CN102834880B - 导电膜及其制造方法、图案化方法、触控面板及太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种导电膜及其制造方法、图案化方法、触控面板及太阳能电池。本发明提供一种可显著改善绝缘性、透过性高、电阻低、耐久性及可挠性得到提升、可简单地实现图案化的导电膜及导电膜的制造方法,笔压耐久性及可挠性得到提升的触控面板,以及转换效率得到提升的太阳能电池。本发明的导电膜的制造方法是制造含有导电性纤维及聚合物的导电膜的方法,其包括将溶解液呈图案状地赋予至导电膜上的溶解液赋予步骤。

Description

导电膜及其制造方法、图案化方法、触控面板及太阳能电池
技术领域
本发明涉及一种导电膜及导电膜的制造方法、触控面板以及太阳能电池。
背景技术
作为清洁能源的太阳能电池正受到瞩目。尤其,原材料的使用量少的薄膜太阳能电池成为今后太阳能电池的普及所不可欠缺者。另一方面,就省空间、低成本的观点而言,提高太阳能电池的转换效率亦重要,而正进行大量的研究。为了将照射至地球的太阳光的所有波长的光转换成电能,而正钻研可吸收更长的波长的光的方法。例如,正进行将具有自短波长至长波长的吸收的材料组合的所谓串联型、或者如铜铟镓硒(CopperIndiumGalliumSelenium,CIGS)太阳能电池等的长波长的吸收量多的材料的研究,且已获得高效率化的进步。如此,为了提升转换效率,正研究改善长波长的光吸收。此时,承担用于将太阳能电池作为电能取出的作用的透明电极的光吸收(透光率)亦变得重要。
通常,用作太阳能电池的透明电极的氧化铟锡(IndiumTinOxide,ITO)、氧化锌为了赋予导电性而主要施加有N型掺杂剂,但若为了提升导电性而增加掺杂量,则存在长波长的透过率下降的问题点。但是,当使用长波长的吸收高的太阳能电池时,由于长波长区域的吸收的光无法通过透明电极,故而成为效率上升的障碍。因此,正尝试通过对添加至氧化物中的掺杂元素、掺杂量进行研究来改善长波长的透过率。但是,此种尝试尚不足够,而期待进一步改善透过率。另一方面,在近年来需求因可携式游戏机等的普及而急速扩大的触控面板中,广泛利用ITO作为透明导电材料。但是,与上述相同,由长波长区域的透过率低所引起的色彩及作为触控面板特有的问题的笔压耐久性成为课题。
为了解决上述课题,例如提出有包含银纳米线的透明导电膜(参照专利文献1)。该提案在透明性、低电阻、使用金属量的减少方面优异,但通常是在使用有机溶剂的高温中的合成。因所生成的银纳米线直径的粗细,而存在雾值(haze)高,对比度的下降显著的情况,另外,只要不对空气最表面层实施光硬化树脂等的涂布,则无法获得实用的耐久性,且存在因该涂布而导致电阻上升,面内的电阻的均匀性下降等问题,从而期待进一步的改良。
另一方面,在显示元件、太阳能电池用电极等的许多部分使用经图案化的透明导电膜。通常,根据对经图案化的透明导电膜所要求的特性,主要是导电性、透明性、图案化特性等,经图案化的透明导电膜主要通过蒸镀、溅镀等干式制程来形成氧化铟锡(ITO)、氧化锌。其后,进行等离子体等的干式蚀刻、或者并用正/负型光阻剂来制作透明导电图案(参照专利文献2及专利文献3)。
但是,在该些制造方法中,为了形成透明导电图案,不可缺少光阻剂的涂布与其显影、导电材料的蚀刻等许多步骤,以及需要真空的大型设备、多阶段的药液处理,不仅就最终性能的进一步的提升的观点而言,就近来的环境·能源的观点而言,亦强烈期待制程的简略化。
因此,现状是尚未提供具备导电性、高透光性、耐久性、以及可挠性的所有性能,而期待迅速地提供一种通过简单的制程而实现图案化的导电膜及导电膜的制造方法、笔压耐久性及可挠性得到提升的触控面板、以及转换效率得到提升的太阳能电池。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]美国专利申请公开2007/0074316号说明书
[专利文献2]日本专利特开2010-21137号公报
[专利文献3]日本专利特开2009-503825号公报
发明内容
发明解决的技术问题
本发明以解决之前的上述各种问题,达成以下的目的为课题。即,本发明的目的在于提供一种可显著改善绝缘性、透过性高、电阻低、耐久性及可挠性得到提升、可简单地实现图案化的导电膜及导电膜的制造方法,笔压耐久性及可挠性得到提升的触控面板,以及转换效率得到提升的太阳能电池。
采用的技术手段
为了解决上述课题,本发明人等人反复进行努力研究,结果发现对至少含有导电性纤维而形成的导电膜呈图案状地赋予溶解上述导电性纤维的溶解液,藉此该被赋予的部分成为非导电部,因此可根据导电性的有无而容易地形成二维的平面状图案,从而可获得具有导电性、高透光性、耐久性、以及可挠性的所有性能的导电膜。
本发明是基于本发明人等人的上述发现的发明,用于解决上述课题的方法如下。即,
<1>一种导电膜的制造方法,其是制造含有导电性纤维及聚合物的导电膜的方法,其特征在于包括:
将溶解上述导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至上述导电膜上的溶解液赋予步骤。
<2>如上述<1>所述的导电膜的制造方法,其中溶解液含有铁(III)的有机络合物及硫酸盐。
<3>如上述<1>至<2>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中每1L溶解液的铁(III)的有机络合物的含量为0.05摩尔~3摩尔。
<4>如上述<1>至<3>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中溶解液的pH为5.7~6.5。
<5>如上述<1>至<4>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中导电膜的厚度为500nm~3,000nm。
<6>如上述<1>至<5>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中被赋予呈图案状的部分成为非导电部。
<7>如上述<1>至<6>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中导电膜中的导电性纤维的含量(A)与导电膜中的聚合物的含量(B)的质量比(A/B)为0.2~3.0。
<8>如上述<1>至<7>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中溶解导电性纤维的溶解液的黏度在25℃下为5mPa·s~300,000mPa·s。
<9>如上述<8>所述的导电膜的制造方法,其中溶解导电性纤维的溶解液的黏度在25℃下为10,000mPa·s~300,000mPa·s。
<10>如上述<1>至<9>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中在溶解液赋予步骤的后段,还包括喷淋水的水洗步骤。
<11>如上述<1>至<10>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中通过网版印刷来进行溶解导电性纤维的溶解液的图案状的赋予。
<12>如上述<1>至<10>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中通过喷墨印刷来进行溶解导电性纤维的溶解液的图案状的赋予。
<13>如上述<1>至<10>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中通过浸渍在溶解槽内来进行溶解导电性纤维的溶解液的图案状的赋予。
<14>如上述<1>至<13>中任一项所述的导电膜的制造方法,其中溶解导电性纤维的溶解液具有将导电性纤维氧化的作用。
<15>一种导电膜,其含有导电性纤维,其特征在于:
将溶解上述导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至上述导电膜上,且该被赋予的部分成为非导电部。
<16>如上述<15>所述的导电膜,其中导电性纤维为金属纳米线。
<17>如上述<16>所述的导电膜,其中金属纳米线是主要含有银的金属纳米线、或者是含有银与银以外的金属的合金的金属纳米线。
<18>如上述<15>至<17>中任一项所述的导电膜,其中导电性纤维的平均短轴长度为150nm以下。
<19>如上述<15>至<18>中任一项所述的导电膜,其中导电性纤维的含量为0.005g/m2~0.5g/m2
<20>如上述<15>至<19>中任一项所述的导电膜,其还包括聚合物,导电性纤维的含量(A)与上述聚合物的含量(B)的质量比(A/B)为0.2~3.0。
<21>如上述<15>至<20>中任一项所述的导电膜,其还包括溶解度参数(SolubilityParameter,SP)值为18MPa1/2~30MPa1/2的非水溶性聚合物。
<22>如上述<21>所述的导电膜,其中非水溶性聚合物为具有乙烯性不饱和基的聚合物。
<23>如上述<22>所述的导电膜,其中乙烯性不饱和基为(甲基)丙烯酰基。
<24>一种图案化方法,其特征在于:将含有铁(III)的有机络合物及硫酸盐,且25℃下的黏度为10,000mPa·s~300,000mPa·s的溶解液呈图案状地网版印刷在含有金属纳米线的导电膜上。
<25>如上述<24>所述的图案化方法,其中溶解液的pH为5.7~6.5。
<26>一种触控面板或太阳能电池,其特征在于:使用如上述<15>至<23>中任一项所述的导电膜。
发明的效果
根据本发明,可提供一种能够解决之前的问题,可显著改善绝缘性、透过性高、电阻低、耐久性及可挠性得到提升、可简单地实现图案化的导电膜及导电膜的制造方法,笔压耐久性及可挠性得到提升的触控面板,以及转换效率得到提升的太阳能电池。
附图说明
图1是表示触控面板的一例的概略剖面图。
图2是表示触控面板的另一例的概略说明图。
图3是表示图2所示的触控面板中的导电膜的配置例的概略平面图。
图4是表示触控面板的又一例的概略剖面图。
图5是表示求出金属纳米线的锐利度的方法的图式。
符号说明
10、20、30:触控面板
11、21、31:透明基板
12、13、22、23、32、33:透明导电体
24:绝缘层
25:绝缘覆盖层
14、17:保护膜
15:中间保护膜
16:防眩膜
18:电极端子
27:手指
34:空气层
35:透明膜
36:间隔片
具体实施方式
(导电膜)
本发明的导电膜至少含有导电性纤维而形成,较佳为含有聚合物,进而视需要含有其他成分而形成。
上述导电膜如后述般,将溶解导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至上述导电膜上,该被赋予的部分形成非导电部,未被赋予的部分形成导电部,根据导电性的有无而形成二维的平面状图案。因此,聚合物未被去除,在导电膜的表面实质上无法观察到三维的凹凸图案。
<导电性纤维>
上述导电性纤维的构造并无特别限制,可根据目的而适宜选择,但较佳为中实构造及中空构造的任一个。
此处,有时将中实构造的纤维称为线,有时将中空构造的纤维称为管。
有时将平均短轴长度为5nm~1,000nm,平均长轴长度为1μm~100μm的导电性纤维称为纳米线。
另外,有时将平均短轴长度为1nm~1,000nm,平均长轴长度为0.1μm~1,000μm,具有中空构造的导电性纤维称为纳米管。
作为上述导电性纤维的材料,只要具有导电性,则并无特别限制,可根据目的而适宜选择,但较佳为金属及碳的至少任一个,该些之中,上述导电性纤维特佳为金属纳米线、金属纳米管、以及碳纳米管的至少任一个。
《金属纳米线》
-金属-
