JP7035437B2 - 導電パターン付き基板の製造方法および導電パターン付き基板 - Google Patents

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Description

本発明は、導電パターン付き基板の製造方法および導電パターン付き基板に関する。
近年、入力手段としてタッチパネルが広く用いられている。タッチパネルは、液晶パネルなどの表示部と、特定の位置に入力された情報を検出するタッチパネルセンサー等から構成される。タッチパネルの方式は、入力位置の検出方法により、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、電磁誘導方式、超音波方式などに大別される。中でも、光学的に明るいこと、意匠性に優れること、構造が簡易であることおよび機能的に優れること等の理由により、静電容量方式のタッチパネルが広く用いられている。
静電容量方式のタッチパネルセンサーは、第一電極と絶縁層を介して直行する第二電極を有し、タッチパネル面の電極に電圧をかけて、指などの導電体が触れた際の静電容量変化を検知することにより得られた接触位置を信号として出力する。静電容量方式に用いられるタッチパネルセンサーとしては、例えば、一対の対向する透明基板上に電極および外部接続端子を形成した構造や、一枚の透明基板の両面に電極および外部接続端子をそれぞれ形成した構造などが知られている。タッチパネルセンサーに用いられる配線電極としては、導電パターンを見えにくくする観点から透明配線電極が用いられることが一般的であったが、近年、高感度化や画面の大型化により、より抵抗値の低い電極が求められるにつれ、金属材料を用いた導電パターンが広まっている。
金属材料を用いた導電パターンを有するタッチパネルセンサーは、導電パターンの金属光沢により導電パターンが視認される課題があった。導電パターンを視認されにくくする方法としては、金属の黒化処理により反射を抑制することが考えられる。金属黒化処理液としては、例えば、テルルが溶解された塩酸溶液が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、導電パターンが視認されにくいタッチパネルセンサーとして、透明基材と、金属配線部および微粒子を含む低反射層を有する金属電極とを有するタッチパネルセンサーが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2006-233327号公報 特開2013-235315号公報
しかしながら、特許文献1に記載される金属黒化技術をタッチパネルセンサーに適用すると、導電パターンの金属の酸化によって、導電性が低下する課題があった。また、特許文献2に記載された低反射層はインクジェット法により形成されたものであり、金属配線部側面の光反射により導電パターンが視認される課題があった。本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、導電性に優れ、導電パターンが視認されにくい導電パターン付き基板とその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、主として以下の構成を有する。
(1)基板上に、銀粒子と樹脂を含む導電層を形成する工程、
(2)前記導電層上に、樹脂層を形成する工程、
(3)フォトリソグラフィー法により、少なくとも前記導電層と樹脂層をパターン形成する工程および
(4)少なくとも導電層の前記パターンを、パラジウム、テルルおよび/またそれらの化合物を含有し、pHが3以下である塩酸水溶液と接触させる工程を含み、
前記導電層中における銀粒子含有量が65質量%以上90質量%以下である、
導電パターン付き基板の製造方法。
本発明によれば、導電性に優れ、導電パターンが視認されにくい導電パターン付き基板を得ることができる。
本発明の導電パターン付き基板の製造方法の一例を示す概略図である。 実施例および比較例における視認性および導電性評価用導電パターンの形成工程の一部を示す概略図である。
本発明の導電パターン付き基板の製造方法は、(1)基板上に、銀粒子と樹脂を含む導電層を形成する工程、(2)前記導電層上に、樹脂層を形成する工程、(3)フォトリソグラフィー法により、少なくとも前記導電層と樹脂層をパターン形成する工程および(4)少なくとも導電層の前記パターンを、パラジウム、テルルおよび/またそれらの化合物を含有し、pHが3以下である塩酸水溶液と接触させる工程を含み、前記導電層中における銀粒子含有量が65質量%以上90質量%以下である。導電層上に樹脂層を形成することにより、後述する(4)の工程において、導電層上面における後述の黒色化合物の生成を抑制し、導電層の導電性を維持する作用を有する。また、形成した導電層のパターンを、パラジウム、テルルおよび/またそれらの化合物を含有する塩酸水溶液と接触させることにより、塩酸水溶液と接触した導電層側面を黒色化することができる。導電層側面の黒色化は、(i)導電層中の銀と塩酸水溶液中の塩酸との反応により生成した塩化銀が、光反応により酸化銀となること、(ii)塩酸水溶液がパラジウムやその化合物を含有する場合には、金属パラジウムを生成すること、(iii)塩酸水溶液がテルルやその化合物を含有する場合には、塩酸水溶液中におけるテルルと塩酸の反応により塩化テルルを生成すること、(iv)塩酸水溶液がテルルやその化合物を含有する場合には、金属テルルを生成することなどに起因すると推定される。パラジウムやテルルは灰色を呈するが、表面平滑性が低い場合や微粒形状である場合には、光散乱により金属光沢を失い、濃灰色となる。添加テルルや酸化銀は黒色を呈する。本発明においては、酸化銀、パラジウム、テルルやこれらの反応により生成される化合物を黒色化合物と表現する場合がある。
図1に、本発明の導電パターン付き基板の製造方法の一例を示す。基板1上に、銀粒子と樹脂を含む導電層2を形成し、導電層2上に、樹脂層3を形成する。フォトリソグラフィー法により、導電層と樹脂層をパターン形成し、導電パターン4および樹脂パターン5を形成した後、少なくとも導電層のパターンを特定の塩酸水溶液と接触させることにより、導電層側面に側面層6を形成する。
