JP2013008877A - Patterning method of composite layer including carbon nanotube layer and overcoat layer, and pattern formed by that method - Google Patents

Patterning method of composite layer including carbon nanotube layer and overcoat layer, and pattern formed by that method Download PDF

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Yasushi Tanabe
裕史 田邊
Tomiaki Otake
富明 大竹
Hiroshi Matsuki
浩志 松木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a patterning method capable of removing a desired portion of a conductive film uniformly in the plane, and obtaining a high performance conductive film.SOLUTION: The patterning method of a composite layer having a carbon nanotube layer, and an overcoat layer covering the carbon nanotube layer includes a step for coating the overcoat layer, in a predetermined pattern, with an etching agent of the overcoat layer so that the carbon nanotube layer is etched together when the overcoat layer is etched, although the carbon nanotube layer is substantially not etched alone.

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示パネル、タッチパネル、又は、太陽電池などのオプト−エレクトロニクスデバイスの透明電極に用いられ得る透明導電膜に関する。   The present invention relates to a transparent conductive film that can be used for a transparent electrode of an optoelectronic device such as a display panel such as a liquid crystal display, a plasma display, or an organic EL display, a touch panel, or a solar cell.

例えば、インジウム錫酸化物(ITO)等からなる透明導電膜が透明基板上に設けられた透明導電膜基板が知られている。この種の基板は、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示パネルに用いられる。或いは、タッチパネルに用いられる。又は、太陽電池などに用いられる。その他にも各種の分野で用いられる。ところで、透明導電膜は所望のパターンに形成されている。このパターン形成方法として、一般的には、ケミカルエッチング手段(フォトレジストやエッチング液が用いられたフォトリソグラフィ手段)が採用されている。   For example, a transparent conductive film substrate in which a transparent conductive film made of indium tin oxide (ITO) or the like is provided on a transparent substrate is known. This type of substrate is used in display panels such as liquid crystal displays, plasma displays, and organic EL displays. Or it is used for a touch panel. Or it is used for a solar cell. In addition, it is used in various fields. By the way, the transparent conductive film is formed in a desired pattern. As this pattern forming method, a chemical etching means (a photolithography means using a photoresist or an etchant) is generally employed.

しかしながら、このケミカルエッチングの手法は、フォトレジスト膜成膜工程(基板の全面に成膜したITO膜上にフォトレジスト塗料を塗布)→フォトレジスト膜パターニング工程(露光現像によって、フォトレジスト膜を所定パターンに成形)→ITO膜エッチング工程(所定パターンのフォトレジスト膜をマスクとして、ITO膜をエッチング)→フォトレジスト膜除去工程と言った多くの工程を必要とする。かつ、このケミカルエッチングの手法は、溶液中でのフォトレジスト膜の膨潤によるエッチング精度低下や、エッチング液の取り扱い、廃液処理に課題が有る。   However, this chemical etching method uses a photoresist film forming process (applying a photoresist paint on the ITO film formed on the entire surface of the substrate) → photoresist film patterning process (exposure and development to form a predetermined pattern of the photoresist film) It is necessary to carry out many steps such as: ITO film etching step (etching the ITO film using a predetermined pattern of the photoresist film as a mask) → photoresist film removing step. In addition, this chemical etching method has problems in etching accuracy reduction due to swelling of the photoresist film in the solution, handling of the etchant, and waste liquid treatment.

このような課題を解決する方法として、レーザーを、直接、導電膜に照射することで不要部分を除去するレーザーアブレーション法が提案されている。この方法は、フォトレジストを必要とせず、精度の高いパターニングが可能になる。   As a method for solving such a problem, a laser ablation method in which unnecessary portions are removed by directly irradiating a conductive film with a laser has been proposed. This method does not require a photoresist and enables highly accurate patterning.

しかしながら、この手法は、適用可能な基材が限定される。更には、プロセスコストが高く、処理速度が遅い。従って、量産プロセスに適した方法では無い。   However, this method is limited to applicable substrates. Furthermore, the process cost is high and the processing speed is slow. Therefore, it is not a method suitable for a mass production process.

フォトリソグラフィ工程が不要なケミカルエッチング技術として、「塩化鉄(III)または塩化鉄(III)六水和物の、酸化物表面のエッチングのための組成物における、エッチング成分としての使用」「塩化鉄(III)または塩化鉄(III)六水和物の、ディスプレイ技術(TFT)における、太陽光発電、半導体技術、高性能エレクトロニクス、鉱物学またはガラス工業における、OLED照明、OLEDディスプレイの製造における、およびフォトダイオードの製造のため、およびフラットパネルスクリーン用途(プラズマディスプレイ)のためのITOガラスの構築のための、ペースト形態の組成物における、エッチング成分としての使用」「酸化物層のエッチングのための組成物であって、a)エッチング成分として塩化鉄(III)または塩化鉄(III)六水和物、b)溶媒、c)随意的に、均質に溶解した有機増粘剤、d)随意的に、少なくとも1種の無機酸および/または有機酸、および随意的にe)添加剤、例えば消泡剤、チキソトロープ剤、流れ制御剤、脱気剤、接着促進剤、を含み、ペースト形態であり印刷可能である、前記組成物」が提案(特表2008−547232号公報)されている。   Chemical etching techniques that do not require a photolithography process include “use of iron (III) chloride or iron (III) chloride hexahydrate as an etching component in a composition for etching an oxide surface”, “iron chloride” (III) or iron (III) chloride hexahydrate, in display technology (TFT), in photovoltaics, semiconductor technology, high performance electronics, mineralogy or glass industry, in OLED lighting, in the manufacture of OLED displays, and Use as an etching component in a composition in paste form for the manufacture of photodiodes and for the construction of ITO glass for flat panel screen applications (plasma displays) "" Composition for etching oxide layers " A) Chlorination as an etching component (III) or iron (III) chloride hexahydrate, b) solvent, c) optionally homogeneously dissolved organic thickener, d) optionally at least one inorganic and / or organic acid And optionally e) said composition comprising an additive such as an antifoaming agent, a thixotropic agent, a flow control agent, a degassing agent, an adhesion promoter, and is in paste form and printable. Table 2008-547232).

「酸化物の透明な導電層をエッチングするためのエッチング媒体であって、リン酸、もしくはその塩またはリン酸付加物またはリン酸と、リン酸塩および/またはリン酸付加物との混合物からなる少なくとも1種のエッチャントを含むエッチング媒体」「酸化物の透明な導電層をエッチングするための方法であって、前記エッチング媒体を、印刷工程によってエッチングする基板に適用することを特徴とする方法」が提案(特表2009−503825号公報)されている。   “An etching medium for etching a transparent conductive layer of an oxide, comprising phosphoric acid or a salt thereof or a phosphoric acid adduct or a mixture of phosphoric acid and a phosphate and / or a phosphoric acid adduct “Etching medium containing at least one etchant” “A method for etching a transparent conductive layer of oxide, characterized in that the etching medium is applied to a substrate to be etched by a printing process” It has been proposed (Japanese translations of PCT publication No. 2009-503825).

しかし、特表2008−547232号公報や特表2009−503825号公報の技術は、エッチングが面内において均一に進行し難い。この為、ムラが発生する。   However, the techniques disclosed in JP-T-2008-547232 and JP-T-2009-503825 do not easily perform etching in the plane. For this reason, unevenness occurs.

