JP2001131485A - 透明導電性膜形成用塗料及び透明導電性膜 - Google Patents
透明導電性膜形成用塗料及び透明導電性膜Info
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Abstract
少量の導電性成分の添加にも拘わらず従来の透明導電性
膜の導電性と同等乃至同等以上の導電性を有する透明導
電性膜を形成する透明導電性膜形成用塗料および該透明
導電性膜形成用塗料を用いて形成された透明導電性膜を
提供することを課題とする。 【解決手段】 1次粒子径が 100nm以下の導電性酸
化物微粉末と、該導電性酸化物微粉末の易分散性低沸点
溶媒と、前記導電性酸化物微粉末の難分散性高沸点溶媒
と、バインダーとを少なくとも含有するように構成す
る。
Description
用塗料及び透明導電性膜に関するものである。さらに詳
しく述べるならば、ディスプレイ装置の表示面、その表
面カバー材料、窓ガラス、ショーウィンドガラス、計器
のカバー材料、クリーンルームの床材・壁材、および半
導体の包装材料等のように、静電気帯電防止効果や電磁
波遮蔽効果を必要とする透明材料表面の塗装に有用な透
明導電性膜形成用塗料、および、この塗料を透明な皮膜
に塗布して得られる透明導電性膜に関するものである。
示部のガラス基材あるいはクリーンルーム床材や壁材の
プラスチック基材をはじめとするガラス及びプラスチッ
ク基材は、静電気障害を防止するために帯電防止処理を
必要としている。特に、CRT表示装置の画像表示部、
液晶の画像表示部、計器のカバー材料等の光学部材の帯
電防止処理用の導電性膜には、光学部材の色調を失うこ
となく帯電防止機能を付与するために、全光線透過率 8
0 %以上、ヘーズ値 5%以下の高い透明性と、表面抵抗
9×1011Ω/□以下の導電性が必要とされている。
ガラス等の透明基材の表面に透明であり、かつ導電性の
被膜を形成する方法がある。この透明導電性膜を形成す
る材料には、1次粒径が 1〜100 nmのアンチモンドー
プ酸化錫微粉末を含み、その他バインダーと分散媒とを
含む透明導電性膜形成用塗料が用いられている。
においては、安定した導電性が得られるものの、全光線
透過率 80 %以上、ヘーズ値 5%以下の優れた透明性を
得ることが困難で、前記光学部材に帯電防止処理用の導
電性膜を形成するには、透明性が不十分であった。
における前記問題点を解消するためのものであり、その
ための課題は、透明材料表面上に、透明性に優れ、しか
も少量の導電性成分の添加にも拘わらず従来の透明導電
性膜の導電性と同等乃至同等以上の導電性を有する透明
導電性膜を形成するのに有用な透明導電性膜形成用塗料
および該透明導電性膜形成用塗料を用いて形成された透
明導電性膜を提供することにある。
うにするため、本発明の請求項1に係る透明導電性膜形
成用塗料は、1次粒子径が 100nm以下の導電性酸化物
微粉末と、前記導電性酸化物微粉末の易分散性低沸点溶
媒と、前記導電性酸化物微粉末の難分散性高沸点溶媒
と、バインダーとを少なくとも含有することを特徴とす
る。ここに、請求項2に係る透明導電性膜形成用塗料で
は、前記導電性酸化物微粉末は、酸化錫微粉末、アンチ
モンドープ酸化錫微粉末、酸化インジウム微粉末、錫ド
ープ酸化インジウム微粉末のいずれかであることを特徴
とする。さらに、請求項3に係る透明導電性膜形成用塗
料では、前記導電性酸化物微粉末は、1次粒子径が 1〜
10 nm、2次粒子径が 20 〜150 nmであることを特
徴とする。
膜は、前記の透明導電性膜形成用塗料を用いて形成され
た網目状開口部を有する透明導電層を少なくとも1層有
することを特徴とする。ここに、請求項5に係る透明導
電性膜では、前記透明導電性膜は、全光線透過率 80 %
以上、ヘーズ値 5%以下の高い透明性と、表面抵抗 9×
1011Ω/□以下の高い導電性を有するものであることを
特徴とする。
を更に詳述する。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のものであり、特に指定がな
