JP2014021401A - 導電性光学素子、入力素子、および表示素子 - Google Patents

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惣銘 遠藤
Yutaka Wada
豊 和田
Tomoo Fukuda
智男 福田
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Abstract

【課題】優れた光学特性を有する導電性光学素子を提供する。
【解決手段】導電性光学素子は、基体と、基体の表面に可視光の波長以下の微細ピッチで多数配置された構造体と、構造体上に形成された透明導電層とを備える。透明導電層が、構造体の形状に倣った形状を有する。構造体の屈折率xとアスペクト比yが、y≧−1.785x+3.238、およびy≦0.686の関係式を満たす。
【選択図】図1

Description

本技術は、導電性光学素子、入力素子、および表示素子に関する。詳しくは、反射防止機能を有する導電性光学素子に関する。
電子ペーパーなどの表示装置、およびタッチパネルなどの入力装置には、透明導電層を基体の平坦面上に形成した導電性光学素子が用いられている。この導電性光学素子に使用されている透明導電層の材料としては、高屈折率材料(例えばITO(Indium Tin Oxide))が用いられている。このため、透明導電層の厚さによっては反射率が高くなってしまい、表示装置および入力装置の品質を損ねてしまうことがある。
従来、導電性光学素子の透過特性を向上するためには、光学多層膜を形成する技術が用いられている。例えば特許文献1では、基材と透明導電層との間に光学多層膜を設けたタッチパネル用の導電性光学素子が提案されている。この光学多層膜は、屈折率の異なる複数の誘電体膜を順次積層して形成されている。しかし、この技術では、光学特性が十分ではない。ここで、光学特性とは、ITO膜の有無の反射特性および/または透過特性を示す。
特開2003−136625号公報
したがって、本技術の目的は、優れた光学特性を有する導電性光学素子、入力素子、および表示素子を提供することにある。
本技術は、
基体と、
基体の表面に可視光の波長以下の微細ピッチで多数配置された構造体と、
構造体上に形成された透明導電層と
を備え、
透明導電層が、構造体の形状に倣った形状を有し、
構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(1)および(2)を満たす導電性光学素子である。
y≧−1.785x+3.238 ・・・(1)
y≦0.686 ・・・(2)
本技術に係る導電性光学素子は、入力素子および表示素子などに適用して好適なものである。
本技術において、構造体の底面の形状は、楕円または円であることが好ましい。本技術において、楕円、円(真円)、球体、楕円体などの形状には、数学的に定義される完全な楕円、円、球体、楕円体のみならず、多少の歪みが付与された楕円、円、球体、楕円体などの形状も含まれる。
本技術において、構造体は、凸状または凹状を有し、所定の格子状に配置されていることが好ましい。格子状としては、四方格子状もしくは準四方格子状、または六方格子状もしくは準六方格子状を用いることが好ましい。
本技術において、同一トラック内における構造体の配置ピッチP1は、隣接する2つのトラック間における構造体の配置ピッチP2よりも長いことが好ましい。このようにすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体の充填率を向上することができるので、光学特性を更に向上することができる。
本技術において、各構造体が、基体表面において六方格子パターン、または準六方格子パターンを形成している場合には、同一トラック内における構造体の配置ピッチをP1、隣接する2つのトラック間における構造体の配置ピッチをP2としたとき、比率P1/P2が、1.00≦P1/P2≦1.1、または1.00<P1/P2≦1.1の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体の充填率を向上することができるので、光学特性を更に向上することができる。
本技術において、各構造体が、基体表面において六方格子パターン、または準六方格子パターンを形成している場合には、各構造体は、トラックの延在方向に長軸方向を有し、中央部の傾きが先端部および底部の傾きよりも急峻に形成された楕円錐または楕円錐台形状であることが好ましい。このような形状にすることで、光学特性を更に向上することができる。
本技術において、各構造体が、基体表面において六方格子パターン、または準六方格子パターンを形成している場合には、トラックの延在方向における構造体の高さまたは深さは、トラックの列方向における構造体の高さまたは深さよりも小さいことが好ましい。このような関係を満たさない場合には、トラックの延在方向の配置ピッチを長くする必要が生じるため、トラックの延在方向における構造体の充填率が低下する。このように充填率が低下すると、光学特性の低下を招く傾向がある。
本技術において、構造体が、基体表面において四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成している場合には、同一トラック内における構造体の配置ピッチP1は、隣接する2つのトラック間における構造体の配置ピッチP2よりも長いことが好ましい。このようにすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体の充填率を向上することができるので、光学特性を更に向上することができる。
構造体が、基体表面において四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成している場合には、同一トラック内における構造体の配置ピッチをP1、隣接する2つのトラック間における構造体の配置ピッチをP2としたとき、比率P1/P2が、1.4<P1/P2≦1.5の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体の充填率を向上することができるので、光学特性を更に向上することができる。
構造体が、基体表面において四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成している場合には、各構造体は、トラックの延在方向に長軸方向を有し、中央部の傾きが先端部および底部の傾きよりも急峻に形成された楕円錐または楕円錐台形状であることが好ましい。このような形状にすることで、光学特性を更に向上することができる。
構造体が、基体表面において四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成している場合には、トラックに対して45度方向または約45度方向における構造体の高さまたは深さは、トラックの列方向における構造体の高さまたは深さよりも小さいことが好ましい。このような関係を満たさない場合には、トラックに対して45度方向または約45度方向における配置ピッチを長くする必要が生じるため、トラックに対して45度方向または約45度方向における構造体の充填率が低下する。このように充填率が低下すると、光学特性の低下を招く傾向がある。
本技術において、微細ピッチで基体表面に多数配設けられた構造体が、複数列のトラックをなしていると共に、隣接する3列のトラック間において、六方格子パターン、準六方格子パターン、四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしていることが好ましい。これにより、表面における構造体の充填密度を高くすることができ、これにより、より優れた光学特性を有する導電性光学素子を得ることができる。
本技術において、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法を用いて導電性光学素子を作製することが好ましい。導電性光学素子作製用原盤を短時間で効率良く製造することができるとともに基体の大型化にも対応でき、これにより、導電性光学素子の生産性の向上を図ることができる。
本技術では、可視光の波長以下の平均波長を有する凹凸面が設けられた光学層上に、該凹凸面に倣うように所定パターンの透明導電層を形成している。また、構造体の屈折率xおよびアスペクト比yが、所定の関係式を満たしている。したがって、優れた光学特性を得ることができる。
以上説明したように、本技術によれば、優れた光学特性を有する導電性光学素子を実現できる。
図1Aは、本技術の第1の実施形態に係る導電性光学素子の構成の一例を示す断面図である。図1Bは、図1Aに示した第1の領域R1を拡大して表す拡大断面図である。図1Cは、図1Aに示した第2の領域R2を拡大して表す拡大断面図である。 図2Aは、複数の構造体が形成された光学層表面の一例を示す平面図である。図2Bは、図2Aに示した光学層表面の一部を拡大して表す平面図である。図2Cは、図2Aに示した光学層表面の一部を拡大して表す斜視図である。 図3は、構造体の境界が不明瞭な場合の構造体底面の設定方法について説明するための概略図である。 図4Aは、トラックの延在方向における構造体の高さを示す概略図である。図4Bは、トラックの列方向における構造体の高さを示す概略図である。 図5は、本技術の第1の実施形態に係る導電性光学素子の光学特性について説明するための概略図である。 図6Aは、ロール原盤の構成の一例を示す斜視図である。図6Bは、図6Aに示したロール原盤の一部を拡大して表す平面図である。図6Cは、図6BのトラックTにおける断面図である。 図7は、ロール原盤露光装置の構成の一例を示す概略図である。 図8A〜図8Dは、本技術の第1の実施形態に係る導電性光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図9A〜図9Dは、本技術の第1の実施形態に係る導電性光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図10Aは、本技術の第2の実施形態に係る導電性光学素子の光学層表面の一例を示す平面図である。図10Bは、図10Aに示した光学層表面の一部を拡大して表す平面図である。 図11Aは、本技術の第3の実施形態に係る導電性光学素子の構成の一例を示す断面図である。図11Bは、図11Aに示した第1の領域R1を拡大して表す拡大断面図である。図11Cは、図11Aに示した第2の領域R2を拡大して表す拡大断面図である。 図12Aは、本技術の第4の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための断面図である。図12Bは、図12Aに示した領域A1および領域A2を拡大して表す拡大断面図である。 図13Aは、図12Aに示した領域A1をさらに拡大して表す拡大断面図である。図13Bは、図12Aに示した領域A2をさらに拡大して表す拡大断面図である。 図14Aは、本技術の第4の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための分解斜視図である。図14Bは、本技術の第4の実施形態に係る情報入力装置に備えられる第1の導電性光学素子の構成の一例を説明するための分解斜視図である。 図15Aは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための断面図である。図15Bは、透明導電層が形成された凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。図15Cは、透明導電層が形成されておらず露出した凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。 図16Aは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための分解斜視図である。図16Bは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置に備えられる導電性光学素子の構成の一例を説明するための分解斜視図である。 図17Aは、本技術の第6の実施形態に係る情報表示装置の構成の一例を説明するための斜視図である。図17Bは、透明導電層が形成された凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。図17Cは、透明導電層が形成されておらず露出した凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。 図18Aは、本技術の第7の実施形態に係る情報表示装置の構成の一例を説明するための断面図である。図18Bは、透明導電層が形成された凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。図18Cは、透明導電層が形成されておらず露出した凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。 図19Aは、実施例1の導電性光学シートの反射スペクトルを示す図である。図19Bは、比較例1の導電性光学シートの反射スペクトルを示す図である。 図20は、実施例2〜11、比較例2の導電性光学シートの屈折率とアスペクト比との関係を示すグラフである。
