KR102587364B1 - 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 절연성 기재와, 상기 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과, 상기 금속층 상에 형성되며 질소계 유기물을 함유하는 유기물층과, 상기 유기물층 상에 형성된 흑화층을 포함하고, 상기 유기물층에 있어 상기 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하인 도전성 기판을 제공한다.

Description

도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법
본 발명은 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법에 관한 것이다.
정전 용량식 터치 패널은, 패널 표면으로 근접하는 물체에 의해 발생되는 정전 용량의 변화를 검출함으로써, 패널 표면 상에서 근접하는 물체의 위치 정보를 전기 신호로 변환한다. 정전 용량식 터치 패널에 사용되는 도전성 기판은 디스플레이 표면에 설치되므로, 도전성 기판의 도전층 재료에는 반사율이 낮고 시인(Ž‹"F)되기 어려울 것이 요구된다.
그러므로, 정전 용량식 터치 패널에 사용되는 도전층의 재료로는, 반사율이 낮고 시인되기 어려운 재료가 사용되며, 투명 기판 또는 투명한 필름 상에 배선이 형성되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 터치 패널부가, PET 필름에 ITO막에 의해 신호 패턴과 GND 패턴이 인쇄된 복수 개의 투명 시트 전극으로 이루어지는, 정전 용량형 디지털식 터치 패널이 개시되어 있다.
그런데, 근래에 터치 패널을 구비한 디스플레이의 대화면화가 진행되고 있고, 이에 대응하여 터치 패널용 투명 도전성 필름 등의 도전성 기판에 대해서도 대면적화가 요구되고 있다. 그러나, ITO는 전기 저항값이 높아서 신호의 열화가 발생하므로, 대형 패널에는 맞지 않는다는 문제가 있었다.
그래서, 도전층의 재료로서, ITO 대신에 구리 등의 금속을 사용하는 것이 검토되어 있다. 다만, 금속은 금속 광택을 가지므로, 반사에 의해 디스플레이의 시인성이 저하된다는 문제가 있다. 그리하여, 구리 등의 금속을 사용한 도전층인 금속층에 더해, 금속층 표면에서의 광 반사를 억제시키는 흑화층을 형성한 도전성 기판이 검토되어 있다.
일본국 공개특개공보 특개2004-213114호
그런데, 도전성 기판에 있어, 예를 들어, 금속층과 흑화층을 별도의 장치로 성막하는 경우 등에서, 금속층을 형성한 후 그 상면에 흑화층이 형성되기까지의 동안에 금속층의 표면에 녹 등이 발생하는 것을 방지할 것이 요구되는 경우가 있었다. 그래서, 금속층의 표면에 유기물층을 형성하는 방청 처리를 하는 것을 고려할 수 있으나, 금속층의 방청 처리를 한 면에 대해 흑화층을 성막하면, 흑화층과 금속층의 밀착성이 저하되는 문제가 있었다.
상기 종래 기술의 문제점을 고려하여, 본 발명의 일 측면에서는, 금속층과 흑화층의 사이에 유기물층을 형성한 도전성 기판에 있어, 흑화층의 밀착성이 높은 도전성 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 절연성 기재(基材)와, 상기 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과, 상기 금속층 상에 형성되며 질소계 유기물을 함유하는 유기물층과, 상기 유기물층 상에 형성된 흑화층을 포함하고, 상기 유기물층에 있어 상기 흑화층에 대향하는 면에서 순수(純水)의 접촉각이 60° 이하인 도전성 기판을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 금속층과 흑화층의 사이에 유기물층을 형성시킨 도전성 기판에 있어서, 흑화층의 밀착성이 높은 도전성 기판을 제공할 수 있다.
[도 1a] 도 1a는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
[도 1b] 도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
[도 2a] 도 2a는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
[도 2b] 도 2b는 본 발명의 실시형태에 따른 도전성 기판의 단면도이다.
[도 3] 도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판의 상면도이다.
[도 4a] 도 4a는 도 3의 A-A`선에서의 단면도이다.
[도 4b] 도 4b는 도 3의 A-A`선에서의 단면도이다.
[도 5] 도 5는 실시예, 비교예에서 밀착성 시험을 실시할 때에 형성되는 눌림선의 설명도이다.
[도 6] 도 6은 실시예, 비교예에서 유기물층의 접촉각과 밀착성 간의 관계를 나타내는 설명도이다.
이하에서 본 발명의 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법의 일 실시형태에 대해 설명한다.
(도전성 기판)
본 실시형태의 도전성 기판은, 절연성 기재와, 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과, 금속층 상에 형성되며 질소계 유기물을 함유하는 유기물층과, 유기물층 상에 형성된 흑화층을 포함할 수 있다. 그리고, 유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각을 60° 이하로 할 수 있다.
한편, 본 실시형태에서 도전성 기판이라 함은, 금속층 등을 패터닝하기 전의, 절연성 기재의 표면에 금속층, 유기물층 및 흑화층을 가지는 기판과, 금속층 등을 패턴화한 기판, 즉, 배선 기판을 포함한다.
우선, 도전성 기판에 포함되는 각 부재에 대해 이하에서 설명한다.
절연성 기재로는, 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는, 가시광을 투과시키는 수지 기판(수지 필름), 유리 기판 등의 투명 기재를 사용할 수 있다.
가시광을 투과시키는 수지 기판의 재료로는, 바람직하게는 예를 들어, 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리에틸렌나프탈레이트계 수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리카보네이트계 수지 등의 수지를 사용할 수 있다. 특히, 가시광을 투과시키는 수지 기판의 재료로서, 보다 바람직하게는, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), COP(시클로올레핀 폴리머), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.
절연성 기재의 두께에 대해서는, 특별히 한정되지는 않으며, 도전성 기판으로 한 경우에 요구되는 강도, 정전 용량, 광 투과율 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 절연성 기재의 두께로는, 예를 들어, 10㎛ 이상 200㎛ 이하로 할 수 있다. 특히, 터치 패널의 용도로 사용하는 경우, 절연성 기재의 두께는 20㎛ 이상 120㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 20㎛ 이상 100㎛ 이하로 하면 보다 바람직하다. 터치 패널의 용도로 사용하는 경우로서, 예를 들어, 특히, 디스플레이 전체의 두께를 얇게 할 것이 요구되는 용도에서는, 절연성 기재의 두께는 20㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.
절연성 기재의 전체 광선 투과율은 높은 것이 바람직한데, 예를 들어, 전체 광선 투과율은 30% 이상인 것이 바람직하며, 60% 이상이면 더 바람직하다. 절연성 기재의 전체 광선 투과율이 상기 범위에 있음으로써, 예를 들어, 터치 패널의 용도로 사용한 경우에 디스플레이의 시인성을 충분히 확보할 수 있다.
한편, 절연성 기재의 전체 광선 투과율은 JIS K 7361-1에 규정된 방법에 의해 평가할 수 있다.
이어서, 금속층에 대해 설명한다.
금속층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지는 않아 용도에 맞는 전기 전도율을 갖는 재료를 선택할 수 있는데, 예를 들어, 금속층을 구성하는 재료는, Cu와 Ni, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Mn, Co, W에서 선택되는 적어도 1종류 이상의 금속과의 구리 합금, 또는 구리를 함유하는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 금속층은 구리로 구성되는 구리층으로 할 수도 있다.
절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 금속층을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지는 않으나, 광 투과율을 저감시키지 않기 위해 절연성 기재와 금속층의 사이에 접착제를 배치하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 금속층은 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 직접 형성되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 후술하는 바와 같이, 절연성 기재와 금속층의 사이에 밀착층을 배치하는 경우에는, 금속층은 밀착층의 상면에 직접 형성되어 있는 것이 바람직하다.
절연성 기재 등의 상면에 금속층을 직접 형성하기 위해, 금속층은 금속 박막층을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 금속층은 금속 박막층과 금속 도금층을 가지고 있을 수도 있다.
