導電パターンの製造方法
【課題】透明な導電層を部分的に絶縁化して導電パターンを形成する際に絶縁化処理の領域の幅を広くしても、導電パターンが視認されず、また、絶縁部を確実に絶縁させて安定した電気的性能を有する導電パターンを得ることができる導電パターンの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の導電パターンの製造方法は、絶縁性基材１１の少なくとも一方の面に設けられた、極細の無機導電繊維を含む光線透過性導電層ａに、集光手段４２を介してパルス幅１ｐ秒未満の極短パルスのレーザ光Ｌを所定のパターンで照射する。
【解決手段】本発明の導電パターンの製造方法は、絶縁性基材１１の少なくとも一方の面に設けられた、極細の無機導電繊維を含む光線透過性導電層ａに、集光手段４２を介してパルス幅１ｐ秒未満の極短パルスのレーザ光Ｌを所定のパターンで照射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル、プラズマディスプレイの電磁波シールド等、画像表示装置に使用される導電パターンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルにおいては、液晶ディスプレイ等の画像表示装置の前面に、電極シートとして、透明基材の表面に導電層を形成した導電性基板を有する入力装置が設置されている。
タッチパネル用入力装置に使用される導電性基板においては、回路パターンやアンテナアレイパターンを形成することがある。
パターンの形成方法としては、例えば、特許文献１には、透明基材の表面の全面に、塗工により導電層を形成した後、ＣＯ２レーザやＱスイッチを利用したパルス幅１００ｎ秒程度のＹＡＧレーザを照射して、絶縁にする部分の導電層をアブレーションにより除去する方法が開示されている。
特許文献２，３には、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷により透明基材の表面に導電部を所定のパターンで形成する方法が開示されている。
特許文献４には、透明基材の表面の全面に、塗工により導電層を形成した後、プラズマエッチングにより、絶縁にする部分の導電層を除去する方法が開示されている。
特許文献５には、バインダ（樹脂）中に金属ナノワイヤ（金属極細繊維）を分散させ硬化してなる透明導電層に、レーザを照射して絶縁化し、導電パターンを形成する技術が開示されている。尚、透明導電層から外部へ突出した金属ナノワイヤはレーザで除去することとしている。
特許文献６には、タッチパネル用ＩＴＯ蒸着基板に対して紫外線レーザを使用し、ビーム径とレンズの焦点距離を制御し、集光エリア内の加工幅を制御することで１０μｍ程度の微細なアブレーションにより微細パターンを形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１８３８１号公報
【特許文献２】特開２００５−５２７０４８号公報
【特許文献３】特開２００８−３０００６３号公報
【特許文献４】特開２００９−２６６３９号公報
【特許文献５】特開２０１０−４４９６８号公報
【特許文献６】特開２００８−９１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、導電層においては、導電体の影響により着色することがあった。例えば、ＩＴＯは薄い黄に着色している。導電層が着色している場合、特許文献１〜４の方法で絶縁性基材上に導電パターンを形成すると、導電部は各導電層を形成する導電体固有の有色に、絶縁性基材のみの絶縁部は無色になる。そのため、得られた導電性基板を画像表示装置の前面に設置した際には、導電パターンが視認されてしまうという問題が生じた。
【０００５】
その一方、特許文献５においては、導電パターンが視認されにくいという利点を有している。しかしながら、透明導電層内部において、金属ナノワイヤが導電部のみならず絶縁部にも残っているため、絶縁を確実に行うことは難しかった。そのため、絶縁部を確実に絶縁させるためには、透明導電層の厚み制御が必要であった。
【０００６】
また、特許文献６においては、加工に高次高調波を利用した紫外線レーザを使用する必要があり、また、アブレーション領域の幅を制御する目的で、レーザビーム径やズームレンズ焦点距離を調整するため、市販のレーザ加工機では対応が難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、透明な導電層を部分的に絶縁化して導電パターンを形成する際に絶縁化処理の領域の幅を広くしても、導電パターンが視認されず、また、絶縁部を確実に絶縁させて安定した電気的性能を有する導電パターンを得ることができる導電パターンの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］絶縁性基材の少なくとも一方の面に設けられた、極細の無機導電繊維を含む光線透過性導電層に、集光手段を介してパルス幅１ｐ秒未満の極短パルスのレーザ光を所定のパターンで照射することを特徴とする導電パターンの製造方法。
［２］前記集光手段の焦点を光線透過性導電層から離れた位置にすることを特徴とする［１］に記載の導電パターンの製造方法。
［３］レーザ光を前記光線透過性導電層の同一部分に断続的に複数回照射することを特徴とする［１］または［２］に記載の導電パターンの製造方法。
［４］光線透過性導電層は、極細の無機導電繊維の２次元ネットワークであることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
［５］絶縁性基材上に極細の無機導電繊維の２次元ネットワークを形成した後、絶縁性バインダを塗布することで光線透過性導電層を形成することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
［６］絶縁性基材と絶縁性バインダとを光線吸収特性が略同等の材料にすることを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の導電パターンの製造方法によれば、透明な導電層を部分的に絶縁化して導電パターンを形成する際に絶縁化処理の領域の幅を広くしても、導電パターンが視認されず、また、絶縁部を確実に絶縁させて安定した電気的性能を有する導電パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る導電層及びこれを用いた導電性基板を適用した入力装置を簡略化して示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る導電パターン層の、無機導電繊維が除去された部分の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の一実施形態に係る導電パターンを製造する製造装置（レーザ加工機）を簡略化して示す側面図である。
【図４】図３の導電パターンの製造装置の変形例を示す側面図である。
【図５】本発明に係る導電パターンの製造方法を用いて入力装置を製造する実施例を説明する側面図である。
【図６】本発明に係る導電パターンの製造方法を用いて入力装置を製造する実施例を説明する側面図である。
【図７】本発明に係る導電パターンの製造方法を用いて入力装置を製造する実施例を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の導電パターンの製造方法は、例えば、透明アンテナ、透明電磁波シールド、静電容量方式或いはメンブレン式の透明タッチパネルなどの透明入力装置のように、透明部分に配線パターンを形成する製品に適用することができる。また、本発明の導電パターンの製造方法は、自動車のハンドル等に付随する静電容量入力装置など、３次元成型品、或いは３次元の加飾成型品の表面に設けられる静電容量センサ等に必要な電極を形成する目的で用いることができる。尚、本実施形態でいう「透明」および「光線透過性」とは、５０％以上の光線透過率を有するものを差す。
【００１２】
図１に、本発明の一実施形態に係る導電パターンの製造方法により得た導電パターンを用いた入力装置１を示す。
