TWI512763B - 導電膜及其製造方法、觸控面板及集積型太陽電池 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種導電膜及導電膜的製造方法、觸控面板以及太陽電池。
作為清潔能源的太陽電池正受到矚目。尤其,原材料的使用量少的薄膜太陽電池成為今後太陽電池的普及所不可欠缺者。另一方面,就省空間、低成本的觀點而言,提高太陽電池的轉換效率亦重要,業界正進行大量的研究。為了將照射至地球的太陽光的所有波長的光轉換成電能,業界正鑽研可吸收更長的波長的光的方法。例如,正進行將具有自短波長至長波長的吸收的材料組合的所謂串聯型、或者如銅銦鎵硒(Copper Indium Gallium Selenium,CIGS)太陽電池等的長波長的吸收量多的材料的研究,且已獲得高效率化的進步。如此,為了提昇轉換效率,正研究改善長波長的光吸收。此時,承擔用於將太陽電池作為電能取出的作用的透明電極的光吸收(透光率)亦變得重要。
通常,用作太陽電池的透明電極的氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化鋅為了賦予導電性而主要施加有N型摻雜劑,但若為了提昇導電性而增加摻雜量,則存在長波長的透過率下降的問題點。但是,當使用長波長的吸收高的太陽電池時,由於長波長區域的吸收的光無法通過透明電極,故而成為效率上升的障礙。因此,正嘗試藉由對
添加至氧化物中的摻雜元素、摻雜量進行研究來改善長波長的透過率。但是,此種嘗試尚不足夠,業界期待進一步改善透過率。另一方面,於近年來需求因可攜式遊戲機等的普及而急速擴大的觸控面板中,廣泛利用ITO作為透明導電材料。但是,與上述相同,由長波長區域的透過率低所引起的色彩及作為觸控面板特有的問題的筆壓耐久性成為課題。
為了解決上述課題,例如提出有包含銀奈米線的透明導電膜(參照專利文獻1)。該提案於透明性、低電阻、使用金屬量的減少方面優異,但通常是於使用有機溶劑的高溫中的合成。因所生成的銀奈米線直徑的粗細,而存在霧值(haze)高,對比度的下降顯著的情況,另外,只要不對空氣最表面層實施光硬化樹脂等的塗佈,則無法獲得實用的耐久性,且存在因該塗佈而導致電阻上升,面內的電阻的均勻性下降等問題,從而期待進一步的改良。
另一方面,於顯示元件、太陽電池用電極等的許多部分使用經圖案化的透明導電膜。通常係如下的製造方法:根據對經圖案化的透明導電膜所要求的特性,主要是導電性、透明性、圖案化特性等,主要藉由蒸鍍、濺鍍等乾式製程來形成氧化銦錫(ITO)、氧化鋅。其後,進行電漿等的乾式蝕刻、或者併用正/負型光阻劑來製作透明導電圖案(參照專利文獻2及專利文獻3)。
但是,於該些製造方法中,為了形成透明導電圖案,不可缺少光阻劑的塗佈與其顯影、導電材料的蝕刻等許多
步驟,以及需要真空的大型設備、多階段的藥液處理,不僅就最終性能的進一步的提昇的觀點而言,就近來的環境能源的觀點而言,亦強烈期待製程的簡略化。
因此,現狀是尚未提供具備導電性、高透光性、耐久性、以及可撓性的所有性能者,而期待迅速地提供一種藉由簡單的製程而實現圖案化的導電膜及導電膜的製造方法、筆壓耐久性及可撓性得到提昇的觸控面板、以及轉換效率得到提昇的太陽電池。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]美國專利出願公開2007/0074316號說明書
[專利文獻2]日本專利特開2010-21137號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-503825號公報
本發明以解決先前的上述各種問題,達成以下的目的為課題。即,本發明的目的在於提供一種可顯著改善絕緣性、透過性高、電阻低、耐久性及可撓性得到提昇、可簡單地實現圖案化的導電膜及導電膜的製造方法,筆壓耐久性及可撓性得到提昇的觸控面板,以及轉換效率得到提昇的太陽電池。
為了解決上述課題,本發明者等人反覆進行努力研究,結果發現對至少含有導電性纖維而形成的導電膜成圖案狀地賦予溶解上述導電性纖維的溶解液,藉此該被賦予
的部分成為非導電部,因此可根據導電性的有無而容易地形成二維的平面狀圖案,從而可獲得具有導電性、高透光性、耐久性、以及可撓性的所有性能的導電膜。
本發明是基於本發明者等人的上述發現的發明,用於解決上述課題的方法如下。即,
<1>一種導電膜的製造方法,其是製造含有導電性纖維及聚合物的導電膜的方法,其特徵在於包括:將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上的溶解液賦予步驟。
<2>如上述<1>所述之導電膜的製造方法,其中溶解液含有鐵(III)的有機錯鹽及硫酸鹽。
<3>如上述<1>至<2>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中每1L溶解液的鐵(III)的有機錯鹽的含量為0.05莫耳~3莫耳。
<4>如上述<1>至<3>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中溶解液的pH為5.7~6.5。
<5>如上述<1>至<4>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中導電膜的厚度為500nm~3,000nm。
<6>如上述<1>至<5>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中被賦予成圖案狀的部分成為非導電部。
<7>如上述<1>至<6>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中導電膜中的導電性纖維的含量(A)與導電膜中的聚合物的含量(B)的質量比(A/B)為0.2~3.0。
<8>如上述<1>至<7>中任一項所述之導電膜的
製造方法,其中溶解導電性纖維的溶解液的黏度於25℃下為5mPa.s~300,000mPa.s。
<9>如上述<8>所述之導電膜的製造方法,其中溶解導電性纖維的溶解液的黏度於25℃下為10,000mPa.s~300,000mPa.s。
<10>如上述<1>至<9>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中於溶解液賦予步驟的後段,更包括噴淋水的水洗步驟。
<11>如上述<1>至<10>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中藉由網版印刷來進行溶解導電性纖維的溶解液的圖案狀的賦予。
<12>如上述<1>至<10>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中藉由噴墨印刷來進行溶解導電性纖維的溶解液的圖案狀的賦予。
<13>如上述<1>至<10>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中藉由浸漬於溶解槽內來進行溶解導電性纖維的溶解液的圖案狀的賦予。
<14>如上述<1>至<13>中任一項所述之導電膜的製造方法,其中溶解導電性纖維的溶解液具有將導電性纖維氧化的作用。
<15>一種導電膜,其含有導電性纖維,其特徵在於:將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上,且該被賦予的部分成為非導電部。
<16>如上述<15>所述之導電膜,其中導電性纖維
為金屬奈米線。
<17>如上述<16>所述之導電膜,其中金屬奈米線是主要含有銀的金屬奈米線、或者是含有銀與銀以外的金屬的合金的金屬奈米線。
<18>如上述<15>至<17>中任一項所述之導電膜,其中導電性纖維的平均短軸長度為150nm以下。
<19>如上述<15>至<18>中任一項所述之導電膜,其中導電性纖維的含量為0.005g/m2
~0.5g/m2
。
<20>如上述<15>至<19>中任一項所述之導電膜,其更包括聚合物,導電性纖維的含量(A)與上述聚合物的含量(B)的質量比(A/B)為0.2~3.0。
<21>如上述<15>至<20>中任一項所述之導電膜,其更包括溶解度參數(Solubility Parameter,SP)值為18MPa1/2
~30MPa1/2
的非水溶性聚合物。
<22>如上述<21>所述之導電膜,其中非水溶性聚合物為具有乙烯性不飽和基的聚合物。
<23>如上述<22>所述之導電膜,其中乙烯性不飽和基為(甲基)丙烯醯基。
<24>一種圖案化方法,其特徵在於:將含有鐵(III)的有機錯鹽及硫酸鹽,且25℃下的黏度為10,000mPa.s~300,000mPa.s的溶解液成圖案狀地網版印刷於含有金屬奈米線的導電膜上。
<25>如上述<24>所述之圖案化方法,其中溶解液的pH為5.7~6.5。
<26>一種觸控面板或太陽電池,其特徵在於:使用如上述<15>至<23>中任一項所述之導電膜。
根據本發明,可提供一種能夠解決先前的問題,可顯著改善絕緣性、透過性高、電阻低、耐久性及可撓性得到提昇、可簡單地實現圖案化的導電膜及導電膜的製造方法,筆壓耐久性及可撓性得到提昇的觸控面板,以及轉換效率得到提昇的太陽電池。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
(導電膜)
本發明的導電膜至少含有導電性纖維而形成,較佳為含有聚合物,進而視需要含有其他成分而形成。
上述導電膜如後述般,將溶解導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上,該被賦予的部分形成非導電部,未被賦予的部分形成導電部,根據導電性的有無而形成二維的平面狀圖案。因此,聚合物未被去除,於導電膜的表面實質上無法觀察到三維的凹凸圖案。
<導電性纖維>
上述導電性纖維的構造並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,但較佳為中實構造及中空構造的任一者。
此處,有時將中實構造的纖維稱為線,有時將中空構
造的纖維稱為管。
有時將平均短軸長度為5nm~1,000nm,平均長軸長度為1μm~100μm的導電性纖維稱為奈米線。
另外,有時將平均短軸長度為1nm~1,000nm,平均長軸長度為0.1μm~1,000μm,具有中空構造的導電性纖維稱為奈米管。
作為上述導電性纖維的材料,只要具有導電性,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,但較佳為金屬及碳的至少任一者,該些之中,上述導電性纖維特佳為金屬奈米線、金屬奈米管、以及碳奈米管的至少任一者。
<<金屬奈米線>>
-金屬-
上述金屬奈米線的材料並無特別限制,例如,較佳為選自由長週期律表(IUPAC1991)的第4週期、第5週期、及第6週期所組成的組群中的至少一種金屬,更佳為選自第2族~第14族中的至少一種金屬,進而更佳為選自第2族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、及第14族中的至少一種金屬,特佳為含有該金屬作為主成分。
作為上述金屬,例如可列舉:銅、銀、金、鉑、鈀、鎳、錫、鈷、銠、銥、鐵、釕、鋨、錳、鉬、鎢、鈮、鉭、鈦、鉍、銻、鉛、該些的合金等。該些之中,就導電性優良的觀點而言,較佳為主要含有銀者、或者含有銀與銀以外的金屬的合金者。
上述主要含有銀是指於金屬奈米線中含有50質量%以上,較佳為90質量%以上的銀。
作為上述與銀的合金中所使用的金屬,可列舉:鉑、鋨、鈀及銥等。該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
-形狀-
上述金屬奈米線的形狀並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可採用圓柱狀、長方體狀、剖面成為多角形的柱狀等任意的形狀,但於需要高透明性的用途中,較佳為圓柱狀、剖面的多角形的角變圓的剖面形狀。
