JP5541741B2 - グラフェンを主成分とする透明導電膜を備えた転写シートとその製造方法 - Google Patents
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Description
基体シート2は、金属薄膜層3や透明導電膜層4を支持するためのものである。基体シートの2の表面は優れた平滑性と離型性を備えている。基体シート2の表面の算術平均粗さ(Ra)は、0.1nm≦Ra≦20nmであることが好ましい。これは基体シート2の算術平均粗さ(Ra)が20nmを超えると、基体シート2の上に形成される金属薄膜層3の凹凸形状が大きくなり、金属薄膜層3上に生成するグラフェンのグレインサイズが比較的小さくなる等により結晶性が低下し、グラフェンを主成分とする透明導電膜層4の導電性が低下するといった問題が発生し、反対に、算術平均粗さ(Ra)が0.1nm未満になると基体シート2表面の凹凸形状を均一にすることができず、基体シート2の離型性能が低下する問題が発生するため、被転写体に透明導電膜層を転写できなくなるといった問題が発生するからである。なお、該算術平均粗さ(Ra)は、日本工業規格(JIS)B0601−1994に準拠したものである。
本発明の金属薄膜層3は、透明導電層4の主成分であるグラフェンを基体シート2上に生成するための触媒機能と、基体シート2の平滑性を金属薄膜層3に反映させる機能を備えた層である。金属薄膜層3の材質は、銅、ニッケル、ルテニウム、鉄、コバルト、イリジウム、白金等の金属、これらの合金などが用いられる。基体シート2の平滑性を金属薄膜層3に反映させるという観点から、本発明の金属薄膜層3の厚みは、0.01〜1μmが好ましい。
また、上記のように金属薄膜層3が構成されていないと、金属薄膜層2の表面が物理的に平面でなくなるの、キャリアである電子が散乱し、導電性が低下すると考えられる。金属薄膜層3の形成方法としては、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。
本発明の透明導電膜層4は、主成分がグラフェンから構成される層である。主成分がグラフェンから構成されるとは、透明導電膜層を構成する物質のうちで、1層又は複数層のグラフェン膜が重量比で最も多くを占めることを意味する。透明導電膜層4には不純物がふくまれていてもよい。不純物としては、アモルファスカーボン、金属薄膜層4の金属等が挙げられる。金属薄膜層4の金属とは、被転写体への転写後のエッチング工程で残留する成分である。また、透明導電膜層4は、導電性を有し、可視領域の波長の光線透過率が全体として80パーセント以上となるように構成されている。なお、透明導電膜層4の厚みは、2nm以上200nm以下であることが好ましい。200nm以上であると透明導電膜層4の透明性が阻害され、反対に2nm以下であると透明導電膜層4の導電性が低下するためである。透明導電膜層4は、パターンニングされた金属薄膜層3上にのみ化学気相成長法(CVD)などにより形成される。
引き回し回路パターン層5は、透明導電膜層4で検出した電気信号を外部回路に伝えるための層であり、材質としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、パラジウムなどの金属や、該金属の粉を含む導電性インキのほか、カーボンなどの有機系導電体などを含む導電性物質が挙げられる。引き回し回路パターン層5の形成方法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、凸版印刷等の印刷法が挙げられる。引き回し回路パターン層5が、透明導電膜層4と接着層7との間に形成されていることにより、転写後の引き回し回路パターン層5上には、外部回路と電気接続するために表面に露出させる端子箇所を除き透明導電膜層4が形成されているため、透明導電膜層4が引き回し回路パターン層5を保護することとなるので、金属薄膜層3をエッチングなどで除去する際、引き回し回路パターン層5が腐食されるなどの不具合が生じにくいというメリットがある。
離型層とは、転写シート1を用いて、透明導電膜層4などを基材に転写し、基材から基体シート2を剥離するとき、基体シート2とともに基材から剥離される層であり、必要に応じて基体シート2の上に形成される。離型層6を基体シート2の上に形成することにより、基体シート2の剥離重さ(剥離に必要な力)を調整することができる。これに加えて、離型層6を基体シート2の上に形成することにより、基体シート2の表面が凹凸となっている場合であっても、離型層6が基体シート2表面の凹凸を埋めるように基体シート上に被覆するので、金属薄膜層3が形成される離型層表面の算術表面粗さ(Ra)を1nm≦Ra≦20nmとすることができる。その結果、第1実施形態に係る転写シートの場合と同様に、グラフェンを主成分とする透明導電膜層4の導電性が低下するといった問題や、離型層の離型性能が低下する問題が発生することがなくなる。離型層6の材質は、透明導電膜層4の形成時において生じる熱に耐えうる耐熱性と所定の離型性を有し、離型層6を基体シート2の上に形成したときに、離型層6の表面が平滑性に優れるようになるものであれば、特に制限はない。離型層6の材質としては、熱硬化性アクリル、熱硬化性ポリエステル、熱硬化性ウレタン、アクリル、エポキシ、メラミン、シリコン、フッ素等の樹脂が挙げられる。離型層6の形成方法としては、ロールコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ダイコート法等による塗布などが挙げられる。
