JP2004179139A - Conductive particles and conductive adhesive material containing it and paint for forming transparent conductive film, and transparent conductive film as well as display device using it - Google Patents

Conductive particles and conductive adhesive material containing it and paint for forming transparent conductive film, and transparent conductive film as well as display device using it Download PDF

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秀樹 温井
Noboru Kinoshita
暢 木下
Yosuke Takeda
洋介 竹田
Ryosuke Nakamura
亮輔 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide conductive particles, in which environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, ultraviolet resistance or the like has been improved, a conductive adhesive material containing these conductive particles, a coating for forming a transparent conductive film, the transparent conductive film obtained by applying this coating for forming the transparent conductive film, and a display device in which this transparent conductive film is formed on a display face. <P>SOLUTION: As for these conductive particles, on the surface of metal particles 1, a covered layer 2 composed of oxides is formed. These conductive particles are not only superior in transparency, conductivity, antistaticity, and electromagnetic wave shielding property by having the covered layer composed of oxides formed on the surface of the metal particle, but also superior in the environment resistance improved such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐酸性、耐塩水性等の耐環境性に優れるとともに導電性に優れた導電性粒子とそれを含有する導電性接着材料及び透明導電膜形成用塗料及びそれを用いた透明導電膜並びに表示装置に関し、更に詳しくは、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、陰極線管(CRT)等の各種表示装置の表示面、建造物等の窓ガラス、自動車のフロントガラス等の各種窓材等に好適に用いられ、優れた帯電防止効果、電磁波遮蔽効果を有し、しかも耐酸性、耐塩水性等の耐環境性に優れた透明性の導電膜を形成することが可能な透明導電膜形成用塗料に用いて好適な導電性粒子、この導電性粒子を含有することで耐酸性、耐塩水性等の耐環境性に優れるとともに導電性に優れた導電性接着材料、上記の導電性粒子を含有する透明導電膜形成用塗料、この透明導電膜形成用塗料を用いた透明導電膜、この透明導電膜を備えた表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ等の各種平面ディスプレイ、あるいは陰極線管(CRT)等においては、その表示面に帯電防止機能、電磁波遮蔽機能等を付与するために、帯電防止性能及び電磁波遮蔽性能に優れた透明導電膜形成用塗料を表示面に塗布して透明導電膜を形成することが行われている。
一方、建築物等の窓ガラス、自動車のフロントガラス等の各種窓材等においては、赤外線遮蔽機能、電磁波遮蔽機能等を付与するために、赤外線遮蔽性能及び電磁波遮蔽性能に優れた透明導電膜形成用塗料を表示面に塗布して透明導電膜を形成することが行われている。
また、エレクトロニクスの飛躍的進歩に伴って、各種の導電性接着材料が提案され各種の電子機器・電子部品・電子回路・光回路などに使用されている。
【0003】
通常用いられる透明導電膜形成用塗料としては、銀(Ag)、金(Au)、ルテニウム(Ru)、パラジウム(Pd)等の金属微粒子を、溶剤及びバインダーを含む基剤中に分散させた塗料が用いられている。
この透明導電膜形成用塗料においては、帯電防止性能、電磁波遮蔽性能、赤外線遮蔽性能等の諸特性は、含有する金属微粒子の組成、粒径、分散性等を制御することで、所望の特性を発現するようになっている。
この透明導電膜形成用塗料に用いられる導電性粒子としては、例えば、Ag微粒子、Pd微粒子等の貴金属微粒子を少なくとも2種、あるいはAg−Pd系等の貴金属合金微粒子を含むもの(例えば、特許文献1参照)、金属微粒子の上に硫化金属からなる被膜が形成されたもの(例えば、特許文献2参照)等が提案されている。
【0004】
【特許文献1】
特許出願再公表第WO97/48107号公報
【特許文献2】
特開平10−204336号公報(第3−5頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の透明導電膜形成用塗料に使用される導電性粒子は、例えば、金属微粒子としてAg微粒子を用いた場合、製造コストは安くできるものの、Ag微粒子自体が酸や塩水により腐食され易いという問題点があった。そのため、Ag微粒子を用いて作成された塗料も、耐酸性、耐塩水性等の耐環境性が悪く、したがって、耐環境性が要求されるものに対しては用いることができないという問題点があった。
また、金属微粒子としてAu、Ru、Pd等の微粒子を用いた場合、これらの微粒子は酸や塩水に対して優れた耐性を有するものであるから、これらを用いて作成された塗料も、耐酸性、耐塩水性等の耐環境性が良好なものではあるが、これらの金属微粒子は、上記のAg、Cu、Ni等と比較して高価格となるため、製造コストが高くなるという問題点があった。
【0006】
そこで、Ag微粒子の耐酸性、耐塩水性等の耐環境性を改善するために、Ag微粒子とPd微粒子との混合粉を用いたAg−Pd系透明導電膜形成用塗料、あるいはAg−Pd合金微粒子を用いたAg−Pd合金系透明導電膜形成用塗料等が提案されているが、これらの塗料においても耐酸性、耐塩水性等の耐環境性の改善には不十分なものであった。
さらに、金属微粒子を主成分とする透明導電膜形成用塗料を用いて形成される透明導電膜は、ガラス等の基材との密着性がほとんど無いか、あるいは極めて弱いため、前記基材と透明導電膜との間の密着性が弱く、使用時においては、剥離し易かったり、傷つき易かったり等の様々な不具合が生じる虞があった。
【0007】
一方、導電性接着材料においては、通常、Ag、Cu、Ni等の金属粉末が用いられているが、これらの金属粉末は耐酸化性及び耐薬品性に劣るため、この導電性接着材料を微量の酸性ガスやアルカリ性ガス等の腐食性ガスが含まれるような雰囲気下で用いた場合、電気的特性が低下し、信頼性が劣ることとなる。そこで、耐酸化性、耐薬品性等の化学的耐久性に優れ、かつ安価である導電性粉末の開発が望まれていた。
このような問題を解決するために、耐酸化性を改善した導電性粉末として、Cu−Ag合金粉末が提案されているが、このCu−Ag合金粉末にしても耐環境性の改善は十分なものではなかった。そこで、導電性接着材料に化学的耐久性を要求される様な場合には、Au、Pd、Pt等の貴金属粉末またはそれらの合金粉末を導電性粒子として用いていた。
【0008】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れるとともに、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく改善された導電性粒子、この導電性粒子を含有することにより導電性に優れるとともに、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく改善された導電性接着材料、上記の導電性粒子を含有することにより透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れるとともに、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく改善され、しかも基材との密着性に優れ、経済性にも優れた透明性の導電膜を形成することが可能な透明導電膜形成用塗料、この透明導電膜形成用塗料を塗布することで得られる透明導電膜、この透明導電膜が表示面に形成された表示装置、を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の様な導電性粒子とそれを含有する導電性接着材料及び透明導電膜形成用塗料及びそれを用いた透明導電膜並びに表示装置を採用した。
すなわち、本発明の導電性粒子は、金属粒子の表面に酸化物からなる被覆層が形成されてなることを特徴とする。
この導電性粒子では、金属粒子の表面に酸化物からなる被覆層を形成したことにより、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れているばかりでなく、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
【0010】
前記酸化物は、酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化スズ(SnO)、酸化モリブデン(MoO、MoO、その他のモリブデン酸化物)、酸化タングステン(WO、WO、その他のタングステン酸化物)、酸化クロム(Cr、CrO、CrO、その他のクロム酸化物)から選択された1種または2種以上を含有していることが好ましい。
【0011】
前記被覆層は、第2の金属を含有していることが好ましい。
前記第2の金属は、前記金属粒子とは異なる金属であることが好ましい。
前記第2の金属は、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、ロジウム(Rh)、銀(Ag)、銅(Cu)から選択された1種または2種以上であることが好ましい。
前記第2の金属は、前記被覆層の空隙中に析出していることが好ましい。
前記金属粒子は、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)から選択された1種または2種以上を含有していることが好ましい。
【0012】
本発明の導電性接着材料は、本発明の導電性粒子を含有してなることを特徴とする。
この導電性接着材料では、本発明の導電性粒子を含有したことにより、導電性に優れているばかりでなく、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
【0013】
本発明の透明導電膜形成用塗料は、本発明の導電性粒子を含有してなることを特徴とする。
この透明導電膜形成用塗料では、本発明の導電性粒子を含有したことにより、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れているばかりでなく、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
【0014】
また、上記の導電性粒子は、金属粒子の表面に酸化物からなる被覆層が形成されていることにより、この透明導電膜形成用塗料を用いて形成される透明導電膜とガラス等の基材との密着性が向上し、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じる虞がなくなる。
【0015】
本発明の透明導電膜は、本発明の透明導電膜形成用塗料を塗布してなる透明導電層を備えてなることを特徴とする。
前記透明導電層のいずれか一方の主面または双方の主面に、反射防止層を形成するのが好ましい。
【0016】
本発明の透明導電膜では、本発明の透明導電膜形成用塗料を塗布して透明導電層としたことにより、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れているばかりでなく、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
また、この透明導電膜とガラス等の基材との密着性が向上するので、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じるおそれがない。
【0017】
本発明の表示装置は、本発明の透明導電膜が表示面に形成されていることを特徴とする。
この表示装置では、その表示面に本発明の透明導電膜を形成したことにより、この表示面が透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れているばかりでなく、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
また、この表示面と透明導電膜との密着性が向上するので、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じるおそれがなく、表示面における視認性、信頼性等が向上する。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性粒子とそれを含有する導電性接着材料及び透明導電膜形成用塗料及びそれを用いた透明導電膜並びに表示装置の一実施形態について説明する。なお、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【0019】
「導電性粒子」
図1は、本実施形態の導電性粒子を示す断面図であり、図において、符号1は中心核となる金属粒子、2はこの金属粒子1の表面を被覆する酸化物からなる被覆層である。
金属粒子1の材質としては、特に制限されるものではないが、導電性に優れ、製造コストが安く、他の金属と比較して金属イオン強度が大きく、本実施形態の導電性粒子を比較的製造し易く、また資源的にも比較的豊富に地球上に存在するために安価な材料である、等の観点から、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単独の金属粒子、またはその合金粒子のように、Ag、Cu、Niから選択された1種または2種以上を含有していることが好ましい。
【0020】
金属粒子1の粒径は、特に制限されるものではないが、透明性と導電性の観点から透明導電膜形成用塗料に用いられる場合には、2〜100nmの粒径のものが好ましく、より好ましい粒径は2〜30nmであり、さらに好ましい粒径は5〜30nmである。
その理由は、粒径が2nmより小さいと、分散性が悪くなり、形成された膜の透明性が低下すると共に導電性も悪くなるからであり、また、粒径が100nmより大きいと、形成された膜の透明性が悪くなるからである。
また、導電性接着材料に用いられる場合には、5nm〜10μmの粒径のものが好ましく、特に透明性が必要とされる場合には、5〜20nmの粒径が好ましい。
【0021】
この金属粒子1は、どのような方法で製造されたものであってもかまわないが、例えば、金属塩を、水素化硼素ナトリウム、ホルマリン、ヒドラジン、アルコール等の還元剤を用いて溶液中で還元させる、いわゆる液相還元法によって得られたコロイド状の金属微粒子等が、透明導電膜形成用塗料に用いられる場合には好適に用いられる。
【0022】
被覆層2を構成する酸化物の材質は、特に限定されるものではないが、化学的安定性に優れている酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化スズ(SnO)、酸化モリブデン(MoO、MoO、その他のモリブデン酸化物)、酸化タングステン(WO、WO、その他のタングステン酸化物)、酸化クロム(Cr、CrO、CrO、その他のクロム酸化物)から選択された1種または2種以上を含有していることが好ましい。
これらの酸化物は、金属よりも、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性等の耐化学性、耐食性に優れており、耐熱性にも優れているので、この被覆層2により、中心核となる金属粒子1の耐環境性を向上させるに十分な効果を発揮させることができる。
【0023】
この被覆層2は、第2の金属を含有していることが好ましく、この第2の金属は、金属粒子1とは異なる金属であることが好ましい。ここで、金属を含有するとは、金属元素が金属化合物として含まれる状態をいうのではなく、金属が単体で存在することをいう。そして、被覆層2が第2の金属を含有するとは、被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方の一部に第2の金属を有している状態を指し、この第2の金属の状態は、粒子状であっても、ウイスカーの様な連続的に繋がった細線状であっても、2次元的に繋がった膜状であってもよい。
【0024】
被覆層2の厚みは、特に制限するものではないが、0.2〜100nmが好ましい。その理由は、厚みが0.2nmより薄いと、酸化性ガス、腐食性ガス、水蒸気、あるいは塩水等、金属粒子1の導電性を悪化させるガス等と、中心核となる金属粒子1との接触を抑制するのに十分な効果が得られないからであり、また、厚みが100nmよりも厚いと、中心核となる金属粒子1の耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性はそれ以上増大せず、しかも被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方の一部に存在する第2の金属と中心核となる金属粒子1との接続距離が長くなり、また、酸化物が絶縁性であるために、被覆層2の導電性が低下し、必要とされる電気電導度が得られ難くなるからである。
【0025】
この被覆層2の好ましい厚みは、特に、透明導電膜形成用塗料に用いる場合には、中心核となる金属粒子1の粒径との関係から、0.2〜50nmが好ましく、より好ましくは1〜50nmであり、さらに好ましくは2〜20nmである。上記の第2の金属の種類としては、特に制限を設けるものではないが、耐酸化性や耐化学性に優れた金属種を選択することが望ましい。例えば、Au、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Re、Rh等が好適に挙げられる。また、化学的に安定な酸化物の被覆層2中に含まれる金属として、上記の貴金属以外にAg、Cuを用いることもできる。
この第2の金属は、被覆層2の空隙中に析出していることが好ましい。
【0026】
図2は、この被覆層2の断面構造の一例を示す模式図であり、第2の金属の状態が粒子状の例である。この被覆層2は、その主要部を構成する酸化物層3と、酸化物層3の空隙中に析出する第2の金属粒子4とにより構成されている。
この第2の金属粒子4の粒子径については、特に制限を設けないが、酸化物層3の内部に存在する第2の金属粒子4の粒径は0.1nm〜10nmが好ましく、また、酸化物層3の表面に存在する第2の金属粒子4の粒径は0.1nm〜10nmが好ましい。
【0027】
被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方の一部に存在する第2の金属粒子4の量については、特に制限するものではないが、
【数1】

Figure 2004179139
の範囲が好ましい範囲である。
【0028】
ここで、第2の金属粒子4の量を2〜30重量%と限定した理由は、その量が2重量%より少ない場合には、被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方の一部に存在する第2の金属粒子4と、中心核となる金属粒子1との導通性が悪く、良好な導電性が得られ難くなるからであり、また、30重量%より多い場合には、これ以上加えても導電性、耐酸化性・耐化学性等のさらなる改善効果が期待できないからである。
【0029】
本実施形態の導電性粒子では、上記の様な構造をとることにより、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性に優れたものとなる。また、酸化物からなる被覆層2が第2の金属粒子4を含有した場合、この導電性粒子の導電性は、中心核となる金属粒子1と、被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方の一部に存在する第2の金属粒子4との間に電気が流れることにより得られるものであるが、導電性への寄与は金属粒子1の方が遙かに大きいので、この時に得られる導電性は、主として金属粒子1が担うことになる。
【0030】
また、被覆層2は、金属粒子1と、酸性ガスやアルカリ性ガスといった腐食性ガスやエレクトロマイグレーションを誘因する水蒸気、あるいは金属を酸化させてしまう酸素との接触を抑制する。
この被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方の一部に存在する第2の金属粒子4は、酸化物層3中に存在する分子サイズ〜数10nmレベルの空隙を塞ぐことで、酸化性ガス、腐食性ガスあるいは水蒸気と、中心核となる金属粒子1との接触をさらに抑制させると同時に、この金属粒子1との導通を確保している。
【0031】
また、図3に示すように、被覆層5を構成する酸化物層3中に存在する空隙が、酸化物層3の表面から金属粒子1の表面まで通じている場合、第2の金属粒子4は、この酸化物層3の表面から金属粒子1の表面まで通して析出していることが好ましい。第2の金属粒子4がこの様に析出することにより、酸化性ガス、酸性ガス、アルカリ性ガスといった腐食性ガス、あるいはエレクトロマイグレーションを誘因する水蒸気等といったガスと、中心核となる金属粒子1との接触をさらに抑制することができる。さらに、金属粒子1と第2の金属粒子4とが接触していることにより、優れた導電性が得られる。
【0032】
次いで、本実施形態の導電性粒子の製造方法について説明する。
中心核となる金属粒子1の表面に、酸化物からなる被覆層2を形成するには、金属粒子あるいはコロイド状の金属粒子を、アミノシラン、メルカプトシラン、グリシドキシシラン、メタクリロキシシラン等のシランカップリング剤を用いて表面修飾し、その後、珪酸ソーダ等の珪酸アルカリ溶液あるいは金属アルコキシド溶液中に浸漬し、金属粒子1の表面に被覆層2を形成する。
【0033】
上記のシランカップリング剤としては、
γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、
N−(β―アミノエチル)−γ―アミノプロピルメトキシシラン、
N−(β―アミノエチル)−γ―アミノプロピルメチルジメトキシシラン、
γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
γ―グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、
γ―メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ―メタクリロキシプロピルジメトキシシラン等を例示することができる。
【0034】
上記の金属アルコキシドとしては、シリコンメトキシド、シリコンエトキシド、シリコンプロポキシド等のシリコンアルコキシド、アルミニウムプロポキシド、アルミニウムブトキシド等のアルミニウムアルコキシド、チタンプロポキシド、チタンブトキシド等のチタンアルコキシド、ジルコニウムプロポキシド、ジルコニウムブトキシド等のジルコニウムアルコキシド、スズプロポキシド、スズブトキシド等のスズアルコキシド等を例示することができる。
【0035】
上記のシランカップリング剤を用いて金属粒子1の表面を修飾する場合、中心核となる金属粒子1の表面に在るカップリング剤のシラノール基(−SiOH)上で、珪酸アルカリや金属アルコキシドの加水分解反応や縮重合反応が行われることにより、金属粒子1の表面に酸化物からなる被覆層2が形成される。この被覆層2の厚みは、被覆層2を形成する際の溶液の温度及び浸漬の時間を制御することにより、所望の厚みに制御することが可能である。