上述金屬奈米線的剖面形狀可藉由於基材上塗佈金屬奈米線水分散液,並利用穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)觀察剖面來查明。
所謂上述金屬奈米線的剖面的角,是指延長剖面的各邊而與自相鄰的邊所降下的垂線相交的點的周邊部。另外,將「剖面的各邊」設定為連接該些相鄰的角與角的直線。於此情況下,將上述「剖面的外周長度」對於上述「剖面的各邊」的合計長度的比例設定為銳利度。例如,於如圖5所示的金屬奈米線剖面中,以由實線所表示的剖面的外周長度與由虛線所表示的五角形的外周長度的比例來表示銳利度。將該銳利度為75%以下的剖面形狀定義為角圓潤的剖面形狀。上述銳利度較佳為60%以下,更佳為50%以下。若上述銳利度超過75%,則存在因於該角局部存在電子,電漿子吸收增加,或者殘留黃色等而導致透明性惡化的情況。另外,存在圖案的邊緣部的直線性下降,產生
晃動的情況。上述銳利度的下限較佳為30%,更佳為40%。
-平均短軸長度及平均長軸長度-
作為上述金屬奈米線的平均短軸長度(有時稱為「平均短軸直徑」、「平均直徑」),較佳為150nm以下,更佳為1nm~40nm,進而更佳為10nm~40nm,特佳為15nm~35nm。
若上述平均短軸長度未滿1nm,則存在耐氧化性惡化,耐久性變差的情況,若超過150nm,則存在產生由金屬奈米線所引起的散射,無法獲得充分的透明性的情況。
上述金屬奈米線的平均短軸長度是利用穿透式電子顯微鏡(TEM;日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX),觀察300個金屬奈米線,並根據該些的平均值求出金屬奈米線的平均短軸長度。再者,上述金屬奈米線的短軸並非圓形時的短軸長度是將最長者作為短軸長度。
作為上述金屬奈米線的平均長軸長度(有時稱為「平均長度」),較佳為1μm~40μm,更佳為3μm~35μm,進而更佳為5μm~30μm。
若上述平均長軸長度未滿1μm,則存在難以形成稠密的網路,且無法獲得充分的導電性的情況,若超過40μm,則存在金屬奈米線過長而於製造時纏繞,且於製造過程中產生凝聚物的情況。
上述金屬奈米線的平均長軸長度是利用例如穿透式電子顯微鏡(TEM;日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX),觀察300個金屬奈米線,並根據該些的平
均值求出金屬奈米線的平均長軸長度。再者,當上述金屬奈米線彎曲時,考慮以其為弧的圓,並將根據其半徑及曲率所算出的值作為長軸長度。
-製造方法-
上述金屬奈米線的製造方法並無特別限制,可利用任何方法製造,但較佳為如以下般藉由在溶解了鹵素化合物與分散添加劑的溶劑中一面進行加熱一面還原金屬離子來製造。
作為上述溶劑,較佳為親水性溶劑,例如可列舉:水、醇類、醚類、酮類等,該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為上述醇類,例如可列舉:甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇等。
作為上述醚類,例如可列舉:二噁烷、四氫呋喃等。
作為上述酮類,例如可列舉:丙酮等。
作為上述加熱時的加熱溫度,較佳為250℃以下,更佳為20℃~200℃,更佳為30℃~180℃,進而更佳為40℃~170℃。
若上述加熱溫度未滿20℃,則存在上述加熱溫度變得越低,核形成概率越降低,且金屬奈米線變得過長,因此金屬奈米線容易纏繞,分散穩定性變差的情況,若超過250℃,則存在金屬奈米線的剖面的角變得尖銳,塗佈膜評價中的透過率變低的情況。
視需要,亦可於金屬奈米線形成過程中變更溫度,藉
由於中途變更溫度,可控制金屬奈米線的核形成,抑制核再次產生,提昇由選擇成長的促進所引起的單分散性提高的效果。
於上述加熱時,較佳為添加還原劑來進行。
上述還原劑並無特別限制,可自通常所使用的還原劑中適宜選擇,例如可列舉:硼氫化金屬鹽、氫化鋁鹽、烷醇胺、脂肪族胺、雜環式胺、芳香族胺、芳烷基胺、醇、有機酸類、還原糖類、糖醇類、亞硫酸鈉、肼化合物、糊精、對苯二酚、羥胺、乙二醇、麩胱甘肽等。該些之中,特佳為還原糖類、作為其衍生物的糖醇類、乙二醇。
作為上述硼氫化金屬鹽,例如可列舉:硼氫化鈉、硼氫化鉀等。
作為上述氫化鋁鹽,例如可列舉:氫化鋁鋰、氫化鋁鉀、氫化鋁銫、氫化鋁鈹、氫化鋁鎂、氫化鋁鈣等。
作為上述烷醇胺,例如可列舉:二乙基胺基乙醇、乙醇胺、丙醇胺、三乙醇胺、二甲基胺基丙醇等。
作為上述脂肪族胺,例如可列舉:丙胺、丁胺、二丙三胺、乙二胺、三乙四胺等。
作為上述雜環式胺,例如可列舉:哌啶、吡咯啶、N-甲基吡咯啶、嗎啉(morpholine)等。
作為上述芳香族胺,例如可列舉:苯胺、N-甲基苯胺、甲苯胺、甲氧苯胺、乙氧苯胺等。
作為上述芳烷基胺,例如可列舉:苄胺、二甲苯二胺、N-甲基苄胺等。
作為上述醇,例如可列舉:甲醇、乙醇、2-丙醇等。
作為上述有機酸類,例如可列舉:檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、抗壞血酸或該些的鹽等。
作為上述還原糖類,例如可列舉:葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、棉子糖、水蘇糖等。
作為上述糖醇類,例如可列舉:山梨糖醇等。
根據上述還原劑,作為功能,存在亦作為分散添加劑、溶劑發揮作用的情況,可同樣較佳地使用。
於製造上述金屬奈米線時,較佳為添加分散添加劑與鹵素化合物或鹵化金屬微粒子來進行。
作為上述分散添加劑與鹵素化合物的添加的時間點,可為添加還原劑之前,亦可為添加還原劑之後,可為添加金屬離子或鹵化金屬微粒子之前,亦可為添加金屬離子或鹵化金屬微粒子之後,但為了獲得單分散性更佳的金屬奈米線,較佳為將鹵素化合物的添加分成2個階段以上。
上述分散添加劑並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可列舉:含有胺基的化合物、含有硫醇基的化合物、含有硫基的化合物、胺基酸或其衍生物、肽化合物、多糖類、合成高分子、源自該些的凝膠等。該些之中,較佳為明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚伸烷基胺、聚丙烯酸的部分烷基酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮共聚物。
關於可用作上述分散添加劑的構造,例如可參照「顏料百科詞典」(伊藤征司郎編,朝倉書店股份有限公司發
行,2000年)的記載。
另外,亦可根據所使用的分散添加劑的種類,使所獲得的金屬奈米線的形狀變化。
作為上述鹵素化合物,若為含有溴、氯、碘的化合物,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如較佳為:溴化鈉、氯化鈉、碘化鈉、碘化鉀、溴化鉀、氯化鉀等鹼金屬鹵化物,可與下述分散添加劑併用的化合物。
根據上述鹵素化合物,可能存在作為分散添加劑發揮功能者,但可同樣較佳地使用。
可使用鹵化銀微粒子代替上述鹵素化合物,亦可一同使用鹵素化合物與鹵化銀微粒子。
上述分散添加劑與鹵素化合物或鹵化銀微粒子亦可於同一物質內併用。作為併用上述分散添加劑與鹵素化合物的化合物,例如可列舉:含有胺基與溴化物離子的溴化十六烷基三甲基銨(Hexadecyl Trimethyl Ammonium Bromide,HTAB)、含有胺基與氯化物離子的氯化十六烷基三甲基銨(Hexadecyl Trimethyl Ammonium Chloride,HTAC)等。
上述脫鹽處理可於形成金屬奈米線後,藉由超濾、透析、凝膠過濾、傾析、離心分離等方法來進行。
<<金屬奈米管>>
-金屬-
上述金屬奈米管的材料並無特別限制,可為任何金屬,例如可使用上述金屬奈米線的材料等。
-形狀-
作為上述金屬奈米管的形狀,可為單層,亦可為多層,但就導電性及導熱性優良的觀點而言,較佳為單層。
-平均短軸長度、平均長軸長度、厚度-
作為上述金屬奈米管的厚度(外徑與內徑的差),較佳為3nm~80nm,更佳為3nm~30nm。
若上述厚度未滿3nm,則存在耐氧化性惡化,耐久性變差的情況,若超過80nm,則存在產生由金屬奈米管所引起的散射的情況。
上述金屬奈米管的平均長軸長度較佳為1μm~40μm,更佳為3μm~35μm,進而更佳為5μm~30μm。
-製造方法-
上述金屬奈米管的製造方法並無特別限制,可藉由任何方法製造,例如可使用美國出願公開2005/0056118號說明書等中所記載的公知的方法等。
<<碳奈米管>>
上述碳奈米管(Carbon nanotube,CNT)是石墨狀碳原子面(石墨片)成為單層或多層的同軸管狀的物質。單層的碳奈米管被稱為單壁奈米管(Single-wall nanotube,SWNT),多層的碳奈米管被稱為多壁奈米管(Multi-wall nanotube,MWNT),尤其,2層的碳奈米管亦被稱為雙壁奈米管(Double-wall nanotube,DWNT)。於上述導電性纖維中,上述碳奈米管可為單層,亦可為多層,但就導電性及導熱性優良的觀點而言,較佳為單層。
-製造方法-
上述碳奈米管的製造方法並無特別限制,可藉由任何方法製造,例如可使用:二氧化碳的催化氫還原、電弧放電法、雷射蒸發法、熱化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法、電漿CVD法、氣相成長法、藉由高溫高圧化而使一氧化碳與鐵觸媒一同反應並以氣相成長的高壓一氧化碳轉換(high-pressure CO conversion,HiPco)法等公知的方法。
另外,利用該些方法所獲得的碳奈米管藉由清洗、離心分離、過濾、氧化、層析法等方法來去除副產物、觸媒金屬等殘留物就可獲得經高純度化的碳奈米管的觀點而言較佳。
<<縱橫比>>
作為上述導電性纖維的縱橫比,較佳為10以上。上述縱橫比通常是指纖維狀物質的長邊與短邊的比(長軸長度/短軸長度的比)。
上述縱橫比的測定方法並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可列舉利用電子顯微鏡等進行測定的方法等。
當利用電子顯微鏡測定上述導電性纖維的縱橫比時,上述導電性纖維的縱橫比是否為10以上只要以電子顯微鏡的1個視場來確認即可。另外,藉由分別測定上述導電性纖維的長軸長度與短軸長度,可估計上述導電性纖維整體的縱橫比。
再者,當上述導電性纖維為管狀時,使用該管的外徑作為用於算出上述縱橫比的直徑。
作為上述導電性纖維的縱橫比,若為10以上,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,較佳為50~1,000,000,更佳為100~1,000,000。
若上述縱橫比未滿10,則存在未藉由上述導電性纖維形成網路,無法充分地取得導電性的情況,若超過1,000,000,則存在如下的情況:於導電性纖維形成時及其後的操作中,因成膜前導電性纖維纏繞凝聚,故而無法獲得穩定的溶液。
<<縱橫比為10以上的導電性纖維的比率>>
作為上述縱橫比為10以上的導電性纖維的比率,於所有導電性纖維中以體積比計較佳為50%以上,更佳為60%以上,特佳為75%以上。以下,有時將該些導電性纖維的比例稱為「導電性纖維的比率」。
若上述導電性纖維的比率未滿50%,則存在對導電性作出貢獻的導電性物質減少,而導致導電性下降的情況,同時因無法形成稠密的網路,故存在產生電壓集中,耐久性下降的情況。另外,導電性纖維以外的形狀的粒子不對導電性作出較大的貢獻,而且具有吸收,故不佳。尤其,當該粒子為金屬時,於球形等的電漿子吸收較強的情況下,有時透明度會惡化。
此處,上述導電性纖維的比率例如於導電性纖維為銀奈米線的情況下,可藉由如下方式求出導電性纖維的比