예를 들어, 절연성 기재 상에 건식 도금법에 의해 금속 박막층을 형성하여 당해 금속 박막층을 금속층으로 할 수 있다. 이로써, 절연성 기재 상에 접착제를 통하지 않고 직접 금속층을 형성할 수 있다. 한편, 건식 도금법으로는, 바람직하게는 예를 들어, 스퍼터링법, 증착법, 이온 플레이팅법 등을 사용할 수 있다.
또한, 금속층의 막두께를 두껍게 하는 경우에는, 금속 박막층을 급전층으로 하여 습식 도금법의 일종인 전기 도금법에 의해 금속 도금층을 형성함으로써, 금속 박막층과 금속 도금층을 갖는 금속층으로 할 수도 있다. 금속층이 금속 박막층과 금속 도금층을 가짐으로써, 이 경우에도 절연성 기재 상에 접착제를 통하지 않고 직접 금속층을 형성할 수 있다.
또한, 밀착층 상에 금속층을 형성하는 경우에도 마찬가지로 하여, 밀착층 상에 금속층을 직접 형성할 수 있다.
금속층의 두께는 특별히 한정되지는 않으며, 금속층을 배선으로 사용한 경우에 당해 배선에 공급하는 전류의 크기, 배선 폭 등에 따라 임의로 선택할 수 있다.
다만, 금속층이 두꺼우면, 배선 패턴을 형성하기 위해 에칭할 때에 에칭에 시간이 걸리므로, 사이드 에칭이 발생하기 쉽고 세선(細線)이 형성되기 어려워지는 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 그러므로, 금속층의 두께는 5㎛ 이하인 것이 바람직하며, 3㎛ 이하이면 보다 바람직하다.
또한, 특히 도전성 기판의 저항값을 낮게 하여 전류를 충분히 공급할 수 있도록 한다는 점에서, 예를 들어, 금속층은 두께가 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 60㎚ 이상이면 보다 바람직하며, 150 ㎚ 이상이면 더 바람직하다.
한편, 금속층이, 전술한 바와 같이 금속 박막층과 금속 도금층을 가지는 경우에는, 금속 박막층의 두께와 금속 도금층의 두께의 합계가 상기 범위인 것이 바람직하다.
금속층이 금속 박막층에 의해 구성되는 경우 또는 금속 박막층과 금속 도금층을 갖는 경우 중 어떤 경우이더라도, 금속 박막층의 두께는 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 50㎚ 이상 500㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
금속층은 후술하는 바와 같이, 예를 들어, 원하는 배선 패턴으로 패터닝함으로써 배선으로 사용할 수 있다. 그리고, 금속층은, 종래에 투명 도전막으로 사용되었던 ITO보다 전기 저항값을 낮게 할 수 있으므로, 금속층을 형성하여 도전성 기판의 전기 저항값을 작게 할 수 있다.
이어서, 유기물층에 대해 설명한다.
유기물층은, 금속층의 후술하는 흑화층에 대향하는 면에 형성할 수 있다. 따라서, 도전성 기판으로 한 경우에, 금속층과 흑화층의 사이에 배치할 수 있다.
유기물층을 금속층의 상면에 형성함으로써, 금속층의 표면에 녹 등이 생기는 것을 방지할 수 있다.
유기물층은 질소계 유기물을 함유할 수 있다. 그리고, 유기물층에 사용하는 질소계 유기물은, 예를 들어, 1,2,3-벤조트리아졸 또는 그 유도체를 포함하는 것이 바람직하다. 유기물층에 사용하는 질소계 유기물로는, 구체적으로는, 예를 들어, 1,2,3-벤조트리아졸, 5-메틸-1H벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
유기물층에 사용하는 질소계 유기물을 함유하는 약제로는, 바람직하게는 예를 들어, 구리용 방청 처리제를 사용할 수 있고, 시판되는 약품으로는 바람직하게는 예를 들어, OPC 디펜서(상품명, (주)오쿠노 제약공업 제조) 등을 사용할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 유기물층을 형성한 후에 흑화층을 형성하면, 흑화층의 밀착성이 충분하지 않은 경우가 있었다. 그래서, 본 발명의 발명자들이 흑화층의 밀착성을 향상시키는 방법에 대해 검토하였는 바, 유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각을 60° 이하로 함으로써 흑화층의 밀착성을 향상시킬 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막이 형성되지 않고 단지 유기물이 금속층의 표면에 쌓여 있는 경우에, 흑화층의 밀착성이 충분하지 않은 경우가 있었다. 그리고, 이와 같이 유기물이 금속층 표면에 쌓여 있는 경우, 유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수에 대한 접촉각이 60°를 초과하였다.
이에 대해, 유기물층을 형성할 때에 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막이 형성되어 있는 경우에는, 유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하로 된다. 그리고, 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막을 형성함으로써, 유기물층 상에 흑화층을 형성했을 때에 흑화층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이 유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각은 60° 이하로 하는 것이 바람직하다.
유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각을 60° 이하로 하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막이 되도록, 유기물층의 원료가 되는 질소계 유기물 용액을 금속층의 표면에 대해 공급하는 방법을 들 수 있다.
질소계 유기물 용액을 공급하는 방법으로는, 특별히 한정되지는 않으며, 임의의 방법으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 질소계 유기물 용액을 스프레이 등으로 도포하거나, 질소계 유기물 용액에 금속층을 형성한 절연성 기재를 침지시킴으로써, 금속층 상에 유기물층을 구성하는 재료를 포함하는 용액을 도포할 수 있다.
다만, 질소계 유기물 용액을 공급할 때에, 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막이 되도록, 금속층의 표면에 대해 질소계 유기물 용액을 균일하게 공급하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 예를 들어, 금속층에서 흑화층을 형성하는 쪽의 면에 대해 질소계 유기물 용액을 2종류 이상 복수 개의 수단으로 동시에 공급하거나, 금속층에서 흑화층을 형성하는 쪽의 면에 대해 질소계 유기물 용액을 복수 회로 나누어 반복하여 공급하는 것이 바람직하다.
한편, 금속층에서 흑화층을 형성하는 면에 대해 질소계 유기물 용액을 공급할 때에 질소계 유기물 용액의 조건은 특별히 한정되지는 않으며, 질소계 유기물 용액의 종류 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 구체적으로는, 유기물층을 형성할 때에 사용하는 질소계 유기물 용액 중 질소계 유기물의 농도는 특별히 한정되지는 않으며, 목표로 하는 유기물층 중의 질소계 유기물 함유량, 조작성 등을 고려하여 임의로 선택할 수 있다.
다만, 질소계 유기물 용액 중 질소계 유기물 농도의 하한값은 1mL/L 이상인 것이 바람직하며, 2mL/L 이상이면 보다 바람직하다. 상한값은 4mL/L 이하인 것이 바람직하다. 이것은, 질소계 유기물 용액 중 질소계 유기물의 농도를 1mL/L 이상으로 함으로써 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막을 보다 확실하게 형성할 수 있기 때문이다. 다만, 질소계 유기물 용액 중 질소계 유기물의 농도가 4mL/L를 초과하면, 수세(水洗)로 잉여의 용액을 완전히 제거해내지 못할 우려가 있으므로, 4mL/L 이하인 것이 바람직하다.
또한, 금속층 표면에 질소계 유기물 용액을 공급할 때에 질소계 유기물 용액의 온도는 특별히 한정되지는 않으며, 당해 용액의 점도, 조작성, 반응성 등을 고려하여 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어 10℃ 이상인 것이 바람직하며, 20℃이면 보다 바람직하다. 다만, 온도가 높아지면, 포함되는 질소계 유기물이 다른 물질과 반응할 우려가 있으므로, 40℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 질소계 유기물 용액의 pH는 특별히 한정되지는 않으며, 사용하는 질소계 유기물의 종류, 당해 용액의 반응성 등을 고려하여 선택할 수 있으나, 예를 들어, 질소계 유기물 용액의 pH는 2 이상인 것이 바람직하며, 3이상이면 보다 바람직하다. 다만, pH가 높아지면 피막 중의 질소계 유기물 함유량이 저하되므로, 질소계 유기물 용액의 pH는 4 이하인 것이 바람직하다.
