
光透過性樹脂中に前記微粒子層が保持された状態で固定された導電層と、
前記微粒子層の一部に設けられ前記微小金属粒子同士が溶接され電気的且つ物理的に接続された接続部と、
を有する
ことを特徴とする導電パターン形成基板。
【請求項２】
請求項１に記載の導電パターン形成基板であって、
前記微小金属粒子は導電性極細繊維であり、
前記導電性極細繊維は、２次元状のネットワークを形成するように分散されてなることを特徴とする導電パターン形成基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の導電パターン形成基板であって、
前記導電パターンには、長手軸を有する電極あるいは長手軸を有する配線が形成されており、
前記接続部は、前記長手軸に沿って配されている
ことを特徴とする導電パターン形成基板。
【請求項４】
複数の微小金属粒子が光透過性樹脂に分散された微粒子層を絶縁基材上に形成し、
前記微粒子層の一部において前記微小金属粒子を除去することにより絶縁パターン及び導電パターンを形成し、
前記微粒子層において前記導電パターンとなる部分の一部に対して前記微小金属粒子を加熱する加熱手段を作用させて隣接する前記微小金属粒子の接触箇所を一体化する
ことを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記加熱手段を作用させた後に前記導電パターンを形成することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記加熱手段は、前記微粒子層に対するレーザー光の照射であり、前記レーザー光が照射された部位において隣接する前記微小金属粒子同士を溶接することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記レーザー光の照射はパルス状レーザーの照射であることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか一項に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記加熱手段を作用させて隣接する前記微小金属粒子を接続する工程は、複数の前記絶縁基材を切り出し可能な長尺の基材原反における前記導電パターン形成基板となる領域内に対して行なわれることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項９】
請求項４から８のいずれか一項に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記導電パターンとして、長手軸を有する電極あるいは長手軸を有する配線を形成し、
前記加熱手段を、前記電極の長手軸あるいは前記配線の長手軸に沿って線状に作用させる
ことを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記電極の長手軸あるいは前記配線の長手軸に沿って前記加熱手段を複数回作用させることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記電極の長手軸あるいは前記配線の長手軸と平行で互いに離間する複数個所に対して前記加熱手段を線状に作用させることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電パターン形成基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に形成された導電パターンの例として、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）や導電性ナノワイヤーを有する導電パターンが知られている。これらの導電パターンは、光透過性を有する導電パターンを構成することができ、タッチパネルの画面上に配置される透明電極などに採用されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、導電パターンと、導電パターンから絶縁された絶縁パターンとが、基材（基体シート）上に形成された導電パターン形成基板（導電性ナノファイバーシート）が開示されている。