JP2015018157A - 感光性導電フィルム、並びにこれを用いた導電パターンの形成方法及び導電パターン基板 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)バインダーポリマー、
(B)エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物、
(C)光重合開始剤を含有し、
前記感光性樹脂層を硬化させた硬化膜の体積抵抗率が1×1013Ω・cm未満であることを特徴とする感光性導電フィルムを提供する。
酸素存在下で、前記感光層の前記第一の露光工程での未露光部の一部又は全部に活性光線を照射する第二の露光工程と、
前記第二の露光工程の後に前記感光層を現像する工程と、を備える導電パターンの製造方法を提供する。
本発明に係る感光性導電フィルムは、支持フィルムと、該支持フィルム上に設けられた導電膜及び該導電膜上に設けられた感光性樹脂層を有する感光性導電フィルムであって、前記感光性樹脂層は、(A)バインダーポリマー、(B)エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物、(C)光重合開始剤を含有し、前記感光性樹脂層を硬化させた硬化膜の体積抵抗率が1×1013Ω・cm未満である。
導電膜2の厚みが1μm以下であると、450〜650nmの波長域での光透過率が高く、パターン形成性にも優れ、特に透明電極の作製に好適なものとなる。尚、導電膜2の厚みは、走査型電子顕微鏡写真によって測定される値を指す。
尚、硬化した感光樹脂層の体積抵抗率は、成分(A),(B)、さらには成分(D)により調整できる。
エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物としては、例えば、多価アルコールにα、β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、グリシジル基含有化合物にα、β−不飽和カルボン酸を反応させで得られる化合物、ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート化合物等のウレタンモノマー、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β’−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート、β−ヒドロキシエチル−β’−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート、β−ヒドロキシプロピル−β’−(メタ)アクリロイルオキシエチル−o−フタレート等のフタル酸系化合物、(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
尚、「EO」はエチレンオキサイドを示し、EO変性された化合物はエチレンオキサイド基のブロック構造を有する。また、「PO」はプロピレンオキサイドを示し、PO変性された化合物はプロピレンオキサイド基のブロック構造を有する。EO変性ウレタンジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、「UA−11」(新中村化学工業(株)製、商品名)が挙げられる。また、EO、PO変性ウレタンジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、「UA−13」(新中村化学工業(株)製、商品名)が挙げられる。
上記一般式(C−2)中、R2は、水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基、を示し、R3は、炭素数1〜12のアルキル基、又は炭素数3〜20のシクロアルキル基を示し、R4は、炭素数1〜12のアルキル基を示し、R5は、炭素1〜20のアルキル基又はアリール基を示す。p1は0〜3の整数を示す。尚、p1が2以上である場合、複数存在するR4はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。尚、カルバゾール上には本発明の効果を阻害しない範囲で置換基を有していてもよい。
OXE 01(BASF(株)製、商品名)として入手可能である。また、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)は、IRGACURE
OXE 02(BASF(株)製、商品名)として商業的に入手可能である。これらは単独で、又は2種類以上を組み合わせて使用される。