率:對銀奈米線水分散液進行過濾,使銀奈米線與其以外的粒子分離,然後使用感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma,ICP)發光分析裝置分別測定殘留於濾紙上的銀的量、及已透過濾紙的銀的量。利用TEM觀察殘留於濾紙上的導電性纖維,對300個導電性纖維的平均短軸長度進行觀察,並調查其分布,藉此確認該導電性纖維是平均短軸長度為200nm以下,且平均長軸長度為1μm以上的導電性纖維。再者,濾紙較佳為使用如下的濾紙,該濾紙的長度是藉由TEM像所測定的平均短軸長度為200nm以下,且平均長軸長度為1μm以上的導電性纖維以外的粒子的最長軸的2倍以上,且為導電性纖維的長軸的最短長度以下。
此處,上述導電性纖維的平均短軸長度及平均長軸長度例如可藉由利用穿透式電子顯微鏡(TEM)或光學顯微鏡觀察TEM像或光學顯微鏡像而求出,於本發明中,導電性纖維的平均短軸長度及平均長軸長度是利用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察300個導電性纖維,並根據該些的平均值而求出者。
<聚合物>
作為上述聚合物,可較佳地使用水溶性聚合物、及非水溶性聚合物的任一者,該些之中,就濕度耐久性的觀點而言,特佳為非水溶性聚合物。
<<水溶性聚合物>>
上述水溶性聚合物並無特別限制,可根據目的而適宜
選擇,例如可列舉:明膠、明膠衍生物、酪蛋白、瓊脂、澱粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸共聚物、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖等。該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
作為上述水溶性聚合物的含量,上述導電性纖維的含量(A)與水溶性聚合物的含量(B)的質量比(A/B)較佳為0.2~3.0,更佳為0.5~2.5。
若上述質量比(A/B)未滿0.2,則存在相對於導電性纖維,聚合物較多,電阻因略微的塗佈量變動而上升的擔憂,若超過3.0,則因聚合物較少,故存在膜強度於實用上變得不充分的情況。
<非水溶性聚合物>
上述非水溶性聚合物是具有作為黏合劑的功能,且實質上不溶解於中性附近的水的聚合物。具體而言,上述非水溶性聚合物是指SP值(藉由沖津法而算出)為18MPa1/2
~30MPa1/2
的聚合物。
作為上述SP值,較佳為18MPa1/2
~30MPa1/2
,更佳為19MPa1/2
~28MPa1/2
,特佳為19.5MPa1/2
~27MPa1/2
。
若上述SP值未滿18MPa1/2
,則存在難以清洗所附著的有機污染的情況,若超過30MPa1/2
,則與水的親和性變高,因塗佈膜的含水率上升而導致紅外線區域的吸收變高,因此存在例如於製作太陽電池時轉換效率減少的情況。
此處,上述SP值是根據沖津法(沖津俊直著「日本接著學會誌(Journal of the Adhesion Society of Japan)」29
(3)(1993))所算出的值。具體而言,SP值是藉由以下的式所計算的值。再者,△F為文獻記載的值。
SP值(δ)=Σ△F(Molar Attraction Constants)/V(莫耳容積)
使用多種非水溶性聚合物時的SP值(σ)及SP值的氫鍵項(σh)是藉由下式而算出。
其中,上述式中,σn表示非水溶性聚合物與水的SP值或SP值的氫鍵項,Mn表示混合液中的非水溶性聚合物與水的莫耳分率,Vn表示溶劑的莫耳體積,n是指表示溶劑的種類的2以上的整數。
作為上述非水溶性聚合物,若上述sP值為18MPa1/2
~30MPa1/2
,則並無特別限制,但就塗膜對於基板的密接性、對於摩擦等的耐久性的觀點而言,較佳為具有乙烯性不飽和基的聚合物。該些之中,較佳為連結於主鏈的側鏈上包含乙烯性不飽和鍵的至少一種。亦可於側鏈中包含多個上述乙烯性不飽和鍵。另外,亦可於非水溶性聚合物的側鏈中一併包含上述乙烯性不飽和鍵與上述分支及/或脂環結構、及/或上述酸性基。
另外,作為上述非水溶性聚合物,若上述SP值為18MPa1/2
~30MPa1/2
,則可自下述聚合物乳膠中適宜使用。
作為丙烯酸系聚合物,例如可列舉:Nipol LX855、857x2(以上,日本Zeon公司製造);Voncoat R3370(大日本油墨化學工業公司製造);Jurymer ET-410(日本純藥公司製造);AE116、AE119、AE121、AE125、AE134、AE137、AE140、AE173(以上,JSR公司製造);Aron A-104(東亞合成公司製造)等(均為商品名)。
作為聚酯類,例如可列舉:FINETEX ES650、611、675、850(以上,大日本油墨化學工業公司製造);WD-size、WMS(以上,Eastman Chemical公司製造);A-110、A-115GE、A-120、A-121、A-124GP、A-124S、A-160P、A-210、A-215GE、A-510、A-513E、A-515GE、A-520、A-610、A-613、A-615GE、A-620、WAC-10、WAC-15、WAC-17XC、WAC-20、S-110、S-110EA、S-111SL、S-120、S-140、S-140A、S-250、S-252G、S-250S、S-320、S-680、DNS-63P、NS-122L、NS-122LX、NS-244LX、NS-140L、NS-141LX、NS-282LX(以上,高松油脂公司製造);Aronmelt PES-1000系列、PES-2000系列(以上,東亞合成公司製造);VYLONAL MD-1100、MD-1200、MD-1220、MD-1245、MD-1250、MD-1335、MD-1400、MD-1480、MD-1500、MD-1930、MD-1985(以上,東洋紡(TOYOBO)公司製造);SEPOLSION ES(住友精化公司製造)等(均為商品名)。
作為聚胺基甲酸酯類,例如可列舉:HYDRAN AP10、AP20、AP30、AP40、101H、Vondic 1320NS、1610NS(以上,大日本油墨化學工業公司製造);D-1000、D-2000、D-6000、D-4000、D-9000(以上,大日精化公司製造);NS-155X、NS-310A、NS-310X、NS-311X(以上、高松油脂公司製造);Elastron(第一工業製藥公司製造)等(均為商品名)。
作為橡膠類,例如可列舉:LACSTAR 7310K、3307B、4700H、7132C(以上,大日本油墨化學工業公司製造),Nipol LX416、LX410、LX430、LX435、LX110、LX415A、LX415M、LX438C、2507H、LX303A、LX407BP系列、V1004、MH5055(以上,日本Zeon公司製造)等(均為商品名)。
作為聚氯乙烯類,例如可列舉:G351、G576(以上,日本Zeon公司製造);VINYBLAN 240、270、277、375、386、609、550、601、602、630、660、671、683、680、680S、681N、685R、277、380、381、410、430、432、860、863、865、867、900、900GT、938、950、SOLBIN C、SOLBIN CL、SOLBIN CH、SOLBIN CN、SOLBIN C5、SOLBIN M、SOLBIN MF、SOLBIN A、SOLBIN AL(以上,日信化學工業公司製造);S-LEC A、S-LEC C、S-LEC M(以上,積水化學工業公司製造);Denka Vinyl1000GKT、Denka Vinyl1000L、Denka Vinyl1000CK、Denka Vinyl1000A、Denka Vinyl1000LK2、Denka Vinyl1000AS、Denka
Vinyl1000GS、Denka Vinyl1000LT3、Denka Vinyl1000D、Denka Vinyl1000W(以上,電氣化學工業公司製造)等(均為商品名)。
作為聚偏二氯乙烯類,例如可列舉:L502、L513(以上,旭化成工業公司製造);D-5071(大日本油墨化學工業公司製造)等(均為商品名)。
作為聚烯烴類,例如可列舉:Chemipearl S120、SA100、V300(以上,三井石油化學公司製造);Voncoat 2830、2210、2960(以上,大日本油墨化學工業公司製造),ZAIKTHENE、SEPOLSION G(以上,住友精化公司製造)等(均為商品名)。
作為共聚尼龍類,例如可列舉:SEPOLSION PA(住友精化公司製造)等(均為商品名)。
作為聚乙酸乙烯酯類,例如可列舉:VINYBLAN 1080、1082、1085W、1108W、1108S、1563M、1566、1570、1588C、A22J7-F2、1128C、1137、1138、A20J2、A23J1、A23K1、A23P2E、A68J1N、1086A、1086、1086D、1108S、1187、1241LT、1580N、1083、1571、1572、1581、4465、4466、4468W、4468S、4470、4485LL、4495LL、1023、1042、1060、1060S、1080M、1084W、1084S、1096、1570K、1050、1050S、3290、1017AD、1002、1006、1008、1107L、1225、1245L、GV-6170、GV-6181、4468W、4468S(以上,日信化學工業公司製造)等(均為商品名)。
進而,作為聚合物乳膠,例如可列舉:聚丙烯酸類、
聚乳酸酯類、聚胺基甲酸酯類、聚碳酸酯類、聚酯類、聚縮醛類、苯乙烯-丁二烯橡膠(Styrene Butadiene Rubber,SBR)類、聚氯乙烯類等。該些聚合物乳膠可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。該些之中,較佳為聚丙烯酸類、聚胺基甲酸酯類、聚氯乙烯類、聚酯類、聚碳酸酯類、SBR類,更佳為聚丙烯酸類、聚胺基甲酸酯類、聚氯乙烯類、聚酯類、SBR類,特佳為聚丙烯酸類。
作為上述乙烯性不飽和鍵,亦可在與非水溶性聚合物的主鏈之間經由至少一個酯基(-COO-)而鍵結,且僅由乙烯性不飽和鍵與酯基構成非水溶性聚合物的側鏈。另外,亦可於非水溶性聚合物的主鏈與酯基之間、及/或酯基與乙烯性不飽和鍵之間進而具有2價的有機連結基,乙烯性不飽和鍵亦可作為「具有乙烯性不飽和鍵的基」而構成非水溶性聚合物的側鏈。
作為上述2價的有機連結基,例如可列舉:苯乙烯類、(甲基)丙烯酸酯類、乙烯醚類、乙烯酯類、(甲基)丙烯醯胺類等,較佳為(甲基)丙烯酸酯類、乙烯酯類、(甲基)丙烯醯胺類,更佳為(甲基)丙烯酸酯類。
作為上述乙烯性不飽和鍵,較佳為導入(甲基)丙烯醯基來配置。
作為向上述非水溶性聚合物的側鏈導入(甲基)丙烯醯基的方法,可自公知的方法中適宜選擇,例如可列舉:於具有酸性基的重複單元中加成具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯的方法、於具有羥基的重複單元中加成具有異氰酸酯基
的(甲基)丙烯酸酯的方法、於具有異氰酸酯基的重複單元中加成具有羥基的(甲基)丙烯酸酯的方法等。
該些之中,就製造最容易、低成本的觀點而言,較佳為於具有酸性基的重複單元中加成具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯的方法。
作為具有上述乙烯性不飽和鍵及環氧基的(甲基)丙烯酸酯,若具有上述兩者,則並無特別限制,例如較佳為由下述結構式(1)所表示的化合物及由下述結構式(2)所表示的化合物。
其中,上述結構式(1)中,R1
表示氫原子或甲基。L1
表示有機基。
其中,上述結構式(2)中,R2
表示氫原子或甲基。
L2
表示有機基。W表示4員環~7員環的脂肪族烴基。