ところで、透明導電膜は、ITO製の透明導電膜の他にも、カーボンナノチューブ製の透明導電膜が知られている。カーボンナノチューブは、直径が1μm以下の太さのチューブ状材料である。炭素6角網目の面がチューブの軸に平行になって管を形成したカーボンナノチューブは理想的なものである。尚、この管が多重になることもある。カーボンナノチューブは、炭素で出来た6角網目の繋がり方や、チューブの太さにより、金属的あるいは半導体的な性質を示す。このことから、機能材料として期待されている。但し、カーボンナノチューブの構成や製造法によっては、太さも方向もランダムである。この為、利用に際して、合成後に回収して精製し、利用する形態に合わせての処理が必要な場合も有る。この種のカーボンナノチューブをパターニングする手法として次の手法が提案(特表2006−513557号公報、特表2007−529884号公報(国際公開2005/086982号パンフレット))されている。例えば、基板表面にカーボンナノチューブ分散液を塗布してカーボンナノチューブ被膜を形成する。このカーボンナノチューブ被膜にバインダ溶液を所定パターンで塗布する。この後、溶媒を乾燥する。これにより、バインダがカーボンナノチューブ被膜中に残り、カーボンナノチューブのネットワークが強化される。この後、バインダを溶解しない溶媒で基板を洗浄する。これにより、バインダが存する(バインダが塗布された)部分のみが残存したパターンが形成される。バインダの代わりにフォトレジスト材料を用いることも出来る。すなわち、カーボンナノチューブ被膜にフォトレジスト含有塗料を塗布する。これにより、カーボンナノチューブのネットワーク内にフォトレジストが含浸する。この後、フォトリソグラフィを用いて所定パターンに形成する。或いは、スクリーン印刷、インクジェット、グラビア印刷などの塗布方法を用い、予め、パターン化されたカーボンナノチューブ被膜を、直接、基板上に形成することも挙げられる。   Incidentally, as the transparent conductive film, in addition to the transparent conductive film made of ITO, a transparent conductive film made of carbon nanotube is known. The carbon nanotube is a tube-shaped material having a diameter of 1 μm or less. A carbon nanotube having a carbon hexagonal mesh plane parallel to the axis of the tube to form a tube is ideal. In addition, this pipe may be multiplexed. Carbon nanotubes exhibit metallic or semiconducting properties depending on how the hexagonal network made of carbon is connected and the thickness of the tube. For this reason, it is expected as a functional material. However, depending on the configuration and manufacturing method of the carbon nanotube, the thickness and direction are random. For this reason, in use, it may be necessary to collect and purify after the synthesis and to process according to the form to be used. The following methods have been proposed as a method for patterning this type of carbon nanotube (Japanese Patent Publication No. 2006-513557, Japanese Patent Publication No. 2007-529884 (Pamphlet of International Publication No. 2005/086982)). For example, a carbon nanotube dispersion is applied to the substrate surface to form a carbon nanotube film. A binder solution is applied to the carbon nanotube film in a predetermined pattern. Thereafter, the solvent is dried. Thereby, the binder remains in the carbon nanotube film, and the network of carbon nanotubes is strengthened. Thereafter, the substrate is washed with a solvent that does not dissolve the binder. As a result, a pattern in which only the portion where the binder exists (to which the binder has been applied) remains is formed. A photoresist material can also be used instead of the binder. That is, a photoresist-containing paint is applied to the carbon nanotube film. Thereby, the photoresist is impregnated in the network of carbon nanotubes. Thereafter, a predetermined pattern is formed using photolithography. Alternatively, a preliminarily patterned carbon nanotube film may be formed directly on the substrate using a coating method such as screen printing, ink jet, or gravure printing.

しかしながら、例えば基板表面全体にカーボンナノチューブ被膜を形成してからパターニング手法を行う手法は、工程が煩雑である。パターン化されたカーボンナノチューブ被膜を、直接、スクリーン印刷などの塗布方法で形成する場合には、カーボンナノチューブ含有塗料の物性を、塗布方法に合った物性に調整しておく必要が有る。カーボンナノチューブ分散液は、一般的には、界面活性剤等の分散剤を用いることで調整されている。そして、比較的低粘度である。しかるに、塗布方法に合ったインク物性のものとする為には、カーボンナノチューブ分散液に粘度や表面張力の調整の為の材料が必要となる。しかしながら、溶媒や金属微粒子、バインダ等の他の材料を混合すると、カーボンナノチューブの分散性が悪化する恐れが有る。   However, for example, the method of performing the patterning method after forming the carbon nanotube film on the entire surface of the substrate is complicated. When the patterned carbon nanotube film is directly formed by a coating method such as screen printing, it is necessary to adjust the physical properties of the carbon nanotube-containing coating material to the physical properties suitable for the coating method. The carbon nanotube dispersion liquid is generally adjusted by using a dispersant such as a surfactant. And it has a relatively low viscosity. However, in order to make the ink physical properties suitable for the coating method, a material for adjusting the viscosity and the surface tension is required for the carbon nanotube dispersion liquid. However, when other materials such as a solvent, fine metal particles, and a binder are mixed, the dispersibility of the carbon nanotubes may be deteriorated.

この特表2006−513557号公報や特表2007−529884号公報で提案の技術に代わるものとして、次の技術が提案(国際公開2010/113744号パンフレット)されている。すなわち、沸点が80℃以上の酸(例えば、硫酸またはスルホン酸化合物)または沸点が80℃以上の塩基もしくは外部エネルギーにより酸または塩基を発生させる化合物、溶媒、樹脂(例えば、第1級〜第4級アミノ基のいずれかを構造の一部に含むカチオン性樹脂)およびレベリング剤を含む導電膜除去剤が提案されている。又、基材上にウィスカー状導電体、繊維状導電体(例えば、カーボンナノチューブ)または粒子状導電体を含む導電膜を有する導電膜付き基材の少なくとも一部に、前記の導電膜除去剤を塗布する工程、80℃以上で加熱処理する工程および液体を用いた洗浄によって導電膜を除去する工程を有する導電膜除去方法が提案されている。又、この導電膜除去方法であって、導電膜上にオーバーコート層を有する導電膜付き基材からオーバーコート層と導電膜とを除去する導電膜除去方法が提案されている。そして、前記導電膜除去剤を塗布後に80〜200℃に加熱処理することにより、導電膜除去剤が塗布された部分の導電膜は、分解、溶解または可溶化され、又、オーバーコート層を有する場合は、オーバーコート層と導電膜とが分解、溶解または可溶化されると謳われている。   The following technique is proposed (international publication 2010/113744 pamphlet) as an alternative to the technique proposed in Japanese Patent Publication No. 2006-513557 and Japanese Patent Publication No. 2007-529884. That is, an acid having a boiling point of 80 ° C. or higher (for example, sulfuric acid or a sulfonic acid compound), a base having a boiling point of 80 ° C. or higher, or a compound, solvent, resin (for example, primary to fourth that generates an acid or a base by external energy) Cationic resins containing any of the primary amino groups as part of the structure) and conductive film removing agents containing leveling agents have been proposed. Further, the conductive film removing agent is applied to at least a part of the base material with a conductive film having a conductive film containing a whisker-like conductor, a fibrous conductor (for example, carbon nanotube) or a particulate conductor on the base material. There has been proposed a conductive film removal method including a coating step, a heat treatment step at 80 ° C. or higher, and a step of removing the conductive layer by washing with a liquid. Further, there has been proposed a conductive film removal method for removing the overcoat layer and the conductive film from the substrate with the conductive film having an overcoat layer on the conductive film. Then, by applying heat treatment to 80 to 200 ° C. after applying the conductive film removing agent, the conductive film in the portion where the conductive film removing agent is applied is decomposed, dissolved or solubilized, and has an overcoat layer. In some cases, the overcoat layer and the conductive film are said to be decomposed, dissolved or solubilized.

