KR102173346B1 - 도전성 필름, 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이 - Google Patents

Abstract

투명 기재와, 해당 투명 기재 상에 배치된 금속 세선 패턴을 포함하는 도전부를 갖고, 상기 금속 세선 패턴이 금속 세선으로 구성되어 있고, 상기 금속 세선을 평면에 투영했을 때, 상기 금속 세선의 투영 폭 중 최장이 되는 상기 투영 폭이, 가시광의 하한 파장 미만인, 도전성 필름.

Description

도전성 필름, 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이

본 발명은 도전성 필름, 및 그것을 사용한 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이에 관한 것이다.

종래, 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이 등의 디바이스에는, 산화인듐주석(ITO)을 사용한 투명 도전성 필름이 사용되고 있다. 그러나, ITO를 사용한 도전성 필름은, 저비용화 및 자원 절약화의 관점에서 문제가 있다.

그래서, ITO를 대신하는 도전성 필름에 대하여 다양한 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, 비특허문헌 1에는, 플라스틱 기판 상에, 최소 선폭 0.8㎛의 금속 세선을, 진공 기술을 사용하지 않고 인쇄로 제작하는 기술이 개시되어 있다. 당해 기술에서 얻어진 도전성 필름은, ITO나 은 나노 와이어, 그래핀 등을 사용하여 얻어진 다른 도전성 필름과 비교하여, 광 투과율이나 시트 저항이 우수하다고 되어 있다.

Nature Communications 7, Article number: 11402

그러나, 비특허문헌 1의 도 8a에 도시된 바와 같이, 도전성 필름을 제작하는 어느 기술에서도 시트 저항을 낮추려고 하면 광 투과율도 극단적으로 저하된다는 트레이드 오프의 문제가 존재한다. 이것은, 전력 손실을 저감시키는 관점에서 시트 저항을 저하시키려고 하면, 선폭을 굵게, 선의 두께를 두껍게 해야 하지만, 선폭을 굵게, 선의 두께를 두껍게 하면 그만큼 광 투과성이 상실된다는 것에 기인한다. 따라서, 종래 기술에 의해 시트 저항이 낮고 또한 광 투과율이 높은 도전성 필름을 제작하는 것은 불가능했다.

또한, 비특허문헌 1과 같은 금속 세선을 이용한 도전성 필름에서는, 광 투과율 확보의 관점에서 금속 세선을 밀하게 배치할 수 없다. 이러한 도전성 필름을 사용한 전자 디바이스는, 도전성 필름의 금속 세선의 위치에 소자를 배치해야 한다. 또한, 금속 세선을 밀하게 배치할 수 없기 때문에, 금속 세선의 근처는 전계가 강하고, 금속 세선에서 떨어진 곳은 전계가 약하다는 전계 불균일도 생긴다. 그 때문에, 도전성 필름의 금속 세선 밀도(피치)가 보틀넥이 되고, 터치 패널이나 화상의 고정밀도화가 도모되지 않는다는 문제가 있다. 즉, 비특허문헌 1과 같은 금속 세선을 이용한 도전성 필름에서는, 광 투과율을 확보하려고 하면 금속 세선 밀도를 낮추지 않을 수 없다는 트레이드 오프의 문제가 존재한다.

만일, 시트 저항과 광 투과율의 트레이드 오프의 문제를 해결하는 기술이 개발되면, 전력 손실이 적고, 광 투과성도 우수한 도전성 필름이 실현 가능해지고, 또한 광 투과율과 금속 세선 밀도의 트레이드 오프 문제를 해결하는 기술이 개발되면, 종래보다 고정밀도의 전자 디바이스를 제공할 수 있고, 광 투과성도 우수한 도전성 필름이 실현 가능해진다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 시트 저항이 낮고, 또한 가시광 투과율이 높은 동시에, 가시광 투과율을 유지하면서 금속 세선 피치를 작게 하는 것이 가능한 도전성 필름, 및 상기 도전성 필름을 사용한 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토했다. 그 결과, 금속 세선을 갖는 도전성 필름에 있어서, 금속 세선의 선폭을 가시광의 하한 파장 미만으로 함으로써, 금속 세선의 선폭이 가시광 파장보다 큰 경우와 상이한 광학 거동이 발현되어, 시트 저항과 가시광 투과율의 트레이드 오프 문제를 해결할 수 있음을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 이하와 같다.

〔1〕

투명 기재와,

해당 투명 기재 상에 배치된 금속 세선 패턴을 포함하는 도전부를 갖고,

상기 금속 세선 패턴이 금속 세선으로 구성되어 있고,

상기 금속 세선을 평면에 투영했을 때, 상기 금속 세선의 투영 폭 중 최장이 되는 상기 투영 폭이, 가시광의 하한 파장 미만인,

도전성 필름.

〔2〕

상기 금속 세선의 투영 폭이 360㎚ 미만인,

이전 항 〔1〕에 기재된 도전성 필름.

〔3〕

상기 투명 기재의 상기 금속 세선 패턴이 배치된 면측으로부터, 상기 금속 세선을 상기 투명 기재의 표면 상에 투영했을 때의 상기 금속 세선의 선폭을, 정면 투영 선폭으로 했을 때,

상기 금속 세선의 상기 정면 투영 선폭에 대한 상기 금속 세선의 높이로 표시되는 애스펙트비가 0.1 내지 2인,

이전 항 〔1〕 또는 〔2〕에 기재된 도전성 필름.