図3に示すように、支持フィルム1、導電膜2及び感光性樹脂層3を有する感光性導電フィルム10の感光性樹脂層3を、基板20上にラミネートし(図3の(a))、次に、感光性樹脂層3にマスク5を介して活性光線Lをパターン状に照射し(図3の(b))、現像により未硬化部分(未露光部分)を除去することにより導電パターン(導電膜2a)を形成する(図3の(c))。こうして得られる導電パターンは、導電膜2aの厚みに加えて樹脂硬化層3bの厚みを有している。これらの厚みは基板との段差Hbとなり、この段差が大きいとディスプレイ等に要求される平滑性が得られにくくなる。また、段差が大きいと導電パターンが視認されやすくなるので用途によって以下の図4に示す方法と使い分ければよい。
第二の露光工程の露光を行う雰囲気は、酸素の存在が必要であり、大気中での露光が好ましい。酸素濃度を増やした条件でもかまわない。
有機溶剤としては、例えば、3アセトンアルコール、アセトン、酢酸エチル、炭素数1〜4のアルコキシ基をもつアルコキシエタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。これらは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
本発明の導電パターン基板は、基板と、基板上に設けられたパターン化した導電膜と感光性樹脂層の硬化膜を有し、硬化膜の体積抵抗率が1×1013Ω・cm未満である。
この導電パターン基板は、上述した導電パターンの形成方法により得ることができる。
透明電極として有効に活用できる観点から、導電膜又は導電パターンの表面抵抗率が2000Ω/□以下であることが好ましく、1000Ω/□以下であることがより好ましく、500Ω/□以下であることが特に好ましい。表面抵抗率は、例えば、導電性繊維や有機導電体の分散液の濃度又は塗工量によって調整することができる。
本発明に係るタッチパネルセンサは、上記の導電パターン基板を備える。
<(B)成分>
・トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA、日本化薬(株)製)
・1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)フェニル−,2−(O−ベンゾイルオキシム)](OXE−01、BASF(株)製)
・非イオン系界面活性剤1(ユニグリ(登録商標)GO−102R、日油(株)製)
・非イオン系界面活性剤2(エレガン(登録商標)S−100、日油(株)製)
・カチオン系界面活性剤1(エレガン(登録商標)264−WAX、日油(株)製)
・カチオン系界面活性剤2(ニューエレガン(登録商標)AI、日油(株)製)
・反応性界面活性剤(ブレンマー(登録商標)PE−200、日油(株)製)
・非イオン系界面活性剤3(エレクトロストリッパーEA、花王(株)製)
・非イオン系界面活性剤4(レオドール SP−L10、花王(株)製)
・特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤(ホモゲノールL−18、花王(株)製)
・非イオン系界面活性剤5(アンステツクス SA−300F、東邦化学工業(株)製)
・オクタメチルシクロテトラシロキサン(SH−30、東レ・ダウコーニング(株)製)
・メチルエチルケトン(東燃化学(株)製)
<導電性分散液(導電性形成用塗液(銀繊維分散液))の調製>
[ポリオール法による銀繊維の調製]
2000mlの3口フラスコに、エチレングリコール500mlを入れ、窒素雰囲気下、マグネチックスターラーで攪拌しながらオイルバスにより160℃まで加熱した。ここに、別途用意したPtCl22mgを50mlのエチレングリコールに溶解した溶液を滴下した。4〜5分後、AgNO35gをエチレングリコール300mlに溶解した溶液と、重量平均分子量が4万のポリビニルピロリドン(和光純薬(株)製)5gをエチレングリコール150mlに溶解した溶液とを、それぞれの滴下ロートから1分間で滴下し、その後160℃で60分間攪拌した。
純水に、上記で得られた銀繊維を0.2質量%、及び、ドデシルーペンタエチレングリコールを0.1質量%の濃度となるように分散し、銀繊維分散液を得た。
<(A)成分溶液の調製>
[バインダーポリマー溶液(A1)の作製]
撹拌機、還流冷却機、不活性ガス導入口及び温度計を備えたフラスコに、表1に示す(1)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で80℃に昇温し、反応温度を80℃±2℃に保ちながら、表1に示す(2)を4時間かけて均一に滴下した。(2)の滴下後、80℃±2℃で6時間撹拌を続け、重量平均分子量が約42,000のバインダーポリマー溶液(固形分50重量%)(A1)を得た。(A1)の酸価は、196mgKOH/gであった。
