JP6923749B2 - 導電性フィルム、タッチパネルセンサー、タッチパネル - Google Patents

導電性フィルム、タッチパネルセンサー、タッチパネル Download PDF

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Description

本発明は、導電性フィルム、タッチパネルセンサー、および、タッチパネルに関する。
基板上に金属層(好ましくは、パターン状金属層)が配置された導電性フィルム(金属層付き基板)は、種々の用途に使用されている。例えば、近年、携帯電話または携帯ゲーム機器などへのタッチパネルの搭載率の上昇に伴い、多点検出が可能な静電容量式のタッチパネルセンサー用の導電性フィルムの需要が急速に拡大している。
例えば、特許文献1においては、基体上に、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を含むポリマー層(被めっき層)を形成し、その後、めっき処理を行って、パターン状の金属層を形成して、導電性フィルムを得る方法が開示されている。
特開2006−135271号公報
本発明者らは、特許文献1に記載される方法に従って銅めっき層を含む導電性フィルムを作製して、その特性を評価したところ、時間の経過と共に、導電性フィルムの面状が悪化していく場合があることを知見した。特に、基板としてポリカーボネート基板(ポリカーボネート系樹脂を含む基板)を用いた場合には、導電性フィルム中の基板の溶解が観察される場合もあった。
本発明は、上記実情を鑑みて、面状変化の抑制された導電性フィルムを提供することを課題とする。
また、本発明は、タッチパネルセンサー、および、タッチパネルを提供することも課題とする。
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、所定の保護層を銅めっき層上に配置することにより、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明者は、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
(1) 基板と、
基板の少なくとも一方の表面上に配置された、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するパターン状被めっき層と、
パターン状被めっき層を覆うように配置され、基板と接する銅めっき層と、
銅めっき層を覆うように配置された、保護層と、を含み、
保護層が、銅と、銅よりも電気化学的に貴な金属との合金を含む、導電性フィルム。
(2) 銅よりも電気化学的に貴な金属が、パラジウムである、(1)に記載の導電性フィルム。
(3) さらに、保護層上に含窒素化合物層が配置される、(1)または(2)に記載の導電性フィルム。
(4) パターン状被めっき層が、メッシュ状に配置される、(1)〜(3)のいずれかに記載の導電性フィルム。
(5) 基板が3次元形状を有する、(1)〜(4)のいずれかに記載の導電性フィルム。
(6) (1)〜(5)のいずれかに記載の導電性フィルムを含む、タッチパネルセンサー。
(7) (6)に記載のタッチパネルセンサーを含む、タッチパネル。
本発明によれば、面状変化の抑制された導電性フィルムを提供できる。
また、本発明によれば、タッチパネルセンサー、および、タッチパネルを提供できる。
導電性フィルムの一実施形態の拡大上面図である。 図1に示す導電性フィルムのA−A断面における断面図である。 3次元形状を有する被めっき層付き基板の斜視図である。
以下に、本発明について詳述する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本発明における図は発明の理解を容易にするための模式図であり、各層の厚みの関係または位置関係などは図の形態に限定されない。
本発明の導電性フィルムの特徴点としては、銅めっき層を覆うように、銅と、銅よりも電気化学的に貴な金属との合金を含む保護層を配置している点が挙げられる。
本発明者らは従来技術において導電性フィルムの面状変化が起こる機構について検討したところ、銅めっき層と水分または酸素とが接触して発生する銅イオンが基板に浸透して、基板を分解するため、導電性フィルムの面状が悪化してしまうことを知見した。特に、被めっき層を覆うように配置される銅めっき層と基板との接触部分において、上記現象が生じやすい。
そこで、本発明者らは、銅と、銅よりも電気化学的に貴な金属との合金を含む保護層によって銅めっき層を覆うことにより、銅のイオン化を防ぐことができ、結果として上記基板の分解の進行を抑制できることを知見した。
以下に、本発明の導電性フィルムの実施形態について説明する。図1は、本発明の導電性フィルムの一実施形態の拡大上面図であり、図2は、図1に示す導電性フィルムのA−A断面における断面図である。
導電性フィルム10は、基板12と、基板12の一方の表面上に配置されたパターン状被めっき層14と、パターン状被めっき層14を覆うように配置され、かつ、基板12と接している銅めっき層16と、銅めっき層16を覆うように配置される保護層18とを含む。
図1および図2に示すように、パターン状被めっき層14はメッシュ状に配置されており、その形状に沿って銅めっき層16が配置されている。つまり、銅めっき層16もメッシュ状に配置されている。
以下、導電性フィルムを構成する各部材について詳述する。
<基板>
基板は、2つの主面を有し、各部材を支持する部材であればよい。
基板としては、公知の基板(例えば、樹脂基板、ガラス基板、および、セラミック基板など)が挙げられ、可撓性を有する基板(好ましくは絶縁基板)が好ましく、樹脂基板がより好ましい。
樹脂基板の材料としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、および、シクロオレフィン系樹脂などが挙げられる。
基板の厚みは特に限定されず、取り扱い性および薄型化のバランスの点から、0.05〜2mmが好ましく、0.1〜1mmがより好ましい。
基板としては、透明基板(特に、透明樹脂基板)が好ましい。透明基板とは、可視光(波長400〜700nm)の透過率が60%以上である基板を意図し、その透過率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