入力装置１は、入力者側に配置された導電性基板１０と、この導電性基板１０に対向するように画像表示装置側に配置された導電性基板２０と、これらの間に設けられた透明なドットスペーサ３０とを備えたメンブレン式タッチパネルである。
【００１３】
導電性基板１０は、透明な絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１において少なくとも画像表示装置側を向く面に設けられた透明な導電パターン層１２と、を備えている。
導電性基板２０は、透明な絶縁性基材２１と、絶縁性基材２１において少なくとも入力者側を向く面に設けられた透明な導電パターン層２２と、を備えている。
【００１４】
絶縁性基材１１，２１を構成する材料としては、絶縁性を有するとともに、表面に導電パターン層１２，２２を形成でき、かつ、後述するレーザ加工に対して、所定の照射条件において外観変化の生じにくいものが好ましい。具体的には、例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、アクリル樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）などの絶縁性材料が挙げられる。
また、絶縁性基材１１，２１の形状としては、板状のもの、可撓性を有するフィルム状のもの、立体的（３次元）に成型された成型品等を用いることができる。
【００１５】
この入力装置１を透明タッチパネルに使用する場合、絶縁性基材１１，２１には、ガラス板やＰＥＴフィルム等が好適に用いられる。また、入力装置１を、自動車のハンドル等に付随する静電容量入力装置など、静電容量センサ等に必要な電極として使用する場合、絶縁性基材１１，２１には、ＡＢＳ樹脂などからなる成型品、或いはこれにフィルムのラミネートや転写などで加飾層を設けた加飾成型品等が好適に用いられる。
【００１６】
押圧により上下２枚の電極膜（導電パターン層）１２、２２を接触導通させるメンブレン入力などの透明タッチパネルとして利用する場合、入力者側の絶縁性基材１１としては、入力者側からの外力に対して可撓しやすいもの（例えば透明樹脂フィルム）を用いることが好ましく、画像表示装置側の絶縁性基材２１としては、ドットスペーサ３０を介して導電性基板１０を支持しやすい所定以上（例えば絶縁性基材１１と同等以上）の硬度を有するものを用いることが好ましい。
【００１７】
また、一対の導電性基板１０，２０の導電パターン層１２，２２同士は、互いに接近した状態とされつつもドットスペーサ３０により間隔をあけられて対向配置されている。そして、導電性基板１０が入力者側から画像表示装置側へ向けて押圧された際に、該導電性基板１０の絶縁性基材１１及び導電パターン層１２が撓むとともに、該導電パターン層１２が導電性基板２０の導電パターン層２２に接触可能とされている。この接触により、電気的信号が生じるように構成されている。
【００１８】
導電パターン層１２，２２は、極細の無機導電繊維を必須成分として含む。ここで、「極細」とは、直径が０．３〜１００ｎｍのことである。無機導電繊維としては、導電性ナノワイヤが挙げられる。
【００１９】
導電性ナノワイヤとしては、銅、白金、金、銀、ニッケル等からなる金属ナノワイヤや金属ナノチューブ、シリコンナノワイヤやシリコンナノチューブ、金属酸化物ナノチューブ、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリル等が挙げられる。ここで、ナノワイヤとは、その直径が０．３〜１００ｎｍ、長さが１〜１００μｍの寸法の細線である。
導電性ナノワイヤは分散・連結されて、導電パターン層１２，２２内で２次元ネットワークが形成されることによって、導電性を発揮する。
【００２０】
カーボンナノチューブとしては、例えば、単層カーボンナノチューブ、複数層のカーボンナノチューブが同心円状に重なった多層カーボンナノチューブ、これらがコイル状になったもの、または、カーボンナノチューブの片方の端部が閉じられているカーボンナノホーン、コップ型のものなどが挙げられる。これらの中でも、単層カーボンナノチューブが好ましい。
【００２１】
カーボンナノチューブの製造方法としては、二酸化炭素の接触水素還元、アーク放電法、レーザ蒸発法、化学蒸着法、気相成長法、一酸化炭素を高温高圧下で鉄触媒によって気相で成長させるＨｉＰｃｏ法などが挙げられる。
また、導電性の点からは、カーボンナノチューブが精製により高純度化されていることが好ましい。精製方法としては、例えば、洗浄法、遠心分離法、ろ過法、酸化法、クロマトグラフ法等が挙げられる。
【００２２】
また、導電パターン層１２，２２は、無機導電繊維を固定するための透明な絶縁性バインダを含有してもよい。そのためには、後述する製造方法において、絶縁性基材上に無機導電繊維の２次元ネットワークを形成した後、絶縁性バインダを塗布して光線透過性導電層を形成すればよい。
透明な絶縁性バインダとしては、透明な熱可塑性樹脂（ＰＥＴ等の飽和ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン）、熱や紫外線や電子線や放射線で硬化する透明な硬化性樹脂（不飽和ポリエステル、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂）が挙げられる。
導電パターン層１２，２２が絶縁性バインダを含有する場合、その絶縁性バインダは、基材１１（２１）と光線吸収特性が略同等であることが好ましく、特に、導電パターン層１２，２２に含まれる絶縁性バインダと絶縁性基材１１（２１）に含まれる樹脂が共にポリエステルであることがより好ましい。導電パターン層１２，２２に含まれる絶縁性バインダと、絶縁性基材１１（２１）に含まれる樹脂との光線吸収特性が略同等であれば、後述するように導電パターン形成のために極短パルスレーザを照射した際に、レーザの吸収性がほぼ同等になり、基材とバインダの双方にダメージを与えずに、無機導電繊維を絶縁化できる条件設定が容易になる。
【００２３】
次に、本実施形態の導電パターンを製造する方法について説明する。
本実施形態の導電パターンの製造方法では、絶縁性基材１１（２１）の一方の面に形成されたパターンのない光線透過性導電層ａにレーザ光Ｌを照射して、無機導電繊維を除去するこのとき、レーザ光Ｌに極短パルスレーザを使用することで、光線透過性導電層ａのバインダを変形させずに、実質的に無機導電繊維のみを除去できる。したがって、レーザ光Ｌを所定のパターンで照射することで、導電パターンを製造できる。なお、図２の電子顕微鏡写真に示すように、導電パターン層１２，２２の、無機導電繊維が存在していた部分Ｐは空隙になり、絶縁部Ｉを形成するが、空隙が形成された以外はその周囲の部分２に変化はないため、レーザ照射部分とレーザ非照射部分との外観に違いは生じない。
尚、以下の説明において、レーザ加工前における絶縁性基材１１（２１）と該絶縁性基材１１（２１）の一方の面に形成された光線透過性導電層ａとを有する積層体のことを、導電性基板用積層体Ａという。
ここで、導電性基板用積層体Ａは、絶縁性基材１１（２１）の一方の面に、無機導電繊維および必要に応じてバインダになる熱可塑性樹脂を含む塗工液を、各種塗工方法により塗工し、乾燥することにより形成できる。
【００２４】
まず、本実施形態の導電パターンの製造方法で使用する製造装置４０について説明する。図３に示すように、この製造装置４０は、レーザ光Ｌを発生させるレーザ光発生手段４１と、レーザ光Ｌを集光する集光手段である凸レンズ等の集光レンズ４２と、導電性基板用積層体Ａが載置されるステージ４３と、を備えている。
【００２５】
この製造装置４０におけるレーザ光発生手段４１としては、パルス幅が１ｐ秒未満の可視光または赤外線のレーザ光（いわゆるフェムト秒レーザ光）を発生させるものが使用される。また、容易に利用できる点では、レーザ光Ｌのパルス幅は０．０１ｐ秒以上であることが好ましい。
【００２６】
集光レンズ４２の焦点Ｆは、光線透過性導電層ａから離れた位置にすること、すなわち光線透過性導電層ａと集光レンズ４２との間に位置することが好ましい。これにより、絶縁性基材１１（２１）及びステージ４３に当たるレーザ光Ｌのスポット径が、光線透過性導電層ａに当たるレーザ光Ｌのスポット径より大きくなり、絶縁性基材１１（２１）及びステージ４３に当たるレーザ光Ｌのエネルギ密度が小さくなるため、絶縁性基材１１（２１）及びステージ４３の損傷を防止できる。
