JP2016018715A - 透明導電膜構造、及び透明導電膜構造の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】導電膜の視認性改善の技術を提供することである。
【解決手段】透明導電部領域Aと透明導電部領域Bと透明絶縁部領域Cとを具備する透明導電膜構造であって、前記透明導電部領域Bは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、前記透明絶縁部領域Cは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、前記透明導電部領域A,Bには、透明導電性材料が存在しており、前記透明絶縁部領域Cは、前記透明絶縁部領域Cに変化する前の透明導電部領域のマトリックスが、紫外線照射によって、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われてなる。
【選択図】図1
【解決手段】透明導電部領域Aと透明導電部領域Bと透明絶縁部領域Cとを具備する透明導電膜構造であって、前記透明導電部領域Bは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、前記透明絶縁部領域Cは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、前記透明導電部領域A,Bには、透明導電性材料が存在しており、前記透明絶縁部領域Cは、前記透明絶縁部領域Cに変化する前の透明導電部領域のマトリックスが、紫外線照射によって、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われてなる。
【選択図】図1
Description
本発明は透明導電膜に関する。
透明導電膜は各種の装置に用いられている。例えば、タッチパネルに用いられている。各種のディスプレイ装置(例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ELディスプレイ装置など)に用いられている。太陽電池などにも用いられている。
前記透明導電膜は、基本的には、透明な基板上に設けられている。前記基板の材料は、例えば無機ガラスや、有機樹脂が挙げられる。前記有機樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)又はポリカーボネート(PC)等が挙げられる。前記透明導電膜の材料は、例えば酸化錫インジウム(ITO)等が挙げられる。最近、透明導電膜材料として、カーボンナノチューブ、銀ナノ粒子、銀ナノワイヤー、導電性高分子、酸化亜鉛、酸化スズ等が提案された。
静電容量方式タッチパネルの電極は、パターニングされた透明導電膜で構成されている。すなわち、パターニングによって、透明導電膜が導電性部分と絶縁性部分とに分けられる。
前記パターニングは、ITO膜の場合、次のようにして行われる。ITO膜が透明基板の全面に設けられる。例えば、蒸着法が用いられる。前記ITO膜上にマスクが設けられる。例えば、フォトリソグラフィの手法が用いられる。この後、ケミカルエッチングの手法によって、前記マスクで保護されていない前記ITO膜が除去される。これによって、導電性部分(ITO膜存在部分)と絶縁性部分(ITO膜除去部分)とが構成される。すなわち、所定パターンの電極が形成される。前記電極は、一般的には、数十μm〜数mm幅のライン状である。勿論、これに限られない。
ITOが存在している部分が電極(導電部)である。エッチングによってITOが除去された部分は絶縁部である。前記導電部(電極)の屈折率と前記絶縁部の屈折率とは異なる。この為、反射率に差が生じる。従って、そのまま、前記構造の電極がタッチパネルに搭載されると、バックライト点灯時に、所定パターンの電極が浮き出てしまう。すなわち、電極パターン模様が視認される。
そこで、ITO電極に屈折率調整層を組み込むことが提案されている。これによって、電極パターン模様視認の問題が改善された。
しかし、屈折率調整層の採用は、製造プロセスが大変である。コストが高く付く。
カーボンナノチューブ、グラフェン、銀ナノ粒子、銀ナノワイヤー、導電性高分子などが用いられた透明導電膜の場合、前記屈折率調整層の採用では、前記視認性の改善が得られ難い。その理由として次のことが考えられた。前記カーボンナノチューブや前記グラフェン等の材料は、可視光領域に吸収帯を有している。この為、前記カーボンナノチューブや前記グラフェン等が存在している個所(即ち、導電性部分(電極部分))と、前記カーボンナノチューブや前記グラフェン等が存在していない個所(即ち、絶縁性部分)との間では、可視光透過率に差が生じる。この為、屈折率調整層の採用では、前記視認性の改善が得られ難い。
従って、本発明が解決しようとする課題は、導電膜の視認性改善の技術を提供することである。
本発明は、
透明導電部領域Aと透明導電部領域Bと透明絶縁部領域Cとを具備する透明導電膜構造であって、
前記透明導電部領域Bは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、
前記透明絶縁部領域Cは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、
