JPWO2017208925A1 - 透明導電パターンの形成方法 - Google Patents

透明導電パターンの形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017208925A1
JPWO2017208925A1 JP2018520834A JP2018520834A JPWO2017208925A1 JP WO2017208925 A1 JPWO2017208925 A1 JP WO2017208925A1 JP 2018520834 A JP2018520834 A JP 2018520834A JP 2018520834 A JP2018520834 A JP 2018520834A JP WO2017208925 A1 JPWO2017208925 A1 JP WO2017208925A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transparent conductive
conductive pattern
forming
squeegee
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018520834A
Other languages
English (en)
Inventor
若林 正一郎
正一郎 若林
山木 繁
繁 山木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Publication of JPWO2017208925A1 publication Critical patent/JPWO2017208925A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/12Stencil printing; Silk-screen printing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/037Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the pigment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/52Electrically conductive inks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1216Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by screen printing or stencil printing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

【課題】金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブを導電成分として含む透明導電性インクを用いたスクリーン印刷において、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブへのダメージを軽減することにより、簡易な製造工程により透明導電パターンを形成し、製造コスト及び環境負荷を抑制することができる透明導電パターンの形成方法を提供する。
【解決手段】金属ナノワイヤと金属ナノチューブの少なくとも一方と、分散媒を含む透明導電性インク5を、スクリーンマスク2に接触するスキージ先端部のアタック角度が1〜30°の範囲でスクリーン印刷する。
【選択図】図1

Description

本発明は、透明導電パターンの形成方法に関する。
透明導電膜は、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機エレクトロルミネッセンス(OLED)、太陽電池(PV)及びタッチパネル(TP)の透明電極、帯電防止(ESD)フィルムならびに電磁波遮蔽(EMI)フィルム等の種々の分野で使用されており、(1)低い表面抵抗、(2)高い光線透過率、(3)高い信頼性が要求される。
例えば、LCDの透明電極に対しては、表面抵抗が10〜300Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で85%以上であるのが好適である。さらに好ましい範囲は、表面抵抗が20〜100Ω/□、光線透過率が90%以上である。OLEDの透明電極に対しては、表面抵抗が10〜100Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で80%以上であるのが好適である。さらに好ましい範囲は、表面抵抗が10〜50Ω/□、光線透過率が85%以上である。PVの透明電極に対しては、表面抵抗が5〜100Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で65%以上であるのが好適である。さらに好ましい範囲は、表面抵抗が5〜20Ω/□、光線透過率が70%以上である。TPの電極に対しては、表面抵抗が100〜1000Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で85%以上であるのが好適である。さらに好ましくは、表面抵抗が150〜500Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で90%以上である。ESDフィルムに対しては、表面抵抗が500〜10000Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で90%以上であるのが好適である。さらに好ましくは、表面抵抗が1000〜5000Ω/□の範囲内にあり、光線透過率が可視光域で95%以上である。
これらの透明電極に用いられる透明導電膜には、従来、ITO(酸化インジウム錫)が用いられてきた。しかし、ITOに用いられるインジウムはレアメタルであるため、近年は供給及び価格の安定化が課題となっている。また、ITOの製膜には、高真空を必要とするスパッタリング法や蒸着法等が用いられているため、真空製造装置が必要となり、製造時間が長くかかる上コストも高くなる。更に、ITOは曲げ等の物理的な応力によってクラックが発生し壊れ易いため、フレキシブル性を付与した基板に対して適用することが困難である。そのため、これらの問題点を解消したITO代替材料の探索が進められており、真空製造装置の使用が不要である塗布成膜可能な材料として、金属ナノワイヤを含有する導電性材料(たとえば特許文献1及び非特許文献1参照)等のナノ構造の導電性成分を含有する導電性材料が報告されている。
金属ナノワイヤを含有した導電性材料は、低表面抵抗かつ高光線透過率を示し、更に、フレキシブル性も有しているため、「ITO代替材料」として好適である。
ここで、透明導電膜は、透明電極として使用するために用途に応じたパターン形成を必要とするが、金属ナノワイヤを含有した導電性材料によりパターンを形成する方法としては、ITOのパターン形成同様レジスト材料を用いたフォトリソグラフィー法が一般的に用いられている。上記特許文献1及び非特許文献1のいずれの方法においても、金属ナノワイヤを含む層の上にさらにパターン形成のための感光性を有する層を形成する工程が必要であった。また、感光性を有する層の現像工程及び露出された金属ナノワイヤを含む層の除去工程が必要であるので、除去領域の銀ナノワイヤを無駄に消費してしまう上に、現像液の廃液処理が必要となる場合もあった。さらに、感光性を有する層の現像及び露出された金属ナノワイヤを含む層の除去後、感光性を有する層の除去工程が必要である場合もあった。