【００２７】
集光レンズ４２としては、低い開口数（ＮＡ＜０．１）のものが好ましい。すなわち、集光レンズ４２の開口数がＮＡ＜０．１とされることにより、レーザ光Ｌの照射条件設定が容易となり、特にレーザ光Ｌの焦点Ｆが光線透過性導電層ａと集光レンズ４２との間に位置する場合の該焦点Ｆにおける空気のプラズマ化に伴うエネルギ損失とレーザ光Ｌの拡散を防止することができる。極短パルスレーザを適用する本製造方法では、ＮＡ＜０．１にすることによるエネルギ損失およびレーザ光Ｌの拡散の防止の効果がとりわけ顕著である。
【００２８】
また、レーザ光Ｌを光線透過性導電層ａ上に照射した照射スポットが、点状ではなく面状に形成されるため、光線透過性導電層ａを加工しつつも絶縁性基材１１（２１）に影響を与えないような照射エネルギ密度の制御が、従来の方法に比較して容易となる。さらに、光線透過性導電層ａに対して線幅の太い絶縁パターンを一括して描画することが可能になり、所謂塗りつぶし加工が容易になるとともに、前記絶縁パターンの幅を大きく取ることができることから、絶縁部の絶縁性が向上する。
【００２９】
ステージ４３は、水平方向に２次元的に移動可能になっている。ステージ４３は、少なくとも上面側が透明な部材または光線吸収性を有する部材で構成されていることが好ましい。
ステージ４３は、絶縁性基材１１（２１）が透明でレーザ光Ｌの出力が１Ｗを超える場合、ナイロン系の樹脂材料若しくはシリコンゴム系の高分子材料を用いることが好ましい。
【００３０】
次に、前述した製造装置４０を用いた導電パターンの製造方法について説明する。
まず、ステージ４３の上面に導電性基板用積層体Ａを、光線透過性導電層ａが絶縁性基材１１（２１）より上に配置されるように載置する。
【００３１】
次いで、レーザ光発生手段４１よりレーザ光Ｌを出射させ、レーザ光Ｌを集光レンズ４２により集光する。その集光したレーザ光Ｌの、焦点Ｆを過ぎてスポット径が広がった部分を光線透過性導電層ａに照射する。その際、ステージ４３を、レーザ光Ｌの照射が所定のパターンになるように移動させる。
【００３２】
光線透過性導電層ａに照射するレーザ光Ｌのエネルギ密度及び単位面積あたりの照射エネルギは、エネルギ密度１×１０１５〜７×１０１７Ｗ／ｍ２、単位面積あたりの照射エネルギは１×１０４〜１×１０６Ｊ／ｍ２が好ましい。
エネルギ密度・照射エネルギが上記数値範囲よりも小さな値に設定された場合、絶縁部の絶縁が不十分になるおそれがある。また、上記数値範囲よりも大きな値に設定された場合、導電パターンが目立つようになり、透明タッチパネルや透明電磁波シールドなどの用途では不適当となる。
【００３３】
また、これらの値は、加工エリアにおけるレーザビームの出力値を、加工エリアの集光スポット面積で除することにより定義されており、簡便には、出力はレーザ発振機からの出力値に光学系の損失係数を掛けることで求められる。
また、スポット径面積Ｓは、下記式により定義される。
Ｓ＝Ｓ０×Ｄ／ＦＬ
Ｓ０：レンズで集光されるレーザのビーム面積
ＦＬ：レンズの焦点距離
Ｄ：光線透過性導電層ａの表面（上面）と焦点との距離
【００３４】
ここで、距離Ｄは、焦点距離ＦＬの０．２％〜３％の範囲内に設定される。好ましくは、距離Ｄは、焦点距離ＦＬの０．５％〜２％の範囲内に設定される。さらに好ましくは、距離Ｄは、焦点距離ＦＬの０．７％〜１．５％の範囲内に設定される。距離Ｄを上記数値範囲に設定すれば、電気的に高い信頼性を有する絶縁パターン（導電パターン）を形成でき、かつ、絶縁性基材１１（２１）の損傷に起因する加工痕を確実に防止できる。
【００３５】
また、精度の高い導電パターンを形成する点では、光線透過性導電層ａ上にスポットの位置を移動させながらパルス状のレーザ光Ｌを断続的に複数回照射して隣り合うスポット位置同士に重複する部分を形成することが好ましい。具体的には、断続的に３〜５００回照射することが好ましく、２０〜２００回照射することがより好ましい。３回以上の照射であれば、より確実に絶縁化でき、５００回以下であれば、レーザ光Ｌが照射された透明基体２部分の溶解又は蒸発による除去を防止できる。
【００３６】
このようにして、光線透過性導電層ａにパターニングが施され、導電パターン層１２（２２）が形成されるとともに、導電性基板用積層体Ａが、導電パターン形成基板（導電性基板）１０（２０）とされる。
【００３７】
尚、上記説明においては、ＸＹステージなどの移動式ステージ４３に導電性基板用積層体Ａを載せてパターニングを行うこととしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、導電性基板用積層体Ａを固定状態とし、集光系部材を相対的に移動させる方法、実用上はガルバノミラー等を用いてレーザ光Ｌを走査しスキャンする方法、又は、上記したもの同士を組み合わせてパターニングを行うことが可能である。
【００３８】
また、図４は本実施形態の変形例であり、図示の例では、導電性基板用積層体Ａにおける絶縁性基材１１（２１）の上下両面に、光線透過性導電層ａが一対設けられている。この場合、集光レンズ４２として焦点距離ＦＬが５０ｍｍ以上で開口数が０．２未満のものを使用すると、レーザ光Ｌの広がりを小さくできる。そのため、集光レンズ４２の位置調整が容易になるとともに、絶縁性基材１１（２１）の両面におけるスポット径の差が小さくなり、両方の光線透過性導電層ａに当たるエネルギ密度が略同等になるため、両面の光線透過性導電層ａに同一の絶縁パターンを一括して形成させることができる。
また、絶縁性基材１１（２１）の両面に形成された光線透過性導電層ａのうち、片面側の光線透過性導電層ａのみを絶縁化する場合には、集光レンズ４２として開口数が０．５より大きいものを使用することとしてもよい。
【００３９】
以上説明した導電パターンの製造方法では、パルス幅１ｐ秒未満のレーザ光を照射することにより、光線透過性導電層ａのレーザ光Ｌが照射された部分を絶縁化でき、安定した電気的性能を得ることができる。それにもかかわらず、光線透過性導電層ａのレーザ光Ｌが照射された部分は除去されておらず、しかも変色（無色化）も防止されている。
また、上記製造方法では、集光レンズ４２によってスポット径を小さくしたレーザ光Ｌを光線透過性導電層ａに照射するため、高精細な導電パターン層１２，２２を容易に形成できる。
しかも、集光レンズ４２の焦点Ｆを光線透過性導電層ａから離れた位置にすれば、光線透過性導電層ａに当たるレーザ光Ｌのスポット径よりも絶縁性基材１１（２１）に当たるレーザ光Ｌのスポット径が大きくなる。そのため、光線透過性導電層ａに当たるレーザ光Ｌのエネルギ密度よりも絶縁性基材１１（２１）に当たるレーザ光Ｌのエネルギ密度が小さくなるため、絶縁性基材１１（２１）の損傷をより防止できる。
【００４０】
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、前述の実施形態では、絶縁性基材１１、２１がともに透明であることとしたが、これら絶縁性基材１１、２１のいずれか又は両方にある程度の透明性を有した着色が施されていても構わない。
また、導電性基板１０、２０には、粘着、反射防止、ハードコート及びドットスペーサなどの機能層を任意で付加することとしてもよい。
また、通常は、光線透過性導電層ａは絶縁性基材１１，２１の少なくとも一方の面に設けられるが、絶縁性基材１１，２１が省略されていても構わない。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［製造例１］
厚さ１００μｍの透明なポリエステル（ＰＥＴ）フィルム（絶縁性基材１１、２１）に、Ｃａｍｂｒｉｏｓ社のＯｈｍ（商品名）インク（金属極細繊維４）を塗布乾燥後、紫外線硬化性のポリエステル樹脂インク（透明基体２）を上塗りして、乾燥・紫外線処理を施すことにより、ＰＥＴフィルム上に線径５０ｎｍ程度、長さ１５μｍ程度の銀繊維からなる導電性の２次元ネットワークを有する耐摩擦性の光線透過性導電層ａを形成した。