特表2008−547232号公報Special table 2008-547232 gazette 特表2009−503825号公報Special table 2009-503825 gazette 特表2006−513557号公報JP-T-2006-513557 特表2007−529884号公報(国際公開2005/086982号パンフレット)Special Table 2007-529884 (International Publication No. 2005/086982 Pamphlet) 国際公開2010/113744号パンフレットInternational Publication 2010/113744 Pamphlet

しかしながら、特許文献5の技術で用いられた導電膜除去剤は、カーボンナノチューブを、直接、エッチングする。この為、エッチング領域外のカーボンナノチューブにも影響を与える。すなわち、エッチング領域外のカーボンナノチューブに欠陥を引き起こす恐れが高い。更には、本来のエッチング領域外のカーボンナノチューブをもエッチングする恐れが高い。このことは、形成されるパターンが設計通りのものでない恐れが高い。つまり、高精度なパターンの導電膜が形成され難い。更に、特許文献5の技術は、所定パターンに塗布された導電膜除去剤を80℃以上に加熱する加熱工程を必須としている。従って、作業性が悪い。更には、基板は80℃以上の耐熱性を持つことが要求される。このことは、基板選択の自由度が低下する。   However, the conductive film removing agent used in the technique of Patent Document 5 directly etches carbon nanotubes. For this reason, the carbon nanotube outside the etching region is also affected. That is, there is a high risk of causing defects in the carbon nanotubes outside the etching region. Furthermore, there is a high risk of etching carbon nanotubes outside the original etching region. This is highly likely that the pattern to be formed is not as designed. That is, it is difficult to form a conductive film with a highly accurate pattern. Furthermore, the technique of Patent Document 5 requires a heating step of heating the conductive film remover applied in a predetermined pattern to 80 ° C. or higher. Therefore, workability is poor. Furthermore, the substrate is required to have a heat resistance of 80 ° C. or higher. This reduces the degree of freedom in substrate selection.

従って、本発明が解決しようとする課題は、前記問題点を解決することである。特に、加熱工程を不要とし、かつ、残されたカーボンナノチューブに悪影響が引き起こされ難く、しかも高精度なカーボンナノチューブ層のパターンを形成できる技術を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the above problems. In particular, it is an object to provide a technique that eliminates the need for a heating step and that can hardly form an adverse effect on the remaining carbon nanotubes and that can form a highly accurate carbon nanotube layer pattern.

前記問題点についての検討が、鋭意、推し進められて行った。その結果、特許文献5の技術の問題点は、カーボンナノチューブを、直接、エッチング除去できる剤を用いたからではないかとの啓示を得るに至った。このような啓示に基づいて更なる検討が推し進められて行った。ところで、カーボンナノチューブ層の表面には、通常、オーバーコート層(保護層)が設けられている。オーバーコート層(保護層)が無いケースは皆無と言っても良い程である。従って、カーボンナノチューブを直接エッチングすることは出来ないものの、オーバーコート層をエッチングした場合、このオーバーコート層のエッチングによってカーボンナノチューブも共にエッチングできるようにしたならば、前記問題点が解決できるであろうとの知見を得るに至った。   The above-mentioned problems have been studied with eagerness. As a result, the problem of the technique of Patent Document 5 has been revealed to be due to the use of an agent that can directly remove carbon nanotubes by etching. Based on this revelation, further studies were promoted. Incidentally, an overcoat layer (protective layer) is usually provided on the surface of the carbon nanotube layer. It can be said that there is no case without an overcoat layer (protective layer). Therefore, although the carbon nanotubes cannot be directly etched, if the overcoat layer is etched, the above problem can be solved if the carbon nanotubes can be etched together by etching the overcoat layer. It came to obtain the knowledge of.

斯かる知見に基づいて本発明が達成された。   The present invention has been achieved based on such findings.

すなわち、前記の課題は、
カーボンナノチューブ層と、該カーボンナノチューブ層を覆うオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法であって、
前記カーボンナノチューブ層が、単独では、実質上、エッチングされないものの、前記オーバーコート層のエッチングによって生ずる剤によって、前記カーボンナノチューブ層が共にエッチングされる前記オーバーコート層のエッチング剤が、前記オーバーコート層上に、所定パターンで塗布される塗布工程
を具備することを特徴とするカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法によって解決される。
That is, the above problem is
A method for forming a pattern of a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer covering the carbon nanotube layer,
Although the carbon nanotube layer alone is not substantially etched, the carbon nanotube layer is etched together by an agent generated by etching the overcoat layer. The etchant for the overcoat layer is formed on the overcoat layer. In addition, the present invention is solved by a method for forming a pattern of a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer, which comprises a coating step of coating in a predetermined pattern.

好ましくは、前記カーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法であって、塗布工程後に洗浄が行われる洗浄工程を更に具備することを特徴とする複合層のパターン形成方法によって解決される。   Preferably, the composite layer pattern forming method includes the carbon nanotube layer and the overcoat layer, and further comprising a cleaning step in which cleaning is performed after the coating step. Solved.

好ましくは、前記カーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法であって、カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ(但し、G(1590cm−1付近に表れるグラファイト物質に共通なラマンピークにおける強度)/D(1350cm−1付近に表れる欠陥に起因するラマンピークにおける強度)≧10)であることを特徴とする複合層のパターン形成方法によって解決される。 Preferably, in the method for forming a pattern of a composite layer comprising the carbon nanotube layer and the overcoat layer, the carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube (provided that G (a Raman common to a graphite material appearing in the vicinity of 1590 cm −1). Intensity at peak) / D (Intensity at Raman peak due to defects appearing in the vicinity of 1350 cm −1 ) ≧ 10).

好ましくは、前記カーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法であって、オーバーコート層は、有機系または無機系の材料や、有機―無機のハイブリッド樹脂などが挙げられ、有機系材料としては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セルロース樹脂、光硬化性樹脂、無機系材料としては、例えばシリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、これら無機系材料に水や酸触媒を加えて加水分解し脱水縮合させた重合物の群の中から選ばれる何れかを含有することを特徴とする複合層のパターン形成方法によって解決される。   Preferably, the pattern forming method of the composite layer comprising the carbon nanotube layer and the overcoat layer, the overcoat layer includes an organic or inorganic material, an organic-inorganic hybrid resin, and the like. Examples of organic materials include thermoplastic resins, thermosetting resins, cellulose resins, photocurable resins, and inorganic materials such as silica sol, alumina sol, zirconia sol, titania sol, and water and acid catalysts for these inorganic materials. In addition, the invention is solved by a method for forming a pattern of a composite layer, which contains any one selected from the group of polymers hydrolyzed and dehydrated and condensed.

好ましくは、前記カーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法であって、オーバーコート層上に塗布される剤が、有機溶媒、酸性材料、アルカリ性材料、アンモニウム、アルカリ金属、およびアンチモンのフッ化物、カルシウムの酸性フッ化物、アルキル化アンモニウム、ならびにテトラフルオロホウ酸カリウムの群の中から選ばれる何れかであることを特徴とする複合層のパターン形成方法によって解決される。   Preferably, in the pattern forming method of the composite layer comprising the carbon nanotube layer and the overcoat layer, the agent applied on the overcoat layer is an organic solvent, an acidic material, an alkaline material, ammonium, an alkali metal, And a composite layer patterning method characterized by being selected from the group consisting of antimony fluoride, calcium acid fluoride, alkylated ammonium, and potassium tetrafluoroborate.

前記の課題は、前記カーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法によって形成されてなるパターンによって解決される。   The above-described problem is solved by a pattern formed by a method for forming a pattern of a composite layer including the carbon nanotube layer and an overcoat layer.

例えば、高精度なパターンの透明導電膜が得られる。しかも、80℃以上に加熱と言った工程が不要であるから、作業性が良い。   For example, a transparent conductive film having a highly accurate pattern can be obtained. In addition, workability is good because a step of heating to 80 ° C. or higher is unnecessary.

