JP7039392B2 - メッシュ電極材料 - Google Patents
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Description
本開示は、メッシュ電極材料に関する。
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子や有機太陽電池は、光が透過するメッシュ電極の表面に形成された、発光層や正孔輸送層等の機能性有機層を有している。このような素子のメッシュ電極には、低い抵抗と、高い光線透過率が求められている。さらに、薄膜である機能性有機層を形成するために、メッシュ電極には表面の平滑性も求められている。
例えば、有機ＥＬ素子のメッシュ電極として、透明フィルム基材の表面に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる電極パターンを形成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
また、ＩＴＯを用いない有機ＥＬ素子のメッシュ電極も検討されている（例えば、特許文献２を参照。）。
しかしながら、ＩＴＯを用いたメッシュ電極の場合、シート抵抗を２０Ω／□以下にすることが困難であり、発光効率や発電効率が低く、発熱し易いうえ、大面積化できないという問題がある。また、折り曲げに弱く、断線しやすいという問題もある。
また、シート抵抗を向上するために透明基材フィルムの表面に金属蒸着膜やペーストによりメッシュ形状に補助配線を形成し、その上から全面にＩＴＯを形成することも考えられるが、このような場合でもシート抵抗を１０Ω／□以下にすることは困難である。さらに、金属蒸着膜やペーストが存在することにより凹凸ができるため、表面粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以上となってしまい、十分な平坦性を実現できない。また、折り曲げに弱く、断線しやすいという問題もある。
また、このようなメッシュ電極はいずれも、ＩＴＯの膜厚が５０ｎｍ～１０００ｎｍであるため、光の干渉が生じて光線透過率の波長依存性が大きくなるので、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子や有機太陽電池を作る際の光学設計が困難になるという課題もある。さらに、メッシュ電極の表面に塗布方式で機能性有機層を成膜する際には、メッシュ電極の表面の濡れ性を高くする必要がある。従来のメッシュ電極においても、紫外線（ＵＶ）／オゾン洗浄により、表面の濡れ性を高くすることは可能である。しかし、１０分以上のＵＶ／オゾン洗浄が必要であり、大量生産をする際のボトルネックとなっている。
本開示の課題は、電気的、光学的及び形態的な特性が優れていると共に、機能性有機層の形成が容易なメッシュ電極材料を実現できるようにすることである。
本開示のメッシュ電極材料の一態様は、線幅が４μｍ以上で面内の配線密度が１５％以下である、パターン化された金属箔からなる導体層と、導体層の周囲に設けられた透明樹脂層とを備え、透明樹脂層の波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける光線透過率の平均値が８０％以上であり、第１の面において、導体層の表面は透明樹脂層から露出し、且つ導体層の表面と、透明樹脂層の表面とは、連続した平坦面を形成し、表面の濡れ性が２８ｍＮ／ｍ以上である。
メッシュ電極材料の一態様において、波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける光線透過率の波長依存性指数は５以下とすることができる。
メッシュ電極材料の一態様において、金属箔は、厚さが６μｍ以上、３０μｍ以下のアルミニウム箔とすることができる。
メッシュ電極材料の一態様において、導体層におけるパターンは、線幅が２００μｍ以下とすることができる。
メッシュ電極材料の一態様において、透明樹脂層は、厚さが２０μｍ以上、３００μｍ以下とすることができる。
メッシュ電極材料の一態様において、第１の層における表面粗さは、１０ｎｍ以下であることが好ましい。
メッシュ電極材料の一態様において、透明樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、ポリ塩化ビニル、及びシリコーン樹脂のうちの１種又は２種以上とすることができる。
メッシュ電極材料の一態様において、第１の面と反対側の第２の面において、導体層の表面は透明樹脂層から露出していてもよく、第１の面と反対側の第２の面において、導体層の表面は透明樹脂層に覆われていてもよい。
メッシュ電極材料製造方法の一態様は、支持フィルムの表面に貼付された金属箔をパターニングして、線幅が４μｍ以上で、面内の密度が１５％以下であるパターン化された導体層を形成する工程と、パターン化された導体層の表面に透明樹脂を塗工して透明樹脂層を形成する工程と、支持フィルムを除去する工程とを備え、透明樹脂層の波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける平均の光線透過率が８０％以上であり、支持フィルムを除去した後の表面における濡れ性が２８ｍＮ／ｍ以上である。
本開示のメッシュ電極材料によれば、電気的、光学的及び形態的な特性が優れていると共に、機能性有機層の形成が容易となる。
本実施形態のメッシュ電極材料１００は、図１及び図２に示すように、パターン化された金属箔からなる導体層１０１と、導体層１０１の周囲に設けられた透明樹脂層１０２とを備えている。