また、基板は、多層構造であってもよく、例えば、支持体と、支持体上に配置されたプライマー層とから構成されていてもよい。基板がプライマー層を含むことにより、パターン状被めっき層の密着性がより向上する。
支持体としては、公知の支持体(例えば、樹脂支持体、ガラス支持体、および、セラミック支持体など)が挙げられる。樹脂支持体の材料としては、上述した樹脂基板の材料で例示した樹脂が挙げられる。
プライマー層としては、公知のプライマー層が挙げられる。
なお、図1および図2において基板は平板状であるが、基板の形状は特に限定されず、例えば、基板は3次元形状を有していてもよい。3次元形状としては、例えば、曲面を含む形状などが挙げられる。
<パターン状被めっき層>
パターン状被めっき層は、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基(以後、「相互作用性基」とも称する)を有する層であって、所定のパターン状に配置される層である。上述したように、図1および図2に示す導電性フィルム10においては、パターン状被めっき層14はメッシュ状に配置される。
後述する銅めっき層は、パターン状被めっき層のパターン模様に沿って配置される。そのため、形成したい銅めっき層の形状に合わせて、パターン状被めっき層を基板上に配置することにより、所望の形状のパターン状銅めっき層が形成される。
なお、図1および図2においては、パターン状被めっき層がメッシュ状に配置された形態を示すが、本発明はこの形態に限定されず、パターン状被めっき層は他のパターン模様状(例えば、ストライプ状)に配置されていてもよい。
パターン状被めっき層の厚みは特に限定されず、めっき触媒またはその前駆体を十分に担持でき、かつ、めっき異常を防ぐ点で、0.05〜2.0μmが好ましく、0.1〜1.0μmがより好ましい。
パターン状被めっき層がメッシュ状である場合、メッシュを構成する細線部の線幅は特に限定されず、銅めっき層の導電特性および視認しづらさのバランスの点から、30μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましく、5μm以下が特に好ましく、0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。
パターン状被めっき層がメッシュ状である場合、メッシュの開口部(図1においては、開口部20)が略菱形の形状を有していることが好ましい。但し、その他、多角形状(例えば、三角形、四角形、六角形、ランダムな多角形)としてもよい。また、一辺の形状を直線状の他、湾曲形状でもよいし、円弧状にしてもよい。円弧状とする場合は、例えば、対向する2辺については、外方に凸の円弧状とし、他の対向する2辺については、内方に凸の円弧状としてもよい。また、各辺の形状を、外方に凸の円弧と内方に凸の円弧が連続した波線形状としてもよい。もちろん、各辺の形状を、サイン曲線にしてもよい。
開口部の一辺の長さLは特に限定されず、1500μm以下が好ましく、1300μm以下がより好ましく、1000μm以下がさらに好ましく、5μm以上が好ましく、30μm以上がより好ましく、80μm以上がさらに好ましい。開口部の辺の長さが上記範囲である場合には、さらに透明性も良好に保つことが可能であり、導電性フィルムを表示装置の前面にとりつけた際に、違和感なく表示を視認することができる。
また、透過率の観点から、パターン状被めっき層が形成される領域は、基板の全表面積に対して、50面積%以下であることが好ましく、40面積%以下がより好ましく、30面積%以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、0.5面積%以上の場合が多い。
パターン状被めっき層が有する相互作用性基とは、パターン状被めっき層に付与されるめっき触媒またはその前駆体と相互作用できる官能基を意図し、例えば、めっき触媒またはその前駆体と静電相互作用を形成可能な官能基、ならびに、めっき触媒またはその前駆体と配位形成可能な含窒素官能基、含硫黄官能基、および、含酸素官能基が挙げられる。
相互作用性基としては、例えば、アミノ基、アミド基、イミド基、ウレア基、3級のアミノ基、アンモニウム基、アミジノ基、トリアジン基、トリアゾール基、ベンゾトリアゾール基、イミダゾール基、ベンズイミダゾール基、キノリン基、ピリジン基、ピリミジン基、ピラジン基、キナゾリン基、キノキサリン基、プリン基、トリアジン基、ピペリジン基、ピペラジン基、ピロリジン基、ピラゾール基、アニリン基、アルキルアミン構造を含む基、イソシアヌル構造を含む基、ニトロ基、ニトロソ基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、シアノ基、および、シアネート基などの含窒素官能基;エーテル基、水酸基、フェノール性水酸基、カルボン酸基、カーボネート基、カルボニル基、エステル基、N−オキシド構造を含む基、S−オキシド構造を含む基、および、N−ヒドロキシ構造を含む基などの含酸素官能基;チオフェン基、チオール基、チオウレア基、チオシアヌール酸基、ベンズチアゾール基、メルカプトトリアジン基、チオエーテル基、チオキシ基、スルホキシド基、スルホン基、サルファイト基、スルホキシイミン構造を含む基、スルホキシニウム塩構造を含む基、スルホン酸基、および、スルホン酸エステル構造を含む基などの含硫黄官能基;ホスフェート基、ホスフォロアミド基、ホスフィン基、および、リン酸エステル構造を含む基などの含リン官能基;塩素原子、および、臭素原子などのハロゲン原子を含む基などが挙げられ、塩構造をとりうる官能基においてはそれらの塩も使用できる。
なかでも、極性が高く、めっき触媒またはその前駆体などへの吸着能が高いことから、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、および、ボロン酸基などのイオン性極性基、または、シアノ基が好ましく、カルボン酸基、または、シアノ基がより好ましい。
パターン状被めっき層は、通常、上述した相互作用性基を有する化合物を含む。化合物としては、ポリマーが好ましい。つまり、パターン状被めっき層は、相互作用性基を有する繰り返し単位を含むポリマーを含むことが好ましい。相互作用性基を有する繰り返し単位を含むポリマーについては、後段で詳述する。
