導電パターン形成基板およびその製造方法、入力装置
【課題】複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンが形成されているにもかかわらず、目的の絶縁が確保されている導電パターン形成基板を提供する。
【解決手段】本発明の導電パターン形成基板は、透明絶縁基板と、該透明導電板の片面に設けられた透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンが、所定の導電パターンが設けられるように形成されている導電パターン形成基板であって、前記絶縁パターンは、複数のパターンユニットによって構成され、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部を介して接続されている。
【解決手段】本発明の導電パターン形成基板は、透明絶縁基板と、該透明導電板の片面に設けられた透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンが、所定の導電パターンが設けられるように形成されている導電パターン形成基板であって、前記絶縁パターンは、複数のパターンユニットによって構成され、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部を介して接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル等に使用される導電パターン形成基板およびその製造方法に関する。また、導電パターン形成基板を用いた入力装置に関する。
【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、指等の接触位置を検出する透明な電極シートが備えられている。電極シートとしては、透明絶縁基板および透明導電膜を有し、該透明導電膜に導電パターンが形成された導電パターン形成基板が用いられている。通常、導電パターンは、透明導電膜に絶縁パターンを形成することによって設けられている。
絶縁パターンの形成方法としては、例えば、特許文献１に、ＩＴＯ透明導電膜にパルス状レーザを照射する方法が開示されている。また、特許文献１には、パルス状レーザ光の照射を、透明導電膜の表面に形成された銀ペーストからなる配線パターンの周囲に絶縁用のスリットを形成する場合にも適用できることが記載されている。
特許文献２，３には、バインダ樹脂中に導電性繊維を含む透明導電膜にレーザ光を照射して絶縁部とする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０１０９８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４０８５９号公報
【特許文献３】特開２０１０−０４４９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、レーザ光の照射によって透明導電膜に絶縁パターンを形成する方法では、一回でパターン形成できる面積が大きくないため、大面積の領域に絶縁パターンを形成する場合には、複数のパターンユニットに分割し、各パターンユニット毎にレーザ光を照射して絶縁パターンを形成する必要がある。このように複数のパターンユニットに分けて絶縁パターンを形成する場合には、目的の絶縁パターンを得るために、各パターンユニットの絶縁ラインの端部同士が接続するように絶縁パターンを形成する必要がある。しかし、タッチパネル等に使用される導電パターンを得るための絶縁パターンのライン太さは２０〜１００μｍと細いため、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンを形成する方法では、各パターンユニットの絶縁ラインの端部同士を正確に接続することが困難であった。そのため、目的とする絶縁を確保できないことがあり、得られた導電パターン形成基板をタッチパネル等の入力装置に用いた際には、正確に作動しないことがあった。
そこで、本発明は、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンが形成されているにもかかわらず、目的の絶縁が確保されている導電パターン形成基板およびその製造方法を提供することを目的とする。また、導電パターン形成基板を用いた入力装置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】
【０００５】
本発明は以下の態様を有する。
［１］透明絶縁基板と、該透明導電板の片面に設けられた透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンが、所定の導電パターンが設けられるように形成されている導電パターン形成基板であって、前記絶縁パターンは、複数のパターンユニットによって構成され、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部を介して接続されていることを特徴とする導電パターン形成基板。
［２］前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする［１］に記載の導電パターン形成基板。
［３］前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインよりも幅広の形状にされていることを特徴とする［１］または［２］に記載の導電パターン形成基板。
［４］前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインが交差しているものであることを特徴とする［３］に記載の導電パターン形成基板。
［５］前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される少なくとも一方の絶縁ラインの端部が重なっているものであることを特徴とする［３］に記載の導電パターン形成基板。
［６］前記絶縁ラインおよび前記絶縁ライン中継部は、透明導電膜へのレーザ光照射によって形成されてい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形成基板。
［７］［１］〜［６］のいずれか１項に記載の導電パターン形成基板と、該導電パターン形成基板の導電パターンに電気的に接続された検出手段とを備えることを特徴とする入力装置。
［８］透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜にレーザ光を照射して、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンを、所定の導電パターンが設けられるように形成する導電パターン形成基板の製造方法であって、前記絶縁パターンの形成では、複数のパターンユニットを、互いに隣接するパターンユニットの一部が重なるように形成すると共に、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ラインの端部同士を接続する絶縁性の絶縁ライン中継部を設けることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
［９］前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする［８］に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の導電パターン形成基板は、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンが形成されているにもかかわらず、目的の絶縁が確保されている。
本発明の導電パターン形成基板の製造方法によれば、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンを形成するにもかかわらず、目的の絶縁を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の導電パターン形成基板の一実施形態を示す上面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【図３】図１に示す導電パターン形成基板における絶縁ライン中継部の一例を示す上面図である。
【図４】図１に示す導電パターン形成基板における絶縁ライン中継部の一例を示す上面図である。
【図５】図１に示す導電パターン形成基板における絶縁ライン中継部の一例を示す上面図である。
【図６】絶縁ラインの走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の導電パターン形成基板の製造方法の一実施形態で使用する製造装置の模式図である。
【図８】レーザ光照射装置の一例を示す側面図である。