＜導体層＞
本実施形態の導体層１０１は、所定形状にパターン化された金属箔からなる。金属箔からなる導体層１０１は、金属蒸着膜等からなる導体層と異なり、折り曲げても断線しにくいために、十分なフレキシブル性を実現することができる。導体層１０１は有機ＥＬ素子の発光層等の機能性有機層と当接する。
本実施形態の導体層１０１は、所定形状にパターン化された金属箔からなる。金属箔からなる導体層１０１は、金属蒸着膜等からなる導体層と異なり、折り曲げても断線しにくいために、十分なフレキシブル性を実現することができる。導体層１０１は有機ＥＬ素子の発光層等の機能性有機層と当接する。
導体層１０１として用いる金属箔は特に限定されず、例えばアルミニウム箔、銅箔、金箔、又は銀箔等とすることができる。中でも、軽量で、深部の酸化が生じにくく、且つ光反射性が高いアルミニウム箔が好ましい。
導体層１０１のパターンは、メッシュ電極材料１００に必要な特性に応じて設計することができる。例えば、格子状、網目状、螺旋状、縞状、蛇行形状、及びその他の不定形状等、有機ＥＬ素子の電極として採用されている既知の表電極パターンを採用することができる。
導体層１０１の厚さは特に限定されないが、フレキシブル性を確保する観点及び表面抵抗を低減する観点から好ましくは６μｍ以上である。また、光透過率を向上させる観点から、好ましくは３０μｍ以下である。
導体層１０１の線幅は、表面抵抗を低減する観点から４μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。また、意匠性の観点から好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１７０μｍである。光透過性を確保する観点から、第１の面１１１における単位面積当たりの導体層の配線密度は１５％以下である。電極として機能すれば、配線密度は低くてもよいが、好ましくは５％以上である。
＜透明樹脂層＞
透明樹脂層１０２は、パターン化された導体層１０１の開口部を埋めるように、導体層１０１の周囲に設けられている。少なくとも第１の面１１１において、透明樹脂層１０２は導体層１０１を覆っておらず、導体層１０１の表面が露出している。
透明樹脂層１０２は、パターン化された導体層１０１の開口部を埋めるように、導体層１０１の周囲に設けられている。少なくとも第１の面１１１において、透明樹脂層１０２は導体層１０１を覆っておらず、導体層１０１の表面が露出している。
少なくとも第１の面１１１において、導体層１０１の表面と、透明樹脂層１０２の表面とは、連続した平坦面を形成している。具体的には、導体層１０１の表面と、透明樹脂層１０２の表面とが、その境界部分に段差が無い連続面となっていると共に、第１の面１１１全体として平坦面になっている。第１の面１１１がこのような連続した平坦面となっているため、本実施形態のメッシュ電極材料１００の表面には、均一な機能性有機層を成膜することができる。なお、第１の面１１１は、機能性有機層の全面と密着すればよいが、導体層１０１の表面と、透明樹脂層１０２の表面との境界におけるレベルの差は、好ましくは３００ｎｍ以下である。メッシュ電極１００の機能性有機層を形成する面の表面粗さは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下である。この表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａを、観察された表面全体に対して適用できるように三次元に拡張して算出した値であり、例えば、実施例において示す方法により測定することができる。
透明樹脂層１０２は、メッシュ電極材料１００の波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の平均値が６８％以上、好ましくは７０％以上となるようにする。例えば、透明樹脂層１０２の部分の光透過率を８０％以上、メッシュ電極材料１００における透明樹脂層１０２の面積割合を８５％以上（配線密度が１５％以下）とすることにより、メッシュ電極材料１００の光透過率を６８％（透明樹脂層の光透過率×透明樹脂層の面積割合：８０％×０．８５）以上とすることができる。メッシュ電極材料１００の光透過率をこのような値とすることにより、発光効率や発電効率を向上させることができる。また、特定波長の光が減衰しないようにする観点から、メッシュ電極材料１００の波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の波長依存性が、好ましくは５以下、より好ましくは４以下となるようにする。なお、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の波長依存性とは、この波長範囲における光透過率の最大値と最小値との差である。メッシュ電極材料１００の光透過率の平均値及び波長依存性は、例えば実施例において示す方法により測定することができる。
メッシュ電極材料１００の波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の平均値の上限は、配線密度を確保して表面抵抗を低減する観点から、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下である。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の波長依存性の下限は、理論的には０であるが、実現の可能性という観点からは、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．３以上である。
