JP3614707B2 - 透光性導電膜の製造方法及び透光性導電膜 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種表示装置や電子デバイス等の透光性を必要とする漏洩電磁波遮蔽膜、事業所や病院等の電磁波遮蔽を目的とした窓材、または透明面状発熱体等に用いて好適な高い透光性と導電性を兼ね備えた透光性導電膜の製造方法および透光性導電膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＬＣＤ等の各種表示装置、或いは各種電子デバイスにおいて透光性を必要とする漏洩電磁波遮蔽膜、又は透明面状発熱体等として用いられる透光性導電膜としては、以下のようなものが知られている。
【０００３】
▲１▼ ＡＴＯ、ＩＴＯ等の酸化物半導体膜や、金、銀、銅、パラジウム等の金属薄膜等の薄膜状透光性導電膜、
▲２▼ 金属箔、金属メッキ膜をエッチング処理によりパターン化した金属メッシュ状透光性導電膜、
▲３▼ 金属被覆した合成樹脂等の繊維をメッシュ状に貼着した透光性導電膜、
▲４▼ 銀等の導電性ペーストをスクリーン印刷法、フォトリソ法によりパターン化したメッシュ状透光性導電膜、
▲５▼ 無電解メッキ触媒を含有する樹脂パターン上に無電解メッキ法により金属メッキを形成したメッシュ状透光性導電膜、
【０００４】
〔問題点〕
しかしながら、前記▲１▼の薄膜状透光性導電膜は、膜構造が均一で視認性に優れたものとなるが、高い可視光線の透過性を保持して得られる表面抵抗値は、数Ω／□が限界であり、高度な導電性・電磁波遮蔽性が要求される用途には使用できず、また、これらの薄膜を例えばスパッタリング法を用いて製造するためには高価な装置が必要であり、コスト高になる。
【０００５】
一方、前記▲２▼〜▲５▼のメッシュ状透光性導電膜は１Ω／□以下の低表面抵抗値が容易に得られるため、高度な導電性、電磁波遮蔽性を必要とする用途に適しているが、基本的に可視光線を通さない金属膜の格子状の膜構造であるため、特に表示装置のフィルターとして用いた場合には、モアレ発生による視認性低下が生じる。
【０００６】
通常、このモアレの発生を抑制する方法としては、金属メッシュのバイアス角を変更したり、モアレが生じにくいパターン形状とすること等が行われる。
しかしながら、これらのメッシュパターンの設計は、各表示装置ごとに最適化を行う必要があり、モアレが発生するかどうかについてはその都度、試作評価を繰り返す必要があった。そのため、フォトリソ工程を用いる方法では高価なフォトマスクを、スクリーン印刷法を用いる方法でも高価なスクリーンマスクを多数製版するため、コスト高になり、また、設計上の大きな制約になっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術における前記問題点に鑑みてなされたものであり、その解決のため具体的に設定された課題は、所望の微細パターン形状の金属層を有して高い透光性と導電性を兼ね備えた透光性導電膜を、パターン加工のための製版を必要とせず、容易かつ安価に製造することができる透光性導電膜の製造方法、及びこの製造方法により形成された透光性導電膜を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を効果的に解決できる具体的に構成された手段としての、本発明における請求項１に係る透光性導電膜の製造方法は、表面にインク受容層を有する基板上に、無電解メッキ触媒として析出金属よりも貴な金属微粒子を含有するインクをインクジェット記録方式により噴射して所望形状のパターンを形成し、その後無電解メッキ法により前記パターン上に導電性金属を析出して形成することを特徴とするものである。
【０００９】
そして、請求項２に係る透光性導電膜の製造方法は、前記インクが黒色顔料、黒色染料のうちの少なくとも１種を含有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る透光性導電膜は、請求項１記載の透光性導電膜の製造方法により形成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるため具体的に説明するものであり、特に指定のないかぎり、発明内容を限定するものではない。
【００１２】