금속층 표면에 대해 질소계 유기물 용액을 공급하고 반응시키는 처리 시간의 길이는 특별히 한정되지는 않으며, 사용하는 질소계 유기물 용액의 종류, 형성할 유기물층의 두께 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어, 처리 시간은 5초 이상인 것이 바람직하며, 6초 이상이면 보다 바람직하다. 다만, 처리 시간이 지나치게 길어지면 생산성이 저하될 우려가 있으므로, 10초 이하인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 발명자들은, 금속층과 흑화층의 사이에 질소계 유기물을 함유하는 유기물층을 배치함으로써 도전성 기판의 반사율을 억제할 수 있다는 것도 발견하였다.
도전성 기판의 반사율을 억제하기 위해서는, 특히, 유기물층의 질소계 유기물 함유량은 0.2㎍/cm2 이상인 것이 바람직하며, 0.3㎍/cm2 이상이면 보다 바람직하다.
이것은, 본 발명의 발명자들의 검토에 의하면, 유기물층의 질소계 유기물 함유량을 0.2㎍/cm2 이상으로 함으로써 도전성 기판의 반사율을 크게 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 유기물층의 질소계 유기물 함유량이 증가하면, 흑화층의 색을 CIE(L*a*b*) 표색계로 환산했을 때의 a*값, b*값을 낮출 수 있고, 특히 도전성 기판의 배선을 눈에 잘 띄지 않게 할 수 있어서 바람직하기 때문이다.
유기물층의 질소계 유기물 함유량의 상한값은 특별히 한정되지는 않는다. 다만, 유기물층의 질소계 유기물 함유량을 증가시키기 위해서는, 유기물층을 형성할 때에 사용하는 질소계 유기물 용액의 농도를 높이거나, 질소계 유기물 용액의 공급 시간을 길게 하는 등의 조치를 취하게 된다. 그런데, 유기물층의 질소계 유기물 함유량이 지나치게 많으면, 질소계 유기물 용액의 취급성이 저하된다던가, 유기물층을 형성하기 위해 소요되는 시간이 길어져서 생산성이 저하되는 등의 우려가 있다. 따라서, 유기물층의 질소계 유기 화합물 함유량은, 예를 들어, 0.5㎍/cm2 이하로 하는 것이 바람직하다.
이어서, 흑화층에 대해 설명한다.
흑화층은 유기물층의 상면에 형성할 수 있다.
흑화층의 재료는 특별히 한정되지는 않으며, 금속층 표면에서의 광 반사를 억제할 수 있는 재료라면 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다.
흑화층은, 예를 들어, Ni, Zn, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Co, W, Cu, Sn, Mn에서 선택되는 적어도 1종류 이상의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 흑화층은 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 더 포함할 수도 있다.
한편, 흑화층은 Ni, Zn, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Co, W, Cu, Sn, Mn에서 선택되는 적어도 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속 합금을 포함할 수도 있다. 이 경우에서도, 흑화층은 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 더 포함할 수도 있다. 이 때, Ni, Zn, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Co, W, Cu, Sn, Mn에서 선택되는 적어도 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속 합금으로는, 바람직하게는, Cu-Ti-Fe 합금, Cu-Ni-Fe 합금, Ni-Cu 합금, Ni-Zn 합금, Ni-Ti 합금, Ni-W 합금, Ni-Cr 합금, Ni-Cu-Cr 합금을 사용할 수 있다. 특히, 보다 바람직하게는, Ni-Cu 합금을 사용할 수 있다.
흑화층의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 임의의 방법에 의해 형성할 수 있다. 예를 들어, 건식법 또는 습식법에 의해 성막할 수 있다.
흑화층을 건식법에 의해 성막하는 경우, 그 구체적인 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 예를 들어, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 증착법 등의 건식 도금법을 이용할 수 있다. 흑화층을 건식법에 의해 성막하는 경우, 막두께의 제어가 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 사용하면 보다 바람직하다. 한편, 흑화층에는, 전술한 바와 같이, 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 첨가할 수도 있는데, 이 경우에는 바람직하게는, 추가적으로 반응성 스퍼터링법을 이용할 수 있다.
반응성 스퍼터링법에 의해 흑화층을 성막하는 경우, 타겟으로는, 흑화층을 구성하는 금속종을 포함하는 타겟을 사용할 수 있다. 흑화층이 합금을 포함하는 경우에는, 흑화층에 포함되는 금속종마다 타겟을 사용하여 기재 등의 피성막체 표면에 합금을 형성할 수도 있고, 흑화층에 포함되는 금속을 미리 합금화한 타겟을 사용할 수도 있다.
또한, 흑화층에 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소가 포함되는 경우, 이들은 흑화층을 성막할 때의 분위기 중에 첨가해 둠으로써 흑화층 안에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 흑화층에 탄소를 첨가하는 경우에는 일산화탄소 가스 및/또는 이산화탄소 가스를, 산소를 첨가하는 경우에는 산소 가스를, 수소를 첨가하는 경우에는 수소 가스 및/또는 물을, 질소를 첨가하는 경우에는 질소 가스를, 스퍼터링을 실시할 때의 분위기 중에 첨가하여 둘 수 있다. 흑화층을 성막할 때의 불활성 가스 안에 이들 가스를 첨가함으로써, 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 흑화층 안에 첨가할 수 있다. 한편, 불활성 가스로는, 바람직하게는, 아르곤을 사용할 수 있다.
흑화층을 습식법에 의해 성막하는 경우에는, 흑화층의 재료에 따른 도금액을 사용하여, 예를 들어, 전기 도금법에 의해 성막할 수 있다.
전술한 바와 같이, 흑화층은 건식법과 습식법 중 어느 것으로도 형성할 수 있으나, 흑화층을 형성할 때에 유기물층에 포함된 질소계 유기물이 도금액 중으로 용해되어 흑화층 안에 포집됨으로써 색조나 다른 특성에 영향을 미칠 우려가 있으므로, 건식법에 의해 성막하는 것이 바람직하다.
흑화층의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 15㎚ 이상인 것이 바람직하며, 25㎚ 이상이면 보다 바람직하다. 이것은, 흑화층의 두께가 얇은 경우에는, 금속층 표면에서의 광 반사를 충분히 억제할 수 없는 경우가 있으므로, 전술한 바와 같이 흑화층의 두께를 15㎚ 이상으로 함으로써 금속층 표면에서의 광 반사를 크게 억제할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하기 때문이다.
흑화층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 필요 이상으로 두껍게 하면, 성막에 필요한 시간, 배선을 형성할 때 에칭에 필요한 시간 등이 길어져서 비용 상승을 초래하게 된다. 그러므로, 흑화층의 두께는, 70㎚ 이하로 하는 것이 바람직하며, 50㎚ 이하로 하면 보다 바람직하다.
또한, 도전성 기판은 전술한 절연성 기재, 금속층, 유기물층, 흑화층 이외에 임의의 층을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 밀착층을 형성할 수 있다.
밀착층의 구성예에 대해 설명한다.
전술한 바와 같이, 금속층은 절연성 기재 상에 형성할 수 있으나, 절연성 기재 상에 금속층을 직접 형성했을 때에는, 절연성 기재와 금속층의 밀착성이 충분하지 않은 경우가 있다. 따라서, 절연성 기재의 상면에 직접 금속층을 형성한 경우에는, 제조 과정 또는 사용시에 절연성 기재로부터 금속층이 박리되는 경우가 있다.
그리하여, 본 실시형태의 도전성 기판에서는, 절연성 기재와 금속층의 밀착성을 향상시키기 위해, 절연성 기재 상에 밀착층을 배치할 수 있다.
절연성 기재와 금속층의 사이에 밀착층을 배치함으로써, 절연성 기재와 금속층의 밀착성을 향상시켜서 절연성 기재로부터 금속층이 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 밀착층은 흑화층으로도 기능시킬 수 있다. 그리하여, 금속층의 하면쪽, 즉, 절연성 기재 쪽으로부터 들어오는 광에 대한 금속층의 광 반사를 억제하는 것도 가능해진다.