ＵＶ／オゾン洗浄の時間を短くしても均一な機能性有機層を形成できるようにする観点から、メッシュ電極１００の機能性有機層を形成する面（第１の面）における濡れ性は２８ｍＮ／ｍ以上であり、３０ｍＮ／ｍ以上が好ましく、３２ｍＮ／ｍ以上がより好ましい。成膜性の観点による濡れ性の上限は無いが、樹脂材料の場合８０ｍＮ／ｍ程度が上限となる。メッシュ電極１００の表面の濡れ性は、例えば実施例において示す方法により測定することができる。
メッシュ電極１００の表面における濡れ性をこのような値とすることにより、機能性有機層を成膜する前のＵＶ／オゾン洗浄の時間を１分又はそれ以下にしても、良好な機能性有機層を成膜することが可能となる。
以上の特性を満たすことができれば透明樹脂層１０２の組成は限定されない。例えば、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）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、エポキシ、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びシリコーン樹脂等を用いることができる。これらの樹脂は単独又は２種以上を混合して用いることができる。
透明樹脂層１０２は一層であっても複数の層であってもよい。透明樹脂層１０２を屈折率が異なる複数の層とすることにより、光の拡散を制御し、全反射を少なくして、光取り出し効率を向上させることができる。
図２に示すように、第１の面１１１と反対側の第２の面１１２においても導体層１０１が透明樹脂層１０２に覆われていない場合は、給電箇所の自由度が大きくなるという利点が得られる。しかし、図３に示すように、第２の面１１２においては、透明樹脂層１０２が導体層１０１を覆っていてもよい。また、第２の面１１２は光取り出しの観点からは平坦面であることが好ましいが、凹凸が存在していてもよい。例えば、図４に示すように、導体層１０１のパターンに対応した凹凸が第２の面１１２に存在している構成とすることができる。
透明樹脂層１０２の厚さは、第２の面１１２においても導体層１０１が露出するようにする場合には、導体層１０１の厚さと同じ厚さとなる。第２の面において導体層１０１を覆うようにする場合には、導体層１０１の厚さにもよるが、膜厚の制御の観点から好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは２０μｍ以上とすることができる。また、フレキシブル性の観点及び光透過性の観点から好ましくは３００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは６０μｍ以下とすることができる。また、透明樹脂層１０２の厚さを、導体層１０１の厚さよりも薄くすることもできる。
図５に示すように、第２の面１１２側に透明支持体１０５を貼り合わせることもできる。透明支持体１０５を貼り合わせることにより、メッシュ電極材料１００の強度を高くすることができる。透明支持体１０５は、特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）及びガラス等とすることができる。透明支持体は、反射防止機能を有する層とすることもできる。
また、図６に示すように、第２の面１１２側に、導体層１０１を隠すように黒色の保護層１０６を設けることもできる。導体層１０１の裏面に、黒色の保護層１０６を設けることにより、本実施形態のメッシュ電極材料を用いた素子を表面側から見たときに導体層１０１のパターンが見えにくくなり、意匠性が向上する。なお、透明支持体１０５と保護層１０６との両方を設けることもできる。
保護層１０６は、例えば後述のエッチング工程で使用するドライフィルムレジストに黒色のものを使用し、露光、現像して残ったドライフィルムレジストをエッチング後に剥離せずにそのまま使用することで形成できる。
なお、第２の面１１２側に透明支持体１０５や保護層１０６を設ける場合には、これらの層が形成された状態においてメッシュ電極材料１００の光透過率及びその波長依存性が所定の値となるようにすればよい。
メッシュ電極材料１００が以上のような構成を備えることにより、従来の電極材料よりも機能性有機層の形成が容易であり、電気的及び形態的な特性も向上させることができる。
＜製造方法＞
本実施形態のメッシュ電極材料１００は、例えば以下のようにして形成することができる。
本実施形態のメッシュ電極材料１００は、例えば以下のようにして形成することができる。
まず、図７Ａに示すように、表面が平滑で、樹脂及び金属に対して難付着性を有する基材１５１に、導体層となる金属箔１５２を積層する。難付着性を有する基材とは、樹脂や金属が接触しても容易に引き離し可能な性能を有する基材をいう。基材はそのものが難付着性を有している材料により形成することも、表面に難付着性のコート層が設けられているものとすることもできる。例えば、基材として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の１種又は２種以上を用いることができる。