特許文献１に記載の導電パターンでは、導電性ナノワイヤーが互いに接することにより導通が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４０８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、導電性ナノワイヤーが互いに接した状態で保持されているものの、単に接しているだけなので接触抵抗が高く、また導電性ナノワイヤーが離間して電気的に絶縁状態となる可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、電気抵抗が低く、電気的接続の確実性が高い導電パターン形成基板及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の導電パターン形成基板は、絶縁基材と、前記絶縁基材の外面に設けられた導電パターンとを備えた導電パターン形成基板であって、前記導電パターンは、前記絶縁基材上に、複数の微小金属粒子が互いに接触する状態で保持された微粒子層と、光透過性樹脂中に前記微粒子層が保持された状態で固定された導電層と、前記微粒子層の一部に設けられ前記微小金属粒子同士が溶接され電気的且つ物理的に接続された接続部と、を有することを特徴とする導電パターン形成基板である。
【０００８】
また、前記微小金属粒子は導電性極細繊維であり、前記導電性極細繊維は、２次元状のネットワークを形成するように分散されてなっていてもよい。
【０００９】
また、前記導電パターンには、長手軸を有する電極あるいは長手軸を有する配線が形成されており、前記接続部は、前記長手軸に沿って配されていてもよい。
【００１０】
また、本発明の導電パターン形成基板の製造方法は、複数の微小金属粒子が光透過性樹脂に分散された微粒子層を絶縁基材上に形成し、前記微粒子層の一部において前記微小金属粒子を除去することにより絶縁パターン及び導電パターンを形成し、前記微粒子層において前記導電パターンとなる部分の一部に対して前記微小金属粒子を加熱する加熱手段を作用させて隣接する前記微小金属粒子の接触箇所を一体化することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法である。
【００１１】
また、前記加熱手段を作用させた後に前記導電パターンを形成してもよい。
前記加熱手段は、前記微粒子層に対するレーザー光の照射であり、前記レーザー光が照射された部位において隣接する前記微小金属粒子同士を溶接することを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
【００１２】
また、前記レーザー光の照射はパルス状レーザーの照射であってもよい。
【００１３】
また、前記加熱手段を作用させて隣接する前記微小金属粒子を接続する工程は、複数の前記絶縁基材を切り出し可能な長尺の基材原反における前記導電パターン形成基板となる領域内に対して行なわれてもよい。
【００１４】
また、前記導電パターンとして、長手軸を有する電極あるいは長手軸を有する配線を形成し、前記加熱手段を、前記電極の長手軸あるいは前記配線の長手軸に沿って線状に作用させてもよい。
【００１５】
また、前記電極の長手軸あるいは前記配線の長手軸に沿って前記加熱手段を複数回作用させてもよい。
【００１６】
また、前記電極の長手軸あるいは前記配線の長手軸と平行で互いに離間する複数個所に対して前記加熱手段を線状に作用させてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の導電パターン形成基板及びその製造方法によれば、導電パターンにおける電気抵抗が低く、電気的接続の確実性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態の導電パターン形成基板の模式的な平面図である。
【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の模式的な平面図である。
【図３】同導電パターン形成基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】同導電パターン形成基板の製造工程を説明するための図である。
【図５】同導電パターン形成基板の製造工程を説明するための図である。
【図６】図４の模式的なＸ矢視図である。
【図７】同導電パターン形成基板の変形例の構成を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態の導電パターン形成基板１およびその製造方法について説明する。
まず、本実施形態の導電パターン形成基板１の構成について説明する。図１は、本実施形態の導電パターン形成基板１の模式的な平面図である。図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ線における断面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の模式的な平面図である。
【００２０】
図１及び図２（Ａ）に示すように、導電パターン形成基板１は、絶縁基材２と、前記絶縁基材２の外面に設けられた透明導電層３とを備える。