밀착층을 구성하는 재료는 특별히 한정되지는 않으며, 절연성 기재와 금속층의 밀착력, 금속층 표면에 있어 요구되는 광 반사 억제의 정도, 그리고 도전성 기판을 사용하는 환경(예를 들어, 습도, 온도)에 대한 안정성의 정도 등에 따라 임의로 선택할 수 있다.
밀착층은, 예를 들어, Ni, Zn, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Co, W, Cu, Sn, Mn에서 선택되는 적어도 1종류 이상의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 밀착층은 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 더 포함할 수도 있다.
또한, 밀착층은 Ni, Zn, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Co, W, Cu, Sn, Mn에서 선택되는 적어도 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속 합금을 포함할 수도 있다. 이 경우에도, 밀착층은 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 더 포함할 수도 있다. 이 때, Ni, Zn, Mo, Ta, Ti, V, Cr, Fe, Co, W, Cu, Sn, Mn에서 선택되는 적어도 2종류 이상의 금속을 포함하는 금속 합금으로는, 바람직하게는, Cu-Ti-Fe 합금, Cu-Ni-Fe 합금, Ni-Cu 합금, Ni-Zn 합금, Ni-Ti 합금, Ni-W 합금, Ni-Cr 합금, Ni-Cu-Cr 합금을 사용할 수 있다. 특히, 보다 바람직하게는, Ni-Cu 합금을 사용할 수 있다.
밀착층의 성막 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 건식 도금법에 의해 성막하는 것이 바람직하다. 건식 도금법으로는, 바람직하게는 예를 들어, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 증착법 등을 사용할 수 있다. 밀착층을 건식법에 의해 성막하는 경우에, 막두께의 제어가 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 밀착층에는, 전술한 바와 같이 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 첨가할 수도 있고, 이 경우에는 바람직하게는 추가적으로 반응성 스퍼터링법을 사용할 수 있다.
밀착층은 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 포함하는 경우에는, 밀착층을 성막할 때의 분위기 중에 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는1종류 이상의 원소를 함유하는 가스를 첨가하여 둠으로써, 밀착층 중에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 밀착층에 탄소를 첨가하는 경우에는 일산화탄소 가스 및/또는 이산화탄소 가스를, 산소를 첨가하는 경우에는 산소 가스를, 수소를 첨가하는 경우에는 수소 가스 및/또는 물을, 질소를 첨가하는 경우에는 질소 가스를, 건식 도금할 때의 분위기 중에 첨가하여 둘 수 있다.
탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 함유하는 가스는, 불활성 가스에 첨가하여 건식 도금시의 분위기 가스로 하는 것이 바람직하다. 불활성 가스로는 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 예를 들어, 아르곤을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이 밀착층을 건식 도금법에 의해 성막함으로써, 절연성 기재와 밀착층의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 밀착층은, 예를 들어 금속을 주성분으로 포함할 수 있으므로, 금속층과의 밀착성도 높다. 따라서, 절연성 기재와 금속층의 사이에 밀착층을 배치함으로써 금속층의 박리를 억제할 수 있다.
밀착층의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 3㎚ 이상 50㎚ 이하로 하는 것이 바람직하며, 3㎚ 이상 35㎚ 이하이면 보다 바람직하며, 3㎚ 이상 33㎚ 이하이면 더 바람직하다.
밀착층에 대해서도 흑화층으로 기능시키는 경우, 즉, 금속층에서의 광 반사를 억제시키는 경우, 밀착층의 두께는 전술한 바와 같이 3㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
밀착층 두께의 상한값은 특별히 한정되지는 않으나, 필요 이상으로 두껍게 하면, 성막에 필요한 시간, 배선을 형성할 때 에칭에 필요한 시간 등이 길어져서 비용 상승을 초래하게 된다. 그러므로, 밀착층의 두께는, 전술한 바와 같이 50㎚ 이하로 하는 것이 바람직하고, 35㎚ 이하로 하면 보다 바람직하며, 33㎚ 이하로 하면 더 바람직하다.
이어서, 도전성 기판의 구성예에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 도전성 기판은 절연성 기재, 금속층, 유기물층, 흑화층을 가질 수 있다. 또한, 밀착층 등의 층을 임의로 형성할 수도 있다.
구체적인 구성예에 대해, 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b를 이용하여 이하에서 설명한다. 도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b는, 본 실시형태의 도전성 기판의 절연성 부재, 금속층, 유기물층, 흑화층의 적층 방향에 평행한 면에서의 단면도의 예를 나타내고 있다.
본 실시형태의 도전성 기판은, 예를 들어, 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 절연성 기재 쪽으로부터 금속층, 유기물층, 흑화층의 순서로 적층된 구조를 가질 수 있다.
구체적으로는, 예를 들어 도 1a에 나타낸 도전성 기판(10A)과 같이, 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a) 측에 금속층(12), 유기물층(13), 흑화층(14)의 순서로 한 층씩 적층할 수 있다. 또한, 도 1b에 나타낸 도전성 기판(10B)과 같이, 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a)과 다른 한쪽면(다른쪽면, 11b) 측에 각각 금속층(12A,12B), 유기물층(13A,13B), 흑화층(14A,14B)의 순서로 한 층씩 적층할 수 있다.
또한, 임의의 층으로서, 예를 들어 밀착층을 더 형성한 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어, 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 절연성 기재 쪽으로부터 밀착층, 금속층, 유기물층, 흑화층의 순서로 형성된 구조로 할 수 있다.
구체적으로는 예를 들어, 도 2a에 나타낸 도전성 기판(20A)과 같이, 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a) 쪽에 밀착층(15), 금속층(12), 유기물층(13), 흑화층(14)의 순서로 적층할 수 있다.
이 경우에도 절연성 기재(11)의 양면에 밀착층, 금속층, 유기물층, 흑화층을 적층한 구성으로 할 수도 있다. 구체적으로는, 도 2b에 나타낸 도전성 기판(20B)과 같이, 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a)과 다른쪽면(11b) 측에 각각 밀착층(15A,15B), 금속층(12A,12B), 유기물층(13A,13B), 흑화층(14A,14B)의 순서로 적층할 수 있다.
한편, 도 1b, 도 2b에서처럼 절연성 기재의 양면에 금속층, 유기물층, 흑화층 등을 적층한 경우에서, 절연성 기재(11)를 대칭면으로 하여 절연성 기재(11)의 상하에 적층한 층이 대칭이 되도록 배치한 예를 나타내었으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2b에 있어서 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a) 측의 구성을, 도 1b의 구성에서처럼 밀착층(15A)을 형성하지 않고서 금속층(12A), 유기물층(13A), 흑화층(14A)의 순서로 적층한 형태로 하여, 절연성 기재(11)의 상하에 적층한 층을 비대칭 구성으로 할 수도 있다.
그런데, 본 실시형태의 도전성 기판에서는, 절연성 기재 상에 금속층, 유기물층, 흑화층을 형성함으로써, 금속층에 의한 광 반사를 억제하여 도전성 기판의 반사율을 억제할 수도 있다.
본 실시형태의 도전성 기판의 반사율 정도에 대해서는, 특별히 한정되지는 않으나, 예를 들어, 터치 패널용 도전성 기판으로 사용한 경우의 디스플레이 시인성을 향상시키기 위해서는 반사율은 낮은 것이 좋다. 예를 들어, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광의 평균 반사율은 20% 이하인 것이 바람직하고, 17% 이하이면 보다 바람직하며, 15% 이하이면 특히 바람직하다.
반사율의 측정은, 도전성 기판의 흑화층에 광을 조사하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 도 1a에서와 같이 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a) 측에 금속층(12), 유기물층(13), 흑화층(14)의 순서로 적층한 경우, 흑화층(14)에 광을 조사하도록 흑화층(14)의 표면(A)에 대해 광을 조사하여 측정할 수 있다. 측정에 있어서는, 파장이 400㎚ 이상 700㎚ 이하인 광을, 예를 들어 1㎚의 파장 간격으로, 전술한 바와 같이 도전성 기판의 흑화층(14)에 대해 조사하여 측정한 값의 평균치를 당해 도전성 기판의 반사율로 할 수 있다.
