JP2016170914A - 透明導電性シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の透明導電性シートは、透明基材と、上記透明基材の少なくとも一方の主面に形成された透明導電性膜とを備え、上記透明導電性膜は、導電性高分子と、粒子状の無機系バインダとを含み、上記導電性高分子は、上記無機系バインダの粒子の間に配置され、上記無機系バインダは、ポリシロキサンを含むことを特徴とする。
本発明の透明導電性シートの製造方法は、導電性高分子と、シラン化合物と、溶媒と、酸触媒とを含む透明導電性膜形成用塗布液を作製する工程と、上記透明導電性膜形成用塗布液を透明基材の上に塗布して加熱することにより、上記透明基材の上に透明導電性膜を形成する工程とを備えることを特徴とする。
上記導電性高分子としては、前述のポリチオフェン系化合物としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)と、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸とを含む混合物(PEDOT/PSS)を用いることができる。
上記透明導電性膜形成用塗布液を透明基材の上に塗布する方法としては、例えば、バーコート法、リバース法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ディッピング法、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法等の公知の塗布方法を用いることができる。
本発明の透明導電性シートの製造方法は、上記透明導電性膜上の導電パターンを形成する位置にレジスト膜を形成する工程と、導電性を失活させる不活性剤を用いて、上記レジスト膜をマスクとして、上記透明導電性膜の露出部の導電性を失活させる工程とを更に備えることができる。これにより、簡単且つ安価に高精度の導電パターンを透明基材の上に形成できる。
<透明導電性膜形成用塗布液の調製>
先ず、以下の成分を添加、混合して透明導電性膜形成用塗布液を調製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“クレビオスPH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.2質量%、溶媒:水):15.58部
(2)シラン化合物:アルコキシシラン(信越化学工業社製、商品名“X−40−2308”):1.45部
(3)酸触媒(リン酸):0.06部
(4)非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド):12.50部
(5)プロトン性極性溶媒(エチルアルコール):70.41部
次に、厚さ0.7mmの10cm角の無アルカリガラス(全光線透過率:91.2%)を基板として用い、基板の一方の主面の全面に上記透明導電性膜形成用塗布液をスピンコーティング法により塗布し、その後120℃で1時間加熱した。これにより、一方の主面に透明導電膜性膜が形成された実施例1の透明導電性シートを作製した。上記透明導電性膜の膜厚は、290nmであった。
作製した透明導電性シートの透明導電性膜の断面構造の観察を次にようにして行った。先ず、作製した透明導電性シートの透明導電性膜の上にエポキシ樹脂を塗布して包埋して、そのエポキシ樹脂面を機械研磨法にて整面した。その後、日本電子社製の断面試料作製装置“SM−09010”(商品名)を用いてイオンポリッシングにより断面を作製し、フラットミリング処理して断面観察用試料を得た。その断面観察用試料を日立製作所製の電界放射形走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、加速電圧:2.0kV、倍率:100000倍で観察して、二次・反射電子混成像を得た。その観察像を図2に示す。
以下の成分を添加、混合して透明導電性膜形成用塗布液を調製し、その透明導電性膜形成用塗布液を用い、透明導電性膜の膜厚を180nmとした以外は、実施例1と同様にして実施例2の透明導電性シートを作製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“クレビオスPH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.2質量%、溶媒:水):46.67部
(2)シラン化合物:メチルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名“KBM−13”):0.18部
(3)シラン化合物:テトラエトキシシラン(コルコート社製、商品名“エチルシリケート18”):1.06部
(4)酸触媒(0.35%塩酸):0.59部
(5)非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド):4.20部
(6)プロトン性極性溶媒(n−プロピルアルコール):26.13部
(7)プロトン性極性溶媒(水):21.17部
以下の成分を添加、混合して透明導電性膜形成用塗布液を調製し、その透明導電性膜形成用塗布液を用い、透明導電性膜の膜厚を180nmとした以外は、実施例1と同様にして実施例3の透明導電性シートを作製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“クレビオスPH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.2質量%、溶媒:水):46.47部
(2)シラン化合物:メチルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名“KBM−13”):0.18部
(3)シラン化合物:テトラエトキシシラン(コルコート社製、商品名“エチルシリケート18”):1.00部
(4)有機系バインダ(ポリエチレングリコール、分子量:500万):0.06部
(5)酸触媒(0.35%塩酸):0.59部
(6)非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド):4.20部
