JP5149644B2

JP5149644B2 - 黒色化導体パターンの形成方法及び黒色化導体パターン

Info

Publication number: JP5149644B2
Application number: JP2008034931A
Authority: JP
Inventors: 真桑原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: JP2009193875A

Description

本発明は、タッチパネルやプラズマディスプレイの透視性電磁波シールド材等に用いられる黒色化導体パターンの形成方法及び黒色化導体パターンに関するものである。

透視性電磁波シールド材は、タッチパネルやプラズマディスプレイ等の表示部の前面に配置されて、表示部から放射される電磁波を遮蔽すると共に、乱反射を防止して、表示部に映し出される映像・画像を外部から視認することができるようにしたものである。

従来、このような透視性電磁波シールド材等に用いられる黒色化導体パターンは様々な方法で形成されているが（例えば、特許文献１−４参照。）、近年ではフォトリソグラフィを用いて形成された黒色化導体パターンが最も普及している（例えば、特許文献５−７参照。）。

そしてこの黒色化導体パターンは具体的には次のようにして形成されている。すなわち、図９（ａ）のように透明基材１に設けた金属層７の表面にレジスト８を塗布した後、図９（ｂ）のようにフォトマスク９を通してレジスト８に光Ｌを照射して露光する。次に図９（ｃ）のように現像によってレジスト８の未露光部を除去した後、露出した金属層７を図９（ｄ）のようにエッチングによって除去する。そして、図９（ｅ）のようにレジスト８を剥離して導体パターン３を形成した後、図９（ｆ）のように導体パターン３の表面を酸化して酸化層１０を形成し、この酸化層１０で黒色化することによって、黒色化導体パターンを得ることができるものである。なお、図９（ｆ）の黒色化の工程は、乱反射を防止し、透視性を得るために必要とされる工程である。
特開平５−２８３８８９号公報特開平９−２９８３８４号公報特開平１１−２６６０９６号公報特開平１１−２９８１８５号公報特開平１０−４１６８２号公報特開平１０−７５０８７号公報特開１１−２３３９９２号公報

しかし、図９のような従来のフォトリソグラフィを用いた黒色化導体パターンの形成方法では、金属層７、レジスト８、現像液、エッチング液、黒化処理液など使用・廃棄する材料が多いという問題がある。また従来の方法では、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離、黒色酸化といった工程を経る必要があるため、工程数も多くなるという問題もある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、使用材料を減らすことができると共に、少ない工程数で導体パターンの表面を黒色化することができる黒色化導体パターンの形成方法及び黒色化導体パターンを提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る黒色化導体パターンの形成方法は、黒色顔料を含有する導電性ペースト２を透明基材１に所定形状に印刷して導体パターン３を形成した後、この透明基材１を有機溶媒４又は有機溶媒４を含有する樹脂溶液１４に接触させることによって導体パターン３を黒色化することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る黒色化導体パターンは、黒色顔料を含有する導電性ペースト２が透明基材１に所定形状に印刷されて導体パターン３が形成されて成り、黒色顔料は導体パターン３の表層部に集まって局在化し、かつ、導体パターン３中にも黒色顔料を含有していることによって導体パターン３が黒色化していることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る黒色化導体パターンの形成方法によれば、使用材料を減らすことができると共に、少ない工程数で導体パターンの表面を黒色化することができるものである。

本発明の請求項２に係る黒色化導体パターンによれば、使用材料を減らすことができると共に、少ない工程数で導体パターンの表面を黒色化することができるものであり、また従来よりも黒色化の程度が高くコントラストを向上させることができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明において透明基材１としては、絶縁性のあるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）のほか、ポリメタクリル酸メチルに代表されるアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル樹脂、ＪＳＲ株式会社製の商品名「アートン」に代表されるノルボルネン系樹脂、東ソー株式会社製の品番「ＴＩ−１６０」に代表されるオレフィンマレイミド樹脂等にて形成される有機樹脂基体や、ガラスにて形成されるガラス基体等のような、シート状あるいは板状のもの等を用いることができる。

また導電性ペースト２としては、黒色顔料を含有するものであれば特に限定されるものではないが、この他に金属粉、熱可塑性樹脂、添加剤、溶媒等を配合して調製されたものを用いることができる。ここで、黒色顔料としては、カーボンブラック、グラファイトブラック、酸化銅等を用いることができる。また導電性ペースト２全量に対して黒色顔料の配合量は０．０１〜３０質量％であることが好ましい。

また金属粉としては、銀粉、銅粉、ニッケル粉、アルミニウム粉、鉄粉、マグネシウム粉、これらの合金粉、これらの粉末に異種金属を１層以上コーティングしたものから選ばれるものを用いることができ、この配合量は１０〜９９質量％であることが好ましい。

