JP2015180708A - インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法 - Google Patents

インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015180708A
JP2015180708A JP2012177489A JP2012177489A JP2015180708A JP 2015180708 A JP2015180708 A JP 2015180708A JP 2012177489 A JP2012177489 A JP 2012177489A JP 2012177489 A JP2012177489 A JP 2012177489A JP 2015180708 A JP2015180708 A JP 2015180708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink composition
weight
pedot
parts
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012177489A
Other languages
English (en)
Inventor
順彦 佐々木
Nobuhiko Sasaki
順彦 佐々木
由宗 鈴木
Yoshimune Suzuki
由宗 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP2012177489A priority Critical patent/JP2015180708A/ja
Priority to PCT/JP2013/070637 priority patent/WO2014024735A1/ja
Publication of JP2015180708A publication Critical patent/JP2015180708A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/18—Homopolymers or copolymers of aromatic monomers containing elements other than carbon and hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/127—Intrinsically conductive polymers comprising five-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polypyrroles, polythiophenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10—Definition of the polymer structure
    • C08G2261/13—Morphological aspects
    • C08G2261/135—Cross-linked structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10—Definition of the polymer structure
    • C08G2261/14—Side-groups
    • C08G2261/142—Side-chains containing oxygen
    • C08G2261/1424—Side-chains containing oxygen containing ether groups, including alkoxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/322—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
    • C08G2261/3223—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/50—Physical properties
    • C08G2261/51—Charge transport
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/70—Post-treatment
    • C08G2261/76—Post-treatment crosslinking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/70—Post-treatment
    • C08G2261/79—Post-treatment doping
    • C08G2261/794—Post-treatment doping with polymeric dopants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • C08G2261/91—Photovoltaic applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • C08G2261/92—TFT applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • C08G2261/95—Use in organic luminescent diodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • C08K5/5419—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond containing at least one Si—C bond

Abstract

【課題】スクリーン印刷方式による透明導電膜の形成が可能であり、しかも導電率及び透過率に優れた透明導電膜が得られるインク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のインク組成物は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部と、混合アルコール３００重量部以下と、シランカップリング剤と、を混合した溶液をインク化してなり、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（１）を満たし、混合アルコールが低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含むことを特徴とする。本発明のインク組成物においては、低粘性溶媒が低級アルコールであることが好ましい。また、本発明のインク組成物においては、高粘性アルコールがグリコールであることが好ましい。
式（１）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
【選択図】図１

Description

本発明は、透明導電膜の製造に用いられるインク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法に関し、例えば、スクリーン印刷方式の透明導電膜の形成に好適に用いられるインク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法に関する。
液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどの分野では、透明導電膜が用いられている。透明導電膜の材料としては、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）などの導電性無機材料や、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）／ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）などの導電性有機材料が用いられている。この導電性有機材料を用いた透明導電膜としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液を含むインク組成物を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のインク組成物においては、シランカップリング剤を含むことにより、耐摩耗性や耐湿性に優れ、且つ高導電性である塗布膜を形成することが可能となる。
特開２００５−１４５９８７号公報
ところで、特許文献１に記載のインク組成物は、ウェットプロセスで成膜される。このウェットプロセスにおいては、低コスト化が可能なスクリーン印刷方式を用いることが望ましい。このスクリーン印刷方式では、回転粘度計のコーン回転速度５ｒｐｍにおいて、数１００ｃｐ以上の高粘度が要求される。一方で、特許文献１に記載のインク組成物は、インク組成物の粘度が低い（１０ｃｐ以下）ことから、スクリーン印刷方式には適さない問題がある。