본 실시형태의 도전성 기판은, 바람직하게는, 터치 패널용 도전성 기판으로 사용할 수 있다. 이 경우, 도전성 기판은 메쉬 형상 배선을 구비한 구성으로 할 수 있다.
메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판은, 이제까지 설명한 본 실시형태의 도전성 기판의 금속층, 유기물층 및 흑화층을 에칭함으로써 얻을 수 있다.
예를 들어, 2층의 배선에 의해 메쉬 형상 배선으로 할 수 있다. 구체적인 구성예를 도 3에 나타낸다. 도 3은 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판(30)을 금속층 등의 적층 방향 상면쪽에서 본 도면을 나타내는데, 배선 패턴을 알기 쉽도록, 절연성 기재(11) 및 금속층을 패터닝하여 형성된 배선(31A,31B) 이외의 층은 그 기재가 생략되어 있다. 또한, 절연성 기재(11)를 투과하여 보이는 배선(31B)도 나타내고 있다.
도 3에 나타낸 도전성 기판(30)은, 절연성 기재(11), 도면상 Y축 방향에 평행한 복수 개의 배선(31A), X축 방향에 평행한 배선(31B)을 가진다. 한편, 배선(31A,31B)은 금속층을 에칭하여 형성되어 있고, 당해 배선(31A,31B)의 상면 또는 하면에는 미도시의 유기물층 및 흑화층이 형성되어 있다. 또한, 유기물층 및 흑화층은 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 에칭되어 있다.
절연성 기재(11)와 배선(31A,31B)의 배치는 특별히 한정되지는 않는다. 절연성 기재(11)와 배선 배치의 구성예를 도 4a, 도 4b에 나타낸다. 도 4a, 도 4b는 도 3의 A-A`선에서의 단면도에 해당한다.
우선, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 절연성 기재(11)의 상하면에 각각 배선(31A,31B)이 배치되어 있을 수도 있다. 한편, 도 4a에서는, 배선(31A)의 상면 및 배선(31B)의 하면에는, 배선과 같은 형상으로 에칭된 유기물층(32A,32B), 흑화층(33A,33B)이 배치되어 있다.
또한, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 절연성 기재(11)를 사용하고, 한쪽의 절연성 기재(11)를 사이에 두고 상하면에 배선(31A,31B)을 배치하며, 한쪽의 배선(31B)은 절연성 기재(11)의 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우에도, 배선(31A,31B)의 상면에는 배선과 같은 형상으로 에칭된 유기물층(32A,32B), 흑화층(33A,33B)이 배치되어 있다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이, 금속층, 유기물층, 흑화층 이외에 밀착층을 형성할 수도 있다. 그리하여, 도 4a, 도 4b 양쪽 다, 예를 들어, 배선(31A) 및/또는 배선(31B)과 절연성 기재(11)의 사이에 밀착층을 형성할 수도 있다. 밀착층을 형성하는 경우, 밀착층도 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 에칭되어 있는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4a에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판은, 예를 들어, 도 1b에서와 같이, 절연성 부재(11)의 양면에 금속층(12A,12B), 유기물층(13A,13B), 흑화층(14A,14B)을 구비한 도전성 기판으로 형성할 수 있다.
도 1b의 도전성 기판을 사용하여 형성한 경우를 예로 들어 설명하면, 우선, 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a) 측의 금속층(12A), 유기물층(13A) 및 흑화층(14A)을, 도 1b의 Y축 방향에 평행한 복수 개의 선상(線狀) 패턴이 X축 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치되도록 에칭한다. 한편, 도 1b의 X축 방향은 각 층의 폭방향에 평행한 방향을 의미한다. 또한, 도 1b 의 Y축 방향은 도 1b에서 지면에 수직인 방향을 의미한다.
그리고, 절연성 기재(11)의 다른쪽면(11b) 측의 금속층(12B), 유기물층(13B), 흑화층(14B)을, 도 1b의 X축 방향에 평행한 복수 개의 선상 패턴이 소정 간격을 두고 Y축 방향을 따라 배치되도록 에칭한다.
이상의 조작에 의해, 도 3, 도 4a에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판을 형성할 수 있다. 한편, 절연성 기재(11)의 양면 에칭을 동시에 실시할 수도 있다. 즉, 금속층(12A,12B), 유기물층(13A,13B), 흑화층(14A,14B)의 에칭은 동시에 할 수도 있다. 또한, 도 4a에서 배선(31A,31B)과 절연성 기재(11)의 사이에 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 패터닝된 밀착층을 더 포함하는 도전성 기판은, 도 2b에 나타낸 도전성 기판을 사용하여 마찬가지로 에칭함으로써 제작할 수 있다.
도 3에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판은, 도 1a 또는 도 2a에 나타낸 도전성 기판을 2개 사용함으로써 형성할 수도 있다. 도 1a의 도전성 기판을 2개 사용하여 형성한 경우를 예로 들어 설명하면, 도 1a에 나타낸 도전성 기판 2개에 대해 각각 금속층(12), 유기물층(13), 흑화층(14)을, X축 방향에 평행한 복수 개의 선상 패턴이 소정 간격을 두고 Y축 방향을 따라 배치되도록 에칭한다. 그리고, 상기 에칭 처리에 의해 각 도전성 기판에 형성된 선상 패턴이 서로 교차하도록 방향을 맞추어 2개의 도전성 기판을 붙여 맞춤으로써, 메쉬 형상 배선을 구비한 도전성 기판으로 할 수 있다. 2개의 도전성 기판을 붙여 맞출 때에 붙여 맞추는 면은 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 금속층(12) 등이 적층된 도 1a에서의 표면(A)과, 금속층(12) 등이 적층되어 있지 않은 도 1a에서의 다른쪽 면(11b)을 붙여 맞추어 도 4b에 나타낸 구조가 되도록 할 수도 있다.
또한, 예를 들어, 절연성 기재(11)에서 금속층(12) 등이 적층되어 있지 않은 도 1a에서의 다른쪽 면(11b) 끼리를 붙여 맞추어, 단면이 도 4a에 나타낸 구조로 되도록 할 수도 있다.
한편, 도 4a, 도 4b에서 배선(31A,31B)과 절연성 기재(11)의 사이에 배선(31A,31B)과 같은 형상으로 패터닝된 밀착층을 더 포함하는 도전성 기판은, 도 1a에 나타낸 도전성 기판 대신에 도 2a에 나타낸 도전성 기판을 사용함으로써 제작할 수 있다.
도 3, 도 4a, 도 4b에 나타낸 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판에서의 배선 폭, 배선간 거리 등은 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 배선에 흐르게 할 전류량 등에 따라 선택할 수 있다.
또한, 도 3, 도 4a, 도 4b에서는, 직선 형상의 배선을 조합하여 메쉬 형상 배선(배선 패턴)을 형성한 예를 나타내고 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며, 배선 패턴을 구성하는 배선은 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 화상과의 사이에서 모아레(간섭 무늬)가 발생하지 않도록, 메쉬 형상의 배선 패턴을 구성하는 배선의 형상을, 각각 들쭉날쭉하게 굴곡된 선(지그재그 직선) 등의 각종 형상으로 할 수도 있다.
이와 같이 2층의 배선으로 구성되는 메쉬 형상 배선을 갖는 도전성 기판은, 바람직하게는, 예를 들어, 투영형 정전 용량 방식의 터치 패널용 도전성 기판으로서 사용할 수 있다.
이상의 본 실시형태의 도전성 기판에 따르면, 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층 상에, 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하인 질소계 유기물을 함유하는 유기물층이 배치되어 있다. 이로써, 흑화층의 밀착성이 높은 도전성 기판으로 할 수 있다. 또한, 유기물층 상에는 흑화층이 배치되어 있으므로, 예를 들어, 터치 패널 등의 용도로 사용한 경우에 디스플레이 시인성을 향상시킬 수 있다.