【００４３】
この銀ナノワイヤ導電フィルム（導電性基板１０、２０）の光線透過性導電層ａの表面抵抗は、２３０Ω／□、光線透過率は９５％であった。
次いで、この銀ナノワイヤ導電フィルムを、長さ２１０ｍｍ、幅１４８ｍｍの長方形に切断加工し、銀ナノワイヤ導電フィルム試験片とした。
【００４４】
［製造例２］
厚さ１００μｍの透明なポリエステル（ＰＥＴ）フィルムの片面にシリコーンアクリルのハードコート層を設けたものを用意し、このハードコート層とは反対側の面に、マグネトロンスパッタ装置により厚さ６０ｎｍの酸化亜鉛膜を形成した。次いで、その酸化亜鉛膜の表面に、マグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ２７ｎｍの銀膜を形成した。さらに、この銀膜の表面に、上記酸化亜鉛膜と同様にして、厚さ６０ｎｍの酸化亜鉛膜を形成した。これにより、ＰＥＴフィルム上に酸化亜鉛膜及び銀膜からなる導電性の２次元ネットワークを有する透明導電層を形成した。銀膜は、複数の粒状体が密集して連結されつつも、若干の隙間を設けるようにして形成されていた。
【００４５】
この銀蒸着導電フィルムの光線透過性導電層ａの表面抵抗は、９５Ω／□、光線透過率は８５％であった。
次いで、この銀ナノワイヤ導電フィルムを、長さ２１０ｍｍ、幅１４８ｍｍの長方形に切断加工し、銀ナノワイヤ導電フィルム試験片とした。
【００４６】
［実施例１］
波長７５０ｎｍ、出力１０ｍＷ、パルス幅１３０ｆ秒、繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビーム径５ｍｍのフェムト秒レーザ（製造装置４０）を用い、焦点距離ＦＬ＝１００ｍｍの集光レンズ４２とガルバノミラーを使用して、厚さ５ｍｍのガラス板上に導電性基板（前記銀ナノワイヤ導電フィルム）を配置してなる試験片における光線透過性導電層ａの表面から集光レンズ４２側に向かって１．５ｍｍ離間した位置にレーザ光Ｌの焦点Ｆが設定されるように調整した後、集光点を１ｍｍ／秒で試験片の幅方向に横断させるように移動し、直線的な絶縁パターンを形成し、導電パターンを形成した。
【００４７】
［比較例１］
波長１０．６μｍ、出力１５Ｗの炭酸ガスレーザ（連続発振）を用い、焦点距離ＦＬ＝３００ｍｍの集光レンズ４２とガルバノミラーを使用して、試験片における前記光線透過性導電層の表面から集光レンズ４２側に向かって３ｍｍ離間した位置にレーザ光Ｌの焦点Ｆが設定されるように調整した後、集光点を３００ｍｍ／秒で試験片の幅方向に横断させるように移動して、導電パターンを形成した。
【００４８】
［比較例２］
導電パターン形成基板を製造例２で得たものに変更した以外は実施例１と同じ条件でレーザ光を照射した。しかし、透明導電層の絶縁化は起こらなかった。
【００４９】
［比較例３］
導電パターン形成基板を製造例２で得たものに変更し、さらにレーザ光Ｌの焦点Ｆを、光線透過性導電層ａの表面上とした以外は実施例１と同じ条件でレーザ光を照射して、導電パターンを形成した。
【００５０】
上記実験により得られた導電パターン形成基板（導電性基板）について、テスタを用い、レーザ光Ｌを照射した部分を間に挟んで電気抵抗値を測定した。また、導電パターンの視認性（加工痕）を目視により評価した。評価結果を表１に示す。
尚、評価の基準（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、下記の通りとした。
Ａ：優良。電気抵抗値が１０ＭΩを超えて絶縁が確実になされており、かつ、導電パターンが全く視認できないもの。
Ｂ：良。電気抵抗値が１０ＭΩを超えて絶縁が確実になされており、かつ、導電パターンが殆んど視認できないもの（タッチパネルに組み上げた際に、実質的に加工痕が視認できないもの）。
Ｃ：可。電気抵抗値が１０ＭΩを超えて絶縁が確実になされているが、導電パターンが視認できるもの（タッチパネルに組み上げた際に、製品として用いることができる程度のレベル）。
Ｄ：不可。電気抵抗値が１０ＭΩ以下であり絶縁化が不十分のもの、又は、目視で確認できる程度に焼き焦げや穴あきが形成されたもの。すなわち、製品として使用できないもの。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示す通り、パルス幅１ｐ秒未満の極短パルスレーザを照射した実施例１では、導電パターンが視認されにくかった。
これに対し、光線透過性導電層に炭酸ガスレーザを照射した比較例１においては、導電パターンを視認でき、製品として適用できるレベルとはならなかった。
また、光線透過性導電層ａが銀膜である比較例２，３では絶縁化が不十分であった。
【００５３】
［製造例２] タッチパネル（入力装置）の作製
次に、本発明の導電パターンの製造方法を適用したタッチパネル（配線基板）の製造例について説明する。
【００５４】
まず、導電性基板用積層体Ａの光線透過性導電層ａ上に、スクリーン印刷で市販の銀ペーストを帯状に印刷し、コネクタパターンを形成した。そして、図５及び図７に示すように、実施例２の条件で、光線透過性導電層ａ上に目印としての「＋」マークを、５ｍｍピッチ、長さ１ｍｍのものを６個一列として、２５ｍｍ間隔を空けて２列マーキングし、入力エリアの目印とした。
【００５５】
次いで、図６及び図７に示すように、「＋」マークを基点に、実施例１の照射条件で長さ３５ｍｍの線（レーザ光Ｌ）を６本照射し、入力エリア内の配線パターンとした。
次いで「＋」マークを基点に、実施例２の条件でコネクタパターンを横断する形で絶縁パターンを形成し、２５ｍｍ角の入力エリアを持つタッチパネル用配線基板を得た。得られたタッチパネル用配線基板について配線パターン間の絶縁性をテスタで確認したところ、入力エリア端部における配線パターン間が絶縁状態であった。
【００５６】
上記のタッチパネル用配線基板は一対用意し、スクリーン印刷により、タッチパネル用配線基板のうち一枚に、「＋」マークを目印に直径３０μｍ、高さ８μｍのアクリル系樹脂からなるドットスペーサ３０を、１ｍｍピッチで複数形成した（図１参照）。
【００５７】
次いで、ドットスペーサ３０を形成したタッチパネル用配線基板と、ドットスペーサ３０を形成していないタッチパネル用配線基板とをそれぞれ所定の形状に切り出し、互いの透明導電層１２（２２）同士を対向配置するようにして、市販の両面粘着テープを用いて四辺を貼り合わせ、透明なメンブレン式タッチパネル（入力装置１）とした（図１参照）。
【００５８】
［評価］
このように製造されたタッチパネル１は、ドットスペーサ３０、配線パターンともに視認されず、また、キーマトリクスとして機能することが確認された。
【符号の説明】
【００５９】
１ 入力装置
１０，２０ 導電性基板
１１，２１ 絶縁性基材
１２，２２ 導電パターン層
３０ ドットスペーサ
４０ 導電パターンの製造装置
４１ レーザ光発生手段
４２ 集光レンズ
４３ ステージ
Ａ 導電性基板用積層体
ａ 光線透過性導電層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル、プラズマディスプレイの電磁波シールド等、画像表示装置に使用される導電パターンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルにおいては、液晶ディスプレイ等の画像表示装置の前面に、電極シートとして、透明基材の表面に導電層を形成した導電性基板を有する入力装置が設置されている。
タッチパネル用入力装置に使用される導電性基板においては、回路パターンやアンテナアレイパターンを形成することがある。
パターンの形成方法としては、例えば、特許文献１には、透明基材の表面の全面に、塗工により導電層を形成した後、ＣＯ２レーザやＱスイッチを利用したパルス幅１００ｎ秒程度のＹＡＧレーザを照射して、絶縁にする部分の導電層をアブレーションにより除去する方法が開示されている。
特許文献２，３には、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷により透明基材の表面に導電部を所定のパターンで形成する方法が開示されている。