本技術の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(構造体を六方格子状に配列した導電性光学素子の例)
2.第2の実施形態(構造体を四方格子状に配列した導電性光学素子の例)
3.第3の実施形態(構造体を両面に設けた導電性光学素子の例)
4.第4の実施形態(情報入力装置に対する導電性光学素子の第1の適用例)
5.第5の実施形態(情報入力装置に対する導電性光学素子の第2の適用例)
6.第6の実施形態(情報表示装置に対する導電性光学素子の第1の適用例)
7.第7の実施形態(情報表示装置に対する導電性光学素子の第2の適用例)
<1.第1の実施形態>
[導電性光学素子の構成]
図1Aは、本技術の第1の実施形態に係る導電性光学素子の構成の一例を示す断面図である。図1Bは、図1Aに示した第1の領域R1を拡大して表す拡大断面図である。図1Cは、図1Aに示した第2の領域R2を拡大して表す拡大断面図である。導電性光学素子1は、一主面に凹凸面Sを有する光学層(第1の光学層)2と、凹凸面S上にこの凹凸面Sに倣うように形成された透明導電層6とを備える。光学層2の凹凸面Sには、透明導電層6が形成された第1の領域R1と、透明導電層6が形成されていない第2の領域R2とが交互に設けられ、透明導電層6は所定パターンを有している。また、必要に応じて、図1A〜図1Cに示すように、透明導電層6上に形成された光学層(第2の光学層)7をさらに備える構成を採用してもよい。導電性光学素子1は可撓性を有していることが好ましい。
(光学層)
光学層2は、例えば、基体3と、基体3の表面に形成された複数の構造体4とを備える。基体3の表面に複数の構造体4を形成することにより、凹凸面Sが形成されている。構造体4と基体3とは、例えば、別成形または一体成形されている。構造体4と基体3とが別成形されている場合には、必要に応じて構造体4と基体3との間に基底層5をさらに備えるようにしてもよい。基底層5は、構造体4の底面側に構造体4と一体成形される層であり、構造体4と同様のエネルギー線硬化性樹脂組成物などを硬化してなる。
光学層7は、例えば、基体9と、基体9と透明導電層6との間に設けられた貼合層8とを備え、この貼合層8を介して基体9が透明導電層6上に貼り合わされる。光学層7はこの例に限定されるものではなく、SiO2などのセラミックコート(オーバーコート)とすることも可能である。
(基体)
基体3、9は、例えば、透明性を有する透明基体である。基体3、9の材料としては、例えば、透明性を有するプラスチック材料、ガラスなどを主成分とするものが挙げられるが、これらの材料に特に限定されるものではない。
ガラスとしては、例えば、ソーダライムガラス、鉛ガラス、硬質ガラス、石英ガラス、液晶化ガラスなど(「化学便覧」基礎編、P.I-537、日本化学会編参照)が用いられる。プラスチック材料としては、透明性、屈折率、および分散などの光学特性、さらには耐衝撃性、耐熱性、および耐久性などの諸特性の観点から、ポリメチルメタアクリレート、メチルメタクリレートと他のアルキル(メタ)アクリレート、スチレンなどといったビニルモノマーとの共重合体などの(メタ)アクリル系樹脂;ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート(CR-39)などのポリカーボネート系樹脂;(臭素化)ビスフェノールA型のジ(メタ)アクリレートの単独重合体ないし共重合体、(臭素化)ビスフェノールAモノ(メタ)アクリレートのウレタン変性モノマーの重合体及び共重合体などといった熱硬化性(メタ)アクリル系樹脂;ポリエステル特に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および不飽和ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、シクロオレフィンポリマー(商品名:アートン、ゼオノア)、シクロオレフィンコポリマーなどが好ましい。また、耐熱性を考慮したアラミド系樹脂の使用も可能である。
基体3、9としてプラスチック材料を用いる場合、プラスチック表面の表面エネルギー、塗布性、すべり性、平面性などをより改善するために、表面処理として下塗り層を設けるようにしてもよい。この下塗り層としては、例えば、オルガノアルコキシメタル化合物、ポリエステル、アクリル変性ポリエステル、ポリウレタンなどが挙げられる。また、下塗り層を設けるのと同様の効果を得るために、基体3、9の表面に対してコロナ放電、UV照射処理を行うようにしてもよい。
基体3、9がプラスチックフィルムである場合には、基体3、9は、例えば、上述の樹脂を伸延、あるいは溶剤に希釈後フィルム状に成膜して乾燥するなどの方法で得ることができる。また、基体3、9の厚さは、導電性光学素子1の用途に応じて適宜選択することが好ましく、例えば25μm〜500μm程度である。
基体3、9の形状としては、例えば、シート状、プレート状、ブロック状を挙げることができるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。ここで、シートにはフィルムが含まれるものと定義する。
(構造体)
図2Aは、複数の構造体が形成された光学層表面の一例を示す平面図である。図2Bは、図2Aに示した光学層表面の一部を拡大して表す平面図である。図2Cは、図2Aに示した光学層表面の一部を拡大して表す斜視図である。以下では、導電性光学素子1の主面の面内で互いに直交する2方向をそれぞれX軸方向、およびY軸方向とし、その主面に垂直な方向をZ軸方向と称する。構造体4は、例えば、基体3の表面に対して凸状または凹状を有し、基体3の表面に対して2次元配列されている。構造体4は、反射の低減を目的とする光の波長帯域以下の短い配置ピッチで周期的に2次元配列されていることが好ましい。このように複数の構造体4を2次元配列することで、2次元的な波面を基体2の表面に形成するようにしてもよい。
ここで、配置ピッチとは、配置ピッチP1および配置ピッチP2を意味する。なお、配置ピッチP1、P2については後述する。反射の低減を目的とする光の波長帯域は、例えば、紫外光の波長帯域、可視光の波長帯域または赤外光の波長帯域である。ここで、紫外光の波長帯域とは10nm〜360nmの波長帯域、可視光の波長帯域とは360nm〜830nmの波長帯域、赤外光の波長帯域とは830nm〜1mmの波長帯域をいう。具体的には、配置ピッチは、175nm以上350nm以下であることが好ましい。配置ピッチが175nm未満であると、構造体4の作製が困難となる傾向がある。一方、配置ピッチが350nmを超えると、可視光の回折が生じる傾向がある。
複数の構造体4は、基体3の表面において複数列のトラックT1,T2,T3,・・・(以下総称して「トラックT」ともいう。)をなすような配置形態を有する。本技術において、トラックとは、構造体4が列をなして連なった部分のことをいう。また、列方向(列間方向)とは、基体3の成形面において、トラックの延在方向(X方向)に直交する方向のことをいう。トラックTの形状としては、直線状、円弧状などを用いることができ、これらの形状のトラックTをウォブル(蛇行)させるようにしてもよい。このようにトラックTをウォブルさせることで、外観上のムラの発生を抑制できる。
トラックTをウォブルさせる場合には、基体3上における各トラックTのウォブルは、同期していることが好ましい。すなわち、ウォブルは、シンクロナイズドウォブルであることが好ましい。このようにウォブルを同期させることで、六方格子または準六方格子の単位格子形状を保持し、充填率を高く保つことができる。ウォブルしたトラックTの波形としては、例えば、サイン波、三角波などを挙げることができる。ウォブルしたトラックTの波形は、周期的な波形に限定されるものではなく、非周期的な波形としてもよい。ウォブルしたトラックTのウォブル振幅は、例えば±10nm程度に選択される。
構造体4は、例えば、隣接する2つのトラックT間において、半ピッチずれた位置に配置されている。具体的には、隣接する2つのトラックT間において、一方のトラック(例えばT1)に配列された構造体4の中間位置(半ピッチずれた位置)に、他方のトラック(例えばT2)の構造体4が配置されている。その結果、図2Bに示すように、隣接する3列のトラック(T1〜T3)間においてa1〜a7の各点に構造体4の中心が位置する六方格子パターンまたは準六方格子パターンを形成するように構造体4が配置されている。
ここで、六方格子とは、正六角形状の格子のことをいう。準六方格子とは、正六角形状の格子とは異なり、歪んだ正六角形状の格子のことをいう。例えば、構造体4が直線上に配置されている場合には、準六方格子とは、正六角形状の格子を直線状の配列方向(トラック方向)に引き伸ばして歪ませた六方格子のことをいう。構造体4が蛇行して配列されている場合には、準六方格子とは、正六角形状の格子を構造体4の蛇行配列により歪ませた六方格子、または正六角形状の格子を直線状の配列方向(トラック方向)に引き伸ばして歪ませ、かつ、構造体4の蛇行配列により歪ませた六方格子のことをいう。
構造体4が準六方格子パターンを形成するように配置されている場合には、図2Bに示すように、同一トラック(例えばT1)内における構造体4の配置ピッチP1(例えばa1〜a2間距離)は、隣接する2つのトラック(例えばT1およびT2)間における構造体4の配置ピッチ、すなわちトラックの延在方向に対して±θ方向における構造体4の配置ピッチP2(例えばa1〜a7、a2〜a7間距離)よりも長くなっていることが好ましい。このように構造体4を配置することで、構造体4の充填密度の更なる向上を図れるようになる。
構造体4の具体的な形状としては、例えば、錐体状、柱状、針状、半球体状、半楕円体状、多角形状などが挙げられるが、これらの形状に限定されるものではなく、他の形状を採用するようにしてもよい。錐体状としては、例えば、頂部が尖った錐体形状、頂部が平坦な錐体形状、頂部に凸状または凹状の曲面を有する錐体形状が挙げられ、電気的信頼性の観点からすると、頂部に凸状の曲面を有する錐体形状が好ましいが、これらの形状に限定されるものではない。頂部に凸状の曲面を有する錐体形状としては、放物面状などの2次曲面状などが挙げられる。また、錐体状の錐面を凹状または凸状に湾曲させるようにしてもよい。後述するロール原盤露光装置(図7参照)を用いてロール原盤を作製する場合には、構造体4の形状として、頂部に凸状の曲面を有する楕円錐形状、または頂部が平坦な楕円錐台形状を採用し、それらの底面を形成する楕円形の長軸方向をトラックTの延在方向と一致させることが好ましい。