【0036】
さらに、被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方に金属粒子4を析出させるには、上記の被覆層が形成された金属粒子を、中心核となる金属粒子よりもイオン化傾向の小さい、塩酸塩、硝酸塩、酢酸塩、亜硫酸塩等の金属塩溶液、あるいは乳酸塩、クエン酸塩等の有機酸金属塩溶液に浸漬、または接触させ、被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方に第2の金属粒子4を析出させる。
【0037】
この場合、中心核となる金属粒子1のイオン化傾向と、金属塩中の金属イオンのイオン化傾向の差により、金属粒子1の成分である金属は酸化されて金属塩溶液中へ金属イオンとして溶出し、同時に金属塩溶液中の金属イオンは還元されて金属粒子となって被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方に析出する。例えば、金属粒子1としてAg粒子を用いる場合、用いる金属塩の金属種としては、Au、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Re、Rh等を用いることができ、特に、Au、Pt、Pd、Ruが好適である。
【0038】
これらの金属塩の金属種は、複数の金属種を共存させた金属塩溶液を用いても上記と同様の析出反応が生じる。したがって、複数の金属種を共存させた金属塩溶液を用いることにより、被覆層2の内部、表面のいずれか一方または双方に、中心核となる金属粒子1とは異なる合金粒子または複数の種類の金属粒子を含む導電性粒子を作製することが可能である。
【0039】
なお、上記の金属塩溶液の替わりに、複数の金属種を共存させた乳酸塩、クエン酸塩等の有機酸金属塩溶液を用いても上記と同様の析出反応が生じる。
また、析出させる金属量の制御は、上記の金属塩溶液あるいは有機酸金属塩溶液中に存在する金属イオン量を制御することにより可能になる。
以上により、本実施形態の導電性粒子を作製することができる。
【0040】
この様にして得られた導電性粒子は、塩水、酸性または酸化性の液体またはガス等の劣化因子と長期間接触させても電気伝導度に変化は見られず、したがって、本実施形態の導電性粒子を用いることにより、得られる透明導電膜の帯電防止性あるいは電磁波遮蔽性は、長期間に亘って維持することができる。また、これらの導電性粒子の電気伝導度は、いずれも10−5Ωcm以下であり、これらの導電性粒子を含有する透明導電膜を成膜した場合の表面抵抗は10−1〜10Ω/□であるから、実用的に十分な電磁波遮蔽性能を得ることができる。
【0041】
本実施形態の導電性粒子は、中心核となる金属粒子1の表面に酸化物からなる被覆層2が形成されているので、この導電性粒子を用いて形成された導電層は、膜強度が著しく向上し、スクラッチ強度が向上する。また、導電層の上層または下層(いずれか一方の主面)または上層および下層(双方の主面)に、この導電層の屈折率とは異なる屈折率を有する透明層を1層以上設けた場合には、通常、透明層として用いられるシリカ系バインダー成分との濡れ性が良く、双方の層の密着性が向上するという利点もあり、スクラッチ強度をいっそう改善することができる。
【0042】
「コロイド状分散液」
上記の導電性粒子に電気透析等の通常の洗浄方法を施すことで、コロイド状の分散液を得ることができる。特に、本実施形態の導電性粒子を用いたコロイド状分散液は、中心核となる金属粒子の表面に形成された酸化物からなる被覆層の電気二重層による分散系であるから、従来の金属コロイドに比べて極めて安定性が高く、しかも導電性粒子の濃度が高い分散液を得ることができる。
【0043】
「透明導電膜形成用塗料」
上記のコロイド状分散液を溶剤に添加することで、本実施形態の透明導電膜形成用塗料を得ることができる。
溶剤としては、例えば、水や有機溶媒が挙げられ、有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、β−オキシエチルメチルエーテル(メチルセロソルブ)、β−オキシエチルエーテル(エチルセロソルブ)、ブチル−β−オキシエチルエーテル(ブチルセロソルブ)等のエーテル類、フェノール類、エステル類、ケトン類、グリコール類、芳香族化合物等が挙げられる。
【0044】
この透明導電膜形成用塗料は、上述した導電性粒子の他に、透明導電膜の透過光の色調調整のために、着色剤として、染料や有機顔料、あるいは化学的安定性の高い金属微粒子を微量含んでいてもよい。
着色材は、透明導電膜を構成するいずれの層に添加してもよいが、例えば、透明導電層に添加する場合は、その添加量は金属粒子の含有量に対して20重量%以下、特に10重量%以下とすることが好ましい。
その理由は、添加量が20重量%を越えると、導電性の低下および膜強度の劣化が生じ、電磁波遮蔽効果に支障をきたすことになるからである。
【0045】
上記の着色材としては、例えば、モノアゾピグメント、キナクリドン、アイアンオキサイド・エロー、ジスアゾピグメント、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー、シアニンブルー、フラバンスロンエロー、ジアンスラキノリルレッド、インダンスロンブルー、チオインジゴボルドー、ペリレンオレンジ、ペリレンスカーレット、ペリレンレッド178、ペリリレンマルーン、ジオキサジンバイオレット、イソインドリンエロー、ニッケルニトロソエロー、マダーレーキ、銅アゾメチンエロー、アニリンブラック、アルカリブルー等の有機顔料が好適に用いられる。
【0046】
また、亜鉛華、酸化チタン、弁柄、酸化クロム、鉄黒、チタンエロ−、コバルトブルー、セルリアンブルー、コバルトグリーン、アルミナホワイト、ビリジアン、カドミウムエロー、カドミウムレッド、朱、リトポン、黄鉛、モリブデートオレンジ、クロム酸亜鉛、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、鉛白、群青、マンガンバイオレット、エメラルドグリーン、紺青、カーボンブラックなどの無機顔料も好適に用いられる。
【0047】
また、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴイド染料、フタロシアニン染料、カルボニウム染料、キノンイミン染料、メチン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、ナフタルイミド染料、ペリノン染料などの各種染料も好適に用いられる。
これらの着色材は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0048】
また、この透明導電膜形成用塗料は、上述した各種成分の他に、膜強度や導電性の向上を目的として、必要なら他の成分、例えば、珪素(Si)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、セリウム(Ce)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、錫(Sn)、アンチモン(Sb)、ガリウム(Ga)等の酸化物、または複合酸化物、あるいは窒化物等を含有することとしてもよく、特に、インジウム(In)や錫(Sn)の酸化物、複合酸化物、または窒化物を主成分とする無機物の微粒子等を含有することとしてもよい。
【0049】
また、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ブチラール樹脂、紫外線硬化樹脂などの有機系合成樹脂、珪素、チタン、ジルコニウムなどの金属アルコキシドの加水分解物、またはシリコーンモノマー、シリコーンオリゴマーなどの有機・無機系バインダー成分等を含有することとしてもよい。
また、珪素を含んだバインダーとしての加水分解重縮合性有機珪素化合物としては、下記の式(1)で表されるアルコキシシランを挙げることができる。
Si(OR’)4−a ……(1)
(式中、Rは、ビニル基、アリール基、アクリル基、炭素原子数1〜8のアルキル基、水素原子またはハロゲン原子であり、R’は、ビニル基、アリール基、アクリル基、炭素原子数1〜8のアルキル基、−C2n+1(n=1〜4)、または水素原子であり、aは0または1〜3の整数である)
【0050】
「透明導電膜」
上記の透明導電膜形成用塗料を、例えば、ガラス基板、耐熱性透明樹脂、ガラス板等の基材の表面に塗布することにより、本実施形態の透明導電膜を得ることができる。
塗布方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、デイップコート法、ロールコート法、バーコート法、グラビア印刷法等、公知の塗布技術を用いることができる。
これらのうち、スピンコート法、スプレーコート法、デイップコート法の各塗布方法は、短時間で均一な厚みの膜を形成することができるので、特に好ましい塗布方法である。
【0051】
塗布後、塗布膜を乾燥し、必要に応じて焼き付けすれば、基材の表面に透明導電層を形成することができる。
塗布に際しては、形成された後の透明導電層の膜厚が、5nm〜100nmとなるような塗布量とすることが好ましい。さらには、形成された後の透明導電層の膜厚は10nm〜50nmとすることが好ましい。
【0052】
その理由は、膜厚が5nm未満では、十分な電磁波遮蔽効果が得難くなるばかりでなく、外観ムラになる等により均一な膜形成が困難となるからであり、一方、膜厚が100nmを越えると、導電性は問題はないが、透明導電層の光透過性が著しく低下してしまうために、実用的な透明性を得ることができなくなるからである。ここで、実用的な透明性とは、全光線透過率が40%程度以上をいう。
【0053】
図4は、本実施形態の透明導電膜を示す断面図であり、図において、符号11は基材である透明なガラス基板、12はガラス基板11上に本実施形態の透明導電膜形成用塗料を塗布して形成された透明導電層であり、この透明導電層12により本実施形態の透明導電膜が構成されている。
【0054】
この透明導電層12は、中心核となる金属粒子1の表面に耐環境性に優れた酸化物あるいは金属を含む酸化物からなる被覆層2が形成された導電性粒子を含有したものであるから、膜強度が著しく向上し、スクラッチ強度が向上する。
また、金属粒子1の表面に酸化物あるいは金属を含む酸化物からなる被覆層2が形成されているので、ハロゲン、酸性、酸化性、紫外線などの雰囲気に対して耐性があり、これらの雰囲気に長期間暴露されることがあっても、金属粒子の変質に由来する導電性の低下、変色、膜強度の低下等が生じる虞がない。
さらに、金属粒子1の表面に酸化物あるいは金属を含む酸化物からなる被覆層2が形成されているので、基材との密着性に優れたものとなる。
【0055】
本実施形態の透明導電膜は、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、タッチパネル、陰極線管(CRT)等、各種表示装置の表示パネルの表示面に適用することができる。
また、建築物等の窓ガラス、自動車のフロントガラス、自動車のメーターパネル、電子レンジの覗き窓等の各種窓材等にも適用することができる。
【0056】
上記の表示装置や各種窓材によれば、海上輸送時の海水やオペレーターの汗等からもたらされる食塩分等のハロゲン塩や、温泉地などにおける硫化水素ガス、さらに大気中のSOガス、酸性雨等の酸性液体や酸性ガス、紫外線等により発生するオゾン等の酸化性ガス等に対する耐性が高く、これらの劣化因子を含む環境下に置かれても、長期間に亘って電磁波遮蔽性、反射防止性、色相、膜強度等の初期性能を維持することができる。
【0057】
本実施形態の透明導電膜では、膜の耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
また、この透明導電膜とガラス等の基材との密着性が向上するので、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じるおそれがない。
また、上記の表示装置では、その表示面に本実施形態の透明導電膜を形成したことにより、表示面における耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
また、この表示面と透明導電膜との密着性が向上するので、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じるおそれがなく、表示面における視認性、信頼性等が向上する。
【0058】
「低反射透明導電膜」
本実施形態の低反射透明導電膜について説明する。
この低反射透明導電膜は、上記の透明導電層の上層または下層(いずれか一方の主面)または上層および下層(双方の主面)に、この透明導電層の屈折率とは異なる屈折率を有する透明な反射防止層が1層以上形成される。この反射防止層は、膜の界面における外光反射を干渉効果により除去または低減するために用いられるものである。
【0059】
図5は、本実施形態の低反射透明導電膜を示す断面図であり、透明導電層12の上層に、この透明導電層12の屈折率とは異なる屈折率を有する透明な反射防止層21が形成され、この反射防止層21と透明導電層12により低反射透明導電膜22が構成されている。
【0060】
低反射透明導電膜22の層構成は、上記の構成に限定されるものではなく、例えば、図6に示すように、反射防止層21を透明導電層12の下層に形成した構成の低反射透明導電膜31としてもよい。さらに、図7に示すように、透明導電層12を挟むように、反射防止層21を上層及び下層に形成した構成の低反射透明導電膜41としてもよい。また、反射防止層21は、1層であってもよく、2層以上であってもよい。
【0061】
この反射防止層21の屈折率は1.60以下が望ましい。反射防止層21は、単に外光の写り込みを防止し、表示装置の視認性の向上を図るのみならず、低反射透明導電膜22、41を外力から保護する効果も期待されるため、実用上十分な機械的強度を有することが必要である。
【0062】
この反射防止層21を形成する塗布剤としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂等の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または光・電子線硬化性樹脂、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、チタン等の金属アルコキシドの加水分解物、シリコーンモノマーまたはシリコーンオリゴマー等から選択された1種あるいは2種以上の成分を含む塗布液を挙げることができる。上記の成分は単独で、または混合して用いることができる。
【0063】
反射防止層21の形成は、透明導電層12の形成と同様に、上記の1種あるいは2種以上の成分を含む塗布液、すなわち反射防止塗料を所定の面に均一に塗布して成膜する方法により行うことができる。塗布法としては、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、デイップコート法、バーコート法、グラビア印刷法等が好適に用いられる。
塗布後は、塗布膜を乾燥し、好ましくは焼き付けまたは光・電子線照射することによって強固な膜が形成される。
【0064】
本実施形態の低反射透明導電膜22、31、41は、上述した透明導電膜と同様、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、タッチパネル、陰極線管(CRT)等、各種表示装置の表示パネルの表示面に適用することができる。
また、建築物等の窓ガラス、自動車のフロントガラス、自動車のメーターパネル、電子レンジの覗き窓等の各種窓材等にも適用することができる。
【0065】
「表示装置」
図8は、本実施形態の表示装置の表示面を示す断面図であり、プラズマディスプレイパネル(PDP)の表示面の例である。このPDPの表示面は、透明なガラス基板からなる表示パネル51の前面に上記の低反射透明導電膜22が形成された構成である。
【0066】
この低反射透明導電膜22は、透明導電層12が本実施形態の導電性粒子を含んでいるので、電磁波遮蔽性を発現するのに十分な導電性を有している。また、透明導電層12は、表示装置の透過像のコントラスト調整のために、その厚みが100nm以下の範囲で透過率の調整が行われる。また、この低反射透明導電膜22は、透明導電層12の屈折率とは異なる屈折率を有する反射防止層21が上層に形成されているので、外光反射が防止される。
【0067】
また、この低反射透明導電膜22は、その透明導電層12に含まれる導電性粒子が、本実施形態の導電性粒子であるから、ハロゲン、酸性、酸化性、紫外線などの雰囲気に対して耐性を有するものとなり、これらの雰囲気に長期間暴露されることがあっても、導電性粒子の変質に由来する導電性の低下、変色、膜強度の低下などを起こす虞がない。さらに、透明導電層12を構成する導電性粒子は、金属粒子1の表面に酸化物からなる被覆層2が形成されているので、基材である表示パネル51との密着力に優れている。
【0068】
本実施形態では、表示パネル51の前面に低反射透明導電膜22が形成された表示装置を例としたが、この低反射透明導電膜22の替わりに低反射透明導電膜31、41を形成した構成としてもよい。
【0069】
本実施形態の表示装置によれば、表示パネル51の前面に低反射透明導電膜22を形成したので、この低反射透明導電膜22により表示装置から放射される電磁波を遮蔽することができ、各種の電磁波障害を防止することができる。
また、この低反射透明導電膜22は光透過性に優れているので、画像が明るくなる。また、外光の写り込みが低減されるので、表示面における視認性が改善される。
また、反射防止層21は、透明導電層12との濡れ性が良いので、反射防止層21と透明導電層12の双方の層の密着性を向上させることができ、スクラッチ強度をいっそう改善することができる。
【0070】
また、上記の透明導電膜を形成した場合と同様、海上輸送時の海水やオペレーターの汗等からもたらされる食塩分等のハロゲン塩や、温泉地などにおける硫化水素ガス、さらに大気中のSOガス、酸性雨等の酸性液体や酸性ガス、紫外線等により発生するオゾン等の酸化性ガス等に対する耐性が高く、これらの劣化因子を含む環境下に置かれても、長期間に亘って電磁波遮蔽性、反射防止性、色相、膜強度等の初期性能を維持することができる。
【0071】
この表示パネル51に形成した低反射透明導電膜22、31、41は、建築物等の窓ガラス、自動車のフロントガラス、自動車のメーターパネル、電子レンジの覗き窓等の各種窓材等に適用することができる。
これら各種窓材においても、上述した透明導電膜を形成した場合と同様、海上輸送時の海水やオペレーターの汗等からもたらされる食塩分等のハロゲン塩や、温泉地などにおける硫化水素ガス、さらに大気中のSOガス、酸性雨等の酸性液体や酸性ガス、紫外線等により発生するオゾン等の酸化性ガス等に対する耐性が高く、これらの劣化因子を含む環境下に置かれても、長期間に亘って電磁波遮蔽性、反射防止性、色相、膜強度等の初期性能を維持することができる。
【0072】
「導電性粒子の具体例」
以下、本実施形態の導電性粒子の具体例として、被覆層の成分である酸化物をシリカ(二酸化ケイ素)とした場合について説明する。
この導電性粒子は、金属粒子の表面に、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性に極めて優れたシリカ(二酸化ケイ素)からなる被覆層(以下、シリカ層とも称する)を形成することにより、金属粒子の耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性が著しく向上する。
また、被覆層の主成分をシリカとしたことにより、この導電性粒子を用いた透明導電膜形成用塗料により透明導電膜を形成した場合、透明導電膜とガラス等の基材との密着性が向上し、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じるおそれがなくなる。
【0073】
金属粒子の表面にシリカ層を形成する方法としては、金属粒子、あるいはコロイド状の金属粒子を、水ガラス、有機ケイ素化合物等と混合して反応させる方法が採られる。これにより、金属粒子の表面に強固なシリカ層を形成することができる。
上記の金属粒子としては、Ag、Cu、Niから選択された1種または2種以上を含有していることが好ましい。
【0074】
上記の有機ケイ素化合物としては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジクロロシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリオキシプロピルメチルジメトキシシラン等が好適に用いられる。
【0075】
このシリカ被覆金属粒子は、塩水や、酸性または酸化性の液体またはガス等の劣化因子と長期間接触させても導電性に変化は見られない。したがって、このシリカ被覆金属粒子を用いて透明導電膜形成用塗料を作製すれば、得られる透明導電膜の帯電防止性あるいは電磁波遮蔽性を長期間にわたって維持することができる。
また、このシリカ被覆金属粒子の導電性は、いずれも10−5Ωcm以下のレベルであり、成膜後の表面抵抗は10−1〜10Ω/□のレベルであるから、実用的に十分な電磁波遮蔽性能を得ることができる。
【0076】
このシリカ層は、さらに貴金属を含有していると、導電性が向上するため好ましい。また、この貴金属は、シリカ層の空隙中に析出していることが好ましい。
この貴金属としては、Au、Pt、Pd、Os、Ir、Ru、Re、Rh等が挙げられ、特に、Au、Pt、Pd、Rh、Ruから選択された1種または2種以上であることが好ましい。
【0077】
この貴金属を含むシリカ層により表面が被覆された表面被覆金属粒子は、シリカ層の空隙中に上述した貴金属を析出させることにより得ることができる。
ここで、シリカ層の空隙中に貴金属を析出させるには、上記のシリカ被覆金属粒子を、Au、Pt、Pd、Rh、Ruから選択された1種または2種以上の金属塩を含む溶液に浸漬、あるいは該シリカ被覆金属粒子と該溶液を混合、等を行うことで両者を接触させる。
【0078】
このシリカ被覆金属粒子では、その表面に形成されるシリカ層には空隙が形成されており、この空隙はシリカ層の表面から金属粒子の表面まで通じている。そこで、金属粒子最表面の原子を、Au、Pt、Pd、Rh、Ru等のイオンとイオン交換すれば、シリカ層の表面から金属粒子の表面に至るシリカ層の空隙中に、Au、Pt、Pd、Rh、Ru等を析出させることができ、表面が貴金属含有シリカ層で被覆された表面被覆金属粒子を容易に得ることができる。
このようにして得られた表面被覆金属粒子は、貴金属がシリカ層の表面から内部の金属粒子の表面まで通じて析出しているため、優れた導電性を示す。
【0079】
以上により、貴金属を含むシリカ層により被覆された表面被覆金属粒子を得ることができる。この貴金属は、Au、Pt、Pd、Rh、Ruから選択された1種または2種以上であるから、シリカ層の空隙中にAu、Pt、Pd、Rh、Ru等が存在することとなり、これらを通じて優れた導電性を呈することができる。
【0080】
このシリカ被覆金属粒子、あるいは表面被覆金属粒子に、電気透析などの通常の洗浄方法を施すことで、コロイド状の分散液を得ることができる。
上記のシリカ被覆金属粒子、あるいは表面被覆金属粒子は、粒子表面に形成されたシリカの電気二重層による分散系であるから、従来の金属コロイドに比べて極めて安定性が高く、しかも金属粒子の濃度が高い分散液を得ることができる。
【0081】
このようにして得られたコロイド状分散液を溶剤に添加することで、シリカ被覆金属粒子あるいは表面被覆金属粒子を主成分とする透明導電膜形成用塗料を得ることができる。溶剤としては、例えば、水や有機溶媒が挙げられ、親水性の有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、あるいはβ−オキシエチルメチルエーテル(メチルセロソルブ)、β−オキシエチルエーテル(エチルセロソルブ)、ブチル−β−オキシエチルエーテル(ブチルセロソルブ)等のエーテル類を用いることができる。
【0082】
この透明導電膜形成用塗料を、例えば、ガラス基板、耐熱性透明樹脂、ガラス板等の基材の表面に塗布することにより透明導電膜を得ることができる。
この様にして形成された透明導電膜は、金属粒子の表面に、耐環境性に優れたシリカ層あるいは貴金属を含むシリカ層が形成されているので、膜強度が著しく向上し、スクラッチ強度が向上する。
【0083】
また、金属粒子の表面に、耐環境性に優れたシリカ層あるいは貴金属を含むシリカ層が形成されているので、ハロゲン、酸性、酸化性、紫外線などの雰囲気に対して耐性があり、これらの雰囲気に長期間暴露されることがあっても、金属粒子の変質に由来する導電性の低下、変色、膜強度の低下等を起こす虞がない。
さらに、金属粒子の表面にシリカ層あるいは貴金属を含むシリカ層が形成されているので、基材との密着性に優れたものとなる。
【0084】
