JP2014116103A - 導電性基体の製造方法、導電性基体及び接着剤層付き支持体 - Google Patents
導電性基体の製造方法、導電性基体及び接着剤層付き支持体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】
湿式処理等を行うことなく簡易に高精細な導電層パターンを形成する方法を提供する。
【解決手段】
導電層付き基体から導電層の一部を除去して、パターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法であって、(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程と、(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程と、(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有する導電性基体の製造方法。
【選択図】図4
湿式処理等を行うことなく簡易に高精細な導電層パターンを形成する方法を提供する。
【解決手段】
導電層付き基体から導電層の一部を除去して、パターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法であって、(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程と、(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程と、(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有する導電性基体の製造方法。
【選択図】図4
Description
本発明は、パターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法に関する。
本発明は、より詳しくは、剥離可能な透明導電層を形成した基体、及びネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成した支持体を用いて、透明導電層の部分的な剥離により、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法に関する。
本発明は、より詳しくは、剥離可能な透明導電層を形成した基体、及びネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成した支持体を用いて、透明導電層の部分的な剥離により、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法に関する。
透明導電層の各種形成材料や、透明基体上に透明導電層を形成した各種透明導電層フィルムは発光、受光機能を利用した電子装置等において、重要な機能性部材として数多く用いられているが、特に透明導電層をパターン化することにより、多数配列し電極やスイッチ等の機能を持たせたものは、上記電子装置の薄型化、小型化のための必須の部材となっている。
簡易に透明導電層をパターン化する方法としては、例えば、透明導電層を有する基体に、ネガティブパターン化された接着領域を有する支持体を貼り合わせ、当該支持体を剥離することで、透明導電層に所望のポジティブパターンを形成する方法が開示されている(特許文献1参照)。当該パターン形成方法は、エッチングによる湿式処理等を行うことなく透明導電層のパターン化が可能であるため、簡易に効率良くパターンを形成できる。
近年の電子装置の薄型化や高機能化にともない、電子装置に使用する配線等の導電パターンにも、更なる高集積化が求められている。上記透明導電層のパターン形成方法においても、より高精細な導電パターンを簡易かつ安定して形成することが求められている。
本発明の目的は、湿式処理等を行うことなく簡易に高精細な導電層パターンを形成する方法を提供することにある。
本発明においては、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成した接着剤層付き支持体を用いて、導電層付き基体から導電層の一部を除去して、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法において、接着剤層付き支持体として、ネガティブパターン化された感熱接着剤層の下層に感熱接着剤の受容層を有する基体を使用する。当該感熱接着剤の受容層を用いることで、感熱接着剤のネガティブパターンの高精細化が可能となり、ポジティブパターン化される導電層も簡易に高精細化できる。
すなわち本発明は、導電層付き基体から導電層の一部を除去して、パターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法であって、
(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程と、
(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程と、
(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、
(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有する導電性基体の製造方法により、好適な導電層パターンを有する導電性基体を、エッチング工程等の湿式処理や、焼成工程等を使用せず、塗布工程主体の簡易かつ低コストで製造することができる。
(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程と、
(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程と、
(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、
(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有する導電性基体の製造方法により、好適な導電層パターンを有する導電性基体を、エッチング工程等の湿式処理や、焼成工程等を使用せず、塗布工程主体の簡易かつ低コストで製造することができる。
本発明の製造方法によれば、従来よりも高精細にパターン化された透明導電層パターンを、容易にかつ低コストで形成することができる。また、断線、短絡なく、高透明で、透明電極用に使用可能な導電層パターンを好適に形成できる。
[工程(1)]
本発明の製造方法においては、まず(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程を有する。
本発明の製造方法においては、まず(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程を有する。
(基体)
上記(1)の工程において使用される基体としては、各種電子機器において導電層の保持に使用される基体を使用でき、例えば、各種樹脂フィルムや、ガラス板、セラミック板等の基体を適宜使用できる。電子機器の透明電極等に使用する場合には、透明性の高い基材を好ましく使用でき、可視光全域における光透過率が70%以上の基体であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。なお、透明性を損なわない範囲で、着色されていてもよい。また、基体は単層で使用しても、2層以上を組み合わせて積層した基体であってもよい。
上記(1)の工程において使用される基体としては、各種電子機器において導電層の保持に使用される基体を使用でき、例えば、各種樹脂フィルムや、ガラス板、セラミック板等の基体を適宜使用できる。電子機器の透明電極等に使用する場合には、透明性の高い基材を好ましく使用でき、可視光全域における光透過率が70%以上の基体であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。なお、透明性を損なわない範囲で、着色されていてもよい。また、基体は単層で使用しても、2層以上を組み合わせて積層した基体であってもよい。
これら基体のなかでも、入手や取り扱いが容易であることから、各種樹脂フィルムを好ましく使用できる。樹脂フィルムとしては、例えば、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などのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、EVAなどのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂等からなる樹脂フィルム、複屈折の小さいトリアセチルセルロースフィルムやシクロオレフィンフィルムを使用できる。これらのなかでも、透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、価格の点からポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。