い限り、発明の内容を限定するものではない。
態の透明導電性膜形成用塗料は、1次粒子径が 100nm
以下の導電性酸化物微粉末と、前記導電性酸化物微粉末
の易分散性低沸点溶媒と、前記導電性酸化物微粉末の難
分散性高沸点溶媒と、前記2種類の溶媒に溶解したバイ
ンダーとを少なくとも含有してなる。
明導電性膜形成用塗料中に含まれる少なくとも2種類の
溶媒のうちの他の溶媒よりも前記導電性酸化物微粉末が
分散しやすい溶媒を意味し、「難分散性」溶媒とは、前
記の透明導電性膜形成用塗料中に含まれる少なくとも2
種類の溶媒のうちの他の溶媒よりも前記導電性酸化物微
粉末が分散しにくい溶媒を意味する。また、「低沸点」
溶媒とは、前記の透明導電性膜形成用塗料中に含まれる
少なくとも2種類の溶媒のうちの他の溶媒よりも沸点が
低い溶媒を意味し、「高沸点」溶媒とは、前記の透明導
電性膜形成用塗料中に含まれる少なくとも2種類の溶媒
のうちの他の溶媒よりも沸点が高い溶媒を意味する。そ
して、前記の「低沸点」溶媒と、前記の「高沸点」溶媒
とは、沸点の温度差が 30 ℃以上であることが好まし
い。
粒子径が 100nm以下であって、透明性、導電性に優れ
る酸化物微粉末であれば特に制限されるものではない
が、例えば、酸化錫微粉末、アンチモンドープ酸化錫
(以下、ATOと略記する)微粉末、酸化インジウム微
粉末、錫ドープ酸化インジウム微粉末のいずれか、特に
ATO微粉末が透明性、導電性に優れるため、好適に用
いられる。また、前記導電性酸化物微粉末は、1次粒子
径が 1〜 10 nm、2次粒子径が20 〜150 nmである
ことが好ましく、1次粒子径、2次粒子径がこの範囲内
の導電性酸化物微粉末を用いると導電性、透明性が共に
優れた透明導電性膜が容易に形成されやすい。
次粒子同士の接触点の数が増えるため接触抵抗が大きく
なり、その結果、導電性が低下し、かつ粒子が凝集しや
すくなって、塗料中において上記範囲内の2次粒子を形
成することができない。また、一次粒径が 10 nm以上
であると、得られる導電性膜の透明性が低下して、全光
線透過率 80 %以上、ヘーズ値5%以下の透明性を得る
ことは難しくなる。なお、前記の酸化物微粉末は、各種
の表面処理、例えば親水性化処理、非親水性化処理が施
されたものであってもよく、この表面の処理状況に応じ
て、以下に詳述するように、用いる溶媒の組み合わせを
適宜選択する必要がある。
媒」の具体例は、上述のとおり用いる導電性酸化物微粉
末の表面状態により、相違する。即ち、用いる導電性酸
化物微粉末が親水性の微粉末であるときは、前記導電性
微粉末の易分散性低沸点溶媒として、例えば、水(沸点
100℃)、メタノール(沸点 65 ℃)、エタノール(沸
点 78 ℃)、2−プロパノール(沸点 82 ℃)、1−プ
ロパノール(沸点 97 ℃)等を例示することができる。
性の微粉末であるときは、前記導電性微粉末の易分散性
低沸点溶媒として、例えば、アセトン(沸点 56 ℃)、
メチルエチルケトン(沸点 80 ℃)、メチルイソブチル
ケトン(沸点 116℃)、ジエチルケトン(沸点 102
℃)、テトラヒドロフラン(沸点 66 ℃)、ギ酸メチル
(沸点 32 ℃)、ギ酸エチル(沸点 54 ℃)、酢酸メチ
ル(沸点 58 ℃)、酢酸エチル(沸点 77 ℃)等を例示
することができる。
媒」の具体例も、用いる導電性酸化物微粉末の表面状態
により、相違する。即ち、用いる導電性酸化物微粉末が
親水性の微粉末であるときは、前記導電性微粉末の難分
散性高沸点溶媒として、例えば、1−エトキシ−2−プ
ロパノール(沸点 132℃)、1−メトキシ−2−プロパ
ノール(沸点 120℃)、2−メトキシエチルアセタート
(沸点 145℃)、2−エトキシエチルアセタート(沸点
156℃)、2−ブトキシエチルアセタート(沸点 191
℃)、テトラヒドロフルフリルアルコール(沸点 178
℃)、炭酸プロピレン(沸点 242℃)、N,N―ジメチ
ルホルムアミド(沸点 153℃)、N―メチルホルムアミ