特許文献４には、透明基材の表面の全面に、塗工により導電層を形成した後、プラズマエッチングにより、絶縁にする部分の導電層を除去する方法が開示されている。
特許文献５には、バインダ（樹脂）中に金属ナノワイヤ（金属極細繊維）を分散させ硬化してなる透明導電層に、レーザを照射して絶縁化し、導電パターンを形成する技術が開示されている。尚、透明導電層から外部へ突出した金属ナノワイヤはレーザで除去することとしている。
特許文献６には、タッチパネル用ＩＴＯ蒸着基板に対して紫外線レーザを使用し、ビーム径とレンズの焦点距離を制御し、集光エリア内の加工幅を制御することで１０μｍ程度の微細なアブレーションにより微細パターンを形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１８３８１号公報
【特許文献２】特開２００５−５２７０４８号公報
【特許文献３】特開２００８−３０００６３号公報
【特許文献４】特開２００９−２６６３９号公報
【特許文献５】特開２０１０−４４９６８号公報
【特許文献６】特開２００８−９１１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、導電層においては、導電体の影響により着色することがあった。例えば、ＩＴＯは薄い黄に着色している。導電層が着色している場合、特許文献１〜４の方法で絶縁性基材上に導電パターンを形成すると、導電部は各導電層を形成する導電体固有の有色に、絶縁性基材のみの絶縁部は無色になる。そのため、得られた導電性基板を画像表示装置の前面に設置した際には、導電パターンが視認されてしまうという問題が生じた。
【０００５】
その一方、特許文献５においては、導電パターンが視認されにくいという利点を有している。しかしながら、透明導電層内部において、金属ナノワイヤが導電部のみならず絶縁部にも残っているため、絶縁を確実に行うことは難しかった。そのため、絶縁部を確実に絶縁させるためには、透明導電層の厚み制御が必要であった。
【０００６】
また、特許文献６においては、加工に高次高調波を利用した紫外線レーザを使用する必要があり、また、アブレーション領域の幅を制御する目的で、レーザビーム径やズームレンズ焦点距離を調整するため、市販のレーザ加工機では対応が難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、透明な導電層を部分的に絶縁化して導電パターンを形成する際に絶縁化処理の領域の幅を広くしても、導電パターンが視認されず、また、絶縁部を確実に絶縁させて安定した電気的性能を有する導電パターンを得ることができる導電パターンの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］絶縁性基材の少なくとも一方の面に設けられた、極細の無機導電繊維を含む光線透過性導電層に、集光手段を介してパルス幅１ｐ秒未満の極短パルスのレーザ光を所定のパターンで照射することを特徴とする導電パターンの製造方法。
［２］前記集光手段の焦点を光線透過性導電層から離れた位置にすることを特徴とする［１］に記載の導電パターンの製造方法。
［３］レーザ光を前記光線透過性導電層の同一部分に断続的に複数回照射することを特徴とする［１］または［２］に記載の導電パターンの製造方法。
［４］光線透過性導電層は、極細の無機導電繊維の２次元ネットワークであることを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
［５］絶縁性基材上に極細の無機導電繊維の２次元ネットワークを形成した後、絶縁性バインダを塗布することで光線透過性導電層を形成することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
［６］絶縁性基材と絶縁性バインダとを光線吸収特性が略同等の材料にすることを特徴とする［１］〜［５］のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の導電パターンの製造方法によれば、透明な導電層を部分的に絶縁化して導電パターンを形成する際に絶縁化処理の領域の幅を広くしても、導電パターンが視認されず、また、絶縁部を確実に絶縁させて安定した電気的性能を有する導電パターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る導電層及びこれを用いた導電性基板を適用した入力装置を簡略化して示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る導電パターン層の、無機導電繊維が除去された部分の走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の一実施形態に係る導電パターンを製造する製造装置（レーザ加工機）を簡略化して示す側面図である。
【図４】図３の導電パターンの製造装置の変形例を示す側面図である。
【図５】本発明に係る導電パターンの製造方法を用いて入力装置を製造する実施例を説明する側面図である。
【図６】本発明に係る導電パターンの製造方法を用いて入力装置を製造する実施例を説明する側面図である。
【図７】本発明に係る導電パターンの製造方法を用いて入力装置を製造する実施例を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の導電パターンの製造方法は、例えば、透明アンテナ、透明電磁波シールド、静電容量方式或いはメンブレン式の透明タッチパネルなどの透明入力装置のように、透明部分に配線パターンを形成する製品に適用することができる。また、本発明の導電パターンの製造方法は、自動車のハンドル等に付随する静電容量入力装置など、３次元成型品、或いは３次元の加飾成型品の表面に設けられる静電容量センサ等に必要な電極を形成する目的で用いることができる。尚、本実施形態でいう「透明」および「光線透過性」とは、５０％以上の光線透過率を有するものを差す。
【００１２】
図１に、本発明の一実施形態に係る導電パターンの製造方法により得た導電パターンを用いた入力装置１を示す。
入力装置１は、入力者側に配置された導電性基板１０と、この導電性基板１０に対向するように画像表示装置側に配置された導電性基板２０と、これらの間に設けられた透明なドットスペーサ３０とを備えたメンブレン式タッチパネルである。
【００１３】
導電性基板１０は、透明な絶縁性基材１１と、絶縁性基材１１において少なくとも画像表示装置側を向く面に設けられた透明な導電パターン層１２と、を備えている。
導電性基板２０は、透明な絶縁性基材２１と、絶縁性基材２１において少なくとも入力者側を向く面に設けられた透明な導電パターン層２２と、を備えている。
【００１４】
絶縁性基材１１，２１を構成する材料としては、絶縁性を有するとともに、表面に導電パターン層１２，２２を形成でき、かつ、後述するレーザ加工に対して、所定の照射条件において外観変化の生じにくいものが好ましい。具体的には、例えば、ガラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、アクリル樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）などの絶縁性材料が挙げられる。
また、絶縁性基材１１，２１の形状としては、板状のもの、可撓性を有するフィルム状のもの、立体的（３次元）に成型された成型品等を用いることができる。
【００１５】
この入力装置１を透明タッチパネルに使用する場合、絶縁性基材１１，２１には、ガラス板やＰＥＴフィルム等が好適に用いられる。また、入力装置１を、自動車のハンドル等に付随する静電容量入力装置など、静電容量センサ等に必要な電極として使用する場合、絶縁性基材１１，２１には、ＡＢＳ樹脂などからなる成型品、或いはこれにフィルムのラミネートや転写などで加飾層を設けた加飾成型品等が好適に用いられる。
【００１６】
押圧により上下２枚の電極膜（導電パターン層）１２、２２を接触導通させるメンブレン入力などの透明タッチパネルとして利用する場合、入力者側の絶縁性基材１１としては、入力者側からの外力に対して可撓しやすいもの（例えば透明樹脂フィルム）を用いることが好ましく、画像表示装置側の絶縁性基材２１としては、ドットスペーサ３０を介して導電性基板１０を支持しやすい所定以上（例えば絶縁性基材１１と同等以上）の硬度を有するものを用いることが好ましい。
