TWI697453B - 金屬奈米線、透明導電膜及其製造方法、分散液、資訊輸入裝置以及電子機器 - Google Patents

金屬奈米線、透明導電膜及其製造方法、分散液、資訊輸入裝置以及電子機器 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種金屬奈米線、包含該金屬奈米線的透明導電膜及其製造方法、包含所述金屬奈米線的分散液、具備所述透明導電膜的資訊輸入裝置,以及具備所述透明導電膜的電子機器,所述金屬奈米線可高效地抑制觸控面板等的顯示畫面中的外光散射、並提昇防黑色浮現性(明處對比度)及電極圖案不可見性、且具有高的全光線透過率。金屬奈米線包括金屬奈米線本體、及吸附於所述金屬奈米線本體上的有色化合物,且所述有色化合物為染料,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%。

Description

金屬奈米線、透明導電膜及其製造方法、分散液、 資訊輸入裝置以及電子機器
本發明是有關於一種金屬奈米線、透明導電膜及其製造方法、分散液、資訊輸入裝置以及電子機器。
於設置在觸控面板等顯示面板的顯示面上的透明導電膜,進而配置在顯示面板的顯示面側的資訊輸入裝置的透明導電膜等要求透光性的透明導電膜中,使用如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)般的金屬氧化物。但是,使用金屬氧化物的透明導電膜因於真空環境下進行濺鍍成膜,故耗費製造成本,另外,容易因彎曲或撓曲等變形而產生破損或剝離。
因此,正研究可利用塗佈或印刷進行成膜、且對於彎曲或撓曲的耐受性亦高的使用金屬奈米線的透明導電膜來代替使用金屬氧化物的透明導電膜。使用金屬奈米線的透明導電膜亦作為不使用作為稀有金屬的銦的下一代的透明導電膜而受到矚目(例如,參照專利文獻1、專利文獻2)。
然而,所述專利文獻1中所記載的透明導電膜有時呈現 紅色,而導致透明性受損。
進而,當將使用金屬奈米線的透明導電膜設置於顯示面板的顯示面側時,因外光於金屬奈米線的表面進行漫反射,故產生顯示面板的黑色顯示略微明亮地顯現的所謂的黑色浮現(black rise)現象。黑色浮現現象成為導致由對比度下降所引起的顯示特性的劣化的因素。
為了防止此種黑色浮現現象的產生,提出有一種使用難以產生光的漫反射的金(Au)的金奈米管。關於金奈米管的形成,首先,將容易使光進行漫反射的銀奈米線用作模板(template),並對其實施鍍金。其後,對用作模板的銀奈米線部分進行蝕刻或氧化而轉換成金奈米管(例如,參照專利文獻3)。
另外,提出有一種將金屬奈米線與二次導電性介質(碳奈米管(Carbon nanotube,CNT)、導電性聚合物、ITO等)併用來防止光散射的方法(例如,參照專利文獻2)。
但是,藉由前者的方法所獲得的金奈米管不僅用作模板的銀奈米線作為材料變得無用,進而亦需要用以實施鍍金的金屬材料。因此,材料費變高、且步驟亦變得繁雜,故存在製造成本變高這一問題。
另外,於後者的方法中,因將CNT、導電性聚合物、ITO等二次導電性介質(著色材料)配置於金屬奈米線網路的開口部,故有存在透明性受損之虞這一問題。
為了解決所述問題,提出有一種包含金屬奈米線本體與 吸附於該金屬奈米線本體上的有色化合物(染料)的透明導電膜(例如,參照專利文獻4、專利文獻5)。
但是,於包含金屬奈米線本體與吸附於該金屬奈米線本體上的有色化合物(染料)的透明導電膜中,在其製造步驟中有如下之虞:未吸附於金屬奈米線本體上而游離的有色化合物(染料)、有色化合物(染料)對於金屬奈米線本體的吸附量少的金屬奈米線混合存在於膜內,而使透明電極的全光線透過率下降,並使防止黑色浮現等的效果下降。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2010-507199號公報
[專利文獻2]日本專利特表2010-525526號公報
[專利文獻3]日本專利特表2010-525527號公報
[專利文獻4]日本專利特開2012-190777號公報
[專利文獻5]日本專利特開2012-190780號公報
本發明的課題在於解決先前的所述各種問題,並達成以下的目的。即,本發明的目的在於提供一種金屬奈米線、包含該金屬奈米線的透明導電膜及其製造方法、包含所述金屬奈米線的分散液、具備所述透明導電膜的資訊輸入裝置,以及具備所述透明導電膜的電子機器,所述金屬奈米線可高效地抑制觸控面板等 的顯示畫面中的外光散射、並提昇防黑色浮現性(明處對比度)及電極圖案不可見性、且具有高的全光線透過率。
本發明者為了達成所述目的而進行努力研究的結果,發現於有色化合物與金屬奈米線本體的接觸後,將游離的有色化合物去除,並確實地使有色化合物對於金屬奈米線本體的吸附量達到固定量以上,藉此可高效地進一步吸收入射光,並抑制外光散射,從而完成了本發明。
本發明是基於本發明者等人的所述發現而成者,用以解決所述課題的手段如下所述。即,
<1>一種金屬奈米線,其特徵在於包括:金屬奈米線本體;以及有色化合物,吸附於所述金屬奈米線本體上;且所述有色化合物為染料,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%。
<2>一種金屬奈米線,其特徵在於包括:金屬奈米線本體;以及有色化合物,吸附於所述金屬奈米線本體上;且所述有色化合物含有於可見光區域中具有吸收的發色團、及鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%。
於該<1>及<2>中所記載的金屬奈米線中,吸附於金屬奈米線本體上的有色化合物吸收光、特別是可見光,藉此防止金屬奈米線本體的表面上的光的漫反射。另外,藉由規定量的有色化 合物吸附於金屬奈米線本體的表面上,而可更確實地防止該漫反射。
<3>如所述<1>中所記載的金屬奈米線,其中所述染料吸收可見光區域的光。
<4>如所述<1>或<2>中所記載的金屬奈米線,其中金屬奈米線本體的平均短軸徑為1nm~500nm,平均長度為5μm~50μm。
<5>如所述<2>中所記載的金屬奈米線,其中所述有色化合物由下述通式(I)表示。
R-X...(I)
(其中,R為於可見光區域中具有吸收的發色團,X為鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基)
<6>如所述<2>中所記載的金屬奈米線,其中所述發色團包含選自由不飽和烷基、芳香族、雜環、及金屬離子所組成的群組中的至少1種。
<7>如所述<2>中所記載的金屬奈米線,其中所述發色團包含選自由亞硝基、硝基、偶氮基、次甲基、胺基、酮基、噻唑基、萘醌基、吲哚啉基、二苯乙烯衍生物、靛酚衍生物、二苯基甲烷衍生物、蒽醌衍生物、三芳基甲烷衍生物、二吖嗪衍生物、靛藍衍生物、呫噸衍生物、噁嗪衍生物、酞菁衍生物、吖啶 衍生物、噻嗪衍生物、含有硫原子的化合物、及含有金屬離子的化合物所組成的群組中的至少1種。
<8>如所述<7>中所記載的金屬奈米線,其中所述發色團包含選自由Cr錯合物、Cu錯合物、Co錯合物、Ni錯合物、Fe錯合物、偶氮基、及吲哚啉基所組成的群組中的至少1種。
<9>如所述<2>中所記載的金屬奈米線,其中鍵結於所述金屬上的基為硫醇基及二硫化物基的至少任一者。
<10>如所述<1>至<9>中任一項所記載的金屬奈米線,其中所述金屬奈米線本體包含選自由Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co、Sn、Al、Tl、Zn、Nb、Ti、In、W、Mo、Cr、V、及Ta所組成的群組中的至少1種元素。
<11>一種透明導電膜,其特徵在於包括:如所述<1>至<10>中任一項所記載的金屬奈米線。
<12>如所述<11>中所記載的透明導電膜,其△反射L*值為2.2以下。
此處所述的「△反射L*值」是指可根據JIS Z8722進行測定的數值,且由下式表示。
(△反射L*值)=(包含基材的透明電極的反射L*值)-(基材的反射L*值)
<13>如所述<11>或<12>中所記載的透明導電膜,其更包括黏合劑,且所述金屬奈米線分散於所述黏合劑中。
<14>如所述<11>至<13>中任一項所記載的透明導電膜,其中所述金屬奈米線聚集於所述基材上。
