KR102228232B1 - Method of forming a transparent conductive pattern - Google Patents
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Abstract
금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브를 도전 성분으로서 포함하는 투명 도전성 잉크를 사용한 스크린 인쇄에 있어서, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브에의 데미지를 경감시킴으로써 간이한 제조 공정에 의해 투명 도전 패턴을 형성하고, 제조 가격 및 환경 부하를 억제할 수 있는 투명 도전 패턴의 형성 방법을 제공한다.
금속 나노와이어와 금속 나노튜브 중 적어도 일방과, 분산매를 포함하는 투명 도전성 잉크(5)를 스크린 마스크(2)에 접촉하는 선단부가 곡면 형상을 갖는 원형 스퀴지(3)를 사용하여 스크린 인쇄한다.In screen printing using a transparent conductive ink containing a metal nanowire and/or a metal nanotube as a conductive component, a transparent conductive pattern is formed by a simple manufacturing process by reducing damage to the metal nanowire and/or metal nanotube. It provides a method of forming a transparent conductive pattern capable of forming and suppressing manufacturing cost and environmental load.
At least one of the metal nanowires and the metal nanotubes, and the transparent conductive ink 5 containing a dispersion medium, are screen-printed using a circular squeegee 3 having a curved front end contacting the screen mask 2.
Description
본 발명은 투명 도전 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a transparent conductive pattern.
투명 도전막은 액정 모니터(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 일렉트로루미네선스(OLED), 태양 전지(PV) 및 터치패널(TP)의 투명 전극, 대전 방지(ESD) 필름 및 전자파차폐(EMI) 필름 등의 다양한 분야에서 사용되고 있고, (1) 낮은 표면 저항, (2) 높은 광선 투과율, (3) 높은 신뢰성이 요구된다.The transparent conductive film is a liquid crystal monitor (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic electroluminescence (OLED), a transparent electrode of a solar cell (PV) and a touch panel (TP), an antistatic (ESD) film, and an electromagnetic shielding ( It is used in various fields such as EMI) films, and it requires (1) low surface resistance, (2) high light transmittance, and (3) high reliability.
예를 들면, LCD의 투명 전극에 대해서는 표면 저항이 10~300Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 85% 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는, 표면 저항이 20~100Ω/□, 광선 투과율이 90% 이상이다. OLED의 투명 전극에 대해서는 표면 저항이 10~100Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 80% 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는 표면 저항이 10~50Ω/□, 광선 투과율이 85% 이상이다. PV의 투명 전극에 대해서는 표면 저항이 5~100Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 65% 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는 표면 저항이 5~20Ω/□, 광선 투과율이 70% 이상이다. TP의 전극에 대해서는 표면 저항이 100~1000Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 85% 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 표면 저항이 150~500Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 90% 이상이다. ESD 필름에 대해서는 표면 저항이 500~10000Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 90% 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 표면 저항이 1000~5000Ω/□의 범위 내에 있고, 광선 투과율이 가시광 영역에서 95% 이상이다.For example, for a transparent electrode of an LCD, it is preferable that the surface resistance is in the range of 10 to 300 Ω/□, and the light transmittance is 85% or more in the visible light region. A more preferable range is a surface resistance of 20 to 100 Ω/□ and a light transmittance of 90% or more. For the transparent electrode of the OLED, it is preferable that the surface resistance is in the range of 10 to 100 Ω/□ and that the light transmittance is 80% or more in the visible light region. A more preferable range is a surface resistance of 10 to 50 Ω/□ and a light transmittance of 85% or more. For the transparent electrode of PV, it is preferable that the surface resistance is in the range of 5 to 100 Ω/□ and that the light transmittance is 65% or more in the visible light region. A more preferable range is a surface resistance of 5 to 20 Ω/□ and a light transmittance of 70% or more. For the TP electrode, it is preferable that the surface resistance is in the range of 100 to 1000 Ω/□, and the light transmittance is 85% or more in the visible light region. More preferably, the surface resistance is in the range of 150 to 500 Ω/□, and the light transmittance is 90% or more in the visible light region. For the ESD film, it is preferable that the surface resistance is in the range of 500 to 10000 Ω/□ and that the light transmittance is 90% or more in the visible light region. More preferably, the surface resistance is in the range of 1000 to 5000 Ω/□, and the light transmittance is 95% or more in the visible light region.
이들의 투명 전극에 사용되는 투명 도전막에는 종래 ITO(산화인듐주석)가 사용되어 왔다. 그러나, ITO에 사용되는 인듐은 레어 메탈이기 때문에, 최근은 공급 및 가격의 안정화가 과제가 되고 있다. 또한, ITO의 제막에는 고진공을 필요로 하는 스퍼터링법이나 증착법 등이 사용되고 있기 때문에 진공 제조 장치가 필요하고, 제조 시간이 오래 걸리므로 가격도 높아진다. 또한, ITO는 휨 등의 물리적인 응력에 의해 크랙이 발생하여 깨지기 쉽기 때문에, 플렉시블성을 부여한 기판에 대하여 적용하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 이들의 문제점을 해소한 ITO 대체 재료의 탐색이 진행되고 있고, 진공 제조 장치의 사용이 불필요한 도포 성막 가능한 재료로서, 금속 나노와이어를 함유하는 도전성 재료(예를 들면, 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 참조) 등의 나노 구조의 도전성 성분을 함유하는 도전성 재료가 보고되고 있다.Conventionally, ITO (indium tin oxide) has been used as a transparent conductive film used for these transparent electrodes. However, since indium used for ITO is a rare metal, stabilization of supply and price has been a problem in recent years. In addition, since a sputtering method or a vapor deposition method that requires high vacuum is used for the film formation of ITO, a vacuum manufacturing apparatus is required, and the manufacturing time takes a long time, so that the price is increased. In addition, since ITO is easily cracked due to physical stress such as warping, it is difficult to apply it to a substrate to which flexibility has been imparted. Therefore, a search for an ITO alternative material that solves these problems is in progress, and a conductive material containing metal nanowires (e.g.,
금속 나노와이어를 함유한 도전성 재료는 저표면 저항 또한 고광선 투과율을 나타내고, 또한 플렉시블성도 가지고 있기 때문에 「ITO 대체 재료」로 바람직하다.The conductive material containing metal nanowires exhibits low surface resistance, high light transmittance, and also has flexibility, and is therefore preferable as an "ITO substitute material".
여기에서, 투명 도전막은 투명 전극으로서 사용하기 위해서 용도에 따른 패턴 형성을 필요로 하지만, 금속 나노와이어를 함유한 도전성 재료에 의해 패턴을 형성하는 방법으로서는 ITO의 패턴 형성과 같은 레지스트 재료를 이용한 포토 리소그래피법이 일반적으로 이용되고 있다. 상기 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 중 어느 하나의 방법에 있어서도, 금속 나노와이어를 포함하는 층 상에 더욱 패턴 형성하기 위해서 감광성을 갖는 층을 더 형성하는 공정이 필요했다. 또한, 감광성을 갖는 층의 현상 공정 및 노출된 금속 나노와이어를 포함하는 층의 제거 공정이 필요하므로, 제거 영역의 은 나노와이어를 쓸데없이 소비해버리고, 또한 현상액의 폐액 처리가 필요하게 되는 경우도 있었다. 또한, 감광성을 갖는 층의 현상 및 노출된 금속 나노와이어를 포함하는 층의 제거 후, 감광성을 갖는 층의 제거 공정이 필요한 경우도 있었다.Here, in order to use the transparent conductive film as a transparent electrode, it is necessary to form a pattern according to the application, but as a method of forming a pattern with a conductive material containing metal nanowires, photolithography using a resist material such as pattern formation of ITO The law is in general use. In either of the above-described
그래서, 은 나노와이어를 잉크젯 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄와 같은 인쇄법에 의해, 직접 패턴 형성하는 것이 기대되고 있다. 그러나, 인쇄를 행하기 위해서는 바인더 수지가 필요하고, 투명성을 확보하기 위해서는 은 나노와이어의 사용량을 적게 할 필요가 있기 때문에, 사용하는 바인더 수지가 은 나노와이어의 표면을 피복하여 도전성을 발현하지 않는다는 문제가 있었다. 또한, 바인더 수지를 사용하지 않는 경우에는, 인쇄시에 패턴이 확보되지 않거나 인쇄 직후 간신히 패턴을 확보할 수 있더라도, 용제를 건조할 때에 패턴이 무너져버리는 문제가 있었다.Therefore, it is expected to form a pattern directly on the silver nanowire by a printing method such as inkjet printing, screen printing, gravure printing, and flexographic printing. However, since a binder resin is required to perform printing and the amount of silver nanowires needs to be reduced to ensure transparency, the problem that the binder resin used covers the surface of the silver nanowires and does not exhibit conductivity. There was. In addition, when a binder resin is not used, there is a problem that the pattern collapses when the solvent is dried, even if the pattern is not secured during printing or the pattern can be barely secured immediately after printing.
특허문헌 2에는 금속 나노와이어와 금속 나노튜브 중 적어도 일방과, 분자량의 범위가 150~500인 유기 화합물을 포함하고, 또한 25℃에 있어서의 점도가 1.0×103~2.0×106mPa·s인 형상 유지재를 함유하는 분산매를 포함하는 것을 특징으로 하는 바인더 수지를 사용하지 않아도 인쇄할 수 있는 투명 도전성 잉크가 개시되어 있다.
이 방법에서는, 스크린 인쇄의 조건에 따라서는 인쇄를 반복해 가는 과정에 있어서 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브에의 데미지가 있고, 그 데미지가 도전 성능에 영향을 주는 것이 과제이었다.In this method, depending on the conditions of screen printing, damage to the metal nanowires and/or metal nanotubes occurs in the process of repeating the printing, and the damage has an effect on the conductive performance.
본 발명의 목적은 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브를 도전 성분으로서 포함하는 투명 도전성 잉크를 사용한 스크린 인쇄에 있어서, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브에의 데미지를 경감시킴으로써 간이한 제조 공정에 의해 투명 도전 패턴을 형성하고, 제조 가격 및 환경 부하를 억제할 수 있는 투명 도전 패턴의 형성 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to reduce damage to metal nanowires and/or metal nanotubes in screen printing using a transparent conductive ink containing metal nanowires and/or metal nanotubes as a conductive component. Accordingly, it is to provide a method of forming a transparent conductive pattern capable of forming a transparent conductive pattern and suppressing manufacturing cost and environmental load.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 실시형태를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention includes the following embodiments.
[1] 금속 나노와이어와 금속 나노튜브 중 적어도 일방과 분산매를 포함하는 투명 도전성 잉크를, 스크린 마스크에 접촉하는 선단부가 곡면 형상을 갖는 스퀴지를 사용하여 스크린 인쇄하는 것을 특징으로 하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.[1] Formation of a transparent conductive pattern, characterized in that a transparent conductive ink containing at least one of metal nanowires and metal nanotubes and a dispersion medium is screen-printed using a squeegee having a curved tip portion in contact with the screen mask Way.
[2] [1]에 있어서, 상기 스크린 마스크에 접촉하는 스퀴지의 선단부의 곡면의 곡률반경이 0.1~20㎜인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[2] The method for forming a transparent conductive pattern according to [1], wherein a radius of curvature of a curved surface of a tip portion of the squeegee in contact with the screen mask is 0.1 to 20 mm.