由上述結構式(1)及結構式(2)所表示的化合物之中,當與光硬化樹脂組合來用作負型、正型的光阻劑時,就良顯影性及膜強度的觀點而言,較佳為由結構式(1)所表示的化合物。更佳為於上述結構式(1)及結構式(2)中,L1
及L2
分別獨立為碳數為1~4的伸烷基。
作為由上述結構式(1)及結構式(2)所表示的化合物,並無特別限制,例如可列舉以下的化合物(1)~化合物(10)。
作為上述非水溶性聚合物的含量,上述導電性纖維的
含量(A)與非水溶性聚合物的含量(C)的質量比(A/C)較佳為0.2~3.0,更佳為0.5~2.5。
若上述質量比(A/C)未滿0.2,則存在由塗佈量變動所引起的電阻值的偏差成為問題的情況,且存在本發明中的溶解液的作用下降的情況,若超過3.0,則存在塗佈膜無法獲得實用上的充分的強度的情況。
上述導電性纖維的含量(塗佈量)較佳為0.005g/m2
~0.5g/m2
,更佳為0.01g/m2
~0.45g/m2
,進而更佳為0.015g/m2
~0.4g/m2
。
-分散劑-
上述分散劑用於防止上述導電性纖維的凝聚,並使其分散。作為上述分散劑,只要可使上述導電性纖維分散,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可利用市售的低分子顏料分散劑、高分子顏料分散劑,尤其可較佳地使用高分子分散劑中具有吸附於導電性纖維的性質者,可特佳地使用聚乙烯吡咯烷酮、BYK系列(BYK-Chemie公司製造)、Solsperse系列(日本Lubrizol公司製造等)、Ajisper系列(味之素股份有限公司製造)等。
作為上述分散劑的含量,相對於上述聚合物100質量份,較佳為0.1質量份~50質量份,更佳為0.5質量份~40質量份,特佳為1質量份~30質量份。
若上述含量未滿0.1質量份,則存在導電性纖維於分散液中凝聚的情況,若超過50質量份,則存在無法於塗佈步驟中形成穩定的液膜,產生塗佈不均的情況。
<其他成分>
作為上述其他成分,例如可列舉:界面活性劑、抗氧化劑、抗硫化劑、抗金屬腐蝕劑、黏度調整劑、防腐劑等各種添加劑等。該些成分可視需要而適宜含有。
(導電膜的製造方法)
本發明的導電膜的製造方法是製造至少含有導電性纖維及聚合物的導電膜的方法,
該製造方法是至少包含溶解液賦予步驟,較佳為包含導電層形成步驟,進而視需要包含其他步驟而成。
<導電層形成步驟>
上述導電層形成步驟是將至少含有導電性纖維及聚合物的導電層組成物塗佈於基材上來形成導電層的步驟。
-基材-
上述基材並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可列舉:透明玻璃基板、合成樹脂性片材、膜、金屬基板、其他陶瓷板、具有光電轉換元件的半導體基板等。根據所需,可對該些基板進行矽烷偶合劑等的化學處理、電漿處理、離子電鍍、濺鍍、氣相反應法、真空蒸鍍等前處理。
作為上述透明玻璃基板,例如可列舉:白板玻璃、青板玻璃、矽包覆青板玻璃等。
作為上述合成樹脂製片材、膜,例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚碳酸酯、聚醚碸、聚酯、丙烯酸樹脂、氯乙烯樹脂、芳香族聚
醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺等。
作為上述金屬基板,例如可列舉:鋁板、銅板、鎳板、不鏽鋼板等。
作為上述基材的全可見光透過率,較佳為70%以上,更佳為85%以上,特佳為90%以上。
若上述全可見光透過率未滿70%,則存在透過率低,於實用上成為問題的情況。
再者,於本發明中,作為基材,可使用著色成不妨礙本發明的目的之程度者。
作為上述基材的厚度,較佳為1μm~5,000μm,更佳為3μm~4,000μm,進而更佳為5μm~3,000μm。
若上述厚度未滿1μm,則存在因塗佈步驟中操作困難而導致良率下降的情況,若超過5,000μm,則存在上述基材的厚度及質量於可攜式的應用中成為問題的情況。
上述導電層組成物的塗佈方法並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可藉由旋塗、輥塗、狹縫塗佈等公知的方法於基材上進行塗佈。
作為上述導電性纖維的塗佈量(含量),較佳為0.005g/m2
~0.5g/m2
,更佳為0.01g/m2
~0.45g/m2
,進而更佳為0.015g/m2
~0.4g/m2
。
若上述塗佈量未滿0.005g/m2
,則存在局部地形成電阻變高的部位,面內的電阻分布惡化的情況,若超過0.5g/m2
,則存在於塗佈後的乾燥中因導電性纖維彼此的凝聚而導致霧值惡化的情況。
作為上述導電層的厚度,較佳為20nm~5,000nm,更佳為25nm~4,000nm,進而更佳為30nm~3,500nm,特佳為500nm~3,000nm,進而特佳為500nm~1,500nm,最佳為700nm~1,300nm。
若上述厚度未滿20nm,則存在成為與導電性纖維的短軸長度相同的區域,膜強度下降的情況,且存在於溶解液的塗佈等後步驟中被沖走而無法進行準確的圖案化的可能性,若超過5,000nm,則存在膜的裂紋、透過率、霧值惡化的情況。另外,作為上述導電層的厚度,若過厚,則存在於後述的溶解導電性纖維的步驟中,導電性纖維的溶解變得不充分,無法充分地確保絕緣性的可能性,因此較佳為設定成適當的薄度的厚度。
<溶解液賦予步驟>
上述溶解液賦予步驟是將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上的步驟。將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上,該被賦予的部分成為非導電部。
-溶解導電性纖維的溶解液-
作為溶解上述導電性纖維的溶解液,若為可溶解導電性纖維,並可形成非導電部的溶液,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如當導電性纖維為銀奈米線時,可列舉:於所謂的照片科學業界中,主要用於鹵化銀彩色感光材料的印相紙的漂白、定影步驟的漂白定影液,稀硝酸等強酸,含有氧化劑的溶液,過氧化氫水等。該些之中,
較佳為漂白定影液、含有稀硝酸的溶液、過氧化氫水,特佳為漂白定影液。再者,利用溶解上述導電性纖維的溶解液的導電性纖維(較佳為銀奈米線)的溶解亦可不完全地溶解賦予了溶解液的部分的導電性纖維(較佳為銀奈米線),只要導電性消失,則亦可殘存一部分。
上述含有稀硝酸的溶液中的稀硝酸的濃度較佳為1質量%~20質量%。
上述過氧化氫水中的過氧化氫的濃度較佳為3質量%~30質量%。
上述漂白定影液是含有漂白劑、定影劑,且含有漂白促進劑、再鹵化劑、防腐劑,進而含有視需要的其他成分而成。
作為上述漂白定影液中所使用的漂白劑,並無特別限制,可使用任何漂白劑,例如可列舉:鐵(III)的有機錯鹽(例如乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸等胺基多羧酸類;胺基多膦酸、膦醯基羧酸、有機膦酸等的錯鹽),或檸檬酸、酒石酸、蘋果酸等有機酸;過硫酸鹽;過氧化氫等。
該些之中,就迅速的圖案化處理與防止環境汚染的觀點而言,特佳為鐵(III)的有機錯鹽。每1L的鐵(III)的有機錯鹽的含量較佳為0.05莫耳~3莫耳,更佳為0.1莫耳~1.5莫耳。
作為可用於形成上述鐵(III)的有機錯鹽的胺基多羧酸、胺基多膦酸、或者有機膦酸或該些的鹽,例如可列舉:乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、1,3-二胺基丙烷四乙酸、
丙二胺四乙酸、氮基三乙酸、環己烷二胺四乙酸、甲基亞胺基二乙酸、亞胺基二乙酸、二醇醚二胺四乙酸等。該些化合物可為鈉、鉀、鋰或銨鹽中的任一者。該些之中,就漂白力高的觀點而言,較佳為乙二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸、環己烷二胺四乙酸、1,3-二胺基丙烷四乙酸、甲基亞胺基二乙酸的鐵(III)錯鹽。
該些的鐵離子錯鹽能夠以錯鹽的形式使用,亦可使用鐵鹽,例如硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵銨、磷酸鐵等與胺基多羧酸、胺基多膦酸、膦醯基羧酸等螯合劑於溶液中形成鐵離子錯鹽。另外,亦能夠以超過形成鐵離子錯鹽的量過剩地使用螯合劑。鐵錯合物之中,較佳為胺基多羧酸鐵錯合物,其添加量較佳為0.01莫耳/L~1.0莫耳/L,更佳為0.005莫耳/L~0.50莫耳/L。
作為上述漂白定影液中所使用的定影劑,並無特別限制,可自公知的定影劑中適宜選擇,例如可列舉:硫代硫酸鈉、硫代硫酸銨等硫代硫酸鹽;硫氰酸鈉、硫氰酸銨等硫氰酸鹽;伸乙基雙硫代乙醇酸、3,6-二硫雜-1,8-辛二醇等的硫醚化合物及硫脲類等的水溶性的鹵化銀溶解劑等。該些可使用一種、或者混合使用兩種以上。另外,亦可使用日本專利特開昭55-155354號公報中所記載的包含定影劑與大量的碘化鉀等鹵化物等的組合的特殊的漂白定影液等。該些之中,較佳為硫代硫酸鹽,特佳為硫代硫酸銨鹽。每1L的定影劑的量較佳為0.3莫耳~2莫耳,更佳為0.5莫耳~1.0莫耳。
於上述漂白定影液中,可使用各種化合物作為漂白促進劑。例如可列舉:美國專利第3,893,858號說明書、德國專利第1,290,812號說明書、日本專利特開昭53-95630號公報、Research Disclosure第17129號(1978年7月號)中所記載的具有巰基或雙硫鍵的化合物,日本專利特公昭45-8506號公報、日本專利特開昭52-20832號公報、日本專利特開昭53-32735號公報、美國專利第3,706,561號說明書等中所記載的硫脲化合物,或者碘、溴離子的鹵化物等。
於上述漂白定影液中,視需要可包含溴化物(例如溴化鉀、溴化鈉、溴化銨)、或氯化物(例如氯化鉀、氯化鈉、氯化銨)、或碘化物(例如碘化銨)等再鹵化劑。
於上述漂白定影液中,可含有亞硫酸鹽(例如亞硫酸鈉、亞硫酸鉀、亞硫酸銨等)、亞硫酸氫鹽(例如亞硫酸氫銨、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀等)、偏亞硫酸氫鹽(例如偏亞硫酸氫鉀、偏亞硫酸氫鈉、偏亞硫酸氫銨等)等釋放亞硫酸根離子的化合物作為防腐劑。較佳為以亞硫酸根離子換算計含有約0.02莫耳/L~0.50莫耳/L的該些化合物,更佳為含有0.04莫耳/L~0.40莫耳/L。該些之中,特佳為亞硫酸銨的添加。
作為上述防腐劑,通常添加亞硫酸鹽,但亦可添加抗壞血酸、羰基亞硫酸氫鹽加成物、亞磺酸類、羰基化合物等。
上述漂白定影液的pH較佳為8以下,更佳為3~8,進而更佳為4~7,特佳為5.7~6.5。若上述pH低於此,
則雖然脫銀性得到提昇,但存在促進溶解液的劣化,及產生圖案部的縮小、斷線的情況。另一方面,若pH高於此,則存在脫銀緩慢,處理時間變長,另外,圖案部的透明性變差的情況。
為了調整pH,視需要可添加鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸、碳酸氫鹽、氨、苛性鉀、苛性鈉、碳酸鈉、碳酸鉀等。
於上述漂白定影液中,進而視需要可含有硼酸、硼砂、偏硼酸鈉、乙酸、乙酸鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、亞磷酸、磷酸、磷酸鈉、檸檬酸、檸檬酸鈉、酒石酸等具有pH緩衝能力的一種類以上的無機酸、有機酸及該些的鹼金屬或銨鹽,硝酸銨,胍等腐蝕防止劑,緩衝劑,螢光增白劑,螯合劑,防黴劑,各種螢光增白劑,消泡劑,界面活性劑,聚乙烯吡咯烷酮,甲醇等有機溶劑等其他成分。
作為上述漂白定影液,可使用適宜地製備而成者,亦可使用市售品。作為該市售品,例如可列舉:富士軟片股份有限公司製造的CP-48S、CP-49E(色紙用漂白定影劑),柯達公司製造的Ektacolor RA漂白定影液,大日本印刷股份有限公司製造的漂白定影液D-J2P-02-P2、D-30P2R-01、D-22P2R-01等。該些之中,特佳為CP-48S、CP-49E。