【図９】本発明の導電パターン形成基板の製造方法の他の実施形態を説明する図である。
【図１０】本発明の導電パターン形成基板の製造方法の他の実施形態を説明する図である。
【図１１】透明導電膜の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜導電パターン形成基板＞
本発明の導電パターン形成基板の一実施形態について説明する。
本実施形態の導電パターン形成基板は、図１，２に示すように、透明絶縁基板１１と、透明絶縁基板１１の片面に設けられた透明導電膜１２を備える。また、透明導電膜１２には、絶縁ラインＢにより構成された絶縁パターン１３が、所定の導電パターンが設けられるように形成されている。本実施形態における導電パターンは、複数列の導電部１２ａ，１２ａ・・・を有するパターンである。
なお、本発明において、「透明」とは、５０％以上の光線透過率を有するものを指す。透明絶縁基板１１と透明導電膜１２とからなる導電パターン形成基板１０は透明である。
【０００９】
本実施形態の導電パターン形成基板１０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、この導電パターン形成基板１０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。
【００１０】
透明絶縁基板１１としては、透明で絶縁性を有するとともに、後述するレーザ光の照射に対して外観変化の生じにくいものを用いることが好ましい。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）を代表とするポリエステル、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。なお、本発明において、「絶縁性」とは、電気抵抗値が１ＭΩ、好ましくは１０ＭΩ以上のことである。
透明絶縁基板１１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）に成形された成形品等を用いることができる。
【００１１】
透明導電膜１２は、透明絶縁材料と、該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された導電性繊維とを含んでいる。
透明絶縁材料としては、透明な熱可塑性樹脂（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）、熱や活性エネルギ線（紫外線、電子線）で硬化した透明な硬化性樹脂（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）の硬化物が挙げられる。
透明絶縁材料は、透明絶縁基板１１と互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなることが好ましい。例えば、透明絶縁基板１１がポリエチレンテレフタレートフィルムの場合、透明絶縁材料にはポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。
【００１２】
各導電性繊維は、透明絶縁基板１１の面方向に沿って２次元状に互いに異なる向きに不規則に配置されているとともに、その少なくとも一部以上が互いに重なり合う（接触し合う）程度に密集して、互いに電気的に接続されている。これにより、導電ネットワークを構成している。
【００１３】
導電性繊維としては、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が挙げられる。導電性繊維は、例えばその直径が０．３〜１００ｎｍ、長さが１〜１００μｍに形成されている。
また、導電性繊維として、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を用いることもできる。
上記導電性繊維の中でも、透明導電膜１２を容易に形成できると共に、後述するレーザ光の照射によって容易に絶縁部を形成できる点で、金属ナノワイヤが好ましく、銀を主成分とする金属ナノワイヤ（銀ナノワイヤ）がより好ましい。
【００１４】
本実施形態における絶縁パターン１３は、４つのパターンユニット（第１のパターンユニット１３ａ、第２のパターンユニット１３ｂ、第３のパターンユニット１３ｃ、第４のパターンユニット１３ｄ）によって構成されている。ただし、互いに隣接するパターンユニットは一部が重なっている。
【００１５】
また、絶縁パターン１３においては、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ラインＢ同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部１５を介して接続されている。絶縁ライン中継部１５は、互いに隣接するパターンユニットの一方に絶縁ラインＢと共に形成されている。
絶縁ライン中継部１５は、絶縁ラインＢの接続の確実性が高くなることから、絶縁ライン中継部１５によって接続される両方の絶縁ラインＢよりも幅広の形状にされていることが好ましい。ここで、絶縁ラインＢよりも幅広の形状とは、絶縁ラインＢに直交する方向の最大長さが両方の絶縁ラインＢの太さよりも長いことを意味する。
絶縁ラインＢに直交する方向の最大長さが両方の絶縁ラインＢの太さよりも長い絶縁ライン中継部１５の具体例として、図３に示すような、両方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１，Ｂ２が共に垂直に交わる直線状の絶縁ライン中継部１５ａが挙げられる。また、図４に示すような、両方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１，Ｂ２の太さよりも直径が大きい円形体であって、一方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１に連続して設けられ、他方のパターンユニットの絶縁ラインＢ２が重ねられた絶縁ライン中継部１５ｂが挙げられる。また、図５に示すような、両方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１，Ｂ２の太さよりも直径が大きい環状体であって、一方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１に連続して設けられ、他方のパターンユニットの絶縁ラインＢ２が重ねられた絶縁ライン中継部１５ｃが挙げられる。
【００１６】
本実施形態において、絶縁ラインＢおよび絶縁ライン中継部１５は、導電性繊維が除去されて透明絶縁材料からなる部分である。図６に示すように、透明絶縁材料１２ｂ内の、導電性繊維が存在していた部分は空隙１２ｃになっているため、導電性繊維による導電ネットワークが断絶しており、電気的に絶縁状態になっている。また、絶縁ラインＢおよび絶縁ライン中継部１５は、導電性繊維を含む導電部と外観（色、透明性）がほぼ同一であるため、視認不能である。
【００１７】
＜導電パターン形成基板の製造方法＞
本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法は、透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜にレーザ光を照射して導電パターンを得る方法である。
また、本実施形態の製造方法は、図７に示すように、ロールから繰り出した導電性基板Ａにレーザ光Ｌを照射して導電パターンを形成し、得られた導電パターン形成基板１０を巻き取る方法である。すなわち、ロール・トゥ・ロールの方式により導電パターン形成基板１０を製造する方法である。
【００１８】
本実施形態の製造方法では、２次元ネットワーク状に分散された導電性繊維を含む透明導電膜にレーザ光を照射することで、導電性繊維を蒸発、除去して空隙を形成することができる。これにより、レーザ光照射部分では導電ネットワークを断絶できるため、絶縁性を得ることができる。しかも、導電性繊維が２次元ネットワークであり、深さ方向のネットワークを有していないため、絶縁化の際に、断絶させる導電ネットワークが少なく、効率的に絶縁パターンを形成できる。
【００１９】
なお、以下の説明において、レーザ光照射前の、透明絶縁基板と該透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜とを有する積層体のことを、導電性基板という。ここで、透明導電膜は、透明絶縁材料と、透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された導電性繊維とを含む層である。透明絶縁材料および導電性繊維は上述したものが使用される。
【００２０】