(도전성 기판 제조방법)
이어서, 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 도전성 기판 제조방법은, 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성 공정과, 금속층 상에 질소계 유기물을 함유하는 유기물층을 형성하는 유기물층 형성 공정과, 유기물층 상에 흑화층을 형성하는 흑화층 형성 공정을 가질 수 있다.
그리고, 유기물층 형성 공정에서는, 유기물층에 있어 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하로 되도록 유기물층을 형성하는 것이 바람직하다.
이하에서 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다.
한편, 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에 의해, 전술한 도전성 기판을 필요에 따라 적절하게 제조할 수 있다. 따라서, 이하에서 설명하는 점 이외에 대해서는, 전술한 도전성 기판의 경우와 마찬가지의 구성으로 할 수 있으므로 설명을 일부 생략한다.
금속층 형성 공정에 제공하는 절연성 기재는 미리 준비해 둘 수 있다. 사용하는 절연성 기재의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 앞서 설명한 바와 같이, 바람직하게는, 가시광을 투과시키는 수지 기판(수지 필름), 유리 기판 등의 투명 기재를 사용할 수 있다. 절연성 기재는 필요에 따라 미리 임의의 크기로 절단 등을 해 둘 수도 있다.
그리고, 금속층은, 앞서 설명한 바와 같이, 금속 박막층을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 금속층은 금속 박막층과 금속 도금층을 가질 수도 있다. 그리하여, 금속층 형성 공정은, 예를 들어, 건식 도금법에 의해 금속 박막층을 형성하는 공정을 가질 수 있다. 또한, 금속층 형성 공정은, 건식 도금법에 의해 금속 박막층을 형성하는 공정과, 당해 금속 박막층을 급전층으로 하여 습식 도금법의 일종인 전기 도금법에 의해 금속 도금층을 형성하는 공정을 가질 수도 있다.
금속 박막층을 형성하는 공정에서 사용하는 건식 도금법으로는, 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어, 증착법, 스퍼터링법 또는 이온 플레이팅법 등을 사용할 수 있다. 한편, 증착법으로는, 바람직하게는, 진공 증착법을 사용할 수 있다. 금속 박막층을 형성하는 공정에서 사용하는 건식 도금법으로는, 특히 막두께를 제어하기 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이어서, 금속 도금층을 형성하는 공정에 대해 설명한다. 습식 도금법에 의해 금속 도금층을 형성하는 공정에서의 조건, 즉, 전기 도금 처리 조건은, 특별히 한정되지는 않으며, 통상의 방법에 따른 제 조건을 채용하면 된다. 전기 도금 처리에 의해 금속 도금층을 형성하는 경우, 예를 들어, 금속 도금액을 넣은 도금조에, 금속 박막층을 형성한 기재를 공급하고, 전류 밀도, 기재의 반송 속도 등을 제어함으로써 형성할 수 있다.
금속층에 대해 필요에 따라 적절히 사용할 수 있는 재료, 금속층에 있어 필요에 따라 적절한 두께 등에 대해서는, 앞서 설명하였으므로 여기에서는 설명을 생략한다.
이어서, 유기물층 형성 공정에 대해 설명한다.
유기물층 형성 공정에서는, 금속층 상에 질소계 유기물을 함유하는 유기물층을 형성할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 금속층과 흑화층의 사이에 유기물층을 형성할 때에, 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막이 되도록 질소계 유기물 용액을 공급함으로써, 흑화층의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
유기물층의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 질소계 유기물 용액을 금속층 상에 공급, 건조시킴으로써 형성할 수 있다.
질소계 유기물 용액을 공급하는 방법으로는, 특별히 한정되지는 않으며, 임의의 방법으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 질소계 유기물 용액을 스프레이 등에 의해 도포하거나, 금속층을 형성한 절연성 기재를 질소계 유기물 용액에 침지시킴으로써, 금속층 상에, 유기물층을 구성하는 재료를 포함하는 용액을 도포할 수 있다.
다만, 질소계 유기물 용액을 공급할 때에, 금속층과 유기물층이 결합된 균일한 피막이 되도록, 금속층 표면에 대해 질소계 유기물 용액을 균일하게 공급하는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 금속층에 있어 흑화층을 형성하는 쪽의 면에 대해 질소계 유기물 용액을 2종류 이상 복수 개의 수단에 의해 동시에 공급하거나, 금속층에 있어 흑화층을 형성하는 쪽의 면에 대해 질소계 유기물 용액을 복수 회로 나누어 반복하여 공급하는 것이 바람직하다.
유기물층에 사용하는 질소계 유기물은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 1,2,3-벤조트리아졸 또는 그 유도체를 포함하는 것이 바람직하다. 유기물층에 사용하는 질소계 유기물로는, 구체적으로는, 예를 들어, 1,2,3-벤조트리아졸, 5-메틸-1H벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
한편, 유기물층 형성 공정에서는, 예를 들어, 상기 질소계 유기물을 함유하는 약제인 질소계 유기물 용액을 사용하여 유기물층을 형성할 수 있다.
유기물층에 사용하는 질소계 유기물을 함유하는 약제로는, 바람직하게는 예를 들어, 구리용 방청 처리제를 사용할 수 있고, 시판되는 약품으로는 바람직하게는 예를 들어, OPC 디펜서(상품명, (주)오쿠노 제약공업 제조) 등을 사용할 수 있다.
금속층 상에 질소계 유기물 용액을 공급할 때에 필요에 따라 적절히 채택할 수 있는 조건 등에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
한편, 질소계 유기물 용액을 도포한 후, 부착된 잉여의 질소계 유기물 용액을 제거하기 위해, 질소계 유기물 용액을 도포한 기재를 물로 세정하는 수세(水洗)를 실시할 수도 있다.
이어서, 흑화층 형성 공정에 대해 설명한다.
흑화층 형성 공정에서 흑화층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지는 않고, 임의의 방법으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, 건식법 또는 습식법으로 성막할 수 있다.
흑화층을 건식법으로 성막하는 경우, 그 구체적인 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 예를 들어, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 증착법 등의 건식 도금법을 사용할 수 있다. 특히, 막두께의 제어가 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 사용하면 보다 바람직하다. 한편, 흑화층에는, 앞서 설명한 바와 같이, 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 첨가할 수도 있는데, 이 경우에는 바람직하게는 추가적으로 반응성 스퍼터링법을 사용할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 흑화층은 전기 도금법 등 습식법에 의해 성막할 수 있다.
다만, 흑화층을 형성할 때에 유기물층에 포함된 질소계 유기물이 도금액 중으로 녹아 들어 흑화층 안에 포집됨으로써 흑화층의 색조나 다른 특성에 영향을 미칠 우려가 있으므로, 건식법에 의해 성막하는 것이 바람직하다.
흑화층으로서 필요에 따라 적절하게 사용할 수 있는 재료, 흑화층의 필요에 따라 적절한 두께 등에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에서는, 전술한 공정에 더해 임의의 공정을 더 실시할 수도 있다.
예를 들어, 절연성 기재와 금속층의 사이에 밀착층을 형성하는 경우, 절연성 기재의 금속층을 형성하는 면 상에 밀착층을 형성하는 밀착층 형성 공정을 실시할 수 있다. 밀착층 형성 공정을 실시하는 경우, 금속층 형성 공정은 밀착층 형성 공정의 후에 실시할 수 있고, 금속층 형성 공정에서는, 본 공정에서 절연성 기재 상에 밀착층을 형성한 기재에 금속 박막층을 형성할 수 있다.
밀착층 형성 공정에서, 밀착층의 성막 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 건식 도금법에 의해 성막하는 것이 바람직하다. 건식 도금법으로는, 바람직하게는 예를 들어, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 증착법 등을 사용할 수 있다. 밀착층을 건식법에 의해 성막하는 경우, 막 두께의 제어가 용이하다는 점에서 스퍼터링법을 사용하면 보다 바람직하다. 한편, 밀착층에는, 앞서 설명한 바와 같이, 탄소, 산소, 수소, 질소에서 선택되는 1종류 이상의 원소를 첨가할 수도 있는데, 이 경우에는 바람직하게는 추가적으로 반응성 스퍼터링법을 사용할 수 있다.
