JP2013211272A - Method of manufacturing conductive pattern coating body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タッチパネル、液晶や有機EL用のディスプレイ等の用途に適用可能な導電性パターン被覆体の製造方法を対象とする。 The present invention is directed to a method for producing a conductive pattern covering that can be applied to applications such as a touch panel, a liquid crystal display, and an organic EL display.
従来、ITOフィルムにとって代わる透明電極を提供する試みがなされており、特許文献1には、導電性極細繊維被覆物をパターン化する導電性パターン被覆体の製造方法および該方法によって得られた導電性パターン被覆体が開示されている。
Conventionally, attempts have been made to provide a transparent electrode that replaces an ITO film.
この特許文献1に記載の導電性パターン被覆体の製造方法は、導電性極細繊維の一種であるカーボンナノチューブを用い、カーボンナノチューブの溶液を準備すること、溶液を基板に塗布して、基板上に、固定されたカーボンナノチューブの導電性繊維膜を形成すること、カーボンナノチューブ導電性繊維膜にバインダーを選択的に含浸すること、および上記基板から、バインダーが含浸されないカーボンナノチューブ導電性繊維膜の部分を水又はバインダーを溶解しない溶媒で洗い流す等して取り除くことを含む方法からなり、この方法によりカーボンナノチューブを含む導電性繊維膜をパターン形成するものであった。
The method for producing a conductive pattern covering described in
しかし、上記の方法は、カーボンナノチューブ導電性繊維膜にバインダーを選択的に含浸した部分(つまり導電性パターン部)とバインダーが含浸されずカーボンナノチューブ導電性繊維膜の部分が取り除かれた部分(つまり、非導電性パターン部)との色相、光線透過率、ヘイズ値が異なるため導電性パターン部と非導電性パターン部が明確に視認される問題があった。とくに、導電性パターン部のヘイズ値は極細繊維による光散乱のため高くならざるを得ないため、その導電性パターン部が視認されないようにする必要がある製品、たとえばタッチパネル、液晶や有機EL用のディスプレイ等の用途に適用するには問題があった。また、繊維の長さよりも短い線幅でパターンを形成することは困難であるため、微細なパターン形成には適用しにくいという問題があった。 However, the above-described method is a method in which the carbon nanotube conductive fiber membrane is selectively impregnated with the binder (that is, the conductive pattern portion) and the portion where the binder is not impregnated and the carbon nanotube conductive fiber membrane is removed (that is, the portion) Since the hue, light transmittance, and haze value are different from those of the non-conductive pattern portion, the conductive pattern portion and the non-conductive pattern portion are clearly visible. In particular, since the haze value of the conductive pattern portion must be increased due to light scattering by the ultrafine fibers, the conductive pattern portion needs to be prevented from being visually recognized, such as a touch panel, a liquid crystal display or an organic EL display. There was a problem in applying to applications such as displays. Further, since it is difficult to form a pattern with a line width shorter than the length of the fiber, there is a problem that it is difficult to apply to the formation of a fine pattern.
したがって、本発明は、以上のような従来技術の課題を考慮し、上記導電性パターン部と非導電性パターン部との色相、光線透過率、ヘイズ値の差異を少なくし、導電性パターン部と非導電性パターン部とが明確に視認されることのない導電性パターン被覆体の製造方法を提供するものである。 Therefore, the present invention takes into account the problems of the prior art as described above, reduces the difference in hue, light transmittance, and haze value between the conductive pattern portion and the non-conductive pattern portion, The present invention provides a method for producing a conductive pattern covering in which a non-conductive pattern portion is not clearly visually recognized.
本発明の第1実施態様は、導電性極細繊維を凝集又は絡み合うことなく分散配置して交差させ、当該交差した部分で互いに電気的に接触させてなる導電性繊維膜を形成する工程と、前記導電性繊維膜の所望の位置にレーザー光線を照射して、前記導電性極細繊維の一部を断線または消失させることにより導電性パターン部を形成するとともに非導電性パターン部にも前記導電性極細繊維を残存させる工程と、前記導電性極細繊維を基材表面に固定する工程を備え、
前記導電性極細繊維を前記基材表面に固定する手段が前記導電性極細繊維へのバインダーの含浸であって、前記導電性繊維膜を形成した後に、前記バインダーの含浸により前記導電性極細繊維を前記基材表面に固定し、それから導電性パターン部を形成することを特徴とする導電性パターン被覆体の製造方法である。
The first embodiment of the present invention includes a step of forming conductive fiber membranes in which conductive ultrafine fibers are dispersed and arranged without agglomerating or entangled, and electrically contact each other at the intersected portions; A conductive pattern part is formed by irradiating a desired position of the conductive fiber film with a laser beam to break or disappear a part of the conductive fine fiber, and the conductive fine fiber is also formed in the non-conductive pattern part. And the step of fixing the conductive ultrafine fiber to the substrate surface,
The means for fixing the conductive ultrafine fibers to the substrate surface is impregnation of the conductive ultrafine fibers with a binder, and after forming the conductive fiber film, the conductive ultrafine fibers are impregnated with the binder. A method for producing a conductive pattern covering, comprising fixing to the surface of the substrate and then forming a conductive pattern portion.