(7)プロトン性極性溶媒(n−プロピルアルコール):26.13部
(8)プロトン性極性溶媒(水):21.17部
以下の成分を添加、混合して透明導電性膜形成用塗布液を調製し、その透明導電性膜形成用塗布液を用い、透明導電性膜の膜厚を389nmとした以外は、実施例1と同様にして比較例1の透明導電性シートを作製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“クレビオスPH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.2質量%、溶媒:水):15.58部
(2)有機系バインダ(ポリエチレングリコール):0.44部
(3)非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド):12.50部
(4)プロトン性極性溶媒(エチルアルコール):71.48部
以下の成分を添加、混合して透明導電性膜形成用塗布液を調製し、その透明導電性膜形成用塗布液を用い、透明導電性膜の膜厚を389nmとした以外は、実施例1と同様にして比較例2の透明導電性シートを作製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“クレビオスPH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.2質量%、溶媒:水):15.58部
(2)コロイダルシリカ(日産化学工業社製、商品名“スノーテックO"、粒子径:15nm、固形分濃度:20質量%、溶媒:水):2.20部
(3)非プロトン性極性溶媒(ジメチルスルホキシド):12.50部
(4)プロトン性極性溶媒(エチルアルコール):69.72部
透明導電性シートの電気特性は、下記のように透明導電性シートの透明導電性膜の表面抵抗値を測定することで評価した。
透明導電性シートの光学特性は、下記のように透明導電性シートの全光線透過率を測定することで評価した。
透明導電性シートの物理特性は、下記のように透明導電性シートの透明導電性膜の鉛筆硬度を測定することで評価した。
透明導電性シートの耐湿熱性は、下記のように透明導電性シートの保存試験を行うことで評価した。
表面抵抗値の変化度=保存後の表面抵抗値/初期の表面抵抗値 (1)
先ず、透明導電性シートの透明導電性膜側の主面の中央部に5cm角の面積にスクリーン印刷法によりレジスト剤(ヘレウス社製、商品名“Clvious SET S”)を印刷し、その後100℃で5分間加熱した。これにより、透明導電性膜上にレジスト膜を形成した。
次に、透明導電性膜上にレジスト膜が形成された透明導電性シートを、塩素系不活性剤(ヘレウス社製、商品名“Clvious Etch”)を10%水溶液に調製した溶液に20分間浸漬した後、蒸留水で洗浄し、100℃で5分間加熱した。これにより、透明導電性膜の露出部の導電性を低下させた。
次に、上記透明導電性シートをトルエンに3分間浸漬し、レジスト膜を剥離した後、蒸留水で洗浄し、100℃で5分間乾燥した。
先ず、透明導電性シートの導電パターン形成面において、導電パターンが形成されている導電部の表面抵抗値を、三菱化学アナリテック社製の抵抗率測定計“Loresta−GP”(MCP−T610型)とLSPプローブを用いて測定した。また、透明導電性シートの導電パターン形成面において、導電パターンが形成されていない非導電部の表面抵抗値を、三菱化学アナリテック社製の抵抗率測定計“Hiresta−UP”(MCP−HT450型)とURSプローブを用いて測定した。ここでは、導電部と非導電部の表面抵抗値の差が、1×106Ω/スクエア以上である場合は、良好な電気的コントラストが得られていると評価する。
11 透明基材
21 ガラス基板
12、22 透明導電性膜
12a、22a バインダ粒子
12b、22b 導電性高分子
23 エポキシ樹脂層
Claims (10)
- 透明基材と、前記透明基材の少なくとも一方の主面に形成された透明導電性膜とを含む透明導電性シートであって、
前記透明導電性膜は、導電性高分子と、粒子状の無機系バインダとを含み、
前記導電性高分子は、前記無機系バインダの粒子の間に配置され、
前記無機系バインダは、ポリシロキサンを含むことを特徴とする透明導電性シート。 - 前記導電性高分子は、ポリチオフェン系化合物とポリスチレンスルホン酸とを含む請求項1に記載の透明導電性シート。
- 前記無機系バインダの粒子の長軸径が、10nm以上300nm以下である請求項1又は2に記載の透明導電性シート。
- 前記導電性高分子と前記無機系バインダとの体積比が、1:99〜70:30である請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明導電性シート。
- 前記透明導電性膜は、有機系バインダを更に含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明導電性シート。
- 前記透明基材は、プラスチック、ゴム、ガラス又はセラミックスからなる請求項1〜5のいずれか1項に記載の透明導電性シート。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明導電性シートの製造方法であって、
導電性高分子と、シラン化合物と、溶媒と、酸触媒とを含む透明導電性膜形成用塗布液を作製する工程と、
前記透明導電性膜形成用塗布液を透明基材の上に塗布して加熱することにより、前記透明基材の上に透明導電性膜を形成する工程とを含むことを特徴とする透明導電性シートの製造方法。 - 前記溶媒は、プロトン性極性溶媒と、非プロトン性極性溶媒とを含む請求項7に記載の透明導電性シートの製造方法。
- 前記導電性高分子は、ポリチオフェン系化合物とポリスチレンスルホン酸とを含む請求項7又は8に記載の透明導電性シートの製造方法。
- 前記シラン化合物は、アルコキシシランである請求項7〜9のいずれか1項に記載の透明導電性シートの製造方法。
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