そこで、銀ナノワイヤをインクジェット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷のような印刷法により、直接パターン形成することが望まれている。しかし、印刷を行うにはバインダー樹脂が必要であり、透明性を確保するためには銀ナノワイヤの使用量を少なくする必要があるため、使用するバインダー樹脂が銀ナノワイヤの表面を被覆して導電性を発現しないという問題があった。また、バインダー樹脂を用いない場合には、印刷時にパターンが確保できないか印刷直後はかろうじてパターンが確保できても、溶剤を乾燥する際にパターンが崩れてしまうという問題があった。
特許文献2には、金属ナノワイヤと金属ナノチューブの少なくとも一方と、分子量の範囲が150〜500である有機化合物を含みかつ25℃における粘度が1.0×10〜2.0×10mPa・sである形状保持材を含有する分散媒と、を含むことを特徴とする、バインダー樹脂を用いなくても印刷できる透明導電性インクが開示されている。
この方法ではスクリーン印刷の条件によっては、印刷を繰り返していく過程において金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブへのダメージがあり、そのダメージが導電性能に影響することが課題であった。
特表2009−505358号公報 国際公開第2013/161996号パンフレット
Shih-HsiangLai, Chun-Yao Ou, Chia-Hao Tsai, Bor-Chuan Chuang, Ming-Ying Ma, and Shuo-WeiLiang; SID Symposium Digest of Technical Papers, Vol.39,Issue 1, pp. 1200-1202 (2008)
本発明の目的は、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブを導電成分として含む透明導電性インクを用いたスクリーン印刷において、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブへのダメージを軽減することにより、簡易な製造工程により透明導電パターンを形成し、製造コスト及び環境負荷を抑制することができる透明導電パターンの形成方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は以下の実施態様を含む。
[1]金属ナノワイヤと金属ナノチューブの少なくとも一方と分散媒とを含む透明導電性インクを、スクリーンマスクに接触するスキージ先端部のアタック角度が1〜30°の範囲でスクリーン印刷することを特徴とする透明導電パターンの形成方法。
[2]上記スクリーンマスクに接触するスキージの先端部がアタック角度を小さくするように先端から少なくとも一方の主面に勾配を有するスキージを使用する[1]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[3]上記勾配を有するスキージ先端部角度が10〜60°である[1]または[2]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[4]上記スキージの材質が合成ゴム、天然ゴム、金属、プラスチックからなる群から選ばれるいずれかである[1]から[3]のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
[5]上記合成ゴムがウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなる[4]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[6]スキージ速度を5〜800mm/secとしてスクリーン印刷する[1]から[5]のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
[7]上記透明導電性インクが、透明導電性インク総質量に対して、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの総量として0.01〜10質量%含む、[1]から[6]のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
[8]上記分散媒が、分子量の範囲が150〜500である有機化合物からなる形状保持材を含む[1]から[7]のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
[9]上記形状保持材の有機化合物が、単糖類、ポリオール、4級炭素原子及び/または橋かけ環骨格を有するアルキル基と水酸基とを有する化合物のいずれかである[8]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[10]上記形状保持材の有機化合物が、ジグリセリン、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、キシルロース、リブロース、ボルニルシクロヘキサノール、ボルネオール、イソボルニルシクロヘキサノールまたはイソボルネオールのいずれかである[9]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[11]上記分散媒が、形状保持材の粘度を調製する粘度調整溶媒をさらに含む[8]から[10]のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
[12]上記粘度調整溶媒が、水、アルコール、ケトン、エーテル、脂肪族系炭化水素溶剤及び芳香族系炭化水素溶剤の少なくとも一種である[11]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[13]上記粘度調整溶媒のアルコールが、テルピネオールである[12]に記載の透明導電パターンの形成方法。
[14]上記形状保持材の含有量が分散媒総質量に対して10〜90質量%である[8]から[13]のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
本発明によれば、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブを導電成分として用い、導電性及び光透過性を兼ね備えた塗膜を形成することができる透明導電性インクを、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブへのダメージを軽減させて繰り返しスクリーン印刷することができるので、安定した低い表面抵抗値を有する透明導電パターンを歩留まりよく製造することができる。
本発明のスクリーン印刷の概念図である。 先端部角度の定義を説明するための図である。 パルス光の定義を説明するための図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)を説明する。
実施形態にかかる透明導電パターンの形成方法は、金属ナノワイヤと金属ナノチューブの少なくとも一方と分散媒とを含む透明導電性インクを、スクリーンマスクに接触するスキージ先端部のアタック角度が1〜30°の範囲でスクリーン印刷することを特徴とする。スキージ先端部のアタック角度を1〜30°の範囲でスクリーン印刷する場合の概念図を図1に示した。
図1において、基材1とスクリーンマスク2とは一定間隔のクリアランスを有して配置されており、スキージ3をスクリーンマスク2に押し当てて基材1とスクリーンマスク2とを密着させつつ印刷方向4に移動させ、スクリーンマスク2上に置かれた透明導電性インク5を基材1側に押し出してスクリーン印刷を行う。