本発明の第1実施態様は、前記バインダーが硬化性樹脂であって、前記導電性極細繊維の固定後にバインダーを硬化してから前記導電性パターン部を形成する第1実施態様に記載の導電性パターン被覆体の製造方法である。 According to a first embodiment of the present invention, the binder is a curable resin, and the conductive pattern portion is formed after the binder is cured after fixing the conductive microfibers. It is a manufacturing method of a pattern covering.
発明の導電性パターン被覆体の製造方法は、バインダーの含浸により基材表面に固定した導電性繊維膜の所望の位置にレーザー光線を照射することにより前記導電性極細繊維の一部を断線または消失させることにより導電性パターン部を形成することを特徴とする。したがって、断線した状態または導電性極細繊維の一部が消失して電気的に非接触となった状態ではあるものの、非導電性パターン部にも導電性極細繊維が残存する。そのため、導電性パターン部と非導電性パターン部との色相、光線透過率、ヘイズ値の差異が少ない導電性パターン被覆体を製造できる効果がある。また、レーザー光線の巾で非導電性パターン部を形成できるため、レーザー光線を調整すれば、非常に微細な導電性パターン部を形成することができる効果もある。 In the method for producing a conductive pattern covering of the invention, a part of the conductive ultrafine fiber is disconnected or disappeared by irradiating a laser beam to a desired position of the conductive fiber film fixed on the substrate surface by impregnation with a binder. Thus, the conductive pattern portion is formed. Therefore, although it is in a disconnected state or in a state where a part of the conductive ultrafine fibers disappears and is not in electrical contact, the conductive ultrafine fibers remain in the nonconductive pattern portion. Therefore, there exists an effect which can manufacture the electroconductive pattern covering body with few differences in the hue of the electroconductive pattern part and a nonelectroconductive pattern part, light transmittance, and a haze value. Further, since the non-conductive pattern portion can be formed with the width of the laser beam, there is an effect that a very fine conductive pattern portion can be formed by adjusting the laser beam.
また、本発明で得られる導電性パターン被覆体は、基材上に、導電性極細繊維が凝集又は絡み合うことなく分散して交差し交差した部分で接触するよう形成され、かつ該導電性極細繊維の一部が断線または消失されたことを特徴とする。そして、前記導電性極細繊維が凝集又は絡み合うことなく分散して交差し交差した部分で接触するよう形成された部分、および該導電性極細繊維の一部が断線または消失された部分の両方に、バインダーが含浸されている導電性パターン被覆体であることを特徴とする。したがって、非導電性パターン部も、導電性パターン部と同じ成分の極細繊維・バインダーが含浸されているため、導電性パターン部と非導電性パターン部との色相、光線透過率、ヘイズ値の差異が少ないという効果ある。 In addition, the conductive pattern covering obtained in the present invention is formed so that the conductive ultrafine fibers are dispersed on the base material without being aggregated or entangled so as to be in contact with each other at the intersecting and intersecting portions. A part of is disconnected or disappeared. And, both the part formed so that the conductive ultrafine fibers are dispersed without intersecting or entangled and intersecting and intersecting with each other and the part where the conductive ultrafine fibers are disconnected or disappeared, The conductive pattern covering is impregnated with a binder. Therefore, since the non-conductive pattern part is also impregnated with ultrafine fibers / binder of the same component as the conductive pattern part, the difference in hue, light transmittance and haze value between the conductive pattern part and the non-conductive pattern part. There is an effect that there is little.