〔4〕

상기 도전성 필름의 가시광 투과율이 상기 금속 세선 패턴의 개구율 이상인,

이전 항 〔1〕 내지 〔3〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔5〕

상기 금속 세선 패턴의 피치가, 가시광의 상한 파장과 가시광의 하한 파장의 합보다 큰,

이전 항 〔1〕 내지 〔4〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔6〕

상기 금속 세선 패턴의 개구율이 40 내지 99％인,

이전 항 〔1〕 내지 〔5〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔7〕

상기 도전성 필름의 가시광 투과율이 80 내지 100％인,

이전 항 〔1〕 내지 〔6〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔8〕

상기 도전성 필름의 시트 저항이 0.1 내지 1000Ω/sq인,

이전 항 〔1〕 내지 〔7〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔9〕

상기 금속 세선 패턴이 메쉬 패턴인,

이전 항 〔1〕 내지 〔8〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔10〕

상기 금속 세선 패턴이 라인 패턴인,

이전 항 〔1〕 내지 〔8〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔11〕

상기 금속 세선이 도전성 성분과 비도전성 성분을 포함하는,

이전 항 〔1〕 내지 〔10〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름.

〔12〕

이전 항 〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름을 구비하는,

전자 페이퍼.

〔13〕

이전 항 〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름을 구비하는,

터치 패널.

〔14〕

이전 항 〔1〕 내지 〔11〕 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름을 구비하는,

플랫 패널 디스플레이.

본 발명에 따르면 시트 저항이 낮고, 또한 가시광 투과율이 높은 동시에, 가시광 투과율을 유지하면서 금속 세선 피치를 작게 하는 것이 가능한 도전성 필름, 및 상기 도전성 필름을 사용한 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이를 제공할 수 있다.

도 1은 메쉬 패턴을 갖는 본 실시 형태의 도전성 필름의 일 형태를 나타내는 상면도.
도 2는 메쉬 패턴을 갖는 본 실시 형태의 도전성 필름의 별도의 양태를 나타내는 상면도.
도 3은 라인 패턴을 갖는 본 실시 형태의 도전성 필름의 일 형태를 나타내는 상면도.
도 4는 라인 패턴을 갖는 본 실시 형태의 도전성 필름의 별도의 양태를 나타내는 상면도.
도 5는 금속 세선의 최장 투영 폭 W0를 설명하기 위한 금속 세선의 단면도.
도 6은 도 1의 도전성 필름의 III-III'의 부분 단면도.
도 7은 메쉬 패턴을 갖는 본 실시 형태의 도전성 필름의 개구율과 피치와의 관계를 설명하기 위한 금속 세선 패턴의 상면도.
도 8은 라인 패턴을 갖는 본 실시 형태의 도전성 필름의 개구율과 피치와의 관계를 설명하기 위한 금속 세선 패턴의 상면도.
도 9는 본 실시 형태의 도전성 필름을 구비하는 전자 페이퍼의 일 형태를 나타내는 상면도.
도 10은 본 실시 형태의 전자 페이퍼의 V-V'의 부분 단면도.
도 11은 종래의 도전성 필름을 구비하는 전자 페이퍼의 일 형태를 나타내는 상면도.
도 12는 본 실시 형태의 도전성 필름을 구비하는 터치 패널의 일 형태를 나타내는 사시도.
도 13은 본 실시 형태의 도전성 필름을 구비하는 터치 패널의 별도의 양태를 나타내는 사시도.

이하, 본 발명의 실시 형태(이하, 「본 실시 형태」라고 함)에 대해서 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

〔도전성 필름〕

본 실시 형태의 도전성 필름은, 투명 기재와, 해당 투명 기재 상에 배치된 금속 세선 패턴을 포함하는 도전부를 갖고, 상기 금속 세선 패턴이 금속 세선으로 구성되어 있고, 상기 금속 세선을 평면에 투영했을 때, 상기 금속 세선의 투영 폭 중 최장이 되는 상기 투영 폭(이하, 「최장 투영 폭 W0」라고도 함)이 가시광의 하한 파장 미만이다.

도 1에, 본 실시 형태의 도전성 필름의 일 형태로서, 금속 세선 패턴이 메쉬 패턴인 도전성 필름의 상면도를 나타낸다. 본 실시 형태의 도전성 필름(10)은, 투명 기재(11) 상에 금속 세선 패턴(12)을 포함하는 도전부(13)를 갖는다.

투명 기재(11) 상에는 도전부(13) 외에, 도전성 필름(10)의 사용 용도에 따라 컨트롤러 등에 접속하기 위한 취출 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있어도 된다. 또한, 투명 기재(11)는 편면 또는 양면에 도전부(13)를 가질 수 있고, 한쪽 면에 복수의 도전부(13)를 갖고 있어도 된다. 도전부(13)는 통전 또는 하전(대전)시킬 수 있도록 구성된 금속 세선 패턴(12)을 포함한다. 본 실시 형태의 도전성 필름(10)을 전자 디바이스에 편입시켰을 때, 도전부(13)는 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이 등의 화면 부분의 투명 전극으로서 기능한다.