アタック角度6は印刷装置に装着するスキージ3の角度(装着角度)8と、スキージ先端部(スクリーンマスク2に接する部分)角度7(図2参照)の両者により決定される。一般的な印刷装置では60〜90°の範囲でスキージ3の装着角度8を調節でき、スキージ3の先端部角度7を任意に加工することが可能である。アタック角度6を小さくするように加工された先端部を有するスキージ3を用いることが好ましい。アタック角度6を小さくするように加工された先端部の形状としては、スキージ3先端から少なくとも一方の主面(スキージ3の側面)に勾配を有することが好ましい。図1では一例として剣スキージが例示されている。
図2(a)に示されるように、剣スキージは側部から見るとスキージの厚み方向の先端中央から両主面に線対称の勾配を有している。本実施形態で好ましく使用することができるスキージ3の一例としては、勾配を対称的に有する剣スキージが挙げられるが、図2(b)に示されるように、スキージ3の先端から少なくとも一方の主面に勾配を有するものであればよい。一方の主面に勾配を有するスキージ3では勾配の始点となる先端はスキージ3の厚み方向の中央とする必然性はなく、図2(b)において定義されたスキージ先端部角度7が所定の角度となる任意の位置とすることができる。スキージ先端部角度7とは、図2(a)、(b)に示すようにスキージ3の厚み方向の中心軸(スキージ3の長手方向)を平面に対して垂直方向に当接させた際のスキージ3先端の勾配を有する傾斜面と平面とのなす角である。ここで、アタック角度6は、スキージ3を印刷装置に装着したときの上記傾斜面と平面とのなす角であって、(スキージ3の先端部角度7−(90°−装着角度8))により算出される。アタック角度を1〜30°の範囲に設定するためにスキージ先端部角度7が10〜60°のものを好適に用いることができる。なお、上記装着角度8は、上記中心軸と平面(基材1の表面)とのなす角である(図1参照)。
例えば、スキージ先端部角度7を45°に加工したスキージ3を印刷装置に70°の装着角度8で装着した場合にはスキージ先端部のアタック角度6は25°になる。スキージ先端部のアタック角度6は1〜30°が好ましく、3〜25°がより好ましく、5〜20°が更に好ましい。スキージ先端部のアタック角度6が1°以上であるとスクリーンマスク2とスキージ3が面接触の状態を回避でき、両者間の摩擦が極端に大きくなることを抑制できるためスムーズな印刷が可能となる。またスキージ先端部のアタック角度6が30°以下であるとインクのローリングに伴うせん断力が低減するため、金属ナノワイヤや金属ナノチューブの折れ、切断等のダメージを軽減しつつ繰り返し印刷が可能となる。
使用するスキージ3の材質は特に限定されるものではなく、従来スクリーン印刷用に使用されているスキージと同等の材質のものを用いることができる。例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の合成ゴム、天然ゴム、ステンレス等の金属、ポリエステル等のプラスチック等の素材が挙げられる。
ゴム素材のスキージ3の硬度は特に限定されるのもではなく、例えば、JIS K6031規格の硬度計でHs(ショアー)硬度55〜90のものを使用することができる。上記のようなスキージ3としては、例えば、APOLAN International社製剣スキージ、バンドー化学株式会社製剣スキージや片剣スキージ等が利用できる。
スキージ先端部のアタック角度6を1〜30°の範囲でスクリーン印刷する際のスキージ速度は5〜800mm/secが好ましく、10〜400mm/secがより好ましく、20〜200mm/secが更に好ましい。スキージ速度が5mm/sec以上であれば生産性が良好であり、スキージ速度が800mm/sec以下であれば印刷時のインク転写量が過剰となることによる版離れの悪化を抑制することができる。
スキージ先端部のアタック角度6を1〜30°の範囲でスクリーン印刷する際のスキージ印圧は0.10〜0.45MPaが好ましく、0.15〜0.30MPaがより好ましい。スキージ印圧が0.10MPa以上であれば印刷されたインクの膜厚の均一性が確保でき、スキージ印圧が0.45MPa以下であれば印刷されたインクの膜厚が薄くなりすぎず、透明導電パターンの形成に好ましい。
一般的な強度とテンションを有するスクリーンマスク2を使用した場合、スキージ先端部のアタック角度6を1〜30°の範囲でスクリーン印刷する際のクリアランスはスクリーン枠の内寸の1/600〜1/150が好ましく、1/450〜1/200がより好ましい。スクリーン枠の内寸の1/600以上あれば印刷時の版離れが悪化することを抑制することができ、1/150以下であれば繰り返し印刷でのスクリーンマスク2へのダメージを抑制することができる。なお、強度が高いスクリーンマスクを使用した場合には、スクリーン枠の内寸の1/100以下でもスクリーンマスク2へのダメージが抑制されることがある。
スクリーン印刷ではスクリーンマスク2上にインクをのせ、スクレッパーでスクリーンマスク2上のインクを展開した後、スキージ3で基材上に印刷する。スクリーンマスク上にのせる透明導電性インク5の量が多いと、印刷におけるスキージ操作で透明導電性インク5中の金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブへのダメージが蓄積されてしまう。このため繰り返し大量に印刷する場合には、スクリーンマスク2上にのせる透明導電性インク5の量を制限し、印刷に伴い消費される透明導電性インク5を適宜スクリーンマスク2上に補充する操作を繰り返すことにより、透明導電性インク5中の金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの平均長さを所望の長さに維持することができる。
本実施形態の透明導電パターンの形成方法において用いられるスクリーン印刷用の透明導電性インク5は、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの少なくとも一方と分散媒を含むものであって、スクリーン印刷によりパターン形状を保持することができる適度な粘度を有するものであれば適用できる。分散媒は、以下の形状保持材を含むものであると、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブを良好に分散させることができるので好ましい。この透明導電性インクを使用しスキージ3を使用してスクリーン印刷することにより、印刷によるパターン形成を良好に行うことができ、分散媒を留去することによって、導電性と光透過性を兼ね備えた塗膜を形成できる。
上記形状保持材は、分子量の範囲が150〜500である有機化合物であり、形状保持材を含む分散媒の25℃における粘度が1.0×10〜2.0×10mPa・sであることが好ましい。ここで、有機化合物が25℃で上記粘度範囲の液状である場合は形状保持材を上記有機化合物のみで構成することができる。一方、25℃における粘度が上記粘度範囲より高い場合あるいは25℃で固体の場合は適切な溶媒(有機化合物を溶解しうる溶媒であり、後述の粘度調整溶媒等が挙げられる)と予め混合(希釈、溶解)して分散媒とすることができる。
分散媒の粘度が上記範囲より低いと印刷したパターンの形状を保持することが出来ず、上記範囲より高いと印刷時の糸曳性等の悪影響が出る。分散媒の25℃の粘度としてより好ましくは5.0×10〜1.0×10mPa・sの範囲である。なお、粘度は円錐平板型回転粘度計(コーンプレートタイプ)を用いて測定した値である。
また、使用する形状保持材である有機化合物の分子量が大きいと焼結時に形状保持材が効率よく除去できず、抵抗が下がらない。そのため分子量としては500以下、好ましくは400以下、より好ましくは300以下である。
このような有機化合物としては水酸基の入った化合物が好ましく、例えば単糖類、ポリオール、4級炭素原子及び/または橋かけ環骨格を有するアルキル基と水酸基とを有する化合物が好ましく、例えば、ジグリセリン、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、キシルロース、リブロース、ボルニルシクロヘキサノール、ボルネオール、イソボルニルシクロヘキサノール、イソボルネオール等が挙げられる。