[3] [2]에 있어서, 상기 스크린 마스크에 접촉하는 스퀴지의 선단부의 곡면의 곡률반경이 2~10㎜인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[3] The method for forming a transparent conductive pattern according to [2], wherein a radius of curvature of a curved surface of a tip portion of the squeegee in contact with the screen mask is 2 to 10 mm.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 스퀴지의 재질이 합성 고무, 천연 고무, 금속, 플라스틱으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[4] The method for forming a transparent conductive pattern according to any one of [1] to [3], wherein the material of the squeegee is any one selected from the group consisting of synthetic rubber, natural rubber, metal, and plastic.
[5] [4]에 있어서, 상기 합성 고무가 우레탄 고무 또는 실리콘 고무로 이루어지는 투명 도전 패턴의 형성 방법.[5] The method for forming a transparent conductive pattern according to [4], wherein the synthetic rubber is made of urethane rubber or silicone rubber.
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 스퀴지 속도를 5~200㎜/sec로 해서 스크린 인쇄하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.[6] The method for forming a transparent conductive pattern according to any one of [1] to [5], wherein screen printing is performed with a squeegee speed of 5 to 200 mm/sec.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서, 상기 투명 도전성 잉크가 투명 도전성 잉크 총 질량에 대하여, 금속 나노와이어 및 금속 나노튜브의 총량으로서 0.01~10질량% 포함하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.[7] The transparent conductive pattern according to any one of [1] to [6], wherein the transparent conductive ink contains 0.01 to 10% by mass as a total amount of metal nanowires and metal nanotubes based on the total mass of the transparent conductive ink. Formation method.
[8] [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서, 상기 분산매는 분자량의 범위가 150~500인 유기 화합물로 이루어지는 형상 유지재를 포함하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.[8] The method for forming a transparent conductive pattern according to any one of [1] to [7], wherein the dispersion medium includes a shape-retaining material made of an organic compound having a molecular weight in the range of 150 to 500.
[9] [8]에 있어서, 상기 형상 유지재의 유기 화합물이 단당류, 폴리올, 4급 탄소원자 및/또는 가교환 골격을 갖는 알킬기와 수산기를 갖는 화합물 중 어느 하나인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[9] The method for forming a transparent conductive pattern according to [8], wherein the organic compound of the shape-retaining material is any one of a monosaccharide, a polyol, a quaternary carbon atom, and/or a compound having an alkyl group and a hydroxyl group having a interchangeable skeleton.
[10] [9]에 있어서, 상기 형상 유지재의 유기 화합물이 디글리세린, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부틸레이트, 크실룰로오스, 리불로오스, 보르닐시클로헥산올, 보르네올, 이소보르닐시클로헥산올 또는 이소보르네올 중 어느 하나인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[10] The organic compound according to [9], wherein the organic compound of the shape-retaining material is diglycerin, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutylate, xylulose, ribulose, and bornylcyclo. A method for forming a transparent conductive pattern in any one of hexanol, borneol, isobornylcyclohexanol, or isoborneol.
[11] [8] 내지 [10] 중 어느 하나에 있어서, 상기 분산매가 형상 유지재의 점도를 조제하는 점도 조정 용매를 더 포함하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.[11] The method for forming a transparent conductive pattern according to any one of [8] to [10], wherein the dispersion medium further includes a viscosity adjusting solvent for adjusting the viscosity of the shape-retaining material.
[12] [11]에 있어서, 상기 점도 조정 용매가 물, 알콜, 케톤, 에테르, 지방족계 탄화수소 용제 및 방향족계 탄화수소 용제 중 적어도 1종인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[12] The method for forming a transparent conductive pattern according to [11], wherein the viscosity adjusting solvent is at least one of water, alcohol, ketone, ether, aliphatic hydrocarbon solvent, and aromatic hydrocarbon solvent.
[13] [12]에 있어서, 상기 점도 조정 용매의 알콜이 테르피네올인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[13] The method for forming a transparent conductive pattern according to [12], wherein the alcohol of the viscosity adjusting solvent is terpineol.
[14] [8] 내지 [13] 중 어느 하나에 있어서, 상기 형상 유지재의 함유량이 분산매 총 질량에 대하여 10~90질량%인 투명 도전 패턴의 형성 방법.[14] The method for forming a transparent conductive pattern according to any one of [8] to [13], wherein the content of the shape-retaining material is 10 to 90 mass% with respect to the total mass of the dispersion medium.
(발명의 효과)(Effects of the Invention)
본 발명에 따르면, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브를 도전 성분으로서 사용하고, 도전성 및 광투과성을 구비한 도막을 형성할 수 있는 투명 도전성 잉크를, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브에의 데미지를 경감시켜 반복 스크린 인쇄할 수 있으므로, 안정한 낮은 표면 저항값을 갖는 투명 도전 패턴을 수율 좋게 제조할 수 있다.According to the present invention, a transparent conductive ink capable of forming a coating film having conductivity and light transmission properties by using a metal nanowire and/or a metal nanotube as a conductive component is applied to a metal nanowire and/or a metal nanotube. Since damage can be reduced and repetitive screen printing can be performed, a transparent conductive pattern having a stable low surface resistance value can be produced in good yield.
도 1은 둥근 스퀴지를 사용한 스크린 인쇄의 개념도이다.
도 2는 펄스광의 정의를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 둥근 스퀴지의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 4는 비교예 1에서 사용한 편평 스퀴지의 측면도이다.1 is a conceptual diagram of screen printing using a round squeegee.
2 is a diagram for explaining the definition of pulsed light.
3 is a diagram showing another example of a round squeegee.
4 is a side view of a flat squeegee used in Comparative Example 1. FIG.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 실시형태라고 함)를 설명한다.Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described.
실시형태에 의한 투명 도전 패턴의 형성 방법은 금속 나노와이어와 금속 나노튜브 중 적어도 일방과 분산매를 포함하는 투명 도전성 잉크를, 스크린 마스크에 접촉하는 선단부가 곡면 형상을 갖는 스퀴지를 사용하여 스크린 인쇄하는 것을 특징으로 한다.The method of forming a transparent conductive pattern according to the embodiment includes screen printing a transparent conductive ink containing at least one of a metal nanowire and a metal nanotube and a dispersion medium using a squeegee having a curved tip portion in contact with the screen mask. It is characterized.
스크린 마스크에 접촉하는 선단부가 곡면 형상을 갖는 스퀴지(이하, 「둥근 스퀴지」라고 칭하는 경우가 있음)는 스크린 마스크와 스퀴지가 접촉하는 부분에서의 스퀴지의 단면 형상이 문자 그대로 곡면을 갖는 것이다. 곡면은 곡률이 일정한 원호상의 것이나, 곡률이 다른 타원상의 것이어도 좋지만, 이것들에 한정되지 않는다. 이러한 둥근 스퀴지를 사용하여 스크린 인쇄하는 경우의 개념도를 도 1에 나타냈다.A squeegee in which the tip of the screen mask has a curved shape (hereinafter sometimes referred to as a ``round squeegee'') is a squeegee whose cross-sectional shape at a portion where the screen mask and the squeegee contact is literally a curved surface. The curved surface may be an arc shape having a constant curvature or an elliptical shape having a different curvature, but is not limited to these. A conceptual diagram in the case of screen printing using such a round squeegee is shown in FIG. 1.
도 1에 있어서, 기재(1)와 스크린 마스크(2)는 일정 간격의 클리어런스를 가지고 배치되어 있고, 둥근 스퀴지(3)를 스크린 마스크(2)에 압박하여 기재(1)와 스크린 마스크(2)를 밀착시키면서 인쇄 방향(4)으로 이동시키고, 스크린 마스크(2) 상에 놓인 투명 도전성 잉크(5)를 기재(1)측으로 압출하여 스크린 인쇄를 행한다.In Fig. 1, the
둥근 스퀴지(3)의 선단부(스크린 마스크(2)와 둥근 스퀴지(3)가 접촉하는 부분)의 곡률반경(R)은 0.1~20㎜가 바람직하고, 1~15㎜가 보다 바람직하고, 2~10㎜가 더욱 바람직하다. 곡률반경(R)이 0.1㎜ 이상이면 스퀴지를 통과시켜 투명 도전성 잉크(5)에 충분한 인압을 추가할 수 있다. 또한, 곡률반경(R)이 20㎜ 이하이면 스크린 마스크 상에서 잉크를 갈아서 영향이 적고, 금속 나노와이어나 금속 나노튜브의 꺾임, 절단 등의 데미지를 저감시킬 수 있다.The radius of curvature R of the distal end of the round squeegee 3 (the part where the
도 1의 예에서는 둥근 스퀴지(3)의 선단 부분의 단면 형상을 원호상으로 나타내고 있지만, 적어도 스크린 마스크(2)에 접촉하는 부분이 곡면 형상을 가지고 있으면 좋고, 스크린 마스크(2)에 접촉하지 않은 부분의 형상에는 제한이 없다. 즉, 종래의 스크린 마스크(2)에 범용되고 있는 편평 스퀴지의 선단 에지에 둥그스름을 갖게 하고, 이 둥그스름 부분을 스크린 마스크(2)에 접촉시킴으로써 스크린 인쇄할 수도 있다.In the example of Fig. 1, the cross-sectional shape of the tip portion of the
도 3(a), (b), (c)에는 둥근 스퀴지(3)의 다른 예가 나타내어진다. 도 3(a)의 예가 편평 스퀴지의 선단 에지의 양방에 둥그스름을 갖게 한 것이고, 도 3(b)의 예가 편평 스퀴지의 선단 에지의 일방에 둥그스름을 갖게 한 것이고, 도 3(c)의 예가 편평 스퀴지의 선단을 타원 형상으로 한 것이다. 또한, 도 3(c)의 예에서는 스퀴지의 선단 형상이 타원으로 되어 있지만, 이것에는 한정되지 않고, 곡률반경이 일정하지 않지만 곡면으로 가공되어 있는 것을 모두 포함한다.Another example of the