パターン状被めっき層が相互作用性基を有する繰り返し単位を含むポリマーを含む場合、上記ポリマーの含有量は、パターン状被めっき層全質量に対して、10質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。上限は特に限定されず、100質量%が挙げられる。
<銅めっき層>
銅めっき層は、パターン状被めっき層を覆うように配置される層である。なお、銅めっき層がパターン状被めっき層を覆うとは、パターン状被めっき層の露出面が無いように、パターン状被めっき層上に銅めっき層を配置することを意味する。つまり、基板上に配置されたパターン状被めっき層の全面に銅めっき層を配置することを表す。より詳細には、パターン状被めっき層の基板と接している表面以外の他の表面上に銅めっき層が配置されることを意味する。
上述したように、銅めっき層は、パターン状被めっき層のパターン模様に沿って配置される。例えば、パターン状被めっき層がメッシュ状である場合、形成される銅めっき層もメッシュ状となる。
また、銅めっき層は、基板12と接するように配置される。例えば、図2に示すように、銅めっき層16は、パターン状被めっき層14を覆いつつ、その一部が基板12と接するように配置される。
銅めっき層は、銅を主成分として構成される層である。主成分とは、銅めっき層全質量に対して、銅(金属銅)の含有量が90質量%以上であることを意図する。なかでも、銅めっき層中の銅の含有量は、銅めっき層全質量に対して、95質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。
銅めっき層がメッシュ状である場合、メッシュを構成する細線部の線幅は特に限定されず、銅めっき層の導電特性および視認しづらさのバランスの点から、30μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましく、5μm以下が特に好ましく、0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましい。
銅めっき層の厚みは特に限定されず、抵抗がより低く、かつ、密着性により優れる点で、0.1〜5.0μmが好ましく、0.3〜3.0μmがより好ましい。
なお、銅めっき層の厚みとは、図2に示すように、基板12の表面の法線方向に沿った銅めっき層16のパターン状被めっき層14側の表面からパターン状被めっき層14側とは反対側の表面までの厚みT1に該当する。
<保護層>
保護層は、銅めっき層を覆うように配置される層である。なお、保護層が銅めっき層を覆うとは、銅めっき層の露出面が無いように、銅めっき層上に保護層を配置することを意味する。つまり、基板上に配置された銅めっき層の全面に保護層を配置することを表す。より詳細には、銅めっき層の基板およびパターン状被めっき層と接している表面以外の他の表面上に保護層が配置されることを意味する。
保護層は、銅と、銅よりも電気化学的に貴な金属との合金を含む。
銅よりも電気化学的に貴な金属としては、パラジウム、銀、金、水銀、および、白金などが挙げられ、導電性フィルムの面状変化がより抑制される点で、パラジウムが好ましい。
保護層は、上記合金を主成分として含むことが好ましい。主成分とは、保護層全質量に対して、合金の含有量が90質量%以上であることを意図する。なかでも、導電性フィルムの面状変化がより抑制される点で、95質量%以上が好ましく、100質量%がより好ましい。
保護層の厚みは特に限定されず、0.02〜1.0μmが好ましく、0.04〜0.3μmがより好ましい。
なお、保護層の厚みとは、図2に示すように、基板12の表面の法線方向に沿った保護層18の銅めっき層16側の表面から銅めっき層16側とは反対側の表面までの厚みT2に該当する。
<その他の層>
導電性フィルムは、上述した部材以外の他の部材を含んでいてもよい。例えば、導電性フィルムは、さらに保護層上に配置される含窒素化合物層を含んでいてもよい。含窒素化合物層が、保護層上に配置される(特に、保護層を覆うように配置される)場合、導電性フィルムの防錆性がより優れる。
含窒素化合物層は、含窒素化合物を主成分として含む層である。主成分とは、含窒素化合物層全質量に対して、含窒素化合物の含有量が90質量%以上であることを意図し、100質量%が好ましい。
含窒素化合物とは、窒素原子を含む化合物を意図する。含窒素化合物は、窒素原子以外に、酸素原子、硫黄原子、リン原子、および、ケイ素原子などのヘテロ原子を含んでいてもよく、導電性フィルムの防錆性がより優れる点で、酸素原子を含むことが好ましい。
含窒素化合物としては、含窒素非芳香族化合物、および、含窒素芳香族化合物が挙げられ、導電性フィルムの防錆性がより優れる点で、含窒素非芳香族化合物が好ましい。
含窒素非芳香族化合物とは、窒素原子を含む非芳香族化合物を意図する。
含窒素非芳香族化合物としては、例えば、含窒素脂肪族非環式化合物、および、含窒素脂肪族環式化合物が挙げられ、導電性フィルムの防錆性がより優れる点で、含窒素脂肪族非環式化合物が好ましい。
含窒素脂肪族非環式化合物とは、窒素原子を含む非環式(例えば、直鎖状、または、分岐鎖状)の脂肪族化合物を意図し、例えば、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、および、モノエタノールアミンなどが挙げられる。
含窒素脂肪族環式化合物とは、窒素原子を含む環式の脂肪族化合物を意図し、例えば、ピロリジン、および、ピペリジンなどが挙げられる。
含窒素芳香族化合物とは、窒素原子を含む芳香族化合物を意図する。
含窒素芳香族化合物は、単環構造であっても、多環構造であってもよい。
含窒素芳香族化合物としては、例えば、1,2,3−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、イミダゾール、および、トリアジンなどが挙げられる。
含窒素脂肪族非環式化合物としては、導電性フィルムの防錆性がより優れる点で、式(1)で表される化合物が好ましい。
Figure 0006923749
Xは、水酸基、メルカプト基、アミノ基、および、リン酸基からなる群から選択される親水性基を表す。なかでも、水酸基が好ましい。
Yは、水素原子、または、上記親水性基以外の置換基を表す。上記親水性基以外の置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、および、ヘテロアリール基が挙げられる。