前記透明導電部領域A,Bには、透明導電性材料が存在しており、
前記透明絶縁部領域Cは、前記透明絶縁部領域Cに変化する前の透明導電部領域のマトリックスが、紫外線照射によって、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われてなる
ことを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
透明導電部領域Aと透明導電部領域Bと透明絶縁部領域Cとを具備する透明導電膜構造であって、
前記透明導電部領域Bは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、
前記透明絶縁部領域Cは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、
前記透明導電部領域A,Bには、透明導電性材料が存在しており、
前記透明絶縁部領域Cは、前記透明絶縁部領域Cに変化する前の透明導電部領域のマトリックスが、紫外線照射によって、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われてなる
ことを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明導電部領域A,Bは、透明導電性材料が用いられて構成されてなり、前記透明絶縁部領域Cは、前記絶縁部領域Cに存した透明導電性材料および/またはバインダ樹脂が、紫外線照射によって、変化し、洗浄処理によって導電性が失われてなることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明導電性材料は炭素系導電性材料の群の中から選ばれる一種または二種以上のものであることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記炭素系導電性材料は、カーボンナノチューブ及びグラフェンの群の中から選ばれる一種または二種以上のものであることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、SA(SA=平面視での前記透明導電部領域Aの面積)+SB(SB=平面視での前記透明導電部領域Bの面積)>SC(SC=平面視での前記透明絶縁部領域Cの面積)が満たされることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明絶縁部領域Cの幅が、平面視で、100nm〜1mmであることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明絶縁部領域Cの幅が、平面視で、1〜500μmであることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域Aと同等な他の透明導電部領域A’との間に、設けられてなり、前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’との間は、前記透明絶縁部領域Cによって、電気的導通が阻害されてなることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域Aと同等な他の透明導電部領域A’との間に、設けられてなり、前記透明導電部領域Bは、前記透明絶縁部領域Cによって、二つ以上の領域に分割されてなることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域Aと同等な他の透明導電部領域A’との間に、設けられてなり、前記透明絶縁部領域Cは網目状であり、前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’との間に存する前記透明導電部領域Bは、前記透明絶縁部領域Cによって、二つ以上の領域に分割されてなることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造であって、前記導電性材料に対して保護層が設けられてなり、前記保護層は、アルキルシロキサン系のバインダ樹脂が用いられて構成されてなることを特徴とする透明導電膜構造を提案する。
本発明は、
基材上に導電膜が設けられる導電膜形成工程と、
前記導電膜の所定の一部個所が劣化する劣化処理工程
とを具備することを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
基材上に導電膜が設けられる導電膜形成工程と、
前記導電膜の所定の一部個所が劣化する劣化処理工程
とを具備することを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
本発明は、
前記透明導電膜構造の形成方法であって、
基材上に導電膜が設けられる導電膜形成工程と、
前記導電膜の所定の一部個所が劣化する劣化処理工程
とを具備することを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
前記透明導電膜構造の形成方法であって、
基材上に導電膜が設けられる導電膜形成工程と、
前記導電膜の所定の一部個所が劣化する劣化処理工程