<15>一種透明導電膜的製造方法,其是如所述<11>至<14>中任一項所記載的透明導電膜的製造方法,其包括使有色化合物吸附於金屬奈米線本體上的步驟,所述使有色化合物吸附於金屬奈米線本體上的步驟包括:(1)將使有色化合物及溶媒透過、且不使金屬奈米線及有色化合物的凝聚體透過的過濾器製的容器放入至加入有使所述有色化合物溶解或分散的溶媒的容器內的步驟;(2)將金屬奈米線本體放入至所述過濾器製的容器內,使所述金屬奈米線本體與溶解或分散於溶媒中的有色化合物接觸的步驟;以及(3)取出所述過濾器製的容器,將所述過濾器製的容器內的溶媒及游離於所述溶媒中的有色化合物去除的步驟。
根據該<15>中所記載的透明導電膜的製造方法,可製造不含游離的有色化合物、及有色化合物對於金屬奈米線本體的吸附量少的金屬奈米線的透明導電膜,藉此,可高效地抑制透明導電膜的外光散射、並提昇防黑色浮現性(明處對比度)及電極圖案不可見性。
<16>一種分散液,其特徵在於包括:金屬奈米線本體;以及有色化合物,吸附於所述金屬奈米線本體上;且所述有色化合物為染料,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%。
<17>一種分散液,其特徵在於包括:金屬奈米線本體;以及有色化合物,吸附於所述金屬奈米線本體上;且所述有色化合物含有於可見光區域中具有吸收的發色團、及鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%。
於該<15>及<16>中所記載的分散液中,吸附於金屬奈米線本體上的有色化合物吸收光、特別是可見光,藉此可製造防止金屬奈米線表面上的光的漫反射的透明導電膜。另外,藉由規定量的有色化合物吸附於金屬奈米線本體的表面上,而可更確實地防止該漫反射。
<18>一種資訊輸入裝置,其特徵在於包括:透明基材;以及如所述<11>至<14>中任一項所記載的透明導電膜,設置於所述透明基材上。
於該<18>中所記載的資訊輸入裝置中,防止資訊輸入畫面的由漫反射等所引起的黑色浮現、電極可見性,畫面顯示的可見性變得良好。
<19>一種電子機器,其特徵在於包括:顯示面板;以及如所述<11>至<14>中任一項所記載的透明導電膜,設置於所述顯示面板的顯示面側。
於該<19>中所記載的電子機器中,防止顯示畫面的由漫反射等所引起的黑色浮現、電極可見性,畫面顯示的可見性變得良好。
根據本發明,可解決先前的所述各種問題,並達成所述目的,可提供一種金屬奈米線、包含該金屬奈米線的透明導電膜及其製造方法、包含所述金屬奈米線的分散液、具備所述透明導電膜的資訊輸入裝置,以及具備所述透明導電膜的電子機器,所述金屬奈米線可高效地抑制觸控面板等的顯示畫面中的外光散射、並提昇防黑色浮現性(明處對比度)及電極圖案不可見性、且具有高的全光線透過率。
進而,根據本發明的資訊輸入裝置、電子機器,因使用在其顯示畫面中黑色浮現得到改善的透明導電膜,故可提昇顯示面中的明處對比度。
1、1-1、1-2、1-3、1-4、1-5‧‧‧透明電極
11‧‧‧透明基材
13、23‧‧‧金屬奈米線本體
15、15a‧‧‧黏合劑(透明樹脂材料)
17、17'‧‧‧吸附線層(透明導電膜)
17b:分散膜
21:圓筒濾紙
22:容器
80:保護層
90:錨定層
110、120、121:硬塗層
a:有色化合物
圖1是說明具有本發明的透明導電膜的透明電極的構成例(第1實施形態)的剖面示意圖。
圖2是表示利用圓筒濾紙法的金屬奈米線製備步驟的至吸附階段為止的概略的圖。
圖3是表示利用圓筒濾紙法的金屬奈米線製備步驟的清洗階段的概略的圖。
圖4是金屬奈米線的穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)觀察圖像。
圖5是金屬奈米線的S-TEM映射(mapping)圖像。
圖6是金屬奈米線的S-TEM線分析圖像。
圖7是表示透明電極的形成步驟的概略的圖。
圖8是說明變形例1的透明電極的構成例的剖面示意圖。
圖9是說明變形例2的透明電極的構成例的剖面示意圖。
圖10是說明變形例3的透明電極的構成例的剖面示意圖。
圖11是說明變形例4的透明電極的構成例的剖面示意圖。
圖12是說明變形例5的透明電極的構成例的剖面示意圖。
(金屬奈米線)
本發明的金屬奈米線至少具有金屬奈米線本體、及吸附於所述金屬奈米線本體上的有色化合物,視需要進而具有其他成分。
所述金屬奈米線本體的表面成為有色化合物進行吸附、並包覆的狀態。藉此,吸附於金屬奈米線本體表面上的有色化合物吸收可見光,防止金屬奈米線表面上的光的漫反射。另外,藉由有色化合物的物性,而可獲得因塗佈的效果而降低由外在因素所引起的導電性劣化的影響、且耐久性高的金屬奈米線。
<金屬奈米線本體>
金屬奈米線本體是使用金屬來構成者,且為具有nm級的直徑的微細的線。
作為所述金屬奈米線本體的構成元素,只要是金屬元素,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co、Sn、Al、 Tl、Zn、Nb、Ti、In、W、Mo、Cr、V、Ta等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該些之中,就導電性高的觀點而言,較佳為Ag或Au。
作為所述金屬奈米線本體的平均短軸徑,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為1nm~500nm,更佳為10nm~100nm。
若所述金屬奈米線本體的平均短軸徑未滿1nm,則有時金屬奈米線本體的導電率劣化,包含所述金屬奈米線本體的透明導電膜難以作為導電膜而發揮功能,若超過500nm,則有時包含所述金屬奈米線本體的透明導電膜的全光線透過率劣化、且霧度(Haze)變高。另一方面,若所述金屬奈米線本體的平均短軸徑為所述更佳的範圍內,則就包含金屬奈米線本體的透明導電膜的導電性高、且透明性高的觀點而言有利。
作為所述金屬奈米線本體的平均長軸長,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為5μm~50μm。
若所述金屬奈米線本體的平均長軸長未滿5μm,則有時所述金屬奈米線本體彼此難以連接,包含所述金屬奈米線本體的透明導電膜難以作為導電膜而發揮功能,若超過50μm,則有時包含所述金屬奈米線本體的透明導電膜的全光線透過率劣化,並且形成透明導電膜時所使用的分散液中的金屬奈米線本體的分散性劣化。
再者,金屬奈米線本體的平均短軸徑及平均長軸長為可利用 掃描型電子顯微鏡進行測定的數量平均短軸徑及數量平均長軸長。更具體而言,測定至少100根以上的金屬奈米線本體,根據電子顯微鏡照片並使用圖像分析裝置算出各個奈米線的投影直徑及投影面積。將投影直徑設為短軸徑。另外,根據下述式算出長軸長。
長軸長=投影面積/投影直徑
將平均短軸徑設為短軸徑的算術平均值。將平均長軸長設為長軸長的算術平均值。
進而,所述金屬奈米線本體亦可為金屬奈米粒子連接成念珠狀而具有線形狀者。於此情況下,長度並無限定。
作為所述金屬奈米線的單位面積重量,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為0.001g/m2~1,000g/m2,更佳為0.003g/m2~0.03g/m2
若所述金屬奈米線的單位面積重量未滿0.001g/m2,則有時金屬奈米線本體未充分地存在於吸附線層中,而導致透明導電膜的導電性劣化,若超過1.000g/m2,則有時透明導電膜的全光線透過率或霧度(Haze)劣化。另一方面,若所述金屬奈米線本體的單位面積重量為所述更佳的範圍內,則就透明導電膜的導電性高、且透明性高的觀點而言有利。
<有色化合物>
所述有色化合物為於可見光區域中具有吸收、且吸附於金屬奈米線本體上的物質。此處,本說明書中的「可見光區域」是指大概360nm以上、830nm以下的波長範圍。此種有色化合物為(i)染料、或(ii)具有於可見光區域中具有吸收的發色團、及鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基的化合物(由通式[R-X](其中,R為於可見光區域中具有吸收的發色團,X為鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的官能基(部位))所表示的化合物)。