漂白定影時間較佳為180秒以下,更佳為120秒以下、1秒以上,進而更佳為90秒以下、5秒以上。另外,水洗或穩定化時間較佳為180秒以下,更佳為120秒以下、1秒以上。
此時,水洗或穩定化處理可為浸漬於水或穩定化液中
的方法,但若考慮含有導電性纖維的層非常薄,膜強度比較弱,則噴淋水或穩定化液的方法的清洗效率優異,故更佳。
溶解上述導電性纖維的溶解液的黏度對應於後述的圖案化方法而不同,但較佳為於25℃下為5mPa.s~300,000mPa.s,更佳為10mPa.s~150,000mPa.s。若上述黏度未滿5mPa.s,則存在因印刷法而導致溶解液擴散不必要的部位為止,難以進行明確的圖案化的情況,若超過300,000mPa.s,則存在因印刷法而導致步驟中承受負擔,需要長時間的製程時間的情況。
上述黏度可藉由例如布氏黏度計等來測定。
可藉由向上述溶解液中添加增稠劑來調整成上述黏度範圍。作為上述增稠劑,例如可列舉:Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)、明膠、水溶性纖維素等。
作為溶解上述導電性纖維的溶解液的圖案狀的賦予(圖案化方法),只要可將上述溶解液成圖案狀地賦予,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可列舉:網版印刷,噴墨印刷,預先利用光阻劑等形成蝕刻遮罩後於其上塗佈機塗佈、輥塗、浸塗、噴塗溶解液的方法等。該些之中,較佳為網版印刷、噴墨印刷、塗佈機塗佈、浸塗(浸漬),特佳為網版印刷、噴墨印刷。
上述網版印刷是經由在所期望的形狀上形成有多個細孔的網版而於作為被印刷物的導電膜上形成圖案的方法,於導電膜上空開間隙來設置網版,然後向網版上供給溶解
導電性纖維的溶解液,以使網版與導電膜接觸的方式一面利用刮刀按壓網版而使其變形,一面使刮刀移動。伴隨於此,充填於網版開口部的溶解液與導電膜接觸,並被轉印至導電膜上。
於上述網版印刷中,上述溶解液的黏度較佳為於25℃下為10,000mPa.s~300,000mPa.s,更佳為15,000mPa.s~150,000mPa.s,進而更佳為20,000mPa.s~70,000mPa.s。
若上述溶解液的黏度未滿10,000mPa.s,則存在溶解液亦擴展至不希望載置溶解液的部位,導致圖案變得不明確的情況,若超過300,000mPa.s,則存在水洗或穩定化處理時溶解液殘留的情況。
上述噴墨印刷是將溶解導電性纖維的溶解液成圖案狀地噴出至導電膜上的方法,可使用壓電式噴墨及熱泡式噴墨中的任一者。
於上述噴墨印刷中,上述溶解液的黏度較佳為於25℃下為1mPa.s~200mPa.s,更佳為5mPa.s~100mPa.s,進而更佳為10mPa.s~50mPa.s。
若上述溶解液的黏度未滿1mPa.s,則存在油墨噴附後於導電膜上濕潤擴大,導致圖案變得不明確的情況,若超過200mPa.s,則存在油墨噴出所需的能量變高,另外,因噴墨頭的污染而導致噴出變得不穩定的情況。
上述圖案的種類並無特別限制,可根據目的而適宜選擇,例如可列舉:文字、記號、花紋、圖形、配線圖案等。
上述圖案的大小並無特別限制,可根據目的而適宜選
擇,可為奈米尺寸至毫米尺寸中的任一大小。
上述非導電部的表面電阻較佳為5kΩ/□以上,更佳為100kΩ/□以上,進而更佳為1MΩ/□以上。上限值較佳為109
Ω/□以下。
作為未被賦予溶解上述導電性纖維的溶解液的部分的導電部的表面電阻較佳為0.1Ω/□以上、未滿5kΩ/□,更佳為1Ω/□以上、500Ω/□以下。
此處,上述表面電阻例如可針對所獲得的各導電膜,使用表面電阻計(三菱化學股份有限公司製造,Loresta-GP MCP-T600)測定表面電阻。
本發明的導電膜的透光率較佳為70%以上,更佳為80%以上。
此處,上述透過率可利用例如自記分光光度計(UV2400-PC,島津製作所製造)來測定。
本發明的導電膜因可顯著改善絕緣性、透過性高、電阻低、耐久性及可撓性得到提昇、可簡單地實現圖案化,故廣泛地應用於例如觸控面板、顯示器用電極、電磁波遮罩、有機或無機電激發光(Electroluminescence,EL)顯示器用電極、電子紙、軟性顯示器用電極、太陽電池、顯示元件、其他各種元件等。該些之中,特佳為觸控面板、顯示元件、太陽電池。
<顯示元件>
作為本發明中所使用的顯示元件的液晶顯示元件是藉由如下方式製造:使如上述般於基板上設置經圖案化的本
發明的上述導電膜而成的元件基板、及作為對向基板的彩色濾光片基板對位並壓接後,進行熱處理來使兩者組合,然後注入液晶並密封注入口。此時,較佳為形成於彩色濾光片上的導電膜亦使用本發明的上述導電膜。
另外,亦可於將液晶散布在上述元件基板上後,使基板重合,並以使液晶不漏出的方式進行密封來製作液晶顯示元件。
再者,上述液晶顯示元件中所使用的液晶,即液晶化合物及液晶組成物並無特別限制,可使用任意的液晶化合物及液晶組成物。
(觸控面板)
本發明的觸控面板使用本發明的上述導電膜。
作為上述觸控面板,例如可列舉:表面型靜電容方式觸控面板、投影型靜電容方式觸控面板、電阻膜式觸控面板等。
利用圖1對上述表面型靜電容方式觸控面板的一例進行說明。於該圖1中,觸控面板10是以一樣地覆蓋透明基板11的表面的方式配置有透明導電體12,且於透明基板11的端部的透明導電體12上,形成有用以與未圖示的外部檢測電路進行電性連接的電極端子18。
再者,圖中,13表示成為屏蔽電極的透明導電體,14、17表示保護膜,15表示中間保護膜,16表示防眩膜。
若用手指對透明導電體12上的任意的點進行觸摸等,則上述透明導電體12藉由經觸摸的點並經由人體而接
地,各電極端子18與接地線之間的電阻值產生變化。藉由上述外部檢測電路檢測該電阻值的變化,從而確定經觸摸的點的座標。
利用圖2對上述表面型靜電容方式觸控面板的另一例進行說明。於該圖2中,觸控面板20包含以覆蓋透明基板21的表面的方式配置的透明導電體22與透明導電體23、將該透明導電體22與該透明導電體23絕緣的絕緣層24、以及於手指27等接觸對象與透明導電體22或透明導電體23之間產生靜電容的絕緣覆蓋層25,且對手指27等接觸對象進行位置檢測。根據構成,可將透明導電體22、透明導電體23作為一體而構成,另外,亦可將絕緣層24或絕緣覆蓋層25作為空氣層而構成。
若用手指27等觸摸絕緣覆蓋層25,則手指27等與透明導電體22或透明導電體23之間的靜電容的值產生變化。藉由上述外部檢測電路檢測該靜電容值的變化,從而確定經觸摸的點的座標。
另外,根據圖3,通過自平面觀察透明導電體22與透明導電體23的配置示意性地說明作為投影型靜電容方式觸控面板的觸控面板20。
於觸控面板20中,可檢測X軸方向的位置的多個透明導電體22、及Y軸方向的多個透明導電體23以可連接於外部端子的方式配置。將透明導電體22與透明導電體23設定為與指尖等接觸對象多次接觸,並可藉由多點輸入接觸資訊。
若用手指對該觸控面板20上的任意的點進行觸摸等,則可位置精度較高地確定X軸方向及Y軸方向的座標。
再者,作為透明基板、保護層等其他構成,可適宜選擇並應用上述表面型靜電容方式觸控面板的構成。另外,雖然揭示了觸控面板20中,由多個透明導電體22與多個透明導電體23所形成的透明導電體的類型的例子,但其形狀、配置等並不限定於該些。
利用圖4對上述電阻膜式觸控面板的一例進行說明。
於該圖4中,觸控面板30是使配置有透明導電體32的基板31、於該透明導電體32上配置有多個的間隔片36、可經由空氣層34而與透明導電體32接觸的透明導電體33、配置於該透明導電體33上的透明膜35受到支撐而構成。
若自透明膜35側觸摸該觸控面板30,則透明膜35受到按壓,被壓入的透明導電體32與透明導電體33接觸,藉由未圖示的外部檢測電路檢測該位置上的電位變化,藉此確定經觸摸的點的座標。
(太陽電池)
本發明的太陽電池(集積型太陽電池)使用本發明的上述導電膜。
上述集積型太陽電池(以下,有時亦稱為太陽電池元件)並無特別限制,可使用通常用作太陽電池元件者。例如可列舉;單晶矽系太陽電池元件,多晶矽系太陽電池元件,由單接合型或串聯構造型等構成的非晶矽系太陽電池元件,砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等的III-V族化合
物半導體太陽電池元件,碲化鎘(CdTe)等的II-VI族化合物半導體太陽電池元件,銅/銦/硒系(所謂的CIS(Copper Indium Selenide)系)、銅/銦/鎵/硒系(所謂的CIGS系)、銅/銦/鎵/硒/硫系(所謂的CIGSS(Copper Indium Gallium Selenide Sulfur)系)等的I-III-VI族化合物半導體太陽電池元件,色素增感型太陽電池元件,有機太陽電池元件等。該些之中,於本發明中,上述太陽電池元件較佳為由串聯構造型等構成的非晶矽系太陽電池元件,及銅/銦/硒系(所謂的CIS系)、銅/銦/鎵/硒系(所謂的CIGS系)、銅/銦/鎵/硒/硫系(所謂的CIGSS系)等的I-III-VI族化合物半導體太陽電池元件。
於由串聯構造型等構成的非晶矽系太陽電池元件的情況下,將非晶矽、微晶矽薄膜層、及於該些中含有鍺的薄膜、進而該些的兩層以上的串聯構造用作光電轉換層。成膜是利用電漿CVD等。
[實例]
以下,說明本發明的實例,但本發明並不受該些實例任何限定。
(製備例1)
-非水溶性聚合物(1)的製備-
預先向反應容器中添加1-甲氧基-2-丙醇(MMPGAC,Daicel化學工業股份有限公司製造)8.57質量份並升溫至90℃,然後於氮氣環境下,歷時2小時向90℃的反應容器中滴加包含作為單體的甲基丙烯酸環己酯、甲
基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸(以添加質量比依序成為45.5mol%:2mol%:19mol%:33.5mol%的方式,調整甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、及後述的甲基丙烯酸縮水甘油酯),偶氮系聚合起始劑(和光純藥工業股份有限公司製造,V-601)1質量份,以及1-甲氧基-2-丙醇8.57質量份的混合溶液。滴加後反應4小時,從而獲得丙烯酸樹脂溶液。
繼而,向上述丙烯酸樹脂溶液中添加對苯二酚單甲醚0.025質量份、及溴化四乙銨0.084質量份後,歷時2小時滴加甲基丙烯酸縮水甘油酯。滴加後,藉由一面吹入空氣一面於90℃下反應4小時後,以使固體成分濃度達到45質量%的方式添加溶劑來製備,從而獲得具有不飽和基的非水溶性聚合物(1)的溶液(重量平均分子量(Mw);30,000,1-甲氧基-2-丙醇的45質量%溶液)。
再者,上述重量平均分子量是利用凝膠浸透層析法(GPC)來測定。
所獲得的非水溶性聚合物(1)的SP值是藉由沖津法而算出為22MPa1/2
。
(製備例2)
-銀奈米線分散物(1)的製備-
製備將硝酸銀粉末0.51g溶解於純水50mL中而成的硝酸銀溶液。其後,向上述硝酸銀溶液中添加1N的氨水直至變成透明為止,然後以使總量達到100mL的方式添加純水,從而製成添加液A。
利用140mL的純水溶解葡萄糖粉末0.5g,從而製成添加液G。
利用27.5mL的純水溶解HTAB(溴化十六烷基三甲基銨)粉末0.5g,從而製成添加液H。
將添加液A 20.6mL添加至三口燒瓶內並於室溫下進行攪拌。利用漏斗將純水41mL、添加液H 20.6mL、及溶液B 16.5mL以該順序添加至該溶液中,然後一面於90℃下以200rpm攪拌5小時一面進行加熱,藉此獲得銀奈米線水分散物(1)。
將所獲得的銀奈米線水分散物(1)冷卻後,以相對於銀的質量1達到0.05的方式一面攪拌一面添加聚乙烯吡咯烷酮(K-30,和光純藥工業股份有限公司製造),其後進行離心分離,並精製至傳導度達到50μS/cm以下為止,進而利用丙二醇單甲醚進行離心分離來去除水,最後添加丙二醇單甲醚,從而製成銀奈米線溶劑分散物(1)。