금속 세선 패턴(12)은, 가시광의 하한 파장 미만의 최장 투영 폭 W0를 갖는 금속 세선(14)으로 구성된다. 도 6에, 도 1의 도전성 필름의 III-III'의 부분 단면도를 도시한다. 종래는, 금속 세선의 선폭이 가시광의 상한 파장보다 충분히 길기 때문에, 금속 세선에 닿은 가시광이 반사되어, 차광된다. 또한, 광파는 음파 등에 비교하면 파장이 매우 작기 때문에, 장해물의 배후에 파장이 회전해 들어가는 회절 각도가 작다. 그 때문에, 인접하는 개구부의 거리가 긴(금속 세선의 선폭이 가시광의 상한 파장보다 충분히 긴) 경우, 인접하는 개구부로부터의 광끼리 간섭할 일은 없다. 따라서, 종래의 금속 세선 패턴을 갖는 도전성 필름의 투명성의 향상에는 한계가 있고, 사람은 금속 세선을 시인할 수 있게 된다.

이에 비하여, 본 실시 형태에 있어서는, 금속 세선을 평면에 투영했을 때 최장이 되는 투영 폭(최장 투영 폭 W0)을 가시광의 하한 파장 미만으로 한다. 최장 투영 폭 W0가 가시광의 파장보다 작은 경우, 회절 각도가 작은 광파여도 인접하는 개구부로부터의 광끼리 간섭하여 합류할 수 있다. 또한, 최장 투영 폭 W0가 작을수록 광로차도 작기 때문에, 위상차도 생기기 어렵고, 간섭에 의해 서로 약화시키는 영향도 적다. 따라서, 금속 세선의 최장 투영 폭 W0가 가시광의 파장보다 짧은 경우, 사람은 세선을 시인하기 어렵고, 투과성은 향상하게 된다. 이와 같이, 금속 세선의 최장 투영 폭 W0가 가시광의 파장보다 짧은 경우와 긴 경우에서 생기는 현상은 완전히 상이하다.

그 때문에, 종래의 가시광의 상한 파장보다 긴 최장 투영 폭 W0를 갖는 금속 세선 패턴으로는, 예를 들어 최장 투영 폭 W0가 100㎛이며 개구율이 90％(금속 세선 패턴이 도전성 필름의 10％를 덮은 상태)인 경우와, 최장 투영 폭 W0가 200㎛이며 개구율이 90％인 경우를 비교해도, 그의 광 투과율은 동등하지만, 이에 비하여, 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 최장 투영 폭 W0가 100㎚이며 개구율이 90％(금속 세선 패턴이 도전성 필름의 10％를 덮은 상태)인 경우에 있어서는, 최장 투영 폭 W0가 100㎛이며 개구율이 90％(금속 세선 패턴이 도전성 필름의 10％를 덮은 상태)인 경우와 비교하여, 광 투과율이 높다는 결과가 된다.

100㎛의 최장 투영 폭 W0를 갖는 금속 세선을 사용하여 개구율이 90％(금속 세선 패턴이 도전성 필름의 10％를 덮은 상태)인 도전성 필름을 구성하는 경우에 비하여, 100㎚의 최장 투영 폭 W0를 갖는 금속 세선을 사용하여 개구율이 90％(금속 세선 패턴이 도전성 필름의 10％를 덮은 상태)인 도전성 필름을 구성하는 경우에는, 후자쪽이 금속 세선을 보다 많이(선간 피치를 1/1000 짧게) 배치하게 된다. 그 때문에, 금속 세선을 이용한 도전성 필름을 사용한 전자 디바이스에서는, 도전성 필름의 금속 세선의 위치에 소자를 배치해야만 하지만, 본 실시 형태의 도전성 필름에서는 금속 세선 밀도(피치)를 걱정하지 않고, 터치 패널이나 화상의 고정밀도화를 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 금속 세선을 밀하게 배치할 수 있기 때문에, 금속 세선의 근처는 전계가 강하고, 금속 세선에서 떨어진 곳은 전계가 약하다는 전계 불균일의 문제도 해소하는 것이 가능해진다.

〔투명 기재〕

투명 기재의 「투명」이라 함은, 가시광 투과율이 바람직하게는 80％ 이상인 것을 말하고, 보다 바람직하게는 90％ 이상인 것을 말하며, 더욱 바람직하게는 95％ 이상인 것을 말한다. 여기서, 가시광 투과율은 JIS R 3106:1998에 준거하여 측정할 수 있다.

투명 기재의 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 유리 등의 투명 무기 기재; 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론, 방향족 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드 등의 투명 유기 기재를 들 수 있다. 이 중에서도 비용의 관점에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하다. 또한, 내열성이라는 관점에서는, 폴리이미드가 바람직하다. 또한, 금속 배선과의 밀착성의 관점에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트가 바람직하다.

투명 기재는, 1종의 재료로 이루어진 것이어도, 2종 이상의 재료가 적층된 것이어도 된다. 또한, 2종 이상의 재료가 적층된 것인 경우, 유기 기재 또는 무기 기재끼리 적층된 것이어도, 유기 기재 및 무기 기재가 적층된 것이어도 된다.

투명 기재의 두께는, 바람직하게는 5 내지 500㎛이며, 보다 바람직하게는 10 내지 100㎛이다.

