JP6665699B2 - 透明面状デバイス及び透明面状デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明面状デバイス及び透明面状デバイスの製造方法に関し、詳しくは、カバー材を貼合せむらなく貼合せることができ、また、可撓性を有する透明基材を湾曲させたときにも引出配線パターンの断線が生じない透明面状デバイス及び透明面状デバイスの製造方法に関する。

特許文献１には、図９に示すように、透明基材１０１の表面に導電性パターン（透明導電層）１０２が形成された透明面状デバイス（タッチパネル）が記載されている。この導電性パターン１０２は、人の手指等の接触を感知する接触入力面を構成する。このような透明面状デバイスにおいて、導電性パターン１０２は、透明性を確保するため、透明な導電材料により形成するか、又は金属材料を目視では認識できないほど細くして形成している。

このような透明面状デバイスにおいては、一端側が導電性パターン１０２に電気的に接続され、他端側が電子回路等に接続される引出配線パターン１０３が設けられている。この引出配線パターン１０３は、導電性パターン１０２との接続を確保するため、接合部１０４において導電性パターン１０２と積層され、導電性パターン１０２に面接触される。この引出配線パターン１０３は、導電性パターン１０２よりも外縁側、いわゆるビューエリアよりも外縁側に形成され、額縁によって覆われる。そのため、引出配線パターン１０３は、透明にする必要はなく、導電性の高い金属材料により形成されることが多い。

なお、導電性パターン１０２及び引出配線パターン１０３の上には、透明なカバー材が貼合せられることが多い。

特開２０１１−１９７７５４号公報

ところで、前述のような透明面状デバイスにおいては、図９に示すように、接合部１０４において積層された導電性パターン１０２及び引出配線パターン１０３の総厚Ｄ１は、接合部１０４の外の引出部１０５（引出配線パターン１０３のみ）の厚さＤ２よりも厚くなっている。

このように、接合部１０４と引出部１０５とで、形成されているパターンの厚みが異なることにより、導電性パターン１０２及び引出配線パターン１０３の上にカバー材を貼合せる場合に、貼合せむらが発生する虞がある。また、透明基材１０１を可撓性を有する材料により形成した場合には、透明基材１０１を湾曲させたときに、接合部１０４の付近で応力集中が起き、引出配線パターン１０３が断線する虞がある。

そこで本発明の課題は、カバー材を貼合せむらなく貼合せることができ、また、可撓性を有する透明基材を湾曲させたときにも引出配線パターンの断線が生じない透明面状デバイス及び透明面状デバイスの製造方法を提供することにある。

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

本発明の一側面を反映した透明面状デバイスは、
透明基材と、
前記透明基材の表面に形成された導電性パターンと、
前記導電性パターンよりも前記透明基材の外縁側に位置して前記透明基材の表面に形成され、接合部において該導電性パターンと積層され、該導電性パターンに電気的に接続されている引出配線パターンとを備え、
前記接合部における前記導電性パターン及び前記引出配線パターンが積層された総厚と、この接合部の外における前記引出配線パターンの厚さとは、ほぼ均一であることを特徴とする。

また、本発明の一側面を反映した透明面状デバイスの製造方法は、
透明基材の表面に導電性パターンを形成する工程と、
前記導電性パターンが形成される領域よりも外縁側の前記透明基材の表面に引出配線パターンを形成する工程とを備え、
前記導電性パターンを形成する工程及び前記引出配線パターンを形成する工程は、いずれを先に行ってもよく、一方の工程の終了後に、他方の工程を実行し、
前記導電性パターン及び前記引出配線パターンを接合部において積層させて、これら各パターンを電気的に接続させ、
前記接合部において前記導電性パターン及び前記引出配線パターンを積層させた総厚と、この接合部の外における前記引出配線パターンの厚さとを、ほぼ均一とすることを特徴とする。

本発明によれば、カバー材を貼合せむらなく貼合せることができ、また、可撓性を有する透明基材を湾曲させたときにも引出配線パターンの断線が生じない透明面状デバイス及び透明面状デバイスの製造方法を提供することができる。

本発明の透明面状デバイスの実施形態を示す要部断面図 本発明の透明面状デバイスの実施形態を示す要部平面図 本発明の透明面状デバイスの他の実施形態を示す要部平面図 本発明の透明面状デバイスの他の実施形態を示す要部断面図 透明基材の被メッキ面上に形成された導電性パターンの一例を概念的に示す平面図 本発明の透明面状デバイスの導電性パターンの他の一例を示す平面図 ライン状液体から平行線パターンが形成される様子を概念的に説明する一部切り欠き斜視図 透明基材上に形成された平行線パターンの一例を示す一部切り欠き斜視図 従来の透明面状デバイスを示す要部断面図

以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

〔透明面状デバイスの構成〕
図１は、本発明の透明面状デバイスの実施形態を示す要部断面図である。

本発明の透明面状デバイスは、図１に示すように、透明基材１を有して構成される。この透明基材１は、透明な板材として構成されている。この透明基材１の表面には、導電性パターン２が形成されている。この導電性パターン２は、人の手指等の接触を感知する接触入力面を構成する。この透明面状デバイスは、透明基材１の裏面を図示しない表示デバイスに対向させ、いわゆるタッチパネルとして使用される。