如以下所示般測定所獲得的銀奈米線溶劑分散物(1)中的銀奈米線的平均短軸長度、平均長軸長度、短軸長度的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率、以及銀奈米線的銳利度。將結果示於表1。
<銀奈米線的平均短軸長度(直徑)及平均長軸長度>
使用穿透式電子顯微鏡(TEM;日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX),觀察300個銀奈米線,並根據該些的平均值求出銀奈米線的平均短軸長度及平均長軸長
度。
<銀奈米線短軸長度的變動係數>
使用穿透式電子顯微鏡(TEM;日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX),觀察300個銀奈米線的短軸長度,並根據該些的平均值測定銀奈米線的短軸長度,然後計算其標準偏差與平均值,藉此求出變動係數。
<縱橫比為10以上的銀奈米線的比率>
對各銀奈米線水分散物進行過濾而使銀奈米線與其以外的粒子分離,使用ICP發光分析裝置(島津製作所股份有限公司製造,ICPS-8000)分別測定殘留於濾紙上的銀的量、及已透過濾紙的銀的量,將平均短軸直徑為50nm以下,且平均長軸直徑為5μm以上的銀奈米線作為縱橫比為10以上的銀奈米線的比率(%)而求出。
再者,求出銀奈米線的比率時的銀奈米線的分離是使用薄膜過濾器(Millipore公司製造,FALP 02500,孔徑為1.0μm)來進行。
<銀奈米線的銳利度>
關於銀奈米線的剖面形狀,於基材上塗佈銀奈米線水分散液,利用穿透式電子顯微鏡(TEM;日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX)觀察剖面,並針對300個剖面測定剖面的外周長度與剖面的各邊的合計長度,求出作為上述「剖面的外周長度」對於「剖面的各邊」的合計長度的比率的銳利度。當該銳利度為75%以下時,設定為角圓潤的剖面形狀。
(製備例3)
-銀奈米線分散物(2)的製備-
將乙二醇30mL添加至三口燒瓶中並加熱至160℃。其後,以每分鐘1mL的速度添加36mM的聚乙烯吡咯烷酮(PVP K-55,Aldrich公司製造)、3μM的乙醯丙酮鐵、60μM的氯化鈉乙二醇溶液18mL、以及24mM的硝酸銀乙二醇溶液18mL。於160℃下加熱60分鐘後冷卻至室溫為止。添加水來進行離心分離,並精製至傳導度達到50μS/cm以下為止,進而利用丙二醇單甲醚進行離心分離來去除水,最後添加丙二醇單甲醚,從而製成銀奈米線溶劑分散物(2)。
此時,所獲得的銀奈米線粒子是平均短軸長度為105nm,平均長軸長度為34μm的線狀。以與銀奈米線(1)相同的方式測定所獲得的銀奈米線分散物(2)中的銀奈米線的平均短軸長度、平均長軸長度、短軸長度的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率、以及銀奈米線的銳利度。將結果示於表1。
(製備例4)
-銀奈米線分散物(3)的製備-
於製備例2中,除添加液A、添加液G、添加液H以外,添加環已醇6.9ml,除此以外,以與製備例2相同的方式獲得銀奈米線分散物(3)。所獲得的銀奈米線分散物(4)中的銀奈米線是平均短軸長度為42nm,平均長軸長度為29μm的線狀。以與銀奈米線(1)相同的方式測定
所獲得的銀奈米線分散物(4)中的銀奈米線的平均短軸長度、平均長軸長度、短軸長度的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率、以及銀奈米線的銳利度。將結果示於表1。
(製備例5)
-銀奈米線分散物(4)的製備-
於製備例2中,除添加液A、添加液G、添加液H以外,添加環已醇10.4ml,除此以外,以與製備例2相同的方式獲得銀奈米線分散物(4)。所獲得的銀奈米線分散物(4)中的銀奈米線是平均短軸長度為56nm,平均長軸長度為22μm的線狀。
以與銀奈米線(1)相同的方式測定所獲得的銀奈米線分散物(4)中的銀奈米線的平均短軸長度、平均長軸長度、短軸長度的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率、以及銀奈米線的銳利度。將結果示於表1。
(實例1)
如以下所示般製作表2所示的試樣No.101~試樣No.121的導電膜1~導電膜21。
<試樣No.101的導電膜的製作>
使上述銀奈米線分散物(1)與下述的負型光阻劑以含有質量比(銀奈米線/負型光阻劑的固體成分)成為1/1的方式混合,從而製成導電性組成物(1)。
<<負型光阻劑的製備>>
-黏合劑(A-1)的合成-
使用甲基丙烯酸(MAA)7.79g、甲基丙烯酸苄酯(BzMA)37.21g作為構成共聚物的單體成分,使用偶氮二異丁腈(AIBN)0.5g作為自由基聚合起始劑,並使該些於作為溶劑的丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)55.00g中進行聚合反應,藉此獲得由下述式所表示的黏合劑(A-1)的PGMEA溶液(固體成分濃度:45質量%)。再者,將聚合溫度調整成溫度為60℃至100℃。
利用凝膠浸透層析法(GPC)測定分子量的結果,利用聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)為30,000,分子量分布(Mw/Mn)為2.21。
-負型光阻劑的製備-
添加上述黏合劑(A-1)3.80質量份(固體成分為40.0質量%,PGMEA溶液)、KAYARAD DPHA(日本化藥股份有限公司製造)1.59質量份、IRGACURE379(汽巴精化股份有限公司製造)0.159質量份、EHPE-3150(Daicel化學股份有限公司製造)0.150質量份、Megafac F781F(DIC股份有限公司製造)0.002質量份、以及PGMEA 19.3質量份,進行攪拌,並以使銀濃度最終達到1.0質量%的方式與銀奈米線分散物(1)混合,從而製成負型光阻劑。
繼而,使用刮刀塗佈機,將上述導電性組成物(1)以厚度達到10μm的方式塗佈於市售的雙軸延伸、且已進行熱固定的厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支撐體的表面,並進行乾燥,藉此製成導電膜。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定銀奈米線量,結果為0.07g/m2
。
<圖案化處理>
根據以下的方法,對所製作的導電膜進行線與間隙(以下,稱為L/S)=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.101的導電膜1。
-圖案化條件-
自遮罩上,利用高壓水銀燈i線(365nm)進行100mJ/cm2
(照度為20mW/cm2
)的曝光。利用將碳酸氫鈉5g與碳酸鈉2.5g溶解於純水5,000g中而成的顯影液對曝光後的基板進行30秒噴淋顯影。噴淋壓力為0.04MPa,條紋圖案出現之前的時間為15秒。藉由純水的噴淋來進行淋洗,製成圖案狀透明導電膜。
<試樣No.102的導電膜的製作>
使上述銀奈米線分散物(1)與上述非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為1/1的方式混合,從而製成導電性組成物(2)。
使用刮刀塗佈機,將上述導電性組成物(2)以厚度達到10μm的方式塗佈於市售的雙軸延伸、且已進行熱固定的厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支撐體的表面,並進行乾燥,藉此製成導電膜。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定銀奈米線量,結果為0.07g/m2
。
<圖案化處理>
根據以下的方法,對所製作的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.102的導電膜2。
-圖案化處理條件-
使用二氧化碳雷射加工機(ML2012HD11-3020D,三菱電機股份有限公司製造)對所製作的導電膜進行圖案化
處理。此時,以僅去除導電性纖維的方式調整輸出功率,但根據利用掃描型電子顯微鏡的觀察可確認:甚至在作為基板的PET上亦確認到由雷射所產生的損害,無法僅去除導電性纖維,而連同作為黏合劑的非水溶性聚合物一併去除。
<試樣No.103的導電膜的製作>
根據以下的方法,對試樣No.102中所製作的圖案化前的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.103的導電膜3。
-網版印刷、漂白定影條件1-
網版印刷是使用Mino Group公司製造的WHT-3型與刮刀No.4(黃色)。關於溶解液,將CP-48S-A液、CP-48S-B液(均為富士軟片股份有限公司製造)、以及純水以質量比達到1:1:1的方式混合,並藉由Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)來增稠,從而製成溶解液。
溶解銀奈米線的溶解液的黏度於25℃下為31,000mPa.s。再者,黏度的測定是利用布氏黏度計來進行。
<試樣No.104的導電膜的製作>
根據以下的方法,對試樣No.102中所製作的圖案化前的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.104的導電膜4。
-網版印刷、漂白定影條件2-
網版印刷是使用Mino Group公司製造的WHT-3型與刮刀No.4(黃色)。關於溶解液,將CP-49E-A液、CP-49E-B
液(均為富士軟片股份有限公司製造)、以及純水以質量比達到1:1:1的方式混合,並藉由Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)來增稠,從而製成溶解液。
溶解銀奈米線的溶解液的黏度於25℃下為30,000mPa.s。再者,黏度的測定是利用布氏黏度計來進行。
<試樣No.105的導電膜的製作>
根據以下的方法,對試樣No.102中所製作的圖案化前的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.105的導電膜5。
-噴墨印刷、漂白定影條件-
噴墨印刷是使用富士軟片股份有限公司製造的Material Printer DMP-2831來進行。關於溶解液,將CP-48S-A液、CP-48S-B液(均為富士軟片股份有限公司製造)、以及純水以質量比達到1:1:6的方式混合,並藉由Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)來增稠,從而製成溶解液。
溶解銀奈米線的溶解液的黏度於25℃下為10mPa.s。再者,黏度的測定是利用布氏黏度計來進行。
<試樣No.106的導電膜的製作>
根據以下的方法,對試樣No.102中所製作的圖案化前的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.106的導電膜6。
-光阻劑、漂白定影浸漬條件-
於試樣No.102中所製作的圖案化前的導電膜中,針對
銀奈米線分散物(1),在銀奈米線分散物(1)的製作中將丙二醇單甲醚替換成純水,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成銀奈米線分散液。
於除使用所製作的銀奈米線分散液與代替非水溶性聚合物的羥丙基甲基纖維素以外,以與試樣No.102相同的方式製作的導電膜上,除自No.101中所製作的負型光阻劑液去除銀分散液以外,以相同方式形成光阻圖案膜。藉由以上方法製成導電膜。
關於溶解液,將CP-48S-A液、CP-48S-B液(均為富士軟片股份有限公司製造)、以及純水以質量比達到1:1:6的方式混合,並藉由Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)來增稠,從而製成溶解液。