基体の厚みは、5μm〜300μmとすることが好ましく、より好ましくは10μm〜250μm、さらに好ましくは25μm〜200μmである。基体の厚みを当該範囲とすることで、取り扱い性や可視光透過率が良好となるため好ましい。
(剥離可能な導電層)
上記(1)の工程において、基体上に形成される剥離可能な導電層は、感熱接着剤により剥離が可能な導電層である。
上記(1)の工程において、基体上に形成される剥離可能な導電層は、感熱接着剤により剥離が可能な導電層である。
基体上に形成される導電層は、各種電子機器の透明電極等に好適に適用できるため、透明導電層であることが好ましく、可視光の全光線透過率が80%以上であることが好ましい。透明導電層を得るための導電性物質としては、それ自身が透明性の高い導電性物質であってもよいが、透明でなくても形状や含有量を制御することにより導電層を透明導電層とできるものであれば、好ましく使用できる。
導電層の膜厚は、10nm〜3μmとすることで、好適な透明性や、導体としての十分な導電性を確保しやすいため好ましい。なお、金属ナノワイヤーのように導電性物質そのものが透明でない場合には、膜厚の増加によって透明性が低下する場合が生じることから、より薄い膜厚の導電層が形成されることが多い。この場合きわめて開口部の多い導電層であるが、平均膜厚として10nm〜500nmの膜厚範囲が好ましく、30nm〜300nmがより好ましく、50nm〜150nmが最も好ましい。
導電層の導電性としては、特に制限無く使用可能であるが、表面抵抗率が1Ω/□〜1000Ω/□であることが好ましい。
本発明に使用する剥離可能な導電層は、より詳細には、表面に接着剤層を有する剥離用の支持体を用いて、該剥離用支持体の接着剤層と導電層を重ね合わせて接着後、剥離用支持体を剥離したとき、基体上の導電層が内部破壊を起こすことなく、また基体及び基体と導電層の界面にダメージを与えることもなく剥離可能な導電層である。当該導電層は、例えば、微細な導電性物質を分散媒中に分散させた導電性塗料を塗布することで好適に形成できる。
導電層に使用する導電性物質としては、各種形状の導電性物質を使用でき、繊維状、粒子状、薄膜状等種々の形状のものが使用できる。本発明で使用する微細な導電性物質としては、繊維状のものを好ましく使用でき、その中でも分岐がなく、ほぐれやすく、かつ繊維状物質の均一な分布密度を得やすく、その結果繊維と繊維のからまりの間に大きな開口部を形成し、良好な光透過率を実現することができるワイヤー状のものが特に好ましい。このような形状をした導電性物質の例としては、カーボンナノチューブやワイヤー状の導電性金属である金属ナノワイヤーを挙げることができる。本発明で金属ナノワイヤーとは、形状が直線または曲線の細い棒状で、材質が金属であるナノメートルサイズの微細な導電性物質である。微細な導電性物質が繊維状、好ましくはワイヤー状であると、それらが互いに絡み合って網の目状となることで、少ない量の導電性物質であっても良好な電気伝導経路を形成することができ、導電性層の抵抗値をより低下させることができ好ましい。さらにこのような網の目状を形成した場合、網の目の隙間部分の開口が大きいので、たとえ繊維状の導電性物質そのものが透明でなかったとしても、塗膜として良好な透明性を達成することが可能である。
金属ナノワイヤーの金属として、具体的には鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、オスミウム、イリジウム、白金、金が挙げられ、導電性の観点から銅、銀、白金、金が好ましく、白金メッキ、または金メッキされた銀がより好ましい。金属ナノワイヤーの少なくとも一つの断面寸法は、500nm未満であることが好ましく、200nm未満であることがさらに好ましく、100nm未満であることが一層好ましい。金属ナノワイヤーとしては、アスペクト比としては10を越えることが好ましい。アスペクト比としては50を越えることがさらに好ましく、100を越えるアスペクト比を有することが一層好ましい。金属ナノワイヤーの形状や大きさは走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡で確認することができる。
金属ナノワイヤーは、当技術分野で既知の方法で調製可能である。例えば溶液中で硝酸銀を還元する方法や、前駆体表面にプローブの先端部から印可電圧又は電流を作用させ、プローブ先端部で金属ナノワイヤーを引き出し、該金属ナノワイヤーを連続的に形成する方法等が挙げられる(特開2004−223693公報)。溶液中で硝酸銀を還元する方法としては、より具体的には、銀ナノワイヤーは、エチレングリコール等のポリオール、およびポリビニルピロリドンの存在下で、硝酸銀等の銀塩の液相還元することによりにより合成可能である。均一サイズの銀ナノワイヤーの大量生産は、例えば、Xia,Y.etal.,Chem.Mater.(2002)、14、4736−4745 およびXia, Y.etal., Nano letters(2003)3(7)、955−960 に記載される方法に準じて 調製可能であるが、特にこれらに記載の方法に限定するものではない。
このような導電性を有する金属ナノワイヤーが透明基体上に適度な間隔を保ちながら互いに絡み合った状態を有し、導電網を形成することで、実質的に透明な導電網が可能である。具体的な金属種や軸長さ、アスペクト比等は使用目的等に応じて適宜定めればよい。
上記以外の形状として、例えば、粒子状の形状を有するものとしては、公知の方法により形成された酸化錫、酸化カドミウム、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)等の導電性無機微粒子が用いられる。その中でもITOがより優れた導電性が得られる点で好ましい。あるいは芯材となる微細な物質の表面に透明導電性物質のコーティングを行ったものを用いてもよく、例えばATO、ITO等の無機材料を硫酸バリウム等の透明性を有する微粒子の表面にコーティングしたものを用いることが出来る。あるいは芯材として有機質の導電性微粒子が用いられても良い。この場合は、例えば金属材料を樹脂微粒子表面にコーティングしたもの等が挙げられる。これら微粒子の粒子径は一般に10μm以下が好ましく、1.0μm以下がさらに好ましく、50nmから150nmが一層好ましい。
これら微細な導電性物質を分散させる分散媒としては、導電性物質を好適に分散できるものであれば、特に限定されることなく、既知の各種分散媒を使用することができる。例えば、ヘキサン等の飽和炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、エチレンクロライド、クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素等を挙げることができる。また、分散媒の種類により、分散剤を使用することもできる。これらの中でも、極性を有する分散媒が好ましく、特にメタノール、エタノール等のアルコール類、NMP等のアミド類のような水と親和性のあるものは、分散剤を使用しなくても分散性が良好であり好適である。これら液体は、単独でも2種類以上の混合したものでも使用することができる。
また、分散媒として、水も使用可能である。水を用いる場合には、透明基体表面が疎水性の場合は、水をはじきやすく、透明導電性塗料を塗布する際に、均一な膜が得られにくい。このような場合には、水にアルコールを混合するとか、あるいは疎水性の透明基体への濡れ性を改善するような界面活性剤を選定し、添加することで均一な膜を得る。
用いる分散媒としての液体の量は、特に制限されず、前記微細な導電性物質の分散液が塗布に適した粘度を有するようにすればよい。例えば、前記透明導電性物質100重量部に対して、液体100〜100,000重量部程度と広範囲に設定可能であって、前記透明導電性物質と分散媒の種類、使用する撹拌、分散装置に応じて適宜選択することができる。
導電層を形成する導電性塗料は、上記導電性物質を分散媒に分散させて得られる。導電性物質の分散媒中への分散は、導電性物質と分散媒である液体の混合物に対し必要に応じて公知の分散手法を適用することにより行うことができる。ただし、良好な透明性と導電性を有する透明導電層を形成するためには、微細な導電性物質の特性が分散処理前後で大きく変化せず、混合物の透明性が失われないことが重要である。特に導電性物質が金属ナノワイヤーの場合には、折れにより導電性の低下や透明性の低下が引き起こされるため、金属ナノワイヤーの形状を破壊しない分散手法の選択が重要である。