次に、本発明の導電パターン付き基板の製造方法における各工程について詳しく説明する。
まず、(1)基板上に、銀粒子と樹脂を含む導電層を形成する。
基板としては、可撓性を有しない基板や可撓性を有する基板が挙げられる。可撓性を有しない基板としては、例えば、石英ガラス、ソーダガラス、化学強化ガラス、“パイレックス”(登録商標)ガラス、合成石英板、エポキシ樹脂基板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等が挙げられる。可撓性を有する透明基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「PETフィルム」)などのポリエステルフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリイミドフィルム、アラミドフィルム等の樹脂からなるフィルムや光学用樹脂板等が挙げられる。これらを複数重ねて使用してもよく、例えば、粘着層により複数の基板を貼り合せて使用することができる。
基板の厚さは、材料に応じて適宜選択される。例えば、導電パターンをより安定的に支持する観点から、ガラス等の可撓性を有しない基板の場合、0.3mm以上が好ましく、PETフィルム等の可撓性を有する基板の場合、15μm以上が好ましい。一方、後述する透過性をより向上させる観点から、ガラス等の可撓性を有しない基板の場合、基板の厚さは、1.5mm以下が好ましく、PETフィルム等の可撓性を有する基板の場合、300μm以下が好ましい。
基板は、透過性を有することが好ましい。透過性を有することにより、基板が視認されにくいことから、タッチパネルなどの表示部に好適に用いることができる。具体的には、基板の光透過率は、波長400nm~700nmにおいて、80%以上が好ましい。また、波長300nm~400nmにおいて、50%以上が好ましい。基板の光透過率は、紫外可視分光光度計(U-3310 (株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定することができる。
導電層は、銀粒子と樹脂を含む。銀粒子は、導電パターンに導電性を付与する作用を有し、樹脂は、銀粒子のバインダーとしての作用を有する。銀粒子および樹脂については、後述する感光性導電性樹脂組成物の成分として詳述する。
導電層の形成方法としては、例えば、感光性導電性樹脂組成物を塗布する方法、金属酸化物等の膜を、スパッタ法などにより形成する方法などが挙げられる。これらの中でも、後述する(3)の工程において微細なパターンが形成可能であることから、感光性導電性樹脂組成物を塗布する方法が好ましい。
感光性導電性樹脂組成物は、銀粒子、感光剤およびアルカリ可溶性樹脂を含有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂は、アルカリ現像液への溶解性を示し、現像によるパターン加工を可能とする作用を有する。感光剤は、光により変化することにより、未露光部と露光部との間に現像液への溶解度の差を設ける作用を有する。
銀粒子の形状は、球状が好ましい。銀粒子同士の接触確率を向上させ、導電パターンの抵抗値のばらつきを小さくする観点から、銀粒子のアスペクト比は、1.0以上が好ましい。一方、後述する(3)の工程において、露光光の遮蔽を抑制し、現像マージンを広くする観点から、銀粒子のアスペクト比は、2.0以下が好ましい。なお、銀粒子のアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)または透過型顕微鏡(TEM)を用いて、15000倍の倍率で銀粒子を拡大観察し、無作為に選択した100個の銀粒子について、それぞれの長軸長および短軸長を測定し、両者の平均値の比から算出することができる。
銀粒子の平均粒径は、銀粒子の分散性を向上させる観点から、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましい。一方、銀粒子の平均粒径は、導電パターンのエッジをシャープにする観点から、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましい。なお、平均粒径は、上記測定により得られた長軸長の平均値である。
導電層中における銀粒子の含有量は、後述する(4)の工程において、黒色化合物を効率よく生成して導電パターンをより視認されにくくし、導電性をより向上させる観点から、65質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。一方、導電層中における銀粒子の含有量は、より微細なパターンを形成する観点から、90質量%以下が好ましい。
感光剤としては、露光エネルギーにより酸を発生する酸発生剤や、ラジカルを発生する重合開始剤が好ましい。
酸発生剤としては、例えば、ジアゾジスルホン化合物、トリフェニルスルフォニウム化合物、キノンジアジド化合物などが挙げられる。ジアゾジスルホン化合物としては、例えば、ビス(シクロヘキシルスルフォニル)ジアゾメタン、ビス(ターシャルブチルスルフォニル)ジアゾメタン、ビス(4-メチルフェニルスルフォニル)ジアゾメタンなどが挙げられる。トリフェニルスルフォニウム化合物としては、例えば、ジフェニル-4-メチルフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォネート、ジフェニル-2,4,6-トリメチルフェニルスルフォニウムp-トルエンスルフォネート、ジフェニル(4-メトキシフェニル)スルフォニウムトリフルオロメタンスルフォネートなどが挙げられる。キノンジアジド化合物としては、例えば、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