上記列挙した化合物の中ではイソボルニル基と水酸基を有するものが特に好ましい。イソボルニル基が有する複雑な立体構造に加えて水酸基の水素結合によりインクに適度な粘着性を与えるためである。また、イソボルニル基と水酸基を有する化合物は、揮発温度がそれほど高くないにも拘わらず、高い粘性を有するため、インクの高粘度化が実現できるためである。イソボルニル基と水酸基を有する化合物としては、イソボルニルシクロヘキサノールまたはイソボルニルフェノールのいずれか一方またはその双方が挙げられる。上記列挙した化合物は適度な粘着性を有するため、インクに適度な粘着性を与える。また、インク溶媒として適当な沸点を示すため、印刷、乾燥終了後、適切な加熱、光焼結等により、残渣を低減することができる。インク中の形状保持材の含有量は分散媒総質量に対して10〜90質量%が好ましく、30〜80質量%がより好ましい。形状保持材の含有量が分散媒総質量に対して10〜90質量%であると、インクが印刷に適した粘度となり、印刷時のパターン崩れや糸曳性等の不具合がない印刷ができる。
また、形状保持材としては、そのもの自体が上述した好ましい分散媒の粘度範囲である粘稠な液体であることが望ましいが、上記粘度範囲を満たすように他の粘度調整溶媒を混合して上記範囲の粘度を有する分散媒を調製し、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブを導電成分として分散媒中に分散させて透明導電性インクとしてもよい。
粘度調整溶媒の例としては、水、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、脂肪族系炭化水素溶剤及び芳香族系炭化水素溶剤が挙げられる。インク組成物中の各成分を良好に分散する観点から、水、エタノール、イソプロピルアルコール、1−メトキシ−2−プロパノール(PGME)、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、ジヒドロテルピニルモノアセテート、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、エチルラクテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジブチルエーテル、オクタン、トルエンが好ましく、テルピネオールが特に好ましい。これらの溶媒は単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブとは、径の太さがナノメーターオーダーのサイズである金属であり、金属ナノワイヤはワイヤ状、金属ナノチューブはポーラスあるいはノンポーラスのチューブ状の形状を有する導電性材料である。本明細書において、「ワイヤ状」と「チューブ状」はいずれも線状であるが、前者は中央が中空ではないもの、後者は中央が中空であるものを意図する。性状は、柔軟であってもよく、剛直であってもよい。金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブは、いずれかを用いてもよく、両者を混合したものを用いてもよい。
金属の種類としては、金、銀、白金、銅、ニッケル、鉄、コバルト、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、カドミウム、オスミウム、イリジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種及びこれらの金属を組み合わせた合金等が挙げられる。低い表面抵抗かつ高い全光線透過率を有する塗膜を得るためには、金、銀及び銅のいずれかを少なくとも1種含むことが好ましい。これらの金属は導電性が高いため、一定の表面抵抗を得る際に、面に占める金属の密度を減らすことができるので、高い全光線透過率を実現できる。
これらの金属の中でも、金または銀の少なくとも1種を含むことがより好ましい。最適な態様としては、銀のナノワイヤが挙げられる。
透明導電性インク中の金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの径の太さ、長軸の長さ及びアスペクト比は一定の分布を有することが好ましい。この分布は、本実施形態の透明導電性インクから得られる塗膜が、全光線透過率が高くかつ表面抵抗が低い塗膜となるように選択される。具体的には、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの径の太さの平均は、1〜500nmが好ましく、5〜200nmがより好ましく、5〜100nmがさらに好ましく、10〜100nmが特に好ましい。また、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの長軸の長さの平均は、1〜100μmが好ましく、1〜50μmがより好ましく、2〜50μmがさらに好ましく、5〜30μmが特に好ましい。金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブは、径の太さの平均及び長軸の長さの平均が上記範囲を満たすとともに、アスペクト比の平均が5より大きいことが好ましく、10以上であることがより好ましく、100以上であることがさらに好ましく、200以上であることが特に好ましい。ここで、アスペクト比は、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの径の平均的な太さをb、長軸の平均的な長さをaと近似した場合、a/bで求められる値である。a及びbは、走査電子顕微鏡を用い、実施例に記載の方法で測定できる。金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの断面形状は、角部を有さない円あるいは楕円であることが好ましいが、角部を有するものであっても適用できる。なお、角部は鋭角よりも鈍角である方が好ましい。断面に複数の角部を有する場合、各々の角部の角度は同一であってもよいし、異なっていてもよい。
金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの製造方法としては、公知の製造方法を用いることができる。例えば、銀ナノワイヤは、ポリオール(Poly−ol)法を用いて、ポリビニルピロリドン存在下で硝酸銀を還元することによって合成することができる(Chem.Mater.,2002,14,4736参照)。金ナノワイヤも同様に、ポリビニルピロリドン存在下で塩化金酸水和物を還元することによって合成することができる(J.Am.Chem.Soc.,2007,129,1733参照)。銀ナノワイヤ及び金ナノワイヤの大規模な合成及び精製の技術に関しては国際公開公報WO2008/073143パンフレットと国際公開第2008/046058号パンフレットに詳細な記述がある。ポーラス構造を有する金ナノチューブは、銀ナノワイヤを鋳型にして、塩化金酸溶液を還元することにより合成することができる。ここで、鋳型に用いた銀ナノワイヤは塩化金酸との酸化還元反応により溶液中に溶け出し、結果としてポーラス構造を有する金ナノチューブができる(J.Am.Chem.Soc.,2004,126,3892−3901参照)。