上述金属纳米线的材料并无特别限制,例如,较佳为选自由元素周期表(IUPAC1991)的第4周期、第5周期、及第6周期所组成的组群中的至少一种金属,更佳为选自第2族~第14族中的至少一种金属,进而更佳为选自第2族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、及第14族中的至少一种金属,特佳为含有该金属作为主成分。
作为上述金属,例如可列举:铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑、铅、该些的合金等。该些之中,就导电性优良的观点而言,较佳为主要含有银者、或者含有银与银以外的金属的合金者。
上述主要含有银是指在金属纳米线中含有50质量%以上,较佳为90质量%以上的银。
作为上述与银的合金中所使用的金属,可列举:铂、锇、钯及铱等。该些可单独使用一种,亦可并用两种以上。
-形状-
上述金属纳米线的形状并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可采用圆柱状、长方体状、剖面成为多角形的柱状等任意的形状,但在需要高透明性的用途中,较佳为圆柱状、剖面的多角形的角变圆的剖面形状。
上述金属纳米线的剖面形状可通过在基材上涂布金属纳米线水分散液,并利用穿透式电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)观察剖面来查明。
所谓上述金属纳米线的剖面的角,是指延长剖面的各边而与自相邻的边所降下的垂线相交的点的周边部。另外,将「剖面的各边」设定为连接该些相邻的角与角的直线。在此情况下,将上述「剖面的外周长度」对在上述「剖面的各边」的合计长度的比例设定为锐利度。例如,在如图5所示的金属纳米线剖面中,以由实线所表示的剖面的外周长度与由虚线所表示的五角形的外周长度的比例来表示锐利度。将该锐利度为75%以下的剖面形状定义为角圆润的剖面形状。上述锐利度较佳为60%以下,更佳为50%以下。若上述锐利度超过75%,则存在因在该角局部存在电子,等离子体子吸收增加,或者残留黄色等而导致透明性恶化的情况。另外,存在图案的边缘部的直线性下降,产生晃动的情况。上述锐利度的下限较佳为30%,更佳为40%。
-平均短轴长度及平均长轴长度-
作为上述金属纳米线的平均短轴长度(有时称为「平均短轴直径」、「平均直径」),较佳为150nm以下,更佳为1nm~40nm,进而更佳为10nm~40nm,特佳为15nm~35nm。
若上述平均短轴长度未满1nm,则存在耐氧化性恶化,耐久性变差的情况,若超过150nm,则存在产生由金属纳米线所引起的散射,无法获得充分的透明性的情况。
上述金属纳米线的平均短轴长度是利用穿透式电子显微镜(TEM;日本电子股份有限公司制造,JEM-2000FX),观察300个金属纳米线,并根据该些的平均值求出金属纳米线的平均短轴长度。再者,上述金属纳米线的短轴并非圆形时的短轴长度是将最长者作为短轴长度。
作为上述金属纳米线的平均长轴长度(有时称为「平均长度」),较佳为1μm~40μm,更佳为3μm~35μm,进而更佳为5μm~30μm。
若上述平均长轴长度未满1μm,则存在难以形成稠密的网络,且无法获得充分的导电性的情况,若超过40μm,则存在金属纳米线过长而在制造时缠绕,且在制造过程中产生凝聚物的情况。
上述金属纳米线的平均长轴长度是利用例如穿透式电子显微镜(TEM;日本电子股份有限公司制造,JEM-2000FX),观察300个金属纳米线,并根据该些的平均值求出金属纳米线的平均长轴长度。再者,当上述金属纳米线弯曲时,考虑以其为弧的圆,并将根据其半径及曲率所算出的值作为长轴长度。
-制造方法-
上述金属纳米线的制造方法并无特别限制,可利用任何方法制造,但较佳为如以下般通过在溶解了卤素化合物与分散添加剂的溶剂中一面进行加热一面还原金属离子来制造。
作为上述溶剂,较佳为亲水性溶剂,例如可列举:水、醇类、醚类、酮类等,该些可单独使用一种,亦可并用两种以上。
作为上述醇类,例如可列举:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇等。
作为上述醚类,例如可列举:二恶烷、四氢呋喃等。
作为上述酮类,例如可列举:丙酮等。
作为上述加热时的加热温度,较佳为250℃以下,更佳为20℃~200℃,更佳为30℃~180℃,进而更佳为40℃~170℃。
若上述加热温度未满20℃,则存在上述加热温度变得越低,核形成概率越降低,且金属纳米线变得过长,因此金属纳米线容易缠绕,分散稳定性变差的情况,若超过250℃,则存在金属纳米线的剖面的角变得尖锐,涂布膜评价中的透过率变低的情况。
视需要,亦可在金属纳米线形成过程中变更温度,通过在中途变更温度,可控制金属纳米线的核形成,抑制核再次产生,提升由选择成长的促进所引起的单分散性提高的效果。
在上述加热时,较佳为添加还原剂来进行。
上述还原剂并无特别限制,可自通常所使用的还原剂中适宜选择,例如可列举:硼氢化金属盐、氢化铝盐、烷醇胺、脂肪族胺、杂环式胺、芳香族胺、芳烷基胺、醇、有机酸类、还原糖类、糖醇类、亚硫酸钠、肼化合物、糊精、对苯二酚、羟胺、乙二醇、麸胱甘肽等。该些之中,特佳为还原糖类、作为其衍生物的糖醇类、乙二醇。
作为上述硼氢化金属盐,例如可列举:硼氢化钠、硼氢化钾等。
作为上述氢化铝盐,例如可列举:氢化铝锂、氢化铝钾、氢化铝铯、氢化铝铍、氢化铝镁、氢化铝钙等。
作为上述烷醇胺,例如可列举:二乙基胺基乙醇、乙醇胺、丙醇胺、三乙醇胺、二甲基胺基丙醇等。
作为上述脂肪族胺,例如可列举:丙胺、丁胺、二丙三胺、乙二胺、三乙四胺等。
作为上述杂环式胺,例如可列举:哌啶、吡咯啶、N-甲基吡咯啶、吗啉(morpholine)等。
作为上述芳香族胺,例如可列举:苯胺、N-甲基苯胺、甲苯胺、甲氧苯胺、乙氧苯胺等。
作为上述芳烷基胺,例如可列举:苄胺、二甲苯二胺、N-甲基苄胺等。
作为上述醇,例如可列举:甲醇、乙醇、2-丙醇等。
作为上述有机酸类,例如可列举:柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、抗坏血酸或该些的盐等。
作为上述还原糖类,例如可列举:葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、棉子糖、水苏糖等。
作为上述糖醇类,例如可列举:山梨糖醇等。
根据上述还原剂,作为功能,存在亦作为分散添加剂、溶剂发挥作用的情况,可同样较佳地使用。
在制造上述金属纳米线时,较佳为添加分散添加剂与卤素化合物或卤化金属微粒子来进行。
作为上述分散添加剂与卤素化合物的添加的时间点,可为添加还原剂之前,亦可为添加还原剂之后,可为添加金属离子或卤化金属微粒子之前,亦可为添加金属离子或卤化金属微粒子之后,但为了获得单分散性更佳的金属纳米线,较佳为将卤素化合物的添加分成2个阶段以上。
上述分散添加剂并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举:含有胺基的化合物、含有硫醇基的化合物、含有硫基的化合物、胺基酸或其衍生物、肽化合物、多糖类、合成高分子、源自该些的凝胶等。该些之中,较佳为明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚亚烷基胺、聚丙烯酸的部分烷基酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮共聚物。
关于可用作上述分散添加剂的构造,例如可参照「颜料百科词典」(伊藤征司郎编,朝仓书店股份有限公司发行,2000年)的记载。
另外,亦可根据所使用的分散添加剂的种类,使所获得的金属纳米线的形状变化。
作为上述卤素化合物,若为含有溴、氯、碘的化合物,则并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如较佳为:溴化钠、氯化钠、碘化钠、溴化钾、氯化钾、碘化钾等碱金属卤化物,可与下述分散添加剂并用的化合物。
根据上述卤素化合物,可能存在作为分散添加剂发挥功能者,但可同样较佳地使用。
可使用卤化银微粒子代替上述卤素化合物,亦可一同使用卤素化合物与卤化银微粒子。
上述分散添加剂与卤素化合物或卤化银微粒子亦可在同一物质内并用。作为并用上述分散添加剂与卤素化合物的化合物,例如可列举:含有胺基与溴化物离子的溴化十六烷基三甲基铵(HexadecylTrimethylAmmoniumBromide,HTAB)、含有胺基与氯化物离子的氯化十六烷基三甲基铵(HexadecylTrimethylAmmoniumChloride,HTAC)等。
上述脱盐处理可在形成金属纳米线后,通过超滤、透析、凝胶过滤、倾析、离心分离等方法来进行。
《金属纳米管》
-金属-
上述金属纳米管的材料并无特别限制,可为任何金属,例如可使用上述金属纳米线的材料等。
-形状-
作为上述金属纳米管的形状,可为单层,亦可为多层,但就导电性及导热性优良的观点而言,较佳为单层。
-平均短轴长度、平均长轴长度、厚度-
作为上述金属纳米管的厚度(外径与内径的差),较佳为3nm~80nm,更佳为3nm~30nm。
若上述厚度未满3nm,则存在耐氧化性恶化,耐久性变差的情况,若超过80nm,则存在产生由金属纳米管所引起的散射的情况。
上述金属纳米管的平均长轴长度较佳为1μm~40μm,更佳为3μm~35μm,进而更佳为5μm~30μm。
-制造方法-
上述金属纳米管的制造方法并无特别限制,可通过任何方法制造,例如可使用美国申请公开2005/0056118号说明书等中所记载的公知的方法等。
《碳纳米管》
上述碳纳米管(Carbonnanotube,CNT)是石墨状碳原子面(石墨片)成为单层或多层的同轴管状的物质。单层的碳纳米管被称为单壁纳米管(Single-wallnanotube,SWNT),多层的碳纳米管被称为多壁纳米管(Multi-wallnanotube,MWNT),尤其,2层的碳纳米管亦被称为双壁纳米管(Double-wallnanotube,DWNT)。在上述导电性纤维中,上述碳纳米管可为单层,亦可为多层,但就导电性及导热性优良的观点而言,较佳为单层。
-制造方法-
上述碳纳米管的制造方法并无特别限制,可通过任何方法制造,例如可使用:二氧化碳的催化氢还原、电弧放电法、雷射蒸发法、热化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition,CVD)法、等离子体CVD法、气相成长法、通过高温高压化而使一氧化碳与铁触媒一同反应并以气相成长的高压一氧化碳转换(high-pressureCOconversion,HiPco)法等公知的方法。
另外,利用该些方法所获得的碳纳米管通过清洗、离心分离、过滤、氧化、层析法等方法来去除副产物、触媒金属等残留物就可获得经高纯度化的碳纳米管的观点而言较佳。
《纵横比》
作为上述导电性纤维的纵横比,较佳为10以上。上述纵横比通常是指纤维状物质的长边与短边的比(长轴长度/短轴长度的比)。
上述纵横比的测定方法并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举利用电子显微镜等进行测定的方法等。
当利用电子显微镜测定上述导电性纤维的纵横比时,上述导电性纤维的纵横比是否为10以上只要以电子显微镜的1个视场来确认即可。另外,通过分别测定上述导电性纤维的长轴长度与短轴长度,可估计上述导电性纤维整体的纵横比。
再者,当上述导电性纤维为管状时,使用该管的外径作为用于算出上述纵横比的直径。
作为上述导电性纤维的纵横比,若为10以上,则并无特别限制,可根据目的而适宜选择,较佳为50~1,000,000,更佳为100~1,000,000。
若上述纵横比未满10,则存在未通过上述导电性纤维形成网络,无法充分地取得导电性的情况,若超过1,000,000,则存在如下的情况:在导电性纤维形成时及其后的操作中,因成膜前导电性纤维缠绕凝聚,故而无法获得稳定的溶液。