絶縁基材２は、樹脂やガラス等の絶縁性を有する薄板、シート、フィルム、あるいは膜状の部材である。また、本実施形態では、絶縁基材２は光透過性を有する。
また、本実施形態では、絶縁基材２は可撓性を有する。具体的には、絶縁基材２の材料としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの樹脂を好適に採用することができる。絶縁基材２の具体的な材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー、及び、光透過性を有する他の樹脂材料を採用することができる。
【００２１】
透明導電層３は、導電パターン４及び絶縁パターン９と、オーバーコート層１０とを有している。
【００２２】
導電パターン４は、微粒子層５と、接続部８とを有している。
微粒子層５は、複数の微小金属粒子が光透過性樹脂に分散された状態で絶縁基材２上に保持された層である。微粒子層５を構成する微小金属粒子としては、金、銀、銅、ニッケル等を含む粒子など、導電性の高い材料を採用することができる。また、微粒子層５を構成する微小金属粒子の形状は、球状、粒状、ワイヤ状、およびロッド状とすることができる。本実施形態では、微小金属粒子として導電性極細繊維が採用されている。具体的には、導電性極細繊維は、金属ナノワイヤー等を挙げることができる。例えば、微粒子層５は、光透過性樹脂を含むオーバーコート層１０により銀ナノワイヤーＮＷが絶縁基材２に固定されることによって構成されている。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、微小金属粒子は、互いに接し得る密度でオーバーコート層１０内で分散されており、また互いに隙間が空いている。これにより、微粒子層５において微小金属粒子同士は導通し、絶縁基材２の面方向に広がる２次元状のネットワークを形成している。また、微粒子層５を構成する微小金属粒子は、絶縁基材２の厚さ方向の寸法は薄く形成されており、微粒子層５の全体としては光透過性を有する。なお、絶縁基材２の面方向の広がりに加えて絶縁基材２の厚さ方向への広がりも考慮して、微粒子層５における微小金属粒子のネットワークは３次元であると考えることもできる。
微粒子層５は、透明導電層３において電極や配線等となるように、所定の形状のパターンを有している。例えば、本実施形態では、微粒子層５は、長手軸を有し当該長手軸方向に延びる帯状の電極６と、電極６に接続された引き回し配線７とを有するパターン形状とされている。
なお、微粒子層５は、必ずしも電気が流れるパターンである必要はなく、例えば電気的に浮いた状態として構成されたシールド等のパターンも微粒子層５に含まれてよい。
【００２３】
接続部８は、微粒子層５の一部に設けられ、微小金属粒子（本実施形態では銀ナノワイヤーＮＷ）同士が電気的且つ物理的に接続されることにより構成されている。接続部８における微小金属粒子同士の物理的な接続は、微小金属粒子同士が溶接されることにより形成されている。本実施形態では、接続部８は、電極６内で、電極６の長手軸方向に延びる線上に形成されている。例えば、接続部８は、各電極６に対して一筋形成されている。
【００２４】
絶縁パターン９は、透明導電層３のうち、導電パターン４以外の部分である。本実施形態では、絶縁パターン９において、微小金属粒子が除去されたことにより残る微小な孔９ａが、オーバーコート層１０内に形成されている。
【００２５】
オーバーコート層１０は、微小金属粒子と絶縁基材２との密着を強化する目的で設けられた光透過性を有する層である。オーバーコート層１０の厚さは、絶縁基材２上の微小金属粒子（本実施形態では銀ナノワイヤーＮＷ）の一部がオーバーコート層１０内に埋没する厚さであることが好ましい。また、微小金属粒子の一部がオーバーコート層１０の外面に露出されている。
【００２６】
次に、導電パターン形成基板１の製造方法について説明する。図３は、導電パターン形成基板１の製造方法を示すフローチャートである。図４及び図５は、導電パターン形成基板１の製造工程を説明するための図である。また、図６は、図４の模式的なＸ矢視図であり、微粒子層５を拡大して示す平面図である。
【００２７】
まず、絶縁基材２の外面に、微小金属粒子が光透過性樹脂に分散された層状の導電性樹脂層３ａを形成する（図３に示すステップＳ１）。
ステップＳ１では、まず、微小金属粒子（銀ナノワイヤーＮＷ）と水溶性ポリマーとが水系溶媒に含有された溶液を絶縁基材２の外面に一様に塗布し、この溶液を乾燥させることにより水系溶媒を除去する。ステップＳ１では、図４に示すように、複数の絶縁基材２を切り出し可能な長尺の基材原反２ａにおける導電パターン形成基板１となる領域内に対して溶液の塗布が行なわれる。基材原反２ａに対する溶液の塗布は、印刷やコーティング等の公知の方法を適宜選択して行なうことができる。すると、微小金属粒子の外面に水溶性ポリマーが付着した状態で、水溶性ポリマーによって微小金属粒子が絶縁基材２の外面に付着する。水溶性ポリマーによって微小金属粒子が絶縁基材２に付着した状態では、微小金属粒子は絶縁基材２に対して仮固定された状態である。