また、従来のインク組成物においては、電気的に絶縁性の各種ポリマーバインダーを増粘剤として添加することにより、スクリーン印刷方式に適した高粘度に調整することは可能となる。しかしながら、従来のインク組成物においてスクリーン印刷方式に用いる場合には、インク組成物に各種ポリマーバインダーを多量に添加する必要があり、インク組成物から得られる透明導電膜の導電率が低下（比抵抗が増加）する。このため、面積抵抗を目標値に適合させるためには、膜厚を厚くすることが必要となり、膜厚の増大による透明導電膜の低下や、表示の視認性の低下及び透明導電膜の電極パターンが視認される問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、スクリーン印刷方式による透明導電膜の形成が可能であり、しかも導電率及び透過率に優れた透明導電膜が得られるインク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のインク組成物は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部と、混合アルコール３００重量部以下と、シランカップリング剤と、を混合した溶液をインク化してなり、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（１）を満たし、前記混合アルコールが低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含むことを特徴とする。
式（１）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
この構成によれば、低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含む混合アルコールを所定量含有することから、所定量のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液、所定量の混合アルコール及びシランカップリング剤を含む溶液の適切なゲル化を実現できる濃度範囲が低濃度側にシフトする。これにより、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が上記式（１）を満たす範囲で適切なゲル化状態となるので、増粘剤としての各種ポリマーバインダーを添加することなく、インク組成物がスクリーン印刷に適した高粘度溶液となる。そして、非導電性の各種ポリマーバインダーを添加することなくスクリーン印刷が可能となるので、インク組成物から得られた透明導電膜の膜厚の増大を防ぐことが可能となると共に、絶縁抵抗の増大を防ぐことができる。この結果、絶縁抵抗値に優れた透明導電膜を実現することができる。
本発明のインク組成物においては、低粘性溶媒が低級アルコールであることが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記低粘性溶媒がメタノール、エタノール又はプロパノールであることが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記低粘性溶媒がグリコールモノアルキルエーテルであるこが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記高粘性アルコールがグリコールであることが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記グリコールがプロピレングリコール又はブタンジオールであることが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部と、前記混合アルコール３００重量部と、を含むことが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記低粘性溶媒と前記高粘性アルコールとの混合比（低粘性溶媒：高粘性アルコール）が４：１であることが好ましい。
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（２）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１００重量部以上１５０重量部以下と前記高粘性アルコール２００重量部以上１５０重量部以下とを含むことが好ましい。
式（２）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜２．０重量％
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（３）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１５重量部以上１８０重量部以下と前記高粘性アルコール２８５重量部以上１２０重量部以下とを含むことが好ましい。
式（３）
２．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．０重量％
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（４）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１０重量部以上２００重量部以下と前記高粘性アルコール２９０重量部以上１００重量部以下とを含むことが好ましい。
式（４）
３．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（２）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒８０重量部以上２００重量部以下と前記高粘性アルコール２０重量部以上５０重量部以下とを含むことが好ましい。
式（２）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜２．０重量％
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（３）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１０重量部以上２２０重量部以下と前記高粘性アルコール２重量部以上５５重量部以下とを含むことが好ましい。
式（３）
２．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．０重量％
本発明のインク組成物においては、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（４）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒５重量部以上２５０重量部以下と前記高粘性アルコール１重量部以上６５重量部以下とを含むことが好ましい。
式（４）
３．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
本発明のインク組成物の製造方法は、上記インク組成物の製造方法であって、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と、前記混合アルコールと、前記シランカップリング剤と、を含む溶液を撹拌してゲル化するゲル化工程と、ゲル化した前記溶液をインク化してインク組成物を製造するインク化工程と、を含むことを特徴とする。
この方法によれば、バインダーポリマーなどの増粘剤を加えることなく、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と、混合アルコールと、シランカップリング剤と、を含む溶液が適切なゲル化状態となる。そして、ゲル化した溶液をインク化することにより、インク組成物の粘度を適度な範囲とすることができるので、スクリーン印刷方式に適したインク組成物を製造することができる。そして、このインク組成物は、絶縁性のポリマーバインダーを含まずに粘度を上げていることから、導電率が高い透明導電膜を製造することが可能となる。
本発明の透明導電膜は、上記インク組成物を用いて形成されたことを特徴とする。
本発明の透明導電膜の製造方法は、上記インク組成物の製造方法によって製造されたインク組成物を用いることを特徴とする。
本発明によれば、スクリーン印刷方式による透明導電膜の形成が可能であり、しかも導電率及び透過率に優れた透明導電膜が得られるインク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法を実現できる。
本実施の形態に係るインク組成物の概念図である。 本実施の形態に係るインク組成物におけるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子間の相互作用の説明図である。 本実施の形態に係る透明導電膜の赤外吸収スペクトルを示す図である。 本実施の形態に係る透明導電膜の製造工程の概略を示すフロー図である。