Lは、それぞれ独立に、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基の種類は特に限定されず、例えば、2価の飽和炭化水素基(直鎖状、分岐鎖状または環状であってもよく、炭素数1〜20が好ましく、例えば、アルキレン基が挙げられる。)、−O−、−S−、−SO2−、−NR−、−CO−(−C(=O)−)、−COO−(−C(=O)O−)、−NR−CO−、−CO−NR−、−SO3−、−SO2NR−、および、これらを2種以上組み合わせた基が挙げられる。ここで、Rは、水素原子またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)を表す。
nは1〜3の整数を表し、mは0〜2の整数を表し、n+m=3の関係を満たす。なかでも、nが3、mが0であることが好ましい。
含窒素化合物層の厚みは特に限定されず、導電性フィルムの防錆性がより優れる点で、1nm以上が好ましい。上限は特に限定されず、100nm以下の場合が多い。
なお、図1および図2においては、導電性フィルムの基板の一方の表面上に各種部材が配置される形態を示すが、本発明はこの形態に限定されず、基板の両面にパターン状被めっき層、銅めっき層、および、保護層が配置されていてもよい。
<導電性フィルムの製造方法>
上述した導電性フィルムの製造方法は特に限定されず、以下の工程1〜工程5を含む方法が好ましい。
工程1:基板と被めっき層形成用組成物とを接触させて、基板上に被めっき層前駆体層を形成する工程
工程2:被めっき層前駆体層に露光処理および現像処理を施し、パターン状被めっき層を形成する工程
工程3:パターン状被めっき層にめっき触媒またはその前駆体を付与する工程
工程4:めっき触媒またはその前駆体が付与されたパターン状被めっき層に対して銅めっき処理を施し、銅めっき層を形成する工程
工程5:銅めっき層を覆うように、保護層を形成する工程
以下、各工程の手順について詳述する。
(工程1)
工程1は、基板と被めっき層形成用組成物とを接触させて、基板上に被めっき層前駆体層を形成する工程である。本工程を実施することにより、基板と、基板上に配置された被めっき層前駆体層とを有する被めっき層前駆体層付き基板が得られる。
なお、被めっき層前駆体層とは、硬化処理が施される前の未硬化の状態の層である。
基板と被めっき層形成用組成物とを接触させる方法は特に限定されず、例えば、被めっき層形成用組成物を基板上に塗布する方法、または、被めっき層形成用組成物中に基板を浸漬する方法が挙げられる。
なお、必要に応じて、被めっき層前駆体層から溶媒を除去するために、乾燥処理を実施してもよい。
被めっき層形成用組成物は、以下の化合物Xまたは組成物Yを含む。
化合物X:相互作用性基、および、重合性基を有する化合物
組成物Y:相互作用性基を有する化合物、および、重合性基を有する化合物を含む組成物
化合物Xは、相互作用性基と重合性基とを有する化合物である。相互作用性基の定義は、上述した通りである。
化合物Xは、相互作用性基が2種以上有していてもよい。
重合性基は、エネルギー付与により、化学結合を形成しうる官能基であり、例えば、ラジカル重合性基、および、カチオン重合性基などが挙げられる。なかでも、反応性がより優れる点から、ラジカル重合性基が好ましい。ラジカル重合性基としては、例えば、アルケニル基(例:−C=C−)、アクリル酸エステル基(アクリロイルオキシ基)、メタクリル酸エステル基(メタクリロイルオキシ基)、イタコン酸エステル基、クロトン酸エステル基、イソクロトン酸エステル基、マレイン酸エステル基などの不飽和カルボン酸エステル基、スチリル基、ビニル基、アクリルアミド基、および、メタクリルアミド基などが挙げられる。なかでも、アルケニル基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、ビニル基、スチリル基、アクリルアミド基、または、メタクリルアミド基が好ましく、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、または、スチリル基がより好ましい。
化合物X中は、重合性基が2種以上有していてもよい。また、化合物Xが有する重合性基の数は特に限定されず、1つでも、2つ以上でもよい。
上記化合物Xは、低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよい。低分子化合物は分子量が1000未満の化合物を意図し、高分子化合物とは分子量が1000以上の化合物を意図する。
上記化合物Xがポリマーである場合、ポリマーの重量平均分子量は特に限定されず、溶解性など取扱い性がより優れる点で、1000〜700000が好ましく、2000〜200000がより好ましい。
このような重合性基および相互作用性基を有するポリマーの合成方法は特に限定されず、公知の合成方法(特開2009−280905号の段落[0097]〜[0125]参照)が使用される。
組成物Yは、相互作用性基を有する化合物、および、重合性基を有する化合物を含む組成物である。つまり、組成物Yが、相互作用性基を有する化合物、および、重合性基を有する化合物の2種を含む。相互作用性基および重合性基の定義は、上述の通りである。
相互作用性基を有する化合物は、低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよい。なお、相互作用性基を有する化合物は、重合性基を含んでいてもよい。
相互作用性基を有する化合物の好適形態としては、相互作用性基を有する繰り返し単位を含むポリマー(例えば、ポリアクリル酸)が挙げられる。
相互作用性基を有する繰り返し単位の一好適形態としては、式(A)で表される繰り返し単位が挙げられる。
Figure 0006923749
式(A)中、R1は、水素原子またはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基など)を表す。