ラジカルを発生する重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾイン誘導体、オキシム系化合物、α-ヒドロキシケトン系化合物、α-アミノアルキルフェノン系化合物、フォスフィンオキサイド系化合物、アントロン化合物、アントラキノン化合物等が挙げられる。ベンゾフェノン誘導体としては、例えば、ベンゾフェノン、O-ベンゾイル安息香酸メチル、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、フルオレノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルケトン等が挙げられる。アセトフェノン誘導体としては、例えば、p-t-ブチルジクロロアセトフェノン、4-アジドベンザルアセトフェノン、2,2’-ジエトキシアセトフェノン等が挙げられる。チオキサントン誘導体としては、例えば、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等が挙げられる。ベンジル誘導体としては、例えば、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル-β-メトキシエチルアセタール等が挙げられる。ベンゾイン誘導体としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル等が挙げられる。オキシム系化合物としては、例えば、1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、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)、1-フェニル-1,2-ブタンジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-プロパンジオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム、1,3-ジフェニル-プロパントリオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシ-プロパントリオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム等が挙げられる。α-ヒドロキシケトン系化合物としては、例えば、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン等が挙げられる。α-アミノアルキルフェノン系化合物としては、例えば、2-メチル-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)ブタン-1-オン等が挙げられる。フォスフィンオキサイド系化合物としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。アントロン化合物としては、アントロン、ベンズアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン等が挙げられる。アントラキノン化合物としては、例えば、アントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、2-アミルアントラキノン、β-クロルアントラキノン等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、光感度の高いオキシム系化合物が好ましい。
感光性導電性樹脂組成物中における感光剤の含有量は、アルカリ可溶性樹脂の溶解抑制の観点から、後述するアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上が好ましい。一方、感光性導電性樹脂組成物中における感光剤の含有量は、残渣の発生を抑制する観点から、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、30質量部以下が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ヒドロキシ基および/またはカルボキシル基を有する樹脂等が挙げられる。ヒドロキシ基を有する樹脂としては、例えば、フェノール性ヒドロキシ基を有するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂などのノボラック樹脂、ヒドロキシ基を有するモノマーの重合体、ヒドロキシ基を有するモノマーとスチレン、アクリロニトリル、アクリルモノマー等との共重合体等が挙げられる。ヒドロキシ基を有するモノマーとしては、例えば、4-ヒドロキシスチレン、ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレートなどのフェノール性ヒドロキシ基を有するモノマー;(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-メチル-3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸1,1-ジメチル-3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸1,3-ジメチル-3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2,2,4-トリメチル-3-ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸2-エチル-3-ヒドロキシヘキシル、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどの非フェノール性ヒドロキシ基を有するモノマー等が挙げられる。カルボキシル基を有する樹脂としては、例えば、カルボン酸変性エポキシ樹脂、カルボン酸変性フェノール樹脂、ポリアミック酸、カルボン酸変性シロキサン樹脂、カルボキシル基を有するモノマーの重合体、カルボキシル基を有するモノマーとスチレン、アクリロニトリル、アクリルモノマー等との共重合体等が挙げられる。カルボキシル基を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、桂皮酸等が挙げられる。ヒドロキシ基およびカルボキシル基を有する樹脂としては、ヒドロキシ基を有するモノマーとカルボキシル基を有するモノマーの共重合体、ヒドロキシ基を有するモノマーと、カルボキシル基を有するモノマーと、スチレン、アクリロニトリル、アクリルモノマー等との共重合体等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
