JP2016058319A - 電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えるタッチパネル及び有機el基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができる電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えるタッチパネル及び有機EL基板の提供。
【解決手段】本発明の電極の製造方法は、金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する噴霧工程と、前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する金属ナノワイヤー層形成工程とを含む電極の製造方法であって、前記噴霧工程において噴霧された分散液の平均液滴径が5μm〜50μmであり、かつ、前記溶剤の沸点が138℃以下である。
【選択図】図3
【解決手段】本発明の電極の製造方法は、金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する噴霧工程と、前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する金属ナノワイヤー層形成工程とを含む電極の製造方法であって、前記噴霧工程において噴霧された分散液の平均液滴径が5μm〜50μmであり、かつ、前記溶剤の沸点が138℃以下である。
【選択図】図3
Description
本発明は、電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えるタッチパネル及び有機EL基板に関し、特に、導電膜として金属ナノワイヤーを含む金属ナノワイヤー層が形成された電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えるタッチパネル及び有機EL基板に関する。
タッチパネル等の表示パネルの表示面に設けられる透明導電膜、表示パネルの表示面側に配置される情報入力装置の透明導電膜、更には、有機EL基板のガラス基材又はポリエチレンテレフタレート(PET)等のプラスチック基材上に形成される透明導電膜等、光透過性が要求される透明導電膜には、インジウムスズ酸化物(ITO)のような金属酸化物が用いられてきた。
また、近年、金属酸化物を用いた透明導電膜に代えて、塗布や印刷による成膜が可能で、しかも曲げやたわみに対する耐性も高く、且つ低抵抗を実現可能な金属ナノワイヤーを用いた透明導電膜が検討されている。金属ナノワイヤーを用いた透明導電膜は、レアメタルであるインジウムを使わない次世代の透明導電膜としても注目されている(例えば、特許文献1,2参照)。
この金属ナノワイヤーを用いた透明導電膜は、例えば、金属ナノワイヤーを含む分散液が、平盤スリットダイ塗布、ワイヤーバー塗布、アプリケーター塗布、キャピラリー塗布、スピンコート等の塗布方式を用いて基材上に塗布され、塗布された分散液が乾燥されることにより、基材上に形成される。金属ナノワイヤーを用いた透明導電膜は、低抵抗化が可能であるのみならず、溶剤に分散させて塗工により形成することができるため、ITO等とは異なり簡易な設備で施工が可能である点で有利である。
しかしながら、上記塗布方式を用いた塗布により得られた透明導電膜は、基材の厚みが均一であれば問題ないが、基材の厚みが不均一である場合、即ち、基材の面内厚み分布Δ
T(Tmax−Tmin)が大きい場合は、十分に狭い範囲の抵抗値の面内分布σが得られない(例えば、基材の面内厚み分布ΔTが30μmの場合は、抵抗値の面内分布σが2
0Ω/sqである)という問題があった。
T(Tmax−Tmin)が大きい場合は、十分に狭い範囲の抵抗値の面内分布σが得られない(例えば、基材の面内厚み分布ΔTが30μmの場合は、抵抗値の面内分布σが2
0Ω/sqである)という問題があった。
斯かる問題を解決すべく、上記塗布方式の代わりに、スプレー塗布方式を用いることが検討されている。
しかしながら、通常のスプレー塗布方式を用いるだけでは、スプレー塗布により基板に到達(着弾)した分散液の液滴が流動して、塗布厚みが不均一となり、図4に示すように、塗布層40の厚い部分(基板50の薄い部分)では抵抗値が増加し、塗布層40の薄い部分(基板50の厚い部分)では抵抗値が減少して、十分に狭い範囲の抵抗値の面内分布σが得られないという問題があった。
また、厚みが不均一な基材に対して金属ナノ粒子をスプレー法にて塗布し、電極を作製する技術が知られている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、特許文献3の技術は、液滴が基材に到達(着弾)した後の流動を抑えるものではなく、ナノワイヤーに関するものでもない。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材(例えば、図3における50)に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層(例えば、図3における30)を形成することができる電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えるタッチパネル及び有機EL基板を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、厚みが不均一な基材に対して金属ナノワイヤーを含む分散液をスプレー法にて噴霧する際に、噴霧された分散液の平均液滴径と溶剤の沸点とを調整することにより、低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができることを見出し、本発明の完成に至った。
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
<1> 金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する噴霧工程と、前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する金属ナノワイヤー層形成工程とを含む電極の製造方法であって、前記噴霧工程において噴霧された分散液の平均液滴径が5μm〜50μmであり、かつ、前記溶剤の沸点が138℃以下であることを特徴とする、電極の製造方法である。
該<1>に記載の電極の製造方法において、平均液滴径(液滴の平均粒径)と溶剤の沸点とを調整することで、前記液滴が噴霧されて前記基材に到達(着弾)するまでの間に、前記液滴における溶剤が揮発して、前記液滴が前記基材に到達(着弾)した後に流動し難くなり、均一な厚みの膜を形成する。その結果、該<1>に記載の電極の製造方法によれば、低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができる。また、金属ナノワイヤーを使用することで、低濃度の金属ナノワイヤー分散液であっても沈降無しでスプレー塗布を実施することが可能である。
なお、本明細書において、「分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する」は、スプレーのノズルの吐出口が基材方向に向かっていて、分散液(液滴)がスプレーから基材方向に吐出される場合のみならず、例えば、スプレーのノズルの吐出口が基材と反対方向に向かっていて、分散液(液滴)がスプレーから基材と反対方向に吐出され、該吐出された分散液(液滴)が外力(重力、風等)の影響により基材に向かって噴霧される場合をも含む。
また、本明細書において、「電極」は、「基材と、該基材上に形成された金属ナノワイヤー層とを備える構造体」を意味する。
また、本明細書において、「平均液滴径(液滴の平均粒径)」は、「レーザー回折式スプレー粒子径分布測定装置を用いて測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径」を指す。
<2> 前記液滴が前記スプレーから吐出されてから前記基材上に到達するまでの時間が0.01秒間〜1.0秒間である、前記<1>に記載の電極の製造方法である。
<3> 前記分散液中における金属ナノワイヤー含有量が1質量%未満である、前記<1>又は<2>に記載の電極の製造方法である。
<4> 前記金属ナノワイヤー層の抵抗値の標準偏差が20以下である、前記<1>から<3>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<5> 前記噴霧工程の前において、前記基材は、厚みの最大値と最小値との差が38μm以上である、前記<1>から<4>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<6> 前記スプレーが2流体スプレーである、前記<1>から<5>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<7> 前記金属ナノワイヤーが、銀ナノワイヤーである、前記<1>から<6>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<8> 前記基材上に形成された金属ナノワイヤー層をパターニングするパターニング工程をさらに含む、前記<1>から<7>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載の電極の製造方法により製造されたことを特徴とする、電極である。
<10> 前記<9>に記載の電極を備えることを特徴とする、タッチパネルである。
<11> 前記<9>に記載の電極を備えることを特徴とする、有機EL基板である。
<1> 金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する噴霧工程と、前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する金属ナノワイヤー層形成工程とを含む電極の製造方法であって、前記噴霧工程において噴霧された分散液の平均液滴径が5μm〜50μmであり、かつ、前記溶剤の沸点が138℃以下であることを特徴とする、電極の製造方法である。
該<1>に記載の電極の製造方法において、平均液滴径(液滴の平均粒径)と溶剤の沸点とを調整することで、前記液滴が噴霧されて前記基材に到達(着弾)するまでの間に、前記液滴における溶剤が揮発して、前記液滴が前記基材に到達(着弾)した後に流動し難くなり、均一な厚みの膜を形成する。その結果、該<1>に記載の電極の製造方法によれば、低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができる。また、金属ナノワイヤーを使用することで、低濃度の金属ナノワイヤー分散液であっても沈降無しでスプレー塗布を実施することが可能である。