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳述する。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
図1は導電性パターン被覆体の製造方法の一例を示す断面図であり、導電性極細繊維3を凝集又は絡み合うことなく分散配置して交差させ、当該交差した部分で互いに電気的に接触させてなる導電性繊維膜2を形成する工程と、前記導電性繊維膜2の所望の位置にレーザー光線7を照射して、前記導電性極細繊維3の一部を断線または消失させることにより導電性パターン部5を形成するとともに非導電性パターン部にも前記導電性極細繊維を残存させる工程と、前記導電性極細繊維3を基材1表面に固定する工程を備え、前記導電性繊維膜2がバインダー溶液中に前記導電性極細繊維3を分散させた塗液を塗布乾燥してなるものであって、前記導電性極細繊維3を基材1表面に固定する工程が前記導電性繊維膜2を形成する工程を兼ねている製造方法を示す。すなわち、バインダー溶液中に導電性極細繊維3を分散させた塗液を基材1上に塗布乾燥して(図1a参照)、導電性繊維膜2を形成するとともに前記導電性極細繊維3を基材1表面に固定した後、該導電性繊維膜2の所望の位置にレーザー光線7を照射する(図1b参照)ことにより導電性パターン部5を形成する(図1c参照)。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a method for producing a conductive pattern covering, in which conductive
前記基材1としては、熱可塑性樹脂、熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する硬化性樹脂のほか、ガラス、セラミックス、無機材などからなる。とくに透明な導電性パターン被覆体10を得る場合には、前記基材1も、透明な熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、ガラスなどが使用される。透明な熱可塑性樹脂としては、厚さが3mmのときに75%以上(好ましくは80%以上)の光線透過率と5%以下のヘーズを有する透明な樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等のビニル系樹脂、ニトロセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシクロヘキサンテレフタレート、芳香族ポリエステル等のエステル系樹脂、ABS樹脂、これらの樹脂の共重合体樹脂、これらの樹脂の混合樹脂が好ましい。透明な硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が好ましい。ガラスは光線透過率が非常に高いので、透明な導電性パターン被覆体10を得るためには最も好ましい。基材1が熱可塑性樹脂や硬化性樹脂からなるものである場合は、可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤などが、成形性、熱安定性、耐候性等を改良するために添加してもよい。
The
また、前記基材1に染料や顔料を添加して不透明或は半透明にしたりすることもできる。この場合は不透明又は半透明の導電性パターン被覆体10が得られる。導電性繊維膜2が透明あれば、前記基材1が呈する染料や顔料の色調を保つことができる。なお、前記基材1の形状は、図1のような板状に限定されるものではない。前記基材1の厚さは用途に応じて決定すればよいが、前記基材1が板状に成形されている場合は、約0.03〜10mm程度とすればよい。
Further, a dye or a pigment can be added to the
前記バインダー溶液は、前記導電性極細繊維3を前記基材1に固定するためのバインダー4を揮発性溶剤に溶解したものであり、当該バインダー溶液に前記導電性極細繊維3を均一に分散させて塗液を調製し、これに前記基材1に汎用の印刷方法などにより塗布する。
The binder solution is a solution in which a
前記導電性極細繊維3としては、銀、銅、白金、金、ニッケル、シリコンなどの金属ナノチューブやナノワイヤの極細金属繊維、金属酸化物ナノチューブやカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細炭素繊維などが使用される。繊維の直径は0.3〜100nm、長さが数μm〜100μmのものが挙げられる。これらの導電性極細繊維3のなかでも、直径が0.3〜80nmで長さが数μm〜100μmの銀ナノワイヤは、光線透過率が高く、表面抵抗率の低い比較的良好な無色透明の導電性パターン部5を呈するので好ましい。なお、「透明」とは、光線透過率が約50%以上であることを意味する。
Examples of the conductive
前記バインダー4は、前記導電性極細繊維3を前記基材1に固定するためのものである。当該バインダー4としては、透明な熱可塑性樹脂(ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、弗化ビニリデン)、熱や紫外線や電子線や放射線で硬化する透明な硬化性樹脂(メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂)が使用される。また、これらのバインダー4にはコロイダルシリカのような無機材が添加されてもよい。前記基材1が透明な熱可塑性樹脂から作製されている場合は、同じ透明な熱可塑性樹脂又は相溶性のある異種の透明な熱可塑性樹脂をバインダー4として使用するのが、前記導電性極細繊維3の固定力を高めることができるため好ましい。