前記導電性物質の分散液は、導電性能の向上の点においてはバインダー樹脂をできるだけ少なくすることが好ましい。導電性層においては、バインダー樹脂を用いなければ導電性物質同士の接触が阻害されることがない。従って、導電性微粒子相互間の導電性が確保され、得られる導電層の電気抵抗値をより低く抑えることができる。また、導電性物質の分散液がバインダー樹脂を含まなくすることによって、基体上に透明導電性塗膜を形成したときに、次工程において透明導電性塗膜が該透明基体から容易に剥離可能である点でも好ましい。
ただし、基体上の塗膜の導電性や、基体からの塗膜剥離性を低下させず、保護層用塗料中の樹脂による導電性層の固定化工程を損なわない程度の量であれば、樹脂を含むことも可能であり、その種類と量は、上記特性が得られる範囲で適宜選択可能である。
上記の添加量範囲において導電性物質の分散液は、粘度調整、腐食防止、基体への接着性向上、および導電性物質の分散を制御するために、前記樹脂及びその他の添加剤を含んでもよい。適切な添加剤および結合剤の例として、カルボキシメチルセルロース(CMC)、2−ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、メチルセルロース(MC)、ポリビニルアルコール(PVA)、トリプロピレングリコール(TPG)、およびキサンタンゴム(XG)、およびエトキシレート、アルコキシレート、エチレンオキシド、および酸化プロピレンなどの界面活性剤、およびそれらの共重合体、スルホン酸塩、硫酸塩、ジスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、リン酸エステル、およびふっ素系界面活性剤が挙げられるがそれだけに限定されない。
さらに2−アルコキシエタノール、β−ジケトン、アルキルアセテート、等の非ポリマー系有機化合物を膜形成剤として使用することもできる。
上記の添加量範囲において導電性物質の分散液は、粘度調整、腐食防止、基体への接着性向上、および導電性物質の分散を制御するために、前記樹脂及びその他の添加剤を含んでもよい。適切な添加剤および結合剤の例として、カルボキシメチルセルロース(CMC)、2−ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、メチルセルロース(MC)、ポリビニルアルコール(PVA)、トリプロピレングリコール(TPG)、およびキサンタンゴム(XG)、およびエトキシレート、アルコキシレート、エチレンオキシド、および酸化プロピレンなどの界面活性剤、およびそれらの共重合体、スルホン酸塩、硫酸塩、ジスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、リン酸エステル、およびふっ素系界面活性剤が挙げられるがそれだけに限定されない。
さらに2−アルコキシエタノール、β−ジケトン、アルキルアセテート、等の非ポリマー系有機化合物を膜形成剤として使用することもできる。
基体上への導電層の形成は、上記導電性塗料を基体上に塗布、乾燥して、基体上に均一な導電層を形成する方法を好ましく使用できる。塗布方法としてはスプレーコート、バーコート、ロールコート、ダイコート、インクジェットコート、スクリーンコート、ディップコートなど公知の塗布方法を用いることができる。
また、基体上に設けた導電層の基体からの剥離をより容易にする手段として、予め透明基体上の塗布面に導電層の剥離を容易にする下地層を設けてもよい。その場合は、導電層の形成された基体の透明性、導電性、保護層用塗料用のバインダー樹脂の接着性を損なわない下地層を形成することが好ましく、その組成と構成は、基体、後工程条件に応じて適宜選択可能である。
本発明の製造方法においては、基体上に剥離可能な導電層を形成したのち、さらに、導電層の導電性を高めるため、塗布形成後の導電層における導電性物質同士の接触点を増すとともに、接触面積を増やしその接触を確実にするための加圧工程を行うことも好ましい。導電性物質を加圧する工程とは、具体的には導電層面を加圧する工程であって、導電性物質が導電性微粒子の場合には、該微粒子の密度を向上させて微粒子同士の接触点と接触面積を増加させる工程であり、導電性物質が金属ナノワイヤーの場合には、網目状に金属ナノワイヤーが分散している導電層に圧力を加えて、導電層を圧縮し、内部の金属ナノワイヤーの接触点を増やす工程である。この工程によって導電性微粒子や金属ナノワイヤー間の接触抵抗が下がることになる。
本工程は通常塗膜面を加圧する公知の方法であれば特に制限はないが、塗布によって得られた層を、例えば、加圧可能な2枚の平板間に導電層を配置し、一定時間加圧する平板プレス法や、加圧可能な2本のロールの間に導電層を挟み込んで線加圧し、ロールを回転させることによって面全体を加圧するカレンダー法などが挙げられる。ロールによるカレンダー法において、導電層を加圧する圧力は、500kN/m2〜50000kN/m2、好ましくは1000kN/m2〜10000kN/m2、より好ましくは2000kN/m2〜5000kN/m2である。
[工程(2)]
本発明の製造方法においては、上記(1)の工程の後に、(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程、を有する。ここで、ネガティブパターンとは、基体上に形成すべき導電層のパターン(ポジティブパターン)が反転されたパターンをいう。ポジティブパターン(ポジ)とネガティブパターン(ネガ)とは、相互に反転された同縮尺のパターンであり、本発明においては、導電層からネガティブパターンを除去することにより、所望のポジディブパターンを形成する。
本発明の製造方法においては、上記(1)の工程の後に、(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程、を有する。ここで、ネガティブパターンとは、基体上に形成すべき導電層のパターン(ポジティブパターン)が反転されたパターンをいう。ポジティブパターン(ポジ)とネガティブパターン(ネガ)とは、相互に反転された同縮尺のパターンであり、本発明においては、導電層からネガティブパターンを除去することにより、所望のポジディブパターンを形成する。
基体上に形成された導電層を、部分的に基体から剥離するために当該工程(2)において、導電層を剥離するために接着剤層付き支持体を作製する。本発明で使用する剥離用の接着剤層付き支持体は、支持体上に感熱接着剤の受容層を有し、当該受容層上にネガティブパターン化された感熱接着剤層を有する。剥離用の接着剤層付き支持体は、感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、感熱接着剤塗料を、基体上に形成すべき所望の導電性パターンに対して、反対のネガティブパターンを形成して塗布することにより形成することができる。
(支持体)
上記(2)の工程に使用する支持体としては、導電層と感熱接着剤層とを加熱接着する工程において、熱変形を起こさないものを使用でき、例えば、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などのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、EVAなどのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂などのプラスチックからなるフィルムを用いることができる。これら支持体は本発明の目的を妨げない程度に着色していても良く、さらに単層で使うこともできるが、2層以上を組み合わせた多層フィルムとして使っても良い。このうち透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、価格の点からポリエチレンテレフタレートフィルムが最も適している。
上記(2)の工程に使用する支持体としては、導電層と感熱接着剤層とを加熱接着する工程において、熱変形を起こさないものを使用でき、例えば、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などのポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、EVAなどのポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂などのプラスチックからなるフィルムを用いることができる。これら支持体は本発明の目的を妨げない程度に着色していても良く、さらに単層で使うこともできるが、2層以上を組み合わせた多層フィルムとして使っても良い。このうち透明性、耐熱性、取り扱いやすさ、価格の点からポリエチレンテレフタレートフィルムが最も適している。
この透明プラスチック基材の厚みは、薄いと耐熱性が乏しく、厚いと熱容量が大きくなり感熱接着剤の加熱による粘着性の発現に長い加熱時間が必要となるため、5μm〜100μmが好ましい。さらに好ましくは、10μm〜50μmであり、15μm〜30μmの膜厚であることがさらに好ましい。
(感熱接着剤の受容層)