この透明導電膜は、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、タッチパネル、陰極線管(CRT)等の各種表示装置の表示パネルに適用することができる。
また、建築物等の窓ガラス、自動車のフロントガラス、自動車のメーターパネル、電子レンジの覗き窓等の各種窓材等にも適用することができる。
【0085】
上記の表示装置や各種窓材によれば、海上輸送時の海水やオペレーターの汗等からもたらされる食塩分等のハロゲン塩や、温泉地などにおける硫化水素ガス、さらに大気中のSOガス、酸性雨等の酸性液体や酸性ガス、紫外線等により発生するオゾン等の酸化性ガス等に対する耐性が高く、これらの劣化因子を含む環境下に置かれても、長期間に亘って電磁波遮蔽性、反射防止性、色相、膜強度等の初期性能を維持することができる。
【0086】
「導電性接着材料」
以下、本実施形態の導電性接着材料について説明する。
本実施形態の導電性接着材料は、本実施形態の導電性粒子を含有することを特徴とするもので、この導電性接着材料の形態としては、以下の4種類がある。
(1)本実施形態の導電性粒子と溶媒からなる導電性接着材料A
(2)本実施形態の導電性粒子とバインダーからなる導電性接着材料B
(3)本実施形態の導電性粒子と溶媒とバインダーからなる導電性接着材料C
(4)上記の(1)〜(3)のいずれかを基材上に固着させた導電性接着材料D
【0087】
次に、上記の導電性接着材料A〜D各々について説明する。
「導電性接着材料A」
この導電性接着材料は、本実施形態の導電性粒子をアニオン型、カチオン型、または高分子型等の界面活性剤を用いて、水、アルコール類、フェノール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、芳香族化合物等の公知の溶媒に分散させたものである。
【0088】
公知の溶媒の例として、アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられる。フェノール類としては、テレピネオールが挙げられる。エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチルが挙げられる。ケトン類としてはメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンが挙げられる。
【0089】
エーテル類としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール−n−エキシルエーテルおよびそれらのアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテルおよびそれらのアセテート、トリエチレングリコールモノアルキルおよびそれらのアセテートが挙げられる。
そのほかの溶媒としては,ジオキサン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ラクトン等が挙げられる。
上記の溶媒は、少なくとも1種または2種以上を含むことが好ましい。
【0090】
「導電性接着材料B」
この導電性接着材料は、本実施形態の導電性粒子と、バインダーとして熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、感圧樹脂等の有機樹脂からなる有機バインダー、ポリシラン、金属アルコキシドの縮重合物等の有機金属バインダー、ガラスフリット等の無機バインダーを混合させた導電性接着材料である。
【0091】
有機バインダーとしては、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、エチルセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアルキレンオキシド、アクリル系樹脂、ブチラール樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキッド樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アミノ樹脂、ポリイミド樹脂、メラミンアルキッド樹脂、レゾール樹脂およびそれらの変性樹脂等から選択することができる。
【0092】
「導電性接着材料C」
この導電性接着材料は、本実施形態の導電性粒子と、導電性接着材料Aで用いた溶媒と、導電性接着材料Bで用いたバインダーとを混合させた導電性接着材料である。
【0093】
「導電性接着材料D」
この導電性接着材料は、上記の導電性接着材料A〜Cの導電性接着材料をプラスチックフィルム、プラスチック板、金属板、ガラス板等の基材上に塗布して形成させた導電性接着材料である。
【0094】
これらの導電性接着材料A〜Dには、必要に応じて各種の公知の添加剤を添加してもよい。例えば、公知の粘度調整剤、希釈剤、沈殿防止剤、レベリング剤、消泡剤などを添加してもよい。
【0095】
これらの導電性接着材料A〜Dが適用できる基板としては、特に限定されないが、下記のような基板を例示することができる。
ガラス基板、アルミニウム、ステンレススチール等の金属基板、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック基板、シリコンウエハ、ガリウムヒ素ウエハ等の半導体基板、ガラスエポキシ樹脂基板、紙フェノール樹脂基板、ポリイミド基板、ポリエステル樹脂基板、BTレジン基板、ポリサルフォン樹脂基板、ポリエーテルサルフォン樹脂基板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリブタジエン樹脂基板、ガラスポリイミド樹脂基板等のフレキシブル基板や樹脂基板等が挙げられる。
【0096】
本実施形態の導電性接着材料は、本実施形態の導電性粒子を含有したものであるから、導電性粒子の酸化や腐食による導電不良を生じることのない導電性接着材料を提供することができる。
また、この導電性接着材料は、各種電子機器等の電極形成、回路配線形成、導電接合、導電膜形成等に用いることができる。この導電性接着材料を用いて作製された電子機器等は、食塩分等のハロゲン塩や、温泉地などにおける硫化水素ガス、さらに大気中のSOガス、酸性雨等の酸性液体や酸性ガス、紫外線等により発生するオゾン等の酸化性ガス等の劣化因子を含む過酷な環境下において使用されても、導電不良等のトラブルは極めて少ないものになる。
【0097】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0098】
[実施例1]
γ−アミノプロピルトリエトキシシランで表面処理された平均粒径0.1μmのAg粒子100gに、エタノールにテトラエトキシシラン138gを溶解させた溶液2000gを加え、これを5℃に保持しつつ攪拌し、さらに、2%アンモニア水20gを添加して6時間攪拌した。次いで、これを濾過洗浄し、その後、100℃で乾燥し、Ag粒子の表面にシリカ層が形成されたシリカ被覆Ag粒子を得た。
【0099】
このシリカ被覆Ag粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、Ag粒子の表面に約20nmのシリカ層が形成されていることが分かった。また、シリカ被覆Ag粒子を元素分析したところ、Si/Ag=0.027(重量比)であった。
【0100】
次いで、このシリカ被覆Ag粒子50gを、Au/Ag=0.10(重量比)となるようにAu濃度を調整した塩化金酸溶液に加え、30℃にて2時間攪拌し、シリカ層の内部と表面にAu粒子が析出した導電性粒子を作製した。
この導電性粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、シリカ層の表面に約5nmのAu粒子が析出しているのが確認された。また、この導電性粒子を元素分析したところ、Au/Ag=0.099(重量比)であった。
【0101】
次いで、このシリカ被覆Ag粒子の導電性及び耐酸性の評価を行った。
「導電性」
上記の導電性粒子を300kg/cmの一軸荷重下で圧粉体とし、この圧粉体の比抵抗を測定したところ、8×10−6Ω・cmであった。
【0102】
「耐酸性」
1mol%の塩酸100gに上記の導電性粒子1gを加え、30℃にて24時間攪拌した後、濾過・洗浄し、その後100℃にて乾燥し、評価用試料とした。
耐酸性の評価は、圧粉体の比抵抗の測定、粉末X線回折による反応生成物の同定、の2項目とした。
上記の比抵抗の測定方法にしたがって試験後の評価用試料の比抵抗を測定したところ、8×10−6Ω・cmであり、試験後の比抵抗の上昇は認められなかった。
また、粉末X線回折のチャートでは、Ag及びAuの回折線のみが現れており、塩化銀(AgCl)のような反応生成物の回折線は認められなかった。
【0103】
【表1】
Figure 2004179139
【0104】
[比較例1]
実施例1で使用した平均粒径0.1μmのAg粒子について、実施例1と同様の方法により耐酸性の評価を行った。
Ag粒子の比抵抗は、試験前で8×10−6Ω・cmであったが、試験後は4×10Ω・cmと高くなっており、耐酸性試験により導電性が悪化していることが認められた。
また、粉末X線回折のチャートでは、Agの回折線の他に、反応生成物としての塩化銀(AgCl)の回折線が認められた。
【0105】
【表2】
Figure 2004179139
【0106】
[実施例2]
実施例1にて作製したシリカ被覆Ag粒子50gを、Pd/Ag=0.05(重量比)となるようにPd濃度を調整した酢酸パラジウム溶液に加え、30℃にて2時間攪拌し、シリカ層の内部と表面にPd粒子が析出した導電性粒子を作製した。
この導電性粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、シリカ層の表面に約5nmのPd粒子が析出しているのが確認された。また、この導電性粒子を元素分析したところ、Pd/Ag=0.051(重量比)であった。
【0107】
この導電性粒子について、実施例1と同様の方法により耐酸性の評価を行った。
実施例1の比抵抗の測定方法にしたがって、この導電性粒子の比抵抗を測定したところ、耐酸性試験の前後共に8×10−6Ω・cmであり、耐酸性試験後の抵抗率の上昇は認められなかった。
また、粉末X線回折のチャートでは、Ag及びPdの回折線のみが現れており、塩化銀(AgCl)のような反応生成物の回折線は認められなかった。
【0108】
【表3】
Figure 2004179139
【0109】
[実施例3]
γ−アミノプロピルトリエトキシシランで表面処理された平均粒径0.3μmのCu粒子100gに、エタノールにアルミニウムブトキシド48.2gを溶解した溶液2000gを加え、この溶液を5℃に保持しつつ攪拌し、さらに、0.1%アンモニア水20gを添加して6時間攪拌した。次いで、これを濾過洗浄し、その後、100℃で乾燥し、Cu粒子の表面にアルミナ層が形成されたアルミナ被覆Cu粒子を得た。
【0110】
このアルミナ被覆Cu粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、Cu粒子の表面に約20nmのアルミナ層が形成されているのが分かった。また、このアルミナ被覆Cu粒子を元素分析したところ、Al/Cu=0.0073(重量比)であった。
【0111】
次いで、このアルミナ被覆Cu粒子50gを、Pt/Cu=0.1(重量比)となるようにPt濃度を調整した塩化白金酸溶液に加え、30℃にて2時間攪拌し、アルミナ層の内部と表面にPt粒子が析出した導電性粒子(アルミナ−Pt被覆Cu粒子)を作製した。
この導電性粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、アルミナ層の表面に約5nmのPt粒子が析出しているのが確認された。また、この導電性粒子を元素分析したところ、Pt/Cu=0.099(重量比)であった。
【0112】
この導電性粒子について耐酸化性の評価を行った。
「耐酸化性」
作製した導電性粒子を凍結乾燥して得た粉末を、空気中にて150℃で1時間加熱処理し、評価用試料とした。
耐酸化性の評価は、圧粉体の比抵抗の測定、粉末X線回折による反応生成物の同定、の2項目とした。
【0113】
実施例1の比抵抗の測定方法にしたがって比抵抗を測定したところ、耐酸化性試験前では8×10−6Ω・cm、試験後では9×10−6Ω・cmであり、耐酸化性試験後の抵抗率の上昇は僅かであった。
また、粉末X線回折のチャートでは、Cu及びPtの回折線のみが現れており、酸化銅(CuO)のような反応生成物の回折線は認められなかった。
【0114】
【表4】
Figure 2004179139
【0115】
[比較例2]
実施例3で使用した平均粒径0.3μmのCu粒子について、実施例3と同様の方法により耐酸化性の評価を行った。
実施例1の比抵抗の測定方法にしたがって比抵抗を測定したところ、試験前では8×10−6Ω・cmであったが、試験後は4×10−1Ω・cmと上昇しており、耐酸化性試験により導電性が悪化していることが認められた。
また、粉末X線回折のチャートでは、Cuの回折線の他に、反応生成物としての酸化銅(CuO)の回折線が認められた。
【0116】
【表5】
Figure 2004179139
【0117】
次に、以下の実施例及び比較例にて用いられる導電性粒子およびその分散液及び低屈折率塗料を以下の方法により作製した。
「金属粒子の作製」
次の2種類の溶液を作製した。
(溶液a)
硝酸銀1700gを水9kgに溶解し、溶液aとした。
(溶液b)
水素化硼素ナトリウム40gとクエン酸ナトリウム900gを水50kgに溶解し、溶液bとした。
【0118】
次いで、この溶液bを攪拌しながら、この溶液bに上記の溶液aを徐々に加え、Ag粒子を含む溶液を作製した。得られたAg粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、その粒径は約15nmであった。
このAg粒子を含む溶液を遠心分離操作により洗浄し、コロイド状のAg粒子分散液Aを得た。このAg粒子分散液A中のAg粒子の濃度は1.50重量%であった。
【0119】
「表面修飾剤を吸着したAg粒子分散液の作製」
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン7.5gを水400gに溶解し、溶液cとした。
次いで、上記のAg粒子分散液A10kgに上記の溶液cを加えて攪拌し、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが吸着したAg粒子分散液Bを作製した。
【0120】
「Ag粒子表面へのジルコニア層の形成」
次の溶液を作製した。
(溶液d)
ジルコニウムブトキシド300gをエタノール2000gに溶解し、溶液dとした。
次いで、上記のAg粒子分散液Bに上記の溶液dを滴下しながら加え、その後40℃にて5時間攪拌し、表面がジルコニア層で被覆されたジルコニア被覆Ag粒子を作製した。
【0121】
このジルコニア被覆Ag粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、ジルコニア層の厚みはほぼ2nmであった。
このジルコニア被覆Ag粒子の懸濁した液を、遠心分離操作により洗浄し、その後エバポレータを用いてジルコニア被覆Ag粒子の濃度を15重量%まで濃縮し、コロイド状のジルコニア被覆Ag粒子分散液Cを作製した。
【0122】
「Ag粒子表面へのPdを含むジルコニア層の形成」
次の溶液を作製した。
(溶液e)
硝酸パラジウム41gを水1kgに溶解し、溶液eとした。
次いで、上記のジルコニア被覆Ag粒子分散液C3600gに水45kgを加え、さらに上記の溶液eを加えて2時間攪拌し、ジルコニア層中および表面の一部にPdを析出させ、Ag粒子の表面にPdを含むジルコニア層が形成されたジルコニア−Pd被覆Ag粒子を得た。
【0123】
このジルコニア−Pd被覆Ag粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、粒径が1nmのPd粒子がジルコニア層中および表面の一部に均一に析出していることが分かり、Pdを含むジルコニア層の存在が確かめられた。
また、このジルコニア−Pd被覆Ag粒子のAgとPdを化学分析により分析したところ、Pd/Ag=0.036(重量比)であった。
その後、遠心分離操作により洗浄した後、エバポレータを用いてジルコニア−Pd被覆Ag粒子の濃度を15重量%まで濃縮し、ジルコニア−Pd被覆Ag粒子分散液Dを得た。
【0124】
「低屈折率塗料の調整」
テトラエトキシシラン80gと、0.1Nの塩酸80gと、エタノール9840gとを混合し、低屈折率塗料Eを調整した。
【0125】
「Ag粒子表面へのシリカ層の形成」
次の溶液を作製した。
(溶液f)
水ガラス(SiO換算27wt%)15gを水1kgに溶解し、溶液fとした。
次いで、上記のコロイド状のAg粒子分散液Aに上記の溶液fを加えて24時間攪拌し、表面がシリカ層で被覆されたシリカ被覆Ag粒子を作製した。
【0126】
このシリカ被覆Ag粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、シリカ層の厚みはほぼ5nmであった。
このシリカ被覆Ag粒子の懸濁した液を、遠心分離操作により洗浄し、その後エバポレータを用いてシリカ被覆Ag粒子の濃度を15重量%まで濃縮し、コロイド状のシリカ被覆Ag粒子分散液Fを作製した。
【0127】
「Ag粒子表面へのAuを含むシリカ層の形成」
次の溶液を作製した。
(溶液g)
塩化金酸(H[AuCl]・2HO)113gを水1kgに溶解し、溶液gとした。
次いで、上記のシリカ被覆Ag粒子分散液F3600gに水45kgを加え、さらに溶液gを加えて2時間攪拌し、Ag粒子を覆うシリカ層中にAuを析出させ、Ag粒子の表面にAuを含むシリカ層が形成されたシリカ−Au被覆Ag粒子を得た。
【0128】
このシリカ−Au被覆Ag粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察したところ、粒径が1nmのAu粒子がシリカ層中および表面の一部に析出していることが分かり、Auを含むシリカ層の存在が確かめられた。
また、このシリカ−Au被覆Ag粒子のAgとAuを化学分析により分析したところ、Au/Ag=0.106(重量比)であった。
その後、遠心分離操作により洗浄した後、エバポレータを用いてシリカ−Au被覆Ag粒子の濃度を15重量%まで濃縮し、シリカ−Au被覆Ag粒子分散液Gを得た。
【0129】
[実施例4]
「透明導電膜形成用塗料の調整」
ジルコニア被覆Ag粒子分散液C 2g
純水 78g
ブチルセロソルブ 10g
イソプロピルアルコール 10g
を秤量し、これらを混合し、その後、超音波分散機で均一に分散させることにより、透明導電膜形成用塗料Hを得た。
【0130】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Hを、陰極線管(CRT)の表面にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Eをスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後、乾燥機で150℃の温度下で1時間焼き付け、反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)を有する陰極線管を得た。
【0131】
[実施例5]
「透明導電膜形成用塗料の調整」
ジルコニア−Pd被覆Ag粒子分散液D 2g
純水 78g
ブチルセロソルブ 10g
イソプロピルアルコール 10g
を秤量し、これらを混合し、その後、超音波分散機で均一に分散させることにより、透明導電膜形成用塗料Jを得た。
【0132】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Jを、陰極線管(CRT)の表面にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Eをスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後、乾燥機で150℃の温度下で1時間焼き付け、反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)を有する陰極線管を得た。
【0133】
[実施例6]
「透明導電膜形成用塗料の調整」
シリカ被覆Ag粒子分散液F 2g
純水 78g
ブチルセロソルブ 10g
イソプロピルアルコール 10g
を秤量し、これらを混合し、その後、超音波分散機で均一に分散させることにより、透明導電膜形成用塗料Kを得た。
【0134】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Kを、陰極線管(CRT)の表面にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Eをスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後、乾燥機で150℃の温度下で1時間焼き付け、反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)を有する陰極線管を得た。
【0135】
[実施例7]
「透明導電膜形成用塗料の調整」
シリカ−Au被覆Ag粒子分散液G 2g
純水 78g
ブチルセロソルブ 10g
イソプロピルアルコール 10g
を秤量し、これらを混合し、その後、超音波分散機で均一に分散させることにより、透明導電膜形成用塗料Lを得た。
【0136】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Lを、陰極線管(CRT)の表面にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Eをスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後、乾燥機で150℃の温度下で1時間焼き付け、反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)を有する陰極線管を得た。
【0137】
[比較例3]
「透明導電膜形成用塗料の調整」
Ag粒子分散液A 20g
純水 60g
ブチルセロソルブ 10g
イソプロピルアルコール 10g
を秤量し、これらを混合し、その後、超音波分散機で均一に分散させることにより、透明導電膜形成用塗料Mを得た。
【0138】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Mを、陰極線管(CRT)の表面にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Eをスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後、乾燥機で150℃の温度下で1時間焼き付け、反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)を有する陰極線管を得た。
【0139】
「評価」
以上により得られた実施例4〜7及び比較例3の反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)の表面抵抗値、反射率、透過率、耐擦傷性、耐HCl(塩酸)性、耐NaCl(塩水)性、耐H(過酸化水素)性、塗料安定性の各項目について、次の方法及び装置を用いて評価した。
【0140】
Figure 2004179139
【0141】
Figure 2004179139
【0142】
Figure 2004179139
実施例4〜7及び比較例3の評価結果を表6〜表9に示す。
【0143】
【表6】
Figure 2004179139
【0144】
【表7】
Figure 2004179139
【0145】
【表8】
Figure 2004179139
【0146】
【表9】
Figure 2004179139
【0147】
表6〜表9の結果によれば、実施例4〜7では、全ての評価項目において良好な結果を得ており、透明性、導電性、帯電防止性等に優れているばかりでなく、耐HCl性、耐NaCl性、耐H性等の耐環境性、耐擦傷性が良好であることが確認された。また、塗料安定性も良好であることが確認された。
【0148】
一方、比較例3では、透明性、導電性、帯電防止性等については、実施例4〜7と遜色ないものの、耐HCl性及び耐NaCl性では、膜が剥離してしまい、表面抵抗を測定することができなかった。また、耐H性では、外観は変化が認められないものの、表面抵抗変化率が1000%を超えており、高抵抗層もしくは絶縁層に変化していることが分かった。また、塗料安定性では、沈殿物が発生し、塗料の変質が認められた。
【0149】
[実施例8]
実施例1で得られた導電性粒子(シリカ−Au被覆Ag粒子)200gに、セバシン酸4g、トリエタノールアミン2g、ブチルセルソルブ80g、レゾール樹脂20gを加え、遊星ミルで予備混合した後、3本ロールミルにて混練し、導電性接着材料を作製した。次いで、この導電性接着材料を用いて、BTレジン基板上にスクリーン印刷機にて200μm幅のライン、40μmのスペースのテストパターンを印刷し、その後、160℃で乾燥硬化させ、導線パターンを形成した。