ド(沸点 180℃)、N―メチルピロリドン(沸点 202
℃)、2−エトキシエタノール(沸点 136℃)、2−ブ
トキシエタノール(沸点 170℃)等を例示することがで
きる。
性の微粉末であるときは、前記導電性微粉末の難分散性
高沸点溶媒として、例えば、トルエン(沸点 110℃)、
キシレン(沸点 138〜144 ℃)、エチルベンゼン(沸点
136℃)、イソホロン(沸点215℃)、シクロヘキサノ
ン(沸点 156℃)、2−エトキシエタノール(沸点 136
℃)、2−ブトキシエタノール(沸点 170℃)等を例示
することができる。
ンダーとしては、耐久性に優れた被膜を形成し得るもの
であれば特に制限されるものではなく、例えば、メタク
リル樹脂等のアクリル系樹脂、ポリアセチレン系樹脂、
メラミン樹脂等のアミノ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポ
リイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエチレ
ン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹
脂、アルキッド樹脂等のポリエステル系樹脂、エポキシ
系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ABS系樹脂、ポリアミ
ンスルフォン樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、塩化
ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポ
リビニルアルコール樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系
樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリピロール系樹
脂、紫外線硬化樹脂、ジアセチルセルロースおよびトリ
アセチルセルロース等のセルロース誘導体等を例示する
ことができ、これらのバインダーを1種又は2種以上用
いることができる。
前記の各成分の配合割合も、特に制限されるものでな
く、例えば、前記導電性酸化物微粒子が 0.6〜 12 重量
%、前記バインダーが 1〜 25 重量%、前記の少なくと
も2種の溶媒が残部となる配合割合を例示できる。そし
て、この配合割合内の透明導電性膜形成用塗料を用いる
と、表面抵抗値 9×1011Ω/□以下、全光線透過率 80
%以上、ヘーズ値 5%以下の、特に前記導電性酸化物微
粉末としてATO微粉末を用いた場合には表面抵抗値 1
×106 〜 9×1011Ω/□、全光線透過率 85 %以上、ヘ
ーズ値 0.5%以下の透明導電性膜を容易に得ることがで
きる。
ち、「前記導電性微粉末の易分散性低沸点溶媒」と「前
記導電性微粉末の難分散性高沸点溶媒」との配合割合
は、重量比で 95 :5 〜 60 : 40 であることが、塗料
中において前記の導電性酸化物微粉末が粒子径 20 〜15
0 nmの2次粒子を形成しやすく、導電性、透明性が共
に優れる他、塗料の分散安定性、易塗工性に優れる等の
理由により好適である。
膜形成用塗料は、前記の導電性酸化物微粉末と、前記の
導電性微粉末の易分散性低沸点溶媒と、前記の導電性微
粉末の難分散性高沸点溶媒と、前記のバインダー、その
他必要に応じて、分散剤、粘度調整剤、表面改質剤等の
添加剤を添加・混合し、適宜公知の方法にて塗料化する
ことにより製造される。この際、前記の導電性微粉末の
易分散性低沸点溶媒と、前記の導電性微粉末の難分散性
高沸点溶媒の他に、第3の溶媒を適宜添加しても支障は
ない。
用塗料を、ガラス及びプラスチックなどの基材表面に塗
布し、乾燥し、硬化させて、基材表面に皮膜を形成する
ことにより、網目状開口部を有する透明導電性膜を得る
ことができる。ここに、基材の表面に前記の透明導電性
膜形成用塗料を塗布するには、公知の方法が使用でき、
例えばスピンコーティング、ディップコーティング、ス