導電性パターン２は、透明な導電材料（金属酸化物、導電性高分子、炭素材料、金属材料（金属細線）など）により形成されている。

導電性パターン２においては、外部から受ける刺激に応じたセンサー信号が発生する。外部から受ける刺激としては、例えば、導電性パターン２への人体の接近、接触等による静電容量や圧力の変化が想定される。すなわち、導電性パターン２は、静電容量センサーや感圧センサーなどのプローブ（アンテナ）となっている。

導電性パターン２の静電容量の変化を検出したい場合には、例えば、いわゆる自己容量方式を用いることができる。すなわち、導電性パターン２に手指が触れると導電性パターン２の浮遊容量が変化するので、この変化に応じた信号がセンサー信号となる。

透明面状デバイスにおいては、一端側が導電性パターン２に電気的に接続され、他端側が電子回路等に接続される引出配線パターン３が透明基材１上に設けられている。導電性パターン２において発生したセンサー信号は、引出配線パターン３を経て、図示しない演算回路に送られる。この演算回路は、送られたセンサー信号に基づく所定の演算を行い、このセンサー信号を所定の信号に変換する。すなわち、導電性パターン２と演算回路とにより、静電容量センサーや感圧センサーが構成される。

引出配線パターン３は、導電性パターン２との接続を確保するため、接合部４において導電性パターン２と積層され、導電性パターン２に面接触されている。この引出配線パターン３は、導電性パターン２よりも外縁側、いわゆるビューエリアよりも外縁側に形成され、額縁によって覆われる。そのため、引出配線パターン３は、透明にする必要はなく、導電性の高い金属材料により形成することができる。したがって、導電性パターン２と引出配線パターン３とは、異なる材料を用いて、異なるプロセスにより形成するほうが、透明性及び導電性のバランスを取るうえで好ましい。

この実施形態において、接合部４においては、透明基材１上に導電性パターン２が形成され、この導電性パターン２の上に引出配線パターン３が積層されている。すなわち、この実施形態においては、導電性パターン２の形成を先に行い、この導電性パターン２の形成が完了した後に、引出配線パターン３の形成を行っている。接合部４の外の引出部５においては、引出配線パターン３のみが透明基材１上に形成されている。すなわち、引出配線パターン３は、接合部４において、上層部分のみが導電性パターン２側に庇状に突出して、導電性パターン２上に積層されている。

このような導電性パターン２及び引出配線パターン３は、まず、透明基材１の表面に導電性パターン２を形成する工程を実行し、この工程の終了後に、導電性パターン２が形成される領域よりも外縁側の透明基材１の表面に引出配線パターン３を形成する工程を実行することにより形成される。導電性パターン２及び引出配線パターン３は、接合部４において積層されて、電気的に接続される。

導電性パターン２及び引出配線パターン３の上には、図示しない透明な硬化樹脂層（カバー材）が貼合せられる。

この透明面状デバイスにおいては、接合部４において積層された導電性パターン２及び引出配線パターン３の総厚Ｄ１は、接合部４の外の引出部５（引出配線パターン３のみ）の厚さＤ２とほぼ均一となっている。ここでほぼ均一な厚さとは、接合部４における導電性パターン２及び引出配線パターン３の総厚Ｄ１と、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２とが、０．８≦（Ｄ１／Ｄ２）≦１．２の関係を満たすことである。

このように、接合部４と引出部５とで、形成されている各パターン２，３の総厚Ｄ１，Ｄ２がほぼ均一であることにより、導電性パターン２及び引出配線パターン３の上に硬化樹脂層（カバー材）を貼合せるときに、貼合せむらが発生することがない。また、透明基材１を可撓性を有する材料により形成し、透明基材１を湾曲させたときにも、接合部４の付近で応力集中が起き難く、引出配線パターン３が断線することがない。

〔接合部の形状〕
図２は、本発明の透明面状デバイスの実施形態を示す要部平面図である。

図３は、本発明の透明面状デバイスの他の実施形態を示す要部平面図である。

図２及び図３に示すように、一本の引出配線パターン３の（引出部５における）幅をＷ１、一つの導電性パターン２の幅をＷ２、接合部４の幅をＷ３、接合部４の長さをＬ１とする。

引出配線パターン３の幅Ｗ１は、数１０μｍ〜１５０μｍ程度が好ましい。透明面状デバイスの額縁部を狭くする観点からは、なるべく細い方が好ましい。

導電性パターン２の幅Ｗ２は、手指が接触したときの位置検出精度の観点から、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度が好ましい。

接合部４の幅Ｗ３は、導電性パターン２の幅Ｗ２に等しい（図２）か、又は狭いこと（図３）が好ましい。接合部４の幅Ｗ３を導電性パターン２の幅Ｗ２より広くして、この接合部４の縁部を、隣接する導電性パターンの接合部に接近させてしまうと、ショートや誤動作が生じ易くなる。接合部４の幅Ｗ３の好ましい範囲は、Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ２である。また、接合部４の長さＬ１の好ましい範囲は、Ｗ１≦Ｌ１≦Ｗ２である。