この導線パターンが形成された基板に対して通電試験を行った。
90℃−相対湿度90%の高温高湿下にて、基板上の導線に10Vの直流電圧を印加しながら1000時間の通電試験を行った。結果を表10に示す。
【0150】
【表10】
Figure 2004179139
表10によれば、導線パターンの比抵抗は、試験前では2×10−5Ω・cmであり、500時間通電後は3×10−5Ω・cm、1000時間通電後も3×10−5Ω・cmであり、通電試験の前後における比抵抗の変化は僅かなものであった。
【0151】
[比較例4]
導電性粒子として0.1μmのAg粒子を用いた以外は、実施例8と同様の方法により導電性接着材料を作製し、実施例8と同様の評価を行った。結果を表11に示す。
【0152】
【表11】
Figure 2004179139
表11によれば、導線パターンの比抵抗は、試験前では2×10−5Ω・cmであったが、500時間通電後は4×10−5Ω・cmと高くなっており、1000時間通電後ではショートによる導通不良が発生した。
【0153】
[実施例9]
実施例3で得られた導電性粒子(アルミナ−Pt被覆Cu粒子)200gに、PbO−ZnO−Bガラスフリット(平均粒径1.6μm)12g、エチルセルロース0.5g、テレピネオール18gを加え、遊星ミルで予備混合した後、3本ロールミルで混練し、導電性接着材料を作製した。次いで、この導電性接着材料を用いて、アルミナ基板上にスクリーン印刷機にて200μm幅のライン、40μmのスペースのテストパターンを印刷し、その後、空気中および窒素雰囲気中のそれぞれの雰囲気中にて850℃で焼成し、導線パターンを形成した。
その後、この導線パターンが形成された基板の導電性を評価した。
【0154】
【表12】
Figure 2004179139
表12によれば、導線パターンの比抵抗は、空気中焼成、窒素雰囲気焼成共に、4×10−6Ω・cmであり、導電性粒子としてアルミナ−Pt被覆Cu粒子を用いた場合には、空気中焼成、窒素雰囲気焼成のいずれの焼成方法によっても導電性が十分に確保されていることが分かった。
【0155】
[比較例5]
導電性粒子として0.3μmのCu粒子を用いた以外は、実施例9と同様の方法により導電性接着材料を作製し、実施例9と同様の評価を行った。結果を表13に示す。
【0156】
【表13】
Figure 2004179139
表13によれば、導線パターンの比抵抗は、空気中焼成では8×10−1Ω・cmと高かったのに対し、窒素雰囲気焼成では4×10−6Ω・cmと低く、空気中焼成では導電性が確保されないことが分かった。
【0157】
次に、以下の実施例にて用いられるAgコロイド分散液及び低屈折率塗料を以下の方法により作製した。
「Agコロイド分散液の作製」
0.15mmol/lの硝酸銀水溶液と、0.024mmol/lの水素化ホウ素ナトリウム水溶液とを混合し、得られたコロイド状分散液を濃縮し、0.65mol/lのAg微粒子を含むAgコロイド分散液Nを得た。このAgコロイド分散液N中の銀微粒子の平均一次粒子径は10nmであった。
テトラエトキシシラン0.8gと、0.1N塩酸0.8gと、エタノール98.4gとを混合して均一な溶液とすることにより、低屈折率塗料Pを得た。
【0158】
[実施例10]
「溶液の調整」
次の2種類の溶液を作製した。
(溶液n)
Agコロイド分散液N93gを純水4リットル中に分散した後、0.1NのNaOH水溶液を用いてこの分散液のpHを10に調整し、溶液nとした。
(溶液p)
タングステン酸ナトリウムを、上記溶液nのAg固形分に対して10mol%になるように秤量し、純水1リットルに溶解し、溶液pとした。
【0159】
次いで、この溶液nを攪拌しながら、この溶液nに上記の溶液pを5時間かけて滴下した。さらに、この溶液P中のタングステン酸ナトリウムと同モル量の水酸化ホウ素ナトリウムを純水1リットルに溶解した溶液を加え、得られた溶液に0.05N酢酸を1時間かけて滴下し、pHを4.0に調整した。
次いで、この溶液を室温(25℃)にて24時間攪拌した後、濾過洗浄することにより余分なイオン等を除去した。その後、この濃縮液をさらに200mlまで濃縮し、固形分が3重量%の酸化タングステン被覆Agコロイド分散液Rを得た。
【0160】
「透明導電膜形成用塗料の調整」
酸化タングステン被覆Agコロイド分散液R 2g
エタノール 43g
純水 3g
エチルソロソルブ 2g
を混合した後、超音波分散機(ソニファイヤー450:BRANSON ULTRASONICS社製)で均一に分散し、透明導電膜形成用塗料Sを得た。
【0161】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Sを、ガラス基板上にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Pを同様の方法により塗布し、次いで、このガラス基板を160℃で30分加熱処理し、その後、放冷し、透明導電膜付ガラス基板を得た。
【0162】
[実施例11]
「溶液の調整」
次の溶液を作製した。
実施例10で得られた余分なイオン等が除去された濃縮液に純水を加えて全量を4リットルとし、さらに0.1NのNaOH水溶液を用いてこの溶液のpHを10に調整し、溶液rとした。
【0163】
また、亜硫酸金ナトリウム(NaAuSO)溶液を、上記の溶液r中のAg固形分に対してAuが3wt%となるように秤量し、さらに純水を加えて全量が1リットルの溶液sとした。
この溶液sを上記の溶液rに3時間かけて滴下した。得られた溶液に0.1N酢酸を1時間かけて滴下し、pHを4.0に調整した。
次いで、この溶液を室温(25℃)にて24時間攪拌した後、濾過洗浄することにより余分なイオン等を除去した。その後、この濃縮液をさらに200mlまで濃縮し、固形分が5重量%の酸化タングステン−Au被覆Agコロイド分散液Tを得た。
【0164】
「透明導電膜形成用塗料の調整」
酸化タングステン−Au被覆Agコロイド分散液T 2g
エタノール 43g
純水 3g
エチルソロソルブ 2g
を混合した後、超音波分散機(ソニファイヤー450:BRANSON ULTRASONICS社製)で均一に分散し、透明導電膜形成用塗料Uを得た。
【0165】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Uを、ガラス基板上にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Pを同様の方法により塗布し、次いで、このガラス基板を160℃で30分加熱処理し、その後、放冷し、透明導電膜付ガラス基板を得た。
【0166】
[実施例12]
「溶液の調整」
Agコロイド分散液N93gを純水4リットル中に分散した後、0.1N酢酸を用いてこの分散液のpHを4.8に調整し、溶液tとした。
次いで、MPS(γ−メルカプトトリエトキシシラン)を、上記溶液tのAg固形分に対して4mol%になるように秤量し、純水0.5リットルに溶解し、この溶液を上記溶液tに、pHを4.8に保ちつつ徐々に添加し、その後、15分間撹拌し、溶液uとした。
【0167】
次いで、この溶液uに、モリブデン酸ナトリウムを上記溶液uのAg固形分に対して10mol%になるように秤量し純水0.5リットルに溶解したものを加え、さらに、次亜リン酸ナトリウムを前記モリブデン酸ナトリウムと同モルになるように秤量し純水0.3リットルに溶解したものを加えた。
次いで、この溶液に、0.05N酢酸を1時間かけて滴下し、pHを4.0に調整し、溶液vとした。
【0168】
次いで、この溶液vを室温(25℃)にて24時間攪拌した後、濾過洗浄することにより余分なイオン等を除去した。その後、この濃縮液をさらに200mlまで濃縮し、固形分が5重量%の酸化モリブデン被覆Agコロイド分散液Vを得た。
【0169】
「透明導電膜形成用塗料の調整」
酸化モリブデン被覆Agコロイド分散液V 2g
エタノール 43g
純水 3g
エチルソロソルブ 2g
を混合した後、超音波分散機(ソニファイヤー450:BRANSON ULTRASONICS社製)で均一に分散し、透明導電膜形成用塗料Wを得た。
【0170】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Wを、ガラス基板上にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Pを同様の方法により塗布し、次いで、このガラス基板を160℃で30分加熱処理し、その後、放冷し、透明導電膜付ガラス基板を得た。
【0171】
[実施例13]
「溶液の調整」
実施例12で得られた余分なイオン等が除去された濃縮液に純水を加えて全量を4リットルとし、次いで、0.1NのNaOH水溶液を用いてこの溶液のpHを10に調整し、溶液wとした。
【0172】
次いで、この溶液wに、実施例11の溶液sを3時間かけて滴下した。得られた溶液に0.1N酢酸を1時間かけて滴下し、pHを4.0に調整した。
次いで、この溶液を室温(25℃)にて24時間攪拌した後、濾過洗浄することにより余分なイオン等を除去した。その後、この濃縮液をさらに200mlまで濃縮し、固形分が5重量%の酸化モリブデン−Au被覆Agコロイド分散液Xを得た。
【0173】
「透明導電膜形成用塗料の調整」
酸化モリブデン−Au被覆Agコロイド分散液X 2g
エタノール 43g
純水 3g
エチルソロソルブ 2g
を混合した後、超音波分散機(ソニファイヤー450:BRANSON ULTRASONICS社製)で均一に分散し、透明導電膜形成用塗料Yを得た。
【0174】
「成膜」
この透明導電膜形成用塗料Yを、ガラス基板上にスピンコータを用いて150rpm−30秒の条件で塗布し、その後乾燥させ、透明導電層とした。
次いで、この透明導電層の上に、上記の低屈折率塗料Pを同様の方法により塗布し、次いで、このガラス基板を160℃で30分加熱処理し、その後、放冷し、透明導電膜付ガラス基板を得た。
【0175】
「評価」
以上により得られた実施例10〜13の透明導電膜付ガラス基板の表面抵抗値、反射率、透過率、耐擦傷性、耐HCl(塩酸)性、耐NaCl(塩水)性、耐H(過酸化水素)性、塗料安定性の各項目について評価した。
評価方法は、上記の実施例4〜7及び比較例3の反射防止機能付き透明導電膜(低反射透明導電膜)の評価方法と全く同様とした。
実施例10〜13の評価結果を表14〜表17に示す。
【0176】
【表14】
Figure 2004179139
【0177】
【表15】
Figure 2004179139
【0178】
【表16】
Figure 2004179139
【0179】
【表17】
Figure 2004179139
【0180】
表14〜表17の結果によれば、実施例10〜13では、全ての評価項目において良好な結果を得ており、透明性、導電性、帯電防止性等に優れているばかりでなく、耐HCl性、耐NaCl性、耐H性等の耐環境性、耐擦傷性が良好であることが確認された。また、塗料安定性も良好であることが確認された。
【0181】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導電性粒子によれば、金属粒子の表面に酸化物からなる被覆層を形成したので、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れている上に、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性を著しく向上させることができる。
【0182】
本発明の導電性接着材料によれば、本発明の導電性粒子を含有したので、導電性に優れている上に、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性を著しく向上させることができる。
【0183】
本発明の透明導電膜形成用塗料によれば、本発明の導電性粒子を含有したので、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れている上に、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性を著しく向上させることができる。
また、金属粒子の表面に酸化物からなる被覆層が形成されているので、この透明導電膜形成用塗料を用いて形成される透明導電膜とガラス等の基材との密着性を向上させることができる。したがって、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じる虞がない。
【0184】
本発明の透明導電膜によれば、本発明の透明導電膜形成用塗料を塗布してなる透明導電層を備えたので、透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れている上に、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性を著しく向上させることができる。
また、この透明導電膜とガラス等の基材との密着性が向上するので、使用時においても、剥離、傷等の不具合が生じる虞がない。
【0185】
本発明の表示装置によれば、本発明の透明導電膜を表示面に形成したので、表示面が透明性、導電性、帯電防止性、電磁波遮蔽性に優れている上に、耐塩水性、耐酸性、耐酸化性、耐紫外線性等の耐環境性を著しく向上させることができる。
また、この表示面と透明導電膜との密着性が向上するので、使用時においても剥離、傷等の不具合が生じる虞がなく、表示面における視認性、信頼性等を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の導電性粒子を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態の導電性粒子の被覆層の断面構造の一例を示す模式図である。
【図3】本発明の一実施形態の導電性粒子の被覆層の断面構造の他の一例を示す模式図である。
【図4】本発明の一実施形態の透明導電膜を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施形態の低反射透明導電膜を示す断面図である。
【図6】本発明の一実施形態の低反射透明導電膜の変形例を示す断面図である。
【図7】本発明の一実施形態の低反射透明導電膜の他の変形例を示す断面図である。
【図8】本発明の一実施形態の表示装置の表示面を示す断面図である。
【符号の説明】
1 金属粒子
2 被覆層
3 酸化物層
4 第2の金属粒子
5 被覆層
11 ガラス基板
12 透明導電層
21 反射防止層
22、31、41 低反射透明導電膜
51 表示パネル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is excellent in environmental resistance such as acid resistance, salt water resistance and the like and conductive particles having excellent conductivity, a conductive adhesive material containing the same, a paint for forming a transparent conductive film and a transparent conductive film using the same, and More specifically, the display device includes display surfaces of various display devices such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), and a cathode ray tube (CRT), a window glass of a building and the like, and various windows of a windshield of an automobile and the like. A transparent conductive film that is suitable for use as a material, has an excellent antistatic effect, an excellent electromagnetic wave shielding effect, and is capable of forming a transparent conductive film having excellent environmental resistance such as acid resistance and salt water resistance. Conductive particles suitable for use in forming paints, a conductive adhesive material having excellent conductivity as well as being excellent in environmental resistance such as acid resistance and salt water resistance by containing the conductive particles, and the conductive particles described above. A transparent conductive film forming coating having a transparent conductive film using the transparent conductive film forming coating, to a display apparatus provided with the transparent conductive film.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in various flat displays such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), and an electroluminescence (EL) display, or a cathode ray tube (CRT), an antistatic function and an electromagnetic wave shielding function are provided on the display surface. In order to provide such properties, a transparent conductive film forming paint having excellent antistatic performance and electromagnetic wave shielding performance is applied to a display surface to form a transparent conductive film.
On the other hand, in the case of various window materials such as window glasses of buildings, windshields of automobiles, etc., in order to provide an infrared shielding function, an electromagnetic shielding function, etc., a transparent conductive film having excellent infrared shielding performance and electromagnetic shielding performance is formed. 2. Description of the Related Art A transparent conductive film is formed by applying a paint for display on a display surface.
Also, with the rapid progress of electronics, various conductive adhesive materials have been proposed and used for various electronic devices, electronic components, electronic circuits, optical circuits, and the like.
[0003]
As a commonly used coating material for forming a transparent conductive film, a coating material in which metal fine particles such as silver (Ag), gold (Au), ruthenium (Ru), and palladium (Pd) are dispersed in a base containing a solvent and a binder is used. Is used.
In this coating for forming a transparent conductive film, various properties such as antistatic performance, electromagnetic wave shielding performance, infrared shielding performance, etc. are controlled by controlling the composition, particle size, dispersibility, etc. of the contained metal fine particles to obtain desired characteristics. Is to be expressed.
Examples of the conductive particles used in the paint for forming a transparent conductive film include at least two kinds of noble metal fine particles such as Ag fine particles and Pd fine particles, or those containing noble metal alloy fine particles such as an Ag-Pd type (for example, see Patent Literature). 1) and a metal fine particle formed with a coating made of a metal sulfide (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Patent application re-publication WO97 / 48107
[Patent Document 2]
JP-A-10-204336 (page 3-5, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conductive particles used in the above-described conventional transparent conductive film forming paint, for example, when Ag fine particles are used as metal fine particles, although the manufacturing cost can be reduced, the Ag fine particles themselves are corroded by acid or salt water. There was a problem that it was easy. For this reason, paints made using Ag fine particles also have a problem in that they have poor environmental resistance such as acid resistance and salt water resistance, and therefore cannot be used for those requiring environmental resistance. .