なお、本明細書において、「分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する」は、スプレーのノズルの吐出口が基材方向に向かっていて、分散液(液滴)がスプレーから基材方向に吐出される場合のみならず、例えば、スプレーのノズルの吐出口が基材と反対方向に向かっていて、分散液(液滴)がスプレーから基材と反対方向に吐出され、該吐出された分散液(液滴)が外力(重力、風等)の影響により基材に向かって噴霧される場合をも含む。
また、本明細書において、「電極」は、「基材と、該基材上に形成された金属ナノワイヤー層とを備える構造体」を意味する。
また、本明細書において、「平均液滴径(液滴の平均粒径)」は、「レーザー回折式スプレー粒子径分布測定装置を用いて測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径」を指す。
<2> 前記液滴が前記スプレーから吐出されてから前記基材上に到達するまでの時間が0.01秒間〜1.0秒間である、前記<1>に記載の電極の製造方法である。
<3> 前記分散液中における金属ナノワイヤー含有量が1質量%未満である、前記<1>又は<2>に記載の電極の製造方法である。
<4> 前記金属ナノワイヤー層の抵抗値の標準偏差が20以下である、前記<1>から<3>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<5> 前記噴霧工程の前において、前記基材は、厚みの最大値と最小値との差が38μm以上である、前記<1>から<4>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<6> 前記スプレーが2流体スプレーである、前記<1>から<5>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<7> 前記金属ナノワイヤーが、銀ナノワイヤーである、前記<1>から<6>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<8> 前記基材上に形成された金属ナノワイヤー層をパターニングするパターニング工程をさらに含む、前記<1>から<7>のいずれかに記載の電極の製造方法である。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載の電極の製造方法により製造されたことを特徴とする、電極である。
<10> 前記<9>に記載の電極を備えることを特徴とする、タッチパネルである。
<11> 前記<9>に記載の電極を備えることを特徴とする、有機EL基板である。
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができる電極及びその製造方法、並びに前記電極を備えるタッチパネル及び有機EL基板を提供することができる。
(電極の製造方法)
本発明の透明導電膜の製造方法は、少なくとも、噴霧工程と、金属ナノワイヤー層形成工程とを含み、更に、必要に応じて適宜選択した、パターニング工程等のその他の工程を含む。
本発明の透明導電膜の製造方法は、少なくとも、噴霧工程と、金属ナノワイヤー層形成工程とを含み、更に、必要に応じて適宜選択した、パターニング工程等のその他の工程を含む。
<噴霧工程>
前記噴霧工程は、金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する工程である。
前記噴霧工程は、金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する工程である。
<<基材>>
前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、無機材料、プラスチック材料等の可視光に対して透過性を有する材料からなる透明基材が好ましい。
前記透明基材は、透明導電膜を有する透明電極に必要とされる膜厚を有しており、例えばフレキシブルな屈曲性を実現できる程度に薄膜化されたフィルム状(シート状)、又は適度の屈曲性と剛性を実現できる程度の膜厚を有する平板状とすることができる。
前記無機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、石英、サファイア、ガラス、などが挙げられる。
前記プラスチック材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、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)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)、などの公知の高分子材料が挙げられる。斯かるプラスチック材料を用いて透明基材を構成した場合、生産性の観点から透明基材の膜厚を5μm〜500μmとすることが好ましいが、この範囲に特に限定されるものではない。
前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、無機材料、プラスチック材料等の可視光に対して透過性を有する材料からなる透明基材が好ましい。
前記透明基材は、透明導電膜を有する透明電極に必要とされる膜厚を有しており、例えばフレキシブルな屈曲性を実現できる程度に薄膜化されたフィルム状(シート状)、又は適度の屈曲性と剛性を実現できる程度の膜厚を有する平板状とすることができる。
前記無機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、石英、サファイア、ガラス、などが挙げられる。
前記プラスチック材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、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)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)、などの公知の高分子材料が挙げられる。斯かるプラスチック材料を用いて透明基材を構成した場合、生産性の観点から透明基材の膜厚を5μm〜500μmとすることが好ましいが、この範囲に特に限定されるものではない。
前記基材の厚みの最大値と最小値との差が38μm未満であれば、例えば、平板スリットダイやワイヤーバー等による塗布を行った場合でも、均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができることがある。しかしながら、前記基材の厚みの最大値と最小値との差が38μm以上の場合は、本発明の電極の製造方法を用いなければ、金属ナノワイヤー層の塗布厚みに大きなバラツキが生じて、金属ナノワイヤー層の抵抗値にもバラツキが生じてしまう。
なお、基材の厚みは、マイクロゲージを用いて、MD方向(流れ方向)及びTD方向(流れに直角方向)に測定することができる。
なお、基材の厚みは、マイクロゲージを用いて、MD方向(流れ方向)及びTD方向(流れに直角方向)に測定することができる。
<<分散液>>
前記分散液は、少なくとも、金属ナノワイヤーと、溶剤とを含んでなり、更に必要に応じて、カーボンナノチューブ、透明樹脂材料(バインダー)、分散剤、その他の成分、などを含んでなる。
前記分散液は、少なくとも、金属ナノワイヤーと、溶剤とを含んでなり、更に必要に応じて、カーボンナノチューブ、透明樹脂材料(バインダー)、分散剤、その他の成分、などを含んでなる。
前記分散液の分散手法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、攪拌、超音波分散、ビーズ分散、混錬、ホモジナイザー処理、加圧分散処理、などが好適に挙げられる。
前記分散液の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1mPa・s〜50mPa・sが好ましく、10mPa・s〜40mPa・sがより好ましい。
前記分散液の粘度が、1mPa・s未満又は50mPa・s超であると、分散膜形成工程において分散膜の形成不良を引き起こし、表面抵抗の分布を不均一にすることがある。一方、前記分散液の粘度が、前記より好ましい範囲内であると、分散膜の形成不良を防止して、表面抵抗の分布を均一化できる点で有利である。
前記分散液の粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1mPa・s〜50mPa・sが好ましく、10mPa・s〜40mPa・sがより好ましい。
前記分散液の粘度が、1mPa・s未満又は50mPa・s超であると、分散膜形成工程において分散膜の形成不良を引き起こし、表面抵抗の分布を不均一にすることがある。一方、前記分散液の粘度が、前記より好ましい範囲内であると、分散膜の形成不良を防止して、表面抵抗の分布を均一化できる点で有利である。
−金属ナノワイヤー−
前記金属ナノワイヤーは、金属を用いて構成されたものであって、nmオーダーの径を有する微細なワイヤーであり、アスペクト比が1:100以上である。
前記アスペクト比としては、1:100以上である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、導電膜のネットワーク形成の点で、1:500以上が好ましい。
本発明の電極の製造方法において、金属ナノワイヤーの代わりに金属ナノ粒子を使用すると、分散液内での金属ナノ粒子の沈降が大きくなり、塗布時にムラが生じやすい。よって、本発明の電極の製造方法では、金属ナノワイヤーを使用する。
前記金属ナノワイヤーの構成元素としては、金属元素である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co、Sn、Al、Tl、Zn、Nb、Ti、In、W、Mo、Cr、Fe、V、Ta、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、AgやCuが、低抵抗で導電性が高い点で、好ましい。
前記金属ナノワイヤーは、金属を用いて構成されたものであって、nmオーダーの径を有する微細なワイヤーであり、アスペクト比が1:100以上である。
前記アスペクト比としては、1:100以上である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、導電膜のネットワーク形成の点で、1:500以上が好ましい。
本発明の電極の製造方法において、金属ナノワイヤーの代わりに金属ナノ粒子を使用すると、分散液内での金属ナノ粒子の沈降が大きくなり、塗布時にムラが生じやすい。よって、本発明の電極の製造方法では、金属ナノワイヤーを使用する。
前記金属ナノワイヤーの構成元素としては、金属元素である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co、Sn、Al、Tl、Zn、Nb、Ti、In、W、Mo、Cr、Fe、V、Ta、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、AgやCuが、低抵抗で導電性が高い点で、好ましい。
前記金属ナノワイヤーの平均短軸径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm超500nm以下が好ましく、10nm〜100nmがより好ましい。