本発明の製造方法においては、支持体として、感熱接着剤の受容層を有する支持体を使用する。本発明においては、感熱接着剤の受容層を使用することで、感熱接着剤印刷層の耐にじみ性と定着性を向上させ、感熱接着剤のネガティブパターンの高精細化が可能となる。
本発明の製造方法においては、支持体として、感熱接着剤の受容層を有する支持体を使用する。本発明においては、感熱接着剤の受容層を使用することで、感熱接着剤印刷層の耐にじみ性と定着性を向上させ、感熱接着剤のネガティブパターンの高精細化が可能となる。
感熱接着剤の受容層としては、使用する感熱接着剤に応じて適宜選択すればよく、公知のインキ受容層を使用することもできる。
受容層を形成する塗料組成物に使用する樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン-ビニル複合樹脂、ウレタン-アクリル複合樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等を使用することができる。なかでも、ウレタン樹脂が感熱接着剤によるネガティブパターンを好適に形成しやすいため好ましい。また、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子と、非晶質合成シリカ、アルミナ、アルミナ水和物などの多孔質無機顔料との混合物を主成分として含むものを使用することができる。
受容層の種類としては主に膨潤型、空隙型が挙げられるが、本発明の製造工程に使用可能であれば、その種類は特に制限無く選択可能である。
受容層に使用する塗料組成物は、上記樹脂を水性媒体に分散及び/又は溶解した水性塗料組成物であっても、上記樹脂を有機溶媒に溶解した溶剤系塗料組成物であってもよいが、環境対応性が高いことから水性塗料組成物を使用することが好ましい。なお、水性媒体は、水のみを使用してもよいし、或いは、水と水溶性溶剤の混合溶液を使用してもよい。前記水溶性溶剤としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチルカルビトール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のアルコール類、N−メチルピロリドン等の極性溶剤を使用することができる。
受容層に使用する塗料組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて架橋剤、充填剤、顔料、pH調整剤、被膜形成助剤、レベリング剤、増粘剤、撥水剤、消泡剤等公知のものを適宜添加して使用することができる。
前記添加剤の使用量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定しないが、受理剤中の固形分の全量に対して0.01〜40質量%の範囲であることが好ましい。
支持体上へ受容層を形成する方法としては、公知慣用の塗膜形成方法を用いることができ、例えば、グラビア方式、コーティング方式、スクリーン方式、ローラー方式、ロータリー方式、スプレー方式等を適用することができる。
支持体上に受容層用の塗料組成物を塗工した後、水性媒体を揮発させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、乾燥機を用いて乾燥させる方法が一般的である。乾燥温度としては、水性媒体を揮発させることが可能で、かつ基材に悪影響を与えない範囲の温度に設定すればよい。
受容層の特性として、印刷後後素早く乾燥すること、印刷後にクラックやハジキが発生しないこと、印刷した画像が保存期間中に劣化しないこと、積層状態で保存してもブロッキングを生じないことが要求される。特に透明導電層付き基体と、ネガティブパターン化された感熱接着剤層付き支持体の加熱、加圧貼り合わせ工程で、印刷した画像特性が損なわれず、受容層の密着性が劣化しないことが要求される。
支持体上に形成する受容層の膜厚は、感熱接着剤によるネガティブパターンを好適に形成できる範囲で適宜調整すれば良いが、0.01〜50μmの範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、0.05μm〜30μmであり、0.1μm〜5μmの膜厚であることがさらに好ましく、0.1〜3μmであることが特に好ましい。
(感熱接着剤)
感熱接着剤は、常温では粘着性を示さないが、加熱する事により粘着性が発現する接着剤である。本発明においては、感熱接着剤の受容層を有する支持体の受容層上に、当該感熱接着剤を積層するが、感熱接着剤としては、当該受容層のみならず、前記基体上に形成された導電層とも親和性があり、両者を強力に接着できる感熱接着剤であれば特に限定されることなく、公知の種々の感熱接着剤を用いることができる。なかでも、導電層を設ける基体として樹脂フィルムを使用する場合には、当該基体に使用する樹脂フィルムのガラス転移温度を大きく上回らない温度で接着性を発現する感熱接着剤を使用することが好ましい。また、加熱の後に常温程度で支持体を剥離する際に、導電層と受容層の両方に強い接着力を示すことが好ましい。
感熱接着剤は、常温では粘着性を示さないが、加熱する事により粘着性が発現する接着剤である。本発明においては、感熱接着剤の受容層を有する支持体の受容層上に、当該感熱接着剤を積層するが、感熱接着剤としては、当該受容層のみならず、前記基体上に形成された導電層とも親和性があり、両者を強力に接着できる感熱接着剤であれば特に限定されることなく、公知の種々の感熱接着剤を用いることができる。なかでも、導電層を設ける基体として樹脂フィルムを使用する場合には、当該基体に使用する樹脂フィルムのガラス転移温度を大きく上回らない温度で接着性を発現する感熱接着剤を使用することが好ましい。また、加熱の後に常温程度で支持体を剥離する際に、導電層と受容層の両方に強い接着力を示すことが好ましい。
当該感熱接着剤としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、塩酢ビ(塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体)系接着剤、アクリル系接着剤等を挙げることができる。中でも常温以上のガラス転移温度Tgを持ち、カルボン酸基、スルホン酸基などの酸基を有し、非晶性ポリエステル樹脂、ポリエステル系ポリウレタン樹脂を主剤とする感熱接着剤が好ましく、ガラス転移温度としては20〜100℃の範囲が好ましい。また、感熱温度を操作する目的で、上記主剤に相溶性を有し、ガラス転移温度Tgが異なる樹脂を適量配合してもよい。
感熱接着剤には、必要に応じて、ブロッキング防止剤として、ポリオレフィン系樹脂粒子を添加することができる。なかでも、ポリエチレン樹脂粒子またはポリプロピレン樹脂粒子の添加が好ましく、より具体的には、高密度ポリエチレン樹脂粒子、低密度ポリエチレン樹脂粒子、変性型ポリエチレン樹脂粒子、分解型低密度ポリエチレン樹脂粒子、分解型ポリプロピレン樹脂粒子の添加が好ましい。また、これらポリエチレン樹脂粒子および分解型ポリプロピレン樹脂粒子の重量平均粒子径は0.1〜25μmであるが、粒子が扁平状、リン片状の場合は3〜25μmの範囲が好ましく、分子量は1,000〜29,000の範囲、融点は100〜150℃の範囲にあることがそれぞれ好ましい。また、本発明のパターン形成機構を阻害しない範囲でシリカ、アルミナ、バリウムなど無機系粒子を適宜選択することができる。
感熱接着剤層用塗料に用いる溶剤は、感熱接着剤に使用するバインダー樹脂を良好に溶解または分散すれば、特に限定なくいずれの非腐食性溶媒も使用可能である。より適切な溶媒の例として、水、アルコール類、ケトン類、テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物類、シクロヘキサン等の炭化水素、またはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤が挙げられる。さらに溶媒は、揮発性であり、200℃以下の沸点を有することが好ましく、150℃下がより好ましく、100℃ 以下の沸点を有することがさらに好ましい。
支持体上の感熱接着剤層は、基体上に得ようとする所望の導電性パターンを反転した、いわゆるネガティブパターン状に形成する。感熱接着剤のネガティブパターン形成方法としては、公知の印刷方法が使用でき、加熱により粘着性を発現した感熱接着剤層が、次工程において基体上の導電層に良好に接着するための十分な感熱接着剤の厚みを形成できれば、特に制限はなく公知の方法を使用可能できる。例えば、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等が使用できる。
また、感熱接着剤層の厚みは、0.05μm〜5.0μmが好ましく、0.1μm〜2.0μmがより好ましく、0.2μm〜1.0μmがさらに好ましい。
[工程(3)、(4)]
本発明の製造方法においては、上記(2)の工程の後に、(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、