밀착층으로서 필요에 따라 적절하게 사용할 수 있는 재료, 밀착층의 필요에 따라 적절한 두께 등에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
본 실시형태의 도전성 기판 제조방법에서 얻어지는 도전성 기판은, 예를 들어, 터치 패널 등의 각종 용도로 사용할 수 있다. 그리고, 각종 용도로 사용하는 경우에는, 본 실시형태의 도전성 기판에 포함되는 금속층, 유기물층 및 흑화층이 패턴화되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 밀착층을 형성하는 경우에는, 밀착층에 대해서도 패턴화되어 있는 것이 바람직하다. 금속층, 유기물층, 흑화층, 그리고 경우에 따라서는 밀착층까지도, 예를 들어, 원하는 배선 패턴에 맞추어 패턴화할 수 있으며, 금속층, 유기물층, 흑화층, 그리고 경우에 따라서는 밀착층까지도 같은 형상으로 패턴화되어 있는 것이 바람직하다.
그리하여, 본 실시형태의 도전성 기판 제조방법은 금속층, 유기물층 및 흑화층을 패터닝하는 패터닝 공정을 포함할 수 있다. 또한, 밀착층을 형성하는 경우에는, 패터닝 공정을 밀착층, 금속층, 유기물층 및 흑화층을 패터닝하는 공정으로 할 수 있다.
패터닝 공정의 구체적인 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 임의의 방법으로 실시할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에서와 같이 절연성 기재(11) 상에 금속층(12), 유기물층(13), 흑화층(14)이 적층된 도전성 기판(10A)의 경우, 우선 흑화층(14) 상의 표면(A)에 원하는 패턴을 갖는 마스크를 배치하는 마스크 배치 단계를 실시할 수 있다. 이어서, 흑화층(14) 상의 표면(A), 즉, 마스크를 배치한 면 쪽에 에칭액을 공급하는 에칭 단계를 실시할 수 있다.
에칭 단계에서 사용하는 에칭액은 특별히 한정되지는 않으며, 에칭을 실시하는 층을 구성하는 재료에 따라 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어, 층마다 에칭액을 바꿀 수도 있고, 같은 에칭액으로 동시에 금속층, 유기물층, 흑화층, 그리고 경우에 따라서는 밀착층까지 에칭할 수도 있다.
또한, 도 1b에서와 같이 절연성 기재(11)의 한쪽면(11a)과 다른쪽면(11b)에 금속층(12A,12B), 유기물층(13A,13B), 흑화층(14A,14B)을 적층시킨 도전성 기판(10B)에 대해서도 패터닝하는 패터닝 공정을 실시할 수 있다. 이 경우 예를 들어, 흑화층(14A,14B) 상의 표면(A) 및 표면(B)에 원하는 패턴을 갖는 마스크를 배치하는 마스크 배치 단계를 실시할 수 있다. 이어서, 흑화층(14A,14B) 상의 표면(A) 및 표면(B), 즉, 마스크를 배치한 면 쪽에 에칭액을 공급하는 에칭 단계를 실시할 수 있다.
에칭 단계에서 형성하는 패턴에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 임의의 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 나타낸 도전성 기판(10A)의 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 금속층(12), 유기물층(13), 흑화층(14)에 대해 복수 개의 직선, 들쭉날쭉하게 굴곡된 선(지그재그 직선) 등을 포함하도록 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 도 1b에 나타낸 도전성 기판(10B)의 경우, 금속층(12A)과 금속층(12B)에서 메쉬 형상 배선이 되도록 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우, 유기물층(13A) 및 흑화층(14A)은 금속층(12A)과 같은 형상으로, 유기물층(13B) 및 흑화층(14B)은 금속층(12B)과 같은 형상으로 되도록 각각 패터닝하는 것이 바람직하다.
또한, 예를 들어, 패터닝 공정에서 전술한 도전성 기판(10A)에 대해 금속층(12) 등을 패턴화한 후, 패턴화된 2개 이상의 도전성 기판을 적층하는 적층 공정을 실시할 수도 있다. 적층할 때에는, 예를 들어 각 도전성 기판의 금속층 패턴이 교차하도록 적층함으로써, 메쉬 형상 배선을 구비한 적층 도전성 기판을 얻을 수도 있다.
적층된 2개 이상의 도전성 기판을 고정하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 접착제 등으로 고정할 수 있다.
이상의 본 실시형태 도전성 제조방법에 의해 얻어지는 도전성 기판에 따르면, 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층 상에, 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하인 질소계 유기물을 함유하는 유기물층이 배치되어 있다. 그리하여, 흑화층의 밀착성이 높은 도전성 기판으로 할 수 있다. 또한, 유기물층 상에는 흑화층이 배치되어 있으므로, 예를 들어 터치 패널 등의 용도로 사용한 경우에, 디스플레이의 시인성을 향상시킬 수 있다.
[실시예]
이하에서 구체적인 실시예, 비교예를 들어 설명하나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(평가 방법)
먼저, 얻어진 도전성 기판의 평가 방법에 대해 설명한다.
(1) 접촉각
이하의 각 실시예, 비교예에 있어 도전성 기판을 제작할 때에, 유기물층을 형성한 후 흑화층을 형성하기 전에, 유기물층의 표면에서 순수에 대한 접촉각을 측정하였다.
측정은, 자동 접촉각계((주)쿄와 계면과학 제조, 형식: DM-301)를 이용하여 실시하였다.
유기물층을 형성한 후 유기물층의 흑화층을 형성할 면에 1.0μL의 순수를 공급하고, 접촉각을 측정하였다.
(2) 밀착성 시험
도 5에 나타내는 바와 같이, 흑화층까지 형성한 도전성 기판의 흑화층에 대해, 칼집 내는 공구(Precision Gate&Tool Company사 제조, Cross Cut Kit 1.0MM)를 이용하여 길이가 20㎜인 세로 칼집선(51a)을 1.0㎜ 간격으로 서로 평행하게 되도록 11개 형성한다.
이어서, 같은 칼집 내는 공구를 이용하여, 앞서 형성된 세로 칼집선(51a)에 직교하게끔 길이가 20㎜인 가로 칼집선(51b)을 1.0㎜ 간격으로 서로 평행하게 되도록 11개 형성한다.
이상의 공정으로 도 5에 나타내는 바와 같이, 흑화층에 세로 방향, 가로 방향으로 각각 11개의 칼집선에 의해 격자 형상의 칼집이 형성된다.
이어서, 격자 형상의 칼집을 덮도록 밀착도 평가용 테이프(Elcometer사 제조, Elcometer99 테이프)를 붙인 후 충분히 문지른다.
밀착도 평가용 테이프를 붙이고 30초가 경과한 후, 측정면에 대해 가능한한 180°의 방향으로 신속하게 밀착도 평가용 테이프를 떼어낸다.
밀착도 평가용 테이프를 떼어낸 후, 격자 형상의 세로 칼집선(51a)과 가로 칼집선(51b)으로 둘러싸인 도 5에서의 평가 영역(52) 내에서, 흑화층의 아래에 형성된 금속층(유기물층)이 노출된 면적에 의해 밀착성을 평가한다.
평가 영역 내 금속층의 노출 면적이 0%인 경우를 5B, 0%보다 많고 5% 미만인 경우를 4B, 5% 이상 15% 미만인 경우를 3B, 15% 이상 35% 미만인 경우를 2B, 35% 이상 65% 미만인 경우를 1B, 65% 이상인 경우를 0B라고 평가하였다. 이러한 평가에 있어서, 0B가 흑화층의 밀착성이 가장 낮고, 5B가 흑화층의 밀착성이 가장 높다.
밀착성 시험의 결과, 5B의 경우에 흑화층의 밀착성이 충분하다고 평가할 수 있다.
(시료 제작 조건)
실시예, 비교예로서, 이하에 설명하는 조건으로 도전성 기판을 제작하고 전술한 평가 방법에 의해 평가하였다.