本発明の剤塗布工程での断面図Sectional view in the agent coating process of the present invention 本発明の剤塗布後におけるエッチング具合を示す断面図Sectional drawing which shows the etching condition after the agent application | coating of this invention 本発明の実施により得られたパターンの平面図Plan view of a pattern obtained by carrying out the present invention

第1の本発明はパターン形成方法である。例えば、所定パターンの透明導電膜を形成する方法である。特に、カーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法である。本方法は塗布工程を具備する。この塗布工程は所定パターンで塗布が行われる工程である。特に、オーバーコート層上に塗布が行われる工程である。本塗布工程で用いられる剤は、この剤のみでは、カーボンナノチューブ層を、実質上、エッチングできない剤である。しかしながら、前記剤は、オーバーコート層をエッチングできる剤である。この塗布工程に先立って、例えば基板上にカーボンナノチューブ層が設けられる工程を有する。例えば、カーボンナノチューブ分散液が基板上に塗布される工程を有する。このカーボンナノチューブ分散液塗布工程の後、例えばカーボンナノチューブ層上にオーバーコート層が設けられる工程を有する。例えば、オーバーコート層構成材料含有塗料が塗布される工程を有する。本方法は、好ましくは、更に、塗布工程後に行われる洗浄工程を具備する。前記カーボンナノチューブは、好ましくは、単層カーボンナノチューブ(但し、G(1590cm−1付近に表れるグラファイト物質に共通なラマンピークにおける強度)/D(1350cm−1付近に表れる欠陥に起因するラマンピークにおける強度)≧10)である。尚、G/Dの実質上の上限値は、例えば150程度である。前記オーバーコート層は、好ましくは、有機または無機系の材料や、有機―無機のハイブリッド樹脂などが挙げられ、有機系材料としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セルロース樹脂、光硬化性樹脂、無機系材料としてはシリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、これら無機系材料に水や酸触媒を加えて加水分解し脱水縮合させた重合物
の群の中から選ばれる何れかの樹脂を含有する。特に好ましいオーバーコート層は、4官能加水分解性オルガノシランと、エポキシ基及びアルコキシ基を有する加水分解性オルガノシランとの加水分解物と、シリカ系金属酸化物微粒子とを含有する組成物からなるものである。前記オーバーコート層上に塗布される剤は、好ましくは、有機溶媒、酸性材料、アルカリ性材料、アンモニウム、アルカリ金属、およびアンチモンのフッ化物、カルシウムの酸性フッ化物、アルキル化アンモニウム、ならびにテトラフルオロホウ酸カリウムの群の中から選ばれる何れかである。特に好ましくは、好適に用いられるオーバーコート層に対応するものとして、アンモニウムのフッ化物である。
The first aspect of the present invention is a pattern forming method. For example, it is a method of forming a transparent conductive film having a predetermined pattern. In particular, this is a method for forming a pattern of a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer. The method includes a coating process. This application process is a process in which application is performed in a predetermined pattern. In particular, it is a process in which coating is performed on the overcoat layer. The agent used in this coating step is an agent that cannot substantially etch the carbon nanotube layer with this agent alone. However, the agent is an agent that can etch the overcoat layer. Prior to this coating step, for example, a step of providing a carbon nanotube layer on a substrate is included. For example, the method includes a step of applying a carbon nanotube dispersion on a substrate. After this carbon nanotube dispersion liquid coating step, for example, there is a step of providing an overcoat layer on the carbon nanotube layer. For example, it has the process of apply | coating an overcoat layer constituent material containing coating material. The method preferably further comprises a cleaning step performed after the coating step. The carbon nanotube is preferably a single-walled carbon nanotube (provided that G (intensity at a Raman peak common to a graphite substance appearing in the vicinity of 1590 cm −1 ) / D (intensity at a Raman peak due to a defect appearing near 1350 cm −1 ). ) ≧ 10). The practical upper limit value of G / D is about 150, for example. The overcoat layer is preferably an organic or inorganic material, an organic-inorganic hybrid resin, or the like. Examples of the organic material include a thermoplastic resin, a thermosetting resin, a cellulose resin, a photocurable resin, Examples of the inorganic material include silica sol, alumina sol, zirconia sol, titania sol, and any resin selected from the group of polymers obtained by hydrolysis and dehydration condensation by adding water or an acid catalyst to these inorganic materials. A particularly preferable overcoat layer comprises a composition containing a tetrafunctional hydrolyzable organosilane, a hydrolyzate of a hydrolyzable organosilane having an epoxy group and an alkoxy group, and silica-based metal oxide fine particles. It is. The agent applied on the overcoat layer is preferably an organic solvent, acidic material, alkaline material, ammonium, alkali metal and antimony fluoride, calcium acidic fluoride, alkylated ammonium, and tetrafluoroboric acid One selected from the group of potassium. Particularly preferred is ammonium fluoride as a material corresponding to the overcoat layer that is suitably used.

第2の本発明は前記パターン形成方法の実施により形成されたパターンである。   The second aspect of the present invention is a pattern formed by performing the pattern forming method.

以下、更に詳しい説明がされる。   Further detailed description will be given below.

図1〜図3は本発明の一実施形態を説明する為のもので、図1は本発明の剤塗布工程での断面図、図2は本発明の剤塗布後におけるエッチング具合を示す断面図、図3は本発明の実施により得られたパターンの平面図である。   1 to 3 are for explaining one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a cross-sectional view in the agent coating process of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the etching condition after the agent coating of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a pattern obtained by carrying out the present invention.

各図中、1は、カーボンナノチューブで構成された導電膜(透明導電膜)である。   In each figure, 1 is a conductive film (transparent conductive film) composed of carbon nanotubes.

導電膜(特に、透明導電膜)1を構成するカーボンナノチューブ(CNT)としては、単層カーボンナノチューブ、2層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等が挙げられる。中でも、単層カーボンナノチューブが好ましい。特に、G/Dが10以上(例えば、20〜60)の単層カーボンナノチューブが好ましい。更には、直径が0.3〜100nmのCNTが好ましい。特に、直径が0.3〜2nmのCNTが好ましい。又、長さが0.1〜100μmのCNTが好ましい。特に、長さが0.1〜5μmのCNTが好ましい。そして、導電膜(透明導電膜)1におけるCNTは互いに絡み合ったものである。   Examples of the carbon nanotube (CNT) constituting the conductive film (particularly the transparent conductive film) 1 include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes. Among these, single-walled carbon nanotubes are preferable. In particular, single-walled carbon nanotubes having a G / D of 10 or more (for example, 20 to 60) are preferable. Furthermore, CNT having a diameter of 0.3 to 100 nm is preferable. In particular, CNT having a diameter of 0.3 to 2 nm is preferable. Further, CNTs having a length of 0.1 to 100 μm are preferable. In particular, CNT having a length of 0.1 to 5 μm is preferable. The CNTs in the conductive film (transparent conductive film) 1 are intertwined with each other.

単層カーボンナノチューブは、如何なる製法によって得られた単層カーボンナノチューブでも良い。例えば、アーク放電法、化学気相法、レーザー蒸発法などの製法で得られた単層カーボンナノチューブを用いることが出来る。但し、結晶性の観点から、アーク放電法で得られた単層カーボンナノチューブが好ましい。そして、このものは入手も容易である。単層カーボンナノチューブは、酸処理が施された単層カーボンナノチューブが好ましい。酸処理は、酸性液体中に単層カーボンナノチューブが浸漬されることで実施される。浸漬の代わりに噴霧と言った手法が採用されても良い。酸性液体は各種のものが用いられる。例えば、無機酸や有機酸が用いられる。但し、無機酸が好ましい。例えば、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、或いはこれらの混合物が挙げられる。中でも、硝酸、或いは硝酸と硫酸との混酸を用いた酸処理が好ましい。この酸処理によって、単層カーボンナノチューブと炭素微粒子とがアモルファスカーボンを介して物理的に結合している場合に、アモルファスカーボンを分解して両者を分離したり、単層カーボンナノチューブ作製時に使用した金属触媒の微粒子を分解することになる。そして、酸処理によって、導電性が向上していた。単層カーボンナノチューブは、濾過によって不純物が除去され、純度が向上した単層カーボンナノチューブが好ましい。その理由は、不純物による導電性の低下や光透過率の低下が防止されるからである。濾過には各種の手法が採用される。例えば、吸引濾過、加圧濾過、クロスフロー濾過などが用いられる。中でも、スケールアップの観点から、中空糸膜を用いたクロスフロー濾過の採用が好ましい。   The single-walled carbon nanotube may be a single-walled carbon nanotube obtained by any manufacturing method. For example, single-walled carbon nanotubes obtained by production methods such as arc discharge, chemical vapor deposition, and laser evaporation can be used. However, single-walled carbon nanotubes obtained by an arc discharge method are preferred from the viewpoint of crystallinity. And this thing is also easily available. The single-walled carbon nanotube is preferably a single-walled carbon nanotube subjected to acid treatment. The acid treatment is performed by immersing single-walled carbon nanotubes in an acidic liquid. A technique called spraying may be employed instead of immersion. Various kinds of acidic liquids are used. For example, an inorganic acid or an organic acid is used. However, inorganic acids are preferred. For example, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or a mixture thereof can be used. Among these, acid treatment using nitric acid or a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid is preferable. By this acid treatment, when single-walled carbon nanotubes and carbon microparticles are physically bonded via amorphous carbon, the amorphous carbon is decomposed and separated from each other, or the metal used when producing single-walled carbon nanotubes The fine particles of the catalyst will be decomposed. And the electroconductivity was improving by the acid treatment. The single-walled carbon nanotube is preferably a single-walled carbon nanotube in which impurities are removed by filtration and purity is improved. This is because a decrease in conductivity and a decrease in light transmittance due to impurities are prevented. Various methods are employed for filtration. For example, suction filtration, pressure filtration, cross flow filtration and the like are used. Among these, from the viewpoint of scale-up, it is preferable to employ cross flow filtration using a hollow fiber membrane.