作為所述有色化合物對於所述金屬奈米線本體的吸附量,只要是0.5質量%~10質量%,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇。
若所述有色化合物對於所述金屬奈米線本體的吸附量未滿0.5質量%,則外光散射的抑制效果小、圖案的可見性變差,若超過10質量%,則所吸附的有色化合物阻礙金屬奈米線的接觸、導電性劣化、後述的分散液中的金屬奈米線的分散性下降。
-染料-
作為所述染料,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉酸性染料、直接染料等。
作為所述染料的具體例,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉以下染料等:日本化藥製造的Kayakalan Bordeaux BL、Kayakalan Brown GL、Kayakalan Gray BL167、Kayakalan Yellow GL143、Kayakalan Black 2RL、Kayakalan Black BGL、Kayakalan Orange RL、Kayarus Cupro Green G、Kayarus Supra Blue MRG、Kayarus Supra Scarlet BNL200,田岡化學工業製造的Lanyl Olive BG,日本化藥製造的Kayalon Polyester Blue 2R-SF、Kayalon Microester Red AQ-LE、Kayalon Polyester Black ECX300、Kayalon Microester Blue AQ-LE等具有磺基的染料;N3、N621、N712、N719、N749、N773、N790、N820、N823、N845、N886、N945、K9、K19、K23、K27、K29、K51、K60、K66、K69、K73、K77、Z235、Z316、Z907、Z907Na、Z910、Z991、CYC-B1、HRS-1等作為Ru錯合物的具有羧基的染料(色素增感太陽電池用色素);花青苷(Anthocyanin)、WMC234、WMC236、WMC239、WMC273、PPDCA、PTCA、BBAPDC、NKX-2311、NKX-2510、NKX-2553(林原生物化學製造)、NKX-2554(林原生物化學製造)、NKX-2569、NKX-2586、NKX-2587(林原生物化學製造)、NKX-2677(林原生物化學製造)、NKX-2697、NKX-2753、NKX-2883、NK-5958(林原生物化學製造)、NK-2684(林原生物化學製造)、曙紅(Eosin)Y、紅汞(Mercurochrome)、MK-2(綜研化學製造)、D77、D102(三菱製紙化學製造)、D120、D131(三菱製紙化學製造)、D149(三菱製紙化學製造)、D150、D190、D205(三菱製紙化學製造)、D358(三菱製紙化學製造)、JK-1、JK-2、5、ZnTPP、H2TC1PP、H2TC4PP、酞菁染料(Phthalocyanine Dye)(酞菁鋅-2,9,16,23-四-羧酸(Zinc phthalocyanine-2,9,16,23-tetra-carboxylic acid)、2-[2'-(鋅9',16',23'- 三-第三丁基-29H,31H-酞菁基)]丁二酸(2-[2'-(zinc9',16',23'-tri-tert-butyl-29H,31H-phthalocyanyl)]succinic acid))、聚噻吩染料(Polythiophene Dye)(TT-1)、側基型聚合物(Pendant type polymer)、花青染料(Cyanine Dye)(P3TTA、C1-D、SQ-3、B1)等作為有機色素系的具有羧基的染料(色素增感太陽電池用色素)。
-發色團[R]-
作為所述發色團[R],只要是於可見光區域中具有吸收者,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:不飽和烷基、芳香族、雜環、金屬離子等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該些之中,就可製造透明性提昇的透明導電膜的觀點而言,較佳為芳香族、雜環,特別是花青、醌、二茂鐵、三苯基甲烷、喹啉。
作為所述發色團[R]的具體例,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:亞硝基、硝基、偶氮基、次甲基、胺基、酮基、噻唑基、萘醌基、吲哚啉基、二苯乙烯衍生物、靛酚衍生物、二苯基甲烷衍生物、蒽醌衍生物、三芳基甲烷衍生物、二吖嗪衍生物、靛藍衍生物、呫噸衍生物、噁嗪衍生物、酞菁衍生物、吖啶衍生物、噻嗪衍生物、含有硫原子的化合物、含有金屬離子的化合物等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該些之中,就可製造透明性提昇的透明導電膜的觀點而言, 較佳為Cr錯合物、Cu錯合物、Co錯合物、Ni錯合物、Fe錯合物、偶氮基、吲哚啉基。
-官能基[X]-
所述官能基[X]為鍵結於構成金屬奈米線的金屬奈米線本體上的基。作為所述官能基[X]的具體例,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:磺基(包含磺酸鹽)、磺醯基、磺醯胺基、羧酸基(包含羧酸鹽)、胺基、醯胺基、磷酸基(包含磷酸鹽及磷酸酯)、膦基、矽醇基、環氧基、異氰酸酯基、氰基、乙烯基、硫醇基、甲醇基、羥基、可配位於構成金屬奈米線的金屬上的原子(例如N(氮)、S(硫)、O(氧)等)等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。於所述有色化合物中,只要存在至少1個所述官能基[X]即可。
該些之中,就抑制由有色化合物的吸附所引起的導電性下降的觀點而言,較佳為硫醇基、二硫化物基。
針對構成金屬奈米線本體的各金屬,自由所述通式[R-X]所表示的化合物中選擇可吸附於該金屬上的化合物來使用。
作為具有所述官能基[X]的有色化合物,亦可使用自組織化材料。另外,所述官能基[X]亦可為構成所述發色團[R]的一部分者。再者,不論所述有色化合物具有所述官能基[X],還是不具有所述官能基[X],均可藉由與含有所述官能基[X]的化合物的化學反應而對具有所述發色團[R]的化合物重新附加所述官能基[X]。
<其他成分>
作為所述其他成分,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:吸附於所述金屬奈米線本體上的分散劑;用以提昇金屬奈米線本體彼此及與透明基材的密接性或耐久性的添加劑等。
作為所述分散劑,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:聚乙烯吡咯啶酮(Polyvinyl Pyrrolidone,PVP)、聚乙烯亞胺等含有胺基的化合物;可藉由具有磺基(包含磺酸鹽)、磺醯基、磺醯胺基、羧酸基(包含羧酸鹽)、醯胺基、磷酸基(包含磷酸鹽、磷酸酯)、膦基、矽醇基、環氧基、異氰酸酯基、氰基、乙烯基、硫醇基、甲醇基等官能基的化合物而吸附於金屬上者等。
藉由使所述分散劑吸附於所述金屬奈米線本體上,所述金屬奈米線本體的分散性提昇。
以後述的透明導電膜的導電性不會劣化、或所述有色化合物的吸附不受到阻礙的程度的量,使所述分散劑附著於金屬奈米線本體上。
(透明導電膜)
本發明的透明導電膜至少包含本發明的金屬奈米線,視需要進而具有黏合劑(透明樹脂材料)、其他成分。所述金屬奈米線較佳為分散於所述黏合劑中。
<黏合劑(透明樹脂材料)>
所述黏合劑(透明樹脂材料)是使所述金屬奈米線分散者,可自已知的透明的天然高分子樹脂或合成高分子樹脂中廣泛選擇 來使用。
作為所述黏合劑(透明樹脂材料),並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、正型感光性樹脂或負型感光性樹脂等。