둥근 스퀴지(3)의 재질은 특별히 한정되는 것이 아니고, 종래 스크린 인쇄용으로 사용되고 있는 스퀴지와 동등한 재질의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 합성 고무, 천연 고무, 스테인리스 등의 금속, 폴리에스테르 등의 플라스틱 등의 소재를 들 수 있다.The material of the
고무 소재의 원형 스퀴지(3)의 경도는 특별히 한정되는 것도 아니고, 예를 들면, JIS K6031 규격의 경도계로 Hs(쇼어) 경도 55~90의 것을 사용할 수 있다.The hardness of the
상기와 같은 둥근 스퀴지(3)로서는, 예를 들면 APOLAN International제 둥근 스퀴지, Bando Chemical Industries, Ltd.제 둥근 스퀴지, R 부착 편평 스퀴지, 모서리 스퀴지(R 부착) 등을 이용할 수 있다.As the
둥근 스퀴지(3)를 사용한 인쇄에서의 스퀴지 속도(인쇄 방향(4)으로의 이동 속도)는 5~200㎜/sec가 바람직하고, 10~150㎜/sec가 보다 바람직하고, 20~100㎜/sec가 더욱 바람직하다. 스퀴지 속도가 5㎜/sec 이상이면 생산성이 양호하고, 스퀴지 속도가 200㎜/sec 이하이면 인쇄시의 잉크 전사량이 과잉으로 되는 것에 의한 판 분리의 악화를 억제할 수 있다.The squeegee speed (moving speed in the printing direction 4) in printing using the
둥근 스퀴지(3)를 사용한 인쇄에서의 스퀴지 인압은 0.10~0.45MPa가 바람직하고, 0.15~0.30MPa가 보다 바람직하다. 스퀴지 인압이 0.10MPa 이상이면 인쇄된 잉크의 막 두께의 균일성을 확보할 수 있고, 스퀴지 인압이 0.45MPa 이하이면 인쇄된 잉크의 막 두께가 너무 얇아져서 투명 도전 패턴의 형성에 바람직하다.The squeegee pulling pressure in printing using the
둥근 스퀴지(3)를 사용한 인쇄에서의 스퀴지 각도는 장치의 제약을 제외하면 특별히 제한되지 않는다. 둥근 스퀴지(3)는 그 선단부가 곡면 형상이기 때문에, 스퀴지 각도를 미조정해도 투명 도전성 잉크 중의 금속 나노와이어나 금속 나노튜브에의 큰 영향은 없고, 일반적인 스크린 인쇄에 사용되는 60~80°의 스퀴지 각도로 인쇄해도 좋고, 장치의 제약이 없으면 그것보다 작은 스퀴지 각도로 인쇄해도 좋다.The squeegee angle in printing using the
일반적인 강도와 텐션을 갖는 스크린 마스크(2)를 사용한 경우, 둥근 스퀴지(3)를 사용한 인쇄에서의 클리어런스는 스크린 프레임의 내측 치수의 1/600~1/150이 바람직하고, 1/450~1/200이 보다 바람직하다. 스크린 프레임의 내측 치수의 1/600 이상 있으면 인쇄시의 판 분리가 악화하는 것을 억제할 수 있고, 1/150 이하이면 반복 인쇄에서의 스크린 마스크(2)에의 데미지를 억제할 수 있다. 또한, 강도가 높은 스크린 마스크를 사용한 경우에는 스크린 프레임의 내측 치수의 1/100 이하에서도 스크린 마스크(2)에의 데미지가 억제되는 것이 있다.In the case of using the
스크린 인쇄에서는 스크린 마스크(2) 상에 잉크를 놓고, 스크레이퍼로 스크린 마스크(2) 상에 잉크를 전개시킨 후, 둥근 스퀴지(3) 등의 스퀴지로 기재 상에 인쇄한다. 스크린 마스크(2) 상에 놓인 투명 도전성 잉크(5)의 양이 많으면, 인쇄에 있어서의 스퀴지 조작으로 투명 도전성 잉크(5) 중의 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브에의 데미지가 축적되어버린다. 이 때문에, 반복 대량으로 인쇄하는 경우에는 스크린 마스크(2) 상에 놓인 투명 도전성 잉크(5)의 양을 제한하고, 인쇄에 따라 소비되는 투명 도전성 잉크(5)를 적당히 스크린 마스크(2) 상에 보충하는 조작을 반복함으로써, 투명 도전성 잉크(5) 중의 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 평균 길이를 소망의 길이로 유지할 수 있다.In screen printing, ink is placed on the
본 실시형태의 투명 도전 패턴의 형성 방법에 있어서 사용되는 스크린 인쇄용 투명 도전성 잉크(5)는 금속 나노와이어 및 금속 나노튜브 중 적어도 일방과 분산매를 포함하는 것이고, 스크린 인쇄에 의해 패턴 형상을 가질 수 있는 적당한 점도를 갖는 것이면 적용할 수 있다. 분산매는 이하의 형상 유지재를 포함하는 것이면, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브를 양호하게 분산시킬 수 있으므로 바람직하다. 이 투명 도전성 잉크를 사용하고, 둥근 스퀴지(3)를 사용하여 스크린 인쇄함으로써 인쇄에 의한 패턴 형성을 양호하게 행할 수 있고, 분산매를 증류함으로써 도전성과 광투과성을 겸비한 도막을 형성할 수 있다.The transparent conductive ink for
상기 형상 유지재는 분자량의 범위가 150~500인 유기 화합물이고, 형상 유지재를 포함하는 분산매의 25℃에 있어서의 점도가 1.0×103~2.0×106mPa·s인 것이 바람직하다. 여기에서, 유기 화합물이 25℃에서 상기 점도 범위의 액상인 경우는 형상 유지재를 상기 유기 화합물만으로 구성할 수 있다. 한편, 25℃에 있어서의 점도가 상기 점도 범위보다 높은 경우 또는 25℃에서 고체인 경우는 적절한 용매(유기 화합물을 용해할 수 있는 용매이고, 후술의 점도 조정 용매 등을 들 수 있음)가 미리 혼합(희석, 용해)하여 분산매로 할 수 있다.The shape-retaining material is an organic compound having a molecular weight in the range of 150 to 500, and the viscosity of the dispersion medium containing the shape-retaining material at 25°C is preferably 1.0×10 3 to 2.0×10 6 mPa·s. Here, when the organic compound is a liquid in the above viscosity range at 25°C, the shape-retaining material may be composed of only the organic compound. On the other hand, when the viscosity at 25°C is higher than the above viscosity range or when it is solid at 25°C, an appropriate solvent (a solvent capable of dissolving an organic compound, and may include a viscosity adjusting solvent described later) is mixed in advance. (Diluted, dissolved) to obtain a dispersion medium.
분산매의 점도가 상기 범위보다 낮으면 인쇄한 패턴의 형상을 유지할 수 없고, 상기 범위보다 높으면 인쇄시의 예사성 등의 악영향이 나온다. 분산매의 25℃의 점도로서 보다 바람직하게는 5.0×104~1.0×106mPa·s의 범위이다. 또한, 점도는 원추 평판형 회전 점도계(콘 플레이트 타입)를 사용하여 측정한 값이다.If the viscosity of the dispersion medium is lower than the above range, the shape of the printed pattern cannot be maintained, and if it is higher than the above range, adverse effects such as printability during printing may occur. The viscosity of the dispersion medium at 25°C is more preferably in the range of 5.0×10 4 to 1.0×10 6 mPa·s. In addition, the viscosity is a value measured using a conical plate type rotational viscometer (cone plate type).
또한, 사용하는 형상 유지재인 유기 화합물의 분자량이 크면 소결시에 형상 유지재가 효율적으로 제거될 수 없어 저항이 내려가지 않는다. 그 때문에, 분자량으로서는 500 이하, 바람직하게는 400 이하, 보다 바람직하게는 300 이하이다.In addition, if the molecular weight of the organic compound, which is the shape-retaining material to be used, is large, the shape-retaining material cannot be efficiently removed during sintering, and the resistance does not decrease. Therefore, as a molecular weight, it is 500 or less, Preferably it is 400 or less, More preferably, it is 300 or less.
이러한 유기 화합물로서는 수산기가 들어있는 화합물이 바람직하고, 예를 들면 단당류, 폴리올, 4급 탄소원자 및/또는 가교환 골격을 갖는 알킬기와 수산기를 갖는 화합물이 바람직하고, 예를 들면 디글리세린, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부틸레이트, 크실룰로오스, 리불로오스, 보르닐시클로헥산올, 보르네올, 이소보르닐시클로헥산올, 이소보르네올 등을 들 수 있다.As such an organic compound, a compound containing a hydroxyl group is preferable, for example, a monosaccharide, a polyol, a compound having an alkyl group having a quaternary carbon atom and/or a crosslinkable skeleton and a hydroxyl group is preferable. For example, diglycerin, 2, 2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutylate, xylulose, ribulose, bornylcyclohexanol, borneol, isobornylcyclohexanol, isoborneol, and the like. .
상기 열거한 화합물 중에서는 이소보르닐기와 수산기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이소보르닐이 갖는 복잡한 입체 구조에 추가하여 수산기의 수소 결합에 의해 잉크에 적당한 점착성을 주기 위해서이다. 또한, 이소보르닐과 수산기를 갖는 화합물은 휘발 온도가 그리 높지 않은데도 불구하고 높은 점성을 갖기 때문에, 잉크의 고점도화가 실현될 수 있기 때문이다. 이소보르닐과 수산기를 갖는 화합물로서는 이소보르닐시클로헥산올 또는 이소보르닐페놀 중 어느 일방 또는 그 쌍방을 들 수 있다. 상기 열거한 화합물은 적당한 점착성을 갖기 때문에, 잉크에 적당한 점착성을 준다. 또한, 잉크 용매로서 적당한 비점을 가리키기 때문에, 인쇄, 건조 종료 후 적절한 가열, 광소결 등에 의해 잔사를 저감시킬 수 있다. 잉크 중의 형상 유지재의 함유량은 분산매 총 질량에 대하여 10~90질량%가 바람직하고, 30~80질량%가 보다 바람직하다. 형상 유지재의 함유량이 분산매 총 질량에 대하여 10~90질량%이면, 잉크가 인쇄에 적합한 점도가 되어 인쇄시의 패턴 붕괴나 예사성 등의 불량이 없는 인쇄를 할 수 있다.Among the compounds listed above, it is particularly preferable to have an isobornyl group and a hydroxyl group. In addition to the complex three-dimensional structure of isobornyl, this is to give the ink adequate adhesion by hydrogen bonding of hydroxyl groups. In addition, since the compound having isobornyl and a hydroxyl group has a high viscosity even though the volatilization temperature is not so high, it is because the increase in viscosity of the ink can be realized. Examples of the compound having isobornyl and a hydroxyl group include either isobornylcyclohexanol or isobornylphenol, or both. Since the above-listed compounds have adequate tackiness, they give an appropriate tackiness to the ink. In addition, since it indicates an appropriate boiling point as an ink solvent, the residue can be reduced by appropriate heating, light sintering, or the like after completion of printing and drying. The content of the shape-retaining material in the ink is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 30 to 80% by mass, based on the total mass of the dispersion medium. If the content of the shape-retaining material is 10 to 90% by mass based on the total mass of the dispersion medium, the ink becomes a viscosity suitable for printing, and printing without defects such as pattern collapse or printability during printing can be performed.
또한, 형상 유지재로서는 그 자체가 상술한 바람직한 분산매의 점도 범위인 점조한 액체인 것이 바람직하지만, 상기 점도 범위를 만족시키도록 다른 점도 조정 용매를 혼합하여 상기 범위의 점도를 갖는 분산매를 조제하고, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브를 도전 성분으로서 분산매 중에 분산시켜 투명 도전성 잉크로 해도 좋다.In addition, the shape-retaining material is preferably a viscous liquid that is itself a viscosity range of the preferred dispersion medium described above, but another viscosity adjusting solvent is mixed so as to satisfy the viscosity range to prepare a dispersion medium having a viscosity in the above range, Metal nanowires and/or metal nanotubes may be dispersed in a dispersion medium as a conductive component to obtain a transparent conductive ink.