アルカリ可溶性樹脂は、不飽和二重結合を有することが好ましい。不飽和二重結合を有するアルカリ可溶性樹脂としては、例えば、カルボキシル基を有する樹脂として例示した樹脂と、グリシジル(メタ)アクリレート等の不飽和二重結合を有する化合物との反応生成物である、側鎖に不飽和二重結合を有する樹脂等が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂の酸価は、現像液への溶解性の観点から、50mgKOH/g以上が好ましく、過度の溶解を抑制する観点から、250mgKOH/g以下が好ましい。なお、アルカリ可溶性樹脂の酸価は、JIS K 0070(1992)に準じて測定することができる。
感光性導電性樹脂組成物は、熱硬化性化合物を含有してもよい。熱硬化性化合物を含有することにより、硬化度が高くなり、導電性や樹脂層との密着性をより向上させることができる。熱硬化性化合物としては、例えば、エポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマーなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、例えば、エチレングリコール変性エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂などが挙げられる。剛直性、靭性、柔軟性などの所望の特性に応じて、エポキシ樹脂が有する骨格を適宜選択することができる。
感光性導電性樹脂組成物は、溶剤を含有することが好ましく、組成物の粘度を所望の範囲に調整することができる。溶剤としては、例えば、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、2-ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、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エチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチルラクトン、乳酸エチル、1-メトキシ-2-プロパノール、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジアセトンアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
感光性導電性樹脂組成物は、その所望の特性を損なわない範囲で、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、安定剤等を含有してもよい。可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ポリエリレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。レベリング剤としては、例えば、特殊ビニル系重合体または特殊アクリル系重合体などが挙げられる。シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどが挙げられる。
感光性導電組成物の塗布方法としては、例えば、スピナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、活版印刷、フレキソ印刷、インクジェット、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコ-ターまたはバーコーターを用いる方法などが挙げられる。中でも、導電層の表面平坦性に優れ、スクリーン版の選択により膜厚調整が容易であることから、スクリーン印刷が好ましい。
感光性導電性樹脂組成物が溶剤を含有する場合には、塗布した感光性導電性樹脂組成物膜を乾燥して溶剤を揮発除去することが好ましい。乾燥方法としては、例えば、加熱乾燥、真空乾燥などが挙げられる。加熱乾燥装置は、電磁波やマイクロ波により加熱するものでもよく、例えば、オーブン、ホットプレート、電磁波紫外線ランプ、赤外線ヒーター、ハロゲンヒーターなどが挙げられる。加熱温度は、溶剤の残存を抑制する観点から、50℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましい。一方、加熱温度は、感光剤の失活を抑制する観点から、150℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましい。加熱時間は、1分間~数時間が好ましく、1分間~50分間がより好ましい。
導電層の膜厚は、導電性をより向上させる観点から、0.5μm以上が好ましく、0.7μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましい。一方、導電層の膜厚は、より微細な導電パターンを形成する観点から、7μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、3μm以下がより好ましい。ここで、導電層の膜厚とは、感光性導電性樹脂組成物が溶剤を含有する場合、乾燥後の膜厚を言う。
次に、(2)前記導電層上に、樹脂層を形成する。樹脂層は、後述する(4)の工程において、導電層上面における黒色化合物の生成を抑制し、導電層の導電性を維持する作用を有する。黒色化合物の生成を抑制し、導電性をより向上させる観点から、樹脂層には金属を含有しないことが好ましい。具体的には、樹脂層中における金属含有量は、0.1質量%以下が好ましい。
樹脂層は、導電層の基板と反対側の面に形成することが好ましい。導電層の基板側面は基板と接するため、樹脂層を形成しなくても、潜在的に黒色化合物の生成が抑制される。
樹脂層の膜厚は、導電層の銀粒子の変質と黒色化合物の生成をより抑制し、導電性をより向上させる観点から、1μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましい。一方、樹脂層の膜厚は、露光光を透過させ、断線の生じにくい導電パターンを形成する観点から、20μm以下が好ましく、5μm以下がさらに好ましい。