光学特性の向上の観点からすると、頂部の傾きが緩やかで中央部から底部に徐々に急峻な傾きの錐体形状が好ましい。また、光学特性の向上の観点からすると、中央部の傾きが底部および頂部より急峻な錐形形状、または、頂部が平坦な錐体形状であることが好ましい。構造体4が楕円錐形状または楕円錐台形状を有する場合、その底面の長軸方向が、トラックの延在方向と平行となることが好ましい。
構造体4は、その底部の周縁部に、頂部から下部の方向に向かってなだらかに高さが低下する曲面部4bを有することが好ましい。導電性光学素子1の製造工程において導電性光学素子1を原盤などから容易に剥離することが可能になるからである。なお、曲面部4bは、構造体4の周縁部の一部にのみ設けてもよいが、上記剥離特性の向上の観点からすると、構造体4の周縁部の全部に設けることが好ましい。
構造体4の周囲の一部または全部に突出部4aを設けることが好ましい。このようにすると、構造体4の充填率が低い場合でも、反射率を低く抑えることができるからである。突出部4aは、成形の容易さの観点からすると、隣り合う構造体4の間に設けることが好ましい。また、構造体4の周囲の一部または全部の表面を荒らし、微細の凹凸を形成するようにしてもよい。具体的には例えば、隣り合う構造体4の間の表面を荒らし、微細な凹凸を形成するようにしてもよい。また、構造体4の表面、例えば頂部に微小な穴を形成するようにしてもよい。
なお、図2Bおよび図2Cでは、各構造体4がそれぞれ同一の大きさ、形状および高さを有しているが、構造体4の形状はこれに限定されるものではなく、基体表面に2種以上の大きさ、形状および高さを有する構造体4が形成されていてもよい。
図4Aは、トラックの延在方向における構造体の高さを示す概略図である。図4Bは、トラックの列方向における構造体の高さを示す概略図である。構造体4の高さが面内方向に異方性を有していることが好ましい。これにより、導電性と光学特性とを両立することができるからである。より具体的には、トラックの延在方向における構造体4の高さH1は、列方向における構造体4の高さH2よりも小さいことが好ましい。すなわち、構造体4の高さH1、H2がH1<H2の関係を満たすことが好ましい。
構造体4の傾斜角が、基体2の表面の面内方向によって異なっていることが好ましい。これにより、導電性と光学特性とを両立することができるからである。より具体的には、トラックの延在方向における構造体4の傾斜角θ1は、列方向における構造体4の傾斜角θ2よりも緩やかであることが好ましい。
なお、構造体4のアスペクト比は全て同一である場合に限らず、各構造体4が一定の高さ分布をもつように構成されていてもよい。高さ分布を有する構造体4を設けることで、光学特性の波長依存性を低減することができる。したがって、優れた光学特性を有する導電性光学素子1を実現することができる。
ここで、高さ分布とは、2種以上の高さを有する構造体4が基体3の表面に設けられていることを意味する。例えば、基準となる高さを有する構造体4と、この構造体4とは異なる高さを有する構造体4とを基体3の表面に設けるようにしてもよい。この場合、基準とは異なる高さを有する構造体4は、例えば基体3の表面に周期的または非周期的(ランダム)に設けられる。その周期性の方向としては、例えばトラックの延在方向、列方向などが挙げられる。
構造体4の屈折率は、好ましくは1.53以上1.8以下、より好ましくは1.53以上1.75以下、さらに好ましくは1.55以上1.75以下、最も好ましくは1.6以上1.71以下の範囲内である。構造体4の屈折率が1.53未満であると、非視認性ΔYが悪化する傾向がある。一方、構造体4の屈折率が1.8を超えると、構造体4を形成する樹脂材料と基体3との間の界面反射が大きくなり、透過率が低下する。
なお、本技術においてアスペクト比は、以下の式により定義される。
アスペクト比=H/P
但し、H:構造体の高さ、P:平均配置ピッチ(平均周期)
ここで、平均配置ピッチPは以下の式により定義される。
平均配置ピッチP=(P1+P2+P2)/3
但し、P1:トラックの延在方向の配置ピッチ(トラック延在方向周期)、P2:トラックの延在方向に対して±θ方向(但し、θ=60°−δ、ここで、δは、好ましくは0°<δ≦11°、より好ましくは3°≦δ≦6°)の配置ピッチ(θ方向周期)
また、構造体4が六方格子または準六方格子パターンで配列されている場合には、構造体4の高さHは、構造体4の列方向の高さとする。構造体4のトラック延在方向(X方向)の高さは、列方向(Y方向)の高さよりも小さく、また、構造体4のトラック延在方向以外の部分における高さは列方向の高さとほぼ同一であるため、構造体4の高さを列方向の高さで代表する。但し、構造体4が凹部である場合、上記式における構造体4の高さHは、構造体4の深さHとする。
同一トラック内における構造体4の配置ピッチをP1、隣接する2つのトラック間における構造体4の配置ピッチをP2としたとき、比率P1/P2が、1.00≦P1/P2≦1.1、または1.00<P1/P2≦1.1の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体4の充填率を向上することができるので、光学特性を向上することができる。
基体表面における構造体4の充填率は、100%を上限として、65%以上、好ましくは73%以上、より好ましくは86%以上の範囲内である。充填率をこのような範囲にすることで、光学特性を向上することができる。充填率を向上させるためには、隣接する構造体4の下部同士を接合する、または、構造体底面の楕円率を調整などして構造体4に歪みを付与することが好ましい。
ここで、構造体4の充填率(平均充填率)は以下のようにして求めた値である。
まず、導電性光学素子1の表面を走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いてTop Viewで撮影する。次に、撮影したSEM写真から無作為に単位格子Ucを選び出し、その単位格子Ucの配置ピッチP1、およびトラックピッチTpを測定する(図2B参照)。また、その単位格子Ucの中央に位置する構造体4の底面の面積Sを画像処理により測定する。次に、測定した配置ピッチP1、トラックピッチTp、および底面の面積Sを用いて、以下の式より充填率を求める。
充填率=(S(hex.)/S(unit))×100
単位格子面積:S(unit)=P1×2Tp
単位格子内に存在する構造体の底面の面積:S(hex.)=2S
上述した充填率算出の処理を、撮影したSEM写真から無作為に選び出された10箇所の単位格子について行う。そして、測定値を単純に平均(算術平均)して充填率の平均率を求め、これを基体表面における構造体4の充填率とする。
構造体4が重なっているときや、構造体4の間に突出部4aなどの副構造体があるときの充填率は、構造体4の高さに対して5%の高さに対応する部分を閾値として面積比を判定する方法で充填率を求めることができる。
図3は、構造体4の境界が不明瞭な場合の充填率の算出方法について説明するための図である。構造体4の境界が不明瞭な場合には、断面SEM観察により、図3に示すように、構造体4の高さhの5%(=(d/h)×100)に相当する部分を閾値とし、その高さdで構造体4の径を換算し充填率を求めるようにする。構造体4の底面が楕円である場合には、長軸および短軸で同様の処理を行う。
構造体4が、その下部同士を重ね合うようにして繋がっていることが好ましい。具体的には、隣接関係にある構造体4の一部または全部の下部同士が重なり合っていることが好ましく、トラック方向、θ方向、またはそれら両方向において重なり合っていることが好ましい。このように構造体4の下部同士を重なり合わせることで、構造体4の充填率を向上することができる。構造体同士は、屈折率を考慮した光路長で使用環境下の光の波長帯域の最大値の1/4以下の部分で重なり合っていることが好ましい。これにより、優れた光学特性を得ることができるからである。
配置ピッチP1に対する径2rの比率((2r/P1)×100)が、好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上の範囲内である。このような範囲にすることで、構造体4の充填率を向上し、光学特性を向上できるからである。比率((2r/P1)×100)が大きくなり、構造体4の重なりが大きくなりすぎると光学特性が低下する傾向にある。したがって、屈折率を考慮した光路長で使用環境下の光の波長帯域の最大値の1/4以下の部分で構造体同士が接合されるように、比率((2r/P1)×100)の上限値を設定することが好ましい。ここで、配置ピッチP1は、図2Bに示すように、構造体4のトラック方向の配置ピッチであり、径2rは、図2Bに示すように、構造体底面のトラック方向の径である。なお、構造体底面が円形である場合、径2rは直径となり、構造体底面が楕円形である場合、径2rは長径となる。
構造体4が準六方格子パターンを形成する場合には、構造体底面の楕円率eは、100%<e<150%以下であることが好ましい。この範囲にすることで、構造体4の充填率を向上し、優れた光学特性を得ることができるからである。
(透明導電層)
透明導電層6は、構造体4の形状に倣った形状を有していることが好ましい。透明導電層6は、例えば、有機透明導電層または無機透明導電層である。有機透明導電層は、導電性高分子またはカーボンナノチューブを主成分としていることが好ましい。導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン系、ポリアニリン系、ポリピロール系などの導電性高分子材料を用いることができ、ポリチオフェン系の導電性高分子材料を用いることが好ましい。ポリチオフェン系の導電性高分子材料としては、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)にPSS(ポリスチレンスルホン酸)をドーピングしたPEDOT/PSS系の材料を用いることが好ましい。
無機透明導電層は、透明酸化物半導体を主成分としていることが好ましい。透明酸化物半導体としては、例えば、SnO2、InO2、ZnOおよびCdOなどの二元化合物、二元化合物の構成元素であるSn、In、ZnおよびCdのうちの少なくとも一つの元素を含む三元化合物、または多元系(複合)酸化物を用いることができる。透明酸化物半導体の具体例としては、例えばインジウム錫酸化物(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミドープ酸化亜鉛(AZO(Al23、ZnO))、SZO、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、酸化錫(SnO2)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、酸化インジウム亜鉛(IZO(In23、ZnO))などが挙げられる。特に、信頼性の高さ、および抵抗率の低さなどの観点から、インジウム錫酸化物(ITO)が好ましい。無機透明導電層を構成する材料は、導電性の向上の観点からすると、アモルファスと多結晶との混合状態であることが好ましい。
透明導電層6を構成する材料としては、生産性の観点からすると、導電性高分子、金属ナノ粒子、およびカーボンナノチューブからなる群より選ばれる少なくとも1種を主成分とするものが好ましい。これらの材料を主成分とすることで、高価な真空装置などを用いずに、ウエットコーティングにより透明導電層6を容易に形成することができる。