점도 조정 용매의 예로서는 물, 알콜, 케톤, 에스테르, 에테르, 지방족계 탄화수소 용제 및 방향족계 탄화수소 용제를 들 수 있다. 잉크 조성물 중의 각 성분을 양호하게 분산시키는 관점에서, 물, 에탄올, 이소프로필알콜, 1-메톡시-2-프로판올(PGME), 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 디아세톤알콜, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노프로필에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 테르피네올, 디히드로테르피네올, 디히드로테르피닐모노아세테이트, 메틸에틸케톤, 시클로헥산온, 에틸락테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르아세테이트, 디부틸에테르, 옥탄, 톨루엔이 바람직하고, 테르피네올이 특히 바람직하다. 이들의 용매는 단독으로 사용해도, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다.Examples of the viscosity adjusting solvent include water, alcohols, ketones, esters, ethers, aliphatic hydrocarbon solvents, and aromatic hydrocarbon solvents. From the viewpoint of good dispersion of each component in the ink composition, water, ethanol, isopropyl alcohol, 1-methoxy-2-propanol (PGME), ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, ethylene glycol Monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, diacetone alcohol, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, Diethylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol, triethylene glycol monoethyl ether, terpineol, dihydroterpineol, dihydroterfinyl monoacetate, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, ethyl lactate, propylene glycol mono Methyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, dibutyl ether, octane, toluene are preferred, and terpineol is particularly desirable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
금속 나노와이어 및 금속 나노튜브는 지름의 굵기가 나노미터 오더의 사이즈인 금속이고, 금속 나노와이어는 와이어 형상, 금속 나노튜브는 다공성 또는 비다공성의 튜브 형상을 갖는 도전성 재료이다. 본 명세서에 있어서, 「와이어 형상」과 「튜브 형상」은 모두 선상이지만, 전자는 중앙이 중공이 없는 것, 후자는 중앙이 중공이 있는 것을 의도한다. 성상은 유연해도 좋고, 강직해도 좋다. 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브는 어느 하나를 사용해도 좋고, 양자를 혼합한 것을 사용해도 좋다.Metal nanowires and metal nanotubes are metals whose diameters are on the order of nanometers, metal nanowires are wire-shaped, and metal nanotubes are conductive materials having a porous or non-porous tube shape. In the present specification, both the "wire shape" and the "tube shape" are linear, but the former intends that the center has no hollow, and the latter intends that the center has a hollow. The appearance may be flexible or may be rigid. Any metal nanowire or metal nanotube may be used, or a mixture of both may be used.
금속의 종류로서는 금, 은, 백금, 구리, 니켈, 철, 코발트, 아연, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 카드뮴, 오스뮴, 이리듐으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 및 이들의 금속을 조합시킨 합금 등을 들 수 있다. 낮은 표면 저항 또한 높은 전광선 투과율을 갖는 도막을 얻기 위해서는 금, 은 및 구리 중 어느 하나를 적어도 1종 포함하는 것이 바람직하다. 이들의 금속은 도전성이 높기 때문에, 일정 표면 저항을 얻을 때에 면에 차지하는 금속의 밀도를 줄일 수 있으므로 높은 전광선 투과율을 실현할 수 있다.As the type of metal, at least one selected from the group consisting of gold, silver, platinum, copper, nickel, iron, cobalt, zinc, ruthenium, rhodium, palladium, cadmium, osmium, and iridium, and an alloy in which these metals are combined. Can be lifted. In order to obtain a coating film having a low surface resistance and a high total light transmittance, it is preferable to contain at least one of gold, silver and copper. Since these metals have high conductivity, it is possible to reduce the density of the metal occupied on the surface when obtaining a certain surface resistance, thereby realizing a high total light transmittance.
이들의 금속 중에서도, 금 또는 은 중 적어도 1종을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 최적한 형태로서는 은의 나노와이어를 들 수 있다.Among these metals, it is more preferable to contain at least one of gold and silver. As an optimal form, silver nanowires are mentioned.
투명 도전성 잉크 중의 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 지름의 굵기, 장축의 길이 및 에스펙트비는 일정한 분포를 갖는 것이 바람직하다. 이 분포는, 본 실시형태의 투명 도전성 잉크로부터 얻어지는 도막이 전광선 투과율이 높고 또한 표면 저항이 낮은 도막이 되도록 선택된다. 구체적으로는, 금속 나노와이어 및 금속 나노튜브의 지름의 굵기의 평균은 1~500㎚가 바람직하고, 5~200㎚가 보다 바람직하고, 5~100㎚가 더욱 바람직하고, 10~100㎚가 특히 바람직하다. 또한, 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 장축의 길이의 평균은 1~100㎛가 바람직하고, 1~50㎛가 보다 바람직하고, 2~50㎛가 더욱 바람직하고, 5~30㎛가 특히 바람직하다. 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브는 지름의 굵기의 평균 및 장축의 길이의 평균이 상기 범위를 충족시킴과 아울러, 에스펙트비의 평균이 5보다 큰 것이 바람직하고, 10 이상인 것이 보다 바람직하고, 100 이상인 것이 더욱 바람직하고, 200 이상인 것이 특히 바람직하다. 여기에서, 에스펙트비는 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 지름의 평균적인 굵기를 b, 장축의 평균적인 길이를 a로 근사한 경우, a/b로 구해지는 값이다. a 및 b는 주사 전자현미경을 사용하여 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다. 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 단면 형상은 모서리부를 갖지 않는 원 또는 타원인 것이 바람직하지만, 모서리부를 갖는 것이어도 적용할 수 있다. 또한, 모서리부는 예각보다 둔각인 쪽이 바람직하다. 단면에 복수의 모서리부를 갖는 경우, 각각의 모서리부의 각도는 동일해도 좋고, 달라도 좋다.It is preferable that the thickness of the diameter of the metal nanowire and/or the metal nanotube in the transparent conductive ink, the length of the major axis, and the aspect ratio have a constant distribution. This distribution is selected so that the coating film obtained from the transparent conductive ink of the present embodiment has a high total light transmittance and a low surface resistance. Specifically, the average of the diameters of the metal nanowires and metal nanotubes is preferably 1 to 500 nm, more preferably 5 to 200 nm, still more preferably 5 to 100 nm, and particularly 10 to 100 nm. desirable. In addition, the average of the lengths of the major axes of the metal nanowires and/or metal nanotubes is preferably 1 to 100 µm, more preferably 1 to 50 µm, more preferably 2 to 50 µm, and particularly 5 to 30 µm. desirable. Metal nanowires and/or metal nanotubes have an average of the thickness of the diameter and the average of the length of the major axis satisfy the above range, and the average aspect ratio is preferably greater than 5, more preferably 10 or more, It is more preferable that it is 100 or more, and it is especially preferable that it is 200 or more. Here, the aspect ratio is a value obtained by a/b when the average thickness of the diameter of the metal nanowire and/or the metal nanotube is approximated by b and the average length of the major axis is approximated by a. A and b can be measured by the method described in the Examples using a scanning electron microscope. The cross-sectional shape of the metal nanowire and/or the metal nanotube is preferably a circle or ellipse that does not have an edge portion, but may be applied even if it has an edge portion. In addition, it is preferable that the corner portion is an obtuse angle than an acute angle. In the case of having a plurality of corner portions in the cross section, the angles of the respective corner portions may be the same or different.
금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 제조 방법으로서는 공지의 제조 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 은 나노와이어는 폴리올(Poly-ol)법을 사용하여 폴리비닐피롤리돈 존재 하에서 질산은을 환원함으로써 합성할 수 있다(Chem. Mater., 2002, 14, 4736 참조). 금 나노와이어도 마찬가지로, 폴리비닐피롤리돈 존재 하에서 염화금산 수화물을 환원함으로써 합성할 수 있다(J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 1733 참조). 은 나노와이어 및 금 나노와이어의 대규모 합성 및 정제의 기술에 관해서는 국제 공개 공보 WO2008/073143 팸플릿과 국제 공개 제2008/046058호 팸플릿에 상세한 기술이 있다. 다공성 구조를 갖는 금 나노튜브는 은 나노와이어를 주형으로 하여 염화금산 용액을 환원함으로써 합성할 수 있다. 여기에서, 주형에 사용한 은 나노와이어는 염화금산과의 산화환원 반응에 의해 용액 중에 용해되기 시작하고, 결과로서 다공성 구조를 갖는 금 나노튜브가 생긴다(J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 3892-3901 참조).As a method for producing a metal nanowire and/or a metal nanotube, a known production method can be used. For example, silver nanowires can be synthesized by reducing silver nitrate in the presence of polyvinylpyrrolidone using a poly-ol method (see Chem. Mater., 2002, 14, 4736). Likewise, gold nanowires can be synthesized by reducing chloroauric acid hydrate in the presence of polyvinylpyrrolidone (see J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 1733). As for the technique of large-scale synthesis and purification of silver nanowires and gold nanowires, detailed descriptions are provided in pamphlets of International Publication No. WO2008/073143 and Pamphlets of International Publication No. 2008/046058. Gold nanotubes having a porous structure can be synthesized by reducing a chloroauric acid solution using silver nanowires as a template. Here, the silver nanowires used in the mold begin to dissolve in the solution by redox reaction with chloroauric acid, resulting in gold nanotubes having a porous structure (J. Am. Chem. Soc., 2004, 126). , 3892-3901).
본 실시형태에 의한 투명 도전성 잉크에 있어서의 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브의 함유량은 그 양호한 분산성 및 투명 도전성 잉크로부터 얻어지는 도막의 양호한 패턴 형성성, 높은 도전성 및 양호한 광학 특성의 관점에서, 투명 도전성 잉크 총 질량에 대하여 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브가 0.01~10질량%의 양인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05~5질량%이고, 더욱 바람직하게는 0.1~2질량%의 양이다. 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브가 0.01질량% 이상이면, 소망의 도전성을 확보하기 위해서 투명 도전층을 매우 두껍게 인쇄할 필요가 없으므로, 인쇄의 난이도가 높아지는 것이나 건조시의 패턴 붕괴 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 10질량% 이하이면, 소망의 투명도를 확보하기 위해서 매우 얇게 인쇄할 필요가 없어 인쇄가 용이하다. 또한, 투명 도전성 잉크에는 광학 특성, 전기 특성 등에 악영향을 미치지 않는 범위에서 다른 도전 성분(금속 입자 등)이나 무기 입자(실리카 등)를 포함해도 좋다. 이들의 입자의 입경은 작은 쪽이 바람직하고, 평균 입경이 1~30㎚인 것이 바람직하고, 5~25㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10~20㎚인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 이들의 입자의 배합량은 금속 나노와이어 및/또는 금속 나노튜브 100질량부에 대하여 30질량부 이하인 것이 바람직하다.The content of metal nanowires and/or metal nanotubes in the transparent conductive ink according to the present embodiment is from the viewpoint of good dispersibility, good pattern formation properties of a coating film obtained from the transparent conductive ink, high conductivity, and good optical properties, The amount of metal nanowires and/or metal nanotubes is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass, and still more preferably 0.1 to 2% by mass, based on the total mass of the transparent conductive ink to be. If the metal nanowires and/or metal nanotubes are 0.01% by mass or more, it is not necessary to print a very thick transparent conductive layer in order to secure the desired conductivity, so that the difficulty of printing increases or the occurrence of pattern collapse during drying is prevented. Can be suppressed. In addition, if it is 10 mass% or less, it is not necessary to print very thinly in order to ensure desired transparency, and printing is easy. Further, the transparent conductive ink may contain other conductive components (metal particles, etc.) or inorganic particles (silica, etc.) within a range that does not adversely affect optical properties, electrical properties, and the like. The particle diameter of these particles is preferably smaller, the average particle diameter is preferably 1 to 30 nm, more preferably 5 to 25 nm or less, and still more preferably 10 to 20 nm. Moreover, it is preferable that the blending amount of these particles is 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of metal nanowires and/or metal nanotubes.