[실시예 1]
(밀착층 형성 공정)
세로500㎜×가로500㎜, 두께 50㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(PET) 제의 절연성 기재의 한쪽면 상에 밀착층을 성막하였다. 한편, 절연성 기재로서 사용한 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지제의 절연성 기재에 대해, 전체 광선 투과율을 JIS K 7361-1에 규정된 방법에 의해 평가하였더니 97%이었다.
밀착층 형성 공정에서는, Ni-17중량%Cu 합금의 타겟을 장착한 스퍼터링 장치에 의해, 밀착층으로서 산소를 함유하는 Ni-Cu 합금층을 성막하였다. 이하에서 밀착층의 성막 방법에 대해 설명한다.
미리 60℃까지 가열하여 수분을 제거한 전술한 절연성 기재를 스퍼터링 장치의 챔버 안에 설치하였다.
이어서, 챔버 안을 1×10- 3Pa 까지 배기시킨 후, 아르곤 가스와 산소 가스를 도입하여 챔버 안의 압력을 1.3Pa로 하였다. 한편, 이 때 챔버 안의 분위기는 체적비로 30%가 산소, 나머지 부분이 아르곤으로 되어 있다.
그리고, 이러한 분위기 하에서 타겟에 전력을 공급하여, 절연성 기재의 한쪽면 상에 두께 20㎚가 되도록 밀착층을 성막하였다.
(금속층 형성 공정)
금속층 형성 공정에서는, 금속 박막층 형성 공정과 금속 도금층 형성 공정을 실시하였다.
우선, 금속 박막층 형성 공정에 대해 설명한다.
금속 박막층 형성 공정에서는, 기재로서 밀착층 형성 공정에서 절연성 기재 상에 밀착층을 성막한 것을 사용하여, 밀착층 상에 금속 박막층으로서 구리 박막층을 형성하였다.
금속 박막층은, 구리 타겟을 사용한 점과 기재를 세팅한 챔버 안을 배기시킨 후 아르곤 가스를 공급하여 아르곤 분위기로 한 점 이외에는, 밀착층의 경우와 마찬가지로 하여 스퍼터링 장치에 의해 성막하였다.
금속 박막층인 구리 박막층은, 막 두께가 150㎚가 되도록 성막하였다.
이어서, 금속 도금층 형성 공정에서는, 금속 도금층으로서 구리 도금층을 형성하였다. 구리 도금층은, 전기 도금법에 의해 구리 도금층의 두께가 0.5㎛로 되도록 성막하였다.
(유기물층 형성 공정)
유기물층 형성 공정에서는, 절연성 기재 상에 밀착층과 금속층이 형성된 적층체인 금속층 상에 유기물층을 형성하였다.
유기물층 형성 공정에서는, 우선 전술한 적층체를, 질소계 유기물로서 1,2,3-벤조트리아졸을 함유하는 OPC 디퓨저((주)오쿠노 제약공업 제조) 용액에 7초간 침지시켰다. 한편, 사용한 OPC 디퓨저 용액은, 1,2,3-벤조트리아졸의 농도가 3mL/L, 침지 온도가 30℃, pH가 3이 되도록 미리 조정하여 사용하였다.
그리고, 금속층의 상면, 즉, 금속층의 밀착층에 대향하는 면의 반대쪽 면 이외에 부착된 용액을 물로 씻어내어 제거한 후 건조시킴으로써, 금속층 상에 유기물층을 형성하였다.
한편, 유기물층 형성 공정의 후에 기판의 일부를 잘라 내어 앞서 설명한 접촉각 평가에 제공하였다.
(흑화층 형성 공정)
흑화층 형성 공정에서는, 유기물층 형성 공정에서 형성된 유기물층 상에 스퍼터링법에 의해 흑화층으로서 Ni-Cu층을 형성하였다.
흑화층 형성 공정에서는, Ni-35중량%Cu 합금의 타겟을 장착한 스퍼터링 장치에 의해, 흑화층으로서 Ni-Cu 합금층을 성막하였다. 이하에서 흑화층의 성막 방법에 대해 설명한다.
우선, 절연성 기재 상에 밀착층과 금속층과 유기물층을 적층시킨 적층체를 스퍼터링 장치의 챔버 안에 세팅하였다.
이어서, 챔버 안을 1×10- 3Pa 까지 배기시킨 후, 아르곤 가스를 도입하여 챔버 안의 압력을 1.3Pa로 하였다.
그리고, 이러한 분위기 하에서 타겟에 전력을 공급하여, 유기물층 상에 두께 30㎚가 되도록 흑화층을 성막하였다.
이상의 공정에 의해, 금속층의 상면, 즉, 금속층의 밀착층에 대향하는 면의 반대쪽 면에 유기물층을 사이에 두고 흑화층을 형성하여, 절연성 기재 상에 밀착층, 금속층, 유기물층, 흑화층의 순서로 적층된 도전성 기판이 얻어진다.
얻어진 도전성 기판에 대해, 밀착성 시험을 실시하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2, 실시예 3]
유기물층을 형성할 때에 OPC 디퓨저 용액의 농도, 침지 온도, pH 등을 변화시킴으로써 유기물층 표면의 접촉각을 다르게 한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 기판을 제작하였다.
얻어진 도전성 기판에 대해 전술한 밀착성 시험을 실시하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예1~비교예3]
유기물층을 형성할 때에 OPC 디퓨저 용액의 농도, 침지 온도, pH 등을 변화시킴으로써 유기물층 표면의 접촉각을 다르게 한 점 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 기판을 제작하였다.
얻어진 도전성 기판에 대해 전술한 밀착성 시험을 실시하였다.
결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타낸, 유기물층 접촉각과 흑화층 밀착성 평가 결과와의 관계를 그래프화한 것을 도 6에 나타낸다.
표 1 및 도6의 결과로부터 명확히 알 수 있듯이, 유기물층 표면의 접촉각이 60° 이하인 실시예1~실시예3에 대해서는, 밀착성 시험 결과가 5B임을 확인할 수 있었다. 이에 대해 유기물층의 접촉각이 60°를 초과하는 비교예1~비교예3에 대해서는, 밀착성 시험 결과가 3B 또는 4B이어서 흑화층의 박리가 확인되었다.
이상의 결과로부터, 금속층과 흑화층의 사이에 유기물층을 형성한 도전성 기판에 있어서, 유기물층 표면의 접촉각을 60° 이하로 함으로써 흑화층의 밀착성이 높은 도전성 기판으로 할 수 있음이 확인되었다.
이상에서 도전성 기판 및 도전성 기판 제조방법을 실시형태 및 실시예 등으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예 등에 한정되지 않는다. 청구범위에 기재된 본 발명 요지의 범위 내에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.
본 출원은 2015년 7월 31일에 일본국 특허청에 출원된 특원2015-152896호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로서, 특원2015-152896호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
10A,10B,20A,20B,30 도전성 기판
11 절연성 기재
12,12A,12B 금속층
13,13A,13B,32A,32B 유기물층
14,14A,14B,33A,33B 흑화층

Claims (4)

  1. 절연성 기재와,
    상기 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 형성된 금속층과,
    상기 금속층 상에 형성되며 질소계 유기물을 함유하는 유기물층과,
    상기 유기물층 상에 형성된 흑화층을 포함하고,
    상기 유기물층에 있어 상기 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하인 도전성 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소계 유기물이 1,2,3-벤조트리아졸 또는 그 유도체를 함유하는 것인 도전성 기판.
  3. 절연성 기재의 적어도 한쪽면 상에 금속층을 형성하는 금속층 형성 공정과,
    상기 금속층 상에 질소계 유기물을 함유하는 유기물층을 형성하는 유기물층 형성 공정과,
    상기 유기물층 상에 흑화층을 형성하는 흑화층 형성 공정을 포함하고,
    상기 유기물층 형성 공정에서는, 상기 유기물층에 있어 상기 흑화층에 대향하는 면에서 순수의 접촉각이 60° 이하로 되도록 상기 유기물층을 형성하는 것인 도전성 기판 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 질소계 유기물이 1,2,3-벤조트리아졸 또는 그 유도체를 함유하는 것인 도전성 기판 제조방법.
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