JP3103681B2 - 透明導電性基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タッチパネル、液晶装
置又はエレクトロルミネセンス表示素子等における透明
電極等として用いられる透明導電性基板の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に透明導電膜は、インジウム−スズ
酸化物（ＩＴＯ）やスズ−アンチモン酸化物（ＡＴＯ）
等の酸化物をスパッタ法やＣＶＤ法によりガラス又はプ
ラスチックフィルム上に成膜して得られるが、これらの
方法は高価な装置を必要とし、生産性が低いため安価に
得ることは困難であり、また、大面積の膜を得るのに適
していない。

【０００３】そこで、従来これらの問題を解決するため
に、導電性の超微粉を含む透明導電インキを基材に印刷
し、硬化させて透明導電回路を形成する方法が用いられ
て来た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この透明導
電インキは、導電性超微粉をフィラーとし、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂等の樹脂をバイ
ンダーとし、その他に溶剤及び少量の分散剤等の添加剤
を含んでいる。そして、この透明導電インキをガラスや
プラスチックフィルム上に印刷した後、硬化（乾燥硬
化、熱硬化、紫外線硬化）させると、フィラーとしての
導電性超微粉がバインダーとしての樹脂により相互に接
触した状態で固定されて、導電性塗膜となる。したがっ
て、バインダーとして用いられる樹脂の量が多過ぎる
と、フィラー粒子間に樹脂が介在して粒子同志の接触を
妨害するため、塗膜の表面抵抗が増大する。一方、樹脂
の量が少ないと、フィラー粒子の接触は良好で塗膜の表
面抵抗は低下するが、粒子間に空隙が生じ、この空隙が
光の散乱因子となって、塗膜の光学特性である光の透過
率が低下し、塗膜のヘーズ値（くもりの度合）が増加す
ると同時に、膜強度や密着力が低下する。したがって、
バインダーとして用いる樹脂量には最適値が存在する
が、例えば、抵抗を重視すれば塗膜のヘーズ値が増大し
て光学的には不十分な膜となり、従来の印刷法では、塗
膜の表面抵抗と光学特性の双方を共に満足させることは
不可能であった。

【０００５】また、ＩＴＯ超微粒子を含むインキをガラ
ス等の基板に塗布した後、５００℃以上の高温で焼成す
ることにより透明導電膜を形成する方法も知られてい
る。しかしこの方法では、高温でＩＴＯ超微粒子同志が
緩やかに焼結するために、常温で行う上記印刷法に比べ
て膜の表面抵抗は著しく低下するが、基板部材としてポ
リエステル等のプラスチックフィルムを用いることはで
きず、また、ＩＴＯ超微粒子間に空隙が残るため、透明
導電膜の光学特性については印刷法と同様に問題があっ
た。

【０００６】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、表面抵抗が低く、かつ、光学特性の優れた透明
導電性基板の製造方法を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この透明導電性基板は、基材上に導電性酸化物超微
粉を含む膜厚０．５μｍ以下の一次コーティング層を形
成した後、この一次コーティング層上に透明導電インキ
を印刷又は塗布して乾燥した後、スチールロールによる
圧延処理を行い、その後、焼成することにより透明導電
膜を形成した後、この透明導電膜上にオーバーコート液
を塗布することによりオーバーコート層を形成せしめ、
次に上記オーバーコート液又は接着剤により上記オーバ
ーコート層を可視光線が透過する基板部材に対面させた
状態で上記基材と基板部材とをはり合わせた後、上記オ
ーバーコート層及び／又は接着剤を硬化せしめ、硬化
後、上記基材をはく離することにより上記基板部材上に
上記オーバーコート層と透明導電膜を転写させて、製造
される。