導電膜(特に、透明導電膜)1中には、前記CNTの他に、好ましくは、フラーレンが含まれる。すなわち、導電膜(特に、透明導電膜)1は、好ましくは、前記特徴のCNT、及びフラーレンを含有する。尚、本明細書にあっては、「フラーレン」には「フラーレン類縁体」も含まれる。フラーレンを含ませておくことにより、耐熱性が向上したからである。又、導電性にも優れていたからである。フラーレンは如何なるフラーレンでも良い。例えば、C60,C70,C76,C78,C82,C84,C90,C96等が挙げられる。勿論、複数種のフラーレンの混合物でも良い。分散性能の観点からはC60が特に好ましい。更に、C60は入手し易い。C60のみでは無く、C60と他の種類のフラーレン(例えば、C70)との混合物でも良い。フラーレン内部に金属原子が内包されたものでも良い。フラーレン類縁体としては、官能基(例えば、OH基、エポキシ基、エステル基、アミド基、スルホニル基、エーテル基などの官能基)を含むものが挙げられる。又、フェニル−C61−プロピル酸アルキルエステル、フェニル−C61−ブチル酸アルキルエステルを持つものも挙げられる。又、水素化フラーレンなども挙げられる。中でも、OH基(水酸基)を持つフラーレン(水酸化フラーレン)が好ましい。それは、単層カーボンナノチューブ分散液の塗工時の分散性が高かったからである。尚、水酸基の量が少ないと、単層カーボンナノチューブの分散性向上度が低下する。逆に、多すぎると、合成が困難である。従って、OH基の量はフラーレン1分子当り5〜30個が好ましい。特に、8〜15個が好ましい。フラーレンの添加量(含有量)は、多すぎると、導電性が低下する。逆に、少なすぎると、効果が乏しい。従って、フラーレン量は、好ましくは、CNT100質量部に対して10〜1000質量部(特に、20質量部以上。100質量部以下。)である。   The conductive film (particularly the transparent conductive film) 1 preferably contains fullerene in addition to the CNT. That is, the conductive film (in particular, the transparent conductive film) 1 preferably contains the above-described CNT and fullerene. In the present specification, “fullerene” includes “fullerene analog”. This is because heat resistance is improved by including fullerene. Moreover, it is because it was excellent also in electroconductivity. The fullerene may be any fullerene. For example, C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C96 etc. are mentioned. Of course, a mixture of plural kinds of fullerenes may be used. C60 is particularly preferable from the viewpoint of dispersion performance. Furthermore, C60 is easy to obtain. Not only C60 but also a mixture of C60 and another kind of fullerene (for example, C70) may be used. The fullerene may contain metal atoms. Examples of the fullerene analog include those containing a functional group (for example, a functional group such as OH group, epoxy group, ester group, amide group, sulfonyl group, ether group). Moreover, what has phenyl-C61-propyl acid alkyl ester and phenyl-C61-butyric acid alkyl ester is also mentioned. In addition, hydrogenated fullerene is also included. Among them, fullerene having an OH group (hydroxyl group) (fullerene hydroxide) is preferable. This is because the dispersibility during coating of the single-walled carbon nanotube dispersion was high. In addition, when there is little quantity of a hydroxyl group, the dispersibility improvement degree of a single-walled carbon nanotube will fall. On the other hand, if too much, synthesis is difficult. Therefore, the amount of OH groups is preferably 5 to 30 per molecule of fullerene. In particular, 8 to 15 are preferable. When there is too much addition amount (content) of fullerene, electroconductivity will fall. Conversely, if the amount is too small, the effect is poor. Therefore, the amount of fullerene is preferably 10 to 1000 parts by mass (particularly 20 parts by mass or more and 100 parts by mass or less) with respect to 100 parts by mass of CNTs.

尚、導電膜(特に、透明導電膜)1は、バインダ樹脂を含有していても良い。但し、導電性の観点からすると、バインダ樹脂を含まない方が好ましい。例えば、CNTが絡み合った構造のものが用いられと、バインダ樹脂が無くても済む。すなわち、CNT同士が、直接、接触した構造となる。従って、間に絶縁物が介在してないことから、導電性が良い。尚、走査型電子顕微鏡で導電膜表面を観察したならば、CNTが絡み合った構造であるか否かを確認・判定できる。   In addition, the electrically conductive film (especially transparent electrically conductive film) 1 may contain binder resin. However, from the viewpoint of conductivity, it is preferable not to include a binder resin. For example, if a structure in which CNTs are intertwined is used, there is no need for a binder resin. That is, the CNTs are in direct contact with each other. Therefore, since there is no intervening insulator, the conductivity is good. If the surface of the conductive film is observed with a scanning electron microscope, it can be confirmed / determined whether the structure is intertwined with CNTs.

導電膜(透明導電膜)1は、上記特徴のCNT、及び必要に応じて添加されたフラーレンが分散した分散液が基板2の上に塗布されることで構成される。塗布方法としては、例えばダイコート、ナイフコート、スプレー塗布、スピンコート、スリットコート、マイクログラビア、フレキソ等が挙げられる。勿論、これに限らない。塗布は基板2の全面に行われる。   The conductive film (transparent conductive film) 1 is configured by applying a dispersion liquid in which the above-described CNTs and the fullerene added as necessary are dispersed on the substrate 2. Examples of the coating method include die coating, knife coating, spray coating, spin coating, slit coating, micro gravure, flexo and the like. Of course, it is not limited to this. Application is performed on the entire surface of the substrate 2.

基板2の構成材料としては各種のものが適宜用いられる。例えば、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、スチレン−メチルメタクリレート共重合体(MS)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の樹脂が用いられる。本発明では、導電膜のパターン化に際して加熱を要さないことから、耐熱性の要求度が低い。従って、基板2構成材料として樹脂が用いられる場合でも、樹脂選定の自由度が高い。樹脂の他にも、無機ガラス材料やセラミック材料を用いることが出来る。   Various materials are appropriately used as the constituent material of the substrate 2. For example, polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), styrene-methyl methacrylate copolymer (MS), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), polyethylene terephthalate (PET), A resin such as polyethylene naphthalate (PEN) is used. In the present invention, since heating is not required for patterning the conductive film, the required degree of heat resistance is low. Therefore, even when a resin is used as the constituent material of the substrate 2, the degree of freedom in resin selection is high. In addition to the resin, an inorganic glass material or a ceramic material can be used.