透明導電膜の形成に用いる導電性有機材料としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と、シランカップリング剤と、を含むインク組成物が挙げられる。このインク組成物は、絶縁性の各種ポリマーバインダーなどを加えて高粘度化することにより、製造コストに優れたスクリーン印刷による透明導電膜の形成が可能となる。一方で、絶縁性の各種ポリマーバインダーを添加した場合には、透明導電膜の膜厚を厚くする必要があり、透明導電膜の光の透過率の低下や透明導電膜による導電パターンの視認性の低下が問題となる。
本発明者らは、所定量のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と、所定量のシランカップリング剤と、所定量の混合アルコールと、を含む溶液においては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液が低濃度の領域においても適切なゲル化が進行することを見出した。そして、本発明者らは、この適切にゲル化した溶液をインク化してインク組成物とすることにより、各種ポリマーバインダーなどの増粘剤を用いずに、スクリーン印刷方式の透明導電膜の形成に適し、しかも導電率及び光透過性に優れたインク組成物を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係るインク組成物は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部と、混合アルコール３００重量部以下と、シランカップリング剤と、を混合した溶液をインク化してなり、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（１）を満たし、前記混合アルコールが低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含む。
式（１）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
本発明に係るインク組成物によれば、低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含む混合アルコールを所定量含有することから、所定量のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液、所定量の混合アルコール及びシランカップリング剤を含む溶液の適切なゲル化の濃度範囲が低濃度側にシフトする。これにより、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が上記式（１）を満たす範囲で適切なゲル化状態となるので、増粘剤としての各種ポリマーバインダーを添加することなく、インク組成物がスクリーン印刷に適した高粘度溶液となる。そして、非導電性の各種ポリマーバインダーを添加することなくスクリーン印刷が可能となるので、インク組成物から得られた透明導電膜の膜厚の増大を防ぐことが可能となると共に、絶縁抵抗の増大を防ぐことができる。この結果、絶縁抵抗値に優れた透明導電膜を実現することができる。
なお、本発明に係るインク組成物において、「適切なゲル化状態」とは、所定量のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液、所定量の混合アルコール及びシランカップリング剤を含む溶液がゲル化した状態及び高粘度溶液の状態のいずれも含むものとする。ゲル化した状態としては、溶液の一部がゲル化した状態であってもよく、溶液の全てがゲル化して固化した状態であってもよい。
図１は、本発明に係るインク組成物の概念図である。本発明に係るインク組成物においては、導電性高分子化合物としてのＰＥＤＯＴ１１との高分子電荷移動錯体としてのＰＳＳ１２との間にバインダーとしてのシランカップリング剤１３によって架橋結合（クロスリンク）が形成される。この架橋結合により、ＰＥＤＯＴ１１とＰＳＳ１２とを含む導電性化合物の間にシランカップリング剤を介した３次元的なネットワークが形成されるので、インク組成物を用いて形成される透明導電膜の膜強度が向上する。
ここで、本発明に係るインク組成物においては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液が上記式（１）を満たすと共に、所定量の混合アルコールを含むことから、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが適度に分散される共に、上記３次元的なネットワーク間に混合アルコール分子が侵入して適切なゲル化状態となる。この適切なゲル化状態により、インク組成物の粘度が適度に向上できるので、スクリーン印刷方式による透明導電膜の形成に必要な程度にインク組成物を高粘度化できる。これにより、透明導電膜の膜厚を増大させずに透明導電膜に必要な導電率を確保できるので、透明導電膜の透過率及び透明導電膜によって形成された導電パターンの視認性を低下させることが可能となる。
まず、本発明者らは、本発明に係るインク組成物の適切なゲル化状態の痕跡について詳細に調べた。図２は、本発明に係るインク組成物におけるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの分子間の相互作用の説明図であり、図３は、本発明に係る透明導電膜の赤外吸収スペクトルを示す図である。
図２に示すように、本発明に係るインク組成物においては、ＰＥＤＯＴ分子２１とＰＳＳ分子２２との間に硫黄原子を介した相互作用（図２の点線参照）が生じている。これはＰＳＳ分子２２によるＰＥＤＯＴ分子２１のドーピング状態を表し、ＰＥＤＯＴ分子２１に正電荷が供給され、これがホールキャリアのポーラロンやバイポーラロンとなる。図１に示したＰＳＳ１２に沿ってＰＥＤＯＴ１１が配置されている状態がこれに対応する。一方、高粘度溶液に出来る適切なゲル化の状態は、主にイオン性高分子のＰＳＳ分子２２が所定の割合で添加される低粘性溶媒や高粘性アルコールの存在下で、クーロン相互作用による近距離秩序が形成されている状態である。
このようにして形成された近距離秩序により、図３のゲル化処理をする前のインク組成物を塗布して形成した透明導電膜の赤外吸収スペクトルを示す実線Ｌ１に対して、Ｌ２及びＬ３に示すように、ゲル化後に攪拌処理を行ったインク組成物を塗布して形成した透明導電膜の赤外吸収スペクトルにおいて、スルホン酸基に基づくピーク（１０８７ｃｍ−１、１２０３ｃｍ−１、１３０９ｃｍ−１、１５２３ｃｍ−１）の強度が変化する。また、この近距離秩序は、インク組成物の撹拌処理の強度によって変化し、撹拌処理を強く行った場合（図３の実線Ｌ３）に対して、撹拌処理を弱く行った場合は、スルホン酸基に基づくピークの強度が相対的に小さくなることが分かる。これらの結果から、本発明に係るインク組成物においては、撹拌処理の前後でゲル化が生じていることが分かる。
次に、本実施の形態に係るインク組成物に用いられる材料について詳細に説明する。
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液としては、上記式（１）に示す濃度範囲を満たすものであれば、本発明の効果を奏する範囲で各種ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液を用いることができる。このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとしては、市販品をそのまま用いてもよい。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の市販品としては、例えば、Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標：Ｈｅｒａｅｕｓ社製） Ｐ、Ｃｌｅｖｉｏｓ ＰＨ５００、Ｃｌｅｖｉｏｓ ＰＨ１０００などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、バインダーとして用いることができるものであれば、本発明の効果を奏する範囲で各種シランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤としては、例えば、エポキシ基を含有するジアルコキシシランや、エポキシ基を含有するトリアルコキシシランなどを用いることができる。エポキシ基を含有するジエポキシシランとしては、例えば、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどを用いることができる。また、エポキシ基を含有するトリエポキシシランとしては、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシランなどが挙げられる。
混合アルコールとしては、低粘性溶媒と高粘性アルコールとを混合したものを用いる。ここで、低粘性溶媒とは、粘性が２．５ｃｐ未満のものであり、高粘性アルコールとは、粘性が２０ｃｐ以上ものである。低粘性溶媒としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限はない。
混合アルコールは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部に対して、３００重量部以下である。これにより、インク組成物を適切にゲル化させることが可能となる。また、混合アルコールは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部に対して、１００重量部以上３００重量部以下の範囲内であることが好ましい。