《纵横比为10以上的导电性纤维的比率》
作为上述纵横比为10以上的导电性纤维的比率,在所有导电性纤维中以体积比计较佳为50%以上,更佳为60%以上,特佳为75%以上。以下,有时将该些导电性纤维的比例称为「导电性纤维的比率」。
若上述导电性纤维的比率未满50%,则存在对导电性作出贡献的导电性物质减少,而导致导电性下降的情况,同时因无法形成稠密的网络,故存在产生电压集中,耐久性下降的情况。另外,导电性纤维以外的形状的粒子不对导电性作出较大的贡献,而且具有吸收,故不佳。尤其,当该粒子为金属时,在球形等的等离子体子吸收较强的情况下,有时透明度会恶化。
此处,上述导电性纤维的比率例如在导电性纤维为银纳米线的情况下,可通过如下方式求出导电性纤维的比率:对银纳米线水分散液进行过滤,使银纳米线与其以外的粒子分离,然后使用感应耦合等离子体(InductivelyCoupledPlasma,ICP)发光分析装置分别测定残留在滤纸上的银的量、及已透过滤纸的银的量。利用TEM观察残留在滤纸上的导电性纤维,对300个导电性纤维的平均短轴长度进行观察,并调查其分布,藉此确认该导电性纤维是平均短轴长度为200nm以下,且平均长轴长度为1μm以上的导电性纤维。再者,滤纸较佳为使用如下的滤纸,该滤纸的长度是通过TEM像所测定的平均短轴长度为200nm以下,且平均长轴长度为1μm以上的导电性纤维以外的粒子的最长轴的2倍以上,且为导电性纤维的长轴的最短长度以下。
此处,上述导电性纤维的平均短轴长度及平均长轴长度例如可通过利用穿透式电子显微镜(TEM)或光学显微镜观察TEM像或光学显微镜像而求出,在本发明中,导电性纤维的平均短轴长度及平均长轴长度是利用穿透式电子显微镜(TEM)观察300个导电性纤维,并根据该些的平均值而求出的。
<聚合物>
作为上述聚合物,可较佳地使用水溶性聚合物、及非水溶性聚合物的任一个,该些之中,就湿度耐久性的观点而言,特佳为非水溶性聚合物。
《水溶性聚合物》
上述水溶性聚合物并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举:明胶、明胶衍生物、酪蛋白、琼脂、淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸共聚物、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖等。该些可单独使用一种,亦可并用两种以上。
作为上述水溶性聚合物的含量,上述导电性纤维的含量(A)与水溶性聚合物的含量(B)的质量比(A/B)较佳为0.2~3.0,更佳为0.5~2.5。
若上述质量比(A/B)未满0.2,则存在相对在导电性纤维,聚合物较多,电阻因略微的涂布量变动而上升的担忧,若超过3.0,则因聚合物较少,故存在膜强度在实用上变得不充分的情况。
<非水溶性聚合物>
上述非水溶性聚合物是具有作为黏合剂的功能,且实质上不溶解于中性附近的水的聚合物。具体而言,上述非水溶性聚合物是指SP值(通过冲津法而算出)为18MPa1/2~30MPa1/2的聚合物。
作为上述SP值,较佳为18MPa1/2~30MPa1/2,更佳为19MPa1/2~28MPa1/2,特佳为19.5MPa1/2~27MPa1/2
若上述SP值未满18MPa1/2,则存在难以清洗所附着的有机污染的情况,若超过30MPa1/2,则与水的亲和性变高,因涂布膜的含水率上升而导致红外线区域的吸收变高,因此存在例如在制作太阳能电池时转换效率减少的情况。
此处,上述SP值是根据冲津法(冲津俊直著「日本接着学会志(JournaloftheAdhesionSocietyofJapan)」29(3)(1993))所算出的值。具体而言,SP值是通过以下的式所计算的值。再者,ΔF为文献记载的值。
SP值(δ)=∑ΔF(克分子吸引常数(MolarAttractionConstants))/V(摩尔容积)
使用多种非水溶性聚合物时的SP值(σ)及SP值的氢键项(σh)是通过下式而算出。
[数1]
其中,上述式中,σn表示非水溶性聚合物与水的SP值或SP值的氢键项,Mn表示混合液中的非水溶性聚合物与水的摩尔分率,Vn表示溶剂的摩尔体积,n是指表示溶剂的种类的2以上的整数。
作为上述非水溶性聚合物,若上述SP值为18MPa1/2~30MPa1/2,则并无特别限制,但就涂膜对于基板的密接性、对于摩擦等的耐久性的观点而言,较佳为具有乙烯性不饱和基的聚合物。该些之中,较佳为连结于主链的侧链上包含乙烯性不饱和键的至少一种。亦可在侧链中包含多个上述乙烯性不饱和键。另外,亦可在非水溶性聚合物的侧链中一并包含上述乙烯性不饱和键与上述分支和/或脂环结构、和/或上述酸性基。
另外,作为上述非水溶性聚合物,若上述SP值为18MPa1/2~30MPa1/2,则可自下述聚合物乳胶中适宜使用。
作为丙烯酸系聚合物,例如可列举:NipolLX855、857x2(以上,日本Zeon公司制造);VoncoatR3370(大日本油墨化学工业公司制造);JurymerET-410(日本纯药公司制造);AE116、AE119、AE121、AE125、AE134、AE137、AE140、AE173(以上,捷时雅(JSR)公司制造);AronA-104(东亚合成公司制造)等(均为商品名)。
作为聚酯类,例如可列举:FINETEXES650、611、675、850(以上,大日本油墨化学工业公司制造);WD-尺寸(WD-size)、WMS(以上,伊士曼化学(EastmanChemical)公司制造);A-110、A-115GE、A-120、A-121、A-124GP、A-124S、A-160P、A-210、A-215GE、A-510、A-513E、A-515GE、A-520、A-610、A-613、A-615GE、A-620、WAC-10、WAC-15、WAC-17XC、WAC-20、S-110、S-110EA、S-111SL、S-120、S-140、S-140A、S-250、S-252G、S-250S、S-320、S-680、DNS-63P、NS-122L、NS-122LX、NS-244LX、NS-140L、NS-141LX、NS-282LX(以上,高松油脂公司制造);AronmeltPES-1000系列、PES-2000系列(以上,东亚合成公司制造);VYLONALMD-1100、MD-1200、MD-1220、MD-1245、MD-1250、MD-1335、MD-1400、MD-1480、MD-1500、MD-1930、MD-1985(以上,东洋纺(TOYOBO)公司制造);SEPOLSIONES(住友精化公司制造)等(均为商品名)。
作为聚胺基甲酸酯类,例如可列举:HYDRANAP10、AP20、AP30、AP40、101H、Vondic1320NS、1610NS(以上,大日本油墨化学工业公司制造);D-1000、D-2000、D-6000、D-4000、D-9000(以上,大日精化公司制造);NS-155X、NS-310A、NS-310X、NS-311X(以上、高松油脂公司制造);Elastron(第一工业制药公司制造)等(均为商品名)。
作为橡胶类,例如可列举:LACSTAR7310K、3307B、4700H、7132C(以上,大日本油墨化学工业公司制造),NipolLX416、LX410、LX430、LX435、LX110、LX415A、LX415M、LX438C、2507H、LX303A、LX407BP系列、V1004、MH5055(以上,日本瑞翁(Zeon)公司制造)等(均为商品名)。
作为聚氯乙烯类,例如可列举:G351、G576(以上,日本Zeon公司制造);VINYBLAN240、270、277、375、386、609、550、601、602、630、660、671、683、680、680S、681N、685R、277、380、381、410、430、432、860、863、865、867、900、900GT、938、950、SOLBINC、SOLBINCL、SOLBINCH、SOLBINCN、SOLBINC5、SOLBINM、SOLBINMF、SOLBINA、SOLBINAL(以上,目信化学工业公司制造);S-LECA、S-LECC、S-LECM(以上,积水化学工业公司制造);DenkaVinyl1000GKT、DenkaVinyl1000L、DenkaVinyl1000CK、DenkaVinyl1000A、DenkaVinyl1000LK2、DenkaVinyl1000AS、DenkaVinyl1000GS、DenkaVinyl1000LT3、DenkaVinyl1000D、DenkaVinyl1000W(以上,电气化学工业公司制造)等(均为商品名)。
作为聚偏二氯乙烯类,例如可列举:L502、L513(以上,旭化成工业公司制造);D-5071(大日本油墨化学工业公司制造)等(均为商品名)。
作为聚烯烃类,例如可列举:ChemipearlS120、SA100、V300(以上,三井石油化学公司制造);Voncoat2830、2210、2960(以上,大日本油墨化学工业公司制造),ZAIKTHENE、SEPOLSIONG(以上,住友精化公司制造)等(均为商品名)。
作为共聚尼龙类,例如可列举:SEPOLSIONPA(住友精化公司制造)等(均为商品名)。
作为聚乙酸乙烯酯类,例如可列举:VINYBLAN1080、1082、1085W、1108W、1108S、1563M、1566、1570、1588C、A22J7-F2、1128C、1137、1138、A20J2、A23J1、A23K1、A23P2E、A68J1N、1086A、1086、1086D、1108S、1187、1241LT、1580N、1083、1571、1572、1581、4465、4466、4468W、4468S、4470、4485LL、4495LL、1023、1042、1060、1060S、1080M、1084W、1084S、1096、1570K、1050、1050S、3290、1017AD、1002、1006、1008、1107L、1225、1245L、GV-6170、GV-6181、4468W、4468S(以上,日信化学工业公司制造)等(均为商品名)。
进而,作为聚合物乳胶,例如可列举:聚丙烯酸类、聚乳酸酯类、聚胺基甲酸酯类、聚碳酸酯类、聚酯类、聚缩醛类、苯乙烯-丁二烯橡胶(StyreneButadieneRubber,SBR)类、聚氯乙烯类等。该些聚合物乳胶可单独使用一种,亦可并用两种以上。该些之中,较佳为聚丙烯酸类、聚胺基甲酸酯类、聚氯乙烯类、聚酯类、聚碳酸酯类、SBR类,更佳为聚丙烯酸类、聚胺基甲酸酯类、聚氯乙烯类、聚酯类、SBR类,特佳为聚丙烯酸类。
作为上述乙烯性不饱和键,亦可在与非水溶性聚合物的主链之间经由至少一个酯基(-COO-)而键结,且仅由乙烯性不饱和键与酯基构成非水溶性聚合物的侧链。另外,亦可在非水溶性聚合物的主链与酯基之间、和/或酯基与乙烯性不饱和键之间进而具有2价的有机连结基,乙烯性不饱和键亦可作为「具有乙烯性不饱和键的基」而构成非水溶性聚合物的侧链。
作为上述2价的有机连结基,例如可列举:苯乙烯类、(甲基)丙烯酸酯类、乙烯醚类、乙烯酯类、(甲基)丙烯酰胺类等,较佳为(甲基)丙烯酸酯类、乙烯酯类、(甲基)丙烯酰胺类,更佳为(甲基)丙烯酸酯类。
作为上述乙烯性不饱和键,较佳为导入(甲基)丙烯酰基来配置。
作为向上述非水溶性聚合物的侧链导入(甲基)丙烯酰基的方法,可自公知的方法中适宜选择,例如可列举:在具有酸性基的重复单元中加成具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的方法、在具有羟基的重复单元中加成具有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯的方法、在具有异氰酸酯基的重复单元中加成具有羟基的(甲基)丙烯酸酯的方法等。