본 실시형태에 의한 투명 도전성 잉크는 그 성질을 손상시키지 않는 범위에서 상기 성분(형상 유지재, 점도 조정 용매, 금속 나노와이어, 금속 나노튜브) 이외의 임의 성분, 예를 들면 바인더 수지, 부식 방지제, 밀착 촉진제, 계면활성제 등을 포함하고 있어도 좋다.The transparent conductive ink according to the present embodiment is an optional component other than the above components (shape retaining material, viscosity adjusting solvent, metal nanowire, metal nanotube), such as a binder resin, a corrosion inhibitor, within a range that does not impair its properties. It may contain adhesion promoter, surfactant, etc.
바인더 수지로서는, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴 등의 폴리아크릴로일 화합물; 폴리비닐알콜; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리카보네이트; 노볼락 등의 고공역성 폴리머; 폴리이미드, 폴리아미도이미드, 폴리에테르이미드 등의 이미드류; 폴리술피드; 폴리술폰; 폴리페닐렌; 폴리페닐에테르; 폴리우레탄; 에폭시; 폴리스티렌, 폴리비닐톨루엔, 폴리비닐크실렌 등의 방향족 폴리올레핀; 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐 등의 지방족 폴리올레핀; 폴리노르보르넨 등의 지환식 올레핀, 폴리-N-비닐피롤리돈, 폴리-N-비닐카프로락탐, 폴리-N-비닐아세트아미드 등의 폴리-N-비닐 화합물; 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합 폴리머(ABS); 히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 니트로셀룰로오스 등의 셀룰로오스류; 실리콘 수지; 폴리아세테이트; 합성 고무; 폴리염화비닐, 염소화 폴리에틸렌, 염소화 폴리프로필렌 등의 함염소 폴리머; 폴리플루오로비닐리덴, 폴리데트라플루오로에틸렌, 폴리헥사플루오로프로필렌, 플루오로올레핀-하이드로카본올레핀의 공중합 폴리머 등의 함불소 폴리머 등을 들 수 있다.Examples of the binder resin include polyacryloyl compounds such as polymethyl methacrylate, polyacrylate, and polyacrylonitrile; Polyvinyl alcohol; Polyesters such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate; Polycarbonate; High conjugation polymers such as novolac; Imides such as polyimide, polyamidoimide, and polyetherimide; Polysulfide; Polysulfone; Polyphenylene; Polyphenyl ether; Polyurethane; Epoxy; Aromatic polyolefins such as polystyrene, polyvinyltoluene, and polyvinylxylene; Aliphatic polyolefins such as polypropylene and polymethylpentene; Alicyclic olefins such as polynorbornene, poly-N-vinyl compounds such as poly-N-vinylpyrrolidone, poly-N-vinyl caprolactam, and poly-N-vinylacetamide; Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer polymer (ABS); Celluloses such as hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) and nitrocellulose; Silicone resin; Polyacetate; Synthetic rubber; Chlorine-containing polymers such as polyvinyl chloride, chlorinated polyethylene, and chlorinated polypropylene; Fluorinated polymers, such as polyfluorovinylidene, polydetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, and a copolymerization polymer of fluoroolefin-hydrocarbon olefin, etc. are mentioned.
또한, 부식 방지제로서는 벤조트리아졸 등, 밀착 촉진제로서는 2-히드록시메틸셀룰로오스 등, 계면활성제로서는 상품명 F-472SF(DIC Corporation제) 등을 들 수 있다.In addition, as a corrosion inhibitor, a benzotriazole etc., 2-hydroxymethyl cellulose etc. as an adhesion promoter, a brand name F-472SF (made by DIC Corporation) etc. are mentioned as a surfactant.
투명 도전성 잉크는 상술한 성분을 공지의 방법으로 교반, 혼합, 가열, 냉각, 용해, 분산 등을 적당히 선택하여 행함으로써 제조할 수 있다.The transparent conductive ink can be produced by appropriately selecting and performing stirring, mixing, heating, cooling, dissolution, and dispersion of the above-described components by a known method.
본 실시형태에 의한 투명 도전성 잉크의 바람직한 점도는 25℃에 있어서의 점도가 100~2×105mPa·s인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 103~5×104mPa·s이다. 또한, 점도는 원추 평판형 회전 점도계(콘 플레이트 타입)를 사용하여 측정한 값이다.The preferable viscosity of the transparent conductive ink according to the present embodiment is preferably 100 to 2×10 5 mPa·s, and more preferably 10 3 to 5×10 4 mPa·s at 25°C. In addition, the viscosity is a value measured using a conical plate type rotational viscometer (cone plate type).
이와 같이 하여 조제한 투명 도전성 잉크를 사용하여 스크린 인쇄에 의해 패턴 인쇄를 행한다.Pattern printing is performed by screen printing using the thus prepared transparent conductive ink.
패턴 인쇄를 행하는 기재로서는 단단해도 좋고(강성), 구부러지기 쉬워도 좋다(가요성). 또한, 착색되어 있어도 좋다. 기재로서는, 예를 들면 유리, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 아크릴수지, 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등), 폴리올레핀(시클로올레핀폴리머를 포함), 폴리염화비닐 등의 재료를 들 수 있다. 이들은 높은 전광선 투과율과 낮은 헤이즈값을 갖는 것이 바람직하다. 굴곡성을 갖는 점에서는 수지 필름인 것이 바람직하다. 필름 두께는 1㎜ 이하인 것이 바람직하고, 500㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 250㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 125㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 또한, 취급성의 점에서 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 18㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 25㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 38㎛ 이상인 것이 특히 바람직하다. 상술의 기재 중에서도, 우수한 광투과성이나 유연성, 기계적 특성 등의 점에서 폴리에틸렌테레프탈레이트, 시클로올레핀폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 시클로올레핀폴리머로서는, 노르보르넨의 수소화 개환 메타세시스 중합형 시클로올레핀폴리머(ZEONOR(등록상표, Zeon Corporation제), ZEONEX(등록상표, Zeon Corporation제), ARTON(등록상표, JSR Corporation제) 등)나 노르보르넨/에틸렌 부가 공중합형 시클로올레핀폴리머(APEL(등록상표, Mitsui Chemicals, Inc.제), TOPAS(등록상표, Polyplastic Co., Ltd.제))를 사용할 수 있다. 또한, 기재는 TFT 소자 등의 회로가 형성되어 있는 기판이어도 좋고, 컬러필터 등의 기능성 재료가 형성되어 있어도 좋다. 또한, 기재는 다수 적층되어 있어도 좋다.As a base material for pattern printing, it may be hard (stiffness), or may be easily bent (flexibility). Moreover, it may be colored. As the substrate, for example, materials such as glass, polyimide, polycarbonate, polyethersulfone, acrylic resin, polyester (polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc.), polyolefin (including cycloolefin polymer), polyvinyl chloride, etc. Can be lifted. It is preferable that these have a high total light transmittance and a low haze value. It is preferable that it is a resin film from the point which has flexibility. The film thickness is preferably 1 mm or less, more preferably 500 µm or less, further preferably 250 µm or less, and particularly preferably 125 µm or less. Further, it is preferably 10 µm or more, more preferably 18 µm or more, still more preferably 25 µm or more, and particularly preferably 38 µm or more from the viewpoint of handling properties. Among the above descriptions, it is preferable to use polyethylene terephthalate or cycloolefin polymer from the viewpoint of excellent light transmittance, flexibility, and mechanical properties. As a cycloolefin polymer, a hydrogenated ring opening metathesis polymerization type cycloolefin polymer of norbornene (ZEONOR (registered trademark, manufactured by Zeon Corporation), ZEONEX (registered trademark, manufactured by Zeon Corporation), ARTON (registered trademark, manufactured by JSR Corporation), etc.) ) Or norbornene/ethylene addition copolymerization type cycloolefin polymer (APEL (registered trademark, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), TOPAS (registered trademark, manufactured by Polyplastic Co., Ltd.)) can be used. Further, the substrate may be a substrate on which a circuit such as a TFT element is formed, or a functional material such as a color filter may be formed. In addition, a plurality of substrates may be laminated.
투명 도전성 잉크의 기재에의 도포량은 용도에 의해 요구되는 투명 도전성 패턴의 막 두께를 감안하여 결정된다. 막 두께는 용도에 근거하여 선택된다. 소망의 막 두께는 투명 도전성 잉크의 도포량 및 도포 방법의 조건을 조정함으로써 얻어진다. 막 두께는, 낮은 표면 저항의 관점에서는 두꺼울수록 좋고, 단차에 의한 표시 불량의 발생을 억제하는 관점에서는 얇을수록 좋음으로써, 이들을 종합적으로 감안하면 5~500㎚의 막 두께가 바람직하고, 5~200㎚의 막 두께가 보다 바람직하고, 5~100㎚의 막 두께가 더욱 바람직하다.The amount of the transparent conductive ink applied to the substrate is determined in consideration of the film thickness of the transparent conductive pattern required by the application. The film thickness is selected based on the application. The desired film thickness is obtained by adjusting the application amount of the transparent conductive ink and the conditions of the application method. From the viewpoint of low surface resistance, the thicker the better, and from the viewpoint of suppressing the occurrence of display defects due to a step difference, the thinner the better. Taking these together, a film thickness of 5 to 500 nm is preferable, and 5 to 200 The film thickness of nm is more preferable, and the film thickness of 5-100 nm is more preferable.
인쇄(도포)한 투명 도전성 잉크는 필요에 따라서 도포물을 가열 처리하여 건조시킨다. 가열 온도는 분산매를 구성하는 액상 성분에 따라서도 다르지만, 건조 온도가 너무 높으면 형성한 패턴을 유지할 수 없는 것이 있다. 그 때문에, 건조 온도는 높더라도 120℃ 이하, 보다 바람직하게는 100℃ 이하이다. 특히 최초의 건조 온도는 중요하므로, 40~80℃ 정도에서 건조를 시작하여 필요에 따라서 단계적으로 120℃를 초과하지 않는 범위에서 승온하는 것이 특히 바람직하다. 점조한 액체의 형상 유지재는 대체로 비점이 높고, 형상 유지재보다 저비점의 점도 조정 용매가 분산매에 공존하는 경우 저비점의 점도 조정 용매가 우선적으로 증류하게 된다. 그 때문에, 건조에 의해 분산매의 점도는 상승하는 방향이 되고, 건조시의 인쇄 패턴의 붕괴가 억제된다.The printed (applied) transparent conductive ink is dried by heating the coating as necessary. The heating temperature varies depending on the liquid component constituting the dispersion medium, but if the drying temperature is too high, the formed pattern may not be maintained. Therefore, even if the drying temperature is high, it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less. In particular, since the initial drying temperature is important, it is particularly preferable to start drying at about 40 to 80° C. and raise the temperature in steps not exceeding 120° C. as necessary. The viscous liquid shape-retaining material generally has a high boiling point, and when a viscosity-adjusting solvent having a lower boiling point than that of the shape-retaining material coexists in the dispersion medium, the viscosity-adjusting solvent having a low boiling point is preferentially distilled. Therefore, the viscosity of the dispersion medium increases by drying, and collapse of the print pattern during drying is suppressed.
얻어진 투명 도전성 패턴의 표면 저항 및 전광선 투과율은 그 막 두께, 즉 조성물의 도포량 및 도포 방법의 조건의 조정, 본 실시형태에 의한 투명 도전성 잉크 중의 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브의 농도의 조정에 의해 소망의 값으로 할 수 있다.The surface resistance and total light transmittance of the obtained transparent conductive pattern are desired by adjusting the film thickness, that is, the application amount of the composition and the conditions of the application method, and by adjusting the concentration of the metal nanowires or metal nanotubes in the transparent conductive ink according to the present embodiment. It can be done with the value of.