本製造方法では、図７に示す製造装置１００が使用される。製造装置１００は、ロール状の導電性基板Ａを繰り出す繰出装置３０と、繰り出された導電性基板Ａにレーザ光Ｌを照射するレーザ光照射装置４０と、レーザ光Ｌの照射によって得られた導電パターン形成基板１０を巻き取る巻取装置５０とを備える。
本実施形態で使用する製造装置１００では、レーザ光照射装置４０を２個備え、これらは、導電性基板の幅方向（図７の奥行き方向）に並列に配置されている。２つのレーザ光照射装置４０を用いることで、２つのパターンユニットを同時に形成できるようになっている。
【００２１】
レーザ光照射装置４０は、図８に示すように、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、透明絶縁基板１１および透明導電膜ａからなる導電性基板Ａが載置されるステージ４３とを備えている。ステージ４３は、その上に配置された導電性基板Ａを真空吸着して固定できるようになっている。
このレーザ光照射装置４０では、レーザ光発生手段４１から集光レンズ４２を介して透明導電膜ａにレーザ光Ｌを照射する。
レーザ光Ｌの照射による導電パターンの形成では、露光、現像、エッチング等が不要であるため、簡便である。
【００２２】
レーザ光発生手段４１が発生するレーザ光Ｌは、ＹＡＧやＹＶＯ４等のパルス状レーザ光、炭酸ガスレーザ等の連続発振レーザ光が挙げられる。中でも、簡便であることから、ＹＡＧやＹＶＯ４等の波長１０６４ｎｍもしくはその２次高調波を使用した５３２ｎｍのパルス状レーザ光が好ましい。パルス状レーザ光においては、パルス幅が３００ｎ秒以下が好ましく、７０ｎ秒以下がより好ましい。
【００２３】
集光レンズ４２の焦点Ｆは、通常、透明導電層ａの表面毎に設定されるが、導電性基板Ａに凹凸などが形成されている場合や広い面積にレーザ光を照射する場合には、透明導電層ａから離れた位置に設定されていることが好ましい。詳しくは、集光レンズ４２は、透明導電層ａと集光レンズ４２との間にレーザ光Ｌの焦点Ｆが位置するように配置される。すなわち、集光レンズ４２（レーザ光Ｌ）の焦点Ｆを、透明導電層ａと集光レンズ４２との間に形成している。これにより、透明絶縁基板１１に当たるレーザ光Ｌのスポット径は、透明導電層ａに当たるレーザ光Ｌのスポット径より大きくなる。これにより、透明導電層ａにおいてはレーザ光Ｌのエネルギ密度を確保して絶縁ラインＢを確実に形成しつつ、透明絶縁基板１１においてはレーザ光Ｌのエネルギ密度を低減させ、さらに焦点Ｆと透明導電層ａの距離が変化しても集光スポットＳのエネルギ密度の変動を抑制することで、透明絶縁基板１１の損傷を防止できる。
【００２４】
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が透明導電膜ａと集光レンズ４２との間に位置することによる、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。
【００２５】
絶縁パターンの形成では、まず、繰出装置３０と巻取装置５０を用いることによって導電性基板Ａを移動させ、絶縁パターンを形成していない導電性基板Ａをステージ４３の上面に供給する。その際、透明導電膜を透明絶縁基板より上に位置させる。また、ステージ４３によって、導電性基板Ａを真空吸着して固定する。
次いで、各レーザ光照射装置４０の各レーザ光発生手段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により集光すると共に、ガルバノミラーを用いることによって走査しながら、透明導電膜に照射する。
レーザ光の照射によって、レーザ光照射前には透明導電膜に含まれていた導電性繊維が除去され、導電性繊維の存在した部分が空隙となる。そのため、レーザ光を走査しながら照射した部分を絶縁ラインとすることができる。
【００２６】
透明導電膜ａに照射するレーザ光Ｌは、例えば、パルス幅が１〜１００ｎ秒のレーザ（ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザ）では、エネルギ密度１×１０１１〜７×１０１３Ｗ／ｍ２、単位面積あたりの照射エネルギは１×１０４〜１×１０６Ｊ／ｍ２が好ましく、１×１０５〜３×１０５Ｊ／ｍ２がより好ましい。
すなわち、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、絶縁ライン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、加工痕が目立つようになり、タッチパネルや電磁波シールドなどの用途では不適当となる。
【００２７】
また、これらの値は、加工エリアにおけるレーザ光の出力値を、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：透明導電膜ａの表面（上面）と焦点との距離
【００２８】
なお、前述した焦点Ｆは、レンズ等の集光手段４２で、収差が十分に小さい場合を例に説明したが、例えば、焦点距離の短い球面レンズや、保護ガラスなどの収差が大きくなる要素が存在する場合には、前記焦点Ｆは、集光点のエネルギ密度が最も高くなる位置と定義される。
【００２９】
ここで、距離Ｄは、通常のレーザ加工機では、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。さらに望ましくは、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が上記数値範囲に設定されることにより、絶縁ラインにおける導電性繊維の除去（空隙の形成）が確実に行えるとともに電気的に高い信頼性を有する絶縁パターンを形成でき、かつ、透明絶縁基板１１の損傷に起因する加工痕を確実に防止できる。
【００３０】
本製造方法における絶縁パターンの形成では、２つのレーザ光照射装置４０を用いて、同時にレーザ光を照射して２つのパターンユニットを同時に形成する。具体的には、一方のレーザ光照射装置４０によって第１のパターンユニット１３ａを形成すると同時に、他方のレーザ光照射装置４０によって第２のパターンユニット１３ｂを形成する。また、レーザ光の照射によって、第１のパターンユニット１３ａの絶縁ラインＢの端部と第２のパターンユニット１３ｂの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第１のパターンユニット１３ａの第２のパターンユニット１３ｂに重なる部分に形成する。
【００３１】
次いで、再び、繰出装置３０と巻取装置５０を用いることによって導電性基板Ａを移動させる。その際の移動量は、第１のパターンユニット１３ａおよび第２のパターンユニット１３ｂの下流側の部分がステージ４３上に残る移動量とする。移動量は、ステージ４３上に取り付けたカメラ６０によって、導電性基板Ａに形成された第１のパターンユニット１３ａおよび第２のパターンユニット１３ｂを観察し、予め設定された所定の部分（例えば、位置決めマーク等）が目標の位置に到達したときに移動を停止することにより、決定することができる。
【００３２】
次いで、一方のレーザ光照射装置４０によって第３のパターンユニット１３ｃを形成すると同時に、他方のレーザ光照射装置４０によって第４のパターンユニット１３ｄを形成する。また、レーザ光の照射によって、第３のパターンユニット１３ｃの絶縁ラインＢの端部と第４のパターンユニット１３ｄの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第３のパターンユニット１３ｃの第４のパターンユニット１３ｄに重なる部分に形成する。また、第１のパターンユニット１３ａの絶縁ラインＢの端部と第３のパターンユニット１３ｃの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第３のパターンユニット１３ｃの第１のパターンユニット１３ａに重なる部分に形成する。また、第２のパターンユニット１３ｂの絶縁ラインＢの端部と第４のパターンユニット１３ｄの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第４のパターンユニット１３ｄの第２のパターンユニット１３ｂに重なる部分に形成する。
このように、４つのパターンユニットを形成すると共に各パターンユニットの絶縁ラインを接続することによって、絶縁パターンを得ることができる。
本実施形態の製造方法では、導電性基板Ａの移動と絶縁パターンの形成を繰り返して、ロール状の導電性基板Ａに連続的に絶縁パターンを形成する。
【００３３】
以上説明した実施形態では、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射した際に、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士を、これらの端部が正確に重なるように形成しなくても、絶縁ライン中継部を介して接続できるため、目的の絶縁を確実に確保できる。