【００１７】
また、一対の導電性基板１０，２０の導電パターン層１２，２２同士は、互いに接近した状態とされつつもドットスペーサ３０により間隔をあけられて対向配置されている。そして、導電性基板１０が入力者側から画像表示装置側へ向けて押圧された際に、該導電性基板１０の絶縁性基材１１及び導電パターン層１２が撓むとともに、該導電パターン層１２が導電性基板２０の導電パターン層２２に接触可能とされている。この接触により、電気的信号が生じるように構成されている。
【００１８】
導電パターン層１２，２２は、極細の無機導電繊維を必須成分として含む。ここで、「極細」とは、直径が０．３〜１００ｎｍのことである。無機導電繊維としては、導電性ナノワイヤが挙げられる。
【００１９】
導電性ナノワイヤとしては、銅、白金、金、銀、ニッケル等からなる金属ナノワイヤや金属ナノチューブ、シリコンナノワイヤやシリコンナノチューブ、金属酸化物ナノチューブ、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリル等が挙げられる。ここで、ナノワイヤとは、その直径が０．３〜１００ｎｍ、長さが１〜１００μｍの寸法の細線である。
導電性ナノワイヤは分散・連結されて、導電パターン層１２，２２内で２次元ネットワークが形成されることによって、導電性を発揮する。
【００２０】
カーボンナノチューブとしては、例えば、単層カーボンナノチューブ、複数層のカーボンナノチューブが同心円状に重なった多層カーボンナノチューブ、これらがコイル状になったもの、または、カーボンナノチューブの片方の端部が閉じられているカーボンナノホーン、コップ型のものなどが挙げられる。これらの中でも、単層カーボンナノチューブが好ましい。
【００２１】
カーボンナノチューブの製造方法としては、二酸化炭素の接触水素還元、アーク放電法、レーザ蒸発法、化学蒸着法、気相成長法、一酸化炭素を高温高圧下で鉄触媒によって気相で成長させるＨｉＰｃｏ法などが挙げられる。
また、導電性の点からは、カーボンナノチューブが精製により高純度化されていることが好ましい。精製方法としては、例えば、洗浄法、遠心分離法、ろ過法、酸化法、クロマトグラフ法等が挙げられる。
【００２２】
また、導電パターン層１２，２２は、無機導電繊維を固定するための透明な絶縁性バインダを含有してもよい。そのためには、後述する製造方法において、絶縁性基材上に無機導電繊維の２次元ネットワークを形成した後、絶縁性バインダを塗布して光線透過性導電層を形成すればよい。
透明な絶縁性バインダとしては、透明な熱可塑性樹脂（ＰＥＴ等の飽和ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン）、熱や紫外線や電子線や放射線で硬化する透明な硬化性樹脂（不飽和ポリエステル、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂）が挙げられる。
導電パターン層１２，２２が絶縁性バインダを含有する場合、その絶縁性バインダは、基材１１（２１）と光線吸収特性が略同等であることが好ましく、特に、導電パターン層１２，２２に含まれる絶縁性バインダと絶縁性基材１１（２１）に含まれる樹脂が共にポリエステルであることがより好ましい。導電パターン層１２，２２に含まれる絶縁性バインダと、絶縁性基材１１（２１）に含まれる樹脂との光線吸収特性が略同等であれば、後述するように導電パターン形成のために極短パルスレーザを照射した際に、レーザの吸収性がほぼ同等になり、基材とバインダの双方にダメージを与えずに、無機導電繊維を絶縁化できる条件設定が容易になる。
【００２３】
次に、本実施形態の導電パターンを製造する方法について説明する。
本実施形態の導電パターンの製造方法では、絶縁性基材１１（２１）の一方の面に形成されたパターンのない光線透過性導電層ａにレーザ光Ｌを照射して、無機導電繊維を除去するこのとき、レーザ光Ｌに極短パルスレーザを使用することで、光線透過性導電層ａのバインダを変形させずに、実質的に無機導電繊維のみを除去できる。したがって、レーザ光Ｌを所定のパターンで照射することで、導電パターンを製造できる。なお、図２の電子顕微鏡写真に示すように、導電パターン層１２，２２の、無機導電繊維が存在していた部分Ｐは空隙になり、絶縁部Ｉを形成するが、空隙が形成された以外はその周囲の部分２に変化はないため、レーザ照射部分とレーザ非照射部分との外観に違いは生じない。
尚、以下の説明において、レーザ加工前における絶縁性基材１１（２１）と該絶縁性基材１１（２１）の一方の面に形成された光線透過性導電層ａとを有する積層体のことを、導電性基板用積層体Ａという。
ここで、導電性基板用積層体Ａは、絶縁性基材１１（２１）の一方の面に、無機導電繊維および必要に応じてバインダになる熱可塑性樹脂を含む塗工液を、各種塗工方法により塗工し、乾燥することにより形成できる。
【００２４】
まず、本実施形態の導電パターンの製造方法で使用する製造装置４０について説明する。図３に示すように、この製造装置４０は、レーザ光Ｌを発生させるレーザ光発生手段４１と、レーザ光Ｌを集光する集光手段である凸レンズ等の集光レンズ４２と、導電性基板用積層体Ａが載置されるステージ４３と、を備えている。
【００２５】
この製造装置４０におけるレーザ光発生手段４１としては、パルス幅が１ｐ秒未満の可視光または赤外線のレーザ光（いわゆるフェムト秒レーザ光）を発生させるものが使用される。また、容易に利用できる点では、レーザ光Ｌのパルス幅は０．０１ｐ秒以上であることが好ましい。
【００２６】
集光レンズ４２の焦点Ｆは、光線透過性導電層ａから離れた位置にすること、すなわち光線透過性導電層ａと集光レンズ４２との間に位置することが好ましい。これにより、絶縁性基材１１（２１）及びステージ４３に当たるレーザ光Ｌのスポット径が、光線透過性導電層ａに当たるレーザ光Ｌのスポット径より大きくなり、絶縁性基材１１（２１）及びステージ４３に当たるレーザ光Ｌのエネルギ密度が小さくなるため、絶縁性基材１１（２１）及びステージ４３の損傷を防止できる。
【００２７】
集光レンズ４２としては、低い開口数（ＮＡ＜０．１）のものが好ましい。すなわち、集光レンズ４２の開口数がＮＡ＜０．１とされることにより、レーザ光Ｌの照射条件設定が容易となり、特にレーザ光Ｌの焦点Ｆが光線透過性導電層ａと集光レンズ４２との間に位置する場合の該焦点Ｆにおける空気のプラズマ化に伴うエネルギ損失とレーザ光Ｌの拡散を防止することができる。極短パルスレーザを適用する本製造方法では、ＮＡ＜０．１にすることによるエネルギ損失およびレーザ光Ｌの拡散の防止の効果がとりわけ顕著である。
【００２８】
また、レーザ光Ｌを光線透過性導電層ａ上に照射した照射スポットが、点状ではなく面状に形成されるため、光線透過性導電層ａを加工しつつも絶縁性基材１１（２１）に影響を与えないような照射エネルギ密度の制御が、従来の方法に比較して容易となる。さらに、光線透過性導電層ａに対して線幅の太い絶縁パターンを一括して描画することが可能になり、所謂塗りつぶし加工が容易になるとともに、前記絶縁パターンの幅を大きく取ることができることから、絶縁部の絶縁性が向上する。
【００２９】
ステージ４３は、水平方向に２次元的に移動可能になっている。ステージ４３は、少なくとも上面側が透明な部材または光線吸収性を有する部材で構成されていることが好ましい。
ステージ４３は、絶縁性基材１１（２１）が透明でレーザ光Ｌの出力が１Ｗを超える場合、ナイロン系の樹脂材料若しくはシリコンゴム系の高分子材料を用いることが好ましい。
【００３０】
次に、前述した製造装置４０を用いた導電パターンの製造方法について説明する。
まず、ステージ４３の上面に導電性基板用積層体Ａを、光線透過性導電層ａが絶縁性基材１１（２１）より上に配置されるように載置する。
【００３１】
次いで、レーザ光発生手段４１よりレーザ光Ｌを出射させ、レーザ光Ｌを集光レンズ４２により集光する。その集光したレーザ光Ｌの、焦点Ｆを過ぎてスポット径が広がった部分を光線透過性導電層ａに照射する。その際、ステージ４３を、レーザ光Ｌの照射が所定のパターンになるように移動させる。