金属箔１５２には先に述べた導体層１０１を形成できる材質及び厚さのものを用いる。金属箔１５２により形成する導体層１０１と発光層２０１との密着性を向上させる観点から、金属箔１５２の基材１５１と貼り合わせる面は平滑であることが好ましく、具体的には算術平均粗さ（Ｒａ）が５０ｎｍ以下であることが好ましい。基材１５１に金属箔１５２を積層する際に、基材１５１及び金属箔１５２の少なくとも一方の表面に難付着性又は微付着性の接着剤等を塗布することもできる。このようにすれば、積層が容易となる。
次に、図７Ｂに示すように、基材１５１の表面に積層した金属箔１５２をパターン化して導体層１０１を形成する。金属箔１５２のパターン化は例えば、ウエットエッチング又はドライエッチング等の既知の方法により行うことができる。エッチングにより形成するパターンは、先に述べたように有機ＥＬ素子の電極として採用されている既知の表電極パターンを採用することができる。
次に、図７Ｃに示すように、金属箔１５２をパターン化した導体層１０１の表面に透明材料を塗工して透明樹脂層１０２を形成する。透明材料は、先に述べたような材料を用いることができ、常温で流動性を有する材料の場合、例えばコーターを用いて塗工を行うことができる。常温で流動性を有する材料は、例えば、溶剤に溶解することにより流動性を有する樹脂、特定の温度条件において流動性を有する樹脂、常温で流動性を有し熱又は光等により硬化可能な樹脂等とすることができる。
次に、図７Ｄに示すように、基材１５１を剥離する。基材１５１を難付着性とすることにより、容易に剥離することが可能となる。基材１５１を剥離して形成した第１の面において、導体層１０１は透明樹脂層１０２に覆われず露出する。また、第１の面は、基材１５１の表面状態が転写された面となる。平滑な表面を有する基材１５１を用いることにより、平滑な第１の面が得られる。
なお、透明樹脂層１０２を形成した後、基材１５１を剥離する前に、透明支持体１０５を貼り合わせる工程を設けてもよい。透明支持体１０５を設けることにより、透明樹脂層１０２の厚さが薄い場合にも、基材１５１の剥離が容易となる。なお、基材１５１を剥離した後で、透明支持体１０５を貼り合わせることもできる。
メッシュ電極材料の製造方法は、このような方法に限らず、第１の面を平坦にできれば他の方法により形成することもできる。
本実施形態のメッシュ電極材料は、種々のデバイスのメッシュ電極として用いることができるが、例えば図８に示すような、有機ＥＬ素子２００の陽極（表電極）２０２として用いることができる。有機ＥＬ素子２００は、発光層２０１が陽極２０２と、陰極２０３との間に設けられている。発光層２０１において生じた光は、陽極２０２側から出力される。
本実施形態において発光層２０１は、有機発光層に加えて、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電荷閉込め層等を含めた、陰極２０３と陽極２０２との間に蒸着又は塗布等によって形成された層全体を意味する。
また、本実施形態のメッシュ電極材料は、例えば図９に示すような、有機太陽電池３００の陽極（透明電極）３０２として用いることができる。有機太陽電池３００は、陽極３０２の上に、正孔輸送層３０３、有機半導体活性層３０４、電子輸送層３０５及び陰極３０６が順次形成されている。陽極３０２側から入射した光により、有機半導体活性層３０４が励起され生成した正孔及び電子を、陽極及び陰極から取り出すことができる。
なお、本実施形態のメッシュ電極材料は、ここに示した構成の有機ＥＬ素子及び有機太陽電池に限らず他の構成の有機ＥＬ素子や太陽電池等に用いることもできる。
本開示のメッシュ電極材料について実施例を用いてさらに詳細に説明する。以下の実施例は例示であり、本発明を限定することを意図するものではない。
＜表面抵抗の評価＞
メッシュ電極材料の表面抵抗は、対象試料の対角線上にある２つの角点の間の抵抗値を抵抗計（三和電気計器株式会社製、RD701 DIGITALMULTIMETER）を用いて測定し、これを対象試料の面積で除することによって求めた。
メッシュ電極材料の表面抵抗は、対象試料の対角線上にある２つの角点の間の抵抗値を抵抗計（三和電気計器株式会社製、RD701 DIGITALMULTIMETER）を用いて測定し、これを対象試料の面積で除することによって求めた。
＜フレキシブル性の評価＞
対象試料の屈曲試験前後の表面抵抗を測定し、表面抵抗の低下率を求めた。屈曲試験は、塗膜屈曲試験機を用いて、１０ｍｍφのマンドレルで１０回行った。
対象試料の屈曲試験前後の表面抵抗を測定し、表面抵抗の低下率を求めた。屈曲試験は、塗膜屈曲試験機を用いて、１０ｍｍφのマンドレルで１０回行った。
＜平滑性の測定＞
平滑性は走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツルメンツ株式会社製、Nanopics1000）を用いて、ダンピング方式（非接触）により測定した。８０μｍ×８０μｍの矩形の視野について表面形状測定を行い、得られた観察結果に対して、最小二乗近似によって曲面を求めてフィッティングを行う３次曲面自動傾き補正で試料の傾きを補正し、表面粗さを算出した。なお、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａを、観察された表面全体に対して適用できるように三次元に拡張して算出した値である。