とを具備することを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造形成方法であって、前記劣化処理は紫外線照射処理であり、前記紫外線照射によって、前記導電膜の一部のマトリックスが、変化し、洗浄処理によって導電性材料が失われることを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
本発明は、前記透明導電膜構造形成方法であって、前記紫外線照射によって、前記導電膜の一部に存した導電性材料および/またはバインダ樹脂が、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われる
ことを特徴とすることを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
ことを特徴とすることを特徴とする透明導電膜構造形成方法を提案する。
目視では認識され難い透明導電膜構造が簡単に得られる。
第1の本発明は透明導電膜構造である。以下、前記透明導電膜構造の実施形態が説明される。前記膜は所定パターンの導電膜である。前記導電膜は、例えば電極である。前記導電膜は、例えば引出配線である。これ等の導電膜は透明(実質上、透明)である。前記導電膜は、透明であることから、例えばタッチパネルに用いられる。或いは、各種の表示装置に用いられる。前記導電膜の境界領域は、目視では、認識でき難い。すなわち、導電膜のパターンが視認され難い。本実施形態の導電膜は不可視化処理された膜であると謂える。
前記透明導電膜構造は、導電性部と、絶縁性部とを具備する。前記導電性部は、透明導電部領域Aと、透明導電部領域Bとを具備する。前記絶縁性部は、透明絶縁部領域Cを具備する。前記透明導電部領域Bは、前記透明導電部領域Aの側部に設けられている。前記透明絶縁部領域Cは、前記透明導電部領域Aの側部に設けられている。ここで、「側部」とは、必ずしも、隣接を意味しない。間に何かが介在している(挟まれている)場合も含まれる。平面視で見た場合、例えば領域A/領域C/領域Bの場合とか、領域A/領域B/領域C/領域Bの場合が考えられる。勿論、これ等に限られない。
前記透明導電部領域Aの周囲(周囲が全部または一部)は、前記透明絶縁部領域Cによって、例えば囲まれている(又は、挟まれている。)。例えば、前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域Bとの間には、前記透明絶縁部領域Cが、設けられている。前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域Bとは、例えば、部分的に、接していても良い。全く、接してなくても良い。
例えば、前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域A’(前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’とは同等な構造)との間に、設けられている。前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’との間の電気的導通は、前記透明絶縁部領域Cによって、阻害されている。前記透明導電部領域Bは、前記透明絶縁部領域Cによって、二つ以上の領域に分割されている。前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’との間に設けられた前記透明絶縁部領域Cは、平面視で、その形状が、網目状である。前記網目の開口形状は、如何なる形状でも良い。円形、楕円形、N(Nは3以上の整数)角形などである。勿論、これに限られない。前記網目のライン位置は、前記透明絶縁部領域Cに相当する。前記網目の開口部位置が、前記透明導電部領域Bに相当する。前記透明導電部領域Bは、前記透明絶縁部領域Cの中に、例えば多島海状の如く、存在している。
前記透明導電部領域A(A’),Bは、透明導電性材料が用いられて構成されている。
前記透明絶縁部領域Cは、導電性(導電性材料)が失われ、絶縁性になった領域である。前記領域Cは、例えば紫外線照射によって、絶縁性になった領域である。前記領域Cは、透明導電性材料を含むマトリックスが、紫外線照射によって、変化(絶縁化)した領域である。前記領域Cは、前記絶縁部領域Cに存した透明導電性材料および/またはバインダ樹脂が、例えば紫外線照射によって、変化(絶縁化)した領域である。前記領域Cは、透明導電性材料を含むマトリックスが、紫外線照射によって、劣化(又は、溶媒に溶解する官能基が結合)し、洗浄処理によって導電性(導電性材料)が失われ、絶縁性に変化した領域である。前記領域Cは、透明導電性材料を含むマトリックスが、紫外線照射によって、選択的に、劣化(又は、溶媒に溶解する官能基が結合)し、洗浄処理によって導電性(導電性材料)が失われ、絶縁性に変化した領域である。例えば、前記領域Cに、元々、存していたシロキサン系バインダ樹脂が、紫外線照射により、親水性化する。前記親水性化したシロキサン系バインダ樹脂が水溶性に変化したことから、紫外線照射後に水洗浄が行われると、水溶化した前記バインダ樹脂と共に導電性材料が除去される。すなわち、絶縁化されたものになる。例えば、炭素系導電材料(例えば、カーボンナノチューブ及びグラフェンの群の中から選ばれる一種または二種以上)を含むシロキサン系バインダ樹脂層に、所定量以上の紫外線(特に、深紫外線)が、照射されると、前記材料表面の炭素結合が切断される。深紫外線照射で発生する活性酸素により、ヒドロキシル基などが多く結合して、前記樹脂は親水化される。この後、水洗浄が行われると、シロキサン系バインダ樹脂が水溶化する。そして、炭素系導電材料ごと除去される。