本発明にあっては、導電膜(特に、透明導電膜)1上に、オーバーコート膜(保護膜)3が設けられている。オーバーコート膜(保護膜)3は、有機または無機系の高分子材料、有機−無機のハイブリッド樹脂などで構成される。有機系高分子材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、セルロース樹脂、光硬化性樹脂などが挙げられる。可視光透過性、基板の耐熱性、ガラス転移点および膜硬化度などの観点から、適宜、選択される。熱可塑性樹脂としては、例えばポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ABS樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。セルロース樹脂としては、例えばアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等が挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば各種オリゴマー、モノマー、光重合開始剤を含有する樹脂等が挙げられる。無機系材料としては、例えばシリカゾル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル等が挙げられる。又、前記無機系材料に水や酸触媒を加えて加水分解し、脱水縮合させた重合物なども挙げられる。有機−無機のハイブリッド樹脂としては、例えば前記無機材料の一部を有機官能基で修飾されたものや、シランカップリング剤などの各種カップリング剤を主成分とする樹脂等が挙げられる。オーバーコート膜3は、その膜厚が厚すぎると、導電膜1の接触抵抗が大きくなる。逆に、オーバーコート膜3の膜厚が薄すぎると、保護膜としての効果が得られ難い。従って、オーバーコート膜3の厚さは1nm〜1μmが好ましい。特に、10nm以上が好ましい。又、100nm以下が好ましい。   In the present invention, an overcoat film (protective film) 3 is provided on a conductive film (particularly a transparent conductive film) 1. The overcoat film (protective film) 3 is composed of an organic or inorganic polymer material, an organic-inorganic hybrid resin, or the like. Examples of organic polymer materials include thermoplastic resins, thermosetting resins, cellulose resins, and photocurable resins. It is appropriately selected from the viewpoints of visible light transmittance, substrate heat resistance, glass transition point, film curing degree, and the like. Examples of the thermoplastic resin include polymethyl methacrylate, polystyrene, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polylactic acid, and ABS resin. Examples of the thermosetting resin include phenol resin, melamine resin, alkyd resin, polyimide, epoxy resin, fluorine resin, and urethane resin. Examples of the cellulose resin include acetyl cellulose and triacetyl cellulose. Examples of the photocurable resin include various oligomers, monomers, resins containing a photopolymerization initiator, and the like. Examples of the inorganic material include silica sol, alumina sol, zirconia sol, titania sol and the like. Moreover, the polymer etc. which hydrolyzed and dehydrated and condensed the said inorganic material by adding water and an acid catalyst are mentioned. Examples of the organic-inorganic hybrid resin include those in which a part of the inorganic material is modified with an organic functional group, and resins mainly composed of various coupling agents such as a silane coupling agent. If the overcoat film 3 is too thick, the contact resistance of the conductive film 1 increases. Conversely, if the overcoat film 3 is too thin, it is difficult to obtain an effect as a protective film. Therefore, the thickness of the overcoat film 3 is preferably 1 nm to 1 μm. In particular, 10 nm or more is preferable. Moreover, 100 nm or less is preferable.

本発明における導電膜(特に、透明導電膜)1上に設けられるオーバーコート膜(保護膜)3は、好ましくは、加水分解性オルガノシランの加水分解物を含有する組成物からなる。更に好ましくは、4官能加水分解性オルガノシランを含有する組成物からなる。特に、4官能加水分解性オルガノシランと、エポキシ基及びアルコキシ基を有する加水分解性オルガノシランとの加水分解物を含有する組成物からなる。中でも、前記エポキシ基及びアルコキシ基を有する加水分解性オルガノシランの加水分解物の含有量が、樹脂の全固形分に対して1〜10重量%のものが好ましい。エポキシ基及びアルコキシ基を有する加水分解性オルガノシランの共加水分解物を含有させていると、これらを含む組成物を塗布して硬化させた場合、共加水分解物のエポキシ基が、基板に含まれる水酸基やカルボニル基といった酸素サイトと結合する。この為、オーバーコート膜(保護膜)と基板との密着性が向上する。更には、シリカ系金属酸化物微粒子を含有する組成物からなる。場合によっては、フッ素置換アルキル基を有する加水分解性オルガノシランの加水分解物を更に含有する組成物からなる。前記加水分解性オルガノシランの加水分解物は、該加水分解性オルガノシランに含まれるアルコキシ基に対する水比が1.0〜3.0で反応させたものが好ましい。前記加水分解性オルガノシランの加水分解物は、ポリスチレン換算重量平均分子量1000〜2000の化合物のものが好ましい。   The overcoat film (protective film) 3 provided on the conductive film (especially transparent conductive film) 1 in the present invention is preferably composed of a composition containing a hydrolyzate of hydrolyzable organosilane. More preferably, it consists of a composition containing a tetrafunctional hydrolyzable organosilane. In particular, it comprises a composition containing a hydrolyzate of a tetrafunctional hydrolyzable organosilane and a hydrolyzable organosilane having an epoxy group and an alkoxy group. Among these, the content of the hydrolyzable organosilane hydrolyzate having an epoxy group and an alkoxy group is preferably 1 to 10% by weight based on the total solid content of the resin. When a hydrolyzable organosilane cohydrolyzate having an epoxy group and an alkoxy group is contained, and the composition containing these is applied and cured, the epoxy group of the cohydrolyzate is contained in the substrate. It binds to oxygen sites such as hydroxyl groups and carbonyl groups. For this reason, the adhesion between the overcoat film (protective film) and the substrate is improved. Furthermore, it consists of a composition containing silica-based metal oxide fine particles. In some cases, the composition further comprises a hydrolyzate of hydrolyzable organosilane having a fluorine-substituted alkyl group. The hydrolyzate of the hydrolyzable organosilane is preferably a product obtained by reacting at a water ratio of 1.0 to 3.0 with respect to the alkoxy group contained in the hydrolyzable organosilane. The hydrolyzate of the hydrolyzable organosilane is preferably a compound having a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 1000 to 2000.

前記4官能加水分解性オルガノシランは、例えばSiXで表される化合物である。前記Xは加水分解基である。例えば、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基などである。特に、Si(ORで表される4官能加水分解性オルガノアルコキシシランである。前記Rは、好ましくは、1価の炭化水素基である。例えば、炭素数1〜8の1価の炭化水素基である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基等のアルキル基である。本実施形態で用いられる4官能加水分解性オルガノシランとしては、例えばテトラメトキシシランやテトラエトキシシラン等が挙げられる。エポキシ基及びアルコキシ基を有する加水分解性オルガノシランは、例えばRSi(OR,RSi(ORで表される化合物である。Rは、エポキシ基、グリシドキシ基、及びこれらの置換体から選ばれた基である。Rは、前記Rと同様に、1価の炭化水素基である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基などである。Rは、水素、アルキル基、フルオロアルキル基、アリール基、アルケニル基、メタクリルオキシ基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、及びそれらの置換体から選ばれた基である。本実施形態で用いられるエポキシ基及びアルコキシ基を有する加水分解性オルガノシランとしては、例えば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エトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン等が挙げられる。シリカ系金属酸化物微粒子としては、好ましくは、中空シリカ微粒子が用いられる。中空シリカ微粒子は、シリカ系金属酸化物の外殻の内部に空洞が形成されたものである。外殻は、細孔を有する多孔質なものが好ましい。細孔が閉塞されて空洞を密封したものであっても良い。尚、形成された被膜の低屈折率化に寄与するものであれば必ずしも上述した中空シリカに限られない。 The tetrafunctional hydrolyzable organosilane is a compound represented by, for example, SiX 4 . X is a hydrolyzable group. For example, an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, an enoxy group, and the like. In particular, it is a tetrafunctional hydrolyzable organoalkoxysilane represented by Si (OR 1 ) 4 . R 1 is preferably a monovalent hydrocarbon group. For example, it is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. For example, alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group. Examples of the tetrafunctional hydrolyzable organosilane used in the present embodiment include tetramethoxysilane and tetraethoxysilane. The hydrolyzable organosilane having an epoxy group and an alkoxy group is, for example, a compound represented by R 2 Si (OR 3 ) 3 or R 2 R 4 Si (OR 3 ) 2 . R 2 is a group selected from an epoxy group, a glycidoxy group, and substituted products thereof. R 3 is a monovalent hydrocarbon group as in R 1 . For example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group and the like. R 4 is a group selected from hydrogen, an alkyl group, a fluoroalkyl group, an aryl group, an alkenyl group, a methacryloxy group, an epoxy group, a glycidoxy group, an amino group, and substituents thereof. Examples of the hydrolyzable organosilane having an epoxy group and an alkoxy group used in this embodiment include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and γ-glycidoxypropyltrisilane. Examples thereof include ethoxysilane and γ-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane. As silica-based metal oxide fine particles, hollow silica fine particles are preferably used. The hollow silica fine particles are those in which cavities are formed inside the outer shell of the silica-based metal oxide. The outer shell is preferably a porous one having pores. It may be one in which the pores are closed and the cavity is sealed. Note that the silica is not limited to the above-described hollow silica as long as it contributes to lowering the refractive index of the formed film.