Further, when fine particles of Au, Ru, Pd, etc. are used as metal fine particles, since these fine particles have excellent resistance to acid and salt water, paints made using these are also resistant to acid resistance. However, these metal fine particles are more expensive than Ag, Cu, Ni, etc., and thus have a problem that the production cost is higher. Was.
[0006]
Therefore, in order to improve the environmental resistance such as acid resistance and salt water resistance of Ag fine particles, paint for forming an Ag-Pd-based transparent conductive film using a mixed powder of Ag fine particles and Pd fine particles, or Ag-Pd alloy fine particles There have been proposed paints for forming an Ag-Pd alloy-based transparent conductive film using the same, but these paints were insufficient for improving environmental resistance such as acid resistance and salt water resistance.
Further, since the transparent conductive film formed using the transparent conductive film forming paint containing metal fine particles as a main component has little or very weak adhesion to a substrate such as glass, the transparent conductive film is transparent to the substrate. Adhesion between the conductive film and the conductive film is weak, and during use, various problems such as easy peeling and easy damage may occur.
[0007]
On the other hand, in the case of conductive adhesive materials, metal powders such as Ag, Cu, and Ni are usually used. However, since these metal powders are inferior in oxidation resistance and chemical resistance, a small amount of this conductive adhesive material is used. When used in an atmosphere containing a corrosive gas such as an acidic gas or an alkaline gas, the electric characteristics are lowered and the reliability is deteriorated. Therefore, it has been desired to develop a conductive powder which is excellent in chemical durability such as oxidation resistance and chemical resistance and is inexpensive.
In order to solve such a problem, Cu-Ag alloy powder has been proposed as a conductive powder having improved oxidation resistance. However, even with this Cu-Ag alloy powder, the improvement of environmental resistance is not sufficient. It was not something. Therefore, when the conductive adhesive material is required to have chemical durability, a noble metal powder such as Au, Pd, and Pt or an alloy powder thereof is used as the conductive particles.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and has excellent transparency, conductivity, antistatic property, electromagnetic wave shielding property, salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, ultraviolet light resistance, and the like. Conductive particles with significantly improved environmental resistance, containing these conductive particles have excellent conductivity, and have significantly improved environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance. It has excellent transparency, conductivity, antistatic property and electromagnetic wave shielding property by containing the conductive adhesive material and the above-mentioned conductive particles, as well as environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance and ultraviolet resistance. A coating for forming a transparent conductive film capable of forming a transparent conductive film that has a remarkably improved property, has excellent adhesion to the substrate, and is also economical. The transparent conductive film obtained by And an object thereof is transparent conductive film to provide a display device, which is formed on the display surface.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following conductive particles, a conductive adhesive material containing the same, a paint for forming a transparent conductive film, a transparent conductive film using the same, and a display device.
That is, the conductive particles of the present invention are characterized in that a coating layer made of an oxide is formed on the surface of metal particles.
In the conductive particles, by forming a coating layer of an oxide on the surface of the metal particles, not only excellent transparency, conductivity, antistatic properties, electromagnetic wave shielding properties, but also salt water resistance, acid resistance, Environmental resistance such as oxidation resistance and ultraviolet resistance is significantly improved.
[0010]
The oxide is silicon oxide (SiO 2 ), Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), Titanium oxide (TiO) 2 ), Zirconium oxide (ZrO) 2 ), Tin oxide (SnO) 2 ), Molybdenum oxide (MoO) 2 , MoO 3 , Other molybdenum oxides), tungsten oxide (WO 2 , WO 3 , Other tungsten oxides), chromium oxide (Cr 2 O 3 , CrO 2 , CrO 3 , And other chromium oxides).
[0011]
The coating layer preferably contains a second metal.
It is preferable that the second metal is a metal different from the metal particles.
The second metal includes gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), osmium (Os), iridium (Ir), ruthenium (Ru), rhenium (Re), rhodium (Rh), and silver (Ag). ) And one or more selected from copper (Cu).
It is preferable that the second metal is deposited in voids of the coating layer.
The metal particles preferably contain one or more selected from silver (Ag), copper (Cu), and nickel (Ni).
[0012]
The conductive adhesive material of the present invention is characterized by containing the conductive particles of the present invention.
By containing the conductive particles of the present invention, this conductive adhesive material not only has excellent conductivity, but also has remarkably improved environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance. I do.
[0013]
The paint for forming a transparent conductive film of the present invention is characterized by containing the conductive particles of the present invention.
The paint for forming a transparent conductive film contains the conductive particles of the present invention, which not only has excellent transparency, conductivity, antistatic property and electromagnetic wave shielding property, but also has salt water resistance, acid resistance, and oxidation resistance. And environmental resistance such as UV resistance are remarkably improved.
[0014]
In addition, since the conductive particles have a coating layer made of an oxide formed on the surface of the metal particles, a transparent conductive film formed using the coating material for forming a transparent conductive film and a base material such as glass. And the like, there is no possibility that problems such as peeling and scratches may occur during use.
[0015]
The transparent conductive film of the present invention includes a transparent conductive layer formed by applying the transparent conductive film forming paint of the present invention.
It is preferable to form an anti-reflection layer on one or both main surfaces of the transparent conductive layer.
[0016]
In the transparent conductive film of the present invention, by applying the transparent conductive film forming paint of the present invention to form a transparent conductive layer, not only the transparency, conductivity, antistatic properties, and electromagnetic wave shielding properties are excellent, but also Environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance is remarkably improved.
In addition, since the adhesion between the transparent conductive film and a substrate such as glass is improved, there is no possibility that defects such as peeling and scratches may occur during use.
[0017]
The display device of the present invention is characterized in that the transparent conductive film of the present invention is formed on a display surface.
In this display device, since the transparent conductive film of the present invention is formed on the display surface, the display surface is excellent not only in transparency, conductivity, antistatic property, and electromagnetic wave shielding property, but also in salt water resistance and acid resistance. Environmental resistance such as heat resistance, oxidation resistance and ultraviolet light resistance is remarkably improved.
In addition, since the adhesion between the display surface and the transparent conductive film is improved, there is no possibility that defects such as peeling and scratches may occur even during use, and visibility and reliability on the display surface are improved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the conductive particles of the present invention, a conductive adhesive material containing the same, a paint for forming a transparent conductive film, a transparent conductive film using the same, and a display device will be described. This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified.
[0019]
`` Conductive particles ''
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the conductive particles of the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a metal particle serving as a central nucleus, and 2 denotes a coating layer made of an oxide that covers the surface of the metal particle 1. .
The material of the metal particles 1 is not particularly limited, but is excellent in conductivity, low in manufacturing cost, has a high metal ion strength as compared with other metals, and is relatively small in the conductive particles of the present embodiment. Single metal particles of silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni) from the viewpoint that they are inexpensive materials because they are easy to manufacture and are relatively abundant on the earth as resources. Or one or two or more selected from Ag, Cu, and Ni like alloy particles thereof.
[0020]
The particle size of the metal particles 1 is not particularly limited, but when used for a transparent conductive film forming paint from the viewpoint of transparency and conductivity, a particle size of 2 to 100 nm is preferable. A preferred particle size is 2 to 30 nm, and a more preferred particle size is 5 to 30 nm.
The reason for this is that if the particle size is smaller than 2 nm, the dispersibility becomes poor, the transparency of the formed film decreases, and the conductivity also deteriorates. This is because the transparency of the resulting film deteriorates.
Further, when used for a conductive adhesive material, a particle size of 5 nm to 10 μm is preferable, and when transparency is particularly required, a particle size of 5 to 20 nm is preferable.
[0021]
The metal particles 1 may be manufactured by any method. For example, a metal salt is reduced in a solution using a reducing agent such as sodium borohydride, formalin, hydrazine, or alcohol. Colloidal metal fine particles obtained by a so-called liquid phase reduction method are preferably used when used in a paint for forming a transparent conductive film.
[0022]
The material of the oxide constituting the coating layer 2 is not particularly limited, but silicon oxide (SiO 2) having excellent chemical stability is used. 2 ), Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), Titanium oxide (TiO) 2 ), Zirconium oxide (ZrO) 2 ), Tin oxide (SnO) 2 ), Molybdenum oxide (MoO) 2 , MoO 3 , Other molybdenum oxides), tungsten oxide (WO 2 , WO 3 , Other tungsten oxides), chromium oxide (Cr 2 O 3 , CrO 2 , CrO 3 , And other chromium oxides).
These oxides are more excellent in chemical resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance and the like, corrosion resistance and heat resistance than metals, and are also excellent in heat resistance. A sufficient effect for improving the environmental resistance of the metal particles 1 can be exhibited.
[0023]
The coating layer 2 preferably contains a second metal, and the second metal is preferably a metal different from the metal particles 1. Here, containing a metal does not mean a state in which a metal element is included as a metal compound, but means that a metal exists alone. The phrase “the coating layer 2 contains the second metal” refers to a state in which the coating layer 2 has the second metal in one or both of the inside and the surface of the coating layer 2. May be in the form of particles, a continuous thin line like a whisker, or a two-dimensionally connected film.
[0024]
The thickness of the coating layer 2 is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 100 nm. The reason is that if the thickness is smaller than 0.2 nm, contact between the metal particles 1 serving as the central nucleus and a gas such as an oxidizing gas, a corrosive gas, water vapor, or salt water, which deteriorates the conductivity of the metal particles 1. If the thickness is more than 100 nm, the metal particles 1 serving as the central nucleus have resistance to salt water, acid, oxidation, and ultraviolet. The environmental property does not further increase, and the connection distance between the second metal existing in one or both of the inside and the surface of the coating layer 2 and the metal particle 1 serving as the central nucleus increases, and This is because, since the oxide is insulative, the conductivity of the coating layer 2 decreases, and it becomes difficult to obtain the required electric conductivity.
[0025]
The preferable thickness of the coating layer 2 is preferably 0.2 to 50 nm, more preferably 1 to 50 nm, particularly in the case where the coating layer 2 is used for a paint for forming a transparent conductive film, in view of the relationship with the particle size of the metal particles 1 serving as the central nucleus. 5050 nm, more preferably 2-20 nm. The type of the second metal is not particularly limited, but it is desirable to select a metal type having excellent oxidation resistance and chemical resistance. For example, Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru, Re, Rh and the like are preferably exemplified. Further, as the metal contained in the chemically stable oxide coating layer 2, Ag and Cu can be used in addition to the above-mentioned noble metals.
This second metal is preferably precipitated in the voids of the coating layer 2.
[0026]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the cross-sectional structure of the coating layer 2, in which the state of the second metal is a particle. The coating layer 2 is composed of an oxide layer 3 constituting a main part thereof, and second metal particles 4 precipitated in voids of the oxide layer 3.
There is no particular limitation on the particle diameter of the second metal particles 4, but the particle diameter of the second metal particles 4 present inside the oxide layer 3 is preferably 0.1 nm to 10 nm. The particle diameter of the second metal particles 4 present on the surface of the material layer 3 is preferably 0.1 nm to 10 nm.
[0027]
The amount of the second metal particles 4 present in one or both of the inside and the surface of the coating layer 2 is not particularly limited,
(Equation 1)
Figure 2004179139
Is a preferred range.
[0028]
Here, the reason why the amount of the second metal particles 4 is limited to 2 to 30% by weight is that if the amount is less than 2% by weight, either one of the inside or the surface of the coating layer 2 or one of the two This is because the conductivity between the second metal particles 4 present in the portion and the metal particles 1 serving as the central nucleus is poor, and it is difficult to obtain good conductivity. This is because, even if it is added more than that, further improvement effects such as conductivity, oxidation resistance and chemical resistance cannot be expected.
[0029]
The conductive particles of the present embodiment have excellent environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance by having the above-described structure. When the coating layer 2 made of an oxide contains the second metal particles 4, the conductivity of the conductive particles depends on the metal particles 1 serving as a central nucleus and either the inside or the surface of the coating layer 2. Alternatively, it is obtained by the flow of electricity between the second metal particles 4 present in a part of both, but the metal particles 1 contribute much more to the conductivity. The obtained conductivity is mainly carried by the metal particles 1.
[0030]
Further, the coating layer 2 suppresses contact between the metal particles 1 and a corrosive gas such as an acidic gas or an alkaline gas, water vapor that induces electromigration, or oxygen that oxidizes a metal.
The second metal particles 4 present in one or both of the inside of the coating layer 2 and the surface thereof cover the voids having a molecular size of several tens of nanometers existing in the oxide layer 3 to thereby oxidize. Contact between the corrosive gas, corrosive gas or water vapor and the metal particles 1 serving as the central nucleus is further suppressed, and at the same time, conduction with the metal particles 1 is ensured.
[0031]
As shown in FIG. 3, when the voids existing in the oxide layer 3 constituting the coating layer 5 extend from the surface of the oxide layer 3 to the surface of the metal particles 1, the second metal particles 4 Is preferably precipitated from the surface of the oxide layer 3 to the surface of the metal particles 1. When the second metal particles 4 precipitate in this manner, a corrosive gas such as an oxidizing gas, an acid gas, or an alkaline gas, or a gas such as water vapor that induces electromigration and the metal particles 1 serving as a central nucleus are formed. Contact can be further suppressed. Further, since the metal particles 1 are in contact with the second metal particles 4, excellent conductivity is obtained.
[0032]
Next, a method for producing the conductive particles of the present embodiment will be described.
In order to form the coating layer 2 made of an oxide on the surface of the metal particles 1 serving as a central nucleus, the metal particles or colloidal metal particles are coated with a silane such as aminosilane, mercaptosilane, glycidoxysilane, methacryloxysilane or the like. The surface is modified using a coupling agent, and then immersed in an alkali silicate solution such as sodium silicate or a metal alkoxide solution to form a coating layer 2 on the surface of the metal particles 1.
[0033]
As the above silane coupling agent,
γ-aminopropyltriethoxysilane,
N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethoxysilane,
N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane,
γ-mercaptopropyltrimethoxysilane,
γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane,
γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane,
γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane,
γ-methacryloxypropyldimethoxysilane and the like can be exemplified.
[0034]
Examples of the metal alkoxide include silicon methoxide, silicon ethoxide, silicon alkoxide such as silicon propoxide, aluminum alkoxide such as aluminum propoxide, titanium alkoxide such as titanium propoxide and titanium butoxide, zirconium propoxide, and zirconium. Examples include zirconium alkoxides such as butoxide, tin alkoxides such as tin propoxide, and tin butoxide.
[0035]
When the surface of the metal particle 1 is modified using the above silane coupling agent, an alkali silicate or a metal alkoxide is added onto a silanol group (—SiOH) of the coupling agent on the surface of the metal particle 1 serving as a central nucleus. The coating layer 2 made of an oxide is formed on the surface of the metal particles 1 by performing a hydrolysis reaction or a condensation polymerization reaction. The thickness of the coating layer 2 can be controlled to a desired thickness by controlling the temperature of the solution when forming the coating layer 2 and the immersion time.
[0036]
Furthermore, in order to deposit the metal particles 4 on one or both of the inside and the surface of the coating layer 2, the metal particles on which the above-described coating layer has been formed have a smaller ionization tendency than the metal particles serving as the central nucleus. Immersion or contact in a metal salt solution such as hydrochloride, nitrate, acetate, sulfite or an organic acid metal salt solution such as lactate, citrate, etc., and either or both of the inside and the surface of the coating layer 2 Then, the second metal particles 4 are precipitated.
[0037]
In this case, due to the difference between the ionization tendency of the metal particles 1 serving as the central nucleus and the ionization tendency of the metal ions in the metal salt, the metal as a component of the metal particles 1 is oxidized and eluted into the metal salt solution as metal ions. At the same time, the metal ions in the metal salt solution are reduced and become metal particles, and are deposited on one or both of the inside and the surface of the coating layer 2. For example, when Ag particles are used as the metal particles 1, Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru, Re, Rh, and the like can be used as the metal species of the metal salt to be used. In particular, Au, Pt, Pd , Ru are preferred.
[0038]
As for the metal species of these metal salts, the same precipitation reaction as described above occurs even if a metal salt solution in which a plurality of metal species coexist is used. Therefore, by using a metal salt solution in which a plurality of metal species coexist, one or both of the inside and the surface of the coating layer 2 is made of alloy particles or a plurality of types of alloy particles different from the metal particles 1 serving as a central nucleus. It is possible to produce conductive particles including metal particles.
[0039]
In addition, instead of the above-described metal salt solution, a precipitation reaction similar to the above occurs even when an organic acid metal salt solution such as lactate or citrate in which a plurality of metal species coexist is used.
The amount of the metal to be deposited can be controlled by controlling the amount of metal ions present in the above-mentioned metal salt solution or organic acid metal salt solution.
As described above, the conductive particles of the present embodiment can be manufactured.
[0040]
The conductive particles obtained in this manner show no change in electrical conductivity even when they are brought into contact with a deterioration factor such as salt water, acidic or oxidizing liquid or gas for a long period of time. By using the conductive particles, the antistatic property or the electromagnetic wave shielding property of the obtained transparent conductive film can be maintained for a long period of time. Each of these conductive particles has an electric conductivity of 10 -5 Ωcm or less, and the surface resistance when a transparent conductive film containing these conductive particles is formed is 10 -1 -10 3 Since Ω / □, practically sufficient electromagnetic wave shielding performance can be obtained.
[0041]
In the conductive particles of the present embodiment, since the coating layer 2 made of an oxide is formed on the surface of the metal particles 1 serving as the central nucleus, the conductive layer formed using the conductive particles has a film strength. It is significantly improved, and the scratch strength is improved. In the case where one or more transparent layers having a refractive index different from the refractive index of the conductive layer are provided in the upper layer or the lower layer (either main surface) or the upper and lower layers (both main surfaces) of the conductive layer. Has the advantage that the wettability with the silica-based binder component usually used as a transparent layer is good, and the adhesion between both layers is improved, and the scratch strength can be further improved.
[0042]
"Colloidal dispersion"
By subjecting the conductive particles to a normal washing method such as electrodialysis, a colloidal dispersion can be obtained. In particular, since the colloidal dispersion using the conductive particles of the present embodiment is a dispersion system using an electric double layer of a coating layer formed of an oxide formed on the surface of metal particles serving as a central nucleus, a conventional metal is used. A dispersion having extremely high stability as compared with a colloid and a high concentration of conductive particles can be obtained.
[0043]
`` Paint for forming transparent conductive film ''
By adding the above-mentioned colloidal dispersion to a solvent, the paint for forming a transparent conductive film of the present embodiment can be obtained.
Examples of the solvent include water and an organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, β-oxyethyl methyl ether (methyl cellosolve), and β-oxyethyl ether (ethyl cellosolve). ), Butyl-β-oxyethyl ether (butyl cellosolve) and the like, phenols, esters, ketones, glycols, aromatic compounds and the like.