樹脂層は、導電層の反射を抑制するために、遮光性を有することが好ましい。具体的には、樹脂層の波長550nmにおける光反射率は、25%以下が好ましく、10%以下がより好ましい。樹脂層の反射率を25%以下とすることにより、導電層の反射を抑制し、導電層をより視認されにくくすることができる。なお、樹脂層の光反射率は、基板上の0.1mm角以上の樹脂層について、反射率計(VSR400:日本電色工業(株)製)により測定することができる。
樹脂層の波長550nmにおける光反射率を上記範囲とする方法としては、例えば、感光性樹脂組成物を用いる方法や、樹脂層の膜厚を好ましい範囲にする方法などが挙げられる。
樹脂層の形成方法としては、例えば、感光性樹脂組成物を塗布する方法などが挙げられる。導電層上に感光性樹脂組成物を塗布し、乾燥することにより、導電層上に樹脂層を積層することが好ましい。感光性樹脂組成物の塗布方法や乾燥方法としては、それぞれ感光性導電性樹脂組成物の塗布方法や乾燥方法として例示した方法が挙げられる。
感光性樹脂組成物は、ポジ型またはネガ型の感光性を有することが好ましく、感光剤およびアルカリ可溶性樹脂を含有することが好ましい。感光剤やアルカリ可溶性樹脂としては、それぞれ感光性導電性樹脂組成物の原料として例示したものが挙げられる。
感光性樹脂組成物中における感光剤の含有量は、酸発生剤の場合、未露光部のアルカリ可溶性樹脂の溶解抑制の観点から、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましい。一方、感光剤の含有量は、露光部の感光剤による過剰な光吸収を抑制し、残渣の発生を抑える観点から、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、40質量部以下が好ましい。酸発生剤の場合、感光性樹脂組成物中における感光剤の含有量は、露光感度を向上させる観点から、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましい。一方、感光性樹脂組成物中における感光剤の含有量は、過剰な光吸収を抑制する観点から、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、10質量部以下が好ましい。
感光性樹脂組成物は、導電層の光反射をより抑制するために、着色剤を含有することが好ましい。着色剤としては、例えば、染料、有機顔料などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。
染料としては、例えば、油溶性染料、分散染料、反応性染料、酸性染料、直接染料等が挙げられる。染料の骨格構造としては、例えば、アントラキノン系、アゾ系、フタロシアニン系、メチン系、オキサジン系、これらの含金属錯塩系などが挙げられる。染料の具体例としては、例えば、“SUMIPLAST”(登録商標)染料(商品名、住友化学工業(株)製)、Zapon、“Neozapon”(登録商標)(以上商品名、BASF(株)製)、Kayaset、Kayakalan染料(以上商品名、日本化薬(株)製)、Valifastcolors染料(商品名、オリエント化学工業(株)製)、Savinyl(商品名、クラリアント製)等が挙げられる。
有機顔料としては、例えば、活性炭、カーボンブラック、カーボンウイスカー、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素化合物やチタンブラックなどが挙げられる。カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。
感光性樹脂組成物中における着色剤の含有量は、導電層をより視認されにくくする観点から、固形分中1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましい。一方、感光性樹脂組成物中における着色剤の含有量は、感光性樹脂組成物の光反応をより効果的に進め、残渣を抑制する観点から、固形分中30質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。
感光性樹脂組成物は、熱硬化性化合物を含有してもよい。熱硬化性化合物を含有することにより、樹脂層の硬度が向上することから、他の部材との接触による欠けや剥がれを抑制し、導電層との密着性を向上させることができる。感光性導電性樹脂組成物の原料として例示したものが挙げられる。
感光性樹脂組成物は、溶剤を含有することが好ましく、組成物の粘度を所望の範囲に調整することができる。溶剤としては、感光性導電性樹脂組成物の原料として例示したものが挙げられる。
感光性樹脂組成物は、その所望の特性を損なわない範囲で、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、安定剤等を含有してもよい。これらは、感光性導電性樹脂組成物の原料として例示したものが挙げられる。
次に、(3)フォトリソグラフィー法により、少なくとも前記導電層と樹脂層をパターン形成する。導電層と樹脂層を露光した後、現像することにより、導電パターンを形成することが好ましい。導電層と樹脂層を同時にパターン形成してもよいし、各層毎に順次パターン形成してもよい。後者の場合、導電層をパターン形成した後に、樹脂層を形成してもよい。
本発明においては、導電層と樹脂層の積層体に直接露光してもよいし、導電層を露光した後に、樹脂層を露光してもよい。本発明においては、製造の簡便さの観点から、導電層と樹脂層を一括して露光することが好ましい。
露光光は、導電層および樹脂層が含有する感光剤の吸収波長と合致する紫外領域、すなわち、200nm~450nmの波長域に発光を有することが好ましい。そのような露光光を得るための光源としては、例えば、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、LEDランプ、半導体レーザー、KrFまたはArFエキシマレーザーなどが挙げられる。これらの中でも、水銀ランプのi線(波長365nm)が好ましい。露光量は、露光部の現像液への溶解性の観点から、波長365nm換算で50mJ/cm以上が好ましく、100mJ/cm以上がより好ましく、200mJ/cm以上がさらに好ましい。