また熱可塑性樹脂としては、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などや、−ＣＯＣ−骨格、−ＣＯＯ−骨格などを含むこれらの樹脂の誘導体等や、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース、エチルセルロース、セルロースアセテートブチレート等のセルロース誘導体等を用いることができ、この配合量は０．１〜５０質量％であることが好ましい。

また添加剤としては、ビックケミー・ジャパン株式会社製「ＢＹＫ３３３（シリコンオイル）」等の消泡剤・レベリング剤を用いることができ、この配合量は０〜１０質量％であることが好ましい。

また溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１−（２−メトキシ−２−メチルエトキシ）−２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び水等をそれぞれ単独で用いたり、任意の割合で混合した混合溶媒として用いたりすることができるものであり、この配合量は０．１〜５０質量％であることが好ましい。

そして黒色化導体パターンを形成するにあたっては、まず図１（ａ）のように透明基材１の表面に導電性ペースト２を所定形状に印刷する。ここで、透明基材１に印刷する形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、透視性電磁波シールド材Ａを製造する場合には、図２のような格子状又は網目状（メッシュ状）等を挙げることができる。また印刷方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等を使用することができる。

次に透明基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を５０〜１５０℃、０．１〜１８０分の条件で加熱して乾燥させることによって、電磁波シールドパターンとしての導体パターン３を形成する。

その後、この透明基材１を有機溶媒４又は有機溶媒４を含有する樹脂溶液１４に接触させるものであるが、この方法としては、図１（ｂ）のように容器５に入れた芳香族溶媒４又は樹脂溶液１４にこの透明基材１を浸漬させることによって接触させる方法のほか、グラビアやダイコート等による塗工、スポイト等による滴下、噴霧、蒸気接触、ラミネートなどの方法も使用することができる。なお、ラミネートは、樹脂溶液１４を用いる場合の方法であり、例えば、樹脂溶液１４が塗工されたフィルムと透明基材１とを重ね合わせることによって、透明基材１の導体パターン３を樹脂溶液１４の有機溶媒４に接触させることができる。

ここで、有機溶媒４としては、特に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１−（２−メトキシ−２−メチルエトキシ）−２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等を用いることができる。なお、トルエン及びキシレン以外の有機溶媒４に透明基材１を浸漬させる場合には、導体パターン３が溶解するおそれがあるので、トルエン及びキシレン以外の有機溶媒４を用いる場合には、浸漬以外の方法を使用するのが好ましい。

また、樹脂溶液１４としては、上記有機溶媒４を含有し透明なものであれば特に限定されるものではなく、粒子分散液、ゼリー状のゲル、ホイップしたクリーム等の形態でもよい。樹脂溶液１４を構成する成分としては、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などや、−ＣＯＣ−骨格、−ＣＯＯ−骨格などを含むこれらの樹脂の誘導体、カルボキシメチルセルロース、アセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート等のセルロース誘導体等の樹脂成分に上記有機溶媒４を配合して調製されたものを用いることができる。なお、トルエン及びキシレン以外の有機溶媒４を含有する樹脂溶液１４に透明基材１を浸漬させる場合には、導体パターン３が溶解するおそれがあるが、有機溶媒４以外の構成成分の配合量を高めることによって、導体パターン３の溶解を防止することができる。

そして図１（ｂ）のように浸漬による接触の場合には、接触させてから０．００１〜１８０秒間経過した後に透明基材１を引き上げることによって、図１（ｃ）のような黒色化導体パターンを形成することができる。このように導体パターン３の表面が黒色化しているのは、導体パターン３を形成する導電性ペースト２と有機溶媒４との接触が契機となり、導電性ペースト２中の黒色顔料が導体パターン３の表層部に集まって局在化することによって、黒色層６が形成されたためであると考えられる。そしてこのようにして形成された黒色層６は、従来の酸化層１０よりも黒色化の程度が高く、コントラストを向上させることができるものである。

このように本発明では、金属層７、レジスト８、現像液、エッチング液、黒化処理液などについては使用する必要がないので、使用材料を減らすことができるものである。また本発明では、印刷、接触といった工程を経るだけでよいので、少ない工程数で導体パターン３の表面を黒色化することができるものである。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例）
透明基材１として、透明ＰＥＴフィルムである東洋紡製「Ａ４３００」（厚さ１００μｍ）を用いると共に、導電性ペースト２として、ＥＡＳＴＭＡＮ製「セルロースアセテートブチレートＣＡＢ−５５１−０．２」を１４．６質量％、ライオン株式会社製「ケッチェンカーボンブラックＥＣ３００Ｊ」を０．５質量％、三井金属鉱業株式会社製「銀粉ＳＰＮ１０Ｊ」を５０質量％、メチルイソブチルケトンを３４．９質量％配合して調製されたものを用いた。