该些之中,就制造最容易、低成本的观点而言,较佳为在具有酸性基的重复单元中加成具有环氧基的(甲基)丙烯酸酯的方法。
作为具有上述乙烯性不饱和键及环氧基的(甲基)丙烯酸酯,若具有上述两个,则并无特别限制,例如较佳为由下述结构式(1)所表示的化合物及由下述结构式(2)所表示的化合物。
[化1]
结构式(1)
其中,上述结构式(1)中,R1表示氢原子或甲基。L1表示有机基。
[化2]
结构式(2)
其中,上述结构式(2)中,R2表示氢原子或甲基。L2表示有机基。W表示4员环~7员环的脂肪族烃基。
由上述结构式(1)及结构式(2)所表示的化合物之中,当与光硬化树脂组合来用作负型、正型的光阻剂时,就良显影性及膜强度的观点而言,较佳为由结构式(1)所表示的化合物。更佳为在上述结构式(1)及结构式(2)中,L1及L2分别独立为碳数为1~4的亚烷基。
作为由上述结构式(1)及结构式(2)所表示的化合物,并无特别限制,例如可列举以下的化合物(1)~化合物(10)。
[化3]
作为上述非水溶性聚合物的含量,上述导电性纤维的含量(A)与非水溶性聚合物的含量(C)的质量比(A/C)较佳为0.2~3.0,更佳为0.5~2.5。
若上述质量比(A/C)未满0.2,则存在由涂布量变动所引起的电阻值的偏差成为问题的情况,且存在本发明中的溶解液的作用下降的情况,若超过3.0,则存在涂布膜无法获得实用上的充分的强度的情况。
上述导电性纤维的含量(涂布量)较佳为0.005g/m2~0.5g/m2,更佳为0.01g/m2~0.45g/m2,进而更佳为0.015g/m2~0.4g/m2
-分散剂-
上述分散剂用于防止上述导电性纤维的凝聚,并使其分散。作为上述分散剂,只要可使上述导电性纤维分散,则并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可利用市售的低分子颜料分散剂、高分子颜料分散剂,尤其可较佳地使用高分子分散剂中具有吸附于导电性纤维的性质的,可特佳地使用聚乙烯吡咯烷酮、BYK系列(毕克化学(BYK-Chemie)公司制造)、Solsperse系列(日本路博润(Lubrizol)公司制造等)、Ajisper系列(味之素股份有限公司制造)等。
作为上述分散剂的含量,相对于上述聚合物100质量份,较佳为0.1质量份~50质量份,更佳为0.5质量份~40质量份,特佳为1质量份~30质量份。
若上述含量未满0.1质量份,则存在导电性纤维在分散液中凝聚的情况,若超过50质量份,则存在无法在涂布步骤中形成稳定的液膜,产生涂布不均的情况。
<其他成分>
作为上述其他成分,例如可列举:界面活性剂、抗氧化剂、抗硫化剂、抗金属腐蚀剂、黏度调整剂、防腐剂等各种添加剂等。该些成分可视需要而适宜含有。
(导电膜的制造方法)
本发明的导电膜的制造方法是制造至少含有导电性纤维及聚合物的导电膜的方法,
该制造方法是至少包含溶解液赋予步骤,较佳为包含导电层形成步骤,进而视需要包含其他步骤而成。
<导电层形成步骤>
上述导电层形成步骤是将至少含有导电性纤维及聚合物的导电层组成物涂布于基材上来形成导电层的步骤。
-基材-
上述基材并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举:透明玻璃基板、合成树脂性片材、膜、金属基板、其他陶瓷板、具有光电转换元件的半导体基板等。根据所需,可对该些基板进行硅烷偶合剂等的化学处理、等离子体处理、离子电镀、溅镀、气相反应法、真空蒸镀等前处理。
作为上述透明玻璃基板,例如可列举:白板玻璃、青板玻璃、硅包覆青板玻璃等。
作为上述合成树脂制片材、膜,例如可列举:聚对苯二甲酸乙二酯(PolyethyleneTerephthalate,PET)、聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、芳香族聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等。
作为上述金属基板,例如可列举:铝板、铜板、镍板、不锈钢板等。
作为上述基材的全可见光透过率,较佳为70%以上,更佳为85%以上,特佳为90%以上。
若上述全可见光透过率未满70%,则存在透过率低,在实用上成为问题的情况。
再者,在本发明中,作为基材,可使用着色呈不妨碍本发明的目的的程度的基材。
作为上述基材的厚度,较佳为1μm~5,000μm,更佳为3μm~4,000μm,进而更佳为5μm~3,000μm。
若上述厚度未满1μm,则存在因涂布步骤中操作困难而导致良率下降的情况,若超过5,000μm,则存在上述基材的厚度及质量在可携式的应用中成为问题的情况。
上述导电层组成物的涂布方法并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可通过旋涂、辊涂、狭缝涂布等公知的方法在基材上进行涂布。
作为上述导电性纤维的涂布量(含量),较佳为0.005g/m2~0.5g/m2,更佳为0.01g/m2~0.45g/m2,进而更佳为0.015g/m2~0.4g/m2
若上述涂布量未满0.005g/m2,则存在局部地形成电阻变高的部位,面内的电阻分布恶化的情况,若超过0.5g/m2,则存在于涂布后的干燥中因导电性纤维彼此的凝聚而导致雾值恶化的情况。
作为上述导电层的厚度,较佳为20nm~5,000nm,更佳为25nm~4,000nm,进而更佳为30nm~3,500nm,特佳为500nm~3,000nm,进而特佳为500nm~1,500nm,最佳为700nm~1,300nm。
若上述厚度未满20nm,则存在成为与导电性纤维的短轴长度相同的区域,膜强度下降的情况,且存在于溶解液的涂布等后步骤中被冲走而无法进行准确的图案化的可能性,若超过5,000nm,则存在膜的裂纹、透过率、雾值恶化的情况。另外,作为上述导电层的厚度,若过厚,则存在于后述的溶解导电性纤维的步骤中,导电性纤维的溶解变得不充分,无法充分地确保绝缘性的可能性,因此较佳为设定成适当的薄度的厚度。
<溶解液赋予步骤>
上述溶解液赋予步骤是将溶解上述导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至上述导电膜上的步骤。将溶解上述导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至上述导电膜上,该被赋予的部分成为非导电部。
-溶解导电性纤维的溶解液-
作为溶解上述导电性纤维的溶解液,若为可溶解导电性纤维,并可形成非导电部的溶液,则并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如当导电性纤维为银纳米线时,可列举:在所谓的照片科学业界中,主要用于卤化银彩色感光材料的印相纸的漂白、定影步骤的漂白定影液,稀硝酸等强酸,含有氧化剂的溶液,过氧化氢水等。该些之中,较佳为漂白定影液、含有稀硝酸的溶液、过氧化氢水,特佳为漂白定影液。再者,利用溶解上述导电性纤维的溶解液的导电性纤维(较佳为银纳米线)的溶解亦可不完全地溶解赋予了溶解液的部分的导电性纤维(较佳为银纳米线),只要导电性消失,则亦可残存一部分。
上述含有稀硝酸的溶液中的稀硝酸的浓度较佳为1质量%~20质量%。
上述过氧化氢水中的过氧化氢的浓度较佳为3质量%~30质量%。
上述漂白定影液是含有漂白剂、定影剂,且含有漂白促进剂、再卤化剂、防腐剂,进而含有视需要的其他成分而成。
作为上述漂白定影液中所使用的漂白剂,并无特别限制,可使用任何漂白剂,例如可列举:铁(III)的有机络合物(例如乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸等胺基多羧酸类;胺基多膦酸、膦酰基羧酸、有机膦酸等的络合物),或柠檬酸、酒石酸、苹果酸等有机酸;过硫酸盐;过氧化氢等。
该些之中,就迅速的图案化处理与防止环境污染的观点而言,特佳为铁(III)的有机络合物。每1L的铁(III)的有机络合物的含量较佳为0.05摩尔~3摩尔,更佳为0.1摩尔~1.5摩尔。
作为可用于形成上述铁(III)的有机络合物的胺基多羧酸、胺基多膦酸、或者有机膦酸或该些的盐,例如可列举:乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、1,3-二胺基丙烷四乙酸、丙二胺四乙酸、氮基三乙酸、环己烷二胺四乙酸、甲基亚胺基二乙酸、亚胺基二乙酸、二醇醚二胺四乙酸等。该些化合物可为钠、钾、锂或铵盐中的任一个。该些之中,就漂白力高的观点而言,较佳为乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、环己烷二胺四乙酸、1,3-二胺基丙烷四乙酸、甲基亚胺基二乙酸的铁(III)络合物。
该些的铁离子络合物能够以络合物的形式使用,亦可使用铁盐,例如硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、硫酸铁铵、磷酸铁等与胺基多羧酸、胺基多膦酸、膦酰基羧酸等螯合剂在溶液中形成铁离子络合物。另外,亦能够以超过形成铁离子络合物的量过剩地使用螯合剂。铁络合物之中,较佳为胺基多羧酸铁络合物,其添加量较佳为0.01摩尔/L~1.0摩尔/L,更佳为0.005摩尔/L~0.50摩尔/L。
作为上述漂白定影液中所使用的定影剂,并无特别限制,可自公知的定影剂中适宜选择,例如可列举:硫代硫酸钠、硫代硫酸铵等硫代硫酸盐;硫氰酸钠、硫氰酸铵等硫氰酸盐;亚乙基双硫代乙醇酸、3,6-二硫杂-1,8-辛二醇等的硫醚化合物及硫脲类等的水溶性的卤化银溶解剂等。该些可使用一种、或者混合使用两种以上。另外,亦可使用日本专利特开昭55-155354号公报中所记载的包含定影剂与大量的碘化钾等卤化物等的组合的特殊的漂白定影液等。该些之中,较佳为硫代硫酸盐,特佳为硫代硫酸铵盐。每1L的定影剂的量较佳为0.3摩尔~2摩尔,更佳为0.5摩尔~1.0摩尔。
在上述漂白定影液中,可使用各种化合物作为漂白促进剂。例如可列举:美国专利第3,893,858号说明书、德国专利第1,290,812号说明书、日本专利特开昭53-95630号公报、《科研成果公开》(ResearchDisclosure)第17129号(1978年7月号)中所记载的具有巯基或双硫键的化合物,日本专利特公昭45-8506号公报、日本专利特开昭52-20832号公报、日本专利特开昭53-32735号公报、美国专利第3,706,561号说明书等中所记载的硫脲化合物,或者碘、溴离子的卤化物等。
在上述漂白定影液中,视需要可包含溴化物(例如溴化钾、溴化钠、溴化铵)、或氯化物(例如氯化钾、氯化钠、氯化铵)、或碘化物(例如碘化铵)等再卤化剂。
在上述漂白定影液中,可含有亚硫酸盐(例如亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸铵等)、亚硫酸氢盐(例如亚硫酸氢铵、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾等)、偏亚硫酸氢盐(例如偏亚硫酸氢钾、偏亚硫酸氢钠、偏亚硫酸氢铵等)等释放亚硫酸根离子的化合物作为防腐剂。较佳为以亚硫酸根离子换算计含有约0.02摩尔/L~0.50摩尔/L的该些化合物,更佳为含有0.04摩尔/L~0.40摩尔/L。该些之中,特佳为亚硫酸铵的添加。
作为上述防腐剂,通常添加亚硫酸盐,但亦可添加抗坏血酸、羰基亚硫酸氢盐加成物、亚磺酸类、羰基化合物等。
上述漂白定影液的pH较佳为8以下,更佳为3~8,进而更佳为4~7,特佳为5.7~6.5。若上述pH低于此,则虽然脱银性得到提升,但存在促进溶解液的劣化,及产生图案部的变细、断线的情况。另一方面,若pH高于此,则存在脱银缓慢,处理时间变长,另外,图案部的透明性变差的情况。