前記透明導電膜構造において、好ましくは、SA+SB>SCの条件が満たされる。更に好ましくは、SA+SB>2SCの条件が満たされる。前記透明絶縁部領域Cによる絶縁性が保持される限り、SCは、出来るだけ、小さい方が好ましい。言い換えると、SBは、出来るだけ、大きい方が好ましい。これによって、前記透明導電部領域Aのパターンが視認され難いものとなる。
前記透明絶縁部領域Cの幅(線幅)が、平面視で、好ましくは、100nm〜1mmである。より好ましくは、1〜500μmである。これによって、前記透明導電部領域Aのパターンが視認され難いものとなる。
第2の本発明は透明導電膜構造の形成方法である。特に、前記透明導電膜構造が形成される方法である。以下、前記透明導電膜構造形成方法の実施形態が説明される。前記方法は導電膜形成工程を有する。前記工程は、基材上に、導電膜(例えば、炭素系導電材料とバインダ樹脂とを有する層)が設けられる工程である。前記方法は劣化処理工程を有する。前記工程は前記導電膜の所定の一部個所が劣化させられる工程である。特に、前記バインダ樹脂が劣化させられる工程である。前記劣化処理工程は、例えば前記バインダ樹脂が親水性に変化する工程である。前記親水性処理工程は、例えば紫外線照射工程である。紫外線照射を受けた樹脂は親水性に変化する。紫外線照射を受けてない箇所のバインダ樹脂は、劣化が、殆ど、無い。この紫外線照射工程の照射紫外線量は少ない。或いは、照射紫外線のエネルギー量は少ない。従って、この段階では、前記炭素系導電材料は消失しない。その後、例えば、水洗浄によって、親水基が導入された(水溶性)バインダ樹脂が水溶化し、導電性材料ごと消失(例えば、剥離)する。この結果、前記領域Cは絶縁性に変化した。紫外線が全く照射されない領域Bでは、前記導電膜の導電材料はそのままである。従って、領域Bでは、前記導電膜の導電材料は残存している。すなわち、領域Bは導電性を有する。紫外線が全く照射されない領域A(A’)では、前記導電膜の導電材料はそのままである。従って、領域A(A’)は導電性を有する。導電性に変動は無い。
以下、更に、詳しい説明がされる。
前記基材(基体:基板)は、如何なるものでも良い。タッチパネルや表示装置に採用される導電膜(透明導電膜)であることを鑑みると、好ましくは、透明な材料である。例えば、PET,PCが挙げられる。その他にも、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、スチレン−アクリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)等が挙げられる。勿論、これに限られない。前記樹脂以外にも、フレキシブル性に劣るが、無機ガラスも挙げられる。
前記基材は、好ましくは、例えばフィルム又はシートである。しかし、前記材料より厚い板状のものでも良い。波板や凹凸板であっても良い。板よりも更に厚いものでも良い。
前記基材表面(又は、裏面)には、必要に応じて、各種の層(例えば、ハードコート層、防汚層、防眩層、反射防止層、粘着層など)が設けられたものでも良い。前記層は、一層でも、複数層でも良い。前記層は、例えば塗布などの手法で設けられる。
前記導電膜(透明導電膜)の材料は、金属酸化物(例えば、ITO、酸化亜鉛、酸化スズなど)、炭素系導電材(例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン等)、金属(例えば、銀ナノ粒子、銀ナノワイヤー)、導電性高分子(例えば、ポリアニリン、PEDOT等)などが挙げられる。本発明において、好ましい導電性材料は、炭素系導電材(例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン等)である。前記導電性材料が前記基材表面(又は、裏面)に設けられる。又は、前記導電性材料が前記基材中に設けられる。前記導電膜(透明導電膜)は、前記導電性材料のみで構成される。或いは、前記導電膜(透明導電膜)は、前記導電性材料と、その他の材料(例えば、バインダ樹脂)との混合形態で構成される。
前記カーボンナノチューブとして各種のカーボンナノチューブが挙げられる。例えば、単層カーボンナノチューブ(SWNT)、二層カーボンナノチューブ(DWNT)、多層カーボンナノチューブ(MWNT)等が挙げられる。金属性カーボンナノチューブ、半導体性カーボンナノチューブも挙げられる。
カーボンナノチューブの形状は、特には、限定されない。しかし、繊維長が長すぎると、塗布液の作製に際して、カーボンナノチューブが分散し難い。逆に、繊維長が短すぎると、導電性が確保され難い。従って、カーボンナノチューブの繊維長は100nm〜100μm程度が好ましい。より好ましくは、約1〜10μmである。径(大きさ)が大きなカーボンナノチューブは光透過率が小さい。径(大きさ)が小さなカーボンナノチューブは作製が困難である。従って、径は1nm〜1μm程度が好ましい。より好ましくは、径が約1〜200nmである。