現像液としては、アルカリ現像液が好ましく、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、ジエタノールアミン、ジエチルアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性物質の水溶液が挙げられる。これらの水溶液に、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチルラクトンなどの極性溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;界面活性剤を添加してもよい。
現像方法としては、導電層および樹脂層を形成した基板を静置、回転または搬送させながら現像液を表面にスプレーする方法、導電層および樹脂層を形成した基板を現像液中に浸漬する方法、導電層および樹脂層を形成した基板を現像液中に浸漬させながら超音波をかける方法などが挙げられる。
現像により得られたパターンに、リンス液によるリンス処理を施してもよい。リンス液としては、例えば、水;エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類の水溶液;乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類の水溶液などが挙げられる。
得られたパターンをさらに加熱してもよい。例えば、導電層の加熱により、導電粒子同士の接点部における焼結をより効果的に進行させ、得られる導電パターンの導電性をより向上させることができる。焼結をより効果的に進行させる観点から、加熱温度は100℃以上が好ましく、120℃以上がより好ましい。一方、基板の選択の自由度を高める観点から、加熱温度は250℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましく、150℃以下がさらに好ましい。
導電パターン形状としては、例えば、メッシュ状、ストライプ状などが挙げられる。メッシュ状としては、例えば、単位形状が三角形、四角形、多角形、円形などの格子状またはこれらの単位形状の組み合わせからなる格子状等が挙げられる。中でも、面の導電性を均一にする観点から、メッシュ状が好ましい。また、より視認されにくくする観点から、単一面積に占める導電パターンの面積割合は10%以下が好ましい。
導電パターンの膜厚は、導電性をより向上させる観点から、0.5μm以上が好ましく、一方、より微細な配線を形成する観点から、7μm以下が好ましい。また、導電パターンの線幅は、導電性をより向上させる観点から、1μm以上が好ましく、一方、導電パターンをより視認されにくくする観点から、10μm以下が好ましく、7μm以下が好ましく、6μm以下がさらに好ましい。
樹脂パターン形状は、導電パターン形状と同様であることが好ましい。
樹脂パターンの膜厚は、接する導電パターンの銀粒子の変質と黒色化合物の生成をより抑制し、導電性をより向上させる観点から、1μm以上が好ましい。
樹脂パターンの線幅は、接する導電パターンの導電性をより向上させる観点から、1μm以上が好ましく、1.5μm以上がより好ましく、2μm以上がさらに好ましい。一方、樹脂パターンの線幅は、接する導電層をより視認されにくくする観点から、10μm以下が好ましく、7μm以下が好ましく、6μm以下がさらに好ましい。
次に、(4)少なくとも導電層のパターンを、パラジウム、テルルおよび/またそれらの化合物を含有し、pHが3以下である塩酸水溶液と接触させる。これにより、少なくとも導電パターンの側面の一部に、パラジウム、テルルおよび/またはそれらの化合物(黒色化合物)を含有する側面層を形成することができる。かかる黒色化合物を含有する側面層により、導電層側面における銀由来の光反射を抑制し、導電層を視認されにくくすることができる。側面層には、黒色化合物を2種以上含有してもよい。
パラジウム、テルルおよび/またそれらの化合物を含有する塩酸水溶液は、パラジウム、テルルと銀粒子との酸化還元反応による黒色化合物の生成を効果的に促す観点から、pHが3以下である。pHが3を超えると、黒色化合物による効果が十分でなく、導電層が視認されやすくなる。黒色化合物の生成をより効果的に促し、視認性を良くする観点から、pHは2以下であるとより好ましい。なお、pHは、pHを用いて、温度25℃において測定する。塩酸水溶液は、パラジウム、テルルの金属イオンを安定化し、黒色化合物の形成速度をゆるやかに調整するため、リン酸、硝酸、硫酸などの無機酸や、酢酸、ギ酸などの有機酸を少量含むことが好ましい。
パラジウム、テルルおよび/またはそれらの化合物は導電性を低下させる傾向があるため、導電パターンのうち側面層の幅は、1μm以下が好ましく、0.5μmがより好ましい。ここで、側面層の幅とは、図1(b)に示す側面層6の厚みを指す。側面層の幅は、導電層をより視認されにくくする観点から、0.1μm以上が好ましい。
本発明の導電パターン付き基板は、基板上に、銀粒子および樹脂を含む導電パターンと、樹脂パターンとをこの順に有し、少なくとも導電パターン側面の一部に、パラジウム、テルルおよび/またはそれらの化合物を含有する側面層を有し、前記導電パターン中における銀粒子含有量が65質量%以上90質量%以下である。基板、導電パターン、樹脂パターンおよび側面層については、導電パターン付き基板の製造方法において説明したとおりである。
本発明の導電パターン付き基板および本発明の製造方法により得られる導電パターン付き基板は、導電パターンが視認されにくいことから、例えば、タッチパネル用部材、電磁シールド用部材、透明LEDライト用部材などに好適に用いることができる。中でも、導電パターンの微細化と導電パターンの視認されにくさがより高く要求されるタッチパネル用部材として、メッシュ状の導電パターンに好適に用いることができる。
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
各実施例で用いた材料は、以下の通りである。なお、基板の波長365nmにおける透過率は、紫外可視分光光度計(U-3310(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定した。
(製造例1:カルボキシル基含有アクリル系樹脂)