なお、接合部４の形状は、図２及び図３に示したような長方形が好ましいが、これに限定されず、任意の形状とすることができる。

〔透明面状デバイスの他の実施形態〕
図４は、本発明の透明面状デバイスの他の実施形態を示す要部断面図である。

この透明面状デバイスにおいては、図４に示すように、接合部４において、透明基材１上に引出配線パターン３が形成され、この引出配線パターン３上に導電性パターン２が積層されているようにしてもよい。この実施形態においては、引出配線パターン３の形成を先に行い、この引出配線パターン３の形成が完了した後に、導電性パターン２の形成を行う。この実施形態においては、接合部４において、引出配線パターン３の下層部分のみが導電性パターン２側に突出し、かつ、導電性パターン２の上層部分のみが引出配線パターン３側に庇状に突出して、引出配線パターン３の突出部分の上に積層されている。接合部４においては、積層された導電性パターン２及び引出配線パターン３の総厚Ｄ１と、接合部４の外の引出部５（引出配線パターン３のみ）の厚さＤ２とがほぼ均一となっている。

このような導電性パターン２及び引出配線パターン３は、まず、導電性パターン２が形成される領域よりも外縁側の透明基材１の表面に引出配線パターン３を形成する工程を実行し、この工程の終了後に、透明基材１の表面に導電性パターン２を形成する工程を実行することにより形成される。導電性パターン２及び引出配線パターン３は、接合部４において積層されて、電気的に接続される。

この実施形態においても、接合部４と引出部５とで、形成されている各パターン２，３の総厚Ｄ１，Ｄ２がほぼ均一であることにより、導電性パターン２及び引出配線パターン３の上に硬化樹脂層（カバー材）を貼合せるときに、貼合せむらが発生することがない。また、透明基材１を可撓性を有する材料により形成し、透明基材１を湾曲させたときにも、接合部４の付近で応力集中が起き難く、引出配線パターン３が断線することがない。

なお、導電性パターン２及び引出配線パターン３を一括して金属蒸着膜からフォトリソグラフィー法で形成し、それぞれの厚さを均一とすることもできる。しかし、マスクを用いた露光工程が必要であるため、煩雑であり、高コストである。そして、特に大型の透明面状デバイスを作成することは、大型のマスクを必要とし困難である。大型の透明面状デバイスを作成するには、導電性パターン２と引出配線パターン３とは、個別に作成する必要がある。本発明に係る透明面状デバイス及びその製造方法は、大型の透明面状デバイス（例えば、４０インチ程度以上）の作成にも適している。

〔透明基材〕
透明基材１を構成する材料は、透明な板材として構成できるものであれば特に限定されず、ガラス、合成樹脂材料、その他種々の透明材料を用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、セルロース系樹脂（ポリアセチルセルロース、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等）、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂等により構成される樹脂フィルムなどを好ましく挙げることができる。

透明基材１の厚さ、大きさ（面積）及び形状は特に限定されず、この透明面状デバイスの用途、目的に応じて適宜定められるが、透明基材１の厚さは、２０μｍ〜３００μｍ程度が好ましい。

透明基材１の透明の度合いは特に限定されず、その光透過率が数％〜数十％のいずれでもよく、その分光透過率もどのようなものでもよい。これら光透過率及び分光透過率は、この透明面状デバイスの用途、目的に応じて適宜定められる。

また、透明基材１には、表面エネルギーを変化させるための表面処理を施してもよい。さらに、透明基材１には、ハードコート層や反射防止層などを設けてもよい。

透明基材１は、単一材料の単層構造のものでもよいし、単一材料又は複数材料の積層構造のものでもよい。透明基材１を積層構造とする場合には、各層を貼合せて構成してもよいし、各層を他の層の上に順次形成してもよい。また、貼合せと層形成とを組合せてもよい。さらに、透明基材１は、単層構造又は積層構造の膜を折り曲げて重合せ、貼合せることによって積層構造としてもよい。

〔導電性パターン〕
導電性パターン２は、金属酸化物、導電性高分子、炭素材料、金属材料などにより形成されている。金属酸化物としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化スズなどが好ましく挙げられ、異種金属をドーピングしたＩＴＯも好適である。

導電性高分子としては、特に限定されないが、π共役系導電性高分子が好ましく挙げられる。π共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン（基本のポリチオフェンを含む、以下同様）類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。これらのうち、高い導電性と良好な精密パターニング特性が得られる点で、ポリチオフェン類やポリアニリン類が特に好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンが最も好ましい。