本実施形態にかかる透明導電性インクにおける金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブの含有量は、その良好な分散性並びに透明導電性インクから得られる塗膜の良好なパターン形成性、高い導電性及び良好な光学特性の観点から、透明導電性インク総質量に対して、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブが0.01〜10質量%の量であることが好ましく、より好ましくは0.05〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1〜2質量%の量である。金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブが0.01質量%以上であれば、所望の導電性を確保するために、透明導電層を非常に厚く印刷する必要はないので印刷の難易度が高くなることや乾燥時のパターン崩れ等の発生を抑制できる。また、10質量%以下であれば所望の透明度を確保するために非常に薄く印刷する必要がなく、印刷が容易である。なお、透明導電性インクには光学特性、電気特性等に悪影響を及ぼさない範囲で他の導電成分(金属粒子等)や無機粒子(シリカ等)を含んでもよい。これらの粒子の粒径は小さい方が好ましく、平均粒径が1〜30nmであることが好ましく、5〜25nm以下であることがより好ましく、10〜20nmであることがさらに好ましい。また、これらの粒子の配合量は、金属ナノワイヤ及び/または金属ナノチューブ100質量部に対して30質量部以下であることが好ましい。
本実施形態にかかる透明導電性インクは、その性質を損なわない範囲で、上記成分(形状保持材、粘度調整溶媒、金属ナノワイヤ、金属ナノチューブ)以外の任意成分、例えば、バインダー樹脂、腐食防止剤、密着促進剤、界面活性剤等を含んでいてもよい。
バインダー樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル等のポリアクリロイル化合物;ポリビニルアルコール;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等のポリエステル;ポリカーボネート;ノボラック等の高共役性ポリマー;ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のイミド類;ポリスルフィド;ポリスルホン;ポリフェニレン;ポリフェニルエーテル;ポリウレタン;エポキシ;ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリビニルキシレン等の芳香族ポリオレフィン;ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等の脂肪族ポリオレフィン;ポリノルボルネン等の脂環式オレフィン、ポリ−N−ビニルピロリドン、ポリ−N−ビニルカプロラクタム、ポリ−N−ビニルアセトアミド等のポリ−N−ビニル化合物;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合ポリマー(ABS);ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ニトロセルロース等のセルロース類;シリコーン樹脂;ポリアセテート;合成ゴム;ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等の含塩素ポリマー;ポリフルオロビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、フルオロオレフィン−ヒドロカーボンオレフィンの共重合ポリマー等の含フッ素ポリマー等が挙げられる。
また、腐食防止剤としてはベンゾトリアゾール等、密着促進剤としては2−ヒドロキシメチルセルロース等、界面活性剤としては商品名F―472SF(DIC(株)製)等が挙げられる。
透明導電性インクは、上述した成分を、公知の方法で攪拌、混合、加熱、冷却、溶解、分散等を適宜選択して行うことによって製造できる。
本実施形態にかかる透明導電性インクの好ましい粘度は、25℃における粘度が100〜2×10mPa・sであることが好ましく、より好ましくは10〜5×10mPa・sである。なお、粘度は円錐平板型回転粘度計(コーンプレートタイプ)を用いて測定した値である。
このようにして調製した透明導電性インクを使用して、スクリーン印刷によりパターン印刷を行う。
パターン印刷を行う基材としては、堅くてもよく(剛性)、曲がり易くてもよい(可撓性)。また、着色されていてもよい。基材としては、たとえばガラス、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、アクリル樹脂、ポリエステル(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等)、ポリオレフィン(シクロオレフィンポリマーを含む)、ポリ塩化ビニル等の材料が挙げられる。これらは、高い全光線透過率と低いヘイズ値を有することが好ましい。屈曲性を有する点では樹脂フィルムであることが好ましい。フィルム厚みは1mm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、250μm以下であることがさらに好ましく、125μm以下であることが特に好ましい。また、取り扱い性の点から10μm以上であることが好ましく、18μm以上であることがより好ましく、25μm以上であることがさらに好ましく、38μm以上であることが特に好ましい。上述の基材の中でも、優れた光透過性や柔軟性、機械的特性などの点からポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマーを用いることが好ましい。シクロオレフィンポリマーとしては、ノルボルネンの水素化開環メタセシス重合型シクロオレフィンポリマー(ZEONOR(登録商標、日本ゼオン社製)、ZEONEX(登録商標、日本ゼオン社製)、ARTON(登録商標、JSR社製)等)やノルボルネン/エチレン付加共重合型シクロオレフィンポリマー(APEL(登録商標、三井化学社製)、TOPAS(登録商標、ポリプラスチックス社製))を用いることができる。基材は、更に、TFT素子等の回路が形成されている基板でもよく、カラーフィルター等の機能性材料が形成されていてもよい。また基材は多数積層されていてもよい。
透明導電性インクの基材への塗布量は、用途により求められる透明導電性パターンの膜厚を勘案して決定される。膜厚は、用途に基づいて選択される。所望の膜厚は、透明導電性インクの塗布量及び塗布方法の条件を調整することにより得られる。膜厚は、低い表面抵抗の観点からは厚いほど良く、段差による表示不良の発生を抑制する観点からは薄いほど良いことから、これらを総合的に勘案すると、5〜500nmの膜厚が好ましく、5〜200nmの膜厚がより好ましく、5〜100nmの膜厚がさらに好ましい。
印刷(塗布)した透明導電性インクは、必要に応じて塗布物を加熱処理して乾燥させる。加熱温度は、分散媒を構成する液状成分によっても異なるが、乾燥温度が高すぎると形成したパターンが保持できないことがある。そのため、乾燥温度は高くとも120℃以下、より好ましくは100℃以下である。特に最初の乾燥温度は重要であるので、40〜80℃程度から乾燥を開始し必要に応じて段階的に120℃を超えない範囲で昇温することが特に好ましい。粘稠な液体の形状保持材は概して沸点が高く、形状保持材よりも低沸点の粘度調整溶媒が分散媒に共存する場合低沸点の粘度調整溶媒が優先的に留去されることになる。そのため乾燥により分散媒の粘度は上昇する方向となり、乾燥時の印刷パターンの崩れが抑制される。
得られた透明導電性パターンの表面抵抗及び全光線透過率は、その膜厚すなわち組成物の塗布量及び塗布方法の条件の調整、本実施形態にかかる透明導電性インク中の金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブの濃度の調整により、所望の値とすることができる。
一般に膜厚が厚いほど、表面抵抗及び全光線透過率は低くなる。また、透明導電性インク中の金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブの濃度が高いほど、表面抵抗及び全光線透過率は低くなる。