斯かる組成のオーバーコート膜の場合、光反射率が低下して光透過率が高くなる。更には、摩擦などに対する物理的保護が高い。又、熱や湿度などの環境変化に対しても保護が高い。更なる注目点は、本実施形態のオーバーコート膜3がエッチングされた場合、下層のカーボンナノチューブ膜1もエッチングされたことである。   In the case of an overcoat film having such a composition, the light reflectance is lowered and the light transmittance is increased. Furthermore, physical protection against friction and the like is high. In addition, protection against environmental changes such as heat and humidity is high. A further point of interest is that when the overcoat film 3 of this embodiment is etched, the underlying carbon nanotube film 1 is also etched.

オーバーコート膜(保護膜)3は、上記組成物を含有する塗料が塗布されることによって設けられる。塗布方法としては、上記CNT分散液の塗布で説明された方法が採用される。塗布は導電膜(透明導電膜:カーボンナノチューブ層)上に行われる。しかも、全面に塗布される。   The overcoat film (protective film) 3 is provided by applying a paint containing the above composition. As the application method, the method described in the application of the CNT dispersion liquid is employed. Application is performed on a conductive film (transparent conductive film: carbon nanotube layer). Moreover, it is applied to the entire surface.

本発明では、導電膜(透明導電膜:カーボンナノチューブ層)1のみではエッチングされないものの、オーバーコート膜(保護膜)3がエッチングされたことによって出来た(生成した)剤によって、導電膜(透明導電膜:カーボンナノチューブ層)1がエッチングされる剤を用いた。すなわち、本発明で用いるエッチング剤4のみでは、導電膜(透明導電膜:カーボンナノチューブ層)1はエッチングが行われない(或いは、エッチング速度が非常に遅い為、エッチングが行われているとは見做せない)。しかし、オーバーコート膜(保護膜)3はエッチングが行われる。かつ、オーバーコート膜(保護膜)3のエッチングによって出来た(生成した)剤によって、導電膜(透明導電膜:カーボンナノチューブ層)1のエッチングが可能になったものである。従って、カーボンナノチューブに対する悪影響が少ない。   In the present invention, the conductive film (transparent conductive film: carbon nanotube layer) 1 alone is not etched, but the conductive film (transparent conductive film) is formed by the agent produced (generated) by etching the overcoat film (protective film) 3. (Membrane: Carbon nanotube layer) An agent for etching 1 was used. In other words, the conductive film (transparent conductive film: carbon nanotube layer) 1 is not etched only with the etching agent 4 used in the present invention (or the etching rate is very slow, so the etching is considered to be performed. I ca n’t lose weight). However, the overcoat film (protective film) 3 is etched. In addition, the conductive film (transparent conductive film: carbon nanotube layer) 1 can be etched by the agent produced (generated) by etching the overcoat film (protective film) 3. Therefore, there is little adverse effect on the carbon nanotube.

斯かる剤は、前記加水分解性オルガノシランの加水分解物を含有する組成物によってオーバーコート膜3が構成された場合で説明すると、次の例が挙げられる。例えば、アンモニウム、アルカリ金属、及びフッ素化合物(例えば、アンチモンのフッ化物、カルシウムの酸性フッ化物、アルキル化アンモニウム、ならびにテトラフロオロホウ酸カリウムの群より選択される少なくとも一つ)を含有する剤(エッチング剤)である。この剤(エッチング剤)は、必要に応じて、更に、無機酸(例えば、塩酸、リン酸、硫酸および硝酸の群より選択される酸)を含有する。又、必要に応じて、有機酸を含有する。有機酸としては、例えばアルキルカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、及び/又はジカルボン酸が挙げられる。中でも、炭素数が1〜10個の直鎖または分岐鎖のアルキルラジカルを含み得る有機酸が挙げられる。   When such an agent is described in the case where the overcoat film 3 is composed of a composition containing a hydrolyzate of the hydrolyzable organosilane, the following examples can be given. For example, an agent (for example, at least one selected from the group of antimony fluoride, calcium acid fluoride, alkylated ammonium, and potassium tetrafluoroborate) containing ammonium, an alkali metal, and a fluorine compound ( Etching agent). This agent (etching agent) further contains an inorganic acid (for example, an acid selected from the group of hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid and nitric acid) as necessary. Moreover, an organic acid is contained as needed. Examples of the organic acid include alkyl carboxylic acid, hydroxy carboxylic acid, and / or dicarboxylic acid. Especially, the organic acid which can contain a C1-C10 linear or branched alkyl radical is mentioned.

上記エッチング剤(液)がオーバーコート膜3上に塗布される。塗布方法としては各種のパターニング印刷法が採用される。例えば、スクリーン印刷、フレキソ、インクジェット等の手法が用いられる。   The etching agent (liquid) is applied on the overcoat film 3. As a coating method, various patterning printing methods are adopted. For example, techniques such as screen printing, flexo, and ink jet are used.

エッチング剤(液)がオーバーコート膜3上に塗布された後、所定時間に亘って、そのまま放置がなされる。例えば、10秒〜20分程度に亘って放置される。これによってエッチングが進行する。この後、純水中で超音波洗浄が行われた。この結果、図2,3に示されるパターンが形成された。   After the etching agent (liquid) is applied on the overcoat film 3, it is left as it is for a predetermined time. For example, it is left for about 10 seconds to 20 minutes. As a result, etching proceeds. Thereafter, ultrasonic cleaning was performed in pure water. As a result, the pattern shown in FIGS. 2 and 3 was formed.

以下、具体的な実施例を挙げて説明が行われる。しかしながら、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, description will be made with specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
アーク放電により合成されたシングルウォールカーボンナノチューブ(市販品)に対して、酸処理、水洗浄、遠心分離、濾過が行われた。この精製で得られたカーボンナノチューブに、界面活性剤TritonX-100(GEヘルスケア製)0.2wt%水溶液が加えられた。このカーボンナノチューブ含有水溶液に超音波を用いた分散処理が行われた。次いで、遠心分離が行われた。このようにしてカーボンナノチューブ分散液(CNT:1000ppm)が得られた。
[Example 1]
The single wall carbon nanotubes (commercially available) synthesized by arc discharge were subjected to acid treatment, water washing, centrifugation and filtration. A 0.2 wt% aqueous solution of a surfactant TritonX-100 (manufactured by GE Healthcare) was added to the carbon nanotubes obtained by this purification. The carbon nanotube-containing aqueous solution was subjected to a dispersion treatment using ultrasonic waves. Centrifugation was then performed. In this way, a carbon nanotube dispersion (CNT: 1000 ppm) was obtained.