平滑性は走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツルメンツ株式会社製、Nanopics1000）を用いて、ダンピング方式（非接触）により測定した。８０μｍ×８０μｍの矩形の視野について表面形状測定を行い、得られた観察結果に対して、最小二乗近似によって曲面を求めてフィッティングを行う３次曲面自動傾き補正で試料の傾きを補正し、表面粗さを算出した。なお、表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９８２年版）で定義されている中心線平均粗さＲａを、観察された表面全体に対して適用できるように三次元に拡張して算出した値である。
＜光透過率の測定＞
光透過率は、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５７０）を用いて測定した。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲内で均等に４００点の透過率を測定し、これらの平均値を光透過率として算出した。また、これらの最大値と最小値との差を光透過率の波長依存性とした。
光透過率は、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ５７０）を用いて測定した。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲内で均等に４００点の透過率を測定し、これらの平均値を光透過率として算出した。また、これらの最大値と最小値との差を光透過率の波長依存性とした。
＜濡れ性の測定＞
表面の濡れ性は、プラスチック‐フィルム及びシート‐ぬれ張力試験方法（JIS‐K‐６７６８）に準拠して測定した。
表面の濡れ性は、プラスチック‐フィルム及びシート‐ぬれ張力試験方法（JIS‐K‐６７６８）に準拠して測定した。
＜塗布性の測定＞
ＵＶ／オゾン洗浄をした後の試料に対して、塗布性を評価した。ＵＶ／オゾン洗浄は、洗浄改質装置（サンエナジー株式会社製、SKB401Y-02）により行った。ＵＶ照射条件は、波長２５４ｎｍ、照度１０．０ｍＷ/ｃｍ2とし、洗浄時間は１分、５分、１０分とした。洗浄後の試料に対して、ポリエチレンジキシチオフェン―ポリスチレンスルホナート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）（sigma aldrich社製）を、スピンコータ（ミカサ株式会社製、SpinCoater MS-A150）を用いて、３０００ｒｐｍの回転数で塗布した。塗布後の試料を目視により確認し、試料全面に塗布ができた場合を良好、全面に塗布ができなかった場合を不良とした。
ＵＶ／オゾン洗浄をした後の試料に対して、塗布性を評価した。ＵＶ／オゾン洗浄は、洗浄改質装置（サンエナジー株式会社製、SKB401Y-02）により行った。ＵＶ照射条件は、波長２５４ｎｍ、照度１０．０ｍＷ/ｃｍ2とし、洗浄時間は１分、５分、１０分とした。洗浄後の試料に対して、ポリエチレンジキシチオフェン―ポリスチレンスルホナート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）（sigma aldrich社製）を、スピンコータ（ミカサ株式会社製、SpinCoater MS-A150）を用いて、３０００ｒｐｍの回転数で塗布した。塗布後の試料を目視により確認し、試料全面に塗布ができた場合を良好、全面に塗布ができなかった場合を不良とした。
（実施例１）
７ｃｍ×７ｃｍで厚さ１５μｍ（算術平均粗さＲａ：７ｎｍ）のアルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製）の一方の表面（主面）に難付着性の接着剤を塗布し、１００℃で乾燥させた後、この接着剤側の塗布面に基材を貼り合わせ、５０℃で４日間エージングした。基材は厚さ３８μｍのＰＥＴフィルム（帝人フィルムソリューションズ株式会社製）とした。
７ｃｍ×７ｃｍで厚さ１５μｍ（算術平均粗さＲａ：７ｎｍ）のアルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製）の一方の表面（主面）に難付着性の接着剤を塗布し、１００℃で乾燥させた後、この接着剤側の塗布面に基材を貼り合わせ、５０℃で４日間エージングした。基材は厚さ３８μｍのＰＥＴフィルム（帝人フィルムソリューションズ株式会社製）とした。
次に、アルミニウム箔の裏面に、厚さ１５μｍのアルカリ現像型ドライフィルムレジストを貼り合わせ、メッシュ形状フォトマスクを用いて紫外線（ＵＶ）により露光、現像し、ドライフィルムレジストが残っていない部分を塩化鉄（II）水溶液を用いてエッチングを行い、パターン化された導体層を形成した。導体層は、線幅が７５μｍで、ピッチが１５００μｍの格子状とし、配線密度は１０％とした。
次に、導体層の隙間、すなわちアルミニウム箔がエッチングにより除去された部分に波長４００～８００ｎｍにおける透過率の平均値が９０％のエポキシ樹脂を接着剤表面からの膜厚が２０μｍとなるように且つ導体層が埋め込まれるように塗工し、透明樹脂層を形成した。透明樹脂層の表面には、透明支持体として厚さ１２５μｍの市販のＰＥＴフィルムを貼り合わせ、１００℃で乾燥させた。この後、基材を剥離し、メッシュ電極材料とした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は１．２Ω／□であり、１０回屈曲試験後の表面抵抗は１．３Ω／□であり、屈曲試験前後で表面抵抗がほとんど変化せず、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは９．２ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の平均値は７５．３％であり、光透過率も良好であった。なお、光線透過率の波長依存性は３．２であり、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの全域において高い光透過率を示した。表面の濡れ性は３２ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを試料全面に塗布できた。