为了调整pH,视需要可添加盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、碳酸氢盐、氨、苛性钾、苛性钠、碳酸钠、碳酸钾等。
在上述漂白定影液中,进而视需要可含有硼酸、硼砂、偏硼酸钠、乙酸、乙酸钠、碳酸钠、碳酸钾、亚磷酸、磷酸、磷酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸等具有pH缓冲能力的一种类以上的无机酸、有机酸及该些的碱金属或铵盐,硝酸铵,胍等腐蚀防止剂,缓冲剂,荧光增白剂,螯合剂,防霉剂,各种荧光增白剂,消泡剂,界面活性剂,聚乙烯吡咯烷酮,甲醇等有机溶剂等其他成分。
作为上述漂白定影液,可使用适宜地制备而成的,亦可使用市售品。作为该市售品,例如可列举:富士胶卷股份有限公司制造的CP-48S、CP-49E(色纸用漂白定影剂),柯达公司制造的EktacolorRA漂白定影液,大日本印刷股份有限公司制造的漂白定影液D-J2P-02-P2、D-30P2R-01、D-22P2R-01等。该些之中,特佳为CP-48S、CP-49E。
漂白定影时间较佳为180秒以下,更佳为120秒以下、1秒以上,进而更佳为90秒以下、5秒以上。另外,水洗或稳定化时间较佳为180秒以下,更佳为120秒以下、1秒以上。
此时,水洗或稳定化处理可为浸渍在水或稳定化液中的方法,但若考虑含有导电性纤维的层非常薄,膜强度比较弱,则喷淋水或稳定化液的方法的清洗效率优异,故更佳。
溶解上述导电性纤维的溶解液的黏度对应于后述的图案化方法而不同,但较佳为在25℃下为5mPa·s~300,000mPa·s,更佳为10mPa·s~150,000mPa·s。若上述黏度未满5mPa·s,则存在因印刷法而导致溶解液扩散不必要的部位为止,难以进行明确的图案化的情况,若超过300,000mPa·s,则存在因印刷法而导致步骤中承受负担,需要长时间的制程时间的情况。
上述黏度可通过例如布氏黏度计等来测定。
可通过向上述溶解液中添加增稠剂来调整成上述黏度范围。作为上述增稠剂,例如可列举:AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)、明胶、水溶性纤维素等。
作为溶解上述导电性纤维的溶解液的图案状的赋予(图案化方法),只要可将上述溶解液呈图案状地赋予,则并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举:网版印刷,喷墨印刷,预先利用光阻剂等形成蚀刻掩模后在其上涂布机涂布、辊涂、浸涂、喷涂溶解液的方法等。该些之中,较佳为网版印刷、喷墨印刷、涂布机涂布、浸涂(浸渍),特佳为网版印刷、喷墨印刷。
上述网版印刷是经由在所期望的形状上形成有多个细孔的网版而在作为被印刷物的导电膜上形成图案的方法,在导电膜上空开间隙来设置网版,然后向网版上供给溶解导电性纤维的溶解液,以使网版与导电膜接触的方式一面利用刮刀按压网版而使其变形,一面使刮刀移动。伴随于此,充填于网版开口部的溶解液与导电膜接触,并被转印至导电膜上。
在上述网版印刷中,上述溶解液的黏度较佳为在25℃下为10,000mPa·s~300,000mPa·s,更佳为15,000mPa·s~150,000mPa·s,进而更佳为20,000mPa·s~70,000mPa·s。
若上述溶解液的黏度未满10,000mPa·s,则存在溶解液亦扩展至不希望载置溶解液的部位,导致图案变得不明确的情况,若超过300,000mPa·s,则存在水洗或稳定化处理时溶解液残留的情况。
上述喷墨印刷是将溶解导电性纤维的溶解液呈图案状地喷出至导电膜上的方法,可使用压电式喷墨及热泡式喷墨中的任一个。
在上述喷墨印刷中,上述溶解液的黏度较佳为在25℃下为1mPa·s~200mPa·s,更佳为5mPa·s~100mPa·s,进而更佳为10mPa·s~50mPa·s。
若上述溶解液的黏度未满1mPa·s,则存在油墨喷附后在导电膜上湿润扩大,导致图案变得不明确的情况,若超过200mPa·s,则存在油墨喷出所需的能量变高,另外,因喷墨头的污染而导致喷出变得不稳定的情况。
上述图案的种类并无特别限制,可根据目的而适宜选择,例如可列举:文字、记号、花纹、图形、配线图案等。
上述图案的大小并无特别限制,可根据目的而适宜选择,
可为纳米尺寸至毫米尺寸中的任一大小。
上述非导电部的表面电阻较佳为5kΩ/□以上,更佳为100kΩ/□以上,进而更佳为1MΩ/□以上。上限值较佳为109Ω/□以下。
作为未被赋予溶解上述导电性纤维的溶解液的部分的导电部的表面电阻较佳为0.1Ω/□以上、未满5kΩ/□,更佳为1Ω/□以上、500Ω/□以下。
此处,上述表面电阻例如可针对所获得的各导电膜,使用表面电阻计(三菱化学股份有限公司制造,Loresta-GPMCP-T600)测定表面电阻。
本发明的导电膜的透光率较佳为70%以上,更佳为80%以上。
此处,上述透过率可利用例如自记分光亮度计(UV2400-PC,岛津制作所制造)来测定。
本发明的导电膜因可显著改善绝缘性、透过性高、电阻低、耐久性及可挠性得到提升、可简单地实现图案化,故广泛地应用于例如触控面板、显示器用电极、电磁波屏蔽、有机或无机电激发光(Electroluminescence,EL)显示器用电极、电子纸、软性显示器用电极、太阳能电池、显示元件、其他各种组件等。该些之中,特佳为触控面板、显示元件、太阳能电池。
<显示元件>
作为本发明中所使用的显示元件的液晶显示元件是通过如下方式制造:使如上述般在基板上设置经图案化的本发明的上述导电膜而成的元件基板、及作为对向基板的彩色滤光片基板对位并压接后,进行热处理来使两个组合,然后注入液晶并密封注入口。此时,较佳为形成于彩色滤光片上的导电膜亦使用本发明的上述导电膜。
另外,亦可在将液晶散布在上述元件基板上后,使基板重合,并以使液晶不漏出的方式进行密封来制作液晶显示元件。
再者,上述液晶显示元件中所使用的液晶,即液晶化合物及液晶组成物并无特别限制,可使用任意的液晶化合物及液晶组成物。
(触控面板)
本发明的触控面板使用本发明的上述导电膜。
作为上述触控面板,例如可列举:表面型静电容方式触控面板、投影型静电容方式触控面板、电阻膜式触控面板等。
利用图1对上述表面型静电容方式触控面板的一例进行说明。在该图1中,触控面板10是以一样地覆盖透明基板11的表面的方式配置有透明导电体12,且在透明基板11的端部的透明导电体12上,形成有用以与未图标的外部检测电路进行电性连接的电极端子18。
再者,图中,13表示成为屏蔽电极的透明导电体,14、17表示保护膜,15表示中间保护膜,16表示防眩膜。
若用手指对透明导电体12上的任意的点进行触摸等,则上述透明导电体12通过经触摸的点并经由人体而接地,各电极端子18与接地线之间的电阻值产生变化。通过上述外部检测电路检测该电阻值的变化,从而确定经触摸的点的坐标。
利用图2对上述表面型静电容方式触控面板的另一例进行说明。在该图2中,触控面板20包含以覆盖透明基板21的表面的方式配置的透明导电体22与透明导电体23、将该透明导电体22与该透明导电体23绝缘的绝缘层24、以及在手指27等接触对象与透明导电体22或透明导电体23之间产生静电容的绝缘覆盖层25,且对手指27等接触对象进行位置检测。根据构成,可将透明导电体22、透明导电体23作为一体而构成,另外,亦可将绝缘层24或绝缘覆盖层25作为空气层而构成。
若用手指27等触摸绝缘覆盖层25,则手指27等与透明导电体22或透明导电体23之间的静电容的值产生变化。通过上述外部检测电路检测该静电容值的变化,从而确定经触摸的点的坐标。
另外,根据图3,通过自平面观察透明导电体22与透明导电体23的配置示意性地说明作为投影型静电容方式触控面板的触控面板20。
在触控面板20中,可检测X轴方向的位置的多个透明导电体22、及Y轴方向的多个透明导电体23以可连接于外部端子的方式配置。将透明导电体22与透明导电体23设定为与指尖等接触对象多次接触,并可通过多点输入接触信息。
若用手指对该触控面板20上的任意的点进行触摸等,则可位置精度较高地确定X轴方向及Y轴方向的坐标。
再者,作为透明基板、保护层等其他构成,可适宜选择并应用上述表面型静电容方式触控面板的构成。另外,虽然揭示了触控面板20中,由多个透明导电体22与多个透明导电体23所形成的透明导电体的类型的例子,但其形状、配置等并不限定于该些。
利用图4对上述电阻膜式触控面板的一例进行说明。在该图4中,触控面板30是使配置有透明导电体32的基板31、在该透明导电体32上配置有多个的间隔片36、可经由空气层34而与透明导电体32接触的透明导电体33、配置于该透明导电体33上的透明膜35受到支撑而构成。
若自透明膜35侧触摸该触控面板30,则透明膜35受到按压,被压入的透明导电体32与透明导电体33接触,通过未图标的外部检测电路检测该位置上的电位变化,藉此确定经触摸的点的坐标。
(太阳能电池)
本发明的太阳能电池(集积型太阳能电池)使用本发明的上述导电膜。
上述集积型太阳能电池(以下,有时亦称为太阳能电池组件)并无特别限制,可使用通常用作太阳能电池组件的。例如可列举;单晶硅系太阳能电池组件,多晶硅系太阳能电池组件,由单接合型或串联构造型等构成的非晶硅系太阳能电池组件,砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等的III-V族化合物半导体太阳能电池组件,碲化镉(CdTe)等的II-VI族化合物半导体太阳能电池组件,铜/铟/硒系(所谓的CIS(CopperIndiumSelenide)系)、铜/铟/镓/硒系(所谓的CIGS系)、铜/铟/镓/硒/硫系(所谓的CIGSS(CopperIndiumGalliumSelenideSulfur)系)等的I-III-VI族化合物半导体太阳能电池组件,色素增感型太阳能电池组件,有机太阳能电池组件等。该些之中,在本发明中,上述太阳能电池组件较佳为由串联构造型等构成的非晶硅系太阳能电池组件,及铜/铟/硒系(所谓的CIS系)、铜/铟/镓/硒系(所谓的CIGS系)、铜/铟/镓/硒/硫系(所谓的CIGSS系)等的I-III-VI族化合物半导体太阳能电池组件。
在由串联构造型等构成的非晶硅系太阳能电池组件的情况下,将非晶硅、微晶硅薄膜层、及在该些中含有锗的薄膜、进而该些的两层以上的串联构造用作光电转换层。成膜是利用等离子体CVD等。
[实例]
以下,说明本发明的实例,但本发明并不受该些实例任何限定。
(制备例1)
-非水溶性聚合物(1)的制备-
预先向反应容器中添加1-甲氧基-2-丙醇(MMPGAC,大赛璐(Daicel)化学工业股份有限公司制造)8.57质量份并升温至90℃,然后在氮气环境下,历时2小时向90℃的反应容器中滴加包含作为单体的甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸(以添加质量比依序成为45.5mol%∶2mol%∶19mol%∶33.5mol%的方式,调整甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、及后述的甲基丙烯酸缩水甘油酯),偶氮系聚合引发剂(和光纯药工业股份有限公司制造,V-601)1质量份,以及1-甲氧基-2-丙醇8.57质量份的混合溶液。滴加后反应4小时,从而获得丙烯酸树脂溶液。
继而,向上述丙烯酸树脂溶液中添加对苯二酚单甲醚0.025质量份、及溴化四乙铵0.084质量份后,历时2小时滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯。滴加后,通过一面吹入空气一面在90℃下反应4小时后,以使固体成分浓度达到45质量%的方式添加溶剂来制备,从而获得具有不饱和基的非水溶性聚合物(1)的溶液(重量平均分子量(Mw);30,000,1-甲氧基-2-丙醇的45质量%溶液)。