この実施の形態における透光性導電膜の製造方法は、表面にインク受容層を有する基板上に無電解メッキ触媒を含有するインク（以下、単にインクという）をインクジェット記録方式により噴射して所望形状のパターンを形成し、その後無電解メッキ法により前記パターン上に導電性金属を形成するものであり、より具体的には、「インク受容層を有する透明基体の作製工程」、「インクの調製工程」、「コンピューター上でのパターン形状の設計工程」、「インクジェット記録方式によるパターニング工程」、及び「無電解メッキ処理工程」を少なくとも含むものである。以下、各工程毎に詳説する。
【００１３】
「インク受容層を有する透明基体の作製工程」
インク受容層は、ガラスやプラスチック等のインクが浸透しない透明基体に対して、インクが浸透しないことにより生ずる液滴の広がりによるパターニング時の解像度の劣化の抑制、インク中に含まれる無電解メッキ触媒の不均一な凝集の抑制、及び無電解メッキ処理時にインク成分が容易に無電解メッキ液中に逸散しないようにするために設けられる吸液性の塗工層である。
【００１４】
インク受容層は、基本的にインクを良く浸透し、インクが元の液滴の形と大きさを良く保ったドットを形成するものであれば特に限定されるものではないが、一般的にインクが水性液体であれば、少量のポリビニルアルコールやポリビニルピロリドンのような水溶性高分子をバインダーとして、シリカゲル、炭酸カルシウム、アルミナゾル等の親水性無機微粒子を顔料として含むものが、微細な多孔構造を有する塗工層とすることができるので好ましい。
【００１５】
顔料を用いる場合は、インク受容層の透明性を損なわないために、顔料粒子の一次粒子径を １００ｎｍ以下にすることが望ましく、好ましくは ５０ ｎｍ以下にする。
インク受容層の厚さは、吐出されるインク液滴の大きさ及びパターン形状から、インクを十分浸透できる範囲で適宜決められるが、あまり厚くするとインク受容層の透明性が損なわれるため、 ２０ μｍ以下にすることが望ましく、好ましくは １０ μｍ以下にする。
インク受容層の形成方法としては、顔料、バインダー、溶剤等からなる溶液を、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーター等の一般に用いられる塗工方式で塗工した後、溶剤を乾燥させて形成することができる。
【００１６】
透明基体は、透明性を有する基材で有れば特に限定されるものではなく、例えば、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス等の無機ガラス質、ポリエチレンテレフタレート、ＴＡＣ、メタクリル樹脂、ポリカーボネート等の有機高分子のフィルム、シート等を例示することができる。
【００１７】
「インクの調製工程」
インク中に含まれる無電解メッキ触媒は、無電解メッキ処理により析出させようとする金属に対して触媒作用を有する物質で有れば特に限定されるものではなく、析出させる金属より貴な酸化還元電位を有するコロイド状の金属微粒子を用いることができる。一般に導電性を有する金属として汎用されている銅、ニッケル、銀、パラジウム、金、或いはそれらの合金をメッキしようとする場合には、パラジウムの超微粒子が好適に用いられる。
【００１８】
用いるコロイド状の金属微粒子は、その金属の塩化物、硝酸塩等の水溶液を、ドデシル硫酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等の適当な分散剤或いは錯化剤の存在下に、硫酸第一鉄、ヒドラジン、水素化硼素ナトリウム等の還元剤を作用させることにより、コロイド状金属が分散した分散液として容易に得ることができる。
【００１９】
得られたコロイド状の金属の分散液は、多量の無機塩を不純物として含むため、インクの安定性を向上するためには脱塩を行うことが望ましい。また必要に応じてポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子、或いは適当な分散剤を添加して分散安定化を図ることが望ましい。
【００２０】
調製されるインクは、無電解メッキ触媒となるコロイド状金属の分散液に、乾燥防止剤、浸透剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、バインダー樹脂、消泡剤、脱酸素剤等を適宜添加して、インクジェット記録に適したインク組成に調製する。
調製されたインク中のコロイド状金属微粒子の含有量は、０．０００１〜１ 重量％、好ましくは ０．０００１ 〜０．１ 重量％とする。含有量が０．０００１重量％未満では無電解メッキ時の金属の析出が十分でなく、１ 重量％超ではコロイド状金属微粒子の分散安定性が不安定になり、ノズル詰まりを起こしやすく、またコスト高となるため実用的でない。