(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、パターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有する。当該(3)〜(4)の工程により、基体上の導電層に所望のパターンが形成され、パターン化された導電層を有する導電性基体が得られる。
本発明の製造方法においては、上記(2)の工程の後に、(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、
(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、パターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有する。当該(3)〜(4)の工程により、基体上の導電層に所望のパターンが形成され、パターン化された導電層を有する導電性基体が得られる。
貼り合わせを行う工程においては、前記導電層を設けた基体と前記ネガティブパターンを形成した感熱接着剤層を設けた支持体である剥離用基材とを、導電層と感熱接着剤層とが互いに密着するように貼り合わせ加熱及び加圧する。特に導電層がバインダー樹脂を含まず、あるいは含んでいても含有量が少ないときは感熱接着剤層の加熱、加圧により、感熱接着剤は軟化し導電層の導電性微粒子の間隙、あるいは繊維状導電性物質の網目内に浸透して、感熱接着剤と導電層内の導電性物質が接着する。
その後、貼り合わせ部分の感熱接着剤層を常温程度に冷却後、前記支持体を前記基体から剥離し、前記感熱接着剤層と接着した部分の導電層を、支持体上でネガティブパターン化された感熱接着剤層上へと剥離、転写させることにより、基体上に導電層のポジティブパターンが残り、基体上に所望の導電層パターンが完成する。
本発明の製造方法としては、貼り合わせ時における加熱、加圧により基体の熱変形を発生することのない方法であれば、特に限定されることなく使用できる。例えば、加熱、加圧可能な2枚の平板間で、一定時間加熱、加圧する平板ラミネート法を使用できる。また、どちらか一方、または両方が加熱可能な2本のロール対のニップ間に、前記導電層を有する基体と前記感熱接着剤層を有する支持体を搬送し、2本のロールを回転させることによって面全体を加圧するロールラミネート法などが挙げられる。
特に、後者のロールラミネート方式は、フィルム基体とフィルム状の剥離用基材を使ったロールツーロールでの連続処理が可能であり、優れた生産効率を有する。ロールラミネート方式のロールは、前述の通り、どちらか一方、または両方が加熱可能なロールであり、ロールの材質は、導電層と感熱接着材層が良好に熱接着し、基体の熱変形を発生させなければ、特に限定されることはない。金属ロールが主体の剛体ロールと、耐熱ゴム製が主体の弾性ロールの組み合わせとしては、金属/金属、金属/弾性、弾性/弾性の全ての組み合わせが使用可能であるが、ロール対のニップ間で感熱接着剤の粘着性を発現させるため、ニップ巾が広く、加熱時間を長くなる弾性/弾性、弾性/金属のロール対が好ましい。
また、貼り合わせ時の処理条件としては、フィルム基体の熱変形を発生させずに感熱接着剤の導電層に対する粘着性を発現させる温度、圧力条件を適宜選択すればよい。例えば、処理温度は70℃〜150℃が好ましく、80℃〜130℃がより好ましく、90℃〜120℃がさらに好ましい。圧力はロール線圧で、10kN/m〜60kN/mの範囲で良好な転写状態が得られる最小線圧を選択すればよい。
さらに必要に応じて、貼り合わせ前に感熱接着剤層部分を予備加熱してもよい。また感熱接着剤層中に気泡が混入すると、導電性層との部分的接着不良のため剥離基材による導電性層の剥離が不完全になりやすい。このため気泡混入防止のために、貼り合わせ工程において、剥離基材の感熱接着層部分の加熱、加圧を減圧雰囲気下で行っても良い。
貼り合わせた基体と剥離基材を剥離する工程においては、常温程度まで冷却し、前記支持体を前記基体から剥離する。支持体上に形成された感熱接着剤層の形成された部分に対応し、剥離工程で感熱接着剤層と接着された導電層は、感熱接着剤層と共に基体から剥離され、感熱接着剤の形成された部分に対応していない導電層は基体上に導電層のポジティブパターンとして残り、導電層のパターンが基体上に完成する。なお冷却用の空気を吹き付ける等の冷却手段を講じることは、剥離を良好に行い未剥離部分の発生等のパターニング欠陥を防ぐ目的で有効である。
本発明のパターン化された導電層の形成方法においては、基材に感熱接着剤でネガティブパターンを形成し、基体上に均一に形成された導電層から不要部分を剥離する。導電層のパターン化は、基材上に塗布された感熱接着剤の有無だけで決定され、導電層の未剥離部分に対応する剥離用基材の部分には感熱接着剤は塗布されていない。このため導電層を確実に基体上に残すことができ、また導電層上に不要な感熱接着剤が残って導電層の光透過率を低下させる恐れがない。
[工程(5)]
本発明の製造方法においては、上記(1)〜(4)の工程の後に、基体上に形成された導電層上に、保護層を形成することも好ましい。
本発明の製造方法においては、上記(1)〜(4)の工程の後に、基体上に形成された導電層上に、保護層を形成することも好ましい。
保護層用塗料の塗布工程は、前述の貼り合わせ工程及び剥離工程によって、形成された導電層パターンに一部を被覆された基体上の全面に、保護層用塗料を塗布し、溶媒成分を乾燥させ、含有する樹脂成分を硬化し保護層を形成することによって行われる。本工程によって導電層の表面が被覆され保護されるとともに、保護層用塗料は導電層中の導電性微粒子の間隙や、繊維状、好ましくはワイヤー状の導電性物質の形成する網目の隙間を充填しつつ基体に到達し、硬化したときに導電層全体を基体上に強固に固定化し、導電層付き基体を形成する。
保護層用塗料に使用されるバインダー樹脂として可能な材料または材料の組み合わせを以下に述べる。これらバインダー樹脂は保護層用塗料中に含有される単量体またはオリゴマー(10〜100単量体)が光照射、または加熱によって重合して、または保護層用塗料中の樹脂が、乾燥および加熱によって架橋して、固体高分子マトリクスを形成して行われ、あるいは溶媒中のバインダー樹脂が、溶媒除去によって架橋塗膜を形成して行われるが、該塗膜は必ずしも、重合、架橋プロセスを経て硬化形成されたものに限定されない。しかし、塗膜の耐久性、耐擦過性の点で可視光線または紫外線、電子線、加熱等による重合、あるいは架橋剤による架橋を経て固定化されたものであることが好ましい。
保護層用塗料に使用されるバインダー樹脂としては、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリウレタン、アクリルウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、およびセルロースなどがある。また、無機ポリマーの例には、テトラアルコキシシランの加水分解・縮合により生成するシロキサン系ポリマーがある。
単量体である重合性の有機モノマーもしくはオリゴマーの例としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、グリシジルアクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸アクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ポリブタジエンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどで代表されるアクリレートおよびメタクリレート型のモノマーおよびオリゴマー;モノ(2−メタクロイルオキシエチル) アシッドホスフェート、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、ビニルトルエンなどの他のビニルモノマー;ビスフェノールAジグリシジルエーテルなどのエポキシド化合物、などがある。
単量体である重合性の無機モノマーの例は、Si、Ti、Zr、Al、Sn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Ag、In、Sb、Pt、Auなどの金属の鉱酸塩、有機酸塩、アルコキシド、および錯体(キレート)である。これらは加水分解または熱分解を経て重合し、最終的に無機物(金属酸化物、水酸化物、炭化物、金属など)になるので、本発明では無機モノマーとして扱う。これらの無機モノマーは、その部分加水分解物の状態で使用することもできる。次に各金属化合物の具体例を例示するが、これらに限定されるものではない。
