(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023094084
(43)【公開日】2023-07-05
(54)【発明の名称】導電性積層体の製造方法およびその利用
(51)【国際特許分類】
C23C 18/20 20060101AFI20230628BHJP
H05K 9/00 20060101ALI20230628BHJP
H10K 50/10 20230101ALI20230628BHJP
H05B 33/14 20060101ALI20230628BHJP
H05B 33/26 20060101ALI20230628BHJP
H05B 33/10 20060101ALI20230628BHJP
F21V 23/00 20150101ALI20230628BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20230628BHJP
H01Q 1/38 20060101ALI20230628BHJP
H01Q 1/52 20060101ALI20230628BHJP
H01H 36/00 20060101ALI20230628BHJP
F21Y 115/20 20160101ALN20230628BHJP
【FI】
C23C18/20 Z
H05K9/00 V
H05B33/14 A
H05B33/14 Z
H05B33/26 Z
H05B33/10
F21V23/00 160
G06F3/041 660
G06F3/041 522
H01Q1/38
H01Q1/52
H01H36/00 J
F21Y115:20
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021209334
(22)【出願日】2021-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】504203354
【氏名又は名称】株式会社タッチパネル研究所
(72)【発明者】
【氏名】御子柴 均
【テーマコード(参考)】
3K014
3K107
4K022
5E321
5G046
5J046
【Fターム(参考)】
3K014AA00
3K107AA01
3K107AA05
3K107BB02
3K107CC11
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3K107DD30
3K107DD37
3K107DD44X
3K107DD44Y
3K107DD44Z
3K107GG06
3K107GG11
4K022AA14
4K022AA16
4K022AA17
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4K022AA21
4K022AA22
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4K022DA01
5E321BB23
5E321BB32
5E321BB33
5E321BB44
5E321BB60
5E321GG05
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5J046AA06
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5J046PA09
5J046UA03
5J046UA08
(57)【要約】 (修正有)
【課題】全体または一部が曲面形状を有する透明基材表面に、透明性に優れた導電性金属の微細線を形成した導電性積層体を提供する。
【解決手段】透明基材10表面に触媒層20を設け、更に触媒層上に該触媒層の表面に達する深さの多数の微細線溝を有する遮蔽層30を形成する。触媒層、遮蔽層を形成した透明基材の全体または一部が曲面形状になるように成形後、全体または一部が曲面形状を有する透明基材に金属めっき処理を施し、微細線溝に導電性金属の微細線41~46を形成する。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
(1)透明基材表面に触媒層を設け、更に触媒層上に該触媒層の表面に達する深さの多数の微細線溝を有する遮蔽層を形成する工程(微細線溝形成工程)、
(2)上記触媒層、上記遮蔽層を形成した透明基材の全体または一部が曲面形状を有するように成形する工程(成形工程)、
(3)上記全体または一部が曲面形状を有する透明基材に金属めっき処理を施し、透明基材表面に導電性金属の微細線を形成する工程(金属めっき処理工程)よりなることを特徴とする導電性積層体の製造方法。
【請求項2】
上記遮蔽層がフォトレジストであり、上記触媒層上に該フォトレジストをコーティングしフォトマスク越しに紫外光を照射後、現像を行うことにより、該遮蔽層に上記触媒層の表面に達する深さの微細線溝を形成することを特徴とする請求項1記載の導電性積層体の製造方法。
【請求項3】
上記触媒層と透明基材との間に中間層を設けることを特徴とする請求項1~2記載の導電性積層体の製造方法
【請求項4】
上記中間層がフォトレジストの現像液に対する耐性(耐溶剤性)を有することを特徴とする請求項3記載の導電性積層体の製造方法。