【００２８】
さらに、図４に示すように、微小金属粒子同士を溶接するためのレーザーＬ２を、絶縁基材２上の微小金属粒子へ照射する。微小金属粒子同士を溶接するためのレーザーＬ２の照射は、本実施形態において微小金属粒子を加熱する加熱手段である。レーザーＬ２の照射位置は、微小金属粒子同士が単に接するだけの場合と比較して電気抵抗を低くすることを所望する位置に設定される。例えば、本実施形態では、レーザーＬ２は、導電パターン４となる領域内における一部に照射される。
【００２９】
具体的には、本実施形態において、微小金属粒子同士を溶接するためのレーザーＬ２は、接続部８を形成する目的で照射されるものであり、本実施形態では、電極６となる領域において電極６の長手軸方向に線状に照射される。レーザーＬ２が微小金属粒子に照射されると、微小金属粒子は加熱され、隣接する微小金属粒子に対して溶接される。図６には、微小金属粒子（金属ナノワイヤーＮＷ）における溶接箇所が符号８ａで示されている。なお、微小金属粒子同士を溶接するためのレーザーＬ２は、レーザーエッチングのための後述するレーザーＬ１よりも出力あるいはエネルギー密度が低いことが好ましい。本実施形態では、微小金属粒子同士を溶接するためのレーザーＬ２の照射はパルス状レーザーの照射である。
これにより、絶縁基材２上において導電パターン４となる領域は、微小金属粒子同士が互いに接した状態で導通している微粒子層５と、微小金属粒子同士が電気的且つ物理的に接続された接続部８とを有する構造となる。
【００３０】
なお、微小金属粒子同士を溶接するためのレーザーＬ２の照射は、後述するステップＳ２におけるレーザーエッチングのためのレーザーＬ１の照射前あるいは照射後であってもよいし、レーザーエッチングのためのレーザーＬ１の照射と同時あるいは交互であってもよい。
【００３１】
続いて、微小金属粒子が基材に付着した状態で、オーバーコート層１０の材料となる流動体状の光透過性樹脂を絶縁基材２の外面に塗布する。流動体状の光透過性樹脂は、微小金属粒子の隙間に入り込み、微小金属粒子及び絶縁基材２の外面に接した状態となる。なお、流動体状の光透過性樹脂は、水溶性ポリマーを介して絶縁基材２と接する場合もある。この状態で、流動体状に光透過性樹脂に対して硬化処理を行なう。これにより、微小金属粒子と絶縁基材２とを固定するオーバーコート層１０が形成される。この段階では、微小金属粒子、微量の水溶性ポリマー、及びオーバーコート層１０によって、金属のベタパターンと電気的に同様の導電性を有する導電性樹脂層３ａが形成されている。導電性樹脂層３ａにおいて、微小金属粒子は、互いに接することにより導通している。
これでステップＳ１は終了し、ステップＳ２に進む。
【００３２】
ステップＳ２は、導電性樹脂層３ａに、導電パターン４及び絶縁パターン９を形成するステップである。
ステップＳ２では、オーバーコート層１０が形成された後、レーザーＬ１を照射するレーザーエッチングにより、絶縁パターン９とする領域内の微小金属粒子を除去する。オーバーコート層１０に分散された微小金属粒子にレーザーＬ１が照射されると、微小金属粒子は蒸散し、オーバーコート層１０内には、微小金属粒子に代えて微小な孔９ａが残る。微小金属粒子がレーザーエッチングにより除去された部分が絶縁パターン９となり、微小金属粒子が残された部分が導電パターン４となる。
【００３３】
なお、上述のステップＳ１において微小金属粒子を溶接するためのレーザーＬ２の照射をしていない場合には、ステップＳ２における導電パターン４の形成後に微小金属粒子を溶接するためのレーザーＬ２を照射してもよい。また、上述のステップＳ１において微小金属粒子を溶接するためのレーザーＬ２の照射をした後で、微小金属粒子を溶接するためのさらなるレーザーの照射をすることもできる。
また、微小金属粒子を除去するためのレーザーＬ１を用いたレーザーエッチングは、オーバーコート層１０の形成前でもよい。オーバーコート層１０の形成前にレーザーエッチングをした場合には、微小金属粒子が蒸散することにより形成される隙間にはオーバーコート層１０を構成する光透過性樹脂の流動体が充填されるので、上述の微小な孔９ａは形成されない。
これでステップＳ２は終了する。
ステップＳ２の後、必要に応じて、樹脂やガラス等によって、導電パターン４及び絶縁パターン９上に保護層を積層してもよい（ステップＳ３）。保護層は、絶縁性を有し且つ光透過性を有する材料を適宜選択し、接着剤や粘着剤によって貼り付けて設けることができる。