<<熱塑性樹脂>>
作為所述熱塑性樹脂,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:聚氯乙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、硝基纖維素、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、偏二氟乙烯、乙基纖維素、羥基丙基甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮等。
<<熱硬化性樹脂>>
作為所述熱硬化性樹脂,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉包含:(i)聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯系聚合物(聚乙酸乙烯酯的皂化物等)、聚氧伸烷基系聚合物(聚乙二醇或聚丙二醇等)、纖維素系聚合物(甲基纖維素、黏膠(viscose)、羥基乙基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羧基甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素等)等聚合物;與(ii)金屬烷氧化物、二異氰酸酯化合物、封閉型異氰酸酯化合物等交聯劑的組成物。
<<正型感光性樹脂>>
作為所述正型感光性樹脂,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉包含(i)酚醛清漆樹脂、丙烯酸共聚樹脂、羥基聚醯胺等聚合物與(ii)萘醌二疊氮化合物的組成物等公知的 正型光阻劑材料。
<<負型感光性樹脂>>
作為所述負型感光性樹脂,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:(i)將感光基導入至主鏈及側鏈的至少任一者中而成的聚合物、(ii)包含黏合劑樹脂(聚合物)與交聯劑的組成物,(iii)包含(甲基)丙烯酸單體及(甲基)丙烯酸寡聚物的至少任一者與光聚合起始劑的組成物等。
-(i)將感光基導入至主鏈及側鏈的至少任一者中而成的聚合物-
作為所述感光基,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:含有氮原子的官能基、含有硫原子的官能基、含有溴原子的官能基、含有氯原子的官能基、不含所述任一種原子的官能基等。
作為所述感光基的具體例,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:疊氮基、二氮環丙烯(diazirine)基、二苯乙烯基、查耳酮基、重氮鎓鹽基、桂皮酸基、含有丙烯酸基的官能基等。
該些之中,較佳為疊氮基、二氮環丙烯基。
將所述感光基導入至主鏈及側鏈的至少任一者中而成的聚合物理想的是不阻礙金屬奈米線的分散性,較佳為水溶性。此處所述的「水溶性」是指為了溶解於水中,相對於分子內的主鏈而具有必要且足夠量的離子性或極性的側鏈的化合物。
再者,作為將所述感光基導入至主鏈及側鏈的至少任一者中而成的聚合物對於水的溶解度(溶解於水100g中的克數),並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為於25℃下為1以上。
作為將所述感光基導入至主鏈及側鏈的至少任一者中之前的聚合物,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:聚乙烯醇、聚乙烯丁醛、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯乙醯胺、聚乙烯甲醯胺、聚乙烯噁唑啶酮、聚乙烯琥珀醯亞胺、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺、聚乙烯亞胺、聚乙酸乙烯酯系聚合物(聚乙酸乙烯酯的皂化物等)、聚氧伸烷基系聚合物(聚乙二醇或聚丙二醇等)、纖維素系聚合物(甲基纖維素、黏膠、羥基乙基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羧基甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素等)、天然高分子(明膠、酪蛋白、膠原蛋白、阿拉伯膠、三仙膠、黃蓍膠、瓜爾膠、聚三葡萄糖、果膠、海藻酸鈉、透明質酸(hyaluronic acid)、聚葡萄胺糖(chitosan)、甲殼素(chitin)衍生物、卡拉膠(carrageenan)、澱粉類(羧基甲基澱粉、醛澱粉)、糊精、環糊精等)、構成該些的單體彼此的共聚物等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該些之中,較佳為由下述通式(1)所表示者。藉此,可不阻礙金屬奈米線的分散性而進行油墨化。另外,可於基材上形成均質的塗膜,並可於實用的300nm~500nm的波長下形成透明導電膜及規定圖案的透明導電膜。
Figure 104102772-A0101-12-0021-2
(通式(I)中,X為含有疊氮基的感光基的1種以上,R為鏈狀或環狀的伸烷基,可於主鏈及側鏈的至少任一者中含有1種以上的不飽和鍵、醚鍵、羰基鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵、硫化物鍵、芳香環、雜環、胺基、四級銨鹽基,R'為鏈狀或環狀的烷基,可於主鏈及側鏈的至少任一者中含有1種以上的不飽和鍵、醚鍵、羰基鍵、酯鍵、醯胺鍵、胺基甲酸酯鍵、硫化物鍵、芳香環、雜環、胺基、四級銨鹽基,l及m為1以上,n為0以上)
-(ii)包含黏合劑樹脂(聚合物)與交聯劑的組成物-
所述黏合劑樹脂(聚合物)理想的是不阻礙金屬奈米線的分散性,較佳為水溶性聚合物。此處所述的「水溶性聚合物」是指為了溶解於水中,相對於分子內的主鏈而具有必要且足夠量的離子性或極性的側鏈的聚合物。
作為所述水溶性聚合物對於水的溶解度(溶解於水100g中的克數),並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為於25℃下為1以上。
作為所述水溶性聚合物,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:聚乙烯醇、聚乙烯丁醛、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯乙醯胺、聚乙烯甲醯胺、聚乙烯噁唑啶酮、聚乙烯琥珀醯亞胺、聚丙烯醯胺、聚甲基丙烯醯胺、聚乙烯亞胺、聚乙酸乙烯酯系聚合物(聚乙酸乙烯酯的皂化物等)、聚氧伸烷基系聚合物(聚乙二醇或聚丙二醇等)、纖維素系聚合物(甲基纖維素、黏膠、羥基乙基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羧基甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素等)、天然高分子(明膠、酪蛋白、膠原蛋白、阿拉伯膠、三仙膠、黃蓍膠、瓜爾膠、聚三葡萄糖、果膠、海藻酸鈉、透明質酸、聚葡萄胺糖、甲殼素衍生物、卡拉膠、澱粉類(羧基甲基澱粉、醛澱粉)、糊精、環糊精等)、構成該些的單體彼此的共聚物等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
所述交聯劑理想的是不阻礙金屬奈米線的分散性,較佳為水溶性。所述交聯劑的水溶性是指可提供0.1mM以上的濃度的水溶液。
作為所述交聯劑,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:雙疊氮化合物、芳香族雙疊氮化合物、多官能疊氮化合物、芳香族多官能疊氮化合物、二氮環丙烯化合物、芳香族二氮環丙烯化合物、六甲氧基甲基三聚氰胺、四甲氧基甲基甘脲(glycoluril)(1,3,4,6-四(甲氧基甲基)甘脲)等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