〔도전부〕

도전부는, 투명 기재 상에 배치된 금속 세선 패턴이다. 금속 세선 패턴은, 가시광의 하한 파장 미만인 최장 투영 폭 W0를 갖는 금속 세선으로 구성된다. 금속 세선의 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 금, 은, 구리, 알루미늄을 들 수 있다. 이 중에서도 비용 및 도전성의 관점에서 구리가 바람직하다.

또한, 금속 세선은, 상기 금, 은, 구리 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 도전성 성분 이외에도, 비도전성 성분을 포함해도 된다. 여기서, 도전성 성분으로서는, 도전성 금속만을 포함한다. 또한, 비도전성 성분으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 금속 산화물 및 유기 화합물을 들 수 있다. 또한, 이들 비도전성 성분으로서는, 후술하는 잉크에 포함되는 성분에서 유래되는 성분이며, 잉크에 포함되는 성분 중 소성을 거친 후의 금속 세선에 잔류하는 금속 산화물 및 유기 화합물을 들 수 있다. 도전성 성분의 함유 비율은, 바람직하게는 80질량％ 이상이며, 보다 바람직하게는 90질량％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 95질량％ 이상이다. 도전성 성분의 함유 비율의 상한은, 특별히 제한되지 않지만, 100질량％이다. 또한, 비도전성 성분의 함유 비율은, 바람직하게는 20질량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 10질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 5질량％ 이하이다. 비도전성 성분의 함유 비율의 하한은, 특별히 제한되지 않지만, 0질량％이다.

(금속 세선 패턴)

금속 세선 패턴은, 목적으로 하는 전자 디바이스의 용도에 따라 설계할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 복수의 금속 세선이 그물눈 형상으로 교차하여 형성되는 메쉬 패턴(도 1 및 2)이나, 복수의 대략 평행한 금속 세선이 형성된 라인 패턴(도 3 및 4)을 들 수 있다. 또한, 금속 세선 패턴은, 메쉬 패턴과 라인 패턴이 조합된 것이어도 된다. 메쉬 패턴의 그물눈은, 도 1에 도시된 바와 같은 정사각형 또는 직사각형이어도, 도 2에 도시된 바와 같은 마름모꼴 등의 다각형이어도 된다. 또한, 라인 패턴을 구성하는 금속 세선은 도 3에 도시된 바와 같은 직선이어도, 도 4에 도시된 바와 같은 곡선이어도 된다. 또한, 메쉬 패턴을 구성하는 금속 세선에 있어서도, 금속 세선을 곡선으로 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 금속 세선의 선폭은 가시광의 회절 및 간섭의 관점에서 정해지며, 이 관점에서, 금속 세선을 평면에 투영했을 때 최장이 되는 투영 폭(최장 투영 폭 W0)을 가시광의 하한 파장 미만으로 한다. 도 5에, 금속 세선의 최장 투영 폭 W0를 설명하기 위한 금속 세선의 단면도를 도시한다. 「최장 투영 폭 W0」란, 금속 세선을 평면에 투영하면서, 금속 세선을 길이 방향으로 회전시켰을 때 가장 넓어지는 투영 폭을 말한다. 도 5를 예로 하면, 직사각형의 단면을 갖는 금속 세선을, 세로로 투영한 경우 (a)나, 가로로 투영한 경우 (b)와 비교하여, 금속 세선을 길이 방향을 축으로 조금 회전시켜 직사각형의 대각선과 투영면이 평행해지도록 투영한 경우 (c)에 가장 투영 폭이 넓어진다. 따라서, 직사각형의 단면을 갖는 금속 세선에 있어서의 최장 투영 폭 W0는, 경우 (c)에 의해 얻어지는 투영 폭이 된다. 또한, 금속 세선이 직사각형 이외의 단면을 갖는 경우에 있어서도, 마찬가지로 최장 투영 폭 W0를 얻을 수 있다. 예를 들어, 대략 타원형의 단면을 갖는 금속 세선에 있어서도, 금속 세선을 평면에 투영하면서, 금속 세선을 길이 방향으로 회전시킴으로써 최장 투영 폭 W0를 얻을 수 있다.

또한, 금속 세선 패턴의 정면 투영 선폭 W1, 높이 H 및 피치 P는, 도 6에 도시된 바와 같이 정의된다. 피치 P는, 정면 투영 선폭 W1과 금속 세선간의 거리의 합이다. 또한, 「정면 투영 선폭 W1」은, 투명 기재(11)의 금속 세선 패턴(12)이 배치된 면측으로부터, 금속 세선(14)을 투명 기재(11)의 표면 상에 투영했을 때의 금속 세선(14)의 선폭을 말한다. 도 6을 예로 하면, 직사각형의 단면을 갖는 금속 세선(14)에 있어서는, 투명 기재(11)와 접하고 있는 금속 세선(14)의 면폭이 정면 투영 선폭 W1이 된다.