（実施例２）
導電層の線幅を１５０μｍとし、ピッチが３０００μｍで配線密度を１０％とした以外は実施例１と同様にした。
導電層の線幅を１５０μｍとし、ピッチが３０００μｍで配線密度を１０％とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は０．３Ω／□であり、１０回屈曲試験後の表面抵抗は０．３Ω／□であり、屈曲試験前後で表面抵抗がほとんど変化せず、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは９．８ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の平均値は７８．４％であり、光透過率も良好であった。なお、光透過率の波長依存性は２．２であり、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの全域において高い光透過率を示した。表面の濡れ性は３６ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを試料全面に塗布できた。
（実施例３）
透明樹脂をシリコーン樹脂（セラミックコート株式会社製、SPクリアーHT）とした以外は実施例１と同様にした。
透明樹脂をシリコーン樹脂（セラミックコート株式会社製、SPクリアーHT）とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は０．７Ω／□であり、１０回屈曲試験後の表面抵抗は０．７Ω／□であり、屈曲試験前後で表面抵抗がほとんど変化せず、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは８．４ｎｍであった。光透過率の平均値は８２．４％であり、光透過率も良好であった。なお、光透過率の波長依存性は０．６であり、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの全域において高い光透過率を示した。表面の濡れ性は４６ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを試料全面に塗布できた。
（実施例４）
アルミニウム箔を厚さが１６．５μｍの銅箔（純度９９．９６％）とした以外は実施例１と同様にした。
アルミニウム箔を厚さが１６．５μｍの銅箔（純度９９．９６％）とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は０．７Ω／□であり、１０回屈曲試験後の表面抵抗は０．９Ω／□であり、屈曲試験前後で表面抵抗がほとんど変化せず、表面抵抗及びフレキシブル性は良好であった。表面粗さは９．４ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の平均値は７６．７％であり、光透過率も良好であった。なお、光透過率の波長依存性は２．２であり、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの全域において高い光透過率を示した。表面の濡れ性は４２ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを試料全面に塗布できた。
（比較例１）
導体層の線幅を７５μｍ、ピッチを６００μｍ（配線密度２１％）とした以外は実施例１と同様にした。
導体層の線幅を７５μｍ、ピッチを６００μｍ（配線密度２１％）とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は０．４Ω／□と良好であった。また、１０回屈曲試験後の表面抵抗も０．４Ω／□となり、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは１０．２ｎｍであった。しかし、配線密度が高いため、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光線透過率の平均値は６８．７％であった。光線透過率の波長依存性は０．８であった。表面の濡れ性は４０ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが試料前面に塗布できた。
（比較例２）
アルミニウム箔を厚さが７μｍの銅箔（純度９９．９％以上）とし、導体層の線幅を３．５μｍとした以外は実施例１と同様にした。
アルミニウム箔を厚さが７μｍの銅箔（純度９９．９％以上）とし、導体層の線幅を３．５μｍとした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は６５．４Ω／□と高い値を示した。１０回屈曲試験後の表面抵抗も６５．４Ω／□となり、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは１７．５ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光線透過率の平均値は８２．７％であり、光線透過率の波長依存性も０．６と良好であった。表面の濡れ性は３４ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが試料前面に塗布できた。