【００３４】
次に、導電パターン形成基板１の作用について説明する。
従来、微小金属粒子を有する光透過性の導電層においては、微小金属粒子等が互いに接し得る密度となるように光透過性樹脂に対する微小金属粒子の含有量が設定されている。
このため、微小金属粒子同士の導通状態は、微小金属粒子同士の接触状態によって異なる。すなわち、微小金属粒子の密度が高い場合には導通経路となる接点が多く、微小金属粒子の密度が低い場合には導通経路となる接点が少ない。また、可撓性を有する基材上に微小金属粒子を含む層を積層した場合、基材が撓んだ場合に微小金属粒子同士の接触状態が変化し、接触抵抗が変動したり導通不良が生じたりすることがある。
その結果、従来の構成では、微小金属粒子の密度の設定が煩雑であり、また微小金属粒子の密度のばらつきにより電気抵抗のムラが生じる可能性がある。
【００３５】
これに対して、本実施形態の導電パターン形成基板１では、微小金属粒子同士の物理的な接続がレーザーＬ２によって行なわれているので、微小金属粒子同士の導通状態をより確実なものとすることができる。
そして、接続部８において微小金属粒子同士が接続されているので、微小金属粒子同士が単に接している場合と比較して、導電パターン４における電気抵抗が低く、電気的接続の確実性が高い。
また、本実施形態の導電パターン形成基板１は、静電容量式タッチパネルのような光透過性を有する透明配線板に好適に適用可能であり、この場合、微小金属粒子が溶接された接続部８を有していることで、細長形状の電極における長手方向に電気抵抗を下げることができる。さらに、接続部８をレーザーＬ２の照射により形成することができるので、導電パターン４の全体の電気抵抗を低くする場合と比較して、加工に要する時間を低減し、また導電パターン形成基板１の光学特性の悪化を低く抑えることができる。
【００３６】
（変形例１）
次に、本実施形態の導電パターン形成基板１の製造方法の変形例について説明する。
本変形例では、同一部位に対してパルス状レーザーの照射を複数回行なう点が異なっている。複数回のレーザー照射をすることにより、微小金属粒子同士の溶接をより確実にすることができる。
【００３７】
（変形例２）
次に、本実施形態の導電パターン形成基板１の製造方法の他の変形例について説明する。図７は、導電パターン形成基板の変形例の構成を示す模式的な平面図であるである。
本変形例では、１つの電極６上において、互いに平行であって且つ互いに離間する位置に複数の接続部８を形成する点で上述の実施形態と工程が異なる。
本変形例の製造方法によって製造される導電パターン形成基板１は、１つの電極６に対して複数（例えば図７に示すように２つ）の接続部８が、電極６の長手軸に沿って互いに平行に形成されている。
本変形例の製造方法によれば、微小金属粒子同士の溶接箇所が上述の実施形態よりも多くすることができるので、電気的接続をより確実とし、電気抵抗を低く抑えることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態およびその変形例では、電極に対して接続部を形成する例を示したが、電極に限らず、導電パターンに含まれる領域に接続部を適宜形成してもよい。例えば、配線に対して接続部を形成すると、微小金属粒子同士の導通の確実性が高まり、線幅を細くしても十分な導電性が得られる。
【００３９】
また、上述の実施形態では、電極を細長の帯状として説明及び図示をしたが、電極の形状はこれに限定されない。例えば、電極は、複数の四角形の電極が互いの対角同士が繋がる状態で並べて配置されたものであってもよいし、細長でない形状であってもよい。また、電極は、互いに平行に延びる一層目の電極と、この電極と交差する方向に互いに平行に延びる二層目の電極とを備えたものであってもよい。
また、上述の実施形態及び各変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
なお、上記具体的な構成に対する設計変更等は上記事項には限定されない。
【符号の説明】
【００４０】
１  導電パターン形成基板
２  絶縁基材
３  透明導電層
４  導電パターン
５  微粒子層
６  電極
７  引き回し配線
８  接続部
９  絶縁パターン
１０  オーバーコート層
【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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【図６】
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【図７】
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