撹拌機、還流冷却機、不活性ガス導入口及び温度計を備えたフラスコに、表2に示す(1)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で80℃に昇温し、反応温度を80℃±2℃に保ちながら、表1に示す(2)を4時間かけて均一に滴下した。(2)の滴下後、80℃±2℃で6時間撹拌を続け、重量平均分子量が約45,000のバインダーポリマー溶液(固形分50重量%)(A2)を得た。(A2)の酸価は、78mgKOH/gであった。
撹拌機、還流冷却機、不活性ガス導入口及び温度計を備えたフラスコに、表2に示す(1)を仕込み、窒素ガス雰囲気下で80℃に昇温し、反応温度を80℃±2℃に保ちながら、表3に示す(2)を4時間かけて均一に滴下した。(2)の滴下後、80℃±2℃で6時間撹拌を続け、重量平均分子量が約40,000のバインダーポリマー溶液(固形分50重量%)(A3)を得た。(A3)の酸価は、176mgKOH/gであった。
重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)によって測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算することにより導出した。GPCの条件を以下に示す。
GPC条件
ポンプ:日立 L−6000型((株)日立製作所製、製品名)
カラム:Gelpack GL−R420、Gelpack GL−R430、Gelpack GL−R440(以上、日立化成(株)製、製品名)
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
流量:2.05mL/分
検出器:日立 L−3300型RI((株)日立製作所製、製品名)
酸価は、次のようにして測定した。まず、上記で作成したバインダーポリマー溶液を、130℃で1時間加熱し、揮発分を除去して、固形分を得た。そして、酸価を測定すべきポリマー1gを精秤した後、精秤したポリマーを三角フラスコに入れ、このポリマーにアセトンを30g添加し、これを均一に溶解した。次いで、指示薬であるフェノールフタレインをその溶液に適量添加して、0.1NのKOH水溶液を用いて滴定を行った。そして、次式により酸価を算出した。
酸価=10×Vf×56.1/(Wp×I)
(式中、VfはKOH水溶液の滴定量(mL)を示し、Wpは測定した樹脂溶液の重量(g)を示し、Iは測定した樹脂溶液中の不揮発分の割合(質量%)を示す。)
<感光性導電フィルムの作製>
[導電フィルム(感光性導電フィルムの導電膜)の作製]
上記で得られた銀繊維分散液を、支持フィルムである50μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、帝人(株)製、商品名「G2−50」)上に25g/m2で均一に塗布し、100℃の熱風対流式乾燥機で3分間乾燥し、導電膜を形成した。尚、導電膜の乾燥後の膜厚は、約0.1μmであり、ナプソン(株)製NC−10にてシート抵抗値を測定したところ、100±10Ω/□であった。
表4に示す材料を表4に示す配合量(重量部)で、攪拌機を用いて15分間混合し、感光性導電フィルム用感光性樹脂組成物溶液を作製した。
尚、表中の(A)成分の配合量は、溶媒を除いた固形分の重量部である。
上記で得られた感光性樹脂組成物溶液を、上記で得られた導電フィルムで導電膜が形成された50μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルム上に均一に塗布し、100℃の熱風対流式乾燥機で10分間乾燥して感光性樹脂層を形成した。その後、感光性樹脂層を、ポリエチレン製の保護フィルム(タマポリ(株)製、商品名「NF−13」)で覆い、感光性導電フィルムを得た。尚、感光性樹脂層の乾燥後の膜厚は5μmであった。
[感度]
感度を調べるために、得られた感光性導電フィルムのポリエチレンフィルムを剥がしながら、ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡(株)製、商品名A4300、縦12cm×横12cm、厚さ125μm)上に、感光性樹脂層が接するようにラミネータ(日立化成工業(株)製、商品名HLM−3000型)を用いて、ロール温度110℃、基板送り速度1m/分、圧着圧力(シリンダ圧力)4×105Paの条件でラミネートして、ポリエチレンテレフタレートフィルム基板上に、感光性導電フィルムが積層された基板を作製した。