(최장 투영 폭 W0)

금속 세선을 평면에 투영했을 때, 금속 세선의 투영 폭 중, 금속 세선의 최장이 되는 투영 폭(최장 투영 폭 W0)은, 가시광의 하한 파장 미만이고, 바람직하게는 360㎚ 미만이고, 보다 바람직하게는 325㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 300㎚ 이하이고, 보다 더욱 바람직하게는 250㎚ 이하이고, 특히 바람직하게는 200㎚ 이하이다. 최장 투영 폭 W0가 미세할수록, 회절 효과에 의해 세선이 더욱 시인되기 어렵고, 투과성이 더욱 향상된다. 또한, 금속 세선의 최장 투영 폭 W0의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 10㎚ 이상이며, 보다 바람직하게는 25㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이상이다. 금속 세선의 최장 투영 폭 W0의 하한이 상기 범위 내인 것에 의해, 제조 수율이 더욱 향상되고, 금속 세선의 단선이 보다 억제되는 경향이 있다. 또한, 개구율을 동일하게 한 경우, 금속 세선의 선폭이 미세할수록, 금속 세선의 개수를 증가시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 도전성 필름의 전해 분포가 보다 균일해지고, 보다 고해상도의 디바이스를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 일부의 금속 세선에서 단선이 생겼다고 해도, 그것에 의한 영향을 다른 금속 세선이 보충할 수 있다.

(애스펙트비)

금속 세선의 정면 투영 선폭 W1에 대한 금속 세선의 높이 H로 표시되는 애스펙트비는, 바람직하게는 0.1 내지 2이며, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1.5이며, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 1이다. 금속 세선의 최장 투영 폭 W0를 가시광의 하한 파장 미만으로 하면서 애스펙트비를 높임으로써, 가시광 투과율을 저하시키지 않고 시트 저항을 더 향상시킬 수 있는 경향이 있다.

(피치)

금속 세선 패턴의 피치 P는, 바람직하게는 가시광의 상한 파장과 가시광의 하한 파장의 합보다 크다. 구체적으로는, 금속 세선 패턴의 피치 P는, 1.2㎛ 이상이며, 보다 바람직하게는 1.5㎛ 이상이며, 더욱 바람직하게는 2㎛ 이상이다. 금속 세선 패턴의 피치 P가 1.2㎛ 이상, 즉 금속 세선간의 거리가 가시광의 상한 파장 이상인 것에 의해, 가시광이 금속 세선에 의해 반사되는 것을 보다 억제할 수 있고, 투명성이 더욱 향상되는 경향이 있다. 또한, 여기서 「가시광의 상한 파장」이란 830㎚를 말하고, 「가시광의 하한 파장」이란 360㎚를 말하며, 「가시광의 상한 파장과 가시광의 하한 파장의 합」이란 1.19㎛를 말한다.

또한, 금속 세선 패턴의 피치 P는, 바람직하게는 72㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 50㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 25㎛ 이하이다. 금속 세선 패턴의 피치 P가 72㎛ 이하임으로써, 도전성 필름의 전해 분포가 보다 균일해지고, 보다 고해상도의 디바이스를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 금속 세선 패턴의 형상이 메쉬 패턴인 경우에는, 선폭 360㎚의 금속 세선 패턴의 피치를 71.8㎛로 함으로써, 개구율 99％로 할 수 있다.

또한, 금속 세선 패턴의 정면 투영 선폭 W1, 애스펙트비 및 피치는, 도전성 필름 단면을 전자 현미경 등으로 보는 것에 의해 확인할 수 있다. 또한, 피치와 개구율은 후술하는 관계식을 갖기 때문에, 한쪽을 알면 다른 한쪽을 산출할 수도 있다. 또한, 금속 세선 패턴의 선폭, 애스펙트비 및 피치를 원하는 범위로 조정하는 방법으로는, 후술하는 도전성 필름의 제조 방법에 있어서 사용하는 판의 홈을 조정하는 방법, 사용하는 잉크 중의 금속 입자의 평균 입자 직경을 몇㎚로 하는 것 등을 들 수 있다.

(개구율)

도전성 필름의 투명성 향상의 관점에서, 금속 세선 패턴의 개구율은, 바람직하게는 40％ 이상이며, 보다 바람직하게는 50％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 60％ 이상이며, 보다 더욱 바람직하게는 70％ 이상이며, 더욱 보다 바람직하게는 80％ 이상이며, 특히 바람직하게는 90％ 이상이다. 또한, 도전성 필름의 도전성 관점에서, 금속 세선 패턴의 개구율은, 바람직하게는 99％ 이하이고, 보다 바람직하게는 95％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 90％ 이하이고, 보다 더욱 바람직하게는 80％ 이하이고, 더욱 보다 바람직하게는 70％ 이하이고, 특히 바람직하게는 60％ 이하이다. 금속 세선 패턴의 개구율은, 금속 세선 패턴의 형상에 의해서도 적정한 값이 상이하다. 라인 패턴의 경우에는, 개구율 68.4％ 이상, 메쉬 패턴의 경우에는 46.8％ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 금속 세선 패턴의 개구율은, 목적으로 하는 전자 디바이스의 요구 성능(투명성 및 시트 저항)에 따라, 상기 상한값 하한값을 적절히 조합할 수 있다.

또한, 「금속 세선 패턴의 개구율」이란, 투명 기재 상의 금속 세선 패턴이 형성되어 있는 영역에 대하여 이하의 식으로 산출할 수 있다. 투명 기재 상의 금속 세선 패턴이 형성되어 있는 영역이란, 도 1의 S로 나타내는 범위이며, 금속 세선 패턴이 형성되지 않은 테두리부 등은 제외된다.