は、単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基の種類は特に限定されず、例えば、2価の炭化水素基(2価の飽和炭化水素基であっても、2価の芳香族炭化水素基であってもよい。2価の飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状または環状であってもよく、炭素数1〜20が好ましく、例えば、アルキレン基が挙げられる。また、2価の芳香族炭化水素基は、炭素数5〜20が好ましく、例えば、フェニレン基が挙げられる。それ以外にも、アルケニレン基、アルキニレン基であってもよい。)、2価の複素環基、−O−、−S−、−SO2−、−NR−、−CO−(−C(=O)−)、−COO−(−C(=O)O−)、−NR−CO−、−CO−NR−、−SO3−、−SO2NR−、および、これらを2種以上組み合わせた基が挙げられる。ここで、Rは、水素原子またはアルキル基(好ましくは炭素数1〜10)を表す。
Zは、相互作用性基を表す。相互作用性基の定義は、上述の通りである。
相互作用性基を有する繰り返し単位の他の好適形態としては、不飽和カルボン酸またはその誘導体由来の繰り返し単位が挙げられる。
不飽和カルボン酸とは、カルボン酸基(−COOH基)を有する不飽和化合物である。不飽和カルボン酸の誘導体とは、例えば、不飽和カルボン酸の無水物、不飽和カルボン酸の塩、不飽和カルボン酸のモノエステルなどが挙げられる。
不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、および、シトラコン酸などが挙げられる。
相互作用性基を有する繰り返し単位を含むポリマー中における相互作用性基を有する繰り返し単位の含有量は特に限定されず、めっき析出性のバランスの点で、全繰り返し単位に対して、1〜100モル%が好ましく、10〜100モル%がより好ましい。
相互作用性基を有する繰り返し単位を含むポリマーの好適形態としては、少ないエネルギー付与量(例えば、露光量)にて被めっき層が形成しやすい点で、共役ジエン化合物由来の繰り返し単位、および、不飽和カルボン酸またはその誘導体由来の繰り返し単位を有するポリマーXが挙げられる。
不飽和カルボン酸またはその誘導体由来の繰り返し単位の説明は、上述の通りである。
共役ジエン化合物としては、一つの単結合で隔てられた、二つの炭素−炭素二重結合を有する分子構造を有する化合物であれば特に制限されない。
共役ジエン化合物としては、例えば、イソプレン、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2,4−ヘキサジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−ヘプタジエン、2,4−ヘプタジエン、1,3−オクタジエン、2,4−オクタジエン、3,5−オクタジエン、1,3−ノナジエン、2,4−ノナジエン、3,5−ノナジエン、1,3−デカジエン、2,4−デカジエン、3,5−デカジエン、2,3−ジメチル−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、2−フェニル−1,3−ブタジエン、2−フェニル−1,3−ペンタジエン、3−フェニル−1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、2−ヘキシル−1,3−ブタジエン、3−メチル−1,3−ヘキサジエン、2−ベンジル−1,3−ブタジエン、および、2−p−トリル−1,3−ブタジエンなどが挙げられる。
なかでも、ポリマーXの合成が容易で、被めっき層の特性がより優れる点で、共役ジエン化合物由来の繰り返し単位は、式(2)で表されるブタジエン骨格を有する化合物由来の繰り返し単位であることが好ましい。
Figure 0006923749
式(2)中、R2は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子または炭化水素基を表す。炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基(例えば、アルキル基、アルケニル基など。炭素数1〜12が好ましい。)、および、芳香族炭化水素基(例えば、フェニル基、ナフチル基など。)が挙げられる。複数あるR2は同一であっても異なっていてもよい。
式(2)で表されるブタジエン骨格を有する化合物(ブタジエン構造を有する単量体)としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−n−プロピル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1−フェニル−1,3−ブタジエン、1−α−ナフチル−1,3−ブタジエン、1−β−ナフチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、1−ブロム−1,3−ブタジエン、1−クロルブタジエン、2−フルオロ−1,3−ブタジエン、2,3−ジクロル−1,3−ブタジエン、1,1,2−トリクロル−1,3−ブタジエン、および、2−シアノ−1,3−ブタジエンなどが挙げられる。
ポリマーX中における共役ジエン化合物由来の繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、25〜75モル%であることが好ましい。
ポリマーX中における不飽和カルボン酸またはその誘導体由来の繰り返し単位の含有量は、全繰り返し単位に対して、25〜75モル%であることが好ましい。
重合性基を有する化合物とは、いわゆるモノマーであり、形成されるパターン状被めっき層の硬度がより優れる点で、2つ以上の重合性基を有する多官能モノマーが好ましい。多官能モノマーとは、具体的には、2〜6つの重合性基を有するモノマーが好ましい。反応性に影響を与える架橋反応中の分子の運動性の観点から、用いる多官能モノマーの分子量は、150〜1000が好ましく、200〜800がより好ましい。
多官能モノマーとしては、ポリオキシアルキレン基を有する多官能アクリルアミド、および、ポリオキシアルキレン基を有する多官能メタクリルアミドからなる群から選択されるアミド化合物が好ましい。
多官能アクリルアミドは、2つ以上のアクリルアミド基を含む。多官能アクリルアミド中のアクリルアミド基の数は特に限定されず、2〜10つが好ましく、2〜5つがより好ましく、2つがさらに好ましい。
多官能メタクリルアミドは、2つ以上のメタクリルアミド基を含む。多官能メタクリルアミド中のメタクリルアミド基の数は特に限定されず、2〜10つが好ましく、2〜5つがより好ましく、2つがさらに好ましい。