前記金属ナノワイヤーの平均短軸径が、1nm以下であると、金属ナノワイヤーの導電率が劣化して、該金属ナノワイヤーを含む透明導電膜が導電膜として機能しにくいことがあり、500nmを超えると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の全光線透過率やヘイズ(Haze)が劣化することがある。一方、前記金属ナノワイヤーの平均短軸径が前記より好ましい範囲内であると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の導電性が高く、且つ透明性が高い点で有利である。
前記金属ナノワイヤーの平均短軸径が、1nm以下であると、金属ナノワイヤーの導電率が劣化して、該金属ナノワイヤーを含む透明導電膜が導電膜として機能しにくいことがあり、500nmを超えると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の全光線透過率やヘイズ(Haze)が劣化することがある。一方、前記金属ナノワイヤーの平均短軸径が前記より好ましい範囲内であると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の導電性が高く、且つ透明性が高い点で有利である。
前記金属ナノワイヤーの平均長軸長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm〜1000μmが好ましく、1μm〜100μmがより好ましい。
前記金属ナノワイヤーの平均長軸長が、1μm未満であると、金属ナノワイヤー同士がつながりにくく、該金属ナノワイヤーを含む透明導電膜が導電膜として機能しにくいことがあり、1000μmを超えると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の全光線透過率やヘイズ(Haze)が劣化したり、透明導電膜を形成する際に用いる分散液における金属ナノワイヤーの分散性が劣化することがある。一方、前記金属ナノワイヤーの平均長軸長が前記より好ましい範囲内であると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の導電性が高く、且つ透明性が高い点で有利である。
なお、金属ナノワイヤーの平均短軸径及び平均長軸長は、走査型電子顕微鏡により測定可能な、数平均短軸径及び数平均長軸長である。より具体的には、金属ナノワイヤーを少なくとも100本以上測定し、電子顕微鏡写真から画像解析装置を用いて、それぞれのナノワイヤーの投影径及び投影面積を算出する。投影径を、短軸径とした。また、下記式に基づき、長軸長を算出した。
長軸長=投影面積/投影径
平均短軸径は、短軸径の算術平均値とした。平均長軸長は、長軸長の算術平均値とした。
前記金属ナノワイヤーの平均長軸長が、1μm未満であると、金属ナノワイヤー同士がつながりにくく、該金属ナノワイヤーを含む透明導電膜が導電膜として機能しにくいことがあり、1000μmを超えると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の全光線透過率やヘイズ(Haze)が劣化したり、透明導電膜を形成する際に用いる分散液における金属ナノワイヤーの分散性が劣化することがある。一方、前記金属ナノワイヤーの平均長軸長が前記より好ましい範囲内であると、前記金属ナノワイヤーを含む透明導電膜の導電性が高く、且つ透明性が高い点で有利である。
なお、金属ナノワイヤーの平均短軸径及び平均長軸長は、走査型電子顕微鏡により測定可能な、数平均短軸径及び数平均長軸長である。より具体的には、金属ナノワイヤーを少なくとも100本以上測定し、電子顕微鏡写真から画像解析装置を用いて、それぞれのナノワイヤーの投影径及び投影面積を算出する。投影径を、短軸径とした。また、下記式に基づき、長軸長を算出した。
長軸長=投影面積/投影径
平均短軸径は、短軸径の算術平均値とした。平均長軸長は、長軸長の算術平均値とした。
更に、前記金属ナノワイヤーは、金属ナノ粒子が数珠状に繋がってワイヤー形状を有しているものでもよい。この場合、前記金属ナノワイヤーの長さは限定されない。
前記金属ナノワイヤーの目付量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.001g/m2〜1.000g/m2が好ましく、0.003g/m2〜0.3g/m2がより好ましい。
前記金属ナノワイヤーの目付量が、0.001g/m2未満であると、金属ナノワイヤーが十分に金属ナノワイヤー層中に存在せず、透明導電膜の導電性が劣化することがあり、1.000g/m2を超えると、透明導電膜の全光線透過率やヘイズ(Haze)が劣化することがある。一方、前記金属ナノワイヤーの目付量が前記より好ましい範囲内であると、透明導電膜の導電性が高く、且つ透明性が高い点で有利である。
前記金属ナノワイヤーの目付量が、0.001g/m2未満であると、金属ナノワイヤーが十分に金属ナノワイヤー層中に存在せず、透明導電膜の導電性が劣化することがあり、1.000g/m2を超えると、透明導電膜の全光線透過率やヘイズ(Haze)が劣化することがある。一方、前記金属ナノワイヤーの目付量が前記より好ましい範囲内であると、透明導電膜の導電性が高く、且つ透明性が高い点で有利である。
前記分散液中における前記金属ナノワイヤーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1質量%未満が好ましく、0.05質量%〜0.5質量%がより好ましい。
前記含有量が、1質量%以上であると、平均液滴径(液滴の平均粒径)を制御できなかったり、スプレーヘッドが詰まったりすることがある。一方、前記含有量が、前記より好ましい範囲内であると、平均液滴径(液滴の平均粒径)を容易に制御できる点で有利である。
前記含有量が、1質量%以上であると、平均液滴径(液滴の平均粒径)を制御できなかったり、スプレーヘッドが詰まったりすることがある。一方、前記含有量が、前記より好ましい範囲内であると、平均液滴径(液滴の平均粒径)を容易に制御できる点で有利である。
−−金属ナノワイヤーネットワーク−−
なお、前記金属ナノワイヤーネットワークとは、複数の金属ナノワイヤーが互いに網状に連結されて形成されたネットワーク構造を意味する。前記金属ナノワイヤーネットワークは、後述する加圧処理を経ることにより形成される。
なお、前記金属ナノワイヤーネットワークとは、複数の金属ナノワイヤーが互いに網状に連結されて形成されたネットワーク構造を意味する。前記金属ナノワイヤーネットワークは、後述する加圧処理を経ることにより形成される。
−溶剤−
前記溶剤としては、沸点が138℃以下の高揮発性溶剤である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水(沸点100℃);メタノール(沸点65℃)、エタノール(沸点78℃)、n−プロピルアルコール(沸点97℃)、i−プロピルアルコール(沸点82℃)、n−ブチルアルコール(沸点117℃)、i−ブチルアルコール(沸点108℃)、sec−ブチルアルコール(沸点100℃)、tert−ブチルアルコール(沸点83℃)等のアルコール;p−キシレン等の芳香族化合物;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、水とエタノールの混合溶剤が、金属ナノワイヤーの分散性の点で、好ましい。
このように、高揮発性溶剤を使用することにより、均一な厚みの分散膜を形成することができる。高揮発性の指標としては、一般に沸点が用いられるため、138℃以下の低沸点溶剤の使用が、本用途には効果的である。
前記溶剤としては、沸点が138℃以下の高揮発性溶剤である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水(沸点100℃);メタノール(沸点65℃)、エタノール(沸点78℃)、n−プロピルアルコール(沸点97℃)、i−プロピルアルコール(沸点82℃)、n−ブチルアルコール(沸点117℃)、i−ブチルアルコール(沸点108℃)、sec−ブチルアルコール(沸点100℃)、tert−ブチルアルコール(沸点83℃)等のアルコール;p−キシレン等の芳香族化合物;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、水とエタノールの混合溶剤が、金属ナノワイヤーの分散性の点で、好ましい。
このように、高揮発性溶剤を使用することにより、均一な厚みの分散膜を形成することができる。高揮発性の指標としては、一般に沸点が用いられるため、138℃以下の低沸点溶剤の使用が、本用途には効果的である。
−カーボンナノチューブ−
前記カーボンナノチューブとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、従来の合成法で合成されるものでもよく、また、市販のものであってもよい。
前記カーボンナノチューブの合成法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アーク放電法、レーザー蒸発法、熱CVD法、などが挙げられる。
前記カーボンナノチューブとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単層カーボンナノチューブ(SWNT)であってもよく、多層カーボンナノチューブ(MWNT)であってもよい。但し、前記単層カーボンナノチューブが好ましい。
前記カーボンナノチューブとしては、金属性と半導体性のカーボンナノチューブの混合物であってよく、また、また選択的に分離された半導体性カーボンナノチューブであってもよい。
前記カーボンナノチューブとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、従来の合成法で合成されるものでもよく、また、市販のものであってもよい。
前記カーボンナノチューブの合成法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アーク放電法、レーザー蒸発法、熱CVD法、などが挙げられる。
前記カーボンナノチューブとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単層カーボンナノチューブ(SWNT)であってもよく、多層カーボンナノチューブ(MWNT)であってもよい。但し、前記単層カーボンナノチューブが好ましい。
前記カーボンナノチューブとしては、金属性と半導体性のカーボンナノチューブの混合物であってよく、また、また選択的に分離された半導体性カーボンナノチューブであってもよい。
−−カーボンナノチューブネットワーク−−
前記カーボンナノチューブネットワークとは、複数のカーボンナノチューブが互いに網状に連結されて形成されたネットワーク構造を意味する。前記カーボンナノチューブネットワークは、後述する加圧処理を経ることにより形成される。