【００３４】
＜入力装置＞
本発明の入力装置は、本発明の導電パターン形成基板と、該導電パターン形成基板に電気的に接続された検出手段とを備える。検出手段としては、例えば、インターフェース回路を備えるものが挙げられる。
入力装置において、導電パターン形成基板は、タッチパネル等の入力装置の電極シートとして使用することができる。
例えば、２枚の上記導電パターン形成基板を所定形状に切り出したものを電極シートとし、これらを、スペーサを介して導電パターンが互いに対向するように積層することで、抵抗膜式タッチパネルの入力部材とすることができる。
また、２枚の上記導電パターン形成基板を所定形状に切り出したものを電極シートとし、これらを導電パターン同士が接触しないように積層することで、静電容量式タッチパネルの入力部材とすることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態の導電パターン形成基板の製造方法では、２個のレーザ光照射装置を導電性基板の幅方向に並列に配置し、２つのパターンユニットを同時に形成したが、導電性基板の幅方向と平行に移動可能な１個のレーザ光照射装置を用い、１つのパターンユニット毎に形成してもよい。
また、本発明では、導電パターン形成基板の製造方法において、上記実施形態のようなロール・トゥ・ロールの方法を適用しなくてもよい。すなわち、図９，１０に示すように、枚葉状の導電性基板Ａをステージ４３上に固定し、レーザ光Ｌを照射して絶縁パターンを形成する方法であってもよい。この場合、図９に示すように、複数個（図示例は２個）のレーザ光照射装置４０，４０を用いて複数のパターンユニットを同時に形成してもよいし、図１０に示すように、１個のレーザ光照射装置４０を用いて複数のパターンユニットを順次形成してもよい。レーザ光照射装置が１個である場合には、レーザ光照射装置４０を水平方向に移動可能にすることで、複数のパターンユニットを順次形成できる。
また、ガルバノミラーを用いてレーザ光を走査しなくてもよく、例えば、ステージをＸＹ方向に移動させることによって、レーザ光を走査してもよい。
また、導電パターン形成基板の透明導電膜は、透明絶縁材料に導電性繊維を含むものでなくても、導電性高分子の膜であってもよいし、ワイヤグリッドを含むものであってもよい。
【実施例】
【００３６】
［製造例１］
厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ルミラーＳ１０ ＃７５、東レ株式会社製）に、Ｃａｍｂｒｉｏｓ社のＯｈｍ（商品名）インク（線径５０ｎｍ程度、長さ１５μｍ程度の銀繊維を含む混合液）を塗布し、乾燥した後、紫外線硬化性のポリエステル樹脂インクを上塗りして、乾燥・紫外線処理を施した。これにより、ＰＥＴフィルム上に銀繊維からなる導電性の２次元ネットワークを有する透明導電膜ａを形成して、導電性基板を得た。
上記透明導電膜ａの表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、透明絶縁材料１２ｂ内に、銀繊維１２ｄからなる導電性の２次元ネットワークを有していることを確認した（図１１参照）。
【００３７】
［実施例１］
レーザ光照射装置として、ガルバノミラーを備えたＹＶＯ４基本波のレーザ加工機（キーエンス社製、ＭＤ−Ｖ９９２０）を使用した。
製造例１の導電性基板Ａを厚さ５ｍｍのポリアセタール製ステージの上に載置し、下記照射条件でレーザ光を照射した。
焦点から導電性基板Ａまでの距離：０ｍｍ
出力：３０％
移動速度：６００ｍｍ／秒
発振周波数：１００ｋＨｚ
また、レーザ光は、図１に示すような、４つのパターンユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを有し、各パターンユニットの絶縁ラインＢ，Ｂ同士が絶縁ライン中継部を介して接続する絶縁パターン１３を形成するように照射した。
上記のレーザ光の照射により、絶縁パターン１３の絶縁ラインＢが導電部１２ａと同じ色合いおよび透明度で視認不能になっている導電パターン形成基板１０を得た。
この導電パターン形成基板１０においては、隣接する導電部１２ａ，１２ａ同士の電気抵抗は１０ＭΩ以上であり、絶縁状態になっていた。なお、絶縁ラインを走査型電子顕微鏡により観察したところ、透明絶縁材料内に含まれていた銀繊維の一部が蒸発し、銀繊維が存在していた部分が空隙になって、銀繊維の２次元ネットワークが消失していた。
上記の導電パターン形成基板１０は２枚作製した。
【００３８】
次いで、得られた導電パターン形成基板の一方に対し、スクリーン印刷とインキの乾燥により、室温硬化型エポキシ樹脂からなる直径６０μｍのドットスペーサを設けた。
上記のようにして得た導電パターン形成基板を切り出して、導電パターン形成基板を得た。次いで、ドットスペーサを設けた導電パターン形成基板と、ドットスペーサを設けなかった導電パターン形成基板とを、導電パターンが互いに対向するように配置し、その状態で両面粘着テープにより固定して、タッチパネルを得た。得られたタッチパネルは操作通りに作動した。
【００３９】
［比較例１］
絶縁ライン中継部を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして導電パターン形成基板を得た。その導電パターン形成基板を用いて、実施例１と同様にタッチパネルを作製し、そのタッチパネルを操作したところ、操作通りに作動しなかった。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 導電パターン形成基板
１１ 透明絶縁基板
１２ 透明導電膜
１２ａ 導電部
１２ｂ 透明絶縁材料
１２ｃ 空隙
１３ 絶縁パターン
１３ａ 第１のパターンユニット
１３ｂ 第２のパターンユニット
１３ｃ 第３のパターンユニット
１３ｄ 第４のパターンユニット
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 絶縁ライン中継部
３０ 繰出装置
４０ レーザ光照射装置
４１ レーザ光発生手段
４３ ステージ
５０ 巻取装置
１００ 製造装置
ａ 透明導電膜
Ａ 導電性基板
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 絶縁ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネル等に使用される導電パターン形成基板およびその製造方法に関する。また、導電パターン形成基板を用いた入力装置に関する。
【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、指等の接触位置を検出する透明な電極シートが備えられている。電極シートとしては、透明絶縁基板および透明導電膜を有し、該透明導電膜に導電パターンが形成された導電パターン形成基板が用いられている。通常、導電パターンは、透明導電膜に絶縁パターンを形成することによって設けられている。
絶縁パターンの形成方法としては、例えば、特許文献１に、ＩＴＯ透明導電膜にパルス状レーザを照射する方法が開示されている。また、特許文献１には、パルス状レーザ光の照射を、透明導電膜の表面に形成された銀ペーストからなる配線パターンの周囲に絶縁用のスリットを形成する場合にも適用できることが記載されている。
特許文献２，３には、バインダ樹脂中に導電性繊維を含む透明導電膜にレーザ光を照射して絶縁部とする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０１０９８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４０８５９号公報
【特許文献３】特開２０１０−０４４９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、レーザ光の照射によって透明導電膜に絶縁パターンを形成する方法では、一回でパターン形成できる面積が大きくないため、大面積の領域に絶縁パターンを形成する場合には、複数のパターンユニットに分割し、各パターンユニット毎にレーザ光を照射して絶縁パターンを形成する必要がある。このように複数のパターンユニットに分けて絶縁パターンを形成する場合には、目的の絶縁パターンを得るために、各パターンユニットの絶縁ラインの端部同士が接続するように絶縁パターンを形成する必要がある。しかし、タッチパネル等に使用される導電パターンを得るための絶縁パターンのライン太さは２０〜１００μｍと細いため、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンを形成する方法では、各パターンユニットの絶縁ラインの端部同士を正確に接続することが困難であった。そのため、目的とする絶縁を確保できないことがあり、得られた導電パターン形成基板をタッチパネル等の入力装置に用いた際には、正確に作動しないことがあった。