そしてまずスクリーン印刷を使用して透明基材１の表面に導電性ペースト２を図２のように格子状又は網目状に印刷した。

次に透明基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を１２０℃、３０分の条件で加熱して乾燥させることによって、図１（ａ）のように電磁波シールドパターンとしての導体パターン３を形成した。その後、図１（ｂ）のように容器５に入れた有機溶媒４であるトルエンにこの透明基材１を浸漬により接触させてから３．０秒間経過した後に透明基材１を引き上げることによって、図１（ｃ）のような透視性電磁波シールド材Ａを製造した。このようにして得られた透視性電磁波シールド材Ａにおいて導体パターン３の表面は黒色化していた。次にトルエンの代わりにキシレンを用いて透視性電磁波シールド材Ａを製造したところ、この場合も導体パターン３の表面は黒色化していた。上記いずれの場合も、黒色化前のＬ^＊値が４７．７６６であったのに対し、黒色化後のＬ^＊値は３９．４８６であり、導体パターン３の表面は漆黒に近い黒色であった。なお、Ｌ^＊値の測定は、図８に示すように、透視性電磁波シールド材Ａの導体パターン３が形成された面（前面）と色彩色差計１１の測定口１２とを対向させ、透視性電磁波シールド材Ａの背面に黒板を設置して、Ｃ光源、１０°視野の条件で行った。

（実施例２）
透明基材１として、透明ＰＥＴフィルムである東洋紡製「Ａ４３００」（厚さ１００μｍ）を用いると共に、導電性ペースト２として、ＥＡＳＴＭＡＮ製「セルロースアセテートブチレートＣＡＢ−５５１−０．２」を２２．３質量％、ライオン株式会社製「ケッチェンカーボンブラックＥＣ３００Ｊ」を０．５質量％、三井金属鉱業株式会社製「銀粉ＳＰＮ１０Ｊ」を２２．７質量％、メチルイソブチルケトンを５４．５質量％配合して調製されたものを用いた。

そして図３のように、透明基材１と同一の透明ＰＥＴフィルムに３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形状の貫通孔１５を設けて印刷マスク１６を形成し、図４（ａ）（ｂ）のようにこの印刷マスク１６を透明基材１に重ねると共に、スキージ１７を用いて導電性ペースト２を印刷マスク１６の貫通孔１５内に塗り込むことによって、透明基材１の表面に導電性ペースト２を正方形状に印刷した。

次に透明基材１の表面に印刷された導電性ペースト２を１２０℃、３０分の条件で加熱して乾燥させることによって、正方形状の導体パターン３を形成した。その後、図５（ａ）のようにスポイト１８を用いて有機溶媒４であるメチルエチルケトンを導体パターン３の表面に滴下することにより接触させてから３．０秒間経過した後に、これを乾燥機に入れ、１００℃、３分の条件で加熱して乾燥させることによって、図５（ｂ）のような導体パターン形成基材Ｂを製造した。このようにして得られた導体パターン形成基材Ｂにおいて導体パターン３の表面は黒色化していた。黒色化前のＬ^＊値が４０．１１６であったのに対し、黒色化後のＬ^＊値は３０．２１４であり、導体パターン３の表面は漆黒に近い黒色であった。なお、Ｌ^＊値の測定は、図８に示すように、導体パターン形成基材Ｂの導体パターン３が形成された面（前面）と色彩色差計１１の測定口１２とを対向させ、導体パターン形成基材Ｂの背面に黒板を設置して、Ｃ光源、１０°視野の条件で行った。

（実施例３）
実施例２と同様に透明基材１の表面に正方形状の導体パターン３を形成した。その後、図６（ａ）のようなグラビア印刷機（株式会社ヒラノテクシード製「テストコーターＴＭ−ＭＣ」）を用いて有機溶媒４であるトルエンを＃１８０の版で導体パターン３の表面にグラビア塗工することにより接触させた。なお、図６中、１９は版胴、２０は圧胴、２１はドクターである。そしてトルエンが塗工された透明基材１を乾燥機に入れ、１００℃、３分の条件で加熱して乾燥させることによって、図６（ｂ）のような導体パターン形成基材Ｂを製造した。このようにして得られた導体パターン形成基材Ｂにおいて導体パターン３の表面は黒色化していた。黒色化前のＬ^＊値が４０．８５０であったのに対し、黒色化後のＬ^＊値は３１．８５１であり、導体パターン３の表面は漆黒に近い黒色であった。なお、Ｌ^＊値の測定は実施例２と同様にして行った。