なお、アクリルアミド基およびメタクリルアミド基は、それぞれ以下式(B)および式(C)で表される基である。*は、結合位置を表す。
Figure 0006923749
2は、水素原子または置換基を表す。置換基の種類は特に限定されず、公知の置換基(例えば、ヘテロ原子を含んでいてもよい脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基など。より具体的には、アルキル基、アリール基など。)が挙げられる。
ポリオキシアルキレン基とは、オキシアルキレン基を繰り返し単位として有する基である。ポリオキシアルキレン基としては、式(D)で表される基が好ましい。
式(D) −(A−O)q
Aは、アルキレン基を表す。アルキレン基中の炭素数は特に限定されず、1〜4が好ましく、2〜3がより好ましい。例えば、Aが炭素数1のアルキレン基の場合、−(A−O)−はオキシメチレン基(−CH2O−)を、Aが炭素数2のアルキレン基の場合、−(A−O)−はオキシエチレン基(−CH2CH2O−)を、Aが炭素数3のアルキレン基の場合、−(A−O)−はオキシプロピレン基(−CH2CH(CH3)O−、−CH(CH3)CH2O−または−CH2CH2CH2O−)を示す。なお、アルキレン基は、直鎖状でも、分岐鎖状でもよい。
qは、オキシアルキレン基の繰り返し数を表し、2以上の整数を表す。繰り返し数は特に限定されず、なかでも、2〜10が好ましく、2〜6がより好ましい。
なお、複数のオキシアルキレン基中のアルキレン基の炭素数は、同一であっても異なっていてもよい。
また、複数種のオキシアルキレン基が含まれる場合、それらの結合順は特に限定されず、ランダム型でもブロック型でもよい。
被めっき層形成用組成物中における化合物X(または、組成物Y)の含有量は特に制限されず、被めっき層形成用組成物中の全固形分に対して、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限としては、100質量%が挙げられる。
被めっき層形成用組成物が組成物Yを含む場合、被めっき層形成用組成物中における相互作用性基を有する化合物の含有量は特に制限されないが、被めっき層形成用組成物中の全固形分に対して、10〜90質量%が好ましく、25〜75質量%がより好ましく、35〜65質量%がさらに好ましい。
なお、相互作用性基を有する化合物と重合性基を有する化合物との質量比(相互作用性基を有する化合物の質量/重合性基を有する化合物の質量)は特に限定されず、形成されるパターン状被めっき層の強度およびめっき適性のバランスの点で、0.1〜10が好ましく、0.5〜2がより好ましい。
被めっき層形成用組成物には、上述した成分以外の成分が含まれていてもよい。
例えば、被めっき層形成用組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤の種類は特に限定されず、公知の重合開始剤(好ましくは、光重合開始剤)が挙げられる。
被めっき層形成用組成物は、溶媒を含んでいてもよい。溶媒の種類は特に限定されず、水および有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、公知の有機溶媒(例えば、アルコール系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、ハロゲン系溶媒、および、炭化水素系溶媒など)が挙げられる。
被めっき層形成用組成物は、必要に応じて、他の成分(例えば、増感剤、硬化剤、重合禁止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、フィラー、難燃剤、滑剤、可塑剤、または、めっき触媒若しくはその前駆体)を含んでいてもよい。
(工程2)
工程2は、被めっき層前駆体層に露光処理および現像処理を施し、パターン状被めっき層を形成する工程である。
露光処理においては、所望のパターン状被めっき層が得られるように、被めっき層前駆体層に対してパターン状に光照射がなされる。使用される光の種類は特に限定されず、例えば、紫外光、および、可視光が挙げられる。パターン状に光照射を行う際には、所定の形状の開口部を有するマスクを用いて光照射を行うことが好ましい。
被めっき層前駆体層の露光部においては、被めっき層前駆体層中の化合物に含まれる重合性基が活性化され、化合物間の架橋が生じ、層の硬化が進行する。
次に、パターン状に硬化処理を施した被めっき層前駆体層に対して、現像処理を施すことにより、未露光部が除去されて、パターン状被めっき層が形成される。
現像処理の方法は特に限定されず、使用される材料の種類に応じて、最適な現像処理が実施される。現像液としては、例えば、有機溶媒、純水、および、アルカリ水溶液などが挙げられる。
(工程3)
工程3は、パターン状被めっき層にめっき触媒またはその前駆体を付与する工程である。
パターン状被めっき層は上記相互作用性基を有するため、相互作用性基がその機能に応じて、付与されためっき触媒またはその前駆体を付着(吸着)する。
めっき触媒またはその前駆体は、めっき処理の触媒または電極として機能する。そのため、使用されるめっき触媒またはその前駆体の種類は、めっき処理の種類により適宜決定される。
めっき触媒またはその前駆体は、無電解めっき触媒またはその前駆体が好ましい。
無電解めっき触媒は、無電解めっき時の活性核となるものであれば特に限定されず、例えば、自己触媒還元反応の触媒能を有する金属(Niよりイオン化傾向の低い無電解めっきできる金属として知られるもの)が挙げられる。具体的には、Pd、Ag、Cu、Pt、Au、および、Coなどが挙げられる。
この無電解めっき触媒としては、金属コロイドを用いてもよい。
無電解めっき触媒前駆体は、化学反応により無電解めっき触媒となるものであれば特に限定されず、例えば、上記無電解めっき触媒として挙げた金属のイオンが挙げられる。
めっき触媒またはその前駆体をパターン状被めっき層に付与する方法としては、例えば、めっき触媒またはその前駆体を溶媒に分散または溶解させた溶液を調製し、その溶液をパターン状被めっき層上に塗布する方法、または、その溶液中にパターン状被めっき層付き基板を浸漬する方法が挙げられる。
上記溶媒としては、例えば、水または有機溶媒が挙げられる。
(工程4)
工程4は、めっき触媒またはその前駆体が付与されたパターン状被めっき層に対して銅めっき処理を施し、銅めっき層を形成する工程である。