【請求項5】
全体または一部が曲面状に成形された透明基材表面に導電性金属の微細線を有する導電性積層体。
【請求項6】
請求項5記載の導電性積層体を使用したタッチパネル
【請求項7】
請求項5記載の導電性積層体を使用したELライト
【請求項8】
請求項5記載の導電性積層体を使用した電磁波シールド
【請求項9】
請求項5記載の導電性積層体を使用したアンテナ
【請求項10】
請求項5記載の導電性積層体を使用した発熱体
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は導電性積層体の製造方法およびその利用に関する。さらに詳しくは、構造が比較的簡単であり、安価に加工でき、かつ生産性に優れた方法で作製することが可能な、全体または一部が曲面形状を有する導電性積層体の製造方法およびそれを利用したタッチパネル、ELライト、電磁波シールド、アンテナおよび発熱体に関する。
【背景技術】
【0002】
導電性積層体は、比較的簡単な構造を有し、安価であり、かつ加工性に優れていることからタッチパネル、ELライト、電磁波シールド、アンテナおよび発熱体などの材料として利用されている。例えば、タッチパネルは比較的簡単な構造を有し、安価であり、指入力が可能であることから市場が拡大し、広い分野で利用されている。殊に静電容量式タッチパネルは、スマートフォン、タブレット等の中小型を中心として、その利用が広がっている。現在一般に市販されている静電容量式タッチパネルは、その多くがパターン化したITO膜(インジウム・錫酸化物膜)をタッチパネル電極として用いたものである。ITO膜をタッチパネル電極として用いた静電容量式タッチパネルは通常平板形状である。中には曲面形状のものもあるが、その曲率は緩やかなものに限られる。これはITO膜に大きな曲率を与えるような成形を行うとITO膜が断線するためである。
ITO膜では曲面形状のタッチ面を有する静電容量式タッチパネルを実現することは困難である。一つの解決策として、熱可塑性樹脂製の平板に導電性物質とバインダからなる導電性インクを用いて複数の電極領域を有する電極層を形成した描画平板を作成し、描画平板を加温、軟化、成形、冷却することにより曲面形状のタッチ面を有する静電容量式タッチパネルを作製する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。導電性インクはITO膜に比較して成形による断線が起こり難いが、透明性の観点ではITO膜に劣る問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
一方、比較的大型画面用の静電容量式タッチパネルの需要に対応したタッチパネル電極の開発が進められている。大型画面用のタッチパネル電極を得る方法の1つは、透明基材の表面に導電性金属の微細線を多数形成させる方法である。その方法は、例えば、透明基材表面に、導電性金属(具体的には銅、銀、金など)の微粉末を含むインク(ドープ)を使用して、グラビアオフセット印刷法などの印刷法により微細線を形成する方法、あるいは透明基材全面に形成した金属膜(具体的には銅膜など)を使用して、フォトリソグラフィ法、エッチング加工法により、導電性金属の微細線を形成させる方法である。ほかに、透明支持体上に触媒膜層を形成し、該触媒膜層上に厚膜のレジスト層を形成して、該レジスト層を露光現像して前記触媒膜層の一部が露出した微細な線状パターンからなる溝を形成し、該露出した溝の触媒膜層上のみに厚膜の金属膜層を形成することを特徴とする透明導電性支持体が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
これらの方法により形成された導電性金属の微細線は、線幅が細い部分で数μm、通常5μm程度である。導電性金属の微細線は、透明性や耐屈曲性の観点ではITO膜より優れているが、やはり大きな曲率を与えるような成形を行うと断線する恐れがある。
全体または一部が曲面形状を有する透明基材表面に、透明性に優れた導電性金属の微細線を形成した導電性積層体が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012-242871号公報
【特許文献2】特開2015-148966号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は触媒層、遮蔽層と金属めっき処理に着目した。
透明基材表面に触媒層を設け、更に触媒層上に該触媒層の表面に達する深さの多数の微細線溝を有する遮蔽層を設け、金属めっき処理を施すことにより、該微細線溝部分に導電性金属の微細線を形成することができる。しかし、触媒層上に形成した導電性金属の微細線は大きな曲率を与えるような成形を行うと断線する。一方、触媒層および遮蔽層自体は、層間剥離やクラックを発生させることなく大きな曲率を与えるような成形を行うことができる。更に触媒層が伸びるような成形を行うと該触媒層中の触媒核の密度が低下し金属めっきに影響することが懸念されたが、成形後の触媒層上にも、成形しない場合と同等の金属めっきができることが分かった。
【0006】
本発明は、上記知見に基づいて構成されたものであって、本発明により、下記導電性積層体およびその利用方法が提供される。