低粘性溶媒としては、低級アルコールを用いることが好ましい。低級アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール又はプロパノールなどが好ましい。この低級アルコールを用いることにより、適切なゲル化状態を容易に得ることができる。なお、プロパノールとしては、１−プロパノールを用いてもよく、２−プロパノール（イソプロパノール）を用いてもよい。
また、低粘性溶媒としては、グリコールモノアルキルエーテルを用いることも好ましい。グリコールモノアルキルエーテルは、グリコールの一方の水酸基がエーテル化されたものであり、一方の水酸基が残存していることから、アルコールに近い特性を有するので、低級アルコールと同様の効果を得ることができる。グリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）やジ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メチルエーテルなどが挙げられる。
高粘性アルコールとしては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限はない。高粘性アルコールとしては、例えば、各種ジオール化合物（各種グリコール）を用いることができる。これらの中でも、高粘性アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール又はジエチレングリコールを用いることが好ましく、プロピレングリコール又はブタンジオールであることがより好ましい。
また、本発明に係るインク組成物においては、本発明の効果を奏する範囲でエンハンサーとしての高粘性溶媒を用いてもよい。このような高粘性化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などが挙げられる。
次に、本発明者らは、インク組成物の組成とゲル化との関係について詳細に調べた。ここでは、下記表１を参照しながら、市販品のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液（商品名：Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標）Ｐ（濃度１．８重量％））を使用し、水による希釈や加熱濃縮によってＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの濃度を変化させた場合のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ濃度及び混合アルコール（アルコールとグリコール）の組成と適切なゲル化状態との関係について説明する。なお、以下の例では、シランカップリング剤は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの固形分と等量用いている。また、混合アルコールとしては、低粘性溶媒としてのイソプロパノール（ＩＰＡ）と高粘性アルコールとしてのプロピレングリコール（ＰＧ）との混合比（ＩＰＡ：ＰＧ）を４：１として混合アルコールの量を変化させた場合と、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部に対して混合アルコールの総量を３００重量部として低粘性溶媒と高粘性アルコールとの組成比を変化させている。
Figure 2015180708
上記表１に示すように、本発明に係るインク組成物においては、用いるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を１．３重量％以上の範囲とすることにより、インク組成物を混合して適切にゲル化状態にすることが可能となる。また、用いるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を３．５以下とすることにより、溶液全体の固化を防ぐことが可能となり、インク組成物を濃縮して回収することが可能となる。
まず、混合アルコールの組成を低粘性溶媒（ＩＰＡ）：高粘性アルコール（ＰＧ）＝４：１とした場合について説明する。この場合、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が大きくなるにつれて低粘性の低級アルコールの量を少なくしても適正なゲル化状態にすることが可能となる。この結果は、適正なゲル化状態になるためのイオン性高分子、主にＰＳＳの濃度が高い為、少量の低粘性の低級アルコールでも可能となると考えられる。
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（２）を満たす場合には、混合アルコールが低粘性溶媒１００重量部以上１５０重量部以下と高粘性アルコール２００重量部以上１５０重量部以下とを含む範囲でゲル化させることができる。
式（２）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜２．０重量％
また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（３）を満たす場合には、混合アルコールが低粘性溶媒１５重量部以上１８０重量部以下と高粘性アルコール２８５重量部以上１２０重量部以下とを含む範囲でゲル化させることができる。
式（３）
２．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．０重量％
さらに、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（４）を満たす場合には、混合アルコールが低粘性溶媒１０重量部以上２００重量部以下と高粘性アルコール２９０重量部以上１００重量部以下とを含む範囲でゲル化させることができる。
式（４）
３．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
次に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部に対して混合アルコール３００重量部を用いた場合について説明する。この場合、用いるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が高くなるにつれて低粘性溶媒の割合を小さくしてもインク組成物を適正にゲル化状態にすることができる。この結果は、適正なゲル化状態になる為のイオン性高分子、主にＰＳＳの濃度が高いため、少量の低粘性の低級アルコールでも可能となるためと考えられる。
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（２）を満たす場合には、混合アルコールが低粘性溶媒８０重量部以上２００重量部以下と高粘性アルコール２０重量部以上５０重量部以下とを含む範囲で適正なゲル化状態にさせることが可能となる。
式（２）
１．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜２．０重量％
また、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（３）を満たす場合には、混合アルコールが低粘性溶媒１０重量部以上２２０重量部以下と高粘性グリコール２重量部以上５５重量部以下とを含む範囲で適正にゲル化状態にさせることが可能となる。
式（３）
２．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．０重量％
さらに、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（４）を満たす場合には、混合アルコールが低粘性溶媒５重量部以上２５０重量部以下と高粘性アルコール１重量部以上６５重量部以下とを含む範囲で適正なゲル化状態にさせることが可能となる。
式（４）
３．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
このように、本発明に係るインク組成物においては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液を上記関係式（１）を満たす範囲とすることにより、混合アルコールの組成及び総量に関して広い範囲でインク組成物を適正なゲル化状態にさせることが可能となる。これにより、非導電性の各種バインダーポリマーを用いることなく、インク組成物の粘度をスクリーン印刷に適した範囲にすることができるので、導電性及び透過率に優れた透明導電膜をえることが可能となる。
次に、本発明に係るインク組成物の製造方法について説明する。図４は、本実施の形態に係る透明導電膜の製造工程の概略を示すフロー図である。本発明に係るインクの製造方法は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と、混合アルコールと、シランカップリング剤と、を混合してゲル化するゲル化工程と、このゲルをインク化してインク組成物を製造するインク化工程と、を含む。