（比較例３）
透明樹脂をフッ素樹脂（関東電化工業株式会社、エフクリアＫＤ２７０）とした以外は実施例１と同様にした。
透明樹脂をフッ素樹脂（関東電化工業株式会社、エフクリアＫＤ２７０）とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は１．２Ω／□と良好であった。また、１０回屈曲試験後の表面抵抗も１．２Ω／□となり、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは８．４ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光線透過率の平均値は８０．３％であり、光線透過率の波長依存性も１．２であり良好であった。表面の濡れ性は測定限界である２２．６ｍＮ／ｍ以下であり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが弾かれ、塗布できなかった。
（比較例４）
透明樹脂をポリイミド樹脂（株式会社I.S.T、Pyre-ML）とした以外は実施例１と同様にした。
透明樹脂をポリイミド樹脂（株式会社I.S.T、Pyre-ML）とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は１．３Ω／□と良好であった。また、１０回屈曲試験後の表面抵抗も１．３Ω／□となり、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは１８．２ｎｍであった。ポリイミド樹脂が不透明で、透過率に波長依存性があるため、波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光線透過率の平均値は３８．６％であり、光線透過率の波長依存性も２２．４であった。表面の濡れ性は３２ｍＮ／ｍであり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが試料前面に塗布できた。
（比較例５）
透明樹脂を半透明の撥水性シリコーン樹脂（セラミックコート株式会社製）とした以外は実施例１と同様にした。
透明樹脂を半透明の撥水性シリコーン樹脂（セラミックコート株式会社製）とした以外は実施例１と同様にした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は１．２Ω／□と良好であった。また、１０回屈曲試験後の表面抵抗も１．２Ω／□となり、フレキシブル性は良好であった。表面粗さは１４．４ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光線透過率の平均値は６１．２％であり、光線透過率の波長依存性は９．６であった。表面の濡れ性は測定限界である２２．６ｍＮ／ｍ以下であり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分、１０分の全てにおいて、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが弾かれ、塗布できなかった。
（比較例６）
真空スパッタリングによりＰＥＴフィルムからなる基材の上にＩＴＯを２７７ｎｍの膜厚で成膜して試料を得た。
真空スパッタリングによりＰＥＴフィルムからなる基材の上にＩＴＯを２７７ｎｍの膜厚で成膜して試料を得た。
導電層がＩＴＯであるため、得られた試料の表面抵抗は２３５．２Ω／□と高い値を示した。また、１０回屈曲試験を行ったところ、ＩＴＯに割れが認められ、表面抵抗は５７４００Ω／□となり、フレキシブル性も不良であった。表面粗さは２．４ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光透過率の平均値は７９．１％であったが、光透過率の波長依存性は２６．３となり、目視によっても黄色の着色が認められた。表面の濡れ性は測定限界である２２．６ｍＮ／ｍ以下であり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分においては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが弾かれ、塗布できなかった。１０分においてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを試料全面に塗布できたが、目視において膜厚にむらが認められ、均一に成膜することができなかった。
（比較例７）
真空蒸着法により基材フィルムの上に厚さが１００ｎｍのアルミニウム蒸着膜を成膜した後、メッシュ形状フォトマスクを用いてＵＶにより露光、現像し、ドライフィルムレジストが残っていない部分を塩化鉄（II）水溶液を用いてエッチングを行った。さらにその表面に真空スパッタリングによってＩＴＯを２００ｎｍの膜厚で積層してパターン化された導体層を形成した。導体層は、線幅が７５μｍで、ピッチが１５００μｍの格子状とし、配線密度は１０％とした。
真空蒸着法により基材フィルムの上に厚さが１００ｎｍのアルミニウム蒸着膜を成膜した後、メッシュ形状フォトマスクを用いてＵＶにより露光、現像し、ドライフィルムレジストが残っていない部分を塩化鉄（II）水溶液を用いてエッチングを行った。さらにその表面に真空スパッタリングによってＩＴＯを２００ｎｍの膜厚で積層してパターン化された導体層を形成した。導体層は、線幅が７５μｍで、ピッチが１５００μｍの格子状とし、配線密度は１０％とした。