금속 세선 패턴의 개구율=(1-금속 세선 패턴이 차지하는 면적/투명 기재의 면적)×100

또한, 개구율과 피치의 관계식은, 세선 패턴의 형상에 따라 상이하지만, 이하와 같이 산출할 수 있다. 도 7에, 패턴 단위(16)를 갖는 메쉬 패턴(그리드(격자) 패턴)의 모식도를 나타낸다. 이 메쉬 패턴의 경우, 개구율과 피치는 하기 관계식을 갖는다.

개구율={개구부(15)의 면적/패턴 단위(16)의 면적}×100

={(피치 P1-정면 투영 폭 W11)×(피치 P2-정면 투영 폭 W12)/피치 P1×피치 P2}×100

또한, 도 8에 라인 패턴의 모식도를 나타낸다. 이 라인 패턴의 경우는, 개구율과 피치는 하기 관계식을 갖는다.

개구율=((피치 P-정면 투영 폭 W1)/피치 P)×100

(시트 저항)

도전성 필름의 시트 저항은, 바람직하게는 0.1 내지 1000Ω/sq이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 500Ω/sq이며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 100Ω/sq이고, 보다 더욱 바람직하게는 0.1 내지 20Ω/sq이며, 더욱 보다 바람직하게는 0.1 내지 10Ω/sq이다. 도전성 필름의 시트 저항은, ASTM F390-11에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 시트 저항이 낮을수록 전력 손실이 억제되는 경향이 있다. 그 때문에, 소비 전력이 적은 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이를 얻는 것이 가능해진다.

도전성 필름의 시트 저항은, 금속 세선의 애스펙트비(높이)를 향상시킴으로써, 저하되는 경향이 있다. 또한, 금속 세선을 구성하는 금속 재료종의 선택에 의해서도 조정하는 것이 가능하다.

(가시광 투과율)

도전성 필름의 가시광 투과율은, 바람직하게는 금속 세선 패턴의 개구율 이상이다. 구체적으로는, 도전성 필름의 가시광 투과율은, 바람직하게는 80 내지 100％이며, 보다 바람직하게는 90 내지 100％이며, 더욱 바람직하게는 95 내지 100％이다. 여기서, 가시광 투과율은, JIS K 7361-1:1997의 전체 광선 투과율에 준거하여, 그 가시광(360 내지 830㎚) 범위의 투과율을 산출함으로써 측정할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 최장 투영 폭 W0가 가시광의 파장보다 작은 것에 의해, 가시광 투과율이 금속 세선 패턴의 개구율 이상이 되고, 사람의 눈에는 세선이 시인되기 어렵고, 투과성이 금속 세선 패턴의 개구율의 한계를 초과하여 향상하게 된다.

도전성 필름의 가시광 투과율은, 금속 세선의 최장 투영 폭 W0를 보다 미세하게 하거나, 개구율을 향상시키거나 함으로써, 더 향상되는 경향이 있다.

〔도전성 필름의 제조 방법〕

본 실시 형태의 도전성 필름의 제조 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 평균 1차 입경이 100㎚ 이하인 금속 입자를 포함하는 잉크를, 원하는 금속 세선 패턴의 홈을 갖는 판을 사용하여 투명 기재 상에 전사하는 공정을 갖는 방법을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 전사 매체 상에 잉크를 코팅하는 공정과, 잉크가 코팅된 전사 매체 표면과 볼록판의 볼록부 표면을 대향시켜, 압박, 접촉시키고, 볼록판의 볼록부 표면에 전사 매체 표면 상의 잉크를 전이시키는 공정과, 잉크가 코팅된 전사 매체 표면과 투명 기재(피인쇄 기재)의 표면을 대향시켜, 압박하고, 전사 매체 표면에 남은 잉크를 투명 기재의 표면에 전사시키는 공정을 갖는 방법을 들 수 있다.

(잉크)

본 실시 형태의 도전성 필름의 제조 방법에 있어서 사용될 수 있는 잉크에 포함되는 성분으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 금, 은, 구리, 또는 알루미늄 등의 금속 성분을 포함하는 평균 1차 입경 100㎚ 이하의 금속 입자 외에, 계면 활성제, 분산제 및 용제를 더 함유해도 된다. 또한, 이밖에 필요에 따라 환원제 등을 포함하고 있어도 된다.

금속 입자의 평균 1차 입경은, 바람직하게는 100㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 50㎚ 이하이고, 더욱 바람직하게는 10㎚ 이하이다. 또한, 금속 입자의 평균 1차 입경의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 1㎚ 이상을 들 수 있다. 금속 입자의 평균 1차 입경이 100㎚ 이하인 것에 의해, 얻어지는 금속 세선의 최장 투영 폭 W0를 보다 가늘게 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 「평균 1차 입경」이란, 금속 입자 하나 하나(소위 1차 입자)의 입경을 말하며, 금속 입자가 복수개 모여서 형성되는 응집체(소위 2차 입자)의 입경인 평균 2차 입경과는 구별된다.

금속 입자로서는, 금, 은, 구리, 또는 알루미늄 등의 금속 성분을 포함하는 것이면, 산화구리 등의 산화물이나, 코어부가 구리이며 쉘부가 산화구리인 코어/쉘 입자의 양태여도 된다. 금속 입자의 양태는, 분산성이나 소결성의 관점에서, 적절히 정할 수 있다.