そこで、本発明は、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンが形成されているにもかかわらず、目的の絶縁が確保されている導電パターン形成基板およびその製造方法を提供することを目的とする。また、導電パターン形成基板を用いた入力装置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】
【０００５】
本発明は以下の態様を有する。
［１］透明絶縁基板と、該透明導電板の片面に設けられた透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンが、所定の導電パターンが設けられるように形成されている導電パターン形成基板であって、前記絶縁パターンは、複数のパターンユニットによって構成され、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部を介して接続されていることを特徴とする導電パターン形成基板。
［２］前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする［１］に記載の導電パターン形成基板。
［３］前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインよりも幅広の形状にされていることを特徴とする［１］または［２］に記載の導電パターン形成基板。
［４］前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインが交差しているものであることを特徴とする［３］に記載の導電パターン形成基板。
［５］前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される少なくとも一方の絶縁ラインの端部が重なっているものであることを特徴とする［３］に記載の導電パターン形成基板。
［６］前記絶縁ラインおよび前記絶縁ライン中継部は、透明導電膜へのレーザ光照射によって形成されてい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形成基板。
［７］［１］〜［６］のいずれか１項に記載の導電パターン形成基板と、該導電パターン形成基板の導電パターンに電気的に接続された検出手段とを備えることを特徴とする入力装置。
［８］透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜にレーザ光を照射して、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンを、所定の導電パターンが設けられるように形成する導電パターン形成基板の製造方法であって、前記絶縁パターンの形成では、複数のパターンユニットを、互いに隣接するパターンユニットの一部が重なるように形成すると共に、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ラインの端部同士を接続する絶縁性の絶縁ライン中継部を設けることを特徴とする導電パターン形成基板の製造方法。
［９］前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする［８］に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の導電パターン形成基板は、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンが形成されているにもかかわらず、目的の絶縁が確保されている。
本発明の導電パターン形成基板の製造方法によれば、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射して絶縁パターンを形成するにもかかわらず、目的の絶縁を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の導電パターン形成基板の一実施形態を示す上面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’断面図である。
【図３】図１に示す導電パターン形成基板における絶縁ライン中継部の一例を示す上面図である。
【図４】図１に示す導電パターン形成基板における絶縁ライン中継部の一例を示す上面図である。
【図５】図１に示す導電パターン形成基板における絶縁ライン中継部の一例を示す上面図である。
【図６】絶縁ラインの走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の導電パターン形成基板の製造方法の一実施形態で使用する製造装置の模式図である。
【図８】レーザ光照射装置の一例を示す側面図である。
【図９】本発明の導電パターン形成基板の製造方法の他の実施形態を説明する図である。
【図１０】本発明の導電パターン形成基板の製造方法の他の実施形態を説明する図である。
【図１１】透明導電膜の走査型電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜導電パターン形成基板＞
本発明の導電パターン形成基板の一実施形態について説明する。
本実施形態の導電パターン形成基板は、図１，２に示すように、透明絶縁基板１１と、透明絶縁基板１１の片面に設けられた透明導電膜１２を備える。また、透明導電膜１２には、絶縁ラインＢにより構成された絶縁パターン１３が、所定の導電パターンが設けられるように形成されている。本実施形態における導電パターンは、複数列の導電部１２ａ，１２ａ・・・を有するパターンである。
なお、本発明において、「透明」とは、５０％以上の光線透過率を有するものを指す。透明絶縁基板１１と透明導電膜１２とからなる導電パターン形成基板１０は透明である。
【０００９】
本実施形態の導電パターン形成基板１０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、この導電パターン形成基板１０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。
【００１０】
透明絶縁基板１１としては、透明で絶縁性を有するとともに、後述するレーザ光の照射に対して外観変化の生じにくいものを用いることが好ましい。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）を代表とするポリエステル、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。なお、本発明において、「絶縁性」とは、電気抵抗値が１ＭΩ、好ましくは１０ＭΩ以上のことである。
透明絶縁基板１１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）に成形された成形品等を用いることができる。
【００１１】
透明導電膜１２は、透明絶縁材料と、該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された導電性繊維とを含んでいる。
透明絶縁材料としては、透明な熱可塑性樹脂（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）、熱や活性エネルギ線（紫外線、電子線）で硬化した透明な硬化性樹脂（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）の硬化物が挙げられる。
透明絶縁材料は、透明絶縁基板１１と互いに同一材料又は同一系統の樹脂材料からなることが好ましい。例えば、透明絶縁基板１１がポリエチレンテレフタレートフィルムの場合、透明絶縁材料にはポリエステル系樹脂を使用することが好ましい。
【００１２】
各導電性繊維は、透明絶縁基板１１の面方向に沿って２次元状に互いに異なる向きに不規則に配置されているとともに、その少なくとも一部以上が互いに重なり合う（接触し合う）程度に密集して、互いに電気的に接続されている。これにより、導電ネットワークを構成している。
【００１３】
導電性繊維としては、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が挙げられる。導電性繊維は、例えばその直径が０．３〜１００ｎｍ、長さが１〜１００μｍに形成されている。
また、導電性繊維として、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を用いることもできる。