カーボンナノチューブは、フラーレン(又は、有機分子)が内包されたカーボンナノチューブであっても良い。複数本のカーボンナノチューブ同士がロープ状に絡み合った形態のものでも良い。分岐構造を有するカーボンナノチューブであっても良い。
カーボンナノチューブはカーボンナノチューブ類縁体であっても良い。カーボンナノチューブ類縁体としては、例えばカーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カップスタック型ナノチューブが挙げられる。合成時に含まれるアモルファスカーボンなどの不純物との複合体であっても良い。
カーボンナノチューブは次の合成方法(作製方法)で得られる。例えば、アーク放電法、CVD法、レーザーアブレーション法などが挙げられる。合成時の金属触媒の種類、炭素源、反応温度などによって、種々の構造・組成・形態のカーボンナノチューブが得られる。
カーボンナノチューブは、官能基(例えば、カルボキシル基、ケトン基、ヒドロキシル基など)が、骨格中の欠陥部位や末端部位に、導入されたものであっても良い。前記官能基は、カーボンナノチューブ作製時に、導入されたものでも良い。前記官能基は、カーボンナノチューブ作製後、導入されたものでも良い。追加処理によって、官能基(例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基、ニトロ基、ベンジル基、ハロゲンなど)が、カーボンナノチューブに、導入される。他の分子が前記官能基を介して化学結合したカーボンナノチューブであっても良い。
透明導電膜を作製する為、カーボンナノチューブ分散液が用いられる。前記分散液作製方法は公知である。カーボンナノチューブは、分散剤(例えば、界面活性剤)によって、溶媒中に、分散する。フラーレン(特に、OH基などの極性基を有するフラーレン)を用いることでも、カーボンナノチューブは、効率的に、分散する。前記カーボンナノチューブ分散液が基材上に塗布されることによって、透明導電膜が作製される。
基材上に成長したカーボンナノチューブを、直接、基材表面に転写することによって、透明導電膜とすることも可能である。
前記グラフェンとして各種のグラフェンが挙げられる。例えば、単層グラフェン、多層グラフェンが挙げられる。前記グラフェンが酸化された酸化グラフェンであっても良い。
グラフェンの形状は、特には、限定されない。しかし、グラフェン切片の大きさが小さ過ぎると、導電性が確保され難い。この観点から、好ましくは、切片の大きさが10nm〜100μm程度のグラフェンである。
前記グラフェンは次の合成方法(作製方法)で得られる。例えば、CVD法、グラファイト分散法、グラファイト・テープ剥離法などが挙げられる。
前記グラフェンは、官能基(例えば、カルボキシル基、ケトン基、ヒドロキシル基など)が、骨格中の欠陥部位や末端部位に、導入されたものであっても良い。前記官能基は、グラフェン作製時に、導入されたものでも良い。前記官能基は、グラフェン作製後、導入されたものでも良い。追加処理によって、官能基(例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホニル基、ニトロ基、ベンジル基、ハロゲンなど)がグラフェンに導入される。他の分子が前記官能基を介して化学結合したグラフェンであっても良い。
透明導電膜を作製する為、グラフェン分散液が用いられる。前記分散液作製方法は公知である。グラフェンは、分散剤(例えば、界面活性剤)によって、溶媒中に、分散する。フラーレン(特に、OH基などの極性基を有するフラーレン)を用いることでも、グラフェンは、効率的に、分散する。前記グラフェン分散液が基材上に塗布されることによって、透明導電膜が作製される。
基材上に成長したグラフェン薄膜(又は、グラファイトから剥離したグラフェン薄膜)が、直接、基材表面に転写されることによって、透明導電膜とすることも可能である。
前記透明導電膜材料が基材上に設けられる方法としては各種の方法が考えられる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、ゾルゲル法、PLD法、クラスタービーム蒸着法などが挙げられる。塗布方法も挙げられる。例えば、含浸法、ロール塗工法、ダイコート、ワイヤーバーコート、カーテンフローコート、スプレー法などが挙げられる。スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、グラビア印刷などの印刷方法も用いられる。
前記透明導電膜材料の表面に、必要に応じて、各種の層が設けられても良い。例えば、ハードコート層、防汚層、防眩層、反射防止層、粘着層などが、適宜、設けられる、一層のみが設けられても、二層以上が設けられても良い。
前記層のバインダ樹脂はシロキサン系樹脂が好ましい。特に、アルキルシロキサン系樹脂が好ましい。更には、ジアルキルシロキサン系樹脂が好ましい。前記層構成材料の一つとしてシロキサン系樹脂(特に、ジメチルシロキサン系樹脂)が用いられることは好ましい。このようなバインダ樹脂含有溶液が前記透明導電膜材料層の表面に塗布されると、前記バインダ樹脂は前記透明導電膜材料層の中(空隙)に含浸(進入)する。すなわち、前記透明導電膜材料は前記バインダ樹脂で覆われる。