일반적으로 막 두께가 두꺼울수록 표면 저항 및 전광선 투과율은 낮아진다. 또한, 투명 도전성 잉크 중의 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브의 농도가 높을수록 표면 저항 및 전광선 투과율은 낮아진다.In general, the thicker the film, the lower the surface resistance and total light transmittance. Further, the higher the concentration of the metal nanowires or metal nanotubes in the transparent conductive ink, the lower the surface resistance and the total light transmittance.
상술한 바와 같이 하여 얻어진 도막은 표면 저항의 값이 5~1000Ω/□이고, 또한 전광선 투과율이 60% 이상인 것이 바람직하고, 표면 저항의 값이 10~200Ω/□이고, 또한 전광선 투과율이 80% 이상인 것이 보다 바람직하다.The coating film obtained as described above has a surface resistance value of 5 to 1000 Ω/□, and a total light transmittance of 60% or more, and a surface resistance value of 10 to 200 Ω/□, and a total light transmittance of 80% or more. It is more preferable.
본 실시형태에 의한 투명 도전성 잉크는 건조하는 것만으로도 어느 정도 표면 저항이 낮아지지만, 보다 효율적으로 낮게 하기 위해서는 펄스광을 조사하는 것이 바람직하다.The surface resistance of the transparent conductive ink according to the present embodiment is reduced to some extent just by drying, but in order to lower it more efficiently, it is preferable to irradiate pulsed light.
본 명세서 중에 있어서, 「펄스광」이란 광조사 기간(조사 시간)이 단시간인 광이고, 광조사를 복수회 반복하는 경우는 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 광조사 기간(on)과 제 2 광조사 기간(on) 사이에 광이 조사되지 않는 기간(조사 간격(off))을 갖는 광조사를 의미한다. 도 2에서는 펄스광의 광강도가 일정한 것 처럼 나타내고 있지만, 1회의 광조사 기간(on) 내에서 광강도가 변화되어도 좋다. 상기 펄스광은 크세논 플래시 램프 등의 플래시 램프를 구비하는 광원으로부터 조사된다. 이러한 광원을 사용하여, 상기 기판에 퇴적된 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브에 펄스광을 조사한다. n회 반복 조사하는 경우는 도 2에 있어서의 1사이클(on+off)을 n회 반복한다. 또한, 반복 조사하는 경우에는 다음 펄스광 조사를 행할 때에, 기재를 실온 부근까지 냉각할 수 있도록 하기 위해서 기재측으로부터 냉각하는 것이 바람직하다.In the present specification, "pulse light" refers to light in which the light irradiation period (irradiation time) is short, and when the light irradiation is repeated multiple times, as shown in FIG. 2, the first light irradiation period (on) and the second light irradiation period (on) It means light irradiation having a period in which light is not irradiated (irradiation interval (off)) between the light irradiation period (on). 2 shows that the light intensity of the pulsed light is constant, but the light intensity may be changed within one light irradiation period (on). The pulsed light is irradiated from a light source including a flash lamp such as a xenon flash lamp. Using such a light source, pulsed light is irradiated onto the metal nanowires or metal nanotubes deposited on the substrate. In the case of repeated irradiation n times, one cycle (on+off) in Fig. 2 is repeated n times. In the case of repeated irradiation, it is preferable to cool from the substrate side in order to allow the substrate to be cooled to near room temperature when performing the next pulsed light irradiation.
또한, 상기 펄스광으로서는 1pm~1m의 파장 범위의 전자파를 사용할 수 있고, 바람직하게는 10㎚~1000㎛의 파장 범위의 전자파(원자외로부터 원적외까지), 더욱 바람직하게는 100㎚~2000㎚의 파장 범위의 전자파를 사용할 수 있다. 이러한 전자파의 예로서는 감마선, X선, 자외선, 가시광, 적외선, 마이크로파, 마이크로파보다 장파장측의 전파 등을 들 수 있다. 또한, 열에네지로의 변환을 생각한 경우에는, 너무 파장이 짧은 경우에는 형상 유지재, 패턴 인쇄를 행하는 수지 기재 등에의 데미지가 커져 바람직하지 않다. 또한, 파장이 너무 긴 경우에는 효율적으로 흡수하여 발열할 수 없으므로 바람직하지 않다. 따라서, 파장의 범위로서는 상술의 파장 중에서도, 특히 자외로부터 적외의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~2000㎚의 범위의 파장이다.In addition, as the pulsed light, electromagnetic waves in a wavelength range of 1 pm to 1 m can be used, preferably electromagnetic waves in a wavelength range of 10 nm to 1000 μm (from far-infrared to far infrared), more preferably 100 nm to 2000 nm. Electromagnetic waves in the wavelength range of can be used. Examples of such electromagnetic waves include gamma rays, X-rays, ultraviolet rays, visible light, infrared rays, microwaves, radio waves in the longer wavelength side than microwaves, and the like. In addition, when converting to thermal energy is considered, when the wavelength is too short, damage to the shape-retaining material, the resin substrate for pattern printing, and the like increases, which is not preferable. In addition, when the wavelength is too long, it is not preferable because it cannot efficiently absorb and generate heat. Accordingly, the range of the wavelength is particularly preferably in the range from ultraviolet to infrared, more preferably in the range of 100 to 2000 nm, among the above-described wavelengths.
펄스광의 1회 조사 시간(on)은 광강도에도 의하지만, 20마이크로초~50밀리초의 범위가 바람직하다. 20마이크로초보다 짧으면 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브의 소결이 진행되지 않고, 도전막의 성능 향상의 효과가 낮아진다. 또한, 50밀리초보다 길면 광열화, 열열화에 의해 기재에 악영향을 미칠 수 있고, 또한 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브가 날아가기 쉬워진다. 보다 바람직하게는 40마이크로초~10밀리초이다. 상기 이유에 의해, 본 실시형태에서는 연속 광이 아닌 펄스광을 사용한다. 펄스광의 조사는 단발로 실시해도 효과는 있지만, 상기와 같이 반복 실시할 수도 있다. 반복 실시하는 경우 조사 간격(off)은 생산성을 고려하면 20마이크로초~5초, 보다 바람직하게는 2밀리초~2초의 범위로 하는 것이 바람직하다. 20마이크로초보다 짧으면 연속 광에 가까이 되어버려, 1회의 조사 후에 방냉되고 곧 조사되므로 기재가 가열되어 온도가 높아져 열화할 가능성이 있다. 또한, 5초보다 길면 프로세스 시간이 길어지므로 바람직하지 않다.The pulsed light irradiation time (on) also depends on the light intensity, but is preferably in the range of 20 microseconds to 50 milliseconds. If it is shorter than 20 microseconds, sintering of the metal nanowires or metal nanotubes does not proceed, and the effect of improving the performance of the conductive film is lowered. Further, if it is longer than 50 milliseconds, the substrate may be adversely affected by photodeterioration or thermal deterioration, and the metal nanowires or metal nanotubes are more likely to be blown away. More preferably, it is 40 microseconds-10 milliseconds. For the above reasons, pulsed light, not continuous light, is used in this embodiment. Although the irradiation of pulsed light is effective even if it is carried out in a single shot, it can also be repeated as described above. When repeated, the irradiation interval (off) is preferably in the range of 20 microseconds to 5 seconds, more preferably 2 milliseconds to 2 seconds in consideration of productivity. If it is shorter than 20 microseconds, it becomes close to continuous light, and since it is allowed to cool after one irradiation and immediately irradiated, there is a possibility that the substrate is heated and the temperature is increased, leading to deterioration. Further, if it is longer than 5 seconds, the process time is lengthened, which is not preferable.
본 실시형태에 의한 투명 도전 패턴을 제조하는 경우는 적당한 기판 상에 본 실시형태에 의한 투명 도전성 잉크를 사용하여 임의의 형상(기판 전면에 형성하는 베타상도 포함)의 패턴을 인쇄하고, 가열 처리하여 건조시킨 후 이 패턴에 크세논식의 펄스식 조사 램프 등을 사용하여 펄스폭(on)이 20마이크로초~50밀리초, 보다 바람직하게는 40마이크로초~10밀리초인 펄스광을 조사하여 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브 상호의 교점을 접합한다. 여기에서, 접합이란 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브끼리의 교점에 있어서, 나노와이어 또는 나노튜브 재료(금속)가 펄스광을 흡수하고, 교차 부분에서 보다 효율적으로 내부 발열을 일으킴으로써 그 부분이 용접되는 것이다. 이 접합에 의해, 교차 부분에서의 나노와이어 또는 나노튜브 사이의 접속 면적이 늘어나 표면 저항을 낮출 수 있다. 이와 같이, 펄스광을 조사하여 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브의 교점을 접합함으로써, 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브가 망목상이 된 도전층이 형성된다. 이 때문에, 투명 도전 패턴의 도전성을 향상시킬 수 있고, 그 표면 저항값은 10~800Ω/□이 된다. 또한, 금속 나노와이어 또는 금속 나노튜브가 형성하는 망목은 간격을 두지 않고 밀집하고 있는 상태에서는 바람직하지 않다. 간격을 두지 않으면 광의 투과율이 저하하기 때문이다. 또한, 광조사는 대기 분위기 하에서 실시할 수 있지만, 필요에 따라서 질소 등의 불활성 분위기하나 감압 하에서 실시할 수도 있다.In the case of manufacturing the transparent conductive pattern according to the present embodiment, a pattern of an arbitrary shape (including a beta phase formed on the entire surface of the substrate) is printed on a suitable substrate using the transparent conductive ink according to the present embodiment, followed by heat treatment. After drying, the pattern is irradiated with pulsed light having a pulse width (on) of 20 microseconds to 50 milliseconds, more preferably 40 microseconds to 10 milliseconds, using a xenon-type pulse-type irradiation lamp, etc. Alternatively, the intersections of metal nanotubes are bonded. Here, bonding means that at the intersection of metal nanowires or metal nanotubes, the nanowire or nanotube material (metal) absorbs pulsed light and generates internal heat more efficiently at the intersection, whereby the part is welded. will be. This bonding increases the connection area between the nanowires or nanotubes at the intersection, thereby lowering the surface resistance. In this way, the metal nanowires or the metal nanotubes are network-shaped conductive layers are formed by bonding the intersections of the metal nanowires or the metal nanotubes by irradiation with pulsed light. For this reason, the conductivity of the transparent conductive pattern can be improved, and the surface resistance value is 10 to 800 Ω/□. In addition, the metal nanowires or the networks formed by the metal nanotubes are not preferred in a dense state without spaces. This is because the transmittance of light decreases if there is no interval. In addition, light irradiation may be carried out in an atmospheric atmosphere, but if necessary, it may be carried out in an inert atmosphere such as nitrogen or under reduced pressure.
또한, 펄스광 조사 후는 투명 도전 패턴의 상부에 보호 필름을 부착하여 도전막을 보호하는 것이 바람직하다.In addition, after irradiation with pulsed light, it is preferable to protect the conductive film by attaching a protective film on the top of the transparent conductive pattern.