The
前記導電性繊維膜2は、図1bに示すように、前記導電性極細繊維3を凝集又は絡み合うことなくバインダー4中に分散配置して交差させ、当該交差した部分で互いに電気的に接触させてなり、膜全体に導電性を有する層である。そして、前記導電性繊維膜2を構成する前記導電性極細繊維3の一部分はバインダー4に埋没され、他の部分はバインダー4から突出し、突出部分は前記導電性極細繊維3以外の電気の流れを妨げる物質が無いので優れた導電性を発揮する。しかしながら、全ての前記導電性極細繊維3がバインダー4から一部分を突出されている必要はない。すなわち、或る前記導電性極細繊維3はバインダー4に完全に埋没され、これらと互いに接触している他の前記導電性極細繊維3は一部分を突出されていてもよい。なお、ここで「突出」とは、前記導電性極細繊維3の外周面がバインダー4の表面から露出するような、繊維の突出が不完全である場合も含む。また、「導電性」とは、表面抵抗率が50000Ω/□未満であることを意味し、「非導電性」とは、表面抵抗率が50000Ω/□以上であることを意味する。前記導電性繊維膜2の厚さは、10〜50000nmであることが好ましい。薄すぎると導電性が不足し、厚すぎると前記導電性極細繊維3のバインダー4からの突出がしにくくなるからである。
As shown in FIG. 1b, the
なお、塗液中のバインダー4の量は前記導電性極細繊維3より少量とするとよい。塗液は前記基材1表面に塗布されて乾燥されるので、塗液の体積が減少する。そのため、前記導電性極細繊維3が確実に突出した状態でバインダー4が固化することができる。
The amount of the
また、前記塗布乾燥後にさらに前記導電性繊維膜2の加熱延伸を行なってもよい。上記塗
液が乾燥した後に加熱してバインダー4を軟化させて、わずかに延伸する。乾燥により縮んだ前記導電性極細繊維3は、加熱によってバインダー4が軟化した時に、自発的なスプリングバック力によりバインダー4から確実に突出させることができる。
Moreover, you may heat-extend the said
また、前記導電性極細繊維3は前記基材1表面にいきなり固定しなくてもよい。例えば、前記塗布乾燥により一旦、剥離フィルム上に前記導電性繊維膜2を形成し、その上に接着層を形成して3層構造の転写フィルムを作製した後、この転写フィルムを前記基材1表面に圧着し、剥離フィルムを剥がすことによって前記導電性極細繊維3を前記基材1表面に固定することもできる。この場合、導電性繊維膜2をより緻密に製膜することで低抵抗化できるというメリットがある。
Further, the conductive
前記導電性繊維膜2を形成した後、図1bに示すように、導電性繊維膜2の一部にレーザー光線7を照射すると、図1cに示すように、前記導電性極細繊維3の一部は断線または消失し、導電性繊維膜2は導電性パターン部5と、各々の導電性極細繊維3どうしが電気的に接触しなくなり導電性を有しなくなった非導電性パターン部6とに変わる。
After forming the
前記レーザー光線7の照射装置としては、前記導電性繊維膜2を形成した前記基材1を載せられるテーブルと、該テーブルから所定の距離離れて配備され、レーザー光線7を照射するレーザー発振器と、前記レーザー発振器と前記基材1との間に、前記レーザー発振器から照射されたレーザーを基材1の片側に集光させる集光手段とから構成される装置が挙げられる。集光手段の例としては、レーザー発振器から照射されたレーザー光線7を、光拡大レンズを透過してスリット機構によりその大きさを調整した後、ビーム分割器および対物レンズに照射され、レーザー光線7を通過して導電性繊維膜2を形成した基材1に照射される手段が挙げられる。
The irradiation device of the
スリット機構によりレーザー光線7の大きさを調整することができるため、理論上数ミクロン単位の微小な細線から大面積のものまで、所望の大きさに非導電性パターン部6を形成することが可能であり、必要な場所だけに高速で非導電性パターン部6を形成することも可能である。照射される前記レーザー光線7としては、YAGレーザー、CO2レーザーなどが挙げられるが、前記導電性極細繊維3の一部を断線または消失できる高エネルギーのレーザー光線であればこれ以外のレーザー光線であっても構わない。
Since the size of the
このようにして得られた導電性パターン被覆体10は、図1cに示すように、前記基材1と、当該基材1表面に凝集又は絡み合うことなく分散してバインダー4により固定された前記導電性極細繊維3とを備え、前記導電性極細繊維3が交差し当該交差した部分で互いに接触して存在している部分により導電性パターン部5を呈し、前記導電性極細繊維の一部が断線または消失されて存在している部分により非導電性パターン部6を呈している。しかし、導電性パターン部5と非導電性パターン部6とは、電気特性は異なるが化学成分的にはほとんど差異がない。したがって、導電性パターン部5と非導電性パターン部6はほとんど同等の色相、光線透過率、へイズ値を呈するため、視覚的には両部分の区別はほとんどできない。また、レーザー光線7の巾で非導電性パターン部6を形成できるため、レーザー光線7を調整すれば、非常に微細な導電性パターン部5を形成することができる効果もある。
As shown in FIG. 1 c, the conductive pattern covering 10 thus obtained is dispersed in the