炭素材料としては、カーボンナノチューブ、グラフェンなどを用いることができる。金属材料としては、薄膜銀などを用いることができる。

図５は、透明基材の被メッキ面上に形成された導電性パターンの一例を概念的に示す平面図である。

図６は、本発明の透明面状デバイスの導電性パターンの他の一例を示す平面図である。

また、導電性パターン２としては、図５及び図６に示すように、金属細線を疎に結合させた膜も用いることができる。金属細線をなす金属としては、金、銀、銅、ニッケル、コバルト及びそれらの合金もしくは２種以上の金属材料の積層体を用いることができる。金属細線の線幅は、２０μｍ以下とすることが好ましく、数ｎｍ〜１０μｍ程度とすることが特に好ましい。金属細線は、線幅を２０μｍ以下とすることにより、肉眼では視認されず、透明基材１の透明度を阻害することがない。金属細線としては、図５（ａ）に示すように、１方向に複数並列したストライプ状や、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、１方向に複数並列された金属細線とこれらと異なる方向に複数並列された金属細線とを交差させたメッシュ状（格子状）や、図６に示すように、多角形パターンの連続であって隣接するパターンの一部同士が重なり合ったものを用いることができる。さらに、図示はしないが、円形パターンやその他の形状のパターンの連続であって隣接するパターンの一部同士が重なり合ったものも用いることができる。

このような導電性パターン２は、蒸着法やスパッタリング法などの真空設備を用いた方法や、塗布法、印刷法、インクジェット法などにより形成することができる。インクジェット法による導電性パターン２の形成方法については後述する。

〔引出配線パターン〕
引出配線パターン３としては、金属細線を用いることが好ましい。金属細線をなす金属としては、金、銀、銅、ニッケル、コバルト及びそれらの合金もしくは２種以上の金属材料の積層体を用いることができる。金属細線の線幅は、数μｍ〜２００μｍ程度とすることが好ましい。

導電性パターン２及び引出配線パターン３は、２種以上の金属材料から形成する場合には、最外層が酸化防止機能を有することも好ましい。

引出配線パターン３の形成方法としては、ディスペンサー法、インクジェット法、印刷法などが挙げられる。特に、細線化と、接合部４における導電性パターン２及び引出配線パターン３の総厚Ｄ１と引出部５における出配線パターン３の厚さＤ２とをほぼ均一にするためには、インクジェット法が好ましい。インクジェット法によれば、接合部４と引出部５とでインクの吐出量を変えることにより、接合部４及び引出部５における各パターン２，３の総厚Ｄ１，Ｄ２をほぼ均一にすることができる。

〔硬化樹脂層〕
硬化樹脂層（カバー材）は、各パターン２，３が形成された透明基材１の表面に粘接着剤（ＯＣＲ、ＯＣＡ）を塗布し、フィルム状カバー材を真空貼合せすることによって形成することができる。ＯＣＲは、液状の紫外線硬化樹脂等であり、ウェットラミネートに使用される。ＯＣＡは、シート状の粘接着剤であり、ドライラミネートに使用される。また、硬化樹脂層は、インクジェット法により形成することもできる。

この硬化樹脂層は、反射防止機能、ハードコート機能、耐指紋機能、平滑化機能、電磁波シールド機能、紫外線吸収機能、密着性向上機能、マイグレーション防止機能、アンチブロッキング機能など、種々の機能を有するものとすることができる。

〔裏面導電性パターン、裏面引出配線パターン及び裏面硬化樹脂層〕
透明基材１の裏面にも、前述した導電性パターン２及び引出配線パターン３と同様の裏面導電性パターン及び裏面引出配線パターンを形成することができる。また、裏面導電性パターン及び裏面引出配線パターン上（裏面側）には、裏面硬化樹脂層（裏面カバー材）を形成することができる。

〔インクジェット法による導電性パターンの形成方法〕
導電性パターン２は、透明基材１上に導電性材料を含む少なくとも１本のライン状液体を付与し、このライン状液体にコーヒーステイン現象を生起させて乾燥させて細線化し、１本のライン状液体あたり一対の細線パターンを形成し、これら細線パターンに対して電解メッキを施して形成することができる。

なお、ライン状液体は、図５に示すように、直線状に付与するのみならず、図６に示すような矩形状や、あるいは、円形状やその他の形状に付与してもよい。

図５及び図６において、７１は被メッキ面である。導電性パターン２は、複数の導電性細線２３の集合体から構成される。この導電性パターン２は、前述したように、例えば、図５（ａ）に示すように、導電性細線２３を１方向に複数並列したストライプ状や、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、１方向に複数並列された導電性細線２３と、これと交差する方向に複数並列された導電性細線２３とを交差させたメッシュ状（格子状ともいう）や、図６に示すように、多角形パターンの連続であって隣接するパターンの一部同士が重なり合った形態、さらに、図示はしないが、円形パターンやその他の形状のパターンの連続であって隣接するパターンの一部同士が重なり合った形態であることが好ましい。

導電性パターン２を導電性細線２３により構成するには、導電性材料からなる線幅２０μｍ以下（特に好ましくは数ｎｍ〜１０μｍ程度）の細線に電解メッキを施すことが好ましい。

図７は、ライン状液体から平行線パターンが形成される様子を概念的に説明する一部切り欠き斜視図である。

図７（ａ）に示すように、透明基板１上に、導電性材料を含むライン状液体２４を付与する。透明基板１上へのライン状液体２４の付与は、インクジェットヘッド（不図示）を用いて行うことができる。具体的には、インクジェットヘッドを透明基板１に対して相対移動させながら、インクジェットヘッドから導電性材料を含む液滴を複数吐出させ、吐出された液滴を基材上で合一させることで、導電性材料を含むライン状液体２４を形成することができる。ライン状液体２４は、長さ方向に複数の液滴を合一させたものである。また、ライン状液体２４は、幅方向にも複数の液滴を合一させて、その形成幅を大きくしてもよい。