상술의 펄스광을 조사하는 대신에 건조 후의 도막을 프레스(가압)하는 것도 유효하다. 여기에서 말하는 프레스란 기재에 압력을 가하는 것을 가리키고, 형태로서는 어떤 것이어도 좋지만, 특히 2장의 평판에 기재를 끼우고 압박하는 방법이나, 원주상의 롤을 사용하여 기재에 압력을 가하는 방식이 바람직하고, 특히 후자의 롤을 사용하는 방식으로 압력을 균질하게 가하는 것이 바람직하다.It is also effective to press (press) the dried coating film instead of irradiating the pulsed light described above. The press here refers to applying pressure to the substrate, and any form may be used, but in particular, a method of inserting and pressing the substrate on two flat plates, or a method of applying pressure to the substrate using a cylindrical roll is preferable. In particular, it is preferable to apply pressure homogeneously in the manner of using the latter roll.
가압 롤에 의해 압력을 가하는 경우에는 선압이 0.1kgf/㎝(98Pa·m) 이상 1000kgf/㎝(980kPa·m) 이하가 바람직하고, 1kgf/㎝(980Pa·m) 이상 100kgf/㎝(98kPa·m) 이하가 보다 바람직하다. 기재의 이송 속도(라인 속도)도 실용적인 범위에 있어서 적당히 선택할 수 있지만, 일반적으로는 10㎜/분 이상 10000㎜/분 이하가 바람직하고, 10㎜/분 이상 100m/분 이하가 보다 바람직하다. 너무 빠르면 충분한 가압 시간이 취해지지 않아, 정밀도 좋게 균일하게 압력을 가하는 것도 어렵게 되기 때문이다. 또한, 가압 롤의 개수를 늘리고, 여러번 압착 횟수를 늘리고, 가압 시간을 늘림으로써 금속 나노와이어의 접속을 확보하는 것도 유용한 방법이다. 또한, 보다 강고하게 밀착시키기 위해서, 프레스시에 가열을 행해도 좋다.When pressure is applied with a pressure roll, the linear pressure is preferably 0.1 kgf/cm (98 Pa·m) or more and 1000 kgf/cm (980 kPa·m) or less, and 1 kgf/cm (980 Pa·m) or more and 100 kgf/cm (98 kPa·m) ) Or less are more preferable. The feed rate (line speed) of the substrate can also be appropriately selected within a practical range, but is generally preferably 10 mm/min or more and 10000 mm/min or less, and more preferably 10 mm/min or more and 100 m/min or less. This is because if it is too fast, a sufficient pressurization time will not be taken, and it will be difficult to apply pressure uniformly with high precision. In addition, it is also a useful method to secure the connection of the metal nanowires by increasing the number of pressing rolls, increasing the number of pressing several times, and increasing the pressing time. In addition, in order to make tighter adhesion, heating may be performed at the time of pressing.
통상의 프레스 장치에 의해 평판 2장에 끼워서 가압하는 경우에는 가압 롤만큼 균일하게 가압할 수 없기 때문에, 압력으로서는 0.1MPa~200MPa, 보다 바람직하게는 1MPa~100MPa가 바람직하다.In the case of pressing by sandwiching two flat plates by a conventional press device, the pressure cannot be uniformly pressed as much as the pressing roll, and thus the pressure is preferably 0.1 MPa to 200 MPa, more preferably 1 MPa to 100 MPa.
또한, 보다 강고하기 밀착시키기 위해서, 가압시에 가열을 행해도 좋다. 가압함으로써 체적 저항률이 저하할 뿐만 아니라, 절곡 강도 등의 기계 특성도 향상시킬 수 있다. 또한, 압력에 대해서는 본래 고압일수록 체적 저항률의 저하나 기계 강도의 향상에는 효과가 있지만, 너무 압력이 매우 높은 경우에는 가압 장치의 가격이 매우 비싸지는 것에 반하여 얻어지는 효과는 높지 않기 때문에, 상기 상한값이 바람직한 값이다.Further, in order to make it more firm and close, heating may be performed at the time of pressurization. By pressing, not only the volume resistivity decreases, but also mechanical properties such as bending strength can be improved. In addition, as for the pressure, the higher the original pressure, the more effective the volume resistivity decreases and the mechanical strength is improved.However, when the pressure is too high, the price of the pressurizing device becomes very expensive, whereas the obtained effect is not high, so the above upper limit is a preferable value. to be.
상기 광조사와 프레스는 어느 일방만을 실시해도 좋고, 양자를 병용할 수도 있다.The light irradiation and the press may be performed either alone or in combination.
실시예Example
이하, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위한 것이고, 본 발명은 이들의 실시예에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the following examples are intended to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
실시예 1Example 1
<은 나노와이어의 제작><Manufacturing of silver nanowires>
폴리비닐피롤리돈 K-90(Nippon Shokubai Co., Ltd.제)(0.49g), AgNO3(0.52g) 및 FeCl3(0.4mg)을 에틸렌글리콜(125ml)에 용해하고, 150℃에서 1시간 가열 반응했다. 얻어진 석출물을 원심분리에 의해 단리하고, 석출물을 건조하여 목적의 은 나노와이어(평균 지름 36㎚, 평균 길이 20㎛)를 얻었다. 상기 에틸렌글리콜, AgNO3, FeCl3은 Wako Pure Chemical Corporation제이다.Polyvinylpyrrolidone K-90 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) (0.49 g), AgNO 3 (0.52 g) and FeCl 3 (0.4 mg) were dissolved in ethylene glycol (125 ml), and 1 at 150°C. It reacted with heating for an hour. The obtained precipitate was isolated by centrifugation, and the precipitate was dried to obtain the target silver nanowires (average diameter of 36 nm, average length of 20 μm). The ethylene glycol, AgNO 3 and FeCl 3 are manufactured by Wako Pure Chemical Corporation.
<투명 도전성 잉크의 제작><Production of transparent conductive ink>
상기 150℃에서 1시간 가열 반응하여 얻어진 은 나노와이어의 반응액에, 6배 용량의 디부틸에테르를 첨가해서 교반 후 정치하여 나노와이어를 침강시켰다. 나노와이어의 침강 후 디캔테이션에 의해 상청액을 분리함으로써 용매 치환을 행하고, 은 나노와이어를 약 20질량% 포함한 디부틸에테르(점도 조정 용매)에 분산된 은 나노와이어의 현탁액을 얻었다.To the reaction solution of silver nanowires obtained by heating at 150° C. for 1 hour, 6 times the volume of dibutyl ether was added, stirred, and allowed to stand to settle the nanowires. After sedimentation of the nanowires, the supernatant was separated by decantation to perform solvent substitution, and a suspension of silver nanowires dispersed in dibutyl ether (viscosity adjusting solvent) containing about 20% by mass of silver nanowires was obtained.
이 은 나노와이어의 현탁액 0.5g에, 점도 조정 용매로서 테르피네올(Nippon Terpene Chemicals, Inc.제) 6g을 첨가하고, 잘 분산시킨 후 형상 유지재로서 Tersolve MTPH(Nippon Terpene Chemicals, Inc.제, 이소보르닐시클로헥산올) 14g을 첨가하고, Thinky Corporation제 ARV-310을 사용해서 잘 분산시켜 투명 도전성 잉크를 얻었다.To 0.5 g of this silver nanowire suspension, 6 g of terpineol (manufactured by Nippon Terpene Chemicals, Inc.) was added as a viscosity adjusting solvent, and after being well dispersed, Tersolve MTPH (manufactured by Nippon Terpene Chemicals, Inc., manufactured by Nippon Terpene Chemicals, Inc., as a shape-retaining material) was added and dispersed well. 14 g of isobornylcyclohexanol) was added, and it was well dispersed using ARV-310 manufactured by Thinky Corporation to obtain a transparent conductive ink.
얻어진 잉크는 열중량 분석을 행하고, 500℃ 가열 후의 잔사가 잉크 중의 은 나노와이어로 하여 계산한 결과, 잉크 중의 은 나노와이어 농도는 0.5질량%이었다. 열중량의 분석 장치는 Bruker K.K.제 차동형 초고온 열천칭 TG-DTA galaxy (S)이다.The obtained ink was subjected to thermogravimetric analysis, and the residue after heating at 500°C was calculated as silver nanowires in the ink. As a result, the concentration of silver nanowires in the ink was 0.5% by mass. The thermogravimetric analysis device is a differential ultra-high temperature thermobalance TG-DTA galaxy (S) manufactured by Bruker K.K.
얻어진 잉크는 Brookfieid제형 DV-II+Pro를 사용하여 25℃에서의 점도를 측정했다. 로터 번호 52를 사용하여 측정한 점도는 1.5×104mPa·s이었다. 또한, 잉크 중에 함유되는 은 나노와이어 함유량은 0.5질량%로 소량이기 때문에, 이 잉크 점도는 분산매 자체의 점도와 거의 동등했다.The obtained ink was measured for viscosity at 25°C using a Brookfieid formulation DV-II+Pro. The viscosity measured using rotor number 52 was 1.5×10 4 mPa·s. In addition, since the silver nanowire content in the ink was a small amount of 0.5% by mass, the viscosity of this ink was almost equal to the viscosity of the dispersion medium itself.
<투명 도전성 잉크의 인쇄><Printing of transparent conductive ink>
상기에 의해 조제한 투명 도전성 잉크를 사용하여 2.5cm×2.5cm의 베타막을 스크린 인쇄기 MT-320TVZ(Micro Tech Co.제)에, 둥근 스퀴지(APOLAN International제 둥근 스퀴지, 폴리우레탄제, 경도 70, 두께 9.5㎜, 곡률반경 4.8㎜)를 장착하여 인쇄(클리어런스: 1.0㎜, 스퀴지 각도: 70°, 스퀴지 속도: 100㎜/sec, 인쇄시의 스퀴지 이동 거리: 15cm, 스퀴지 인압: 0.2MPa, 스크레이퍼압: 0.15MPa, 배압: 0.1MPa)했다. 또한, 기재에는 Toray Industries, Inc.의 폴리에스테르필름: Lumirror(등록상표) T60(두께 125㎛)을 사용했다. 인쇄 후, 열풍 순환 건조기에서 100℃-1시간 걸쳐 건조하여 투명 도전성 잉크의 인쇄물을 얻었다.Using the transparent conductive ink prepared above, a 2.5 cm x 2.5 cm beta film was placed on a screen printing machine MT-320TVZ (manufactured by Micro Tech Co.), and a round squeegee (APOLAN International's round squeegee, polyurethane, hardness 70, thickness 9.5). Mm, curvature radius of 4.8 mm) and print (clearance: 1.0 mm, squeegee angle: 70°, squeegee speed: 100 mm/sec, squeegee movement distance during printing: 15 cm, squeegee pulling pressure: 0.2 MPa, scraper pressure: 0.15) MPa, back pressure: 0.1 MPa). In addition, a polyester film of Toray Industries, Inc.: Lumirror (registered trademark) T60 (thickness: 125 µm) was used as the substrate. After printing, it dried over 100 degreeC -1 hour in a hot air circulation dryer, and the printed material of the transparent conductive ink was obtained.
<투명 도전성 잉크의 인쇄물의 광소성><Photosynthesis of printed matter of transparent conductive ink>
투명 도전성 잉크의 인쇄물은 NovaCentrix제 광소성 장치 PulseForge 3300을 사용하여 600V, 40마이크로초의 펄스광을 단발 조사했다.The printed material of the transparent conductive ink was irradiated with pulsed light of 600 V and 40 microseconds in a single shot using the NovaCentrix optical firing device PulseForge 3300.