[0044]
This transparent conductive film forming paint, in addition to the conductive particles described above, for adjusting the color tone of the transmitted light of the transparent conductive film, as a coloring agent, a dye, an organic pigment, or metal fine particles having high chemical stability. A trace amount may be contained.
The coloring material may be added to any of the layers constituting the transparent conductive film. For example, when the coloring material is added to the transparent conductive layer, the added amount is 20% by weight or less based on the content of the metal particles, particularly It is preferable that the content be 10% by weight or less.
The reason is that if the addition amount exceeds 20% by weight, the conductivity and the film strength are reduced, and the electromagnetic wave shielding effect is hindered.
[0045]
Examples of the coloring material include monoazo pigment, quinacridone, iron oxide yellow, disazo pigment, phthalocyanine green, phthalocyanine blue, cyanine blue, flavanthrone yellow, dianthraquinolyl red, indanthrone blue, thioindigo bordeaux, Organic pigments such as perylene orange, perylene scarlet, perylene red 178, perylylene maroon, dioxazine violet, isoindoline yellow, nickel nitroso yellow, madder lake, copper azomethine yellow, aniline black, and alkali blue are preferably used.
[0046]
In addition, zinc white, titanium oxide, red iron oxide, chrome oxide, iron black, titanium erotic, cobalt blue, cerulean blue, cobalt green, alumina white, viridian, cadmium yellow, cadmium red, vermilion, lithopone, graphite, molybdate orange Also, inorganic pigments such as zinc chromate, calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, lead white, ultramarine, manganese violet, emerald green, navy blue, and carbon black are preferably used.
[0047]
Further, various dyes such as azo dyes, anthraquinone dyes, indigoid dyes, phthalocyanine dyes, carbonium dyes, quinone imine dyes, methine dyes, quinoline dyes, nitro dyes, nitroso dyes, benzoquinone dyes, naphthoquinone dyes, naphthalimide dyes, and perinone dyes are also suitable. Used for
These coloring materials can be used alone or in combination of two or more.
[0048]
Further, in addition to the various components described above, the transparent conductive film forming paint may further include other components such as silicon (Si), aluminum (Al), and zirconium (if necessary) for the purpose of improving film strength and conductivity. Oxidation of Zr), cerium (Ce), titanium (Ti), yttrium (Y), zinc (Zn), magnesium (Mg), indium (In), tin (Sn), antimony (Sb), gallium (Ga), etc. Or a composite oxide, a nitride, or the like. In particular, an oxide of indium (In) or tin (Sn), a composite oxide, or inorganic fine particles mainly containing a nitride, etc. May be contained.
[0049]
Also, organic synthetic resins such as polyester resin, acrylic resin, epoxy resin, melamine resin, urethane resin, butyral resin, and ultraviolet curable resin, hydrolysates of metal alkoxides such as silicon, titanium, and zirconium, or silicone monomers and silicone oligomers And organic and inorganic binder components.
Examples of the hydrolytic polycondensable organic silicon compound as a silicon-containing binder include an alkoxysilane represented by the following formula (1).
R a Si (OR ') 4-a ...... (1)
(Wherein, R is a vinyl group, an aryl group, an acryl group, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a hydrogen atom or a halogen atom, and R ′ is a vinyl group, an aryl group, an acryl group, a number of carbon atoms. 1 to 8 alkyl groups, -C 2 H 4 O n H 2n + 1 (N = 1 to 4) or a hydrogen atom, and a is 0 or an integer of 1 to 3.)
[0050]
"Transparent conductive film"
The transparent conductive film of this embodiment can be obtained by applying the above-mentioned paint for forming a transparent conductive film to the surface of a substrate such as a glass substrate, a heat-resistant transparent resin, or a glass plate.
Known application techniques such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, bar coating, and gravure printing can be used as the coating method.
Among these, spin coating, spray coating, and dip coating are each a particularly preferable coating method because a film having a uniform thickness can be formed in a short time.
[0051]
After the application, the applied film is dried and baked if necessary, whereby a transparent conductive layer can be formed on the surface of the substrate.
At the time of coating, it is preferable to set the coating amount so that the thickness of the formed transparent conductive layer is 5 nm to 100 nm. Further, it is preferable that the thickness of the formed transparent conductive layer be 10 nm to 50 nm.
[0052]
The reason is that if the film thickness is less than 5 nm, not only is it difficult to obtain a sufficient electromagnetic wave shielding effect, but also it becomes difficult to form a uniform film due to uneven appearance and the like, while the film thickness exceeds 100 nm. This is because, although there is no problem in conductivity, the light transmittance of the transparent conductive layer is remarkably reduced, so that practical transparency cannot be obtained. Here, the practical transparency means that the total light transmittance is about 40% or more.
[0053]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the transparent conductive film of the present embodiment. In the figure, reference numeral 11 denotes a transparent glass substrate as a base material, and 12 denotes a transparent conductive film forming paint of the present embodiment on the glass substrate 11. The transparent conductive layer of the present embodiment is formed by the transparent conductive layer 12.
[0054]
The transparent conductive layer 12 contains conductive particles in which a coating layer 2 made of an oxide having excellent environmental resistance or an oxide containing a metal is formed on the surface of metal particles 1 serving as a central nucleus. In addition, the film strength is remarkably improved, and the scratch strength is improved.
In addition, since the coating layer 2 made of an oxide or an oxide containing a metal is formed on the surface of the metal particles 1, it is resistant to atmospheres such as halogen, acid, oxidizing, and ultraviolet rays. Even if the metal particles are exposed for a long period of time, there is no danger that the conductivity, the discoloration, the film strength and the like due to the deterioration of the metal particles will occur.
Furthermore, since the coating layer 2 made of an oxide or an oxide containing a metal is formed on the surface of the metal particles 1, the adhesion to the substrate is excellent.
[0055]
The transparent conductive film of the present embodiment can be used on, for example, a display surface of a display panel of various display devices such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a touch panel, and a cathode ray tube (CRT). Can be applied.
In addition, the present invention can be applied to various window materials such as window glasses of buildings and the like, windshields of automobiles, instrument panels of automobiles, and viewing windows of microwave ovens.
[0056]
According to the above-mentioned display device and various window materials, halogen salts such as salt water produced by seawater during transportation by sea or sweat of operators, hydrogen sulfide gas in hot springs, etc., and SO in the atmosphere x High resistance to gas, acid liquid such as acid rain, oxidizing gas such as ozone generated by acid gas, ultraviolet ray, etc., and electromagnetic wave shielding for a long period of time even if placed in an environment containing these deterioration factors Properties, anti-reflection properties, hue, film strength, etc. can be maintained.
[0057]
In the transparent conductive film of the present embodiment, environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance is remarkably improved.
In addition, since the adhesion between the transparent conductive film and a substrate such as glass is improved, there is no possibility that defects such as peeling and scratches may occur during use.
Further, in the above display device, since the transparent conductive film of the present embodiment is formed on the display surface, environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance on the display surface is significantly improved. .
In addition, since the adhesion between the display surface and the transparent conductive film is improved, there is no possibility that defects such as peeling and scratches may occur even during use, and visibility and reliability on the display surface are improved.
[0058]
"Low reflection transparent conductive film"
The low reflection transparent conductive film of the present embodiment will be described.
This low-reflection transparent conductive film has a refractive index different from the refractive index of the transparent conductive layer in the upper or lower layer (either main surface) or the upper and lower layers (both main surfaces) of the transparent conductive layer. One or more transparent antireflection layers are formed. This antireflection layer is used for removing or reducing external light reflection at the interface of the film by an interference effect.
[0059]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating the low-reflection transparent conductive film of the present embodiment. A transparent antireflection layer 21 having a refractive index different from that of the transparent conductive layer 12 is provided on the transparent conductive layer 12. The antireflection layer 21 and the transparent conductive layer 12 form a low-reflection transparent conductive film 22.
[0060]
The layer configuration of the low-reflection transparent conductive film 22 is not limited to the above-described configuration. For example, as shown in FIG. 6, the low-reflection transparent conductive film 22 has a configuration in which the anti-reflection layer 21 is formed below the transparent conductive layer 12. The conductive film 31 may be used. Further, as shown in FIG. 7, a low-reflection transparent conductive film 41 having a configuration in which the antireflection layer 21 is formed in an upper layer and a lower layer so as to sandwich the transparent conductive layer 12 may be used. Further, the anti-reflection layer 21 may be a single layer or two or more layers.
[0061]
The refractive index of the antireflection layer 21 is desirably 1.60 or less. The anti-reflection layer 21 is expected to not only prevent the reflection of external light and to improve the visibility of the display device but also to protect the low-reflection transparent conductive films 22 and 41 from external force. In addition, it is necessary to have sufficient mechanical strength.
[0062]
Examples of the coating agent for forming the anti-reflection layer 21 include thermoplastic resins such as polyester resin, acrylic resin, epoxy resin, and butyral resin, thermosetting resins, or photo / electron beam curable resins, silicon, aluminum, Examples include coating solutions containing one or more components selected from hydrolysates of metal alkoxides such as zirconium and titanium, and silicone monomers or silicone oligomers. The above components can be used alone or as a mixture.
[0063]
Similar to the formation of the transparent conductive layer 12, the antireflection layer 21 is formed by uniformly applying a coating solution containing one or more components described above, that is, an antireflection paint on a predetermined surface. It can be done by a method. As a coating method, a spin coating method, a roll coating method, a spray coating method, a dip coating method, a bar coating method, a gravure printing method, or the like is suitably used.
After the application, the applied film is dried, and preferably a strong film is formed by baking or irradiating light and electron beams.
[0064]
The low-reflection transparent conductive films 22, 31, and 41 of the present embodiment are, for example, a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a touch panel, and a cathode ray tube, similarly to the above-described transparent conductive films. (CRT) and the like can be applied to the display surface of the display panel of various display devices.
In addition, the present invention can be applied to various window materials such as window glasses of buildings and the like, windshields of automobiles, instrument panels of automobiles, and viewing windows of microwave ovens.
[0065]
"Display device"
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a display surface of the display device according to the present embodiment, and is an example of a display surface of a plasma display panel (PDP). The display surface of this PDP has a configuration in which the low-reflection transparent conductive film 22 is formed on the front surface of a display panel 51 made of a transparent glass substrate.
[0066]
Since the transparent conductive layer 12 contains the conductive particles of the present embodiment, the low-reflection transparent conductive film 22 has sufficient conductivity to exhibit electromagnetic wave shielding properties. The transmittance of the transparent conductive layer 12 is adjusted within a range of 100 nm or less in order to adjust the contrast of the transmission image of the display device. In addition, since the anti-reflection layer 21 having a refractive index different from that of the transparent conductive layer 12 is formed on the low-reflection transparent conductive film 22, reflection of external light is prevented.
[0067]
In addition, since the conductive particles contained in the transparent conductive layer 12 are the conductive particles of the present embodiment, the low-reflection transparent conductive film 22 is resistant to an atmosphere such as halogen, acid, oxidizing, and ultraviolet. Therefore, even if the conductive particles are exposed to these atmospheres for a long period of time, there is no possibility of causing a decrease in conductivity, discoloration, a decrease in film strength, and the like due to deterioration of the conductive particles. Further, the conductive particles constituting the transparent conductive layer 12 have excellent adhesion to the display panel 51 as a base material since the coating layer 2 made of an oxide is formed on the surface of the metal particles 1.
[0068]
In the present embodiment, the display device in which the low-reflection transparent conductive film 22 is formed on the front surface of the display panel 51 is described as an example, but the low-reflection transparent conductive films 31 and 41 are formed instead of the low-reflection transparent conductive film 22. It may be configured.
[0069]
According to the display device of the present embodiment, since the low-reflection transparent conductive film 22 is formed on the front surface of the display panel 51, the low-reflection transparent conductive film 22 can shield electromagnetic waves radiated from the display device. Electromagnetic wave interference can be prevented.
Further, since the low-reflection transparent conductive film 22 has excellent light transmittance, the image becomes bright. Further, since the reflection of external light is reduced, the visibility on the display surface is improved.
Further, since the antireflection layer 21 has good wettability with the transparent conductive layer 12, the adhesion between both the antireflection layer 21 and the transparent conductive layer 12 can be improved, and the scratch strength can be further improved. Can be.
[0070]
Further, similarly to the case where the transparent conductive film is formed, a halogen salt such as salt brought from seawater during transportation by sea or an operator's sweat, a hydrogen sulfide gas in a hot spring area or the like, and a sulfur dioxide in the atmosphere are also used. x High resistance to gas, acid liquid such as acid rain, oxidizing gas such as ozone generated by acid gas, ultraviolet ray, etc., and electromagnetic wave shielding for a long period of time even if placed in an environment containing these deterioration factors Properties, anti-reflection properties, hue, film strength, etc. can be maintained.
[0071]
The low-reflection transparent conductive films 22, 31, and 41 formed on the display panel 51 are applied to various window materials such as window glasses of buildings and the like, windshields of automobiles, instrument panels of automobiles, and viewing windows of microwave ovens. be able to.
In these various window materials, similarly to the case where the above-described transparent conductive film is formed, halogen salts such as salt brought by seawater during transportation by sea or sweat of an operator, hydrogen sulfide gas in hot springs, and air SO in X High resistance to gas, acid liquid such as acid rain, oxidizing gas such as ozone generated by acid gas, ultraviolet ray, etc., and electromagnetic wave shielding for a long period of time even if placed in an environment containing these deterioration factors Properties, anti-reflection properties, hue, film strength, etc. can be maintained.
[0072]
`` Specific examples of conductive particles ''
Hereinafter, as a specific example of the conductive particles of the present embodiment, a case where the oxide that is a component of the coating layer is silica (silicon dioxide) will be described.
The conductive particles form a coating layer (hereinafter also referred to as a silica layer) made of silica (silicon dioxide) having extremely excellent salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance on the surface of the metal particles. Thereby, environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance of the metal particles is remarkably improved.
In addition, by using silica as the main component of the coating layer, when a transparent conductive film is formed using a transparent conductive film forming paint using the conductive particles, adhesion between the transparent conductive film and a substrate such as glass is reduced. Thus, even during use, there is no possibility that defects such as peeling and scratches may occur.
[0073]
As a method for forming a silica layer on the surface of metal particles, a method of mixing metal particles or colloidal metal particles with water glass, an organosilicon compound or the like and reacting the mixture is employed. Thereby, a strong silica layer can be formed on the surface of the metal particle.
It is preferable that the metal particles include one or more selected from Ag, Cu, and Ni.
[0074]
Examples of the organosilicon compound include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, methyltriethoxysilane, tetraethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylethoxysilane , Dimethylvinylmethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-chloropropyl Trimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldichlorosilane, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-amino Ropirtriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane , Γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane and the like are preferably used.
[0075]
Even if the silica-coated metal particles are brought into contact with a deterioration factor such as salt water, an acidic or oxidizing liquid or gas for a long period of time, no change in conductivity is observed. Therefore, if a coating for forming a transparent conductive film is prepared using the silica-coated metal particles, the resulting transparent conductive film can maintain its antistatic property or electromagnetic wave shielding property for a long period of time.
The conductivity of each of the silica-coated metal particles was 10%. -5 Ωcm or less, and the surface resistance after film formation is 10 -1 -10 3 Since the level is Ω / □, practically sufficient electromagnetic wave shielding performance can be obtained.
[0076]
It is preferable that the silica layer further contains a noble metal because conductivity is improved. Further, it is preferable that this noble metal is precipitated in the voids of the silica layer.
Examples of the noble metal include Au, Pt, Pd, Os, Ir, Ru, Re, Rh and the like. In particular, one or more kinds selected from Au, Pt, Pd, Rh, and Ru may be used. preferable.
[0077]
The surface-coated metal particles whose surfaces are coated with the silica layer containing the noble metal can be obtained by depositing the above-mentioned noble metal in the voids of the silica layer.
Here, in order to deposit the noble metal in the voids of the silica layer, the above-mentioned silica-coated metal particles are converted into a solution containing one or more metal salts selected from Au, Pt, Pd, Rh, and Ru. The two are brought into contact by immersing or mixing the silica-coated metal particles and the solution.
[0078]
In the silica-coated metal particles, voids are formed in the silica layer formed on the surface, and the voids extend from the surface of the silica layer to the surface of the metal particles. Therefore, if atoms on the outermost surface of the metal particles are ion-exchanged with ions of Au, Pt, Pd, Rh, Ru, or the like, Au, Pt, Pd, Rh, Ru and the like can be precipitated, and surface-coated metal particles whose surface is coated with a noble metal-containing silica layer can be easily obtained.
The surface-coated metal particles thus obtained exhibit excellent conductivity because the noble metal is precipitated from the surface of the silica layer to the surface of the internal metal particles.
[0079]
As described above, surface-coated metal particles coated with the silica layer containing the noble metal can be obtained. Since the noble metal is one or more selected from Au, Pt, Pd, Rh, and Ru, Au, Pt, Pd, Rh, Ru, and the like are present in the voids of the silica layer. Through the above, excellent conductivity can be exhibited.
[0080]
By subjecting the silica-coated metal particles or the surface-coated metal particles to a normal washing method such as electrodialysis, a colloidal dispersion can be obtained.
Since the above-mentioned silica-coated metal particles or surface-coated metal particles are a dispersion system in which an electric double layer of silica formed on the particle surface is used, the stability is extremely high as compared with a conventional metal colloid, and the concentration of the metal particles is high. And a dispersion having a high value can be obtained.
[0081]
By adding the thus obtained colloidal dispersion to a solvent, it is possible to obtain a paint for forming a transparent conductive film containing silica-coated metal particles or surface-coated metal particles as a main component. Examples of the solvent include water and an organic solvent. Examples of the hydrophilic organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol, β-oxyethyl methyl ether (methyl cellosolve), and β-oxyethyl. Ethers such as ether (ethyl cellosolve) and butyl-β-oxyethyl ether (butyl cellosolve) can be used.
[0082]
The transparent conductive film can be obtained by applying the transparent conductive film forming paint to the surface of a substrate such as a glass substrate, a heat-resistant transparent resin, or a glass plate.
In the transparent conductive film formed in this way, a silica layer having excellent environmental resistance or a silica layer containing a noble metal is formed on the surface of the metal particles, so that the film strength is significantly improved and the scratch strength is improved. I do.
[0083]
In addition, since a silica layer having excellent environmental resistance or a silica layer containing a noble metal is formed on the surface of the metal particles, it is resistant to atmospheres such as halogen, acid, oxidization, and ultraviolet light. , There is no danger of causing a decrease in conductivity, discoloration, a decrease in film strength, and the like due to deterioration of the metal particles.
Furthermore, since a silica layer or a silica layer containing a noble metal is formed on the surface of the metal particles, the adhesion to the substrate is excellent.
[0084]
This transparent conductive film can be applied to, for example, display panels of various display devices such as a plasma display panel (PDP), a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a touch panel, and a cathode ray tube (CRT).
In addition, the present invention can be applied to various window materials such as window glasses of buildings and the like, windshields of automobiles, instrument panels of automobiles, and viewing windows of microwave ovens.