上記カーボンナノチューブ分散液の塗布が行われた。塗布方法はダイコーティングである。塗布厚さは、乾燥後の厚さが0.05μmである。基板はPETフィルムA4100(東洋紡社製)が用いられた。塗布後、塗膜中に含まれる界面活性剤を取り除く為、メタノール洗浄が行われた。そして、乾燥(1分間;100℃)が行われた。   The carbon nanotube dispersion liquid was applied. The application method is die coating. The coating thickness is 0.05 μm after drying. As the substrate, PET film A4100 (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) was used. After application, methanol washing was performed to remove the surfactant contained in the coating film. Then, drying (1 minute; 100 ° C.) was performed.

上記カーボンナノチューブ塗膜上にオーバーコート膜が設けられた。このオーバーコート膜の構成には3.8wt%エアロセラ(加水分解性オルガノシラン含有組成物:パナソニック電工社製)が用いられた。塗布方法はダイコーティングである。塗布厚さは、乾燥後の厚さが0.1μmである。   An overcoat film was provided on the carbon nanotube coating film. The overcoat film was composed of 3.8 wt% Aerocera (hydrolyzable organosilane-containing composition: manufactured by Panasonic Electric Works Co., Ltd.). The application method is die coating. The coating thickness is 0.1 μm after drying.

この後、上記オーバーコート膜上にエッチング液(フッ化水素アンモニウム含有:isishape HiperEtch 11S(Merck製))が所定パターンで印刷された。印刷法はスクリーン印刷法である。スクリーン版の印刷パターンは、□(図3参照)であり、ライン幅100μmの開口部を持ち、ライン長5mmである。   Thereafter, an etching solution (containing ammonium hydrogen fluoride: isishape Hiper Etch 11S (manufactured by Merck)) was printed in a predetermined pattern on the overcoat film. The printing method is a screen printing method. The printing pattern of the screen plate is □ (see FIG. 3), has an opening with a line width of 100 μm, and has a line length of 5 mm.

エッチング液が印刷されてから1分間の放置が行われた。次いで、純水中にて、超音波洗浄が行われた。この後、水中から引き上げられ、乾燥が行われた。   After the etching solution was printed, it was left for 1 minute. Subsequently, ultrasonic cleaning was performed in pure water. Then, it was pulled out from water and dried.

パターン(□)の内側と外側との導通が、テスターを用いることにより、調べられた。この結果、両者の間では導通の無い(絶縁されている)ことが判明した。   The conduction between the inside and outside of the pattern (□) was examined by using a tester. As a result, it was found that there was no conduction (insulation) between the two.

更に、スクリーン版の印刷パターン(□)とカーボンナノチユーブ膜のパターン(□)とを比較した処、その精度は高いものであった。   Furthermore, when the printing pattern (□) of the screen plate was compared with the pattern (□) of the carbon nanotube film, the accuracy was high.

[比較例1]
実施例1において、オーバーコート膜を設けなかった以外は全て同様に行われた。
[Comparative Example 1]
In Example 1, everything was performed in the same manner except that no overcoat film was provided.

その結果、印刷パターン(□)の内側と外側との間で導通が確認された。すなわち、カーボンナノチューブ膜のエッチングが行われていないことが確認された。   As a result, conduction was confirmed between the inside and outside of the printed pattern (□). That is, it was confirmed that the carbon nanotube film was not etched.

[比較例2]
実施例1において、オーバーコート層を形成せず、エッチング媒体をITOがエッチング可能なisishape HiperEtch 4S(Merck製)に変更した以外は実施例1と全て同じプロセスでパターン形成を行ったところ、カーボンナノチューブをエッチングすることは出来ず、導通が確認された。
すなわち、国際公開2010/113744号パンフレットで示されるようなエッチング剤では、ITOをエッチング出来ても、CNTはエッチング出来ない。
[Comparative Example 2]
In Example 1, pattern formation was performed by the same process as in Example 1 except that the overcoat layer was not formed and the etching medium was changed to isisshape HiperEtch 4S (manufactured by Merck) capable of etching ITO. Could not be etched, and conduction was confirmed.
That is, with an etching agent as shown in International Publication No. 2010/113744 pamphlet, CNT cannot be etched even if ITO can be etched.

1 導電膜(透明導電膜:カーボンナノチューブ層)
2 基板
3 オーバーコート膜(保護膜:オーバーコート層)
4 エッチング剤(オーバーコート層上に塗布される剤)

1 Conductive film (Transparent conductive film: Carbon nanotube layer)
2 Substrate 3 Overcoat film (Protective film: Overcoat layer)
4 Etching agent (agent applied on overcoat layer)

Claims (8)

カーボンナノチューブ層と、該カーボンナノチューブ層を覆うオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法であって、
前記カーボンナノチューブ層が、単独では、実質上、エッチングされないものの、前記オーバーコート層のエッチングによって、前記カーボンナノチューブ層が共にエッチングされる前記オーバーコート層のエッチング剤が、前記オーバーコート層上に、所定パターンで塗布される塗布工程
を具備することを特徴とするカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
A method for forming a pattern of a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer covering the carbon nanotube layer,
Although the carbon nanotube layer alone is not substantially etched, an etching agent for the overcoat layer in which the carbon nanotube layer is etched together by etching the overcoat layer is provided on the overcoat layer. A pattern forming method for a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer, comprising a coating step of coating in a pattern.
塗布工程後に洗浄が行われる洗浄工程を更に具備する
ことを特徴とする請求項1のカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
The method for forming a pattern of a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer according to claim 1, further comprising a washing step in which washing is performed after the coating step.
カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブ(但し、G(1590cm−1付近に表れるグラファイト物質に共通なラマンピークにおける強度)/D(1350cm−1付近に表れる欠陥に起因するラマンピークにおける強度)≧10)である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
The carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube (provided that G (intensity at a Raman peak common to a graphite substance appearing near 1590 cm −1) / D (intensity at a Raman peak due to defects appearing near 1350 cm −1) ≧ 10) A method for forming a pattern of a composite layer comprising the carbon nanotube layer according to claim 1 or 2 and an overcoat layer.
オーバーコート層は、有機系材料、無機系材料、有機系―無機系複合材料の群の中から選ばれる何れかを含有する
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかのカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
4. The carbon nanotube layer according to claim 1, wherein the overcoat layer contains any one selected from the group consisting of an organic material, an inorganic material, and an organic-inorganic composite material. And pattern formation method of a composite layer comprising an overcoat layer.
オーバーコート層は加水分解性オルガノシランの加水分解物含有組成物で構成されてなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかのカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
The overcoat layer is composed of a hydrolyzable organosilane hydrolyzate-containing composition, wherein the composite layer comprising the carbon nanotube layer according to any one of claims 1 to 3 and the overcoat layer. Pattern forming method.
オーバーコート層上に塗布される剤が、有機溶媒、酸性材料、アルカリ性材料、アンモニウム、アルカリ金属のフッ化物、アンチモンのフッ化物、カルシウムの酸性フッ化物、アルキル化アンモニウム、及びテトラフルオロホウ酸カリウムの群の中から選ばれる何れかである
ことを特徴とする請求項1〜請求項5いずれかのカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
Agents applied on the overcoat layer are organic solvents, acidic materials, alkaline materials, ammonium, alkali metal fluorides, antimony fluorides, calcium acid fluorides, ammonium alkylates, and potassium tetrafluoroborate. 6. The method for forming a pattern of a composite layer comprising the carbon nanotube layer and the overcoat layer according to claim 1, wherein the pattern is any one selected from the group.
所定パターンの透明導電膜の形成方法である
ことを特徴とする請求項1〜請求項6いずれかのカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法。
7. A method for forming a pattern of a composite layer comprising a carbon nanotube layer and an overcoat layer according to claim 1, which is a method for forming a transparent conductive film having a predetermined pattern.
請求項1〜請求項7いずれかのカーボンナノチューブ層とオーバーコート層とを具備する複合層のパターン形成方法によって形成されてなることを特徴とするパターン。

A pattern formed by the method of forming a composite layer pattern comprising the carbon nanotube layer according to claim 1 and an overcoat layer.

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