接着層7は、基材と転写シート1とを接着するための層であり、必要に応じて転写シート1の表面に形成される。接着層7は、アクリル系またはビニル系樹脂などで構成され、絶縁性を有する。ここでいう絶縁性とは、例えば、本発明により作製した透明導電体11につき、透明導電体11をタッチパネルにした場合の入力操作において、位置検出の誤作動の原因となる、短絡を発生させない程度以上の絶縁性のことをいう。接着層7は、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等により転写シート1上に形成される。
本発明のマスク層は、溶媒に可溶な層である。マスク層7の材質としては、ポリビニルアルコール(PVA)や水溶性アクリル樹脂などが挙げられる。そして溶媒としては水溶液やアルコール溶液などが挙げられる。形成方法としては、オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、凸版印刷等の印刷法が挙げられる。後述するフォトレジスト法に比べ、工程数が少ない点が特徴である。
図9(c)を参照して、第3工程では、引き回し回路パターン層5の上に形成された金属薄膜層3の上にレジスト層9を形成するとともに、基体シート2の上に形成された金属薄膜層3の上にレジスト層9を部分的に形成する。レジスト層9の材質としては、アクリル、ビニル系など各種の樹脂で形成可能でありとくに限定はない。レジスト層9の形成方法は、まずスクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷、凸版印刷等の印刷法により全面形成、または上記レジスト層を備えるレジストフィルムを上記基体シート2の上に形成された金属薄膜層3に加熱と加圧で貼り合せることにより形成する。
基材10は、透明で、導電性を有さず、ある程度の硬さを有する限り、特に制限はなく、フィルム形状のものの他、三次元形状の成形品であっても構わない。基材10の材質として、例えば、ガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル、アクリル等がある。フィルム形状の基材10の厚みは、30〜200μmであることが好ましい。
表面の算術平均粗さ(Ra)が7nmである厚み25μmのポリアラミドフィルムからなる基体シート((製品名)ミクトロン (会社名)東レ株式会社)の上にポリビニルアルコール樹脂を用いて、マスク層をオフセット印刷法で部分的に形成した。上記マスク層を乾燥した後、スパッタリング法を用いて金属薄膜層(厚み100nmのCu層)を上記基体シートと上記マスク層の上に形成した。その後、水洗により上記マスク層と、上記マスク層の上に形成された金属薄膜層を除去することにより、部分的に形成された金属薄膜層を得た。そして得られたシートをチャンバー内に設置し、チャンバー内のメタンとアルゴンからなる原料ガス(分圧比メタン:アルゴン=1:1)の圧力が一定(360Pa)となるように、チャンバー内への当該原料ガスの流入速度とポンプによる排気速度を調整した。この状態で、マイクロ波プラズマCVDにより380℃、40秒の条件で、グラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成した。そして、((製品名)銀ペーストSAP−15 (会社名) サンワ化学工業株式会社)を用いて引き回し回路パターン層を透明導電膜層の上に形成し、最後に全面に接着層を形成し、転写シートを得た。
実施例2
表面の算術平均粗さ(Ra)が17nmである基体シートを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
実施例3
金属薄膜層の厚みを0.01μmとしたこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
実施例4
金属薄膜層の厚みを0.8μmとしたこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
実施例5
厚み25μmのポリアラミドフィルムからなる基体シート((製品名)ミクトロン (会社名)東レ株式会社)の上にマスク層を形成する前に、上記基体シートの上にフッ素系樹脂を用いて、表面の算術平均粗さ(Ra)が0.2nmである離型層を形成したこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
比較例1
表面の算術平均粗さ(Ra)が20nmである離型層を形成し、金属薄膜層の厚みを0.9μmとしたこと以外は、実施例5と同様の操作をして、転写シートを得た。
比較例2
表面の算術平均粗さ(Ra)が22nmである基体シートを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
比較例3
金属薄膜層の厚みを0.007μmとしたこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
比較例4
表面の算術平均粗さを20nmとし、金属薄膜層の厚みを0.9μmとしたこと以外は、実施例1と同様の操作をして、転写シートを得た。
比較例5
金属薄膜層の厚みを1.3μmとしたこと以外は、実施例5と同様の操作をして、転写シートを得た。
基体シートまたは離型層の表面粗さは、株式会社小坂研究所製F3500D)を用いて、(JIS)B0601−1994に準ずる方法により測定した。その結果を図11に示す。
実施例1〜5、および比較例1〜5で得られた転写シートの離型性について、透明導電物について以下のように評価した。評価方法は、また、実施例1〜5及び実施例1〜5の転写シートを200μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに貼着し、基体シート又は基体シートおよび離型層を上記ポリエチレンテレフタレートフィルムから剥離したのち、基体シート又は離型層の上に残存していた金属薄膜層の割合を測定することにより行った。その結果を図11に示す。
○:1cm2中0.02cm2未満で金属薄膜層が基体シート又は離型層に付着していた。