図７（ｂ）に示すように、ライン状液体２４を蒸発させ、乾燥させる際に、コーヒーステイン現象を利用して、ライン状液体２４の長さ方向に沿う両方の縁２５ａ、２５ｂに導電性材料を選択的に堆積させる。

コーヒーステイン現象を促進させるように、ライン状液体２４を乾燥させる際の条件設定を行うことが好ましい。すなわち、透明基板１上に配置されたライン状液体２４の乾燥は、中央部に比べて両縁２５ａ、２５ｂにおいて速く、ライン状液体２４の両縁２５ａ、２５ｂに導電性材料の局所的な堆積が起こる。このように堆積した導電性材料により、ライン状液体２４の両縁２５ａ、２５ｂが固定化された状態となり、それ以降の乾燥に伴うライン状液体２４の幅方向の収縮が抑制される。

ライン状液体２４では、両縁２５ａ、２５ｂでの蒸発により失った液体を補うように中央部から両縁に向かう流動が形成される。この流動によって、さらに導電性材料が両縁２５ａ、２５ｂに運ばれて堆積する。この流動は、乾燥に伴うライン状液体２４の接触線の固定化と、ライン状液体２４の中央部と両縁２５ａ、２５ｂとの蒸発量の差に起因する。そのため、この流動を促進させるように、導電性材料の濃度、ライン状液体２４と透明基板１との接触角、ライン状液体２４の液量、透明基板１の加熱温度、ライン状液体２４の配置密度、又は温度、湿度、気圧の環境因子等の条件を設定することが好ましい。

その結果、図７（ｃ）に示すように、透明基板１上に、導電性材料を含む細線２３ａ、２３ｂが形成される。これら細線２３ａ、２３ｂは、ライン状液体２４の両方の縁２５ａ、２５ｂに対応する位置に形成される。すなわち、１本のライン状液体２４から、互いに平行な２本の細線２３ａ、２３ｂが形成される。以下の説明では、２本の細線２３ａ、２３ｂを、平行線パターン２７という場合がある。

以上のようにして形成された細線２３ａ、２３ｂには、電解メッキを施す前に、焼成処理を施すことも好ましい。

例えば図５（ｂ）及び（ｃ）に示したように、被メッキ面７１の導電部を、互いに交差する導電性細線により形成する場合は、まず、第１の方向に沿って第１のライン状液体２４を形成し、これを乾燥させて第１の方向に沿う第１の平行線パターン２７を形成し、次いで、第１の平行線パターン２７を跨ぐように、第１の方向に対して交差する第２の方向に沿って第２のライン状液体２４を形成し、これを乾燥させて第２の方向に沿う第２の平行線パターン２７を形成する方法を好ましく用いることができる。

また、図６に示すように、ライン状液体を多角形パターンや円形パターンの連続であって隣接するパターンの一部同士が重なり合った形態に付与した場合には、細線２３ａ、２３ｂに電解メッキを施す前に、又は電解メッキ工程中に、多角形パターンや円形パターンの内側の細線を除去し、外側の細線のみを残すようにする。

ライン状液体２４の形成のためにインクジェットヘッドから透明基材１に吐出される液体には、導電性材料、又は導電性材料前駆体を含有させる。導電性材料前駆体は、適宜後処理を施すことによって、導電性材料に変化させることができる。

導電性材料としては、例えば、導電性微粒子、導電性ポリマー等を好ましく例示できる。

導電性微粒子としては、格別限定されないが、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等の微粒子を好ましく例示でき、中でも、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのような金属微粒子を用いると、電気抵抗が小さく、かつ腐食に強い回路パターンを形成することができるので、より好ましい。コスト及び安定性の観点から、Ａｇを含む金属微粒子が最も好ましい。これらの金属微粒子の平均粒子径は、好ましくは１〜１００ｎｍの範囲、より好ましくは３〜５０ｎｍの範囲である。

また、導電性微粒子として、カーボン微粒子を用いることも好ましい。カーボン微粒子としては、グラファイト微粒子、カーボンナノチューブ、フラーレン等を好ましく例示できる。

導電性ポリマーとしては、格別限定されないが、π共役系導電性高分子を好ましく挙げることができる。

π共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリアズレン類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類等の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、高い導電性が得られる点で、ポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。

導電性ポリマーは、より好ましくは、上述したπ共役系導電性高分子とポリアニオンとを含んでいるものである。こうした導電性ポリマーは、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを、適切な酸化剤と酸化触媒と、ポリアニオンの存在下で化学酸化重合することによって容易に製造できる。

ポリアニオンは、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。

このポリアニオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。

ポリアニオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシル基、スルホン基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホン基、一置換硫酸エステル基、カルボキシル基がより好ましい。

ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、２種以上の共重合体であってもよい。

また、化合物内にＦ（フッ素原子）を有するポリアニオンであってもよい。具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有する「ナフィオン」（Ｄｕｐｏｎｔ社製）、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなる「フレミオン」（旭硝子社製）等を挙げることができる。

これらのうち、スルホン酸を有する化合物であると、インクジェットヘッドを用いた際にインク射出安定性が特に良好であり、かつ高い導電性が得られることから、より好ましい。

さらに、これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリアニオンは、導電性に優れるという効果を奏する。

ポリアニオンの重合度は、モノマー単位が１０〜１０００００個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、５０〜１００００個の範囲がより好ましい。

導電性ポリマーとしては市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳと略す）が、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社から「ＣＬＥＶＩＯＳシリーズ」として、Ａｌｄｒｉｃｈ社から「ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ４８３０９５、５６０５９８」として、ＮａｇａｓｅＣｈｅｍｔｅｘ社から「Ｄｅｎａｔｒｏｎシリーズ」として市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社から「ＯＲＭＥＣＯＮシリーズ」として市販されている。

ライン状液体２４を形成する際に用いる、導電性材料を含有させる液体としては、水や、有機溶剤等の１種又は２種以上を組合せて用いることができる。

有機溶剤は、格別限定されないが、例えば、１，２−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、プロピレングリコールなどのアルコール類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル類等を例示できる。

また、導電性材料を含有させる液体には、界面活性剤など種々の添加剤を含有させてもよい。界面活性剤を用いることで、インクジェットヘッドを用いてライン状液体２４を形成する場合に、表面張力等を調整して吐出の安定化を図ること等が可能になる。界面活性剤としては、格別限定されないが、シリコン系界面活性剤等を用いることができる。シリコン系界面活性剤とはジメチルポリシロキサンの側鎖、又は末端をポリエーテル変性したものであり、例えば、信越化学工業製の「ＫＦ−３５１Ａ、ＫＦ−６４２」やビッグケミー製の「ＢＹＫ３４７、ＢＹＫ３４８」などが市販されている。界面活性剤の添加量は、ライン状液体２４を形成する液体の全量に対して、１重量％以下であることが好ましい。

インクジェットヘッドから透明基材１に吐出される液体における導電性材料の濃度範囲は、例えば、０．０１〔ｗｔ％〕以上１．０〔ｗｔ％〕以下の範囲に調整されることが好ましい。これにより、細線２３ａ、２３ｂの形成を安定化できる。

図８は、透明基材上に形成された平行線パターンの一例を示す一部切り欠き斜視図であり、断面は、平行線パターンの形成方向に対して直交する方向で切断した縦断面に対応する。

図８に示すように、１本のライン状液体から生成された平行線パターン２７の２本の細線２３ａ、２３ｂは、必ずしも互いに完全に独立した島状である必要はない。２本の細線２３ａ、２３ｂは、該細線２３ａ、２３ｂ間に亘って、該細線２３ａ、２３ｂの高さよりも低い高さで形成された薄膜部２８によって接続された連続体として形成されてもよい。

平行線パターン２７の細線２３ａ、２３ｂの線幅Ｗａ、Ｗｂは、前述したように、各々２０μｍ以下であることが好ましい。細線２３ａ、２３ｂの幅Ｗａ、Ｗｂとは、該細線２３ａ、２３ｂ間において導電性材料の厚みが最薄となる最薄部分の高さをＺとし、さらに該Ｚからの細線２３ａ、２３ｂの突出高さをＹ１、Ｙ２としたときに、Ｙ１、Ｙ２の半分の高さにおける細線２３ａ、２３ｂの幅として定義される。例えば、平行線パターン２７が上述した薄膜部２８を有する場合は、該薄膜部２８における最薄部分の高さをＺとすることができる。なお、各細線２３ａ、２３ｂ間における導電性材料の最薄部分の高さが０であるときは、細線２３ａ、２３ｂの線幅Ｗａ、Ｗｂは、透明基板１の表面からの細線２３ａ、２３ｂの高さＨ１、Ｈ２の半分の高さにおける細線２３ａ、２３ｂの幅とすることができる。

平行線パターン２７を構成する細線２３ａ、２３ｂの線幅Ｗａ、Ｗｂは、上述した通り極めて細いものであるため、断面積を確保して低抵抗化を図る観点で、透明基板１の表面からの細線２３ａ、２３ｂの高さＨ１、Ｈ２は高い方が望ましい。具体的には、細線２３ａ、２３ｂの高さＨ１、Ｈ２は、５０ｎｍ以上５μｍ以下の範囲であることが好ましい。

さらに、平行線パターン２７の安定性を向上する観点から、Ｈ１／Ｗａ比、Ｈ２／Ｗｂ比は、各々０．０１以上１以下の範囲であることが好ましい。

また、平行線パターン２７の細線化をさらに向上する観点から、細線２３ａ、２３ｂ間の薄膜部２８の最薄部分の高さＺが１０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。最も好ましいのは、透明性と安定性のバランスの両立を図るために、０＜Ｚ≦１０ｎｍの範囲で、薄膜部２８を備えることである。