再者,上述重量平均分子量是利用凝胶浸透层析法(GPC)来测定。
所获得的非水溶性聚合物(1)的SP值是通过冲津法而算出为22MPa1/2
(制备例2)
-银纳米线分散物(1)的制备-
制备将硝酸银粉末0.51g溶解在纯水50mL中而成的硝酸银溶液。其后,向上述硝酸银溶液中添加1N的氨水直至变成透明为止,然后以使总量达到100mL的方式添加纯水,从而制成添加液A。
利用140mL的纯水溶解葡萄糖粉末0.5g,从而制成添加液G。
利用27.5mL的纯水溶解HTAB(溴化十六烷基三甲基铵)粉末0.5g,从而制成添加液H。
将添加液A20.6mL添加至三口烧瓶内并在室温下进行搅拌。利用漏斗将纯水41mL、添加液H20.6mL、及溶液B16.5mL以该顺序添加至该溶液中,然后一面在90℃下以200rpm搅拌5小时一面进行加热,藉此获得银纳米线水分散物(1)。
将所获得的银纳米线水分散物(1)冷却后,以相对在银的质量1达到0.05的方式一面搅拌一面添加聚乙烯吡咯烷酮(K-30,和光纯药工业股份有限公司制造),其后进行离心分离,并精制至传导度达到50μS/cm以下为止,进而利用丙二醇单甲醚进行离心分离来去除水,最后添加丙二醇单甲醚,从而制成银纳米线溶剂分散物(1)。
如以下所示般测定所获得的银纳米线溶剂分散物(1)中的银纳米线的平均短轴长度、平均长轴长度、短轴长度的变动系数、纵横比为10以上的导电性纤维(银纳米线)的比率、以及银纳米线的锐利度。将结果示于表1。
<银纳米线的平均短轴长度(直径)及平均长轴长度>
使用穿透式电子显微镜(TEM;日本电子股份有限公司制造,JEM-2000FX),观察300个银纳米线,并根据该些的平均值求出银纳米线的平均短轴长度及平均长轴长度。
<银纳米线短轴长度的变动系数>
使用穿透式电子显微镜(TEM;日本电子股份有限公司制造,JEM-2000FX),观察300个银纳米线的短轴长度,并根据该些的平均值测定银纳米线的短轴长度,然后计算其标准偏差与平均值,藉此求出变动系数。
<纵横比为10以上的银纳米线的比率>
对各银纳米线水分散物进行过滤而使银纳米线与其以外的粒子分离,使用ICP发光分析装置(岛津制作所股份有限公司制造,ICPS-8000)分别测定残留在滤纸上的银的量、及已透过滤纸的银的量,将平均短轴直径为50nm以下,且平均长轴直径为5μm以上的银纳米线作为纵横比为10以上的银纳米线的比率(%)而求出。
再者,求出银纳米线的比率时的银纳米线的分离是使用薄膜过滤器(密理博(Millipore)公司制造,FALP02500,孔径为1.0μm)来进行。
<银纳米线的锐利度>
关于银纳米线的剖面形状,在基材上涂布银纳米线水分散液,利用穿透式电子显微镜(TEM;日本电子股份有限公司制造,JEM-2000FX)观察剖面,并针对300个剖面测定剖面的外周长度与剖面的各边的合计长度,求出作为上述「剖面的外周长度」对在「剖面的各边」的合计长度的比率的锐利度。当该锐利度为75%以下时,设定为角圆润的剖面形状。
(制备例3)
-银纳米线分散物(2)的制备-
将乙二醇30mL添加至三口烧瓶中并加热至160℃。其后,以每分钟1mL的速度添加36mM的聚乙烯吡咯烷酮(PVPK-55,奥德里奇(Aldrich)公司制造)、3μM的乙酰丙酮铁、60μM的氯化钠乙二醇溶液18mL、以及24mM的硝酸银乙二醇溶液18mL。在160℃下加热60分钟后冷却至室温为止。添加水来进行离心分离,并精制至传导度达到50μS/cm以下为止,进而利用丙二醇单甲醚进行离心分离来去除水,最后添加丙二醇单甲醚,从而制成银纳米线溶剂分散物(2)。
此时,所获得的银纳米线粒子是平均短轴长度为105nm,平均长轴长度为34μm的线状。以与银纳米线(1)相同的方式测定所获得的银纳米线分散物(2)中的银纳米线的平均短轴长度、平均长轴长度、短轴长度的变动系数、纵横比为10以上的导电性纤维(银纳米线)的比率、以及银纳米线的锐利度。将结果示于表1。
(制备例4)
-银纳米线分散物(3)的制备-
在制备例2中,除添加液A、添加液G、添加液H以外,添加环已醇6.9ml,除此以外,以与制备例2相同的方式获得银纳米线分散物(3)。所获得的银纳米线分散物(4)中的银纳米线是平均短轴长度为42nm,平均长轴长度为29μm的线状。以与银纳米线(1)相同的方式测定所获得的银纳米线分散物(4)中的银纳米线的平均短轴长度、平均长轴长度、短轴长度的变动系数、纵横比为10以上的导电性纤维(银纳米线)的比率、以及银纳米线的锐利度。将结果示于表1。
(制备例5)
-银纳米线分散物(4)的制备-
在制备例2中,除添加液A、添加液G、添加液H以外,添加环已醇10.4ml,除此以外,以与制备例2相同的方式获得银纳米线分散物(4)。所获得的银纳米线分散物(4)中的银纳米线是平均短轴长度为56nm,平均长轴长度为22μm的线状。
以与银纳米线(1)相同的方式测定所获得的银纳米线分散物(4)中的银纳米线的平均短轴长度、平均长轴长度、短轴长度的变动系数、纵横比为10以上的导电性纤维(银纳米线)的比率、以及银纳米线的锐利度。将结果示于表1。
(实例1)
如以下所示般制作表2所示的试样No.101~试样No.121的导电膜1~导电膜21。
<试样No.101的导电膜的制作>
使上述银纳米线分散物(1)与下述的负型光阻剂以含有质量比(银纳米线/负型光阻剂的固体成分)成为1/1的方式混合,从而制成导电性组成物(1)。
《负型光阻剂的制备》
-黏合剂(A-1)的合成-
使用甲基丙烯酸(MAA)7.79g、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)37.21g作为构成共聚物的单体成分,使用偶氮二异丁腈(AIBN)0.5g作为自由基聚合引发剂,并使该些在作为溶剂的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)55.00g中进行聚合反应,藉此获得由下述式所表示的黏合剂(A-1)的PGMEA溶液(固体成分浓度:45质量%)。再者,将聚合温度调整成温度为60℃至100℃。
利用凝胶浸透层析法(GPC)测定分子量的结果,利用聚苯乙烯换算的重量平均分子量(Mw)为30,000,分子量分布(Mw/Mn)为2.21。
[化4]
-负型光阻剂的制备-
添加上述黏合剂(A-1)3.80质量份(固体成分为40.0质量%,PGMEA溶液)、KAYARADDPHA(日本化药股份有限公司制造)1.59质量份、IRGACURE379(汽巴精化股份有限公司制造)0.159质量份、EHPE-3150(大赛璐化学股份有限公司制造)0.150质量份、MegafacF781F(迪爱禧(DIC)股份有限公司制造)0.002质量份、以及PGMEA19.3质量份,进行搅拌,并以使银浓度最终达到1.0质量%的方式与银纳米线分散物(1)混合,从而制成负型光阻剂。
继而,使用刮刀涂布机,将上述导电性组成物(1)以厚度达到10μm的方式涂布于市售的双轴延伸、且已进行热固定的厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)支撑体的表面,并进行干燥,藉此制成导电膜。利用荧光X射线分析装置(精工电子(SII)公司制造,SEA1100)测定银纳米线量,结果为0.07g/m2
<图案化处理>
根据以下的方法,对所制作的导电膜进行线与间隙(以下,称为L/S)=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.101的导电膜1。
-图案化条件-
自掩模上,利用高压水银灯i线(365nm)进行100mJ/cm2(照度为20mW/cm2)的曝光。利用将碳酸氢钠5g与碳酸钠2.5g溶解于纯水5,000g中而成的显影液对曝光后的基板进行30秒喷淋显影。喷淋压力为0.04MPa,条纹图案出现之前的时间为15秒。通过纯水的喷淋来进行淋洗,制成图案状透明导电膜。
<试样No.102的导电膜的制作>
使上述银纳米线分散物(1)与上述非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为1/1的方式混合,从而制成导电性组成物(2)。
使用刮刀涂布机,将上述导电性组成物(2)以厚度达到10μm的方式涂布于市售的双轴延伸、且已进行热固定的厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)支撑体的表面,并进行干燥,藉此制成导电膜。利用荧光X射线分析装置(SII公司制造,SEA1100)测定银纳米线量,结果为0.07g/m2
<图案化处理>
根据以下的方法,对所制作的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.102的导电膜2。
-图案化处理条件-
使用二氧化碳雷射加工机(ML2012HD11-3020D,三菱电机股份有限公司制造)对所制作的导电膜进行图案化处理。此时,以仅去除导电性纤维的方式调整输出功率,但根据利用扫描型电子显微镜的观察可确认:甚至在作为基板的PET上亦确认到由雷射所产生的损害,无法仅去除导电性纤维,而连同作为黏合剂的非水溶性聚合物一并去除。
<试样No.103的导电膜的制作>
根据以下的方法,对试样No.102中所制作的图案化前的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.103的导电膜3。
-网版印刷、漂白定影条件1-
网版印刷是使用美浓集团(MinoGroup)公司制造的WHT-3型与刮刀No.4(黄色)。关于溶解液,将CP-48S-A液、CP-48S-B液(均为富士胶卷股份有限公司制造)、以及纯水以质量比达到1∶1∶1的方式混合,并通过AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)来增稠,从而制成溶解液。
溶解银纳米线的溶解液的黏度在25℃下为31,000mPa·s。再者,黏度的测定是利用布氏黏度计来进行。
<试样No.104的导电膜的制作>
根据以下的方法,对试样No.102中所制作的图案化前的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.104的导电膜4。
-网版印刷、漂白定影条件2-
网版印刷是使用美浓集团公司制造的WHT-3型与刮刀No.4(黄色)。关于溶解液,将CP-49E-A液、CP-49E-B液(均为富士胶卷股份有限公司制造)、以及纯水以质量比达到1∶1∶1的方式混合,并通过AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)来增稠,从而制成溶解液。
溶解银纳米线的溶解液的黏度在25℃下为30,000mPa·s。再者,黏度的测定是利用布氏黏度计来进行。
<试样No.105的导电膜的制作>
根据以下的方法,对试样No.102中所制作的图案化前的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.105的导电膜5。
-喷墨印刷、漂白定影条件-
喷墨印刷是使用富士胶卷股份有限公司制造的材料打印机(MaterialPrinter)DMP-2831来进行。关于溶解液,将CP-48S-A液、CP-48S-B液(均为富士胶卷股份有限公司制造)、以及纯水以质量比达到1∶1∶6的方式混合,并通过AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)来增稠,从而制成溶解液。
溶解银纳米线的溶解液的黏度在25℃下为10mPa·s。再者,黏度的测定是利用布氏黏度计来进行。
<试样No.106的导电膜的制作>