上記導電性繊維の中でも、透明導電膜１２を容易に形成できると共に、後述するレーザ光の照射によって容易に絶縁部を形成できる点で、金属ナノワイヤが好ましく、銀を主成分とする金属ナノワイヤ（銀ナノワイヤ）がより好ましい。
【００１４】
本実施形態における絶縁パターン１３は、４つのパターンユニット（第１のパターンユニット１３ａ、第２のパターンユニット１３ｂ、第３のパターンユニット１３ｃ、第４のパターンユニット１３ｄ）によって構成されている。ただし、互いに隣接するパターンユニットは一部が重なっている。
【００１５】
また、絶縁パターン１３においては、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ラインＢ同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部１５を介して接続されている。絶縁ライン中継部１５は、互いに隣接するパターンユニットの一方に絶縁ラインＢと共に形成されている。
絶縁ライン中継部１５は、絶縁ラインＢの接続の確実性が高くなることから、絶縁ライン中継部１５によって接続される両方の絶縁ラインＢよりも幅広の形状にされていることが好ましい。ここで、絶縁ラインＢよりも幅広の形状とは、絶縁ラインＢに直交する方向の最大長さが両方の絶縁ラインＢの太さよりも長いことを意味する。
絶縁ラインＢに直交する方向の最大長さが両方の絶縁ラインＢの太さよりも長い絶縁ライン中継部１５の具体例として、図３に示すような、両方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１，Ｂ２が共に垂直に交わる直線状の絶縁ライン中継部１５ａが挙げられる。また、図４に示すような、両方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１，Ｂ２の太さよりも直径が大きい円形体であって、一方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１に連続して設けられ、他方のパターンユニットの絶縁ラインＢ２が重ねられた絶縁ライン中継部１５ｂが挙げられる。また、図５に示すような、両方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１，Ｂ２の太さよりも直径が大きい環状体であって、一方のパターンユニットの絶縁ラインＢ１に連続して設けられ、他方のパターンユニットの絶縁ラインＢ２が重ねられた絶縁ライン中継部１５ｃが挙げられる。
【００１６】
本実施形態において、絶縁ラインＢおよび絶縁ライン中継部１５は、導電性繊維が除去されて透明絶縁材料からなる部分である。図６に示すように、透明絶縁材料１２ｂ内の、導電性繊維が存在していた部分は空隙１２ｃになっているため、導電性繊維による導電ネットワークが断絶しており、電気的に絶縁状態になっている。また、絶縁ラインＢおよび絶縁ライン中継部１５は、導電性繊維を含む導電部と外観（色、透明性）がほぼ同一であるため、視認不能である。
【００１７】
＜導電パターン形成基板の製造方法＞
本実施形態の導電パターン形成基板の製造方法は、透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜にレーザ光を照射して導電パターンを得る方法である。
また、本実施形態の製造方法は、図７に示すように、ロールから繰り出した導電性基板Ａにレーザ光Ｌを照射して導電パターンを形成し、得られた導電パターン形成基板１０を巻き取る方法である。すなわち、ロール・トゥ・ロールの方式により導電パターン形成基板１０を製造する方法である。
【００１８】
本実施形態の製造方法では、２次元ネットワーク状に分散された導電性繊維を含む透明導電膜にレーザ光を照射することで、導電性繊維を蒸発、除去して空隙を形成することができる。これにより、レーザ光照射部分では導電ネットワークを断絶できるため、絶縁性を得ることができる。しかも、導電性繊維が２次元ネットワークであり、深さ方向のネットワークを有していないため、絶縁化の際に、断絶させる導電ネットワークが少なく、効率的に絶縁パターンを形成できる。
【００１９】
なお、以下の説明において、レーザ光照射前の、透明絶縁基板と該透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜とを有する積層体のことを、導電性基板という。ここで、透明導電膜は、透明絶縁材料と、透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された導電性繊維とを含む層である。透明絶縁材料および導電性繊維は上述したものが使用される。
【００２０】
本製造方法では、図７に示す製造装置１００が使用される。製造装置１００は、ロール状の導電性基板Ａを繰り出す繰出装置３０と、繰り出された導電性基板Ａにレーザ光Ｌを照射するレーザ光照射装置４０と、レーザ光Ｌの照射によって得られた導電パターン形成基板１０を巻き取る巻取装置５０とを備える。
本実施形態で使用する製造装置１００では、レーザ光照射装置４０を２個備え、これらは、導電性基板の幅方向（図７の奥行き方向）に並列に配置されている。２つのレーザ光照射装置４０を用いることで、２つのパターンユニットを同時に形成できるようになっている。
【００２１】
レーザ光照射装置４０は、図８に示すように、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、透明絶縁基板１１および透明導電膜ａからなる導電性基板Ａが載置されるステージ４３とを備えている。ステージ４３は、その上に配置された導電性基板Ａを真空吸着して固定できるようになっている。
このレーザ光照射装置４０では、レーザ光発生手段４１から集光レンズ４２を介して透明導電膜ａにレーザ光Ｌを照射する。
レーザ光Ｌの照射による導電パターンの形成では、露光、現像、エッチング等が不要であるため、簡便である。
【００２２】
レーザ光発生手段４１が発生するレーザ光Ｌは、ＹＡＧやＹＶＯ４等のパルス状レーザ光、炭酸ガスレーザ等の連続発振レーザ光が挙げられる。中でも、簡便であることから、ＹＡＧやＹＶＯ４等の波長１０６４ｎｍもしくはその２次高調波を使用した５３２ｎｍのパルス状レーザ光が好ましい。パルス状レーザ光においては、パルス幅が３００ｎ秒以下が好ましく、７０ｎ秒以下がより好ましい。
【００２３】
集光レンズ４２の焦点Ｆは、通常、透明導電層ａの表面毎に設定されるが、導電性基板Ａに凹凸などが形成されている場合や広い面積にレーザ光を照射する場合には、透明導電層ａから離れた位置に設定されていることが好ましい。詳しくは、集光レンズ４２は、透明導電層ａと集光レンズ４２との間にレーザ光Ｌの焦点Ｆが位置するように配置される。すなわち、集光レンズ４２（レーザ光Ｌ）の焦点Ｆを、透明導電層ａと集光レンズ４２との間に形成している。これにより、透明絶縁基板１１に当たるレーザ光Ｌのスポット径は、透明導電層ａに当たるレーザ光Ｌのスポット径より大きくなる。これにより、透明導電層ａにおいてはレーザ光Ｌのエネルギ密度を確保して絶縁ラインＢを確実に形成しつつ、透明絶縁基板１１においてはレーザ光Ｌのエネルギ密度を低減させ、さらに焦点Ｆと透明導電層ａの距離が変化しても集光スポットＳのエネルギ密度の変動を抑制することで、透明絶縁基板１１の損傷を防止できる。
【００２４】
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が透明導電膜ａと集光レンズ４２との間に位置することによる、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。
【００２５】
絶縁パターンの形成では、まず、繰出装置３０と巻取装置５０を用いることによって導電性基板Ａを移動させ、絶縁パターンを形成していない導電性基板Ａをステージ４３の上面に供給する。その際、透明導電膜を透明絶縁基板より上に位置させる。また、ステージ４３によって、導電性基板Ａを真空吸着して固定する。
次いで、各レーザ光照射装置４０の各レーザ光発生手段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により集光すると共に、ガルバノミラーを用いることによって走査しながら、透明導電膜に照射する。
レーザ光の照射によって、レーザ光照射前には透明導電膜に含まれていた導電性繊維が除去され、導電性繊維の存在した部分が空隙となる。そのため、レーザ光を走査しながら照射した部分を絶縁ラインとすることができる。
【００２６】
透明導電膜ａに照射するレーザ光Ｌは、例えば、パルス幅が１〜１００ｎ秒のレーザ（ＹＡＧレーザ又はＹＶＯ４レーザ）では、エネルギ密度１×１０１１〜７×１０１３Ｗ／ｍ２、単位面積あたりの照射エネルギは１×１０４〜１×１０６Ｊ／ｍ２が好ましく、１×１０５〜３×１０５Ｊ／ｍ２がより好ましい。