【０００８】本発明によれば、一次コーティング層は、
透明導電インキを基材に塗布するか、又は塗布後に不活
性ガス雰囲気中で熱処理して形成される。基材として
は、ガラス、セラミック、ポリイミド等の耐熱性プラス
チック、金属等が用いられ、基板部材としては、ポリエ
ステル又はポリエーテルサルフォン等のプラスチックフ
ィルム、ガラス等が用いられる。透明導電インキとして
は、インジウム−スズ酸化物又はスズ−アンチモン酸化
物等の酸化物系の超微粉を、溶剤又は樹脂を溶解した溶
剤に分散させた物が用いられる。スチールロールによる
圧延処理は、線圧力を５０kgf ／cm以上で行われ、オー
バーコート液又は接着剤としては、紫外線硬化性樹脂又
は熱硬化性樹脂が用いられる。焼成はまず大気中３００
℃以上で、次に不活性ガス中３００℃以上で行われる。
また、大気中４００℃以上の場合は、ポリイミドフィル
ムの耐熱性が劣るので、焼成はまず不活性ガス雰囲気中
で、インキのバインダーとして用いる樹脂を焼成した
後、空気中、次いで不活性ガス雰囲気中で行われる。

【０００９】

【作用】基材の面の平滑度は、本発明によって得られる
透明導電膜の表面の平滑度となる。したがって、基材に
は平滑な面を有するガラス、セラミック、ポリイミド等
の耐熱性プラスチック、金属等を用いるのが好ましい。
従来の印刷法では、印刷は２μｍ〜５μｍの膜厚をもっ
て行われるため、印刷部分と基材との間には２μｍ〜５
μｍの凹凸が生じるが、本発明方法では、平滑な基材を
用いることで凹凸を０．２μｍ以下に抑えることができ
る。基材の形状は、平面でも曲面でもよく、例えばフィ
ルム状、板状、ロール状等が用いられる。

【００１０】基材上及び一次コーティング層上への透明
導電インキの印刷には、スクリーン印刷法、グラビア印
刷法等が用いられ、基材上への透明導電インキの塗布に
は、ワイヤーバーコーティング法、ドクターブレードコ
ーティング法、ロールコーティング法等が用いられる。

【００１１】一次コーティング層を形成する透明導電イ
ンキは、フィラーとしての粒径０．１μｍ以下のＩＴ
Ｏ，ＡＴＯ等の導電性酸化物超微粉と、バインダーとし
てのアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂と、溶剤及び分散剤
等の添加剤とから成る。透明導電インキは、一次コーテ
ィング層を形成する透明導電インキと同様の構成でもよ
いし、バインダーとしての樹脂を用いない導電性超微粉
と溶剤及び分散剤等からなるインキであってもよい。

【００１２】一次コーティング層を基材上に形成する理
由は、一次コーティング層を形成することなく、本発明
の製造工程に従って透明導電膜を作成しようとすると、
最後の転写工程で、転写がうまく行われないからであ
る。その原因は、スチールロールによる圧延処理により
基材と透明導電膜が強く圧着され、更に、焼成されるた
め、基材と透明導電膜との界面の密着力が強くなるから
と推測される。そこで一次コーティング層を設ければ、
基材と透明導電膜との界面の密着力を弱めることができ
る。

【００１３】一次コーティング層を形成する透明導電イ
ンキでは、インキ中の樹脂が少ないと、スチールロール
による圧延処理工程で、一次コーティング層上に印刷又
は塗布される透明導電膜と同様に一次コーティング層
は、圧延されてち密化し、基材と一次コーティング層が
強く密着する。したがって、インキ中の樹脂の割合を多
目にすることで、基材と一次コーティング層との界面で
の酸化物粒子の密度を、低下させることが必要である。
一次コーティング層中の樹脂は、最終的には酸化除去さ
れるので、多少多くても抵抗に影響を与えない。一方、
一次コーティング層は、酸化物粒子が粗に詰まっている
ので、光学的にはよくない。そのため、一次コーティン
グ層の膜厚は、０．５μｍ以下が好ましい。