根据以下的方法,对试样No.102中所制作的图案化前的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.106的导电膜6。
-光阻剂、漂白定影浸渍条件-
在试样No.102中所制作的图案化前的导电膜中,针对银纳米线分散物(1),在银纳米线分散物(1)的制作中将丙二醇单甲醚替换成纯水,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成银纳米线分散液。
在除使用所制作的银纳米线分散液与代替非水溶性聚合物的羟丙基甲基纤维素以外,以与试样No.102相同的方式制作的导电膜上,除自No.101中所制作的负型光阻剂液去除银分散液以外,以相同方式形成光阻图案膜。通过以上方法制成导电膜。
关于溶解液,将CP-48S-A液、CP-48S-B液(均为富士胶卷股份有限公司制造)、以及纯水以质量比达到1∶1∶6的方式混合,并通过AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)来增稠,从而制成溶解液。
溶解银纳米线的溶解液的黏度在25℃下为10mPa·s。再者,黏度的测定是利用布氏黏度计来进行。
继而,在在所制作的导电膜上具有光阻图案膜的状态下,浸渍于25℃的溶解液槽中1分钟。其后,利用纯水清洗溶解液成分2分钟。进而,浸渍于10质量%氢氧化钾溶液中,然后去除光阻剂,从而获得试样No.106的导电膜6。
<试样No.107的导电膜的制作>
根据以下的方法,对试样No.102中所制作的图案化前的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.107的导电膜7。
-转印、漂白定影浸渍条件-
在试样No.106中,使用富士胶卷股份有限公司制造的黑色转印膜(黑色矩阵用)代替负型光阻剂,除此以外,以与试样No.106相同的方式获得试样No.107的导电膜7。
<试样No.108的导电膜的制作>
在试样No.102中,使银纳米线分散物(1)与非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为0.18/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.108的导电膜8。
<试样No.109的导电膜的制作>
在试样No.102中,使上述银纳米线分散物(1)与上述非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为0.24/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.109的导电膜9。
<试样No.110的制作>
在试样No.102中,使银纳米线分散物(1)与非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为2.7/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.110的导电膜10。
<试样No.111的导电膜的制作>
在试样No.102中,使银纳米线分散物(1)与非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为3.2/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.111的导电膜11。
<试样No.112的导电膜的制作>
在试样No.102中,使银纳米线分散物(2)与非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为1/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.112的导电膜12。
<试样No.113的导电膜的制作>
在试样No.102中,使银纳米线分散物(3)与非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为1/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.113的导电膜13。
<试样No.114的导电膜的制作>
在试样No.102中,使银纳米线分散物(4)与非水溶性聚合物(1)以含有质量比(银纳米线/非水溶性聚合物)成为1/1的方式混合来制备导电性组成物,除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.114的导电膜14。
<试样No.115的导电膜的制作>
利用丙二醇单甲醚稀释试样No.102中所制备的导电性组成物,然后使用刮刀涂布机,将上述导电性组成物以厚度达到5μm的方式涂布于市售的双轴延伸、且已进行热固定的厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)支撑体的表面,并进行干燥,藉此制成导电膜。利用荧光X射线分析装置(SII公司制造,SEA1100)测定银纳米线量,结果为0.003g/m2
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.115的导电膜15。
<试样No.116的导电膜的制作>
利用丙二醇单甲醚稀释试样No.102中所制备的导电性组成物,然后使用刮刀涂布机,将上述导电性组成物以厚度达到7μm的方式涂布于市售的双轴延伸、且已进行热固定的厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)支撑体的表面,并进行干燥,藉此制成导电膜。利用荧光X射线分析装置(SII公司制造,SEA1100)测定银纳米线量,结果为0.007g/m2
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.116的导电膜16。
<试样No.117的导电膜的制作>
使用刮刀涂布机,将试样No.102中所制备的导电性组成物以厚度达到40μm的方式涂布于市售的双轴延伸、且已进行热固定的厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)支撑体的表面,干燥后,进而以相同条件反复涂布,并进行干燥,藉此制成导电膜。利用荧光X射线分析装置(SII公司制造,SEA1100)测定银纳米线量,结果为0.46g/m2
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.117的导电膜17。
<试样No.118的导电膜的制作>
使用刮刀涂布机,将试样No.102中所制备的导电性组成物以厚度达到45μm的方式涂布于市售的双轴延伸、且已进行热固定的厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)支撑体的表面,干燥后,进而以相同条件反复涂布,并进行干燥,藉此制成导电膜。利用荧光X射线分析装置(SII公司制造,SEA1100)测定银纳米线量,结果为0.54g/m2
以与试样No.103相同的方式对所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.118的导电膜18。
<试样No.119的导电膜的制作>
根据以下的方法对试样No.102中所制作的导电膜进行图案化处理。通过以上方法制成试样No.119的导电膜19。
-网版印刷、过锰酸钾条件-
网版印刷是使用美浓集团公司制造WHT-3型与刮刀No.4(黄色)。在试样No.103中,将CP-48S替换成含有1质量%硝酸、1质量%硝酸钠、及5ppm的过锰酸钾的水溶液(黏度是通过AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)而调整成29,000mPa·s),除此以外,以相同的方式获得试样No.119的导电膜19。
<试样No.120的导电膜的制作>
[溶解液1的制备]
·水…700mL
·硫代硫酸铵(750g/L)…107mL
·亚硫酸铵…30.0g
·乙二胺四乙酸铁(III)铵…47.0g
·乙二胺四乙酸…1.4g
·硝酸(67%)…7.0g
·间羧基苯亚磺酸…3.0g
·琥珀酸…7.0g
·添加水后总量…1000mL
pH(25℃,通过硝酸与氨水来调整):6.0
利用纯水添加至1L,并通过硫酸或氨水将pH调整成6.0,从而制成溶解液1。
根据以下的方法,对试样No.102中所制作的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.120的导电膜20。
-网版印刷、溶解液1条件-
网版印刷是使用美浓集团公司制造的WHT-3型与刮刀No.4(黄色)。在试样No.103中,使用上述所制备的溶解液1来代替将CP-48S-A液、CP-48S-B液(均为富士胶卷股份有限公司制造)、以及纯水以质量比达到1∶1∶1的方式混合而成的溶液,并通过AronA-20L(东亚合成股份有限公司制造)来使该溶解液1增稠,从而制成溶解液。
溶解银纳米线的溶解液的黏度在25℃下为31,000mPa·s。再者,黏度的测定是利用布氏黏度计来进行。
<试样No.121的制作>
在试样No.102中,将非水溶性聚合物(1)替换成作为非水溶性聚合物(2)的聚甲基丙烯酸甲酯(和光纯药工业公司制造,SP值为18.5MPa1/2),并将涂布溶剂的一半的体积替换成THF(四氢呋喃,和光纯药工业公司制造),除此以外,以与试样No.102相同的方式制成导电膜。
以与试样No.103相同的方式对所获得的导电膜进行L/S=100μm/20μm的条纹状的图案化处理。通过以上方法制成试样No.121的导电膜21。
继而,如以下般对试样No.101~试样No.121的图案化处理后的导电膜1~导电膜21的各种特性进行评价。将结果示于表2。
<导电膜的透过率的测定>
针对所获得的图案化处理后的各导电膜,使用岛津制作所制造的UV-2550测定400nm~800nm的透过率。
<导电膜的表面电阻的测定>
针对所获得的图案化处理后的各导电膜,使用表面电阻计(三菱化学股份有限公司制造,Loresta-GPMCP-T600)测定表面电阻。
<导电膜的雾值的测定>
针对所获得的图案化处理后的各导电膜,使用加德纳(Gardner)公司制造的Haze-gardPlus测定雾值(%)。
<导电膜的耐久性的评价>
进行湿热经时试验作为耐久性的评价。使所获得的图案化处理后的各导电膜在温度80℃、湿度85%RH下经过250小时后,使用表面电阻计(三菱化学股份有限公司制造,Loresta-GPMCP-T600)测定表面电阻(Ω/□),根据下述式求出电阻变化率,并以下述基准进行评价。
电阻变化率(%)=[R1(经时后表面电阻)/R0(经时前表面电阻)]×100
[评价基准]
「1」:电阻变化率为300%以上,实用上有问题的级别
「2」:电阻变化率为200%以上、未满300%,实用上有问题的级别
「3」:电阻变化率为150%以上、未满200%,实用上有问题的级别
「4」:电阻变化率为110%以上、未满150%,实用上无问题的级别
「5」:电阻变化率未满110%,实用上无问题的级别
<可挠性>
使所获得的各导电膜的已赋予导电层的面成为外侧,将其卷绕于直径为9mm的金属棒上,并静置15秒。利用表面电阻计(三菱化学股份有限公司制造,Loresta-GPMCP-T600)测定卷绕前后的各样品的表面电阻,根据下述式求出电阻变化率,并以下述基准进行评价。再者,电阻变化率的数字越大,表示可挠性越优异。
电阻变化率(%)=(卷绕后的表面电阻/卷绕前的表面电阻)×100
[评价基准]
「1」:电阻变化率为300%以上,实用上有问题的级别
「2」:电阻变化率为150%以上、未满300%,实用上有问题的级别