上記バインダー樹脂の1種または2種以上を必要により有機溶媒で溶解または希釈して、粘度が25cps以下、好ましくは10cps以下の液体を調製して保護層用塗料に使用することが望ましい。粘度が25cpsより高いと、保護層を所定の厚さに形成しにくくなり、表面抵抗値の低下を招くため好ましくない。
また、保護層用塗料は、架橋剤、重合開始剤、安定剤(例えば、酸化防止剤および製品寿命長期化のための紫外線安定剤、および保存期間改善のための重合防止剤)、界面活性剤、および同様な効果を有するものを含んでもよい。また、保護層用塗料は、金属ナノワイヤーの腐食を防止する腐食防止剤や色相を調整するための着色剤をさらに含んでもよい。
保護層を形成する方法としては公知のウェットコート方法であれば特に制限はない。具体的には、スプレーコート、バーコート、ロールコート、ダイコート、インクジェットコート、スクリーンコート、ディップコートなどが挙げられる。
保護層用塗料によって導電層を含浸しつつ保護層を形成するとき、塗布、乾燥後の保護層の膜厚は、塗布前の導電層に対して薄すぎると耐擦過性、耐摩耗性、耐候性等の保護層としての機能が低下し、厚すぎると導体としての接触抵抗が増加する。
保護層の膜厚は、透明導電フィルムとしての用途によっても異なるが、30〜500nmの範囲であることが好ましく、より好ましくは50〜250nmである。
以下に導電性物質として金属ナノワイヤーを使用して、タッチパネル用透明導電層フィルムを製造する場合の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでない。
(実施例1)
[銀ナノワイヤーの合成]
銀ナノワイヤーは、Y.Sun、B.Gates、B.Mayers、& Y.Xia,“Crystalline silver nanowires by soft solution processing” 、Nano letters 、 (2002) 、2(2) 165〜168に記載されるポリオールを用いた方法の後、ポリビニルピロリドン(PVP)の存在下で、エチレングリコールに硫酸銀を溶解し、これを還元することによって合成されたナノワイヤーである。すなわち本発明においてはCambrios Technologies Corporation 米国仮出願第60/815,627号に記載される修正されたポリオール方法によって、合成されたナノワイヤーを用いた。
[銀ナノワイヤーの合成]
銀ナノワイヤーは、Y.Sun、B.Gates、B.Mayers、& Y.Xia,“Crystalline silver nanowires by soft solution processing” 、Nano letters 、 (2002) 、2(2) 165〜168に記載されるポリオールを用いた方法の後、ポリビニルピロリドン(PVP)の存在下で、エチレングリコールに硫酸銀を溶解し、これを還元することによって合成されたナノワイヤーである。すなわち本発明においてはCambrios Technologies Corporation 米国仮出願第60/815,627号に記載される修正されたポリオール方法によって、合成されたナノワイヤーを用いた。
(透明導電層付き基体の作製)
透明導電層を形成する金属ナノワイヤーとして、上記方法で合成された短軸径約70nm〜80nm、アスペクト比100以上の銀ナノワイヤーを水性媒体中に0.5%w/v含有する水分散体(Cambrios Technologies Corporation社製 ClearOhmTM, Ink−A AQ)を、スロットダイ塗工機を使用し、厚み50μmの高透明PETフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4100)の基体上にウエット厚み20μmに塗布、乾燥した後に、圧力2000kN/m2で加圧処理を行い、透明導電層を形成した(図1)。
透明導電層を形成する金属ナノワイヤーとして、上記方法で合成された短軸径約70nm〜80nm、アスペクト比100以上の銀ナノワイヤーを水性媒体中に0.5%w/v含有する水分散体(Cambrios Technologies Corporation社製 ClearOhmTM, Ink−A AQ)を、スロットダイ塗工機を使用し、厚み50μmの高透明PETフィルム(東洋紡社製コスモシャインA4100)の基体上にウエット厚み20μmに塗布、乾燥した後に、圧力2000kN/m2で加圧処理を行い、透明導電層を形成した(図1)。
[感熱接着剤の受容層を有する支持体の作製]
受容層を形成する塗料組成物として、ウレタン樹脂(DIC社製パテラコールRSI−001 不揮発分35%)50部を、純水250部と混合して受容層用塗料組成物とした。この受容層用塗料組成物を、厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体の全面に、2本リバース塗工機を使用し、乾燥厚み0.3μmの受容層を形成した。
受容層を形成する塗料組成物として、ウレタン樹脂(DIC社製パテラコールRSI−001 不揮発分35%)50部を、純水250部と混合して受容層用塗料組成物とした。この受容層用塗料組成物を、厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体の全面に、2本リバース塗工機を使用し、乾燥厚み0.3μmの受容層を形成した。
[ネガティブパターン化された感熱接着剤層付き支持体の作製]
次に、CRISVON NT−810−45(DIC社製ポリウレタン樹脂、45%溶液)100重量部をメチルエチルケトン 62.5重量部、トルエン 62.5重量部に溶解させ感熱接着剤とした。このポリウレタン樹脂の代表的物性値は、粘弾性測定(昇温速度3℃/分)で得られるtanδのピーク値から得られるガラス転移温度が42℃、引っ張り速度300mm/分で得られる引張破断強度が277×10E5Pa、引張破断伸度が665%、高圧式フローテスター(ダイス:1φ×1L、加圧:98N)の測定で得られる流動開始温度が90℃である。上記の感熱接着剤を用いて、受容層を有する支持体の受容層面上にパターン印刷を行う。評価用の導電性層パターンとしては、50μm幅と100μm幅の導電層ラインを形成させるため、10mm×10mmの格子状印刷デザインの格子間スペースを50μm幅および100μm幅とした2種類の格子状印刷デザインとした。そのデザインを用いて版深度20μm、350線/インチの印刷版を作製し、グラビア印刷を行って厚さ0.5μmの感熱接着剤層を得た(図6)。
次に、CRISVON NT−810−45(DIC社製ポリウレタン樹脂、45%溶液)100重量部をメチルエチルケトン 62.5重量部、トルエン 62.5重量部に溶解させ感熱接着剤とした。このポリウレタン樹脂の代表的物性値は、粘弾性測定(昇温速度3℃/分)で得られるtanδのピーク値から得られるガラス転移温度が42℃、引っ張り速度300mm/分で得られる引張破断強度が277×10E5Pa、引張破断伸度が665%、高圧式フローテスター(ダイス:1φ×1L、加圧:98N)の測定で得られる流動開始温度が90℃である。上記の感熱接着剤を用いて、受容層を有する支持体の受容層面上にパターン印刷を行う。評価用の導電性層パターンとしては、50μm幅と100μm幅の導電層ラインを形成させるため、10mm×10mmの格子状印刷デザインの格子間スペースを50μm幅および100μm幅とした2種類の格子状印刷デザインとした。そのデザインを用いて版深度20μm、350線/インチの印刷版を作製し、グラビア印刷を行って厚さ0.5μmの感熱接着剤層を得た(図6)。
[透明導電層のパターニング工程]
次いで、ロール状の塗布物として作成した導電層付き基体と、ネガティブパターン化された感熱接着剤層付き支持体とを走行させつつ、透明導電層と感熱接着剤層が互いに向き合うように重ね、金属製加熱ロールと、耐熱シリコンロールによる加熱、加圧ニップを持つラミネーターを使用して、加熱ロール温度120℃、ロールニップ圧(線圧)30kN/m、速度5m/分の条件で連続的に貼り合わせを行った(図3)。貼り合わせた材料を走行させながら、貼り合わせ部分の温度が室温程度まで下がった時点で、基体から支持体を連続的に剥離し、基体上に透明導電層がポジティブパターン状(図7)に残ったパターン化された導電層付き導電性基体を得た(図4)。
次いで、ロール状の塗布物として作成した導電層付き基体と、ネガティブパターン化された感熱接着剤層付き支持体とを走行させつつ、透明導電層と感熱接着剤層が互いに向き合うように重ね、金属製加熱ロールと、耐熱シリコンロールによる加熱、加圧ニップを持つラミネーターを使用して、加熱ロール温度120℃、ロールニップ圧(線圧)30kN/m、速度5m/分の条件で連続的に貼り合わせを行った(図3)。貼り合わせた材料を走行させながら、貼り合わせ部分の温度が室温程度まで下がった時点で、基体から支持体を連続的に剥離し、基体上に透明導電層がポジティブパターン状(図7)に残ったパターン化された導電層付き導電性基体を得た(図4)。
[保護層用塗料の塗布による保護層の形成(透明導電層の固定)]