【００１４】また、一次コーティング層上へ透明導電膜
を印刷又は塗布するため、一次コーティング層の樹脂
は、透明導電膜用の透明導電インキの溶剤に対し、溶解
しないものを用いるか、又は不活性ガス雰囲気下の熱処
理で樹脂を炭素化して、耐溶剤性を持たせる必要があ
る。上述のように、一次コーティング層を形成する透明
導電インキは、樹脂を多目に入れるが、それに対し透明
導電膜用の透明導電インキでは、表面抵抗を小さくする
ためにフィラーを多量に入れる。このため、印刷又は塗
布により形成された透明導電膜は、ポーラスになる傾向
があり、導電膜中の空隙が光の散乱因子となって、透明
導電膜の光学特性を劣化させる。

【００１５】例えば、フィラーとしてＩＴＯ超微粉を用
いる場合は、ＩＴＯ超微粉をアクリル等の樹脂を溶解し
た溶剤に分散させて、一次コーティング層を形成する透
明導電インキとしたものを、基材上に印刷又は塗布して
から乾燥させ、膜厚が０．５μｍ以下の一次コーティン
グ層とする。アクリル系の樹脂を用いた場合であれば、
耐溶剤性が低いため、この一次コーティング層を窒素雰
囲気中４００℃で焼成し、樹脂を炭化して耐溶剤性を持
たせた後、その上に透明導電膜用の透明導電インキを印
刷又は塗布し乾燥する。

【００１６】次に、スチールロールによる圧延処理を行
い、粒子のち密化を進めて抵抗及び光学特性を改善す
る。透明導電膜は、バインダー樹脂が少ない又は含まな
いので、圧延処理によりち密化しやすい。一次コーティ
ング層は、バインダー樹脂又は炭化した樹脂が多く、ほ
とんどち密化しない。スチールロールによる圧延処理の
線圧力は、５０kgf ／cm以上、できれば１００kgf ／cm
以上がよい。圧延処理の線圧力は、高い方が膜特性は向
上するが、５００kgf ／cm以上になると、フィルム等が
ゆがむことがあるので好ましくない。

【００１７】スチールロールによる圧延処理後、大気中
で３００℃以上に加熱して、一次コーティング層中及び
透明導電膜中の樹脂及び少量残留している溶剤を、酸化
燃焼させる。更に、これを不活性ガス雰囲気中３００℃
以上で加熱し、ＩＴＯ微粒子間の焼結を進めると同時に
ＩＴＯに酸素欠損を導入して、膜の低抵抗化を行う。透
明導電膜の膜特性は、スチールロールによる圧延処理の
線圧力、ＩＴＯ膜の厚さにより決まるが、例えば、線圧
力１００kgf ／cm，４００℃の焼成では約２μｍ膜厚で
約５０Ω／□程度の抵抗値の膜が得られる。このように
して、例えば、ガラスやポリイミドフィルム上に低抵抗
のＩＴＯ透明導電膜を形成することができるが、スチー
ルロールによる圧延処理だけでは、形成されたＩＴＯ膜
には依然として粒子間に空隙が存在して光を散乱させる
ため、膜の光学特性にも問題があり、このままでは透明
導電膜として用いることはできない。

【００１８】そこで、基材上に一次コーティング層及び
透明導電膜を形成し、スチールロールによる圧延処理及
び焼成をした後、その上から樹脂と溶剤から成るオーバ
ーコート液でオーバーコートすると、膜中の空隙はオー
バーコート液中の樹脂で埋められて光の散乱が防止さ
れ、膜の光学特性が著しく改善される。例えば、このオ
ーバーコートにより光の透過率が、７８％〜８１％程度
から８０％〜８３％程度まで増加し、ヘーズ値はスチー
ルロールによる圧延処理、焼成後の５％〜１０％のもの
が５％〜２％程度まで低下する。オーバーコート液には
熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂を用いるが、膜によく
浸透して膜中の空隙を埋めるように、樹脂に溶剤を混ぜ
てオーバーコート液の粘度を低下させることが好まし
い。