「3」:电阻变化率为130%以上、未满150%,实用上无问题的级别
「4」:电阻变化率为115%以上、未满130%,实用上无问题的级别
「5」:电阻变化率未满115%,实用上无问题的级别
<绝缘性>
针对所获得的各导电膜,使用电阻器(三菱化学股份有限公司制造,Loresta-GPMCP-T600)测定图案化部位的非导电部的表面电阻。实际的测定是以在探针前端部安装铜线,而亦可在图案细部测定表面电阻的方式改造装置来进行测定。评价基准如下。再者,分辨率的数字越大,表示越优异。
[评价基准]
「1」:表面电阻未满104,作为非导电部而制作的部位的导电性高,实用上有问题的级别
「2」:表面电阻为104Ω/□以上、未满105Ω/□,作为非导电部而制作的部位的导电性高,实用上有问题的级别
「3」:表面电阻为105Ω/□以上、未满106Ω/□,可确认作为非导电部而制作的部位的导电性,但实用上无问题的级别
「4」:表面电阻为106Ω/□以上、未满107Ω/□,可确认作为非导电部而制作的部位的导电性,但实用上无问题的级别
「5」:表面电阻为107Ω/□以上(装置上显示为O.L.),大体上无法确认作为非导电部而制作的部位的导电性,实用上无问题的级别
<分辨率的评价>
根据与所获得的各导电膜相同的方法,制作L(线)/S(间隙)=100μm/30μm的图案,并利用光学显微镜观察图案化部位的导电部的粗细。评价基准如下。再者,分辨率的数字越大,表示越优异。
[评价基准]
「1」:导电部未满60μm、或115μm以上(实质上无法与邻接线加以区分),实用上有问题的级别
「2」:导电部未满70μm、或112μm以上,实用上有问题的级别
「3」:导电部未满80μm、或110μm以上,实用上无问题的级别
「4」:导电部未满90μm、或108μm以上,实用上无问题的级别
「5」:导电部未满94μm、或106μm以上,实用上无问题的级别
<脱气泡的评价>
根据与所获得的各导电膜相同的方法,制作L(线)/S(间隙)=100μm/30μm的图案,切成10cm×10cm的正方形后,使用手动辊(一进产业(IssinIndustry)股份有限公司制造,W-130),在25℃、湿度55%RH环境下将其与光学黏着剂(凡纳克(Panac)公司制造,PD-S1)加以黏合。以目视测定各导电膜内的7cm×7cm内的气泡数。评价基准如下。再者,脱气泡的数字越大,表示越优异。
[评价基准]
「1」:气泡为15个以上,实用上有问题的级别
「2」:气泡为10个以上、未满15个,实用上有问题的级别
「3」:气泡为5个以上、未满10个,实用上无问题的级别
「4」:气泡为2个以上、未满5个,实用上无问题的级别
「5」:气泡未满2个,实用上无问题的级别
<图案的边缘部的直线性>
作为图案的边缘部的直线性,制作L(线)/S(间隙)=100μm/40μm的图案,利用光学显微镜观察图案的线宽度的10个部位的宽度,并求出最大宽度与最小宽度的差。该差越小,表示直线性越高,蚀刻特性越良好。此处,最大宽度是指自可由光学显微镜辨认的纳米线(只要有1根)的前端至图案线的相反侧的纳米线的前端为止。最小宽度是指可辨认的最小的宽度。再者,试样No.119因图案部位亦溶解,故无法评价。
在制作试样No.120的导电膜时,将溶解液1的pH变更为5.7、5.9、6.3及6.5,除此以外,以与制作试样No.120的导电膜相同的方式分别制作导电膜。在此情况下,与试样No.120相同,图案形成为所期望的形状,其误差处于±1μm以内,图案的处理时间亦未变长,另外,透明性亦未变差。
在制作试样No.120的导电膜时,将溶解液1的黏度变更为10,000mPa·s、20,000mPa·s、50,000mPa·s、及70,000mPa·s,除此以外,以与制作试样No.120的导电膜相同的方式分别制作导电膜。在此情况下,当进行网版印刷时,将溶解液不发生堵塞地印刷于导电膜上,另外,与试样No.120相同,图案的分辨率亦变得优良。
(实例2)
-触控面板的制作-
可知当使用利用试样No.103的导电膜所制作的触控面板时,可制作如下的触控面板,该触控面板的辨认性因透过率的提升而优良,且对于由空手、戴着手套的手、指示工具中的至少一个所进行的文字等的输入或画面操作的应答性因导电性的提升而优良。再者,触控面板包括所谓的触控传感器及触摸板。
当制作触控面板时,可使用『最新触控面板技术』(2009年7月6日发行铁克诺时代(TechnoTimes)股份有限公司);三谷雄二监修,“触控面板的技术与开发”,CMC出版(CMCPublishing)(2004,12);2009国际平面显示器展专题讨论T-11(FPDInternational2009ForumT-11)演讲教材;赛普拉斯半导体公司操作说明书AN2292(CypressSemiconductorCorporationApplicationNoteAN2292)等中所记载的公知的方法。
(实例3)
<集积型太阳能电池的制作>
-非晶太阳能电池(Superstrate型)的制作-
在玻璃基板上形成试样No.103的导电膜。通过等离子体CVD法在导电膜的上部形成厚度约为15nm的p型,在上述p型的上部形成厚度约为350nm的i型,在上述i型的上部形成厚度约为30nm的n型非晶硅,在上述n型非晶硅的上部形成厚度为20nm的添加镓的氧化锌层作为背面反射电极,在上述添加镓的氧化锌层的上部形成厚度为200nm的银层,从而制成光电转换元件。
(实例4)
<集积型太阳能电池的制作>
-CIGS太阳能电池(Substrate型)的制作-
通过直流磁控溅镀法在玻璃基板上形成厚度为500nm左右的钼电极,通过真空蒸镀法在上述电极的上部形成厚度约为2.5μm的作为黄铜矿系半导体材料的Cu(In0.6Ga0.4)Se2薄膜,通过溶液析出法在上述Cu(In0.6Ga0.4)Se2薄膜的上部形成厚度约为50nm的硫化镉薄膜,在上述硫化镉薄膜的上部形成试样No.103的导电膜,通过直流磁控溅镀法在该导电膜的上部形成厚度约为100nm的添加硼的氧化锌薄膜(透明导电层),从而制成光电转换元件。
<太阳能电池特性(转换效率)的评价>
对所制作的各太阳能电池照射AM1.5、100mW/cm2的模拟太阳光,藉此测定太阳能电池特性(转换效率)。将结果示于表3。
[表3]
转换效率(%)
实施例3 9
实施例4 10
产业上的可利用性
本发明的导电膜因可显著改善绝缘性、透过性高、电阻低、耐久性及可挠性得到提升、可简单地实现图案化,故广泛地应用于例如触控面板、显示器用抗静电膜、电磁波屏蔽、有机或无机EL显示器用电极、电子纸、软性显示器用电极、软性显示器用抗静电膜、太阳能电池、其他各种组件等。

Claims (25)

1.一种导电膜的制造方法,其是制造含有导电性纤维及聚合物的导电膜的方法,其特征在于包括:
将溶解所述导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至所述导电膜上的溶解液赋予步骤,其中溶解所述导电性纤维的所述溶解液为漂白定影液、强酸、过氧化氢水中的任一种,且所述溶解液的黏度在25℃下为5mPa·s~300,000mPa·s。
2.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中所述漂白定影液含有铁(III)的有机络合物及硫酸盐。
3.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中每1L所述漂白定影液的铁(III)的有机络合物的含量为0.05摩尔~3摩尔。
4.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中所述漂白定影液的pH为5.7~6.5。
5.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中被赋予呈图案状的部分成为非导电部。
6.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中所述导电膜中的所述导电性纤维的含量(A)与所述导电膜中的所述聚合物的含量(B)的质量比(A/B)为0.2~3.0。
7.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中溶解导电性纤维的溶解液的黏度在25℃下为10,000mPa·s~300,000mPa·s。
8.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中在所述溶解液赋予步骤的后段,还包括喷淋水的水洗步骤。
9.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中通过网版印刷来进行溶解所述导电性纤维的所述溶解液的图案状的赋予。
10.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中通过喷墨印刷来进行溶解所述导电性纤维的所述溶解液的图案状的赋予。
11.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中通过浸渍在溶解槽内来进行溶解所述导电性纤维的所述溶解液的图案状的赋予。
12.根据权利要求1所述的导电膜的制造方法,其中溶解所述导电性纤维的所述溶解液具有将所述导电性纤维氧化的作用。
13.一种导电膜,其含有导电性纤维,其特征在于:
将溶解所述导电性纤维的溶解液呈图案状地赋予至所述导电膜上,且所述被赋予的部分成为非导电部,其中溶解所述导电性纤维的所述溶解液为漂白定影液、强酸、过氧化氢水中的任一种,且所述溶解液的黏度在25℃下为5mPa·s~300,000mPa·s。
14.根据权利要求13所述的导电膜,其中所述导电性纤维为金属纳米线。
15.根据权利要求14所述的导电膜,其中所述金属纳米线是主要含有银的金属纳米线、或者是含有银与银以外的金属的合金的金属纳米线。
16.根据权利要求13所述的导电膜,其中所述导电性纤维的平均短轴长度为150nm以下。
17.根据权利要求13所述的导电膜,其中所述导电性纤维的含量为0.005g/m2~0.5g/m2
18.根据权利要求13所述的导电膜,其还包括聚合物,所述导电性纤维的含量(A)与所述聚合物的含量(B)的质量比(A/B)为0.2~3.0。
19.根据权利要求13所述的导电膜,其还包括SP值为18MPa1/2~30MPa1/2的非水溶性聚合物。
20.根据权利要求19所述的导电膜,其中所述非水溶性聚合物为具有乙烯性不饱和基的聚合物。
21.根据权利要求20所述的导电膜,其中所述乙烯性不饱和基为(甲基)丙烯酰基。
22.一种图案化方法,其特征在于:将含有铁(III)的有机络合物及硫酸盐,且25℃下的黏度为10,000mPa·s~300,000mPa·s的溶解液呈图案状地网版印刷在含有金属纳米线的导电膜上。
23.根据权利要求22所述的图案化方法,其中所述溶解液的pH为5.7~6.5。
24.一种触控面板,其特征在于:使用含有导电性纤维的导电膜,所述导电膜是将溶解所述导电性纤维的所述溶解液呈图案状地赋予至所述导电膜上,且被赋予的部分成为非导电部的导电膜,其中溶解所述导电性纤维的所述溶解液为漂白定影液、强酸、过氧化氢水中的任一种,且所述溶解液的黏度在25℃下为5mPa·s~300,000mPa·s。
25.一种太阳能电池,其特征在于:使用含有导电性纤维的导电膜,所述导电膜是将溶解所述导电性纤维的所述溶解液呈图案状地赋予至所述导电膜上,且被赋予的部分成为非导电部的导电膜,其中溶解所述导电性纤维的所述溶解液为漂白定影液、强酸、过氧化氢水中的任一种,且所述溶解液的黏度在25℃下为5mPa·s~300,000mPa·s。
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