プレーコーティング、フローコーティング、バーコーテ
ィング、グラビアコーティングなどが挙げられる。前記
の乾燥温度は特に制限されず、用いる溶媒が揮発する温
度であればよい。
成された透明導電性膜が優れた透明性、導電性を共に備
える理由は必ずしも明確ではないが、次のように考えら
れる。即ち、前記の透明導電性膜形成用塗料を用いて形
成された塗布膜を乾燥させると、まず、前記導電性微粉
末の易分散性低沸点溶媒の揮発が起こり、その結果、導
電性酸化物微粉末の緩やかな網目状の凝集が起こり、こ
の凝集体が網目構造を保持したまま、前記難分散性高沸
点溶媒の揮発が進行するに従って基板上にバインダー成
分により固着され、図1(TEM写真、50万倍)に示
されるような網目状の開口部を有する透明導電性膜が形
成される。その結果、少量の導電性成分にも拘わらず良
好な導電性パスが形成され、しかも前記の網目状の開口
部により良好な透明性が達成される。
る。 「試験例」導電性酸化物微粉末として一次粒子径 3〜8
nmのATO微粉末(非親水性、住友大阪セメント
(株)製) 0.01 gを、溶剤としてメチルエチルケト
ン、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノン、トルエ
ン 5.0gにそれぞれ分散させて、2次粒子径をレーザ回
析法を用いて測定することにより、これらの各溶媒中に
おけるATO微粉末の分散性を調べた。その結果を表1
に示した。
験例に使用したATO微粉末を 0.20 g、このATO微
粉末の易分散性低沸点溶剤としてメチルエチルケトンを
17.00g、前記ATO微粉末の難分散性高沸点溶剤とし
てシクロヘキサノンを 2.00 g、バインダーとしてポリ
エステル樹脂(ユニチカ(株)製、商品名エリテール)
0.80 gを混合し、超音波分散機を用いて分散させて実
施例1の透明導電性膜形成用塗料を得た。
末の2次粒子径をレーザ回析法(大塚電子(株)製、PH
OTON CORRELATOR LPA −3000)を用いて測定した。その
結果を表2に示した。この実施例1の透明導電性膜形成
用塗料を、バーコータ(#7)によりポリエチレンテレ
フタレートフィルム上に室温下で塗布し、 100℃の温度
下で 10 分間乾燥して、透明導電性膜を形成した。
率、ヘーズ値、表面抵抗値をそれぞれ次の方法又は装置
により測定し、その結果を表2に示した。 全光線透過率:東京電色(株)製、HAZE METER MODEL T
C-H3DPK ヘーズ値 : 同上 表面抵抗値 :三菱化学(株)製、Loresta IP また、この透明導電性膜の膜構造を電子顕微鏡を用いて
観察したところ多数の網目状開口部が形成されていた。
ケトン、シクロヘキサノン、及びバインダーの配合量
を、それぞれ 2.40 g、 12.00g、 2.00 g、 3.60 g
とした他は、実施例1に準じて、実施例2の透明導電性
膜形成用塗料を得た。この透明導電性塗料中での前記A
TO微粉末の2次粒子径を実施例1に準じて測定した。
その結果を表2に示した。この実施例2の透明導電性膜
形成用塗料を用い、実施例1に準じて透明導電性膜を形
成した。そして、この透明導電性膜の全光線透過率、ヘ
ーズ値、表面抵抗値を実施例1に準じて測定し、その結
果を表2に示した。また、この透明導電性膜の膜構造を
電子顕微鏡を用いて観察したところ多数の網目状開口部
が形成されていた。
クロヘキサノンの配合量を、それぞれ 13.00g、6.00
gとした他は、実施例1に準じて、実施例3の透明導電
性膜形成用塗料を得た。この透明導電性塗料中での前記
ATO微粉末の2次粒子径を実施例1に準じて測定し
た。その結果を表2に示した。この実施例3の透明導電
性膜形成用塗料を用い、実施例1に準じて透明導電性膜
を形成した。そして、この透明導電性膜の全光線透過
率、ヘーズ値、表面抵抗値を実施例1に準じて測定し、
その結果を表2に示した。また、この透明導電性膜の膜
構造を電子顕微鏡を用いて観察したところ多数の網目状
開口部が形成されていた。