1.(1)透明基材表面に触媒層を設け、更に触媒層上に該触媒層の表面に達する深さの多数の微細線溝を有する遮蔽層を形成する工程(微細線溝形成工程)、
(2)上記触媒層、上記遮蔽層を形成した透明基材の全体または一部が曲面形状を有するように成形する工程(成形工程)、
(3)上記全体または一部が曲面形状を有する透明基材に金属めっき処理を施し、透明基材表面に導電性金属の微細線を形成する工程(金属めっき処理工程)よりなることを特徴とする導電性積層体の製造方法。
2.上記遮蔽層がフォトレジストであり、上記触媒層上にフォトレジストをコーティングしフォトマスク越しに紫外光を照射後、現像を行うことにより、該遮蔽層に上記触媒層の表面に達する深さの微細線溝を形成することを特徴とする前記1項記載の導電性積層体の製造方法。
3.上記触媒層と透明基材との間に中間層を設けることを特徴とする前記1~2項記載の導電性積層体の製造方法
4.上記中間層がフォトレジストの現像液に対する耐性(耐溶剤性)を有することを特徴とする前記3項記載の導電性積層体の製造方法。
5.全体または一部が曲面状に成形された透明基材表面に導電性金属の微細線を有する導電性積層体。
6.前記5項記載の導電性積層体を使用したタッチパネル
7.前記5項記載の導電性積層体を使用したELライト
8.前記5項記載の導電性積層体を使用した電磁波シールド
9.前記5項記載の導電性積層体を使用したアンテナ
10.前記5項記載の導電性積層体を使用した発熱体
【発明の効果】
【0007】
本発明により、全体または一部が曲面状に成形された透明基材表面に導電性金属の微細線を有する導電性積層体が提供される。またその製造方法も提供される。本発明の導電性積層体は、導電性金属の微細線が精密でかつ断線や破損が極めて少ないパターン状に形成されたものであるので、導電性積層体として有用である。例えば、その特性を利用してタッチパネル、ELライト、電磁波シールドおよび発熱体の材料として効果的に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図4】透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の微細線溝形成工程
【
図5】透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の成形工程
【
図6】透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の金属めっき処理工程
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、微細線溝形成工程を示す。すなわち、透明基材10の表面に触媒層20を設け、更に触媒層20上に該触媒層の表面に達する深さの多数の微細線溝31~36を有する遮蔽層30を形成する工程を示す。
図2は、成形工程の一例を示す。すなわち、この図は、上記触媒層20、上記遮蔽層30を形成した透明基材を、中央部が半球面状、周辺部が平坦になるように成形する工程を示す。
図3は、金属めっき処理工程を示す。すなわち、中央部が半球面状、周辺部が平坦になるように成形した透明基材に金属めっき処理を施し、微細線溝31~36に導電性金属の微細線41~46を形成する工程を示す。
図4は、透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の微細線溝形成工程を示す。すなわち、透明基材10の表面に中間層50、次に触媒層20を設け、更に触媒層20上に該触媒層の表面に達する深さの多数の微細線溝31~36を有する遮蔽層30を形成する工程を示す。
図5は、透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の成形工程の一例を示す。すなわち、この図は、上記中間層50、上記触媒層20、上記遮蔽層30を順次形成した透明基材を中央部が半球面状、周辺部が平坦になるように成形する工程を示す。
図6は、透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の金属めっき処理工程を示す。すなわち、中央部が半球面状、周辺部が平坦になるように成形した透明基材に金属めっき処理を施し、微細線溝31~36に導電性金属の微細線41~46を形成する工程を示す。
【0010】
本発明の導電性積層体の透明基材10は、熱可塑性樹脂からなるフィルム、シートあるいはこれらの複合体から構成される。例えば、ポリカーボネート(PC)、非晶性ポリエチレンテレフタレート(A-PET)、グリコール変成ポリエチレンテレフタレート(G-PET)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(ABS)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリ塩化ビニール(PVC)、ポリプロピレン(PP)からなるフィルム、シートあるいはこれらの複合体が好適に利用できる。これらのうち、PCからなるフィルムまたはシートが特に好ましい。透明基材10の厚さには特に制限はなく、導電性積層体を利用した製品の要求特性を考慮して決めればよい。