構造体4の頂部における透明導電層6の膜厚をD1、構造体4の傾斜面における透明導電層6の膜厚をD2、構造体間における透明導電層6の膜厚をD3としたときに、膜厚D1、D2、D3が、好ましくはD1>D3、より好ましくはD1>D3>D2の関係を満たしている。構造体4の頂部における透明導電層6の膜厚D1に対する、構造体間の透明導電層6の膜厚D3の比率(D3/D1)が、好ましくは0.8以下、より好ましくは0.7以下の範囲内である。比率(D3/D1)を0.8以下にすることで、比率(D3/D1)を1とした場合に比して光学特性を向上することができる。したがって、透明導電層6が形成された第1の領域R1と、透明導電層6が形成されていない第2の領域R2との反射率差ΔRを低減することができる。すなわち、所定パターンを有する透明導電層6の視認を抑制することができる。
なお、構造体4の頂部における透明導電層6の膜厚D1、構造体4の傾斜面における透明導電層6の膜厚D2、構造体間における透明導電層6の膜厚D3はそれぞれ、凹凸面Sが最も高くなる位置における透明導電層6の膜厚D1、凹凸面Sの傾斜面における透明導電層6の膜厚D2、凹凸面Sが最も低くなる位置における透明導電層6の膜厚D3と等しい。
構造体4の頂部における透明導電層6の膜厚D1は、好ましくは47nm以下、より好ましく20nm以上47nm以下、さらに好ましくは20nm以上40nm以下の範囲内である。20nm未満であると、導電性が低下する傾向がある。一方、47nmを超えると、導電性光学素子1がフィルム状を有する場合に、その可撓性が低下する傾向がある。
上述した透明導電層6の膜厚D1、D2、D3は以下のようにして求めたものである。
まず、導電性光学素子1を構造体4の頂部を含むようにトラックの延在方向に切断し、その断面をTEMにて撮影する。次に、撮影したTEM写真から、構造体4の頂部における透明導電層6の膜厚D1を測定する。次に、構造体4の傾斜面の位置のうち、構造体4の半分の高さ(H/2)の位置の膜厚D2を測定する。次に、構造体間の凹部の位置のうち、その凹部の深さが最も深くなる位置の膜厚D3を測定する。
なお、透明導電層6の膜厚D1、D2、D3が上記関係を有しているか否かは、このようにして求めた透明導電層の膜厚D1、D2、D3により確認することができる。
透明導電層6の表面抵抗は、180Ω/□以下の範囲であることが好ましい。表面抵抗が180Ω/□を超えると、導電性光学素子1をタッチパネルに適用した場合に、導電性に問題が生じる。ここで、透明導電層6の表面抵抗は、4探針法(JIS K 7194)により求めたものである。
(貼合層)
貼合層8は、例えば、アクリル系、ゴム系、シリコン系などの粘着剤を用いることができ、透明性の観点からすると、アクリル系粘着剤が好ましい。
(金属層)
表面抵抗の低減の観点から、構造体4と透明導電層6との間に、透明導電層6の下地層として金属層(導電層)をさらに設けるようにしてもよい。これにより、抵抗率を低減でき、透明導電層6を薄くすることができる、または透明導電層6だけでは導電率が十分な値に達しない場合に、導電率を補うことができる。金属層の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば数nm程度に選ばれる。金属層は導電率が高いため、数nmの膜厚で十分な表面抵抗を得ることができる。また、数nm程度であれば、金属層による吸収や反射などの光学的な影響がほとんどない。金属層を構成する材料としては、導電性が高い金属系の材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、Ag、Pt、Al、Au、Cu、Ti、Nbおよび不純物添加Siなどからなる群より選ばれた少なくとも1種が挙げられるが、導電性の高さ、および使用実績などを考慮すると、Agが好ましい。金属層だけでも表面抵抗を確保することが可能だが極端に薄い場合、金属層が島状の構造となってしまい、導通性を確保することが困難となる。その場合、島状の金属層を電気的につなぐためにも、金属層の上層の透明導電層6の形成が重要となってくる。金属層は、構造体4の形状に倣った形状を有していることが好ましい。
(誘電体層)
構造体4と透明導電層6との間に、バリア層として誘電体層をさらに設けるようにしてもよい。誘電体層の材料としては、例えば、金属の酸化物を用いることができる。金属の酸化物としては、例えば、Siの酸化物を用いることができる。誘電体層は、構造体4の形状に倣った形状を有していることが好ましい。構造体4と透明導電層6との間に誘電体層および金属層の両方を設ける場合には、誘電体層が構造体4側となり、金属層が透明導電層6側となるように、誘電体層および金属層を設けることが好ましい。
[光学特性]
以下、図5を参照しながら、第1の実施形態に係る導電性光学素子の光学特性いついて説明する。
導電性光学素子1の反射率差ΔRは以下の式により表される。
ΔR=RA−RB
A:透明導電層6が形成された第1の領域R1の反射率
B:透明導電層6が形成されてない第2の領域R2の反射率
ここで、反射率RA、RBは、透明導電層6上に光学層7が形成されている状態での値である。
導電性光学素子1の非視認性ΔYは、上述の反射率差ΔRを用いて以下の式により表される。
ΔY[%]=ΔR×V
V:視感度
透明導電層6上に光学層7が形成されている状態において、非視認性ΔY(=ΔR×V)は、好ましくは0.3%以下、より好ましくは0.2以下、最も好ましくは0.1以下の範囲内である。非視認性ΔYが0.3%を超えると、配線パターンが見えやすくなる傾向がある。
透明導電層6上に光学層7が形成されている状態において、構造体4の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(1)および(2)を満たしている。この関係を満たすことで、非視認性ΔYを0.3%以下の範囲内にすることができる。
y≧−1.785x+3.238 ・・・(1)
y≦0.686 ・・・(2)
透明導電層6上に光学層7が形成されている状態において、構造体4の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(2)および(3)を満たしている。この関係を満たすことで、非視認性ΔYを0.2%以下の範囲内にすることができる。
y≧−1.352x+2.636 ・・・(3)
y≦0.686 ・・・(2)
[ロール原盤の構成]
図6Aは、ロール原盤の構成の一例を示す斜視図である。図6Bは、図6Aに示したロール原盤の一部を拡大して表す平面図である。図6Cは、図6BのトラックT1、T3、・・・における断面図である。ロール原盤11は、上述した構成を有する導電性光学素子1を作製するための原盤、より具体的には、上述した基体表面に複数の構造体4を成形するための原盤である。ロール原盤11は、例えば、円柱状または円筒状の形状を有し、その円柱面または円筒面が基体表面に複数の構造体4を成形するための成形面とされる。この成形面には複数の構造体12が2次元配列されている。構造体12は、例えば、成形面に対して凹状を有している。ロール原盤11の材料としては、例えばガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。
ロール原盤11の成形面に配置された複数の構造体12と、上述の基体3の表面に配置された複数の構造体4とは、反転した凹凸関係にある。すなわち、ロール原盤11の構造体12の形状、配列、配置ピッチなどは、基体3の構造体4と同様である。
[露光装置の構成]
図7は、ロール原盤を作製するためのロール原盤露光装置の構成の一例を示す概略図である。このロール原盤露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
レーザー光源21は、記録媒体としてのロール原盤11の表面に着膜されたレジストを露光するための光源であり、例えば波長λ=266nmの記録用のレーザー光14を発振するものである。レーザー光源21から出射されたレーザー光14は、平行ビームのまま直進し、電気光学素子(EOM:Electro Optical Modulator)22へ入射する。電気光学素子22を透過したレーザー光14は、ミラー23で反射され、変調光学系25に導かれる。
ミラー23は、偏光ビームスプリッタで構成されており、一方の偏光成分を反射し他方の偏光成分を透過する機能をもつ。ミラー23を透過した偏光成分はフォトダイオード24で受光され、その受光信号に基づいて電気光学素子22を制御してレーザー光14の位相変調を行う。
変調光学系25において、レーザー光14は、集光レンズ26により、ガラス(SiO2)などからなる音響光学素子(AOM:Acousto-Optic Modulator)27に集光される。レーザー光14は、音響光学素子27により強度変調され発散した後、レンズ28によって平行ビーム化される。変調光学系25から出射されたレーザー光14は、ミラー31によって反射され、移動光学テーブル32上に水平かつ平行に導かれる。
移動光学テーブル32は、ビームエキスパンダ33、および対物レンズ34を備えている。移動光学テーブル32に導かれたレーザー光14は、ビームエキスパンダ33により所望のビーム形状に整形された後、対物レンズ34を介して、ロール原盤11上のレジスト層へ照射される。ロール原盤11は、スピンドルモータ35に接続されたターンテーブル36の上に載置されている。そして、ロール原盤11を回転させるとともに、レーザー光14をロール原盤11の高さ方向に移動させながら、レジスト層へレーザー光14を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザー光14の移動は、移動光学テーブル32の矢印R方向への移動によって行われる。
露光装置は、図2Bに示した六方格子または準六方格子の2次元パターンに対応する潜像をレジスト層に形成するための制御機構37を備えている。制御機構37は、フォマッター29とドライバ30とを備える。フォマッター29は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザー光14の照射タイミングを制御する。ドライバ30は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子27を制御する。
このロール原盤露光装置では、2次元パターンが空間的にリンクするように1トラック毎に極性反転フォマッター信号と回転コントロラーを同期させて信号を発生し、音響光学素子27により強度変調している。角速度一定(CAV)で適切な回転数と適切な変調周波数と適切な送りピッチでパターニングすることにより、六方格子または準六方格子パターンを記録することができる。
[導電性光学素子の製造方法]
次に、図8A〜図9Dを参照しながら、本技術の第1の実施形態に係る導電性光学素子1の製造方法について説明する。
(レジスト成膜工程)
まず、図8Aに示すように、円柱状または円筒状のロール原盤11を準備する。このロール原盤11は、例えばガラス原盤である。次に、図8Bに示すように、ロール原盤11の表面にレジスト層13を形成する。レジスト層13の材料としては、例えば有機系レジスト、および無機系レジストのいずれを用いてもよい。有機系レジストとしては、例えばノボラック系レジストや化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、1種または2種以上の金属化合物を用いることができる。
(露光工程)