ゲル化工程においては、上述したＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ原液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのみを含む水溶液）にエンハンサーとしてのＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの固形分と等量のシランカップリング剤、及び所定の組成を有する混合アルコールを添加してＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液を調合する（ＳＴ１、ＳＴ２）。そして、このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液を所定時間の撹拌・混合した後、撹拌を停止して数時間から１晩放置することにより混合溶液を適切なゲル化状態にさせる（ＳＴ３、ＳＴ４）。次に、インク化工程においては、ゲル化状態の溶液を約１時間撹拌してインク化し、インク組成物を製造する（ＳＴ５）。
本発明に係るインク組成物の製造方法によれば、バインダーポリマーなどの増粘剤を加えることなく、ゲル化によりインク組成物の粘度を適度な範囲とすることができるので、スクリーン印刷に適した高粘度（１００ｃｐ以上：撹拌速度５ｒｐｍ）インク組成物を製造することができる。そして、このインク組成物は、絶縁性のポリマーバインダーを含まずに粘度を上げていることから、導電率が高い透明導電膜を製造することが可能となる。
以上説明したように、上記実施の形態に係るインク組成物によれば、低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含む混合アルコールを所定量含有することから、所定量のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液、所定量の混合アルコール及びシランカップリング剤を含む溶液の適切なゲル化状態の濃度範囲が低濃度側にシフトするので、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が上記式（１）を満たす範囲で適切なゲル状態となる。この適切なゲル状態とすることにより、インク組成物の粘度がスクリーン印刷に適した範囲となるので、増粘剤としての各種ポリマーバインダーを添加する必要がない。これにより、スクリーン印刷やディスペンサーによる塗布に対応することが可能となる。また、高濃度バインダーの添加や高粘度溶媒を用いずにインク組成物を高粘度化できるので、インク組成物を用いて得られる透明導電膜の低抵抗化及び耐久性を向上できる。また、低温での焼成（例えば、１１０℃以下、２０分）することが可能となる。
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。
以下の実施例においては、本実施の形態に係るインク組成物及び比較例に係るインク組成物を作製し、作製したインク組成物の特性について評価した。また、作製したインク組成物を用いて透明導電膜を作製し、その物性について評価した。以下に、各種物性測定条件を示す。
（インク組成物のゲル化）
インク組成物の適正なゲル化状態は、粘度計にて測定した粘度により判断した。
（粘度の測定）
粘度は、コーン回転式粘度測定器（商品名レオメータ・粘度計、ハーケ社製）ＲｏｔｏＶｉｓｃｏ １を用いてコーン回転速度５ｒｐｍの条件にて測定した。
（面積抵抗）
透明導電膜の面積抵抗は、透明導電膜の表面抵抗を４探針式面積抵抗計（三菱化学社製、ＬＯＲＥＳＴＡ ＥＰ ＭＣＰ−１３６０）を用いて測定した面積抵抗（シート抵抗値）を用いた。
（導電率）
導電率は、面積抵抗値と膜厚の積で求めた。膜厚は、接触式段差計（ＤＥＫＴＡＫ）を用いてスクリーン印刷パターンの段差部を測定した。
（全光線透過率）及び（ヘイズ）
透明導電膜の全光線透過率及びヘイズは、ヘイズメータ（商品名ＨＺ−２、スガ試験機社製）を用いて測定した。全光線透過率は、ＪＩＳ−Ｋ７３６１−１、また、ヘイズは、ＪＩＳ−Ｋ７１３６に基づく計測を実施した。
まず、本発明者らは、シランカップリング剤を一定量とした条件でＰＥＤＯＴ及び混合アルコール溶液の組成比とを変化させてインク組成物を作製し、作製したインク組成物を用いて得られた透明導電膜の物性について調べた（実施例１〜実施例３、比較例１及び比較例２）。
＜実施例１＞
（インク組成物の調合）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液としては、固形分の濃度が１．８重量％の市販品（Ｃｌｅｖｉｏｓ Ｐ、Ｈｅｒａｅｕｓ社製）を用いた。このＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ固形分と等量のシランカップリング剤を添加した水溶液を調製した。この水溶液１００重量部に、混合アルコール１００重量部（イソプロパノール（８０重量部）：プロピレングリコール（２０重量部））及びエンハンサーとしてのジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）１０重量部を添加して２２℃の条件下、１時間撹拌してインク組成物を作製した。次に、撹拌を停止して２間放置したところ、インク組成物が適正なゲル化状態となった。次に、ゲル化した溶液を２２℃の条件下、１時間撹拌したインク化してインク組成物を作製し、作製したインク組成物の粘度を測定したところ、粘度は５４０ｃｐであった。結果を下記表２に示す。
（透明導電膜の作製）
市販のスクリーン印刷版（テトロン材３５５メッシュ、メッシュ工業社製）を用いて、スクリーン印刷によりフィルム基材（ＰＥＴフィルム：厚み１００μｍ、１００ｍｍ四方）上にインク組成物を塗布して薄膜を形成した。スクリーン印刷の状態は、良好であった。
次に、得られた薄膜を１２０℃で２０分間ベークした。得られた透明導電膜は、膜厚が８６０ｎｍであり、面積抵抗が３７０Ω／□であり、導電率が３１Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８３．２％、ヘイズが１．０であった。結果を下記表３に示す。
＜実施例２＞
（インク組成物の調整）
ジメチルスルホキシドの添加量を１５重量部とし、混合アルコールを２００重量部（イソプロパノール（１６０重量部）：プロピレングリコール（４０重量部））としたこと以外は、実施例１と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態にした。また、粘度は８４０ｃｐであった。結果を下記表２に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が９８０ｎｍであり、面積抵抗が２６１Ω／□であり、導電率が３９Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８４．１％、ヘイズが１．０であった。結果を下記表３に示す。
＜実施例３＞
（インク組成物の調整）
ジメチルスルホキシドの添加量を１７．５重量部とし、混合アルコールを２５０重量部（イソプロパノール（２００重量部）：プロピレングリコール（５０重量部））としたこと以外は、実施例１と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様にゲル化した。また、粘度は５８０ｃｐであった。結果を下記表２に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が８９０ｎｍであり、面積抵抗が２６１Ω／□であり、導電率が２６Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８０．２％、ヘイズが１．２であった。結果を下記表３に示す。
＜比較例１＞
（インク組成物の調整）
ジメチルスルホキシドの添加量を８．５重量部とし、混合アルコールを７０重量部（イソプロパノール（５６重量部）：プロピレングリコール（１６重量部））としたこと以外は、実施例１と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１とは異なりゲル化しなかった。また、粘度は２６０ｃｐであった。結果を下記表２に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。比較例１のインク組成物は、粘度が低いことからスクリーン印刷時にインク組成物の流れが大きく、透明導電膜の形状制御が不可能であった。得られた透明導電膜は、膜厚が３００ｎｍであり、面積抵抗は１１００Ω／□であり、導電率が３０Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８６．５％、ヘイズが０．９であった。結果を下記表３に示す。
Figure 2015180708
Figure 2015180708