前記カーボンナノチューブネットワークとは、複数のカーボンナノチューブが互いに網状に連結されて形成されたネットワーク構造を意味する。前記カーボンナノチューブネットワークは、後述する加圧処理を経ることにより形成される。
−透明樹脂材料(バインダー)−
前記透明樹脂材料(バインダー)は、前記金属ナノワイヤー、及び任意に含まれる前記カーボンナノチューブを分散させるものである。
前記透明樹脂材料(バインダー)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、既知の透明な、天然高分子樹脂、合成高分子樹脂、などが挙げられ、熱可塑性樹脂であってもよく、また、熱、光、電子線、放射線で硬化する熱(光)硬化性樹脂であってもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、フッ化ビニリデン、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、などが挙げられる。
前記熱(光)硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、イソシアネート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケート等のシリコン樹脂、アジド基やジアジリン基などの感光基を主鎖及び側鎖の少なくともいずれかに導入したポリマー、などが挙げられる。
前記透明樹脂材料(バインダー)は、前記金属ナノワイヤー、及び任意に含まれる前記カーボンナノチューブを分散させるものである。
前記透明樹脂材料(バインダー)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、既知の透明な、天然高分子樹脂、合成高分子樹脂、などが挙げられ、熱可塑性樹脂であってもよく、また、熱、光、電子線、放射線で硬化する熱(光)硬化性樹脂であってもよい。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、フッ化ビニリデン、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、などが挙げられる。
前記熱(光)硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、イソシアネート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケート等のシリコン樹脂、アジド基やジアジリン基などの感光基を主鎖及び側鎖の少なくともいずれかに導入したポリマー、などが挙げられる。
−分散剤−
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルピロリドン(PVP);ポリエチレンイミン等のアミノ基含有化合物;スルホ基(スルホン酸塩含む)、スルホニル基、スルホンアミド基、カルボン酸基(カルボン酸塩含む)、アミド基、リン酸基(リン酸塩、リン酸エステル含む)、フォスフィノ基、シラノール基、エポキシ基、イソシアネート基、シアノ基、ビニル基、チオール基、カルビノール基等の官能基を有する化合物で金属に吸着可能なもの;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記分散剤を、前記金属ナノワイヤー又は任意に含まれるカーボンナノチューブの表面に吸着させてもよい。これにより、前記金属ナノワイヤー又は任意に含まれるカーボンナノチューブの分散性を向上させることができる。
前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルピロリドン(PVP);ポリエチレンイミン等のアミノ基含有化合物;スルホ基(スルホン酸塩含む)、スルホニル基、スルホンアミド基、カルボン酸基(カルボン酸塩含む)、アミド基、リン酸基(リン酸塩、リン酸エステル含む)、フォスフィノ基、シラノール基、エポキシ基、イソシアネート基、シアノ基、ビニル基、チオール基、カルビノール基等の官能基を有する化合物で金属に吸着可能なもの;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記分散剤を、前記金属ナノワイヤー又は任意に含まれるカーボンナノチューブの表面に吸着させてもよい。これにより、前記金属ナノワイヤー又は任意に含まれるカーボンナノチューブの分散性を向上させることができる。
また、前記分散剤を前記分散液に対して添加する場合は、最終的に得られる導電膜の導電性が劣化しない程度の添加量にすることが好ましい。これにより、前記分散剤を、導電膜の導電性が劣化しない程度の量で金属ナノワイヤー又は任意に含まれるカーボンナノチューブに吸着させることができる。
−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レベリング剤、界面活性剤、粘度調整剤、硬化促進触媒、可塑性、酸化防止剤や硫化防止剤等の安定剤、などが挙げられる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、レベリング剤、界面活性剤、粘度調整剤、硬化促進触媒、可塑性、酸化防止剤や硫化防止剤等の安定剤、などが挙げられる。
<<スプレーによる噴霧>>
−スプレー−
前記スプレーとしては、前記分散液を基材上に向けて噴霧可能なものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一流体ノズルであってもよく、気体とともに噴霧する二流体ノズルであってもよい。これらの中でも、噴霧する分散液の平均液滴径(液滴の平均粒径)をより小さくできる観点、及び、平均液滴径(液滴の平均粒径)を容易に調節できる観点から、二流体ノズルが好ましい。
前記二流体ノズルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開2010−199087号公報等に示される二流体ノズル、などが挙げられる。
−スプレー−
前記スプレーとしては、前記分散液を基材上に向けて噴霧可能なものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一流体ノズルであってもよく、気体とともに噴霧する二流体ノズルであってもよい。これらの中でも、噴霧する分散液の平均液滴径(液滴の平均粒径)をより小さくできる観点、及び、平均液滴径(液滴の平均粒径)を容易に調節できる観点から、二流体ノズルが好ましい。
前記二流体ノズルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特開2010−199087号公報等に示される二流体ノズル、などが挙げられる。
塗布方式としてスプレーによる噴霧を用いることで、曲面塗布が可能となる。
スピンコートやスリットダイコート等の従来のウェットコーティングの場合、塗布膜の面精度は被塗膜面(基材)の平滑性が寄与する。例えば、マイクロマシン(MEMS)などのnmあるいはumオーダーの構造体、サングラスあるいはメガネなどの曲面を有する構造体へのウェットコーティングが困難であった。しかしながら、スプレーによる噴霧の場合は、スプレーノズルから吐出した液滴の飛沫粒径を小さくすることができるため、被塗膜面(基材)に到達(着弾)した後に、液滴を速乾させることが可能である。その結果、被塗膜面(基材)の平滑性によらず、抵抗分布に優れた金属ナノワイヤー層を形成することができる。
スピンコートやスリットダイコート等の従来のウェットコーティングの場合、塗布膜の面精度は被塗膜面(基材)の平滑性が寄与する。例えば、マイクロマシン(MEMS)などのnmあるいはumオーダーの構造体、サングラスあるいはメガネなどの曲面を有する構造体へのウェットコーティングが困難であった。しかしながら、スプレーによる噴霧の場合は、スプレーノズルから吐出した液滴の飛沫粒径を小さくすることができるため、被塗膜面(基材)に到達(着弾)した後に、液滴を速乾させることが可能である。その結果、被塗膜面(基材)の平滑性によらず、抵抗分布に優れた金属ナノワイヤー層を形成することができる。
−平均液滴径(液滴の平均粒径)−
前記スプレーにより噴霧された分散液(液滴)の平均液滴径(液滴の平均粒径)としては、5μm〜50μmである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm〜40μmが好ましく、5μm〜30μmがより好ましい。
前記平均液滴径(液滴の平均粒径)が、5μm未満であると、金属ナノワイヤーがノズル詰まりを生じ、50μmを超えると、体積に対する表面積の比が小さくなり、液滴における溶剤の揮発の程度が十分でない。一方、前記平均液滴径(液滴の平均粒径)が前記好ましい範囲内、又は、前記より好ましい範囲内であると、揮発の程度及びノズル詰まり防止の観点で有利である。
前記平均液滴径(液滴の平均粒径)は、前記スプレーに用いるノズルの径の大きさや、前記スプレーに用いるノズル部に配したニードルの位置を調整することにより、調整することができる。
また、前記平均液滴径(液滴の平均粒径)は、日機装株式会社製スプレー粒子径分布測定装置「LDASA−3500A」を用い、レーザー回折法に基づいて測定することができる。
前記スプレーにより噴霧された分散液(液滴)の平均液滴径(液滴の平均粒径)としては、5μm〜50μmである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5μm〜40μmが好ましく、5μm〜30μmがより好ましい。
前記平均液滴径(液滴の平均粒径)が、5μm未満であると、金属ナノワイヤーがノズル詰まりを生じ、50μmを超えると、体積に対する表面積の比が小さくなり、液滴における溶剤の揮発の程度が十分でない。一方、前記平均液滴径(液滴の平均粒径)が前記好ましい範囲内、又は、前記より好ましい範囲内であると、揮発の程度及びノズル詰まり防止の観点で有利である。
前記平均液滴径(液滴の平均粒径)は、前記スプレーに用いるノズルの径の大きさや、前記スプレーに用いるノズル部に配したニードルの位置を調整することにより、調整することができる。
また、前記平均液滴径(液滴の平均粒径)は、日機装株式会社製スプレー粒子径分布測定装置「LDASA−3500A」を用い、レーザー回折法に基づいて測定することができる。
−液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間−
前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01秒間〜3秒間が好ましく、0.01秒間〜1秒間がより好ましい。
前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間が、0.01秒間未満であると、液滴における溶剤の揮発の程度が十分でないことがあり、0.5秒間秒間を超えると、噴霧圧が不充分あるいはスプレーノズルと基材との距離が不適当であるため必要な導電性が得られない。一方、前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間が、前記より好ましい範囲内であると、揮発の程度及び着滴安定性の観点で有利である。