계면 활성제로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 등을 들 수 있다. 이러한 계면 활성제를 사용함으로써, 전사 매체(블랭킷)에 대한 잉크의 코팅성, 코팅된 잉크의 평활성이 향상되고, 보다 균일한 도막이 얻어지는 경향이 있다. 또한, 계면 활성제는, 금속 입자를 분산 가능하며, 또한 소결 시에 잔류하기 어렵도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 분산제로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 금속 입자 표면에 비공유 결합 또는 상호 작용을 하는 분산제, 금속 입자 표면에 공유 결합을 하는 분산제를 들 수 있다. 비공유 결합 또는 상호 작용을 하는 관능기로서는 인산기를 갖는 분산제를 들 수 있다. 이러한 분산제를 사용함으로써, 금속 입자의 분산성이 더 향상되는 경향이 있다.

또한, 용제로서는, 모노 알코올 및 다가 알코올 등의 알코올계 용제; 알킬에테르계 용제; 탄화수소계 용제; 케톤계 용제; 에스테르계 용제 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용되어도 되고, 1종 이상으로 병용되어도 된다. 예를 들어, 탄소수 10 이하의 모노 알코올과 탄소수 10 이하의 다가 알코올의 병용 등을 들 수 있다. 이러한 용제를 사용함으로써, 전사 매체(블랭킷)에 대한 잉크의 코팅성, 전사 매체로부터 볼록판에 대한 잉크의 전이성, 전사 매체로부터 투명 기재에 대한 잉크의 전사성 및 금속 입자의 분산성이 더 향상되는 경향이 있다. 또한, 용제는, 금속 입자를 분산 가능하며, 또한 소결 시에 잔류하기 어렵도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 도전성 필름의 제조 방법에 있어서는, 상기 공정 외에도, 투명 기재의 표면에 전사된 잉크 중의 금속 입자를 소결하는 공정을 갖고 있어도 된다. 소성은, 금속 입자가 융착되어, 금속 입자 소결막(도전성의 금속 세선)을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 제한되지 않는다. 소성은, 예를 들어 소성로에서 행해도 되고, 플라스마, 가열 촉매, 자외선, 진공 자외선, 전자선, 적외선 램프 어닐, 플래시 램프 어닐, 레이저 등을 사용하여 행해도 된다. 얻어지는 소결막이 산화되기 쉬운 경우에는, 비산화성 분위기 중에서 가열 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크에 포함될 수 있는 환원제만으로 산화물이 환원되기 어려운 경우에는, 환원성 분위기에서 소성하는 것이 바람직하다.

비산화성 분위기란 산소 등의 산화성 가스를 포함하지 않는 분위기이며, 불활성 분위기와 환원성 분위기가 있다. 불활성 분위기란, 예를 들어 아르곤, 헬륨, 네온이나 질소 등의 불활성 가스로 채워진 분위기이다. 또한, 환원성 분위기란, 수소, 일산화탄소 등의 환원성 가스가 존재하는 분위기를 가리킨다. 이들 가스를 소성로 중에 충전하여 밀폐계로 하여 분산체 도포막을 소성해도 된다. 또한, 소성로를 유통계로 하여 이들 가스를 흘리면서 분산체 도포막을 소성해도 된다. 분산체 도포막을 비산화성 분위기에서 소성하는 경우에는, 소성로 중을 일단 진공화하여 소성로 중의 산소를 제거하고, 비산화성 가스로 치환하는 것이 바람직하다. 또한, 소성은, 가압 분위기에서 행해도 되고, 감압 분위기에서 행해도 된다.

소성 온도는, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 20℃ 이상 400℃ 이하이고, 보다 바람직하게는 50℃ 이상 300℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상 200℃ 이하이다. 소성 온도가 400℃ 이하임으로써, 내열성이 낮은 기판을 사용할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 소성 온도가 20℃ 이상인 것에 의해, 소결막의 형성이 충분히 진행되고, 도전성이 양호해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 또한, 얻어지는 소결막은, 금속 입자에서 유래하는 도전성 성분을 포함하고, 그 밖에, 잉크에 사용한 성분이나 소성 온도에 따라, 비도전성 성분을 포함할 수 있다.

〔전자 페이퍼〕

본 실시 형태의 전자 페이퍼는, 상기 도전성 필름을 구비하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 도 9에, 본 실시 형태의 도전성 필름(메쉬 패턴)을 구비하는 전자 페이퍼의 일 형태를 나타내는 상면도를 도시하고, 도 10에 본 실시 형태의 전자 페이퍼의 V-V'의 부분 단면도를 도시하고, 도 11에, 도 9와 같은 개구율을 갖고, 금속 세선의 최장 투영 폭 W0가 굵은, 종래의 도전성 필름을 구비하는 전자 페이퍼의 일 형태를 나타내는 상면도를 도시한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 전자 페이퍼(20)에 있어서는, 컵(21) 상에 전자 세선 패턴(12)이 배치되어 컵(21)에 대하여 전계를 가할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 10에 도시된 바와 같이, 전자 페이퍼(20)의 컵(21) 중에는, 대전된 흑색 안료(22)와 대전된 백색 안료(23)가 수용되어 있으며, 보텀 전극(24)과 도전성 필름(10) 사이의 전계에 의해 대전 흑색 안료(22)와 대전 백색 안료(23)의 거동이 제어된다.