すなわち、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、絶縁ライン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、加工痕が目立つようになり、タッチパネルや電磁波シールドなどの用途では不適当となる。
【００２７】
また、これらの値は、加工エリアにおけるレーザ光の出力値を、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：透明導電膜ａの表面（上面）と焦点との距離
【００２８】
なお、前述した焦点Ｆは、レンズ等の集光手段４２で、収差が十分に小さい場合を例に説明したが、例えば、焦点距離の短い球面レンズや、保護ガラスなどの収差が大きくなる要素が存在する場合には、前記焦点Ｆは、集光点のエネルギ密度が最も高くなる位置と定義される。
【００２９】
ここで、距離Ｄは、通常のレーザ加工機では、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。さらに望ましくは、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が上記数値範囲に設定されることにより、絶縁ラインにおける導電性繊維の除去（空隙の形成）が確実に行えるとともに電気的に高い信頼性を有する絶縁パターンを形成でき、かつ、透明絶縁基板１１の損傷に起因する加工痕を確実に防止できる。
【００３０】
本製造方法における絶縁パターンの形成では、２つのレーザ光照射装置４０を用いて、同時にレーザ光を照射して２つのパターンユニットを同時に形成する。具体的には、一方のレーザ光照射装置４０によって第１のパターンユニット１３ａを形成すると同時に、他方のレーザ光照射装置４０によって第２のパターンユニット１３ｂを形成する。また、レーザ光の照射によって、第１のパターンユニット１３ａの絶縁ラインＢの端部と第２のパターンユニット１３ｂの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第１のパターンユニット１３ａの第２のパターンユニット１３ｂに重なる部分に形成する。
【００３１】
次いで、再び、繰出装置３０と巻取装置５０を用いることによって導電性基板Ａを移動させる。その際の移動量は、第１のパターンユニット１３ａおよび第２のパターンユニット１３ｂの下流側の部分がステージ４３上に残る移動量とする。移動量は、ステージ４３上に取り付けたカメラ６０によって、導電性基板Ａに形成された第１のパターンユニット１３ａおよび第２のパターンユニット１３ｂを観察し、予め設定された所定の部分（例えば、位置決めマーク等）が目標の位置に到達したときに移動を停止することにより、決定することができる。
【００３２】
次いで、一方のレーザ光照射装置４０によって第３のパターンユニット１３ｃを形成すると同時に、他方のレーザ光照射装置４０によって第４のパターンユニット１３ｄを形成する。また、レーザ光の照射によって、第３のパターンユニット１３ｃの絶縁ラインＢの端部と第４のパターンユニット１３ｄの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第３のパターンユニット１３ｃの第４のパターンユニット１３ｄに重なる部分に形成する。また、第１のパターンユニット１３ａの絶縁ラインＢの端部と第３のパターンユニット１３ｃの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第３のパターンユニット１３ｃの第１のパターンユニット１３ａに重なる部分に形成する。また、第２のパターンユニット１３ｂの絶縁ラインＢの端部と第４のパターンユニット１３ｄの絶縁ラインＢの端部同士を接続する絶縁ライン中継部１５を、第４のパターンユニット１３ｄの第２のパターンユニット１３ｂに重なる部分に形成する。
このように、４つのパターンユニットを形成すると共に各パターンユニットの絶縁ラインを接続することによって、絶縁パターンを得ることができる。
本実施形態の製造方法では、導電性基板Ａの移動と絶縁パターンの形成を繰り返して、ロール状の導電性基板Ａに連続的に絶縁パターンを形成する。
【００３３】
以上説明した実施形態では、複数のパターンユニットに分けてレーザ光を照射した際に、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士を、これらの端部が正確に重なるように形成しなくても、絶縁ライン中継部を介して接続できるため、目的の絶縁を確実に確保できる。
【００３４】
＜入力装置＞
本発明の入力装置は、本発明の導電パターン形成基板と、該導電パターン形成基板に電気的に接続された検出手段とを備える。検出手段としては、例えば、インターフェース回路を備えるものが挙げられる。
入力装置において、導電パターン形成基板は、タッチパネル等の入力装置の電極シートとして使用することができる。
例えば、２枚の上記導電パターン形成基板を所定形状に切り出したものを電極シートとし、これらを、スペーサを介して導電パターンが互いに対向するように積層することで、抵抗膜式タッチパネルの入力部材とすることができる。
また、２枚の上記導電パターン形成基板を所定形状に切り出したものを電極シートとし、これらを導電パターン同士が接触しないように積層することで、静電容量式タッチパネルの入力部材とすることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態の導電パターン形成基板の製造方法では、２個のレーザ光照射装置を導電性基板の幅方向に並列に配置し、２つのパターンユニットを同時に形成したが、導電性基板の幅方向と平行に移動可能な１個のレーザ光照射装置を用い、１つのパターンユニット毎に形成してもよい。
また、本発明では、導電パターン形成基板の製造方法において、上記実施形態のようなロール・トゥ・ロールの方法を適用しなくてもよい。すなわち、図９，１０に示すように、枚葉状の導電性基板Ａをステージ４３上に固定し、レーザ光Ｌを照射して絶縁パターンを形成する方法であってもよい。この場合、図９に示すように、複数個（図示例は２個）のレーザ光照射装置４０，４０を用いて複数のパターンユニットを同時に形成してもよいし、図１０に示すように、１個のレーザ光照射装置４０を用いて複数のパターンユニットを順次形成してもよい。レーザ光照射装置が１個である場合には、レーザ光照射装置４０を水平方向に移動可能にすることで、複数のパターンユニットを順次形成できる。
また、ガルバノミラーを用いてレーザ光を走査しなくてもよく、例えば、ステージをＸＹ方向に移動させることによって、レーザ光を走査してもよい。
また、導電パターン形成基板の透明導電膜は、透明絶縁材料に導電性繊維を含むものでなくても、導電性高分子の膜であってもよいし、ワイヤグリッドを含むものであってもよい。
【実施例】
【００３６】
［製造例１］
厚さ７５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ルミラーＳ１０ ＃７５、東レ株式会社製）に、Ｃａｍｂｒｉｏｓ社のＯｈｍ（商品名）インク（線径５０ｎｍ程度、長さ１５μｍ程度の銀繊維を含む混合液）を塗布し、乾燥した後、紫外線硬化性のポリエステル樹脂インクを上塗りして、乾燥・紫外線処理を施した。これにより、ＰＥＴフィルム上に銀繊維からなる導電性の２次元ネットワークを有する透明導電膜ａを形成して、導電性基板を得た。
上記透明導電膜ａの表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、透明絶縁材料１２ｂ内に、銀繊維１２ｄからなる導電性の２次元ネットワークを有していることを確認した（図１１参照）。
【００３７】
［実施例１］
レーザ光照射装置として、ガルバノミラーを備えたＹＶＯ４基本波のレーザ加工機（キーエンス社製、ＭＤ−Ｖ９９２０）を使用した。
製造例１の導電性基板Ａを厚さ５ｍｍのポリアセタール製ステージの上に載置し、下記照射条件でレーザ光を照射した。
焦点から導電性基板Ａまでの距離：０ｍｍ
出力：３０％
移動速度：６００ｍｍ／秒
発振周波数：１００ｋＨｚ
また、レーザ光は、図１に示すような、４つのパターンユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを有し、各パターンユニットの絶縁ラインＢ，Ｂ同士が絶縁ライン中継部を介して接続する絶縁パターン１３を形成するように照射した。
上記のレーザ光の照射により、絶縁パターン１３の絶縁ラインＢが導電部１２ａと同じ色合いおよび透明度で視認不能になっている導電パターン形成基板１０を得た。
この導電パターン形成基板１０においては、隣接する導電部１２ａ，１２ａ同士の電気抵抗は１０ＭΩ以上であり、絶縁状態になっていた。なお、絶縁ラインを走査型電子顕微鏡により観察したところ、透明絶縁材料内に含まれていた銀繊維の一部が蒸発し、銀繊維が存在していた部分が空隙になって、銀繊維の２次元ネットワークが消失していた。