さらに、平行線パターン２７のさらなる細線化向上のために、Ｈ１／Ｚ比、Ｈ２／Ｚ比は、各々５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましく、２０以上であることが特に好ましい。

細線２３ａ、２３ｂの配置間隔Ｉの範囲は、格別限定されず、ライン状液体２４の形成幅の設定により適宜設定することができる。例えば、配置間隔Ｉは、導電性パターン２を形成する場合には、１００μｍ以上〜１０００μｍ以下の範囲とすることが好ましく、１００μｍ以上〜５００μｍ以下の範囲とすることがさらに好ましい。

なお、細線２３ａ、２３ｂの配置間隔Ｉとは、細線２３ａ、２３ｂの各最大突出部間の距離とする。

さらに、細線２３ａと細線２３ｂとは同様の形状（同程度の断面積）とすることが好ましく、具体的には、細線２３ａと細線２３ｂの高さＨ１、Ｈ２を実質的に等しい値とすることが好ましい。これと同様に、細線２３ａと細線２３ｂの線幅Ｗａ、Ｗｂについても実質的に等しい値とすることが好ましい。

細線２３ａ、２３ｂは、必ずしも平行である必要性はなく、少なくとも細線２３ａ、２３ｂの長さ方向のある距離Ｊに亘って、細線２３ａ、２３ｂが結合していなければ良い。好ましくは、少なくとも長さ方向のある距離Ｊに亘って、細線２３ａ、２３ｂが実質的に平行であることである。

細線２３ａ、２３ｂの長さ方向の距離Ｊは、細線２３ａ、２３ｂの配置間隔Ｉの５倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることがより好ましい。距離Ｊ及び配置間隔Ｉは、ライン状液体２４の形成長さ及び形成幅に対応して設定することができる。

ライン状液体２４の形成始点と終点（長さ方向のある距離Ｊを隔てた始点と終点）では、細線２３ａ、２３ｂが接続し、連続体として形成されてもよい。

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。各実施例及び各比較例は、図１に示すように、透明基材１上の導電性パターン２及び引出配線パターン３を形成した透明面状デバイスであり、それらの構成は、以下の〔表１〕に示す通りである。

〔実施例１〕
＜インク１の調製＞
下記の組成からなるインク１を調製した。
・銀ナノ粒子の水分散液（銀ナノ粒子：４０重量％）：１．７５重量％
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル：２０重量％
・純水：残部

＜基材の調製＞
透明基材１として、簡易接着加工（表面処理）により表面エネルギーを５２ｍＮ／ｍとしたＰＥＴ基材を用いた。

＜導電性パターン２の形成＞
コニカミノルタ製インクジェットヘッド「５１２ＬＨＸ」（標準液滴容量４２ｐＬ）を取り付けたＸＹロボット（武蔵エンジニアリング製「ＳＨＯＴＭＡＳＴＥＲ３００」）と、インクジェットコントロールシステム（コニカミノルタ製「ＩＪＣＳ−１」）とを用いて、インク１を、ノズル列方向ピッチ２８２μｍ、走査方向ピッチ４５μｍとなるように透明基材１上に液滴として順次吐出した。透明基材１上において走査方向に連続的に付与された液滴を合一させることにより、複数のライン状液体２４を形成した。印字しながら透明基材１を載せたステージを７０℃に加熱し、ライン状液体２４を乾燥させる過程で周辺部に固形分を堆積させ、１本のライン状液体から機能性材料（この実施例において銀ナノ粒子）を含む２本の線分２３ａ、２３ｂにより構成された平行線パターン２７を形成した。

次に、この透明基材１上において上記の平行線パターン２７と９０°で交差するライン状液体２４を、インク１の塗布により上記と同様の方法で作成した。このライン状液体２４を乾燥させる過程で周辺部に機能性材料（この実施例において銀ナノ粒子）を選択的に堆積させ、図５（ｂ）に示す導電性パターン２を作成した。

＜インク２の調製＞
下記の組成からなるインク２を調製した。
・銀ナノ粒子の水分散液（銀ナノ粒子：４０重量％）：８０重量％
・１、２−ヘキサンジオール：２０重量％

＜引出配線パターン３の形成＞
コニカミノルタ製インクジェットヘッド「５１２ＬＨＸ」（標準液滴容量４２ｐＬ）を取り付けたＸＹロボット（武蔵エンジニアリング製「ＳＨＯＴＭＡＳＴＥＲ３００」）と、インクジェットコントロールシステム（コニカミノルタ製「ＩＪＣＳ−１」）とを用いて、透明基材１上形成された導電性パターン２に接合するようにインク２を塗布し、引出配線パターン３を作成した。このとき、接合部４と引出部５とでインクの吐出量を変えて、接合部４における各パターン２，３の総厚Ｄ１と、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２とがほぼ均一になるように制御した。引出配線の幅は約１００μｍとした。
接合部４における各パターン２，３の総厚Ｄ１は、３．０μｍであり、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２は、３．２μｍであった。