エチルケトンのみを用いた他は、実施例1に準じて、比
較例1の透明導電性膜形成用塗料を得た。この透明導電
性塗料中での前記ATO微粉末の2次粒子径を実施例1
に準じて測定した。その結果を表2に示した。この比較
例1の透明導電性膜形成用塗料を用い、実施例1に準じ
て透明導電性膜を形成した。そして、この透明導電性膜
の全光線透過率、ヘーズ値、表面抵抗値を実施例1に準
じて測定し、その結果を表2に示した。この透明導電性
膜の膜構造を電子顕微鏡を用いて観察したところ、網目
状の開口部の形成は認められなかった。
ヘキサノンのみを用いた他は実施例1に準じて比較例2
としての透明導電性膜形成用塗料の製造を試みたが、前
記ATOの凝集体が生成して沈降し、塗料化することが
できなかった。
明導電性膜形成用塗料では、1次粒子径が 100nm以下
の導電性酸化物微粉末と、前記導電性酸化物微粉末の易
分散性低沸点溶媒と、前記導電性酸化物微粉末の難分散
性高沸点溶媒と、バインダーとを、少なくとも含有した
ことにより、少ない導電性成分の添加にも拘わらず優れ
た導電性を有し、しかも透明性にも優れた透明導電性膜
を形成し得る透明導電性膜形成用塗料を得ることができ
る。
は、前記導電性酸化物微粉末が、酸化錫微粉末、アンチ
モンドープ酸化錫微粉末、酸化インジウム微粉末、錫ド
ープ酸化インジウム微粉末のいずれかであるから、優れ
た透明性および導電性を付与することができる。請求項
3に係る透明導電性膜形成用塗料では、前記導電性酸化
物微粉末が、1次粒子径が 1〜 10 nm、2次粒子径が
20 〜150 nmであるから、透明性および導電性がとも
に優れた膜を得ることができる。
求項1記載の透明導電性膜形成用塗料を用いて形成され
た網目状開口部を有する透明導電層を少なくとも1層有
することにより、少量の導電性成分であるにもかかわら
ず良好な導電性パスが形成され、網目状開口部により良
好な透明性を得ることができる。これにより、請求項1
記載の透明導電性膜形成用塗料を、ガラス、プラスチッ
ク等の基材表面に塗布し、乾燥後、硬化させて、基材表
面に透明導電性膜を形成させると、網目状開口部を有
し、例えば全光線透過率 80 %以上、ヘーズ値 0.5%以
下の透明性と、表面抵抗値 9×1011Ω/□以下の導電性
を有する優れた透明導電性膜が得られ、ディスプレイ装
置の表示面、その表面カバー材料、窓ガラス、ショーウ
ィンドガラス、計器のカバー材料、クリーンルームの床
材・壁材、および半導体の包装材料等のように、静電気
帯電防止効果や電磁波遮蔽効果を必要とする透明材料表
面に有用な透明導電性膜を形成できて、透明導電性膜の
利用範囲を拡大することができる。
透過率 80 %以上、ヘーズ値 5%以下、表面抵抗 9×10
11Ω/□以下であるから、高い導電性および高い透明性
を合わせ持つ膜を得ることができる。
ME写真である。
Claims (5)
- 【請求項1】1次粒子径が 100nm以下の導電性酸化物
微粉末と、該導電性酸化物微粉末の易分散性低沸点溶媒
と、前記導電性酸化物微粉末の難分散性高沸点溶媒と、
バインダーとを少なくとも含有することを特徴とする透
明導電性膜形成用塗料。 - 【請求項2】前記導電性酸化物微粉末は、酸化錫微粉
末、アンチモンドープ酸化錫微粉末、酸化インジウム微
粉末、錫ドープ酸化インジウム微粉末のいずれかである
ことを特徴とする請求項1記載の透明導電性膜形成用塗
料。 - 【請求項3】前記導電性酸化物微粉末は、1次粒子径が
1〜 10 nm、2次粒子径が 20 〜150 nmであること
を特徴とする請求項1記載の透明導電性膜形成用塗料。 - 【請求項4】請求項1記載の透明導電性膜形成用塗料を
用いて形成された網目状開口部を有する透明導電層を少
なくとも1層有することを特徴とする透明導電性膜。 - 【請求項5】全光線透過率 80 %以上、ヘーズ値 5%以
下、表面抵抗 9×1011Ω/□以下であることを特徴とす
る請求項4記載の透明導電性膜。
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