【００１９】このように、オーバーコートにより透明導
電膜の光学特性は著しく改善されるが、逆にその表面抵
抗は犠牲になるため、次に述べる転写法によりその問題
を解決した。すなわち、基材上に印刷又は塗布されオー
バーコートされた透明導電膜を、オーバーコート液及び
／又は接着剤で基板部材とはり合わせた後、オーバーコ
ート層、接着剤層を硬化させる。接着剤には熱硬化性樹
脂又は紫外線硬化性樹脂を用い、基板部材は可視光線を
透過するポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフ
ォン（ＰＥＳ）等のプラスチックやガラス等を用いる。

【００２０】基材と基板部材とのはり合わせは、基材の
オーバーコート層上又は基板部材上に接着剤又はオーバ
ーコート液を塗布した後、スチールロール又はゴムロー
ル等で１〜３kgf ／cm程度の線圧力を掛けながら行う。
基材と基板部材をはり合わせた後の接着剤層及びオーバ
ーコート層の硬化は、熱硬化性樹脂を用いた場合は加熱
により行うが、紫外線硬化樹脂を用いた場合には、基材
又は基板部材側から紫外線照射を行うため、基材又は基
板部材のいずれか一方は、紫外線を透過する材質のもの
でなければならない。以上は、オーバーコート層と接着
剤を一緒に硬化させる場合であるが、これらを別々に硬
化させることもできるのは、いうまでもない。即ち、オ
ーバーコート層を硬化させた後、接着剤を用いてはり合
わせ、その接着剤を硬化させる方法である。

【００２１】このようにして、基材と基板部材をはり合
わせ硬化させた後、基材をはく離すると透明導電膜は基
板部材上へ転写される。このとき、基材が中間にあるオ
ーバーコート層に基板部材よりも強力に密着している
と、基材はく離の際にオーバーコート層の一部又は全部
が、基材上に残り転写が完全に行われないので、基板部
材がプラスチックの場合には、コロナ放電処理、プライ
マー処理、短波長紫外線照射処理等を行い、基板部材と
オーバーコート層との密着力向上処理を行うことが望ま
しい。基板部材としてガラスを用いる場合も、同様にシ
リコンカップリング処理等の密着力向上処理を行うこと
が好ましい。基板部材とオーバーコート層との密着力向
上処理を行う代りに、基板部材とオーバーコート層が強
力に接着するような接着剤を用いることもできる。例え
ば、基板部材としてガラスを用い、接着剤に紫外線硬化
性樹脂を用いる場合、接着剤にシリコーン系のモノマー
を少量添加することにより、ガラスとの密着力を向上さ
せることができる。

【００２２】基板部材に転写された透明導電膜は、オー
バーコートによりその光学特性が著しく改善され、ま
た、転写により導電性超微粒子の導電面が表面に現れる
ため、膜の表面抵抗も転写前と変わらない。こうして、
光学特性と抵抗特性の双方を満足する透明導電性基板が
得られる。

【００２３】

【実施例】実施例１ フィラーとして粒径０．０３μｍのＩＴＯ超微粉、バイ
ンダーとしてアクリル樹脂を用いた一次コーティング用
インキ１（表１参照）を線径０．０７５ｍｍのワイヤー
バーで、基材としてのポリイミドフィルム（東レ−デュ
ポン（株）製カプトン３００ＫＢ，厚さ７５μｍ）上に
塗布後、遠赤外線加熱により乾燥し、厚さ約０．３μｍ
の膜を形成した。この膜を、窒素雰囲気下、４００℃で
１０分間熱処理し、アクリル樹脂を炭化させ、一次コー
ティング層を形成した。この一次コーティング層上に、
粒径０．０３μｍのＩＴＯ超微粉を有機溶剤に分散させ
た透明導電インキであるＩＴＯ分散液（東北化工（株）
製ＤＸ−１０１）を、線径０．０７５ｍｍのワイヤーバ
ーで塗布し、乾燥した。