とくに、導電性極細繊維3として直径が0.3〜80nmで長さが数μm〜100μmの銀ナノワイヤを用いれば、導電性繊維膜2のヘイズ値が1を超えていても、視覚的に認識できない無色透明の導電性パターンが形成できるので、より好ましい。この場合、前記基材1にも透明なものを選べば、透明な導電性パターン被覆体10を得ることもできる。したがって、無色透明性の要望の高いタッチパネル、液晶や有機EL用のディスプレイ等の用途にも適用できる効果がある。
In particular, if a silver nanowire having a diameter of 0.3 to 80 nm and a length of several μm to 100 μm is used as the conductive
ところで、前記導電性極細繊維3の前記基材1表面への固定は、上記説明ではバインダー溶液中に導電性極細繊維3を分散させた塗液を基材1上に塗布乾燥する手段によって行なっているが、本願発明では、以下のような手段による(図2参照)。なお、固定手段以外は上記したところと同様である。
By the way, the conductive
例えば、前記導電性極細繊維3を前記基材1表面に固定する手段が前記導電性極細繊維3へのバインダー4の含浸であって、あらかじめ導電性繊維膜2を形成した後に(図2a参照)、前記バインダー4の含浸により前記導電性極細繊維3を前記基材1表面に固定し(図2b参照)、それから導電性パターン部5を形成する(図2c参照)ことによって導電性パターン被覆体10を得ることができる。
For example, the means for fixing the conductive
バインダー4の含浸は、上記バインダー4を適正量揮発性溶剤に溶解したバインダー4含有溶液を導電性極細繊維3の上から塗布することで行う。塗布されたバインダー4含有溶液は導電性極細繊維3の隙間を通り抜け、基材1に達するため、導電性極細繊維3の最表面はバインダー4で覆われることなく、好ましい導電性繊維膜2が形成できる。
The impregnation of the
さらに、本発明においては、前記バインダー4を硬化性樹脂とし、前記導電性極細繊維2の前記基材1への固定後に、バインダー4を硬化してから導電性繊維膜2の一部にレーザー光線7を照射して前記導電性パターン部5を形成するのがより好ましい。この場合、バインダー4が導電性極細繊維3を強固に固定しているため、レーザー光線7の強度が高くても繊維が多段階的に断線され繊維残渣が有効に残存したパターン形成できる効果がある。
Furthermore, in the present invention, the
1 基材
2 導電性繊維膜
3 導電性極細繊維
4 バインダー
5 導電性パターン部
6 非導電性パターン部
7 レーザー光線
10 導電性パターン被覆体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記導電性繊維膜の所望の位置にレーザー光線を照射して、前記導電性極細繊維の一部を断線または消失させることにより導電性パターン部を形成するとともに非導電性パターン部にも前記導電性極細繊維を残存させる工程と、
前記導電性極細繊維を基材表面に固定する工程を備え、
前記導電性極細繊維を前記基材表面に固定する手段が前記導電性極細繊維へのバインダーの含浸であって、前記導電性繊維膜を形成した後に、前記バインダーの含浸により前記導電性極細繊維を前記基材表面に固定し、それから導電性パターン部を形成することを特徴とする導電性パターン被覆体の製造方法。 A step of forming conductive fiber membranes in which conductive ultrafine fibers are dispersedly arranged without agglomeration or entanglement and intersected, and electrically contacted with each other at the intersected portions;
A conductive pattern portion is formed by irradiating a desired position of the conductive fiber film with a laser beam to disconnect or eliminate a part of the conductive ultrafine fiber, and also in the nonconductive pattern portion. A step of leaving fibers,
A step of fixing the conductive ultrafine fiber to the surface of the substrate;
The means for fixing the conductive ultrafine fibers to the substrate surface is impregnation of the conductive ultrafine fibers with a binder, and after forming the conductive fiber film, the conductive ultrafine fibers are impregnated with the binder. A method for producing a conductive pattern covering, comprising fixing to a surface of the substrate and then forming a conductive pattern portion.
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