感度の評価と同様にして、感光性導電フィルムをポリエチレンテレフタレートフィルム上にラミネートした。次に、解像度評価用ネガとしてライン幅/スペース幅が30/30〜200/200(単位:μm)の配線パターンを有するネガマスクを支持体フィルム側(感光性導電フィルム導電膜上方)から密着させ、感度の評価と同様で露光、現像を行った。そして、現像処理によって未露光部の導電膜をきれいに除去することができたライン幅間のスペース幅の最も小さい値により解像度を評価した。感光性導電フィルムの解像性を評価したところ、40μmであった。尚、解像度の評価は、数値が小さいほど良好であることを意味する。
上記で得られた感光性樹脂組成物溶液を、支持フィルムである50μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム、帝人(株)製、商品名「G2−50」)に均一に塗布し、100℃の熱風対流式乾燥機で10分間乾燥して感光性樹脂層を形成した。その後、感光性樹脂層を、ポリエチレン製の保護フィルム(タマポリ(株)製、商品名「NF−13」)で覆い、感光性フィルムを得た。尚、感光性樹脂層の乾燥後の膜厚は5μmであった。得られた感光性フィルムのポリエチレンフィルムを剥がしながら、厚さ0.5mmのSUS304基板上に、感光性樹脂層が接するようにラミネータ(日立化成工業(株)製、商品名HLM−3000型)を用いて、ロール温度110℃、基板送り速度1m/分、圧着圧力(シリンダ圧力)4×105Pa(厚さが1mm、縦10cm×横10cmの基板を用いたため、この時の線圧は9.8×103N/m)の条件でラミネートして、SUS304基板上に、感光性樹脂層及び支持体フィルムが積層された基板(積層基板)を作製した。
得られた感光性導電フィルムのポリエチレンフィルムをはがしながら、ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡(株)製、商品名A4300、縦12cm×横12cm、厚さ125μm)上に、感光性樹脂層が接するようにラミネータ(日立化成工業(株)製、商品名HLM−3000型)を用いて、ロール温度110℃、基板送り速度1m/分、圧着圧力(シリンダ圧力)4×105Paの条件でラミネートして、ポリエチレンテレフタレートフィルム基板上に、感光性導電フィルムが積層された基板を作製した。
○ ; 一部で抵抗上昇(上昇率10%未満)
△ ; 一部で抵抗上昇(上昇率10%以上)
× ; 一部断線発生
表4に示す感光性樹脂組成物溶液を用いた以外は、実施例1と同様に感光性導電フィルムを作製し、評価した。結果を表4に示す。
表4に示す感光性樹脂組成物溶液を用いた以外は、実施例1と同様に感光性導電フィルムを作製し、評価した。結果を表4に示す。
Claims (9)
- 支持フィルムと、前記支持フィルム上に設けられた導電膜及び前記導電膜上に設けられた感光性樹脂層を有する感光性導電フィルムであって、前記感光性樹脂層は、
(A)バインダーポリマー、
(B)エチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物、
(C)光重合開始剤を含有し、
前記感光性樹脂層を硬化させた硬化膜の体積抵抗率が1×1013Ω・cm未満である感光性導電フィルム。 - 前記感光性樹脂層が、(D)帯電防止剤を含有する請求項1に記載の感光性導電フィルム。
- 前記導電膜が、導電性繊維を含有する請求項1又は2に記載の感光性導電フィルム。
- 前記導電性繊維が、銀繊維である請求項3に記載の感光性導電フィルム。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の感光性導電フィルムを、基板上に感光性樹脂層が接するようにラミネートする工程と、
前記感光性樹脂層と導電膜により形成される感光層にパターン状に活性光線を照射する露光工程と、
前記感光層の未露光部を現像する工程と、を備える導電パターンの製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の感光性導電フィルムを、基板上に感光性樹脂層が接するようにラミネートする工程と、
前記感光性樹脂層と導電膜により形成される感光層にパターン状に活性光線を照射する第一の露光工程と、
酸素存在下で、前記感光層の前記第一の露光工程での未露光部の一部又は全部に活性光線を照射する第二の露光工程と、
前記第二の露光工程の後に前記感光層を現像する工程と、を備える導電パターンの製造方法。 - 基板と、前記基板上に請求項5又は6に記載の導電パターンの製造方法により形成された導電パターンと、を備える導電パターン基板。
- 基板と、
前記基板上に設けられた、パターン化された、導電膜と感光性樹脂層の硬化膜とを有する導電パターン基板であって、
前記硬化膜の体積抵抗率が1×1013Ω・cm未満である導電パターン基板。 - 請求項7又は8に記載の導電パターン基板を備えるタッチパネルセンサ。
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