（実施例４）
実施例２と同様に透明基材１の表面に正方形状の導体パターン３を形成した。その後、図７（ａ）のように、株式会社ヒラノテクシード製「テストコーターＴＭ−ＭＣ」に取り付けたダイヘッド２２（クリアランス２００μｍ、塗工口−透明基材１間距離１００μｍ）で樹脂溶液１４である株式会社日本触媒製アクリル樹脂溶液「ＩＲ−Ｇ２０５」を導体パターン３の表面にダイコート塗工することにより接触させた。そしてこれを乾燥機に入れ、１００℃、３分の条件で加熱して乾燥させることによって、図７（ｂ）のような導体パターン形成基材Ｂを製造した。このようにして得られた導体パターン形成基材Ｂにおいて導体パターン３の表面は黒色化していた。黒色化前のＬ^＊値が４１．３５３であったのに対し、黒色化後のＬ^＊値は３２．００３であり、導体パターン３の表面は漆黒に近い黒色であった。なお、Ｌ^＊値の測定は実施例２と同様にして行った。

（実施例５）
透明基材１として、透明ＰＥＴフィルムである東洋紡製「Ａ４３００」（厚さ１００μｍ）を用いると共に、導電性ペースト２として、ＥＡＳＴＭＡＮ製「セルロースアセテートブチレートＣＡＢ−５５１−０．２」を２２．５質量％、ライオン株式会社製「ケッチェンカーボンブラックＥＣ３００Ｊ」を２．０質量％、住友金属鉱山株式会社製「銅粉ＵＣＰ０８０」を２１．０質量％、メチルイソブチルケトンを５４．５質量％配合して調製されたものを用いた。

そして実施例２と同様に透明基材１の表面に正方形状の導体パターン３を形成した。その後、図５（ａ）のようにスポイト１８を用いて有機溶媒４であるトルエンを導体パターン３の表面に滴下することにより接触させてから３．０秒間経過した後に、これを乾燥機に入れ、１００℃、３分の条件で加熱して乾燥させることによって、図５（ｂ）のような導体パターン形成基材Ｂを製造した。このようにして得られた導体パターン形成基材Ｂにおいて導体パターン３の表面は黒色化していた。黒色化前のＬ^＊値が３４．６２９であったのに対し、黒色化後のＬ^＊値は３０．５９６であり、導体パターン３の表面は漆黒に近い黒色であった。なお、Ｌ^＊値の測定は実施例２と同様にして行った。

（比較例１）
透明基材１としてＰＥＴフィルムを用い、図９（ａ）のように透明基材１に設けた銅箔からなる金属層７の表面にレジスト８を塗布した後、図９（ｂ）のようにフォトマスク９を通してレジスト８に光を照射して露光した。次に図９（ｃ）のように現像によってレジスト８の未露光部を除去した後、露出した金属層７を図９（ｄ）のようにエッチングによって除去した。そして、図９（ｅ）のようにレジスト８を剥離して導体パターン３を形成した後、図９（ｆ）のように導体パターン３の表面を酸化して酸化層１０を形成し、この酸化層１０で黒色化することによって、透視性電磁波シールド材Ａを製造した。導体パターン３の表面のＬ^＊値は４１．０１２であった。なお、Ｌ^＊値の測定は実施例１と同様にして行った。

このように比較例では、金属層７、レジスト８、現像液、エッチング液、黒化処理液など使用・廃棄する材料が多い上に、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離、黒色酸化といった工程を経る必要があるため、工程数も多くなった。

（比較例２）
実施例１のトルエンの代わりに水を用いて透視性電磁波シールド材Ａを製造したが、導体パターン３の表面は黒色化しなかった。

（比較例３）
実施例１の導電性ペースト２の代わりに黒色顔料を含有しない太陽インキ製造株式会社製「ＡＦ５２００Ｅ」を用いて透視性電磁波シールド材Ａを製造したが、導体パターン３の表面は黒色化しなかった。

本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。導体パターンが形成された基材の一部を拡大して示す平面図である。印刷マスク及び透明基材を示す平面図である。導電性ペーストの印刷工程の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｃ）は断面図である。導体パターンの黒色化工程の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。導体パターンの黒色化工程の他の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。導体パターンの黒色化工程の他の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）は断面図である。Ｌ^＊値の測定方法を示す説明図である。従来技術の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｆ）は断面図である。

符号の説明

１透明基材
２導電性ペースト
３導体パターン
４有機溶媒
１４樹脂溶液

Claims

黒色顔料を含有する導電性ペーストを透明基材に所定形状に印刷して導体パターンを形成した後、この透明基材を有機溶媒又は有機溶媒を含有する樹脂溶液に接触させることによって導体パターンを黒色化することを特徴とする黒色化導体パターンの形成方法。
黒色顔料を含有する導電性ペーストが透明基材に所定形状に印刷されて導体パターンが形成されて成り、黒色顔料は導体パターンの表層部に集まって局在化し、かつ、導体パターン中にも黒色顔料を含有していることによって導体パターンが黒色化していることを特徴とする黒色化導体パターン。