上記のようにして得られた塗膜は、表面抵抗の値が5〜1000Ω/□であり、かつ全光線透過率が60%以上であることが好ましく、表面抵抗の値が10〜200Ω/□であり、かつ全光線透過率が80%以上であることがより好ましい。
本実施形態にかかる透明導電性インクは、乾燥するだけでもある程度表面抵抗が低くなるが、より効率的に低くするには、パルス光を照射することが好ましい。
本明細書中において「パルス光」とは、光照射期間(照射時間)が短時間の光であり、光照射を複数回繰り返す場合は図3に示すように、第一の光照射期間(on)と第二の光照射期間(on)との間に光が照射されない期間(照射間隔(off))を有する光照射を意味する。図3ではパルス光の光強度が一定であるように示しているが、1回の光照射期間(on)内で光強度が変化してもよい。上記パルス光は、キセノンフラッシュランプ等のフラッシュランプを備える光源から照射される。このような光源を使用して、上記基板に堆積された金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブにパルス光を照射する。n回繰り返し照射する場合は、図3における1サイクル(on+off)をn回反復する。なお、繰り返し照射する場合には、次パルス光照射を行う際に、基材を室温付近まで冷却できるようにするため基材側から冷却することが好ましい。
また、上記パルス光としては、1pm〜1mの波長範囲の電磁波を使用することができ、好ましくは10nm〜1000μmの波長範囲の電磁波(遠紫外から遠赤外まで)、さらに好ましくは100nm〜2000nmの波長範囲の電磁波を使用することができる。このような電磁波の例としては、ガンマ線、X線、紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波、マイクロ波より長波長側の電波等が挙げられる。なお、熱エネルギーへの変換を考えた場合には、あまりに波長が短い場合には、形状保持材、パターン印刷を行う樹脂基材等へのダメージが大きく好ましくない。また、波長が長すぎる場合には効率的に吸収して発熱することが出来ないので好ましくない。従って、波長の範囲としては、前述の波長の中でも特に紫外から赤外の範囲が好ましく、より好ましくは100〜2000nmの範囲の波長である。
パルス光の1回の照射時間(on)は、光強度にもよるが、20マイクロ秒〜50ミリ秒の範囲が好ましい。20マイクロ秒よりも短いと金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブの焼結が進まず、導電膜の性能向上の効果が低くなる。また、50ミリ秒よりも長いと光劣化、熱劣化により基材へ悪影響を及ぼすことがあり、また金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブが吹き飛びやすくなる。より好ましくは40マイクロ秒〜10ミリ秒である。上記理由により、本実施形態では連続光ではなくパルス光を用いる。パルス光の照射は単発で実施しても効果はあるが、上記の通り繰り返し実施することもできる。繰返し実施する場合照射間隔(off)は生産性を考慮すると20マイクロ秒〜5秒、より好ましくは2ミリ秒〜2秒の範囲とすることが好ましい。20マイクロ秒よりも短いと、連続光に近くになってしまい、一回の照射後に放冷される間も無く照射されるので、基材が加熱され温度が高くなって劣化する可能性がある。また、5秒よりも長いとプロセス時間が長くなるので好ましくない。
本実施形態にかかる透明導電パターンを製造する場合は、適宜な基板上に本実施形態にかかる透明導電性インクを使用して任意の形状(基板全面に形成するベタ状も含む)のパターンを印刷し、加熱処理して乾燥させた後、このパターンにキセノン式のパルス式照射ランプ等を用いて、パルス幅(on)が20マイクロ秒〜50ミリ秒、より好ましくは40マイクロ秒〜10ミリ秒であるパルス光を照射して金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブ相互の交点を接合する。ここで、接合とは、金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブ同士の交点において、ナノワイヤまたはナノチューブの材料(金属)がパルス光を吸収し、交差部分でより効率的に内部発熱を起こすことにより、その部分が熔接されることである。この接合により、交差部分でのナノワイヤまたはナノチューブ間の接続面積が増え表面抵抗を下げることができる。このように、パルス光を照射して金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブの交点を接合することにより、金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブが網目状となった導電層が形成される。このため、透明導電パターンの導電性を向上でき、その表面抵抗値は、10〜800Ω/□となる。なお、金属ナノワイヤまたは金属ナノチューブが形成する網目は、間隔を空けずに密集している状態では好ましくない。間隔を空けないと光の透過率が低下するからである。なお、光照射は大気雰囲気下で実施することができるが、必要に応じて窒素等の不活性雰囲気下や減圧下で実施することもできる。
また、パルス光照射後は、透明導電パターンの上部に保護フィルムを貼付し導電膜を保護することが好ましい。
前述のパルス光を照射する代わりに乾燥後の塗膜をプレス(加圧)することも有効である。ここで言うプレスとは基材に圧力をかけることを指し、形態としてはどのようなものでも良いが、特に二枚の平板に基材を挟んで押し付ける方法や、円柱状のロールを用いて基材に圧力をかける方式が好ましく、特に後者のロールを用いる方式が圧力を均質にかけることから好ましい。
加圧ロールにより圧力をかける場合には、線圧が0.1kgf/cm(98Pa・m)以上1000kgf/cm(980kPa・m)以下が好ましく、1kgf/cm(980Pa・m)以上100kgf/cm(98kPa・m)以下がより好ましい。基材の送り速度(ライン速度)も実用的な範囲において適宜選択することができるが、一般には10mm/分以上10000mm/分以下が好ましく、10mm/分以上100m/分以下がより好ましい。早すぎると十分な加圧時間が取れないし、精度よく均一に圧力をかけることも難しくなるからである。また、加圧ロールの本数を増やし、何回も圧着回数を増やし、加圧時間を増やすことにより、金属ナノワイヤの接続を確保することも有用な方法である。また、より強固に密着させるために、プレス時に加熱を行っても良い。
通常のプレス装置により平板2枚に挟んで加圧する場合には加圧ロールほど均一に加圧できないために、圧力としては0.1MPa〜200MPa、より好ましくは1MPa〜100MPaが望ましい。
また、より強固に密着させるために、加圧時に加熱を行っても良い。加圧することにより体積抵抗率が低下するだけでなく、折り曲げ強度等の機械特性も向上することも出来る。なお圧力については本来高圧であればあるほど体積抵抗率の低下や機械強度の向上には効果があるが、あまりに圧力が高すぎる場合には、加圧装置のコストが非常に高くなってしまうのに反して得られる効果は高くないために、前記上限値が望ましい値である。
前記光照射とプレスは、いずれか一方のみを実施してもよいし、両者を併用することもできる。
以下、本発明の実施例を具体的に説明する。なお、以下の実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
実施例1
<銀ナノワイヤの作製>