表２及び表３から分かるように、シランカップリング剤を含有し、所定量の混合アルコールを含む場合には、インク組成物の適正なゲル化状態の濃度範囲が低濃度にシフトして適正なゲル化状態になることが分かる（実施例１から実施例３）。そして、適正なゲル化状態のインク組成物を用いることによりスクリーン印刷が可能となり、良好な膜厚、面積抵抗、導電率、全光線透過率及びヘイズを有する透明導電膜が得られることが分かる。これに対して、混合アルコールの含有量が少なすぎる場合や多すぎる場合には、インク組成物が適正なゲル化状態にならず、スクリーン印刷が不良となることが分かる（比較例１）。また、混合アルコールの含有量が少なすぎる場合には、インク組成物の流れが大きく、透明導電膜の形状制御ができない状態となった（比較例１）。また、混合アルコールの含有量が多すぎる場合には、透明導電膜の表面に凹凸が生じて梨地状態となり、部分的に連続な膜とはならなかった。このため、導電率が大幅に低下した。
次に、本発明者らは、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度、シランカップリング剤の含有量、及び混合アルコールの含有量を変化させてインク組成物を作製し、作製したインク組成物を用いて得られた透明導電膜の物性について調べた（実施例４〜実施例１１、比較例３から比較例５）。また、市販のインク組成物を用いて透明導電膜を作製し、作製した透明導電膜の物性を調べた。
＜実施例４＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を１．７重量％とし、シランカップリング剤を０．４３重量部とし、ジメチルスルホキシドの添加量を２０重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（１００重量部）：プロピレングリコール（２００重量部））としたこと以外は、実施例１と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適切なゲル化状態となった。また、粘度は４００ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が４５ｎｍであり、面積抵抗が７５０Ω／□であり、導電率が２９０Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８７％であり、ヘイズが０．９であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例５＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を２．２重量％とし、シランカップリング剤を０．５５重量部としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例４と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は５３０ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が６０ｎｍであり、面積抵抗が３４３Ω／□であり、導電率が４９０Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８８％であり、ヘイズが０．８であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例６＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を２．５重量％とし、シランカップリング剤を０．６３重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（６０重量部）：プロピレングリコール（２４０重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例４と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は６００ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が７５ｎｍであり、面積抵抗が２９０Ω／□であり、導電率が４６０Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８８％であり、ヘイズが０．８であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例７＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を２．５重量％とし、シランカップリング剤を０．６３重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（５０重量部）：プロピレングリコール（２５０重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は６００ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が７２ｎｍであり、面積抵抗が２６０Ω／□であり、導電率が５３３Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８８％であり、ヘイズが０．８であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例８＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を２．６重量％とし、シランカップリング剤を０．６５重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（１３０重量部）：プロピレングリコール（１７０重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は６６０ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が８０ｎｍであり、面積抵抗が２５０Ω／□であり、導電率が５００Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８７％であり、ヘイズが０．９であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例９＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を２．８重量％とし、シランカップリング剤を０．７０重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（４０重量部）：プロピレングリコール（２６０重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は７９０ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が１０５ｎｍであり、面積抵抗が２１０Ω／□であり、導電率が４５３Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８６％であり、ヘイズが０．９であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例１０＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を２．９重量％とし、シランカップリング剤を０．７３重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（１４０重量部）：プロピレングリコール（１６０重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は８３０ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が１２０ｎｍであり、面積抵抗が２０５Ω／□であり、導電率が４０７Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８５％であり、ヘイズが１．０であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例１１＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を３．３重量％とし、シランカップリング剤を０．８３重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（１００重量部）：プロピレングリコール（２００重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は９２０ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が１３５ｎｍであり、面積抵抗が３５０Ω／□であり、導電率が２１１Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８４％であり、ヘイズが１．２であった。結果を下記表５に示す。
＜実施例１２＞
（インク組成物の調整）