なお、厚さの測定は、接触式の膜厚計を用いて測定した（以下の各実施例及び各比較例において同様）。

〔実施例２〕
＜インク３の作製＞
下記の組成からなるインク３を調製した。
・銀ナノ粒子の水分散液（銀ナノ粒子：４０重量％）：８０重量％
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル：２０重量％
引出配線を形成するインクとして、インク２に代えて、インク３を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性パターン及び引出配線パターンを作成した。

接合部４における各パターン２，３の総厚Ｄ１は、３．０μｍであり、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２は、２．９μｍであった。

〔実施例３〕
下記の組成からなるインク４を調製した。
・銅ナノ粒子の有機溶剤分散液（銅ナノ粒子：３０重量％）：８０重量％
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル：２０重量％
引出配線を形成するインクとして、インク２に代えて、インク４を用いた以外は、実施例１と同様にして導電性パターン及び引出配線パターンを作成した。

接合部４における各パターン２，３の総厚Ｄ１は、２．９μｍであり、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２は、３．１μｍであった。

〔比較例１〕
導電性パターン２は、実施例１と同様に形成した。引出配線パターン３は、接合部４と引出部５とでインクの吐出量を調整することなく同量を塗布して作成した以外は、実施例１と同様にして作成した。

接合部４における各パターン２，３の総厚Ｄ１は、２．９μｍであり、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２は、２．１μｍであった。

〔比較例２〕
導電性パターン２は、実施例１と同様に作成した。引出配線パターン３は、スクリーン印刷により、銀（Ａｇ）ペーストを用いて作成した。線幅を約１００μｍとした。
接合部４における各パターン２，３の総厚Ｄ１は、３．２μｍであり、引出部５における引出配線パターン３の厚さＤ２は、２．４μｍであった。

〔評価〕
（折曲げ耐性）
各実施例及び各比較例の透明面状デバイスを直径５ｍｍの金属棒に１８０度に亘って巻き付け、１０００回の折曲げ試験を行った。折曲げ試験後、接合部４における引出配線パターン３と導電性パターン２との導通状態を確認した。初期状態からの抵抗変動が２０％以下のものを○（適格）、２０％から１００％のものを△（使用可能）、導通しなかったものを×（不適格）とした。

実施例１〜３は全て○、比較例１〜２は全て×であった。

（貼合せ適性）
各実施例及び各比較例の透明面状デバイスに、高透明性接着剤転写テープ「８１４６−２」（３Ｍ社製）を介して、無アルカリガラスを貼合せた。貼合せには、ラミネーターを使用した。段差が目視で確認されなかったものを○（適格）、確認されたものを×（不適格）とした。

実施例１〜３は全て○、比較例１〜２は全て×であった。

１：透明基材
２：導電性パターン
３：引出配線パターン
４：接合部
５：引出部

Claims (7)

1. 透明基材と、
   前記透明基材の表面に形成された導電性パターンと、
   前記導電性パターンよりも前記透明基材の外縁側に位置して前記透明基材の表面に形成され、接合部において該導電性パターンと積層され、該導電性パターンに電気的に接続されている引出配線パターンとを備え、
   前記接合部においては、前記引出配線パターンの下層部分のみが前記導電性パターン側に突出され、前記導電性パターンの上層部分のみが前記引出配線パターン側に庇状に突出され前記引出配線パターンの突出部分の上に積層されており、
   前記接合部における前記導電性パターン及び前記引出配線パターンが積層された総厚Ｄ１と、この接合部の外における前記引出配線パターンの厚さＤ２とは、０．８≦（Ｄ１／Ｄ２）≦１．２の関係を満たすことを特徴とする透明面状デバイス。
2. 前記導電性パターンと前記引出配線パターンとは、異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の透明面状デバイス。
3. 前記引出配線パターンは、金属材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の透明面状デバイス。
4. 透明基材の表面に導電性パターンを形成する工程と、
   前記導電性パターンが形成される領域よりも外縁側の前記透明基材の表面に引出配線パターンを形成する工程とを備え、
   前記導電性パターンを形成する工程及び前記引出配線パターンを形成する工程は、前記引出配線パターンを形成する工程を先に行い、前記引出配線パターンを形成する工程の終了後に、前記導電性パターンを形成する工程を実行し、
   前記導電性パターン及び前記引出配線パターンを接合部において、前記引出配線パターンの下層部分のみを前記導電性パターン側に突出させ、前記導電性パターンの上層部分のみを前記引出配線パターン側に庇状に突出させ前記引出配線パターンの突出部分の上に積層させて、これら各パターンを電気的に接続させ、
   前記接合部において前記導電性パターン及び前記引出配線パターンを積層させた総厚Ｄ１と、この接合部の外における前記引出配線パターンの厚さＤ２とを、０．８≦（Ｄ１／Ｄ２）≦１．２の関係を満たすようにすることを特徴とする透明面状デバイスの製造方法。
5. 前記導電性パターンと前記引出配線パターンとを、異なる材料で形成することを特徴とする請求項４記載の透明面状デバイスの製造方法。
6. 前記引出配線パターンを、金属材料により形成することを特徴とする請求項４又は５記載の透明面状デバイスの製造方法。
7. 前記導電性パターンの形成及び前記引出配線パターンの形成は、インクジェット法により行うことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の透明面状デバイスの製造方法。

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