【００２４】透明導電インキを塗布、乾燥した透明導電
膜を、ハードクロムメッキした直径１５０ｍｍのスチー
ルロールを２本用い、線圧力１００kgf ／cmで圧延処理
した。次に、これを大気中にて４００℃で３０分間加熱
した後、窒素ガス雰囲気中にて４００℃で２５分間焼成
し、透明導電膜を形成した。次に、この透明導電膜上を
紫外線硬化性樹脂が含まれるオーバーコート液１（表１
参照）で線径０．３mmのワイヤーバーによりオーバーコ
ートし、室温で５分間、５０℃で１０分間それぞれ乾燥
した。こうして透明導電膜とオーバーコート層の形成さ
れた基材を、基板部材としてのＰＥＴフィルム（帝人
（株）製テトロンＨＰ−７，プライマー処理品）とはり
合わせた。

【００２５】はり合わせは、スチールロールを用い、線
圧力２kgf ／cmで行った。はり合わせ後、メタルハライ
ドランプを用い照度１５０mw／cm² ，硬化時間１５秒で
紫外線硬化させ、基板部材としてのプライマー処理され
たＰＥＴフィルムを接着させた後、基材をはく離して基
板部材上にＩＴＯ透明導電膜を転写して、透明導電性基
板を製造した。紫外線照射装置としては、アイグラフイ
ック（株）製のメタルハライドランプＭ０１−Ｌ２１
２，照射器（ロールドミラー型）ＵＥ０１１−２０１
Ｃ，電源装置ＵＢ０１．５１−３Ａ／ＢＭ−Ｅ２及び熱
線カットフィルターを用いた。

【００２６】転写によって得られた透明導電基板の光線
透過率、ヘーズ値及び表面抵抗をそれぞれ測定した。そ
の結果は表２に示されている。また、この透明導電基板
の表面あらさを測定したところ、表面の凹凸は０．２μ
ｍ以下であった。なお、これらの測定を行うに際して、
透明導電基板及び透明導電膜の光線透過率とヘーズ値
は、基材あるいは基板部材であるＰＥＴフィルムと一緒
にスガ試験機械（株）製の直読ヘーズコンピュータＨＧ
Ｍ−ＺＤＰにより、また、表面抵抗は、三菱油化（株）
製のロ−レスタＭＣＰ−Ｔ４００により、それぞれ測定
した。透明導電性基板及び透明導電膜の表面粗さは、東
京精密（株）製の表面粗さ測定機サーフコム９００Ａを
用いて測定した。なお、本実施例と比較例として用いた
従来の透明導電性基板の構成を図１（ａ），（ｂ）に示
した。

【００２７】実施例２ スチールロールによる圧延処理のときの線圧力は２００
kgf ／cmで、この線圧力以外はすべて実施例１と同じで
ある。実施例３ スチールロールによる圧延処理のときの線圧力は３００
kgf ／cmで、この線圧力以外はすべて実施例１と同じで
ある。

【００２８】実施例４ 透明導電膜の焼成条件は窒素ガス雰囲気中にて５００℃
で１５分間、次に大気中にて４００℃で３０分間、続い
て窒素ガス雰囲気中にて４００℃で２５分間であり、こ
の透明導電膜の焼成条件以外はすべて実施例１と同じで
ある。実施例５ スチールロールによる圧延処理のときの線圧力は２００
kgf ／cmで、この線圧力以外はすべて実施例４と同じで
ある。実施例６ スチールロールによる圧延処理のときの線圧力は３００
kgf ／cmで、この線圧力以外はすべて実施例４と同じで
ある。