混合アルコールを３００重量部（プロピレングリコールモノメチルエーテル（５０重量部）：プロピレングリコール（２５０重量部））としたこと以外は、実施例７と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、実施例１と同様に適正なゲル化状態となった。また、粘度は５６０ｃｐであった。結果を下記表４に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が６４ｎｍであり、面積抵抗が３００Ω／□であり、導電率が５２０Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８８％であり、ヘイズが０．８であった。結果を下記表５に示す。
＜比較例２＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を３．５重量％とし、実施例４と同様にしてインク組成物の調製を試みたが、インク組成物が析出・固化し、その後の操作ができなかった。結果を下記表６及び下記表７に示す。
＜比較例３＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を１．１重量％とし、シランカップリング剤を０．３重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（５０重量部）：プロピレングリコール（３５０重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、比較例１と同様に適正なゲル化状態にならなかった。また、粘度は２３０ｃｐであった。結果を下記表６に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が２７ｎｍであり、面積抵抗が１２００Ω／□であり、導電率が３０９Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８８％であり、ヘイズが０．９であった。結果を下記表７に示す。
＜比較例４＞
（インク組成物の調整）
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度を１．２重量％とし、シランカップリング剤を０．３重量部とし、混合アルコールを３００重量部（イソプロパノール（１００重量部）：プロピレングリコール（２００重量部））としたこと以外は、実施例４と同様にしてインク組成物を作製した。このインク組成物は、比較例１と同様に適正なゲル化状態にならなかった。また、粘度は２６０ｃｐであった。結果を下記表６に示す。
（透明導電膜の作製）
実施例１と同様にしてスクリーン印刷により透明導電膜を作製した。スクリーン印刷の状態は、実施例１と同様に良好であった。得られた透明導電膜は、膜厚が３０ｎｍであり、面積抵抗が１２００Ω／□であり、導電率が２７８Ｓ／ｃｍであり、全光線透過率が８８％であり、ヘイズが０．９であった。結果を下記表７に示す。
Figure 2015180708
Figure 2015180708
Figure 2015180708
Figure 2015180708
表４から表７から分かるように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が所定範囲内にある場合には、シランカップリング剤の含有量や混合アルコールの組成を変化させた場合においても、広い範囲でゲル化が可能となることが分かる(実施例４から実施例１２)。これに対して、表５及び表６から分かるように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が高すぎる場合には、析出・固化しインク組成物として取り扱うことが不可能となり（比較例２）、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が低すぎる場合には、インク組成物の適正なゲル化状態が得られなくなることが分かる（比較例３及び比較例４）。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
本発明は、スクリーン印刷方式による透明導電膜の形成が可能であり、しかも導電率及び透過率に優れた透明導電膜が得られるインク組成物及びインク組成物の製造方法を実現できるという効果を有し、特に、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ、太陽電池、タッチパネル、電子ペーパー等に用いられる透明電極及び電磁波シールドなど、各種透明導電膜を用いたデバイスに適用可能である。
１１ ＰＥＤＯＴ
１２ ＰＳＳ
１３ シランカップリング剤
２１ ＰＥＤＯＴ分子
２２ ＰＳＳ分子

Claims (17)

  1. ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部と、混合アルコール３００重量部以下と、シランカップリング剤と、を混合した溶液をインク化してなり、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（１）を満たし、前記混合アルコールが低粘性溶媒と高粘性アルコールとを含むことを特徴とするインク組成物。
    式（１）
    １．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
  2. 前記低粘性溶媒が低級アルコールであることを特徴とする請求項１記載のインク組成物。
  3. 前記低級アルコールがメタノール、エタノール又はプロパノールであることを特徴とする請求項２記載のインク組成物。
  4. 前記低粘性溶媒がグリコールモノアルキルエーテルであることを特徴とする請求項１記載のインク組成物。
  5. 前記高粘性アルコールがグリコールであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインク組成物。
  6. 前記グリコールがプロピレングリコール又はブタンジオールであることを特徴とする請求項５記載のインク組成物。
  7. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液１００重量部と、前記混合アルコール３００重量部と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のインク組成物。
  8. 前記低粘性溶媒と前記高粘性アルコールとの混合比（低粘性溶媒：高粘性アルコール）が４：１であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のインク組成物。
  9. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（２）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１００重量部以上１５０重量部以下と前記高粘性アルコール２００重量部以下１５０重量部以上とを含むことを特徴とする請求項７記載のインク組成物。
    式（２）
    １．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜２．０重量％
  10. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（３）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１５重量部以上１８０重量部以下と前記高粘性アルコール２８５重量部以下１２０重量部以上とを含むことを特徴とする請求項７記載のインク組成物。
    式（３）
    ２．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．０重量％
  11. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（４）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１０重量部以上２００重量部以下と前記高粘性アルコール２９０重量部以下１００重量部以上とを含むことを特徴とする請求項７記載のインク組成物。
    式（４）
    ３．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
  12. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（２）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒８０重量部以上２００重量部以下と前記高粘性アルコール２０重量部以下５０重量部以上とを含むことを特徴とする請求項８記載のインク組成物。
    式（２）
    １．３重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜２．０重量％
  13. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（３）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒１０重量部以上２２０重量部以下と前記高粘性アルコール２重量部以上５５重量部以下とを含むことを特徴とする請求項８記載のインク組成物。