得られたメッシュ電極材料の表面抵抗は７．２Ω／□と高い値を示した。また、１０回屈曲試験を行ったところ、ＩＴＯの部分に割れが認められ、表面抵抗は１２．５Ω／□に上昇し、フレキシブル性も不良であった。表面粗さは２４．３ｎｍであった。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの光線透過率の平均値は７１．７％であったが、光線透過率の波長依存性は２３．８となり、目視によっても黄色の着色が認められた。表面の濡れ性は測定限界である２２．６ｍＮ／ｍ以下であり、ＵＶオゾン洗浄時間が１分、５分においては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが弾かれ、塗布できなかった。１０分においてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを試料全面に塗布できたが、目視において膜厚にむらが認められ、均一に成膜することができなかった。
表１に各実施例及び比較例の結果をまとめて示す。
図１０に、実施例１のメッシュ電極の光透過性スペクトラムを示す。波長４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲においてほぼ偏りの無い光透過特性を示している。実施例２～４についてもほぼ同様の光透過特性を示した。図１１に、比較例６の電極の光透過スペクトラムを示す。光透過率の平均値は高い値を示しているが、波長依存性が大きく、波長４００ｎｍ付近における光透過率が低く、逆に波長７００ｎｍ付近において光透過率の明確な極大が認められる。
本開示のメッシュ電極材料は、低い表面抵抗及び高いフレキシブル性と、デバイス化した際の高い発光効率とを実現でき、有機ＥＬ素子又は有機太陽電池用の電極の材料として有用である。
１００ メッシュ電極材料
１０１ 導体層
１０２ 透明樹脂層
１０５ 透明支持体
１０６ 保護層
１１１ 第１の面
１１２ 第２の面
１５１ 基材
１５２ 金属箔
２００ 有機ＥＬ素子
２０１ 発光層
２０２ 陽極
２０３ 陰極
３００ 有機太陽電池
３０２ 陽極
３０３ 正孔輸送層
３０４ 有機半導体活性層
３０５ 電子輸送層
３０６ 陰極
１０１ 導体層
１０２ 透明樹脂層
１０５ 透明支持体
１０６ 保護層
１１１ 第１の面
１１２ 第２の面
１５１ 基材
１５２ 金属箔
２００ 有機ＥＬ素子
２０１ 発光層
２０２ 陽極
２０３ 陰極
３００ 有機太陽電池
３０２ 陽極
３０３ 正孔輸送層
３０４ 有機半導体活性層
３０５ 電子輸送層
３０６ 陰極
Claims (8)
- 線幅が４μｍ以上であり、面内の配線密度が１５％以下である、パターン化された金属箔からなる導体層と、
前記導体層の周囲に設けられた透明樹脂層とを備え、
前記透明樹脂層の波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける光線透過率の平均値が８０％以上であり、
第１の面において、前記導体層の表面は前記透明樹脂層から露出し、且つ前記導体層の表面と、前記透明樹脂層の表面とは、連続した平坦面を形成し、表面の濡れ性が２８ｍＮ／ｍ以上であり、
前記第１の面と反対側の第２の面において、前記導体層の表面は前記透明樹脂層から露出している、メッシュ電極材料。 - 波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける光線透過率の波長依存性指数は５以下である、請求項１に記載の、メッシュ電極材料。
- 前記金属箔は、厚さが６μｍ以上、３０μｍ以下のアルミニウム箔である、請求項１又は２に記載のメッシュ電極材料。
- 前記導体層におけるパターンは、線幅が２００μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のメッシュ電極材料。
- 前記透明樹脂層は、厚さが２０μｍ以上、３００μｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載のメッシュ電極材料。
- 前記第１の面における表面粗さは、１０ｎｍ以下である、請求項１～５のいずれか１項に記載のメッシュ電極材料。
- 前記透明樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル、エポキシ、ポリ塩化ビニル、及びシリコーン樹脂のうちの１種又は２種以上からなる、請求項１～６のいずれか１項に記載のメッシュ電極材料。
- 支持フィルムの表面に貼付された金属箔をパターニングして、線幅が４μｍ以上で、面内の密度が１５％以下であるパターン化された導体層を形成する工程と、
前記パターン化された導体層の表面側に透明樹脂を塗工して透明樹脂層を形成する工程と、
前記支持フィルムを除去する工程とを備え、
前記透明樹脂層の波長４００ｎｍ～８００ｎｍにおける平均の光線透過率が８０％以上であり、
前記支持フィルムを除去した後の表面における濡れ性が２８ｍＮ／ｍ以上であり、
前記透明樹脂層を形成する工程において、前記導体層の前記支持フィルムと反対側の面は前記透明樹脂層から露出している、メッシュ電極材料の製造方法。
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