前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間は、前記基材と前記スプレーとの距離、前記液滴の吐出速度、前記液滴の噴霧方向の前記基材の表面に対する角度、などを調整することにより、制御することができる。
前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.01秒間〜3秒間が好ましく、0.01秒間〜1秒間がより好ましい。
前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間が、0.01秒間未満であると、液滴における溶剤の揮発の程度が十分でないことがあり、0.5秒間秒間を超えると、噴霧圧が不充分あるいはスプレーノズルと基材との距離が不適当であるため必要な導電性が得られない。一方、前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間が、前記より好ましい範囲内であると、揮発の程度及び着滴安定性の観点で有利である。
前記液滴がスプレーから吐出されてから基材上に到達するまでの時間は、前記基材と前記スプレーとの距離、前記液滴の吐出速度、前記液滴の噴霧方向の前記基材の表面に対する角度、などを調整することにより、制御することができる。
−基材とスプレーとの距離−
前記基材と前記スプレーとの距離としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30mm〜150mmが好ましく、50mm〜120mmがより好ましい。
前記基材と前記スプレーとの距離が、30mm未満であると、液滴における溶剤の揮発の程度が十分でないことがあり、150mmを超えると、着滴不良により必要な導電性を得られないことがある。一方、前記基材と前記スプレーとの距離が、前記より好ましい範囲内であると、揮発の程度及び着滴安定性の観点で有利である。
前記基材と前記スプレーとの距離としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30mm〜150mmが好ましく、50mm〜120mmがより好ましい。
前記基材と前記スプレーとの距離が、30mm未満であると、液滴における溶剤の揮発の程度が十分でないことがあり、150mmを超えると、着滴不良により必要な導電性を得られないことがある。一方、前記基材と前記スプレーとの距離が、前記より好ましい範囲内であると、揮発の程度及び着滴安定性の観点で有利である。
−液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度−
前記液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5°〜50°が好ましく、10°〜40°がより好ましい。
前記液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度が、5°未満であると、広域に塗膜できないことがあり、50°を超えると、必要な導電性が得られないことがある。一方、前記液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度が、前記より好ましい範囲内であると、着滴安定性の観点で有利である。
前記液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5°〜50°が好ましく、10°〜40°がより好ましい。
前記液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度が、5°未満であると、広域に塗膜できないことがあり、50°を超えると、必要な導電性が得られないことがある。一方、前記液滴の噴霧方向の基材の表面に対する角度が、前記より好ましい範囲内であると、着滴安定性の観点で有利である。
<金属ナノワイヤー層形成工程>
前記金属ナノワイヤー層形成工程は、前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する工程である。
前記金属ナノワイヤー層形成工程は、前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する工程である。
<<乾燥>>
前記乾燥における加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃〜140℃が好ましく、80℃〜120℃がより好ましく、約120℃が特に好ましい。
前記乾燥における加熱温度が、60℃未満であると、乾燥に要する時間が長くなり作業性が悪化することがあり、140℃を超えると、基材のガラス転移温度(Tg)との兼ね合いで基材が歪曲することがある。一方、前記加熱温度が、前記より好ましい範囲内又は前記特に好ましい温度であると、金属ナノワイヤーのネットワーク形成の点で有利である。
前記乾燥における加熱時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1分間〜30分間が好ましく、2分間〜10分間がより好ましく、約5分間が特に好ましい。
前記乾燥における加熱時間が、1分間未満であると、溶媒を十分に除去することができないことがあり、30分間を超えると、作業性及び電極の生産性が悪化することがある。一方、前記加熱時間が、前記より好ましい範囲内又は前記特に好ましい時間であると、金属ナノワイヤーのネットワーク形成、作業性及び電極の生産性の向上の点で有利である。
前記乾燥における加熱温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60℃〜140℃が好ましく、80℃〜120℃がより好ましく、約120℃が特に好ましい。
前記乾燥における加熱温度が、60℃未満であると、乾燥に要する時間が長くなり作業性が悪化することがあり、140℃を超えると、基材のガラス転移温度(Tg)との兼ね合いで基材が歪曲することがある。一方、前記加熱温度が、前記より好ましい範囲内又は前記特に好ましい温度であると、金属ナノワイヤーのネットワーク形成の点で有利である。
前記乾燥における加熱時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1分間〜30分間が好ましく、2分間〜10分間がより好ましく、約5分間が特に好ましい。
前記乾燥における加熱時間が、1分間未満であると、溶媒を十分に除去することができないことがあり、30分間を超えると、作業性及び電極の生産性が悪化することがある。一方、前記加熱時間が、前記より好ましい範囲内又は前記特に好ましい時間であると、金属ナノワイヤーのネットワーク形成、作業性及び電極の生産性の向上の点で有利である。
<<金属ナノワイヤー層>>
前記金属ナノワイヤー層は、分散液を用いて形成され、該分散液は、前述した通りである。また、前記分散液に含まれ得る金属ナノワイヤー、溶剤、カーボンナノチューブ、透明樹脂材料(バインダー)、分散剤、その他の成分は、いずれも、分散液の説明で前述した通りである。
前記金属ナノワイヤー層は、分散液を用いて形成され、該分散液は、前述した通りである。また、前記分散液に含まれ得る金属ナノワイヤー、溶剤、カーボンナノチューブ、透明樹脂材料(バインダー)、分散剤、その他の成分は、いずれも、分散液の説明で前述した通りである。
前記金属ナノワイヤー層の抵抗値の標準偏差σとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20Ω/sq以下が好ましく、15Ω/sq以下がより好ましく、10Ω/sq以下が特に好ましい。
前記金属ナノワイヤー層の抵抗値の標準偏差σが20を超えると、抵抗値の均一性が低いため、電気回路として問題が生じることがある。例えば、前記金属ナノワイヤー層を備えるタッチパネルは、パネルの場所によってタッチ部位の検出精度に差が生じ、消費電力が増大するという問題があり、また、前記金属ナノワイヤー層を備える有機EL発光体基板は、輝度ムラや発熱が生じる。
前記金属ナノワイヤー層の抵抗値は、抵抗率計EC−80Pを用いて、測定プローブを金属ナノワイヤー層の表面に接触させて、MD方向(流れ方向)及びTD方向(流れに直角方向)に20mm毎に測定することができる。なお、通常、20点以上測定する。
前記金属ナノワイヤー層の抵抗値の標準偏差σが20を超えると、抵抗値の均一性が低いため、電気回路として問題が生じることがある。例えば、前記金属ナノワイヤー層を備えるタッチパネルは、パネルの場所によってタッチ部位の検出精度に差が生じ、消費電力が増大するという問題があり、また、前記金属ナノワイヤー層を備える有機EL発光体基板は、輝度ムラや発熱が生じる。
前記金属ナノワイヤー層の抵抗値は、抵抗率計EC−80Pを用いて、測定プローブを金属ナノワイヤー層の表面に接触させて、MD方向(流れ方向)及びTD方向(流れに直角方向)に20mm毎に測定することができる。なお、通常、20点以上測定する。
前記金属ナノワイヤー層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、分散膜のウェット厚として3μm〜20μmが好ましく、5μm〜15μmがより好ましい。
前記分散膜のウェット厚が、3μm未満であると、金属ナノワイヤー層の形成が困難になることがあり、20μmを超えると、得られる透明導電膜の表面抵抗の分布が不均一になることがある。一方、前記分散膜のウェット厚が、前記より好ましい範囲内であると、分散膜の良好な形成及び得られる透明導電膜の表面抵抗の分布の均一性の点で有利である。
前記分散膜のウェット厚が、3μm未満であると、金属ナノワイヤー層の形成が困難になることがあり、20μmを超えると、得られる透明導電膜の表面抵抗の分布が不均一になることがある。一方、前記分散膜のウェット厚が、前記より好ましい範囲内であると、分散膜の良好な形成及び得られる透明導電膜の表面抵抗の分布の均一性の点で有利である。
<パターニング工程>
前記パターニング工程は、前記基材上に形成された金属ナノワイヤー層をパターニングする工程である。
前記パターニングの手法としては、特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができ、例えば、マスクを使用したパターニング、レーザーによるパターニング、などが挙げられる。
これらの中でも、レーザーによるパターニングが、マスクを使用したパターニングよりも微細な加工が可能である点で、好ましい。
前記パターニング工程は、前記基材上に形成された金属ナノワイヤー層をパターニングする工程である。
前記パターニングの手法としては、特に制限はなく、目的に応じて、適宜選択することができ、例えば、マスクを使用したパターニング、レーザーによるパターニング、などが挙げられる。
これらの中でも、レーザーによるパターニングが、マスクを使用したパターニングよりも微細な加工が可能である点で、好ましい。
(電極)
本発明の電極は、本発明の製造方法により製造された電極であって、少なくとも、基材と、該基材上に形成された金属ナノワイヤー層とを有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