【００３２】
光線透過性導電層ａに照射するレーザ光Ｌのエネルギ密度及び単位面積あたりの照射エネルギは、エネルギ密度１×１０１５〜７×１０１７Ｗ／ｍ２、単位面積あたりの照射エネルギは１×１０４〜１×１０６Ｊ／ｍ２が好ましい。
エネルギ密度・照射エネルギが上記数値範囲よりも小さな値に設定された場合、絶縁部の絶縁が不十分になるおそれがある。また、上記数値範囲よりも大きな値に設定された場合、導電パターンが目立つようになり、透明タッチパネルや透明電磁波シールドなどの用途では不適当となる。
【００３３】
また、これらの値は、加工エリアにおけるレーザビームの出力値を、加工エリアの集光スポット面積で除することにより定義されており、簡便には、出力はレーザ発振機からの出力値に光学系の損失係数を掛けることで求められる。
また、スポット径面積Ｓは、下記式により定義される。
Ｓ＝Ｓ０×Ｄ／ＦＬ
Ｓ０：レンズで集光されるレーザのビーム面積
ＦＬ：レンズの焦点距離
Ｄ：光線透過性導電層ａの表面（上面）と焦点との距離
【００３４】
ここで、距離Ｄは、焦点距離ＦＬの０．２％〜３％の範囲内に設定される。好ましくは、距離Ｄは、焦点距離ＦＬの０．５％〜２％の範囲内に設定される。さらに好ましくは、距離Ｄは、焦点距離ＦＬの０．７％〜１．５％の範囲内に設定される。距離Ｄを上記数値範囲に設定すれば、電気的に高い信頼性を有する絶縁パターン（導電パターン）を形成でき、かつ、絶縁性基材１１（２１）の損傷に起因する加工痕を確実に防止できる。
【００３５】
また、精度の高い導電パターンを形成する点では、光線透過性導電層ａ上にスポットの位置を移動させながらパルス状のレーザ光Ｌを断続的に複数回照射して隣り合うスポット位置同士に重複する部分を形成することが好ましい。具体的には、断続的に３〜５００回照射することが好ましく、２０〜２００回照射することがより好ましい。３回以上の照射であれば、より確実に絶縁化でき、５００回以下であれば、レーザ光Ｌが照射された透明基体２部分の溶解又は蒸発による除去を防止できる。
【００３６】
このようにして、光線透過性導電層ａにパターニングが施され、導電パターン層１２（２２）が形成されるとともに、導電性基板用積層体Ａが、導電パターン形成基板（導電性基板）１０（２０）とされる。
【００３７】
尚、上記説明においては、ＸＹステージなどの移動式ステージ４３に導電性基板用積層体Ａを載せてパターニングを行うこととしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、導電性基板用積層体Ａを固定状態とし、集光系部材を相対的に移動させる方法、実用上はガルバノミラー等を用いてレーザ光Ｌを走査しスキャンする方法、又は、上記したもの同士を組み合わせてパターニングを行うことが可能である。
【００３８】
また、図４は本実施形態の変形例であり、図示の例では、導電性基板用積層体Ａにおける絶縁性基材１１（２１）の上下両面に、光線透過性導電層ａが一対設けられている。この場合、集光レンズ４２として焦点距離ＦＬが５０ｍｍ以上で開口数が０．２未満のものを使用すると、レーザ光Ｌの広がりを小さくできる。そのため、集光レンズ４２の位置調整が容易になるとともに、絶縁性基材１１（２１）の両面におけるスポット径の差が小さくなり、両方の光線透過性導電層ａに当たるエネルギ密度が略同等になるため、両面の光線透過性導電層ａに同一の絶縁パターンを一括して形成させることができる。
また、絶縁性基材１１（２１）の両面に形成された光線透過性導電層ａのうち、片面側の光線透過性導電層ａのみを絶縁化する場合には、集光レンズ４２として開口数が０．５より大きいものを使用することとしてもよい。
【００３９】
以上説明した導電パターンの製造方法では、パルス幅１ｐ秒未満のレーザ光を照射することにより、光線透過性導電層ａのレーザ光Ｌが照射された部分を絶縁化でき、安定した電気的性能を得ることができる。それにもかかわらず、光線透過性導電層ａのレーザ光Ｌが照射された部分は除去されておらず、しかも変色（無色化）も防止されている。
また、上記製造方法では、集光レンズ４２によってスポット径を小さくしたレーザ光Ｌを光線透過性導電層ａに照射するため、高精細な導電パターン層１２，２２を容易に形成できる。
しかも、集光レンズ４２の焦点Ｆを光線透過性導電層ａから離れた位置にすれば、光線透過性導電層ａに当たるレーザ光Ｌのスポット径よりも絶縁性基材１１（２１）に当たるレーザ光Ｌのスポット径が大きくなる。そのため、光線透過性導電層ａに当たるレーザ光Ｌのエネルギ密度よりも絶縁性基材１１（２１）に当たるレーザ光Ｌのエネルギ密度が小さくなるため、絶縁性基材１１（２１）の損傷をより防止できる。
【００４０】
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、前述の実施形態では、絶縁性基材１１、２１がともに透明であることとしたが、これら絶縁性基材１１、２１のいずれか又は両方にある程度の透明性を有した着色が施されていても構わない。
また、導電性基板１０、２０には、粘着、反射防止、ハードコート及びドットスペーサなどの機能層を任意で付加することとしてもよい。
また、通常は、光線透過性導電層ａは絶縁性基材１１，２１の少なくとも一方の面に設けられるが、絶縁性基材１１，２１が省略されていても構わない。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００４２】
［製造例１］
厚さ１００μｍの透明なポリエステル（ＰＥＴ）フィルム（絶縁性基材１１、２１）に、Ｃａｍｂｒｉｏｓ社のＯｈｍ（商品名）インク（金属極細繊維４）を塗布乾燥後、紫外線硬化性のポリエステル樹脂インク（透明基体２）を上塗りして、乾燥・紫外線処理を施すことにより、ＰＥＴフィルム上に線径５０ｎｍ程度、長さ１５μｍ程度の銀繊維からなる導電性の２次元ネットワークを有する耐摩擦性の光線透過性導電層ａを形成した。
【００４３】
この銀ナノワイヤ導電フィルム（導電性基板１０、２０）の光線透過性導電層ａの表面抵抗は、２３０Ω／□、光線透過率は９５％であった。
次いで、この銀ナノワイヤ導電フィルムを、長さ２１０ｍｍ、幅１４８ｍｍの長方形に切断加工し、銀ナノワイヤ導電フィルム試験片とした。
【００４４】
［製造例２］
厚さ１００μｍの透明なポリエステル（ＰＥＴ）フィルムの片面にシリコーンアクリルのハードコート層を設けたものを用意し、このハードコート層とは反対側の面に、マグネトロンスパッタ装置により厚さ６０ｎｍの酸化亜鉛膜を形成した。次いで、その酸化亜鉛膜の表面に、マグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ２７ｎｍの銀膜を形成した。さらに、この銀膜の表面に、上記酸化亜鉛膜と同様にして、厚さ６０ｎｍの酸化亜鉛膜を形成した。これにより、ＰＥＴフィルム上に酸化亜鉛膜及び銀膜からなる導電性の２次元ネットワークを有する透明導電層を形成した。銀膜は、複数の粒状体が密集して連結されつつも、若干の隙間を設けるようにして形成されていた。
【００４５】
この銀蒸着導電フィルムの光線透過性導電層ａの表面抵抗は、９５Ω／□、光線透過率は８５％であった。
次いで、この銀ナノワイヤ導電フィルムを、長さ２１０ｍｍ、幅１４８ｍｍの長方形に切断加工し、銀ナノワイヤ導電フィルム試験片とした。
【００４６】
［実施例１］
波長７５０ｎｍ、出力１０ｍＷ、パルス幅１３０ｆ秒、繰り返し周波数１ｋＨｚ、ビーム径５ｍｍのフェムト秒レーザ（製造装置４０）を用い、焦点距離ＦＬ＝１００ｍｍの集光レンズ４２とガルバノミラーを使用して、厚さ５ｍｍのガラス板上に導電性基板（前記銀ナノワイヤ導電フィルム）を配置してなる試験片における光線透過性導電層ａの表面から集光レンズ４２側に向かって１．５ｍｍ離間した位置にレーザ光Ｌの焦点Ｆが設定されるように調整した後、集光点を１ｍｍ／秒で試験片の幅方向に横断させるように移動し、直線的な絶縁パターンを形成し、導電パターンを形成した。
【００４７】
［比較例１］