次に、図8Cに示すように、ロール原盤11の表面に形成されたレジスト層13に、レーザー光(露光ビーム)14を照射する。具体的には、図7に示したロール原盤露光装置のターンテーブル36上に載置し、ロール原盤11を回転させると共に、レーザー光(露光ビーム)14をレジスト層13に照射する。このとき、レーザー光14をロール原盤11の高さ方向(円柱状または円筒状のロール原盤11の中心軸に平行な方向)に移動させながら、レーザー光14を間欠的に照射することで、レジスト層13を全面にわたって露光する。これにより、レーザー光14の軌跡に応じた潜像15が、例えば可視光波長と同程度のピッチでレジスト層13の全面にわたって形成される。
潜像15は、例えば、ロール原盤表面において複数列のトラックをなすように配置されるとともに、六方格子パターンまたは準六方格子パターンを形成する。潜像15は、例えば、トラックの延在方向に長軸方向を有する楕円形状である。
(現像工程)
次に、例えば、ロール原盤11を回転させながら、レジスト層13上に現像液を滴下して、レジスト層13を現像処理する。これにより、図8Dに示すように、レジスト層13に複数の開口部が形成される。レジスト層13をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザー光14で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、図8Dに示すように、潜像(露光部)16に応じたパターンがレジスト層13に形成される。開口部のパターンは、例えば六方格子パターンまたは準六方格子パターンなどの所定の格子パターンである。
(エッチング工程)
次に、ロール原盤11の上に形成されたレジスト層13のパターン(レジストパターン)をマスクとして、ロール原盤11の表面をエッチング処理する。これにより、図9Aに示すように、トラックの延在方向に長軸方向をもつ楕円錐形状または楕円錐台形状の凹部、すなわち構造体12を得ることができる。エッチングとしては、例えばドライエッチング、ウエットエッチングを用いることができる。このとき、エッチング処理とアッシング処理とを交互に行うことにより、例えば、錐体状の構造体12のパターンを形成することができる。
以上により、目的とするロール原盤11が得られる。
(転写工程)
次に、図9Bに示すように、ロール原盤11と、基体3上に塗布された転写材料16とを密着させた後、紫外線などのエネルギー線をエネルギー線源17から転写材料16に照射して転写材料16を硬化させた後、硬化した転写材料16と一体となった基体3を剥離する。これにより、図9Cに示すように、複数の構造体4を基体表面に有する光学層2が作製される。
エネルギー線源17としては、電子線、紫外線、赤外線、レーザー光線、可視光線、電離放射線(X線、α線、β線、γ線など)、マイクロ波、または高周波などエネルギー線を放出可能なものであればよく、特に限定されるものではない。
転写材料16としては、エネルギー線硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。エネルギー線硬化性樹脂組成物としては、紫外線硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。エネルギー線硬化性樹脂組成物が、必要に応じてフィラーや機能性添加剤などを含んでいてもよい。
紫外線硬化性樹脂組成物は、例えばアクリレートおよび開始剤を含んでいる。紫外線硬化性樹脂組成物は、例えば、単官能モノマー、二官能モノマー、多官能モノマーなどを含み、具体的には、以下に示す材料を単独または、複数混合したものである。
単官能モノマーとしては、例えば、カルボン酸類(アクリル酸)、ヒドロキシ類(2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート)、アルキル、脂環類(イソブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート)、その他機能性モノマー(2−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレンクリコールアクリレート、2−エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、2−(パーフルオロオクチル)エチル アクリレート、3−パーフルオロヘキシル−2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−パーフルオロオクチルー2−ヒドロキシプロピル アクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチル アクリレート、2−(パーフルオロー3−メチルブチル)エチル アクリレート)、2,4,6−トリブロモフェノールアクリレート、2,4,6−トリブロモフェノールメタクリレート、2−(2,4,6−トリブロモフェノキシ)エチルアクリレート)、2−エチルヘキシルアクリレートなどを挙げることができる。
二官能モノマーとしては、例えば、トリ(プロピレングリコール)ジアクリレート、トリメチロールプロパン ジアリルエーテル、ウレタンアクリレートなどを挙げることができる。
多官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどを挙げることができる。
開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンなどを挙げることができる。
フィラーとしては、例えば、無機微粒子および有機微粒子のいずれも用いることができる。無機微粒子としては、例えば、SiO2、TiO2、ZrO2、SnO2、Al23などの金属酸化物微粒子を挙げることができる。
機能性添加剤としては、例えば、レベリング剤、表面調整剤、消泡剤などを挙げることができる。基体3の材料としては、例えば、メチルメタクリレート(共)重合体、ポリカーボネート、スチレン(共)重合体、メチルメタクリレート−スチレン共重合体、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリウレタン、ガラスなどが挙げられる。
基体3の成形方法は特に限定されず、射出成形体でも押し出し成形体でも、キャスト成形体でもよい。必要に応じて、コロナ処理などの表面処理を基体表面に施すようにしてもよい。
(透明導電層の成膜工程)
次に、図9Dに示すように、複数の構造体4が形成された光学層2の凹凸面S上に、透明導電層6を成膜する。透明導電層6を成膜する際に、光学層2を加熱しながら成膜を行うようにしてもよい。透明導電層6の成膜方法としては、例えば、熱CVD、プラズマCVD、光CVDなどのCVD法(Chemical Vapor Deposition(化学蒸着法):化学反応を利用して気相から薄膜を析出させる技術)のほか、真空蒸着、プラズマ援用蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどのPVD法(Physical Vapor Deposition(物理蒸着法):真空中で物理的に気化させた材料を基板上に凝集させ、薄膜を形成する技術)を用いることができる。次に、必要に応じて、透明導電層6に対してアニール処理を施す。これにより、透明導電層6が、例えばアモルファスと多結晶との混合状態となる。
(透明導電層のパターニング工程)
次に、例えばフォトエッチングにより透明導電層6をパターニングすることで、所定パターンを有する透明導電層6を形成する。
(光学層の形成工程)
次に、必要に応じて、パターングされた透明導電層6が設けられた凹凸面S上に光学層7を形成する。
以上により、目的とする導電性光学素子1が得られる。
<2.第2の実施形態>
[導電性光学素子の構成]
図10Aは、本技術の第2の実施形態に係る導電性光学素子の光学層表面の一例を示す平面図である。図10Bは、図10Aに示した光学層表面の一部を拡大して表す平面図である。第2の実施形態に係る導電性光学素子1は、複数の構造体4が、隣接する3列のトラックT間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている点において、第1の実施形態のものとは異なっている。
ここで、四方格子とは、正四角形状の格子のことをいう。準四方格子とは、正四角形状の格子とは異なり、歪んだ正四角形状の格子のことをいう。例えば、構造体4が直線上に配置されている場合には、準四方格子とは、正四角形状の格子を直線状の配列方向(トラック方向)に引き伸ばして歪ませた四方格子のことをいう。構造体4が蛇行して配列されている場合には、準四方格子とは、正四角形状の格子を構造体4の蛇行配列により歪ませた四方格子をいう。または、正四角形状の格子を直線状の配列方向(トラック方向)に引き伸ばして歪ませ、かつ、構造体4の蛇行配列により歪ませた四方格子のことをいう。
同一トラック内における構造体4の配置ピッチP1は、隣接する2つのトラック間における構造体4の配置ピッチP2よりも長いことが好ましい。また、同一トラック内における構造体4の配置ピッチをP1、隣接する2つのトラック間における構造体4の配置ピッチをP2としたとき、P1/P2が1.4<P1/P2≦1.5の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体4の充填率を向上することができるので、光学特性を向上することができる。また、トラックに対して45度方向または約45度方向における構造体4の高さまたは深さは、トラックの延在方向における構造体4の高さまたは深さよりも小さいことが好ましい。
同一トラック内における構造体3の配置ピッチP1は、隣接する2つのトラック間における構造体3の配置ピッチP2よりも長いことが好ましい。また、トラックTに対して±θ方向における構造体3の高さまたは深さは、他の方向の構造体3の高さまたは深さよりも小さいことが好ましい。但し、θ=45°−δ、ここで、δは、好ましくは0°<δ≦11°、より好ましくは3°≦δ≦6°である。より具体的には、トラックに対して±45度方向または±約45度方向における構造体3の高さまたは深さは、トラックの延在方向における構造体3の高さまたは深さよりも小さいことが好ましい。
構造体4の傾斜角が、基体2の表面の面内方向によって異なっていることが好ましい。より具体的には、トラックTに対して±θ方向における構造体3の傾斜角θ2は、トラックの延在方向における構造体4の傾斜角θ1よりも緩やかであることが好ましい。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<第3の実施形態>
図11Aは、本技術の第3の実施形態に係る導電性光学素子の構成の一例を示す断面図である。図11Bは、図11Aに示した第1の領域R1を拡大して表す拡大断面図である。図11Cは、図11Aに示した第2の領域R2を拡大して表す拡大断面図である。第3の実施形態に係る導電性光学素子10は、両主面に凹凸面S1、S2を有する光学層(第1の光学層)2と、凹凸面S1上にこの凹凸面S1に倣うように形成された透明導電層61と、凹凸面S2上にこの凹凸面S2に倣うように形成された透明導電層62とを備える。
光学層2の凹凸面S1には、透明導電層61が形成された第1の領域R1と、透明導電層6が形成されていない第2の領域R2とが交互に設けられ、透明導電層61は所定パターンを有している。光学層2の凹凸面S2には、透明導電層62が形成された第2の領域R2と、透明導電層6が形成されていない第1の領域R1とが交互に設けられ、透明導電層62は所定パターンを有している。所定パターンを有する透明導電層61と透明導電層62とは、例えば互いの延在方向が直交する関係にある。
また、必要に応じて、図11A〜図11Cに示すように、透明導電層61上に形成された光学層(第2の光学層)7をさらに備える構成を採用してもよい。導電性光学素子10は可撓性を有していることが好ましい。