銅めっき処理の方法は特に限定されず、例えば、無電解銅めっき処理、または、電解銅めっき処理(電気めっき処理)が挙げられる。本工程では、無電解銅めっき処理を単独で実施してもよいし、無電解銅めっき処理を実施した後にさらに電解銅めっき処理を実施してもよい。
(工程5)
工程5は、銅めっき層を覆うように、保護層を形成する工程である。
保護層の形成方法は特に限定されず、例えば、銅よりも電気化学的に貴な金属のイオンを含む溶液に、工程4で得られた銅めっき層付き基板を浸漬する方法が挙げられる。この方法においては、銅めっき層の上記溶液に接触した表面領域では、層を構成していた銅が溶解して銅イオンとなり、電子を放出する。この電子が、溶液中の銅よりも電気化学的に貴な金属のイオンを還元し、銅よりも電気化学的に貴な金属が銅めっき層の表面に析出する。この結果として、銅めっき層を覆うように、保護層が形成される。
浸漬の際の溶液の液温は特に限定されず、通常、10〜90℃であり、20〜60℃が好ましい。浸漬の際の溶液のpHは特に限定されず、0〜13が好ましく、0〜8がより好ましい。浸漬時間は特に限定されず、1〜10分間が好ましい。
(その他の手順)
導電性フィルムを製造する際に、上述したパターン状被めっき層付き基板を変形させて、3次元形状を有するパターン状被めっき層付き基板としてもよい。つまり、上述したパターン状被めっき層付き基板を変形させることにより、3次元形状を有する基板と、この基板上に配置されたパターン状の被めっき層とを有する被めっき層付き基板が得られる。このような3次元形状を有するパターン状被めっき層付き基板を用いて、上述した工程3〜工程5を実施することにより、3次元形状を有する導電性フィルムを製造できる。
パターン状被めっき層付き基板の変形方法は特に制限されず、例えば、真空成形、ブロー成形、フリーブロー成形、圧空成形、真空−圧空成形、および、熱プレス成形などの公知の方法が挙げられる。
なお、上記ではパターン被めっき層付き基板を変形させる形態について述べたが、この形態には制限されず、上述した被めっき層前駆体層付き基板を変形させた後、上述した工程2を実施して、3次元形状を有する被めっき層付き基板を得てもよい。
また、上記では被めっき層前駆体層に対してパターン状に硬化処理を施してパターン状の被めっき層を形成する形態について述べたが、この形態には制限されず、基板上にパターン状に被めっき層前駆体層を配置して、このパターン状の被めっき層前駆体層に硬化処理を施すことにより、パターン状の被めっき層を形成することもできる。なお、パターン状に被めっき層前駆体層を配置する方法としては、例えば、スクリーン印刷法またはインクジェット法にて被めっき層形成用組成物を基板上の所定の位置に付与する方法が挙げられる。
<用途>
本発明の導電性フィルムは、種々の用途に使用できる。例えば、タッチパネルセンサー、半導体チップ、FPC(Flexible printed circuits)、COF(Chip on Film)、TAB(Tape Automated Bonding)、アンテナ、多層配線基板、および、マザーボードなどの種々の用途に適用できる。なかでも、タッチパネルセンサー(特に、静電容量式タッチパネルセンサー)に用いることが好ましい。上記導電性フィルムをタッチパネルセンサーに適用する場合、銅めっき層がタッチパネルセンサー中の検出電極または引き出し配線として機能する。このようなタッチパネルセンサーは、タッチパネルに好適に適用できる。
また、導電性フィルムは、発熱体として用いることもできる。例えば、銅めっき層に電流を流すことにより、銅めっき層の温度が上昇して、銅めっき層が熱電線として機能する。
以下に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、および、処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
<実施例1>
(被めっき層形成用組成物の調製)
以下の各成分を混合し、被めっき層形成用組成物を得た。
イソプロパノール 92.5質量部
ブタジエン−マレイン酸共重合体42質量%水溶液
(Polyscience製) 6.0質量部
重合性化合物(下記化合物A) 2.5質量部
IRGACURE 127(BASF社製) 0.025質量部
Figure 0006923749
(導電性フィルムの作製)
樹脂支持体(帝人製PC(ポリカーボネート)フィルム、パンライトPC、厚み250μm)上にZ913−3(アイカ工業製)を塗布し、塗膜を形成した。次に、得られた塗膜に対して紫外光を照射し、塗膜を硬化させ、厚み0.4μmのプライマー層を形成し、樹脂支持体とプライマー層とからなる基板を得た。
次に、得られた基板上に被めっき層形成用組成物を塗布して、厚み0.9μmの被めっき層前駆体層を形成して、被めっき層前駆体層付き基板を得た。
次に、細線部の幅が1μmで、開口部の一辺の長さが150μmであるメッシュ状の被めっき層が形成されるように、所定の開口パターンを有する石英マスクを介して、被めっき層前駆体層を露光(0.2J)した。その後、露光された被めっき層前駆体層をシャワー現像処理し、メッシュ状の被めっき層を有する基板(被めっき層付き基板)を得た(図1参照)。なお、メッシュ状の被めっき層の厚みは、0.9μmであった。
次に、得られた被めっき層付き基板を炭酸ナトリウム1質量%水溶液に常温にて5分間浸漬し、取り出した被めっき層付き基板を純水で洗浄した。次に、Pd触媒付与液(オムニシールド1573アクチベーター、ローム・アンド・ハース電子材料社製)に30℃にて5分間浸漬し、その後、取り出した被めっき層付き基板を純水で洗浄した。次に、得られた被めっき層付き基板を還元液(サーキュポジットP13オキサイドコンバーター60C、ローム・アンド・ハース電子材料社製)に30℃にて5分間浸漬し、その後、取り出した被めっき層付き基板を純水で洗浄した。次に、得られた被めっき層付き基板を無電解めっき液(サーキュポジット4500、ローム・アンド・ハース電子材料社製)に45℃にて15分間浸漬し、その後、取り出した被めっき層付き基板を純水にて洗浄して、メッシュ状の銅めっき層を有する基板(銅めっき層付き基板)を得た。なお、銅めっき層は、メッシュ状の被めっき層を覆うように配置され、その一部が基板と接していた(図2参照)。なお、銅めっき層の厚みは、2.0μmであった。