이때, 도 9와 도 11의 대비에서 나타낸 바와 같이, 개구율이 동일해도, 금속 세선 패턴이 미세한 쪽이 컵(21)의 바로 위를 횡단하는 금속 세선(14)이 많아지고, 컵(21)에 의해 균일하게 전해를 가하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 실시 형태의 도전성 필름(10)을 구비하는 전자 페이퍼(20)는 보다 고해상도의 화상을 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태의 전자 페이퍼(20)의 구성은 상기에 한정되지 않는다.

〔터치 패널〕

본 실시 형태의 터치 패널은, 상기 도전성 필름을 구비하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 도 12에, 본 실시 형태의 도전성 필름(라인 패턴)을 구비하는 터치 패널의 일 형태를 나타내는 사시도를 도시한다. 정전 용량 방식의 터치 패널(30)에 있어서는, 절연체(31)의 표리면에 2매의 도전성 필름(10)이 존재하고, 2매의 도전성 필름(10)은, 라인 패턴이 교차하도록 대향한다. 또한, 도전성 필름(10)은, 취출 전극(32)을 갖고 있어도 된다. 취출 전극(32)은, 금속 세선(14)과, 금속 세선(14)으로의 통전 전환을 행하기 위한 컨트롤러(33)(CPU 등)를 접속한다.

또한, 도 13에, 본 실시 형태의 도전성 필름(라인 패턴)을 구비하는 터치 패널의 별도의 양태를 나타내는 사시도를 도시한다. 이 터치 패널(30)은, 절연체(31)의 표리면에 2매의 도전성 필름(10)을 구비하는 대신, 본 실시 형태의 도전성 필름(10)의 양면에 금속 세선 패턴(12)을 구비한다. 이에 의해, 절연체(31)(투명 기재(11))의 표리면에 2개의 금속 세선 패턴(12)을 구비하는 것이 된다.

또한, 본 실시 형태의 터치 패널은, 정전 용량 방식에 한정되지 않고, 저항막 방식, 투영형 정전 용량 방식 및 표면형 정전 용량 방식 등으로 해도 된다.

〔플랫 패널 디스플레이〕

본 실시 형태의 플랫 패널 디스플레이는, 상기 도전성 필름을 구비하는 것이면 특별히 제한되지 않는다.

본 발명의 도전성 필름은, 전자 페이퍼, 터치 패널, 및 플랫 패널 디스플레이 등의 투명 전극으로서, 산업상 이용가능성을 갖는다.

10: 도전성 필름
11: 투명 기재
12: 금속 세선 패턴
13: 도전부
14: 금속 세선
15: 개구부
16: 패턴 단위
20: 전자 페이퍼
21: 컵
22: 흑색 안료
23: 백색 안료
24: 보텀 전극
30: 터치 패널
31: 절연체
32: 취출 전극
33: 컨트롤러

Claims (14)

1. 투명 기재와,
   해당 투명 기재 상에 배치된 금속 세선 패턴을 포함하는 도전부를 갖고,
   상기 금속 세선 패턴이 금속 세선으로 구성되어 있고,
   상기 금속 세선을 평면에 투영했을 때, 상기 금속 세선의 투영 폭 중 최장이 되는 상기 투영 폭이, 가시광의 하한 파장 미만이며,
   상기 금속 세선이 도전성 성분과 비도전성 성분을 포함하는, 도전성 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속 세선의 투영 폭이 360㎚ 미만인, 도전성 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 투명 기재의 상기 금속 세선 패턴이 배치된 면측으로부터, 상기 금속 세선을 상기 투명 기재의 표면 상에 투영했을 때의 상기 금속 세선의 선폭을, 정면 투영 선폭으로 했을 때,
   상기 금속 세선의 상기 정면 투영 선폭에 대한 상기 금속 세선의 높이로 표시되는 애스펙트비가 0.1 내지 2인, 도전성 필름.
4. 제1항에 있어서, 상기 도전성 필름의 가시광 투과율이 상기 금속 세선 패턴의 개구율 이상인, 도전성 필름.
5. 제1항에 있어서, 상기 금속 세선 패턴의 피치가, 가시광의 상한 파장과 가시광의 하한 파장의 합보다 큰, 도전성 필름.
6. 제1항에 있어서, 상기 금속 세선 패턴의 개구율이 40 내지 99％인, 도전성 필름.
7. 제1항에 있어서, 상기 도전성 필름의 가시광 투과율이 80 내지 100％인, 도전성 필름.
8. 제1항에 있어서, 상기 도전성 필름의 시트 저항이 0.1 내지 1000Ω/sq인, 도전성 필름.
9. 제1항에 있어서, 상기 금속 세선 패턴이 메쉬 패턴인, 도전성 필름.
10. 제1항에 있어서, 상기 금속 세선 패턴이 라인 패턴인, 도전성 필름.
11. 제1항에 있어서, 상기 도전성 성분의 함유 비율이 80질량％ 이상이고,
    상기 비도전성 성분의 함유 비율이 20질량％ 이하인, 도전성 필름.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름을 구비하는, 전자 페이퍼.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름을 구비하는, 터치 패널.
14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 필름을 구비하는, 플랫 패널 디스플레이.

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