<4.第4の実施形態>
図12Aは、本技術の第4の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための断面図である。図12Aに示すように、情報入力装置101は、表示装置102の表示面上に設けられる。情報入力装置101は、例えば貼合層111により表示装置102の表示面に貼り合わされている。情報入力装置101が適用される表示装置102は特に限定されるものではないが、例示するならば、液晶ディスプレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、プラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)ディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(Surface-conduction Electron-emitter Display:SED)などの各種表示装置が挙げられる。
情報入力装置101は、いわゆる投影型静電容量方式タッチパネルであり、第1の導電性光学素子11と、第1の導電性光学素子11上に設けられた第2の透明導電層12と、第2の透明導電層12上に設けられた光学層7とを備える。第1の導電性光学素子11と第2の透明導電層12とは、第1の導電性光学素子11の透明導電層61側の面と第2の導電性光学素子12の基体3側の面とが対向するように貼合層112を介して貼り合わされている。光学層7は、貼合層8を介して基体3を第2の導電性光学素子12の透明導電層62側の面に貼り合わせることにより形成される。
図12Bは、図12Aに示した領域A1および領域A2を拡大して表す拡大断面図である。図13Aは、図12Aに示した領域A1をさらに拡大して表す拡大断面図である。図13Bは、図12Aに示した領域A2をさらに拡大して表す拡大断面図である。
図12Bに示すように、第1の導電性光学素子11の透明導電層61と第2の導電性光学素子12の透明導電層62とは、情報入力装置101の厚さ方向に重ならないように設けられていることが好ましい。すなわち、第1の導電性光学素子11の第1の領域R1と第2の導電性光学素子12の第2の領域R2とが情報入力装置101の厚さ方向に重なり、第2の導電性光学素子11の第2の領域R2と第2の導電性光学素子12の第1の領域R1とが情報入力装置101の厚さ方向に重なっていることが好ましい。このようにすることで、第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12との重ね合わせによる透過率差を低減することができる。なお、図12Aおよび図12Bでは、第1の導電性光学素子11の透明導電層61と、第2の導電性光学素子12の透明導電層62とがいずれも入力面側となるように、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の向きが設定されている場合を例として示しているが、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の向きは特に限定されるものではなく、情報入力装置101の設計に応じて適宜設定可能である。
図13Aに示すように、領域A1では、第1の導電性光学素子11の凹凸面Sには透明導電層61が形成されていないのに対して、第2の導電性光学素子12の凹凸面Sには透明導電層62が形成されていることが好ましい。また、図13Bに示すように、領域A2では、第1の導電性光学素子11の凹凸面Sには透明導電層61が形成されているのに対して、第2の導電性光学素子12の凹凸面Sには透明導電層62が形成されていないことが好ましい。
第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12としては、第1〜第2の実施形態の導電性光学素子1のうちの1種を用いることができる。すなわち、第1の導電性光学素子11の光学層21、基体31、構造体41、基底層51および透明導電層61はそれぞれ、第1〜第2の実施形態のうちの1種の光学層2、基体3、構造体4、基底層5および透明導電層6と同様である。また、第2の導電性光学素子12の光学層22、基体32、構造体42、基底層52および透明導電層62はそれぞれ、第1〜第2の実施形態のうちの1種の光学層2、基体3、構造体4、基底層5および透明導電層6と同様である。
図14Aは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための分解斜視図である。この情報入力装置101は、ITO Grid方式の投影型静電容量方式タッチパネルである。第1の導電性光学素子11の透明導電層61は、例えば、所定のパターンを有するX電極(第1の電極)である。第2の導電性光学素子12の透明導電層62は、例えば、所定のパターンを有するY電極(第2の電極)である。これらのX電極とY電極とは、例えば互いに直交する関係にある。
図14Bは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置に備えられる第1の導電性光学素子の構成の一例を説明するための分解斜視図である。なお、第2の導電性光学素子12は、透明導電層62からなるY電極の形成方向以外の点では第1の導電性光学素子11と同様であるので、分解斜視図の図示を省略する。
光学層21の凹凸面Sの領域R1には、透明導電層61からなる複数のX電極が配列されている。光学層22の凹凸面Sの領域R2には、透明導電層61からなる複数のY電極が配列されている。X軸方向に延びるX電極は、単位形状体C1をX軸方向に繰り返し連結してなる。Y軸方向に延びるY電極は、単位形状体C2をY軸方向に繰り返し連結してなる。単位形状体C1および単位形状体C2の形状としては、例えば菱形形状(ダイヤモンド形状)、三角形状、四角形状などが挙げられるが、これらの形状に限定されるものではない。
第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12とを重ね合わせた状態において、第1の導電性光学素子11の第1の領域R1と、第2の導電性光学素子12の第2の領域R2とが重ね合わされ、第1の導電性光学素子11の第2の領域R2と、第2の導電性光学素子12の第1の領域R1とが重ね合わされる。したがって、情報入力装置101を入力面側から見た場合には、単位形状体C1および単位形状体C2が重ならず、一主面に敷き詰められて細密充填された状態として見える。
<5.第5の実施形態>
図15Aは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための断面図である。図15Bは、透明導電層が形成された凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。図15Cは、透明導電層が形成されておらず露出した凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。
図15Aに示すように、情報入力装置101は、いわゆるマトリックス対向膜方式タッチパネルであり、第1の導電性光学素子11と、第2の導電性光学素子12と、貼合層121とを備える。第1の導電性光学素子1と第2の導電性光学素子12とは、互いの透明導電層61および透明導電層62が対向するように所定間各離して対向配置されている。貼合層121は、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の周縁部間に配置されて、貼合層121を介して第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の対向面の周縁部が貼り合わされる。貼合層121としては、例えば、粘着ペースト、粘着テープなどが用いられる。
情報入力装置101の両主面のうち、第2の導電性光学素子12の側の主面が情報を入力するタッチ面(情報入力面)となる。このタッチ面上にハードコート層122をさらに設けることが好ましい。タッチパネル50のタッチ面の耐擦傷性を向上することができるからである。
図15Bおよび図15Cに示すように、第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12との凹凸面Sが所定間隔離して対向配置されている。マトリックス対向膜方式タッチパネルである情報入力装置101では、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の凹凸面Sにはそれぞれ、所定パターンを有する透明導電層61および透明導電層62が形成されている。このため、情報入力装置101では、透明導電層61が形成された凹凸面Sと透明導電層62が形成された凹凸面Sとが対向する領域(図15B)、透明導電層61が形成されておらず露出した凹凸面Sと透明導電層62が形成されておらず露出した凹凸面Sとが対向する領域(図15C)、および透明導電層61または透明導電層62が形成された凹凸面Sと透明導電層61または透明導電層62が形成されておらず露出した凹凸面Sとが対向する領域(図示省略)とが存在する。
図16Aは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための分解斜視図である。図16Bは、本技術の第5の実施形態に係る情報入力装置に備えられる導電性光学素子の構成の一例を説明するための分解斜視図である。第1の導電性光学素子11の透明導電層61は、例えば、ストライプ形状を有するX電極(第1の電極)である。第2の導電性光学素子12の透明導電層61は、例えば、ストライプ形状を有するY電極(第2の電極)である。これらのX電極とY電極とが互いに対向するとともに直交するように、第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12とは対向配置される。
第5の実施形態において、上記以外のことは第5の実施形態と同様である。
<6.第6の実施形態>
図17Aは、本技術の第6の実施形態に係る情報表示装置の構成の一例を説明するための斜視図である。図17Bは、透明導電層が形成された凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。図17Cは、透明導電層が形成されておらず露出した凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。
図17Aに示すように、この情報表示装置は、パッシブマトリックス駆動方式(単純マトリックス駆動方式ともいう。)の液晶表示装置であり、第1の導電性光学素子11と、第2の導電性光学素子12と、液晶層141とを備える。第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12とは、互いの透明導電層61および透明導電層62が対向するように所定間隔離して対向配置されている。液晶層141は、所定間隔離して配置された第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12との間に設けられる。第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12としては、第1〜第2の実施形態の導電性光学素子1のうちの1種を用いることができる。すなわち、第1の導電性光学素子11の光学層21、基体31、構造体41、基底層51および透明導電層61はそれぞれ、第1〜第2の実施形態のうちの1種の光学層2、基体3、構造体4、基底層5および透明導電層6と同様である。また、第2の導電性光学素子12の光学層22、基体32、構造体42、基底層52および透明導電層62はそれぞれ、第1〜第2の実施形態のうちの1種の光学層2、基体3、構造体4、基底層5および透明導電層6と同様である。ここでは、パッシブマトリックス駆動方式の液晶表示装置に対して本技術を適用した例について説明するが、情報表示装置はこの例に限定されるものではなく、パッシブマトリックス駆動方式などの所定の電極パターンを有する情報表示装置であれば本技術を適用可能である。例えば、パッシブマトリックス駆動方式のEL表示装置などにも適用可能である。