該些之中,較佳為雙疊氮化合物、芳香族雙疊氮化合物、多 官能疊氮化合物、芳香族多官能疊氮化合物、二氮環丙烯化合物、芳香族二氮環丙烯化合物。
-(iii)包含(甲基)丙烯酸單體及(甲基)丙烯酸寡聚物的至少任一者與光聚合起始劑的組成物-
作為所述感光性材料,亦可使用包含(甲基)丙烯酸單體與(甲基)丙烯酸寡聚物的至少一者與光聚合起始劑的組成物。所述包含(甲基)丙烯酸單體與(甲基)丙烯酸寡聚物的至少一者與光聚合起始劑的組成物理想的是不阻礙金屬奈米線的分散性,較佳為水溶性。
所述包含(甲基)丙烯酸單體與(甲基)丙烯酸寡聚物的至少一者與光聚合起始劑的組成物對於水的溶解度(溶解於水100g中的克數),並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為於25℃下為1以上。
作為所述感光性材料中的負型感光性材料的具體例,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:含有感光基疊氮的聚乙烯醇、水系紫外線(Ultraviolet,UV)聚合物(中京油脂股份有限公司製造的O-106、O-391等)等。
作為所述負型感光性材料的化學反應,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:(i)經由光聚合起始劑的光聚合系、(ii)二苯乙烯或順丁烯二醯亞胺等的光二聚化反應、(iii)利用疊氮基或二氮環丙烯基等的光分解的交聯反應等。
該些之中,就不會受到由氧所引起的反應阻礙,且硬化塗膜 的耐溶劑性、硬度、耐擦傷性優異等硬化反應性的觀點而言,較佳為(iii)疊氮基或二氮環丙烯基等的光分解反應。
所述黏合劑視需要亦可添加作為添加劑的界面活性劑、黏度調整劑、分散劑、硬化促進觸媒、塑化劑、抗氧化劑或抗硫化劑等穩定劑等。
<△反射L*值>
所述△反射L*值表示後述的透明電極的電極部及非電極部的反射L*值的差。通常,△反射L*值越低,透明電極的電極部及非電極部的外光散射的差變得越小,越可抑制圖案可見度(pattern visibility)。於搭載有使用有電極部的外光散射小的透明電極的觸控面板的顯示元件中,明處對比度提昇。當於室外使用行動機器時,畫面的可見性提昇,並可抑制電力消耗量。
作為所述透明導電膜的△反射L*值,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為2.2以下,更佳為1.5以下,特佳為1.0以下。
若所述透明導電膜的△反射L*值超過2.2,則有時圖案的不可見性變差、明處對比度變低、產生黑色浮現現象、無法應用於配置在顯示面板的顯示面側的用途。另一方面,若所述透明導電膜的△反射L*值為所述更佳的範圍內及所述特佳的範圍內的任一者,則就抑制黑色浮現現象的產生、可適宜地應用於配置在顯示面板的顯示面側的用途的觀點而言有利。
再者,△反射L*值可根據JIS Z8722進行評價,且由下述式表 示。
(△反射L*值)=(包含基材的透明電極的反射L*值)-(基材的反射L*值)
<具有透明導電膜的透明電極的構成例(第1實施形態)>
圖1是用以說明具有本發明的透明導電膜的透明電極的構成例(第1實施形態)的剖面示意圖。
如圖1所示,透明電極1例如為於透明基材11上,將使有色化合物a吸附於金屬奈米線本體13上而成的金屬奈米線聚集而成者,其特徵在於使有色化合物a吸附於金屬奈米線本體13上。此處,作為一例,使吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體分散於黏合劑(透明樹脂材料)15中而製成吸附線層(透明導電膜)17,並將該吸附線層17設置於透明基材11上,藉此形成使吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13聚集於透明基材11上的構成。
金屬奈米線本體13的表面成為有色化合物a進行吸附、並包覆的狀態。藉此,吸附於金屬奈米線本體13的表面上的有色化合物a吸收可見光,防止金屬奈米線本體13的表面上的光的漫反射。
<<透明基材>>
作為所述透明基材的材料,只要是對於可見光具有透過性的材料,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉: 無機材料、塑膠材料等。
作為所述透明基材的厚度,只要是於透明電極中所需的厚度(例如,可實現如下的膜狀(片狀)的程度的厚度,所述膜狀(片狀)是薄膜化成可實現柔軟的彎曲性的程度的膜狀(片狀);可實現適度的彎曲性與剛性的程度的厚度),則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇。
-無機材料-
作為所述無機材料,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:石英、藍寶石、玻璃等。
-塑膠材料-
作為所述塑膠材料,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:三乙醯纖維素(Triacetyl Cellulose,TAC)、聚酯(熱塑性聚酯彈性體(Thermoplastic Polyester Elastomer,TPEE))、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate,PEN)、聚醯亞胺(Polyimide,PI)、聚醯胺(Polyamide,PA)、芳族聚醯胺、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯酸酯、聚醚碸、聚碸、聚丙烯(Polypropylene,PP)、二乙醯纖維素、聚氯乙烯、丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA))、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、環氧樹脂、脲樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、環烯烴聚合物(Cycloolefin Polymer,COP)等。
作為使用所述塑膠材料的透明基材的厚度,並無特別限制, 可對應於目的而適宜選擇,但就生產性的觀點而言,較佳為5μm~500μm。
(分散液)
本發明的分散液至少含有本發明的金屬奈米線,視需要進而具有所述黏合劑(透明樹脂材料)、分散液溶媒、其他成分。
<分散液溶媒>
作為所述分散液溶媒,只要是可使本發明的金屬奈米線分散的溶劑,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:水;甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、第二丁醇、第三丁醇等醇;環己酮、環戊酮等環己酮(anone);N,N-二甲基甲醯胺(Dimethylformamide,DMF)等醯胺;二甲基亞碸(Dimethyl sulfoxide,DMSO)等硫化物等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
為了抑制使用所述分散液所形成的透明導電膜的乾燥不均、龜裂、白化,於所述分散液溶媒中,可進而添加高沸點溶劑,而控制溶劑自分散液中的蒸發速度。
作為所述高沸點溶劑,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:丁基溶纖劑、二丙酮醇、丁基三甘醇、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單異丙醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二乙醚、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇異丙醚、二丙二醇異丙醚、三丙二醇異丙醚、 甲基乙二醇等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