保護層用塗料として、アクリル樹脂(DIC社製アクリディックA−815−45 不揮発分45%)100部、イソシアネート系硬化剤(DIC社製バーノックDN−980 不揮発分75%)7.2部をメチルエチルケトン2200部、トルエン2200部によく溶解させ保護層用塗料とした。
この保護層用塗料を、前記パターン化された導電層を有する導電性基体の全面に、スロットダイ塗工機を使用し、該保護層用塗料で透明導電層中の網目状ナノワイヤーの間隙を充填しつつ、乾燥厚み約0.1μmの保護層塗膜を形成した。その後に、60℃の雰囲気に24時間おいて、イソシアネート系硬化剤とアクリル樹脂とを硬化反応させ保護層を形成し、パターン化された導電層を有する導電性基体を得た(図5)。
保護層用塗料として、アクリル樹脂(DIC社製アクリディックA−815−45 不揮発分45%)100部、イソシアネート系硬化剤(DIC社製バーノックDN−980 不揮発分75%)7.2部をメチルエチルケトン2200部、トルエン2200部によく溶解させ保護層用塗料とした。
この保護層用塗料を、前記パターン化された導電層を有する導電性基体の全面に、スロットダイ塗工機を使用し、該保護層用塗料で透明導電層中の網目状ナノワイヤーの間隙を充填しつつ、乾燥厚み約0.1μmの保護層塗膜を形成した。その後に、60℃の雰囲気に24時間おいて、イソシアネート系硬化剤とアクリル樹脂とを硬化反応させ保護層を形成し、パターン化された導電層を有する導電性基体を得た(図5)。
(実施例2)
受容層膜厚を0.5μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例3)
受容層膜厚を1.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例4)
受容層膜厚を5.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例5)
受容層膜厚を10.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例6)
受容層を変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。受容層を形成する塗料組成物として、アクリル樹脂(DIC社製パテラコールRSI−401 不揮発分40%)50部を、純水250部と混合して受容層用塗料組成物とした。この受容層用塗料組成物を、厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体の全面に、2本リバース塗工機を使用し、乾燥厚み0.3μmの受容層を形成した。
(実施例7)
受容層膜厚を0.5μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例8)
受容層膜厚を1.0μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例9)
受容層膜厚を5.0μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例10)
受容層膜厚を10.0μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例11)
受容層を変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。受容層を形成する塗料組成物として、脂肪族ポリエステル系ウレタン樹脂−BA/MMA系アクリル樹脂複合品樹脂(DIC社製パテラコールRSI−119 不揮発分35%)50部、エポキシ系架橋剤(DIC社製CR−5L)2部を、純水250部と混合して受容層用塗料組成物とした。この受容層用塗料組成物を、厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体の全面に、2本リバース塗工機を使用し、乾燥厚み約0.3μmの受容層を形成した。
(比較例1)
実施例1において使用した、感熱接着剤の受容層を有する支持体のかわりに、感熱接着剤の受容層を有さない厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体を支持体として使用した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
受容層膜厚を0.5μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例3)
受容層膜厚を1.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例4)
受容層膜厚を5.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例5)
受容層膜厚を10.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例6)
受容層を変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。受容層を形成する塗料組成物として、アクリル樹脂(DIC社製パテラコールRSI−401 不揮発分40%)50部を、純水250部と混合して受容層用塗料組成物とした。この受容層用塗料組成物を、厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体の全面に、2本リバース塗工機を使用し、乾燥厚み0.3μmの受容層を形成した。
(実施例7)
受容層膜厚を0.5μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例8)
受容層膜厚を1.0μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例9)
受容層膜厚を5.0μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例10)
受容層膜厚を10.0μmに変更した以外は、実施例6と同様にして導電層付き基体を得た。
(実施例11)
受容層を変更した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。受容層を形成する塗料組成物として、脂肪族ポリエステル系ウレタン樹脂−BA/MMA系アクリル樹脂複合品樹脂(DIC社製パテラコールRSI−119 不揮発分35%)50部、エポキシ系架橋剤(DIC社製CR−5L)2部を、純水250部と混合して受容層用塗料組成物とした。この受容層用塗料組成物を、厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体の全面に、2本リバース塗工機を使用し、乾燥厚み約0.3μmの受容層を形成した。
(比較例1)
実施例1において使用した、感熱接着剤の受容層を有する支持体のかわりに、感熱接着剤の受容層を有さない厚み23μmのPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製テイジンテトロンフィルムG2)基体を支持体として使用した以外は、実施例1と同様にして導電層付き基体を得た。
以下に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を有する支持体およびポジティブパターン化された導電層の形状精度を確認するために行った評価項目と、その測定方法を以下に示す。
<印刷評価>
キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX−1000を用いて、ネガティブパターン化された感熱接着剤層付き支持体の顕微鏡観察を行い、印刷されたネガティブパターンの形状と、スペース幅の設計幅に対する印刷再現性を縦方向と横方向の各スペースで確認した。
◎:印刷されたスペース幅の実測値の平均値と設計値との差異が10μm未満であり、パターンの印刷エッジ直線性が極めて良好である。
○:印刷されたスペース幅の実測値の平均値と設計値との差異が10μm以上30μm未満であり、パターンの印刷エッジ直線性が良好である。
△:印刷されたスペース幅の実測値の平均値と設計値の差異が30μm以上50μm未満である。
×:印刷された格子パターンのスペース領域が潰れている領域が相当数存在するか、格子パターンが形成できない。
キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX−1000を用いて、ネガティブパターン化された感熱接着剤層付き支持体の顕微鏡観察を行い、印刷されたネガティブパターンの形状と、スペース幅の設計幅に対する印刷再現性を縦方向と横方向の各スペースで確認した。
◎:印刷されたスペース幅の実測値の平均値と設計値との差異が10μm未満であり、パターンの印刷エッジ直線性が極めて良好である。