【００２９】実施例７ フィラーとして粒径０．０３μｍのＩＴＯ超微粉を、バ
インダーとしてシアノエチルセルロースを用いた一次コ
ーティング用インキ２（表１参照）を、線径が０．０７
５ｍｍのワイヤーバーで、基材としてのポリイミドフィ
ルム上に塗布、乾燥して、膜厚約０．３μｍの一次コー
ティング層を形成した。これ以降の処理、工程等は、す
べて実施例１と同じである。実施例８ 基板部材として、シリコンプライマー（日本ユニカ
（株）製シリコンプライマーＡＰ−１３３）を塗布・乾
燥処理したガラス板（旭硝子（株）製ソーダライムＡ
Ｓ，厚さ１ｍｍ）を用いた以外は、すべて実施例１と同
じである。比較例 基材に一次コーティング層を形成しない点以外は、すべ
て実施例１と同じである。

【００３０】表１（一次コーティング用インキ及びオー
バーコート液の組成）

【表１】

【００３１】表２（転写法で得られる透明導電性基板の
膜特性）

【表２】

【００３２】

【発明の効果】上述のごとく本発明によれば、印刷法に
より形成される従来の透明導電膜の表面抵抗を損なうこ
となく、光学特性の著しく向上した透明導電性基板を製
造することができる。また、透明導電膜の平滑度も著し
く向上するため、液晶装置等のごとく表面の平滑性を要
求される用途にも適した透明導電性基板を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明による透明導電性基板の一実施例
の構成図である。 （ｂ）従来の透明導電性基板の構成図である。

【図２】本発明による透明導電性基板の透明導電膜の詳
細図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−204542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1089（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−36314（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−290633（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 13/00 H01B 5/14 H05K 3/20

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材に導電性酸化物超微粉を含む膜厚
   ０．５μｍ以下の一次コーティング層を形成した後、該
   一次コーティング層上に透明導電インキを印刷又は塗布
   して乾燥し、次にスチールロールによる圧延処理を行
   い、その後、焼成することにより透明導電膜を形成した
   後、該透明導電膜上にオーバーコート液を塗布すること
   によりオーバーコート層を形成せしめ、次に上記オーバ
   ーコート液又は接着剤により上記オーバーコート層を可
   視光線が透過する基板部材に対面させた状態で上記基材
   と該基板部材とをはり合わせた後、上記オーバーコート
   層及び／又は接着剤を硬化せしめ、硬化後、上記基材を
   はく離することにより、上記基板部材上に上記オーバー
   コート層と透明導電膜を転写するようにした透明導電性
   基板の製造方法。
2. 【請求項２】 一次コーティング層が透明導電インキを
   塗布するか、又は塗布後に不活性ガス雰囲気中で熱処理
   して形成される請求項１に記載の透明導電性基板の製造
   方法。
3. 【請求項３】 基材がガラス、セラミック、ポリイミド
   等の耐熱性プラスチック、金属板である請求項１に記載
   の透明導電性基板の製造方法。
4. 【請求項４】 基板部材がポリエステル等の透明プラス
   チック、ガラスである請求項１に記載の透明導電性基板
   の製造方法。
5. 【請求項５】 透明導電インクが酸化物系超微粉を溶剤
   又は樹脂を溶解した溶剤に分散せしめてなる請求項１に
   記載の透明導電性基板の製造方法。
6. 【請求項６】 酸化物系超微粉がインジウム−スズ酸化
   物又はスズ−アンチモン酸化物の超微粉である請求項５
   に記載の透明導電性基板の製造方法。
7. 【請求項７】 オーバーコート液及び接着剤が紫外線硬
   化性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項１に記載の透明
   導電性基板の製造方法。
8. 【請求項８】 焼成が、まず大気中３００℃〜４５０
   ℃、次に不活性ガス雰囲気中にて３００℃〜４５０℃で
   行われるようにした請求項１に記載の透明導電性基板の
   製造方法。
9. 【請求項９】 焼成が、まず不活性ガス雰囲気中で４５
   ０℃以上、次に大気中で３００℃〜４５０℃、最後に不
   活性ガス雰囲気中で３００℃〜４５０℃で行われるよう
   にした請求項１に記載の透明導電性基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 スチールロールによる圧延処理は、線
    圧力５０kgf ／cm以上で行われるようにした請求項１に
    記載の透明導電性基板の製造方法。