[0085]
According to the above-mentioned display device and various window materials, halogen salts such as salt water produced by seawater during transportation by sea or sweat of operators, hydrogen sulfide gas in hot springs, etc., and SO in the atmosphere x High resistance to gas, acid liquid such as acid rain, oxidizing gas such as ozone generated by acid gas, ultraviolet ray, etc., and electromagnetic wave shielding for a long period of time even if placed in an environment containing these deterioration factors Properties, anti-reflection properties, hue, film strength, etc. can be maintained.
[0086]
`` Conductive adhesive material ''
Hereinafter, the conductive adhesive material of the present embodiment will be described.
The conductive adhesive material of the present embodiment is characterized by containing the conductive particles of the present embodiment, and the conductive adhesive material has the following four types.
(1) A conductive adhesive material A comprising the conductive particles of the present embodiment and a solvent
(2) The conductive adhesive material B comprising the conductive particles of the present embodiment and a binder
(3) The conductive adhesive material C comprising the conductive particles, the solvent, and the binder of the present embodiment
(4) A conductive adhesive material D in which any of the above (1) to (3) is fixed on a substrate
[0087]
Next, each of the conductive adhesive materials A to D will be described.
"Conductive adhesive material A"
The conductive adhesive material is obtained by using the conductive particles of the present embodiment by using a surfactant such as an anionic type, a cationic type, or a polymer type to form water, alcohols, phenols, esters, ketones, and ethers. And a known solvent such as an aromatic compound.
[0088]
Examples of known solvents include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol. Examples of phenols include terpineol. Examples of the esters include ethyl acetate and butyl acetate. Ketones include methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone.
[0089]
As ethers, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol-n-exyl ether and their acetates, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoisobutyl ether , Diethylene glycol monohexyl ether and their acetates, triethylene glycol monoalkyl and their acetates.
Other solvents include dioxane, dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, lactone and the like.
The solvent preferably contains at least one kind or two or more kinds.
[0090]
"Conductive adhesive material B"
This conductive adhesive material, the conductive particles of the present embodiment, a thermoplastic resin as a binder, a thermosetting resin, an electron beam curable resin, an organic binder made of an organic resin such as a pressure-sensitive resin, polysilane, metal alkoxide It is a conductive adhesive material mixed with an organic metal binder such as a condensation polymer and an inorganic binder such as glass frit.
[0091]
As organic binders, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, methyl cellulose, nitrocellulose, ethyl cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyalkylene oxide, acrylic resin, butyral resin, phenolic resin, polyurethane resin, polyester resin, alkyd resin, acetic acid It can be selected from vinyl resins, ethylene-vinyl acetate copolymers, styrene resins, epoxy resins, amino resins, polyimide resins, melamine alkyd resins, resole resins, and modified resins thereof.
[0092]
"Conductive adhesive material C"
This conductive adhesive material is a conductive adhesive material obtained by mixing the conductive particles of the present embodiment, the solvent used for the conductive adhesive material A, and the binder used for the conductive adhesive material B.
[0093]
"Conductive adhesive material D"
This conductive adhesive material is a conductive adhesive material formed by applying the conductive adhesive material of the above-described conductive adhesive materials A to C on a base material such as a plastic film, a plastic plate, a metal plate, and a glass plate. is there.
[0094]
Various known additives may be added to these conductive adhesive materials A to D as necessary. For example, a known viscosity adjuster, diluent, suspending agent, leveling agent, defoaming agent and the like may be added.
[0095]
The substrate to which the conductive adhesive materials A to D can be applied is not particularly limited, and examples thereof include the following substrates.
Glass substrate, metal substrate such as aluminum and stainless steel, ceramic substrate such as alumina and aluminum nitride, semiconductor substrate such as silicon wafer and gallium arsenide wafer, glass epoxy resin substrate, paper phenol resin substrate, polyimide substrate, polyester resin substrate, BT Flexible substrates such as a resin substrate, a polysulfone resin substrate, a polyethersulfone resin substrate, a polyetherimide resin substrate, a polybutadiene resin substrate, and a glass polyimide resin substrate, a resin substrate, and the like can be given.
[0096]
Since the conductive adhesive material of the present embodiment contains the conductive particles of the present embodiment, it is possible to provide a conductive adhesive material that does not cause conductive failure due to oxidation or corrosion of the conductive particles. .
Further, this conductive adhesive material can be used for electrode formation, circuit wiring formation, conductive bonding, conductive film formation, etc. of various electronic devices and the like. Electronic devices and the like manufactured using this conductive adhesive material include halogen salts such as salt, hydrogen sulfide gas in hot springs, etc., and SO 2 in the atmosphere. x Extremely few troubles such as poor electrical conductivity even when used in harsh environments containing deterioration factors such as gas, acid liquid such as acid rain, acid gas, and oxidizing gas such as ozone generated by ultraviolet rays. .
[0097]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[0098]
[Example 1]
To 100 g of Ag particles having an average particle diameter of 0.1 μm surface-treated with γ-aminopropyltriethoxysilane, 2,000 g of a solution obtained by dissolving 138 g of tetraethoxysilane in ethanol was added, and the mixture was stirred while being kept at 5 ° C. Further, 20 g of 2% aqueous ammonia was added and stirred for 6 hours. Next, this was washed by filtration and then dried at 100 ° C. to obtain silica-coated Ag particles having a silica layer formed on the surface of the Ag particles.
[0099]
Observation of the silica-coated Ag particles using a transmission electron microscope (TEM) revealed that a silica layer of about 20 nm was formed on the surface of the Ag particles. Further, elemental analysis of the silica-coated Ag particles revealed that Si / Ag = 0.027 (weight ratio).
[0100]
Next, 50 g of the silica-coated Ag particles was added to a chloroauric acid solution whose Au concentration was adjusted so that Au / Ag = 0.10 (weight ratio), and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours, and the inside of the silica layer was stirred. Then, conductive particles having Au particles precipitated on the surface were prepared.
Observation of the conductive particles using a transmission electron microscope (TEM) confirmed that Au particles of about 5 nm were precipitated on the surface of the silica layer. Further, elemental analysis of the conductive particles revealed that Au / Ag was 0.099 (weight ratio).
[0101]
Next, the conductivity and acid resistance of the silica-coated Ag particles were evaluated.
"Conductivity"
300 kg / cm of the above conductive particles 2 The green compact was formed under a uniaxial load, and the specific resistance of the green compact was measured. -6 Ω · cm.
[0102]
"Acid resistance"
1 g of the above conductive particles was added to 100 g of 1 mol% hydrochloric acid, stirred at 30 ° C. for 24 hours, filtered, washed, and then dried at 100 ° C. to obtain a sample for evaluation.
The evaluation of acid resistance was made into two items: measurement of the specific resistance of the green compact, and identification of the reaction product by powder X-ray diffraction.
When the specific resistance of the evaluation sample after the test was measured according to the above specific resistance measuring method, 8 × 10 -6 Ω · cm, and no increase in specific resistance after the test was observed.
In the powder X-ray diffraction chart, only Ag and Au diffraction lines appeared, and no diffraction line of a reaction product such as silver chloride (AgCl) was observed.
[0103]
[Table 1]
Figure 2004179139
[0104]
[Comparative Example 1]
The Ag particles having an average particle size of 0.1 μm used in Example 1 were evaluated for acid resistance in the same manner as in Example 1.
The specific resistance of the Ag particles was 8 × 10 before the test. -6 Ω · cm, but 4 × 10 3 Ω · cm, and the acid resistance test confirmed that the conductivity had deteriorated.
In the powder X-ray diffraction chart, in addition to the Ag diffraction line, a diffraction line of silver chloride (AgCl) as a reaction product was observed.
[0105]
[Table 2]
Figure 2004179139
[0106]
[Example 2]
50 g of the silica-coated Ag particles prepared in Example 1 was added to a palladium acetate solution whose Pd concentration was adjusted so that Pd / Ag = 0.05 (weight ratio), and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours. Conductive particles having Pd particles deposited inside and on the surface of the layer were produced.
Observation of the conductive particles using a transmission electron microscope (TEM) confirmed that about 5 nm of Pd particles had precipitated on the surface of the silica layer. Further, elemental analysis of the conductive particles showed that Pd / Ag was 0.051 (weight ratio).
[0107]
The conductive particles were evaluated for acid resistance in the same manner as in Example 1.
When the specific resistance of the conductive particles was measured according to the specific resistance measurement method of Example 1, it was 8 × 10 both before and after the acid resistance test. -6 Ω · cm, and no increase in resistivity after the acid resistance test was observed.
In the powder X-ray diffraction chart, only Ag and Pd diffraction lines appeared, and no diffraction line of a reaction product such as silver chloride (AgCl) was observed.
[0108]
[Table 3]
Figure 2004179139
[0109]
[Example 3]
2000 g of a solution of 48.2 g of aluminum butoxide in ethanol was added to 100 g of Cu particles having an average particle size of 0.3 μm and surface-treated with γ-aminopropyltriethoxysilane, and the solution was stirred while being kept at 5 ° C. Further, 20 g of 0.1% aqueous ammonia was added, and the mixture was stirred for 6 hours. Next, this was washed by filtration and then dried at 100 ° C. to obtain alumina-coated Cu particles having an alumina layer formed on the surface of Cu particles.
[0110]
Observation of the alumina-coated Cu particles using a transmission electron microscope (TEM) revealed that an alumina layer of about 20 nm was formed on the surface of the Cu particles. Elemental analysis of the alumina-coated Cu particles revealed that Al / Cu was 0.0073 (weight ratio).
[0111]
Next, 50 g of the alumina-coated Cu particles were added to a chloroplatinic acid solution whose Pt concentration was adjusted so that Pt / Cu = 0.1 (weight ratio), and the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours. Then, conductive particles (alumina-Pt-coated Cu particles) having Pt particles precipitated on the surface were prepared.
Observation of the conductive particles using a transmission electron microscope (TEM) confirmed that about 5 nm of Pt particles had precipitated on the surface of the alumina layer. Elemental analysis of the conductive particles showed that Pt / Cu was 0.099 (weight ratio).
[0112]
The oxidation resistance of the conductive particles was evaluated.
"Oxidation resistance"
A powder obtained by freeze-drying the produced conductive particles was subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 1 hour in the air to prepare a sample for evaluation.
The evaluation of the oxidation resistance was made into two items: measurement of the specific resistance of the green compact, and identification of the reaction product by powder X-ray diffraction.
[0113]
When the specific resistance was measured according to the specific resistance measuring method of Example 1, it was 8 × 10 before the oxidation resistance test. -6 Ω · cm, 9 × 10 after test -6 Ω · cm, and the increase in resistivity after the oxidation resistance test was slight.
In the powder X-ray diffraction chart, only diffraction lines of Cu and Pt appeared, and no diffraction line of a reaction product such as copper oxide (CuO) was observed.
[0114]
[Table 4]
Figure 2004179139
[0115]
[Comparative Example 2]
The oxidation resistance of the Cu particles having an average particle diameter of 0.3 μm used in Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 3.
When the specific resistance was measured according to the method for measuring the specific resistance of Example 1, it was 8 × 10 before the test. -6 Ω · cm, but 4 × 10 -1 Ω · cm, and it was confirmed that the conductivity was deteriorated by the oxidation resistance test.
In the powder X-ray diffraction chart, a diffraction line of copper oxide (CuO) as a reaction product was observed in addition to the diffraction line of Cu.
[0116]
[Table 5]
Figure 2004179139
[0117]
Next, conductive particles, dispersions thereof, and low-refractive-index paints used in the following Examples and Comparative Examples were produced by the following methods.
"Production of metal particles"
The following two types of solutions were prepared.
(Solution a)
1700 g of silver nitrate was dissolved in 9 kg of water to obtain a solution a.
(Solution b)
40 g of sodium borohydride and 900 g of sodium citrate were dissolved in 50 kg of water to obtain a solution b.
[0118]
Next, while stirring the solution b, the solution a was gradually added to the solution b to prepare a solution containing Ag particles. When the obtained Ag particles were observed with a transmission electron microscope (TEM), the particle size was about 15 nm.
The solution containing the Ag particles was washed by centrifugation to obtain a colloidal Ag particle dispersion A. The concentration of Ag particles in the Ag particle dispersion A was 1.50% by weight.
[0119]
"Preparation of Ag particle dispersion adsorbing surface modifier"
7.5 g of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane was dissolved in 400 g of water to obtain a solution c.
Next, the above solution c was added to 10 kg of the above Ag particle dispersion A and stirred to prepare Ag particle dispersion B to which γ-mercaptopropyltrimethoxysilane was adsorbed.
[0120]
"Formation of zirconia layer on Ag particle surface"
The following solution was prepared.
(Solution d)
300 g of zirconium butoxide was dissolved in 2000 g of ethanol to obtain a solution d.
Next, the above solution d was added dropwise to the above Ag particle dispersion B, followed by stirring at 40 ° C. for 5 hours to prepare zirconia-coated Ag particles whose surface was covered with a zirconia layer.
[0121]
When the zirconia-coated Ag particles were observed using a transmission electron microscope (TEM), the thickness of the zirconia layer was approximately 2 nm.
The suspension of the zirconia-coated Ag particles is washed by a centrifugal separation operation, and then the concentration of the zirconia-coated Ag particles is reduced to 15% by weight using an evaporator to prepare a colloidal zirconia-coated Ag particle dispersion C. did.
[0122]
"Formation of Pd-containing zirconia layer on Ag particle surface"
The following solution was prepared.
(Solution e)
41 g of palladium nitrate was dissolved in 1 kg of water to obtain a solution e.
Next, 45 kg of water was added to 3600 g of the zirconia-coated Ag particle dispersion C, and the above solution e was further added and stirred for 2 hours to precipitate Pd in the zirconia layer and part of the surface, and Pd was deposited on the surface of the Ag particles. The zirconia-Pd-coated Ag particles on which the zirconia layer containing was formed were obtained.
[0123]
Observation of the zirconia-Pd-coated Ag particles using a transmission electron microscope (TEM) revealed that Pd particles having a particle size of 1 nm were uniformly deposited in the zirconia layer and on part of the surface. The presence of a zirconia layer containing was confirmed.
Further, when Ag and Pd of the zirconia-Pd-coated Ag particles were analyzed by chemical analysis, Pd / Ag was 0.036 (weight ratio).
Then, after washing by centrifugation, the concentration of the zirconia-Pd-coated Ag particles was concentrated to 15% by weight using an evaporator to obtain a zirconia-Pd-coated Ag particle dispersion D.
[0124]
"Adjustment of low refractive index paint"
80 g of tetraethoxysilane, 80 g of 0.1 N hydrochloric acid, and 9840 g of ethanol were mixed to prepare a low refractive index paint E.
[0125]
"Formation of silica layer on Ag particle surface"
The following solution was prepared.
(Solution f)
Water glass (SiO 2 15 g was dissolved in 1 kg of water to obtain a solution f.
Next, the above-mentioned solution f was added to the above-mentioned colloidal Ag particle dispersion liquid A and stirred for 24 hours to produce silica-coated Ag particles whose surface was coated with a silica layer.
[0126]
Observation of the silica-coated Ag particles using a transmission electron microscope (TEM) revealed that the thickness of the silica layer was approximately 5 nm.
The suspension in which the silica-coated Ag particles are suspended is washed by centrifugation, and then the concentration of the silica-coated Ag particles is concentrated to 15% by weight using an evaporator to prepare a colloidal silica-coated Ag particle dispersion F. did.
[0127]
"Formation of Au-containing silica layer on Ag particle surface"
The following solution was prepared.
(Solution g)
Chloroauric acid (H [AuCl 4 ] ・ 2H 2 O) 113 g was dissolved in 1 kg of water to obtain a solution g.
Next, 45 kg of water was added to 3600 g of the silica-coated Ag particle dispersion F described above, and the solution g was further added and stirred for 2 hours to deposit Au in the silica layer covering the Ag particles, and the silica containing Au on the surface of the Ag particles. Silica-Au coated Ag particles having a layer formed thereon were obtained.
[0128]
Observation of the silica-Au-coated Ag particles using a transmission electron microscope (TEM) revealed that Au particles having a particle diameter of 1 nm were precipitated in the silica layer and partially on the surface, and contained Au. The presence of a silica layer was confirmed.
Moreover, when Ag and Au of the silica-Au-coated Ag particles were analyzed by chemical analysis, Au / Ag = 0.106 (weight ratio) was obtained.
Then, after washing by centrifugation, the concentration of the silica-Au-coated Ag particles was concentrated to 15% by weight using an evaporator to obtain a silica-Au-coated Ag particle dispersion G.
[0129]
[Example 4]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
2g of zirconia-coated Ag particle dispersion C
78g pure water
Butyl cellosolve 10g
Isopropyl alcohol 10g
Were weighed, mixed, and then uniformly dispersed with an ultrasonic disperser to obtain a coating H for forming a transparent conductive film.
[0130]
"Deposition"
The coating material H for forming a transparent conductive film was applied to the surface of a cathode ray tube (CRT) using a spin coater under the conditions of 150 rpm for 30 seconds, and then dried to obtain a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the low-refractive-index coating material E was applied using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then baked at a temperature of 150 ° C. for 1 hour in a drier to prevent reflection. A cathode ray tube having a transparent conductive film provided (low-reflection transparent conductive film) was obtained.
[0131]
[Example 5]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
2 g of zirconia-Pd-coated Ag particle dispersion D
78g pure water
Butyl cellosolve 10g
Isopropyl alcohol 10g
Were weighed, mixed, and then uniformly dispersed by an ultrasonic disperser to obtain a coating film J for forming a transparent conductive film.
[0132]
"Deposition"
The coating material J for forming a transparent conductive film was applied to the surface of a cathode ray tube (CRT) using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then dried to form a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the low-refractive-index coating material E was applied using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then baked at a temperature of 150 ° C. for 1 hour in a drier to prevent reflection. A cathode ray tube having a transparent conductive film provided (low-reflection transparent conductive film) was obtained.
[0133]
[Example 6]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Silica-coated Ag particle dispersion F 2 g
78g pure water
Butyl cellosolve 10g
Isopropyl alcohol 10g
Were weighed, mixed, and then uniformly dispersed with an ultrasonic disperser to obtain a coating K for forming a transparent conductive film.
[0134]
"Deposition"
The paint K for forming a transparent conductive film was applied to the surface of a cathode ray tube (CRT) using a spin coater under the conditions of 150 rpm for 30 seconds, and then dried to obtain a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the low-refractive-index coating material E was applied using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then baked at a temperature of 150 ° C. for 1 hour in a drier to prevent reflection. A cathode ray tube having a transparent conductive film provided (low-reflection transparent conductive film) was obtained.
[0135]
[Example 7]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Silica-Au coated Ag particle dispersion G 2 g
78g pure water
Butyl cellosolve 10g
10 g of isopropyl alcohol
Were weighed, mixed, and then uniformly dispersed with an ultrasonic disperser to obtain a coating L for forming a transparent conductive film.
[0136]
"Deposition"
This coating L for forming a transparent conductive film was applied to the surface of a cathode ray tube (CRT) using a spin coater under the condition of 150 rpm for 30 seconds, and then dried to obtain a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the low-refractive-index coating material E was applied using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then baked at a temperature of 150 ° C. for 1 hour in a drier to prevent reflection. A cathode ray tube having a transparent conductive film provided (low-reflection transparent conductive film) was obtained.