次に、得られた銅めっき層付き基板を、塩化パラジウム酸性液に30℃にて3分間浸漬し、その後純水で洗浄し、銅めっき層を覆うように配置された銅とパラジウムとの合金からなる保護層を含む導電性フィルムを得た(図2参照)。なお、保護層の厚みは、0.1μmであった。
次に、得られた導電性フィルムをトリエタノールアミン水溶液に30℃にて1分間浸漬し、その後純水で洗浄し、保護層を覆うように配置されたトリエタノールアミンからなる含窒素化合物層を含む導電性フィルムを得た。
<実施例2>
樹脂支持体(帝人製PC(ポリカーボネート)フィルム、パンライトPC、厚み250μm)の代わりに、樹脂支持体(CRD社製アクリルフィルム、ソフトアクリルSA−00、厚み300μm)を用いた以外は、実施例1と同様の手順に従って、導電性フィルムを得た。
<実施例3>
メッシュ状の被めっき層の代わりに短冊状(縦10mm×横20mm)の被めっき層を形成して、実施例1と同様の手順に従って、被めっき層を覆うように銅めっき層を形成した。その後、実施例1と同様の手順に従って、保護層を形成した。
保護層は図2に示すように、銅めっき層を覆うように配置されており、短冊状のパターンの中心部で保護層の厚みT2(図2参照)を測定したところ0.1μmであった。また、短冊状のパターンの側面部における、基板と銅めっき層とが接する面の最外の点から、基板と保護層とが接する面の最外の点までの距離をT3(言い換えれば、短冊状のパターンの側面部における保護層の厚みに該当)とした場合(図2参照)に、T3は0.1μmであった。
<比較例1>
実施例1と同様の手順に従って、銅めっき層付き基板を得た。
上記銅めっき層付き基板は、上述した保護層を含んでいない。
<比較例2>
実施例2と同様の手順に従って、銅めっき層付き基板を得た。
上記銅めっき層付き基板は、上述した保護層を含んでいない。
<比較例3>
メッシュ状の被めっき層の代わりに短冊状(縦10mm×横20mm)の被めっき層を形成して、実施例1と同様の手順に従って、被めっき層を覆うように銅めっき層を形成した。その後、銅めっき層を有する短冊状のパターンの基板側とは反対側の面(銅めっき層の基板側と反対側に位置する面)のみが露出するように、パターンの側面部にカプトンテープを貼り付けた。後述するように、カプトンテープがあることにより、パターンの側面部には保護層が形成されない。
その後、実施例1と同様の手順に従って、保護層を形成し、カプトンテープを除去した。
保護層は、銅めっき層の基板とは反対側の表面のみに配置されており、パターンの側面部の銅めっき層上には配置されていなかった。つまり、保護層は、銅めっき層全体を覆うようには配置されていなかった。
短冊状のパターンの中心部で保護層の厚みT2(図2参照)を測定したところ0.1μmであった。また、短冊状のパターンの側面部には、保護層は形成されていなかった。つまり、図2の厚みT3は0であった。
<評価>
実施例1〜3で得られた導電性フィルム、および、比較例1〜3で得られた銅めっき層付き基板を、85℃、85%RHの環境下に静置して、その面状の経時変化を観察した。
実施例1〜3で得られた導電性フィルムに関しては、500時間を経過しても、導電性フィルムの面状に変化は見られなかった。
一方、比較例1で得られた銅めっき層付き基板に関しては、50時間を経過した時点で、銅めっき層付き基板の表面(基板の表面)に白化が観察され、100時間を経過した時点では、銅めっき層付き基板中の基板の溶解が観察された。
また、比較例2で得られた銅めっき層付き基板に関しては、50時間を経過した時点で、メッシュ状の銅めっき層の周囲で表面変化が観察され、500時間を経過した時点では、銅めっき層付き基板の表面(基板の表面)に白化が観察された。
比較例1と2との比較より、基板としてポリカーボネート基板(ポリカーボネート系樹脂を含む基板)を用いた場合、より面状変化は大きくなる傾向にあることが分かる。一方、本発明の導電性フィルムにおいては基板としてポリカーボネート基板を用いた際にも、面状の変化は観察されなかった。
また、比較例3で得られた銅めっき付き基板に関しては、50時間を経過した時点で、短冊状の銅めっき層の周囲で表面変化が観察され、100時間を経過した時点では、銅めっき層付き基板の表面(基板の表面)に白化が観察された。比較例3より、保護膜で銅めっき層を覆うことが重要であることがわかった。
<実施例4>
実施例1と同様の手順に従って、被めっき層付き基板を得た。
被めっき層付き基板の中央部分を半球形状に変形させて、図3のような形状の3次元形状を有する被めっき層付き基板22を得た。
得られた3次元形状を有する被めっき層付き基板を用いて、実施例1と同様の手順に従って、銅めっき層、保護層、および、含窒素化合物層を形成し、3次元形状を有する導電性フィルムを得た。
10 導電性フィルム
12 基板
14 パターン状被めっき層
16 銅めっき層
18 保護層
20 開口部
22 被めっき層付き基板

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板の少なくとも一方の表面上に配置された、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を有するパターン状被めっき層と、
    前記パターン状被めっき層を覆うように配置され、前記基板と接する銅めっき層と、
    前記銅めっき層を覆うように配置された、保護層と、を含み、
    前記保護層が、銅と、銅よりも電気化学的に貴な金属との合金を含む、導電性フィルム。
  2. 前記銅よりも電気化学的に貴な金属が、パラジウムである、請求項1に記載の導電性フィルム。
  3. さらに、前記保護層上に含窒素化合物層が配置される、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
  4. 前記パターン状被めっき層が、メッシュ状に配置される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  5. 前記基板が3次元形状を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フィルムを含む、タッチパネルセンサー。
  7. 請求項6に記載のタッチパネルセンサーを含む、タッチパネル。
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