【００２１】
調製されたインクは黒色顔料、黒色染料のうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。その理由は、金属パターンが形成されるインク受容層を予め黒色化しておくことにより、インク受容層と無電解メッキ処理により析出する金属層の界面での金属光沢を低減し、透明基体を介して金属メッキパターンの裏面側から見た場合の反射率を低下させ、透視性を損なわないようにするためである。
【００２２】
黒色顔料としては、カーボンブラックを例示でき、黒色染料としてはジスアゾ系、チオフェンジスアゾ系、トリスアゾ系、シアヌル系染料等を例示することができる。
また、黒色顔料、黒色染料のインク中での含有量は、 ０．００５〜５ 重量％であることが好ましい。その理由は、０．００５ 重量％未満ではインク受容層の黒色化が十分でなく、５ ％超では、含有量を増やしても黒色化度は変化せず、有効でないからである。
【００２３】
「コンピュータ上でのパターン形状の設計工程」
所望するパターン形状の設計は、設計したパターンをインクジェット記録方式のプリンターにより直接描画可能な、市販のＣＡＤソフト等を用いてコンピューター上で行う。
設計されるパターン形状は、そのパターン上に形成される金属層が導電性を有するように、連続性のある直線、曲線、幾何学図形の集合体であれば、特に制限されるものではないが、通常は、格子状パターンが好適に用いられる。
格子状パターンの場合には、パターン線幅とピッチを調節することにより、所望の透過性を有する金属パターンを得ることができる。
【００２４】
「インクジェット記録方式によるパターニング工程」
パターニング工程では、インクジェット記録方式の描画装置を用いて、インク受容層を有する透明基体上に、インク調製工程で所定のインク組成に調製されたインクをコンピューター上で設計したパターンに吐出させることにより、インク受容層表面、或いはインク受容層内部にインク成分が浸透し、液状成分が乾燥、蒸発して、インク受容層に無電解メッキ触媒及びバインダー樹脂成分等を所望のパターンに固着させる。
【００２５】
インクジェット記録方式の描画装置は、液状のインクが使用でき、インク受容層が塗工された透明基体の送りが可能であれば、特に限定されるものではないが、透明基体がフィルム状であれば、一般に市販されている電気−機械変換型、電気−熱変換型のインクジェットプリンターを好適に用いることができる。
【００２６】
インクジェットプリンターを用いると、インク受容層を有する透明基体を給紙トレイにセットし、インクカートリッジに所定のインク組成に調製されたインクを注入しておく以外は、通常の印刷操作、例えばプリンタドライバで印刷する基材のサイズ、印刷速度、その他の印刷条件の設定を行い、プリントヘッドから所定パターンにインクを吐出して印刷を実行することにより、インク受容層を有する透明基体上に所望のパターニングを行うことができる。
【００２７】
「無電解メッキ処理工程」
無電解メッキ触媒がパターン状に固着した透明基体を、無電解メッキ処理することにより、パターン上に導電性を有する金属層を形成させることができる。
無電解メッキ処理は、市販されている無電解メッキ液を使用することができる。無電解メッキ液は、金属塩及び還元剤を主成分とする水溶性液体で、ｐＨ調整剤、緩衝剤、錯化剤、安定剤等を含んでいる。金属塩は析出させる金属の硫酸塩、酢酸塩、塩化物等を用いるが、導電性、安定性等の面から、銅、ニッケル、銀、パラジウム、金、及びそれらの合金が好適に用いられる。
【００２８】
メッキ浴槽に無電解メッキ液を入れ、そこにパターン状無電解メッキ触媒を固着した透明基体を浸漬し、所望のメッキ膜厚が得られるよう、温度、時間、攪拌条件等を制御して、パターン状の金属層を形成させる。形成された金属層は、黒色化処理を行うと、金属表面の光沢が低減され、反射率が低下し、透視性が向上するので好ましい。黒色化処理は過マンガン酸カリウム、過塩素酸ナトリウム等の水溶液に金属層が形成された透明基体を浸漬することにより、容易に行うことができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例につき詳細に説明する。
「インク受容層を有する透明基体の作製」
ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業（株）製エスレックＢＸ−１０）９０重量部とアルミナゾル（日本アエロジル（株）製Ａｌ_２ Ｏ_３ −Ｃ） １０ 重量部からなるインク受容性塗料をＡ４サイズのＰＥＴフィルム（東レ（株）製ルミラーＵ−９４、膜厚 １２５μｍ）上にバーコータを用いて塗布・乾燥し、塗膜の厚みが １０ μｍのインク受容層を有する透明基体を得た。
【００３０】
「無電解メッキ触媒を含有するインクの調製」
まず無電解メッキ触媒として、塩化パラジウム（関東化学（株）製、試薬特級） １．６７ ｇを ０．０２ 規定の塩酸水溶液 １６５ｇに溶解させた溶液に、クエン酸ナトリウム２水塩（関東化学（株）製、試薬特級） ２．８ｇを純水 ２１９ｇに溶解させた溶液を加えて混合し、この溶液に、還元剤である水素化ホウ素ナトリウム（関東化学（株）製、試薬特級） ０．１８ ｇを純水 ３６２０ ｇに溶解させた溶液を加え、脱塩、濃縮を行い、０．１ 重量％の金属パラジウム微粒子の分散液を得た。
このパラジウム分散液 ５０ 重量部と、カーボンブラック ２重量部、２−プロパノール ３０ 重量部、ジエチレングリコール ２０ 重量部を混合して、無電解メッキ触媒を含有するインクを調製した。
【００３１】
「パターン形状の設計」
ＡＤソフトウエア（オートデスク（株）製ＡｕｔｏＣＡＤ ＬＴ９８）を用いて、コンピュータ上で線幅 ５０ μｍ、線ピッチ ５００μｍの格子状パターンを作製した。
【００３２】
「インクジェット記録方式によるパターンニング」
インクジェット方式プリンター（セイコーエプソン（株）製、ＰＭ−２０００Ｃ）に前記の無電解メッキ触媒（コロイド状パラジウム）を含有するインクをセットし、インク受容層を有する透明フィルム基体上に前記の格子状パターンを出力して、無電解メッキ触媒が格子状に固着した透光性フィルムを得た。
【００３３】
「無電解メッキ処理」
無電解メッキ触媒が格子状に固着した透明フィルムを、無電解銅メッキ液（奥野製薬（株）製ＯＰＣ―カッパーＴ）に温度 ６０ ℃で １０ 分間浸漬し、水洗・乾燥し、厚さ１μｍの格子状パターンを有する金属銅被膜を表面に有する透光性フィルムを得た。
【００３４】
「透光性フィルムの評価」
パターン状の金属銅被膜を有する透明フィルムの １０ ｃｍ間の端子抵抗を測定したところ、０．１ Ωであった。
また、この透明フィルムの全光線透過率を全光線透過率を東京電色社製 ＡＵＴＯＭＡＴＩＣ ＨＡＺＥ ＭＥＴＥＲ （ ＭＯＤＥＬ ＴＣ−Ｈ ＩＩＩ ＤＰ ）により測定したところ ７３ ％であった。
【００３５】
以上のように本発明における請求項１に係る透光性導電膜の製造方法では、インク受容層を有する基板上に、無電解メッキ触媒として析出金属よりも貴な金属微粒子を含有するインクをインクジェット記録方式により噴射して所望形状のパターンを形成し、その後無電解メッキ法により前記パターン上に導電性金属を析出して形成することにより、多種多様なパターン状金属層を、フォトマスク、スクリーンマスク等のパターン加工のための製版を必要とせず、容易かつ安価に製造することができる。
コンピュータ上で設計したパターンどおりに直接パターン化することができるため、その後無電解メッキ法により所望の微細パターン形状の導電性金属を形成でき、高い透光性と導電性とを兼ね備えた透光性導電膜を容易かつ安価に得ることができる。
【００３６】
また、請求項２に係る透光性導電膜の製造方法では、前記インクが黒色顔料、黒色染料のうちの少なくとも１種を含有することにより、インク受容層と無電解メッキ金属層の界面での金属光沢を低減し、裏面側からの反射率を低下させて、高い透視性を維持することができる。
【００３７】
さらにまた、請求項３に係る透光性導電膜では、この透光性導電膜の製造方法によって形成されたことにより、所望の微細パターン形状の金属層を有する高い透光性と導電性を兼ね備えた透光性導電膜ができる。

Claims (3)

1. 表面にインク受容層を有する基板上に、無電解メッキ触媒として析出金属よりも貴な金属微粒子を含有するインクをインクジェット記録方式により噴射して所望形状のパターンを形成し、その後無電解メッキ法により前記パターン上に導電性金属を析出して形成することを特徴とする透光性導電膜の製造方法。
2. 前記インクが黒色顔料、黒色染料のうちの少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１記載の透光性導電膜の製造方法。
3. 請求項１記載の方法により形成されたことを特徴とする透光性導電膜。