図17Bおよび図17Cに示すように、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12との凹凸面Sが所定間隔離して対向配置されている。パッシブマトリックス駆動方式の液晶表示装置では、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の凹凸面Sにはそれぞれ、所定パターンを有する透明導電層61および透明導電層62が形成されている。このため、透明導電層61が形成された凹凸面Sと透明導電層62が形成された凹凸面Sとが対向する領域(図17B)、透明導電層61が形成されておらず露出した凹凸面Sと透明導電層62が形成されておらず露出した凹凸面Sとが対向する領域(図17C)、および透明導電層61または透明導電層62が形成された凹凸面Sと透明導電層61または透明導電層62が形成されておらず露出した凹凸面Sとが対向する領域(図示省略)とが存在する。
第1の導電性光学素子11の透明導電層61は、例えば、ストライプ形状を有するX電極(第1の電極)である。第2の導電性光学素子12の透明導電層62は、例えば、ストライプ形状を有するY電極(第2の電極)である。これらのX電極とY電極とが互いに対向するとともに直交するように、第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12とは対向配置される。
<7.第7の実施形態>
図18Aは、本技術の第7の実施形態に係る情報入力装置の構成の一例を説明するための断面図である。図18Bは、透明導電層が形成された凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。図18Cは、透明導電層が形成されておらず露出した凹凸面が対向する領域を拡大して表す断面図である。
図18Aに示すように、この情報表示装置は、いわゆるマイクロカプセル電気泳動方式の電子ペーパーであり、第1の導電性光学素子11と、第2の導電性光学素子12と、マイクロカプセル層(媒質層)151とを備える。第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12とは、互いの透明導電層61および透明導電層62が対向するように所定間隔離して対向配置されている。マイクロカプセル層151は、所定間隔離して配置された第1の導電性光学素子11と第2の導電性光学素子12との間に設けられる。
また、必要に応じて、粘着剤などの貼合層153を介して第2の導電性光学素子12をガラスなどの支持体154に貼り合わせるようにしてもよい。ここでは、マイクロカプセル電気泳動方式の電子ペーパーに対して本技術を適用した例について説明するが、電子ペーパーはこの例に限定されるものではなく、対向配置された導電性素子間に媒質層が設けられた構成であれば本技術は適用可能である。ここで、媒質には液体および固体以外に、空気などの気体も含まれる。また、媒質には、カプセル、顔料および粒子などの部材が含まれていてもよい。
マイクロカプセル電気泳動方式以外に本技術を適用可能な電子ペーパーとしては、例えばツイストボール方式、サーマルリライタブル方式、トナーディスプレイ方式、In−Plane型電気泳動方式、電子粉粒方式の電子パーパーなどが挙げられる。マイクロカプセル層151は、多数のマイクロカプセル152を含んでいる。マイクロカプセル内には、例えば、黒色粒子おび白色粒子が分散された透明な液体(分散媒)が封入されている。
第1の導電性光学素子11の透明導電層61、および第2の導電性光学素子12の透明導電層62は、電子ペーパーである情報表示装置の駆動方式に応じて所定の電極パターン状に形成されている。駆動方式としては、例えば単純マトリックス駆動方式、アクティブマトリックス駆動方式、セグメント駆動方式などが挙げられる。
図18Bおよび図18Cに示すように、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12との凹凸面Sが所定間隔離して対向配置されている。パッシブマトリックス駆動方式電子ペーパーでは、第1の導電性光学素子11および第2の導電性光学素子12の凹凸面Sにはそれぞれ、所定パターンを有する透明導電層61および透明導電層62が形成されている。このため、透明導電層61が形成された凹凸面Sと透明導電層62が形成された凹凸面Sとが対向する領域(図18B)、透明導電層61が形成されておらず露出した凹凸面Sと透明導電層62が形成されておらず露出した凹凸面Sとが対向する領域(図18C)、および透明導電層61または透明導電層62が形成された凹凸面Sと透明導電層61または透明導電層62が形成されておらず露出した凹凸面Sとが対向する領域(図示省略)とが存在する。
この第7の実施形態において、上記以外のことは、第6の実施形態と同様である。
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(高さH、配置ピッチP、アスペクト比(H/P))
以下において、導電性光学シートなどの構造体の高さH、配置ピッチP、およびアスペクト比(H/P)は次のようにして求めた。
まず、導電性光学シートを構造体の頂部を含むように切断し、その断面を透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影した。次に、撮影したTEM写真から、構造体の配置ピッチP、構造体の高さHを求めた。なお、構造体の高さHが面内方向に異方性を有している場合には、最も高い構造体の高さとした。例えば、構造体が準六方格子状に配列されている場合には、構造体の高さHは列方向の構造体の高さとした。次に、これらの配置ピッチP、および高さHを用いて、アスペクト比(H/P)を求めた。
(SiO2層およびITO層の膜厚)
以下において、SiO2層およびITO層の膜厚は次のようにして求めた。
まず、導電性光学シートを構造体の頂部を含むように切断し、その断面を透過型電子顕微鏡(TEM)にて撮影し、撮影したTEM写真から、構造体の頂部におけるSiO2層およびITO層の膜厚を測定した。
(実施例1)
まず、外径126mmのガラスロール原盤を準備し、このガラスロール原盤の表面に以下のようにしてレジスト層を着膜した。すなわち、シンナーでフォトレジストを1/10に希釈し、この希釈レジストをディッピング法によりガラスロール原盤の円柱面上に厚さ70nm程度に塗布することにより、レジスト層を着膜した。次に、記録媒体としてのガラスロール原盤を、図7に示したロール原盤露光装置に搬送し、レジスト層を露光することにより、1つの螺旋状に連なるとともに、隣接する3列のトラック間において準六方格子パターンをなす潜像がレジスト層にパターニングされた。
具体的には、準六方格子状の露光パターンが形成されるべき領域に対して、前記ガラスロール原盤表面まで露光するパワー0.50mW/mのレーザー光を照射し準六方格子状の露光パターンを形成した。なお、トラック列の列方向のレジスト層の厚さは60nm程度、トラックの延在方向のレジスト厚さは50nm程度であった。
次に、ガラスロール原盤上のレジスト層に現像処理を施して、露光した部分のレジスト層を溶解させて現像を行った。具体的には、図示しない現像機のターンテーブル上に未現像のガラスロール原盤を載置し、ターンテーブルごと回転させつつガラスロール原盤の表面に現像液を滴下してその表面のレジスト層を現像した。これにより、レジスト層が準六方格子パターンに開口しているレジストガラス原盤が得られた。
次に、ロールエッチング装置を用い、CHF3ガス雰囲気中でのプラズマエッチングを行った。これにより、ガラスロール原盤の表面において、レジスト層から露出している準六方格子パターンの部分のみエッチングが進行し、その他の領域はレジスト層がマスクとなりエッチングはされず、楕円錐形状の凹部がガラスロール原盤に形成された。この際、エッチング量(深さ)は、エッチング時間によって調整した。最後に、O2アッシングにより完全にレジスト層を除去することにより、凹形状の準六方格子パターンを有するモスアイガラスロールマスタが得られた。列方向における凹部の深さH2は、トラックの延在方向における凹部の深さH1より深かった。
次に、上記モスアイガラスロールマスタを用いて、UVインプリントにより複数の構造体を厚さ125μmのPETシート上に作製した。具体的には、上記モスアイガラスロールマスタと、紫外線硬化樹脂を塗布したPET(ポリエチレンテレフタレート)シートを密着させ、紫外線を照射し硬化させながら剥離した。これにより、以下の構造体が一主面に複数配列された光学シートが得られた。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の高さH:110nm
構造体のアスペクト比(H/P):0.44
構造体の屈折率N:1.61
次に、スパッタリング法により、複数の構造体が形成されたPETシート表面の第1の領域R1には厚さSiO2層を成膜するのに対して、第2の領域R2にはSiO2層を成膜せず複数の構造体を露出させた。
以下にSiO2層の成膜条件を示す。
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
SiO2層の膜厚:5nm
ここで、SiO2層の膜厚は構造体の頂部における膜厚である。
次に、スパッタリング法により、複数の構造体が形成されたPETシート表面の第1の領域R1にはITO層を成膜するのに対して、第2の領域R2にはITO層を成膜せず複数の構造体を露出させることにより、導電性光学シートを作製した。
以下にITO層の成膜条件を示す。
ガス種:ArガスとO2ガスとの混合ガス
ITO層の膜厚:30nm
ここで、ITO層の膜厚は構造体の頂部における膜厚である。
(アニール工程)
次に、ITO層を形成したPETシートに対して、大気中にてアニールを施すことによより、ITO層の多結晶化を促進させた。次に、この促進の状態を確認すべく、X線回折(X‐ray diffraction:XRD)でITO層を測定したところ、In23のピークが確認された。
次に、導電性光学シートを屈折率1.5のガラス基板上に、粘着シートを介してITO層側の面がガラス基板の面側になるように接着した。
以上により、目的とする導電性光学シートが作製された。
(比較例1)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例1と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:110nm
構造体のアスペクト比(H/P):0.44
構造体の屈折率N:1.50
(反射スペクトル)
まず、導電性光学シートのガラス基板を貼り合わせた側とは反対側の面に黒色テープを貼り合わせることにより、測定試料を作製した。次に、この測定試料の可視周辺の波長域(約350nm〜約800nm)における第1の領域R1および第2の領域R2の反射スペクトルを、分光光度計(日本分光株式会社製、商品名:V−550)により測定した。その結果を図19A、図19Bに示す。
(非視認性ΔY)