[0137]
[Comparative Example 3]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Ag particle dispersion A 20g
60g pure water
Butyl cellosolve 10g
Isopropyl alcohol 10g
Were weighed, mixed, and then uniformly dispersed with an ultrasonic disperser to obtain a coating film M for forming a transparent conductive film.
[0138]
"Deposition"
The coating material M for forming a transparent conductive film was applied to the surface of a cathode ray tube (CRT) using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then dried to form a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the low-refractive-index coating material E was applied using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then baked at a temperature of 150 ° C. for 1 hour in a drier to prevent reflection. A cathode ray tube having a transparent conductive film provided (low-reflection transparent conductive film) was obtained.
[0139]
"Evaluation"
Surface resistance, reflectance, transmittance, abrasion resistance, and HCl (hydrochloric acid) resistance of the transparent conductive films with antireflection functions (low-reflection transparent conductive films) of Examples 4 to 7 and Comparative Example 3 obtained as described above. , NaCl (salt water) resistance, H resistance 2 O 2 (Hydrogen peroxide) properties and paint stability were evaluated using the following method and apparatus.
[0140]
Figure 2004179139
[0141]
Figure 2004179139
[0142]
Figure 2004179139
Tables 6 to 9 show the evaluation results of Examples 4 to 7 and Comparative Example 3.
[0143]
[Table 6]
Figure 2004179139
[0144]
[Table 7]
Figure 2004179139
[0145]
[Table 8]
Figure 2004179139
[0146]
[Table 9]
Figure 2004179139
[0147]
According to the results in Tables 6 to 9, in Examples 4 to 7, good results were obtained in all evaluation items, and not only excellent in transparency, conductivity, antistatic property and the like, but also in resistance. HCl resistance, NaCl resistance, H resistance 2 O 2 It was confirmed that environmental resistance such as resistance and scratch resistance were good. It was also confirmed that the coating stability was good.
[0148]
On the other hand, in Comparative Example 3, although the transparency, conductivity, antistatic property and the like are not inferior to those of Examples 4 to 7, the film is peeled in the HCl resistance and the NaCl resistance, and the surface resistance is measured. I couldn't. In addition, H resistance 2 O 2 Regarding the properties, although no change in appearance was observed, the rate of change in surface resistance exceeded 1000%, indicating that the layer was changed to a high-resistance layer or an insulating layer. In addition, a precipitate was generated in the paint stability, and deterioration of the paint was recognized.
[0149]
Example 8
To 200 g of the conductive particles (silica-Au-coated Ag particles) obtained in Example 1, 4 g of sebacic acid, 2 g of triethanolamine, 80 g of butyl cellosolve, and 20 g of resole resin were added, and preliminarily mixed with a planetary mill. The mixture was kneaded with this roll mill to produce a conductive adhesive material. Next, using this conductive adhesive material, a 200 μm-wide line and a 40 μm space test pattern were printed on a BT resin substrate with a screen printer, and then dried and cured at 160 ° C. to form a conductive wire pattern. .
An energization test was performed on the substrate on which the conductor pattern was formed.
Under a high temperature and high humidity condition of 90 ° C. and a relative humidity of 90%, a conduction test was performed for 1000 hours while applying a DC voltage of 10 V to the conductive wire on the substrate. Table 10 shows the results.
[0150]
[Table 10]
Figure 2004179139
According to Table 10, the specific resistance of the conductor pattern was 2 × 10 -5 Ω · cm, and 3 × 10 -5 Ω · cm, 3 × 10 after 1000 hours -5 Ω · cm, and the change in specific resistance before and after the energization test was slight.
[0151]
[Comparative Example 4]
A conductive adhesive material was prepared in the same manner as in Example 8 except that 0.1 μm Ag particles were used as the conductive particles, and the same evaluation as in Example 8 was performed. Table 11 shows the results.
[0152]
[Table 11]
Figure 2004179139
According to Table 11, the specific resistance of the conductor pattern was 2 × 10 before the test. -5 Ω · cm, but 4 × 10 -5 Ω · cm, and conduction failure due to short-circuit occurred after 1000 hours of energization.
[0153]
[Example 9]
PbO-ZnO-B was added to 200 g of the conductive particles (alumina-Pt-coated Cu particles) obtained in Example 3. 2 O 3 12 g of glass frit (average particle size: 1.6 μm), 0.5 g of ethyl cellulose, and 18 g of terpineol were added, preliminarily mixed by a planetary mill, and kneaded by a three-roll mill to prepare a conductive adhesive material. Next, using this conductive adhesive material, a 200 μm-wide line and a 40 μm-space test pattern are printed on an alumina substrate with a screen printing machine, and then in air and in a nitrogen atmosphere. The resultant was fired at 850 ° C. to form a conductive wire pattern.
Thereafter, the conductivity of the substrate on which the conductive wire pattern was formed was evaluated.
[0154]
[Table 12]
Figure 2004179139
According to Table 12, the specific resistance of the conductor pattern was 4 × 10 for both firing in air and firing in a nitrogen atmosphere. -6 Ω · cm, and when the alumina-Pt-coated Cu particles were used as the conductive particles, it was found that the conductivity was sufficiently secured by any of the firing methods of firing in air and firing in a nitrogen atmosphere. .
[0155]
[Comparative Example 5]
A conductive adhesive material was prepared in the same manner as in Example 9 except that 0.3 μm Cu particles were used as the conductive particles, and the same evaluation as in Example 9 was performed. Table 13 shows the results.
[0156]
[Table 13]
Figure 2004179139
According to Table 13, the specific resistance of the conductive wire pattern was 8 × 10 -1 Ω · cm, but 4 × 10 -6 As low as Ω · cm, it was found that conductivity was not secured by firing in air.
[0157]
Next, an Ag colloid dispersion and a low refractive index paint used in the following examples were prepared by the following method.
"Preparation of Ag colloid dispersion"
A 0.15 mmol / l aqueous solution of silver nitrate and a 0.024 mmol / l aqueous solution of sodium borohydride are mixed, and the obtained colloidal dispersion is concentrated, and an Ag colloid dispersion containing 0.65 mol / l Ag fine particles is dispersed. Liquid N was obtained. The average primary particle diameter of the silver fine particles in the Ag colloid dispersion liquid N was 10 nm.
0.8 g of tetraethoxysilane, 0.8 g of 0.1N hydrochloric acid, and 98.4 g of ethanol were mixed to form a uniform solution, whereby a low refractive index paint P was obtained.
[0158]
[Example 10]
`` Solution preparation ''
The following two types of solutions were prepared.
(Solution n)
After 93 g of the Ag colloid dispersion N was dispersed in 4 liters of pure water, the pH of the dispersion was adjusted to 10 using a 0.1N NaOH aqueous solution to obtain a solution n.
(Solution p)
Sodium tungstate was weighed so as to be 10 mol% with respect to the Ag solid content of the solution n, and dissolved in 1 liter of pure water to obtain a solution p.
[0159]
Next, the solution p was dropped into the solution n over 5 hours while stirring the solution n. Further, a solution prepared by dissolving sodium borohydride in the same molar amount as that of sodium tungstate in this solution P in 1 liter of pure water was added, and 0.05 N acetic acid was added dropwise to the obtained solution over 1 hour to adjust the pH. It was adjusted to 4.0.
Next, this solution was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and then filtered and washed to remove extra ions and the like. Thereafter, this concentrated solution was further concentrated to 200 ml, to obtain a tungsten oxide-coated Ag colloidal dispersion R having a solid content of 3% by weight.
[0160]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Ag colloid dispersion R coated with tungsten oxide 2g
43 g of ethanol
3g of pure water
Ethyl Solosolve 2g
Was mixed uniformly with an ultrasonic disperser (Sonifire 450: manufactured by BRANSON ULTRASONICS) to obtain a coating S for forming a transparent conductive film.
[0161]
"Deposition"
The coating material S for forming a transparent conductive film was applied on a glass substrate using a spin coater at 150 rpm for 30 seconds, and then dried to form a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the above-mentioned low refractive index paint P is applied by the same method, and then the glass substrate is subjected to a heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes. A glass substrate was obtained.
[0162]
[Example 11]
"Solution preparation"
The following solution was prepared.
Pure water was added to the concentrated solution obtained in Example 10 from which excess ions and the like had been removed to make a total volume of 4 liters, and the pH of the solution was adjusted to 10 using a 0.1N aqueous NaOH solution. r.
[0163]
Also, sodium gold sulfite (NaAuSO 3 ) The solution was weighed so that Au was 3 wt% with respect to the Ag solid content in the above solution r, and pure water was further added to obtain a solution 1 liter in total volume.
This solution s was added dropwise to the above solution r over 3 hours. 0.1N acetic acid was added dropwise to the obtained solution over 1 hour to adjust the pH to 4.0.
Next, this solution was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and then filtered and washed to remove extra ions and the like. Thereafter, the concentrated solution was further concentrated to 200 ml to obtain a tungsten oxide-Au-coated Ag colloidal dispersion T having a solid content of 5% by weight.
[0164]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Tungsten oxide-Au coated Ag colloid dispersion T 2g
43 g of ethanol
3g of pure water
Ethyl Solosolve 2g
Were mixed uniformly with an ultrasonic dispersing machine (Sonifire 450: manufactured by BRANSON ULTRASONICS) to obtain a coating material U for forming a transparent conductive film.
[0165]
"Deposition"
The coating material U for forming a transparent conductive film was applied on a glass substrate using a spin coater under the conditions of 150 rpm for 30 seconds, and then dried to obtain a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the above-mentioned low refractive index paint P is applied by the same method, and then the glass substrate is subjected to a heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes. A glass substrate was obtained.
[0166]
[Example 12]
"Solution preparation"
After 93 g of the Ag colloid dispersion N was dispersed in 4 liters of pure water, the pH of the dispersion was adjusted to 4.8 with 0.1 N acetic acid to obtain a solution t.
Next, MPS (γ-mercaptotriethoxysilane) was weighed so as to be 4 mol% with respect to the Ag solid content of the solution t, dissolved in 0.5 liter of pure water, and the solution was added to the solution t. The solution was gradually added while maintaining the pH at 4.8, and then stirred for 15 minutes to obtain a solution u.
[0167]
Next, to this solution u, a solution obtained by weighing sodium molybdate so as to be 10 mol% with respect to the Ag solid content of the solution u and dissolving it in 0.5 liter of pure water is added. A solution weighed so as to have the same mole as the sodium molybdate and dissolved in 0.3 liter of pure water was added.
Next, 0.05 N acetic acid was added dropwise to this solution over 1 hour, and the pH was adjusted to 4.0 to obtain a solution v.
[0168]
Next, the solution v was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and then filtered and washed to remove extra ions and the like. Thereafter, this concentrated liquid was further concentrated to 200 ml to obtain a molybdenum oxide-coated Ag colloid dispersion liquid V having a solid content of 5% by weight.
[0169]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Molybdenum oxide-coated Ag colloid dispersion V 2 g
43 g of ethanol
3g of pure water
Ethyl Solosolve 2g
Was mixed uniformly with an ultrasonic dispersing machine (Sonifire 450: manufactured by BRANSON ULTRASONICS) to obtain a coating W for forming a transparent conductive film.
[0170]
"Deposition"
The coating material W for forming a transparent conductive film was applied on a glass substrate using a spin coater under the conditions of 150 rpm for 30 seconds, and then dried to obtain a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the above-mentioned low refractive index paint P is applied by the same method, and then the glass substrate is subjected to a heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes. A glass substrate was obtained.
[0171]
Example 13
"Solution preparation"
Pure water was added to the concentrated solution obtained in Example 12 from which excess ions and the like had been removed to make the total volume 4 liters, and then the pH of this solution was adjusted to 10 using a 0.1N NaOH aqueous solution, Solution w was used.
[0172]
Next, the solution s of Example 11 was added dropwise to the solution w over 3 hours. 0.1N acetic acid was added dropwise to the obtained solution over 1 hour to adjust the pH to 4.0.
Next, this solution was stirred at room temperature (25 ° C.) for 24 hours, and then filtered and washed to remove extra ions and the like. Thereafter, the concentrated solution was further concentrated to 200 ml to obtain a molybdenum oxide-Au coated Ag colloidal dispersion X having a solid content of 5% by weight.
[0173]
"Adjustment of paint for forming transparent conductive film"
Molybdenum oxide-Au coated Ag colloid dispersion X 2 g
43 g of ethanol
3g of pure water
Ethyl Solosolve 2g
Was mixed uniformly with an ultrasonic dispersing machine (Sonifire 450: manufactured by BRANSON ULTRASONICS) to obtain a paint Y for forming a transparent conductive film.
[0174]
"Deposition"
This transparent conductive film forming paint Y was applied on a glass substrate using a spin coater under the conditions of 150 rpm for 30 seconds, and then dried to obtain a transparent conductive layer.
Next, on the transparent conductive layer, the above-mentioned low refractive index paint P is applied by the same method, and then the glass substrate is subjected to a heat treatment at 160 ° C. for 30 minutes. A glass substrate was obtained.
[0175]
"Evaluation"
Surface resistance, reflectance, transmittance, scratch resistance, HCl (hydrochloric acid) resistance, NaCl (brine) resistance, H resistance of the glass substrates with transparent conductive films of Examples 10 to 13 obtained as described above. 2 O 2 (Hydrogen peroxide) properties and paint stability were evaluated.
The evaluation method was exactly the same as the evaluation method of the transparent conductive film with antireflection function (low-reflection transparent conductive film) in Examples 4 to 7 and Comparative Example 3 described above.
Tables 14 to 17 show the evaluation results of Examples 10 to 13.
[0176]
[Table 14]
Figure 2004179139
[0177]
[Table 15]
Figure 2004179139
[0178]
[Table 16]
Figure 2004179139
[0179]
[Table 17]
Figure 2004179139
[0180]
According to the results of Tables 14 to 17, in Examples 10 to 13, good results were obtained in all the evaluation items, and not only excellent in transparency, conductivity, antistatic property, etc., but also in resistance. HCl resistance, NaCl resistance, H resistance 2 O 2 It was confirmed that environmental resistance such as resistance and scratch resistance were good. It was also confirmed that the coating stability was good.
[0181]
【The invention's effect】
As described above, according to the conductive particles of the present invention, since the coating layer made of oxide is formed on the surface of the metal particles, the conductive particles have excellent transparency, conductivity, antistatic properties, and electromagnetic wave shielding properties. In addition, environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance can be remarkably improved.
[0182]
According to the conductive adhesive material of the present invention, since it contains the conductive particles of the present invention, in addition to being excellent in conductivity, it has environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance. It can be significantly improved.
[0183]
According to the paint for forming a transparent conductive film of the present invention, since it contains the conductive particles of the present invention, it has excellent transparency, conductivity, antistatic property, electromagnetic wave shielding property, salt water resistance, acid resistance, Environmental resistance such as oxidation resistance and ultraviolet resistance can be significantly improved.
Further, since a coating layer made of an oxide is formed on the surface of the metal particles, the adhesion between the transparent conductive film formed using the transparent conductive film forming paint and a substrate such as glass is improved. Can be. Therefore, even during use, there is no possibility that defects such as peeling and scratches may occur.
[0184]
According to the transparent conductive film of the present invention, since the transparent conductive layer formed by applying the transparent conductive film forming paint of the present invention is provided, it has excellent transparency, conductivity, antistatic property, and electromagnetic wave shielding property. In addition, environmental resistance such as salt water resistance, acid resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance can be remarkably improved.
In addition, since the adhesion between the transparent conductive film and a substrate such as glass is improved, there is no possibility that defects such as peeling and scratching may occur even during use.
[0185]
According to the display device of the present invention, since the transparent conductive film of the present invention is formed on the display surface, the display surface is excellent in transparency, conductivity, antistatic property, electromagnetic wave shielding property, salt water resistance, and acid resistance. Environmental resistance such as resistance, oxidation resistance, and ultraviolet resistance can be significantly improved.
Further, since the adhesion between the display surface and the transparent conductive film is improved, there is no possibility that problems such as peeling and scratches may occur during use, and visibility and reliability on the display surface can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conductive particle according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a cross-sectional structure of a coating layer of a conductive particle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing another example of a cross-sectional structure of a coating layer of a conductive particle according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a transparent conductive film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a low-reflection transparent conductive film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example of the low-reflection transparent conductive film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another modification of the low-reflection transparent conductive film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a display surface of the display device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 metal particles
2 Coating layer
3 oxide layer
4 Second metal particles
5 Coating layer
11 Glass substrate
12 Transparent conductive layer
21 Anti-reflection layer
22, 31, 41 Low reflection transparent conductive film
51 Display panel

Claims (12)

金属粒子の表面に酸化物からなる被覆層が形成されてなることを特徴とする導電性粒子。Conductive particles characterized in that a coating layer made of an oxide is formed on the surface of metal particles. 前記酸化物は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化クロムから選択された1種または2種以上を含有してなることを特徴とする請求項1記載の導電性粒子。The oxide according to claim 1, wherein the oxide contains one or more selected from silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tin oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and chromium oxide. 2. The conductive particles according to 1. 前記被覆層は、第2の金属を含有してなることを特徴とする請求項1または2記載の導電性粒子。The conductive particles according to claim 1, wherein the coating layer contains a second metal. 前記第2の金属は、前記金属粒子とは異なる金属であることを特徴とする請求項3記載の導電性粒子。The conductive particles according to claim 3, wherein the second metal is a metal different from the metal particles. 前記第2の金属は、金、白金、パラジウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、レニウム、ロジウム、銀、銅から選択された1種または2種以上であることを特徴とする請求項3または4記載の導電性粒子。The method according to claim 3, wherein the second metal is one or more selected from gold, platinum, palladium, osmium, iridium, ruthenium, rhenium, rhodium, silver, and copper. Conductive particles. 前記第2の金属は、前記被覆層の空隙中に析出してなることを特徴とする請求項3、4または5記載の導電性粒子。The conductive particles according to claim 3, 4 or 5, wherein the second metal is deposited in voids of the coating layer. 前記金属粒子は、銀、銅、ニッケルから選択された1種または2種以上を含有してなることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項記載の導電性粒子。The conductive particle according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal particle includes one or more selected from silver, copper, and nickel. 請求項1ないし7のいずれか1項記載の導電性粒子を含有してなることを特徴とする導電性接着材料。A conductive adhesive material comprising the conductive particles according to claim 1. 請求項1ないし7のいずれか1項記載の導電性粒子を含有してなることを特徴とする透明導電膜形成用塗料。A paint for forming a transparent conductive film, comprising the conductive particles according to claim 1. 請求項9記載の透明導電膜形成用塗料を塗布してなる透明導電層を備えてなることを特徴とする透明導電膜。A transparent conductive film comprising a transparent conductive layer formed by applying the transparent conductive film forming paint according to claim 9. 前記透明導電層のいずれか一方の主面または双方の主面に反射防止層を形成してなることを特徴とする請求項10記載の透明導電膜。The transparent conductive film according to claim 10, wherein an anti-reflection layer is formed on one main surface or both main surfaces of the transparent conductive layer. 請求項10または11記載の透明導電膜が表示面に形成されていることを特徴とする表示装置。A display device, wherein the transparent conductive film according to claim 10 is formed on a display surface.
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