비교예 1Comparative Example 1
<투명 도전성 잉크의 인쇄><Printing of transparent conductive ink>
둥근 스퀴지(APOLAN International제 둥근 스퀴지, 경도 70, 곡률반경 4.8㎜) 대신에, 편평 스퀴지(Micro Tech Co.제 마이크로스퀴지, 폴리우레탄제, 경도 70, 두께 9㎜)를 장착한 것 이외에는 실시예 1과 마찬자기로 인쇄했다. 또한, 사용한 편평 스퀴지의 측면도를 도 4에 나타낸다.Example 1 except that a flat squeegee (micro squeegee manufactured by Micro Tech Co., polyurethane manufactured, hardness 70, thickness 9 mm) was mounted instead of a round squeegee (APOLAN International round squeegee, hardness 70, curvature radius 4.8 mm). Printed in the same way as and. Further, a side view of the used flat squeegee is shown in FIG. 4.
<투명 도전성 잉크의 인쇄물의 광소성><Photosynthesis of printed matter of transparent conductive ink>
Novacentrix제 광소성 장치 PulseForge 3300을 사용하여 600V, 40마이크로초의 펄스광을 조사하는 대신에, 동일한 장치로 600V, 50마이크로초의 펄스광을 단발 조사했다.Instead of irradiating pulsed light of 600 V and 40 microseconds using a Novacentrix optical firing device PulseForge 3300, pulsed light of 600 V and 50 microseconds was irradiated with the same device in one shot.
<은 나노와이어의 측량><Survey of silver nanowires>
상기와 같이 제작하여 얻어진 은 나노와이어의 평균 지름 및 평균 길이(평균 지름 36㎚, 평균 길이 20㎛)는 상기 150℃에서 1시간 가열 반응 후의 은 나노와이어의 반응액을 디부틸에테르로 용매 치환한 은 나노와이어의 현탁액의 일부를 더욱 디부틸에테르로 더 희석하고, 유리 상에 캐스팅하여 건조 후에 SEM(Hitachi, Ltd.제 S-5000)에서 100개의 은 나노와이어의 지름와 길이를 측량하여 각각 평균값을 구했다.The average diameter and average length (average diameter 36 nm, average length 20 μm) of the silver nanowires prepared as described above were obtained by solvent substitution of the reaction solution of silver nanowires after heating at 150° C. for 1 hour with dibutyl ether. A part of the suspension of silver nanowires was further diluted with dibutyl ether, cast on glass, dried, and then the diameter and length of 100 silver nanowires were measured in SEM (S-5000 manufactured by Hitachi, Ltd.), and the average value was each calculated. I saved it.
인쇄 전(인쇄 횟수 0회)의 은 나노와이어의 길이는 상기와 같이 제작하여 얻어진 투명 도전성 잉크를 소량 샘플링하고 메탄올로 희석하여 유리 상에 캐스팅하고, 건조 후에 SEM(Hitachi, Ltd.제 S-5000)에서 100개의 은 나노와이어의 길이를 측량하여 그 평균값을 구했다.The length of the silver nanowire before printing (number of printing 0 times) is obtained by sampling a small amount of the transparent conductive ink obtained as described above, diluting it with methanol and casting it on glass. After drying, SEM (S-5000 manufactured by Hitachi, Ltd.) ), the length of 100 silver nanowires was measured and the average value was obtained.
또한, 실시예 1 및 비교예 1의 방법에 의해 반복 200회의 인쇄를 실시하고, 5, 50, 100, 150, 200회 인쇄 직후의 스크린 마스크 상의 잉크 및 인쇄 전의 잉크를 소량 샘플링하고 메탄올로 희석하여 유리 상에 캐스팅하고, 건조 후에 SEM(Hitachi, Ltd.제 S-5000)에서 100개의 은 나노와이어의 길이를 측량하여 그 평균값을 5, 50, 100, 150, 200회 인쇄 후의 은 나노와이어의 길이로서 구했다.In addition, printing was repeated 200 times by the method of Example 1 and Comparative Example 1, and the ink on the screen mask immediately after printing 5, 50, 100, 150, 200 times and the ink before printing were sampled in a small amount and diluted with methanol. After casting on glass and drying, the length of 100 silver nanowires was measured in SEM (S-5000 made by Hitachi, Ltd.) and the average value was 5, 50, 100, 150, 200 times the length of silver nanowires after printing. Saved as.
표 1에 인쇄 전(인쇄 횟수 0회) 및 5, 50, 100, 150, 200회 인쇄 후의 은 나노와이어의 길이를 나타냈다.Table 1 shows the length of the silver nanowires before printing (number of printing 0 times) and after printing 5, 50, 100, 150, 200 times.
<표면 저항의 측정><Measurement of surface resistance>
펄스광을 조사한 후의 은 나노와이어의 퇴적층에 대해서, Mitsubishi Chemical Corporation제 LORESTA-GP MCP-T6104 탐침법 표면 저항률, 체적 저항률 측정 장치를 사용하여 표면 저항을 측정했다. 측정한 결과를 표 1에 나타냈다. 측정수는 2이고, 그 평균값을 나타냈다.About the deposited layer of silver nanowires after irradiation with pulsed light, the surface resistance was measured using the LORESTA-GP MCP-T6104 probe method surface resistivity and volume resistivity measuring apparatus manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Table 1 shows the measurement results. The number of measurements was 2, and the average value was shown.
<전광선 투과율의 측정><Measurement of total light transmittance>
Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.제 탁도계 NDH2000을 사용하여 전광선 투과율을 측정했다. 측정한 결과를 표 1에 나타냈다. 측정수는 2이고, 그 평균값을 나타냈다.The total light transmittance was measured using a turbidimeter NDH2000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. Table 1 shows the measurement results. The number of measurements was 2, and the average value was shown.
반복 인쇄에 따른 와이어의 길이를 비교하면, 인쇄 횟수가 50회 이상으로 비교예 1에 대하여 실시예 1의 쪽이 약 3배 긴 상태를 유지하고 있는 것, 또한 표면 저항이 안정 추이하고 있는 것을 알았다. 또한, 둥근 스퀴지를 사용한 실시예 1에서는 다른 인쇄 조건이 같으면 편평 스퀴지를 사용한 경우와 비교하여 잉크에 걸리는 연직 방향의 힘이 커져 그만큼 막 두께가 두꺼워지고, 그 결과 표면 저항 및 전광선 투과율이 낮아졌다.Comparing the length of the wire according to the repeated printing, it was found that the number of printing was 50 or more, and that the state of Example 1 was maintained about three times longer than that of Comparative Example 1, and that the surface resistance was in a stable transition. . In addition, in Example 1 using the round squeegee, when the other printing conditions were the same, the force applied to the ink in the vertical direction increased as compared to the case where the flat squeegee was used, thereby increasing the film thickness, and as a result, the surface resistance and the total light transmittance were lowered.
1 기재, 2 스크린 마스크,
3 둥근 스퀴지, 4 인쇄 방향,
5 투명 도전성 잉크.1 substrate, 2 screen masks,
3 round squeegees, 4 printing directions,
5 Transparent conductive ink.
Claims (16)
스퀴지 속도를 20~200㎜/sec로 하고, 스퀴지 인압을 0.10~0.45MPa로 하여 스크린 인쇄하며,
상기 투명 도전성 잉크로 형성된 패턴은 전체 광선 투과율이 60% 이상인 것을 특징으로 하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.A method for forming a transparent conductive pattern in which a transparent conductive ink containing at least one of metal nanowires and metal nanotubes and a dispersion medium is screen-printed using a squeegee having a convex curved front end contacting a screen mask,
Screen printing with a squeegee speed of 20 to 200 mm/sec and a squeegee pulling pressure of 0.10 to 0.45 MPa,
The method of forming a transparent conductive pattern, characterized in that the pattern formed with the transparent conductive ink has a total light transmittance of 60% or more.
상기 스크린 마스크에 접촉하는 스퀴지의 선단부의 곡면의 곡률반경이 0.1~20㎜인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 1,
A method of forming a transparent conductive pattern in which a radius of curvature of a curved surface of a tip portion of a squeegee in contact with the screen mask is 0.1 to 20 mm.
상기 스크린 마스크에 접촉하는 스퀴지의 선단부의 곡면의 곡률반경이 2~10㎜인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 2,
A method of forming a transparent conductive pattern having a curvature radius of 2 to 10 mm of a curved surface of a front end portion of the squeegee in contact with the screen mask.
상기 스퀴지의 재질이 합성 고무, 천연 고무, 금속, 플라스틱으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
The method of forming a transparent conductive pattern in which the material of the squeegee is any one selected from the group consisting of synthetic rubber, natural rubber, metal, and plastic.
상기 합성 고무가 우레탄 고무 또는 실리콘 고무로 이루어지는 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 4,
The method of forming a transparent conductive pattern in which the synthetic rubber is made of urethane rubber or silicone rubber.
상기 투명 도전성 잉크가 투명 도전성 잉크 총 질량에 대하여, 금속 나노와이어 및 금속 나노튜브의 총량으로서 0.01~10질량% 포함하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
The method for forming a transparent conductive pattern, wherein the transparent conductive ink contains 0.01 to 10% by mass as a total amount of metal nanowires and metal nanotubes based on the total mass of the transparent conductive ink.
상기 분산매는 분자량의 범위가 150~500인 유기 화합물로 이루어지는 형상 유지재를 포함하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method according to any one of claims 1 to 3,
The dispersion medium is a method of forming a transparent conductive pattern comprising a shape-retaining material made of an organic compound having a molecular weight in the range of 150 to 500.
상기 형상 유지재의 유기 화합물이 단당류, 폴리올, 4급 탄소원자 및/또는 가교환 골격을 갖는 알킬기와 수산기를 갖는 화합물 중 어느 하나인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 7,
The method for forming a transparent conductive pattern, wherein the organic compound of the shape-retaining material is any one of a monosaccharide, a polyol, a compound having an alkyl group and a hydroxyl group having a quaternary carbon atom and/or a crosslinkable skeleton.
상기 형상 유지재의 유기 화합물이 디글리세린, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올모노이소부틸레이트, 크실룰로오스, 리불로오스, 보르닐시클로헥산올, 보르네올, 이소보르닐시클로헥산올 또는 이소보르네올 중 어느 하나인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 8,
The organic compounds of the shape-retaining material are diglycerin, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, xylulose, ribulose, bornylcyclohexanol, borneol, isobornyl A method of forming a transparent conductive pattern in either cyclohexanol or isoborneol.
상기 분산매가 형상 유지재의 점도를 조제하는 점도 조정 용매를 더 포함하는 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 7,
The method for forming a transparent conductive pattern, wherein the dispersion medium further comprises a viscosity adjusting solvent for adjusting the viscosity of the shape-retaining material.
상기 점도 조정 용매가 물, 알콜, 케톤, 에테르, 지방족계 탄화수소 용제 및 방향족계 탄화수소 용제 중 적어도 1종인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 10,
The method for forming a transparent conductive pattern, wherein the viscosity adjusting solvent is at least one of water, alcohol, ketone, ether, aliphatic hydrocarbon solvent, and aromatic hydrocarbon solvent.
상기 점도 조정 용매의 알콜이 테르피네올인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 11,
The method for forming a transparent conductive pattern in which the alcohol of the viscosity adjusting solvent is terpineol.
상기 형상 유지재의 함유량이 분산매 총 질량에 대하여 10~90질량%인 투명 도전 패턴의 형성 방법.The method of claim 7,
The method for forming a transparent conductive pattern in which the content of the shape-retaining material is 10 to 90% by mass based on the total mass of the dispersion medium.
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