    式（３）
    ２．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．０重量％
  14. 前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液の濃度が下記関係式（４）を満たし、前記混合アルコールが前記低粘性溶媒５重量部以上２５０重量部以下と前記高粘性アルコール１重量部以上６５重量部以下とを含むことを特徴とする請求項８記載のインク組成物。
    式（４）
    ３．０重量％≦ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液＜３．５重量％
  15. 請求項１から請求項１４のいずれかに記載のインク組成物の製造方法であって、前記ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と、前記混合アルコールと、前記シランカップリング剤と、を含む溶液を撹拌してゲル化するゲル化工程と、ゲル化した前記溶液をインク化してインク組成物を製造するインク化工程と、を含むことを特徴とするインク組成物の製造方法。
  16. 請求項１から請求項１４のいずれかに記載のインク組成物を用いて形成されたことを特徴とする透明導電膜。
  17. 請求項１５に記載のインク組成物の製造方法によって製造されたインク組成物を用いることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
JP2012177489A 2012-08-09 2012-08-09 インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法 Pending JP2015180708A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012177489A JP2015180708A (ja) 2012-08-09 2012-08-09 インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法
PCT/JP2013/070637 WO2014024735A1 (ja) 2012-08-09 2013-07-30 インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012177489A JP2015180708A (ja) 2012-08-09 2012-08-09 インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015180708A true JP2015180708A (ja) 2015-10-15

Family

ID=50067966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012177489A Pending JP2015180708A (ja) 2012-08-09 2012-08-09 インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015180708A (ja)
WO (1) WO2014024735A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103928614B (zh) * 2014-04-21 2016-08-17 电子科技大学 一种高填充因子的有机薄膜太阳能电池
CN106810945B (zh) * 2015-11-30 2019-09-13 比亚迪股份有限公司 导电油墨组合物及其应用方法以及导电油墨材料层和电子器材与打印机
JP6720862B2 (ja) * 2016-12-28 2020-07-08 三菱ケミカル株式会社 樹脂溶液、それを用いてなる樹脂層および粘着シート
CN111410870A (zh) * 2020-02-16 2020-07-14 陕西科技大学 一种有机导电聚合物墨水和基于丝网印刷的防伪系统及其制作方法
CN113053565B (zh) * 2021-06-02 2021-08-10 苏州华星光电技术有限公司 导电膜及其制备方法、显示面板

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5111011B2 (ja) * 2007-08-10 2012-12-26 信越ポリマー株式会社 撥水性導電性高分子塗料及び撥水性導電性塗膜
EP2400508B1 (en) * 2007-10-05 2015-08-12 Shin-Etsu Polymer Co., Ltd. Conductive polymer solution, conductive coating film and input device
JP2009170408A (ja) * 2007-12-20 2009-07-30 Shin Etsu Polymer Co Ltd 導電性シートおよびその製造方法、ならびに入力デバイス
JP2010114066A (ja) * 2008-10-06 2010-05-20 Fujifilm Corp 有機導電性高分子塗布液、有機導電性高分子膜、導電体、及び抵抗膜式タッチパネル
JP5337468B2 (ja) * 2008-12-22 2013-11-06 信越ポリマー株式会社 導電性シートおよびその製造方法、ならびに入力デバイス
TWI381303B (zh) * 2010-02-09 2013-01-01 Oji Paper Co 導電性積層體及使用其之觸控面板
KR101815337B1 (ko) * 2010-10-29 2018-01-04 신에츠 폴리머 가부시키가이샤 투명 도전 유리 기판

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014024735A1 (ja) 2014-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014024735A1 (ja) インク組成物、インク組成物の製造方法、透明導電膜及び透明導電膜の製造方法
JP6005832B2 (ja) 硬化性帯電防止オルガノポリシロキサン組成物および帯電防止シリコーン皮膜
KR100442408B1 (ko) 고전도성및고투명성을갖는폴리티오펜계전도성고분자용액조성물
JP2007531233A (ja) 有機電極コーティング用組成物及びこれを用いた高透明性有機電極の製造方法
JP2017133022A (ja) 導電性組成物、帯電防止樹脂組成物および帯電防止樹脂皮膜
JP5232867B2 (ja) ポリチオフェン系伝導性高分子膜
CN104212243B (zh) 一种pedot/pss导电油墨及涂层的制备方法
CN104449377A (zh) 一种石墨烯导电涂料及其制备方法
KR20110073272A (ko) 전도성 고분자 조성물 및 이를 이용한 전도성 필름
US10332649B2 (en) Conductive paste
JP2014177515A (ja) 透明導電性コーティング組成物、及び透明導電性膜
Li et al. High water-stable, hard and strong-adhesive antistatic films from waterborne PEDOT: PSS composites
JP2015510604A (ja) 液晶表示装置の背面電極形成用導電性組成物およびこれを用いた背面電極の形成方法
CN105331054A (zh) 一种复合导电薄膜
JP2015221871A (ja) 導電性ディスパージョン
Zhou et al. Hybrid gel polymer electrolyte with good stability and its application in electrochromic device
JP2012056990A (ja) 導電性ベンゾチアジアゾール共重合体組成物
JP2020031013A (ja) 導電性高分子分散液の製造方法、及び導電性フィルムの製造方法
JP2019099606A (ja) 導電性高分子分散液、導電性基板及びその製造方法
JP2014118560A (ja) 高粘度性及び高伝導度を有する導電性高分子組成物
KR100475550B1 (ko) 전자파차폐용 도전성 블랙착색 코팅액 조성물, 그를이용한 코팅필름의 제조방법 및 그 코팅필름
KR20150068685A (ko) 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물
KR101933383B1 (ko) 액정표시장치의 배면전극 형성용 도전성 조성물의 제조방법
CN109575760A (zh) 透明导电性膜、用于形成透明导电性膜的涂层组合物以及透明导电性膜的制造方法
JP5352638B2 (ja) 導電性塗料の製造方法及び該導電性塗料を用いた導電性塗膜の形成方法