波長１０．６μｍ、出力１５Ｗの炭酸ガスレーザ（連続発振）を用い、焦点距離ＦＬ＝３００ｍｍの集光レンズ４２とガルバノミラーを使用して、試験片における前記光線透過性導電層の表面から集光レンズ４２側に向かって３ｍｍ離間した位置にレーザ光Ｌの焦点Ｆが設定されるように調整した後、集光点を３００ｍｍ／秒で試験片の幅方向に横断させるように移動して、導電パターンを形成した。
【００４８】
［比較例２］
導電パターン形成基板を製造例２で得たものに変更した以外は実施例１と同じ条件でレーザ光を照射した。しかし、透明導電層の絶縁化は起こらなかった。
【００４９】
［比較例３］
導電パターン形成基板を製造例２で得たものに変更し、さらにレーザ光Ｌの焦点Ｆを、光線透過性導電層ａの表面上とした以外は実施例１と同じ条件でレーザ光を照射して、導電パターンを形成した。
【００５０】
上記実験により得られた導電パターン形成基板（導電性基板）について、テスタを用い、レーザ光Ｌを照射した部分を間に挟んで電気抵抗値を測定した。また、導電パターンの視認性（加工痕）を目視により評価した。評価結果を表１に示す。
尚、評価の基準（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、下記の通りとした。
Ａ：優良。電気抵抗値が１０ＭΩを超えて絶縁が確実になされており、かつ、導電パターンが全く視認できないもの。
Ｂ：良。電気抵抗値が１０ＭΩを超えて絶縁が確実になされており、かつ、導電パターンが殆んど視認できないもの（タッチパネルに組み上げた際に、実質的に加工痕が視認できないもの）。
Ｃ：可。電気抵抗値が１０ＭΩを超えて絶縁が確実になされているが、導電パターンが視認できるもの（タッチパネルに組み上げた際に、製品として用いることができる程度のレベル）。
Ｄ：不可。電気抵抗値が１０ＭΩ以下であり絶縁化が不十分のもの、又は、目視で確認できる程度に焼き焦げや穴あきが形成されたもの。すなわち、製品として使用できないもの。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示す通り、パルス幅１ｐ秒未満の極短パルスレーザを照射した実施例１では、導電パターンが視認されにくかった。
これに対し、光線透過性導電層に炭酸ガスレーザを照射した比較例１においては、導電パターンを視認でき、製品として適用できるレベルとはならなかった。
また、光線透過性導電層ａが銀膜である比較例２，３では絶縁化が不十分であった。
【００５３】
［製造例２] タッチパネル（入力装置）の作製
次に、本発明の導電パターンの製造方法を適用したタッチパネル（配線基板）の製造例について説明する。
【００５４】
まず、導電性基板用積層体Ａの光線透過性導電層ａ上に、スクリーン印刷で市販の銀ペーストを帯状に印刷し、コネクタパターンを形成した。そして、図５及び図７に示すように、実施例２の条件で、光線透過性導電層ａ上に目印としての「＋」マークを、５ｍｍピッチ、長さ１ｍｍのものを６個一列として、２５ｍｍ間隔を空けて２列マーキングし、入力エリアの目印とした。
【００５５】
次いで、図６及び図７に示すように、「＋」マークを基点に、実施例１の照射条件で長さ３５ｍｍの線（レーザ光Ｌ）を６本照射し、入力エリア内の配線パターンとした。
次いで「＋」マークを基点に、実施例２の条件でコネクタパターンを横断する形で絶縁パターンを形成し、２５ｍｍ角の入力エリアを持つタッチパネル用配線基板を得た。得られたタッチパネル用配線基板について配線パターン間の絶縁性をテスタで確認したところ、入力エリア端部における配線パターン間が絶縁状態であった。
【００５６】
上記のタッチパネル用配線基板は一対用意し、スクリーン印刷により、タッチパネル用配線基板のうち一枚に、「＋」マークを目印に直径３０μｍ、高さ８μｍのアクリル系樹脂からなるドットスペーサ３０を、１ｍｍピッチで複数形成した（図１参照）。
【００５７】
次いで、ドットスペーサ３０を形成したタッチパネル用配線基板と、ドットスペーサ３０を形成していないタッチパネル用配線基板とをそれぞれ所定の形状に切り出し、互いの透明導電層１２（２２）同士を対向配置するようにして、市販の両面粘着テープを用いて四辺を貼り合わせ、透明なメンブレン式タッチパネル（入力装置１）とした（図１参照）。
【００５８】
［評価］
このように製造されたタッチパネル１は、ドットスペーサ３０、配線パターンともに視認されず、また、キーマトリクスとして機能することが確認された。
【符号の説明】
【００５９】
１ 入力装置
１０，２０ 導電性基板
１１，２１ 絶縁性基材
１２，２２ 導電パターン層
３０ ドットスペーサ
４０ 導電パターンの製造装置
４１ レーザ光発生手段
４２ 集光レンズ
４３ ステージ
Ａ 導電性基板用積層体
ａ 光線透過性導電層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基材の少なくとも一方の面に設けられた、極細の無機導電繊維を含む光線透過性導電層に、集光手段を介してパルス幅１ｐ秒未満の極短パルスのレーザ光を所定のパターンで照射することを特徴とする導電パターンの製造方法。
【請求項２】
前記集光手段の焦点を光線透過性導電層から離れた位置にすることを特徴とする請求項１に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項３】
レーザ光を前記光線透過性導電層の同一部分に断続的に複数回照射することを特徴とする請求項１または２に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項４】
光線透過性導電層は、極細の無機導電繊維の２次元ネットワークであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項５】
絶縁性基材上に極細の無機導電繊維の２次元ネットワークを形成した後、絶縁性バインダを塗布することで光線透過性導電層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項６】
絶縁性基材と絶縁性バインダとを光線吸収特性が略同等の材料にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項１】
絶縁性基材の少なくとも一方の面に設けられた、極細の無機導電繊維を含む光線透過性導電層に、集光手段を介してパルス幅１ｐ秒未満の極短パルスのレーザ光を所定のパターンで照射することを特徴とする導電パターンの製造方法。
【請求項２】
前記集光手段の焦点を光線透過性導電層から離れた位置にすることを特徴とする請求項１に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項３】
レーザ光を前記光線透過性導電層の同一部分に断続的に複数回照射することを特徴とする請求項１または２に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項４】
光線透過性導電層は、極細の無機導電繊維の２次元ネットワークであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項５】
絶縁性基材上に極細の無機導電繊維の２次元ネットワークを形成した後、絶縁性バインダを塗布することで光線透過性導電層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【請求項６】
絶縁性基材と絶縁性バインダとを光線吸収特性が略同等の材料にすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電パターンの製造方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−９５０６（Ｐ２０１２−９５０６Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１８１１（Ｐ２０１０−１４１８１１）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【Ｆターム（参考）】
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