溶解銀奈米線的溶解液的黏度於25℃下為10mPa.s。再者,黏度的測定是利用布氏黏度計來進行。
繼而,於在所製作的導電膜上具有光阻圖案膜的狀態下,浸漬於25℃的溶解液槽中1分鐘。其後,利用純水清洗溶解液成分2分鐘。進而,浸漬於10質量%氫氧化鉀溶液中,然後去除光阻劑,從而獲得試樣No.106的導電膜6。
<試樣No.107的導電膜的製作>
根據以下的方法,對試樣No.102中所製作的圖案化前的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.107的導電膜7。
-轉印、漂白定影浸漬條件-
於試樣No.106中,使用富士軟片股份有限公司製造的
黑色轉印膜(黑色矩陣用)代替負型光阻劑,除此以外,以與試樣No.106相同的方式獲得試樣No.107的導電膜7。
<試樣No.108的導電膜的製作>
於試樣No.102中,使銀奈米線分散物(1)與非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為0.18/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.108的導電膜8。
<試樣No.109的導電膜的製作>
於試樣No.102中,使上述銀奈米線分散物(1)與上述非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為0.24/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.109的導電膜9。
<試樣No.110的製作>
於試樣No.102中,使銀奈米線分散物(1)與非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為2.7/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.110的導電膜10。
<試樣No.111的導電膜的製作>
於試樣No.102中,使銀奈米線分散物(1)與非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為3.2/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.111的導電膜11。
<試樣No.112的導電膜的製作>
於試樣No.102中,使銀奈米線分散物(2)與非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為1/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.112的導電膜12。
<試樣No.113的導電膜的製作>
於試樣No.102中,使銀奈米線分散物(3)與非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為1/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.113的導電膜13。
<試樣No.114的導電膜的製作>
於試樣No.102中,使銀奈米線分散物(4)與非水溶性聚合物(1)以含有質量比(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為1/1的方式混合來製備導電性組成物,除此以外,以
與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.114的導電膜14。
<試樣No.115的導電膜的製作>
利用丙二醇單甲醚稀釋試樣No.102中所製備的導電性組成物,然後使用刮刀塗佈機,將上述導電性組成物以厚度達到5μm的方式塗佈於市售的雙軸延伸、且已進行熱固定的厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支撐體的表面,並進行乾燥,藉此製成導電膜。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定銀奈米線量,結果為0.003g/m2
。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.115的導電膜15。
<試樣No.116的導電膜的製作>
利用丙二醇單甲醚稀釋試樣No.102中所製備的導電性組成物,然後使用刮刀塗佈機,將上述導電性組成物以厚度達到7μm的方式塗佈於市售的雙軸延伸、且已進行熱固定的厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支撐體的表面,並進行乾燥,藉此製成導電膜。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定銀奈米線量,結果為0.007g/m2
。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.116的導電膜16。
<試樣No.117的導電膜的製作>
使用刮刀塗佈機,將試樣No.102中所製備的導電性組成物以厚度達到40μm的方式塗佈於市售的雙軸延伸、且已進行熱固定的厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支撐體的表面,乾燥後,進而以相同條件反覆塗佈,並進行乾燥,藉此製成導電膜。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定銀奈米線量,結果為0.46g/m2
。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.117的導電膜17。
<試樣No.118的導電膜的製作>
使用刮刀塗佈機,將試樣No.102中所製備的導電性組成物以厚度達到45μm的方式塗佈於市售的雙軸延伸、且已進行熱固定的厚度為100μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支撐體的表面,乾燥後,進而以相同條件反覆塗佈,並進行乾燥,藉此製成導電膜。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定銀奈米線量,結果為0.54g/m2
。
以與試樣No.103相同的方式對所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.118的導電膜18。
<試樣No.119的導電膜的製作>
根據以下的方法對試樣No.102中所製作的導電膜進行圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.119的導電膜19。
-網版印刷、過錳酸鉀條件-
網版印刷是使用Mino Group公司製造WHT-3型與刮刀No.4(黃色)。於試樣No.103中,將CP-48S替換成含有1質量%硝酸、1質量%硝酸鈉、及5ppm的過錳酸鉀的水溶液(黏度是藉由Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)而調整成29,000mPa.s),除此以外,以相同的方式獲得試樣No.119的導電膜19。
<試樣No.120的導電膜的製作>
[溶解液1的製備]
.水…700mL
.硫代硫酸銨(750g/L)…107mL
.亞硫酸銨…30.0g
.乙二胺四乙酸鐵(III)銨…47.0g
.乙二胺四乙酸…1.4g
.硝酸(67%)…7.0g
.間羧基苯亞磺酸…3.0g
.琥珀酸…7.0g
.添加水後總量…1000mL
pH(25℃,藉由硝酸與氨水來調整):6.0
利用純水添加至1L,並藉由硫酸或氨水將pH調整成6.0,從而製成溶解液1。
根據以下的方法,對試樣No.102中所製作的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.120的導電膜20。
-網版印刷、溶解液1條件-
網版印刷是使用Mino Group公司製造的WHT-3型與刮刀No.4(黃色)。於試樣No.103中,使用上述所製備的溶解液1來代替將CP-48S-A液、CP-48S-B液(均為富士軟片股份有限公司製造)、以及純水以質量比達到1:1:1的方式混合而成的溶液,並藉由Aron A-20L(東亞合成股份有限公司製造)來使該溶解液1增稠,從而製成溶解液。
溶解銀奈米線的溶解液的黏度於25℃下為31,000mPa.s。再者,黏度的測定是利用布氏黏度計來進行。
<試樣No.121的製作>
於試樣No.102中,將非水溶性聚合物(1)替換成作為非水溶性聚合物(2)的聚甲基丙烯酸甲酯(和光純藥工業公司製造,SP值為18.5 MPa1/2
),並將塗佈溶劑的一半的體積替換成THF(四氫呋喃,和光純藥工業公司製造),除此以外,以與試樣No.102相同的方式製成導電膜。
以與試樣No.103相同的方式對所獲得的導電膜進行L/S=100μm/20μm的條紋狀的圖案化處理。藉由以上方法製成試樣No.121的導電膜21。
繼而,如以下般對試樣No.101~試樣No.121的圖案化處理後的導電膜1~導電膜21的各種特性進行評價。將結果示於表2。
<導電膜的透過率的測定>
針對所獲得的圖案化處理後的各導電膜,使用島津製作所製造的UV-2550測定400nm~800nm的透過率。
<導電膜的表面電阻的測定>
針對所獲得的圖案化處理後的各導電膜,使用表面電阻計(三菱化學股份有限公司製造,Loresta-GP MCP-T600)測定表面電阻。
<導電膜的霧值的測定>
針對所獲得的圖案化處理後的各導電膜,使用Gardner公司製造的Haze-gard Plus測定霧值(%)。
<導電膜的耐久性的評價>
進行濕熱經時試驗作為耐久性的評價。使所獲得的圖案化處理後的各導電膜於溫度80℃、濕度85%RH下經過250小時後,使用表面電阻計(三菱化學股份有限公司製造,Loresta-GP MCP-T600)測定表面電阻(Ω/□),根據下述式求出電阻變化率,並以下述基準進行評價。
電阻變化率(%)=[R1(經時後表面電阻)/R0(經時前表面電阻)]×100
[評價基準]
「1」:電阻變化率為300%以上,實用上有問題的級別
「2」:電阻變化率為200%以上、未滿300%,實用上有問題的級別
「3」:電阻變化率為150%以上、未滿200%,實用上有問題的級別
「4」:電阻變化率為110%以上、未滿150%,實用上
無問題的級別
「5」:電阻變化率未滿110%,實用上無問題的級別
<可撓性>
使所獲得的各導電膜的已賦予導電層的面成為外側,將其捲繞於直徑為9mm的金屬棒上,並靜置15秒。利用表面電阻計(三菱化學股份有限公司製造,Loresta-GP MCP-T600)測定捲繞前後的各樣品的表面電阻,根據下述式求出電阻變化率,並以下述基準進行評價。再者,電阻變化率的數字越大,表示可撓性越優異。
電阻變化率(%)=(捲繞後的表面電阻/捲繞前的表面電阻)×100
[評價基準]
「1」:電阻變化率為300%以上,實用上有問題的級別
「2」:電阻變化率為150%以上、未滿300%,實用上有問題的級別
「3」:電阻變化率為130%以上、未滿150%,實用上無問題的級別
「4」:電阻變化率為115%以上、未滿130%,實用上無問題的級別
「5」:電阻變化率未滿115%,實用上無問題的級別
<絕緣性>
針對所獲得的各導電膜,使用電阻器(三菱化學股份有限公司製造,Loresta-GP MCP-T600)測定圖案化部位的非導電部的表面電阻。實際的測定是以於探針前端部安裝銅線,而亦可於圖案細部測定表面電阻的方式改造裝置來進行測定。評價基準如下。再者,解析度的數字越大,表示越優異。
[評價基準]
「1」:表面電阻未滿104
,作為非導電部而製作的部位的導電性高,實用上有問題的級別
「2」:表面電阻為104