前記透明導電膜は、好ましくは、可視光透過率が70%以上である。更に好ましくは、80%以上である。より好ましくは、85%以上である。特に好ましくは90%以上である。可視光透過率は、100%未満である。可視光透過率が100%は、現時点では、無い。好ましくは99%以下である。より好ましくは97%以下である。より好ましくは95%以下である。導電性は、好ましくは、表面抵抗値が0.1Ω/□以上である。更に好ましくは、表面抵抗値が10Ω/□以上である。好ましくは、10000Ω/□以下である。更に好ましくは、1000Ω/□以下である。
本発明の透明導電膜は、例えばタッチパネル、ディスプレイ、太陽電池などの分野で用いられる。
前記導電膜の形状に格別な制限はない。例えば、数μm〜数mm幅の線状がある。前記導電膜のパターン形成方法は各種の方法がある。例えば、レーザー描画、フォトリソグラフィ法を用いたケミカルエッチング処理、光(紫外線)露光法、剥離法などがある。光露光法では、光によって直接バインダ樹脂が劣化(結合切断・親水化)する。或いは、光によって、更に、酸、塩基、ラジカル、活性酸素などが発生し、バインダ樹脂が劣化する。
規定量以上の紫外線(深紫外線)が炭素系導電材(例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン等)及びシロキサン系バインダ樹脂含有層に照射されると、前記層が親水化し、水洗浄によって消失(剥離)する。この現象が本発明に応用された。
所望個所のバインダ樹脂層を劣化させる方法としては、各種の方法が挙げられる。所定パターンの制御には、所謂、ガラスマスク、メタルマスク、フォトリソグラフィ等の樹脂マスクが、適宜、用いられる。樹脂マスク塗布方法としては、ロールを用いた塗工法、ダイコート、ワイヤーバーコート、スプレー法、カーテンフローコート法などが、適宜、用いられる。印刷法(例えば、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷など)が用いられても良い。印刷法が用いられると、所定パターンの塗膜が、直接、形成される。
前記領域Cが視認され難い為には、マスク間スペースが狭いことが好ましい。従って、ガラスマスク(Crマスク)や、フォトリソグラフィによる樹脂マスク印刷、グラビアオフセット印刷等の採用が好ましい。
以下、具体的な実施例が挙げられる。但し、本発明は以下の実施例にのみ限定されない。本発明の特長が大きく損なわれない限り、各種の変形例や応用例も本発明に含まれる。
[実施例1]
図1(a)〜(e)は第1実施例の導電膜形成工程図である。
図1(a)〜(e)は第1実施例の導電膜形成工程図である。
カーボンナノチューブ分散液が得られた。これは次の方法による。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、遠心分離が行われた。この精製カーボンナノチューブに、界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム:SDBS)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対して、超音波装置により、分散処理が行われた。次いで、遠心分離、濾過が行われた。このようにしてカーボンナノチューブ分散液(CNT:3200ppm)が得られた。
前記カーボンナノチューブ分散液が、透明基板(PETフィルム:MKZ−T4A(東山フイルム社製))1上に、塗布された。塗布方法はダイコーティングである。塗布厚(乾燥後の厚さ)は0.05μmであった。塗布後、イオン交換水による洗浄が行われた。これにより、塗膜(カーボンナノチューブ層)中に含まれる界面活性剤が取り除かれた。この後、乾燥(1.5分間;120℃)が行われた。これにより、カーボンナノチューブ層(透明導電性カーボン層)2が、透明基板1上に、設けられた(図1(a)参照:概略断面図)。このカーボンナノチューブ層2は、内部に、空隙を、多く持っている。
この後、カーボンナノチューブ層2の上から、1.5wt%エアロセラ溶液(シロキサン系樹脂(加水分解性オルガノシラン含有組成物:パナソニック株式会社製))が塗布された。塗布方法はダイコーティングである。塗布厚(乾燥後の厚さ)は0.1μmであった。このエアロセラ溶液は、前記カーボンナノチューブ層2中の空隙に、含浸している。3は前記エアロセラ溶液の塗布によって構成された保護層である(図1(b)参照:概略断面図)。
この後、所定パターンのマスク4が保護層3上に配置された(図1(c)参照:概略平面図)。マスク4の基板は透明ガラスで出来ている。この透明ガラスの面に、所定の模様(パターン)が設けられている。図1(c)中、黒線で描かれた部分4cが、実は、透明である。白い部分4a,4a’,4bが、実は、Crが設けられている。前記パターン(透明部分)は、例えばサイズが200μmの格子(メッシュ)である。透明部分4cの線幅は10μmである。Crが設けられていない個所4cが領域Cに相当する。Cr(紫外線遮蔽材)が設けられた個所4bは領域Bに相当する。Cr(紫外線遮蔽材)が設けられた個所4a,4a’は領域A,A’に相当する。