ポリビニルピロリドンK−90((株)日本触媒社製)(0.49g)、AgNO(0.52g)及びFeCl(0.4mg)を、エチレングリコール(125ml)に溶解し、150℃で1時間加熱反応した。得られた析出物を遠心分離により単離し、析出物を乾燥して目的の銀ナノワイヤ(平均径36nm、平均長さ20μm)を得た。上記エチレングリコール、AgNO、FeClは和光純薬工業株式会社製である。
<透明導電性インクの作製>
上記150℃で1時間加熱反応して得られた銀ナノワイヤの反応液に、6倍容量のジブチルエーテルを添加して攪拌後、静置してナノワイヤを沈降させた。ナノワイヤの沈降後、デカンテーションにより上澄み液を分離することにより、溶媒置換を行い、銀ナノワイヤを約20質量%含んだジブチルエーテル(粘度調整溶媒)に分散した銀ナノワイヤの懸濁液を得た。
この銀ナノワイヤの懸濁液0.5gに、粘度調整溶媒としてテルピネオール(日本テルペン化学(株)製)6gを加え、良く分散させた後、形状保持材としてテルソルブ MTPH(日本テルペン化学(株)製、イソボルニルシクロヘキサノール)14gを加え、(株)シンキー社製のARV−310を用いてよく分散させて透明導電性インクを得た。
得られたインクは熱重量分析を行い、500℃加熱後の残渣がインク中の銀ナノワイヤであるとして計算した結果、インク中の銀ナノワイヤ濃度は0.5質量%であった。熱重量の分析装置はブルカー・エイックス株式会社製差動型超高温熱天秤TG−DTA galaxy(S)である。
得られたインクはブルックフィールド社製型DV−II+Proを用いて25℃での粘度を測定した。ロータ番号52を用いて測定した粘度は1.5×10mPa・sであった。なお、インク中に含有される銀ナノワイヤ含有量は0.5質量%と少量であるため、このインク粘度は分散媒自体の粘度と略同等であった。
<透明導電性インクの印刷>
上記により調製した透明導電性インクを用いて2.5cm角のベタ膜をスクリーン印刷機MT−320TVZ(マイクロテック(株)製)に、剣スキージ(APOLAN International社製剣スキージ、ポリウレタン製、硬度70、先端部角度55°)をスキージ装着角度60°で装着して印刷(クリアランス:1.0mm、スキージ速度:300mm/sec、印刷時のスキージ移動距離:15cm、スキージ印圧:0.2MPa、スクレッパ圧:0.15MPa、背圧:0.1MPa)した。この条件ではスキージ先端部のアタック角度は25°となる。また、基材には東レ(株)社ポリエステルフィルム:ルミラー(登録商標)T60(厚み125μm)を用いた。印刷後、熱風循環乾燥機にて100℃−1時間かけて乾燥し透明導電性インクの印刷物を得た。
<透明導電性インクの印刷物の光焼成>
透明導電性インクの印刷物はNovaCentrix社製光焼成装置PulseForge 3300を用いて、600V、50マイクロ秒のパルス光を単発照射した。
実施例2
スキージを装着角度60°で装着した代わりに、装着角度65°でスキージを装着した以外は実施例1と同様に印刷した。本実施例において装着角度を65°でスキージを装着することによりスキージ先端部のアタック角度は30°となる。
比較例1
<透明導電性インクの印刷>
スキージを装着角度60°で装着した代わりに、装着角度80°でスキージを装着した以外は実施例1と同様に印刷した。本比較例において装着角度を80°でスキージを装着することによりスキージ先端部のアタック角度は45°となる。
<銀ナノワイヤの計測>
上記の通り作製して得られた銀ナノワイヤの平均径及び平均長さ(平均径36nm、平均長さ20μm)は、上記150℃で1時間加熱反応後の銀ナノワイヤの反応液をジブチルエーテルで溶媒置換した銀ナノワイヤの懸濁液の一部をさらにジブチルエーテルで希釈し、ガラス上にキャストし、乾燥後にSEM(株式会社日立製作所製S−5000)にて100本の銀ナノワイヤの径と長さを計測して各々平均値を求めた。
印刷前(印刷回数0回)の銀ナノワイヤの長さは、上記の通り作製して得られた透明導電性インクを少量サンプリングし、メタノールで希釈してガラス上にキャストし、乾燥後にSEM(株式会社日立製作所製S−5000)にて100本の銀ナノワイヤの長さを計測し、その平均値を求めた。
また、実施例1,2及び比較例1の方法により繰り返し200回の印刷を実施し、5、50、100、150、200回印刷直後のスクリーンマスク上のインク及び印刷前のインクを少量サンプリングし、メタノールで希釈してガラス上にキャストし、乾燥後にSEM(株式会社日立製作所製S−5000)にて100本の銀ナノワイヤの長さを計測し、その平均値を5、50、100、150、200回印刷後の銀ナノワイヤの長さとして求めた。
表1に印刷前(印刷回数0回)及び5、50、100、150、200回印刷後の銀ナノワイヤの長さを示した。
<表面抵抗の測定>
パルス光を照射した後の銀ナノワイヤの堆積層について、三菱化学株式会社製LORESTA−GP MCP−T610 4探針法表面抵抗率、体積抵抗率測定装置を使用して表面抵抗を測定した。測定した結果を表1に示した。測定数は2であり、その平均値を示した。
<全光線透過率の測定>
日本電色工業(株)製濁度計NDH2000を用いて、全光線透過率を測定した。測定した結果を表1に示した。測定数は2であり、その平均値を示した。
繰返し印刷に伴いワイヤの長さを比較すると、印刷回数が50回以上で比較例1に対して実施例1及び2の方が約3倍長い状態を維持していること、また表面抵抗が安定推移していることが分かる。
Figure 2017208925
1 基材、2 スクリーンマスク、3 スキージ、4 印刷方向、5 透明導電性インク、6 アタック角度、7 先端部角度、8 装着角度。

Claims (14)

  1. 金属ナノワイヤと金属ナノチューブの少なくとも一方と分散媒とを含む透明導電性インクを、スクリーンマスクに接触するスキージ先端部のアタック角度が1〜30°の範囲でスクリーン印刷することを特徴とする透明導電パターンの形成方法。
  2. 前記スクリーンマスクに接触するスキージの先端部がアタック角度を小さくするように先端から少なくとも一方の主面に勾配を有するスキージを使用する請求項1に記載の透明導電パターンの形成方法。
  3. 前記勾配を有するスキージ先端部角度が10〜60°である請求項1または2に記載の透明導電パターンの形成方法。
  4. 前記スキージの材質が合成ゴム、天然ゴム、金属、プラスチックからなる群のいずれかである請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
  5. 前記合成ゴムがウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなる請求項4に記載の透明導電パターンの形成方法。
  6. スキージ速度を5〜800mm/secとしてスクリーン印刷する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
  7. 前記透明導電性インクが、透明導電性インク総質量に対して、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの総量として0.01〜10質量%含む、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
  8. 前記分散媒が、分子量の範囲が150〜500である有機化合物からなる形状保持材を含む請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
  9. 前記形状保持材の有機化合物が、単糖類、ポリオール、4級炭素原子及び/または橋かけ環骨格を有するアルキル基と水酸基とを有する化合物のいずれかである請求項8に記載の透明導電パターンの形成方法。
  10. 前記形状保持材の有機化合物が、ジグリセリン、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、キシルロース、リブロース、ボルニルシクロヘキサノール、ボルネオール、イソボルニルシクロヘキサノールまたはイソボルネオールのいずれかである請求項9に記載の透明導電パターンの形成方法。