Ω/□以上、未滿105
Ω/□,作為非導電部而製作的部位的導電性高,實用上有問題的級別
「3」:表面電阻為105
Ω/□以上、未滿106
Ω/□,可確認作為非導電部而製作的部位的導電性,但實用上無問題的級別
「4」:表面電阻為106
Ω/□以上、未滿107
Ω/□,可確認作為非導電部而製作的部位的導電性,但實用上無問題的級別
「5」:表面電阻為107
Ω/□以上(裝置上顯示為O.L.),大體上無法確認作為非導電部而製作的部位的導電性,實用上無問題的級別
<解析度的評價>
根據與所獲得的各導電膜相同的方法,製作L(線)/S(間隙)=100μm/30μm的圖案,並利用光學顯微鏡觀
察圖案化部位的導電部的粗細。評價基準如下。再者,解析度的數字越大,表示越優異。
[評價基準]
「1」:導電部未滿60μm、或115μm以上(實質上無法與鄰接線加以區分),實用上有問題的級別
「2」:導電部未滿70μm、或112μm以上,實用上有問題的級別
「3」:導電部未滿80μm、或110μm以上,實用上無問題的級別
「4」:導電部未滿90μm、或108μm以上,實用上無問題的級別
「5」:導電部未滿94μm、或106μm以上,實用上無問題的級別
<脫氣泡的評價>
根據與所獲得的各導電膜相同的方法,製作L(線)/S(間隙)=100μm/30μm的圖案,切成10cm×10cm的正方形後,使用手動輥(一進產業(Issin Industry)股份有限公司製造,W-130),於25℃、濕度55%RH環境下將其與光學黏著劑(Panac公司製造,PD-S1)加以黏合。以目視測定各導電膜內的7cm×7cm內的氣泡數。評價基準如下。再者,脫氣泡的數字越大,表示越優異。
[評價基準]
「1」:氣泡為15個以上,實用上有問題的級別
「2」:氣泡為10個以上、未滿15個,實用上有問題
的級別
「3」:氣泡為5個以上、未滿10個,實用上無問題的級別
「4」:氣泡為2個以上、未滿5個,實用上無問題的級別
「5」:氣泡未滿2個,實用上無問題的級別
<圖案的邊緣部的直線性>
作為圖案的邊緣部的直線性,製作L(線)/S(間隙)=100μm/40μm的圖案,利用光學顯微鏡觀察圖案的線寬度的10個部位的寬度,並求出最大寬度與最小寬度的差。該差越小,表示直線性越高,蝕刻特性越良好。此處,最大寬度是指自可由光學顯微鏡辨認的奈米線(只要有1根)的前端至圖案線的相反側的奈米線的前端為止。最小寬度是指可辨認的最小的寬度。再者,試樣No.119因圖案部位亦溶解,故無法評價。
於製作試樣No.120的導電膜時,將溶解液1的pH變更為5.7、5.9、6.3及6.5,除此以外,以與製作試樣No.120的導電膜相同的方式分別製作導電膜。於此情況下,與試樣No.120相同,圖案形成為所期望的形狀,其誤差處於±1μm以內,圖案的處理時間亦未變長,另外,透明性亦未變差。
於製作試樣No.120的導電膜時,將溶解液1的黏度變更為10,000mPa.s、20,000mPa.s、50,000mPa.s、及70,000mPa.s,除此以外,以與製作試樣No.120的導電膜相同的方式分別製作導電膜。於此情況下,當進行網版印刷時,將溶解液不發生堵塞地印刷於導電膜上,另外,與試樣No.120相同,圖案的解析度亦變得優良。
(實例2)
-觸控面板的製作-
可知當使用利用試樣No.103的導電膜所製作的觸控面板時,可製作如下的觸控面板,該觸控面板的辨認性因透過率的提昇而優良,且對於由空手、戴著手套的手、指示工具中的至少一個所進行的文字等的輸入或畫面操作的應答性因導電性的提昇而優良。再者,觸控面板包括所謂的觸控感測器及觸控板。
當製作觸控面板時,可使用『最新觸控面板技術』(2009年7月6日發行Techno Times股份有限公司);三谷雄二監修,「觸控面板的技術與開發」,CMC Publishing(2004,12);FPD International 2009 Forum T-11演講教
材;Cypress Semiconductor Corporation Application Note AN2292等中所記載的公知的方法。
(實例3)
<集積型太陽電池的製作>
-非晶太陽電池(Superstrate型)的製作-
於玻璃基板上形成試樣No.103的導電膜。藉由電漿CVD法於導電膜的上部形成厚度約為15nm的p型,於上述p型的上部形成厚度約為350nm的i型,於上述i型的上部形成厚度約為30nm的n型非晶矽,於上述n型非晶矽的上部形成厚度為20nm的添加鎵的氧化鋅層作為背面反射電極,於上述添加鎵的氧化鋅層的上部形成厚度為200nm的銀層,從而製成光電轉換元件。
(實例4)
<集積型太陽電池的製作>
-CIGS太陽電池(Substrate型)的製作-
藉由直流磁控濺鍍法於玻璃基板上形成厚度為500nm左右的鉬電極,藉由真空蒸鍍法於上述電極的上部形成厚度約為2.5μm的作為黃銅礦系半導體材料的Cu(In0.6
Ga0.4
)Se2
薄膜,藉由溶液析出法於上述Cu(In0.6
Ga0.4
)Se2
薄膜的上部形成厚度約為50nm的硫化鎘薄膜,於上述硫化鎘薄膜的上部形成試樣No.103的導電膜,藉由直流磁控濺鍍法於該導電膜的上部形成厚度約為100nm的添加硼的氧化鋅薄膜(透明導電層),從而製成光電轉換元件。
<太陽電池特性(轉換效率)的評價>
對所製作的各太陽電池照射AM1.5、100mW/cm2
的模擬太陽光,藉此測定太陽電池特性(轉換效率)。將結果示於表3。
[產業上之可利用性]
本發明的導電膜因可顯著改善絕緣性、透過性高、電阻低、耐久性及可撓性得到提昇、可簡單地實現圖案化,故廣泛地應用於例如觸控面板、顯示器用抗靜電膜、電磁波遮罩、有機或無機EL顯示器用電極、電子紙、軟性顯示器用電極、軟性顯示器用抗靜電膜、太陽電池、其他各種元件等。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、20、30‧‧‧觸控面板
11、21、31‧‧‧透明基板
12、13、22、23、32、33‧‧‧透明導電體
24‧‧‧絕緣層
25‧‧‧絕緣覆蓋層
14、17‧‧‧保護膜
15‧‧‧中間保護膜
16‧‧‧防眩膜
18‧‧‧電極端子
27‧‧‧手指
34‧‧‧空氣層
35‧‧‧透明膜
36‧‧‧間隔片
圖1是表示觸控面板的一例的概略剖面圖。
圖2是表示觸控面板的另一例的概略說明圖。
圖3是表示圖2所示的觸控面板中的導電膜的配置例的概略平面圖。
圖4是表示觸控面板的又一例的概略剖面圖。
圖5是表示求出金屬奈米線的銳利度的方法的圖式。
10‧‧‧觸控面板
11‧‧‧透明基板
12、13‧‧‧透明導電體
14、17‧‧‧保護膜
15‧‧‧中間保護膜
16‧‧‧防眩膜
18‧‧‧電極端子
Claims (26)
- 一種導電膜的製造方法,其是製造含有導電性纖維及聚合物的導電膜的方法,其特徵在於包括:將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上的溶解液賦予步驟,其中溶解上述導電性纖維的上述溶解液的黏度於25℃下為5mPa.s~300,000mPa.s。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中上述溶解液含有鐵(III)的有機錯鹽及硫酸鹽。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中每1L上述溶解液的鐵(III)的有機錯鹽的含量為0.05莫耳~3莫耳。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中上述溶解液的pH為5.7~6.5。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中上述導電膜的厚度為500nm~3,000nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中被賦予成圖案狀的部分成為非導電部。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中上述導電膜中的上述導電性纖維的含量(A)與上述導電膜中的上述聚合物的含量(B)的質量比(A/B)為0.2~3.0。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中溶解導電性纖維的溶解液的黏度於25℃下為10,000mPa.s~300,000mPa.s。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中於上述溶解液賦予步驟的後段,更包括噴淋水的水洗步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中藉由網版印刷來進行溶解上述導電性纖維的上述溶解液的圖案狀的賦予。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中藉由噴墨印刷來進行溶解上述導電性纖維的上述溶解液的圖案狀的賦予。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中藉由浸漬於溶解槽內來進行溶解上述導電性纖維的上述溶解液的圖案狀的賦予。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電膜的製造方法,其中溶解上述導電性纖維的上述溶解液具有將上述導電性纖維氧化的作用。
- 一種導電膜,其含有導電性纖維,其特徵在於:將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上,且該被賦予的部分成為非導電部,其中溶解上述導電性纖維的上述溶解液的黏度於25℃下為5mPa.s~300,000mPa.s。
- 如申請專利範圍第14項所述之導電膜,其中上述導電性纖維為金屬奈米線。
- 如申請專利範圍第15項所述之導電膜,其中上述金屬奈米線是主要含有銀的金屬奈米線、或者是含有銀與 銀以外的金屬的合金的金屬奈米線。
- 如申請專利範圍第14項所述之導電膜,其中上述導電性纖維的平均短軸長度為150nm以下。
- 如申請專利範圍第14項所述之導電膜,其中上述導電性纖維的含量為0.005g/m2 ~0.5g/m2 。
- 如申請專利範圍第14項所述之導電膜,其更包括聚合物,上述導電性纖維的含量(A)與上述聚合物的含量(B)的質量比(A/B)為0.2~3.0。
- 如申請專利範圍第14項所述之導電膜,其更包括SP值為18MPa1/2 ~30MPa1/2 的非水溶性聚合物,其中上述SP值(δ )=Σ△F(Molar Attraction Constants)/V(莫耳容積)。
- 如申請專利範圍第20項所述之導電膜,其中上述非水溶性聚合物為具有乙烯性不飽和基的聚合物。
- 如申請專利範圍第21項所述之導電膜,其中上述乙烯性不飽和基為(甲基)丙烯醯基。
- 一種圖案化方法,其特徵在於:將含有鐵(III)的有機錯鹽及硫酸鹽,且25℃下的黏度為10,000mPa.s~300,000mPa.s的溶解液成圖案狀地網版印刷於含有金屬奈米線的導電膜上。
- 如申請專利範圍第23項所述之圖案化方法,其中上述溶解液的pH為5.7~6.5。
- 一種觸控面板,其特徵在於:使用含有導電性纖維的導電膜,上述導電膜是將溶解上述導電性纖維的溶解 液成圖案狀地賦予至上述導電膜上,且被賦予的部分成為非導電部的導電膜,其中溶解上述導電性纖維的上述溶解液的黏度於25℃下為5mPa.s~300,000mPa.s。
- 一種太陽電池,其特徵在於:使用含有導電性纖維的導電膜,上述導電膜是將溶解上述導電性纖維的溶解液成圖案狀地賦予至上述導電膜上,且被賦予的部分成為非導電部的導電膜,其中溶解上述導電性纖維的上述溶解液的黏度於25℃下為5mPa.s~300,000mPa.s。
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