窒素雰囲気の反応容器中に、150gのジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(以下、「DMEA」)を仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、20gのエチルアクリレート(以下、「EA」)、40gのメタクリル酸2-エチルヘキシル(以下、「2-EHMA」)、20gのスチレン(以下、「St」)、15gのアクリル酸(以下、「AA」)、0.8gの2,2-アゾビスイソブチロニトリル及び10gのDMEAからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに6時間撹拌し、重合反応を行った。その後、1gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。引き続き、5gのグリシジルメタクリレート(以下、「GMA」)、1gのトリエチルベンゼンアンモニウムクロライド及び10gのDMEAからなる混合物を、0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間撹拌し、付加反応を行った。得られた反応溶液をメタノールで精製することにより未反応不純物を除去し、さらに24時間真空乾燥して、共重合比率(質量基準):EA/2-EHMA/St/GMA/AA=20/40/20/5/15のカルボキシル基含有アクリル系共樹脂を得た。得られた共重合体の酸価を測定したところ、103mgKOH/gであった。なお、酸価は、JIS K 0070(1992)に準じて測定した。
(製造例2:黒色化水溶液A)
水に36質量%塩酸と二酸化テルルを混合し、二酸化テルルが溶解した後、酢酸を加えた。塩化水素9質量%、二酸化テルル0.475質量%、酢酸10質量%となるように水の添加量を調整し、pH=0の黒色化水溶液Bを得た。なお、pHは、pHメーターを用いて、温度25℃で測定した。
(製造例3:黒色化水溶液B)
“レッドシューマー”(登録商標)(塩化パラジウム塩酸水溶液、日本カニゼン(株)製)25mL(pH=2)とリン酸275mLと水200mLを混合し、pH=3の黒色化水溶液Bを得た。
(製造例4:黒色化水溶液C)
“レッドシューマー”(登録商標)(塩化パラジウム塩酸水溶液、日本カニゼン(株)製)5mL(pH=2)と水495mLを混合し、pH=4の黒色化水溶液Cを得た。
次に、各実施例および比較例における評価方法について説明する。
(1)視認性(視認されにくさ)(目視評価)
各実施例および比較例により得られた、図2に示す視認性および導電性評価用パターンを有する導電パターン付き基板を、導電パターンが見えるように黒色物上に設置し、基板上10cmの距離から光を投射し、基板より30cm離れた位置から10人がそれぞれ目視し、導電パターンのメッシュ部が視認可能か否かを評価した。7人以上が視認可能である場合は「不良」、4人以上7人未満が視認可能である場合は「可」、1人以上4人未満が視認可能である場合は「良」、10人が視認不可の場合は「優」と評価した。
(2)導電性
各実施例および比較例により得られた、図2に示す視認性および導電性評価用パターンを有する導電パターン付き基板について、端子間の抵抗値を、抵抗測定用テスター(2407A;BKプレシジョン社製)を用いて測定した。なお、端子間の距離は20mm、幅は2mmとし、パッド部は4mmの正方形とした。導電パターンの抵抗値を測定し、1000Ω以下の場合は「良」、1000Ωを超えて2000Ω未満の場合は「可」、2000Ω以上の場合は「不良」と評価した。
(実施例1)
<感光性樹脂組成物>
100mLクリーンボトルに、17.5gの製造例1により得られたカルボキシル基含有アクリル系樹脂、0.5gの光重合開始剤N-1919((株)ADEKA製)、1.5gのエポキシ樹脂“アデカレジン”(登録商標)EP-4530(エポキシ当量190、(株)ADEKA製)、3.5gのモノマー“ライトアクリレート”(登録商標)BP-4EA(共栄社化学(株)製)及び19.0gのDMEAを入れ、“あわとり錬太郎”(登録商標)ARE-310((株)シンキー製)を用いて混合し、42.0gの樹脂溶液1を得た。得られた42gの樹脂溶液1と1.2gの活性炭粉末(Cas番号.7440-44-0、東京化成工業(株)製)を混ぜ合わせて、3本ローラーEXAKT M50(EXAKT製)を用いて混練した後に、さらにDMEAを6.5g加えて混合し、50gの感光性樹脂組成物を得た。感光性樹脂組成物の粘度は、17,000mPa・sであった。なお、粘度は、ブルックフィールド型の粘度計を用いて、温度25℃、回転数3rpmの条件で測定した。
<感光性導電性樹脂組成物>
<感光性樹脂組成物>に記載の方法により得られた42gの樹脂溶液1と62.3gの平均粒径0.3μmの銀粒子とを混ぜ合わせて、3本ローラーEXAKT M50(EXAKT製)を用いて混練した後に、さらにDMEAを7g加えて混合し、111gの感光性導電性樹脂組成物を得た。感光性導電性樹脂組成物の粘度は、10,000mPa・sであった。なお、粘度は、ブルックフィールド型の粘度計を用いて、温度25℃、回転数3rpmの条件で測定した。
<導電層と樹脂層の形成>
基板“ルミラー”(登録商標)T60(東レ(株)製)に、前述の方法により得られた感光性導電性樹脂組成物を、スクリーン印刷により、乾燥後膜厚が1.5μmとなるように印刷し、100℃にて10分間乾燥し、導電層を形成した。感光性導電性樹脂組成物膜の上に、前述の方法により得られた感光性樹脂組成物を、スクリーン印刷により、乾燥後膜厚が3μmとなるように印刷し、100℃にて10分間乾燥し、樹脂層を形成した。図2(a)に、樹脂層と導電層を形成した基板の上面図(上図)と断面図(下図)を示す。基板1上に、導電層2と樹脂層3を有する。
<導電パターンと樹脂パターンの形成>
導電層と樹脂層を形成した基板に対して、図2に示すピッチ300μmのメッシュ形状のパターンを有する露光マスクを介して、露光装置(PEM-6M;ユニオン光学(株)製)を用いて、露光量500mJ/cm(波長365nm換算)で露光した。マスク開口幅は2μmとした。図2(b)上図に、露光マスクのメッシュ形状のパターンを示す。パッド7とメッシュ部8を有する。