なお、前記基材及び前記金属ナノワイヤー層は、前述した通りである。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オーバーコート層、などが挙げられる。
本発明の電極は、本発明の製造方法により製造された電極であって、少なくとも、基材と、該基材上に形成された金属ナノワイヤー層とを有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
なお、前記基材及び前記金属ナノワイヤー層は、前述した通りである。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オーバーコート層、などが挙げられる。
(タッチパネル)
本発明のタッチパネルは、少なくとも、本発明の電極を有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
図1は、本発明の一実施形態に係るタッチパネルの模式図である。
図1において、タッチパネル100は、本発明の電極を有する画像表示部材1と、画像表示部材1上に形成された光透過性硬化樹脂層2と、光透過性硬化樹脂層2上に形成された光透過性カバー部材4と、光透過性硬化樹脂層2と光透過性カバー部材4との間に介装された遮光層3とを備える。
本発明のタッチパネルは、少なくとも、本発明の電極を有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
図1は、本発明の一実施形態に係るタッチパネルの模式図である。
図1において、タッチパネル100は、本発明の電極を有する画像表示部材1と、画像表示部材1上に形成された光透過性硬化樹脂層2と、光透過性硬化樹脂層2上に形成された光透過性カバー部材4と、光透過性硬化樹脂層2と光透過性カバー部材4との間に介装された遮光層3とを備える。
(有機EL基板)
本発明の有機EL基板は、少なくとも、本発明の電極を有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
図2は、本発明の一実施形態に係る有機EL基板の模式図である。
図2において、本発明の有機EL基板200は、ガラス等からなる基材11と、この基材11の表面に成膜された陽極12、陽極12の表面に成膜された有機発光層13と、有機発光層13の表面に成膜された陰極14と、これらの表面を封止するガラス製の封止材15と、封止材15の内側面に形成された乾燥剤膜16と、基材11と封止材15の周囲とを接着する接着剤17とを備える。ここで、基材11と陽極12とが、本発明の電極を構成する。
本発明の有機EL基板は、少なくとも、本発明の電極を有し、必要に応じて、その他の部材を有する。
図2は、本発明の一実施形態に係る有機EL基板の模式図である。
図2において、本発明の有機EL基板200は、ガラス等からなる基材11と、この基材11の表面に成膜された陽極12、陽極12の表面に成膜された有機発光層13と、有機発光層13の表面に成膜された陰極14と、これらの表面を封止するガラス製の封止材15と、封止材15の内側面に形成された乾燥剤膜16と、基材11と封止材15の周囲とを接着する接着剤17とを備える。ここで、基材11と陽極12とが、本発明の電極を構成する。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
(実施例1)
<銀ナノワイヤーインク(分散液)の調製>
下記の配合にて、銀ナノワイヤーインク(分散液)を作製した。
(1)金属ナノワイヤー:銀ナノワイヤー(Seashell Technology社製、AgNW−25、平均短軸径25nm(メーカー値)、平均長軸長23μm(メーカー値)):配合量0.500質量部
(2)バインダー:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(アルドリッチ社製、2%水溶液の20℃における粘度80cP〜120cP(文献値)):配合量0.125質量部
(3)溶剤:(i)水:配合量89.375質量部、(ii)エタノール:配合量10.000質量部
<銀ナノワイヤーインク(分散液)の調製>
下記の配合にて、銀ナノワイヤーインク(分散液)を作製した。
(1)金属ナノワイヤー:銀ナノワイヤー(Seashell Technology社製、AgNW−25、平均短軸径25nm(メーカー値)、平均長軸長23μm(メーカー値)):配合量0.500質量部
(2)バインダー:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(アルドリッチ社製、2%水溶液の20℃における粘度80cP〜120cP(文献値)):配合量0.125質量部
(3)溶剤:(i)水:配合量89.375質量部、(ii)エタノール:配合量10.000質量部
<銀ナノワイヤー透明導電膜の作製>
調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)を、2流体ノズル(エーシングテクノロジー社製)を用いたスプレー塗布法により、基材A−1(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」、厚み約100um)上に表1に記載のウェット厚みになるように塗工し、その後、クリーンオーブンにて100℃/60分間で乾燥して、透明導電膜を作製した。
なお、スプレー塗布法による塗工条件は、以下の通りであった。
(1)霧化圧:0.1MPa
(2)ノズル開度:0.8mm
(3)塗工速度:100mm/秒
(4)送りピッチ:2mm
(5)塗工回数:2回(1回の塗工時間:10秒間(但し、描画面積によって変動))
(6)平均液滴径(液滴の平均粒径):10μm
(7)基材Aとノズルとの距離:80mm
(8)液滴の噴霧方向の基材Aの表面に対する角度:90°
なお、上記「(6)平均液滴径(液滴の平均粒径)」は、レーザー回折式スプレー粒子径分布測定装置を用いて測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を指す。
調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)を、2流体ノズル(エーシングテクノロジー社製)を用いたスプレー塗布法により、基材A−1(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」、厚み約100um)上に表1に記載のウェット厚みになるように塗工し、その後、クリーンオーブンにて100℃/60分間で乾燥して、透明導電膜を作製した。
なお、スプレー塗布法による塗工条件は、以下の通りであった。
(1)霧化圧:0.1MPa
(2)ノズル開度:0.8mm
(3)塗工速度:100mm/秒
(4)送りピッチ:2mm
(5)塗工回数:2回(1回の塗工時間:10秒間(但し、描画面積によって変動))
(6)平均液滴径(液滴の平均粒径):10μm
(7)基材Aとノズルとの距離:80mm
(8)液滴の噴霧方向の基材Aの表面に対する角度:90°
なお、上記「(6)平均液滴径(液滴の平均粒径)」は、レーザー回折式スプレー粒子径分布測定装置を用いて測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を指す。
<基材の評価>
マイクロゲージ(ミツトヨ社製、商品名:「MDC−MX」)を用いて、基材A(シートサイズ:MD方向250mm、TD方向400mm)の厚みを20mm毎に測定した後、厚みの測定値から平均値Tave、最大値Tmax、最小値Tmin、ΔT=Tmax
−Tminを算出した。算出結果を表1に示す。
マイクロゲージ(ミツトヨ社製、商品名:「MDC−MX」)を用いて、基材A(シートサイズ:MD方向250mm、TD方向400mm)の厚みを20mm毎に測定した後、厚みの測定値から平均値Tave、最大値Tmax、最小値Tmin、ΔT=Tmax
−Tminを算出した。算出結果を表1に示す。
<抵抗値の測定>
銀ナノワイヤー透明導電膜の抵抗値を、以下のように測定した。銀ナノワイヤー透明導電膜表面に、手動式非破壊抵抗測定器(ナプソン株式会社製、EC−80P)の測定プローブを接触させて、透明導電膜(銀ナノワイヤー層)表面上の塗布有効領域(MD方向:200mm、TD方向:360mm)に対して、20mm毎に測定したのち測定値から平均値ave、面内分布σを算出した。算出結果を表1に示す。
<<面内分布σの評価>>
上述したように算出した抵抗値の面内分布σを4段階で評価した。評価結果を表1に示す。
◎:5Ω/sq未満
○:5Ω/sq以上、10Ω/sq未満
△:10Ω/sq以上、20Ω/sq未満
×:20Ω/sq以上
銀ナノワイヤー透明導電膜の抵抗値を、以下のように測定した。銀ナノワイヤー透明導電膜表面に、手動式非破壊抵抗測定器(ナプソン株式会社製、EC−80P)の測定プローブを接触させて、透明導電膜(銀ナノワイヤー層)表面上の塗布有効領域(MD方向:200mm、TD方向:360mm)に対して、20mm毎に測定したのち測定値から平均値ave、面内分布σを算出した。算出結果を表1に示す。
<<面内分布σの評価>>
上述したように算出した抵抗値の面内分布σを4段階で評価した。評価結果を表1に示す。
◎:5Ω/sq未満
○:5Ω/sq以上、10Ω/sq未満
△:10Ω/sq以上、20Ω/sq未満
×:20Ω/sq以上
(実施例2)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約180umの基材A−2(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約180umの基材A−2(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約300umの基材A−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約300umの基材A−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例4)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約500umの基材A−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約500umの基材A−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約100umの基材B−1(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、下記の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
<後処理>