  11. 前記分散媒が、形状保持材の粘度を調製する粘度調整溶媒をさらに含む請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。
  12. 前記粘度調整溶媒が、水、アルコール、ケトン、エーテル、脂肪族系炭化水素溶剤及び芳香族系炭化水素溶剤の少なくとも一種である請求項11に記載の透明導電パターンの形成方法。
  13. 前記粘度調整溶媒のアルコールが、テルピネオールである請求項12に記載の透明導電パターンの形成方法。
  14. 前記形状保持材の含有量が分散媒総質量に対して10〜90質量%である請求項8から請求項13のいずれか一項に記載の透明導電パターンの形成方法。

JP2018520834A 2016-05-31 2017-05-24 透明導電パターンの形成方法 Pending JPWO2017208925A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016109430 2016-05-31
JP2016109430 2016-05-31
PCT/JP2017/019331 WO2017208925A1 (ja) 2016-05-31 2017-05-24 透明導電パターンの形成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2017208925A1 true JPWO2017208925A1 (ja) 2019-03-28

Family

ID=60478706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018520834A Pending JPWO2017208925A1 (ja) 2016-05-31 2017-05-24 透明導電パターンの形成方法

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPWO2017208925A1 (ja)
KR (1) KR102188996B1 (ja)
CN (1) CN109074917B (ja)
TW (1) TWI727051B (ja)
WO (1) WO2017208925A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102316141B1 (ko) * 2019-12-27 2021-10-22 쇼와 덴코 가부시키가이샤 투명 도전 필름의 제조 방법
CN111148363B (zh) * 2019-12-31 2021-06-11 浙江理工大学 一种在高分子膜表面刻蚀-书写纳米导电材料制备柔性电路板的方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4016491B2 (ja) * 1998-07-29 2007-12-05 凸版印刷株式会社 スキージとスキージング機構およびそれを用いたスクリーン印刷方法
JP2004223788A (ja) * 2003-01-21 2004-08-12 Yamaha Motor Co Ltd スキージ及びスクリーン印刷機
SG183720A1 (en) 2005-08-12 2012-09-27 Cambrios Technologies Corp Nanowires-based transparent conductors
JP2008162130A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
US9236162B2 (en) * 2012-04-26 2016-01-12 Osaka University Transparent conductive ink and transparent conductive pattern forming method
JP2015034279A (ja) * 2013-04-10 2015-02-19 デクセリアルズ株式会社 透明導電膜形成用インク組成物、透明導電膜、透明電極の製造方法、及び画像表示装置
GB2521591A (en) * 2013-10-27 2015-07-01 Asm Assembly Systems Switzerland Gmbh Print head
JPWO2015068654A1 (ja) * 2013-11-05 2017-03-09 昭和電工株式会社 導電パターン形成方法及びこれを使用したオンセル型タッチパネルの製造方法並びにこれに使用する転写用フィルム及びオンセル型タッチパネル
JP6251012B2 (ja) * 2013-11-18 2017-12-20 株式会社ケー・アイ・エス パターン形成装置
EP2881256A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-10 Applied Materials Italia S.R.L. Apparatus and method for screen printing on a substrate
JP6302358B2 (ja) * 2014-05-30 2018-03-28 株式会社セリアエンジニアリング スクリーン印刷機のスキージ位置自動補正機構及びスキージ位置自動補正方法
TWI596013B (zh) * 2014-10-28 2017-08-21 財團法人金屬工業研究發展中心 網版印刷刮刀

Also Published As

Publication number Publication date
TW201810294A (zh) 2018-03-16
WO2017208925A1 (ja) 2017-12-07
TWI727051B (zh) 2021-05-11
KR20180121639A (ko) 2018-11-07
CN109074917A (zh) 2018-12-21
CN109074917B (zh) 2020-09-11
KR102188996B1 (ko) 2020-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5706998B2 (ja) 透明導電性インク及び透明導電パターン形成方法
TWI655090B (zh) 透明電極及其製造方法
JP6449559B2 (ja) ナノ構造体分散液および透明導電体
KR101207363B1 (ko) 나노미터 두께의 금속 마이크로판을 함유하는 전도성 페이스트용 조성물
EP2824676B1 (en) Method for manufacturing transparent conductive pattern
WO2017208924A1 (ja) 透明導電パターンの形成方法
JPWO2009063744A1 (ja) 金属ナノワイヤの製造方法、金属ナノワイヤ及び透明導電体
WO2015068654A1 (ja) 導電パターン形成方法及びこれを使用したオンセル型タッチパネルの製造方法並びにこれに使用する転写用フィルム及びオンセル型タッチパネル
JP6356453B2 (ja) 透明導電パターン形成用基板、透明導電パターン形成基板及び透明導電パターン形成基板の製造方法
WO2017208925A1 (ja) 透明導電パターンの形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201110

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210105

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210216