○:印刷されたスペース幅の実測値の平均値と設計値との差異が10μm以上30μm未満であり、パターンの印刷エッジ直線性が良好である。
△:印刷されたスペース幅の実測値の平均値と設計値の差異が30μm以上50μm未満である。
×:印刷された格子パターンのスペース領域が潰れている領域が相当数存在するか、格子パターンが形成できない。
<パターン評価>
キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX−1000を用いて、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を用いて作製したポジティブパターン化された導電層の形状観察を行った後、テスターを用いて導通が得られるか確認した。
○:ネガティブパターン化された感熱接着剤層の印刷形状のスペース幅の実測値の平均値と、ポジティブパターン化された導電層の格子状パターン幅の実測値の平均値との差異が10%未満であり、導電層の導通が得られている。
△:ネガティブパターン化された感熱接着剤層の印刷形状のスペース幅の実測値の平均値と、ポジティブパターン化された導電層の格子状パターン幅の実測値の平均値との差異が10%以上であるが、導電層の導通が得られている。
×:ポジティブパターン化された導電層の導通が得られない。
キーエンス製デジタルマイクロスコープVHX−1000を用いて、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を用いて作製したポジティブパターン化された導電層の形状観察を行った後、テスターを用いて導通が得られるか確認した。
○:ネガティブパターン化された感熱接着剤層の印刷形状のスペース幅の実測値の平均値と、ポジティブパターン化された導電層の格子状パターン幅の実測値の平均値との差異が10%未満であり、導電層の導通が得られている。
△:ネガティブパターン化された感熱接着剤層の印刷形状のスペース幅の実測値の平均値と、ポジティブパターン化された導電層の格子状パターン幅の実測値の平均値との差異が10%以上であるが、導電層の導通が得られている。
×:ポジティブパターン化された導電層の導通が得られない。
<総合判定>
◎:本発明の製造方法を用い、より高精細な100μm〜50μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに好適である。
○:本発明の製造方法を用い、より高精細な100μm〜50μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに適している。
△:本発明の製造方法を用い、100μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに適しているが、より高精細な100μm〜50μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのには適していない。
×:本発明の製造方法を用い、100μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに適していない。
◎:本発明の製造方法を用い、より高精細な100μm〜50μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに好適である。
○:本発明の製造方法を用い、より高精細な100μm〜50μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに適している。
△:本発明の製造方法を用い、100μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに適しているが、より高精細な100μm〜50μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのには適していない。
×:本発明の製造方法を用い、100μm幅のパターン化された導電層を有する導電性基体を得るのに適していない。
表1のとおり、本発明の製造方法によれば、高精細なネガティブパターンが得られた。また、得られたパターン化された導電層は、導通性能に支障のない優れた高精細導電層パターンであった。一方、受容層の無い支持体を使用した比較例1の製造方法は、印刷されたネガティブパターンの精細性が劣るものであった。
本発明より製造されたパターン化された導電層を有する導電性基体は、高精細な電極パターンが要求される有機/無機エレクトロルミネッセンス電極、電磁波シールド、電子ペーパー用電極、色素増感型太陽電池用電極、液晶電極等に用いることができ、とりわけタッチパネル用透明電極に好適に用いることができる。
1 導電層付き基体
2 導電層
3 受容層付き支持体
4 感熱接着剤の受容層
5 ネガティブパターン化された感熱接着剤層
6 加熱、加圧用金属ローラー
7 加熱、加圧用耐熱シリコンゴムローラー
8 ポジティブパターン化された導電層
9 感熱接着剤により剥離された導電層
10 保護層(透明導電層を保護層用塗料で含浸し、基体上に固定化した保護層)
11 ネガティブパターン化された感熱接着剤層を有する支持体
2 導電層
3 受容層付き支持体
4 感熱接着剤の受容層
5 ネガティブパターン化された感熱接着剤層
6 加熱、加圧用金属ローラー
7 加熱、加圧用耐熱シリコンゴムローラー
8 ポジティブパターン化された導電層
9 感熱接着剤により剥離された導電層
10 保護層(透明導電層を保護層用塗料で含浸し、基体上に固定化した保護層)
11 ネガティブパターン化された感熱接着剤層を有する支持体
Claims (5)
- 導電層付き基体から導電層の一部を除去して、パターン化された導電層を有する導電性基体を製造する方法であって、
(1)基体上に剥離可能な導電層を形成して、導電層付き基体を得る工程と、
(2)感熱接着剤の受容層を有する支持体上に、ネガティブパターン化された感熱接着剤層を形成して、接着剤層付き支持体を得る工程と、
(3)前記導電層付き基体の導電層側表面に、前記接着剤層付き支持体の感熱接着剤層を貼り合わせる工程と、
(4)前記導電層付き基体から前記接着剤層付き支持体を剥離して、前記導電層付き基体からネガティブパターンを接着剤層付き支持体により除去し、ポジティブパターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程、とを有することを特徴とする導電性基体の製造方法。 - 前記導電層が、金属ナノワイヤーを主成分とする透明導電層である請求項1に記載の導電性基体の製造方法。
- 前記パターン化された導電層を有する導電性基体を得る工程の後に、前記パターン化された導電層を保護する透明保護層を形成する工程を有する請求項1又は2に記載の導電性基体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかの製造方法により製造されたパターン化された導電性基体。
- 支持体上に接着剤受容層を有し、前記接着剤受容層上にパターン化された感熱接着剤層を有する接着剤層付き支持体であり、
導電層付き基体の導電層側表面に貼り合わせた後に剥離して、前記導電層付き基体から前記導電層の一部を除去して、パターン化された導電層を形成する方法に使用されることを特徴とする接着剤層付き支持体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012267343A JP2014116103A (ja) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | 導電性基体の製造方法、導電性基体及び接着剤層付き支持体 |
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ID=51171917
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016065230A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-28 | 昭和電工株式会社 | 薄膜印刷用絶縁性樹脂組成物及び薄膜パターンの製造方法 |
JP2017068994A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 住友化学株式会社 | 透明電極基板とその製造方法 |
JP2017064708A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 富士フイルム株式会社 | 吸湿材料及びその製造方法、包装材料並びに包装物 |
-
2012
- 2012-12-06 JP JP2012267343A patent/JP2014116103A/ja active Pending
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