その後、0.2質量%炭酸ナトリウム水溶液を用いて、30秒間浸漬現像を行い、さらに、超純水でリンスしてから、140℃のIRヒーター炉内で30分間加熱して、導電パターンと樹脂パターンを形成した。メッシュ部の導電パターンの線幅は3.5μmであった。なお、パターンの線幅は光学顕微鏡において、計測した。図2(b)下図に、導電パターンおよび樹脂パターンを形成した導電パターン付き基板の断面図を示す。基板1上に、導電パターン4と樹脂パターン5を有する。
<導電パターン側面の黒色化処理>
前記基板を製造例2により得られた黒色化水溶液Aに30秒間浸漬した後、水で洗浄し、乾燥して、導電パターンの側面に側面層を形成した導電パターン付き基板を得た。側面層を有する導電パターンの線幅は、4μmであった。黒色化処理前のメッシュ部の導電パターンの線幅との差から、側面層の幅を0.5μmと算出した。
(実施例2~9、13、14)
感光性樹脂組成物中の着色剤含有量、感光性導電性樹脂組成物中の銀粒子含有量、樹脂層膜厚を表1に記載のとおり変更したこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例10)
導電パターン側面の黒色化処理において、黒色化水溶液Aへの浸漬時間を10秒間としたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例11)
導電パターン側面の黒色化処理において、黒色化水溶液Aへの浸漬時間を180秒間としたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例12)
導電パターン側面の黒色化処理において、黒色化水溶液Bを用い、浸漬時間を60秒間としたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例15)
導電パターンと樹脂パターンの形成において、マスク開口幅を3.5μmとしたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例16)
導電パターンと樹脂パターンの形成において、マスク開口幅を2.5μmとしたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例17)
導電パターンと樹脂パターンの形成において、マスク開口幅を1.7μmとしたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例18)
導電パターンと樹脂パターンの形成において、マスク開口幅を1.7μmとし、さらに導電パターン側面の黒色化処理において、黒色化水溶液Aへの浸漬時間を180秒間としたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例1と同様の方法により、基板“ルミラー”(登録商標)T60(東レ(株)製)上に導電層を形成し、導電パターンを形成して、導電パターン付き基板を得た。樹脂層および樹脂パターンは形成せず、導電パターン側面の黒色化処理も行わなかった。実施例1と同様の評価を実施した。結果を表1に示す。
(比較例2)
実施例1と同様の方法により、基板“ルミラー”(登録商標)T60(東レ(株)製)上に導電層を形成し、導電パターンを形成して、導電パターン付き基板を得た。樹脂層および樹脂パターンは形成しなかった。その後、実施例1と同様の方法により、導電パターン側面の黒色化処理を行い、導電パターンの側面に側面層を形成した導電パターン付き基板を得た。実施例1と同様の評価を実施した。結果を表1に示す。
(比較例3)
導電パターン側面の黒色化処理において、0.2mol/Lの塩酸を水で100倍以上に希釈したpH=3の塩酸水溶液を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を形成し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
導電パターン側面の黒色化処理において、黒色化水溶液Cを用い、浸漬時間を60秒間としたこと以外は実施例1と同様の方法により、導電パターン付き基板を作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
Figure 0007035437000001
本発明の導電パターン付き基板の製造方法を用いることにより、導電性に優れ、導電パターンが視認されにくい導電パターン付き基板を得ることができ、外観の良好なタッチパネルを提供することが可能である。
1 基板
2 導電層
3 樹脂層
4 導電パターン
5 樹脂パターン
6 側面層
6-2 側面層の幅
7 パッド部
8 メッシュ部

Claims (5)

  1. (1)基板上に、銀粒子と樹脂を含む導電層を形成する工程、
    (2)前記導電層上に、樹脂層を形成する工程、
    (3)フォトリソグラフィー法により、少なくとも前記導電層と樹脂層をパターン形成する工程および
    (4)少なくとも導電層の前記パターンを、パラジウム、テルルおよび/またそれらの化合物を含有し、pHが3以下である塩酸水溶液と接触させる工程を含み、
    前記導電層中における銀粒子含有量が65質量%以上90質量%以下である、
    導電パターン付き基板の製造方法。
  2. 前記樹脂層の膜厚が1μm以上である、請求項1記載の導電パターン付き基板の製造方法。
  3. 前記工程(3)により、導電層側面にパラジウムおよび/またはテルルを含む側面層を形成し、側面層の幅が1μm以下である、請求項1または2記載の導電パターン付き基板の製造方法
  4. 前記樹脂層中における金属含有量が0.1質量%以下である、請求項1~のいずれか記載の導電パターン付き基板の製造方法。
  5. 基板上に、銀粒子および樹脂を含む導電パターンと、樹脂パターンとをこの順に有し、
    少なくとも導電パターン側面の一部に、パラジウム、テルルおよび/またはそれらの化合物を含有する側面層を有し、前記導電パターン中における銀粒子含有量が65質量%以上90質量%以下である、導電パターン付き基板。
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