マスク4の上から紫外線(キセノンエキシマランプ、波長:172nm)が照射された(図1(d)参照:概略断面図)。紫外線照射時の雰囲気ガスは混合ガス(N2が94%、O2が6%)であった。圧力は1.013×105Paであった。照射紫外線の積算光量は8500mJ/cm2であった。紫外線はマスク4のCr部分4a,4a’,4bの下方位置の層には照射されない。紫外線はマスク4の非Cr部分(透明部分)4cの下方位置の層に照射された。紫外線照射されたカーボンナノチューブ層(バインダ樹脂)は親水性に変性した。紫外線照射されなかったカーボンナノチューブ層(バインダ樹脂)は疎水性である。
前記表面処理(紫外線処理;親水性処理)された基板1からマスク4が取り除かれた。この後、基板1が、蒸留水中に、浸漬された。基板1が、引き上げられた拭き取り作業が行われた。これによって、紫外線照射個所(非Cr個所4c:領域C)のバインダ樹脂が剥離された。バインダ樹脂の剥離によって、剥離個所のカーボンナノチューブは無くなった。そして、図1(e)に示されるパターンの導電膜が得られた。
[実施例2]
実施例1において、照射紫外線の積算光量が32500mJ/cm2以外、実施例1に準じて行われた。
実施例1において、照射紫外線の積算光量が32500mJ/cm2以外、実施例1に準じて行われた。
[実施例3]
実施例1において、バインダ樹脂の剥離に超音波洗浄機器を用いた以外、実施例1に準じて行われた。
実施例1において、バインダ樹脂の剥離に超音波洗浄機器を用いた以外、実施例1に準じて行われた。
[実施例4]
実施例1において、絶縁性領域Cに相当するガラス部分のサイズが110μmの格子(メッシュ)のマスク4が用いられた以外は、実施例1に準じて行われた。
実施例1において、絶縁性領域Cに相当するガラス部分のサイズが110μmの格子(メッシュ)のマスク4が用いられた以外は、実施例1に準じて行われた。
[比較例1]
実施例1において、マスクを図2のものとした以外は、実施例1に準じて行われた。
実施例1において、マスクを図2のものとした以外は、実施例1に準じて行われた。
[特性]
前記実施例の基板における導電部の視認性が調べられた。
前記領域A,A’の可視光透過率と、前記領域Bの可視光透過率と、前記領域Cの可視光透過率とが、考察された。前記領域Cには可視光を遮る物質(例えば、導電性カーボンナノチューブ)がない。前記領域Cの透明性は高い。領域Cは線幅が20μm程度である。従って、領域Cは透明性が高くても、領域Cの線幅は狭いから、領域Cは目立ち難い。導電性カーボンナノチューブが、前記領域A,A’には、存在する。このことは次のことを意味する。(前記領域Cの可視光透過率)>(前記領域A,A’の可視光透過率)。前記領域A,A’の透明性は、前記領域Cの透明性に比べると、劣る。導電性カーボンナノチューブが、前記領域Bには、存在する。このことは次のことを意味する。(前記領域Cの可視光透過率)>(前記領域Bの可視光透過率)。次の条件が満たされている。(領域Aの面積)+(領域Bの面積)>>(領域Cの面積)。(領域A’の面積)+(領域Bの面積)>>(領域Cの面積)。このことは、全体を眺めた場合、全体の透明性は領域A(A’),Bにおける可視光透過率で決まることを意味する。実際、本実施例の基板を眺めた場合、導電部パターンは視認でき難かった。
前記実施例の基板における導電部の視認性が調べられた。
前記領域A,A’の可視光透過率と、前記領域Bの可視光透過率と、前記領域Cの可視光透過率とが、考察された。前記領域Cには可視光を遮る物質(例えば、導電性カーボンナノチューブ)がない。前記領域Cの透明性は高い。領域Cは線幅が20μm程度である。従って、領域Cは透明性が高くても、領域Cの線幅は狭いから、領域Cは目立ち難い。導電性カーボンナノチューブが、前記領域A,A’には、存在する。このことは次のことを意味する。(前記領域Cの可視光透過率)>(前記領域A,A’の可視光透過率)。前記領域A,A’の透明性は、前記領域Cの透明性に比べると、劣る。導電性カーボンナノチューブが、前記領域Bには、存在する。このことは次のことを意味する。(前記領域Cの可視光透過率)>(前記領域Bの可視光透過率)。次の条件が満たされている。(領域Aの面積)+(領域Bの面積)>>(領域Cの面積)。(領域A’の面積)+(領域Bの面積)>>(領域Cの面積)。このことは、全体を眺めた場合、全体の透明性は領域A(A’),Bにおける可視光透過率で決まることを意味する。実際、本実施例の基板を眺めた場合、導電部パターンは視認でき難かった。
これに対して、比較例1の基板を眺めた場合、導電部パターンが簡単に視認された。
前記実施例の基板における導電部間の導通性(絶縁性)が調べられた。テスターによる試験で、領域Aと領域A’との間は、領域Cによって、導通が無いことが確認された。
A 導電性カーボンナノチューブ存在領域(導電部領域A)
A’ 導電性カーボンナノチューブ存在領域(導電部領域A’)
B 導電性カーボンナノチューブ存在領域(導電部領域B)
C 導電性カーボンナノチューブ不存在領域(絶縁部領域C)
1 透明基板(PETフィルム)
2 カーボンナノチューブ層(透明導電性カーボン層)
3 保護層
4 マスク
4a,4a’,4b Cr部分
4c 非Cr部分
A’ 導電性カーボンナノチューブ存在領域(導電部領域A’)
B 導電性カーボンナノチューブ存在領域(導電部領域B)
C 導電性カーボンナノチューブ不存在領域(絶縁部領域C)