<其他成分>
作為所述其他成分,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:光穩定劑、紫外線吸收劑、光吸收材料、抗靜電劑、潤滑劑、調平劑、消泡劑、阻燃劑、紅外線吸收劑、界面活性劑、黏度調整劑、分散劑、硬化促進觸媒、塑化劑、抗氧化劑、抗硫化劑等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
此處,當添加所述分散劑時,較佳為設為最終所獲得的透明導電膜的導電性不會劣化的程度的添加量。
<分散方法>
作為所述分散液中的金屬奈米線的分散方法,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:攪拌、超音波分散、珠粒分散、混煉、均質機處理等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
於將所述分散液的所有構成成分混合後,可進而進行利用磁力攪拌器、手搖動(hand shake)、罐磨機(jar mill)攪拌、機械攪拌器、超音波照射、濕式分散裝置等的分散處理。
作為所述分散液中的金屬奈米線的調配量,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但相對於所述分散液100質量份,較佳為0.01質量份~10質量份。
若所述分散液中的金屬奈米線的調配量未滿0.01質量份,則有時於最終所獲得的透明導電膜中,金屬奈米線無法獲得足夠的 單位面積重量(0.001g/m2~1.000g/m2),若超過10質量份,則有時金屬奈米線的分散性劣化。
(透明導電膜的製造方法)
本發明的透明導電膜的製造方法至少包括使有色化合物吸附於金屬奈米線本體上的金屬奈米線製備步驟,視需要進而包括其他步驟。
所述有色化合物理想的是於分散液、透明導電膜內不產生游離等,而僅偏向存在於金屬奈米線本體表面。因此,於本發明的透明導電膜的製造方法中,可使用如下的方法:事先製備使有色化合物吸附於金屬奈米線本體上而成的金屬奈米線,然後將去除了游離的有色化合物者與所述黏合劑、所述分散液溶媒等混合。
<金屬奈米線製備步驟>
作為所述金屬奈米線製備步驟,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉後述的圓筒濾紙法等。
<<圓筒濾紙法>>
所述圓筒濾紙法至少包括:(1)將使有色化合物及溶媒透過、且不使金屬奈米線及有色化合物的凝聚體透過的過濾器製的容器放入至加入有使所述有色化合物溶解或分散的溶媒的容器內的步驟;(2)將金屬奈米線本體放入至所述過濾器製的容器內,使所述金屬奈米線本體與溶解或分散於溶媒中的有色化合物接觸的步驟;以及(3)取出所述過濾器製的容器,將所述過濾器製的容器內的溶媒及游離於所述溶媒中的有色化合物去除的步驟;視需要 包括其他步驟。
將利用所述圓筒濾紙法的金屬奈米線製備步驟的概要示於圖2及圖3中。
圖2是表示至有色化合物吸附於金屬奈米線本體上的階段為止的圖,圖3是表示有色化合物對金屬奈米線進行吸附後的金屬奈米線的清洗階段的圖。
首先,僅將溶媒加入至圓筒濾紙21的內部,而使圓筒濾紙(過濾器)充分地濕潤(圖2的(A))。此處,所使用的濾紙使用可使溶媒、有色化合物分子透過,另一方面,無法使有色化合物分子的凝聚體、金屬奈米線本體透過者。
作為所述圓筒濾紙的材質,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:氟纖維濾紙、纖維素纖維紙、玻璃纖維紙、二氧化矽纖維紙等。該些之中,就於溶媒中形狀難以走樣的觀點而言,較佳為氟纖維濾紙。
於圖2、圖3所示的例中,使用圓筒形狀的濾紙(圓筒濾紙)作為過濾器,作為所述過濾器的形狀,只要是內部可收納分散有金屬奈米線的溶媒的形狀,則並無特別限制,可根據目的而適宜選擇。再者,於本說明書中,為了與現有技術中的有色化合物對於金屬奈米線的吸附方法進行區分,亦可將本發明中所使用的方法簡稱為「圓筒濾紙法」。
所述「溶媒」表示可使所述有色化合物溶解的水以外的溶劑。
作為所述溶媒,只要是可將有色化合物溶解成規定濃度的溶劑,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:乙腈、3-甲氧基丙腈、3,3-二甲氧基丙腈乙氧基丙腈、3-乙氧基丙腈、3,3-氧基二丙腈、3-胺基丙腈、丙腈、氰基乙酸丙酯、異硫氰酸3-甲氧基丙酯、3-苯氧基丙腈、對甲氧苯胺-3-(苯基甲氧基)丙烷腈、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、2-丁醇、異丁醇、第三丁醇、乙二醇、三乙二醇、1-甲氧基-乙醇、1,1-二甲基-2-甲氧基乙醇、3-甲氧基-1-丙醇、二甲基亞碸、苯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、氯苯、二氯苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、環己烷、環己酮、乙基甲基酮、丙酮、二甲基甲醯胺等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
所述溶媒較佳為適宜選擇可將所述有色化合物溶解及/或分散成規定濃度、且與金屬奈米線分散液相容的材料。
將有色化合物溶液加入至比圓筒濾紙21大的容器22中,於不進行乾燥的期間內,使去除了內部的溶媒的圓筒濾紙21以開口部朝上、底面朝下的方式浸漬於所述有色化合物溶液內(圖2的(B))。此時,較佳為靜置至若干量的外部的有色化合物溶液滲透至圓筒濾紙21內部為止。
所述有色化合物溶液是使有色化合物溶解於所述溶媒中來製備。
作為所述有色化合物溶液中的有色化合物的濃度,並無特別限制,可對應於有色化合物的種類而適宜選擇,但較佳為0.01質 量%~10.0質量%,更佳為0.1質量%~1.0質量%。
若所述有色化合物溶液中的有色化合物的濃度為0.1質量%~1.0質量%,則可使有色化合物高效地吸附於金屬奈米線本體上、且難以產生有色化合物溶液內的有色化合物分子的凝聚。
於製備所述有色化合物溶液時,亦可混合硫醇類及二硫化物類的至少一者。
將分散於第1液媒中的金屬奈米線本體23(金屬奈米線本體分散液)加入至圓筒濾紙21內部,並靜置規定時間(圖2的(C),吸附步驟)。
作為使金屬奈米線本體23分散的第1液媒,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:水、可用作所述溶媒的溶劑等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
作為所述第1液媒中的金屬奈米線本體23的分散量,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但相對於所述金屬奈米線分散液,較佳為0.1質量%~2.0質量%,更佳為0.2質量%~1.0質量%。若所述金屬奈米線本體23的分散量為0.1質量%~2.0質量%,則可使有色化合物高效地吸附、且難以產生金屬奈米線的凝聚等。
作為使有色化合物吸附於金屬奈米線本體23上時的吸附溫度,只要是溶媒及第1液媒不沸騰的溫度,則並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為25℃~100℃,更佳為40℃~80℃。
另外,作為使有色化合物吸附於金屬奈米線本體23上時的吸附時間,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但較佳為1小時~120小時,更佳為1小時~12小時。
於所述吸附步驟結束後,取出圓筒濾紙21,於室溫下以保持圓筒形狀的狀態靜置,並使內部的液體作為濾液自底部滲出(圖3的(A))。此時,使液體不會完全地乾涸。於內部的液體的大部分已滲出的狀態下,將所述溶媒加入至圓筒濾紙21內部,進而使液體自底部滲出。該操作較佳為重複多次,直至濾液變成無色透明為止。再者,於該步驟中,視需要亦可向溶媒中添加分散劑、界面活性劑、消泡劑、黏度調整劑等添加劑。另外,為了使圓筒濾紙內的金屬奈米線分散,亦可進行利用磁力攪拌器、手搖動、罐磨機攪拌、機械攪拌器、超音波照射、濕式分散裝置等的分散處理。