基材全面にコロナ処理を施したのち、透明インク(サンユレック製RL−9262)を用いて、基材上へシルクスクリーン印刷(メッシュ#200)を行い、110℃30分間で乾燥させて基材全面に樹脂層を形成した。なお、この時の樹脂層の厚みは12μmであった。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約100umの基材B−1(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、下記の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
<後処理>
基材全面にコロナ処理を施したのち、透明インク(サンユレック製RL−9262)を用いて、基材上へシルクスクリーン印刷(メッシュ#200)を行い、110℃30分間で乾燥させて基材全面に樹脂層を形成した。なお、この時の樹脂層の厚みは12μmであった。
(実施例6)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約180umの基材B−2(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約180umの基材B−2(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例7)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約300umの基材B−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約300umの基材B−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例8)
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約500umの基材B−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、厚み約100umの基材A−1を用いる代わりに、厚み約500umの基材B−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例9)
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、水(沸点100℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、水(沸点100℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例10)
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、エタノール(沸点78℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、エタノール(沸点78℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例11)
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、p−キシレン(沸点138℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、p−キシレン(沸点138℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例1)
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、N,N−ジメチルホルムアミド(沸点153℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、N,N−ジメチルホルムアミド(沸点153℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例2)
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、銀ナノワイヤーインク(分散液)の溶剤として、水(沸点100℃)及びエタノール(沸点78℃)の混合液を用いる代わりに、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例3)
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから3μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから3μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例12)
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから5μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから5μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例13)
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから50μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから50μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例4)
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから60μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例4において、平均液滴径(液滴の平均粒径)が10μmから60μmになるように霧化圧を変えたこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例14)
実施例1において、実施例1に記載の配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が0.50質量%:希釈濃度が99.50質量%)を用いる代わりに、下記配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が1.0質量%:希釈濃度が99.00質量%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
<銀ナノワイヤーインクの配合>
(1)金属ナノワイヤー:銀ナノワイヤー(Seashell Technology社製、AgNW−25、平均短軸径25nm(メーカー値)、平均長軸長23μm(メーカー値)):配合量1.00質量部
(2)バインダー:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(アルドリッチ社製、2%水溶液の20℃における粘度80cP〜120cP(文献値)):配合量0.125質量部
(3)溶剤:(i)水:配合量88.875質量部、(ii)エタノール:配合量10.000質量部
実施例1において、実施例1に記載の配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が0.50質量%:希釈濃度が99.50質量%)を用いる代わりに、下記配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が1.0質量%:希釈濃度が99.00質量%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
<銀ナノワイヤーインクの配合>
(1)金属ナノワイヤー:銀ナノワイヤー(Seashell Technology社製、AgNW−25、平均短軸径25nm(メーカー値)、平均長軸長23μm(メーカー値)):配合量1.00質量部
(2)バインダー:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(アルドリッチ社製、2%水溶液の20℃における粘度80cP〜120cP(文献値)):配合量0.125質量部
(3)溶剤:(i)水:配合量88.875質量部、(ii)エタノール:配合量10.000質量部
(実施例15)
実施例1において、実施例1に記載の配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が0.50質量%:希釈濃度が99.50質量%)を用いる代わりに、下記配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が0.10質量%:希釈濃度が99.90質量%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
<銀ナノワイヤーインクの配合>
(1)金属ナノワイヤー:銀ナノワイヤー(Seashell Technology社製、AgNW−25、平均短軸径25nm(メーカー値)、平均長軸長23μm(メーカー値)):配合量0.10質量部
(2)バインダー:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(アルドリッチ社製、2%水溶液の20℃における粘度80cP〜120cP(文献値)):配合量0.125質量部
(3)溶剤:(i)水:配合量89.775質量部、(ii)エタノール:配合量10.000質量部
実施例1において、実施例1に記載の配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が0.50質量%:希釈濃度が99.50質量%)を用いる代わりに、下記配合の銀ナノワイヤーインク(銀ナノワイヤーの含有量が0.10質量%:希釈濃度が99.90質量%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
<銀ナノワイヤーインクの配合>
(1)金属ナノワイヤー:銀ナノワイヤー(Seashell Technology社製、AgNW−25、平均短軸径25nm(メーカー値)、平均長軸長23μm(メーカー値)):配合量0.10質量部
(2)バインダー:ヒドロキシプロピルメチルセルロース(アルドリッチ社製、2%水溶液の20℃における粘度80cP〜120cP(文献値)):配合量0.125質量部
(3)溶剤:(i)水:配合量89.775質量部、(ii)エタノール:配合量10.000質量部
(比較例5)
実施例1において、銀ナノワイヤーを用いる代わりに、銀ナノ粒子(星光PMC社製、商品名「T−YP808」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、銀ナノワイヤーを用いる代わりに、銀ナノ粒子(星光PMC社製、商品名「T−YP808」)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(実施例A)
実施例1において、銀ナノワイヤーを用いる代わりに、銅ナノワイヤー(NOVARIALS社製、社製、商品名「NovaWireCu01」、平均短軸径30nm(メーカー値))を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