1 透明基板(PETフィルム)
2 カーボンナノチューブ層(透明導電性カーボン層)
3 保護層
4 マスク
4a,4a’,4b Cr部分
4c 非Cr部分
Claims (15)
- 透明導電部領域Aと透明導電部領域Bと透明絶縁部領域Cとを具備する透明導電膜構造であって、
前記透明導電部領域Bは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、
前記透明絶縁部領域Cは前記透明導電部領域Aの側部に設けられてなり、
前記透明導電部領域A,Bには、透明導電性材料が存在しており、
前記透明絶縁部領域Cは、前記透明絶縁部領域Cに変化する前の透明導電部領域のマトリックスが、紫外線照射によって、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われてなる
ことを特徴とする透明導電膜構造。 - 前記透明導電部領域A,Bは、透明導電性材料が用いられて構成されてなり、
前記透明絶縁部領域Cは、前記絶縁部領域Cに存した透明導電性材料および/またはバインダ樹脂が、紫外線照射によって、変化し、洗浄処理によって導電性が失われてなる
ことを特徴とする請求項1の透明導電膜構造。 - 前記透明導電性材料は炭素系導電性材料の群の中から選ばれる一種または二種以上のものである
ことを特徴とする請求項2の透明導電膜構造。 - 前記炭素系導電性材料は、カーボンナノチューブ及びグラフェンの群の中から選ばれる一種または二種以上のものである
ことを特徴とする請求項3の透明導電膜構造。 - SA(SA=平面視での前記透明導電部領域Aの面積)+SB(SB=平面視での前記透明導電部領域Bの面積)>SC(SC=平面視での前記透明絶縁部領域Cの面積)が満たされる
ことを特徴とする請求項1〜請求項4いずれかの透明導電膜構造。 - 前記透明絶縁部領域Cの幅が、平面視で、100nm〜1mmである
ことを特徴とする請求項1〜請求項5いずれかの透明導電膜構造。 - 前記透明絶縁部領域Cの幅が、平面視で、1〜500μmである
ことを特徴とする請求項1〜請求項6いずれかの透明導電膜構造。 - 前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域Aと同等な他の透明導電部領域A’との間に、設けられてなり、
前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’との間は、前記透明絶縁部領域Cによって、電気的導通が阻害されてなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項7いずれかの透明導電膜構造。 - 前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域Aと同等な他の透明導電部領域A’との間に、設けられてなり、
前記透明導電部領域Bは、前記透明絶縁部領域Cによって、二つ以上の領域に分割されてなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項8いずれかの透明導電膜構造。 - 前記透明絶縁部領域Cが、前記透明導電部領域Aと、前記透明導電部領域Aと同等な他の透明導電部領域A’との間に、設けられてなり、
前記透明絶縁部領域Cは網目状であり、
前記透明導電部領域Aと前記透明導電部領域A’との間に存する前記透明導電部領域Bは、前記透明絶縁部領域Cによって、二つ以上の領域に分割されてなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項9いずれかの透明導電膜構造。 - 前記導電性材料に対して保護層が設けられてなり、
前記保護層は、アルキルシロキサン系のバインダ樹脂が用いられて構成されてなる
ことを特徴とする請求項1〜請求項10いずれかの透明導電膜構造。 - 基材上に導電膜が設けられる導電膜形成工程と、
前記導電膜の所定の一部個所が劣化する劣化処理工程
とを具備することを特徴とする透明導電膜構造形成方法。 - 前記劣化処理は紫外線照射処理であり、
前記紫外線照射によって、前記導電膜の一部のマトリックスが、変化し、洗浄処理によって導電性材料が失われる
ことを特徴とすることを特徴とする請求項12の透明導電膜構造形成方法。 - 前記紫外線照射によって、前記導電膜の一部に存した導電性材料および/またはバインダ樹脂が、劣化、又は溶媒に溶解する官能基が結合し、洗浄処理によって導電性材料が失われる
ことを特徴とすることを特徴とする請求項13の透明導電膜構造形成方法。 - 請求項1〜請求項11いずれかの透明導電膜構造が形成される方法である
ことを特徴とする請求項12,13又は14いずれかの透明導電膜構造形成方法。
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JP2014141528A JP2016018715A (ja) | 2014-07-09 | 2014-07-09 | 透明導電膜構造、及び透明導電膜構造の形成方法 |
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-
2014
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