繼而,如圖3的(B)所示般,將第2液媒加入至圓筒濾紙21中,使內部的液體作為濾液而浸出(清洗步驟)。
作為所述第2液媒,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉水、可用作所述溶媒的溶劑等。該些可單獨使用1種,亦可併用2種以上。該些之中,較佳為具有比所述溶媒高的極性者。
第1液媒與第2液媒可為相同者,亦可為不同者。適宜的是兩種液媒均使用純水。
將圓筒濾紙21內的溶媒與第2液媒進行交換,於內部 的液量變成與最初的金屬奈米線本體分散液大致相同的量後,利用聚乙烯吸管(Poly Spuit)等對附著在圓筒濾紙21的壁內的、有色化合物吸附於金屬奈米線本體23上而成的金屬奈米線進行沖洗來將其沖掉,然後回收有色化合物吸附於金屬奈米線本體23上而成的金屬奈米線(圖3的(C))。
根據所述圓筒濾紙法,因其後容易剝離脫落的有色化合物凝聚體不接觸金屬奈米線本體、且藉由清洗步驟來去除游離的有色化合物,故可取得難以產生游離的有色化合物的金屬奈米線(吸附了有色化合物的金屬奈米線本體)。再者,所述圓筒濾紙法是表示本發明的透明導電膜的製造方法中的金屬奈米線製備步驟的一例者,所使用的過濾器的原材料或形狀、所使用的溶劑、各階段的溫度或時間的條件等可適宜變更。
<有色化合物對於金屬奈米線本體的吸附量的評價>
作為於所述金屬奈米線製備步驟中取得且用於後述的透明導電膜、分散液的製備的金屬奈米線中的有色化合物的吸附量,對於金屬奈米線本體為0.5質量%~10質量%。
若所述有色化合物的吸附量未滿0.5質量%,則無法充分地獲得藉由金屬奈米線來減少光的漫反射這一本發明的效果,若超過10質量%,則可能產生所形成的透明導電膜的導電性容易下降、金屬奈米線的分散性下降等問題。
本發明藉由使規定量的有色化合物吸附於金屬奈米線本體上,而可比現有技術更高效地防止金屬奈米線本體的表面上的光 的漫反射。尤其,因有色化合物為具有吸收可見光區域的光的發色團者,故可充分地獲得藉由該有色化合物來吸收外光而防止漫反射的效果。
用於透明導電膜、分散液的製備的金屬奈米線的有色化合物吸附量的評價藉由以下的分析來進行。
<<利用掃描穿透式電子顯微鏡-能量分散光譜法(Scanning Transmission Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,STEM EDS)的分析>>
對金屬奈米線進行利用STEM EDS的分析,藉此可測定或算出相對於金屬奈米線本體的質量的有色化合物的質量。例如,可藉由將使用拓普康精密儀器(Topcon Technohouse)股份有限公司製造的EM-002B及賽默飛世爾科技(Thermo Fisher Scientific)股份有限公司製造的系統(system)6的EDS測定與感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma,ICP)元素分析、穿透式電子顯微鏡觀察(TEM)等加以組合來實施。
圖4表示金屬奈米線的TEM圖像。圖4的(A)為後述的實施例1的金屬奈米線的TEM圖像,圖4的(B)為實施例3的金屬奈米線的TEM圖像。於實施例3中,觀察到比實施例1厚的有色化合物層形成於金屬奈米線本體的表面。
進而,圖5表示後述的實施例3的金屬奈米線的STEM EDS映射圖像。圖5的(A)為作為實施例3的金屬奈米線的構成元素的銀(Ag)的映射圖像,圖5的(B)為包含於有色化合物(組 成式:H34C40N9O13S3Cr1,分子量:997)中的硫(S)的映射圖像,圖5的(C)為同樣地包含於有色化合物中的鉻(Cr)的映射圖像。根據圖5的(A)~圖5的(C)的圖像,可知在與Ag大致相同的位置上存在S與Cr。
圖6表示後述的實施例3的金屬奈米線的STEM EDS線分析圖像。可知Ag的檢測峰值與金屬奈米線位置大致一致(圖6的(A)),相對於此,Cr的檢測峰值存在於金屬奈米線的寬度方向兩端(圖6的(B))。其表示Cr存在於金屬奈米線的外周,即,存在於圖4的TEM圖像中的有色化合物層中。
根據以上所述,考察到於圖5所示的例中,可有效地使用S或Cr作為算出所吸附的有色化合物量的指標元素。
於圖5的例中,亦可藉由相同的方法來檢測有色化合物中的碳(C)及氧(O),但因殘存於金屬奈米線中的分散劑等污染物而容易產生雜訊,並不適合作為有色化合物吸附量的分析指標元素。
再者,所述指標元素並無特別限制,可根據所使用的有色化合物的種類而適宜選擇。
根據所述發現,對於金屬奈米線的有色化合物吸附量可藉由以下的方法來進行分析、算出。
藉由EDS測定,而分別測定金屬奈米線的構成元素(實施例3中為Ag)、及有色化合物中的特徵性的元素(實施例3中為S或Cr)的質量%,繼而,算出金屬的質量與有色化合物的質量的比。
藉由以上的方法,而可確認吸附於金屬奈米線上的有色化合物的吸附量。
<透明導電膜製造用的分散液製備步驟>
於所述分散液製備步驟中,製作使有色化合物的吸附量得到確認的金屬奈米線分散於所述分散液溶劑(第3液媒)中而成的分散液。此處,可針對所述分散液溶劑(第3液媒),一併添加金屬奈米線與視需要的透明樹脂材料(黏合劑),另外,亦可混合用以提昇金屬奈米線的分散性的分散劑、用以提昇密接性或耐久性的其他添加劑。
<透明導電膜的形成>
<<分散膜的形成>>
繼而,如圖7的(A)所示,使用以所述方式製作的分散液,於透明基材11上形成分散有吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13的分散膜17b。
作為分散膜17b的形成方法,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,但就物性、便利性、製造成本等的觀點而言,較佳為濕式製膜法。
作為所述濕式製膜法,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:塗佈法、噴霧法、印刷法等公知的方法。
作為所述塗佈法,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:微凹版塗佈法、線棒塗佈法、直接凹版塗佈法、模塗法、浸漬法、噴塗法、反向輥塗法、簾塗法、缺角輪塗佈法、 刮刀式塗佈法、旋塗法等公知的塗佈法。
作為所述印刷法,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉:凸版印刷、平版印刷、凹版印刷、橡膠版印刷、網版印刷、噴墨印刷等。
於該狀態下,形成吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13分散於包含未硬化的透明樹脂材料(黏合劑)15a的溶劑中而成的分散膜17b。
<<分散膜的乾燥.硬化>>
繼而,如圖7的(B)所示,對形成於透明基材11上的分散膜17b中的溶劑進行乾燥來將其去除。其後,進行未硬化的黏合劑(透明樹脂材料)15a的硬化處理,形成使吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13分散於經硬化的黏合劑(透明樹脂材料)15中而成的吸附線層17。以上的溶劑的藉由乾燥所進行的去除可為自然乾燥,亦可為加熱乾燥。其後,進行未硬化的黏合劑(透明樹脂材料)15a的硬化處理,而成為使吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13分散於經硬化的透明樹脂材料15中的狀態。
<<圖案化>>
當製作具有包含吸附線層17的電極圖案的透明電極時,於圖7的(A)所示的分散膜17b的形成步驟中,只要形成事先經圖案化的分散膜17b即可。分散膜17b的圖案形成例如可藉由印刷法來進行。另外,作為其他方法,亦可於使所形成的分散膜17b硬化以後的步驟中,對分散膜17b(吸附線層17)進行圖案蝕刻。 於此情況下,只要以在分散膜17b(吸附線層17)中的電極圖案以外的區域中,至少吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13分裂並成為絕緣狀態的方式進行圖案蝕刻即可。