実施例1において、銀ナノワイヤーを用いる代わりに、銅ナノワイヤー(NOVARIALS社製、社製、商品名「NovaWireCu01」、平均短軸径30nm(メーカー値))を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例6)
実施例4において、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)をスプレー塗布法により塗工する代わりに、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)を平盤スリットダイ(東レエンジニアリング社製)を用いた平盤スリットダイ塗布法により塗工したこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
なお、平盤スリットダイ塗布法による塗工条件は、以下の通りであった。
(1)スリットギャップ:100um
(2)塗工ギャップ:100um
(3)塗工厚み:20um
(4)塗工速度:100mm/秒
実施例4において、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)をスプレー塗布法により塗工する代わりに、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)を平盤スリットダイ(東レエンジニアリング社製)を用いた平盤スリットダイ塗布法により塗工したこと以外は、実施例4と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
なお、平盤スリットダイ塗布法による塗工条件は、以下の通りであった。
(1)スリットギャップ:100um
(2)塗工ギャップ:100um
(3)塗工厚み:20um
(4)塗工速度:100mm/秒
(比較例7)
比較例6において、厚み約500umの基材A−4を用いる代わりに、厚み約300umの基材B−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例6と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
比較例6において、厚み約500umの基材A−4を用いる代わりに、厚み約300umの基材B−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例6と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例8)
比較例6において、厚み約500umの基材A−4を用いる代わりに、厚み約500umの基材B−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例6と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
比較例6において、厚み約500umの基材A−4を用いる代わりに、厚み約500umの基材B−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例6と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例9)
実施例3において、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)をスプレー塗布法により塗工する代わりに、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)をワイヤーバー(番手10)を用いたワイヤーバー塗布法により塗工したこと以外は、実施例3と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、銀ナノワイヤーの目付量を約0.01g/m2とした。
実施例3において、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)をスプレー塗布法により塗工する代わりに、調製した銀ナノワイヤーインク(分散液)をワイヤーバー(番手10)を用いたワイヤーバー塗布法により塗工したこと以外は、実施例3と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、銀ナノワイヤーの目付量を約0.01g/m2とした。
(比較例10)
比較例9において、厚み約300umの基材A−3を用いる代わりに、厚み約500umの基材A−4を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
比較例9において、厚み約300umの基材A−3を用いる代わりに、厚み約500umの基材A−4を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例11)
比較例9において、厚み約300umの基材A−3を用いる代わりに、厚み約300umの基材B−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
比較例9において、厚み約300umの基材A−3を用いる代わりに、厚み約300umの基材B−3(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
(比較例12)
比較例9において、厚み約300umの基材A−3を用いる代わりに、厚み約500umの基材B−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
比較例9において、厚み約300umの基材A−3を用いる代わりに、厚み約500umの基材B−4(三菱ガス化学社製、商品名:「ユーピロンシートFE−2000」の基材に対して、前述の後処理を施したもの)を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、透明電極を作製し、作製した透明電極について、基材の評価、抵抗値の測定、及び面内分布σの評価を行った。評価結果を表1に示す。
表1から、基材上に分散液をスプレーにより噴霧する噴霧工程において、分散液の平均液滴径が5μm〜50μmであり、かつ、溶剤の沸点が138℃以下である実施例1〜16は、低抵抗な金属ナノワイヤー層(導電膜)を容易に形成することができ、且つ、厚みが不均一な(平滑性が低い)基材に対しても均一な厚みの金属ナノワイヤー層を形成することができることが分かる。
本発明の電極は、ノートパソコン、スマートフォン、タッチパネル、LED、液晶パネル等の電子機器に用いられているインジウムスズ酸化物(ITO)等の金属酸化物を用いた導電膜が形成された電極の代替物として、多岐に渡って適用可能であるが、特に、タッチパネル、有機EL基板に好適に用いることができる。
1 画像表示部材
2 光透過性硬化樹脂層
3 遮光層
4 光透過性カバー部材
11 基材
12 陽極
13 有機発光層
14 陰極
15 封止材
16 乾燥剤膜
17 接着剤
30 金属ナノワイヤー層
40 塗布層
50 基材
100 タッチパネル
200 有機EL基板
2 光透過性硬化樹脂層
3 遮光層
4 光透過性カバー部材
11 基材
12 陽極
13 有機発光層
14 陰極
15 封止材
16 乾燥剤膜
17 接着剤
30 金属ナノワイヤー層
40 塗布層
50 基材
100 タッチパネル
200 有機EL基板
Claims (11)
- 金属ナノワイヤーが溶剤に分散した分散液をスプレーにより基材に向かって噴霧する噴霧工程と、
前記基材上に形成された分散液からなる分散膜を乾燥して、前記基材上に金属ナノワイヤー層を形成する金属ナノワイヤー層形成工程とを含む電極の製造方法であって、
前記噴霧工程において噴霧された分散液の平均液滴径が5μm〜50μmであり、かつ、前記溶剤の沸点が138℃以下であることを特徴とする、電極の製造方法。 - 前記液滴が前記スプレーから吐出されてから前記基材上に到達するまでの時間が0.01秒間〜3秒間である、請求項1に記載の電極の製造方法。
- 前記分散液中における金属ナノワイヤー含有量が1質量%未満である、請求項1又は2に記載の電極の製造方法。
- 前記金属ナノワイヤー層の抵抗値の標準偏差が20以下である、請求項1から3のいずれかに記載の電極の製造方法。
- 前記噴霧工程の前において、前記基材は、厚みの最大値と最小値との差が38μm以上である、請求項1から4のいずれかに記載の電極の製造方法。
- 前記スプレーが2流体スプレーである、請求項1から5のいずれかに記載の電極の製造方法。
- 前記金属ナノワイヤーが銀ナノワイヤである、請求項1から6のいずれかに記載の電極の製造方法。
- 前記基材上に形成された金属ナノワイヤー層をパターニングするパターニング工程をさらに含む、請求項1から7のいずれかに記載の電極の製造方法。
- 請求項1から8のいずれかに記載の電極の製造方法により製造されたことを特徴とする、電極。
- 請求項9に記載の電極を備えることを特徴とする、タッチパネル。
- 請求項9に記載の電極を備えることを特徴とする、有機EL基板。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018166033A (ja) * | 2017-03-28 | 2018-10-25 | Dowaホールディングス株式会社 | 銀ナノワイヤインク及び透明導電膜の製造方法 |
JP2022160982A (ja) * | 2021-04-07 | 2022-10-20 | カンブリオス フィルム ソリューションズ(シアメン) コーポレーション | オンセルタッチディスプレイ及びその製造方法 |
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WO2009108306A1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-03 | Cambrios Technologies Corporation | Method and composition for screen printing of conductive features |
JP2012216535A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | 金属ナノワイヤー含有透明導電膜及びその塗布液 |
-
2014
- 2014-09-11 JP JP2014185517A patent/JP2016058319A/ja active Pending
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2015
- 2015-08-25 WO PCT/JP2015/004273 patent/WO2016038821A1/ja active Application Filing
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