【0011】
触媒層20は、触媒核となる金属を含有させた層である。触媒核となる金属として、銅、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、コバルトが挙げられるが、中でも触媒作用の強いパラジウムが好ましい。触媒層の厚さに制限はなく、触媒核となる金属を保持するに足る厚さがあれば良い。
遮蔽層30は触媒層20上に形成されるが、遮蔽層30は上記触媒層20の表面に達する深さの多数の微細線溝31~36を有し、該微細線溝部分のみ触媒層の表面が露出している。この部分では触媒作用により金属めっき液中の金属イオンが還元されて該微細線溝部分にのみ金属めっき膜が析出し、導電性金属の微細線が形成される。
【0012】
遮蔽層30を構成する樹脂として、上記微細線溝以外の部分で、金属めっき液と触媒層20との接触を遮断する特性を有するものであれば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂のいずれも用いることができる。遮蔽層30の厚さは、該遮蔽層に用いる樹脂の特性を考慮して決定される。
触媒層20の表面に達する微細線溝を有する遮蔽層30を形成する方法として、触媒層20上に微細線溝を有する形状の遮蔽層30を直接印刷する方法(印刷法)、触媒層20上に平坦な遮蔽層30をコーティングした後レーザー照射し微細線溝を形成する方法(レーザー加工法)、上記触媒層20上に遮蔽層30としてフォトレジストをコーティングしフォトマスク越しに紫外光を照射後、現像を行うことにより、微細線溝を形成する方法(フォトリソグラフィ法)がある。このなかで微細線溝が精度よく形成できる点で、フォトレジストを用いるフォトリソグラフィ法が好ましい。
【0013】
前記微細線溝を形成する方法として上記フォトリソグラフィ法を採用したとき、前記透明基材の材質によってはフォトレジストの現像液の影響で白化する場合がある。この場合フォトレジストの現像液に対する耐性(耐溶剤性)を有する中間層50を設けることにより透明基材に耐溶剤性を付与することができる。
【0014】
前記触媒層20、前記遮蔽層30を順次形成した透明基材10、または前記中間層50、前記触媒層20、前記遮蔽層30を順次形成した透明基材10の全体または一部が曲面形状を有するように成形する方法として真空成形、圧空成形がある。
真空成形は、加熱して軟化した透明基材を型に合せて真空吸引して全体または一部が曲面形状の製品になるように成形する方法であるが、金型コストが安く少量生産品も低コストかつ短時間で生産できる点から好ましい。
図2または
図5に示した例は、透明基材10の中央部が半球面状、周辺部が平坦になるように成形している。成形工程では、半球面から平坦に移行する部分に最もストレスがかかる。この最もストレスがかかる部分で、クラックが発生しない条件で成形を行う必要がある。成形工程でクラックが生じなければ、金属めっき処理工程で導電性金属の微細線に断線等の問題は起こらない。
【0015】
成形時に最もストレスがかかる部分でのクラック発生の有無は、透明基材10、触媒層20、遮蔽層30または、透明基材10、中間層50、触媒層20、遮蔽層30に用いる樹脂の種類や厚さに依存するので、予備検討を行い、適正な成形条件を決定すれば良い。
透明基材表面と触媒層間に中間層を設けた場合の予備検討の一例を示す。
透明基材10として厚さ0.3mmのポリカーボネート、遮蔽層30として厚さ3μmのノボラック型エポキシ樹脂、中間層50としてノボラック型エポキシ樹脂を用いて、半球面から平坦に移行する部分の成形時の伸び率と中間層50の厚さのクラック発生への影響を調べた結果、伸び率が20%以下でかつ中間層50の厚さが9μm以下のとき、クラックは発生しなかった。一方、中間層の厚さが2μm未満だと耐溶剤性付与の効果がないため、中間層の厚さは2~9μmが好ましいことがわかった。
【0016】
前記微細線溝31~36の触媒層20上にめっきされる金属は、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)または金(Au)であることが望ましい。
導電性金属の微細線は、2層以上で構成されていても良い。例えば、1層目の金属が、パラジウム(Pd)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)または金(Au)であり、2層目の金属が、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)または金(Au)であっても良い。
【0017】
本発明の前記導電性積層体は、その導電性の機能を用いて種々の部品・部材の材料として利用できるが、とりわけタッチパネル、ELライト、電磁波シールド、あるいは発熱体として使用することができる。
【符号の説明】
【0018】
10 透明基材
20 触媒層
30 遮蔽層
31 遮蔽層の微細線溝
32 遮蔽層の微細線溝
33 遮蔽層の微細線溝
34 遮蔽層の微細線溝
35 遮蔽層の微細線溝
36 遮蔽層の微細線溝
41 導電性金属の微細線
42 導電性金属の微細線
43 導電性金属の微細線
44 導電性金属の微細線
45 導電性金属の微細線
46 導電性金属の微細線
50 中間層