上記の導電パターン形成基板１０は２枚作製した。
【００３８】
次いで、得られた導電パターン形成基板の一方に対し、スクリーン印刷とインキの乾燥により、室温硬化型エポキシ樹脂からなる直径６０μｍのドットスペーサを設けた。
上記のようにして得た導電パターン形成基板を切り出して、導電パターン形成基板を得た。次いで、ドットスペーサを設けた導電パターン形成基板と、ドットスペーサを設けなかった導電パターン形成基板とを、導電パターンが互いに対向するように配置し、その状態で両面粘着テープにより固定して、タッチパネルを得た。得られたタッチパネルは操作通りに作動した。
【００３９】
［比較例１］
絶縁ライン中継部を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして導電パターン形成基板を得た。その導電パターン形成基板を用いて、実施例１と同様にタッチパネルを作製し、そのタッチパネルを操作したところ、操作通りに作動しなかった。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 導電パターン形成基板
１１ 透明絶縁基板
１２ 透明導電膜
１２ａ 導電部
１２ｂ 透明絶縁材料
１２ｃ 空隙
１３ 絶縁パターン
１３ａ 第１のパターンユニット
１３ｂ 第２のパターンユニット
１３ｃ 第３のパターンユニット
１３ｄ 第４のパターンユニット
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 絶縁ライン中継部
３０ 繰出装置
４０ レーザ光照射装置
４１ レーザ光発生手段
４３ ステージ
５０ 巻取装置
１００ 製造装置
ａ 透明導電膜
Ａ 導電性基板
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２ 絶縁ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁基板と、該透明導電板の片面に設けられた透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンが、所定の導電パターンが設けられるように形成されている導電パターン形成基板であって、
前記絶縁パターンは、複数のパターンユニットによって構成され、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部を介して接続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２】
前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導電パターン形成基板。
【請求項３】
前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインよりも幅広の形状にされてい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形成基板。
【請求項４】
前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインが交差しているものであることを特徴とする請求項３に記載の導電パターン形成基板。
【請求項５】
前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される少なくとも一方の絶縁ラインの端部が重なっているものであることを特徴とする請求項３に記載の導電パターン形成基板。
【請求項６】
前記絶縁ラインおよび前記絶縁ライン中継部は、透明導電膜へのレーザ光照射によって形成されてい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形成基板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電パターン形成基板と、該導電パターン形成基板の導電パターンに電気的に接続された検出手段とを備えることを特徴とする入力装置。
【請求項８】
透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜にレーザ光を照射して、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンを、所定の導電パターンが設けられるように形成する導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記絶縁パターンの形成では、複数のパターンユニットを、互いに隣接するパターンユニットの一部が重なるように形成すると共に、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ラインの端部同士を接続する絶縁性の絶縁ライン中継部を設け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】
前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
【請求項１】
透明絶縁基板と、該透明導電板の片面に設けられた透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンが、所定の導電パターンが設けられるように形成されている導電パターン形成基板であって、
前記絶縁パターンは、複数のパターンユニットによって構成され、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ライン同士が、絶縁性を有する絶縁ライン中継部を介して接続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２】
前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導電パターン形成基板。
【請求項３】
前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインよりも幅広の形状にされてい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形成基板。
【請求項４】
前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される両方の絶縁ラインが交差しているものであることを特徴とする請求項３に記載の導電パターン形成基板。
【請求項５】
前記絶縁ライン中継部は、該絶縁ライン中継部によって接続される少なくとも一方の絶縁ラインの端部が重なっているものであることを特徴とする請求項３に記載の導電パターン形成基板。
【請求項６】
前記絶縁ラインおよび前記絶縁ライン中継部は、透明導電膜へのレーザ光照射によって形成されてい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形成基板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電パターン形成基板と、該導電パターン形成基板の導電パターンに電気的に接続された検出手段とを備えることを特徴とする入力装置。
【請求項８】
透明絶縁基板の片面に設けられた透明導電膜にレーザ光を照射して、絶縁ラインにより構成された絶縁パターンを、所定の導電パターンが設けられるように形成する導電パターン形成基板の製造方法であって、
前記絶縁パターンの形成では、複数のパターンユニットを、互いに隣接するパターンユニットの一部が重なるように形成すると共に、互いに隣接するパターンユニットの絶縁ラインの端部同士を接続する絶縁性の絶縁ライン中継部を設け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】
前記透明導電膜が、透明絶縁材料と該透明絶縁材料内に２次元ネットワーク状に配置された金属ナノワイヤとを含む層であり、前記絶縁ラインは、金属ナノワイヤの少なくとも一部が除去されて空隙が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の導電パターン形成基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６９０８１（Ｐ２０１２−１６９０８１Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７５６８（Ｐ２０１１−２７５６８）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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