△:1cm2中0.02cm2以上0.1cm2未満で金属薄膜層が基体シート又は離型層に付着していた。
実施例1〜5、および比較例1〜5の転写シートを用いて作成した透明導電物について、導電性のばらつき度合いを以下のように評価した。評価方法は、パターンニングした透明導電膜層において同一形状の任意の端子間抵抗を10回測定し、得られた抵抗値の標準偏差を算出し、以下のように評価した。その結果を図11に示す。
○:平均値±1σ(標準偏差)以内
△:平均値±2σ(標準偏差)以内
×:平均値±2σ(標準偏差)を超える
実施例1〜5、および比較例1〜5の転写シートを用いて作成した透明導電物の導電性について以下のように評価した。評価方法は、三菱油化(株)製表面抵抗計(ロレスタIP)により膜表面の表面抵抗値を測定した。その結果を図11に示す。
○:表面抵抗値が200Ω/□未満
△:表面抵抗値が200Ω/□以上、500Ω/□以下
×:表面抵抗値が500Ω/□を越える
実施例1〜5、および比較例1〜5の転写シートを用いて作成した透明導電物の透明性について以下のように評価した。評価方法は、JIS−K−7361に順じ、全光線透過率を(株)村上色彩技術研究所のヘイズメータHR−100で評価した。その結果を図11に示す。
○:全光線透過率90%以上
△:全光線透過率80%以上90%未満
2 基体シート
3 金属薄膜層
4 透明導電膜層
5 引き回し回路パターン層
6 離型層
7 接着層
8 マスク層
9 レジスト層
10 基材
11 透明導電体
Claims (16)
- 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シートと、
前記基体シートの上に部分的又は全面に形成され厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に形成されグラフェンを主成分とする透明導電膜層と、
前記透明導電膜層の一部上に形成される引き回し回路パターン層と、
を備える転写シート。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シートと、
前記基体シートの上に部分的又は全面に形成され厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に形成され、グラフェンを主成分とする透明導電膜層と、
前記透明導電膜層と前記金属薄膜層の端面形状に沿うようにして、前記透明導電膜層の端部から前記基体シートに亘って連続的に形成される引き回し回路パターン層と、
を備える転写シート。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シートと、
前記基体シートの上に部分的又は全面に形成され厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に部分的に形成され、グラフェンを主成分とする透明導電膜層と、
前記透明導電膜層の端面形状に沿うようにして、前記透明導電膜層の端部から前記金属薄膜層に亘って連続的に形成される引き回し回路パターン層と、
を備える転写シート。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シートと、
前記基体シートの上に部分的に形成される引き回し回路パターン層と、
前記引き回し回路パターン層の上と、前記基体シート上の引き回し回路が形成されていない領域に前記基体シートの平滑性を反映するように部分的又は全面的に形成され、厚さが0.01〜1μmである金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に形成されグラフェンを主成分とする透明導電膜層と、
を備える転写シート。
- 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シートと、
前記基体シートの上に部分的又は全面に形成され厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の一部分に形成される引き回し回路パターン層と、
前記引き回し回路パターン層と並設するよう前記金属薄膜層の上に形成されるグラフェンを主成分とする透明導電膜層と、
を備える転写シート。 - 前記基体シートの上に離型層を備える請求項1〜5のいずれかに記載される転写シート。
- 前記金属薄膜層の上に接着層を備える請求項1〜6のいずれかに記載される転写シート。
- 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上の一部分にマスク層をパターン形成する工程と、
前記基体シートの前記マスク層の形成されていない領域の一部に引き回し回路パターン層を形成する工程と、
前記基体シートの前記マスク層と前記引き回し回路パターン層の形成されていない領域に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記マスク層をその上に形成された前記金属薄膜層の一部とともに剥離除去し、前記金属薄膜層を前記基体シート上に部分的に形成する工程と、
前記部分的に形成された金属薄膜層と前記引き回し回路パターン層の上とにグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程とを、
備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上の一部分に引き回し回路パターン層を形成する工程と、
前記基体シート上の前記引き回し回路パターン層が形成されていない領域と前記引き回し回路パターン層上、又は前記基体シート上の前記引き回し回路パターン層が形成されていない領域のみにマスク層を部分的に形成する工程と、