まず、第1の領域R1と第2の領域R2とを有する導電性光学シートのガラス基板を貼り合わせた側とは反対側の面に黒色テープを貼り合わせることにより、測定試料を作製した。次に、この測定試料の波長555nmにける第1の領域R1および第2の領域R2の反射率を、分光光度計(日本分光株式会社製、商品名:V−550)により測定した。次に、以下の式により反射率の差ΔRを算出した。
ΔR=RA−RB
A:ITO層が形成された第1の領域R1の反射率
B:ITO層が形成されてない第2の領域R2の反射率
次に、以下の式により非視認性ΔYを求めた。その結果を表1に示す。
ΔY[%]=ΔR×V
V:視感度
表1は、実施例1、比較例1の導電性光学シートの構成および非視認性を示す。
Figure 2014021401
表1、図19A、図19Bから以下のことがわかる。
構造体の屈折率Nが1.61である実施例1では、非視認性ΔY=0.1である。これに対して、構造体の屈折率Nが1.5である比較例1では、非視認性ΔY=0.51である。したがって、構造体の屈折率Nを大きくすることで、構造体の高さが低くても、非視認性ΔYを改善することができる。すなわち、透明導電層の膜厚を薄くし、導電性光学シートを低廉化できる。
(実施例2)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例1と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の高さH:124nm
構造体のアスペクト比(H/P):0.608
構造体の屈折率:1.5
(実施例3)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:111nm
構造体のアスペクト比(H/P):0.544
構造体の屈折率:1.55
(実施例4)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:93nm
アスペクト比(H/P):0.456
構造体の屈折率:1.61
(実施例5)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:78nm
アスペクト比(H/P):0.382
構造体の屈折率:1.67
(実施例6)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:66nm
アスペクト比(H/P):0.324
構造体の屈折率:1.71
(実施例7)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:114nm
アスペクト比(H/P):0.559
構造体の屈折率:1.5
(実施例8)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:97nm
アスペクト比(H/P):0.475
構造体の屈折率:1.55
(実施例9)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:74nm
アスペクト比(H/P):0.363
構造体の屈折率:1.61
(実施例10)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:140nm
アスペクト比(H/P):0.686
構造体の屈折率:1.5
(実施例11)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:140nm
アスペクト比(H/P):0.686
構造体の屈折率:1.71
(比較例2)
以下の構造体をPETシートの一主面に複数配列する以外のことは実施例2と同様にして、導電性光学シートを作製した。
構造体の配列:準六方格子
構造体の形状:釣鐘型(ほぼ回転放物面状)
構造体の構造体の高さH:110nm
アスペクト比(H/P):0.539
構造体の屈折率:1.50
(非視認性ΔY)
上述のようにして作製された導電性光学シートの非視認性ΔYを、上述の実施例1、比較例1と同様にして求めた。その結果を図20に示す。
表2は、実施例2〜11、比較例2の導電性光学シートの構成および非視認性を示す。
Figure 2014021401
図20から以下のことがわかる。
構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(1)および(2)を満たすことで、非視認性ΔYを0.3%以下の範囲内にすることができる。
y≧−1.785x+3.238 ・・・(1)
y≦0.686 ・・・(2)
構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(2)および(3)を満たすことで、非視認性ΔYを0.2%以下の範囲内にすることができる。
y≧−1.352x+2.636 ・・・(3)
y≦0.686 ・・・(2)
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
基体と、
上記基体の表面に可視光の波長以下の微細ピッチで多数配置された構造体と、
上記構造体上に形成された透明導電層と
を備え、
上記透明導電層が、上記構造体の形状に倣った形状を有し、
上記構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(1)および(2)を満たす導電性光学素子。
y≧−1.785x+3.238 ・・・(1)
y≦0.686 ・・・(2)
(2)
上記構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(2)および(3)を満たす(1)に記載の導電性光学素子。
y≧−1.352x+2.636 ・・・(3)
y≦0.686 ・・・(2)
(3)
上記構造体の屈折率が、1.53以上1.8以下の範囲内である(1)から(2)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(4)
上記構造体の屈折率が、1.55以上1.75以下の範囲内である(1)から(2)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(5)
上記構造体の傾斜角が、上記基体の表面の面内方向によって異なっている(1)から(4)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(6)
上記透明導電層が、インジウム錫酸化物、または酸化亜鉛を含んでいる(1)から(5)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(7)
上記透明導電層は、アモルファスと多結晶との混合状態である(1)から(6)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(8)
上記構造体上に形成された導電層をさらに備え、
上記導電層が、導電率が高い金属系の材料を含み、上記構造体の形状に倣った形状を有している(1)から(7)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(9)
上記金属が、Ag、Pt、Al、Au、およびCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含んでいる(8)に記載の導電性光学素子。
(10)
上記構造体上に形成された誘電体層をさらに備え、
上記誘電体層が、上記構造体の形状に倣った形状を有している(1)から(9)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(11)
上記構造体は、上記基体の表面において複数列のトラックをなすように配置されているとともに、六方格子パターン、準六方格子パターン、四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成し、
上記構造体は、上記トラックの延在方向に長軸方向を有する楕円錐または楕円錐台形状である(1)から(10)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(12)
上記透明導電層は、所定のパターンを有し、
上記基体の表面には、上記構造体上に上記透明導電層が形成された第1領域と、上記構造体上に上記透明導電層が形成されていない第2領域とを有する(1)から(10)のいずれかに記載の導電性光学素子。
(13)
(1)から(12)のいずれか1項に記載の導電性光学素子を備える入力素子。
(14)
(1)から(12)のいずれか1項に記載の導電性光学素子を備える表示素子。
1 導電性光学素子
1 第1の導電性光学素子
2 第2の導電性光学素子
2、21、22 光学層
3、31、32 基体
4、12 構造体
5、51、52 基底層
6、61、62 透明導電層
7 光学層
8 貼合層
11 ロール原盤
101 情報入力装置

Claims (14)

  1. 基体と、
    上記基体の表面に可視光の波長以下の微細ピッチで多数配置された構造体と、
    上記構造体上に形成された透明導電層と
    を備え、
    上記透明導電層が、上記構造体の形状に倣った形状を有し、
    上記構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(1)および(2)を満たす導電性光学素子。
    y≧−1.785x+3.238 ・・・(1)
    y≦0.686 ・・・(2)
  2. 上記構造体の屈折率xとアスペクト比yが、以下の関係式(2)および(3)を満たす請求項1に記載の導電性光学素子。
    y≧−1.352x+2.636 ・・・(3)
    y≦0.686 ・・・(2)
  3. 上記構造体の屈折率が、1.53以上1.8以下の範囲内である請求項1に記載の導電性光学素子。
  4. 上記構造体の屈折率が、1.55以上1.75以下の範囲内である請求項1に記載の導電性光学素子。
  5. 上記構造体の傾斜角が、上記基体の表面の面内方向によって異なっている請求項1に記載の導電性光学素子。
  6. 上記透明導電層が、インジウム錫酸化物、または酸化亜鉛を含んでいる請求項1に記載の導電性光学素子。
  7. 上記透明導電層は、アモルファスと多結晶との混合状態である請求項1に記載の導電性光学素子。
  8. 上記構造体上に形成された導電層をさらに備え、
    上記導電層が、導電率が高い金属系の材料を含み、上記構造体の形状に倣った形状を有している請求項1に記載の導電性光学素子。
  9. 上記金属が、Ag、Pt、Al、Au、およびCuからなる群より選ばれた少なくとも1種を含んでいる請求項8に記載の導電性光学素子。
  10. 上記構造体上に形成された誘電体層をさらに備え、
    上記誘電体層が、上記構造体の形状に倣った形状を有している請求項1に記載の導電性光学素子。
  11. 上記構造体は、上記基体の表面において複数列のトラックをなすように配置されているとともに、六方格子パターン、準六方格子パターン、四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成し、
    上記構造体は、上記トラックの延在方向に長軸方向を有する楕円錐または楕円錐台形状である請求項1に記載の導電性光学素子。
  12. 上記透明導電層は、所定のパターンを有し、
    上記基体の表面には、上記構造体上に上記透明導電層が形成された第1領域と、上記構造体上に上記透明導電層が形成されていない第2領域とを有する請求項1に記載の導電性光学素子。
  13. 請求項1から12のいずれか1項に記載の導電性光学素子を備える入力素子。
  14. 請求項1から12のいずれか1項に記載の導電性光学素子を備える表示素子。
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