前記基体シート上の前記マスク層と前記引き回し回路パターン層が形成されていない領域と、前記マスク層上と、前記引き回し回路パターン層の上に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記マスク層をその上に形成された前記金属薄膜層の一部とともに剥離除去し、前記金
属薄膜層を前記基体シート上に部分的に形成する工程と、
前記部分的に形成した金属薄膜層上と前記引き回し回路パターン層上にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程とを、
備える転写シートの製造方法。
- 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上にマスク層を部分的に形成する工程と、
前記基体シート上のマスク層が形成されていない領域と、前記マスク層に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記金属薄膜層が形成された基体シート上の前記マスク層が形成されていない領域に引き回し回路パターン層を形成する工程と、
前記マスク層をその上に形成された前記金属薄膜層の一部とともに剥離除去し、前記金属薄膜層を前記基体シート上に部分的に形成する工程と、
前記部分的に形成された金属薄膜層上と前記引き回し回路パターン層上にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上にマスク層を部分的に形成する工程と、
前記基体シート上の前記マスク層が形成されていない領域と、前記マスク層上に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記マスク層をその上に形成された前記金属薄膜層の一部とともに剥離除去し、前記金属薄膜層を前記基体シート上に部分的に形成する工程と、
前記部分的に形成した前記金属薄膜層上にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
前記透明導電膜層の上に引き回し回路パターン層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上にマスク層を部分的に形成する工程と、
前記基体シート上のマスク層が形成されていない領域と、前記マスク層に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記マスク層をその上に形成された前記金属薄膜層の一部とともに剥離除去し、前記金属薄膜層を前記基体シート上に部分的に形成する工程と、
前記基体シート上の前記剥離除去された前記マスク層が形成されていた領域、又は前記領域と前記基体シートの上に部分的に形成された前記金属薄膜層に引き回し回路パターン層を形成する工程と、
前記基体シートの上に部分的に形成された前記金属薄膜層であって前記引き回し回路層が形成されていない箇所にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上に引き回し回路パターン層を部分的に形成する工程と、
前記基体シートの前記引き回し回路パターン層が形成されていない領域と前記引き回し回路パターン層の上に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記金属薄膜層上の一部分にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層が形成されていない部分の前記金属薄膜層を除去したのち、前記レジスト層を剥離除去し、前記金属薄膜層を前記基体シートまたは前記引き回し回路パターン層の上に部分的に形成する工程と、
前記基体シートまたは前記引き回し回路パターン層の上に部分的に形成された前記金属薄膜層上にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記金属薄膜層の上に引き回し回路パターン層を部分的に形成する工程と、
前記金属薄膜層の前記引き回し回路パターン層が形成されていない領域にレジスト層を部分的に形成する工程と
前記レジスト層が形成されていない箇所の前記金属薄膜層を除去したのち、前記レジスト層を剥離除去し、前記金属薄膜層を前記基体シート上に部分的に形成する工程と、
前記部分的に形成した前記金属薄膜層上にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記金属薄膜層上にレジスト層を部分的に形成する工程と、
前記金属薄膜層の前記レジスト層が形成されていない箇所の前記金属薄膜層を除去したのち、前記レジスト層を剥離除去して、前記基体シートの上に前記金属薄膜層を部分的に形成する工程と、
前記基体シートの上に部分的に形成された前記金属薄膜層の上にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
前記透明導電膜層の上に引き回し回路パターン層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。 - 表面の算術平均粗さ(Ra)が17nm以下である基体シート上に厚さが、0.01〜1μmである金属薄膜層を形成する工程と、
前記金属薄膜層の上にレジスト層を部分的に形成する工程と、
前記金属薄膜層の前記レジスト層が形成されていない箇所の前記金属薄膜層を除去したのち、前記レジスト層を剥離除去して、前記金属薄膜層を前記基体シートの上に部分的に形成する工程と、
前記金属薄膜層の上に引き回し回路パターン層を部分的に形成する工程と、
前記金属薄膜層の前記引き回し回路パターン層が形成されていない領域にグラフェンを主成分とする透明導電膜層を形成する工程と、
を備える転写シートの製造方法。
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