<<壓光處理>>
為了降低所獲得的透明電極的薄片電阻值,較佳為實施輥壓製、平板壓製等壓光處理。再者,所述壓光處理視需要可於所述圖案化步驟前進行,亦可於所述圖案化步驟後進行。
<<其他處理>>
視需要,亦可於透明電極中形成不可見化微細圖案。不可見化微細圖案是於透明電極中形成多個孔部,並於不存在透明電極的基材的絕緣部的表面設置多個凸部,藉此抑制電極圖案的可見性的技術。多個孔部或凸部可根據日本專利第4862969號的記載,藉由蝕刻法或印刷法的方法來形成。藉此,可進一步提昇電極圖案的不可見性。
<設置有保護層的透明電極的構成例(變形例1)>
圖8表示作為透明電極的變形例1的於第1實施形態的透明電極中設置有保護層80的透明電極1-1的構成。保護層80是用以對使用吸附了有色化合物a的金屬奈米線13本體所構成的吸附線層17加以保護者,其設置於吸附線層17的上部。
該保護層80重要的是對於可見光具有透光性,其包含聚丙烯酸系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、或纖維素系樹脂,或者包含金屬烷氧化物的水解縮合物、脫水縮合物等。另外,此 種保護層80以對於可見光的透光性不會受到阻礙的膜厚來構成。保護層80可具有選自由硬塗功能、防眩功能、抗反射功能、抗牛頓環功能、及抗黏連功能等所組成的功能群中的至少1種功能。
當形成保護層80時,較佳為使金屬奈米線本體13的至少一部分自保護層80的表面露出。因有色化合物a吸附於金屬奈米線本體13的表面上,故使金屬奈米線本體13自保護層80中露出,藉此在包含透明導電膜的電極部與無透明導電膜的絕緣部,將光學特性(全光線透過率、霧度(Haze)、自反射分光透過率的測定所求出的△反射L*值)的差異抑制得小,電極圖案的不可見性變得良好。
<設置有錨定層的透明電極的構成例(變形例2)>
圖9表示作為透明電極的變形例2的於第1實施形態的透明電極中設置有錨定層90的透明電極1-2的構成。錨定層90是用以確保使用金屬奈米線13所構成的吸附線層17-透明基材11間的密接性者,其夾在吸附線層17-透明基材11之間。
該錨定層90重要的是對於可見光具有透光性,其包含聚丙烯酸系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂、或纖維素系樹脂,或者包含金屬烷氧化物的水解縮合物、脫水縮合物等。另外,此種錨定層90以對於可見光的透光性不會受到阻礙的膜厚來構成。
再者,本變形例2亦可與變形例1進行組合。於進行組合的情況下,變成在錨定層90-保護層80間夾持吸附線層17的構成,該吸附線層17是使用吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體 13所構成。
<不分散於黏合劑(透明樹脂材料)中而使金屬奈米線聚集的透明電極的構成例(變形例3)>
圖10表示作為透明電極的變形例3的自第1實施形態的透明電極中去除了黏合劑(透明樹脂材料)的透明電極1-3的構成。使吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13不分散於黏合劑(透明樹脂材料)中而聚集於透明基材11上。而且,藉由吸附了有色化合物a的金屬奈米線本體13的聚集所構成的吸附線層17'保持與透明基材11的表面的密接性而配置於透明基材11上。此種構成應用於金屬奈米線本體13彼此及金屬奈米線本體13與透明基材11的密接性良好的情況。
再者,此種變形例3可與變形例1及變形例2的至少一者進行組合。即,可與變形例1進行組合而於吸附線層17'的上方設置保護層,亦可與變形例2進行組合而在透明基材11與吸附線層17'之間設置錨定層。
即便是此種構成的透明電極1-3,因使有色化合物a吸附於金屬奈米線本體13上,故亦可獲得與第1實施形態中所說明的構成的透明電極相同的效果。
<於基材的一主面上設置有硬塗層的透明電極的構成例(變形例4)>
圖11表示作為透明電極的變形例4的於第1實施形態的透明電極中設置有硬塗層110的透明電極1-4的構成。硬塗層110是用 以保護透明基材11者,其設置於透明基材11的下部。
該硬塗層110重要的是對於可見光具有透光性,其包含有機系硬塗劑、無機系硬塗劑、有機-無機系硬塗劑等。另外,此種硬塗層110以對於可見光的透光性不會受到阻礙的膜厚來構成。
再者,此種變形例4可與變形例1~變形例3中的至少1者進行組合。例如,可進而設置保護層或錨定層等。錨定層例如設置在透明基材11與吸附線層17之間、及透明基材11與硬塗層110之間的至少一者中。保護層例如設置於吸附線層17的上部、及硬塗層110的下部的至少一者中。
<於基材的兩主面上設置有硬塗層的透明電極的構成例(變形例5)>
圖12表示作為透明電極的變形例5的於第1實施形態的透明電極中設置有硬塗層120、硬塗層121的透明電極1-5的構成。硬塗層120是用以保護透明基材11者,其設置於透明基材11的下部。硬塗層121是用以保護透明基材11者,其設置於透明基材11的上部。吸附線層17設置於硬塗層121的上部。
該硬塗層120、硬塗層121重要的是對於可見光具有透光性,其包含有機系硬塗劑、無機系硬塗劑、有機-無機系硬塗劑等。另外,此種硬塗層120、硬塗層121以對於可見光的透光性不會受到阻礙的膜厚來構成。
再者,此種變形例5可與變形例1~變形例3中的至少1者進行組合。例如,可進而設置保護層或錨定層等。錨定層例如 設置在透明基材11與硬塗層121之間、硬塗層121與吸附線層17之間、及透明基材11與硬塗層120之間中的至少一部位中。保護層例如設置於吸附線層17的上部、及硬塗層120的下部的至少一者中。
(資訊輸入裝置)
本發明的資訊輸入裝置至少具備公知的透明基材與本發明的透明導電膜,視需要進而具備其他公知的構件(例如,參照日本專利第4893867號)。所述資訊輸入裝置因具備本發明的透明導電膜,故防黑色浮現性(明處對比度)及電極圖案不可見性優異。
作為所述資訊輸入裝置,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉如日本專利第4893867號中所示的觸控面板等。
(電子機器)
本發明的電子機器至少具備公知的顯示面板與本發明的透明導電膜,視需要進而具備其他公知的構件(例如,參照日本專利第4893867號)。所述電子機器因具備本發明的透明導電膜,故防黑色浮現性(明處對比度)及電極圖案不可見性優異。
作為所述電子機器,並無特別限制,可對應於目的而適宜選擇,例如可列舉如日本專利第4893867號中所示的電視機、數位相機、筆記型個人電腦、攝影機、可攜式終端裝置等。
[實施例]
如以下般製作作為本發明的透明導電膜的實施例1~實 施例8、作為對照用的透明導電膜的比較例1~比較例3,並進行對於金屬奈米線本體的有色化合物(染料)吸附量的分析、透明導電膜的物性評價。將各例的分析結果及評價結果示於表1中。
(實施例1)
作為金屬奈米線本體,使用銀奈米線[1](貝殼科技(Seashell Technology)股份有限公司製造,AgNW-25(平均直徑為25nm,平均長度為23μm))。
有色化合物(染料)藉由以下的程序來製備。
於水溶媒中,將田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C與和光純藥工業製造的2-胺乙硫醇鹽酸鹽以質量比4:1進行混合。利用超音波清洗器使混合液反應100分鐘,其後,靜置15小時。利用孔徑為3μm的纖維素混合酯型的薄膜過濾器對反應液進行過濾,利用水對所獲得的固體進行3次清洗後,於真空烘箱中以100℃進行乾燥,而製成染料[I]。
製備0.2質量%的染料[I]乙醇溶液。繼而,使藉由乙醇而弄濕的愛多邦得科(ADVANTEC)公司製造的氟樹脂圓筒濾紙No.89浸漬於所述染料[I]乙醇溶液中。於染料[I]乙醇溶液剛滲出至圓筒濾紙內部後,添加銀奈米線[1]0.025g。
於70℃下對該些進行4小時加熱,使染料[I]吸附於銀奈米線[1]上,而獲得吸附了有色化合物的銀奈米線[2]。加熱後,恢復成室溫,然後自染料[I]乙醇溶液中取出圓筒濾紙。其後,向圓筒濾紙內部添加乙醇,重複利用乙醇的清洗,直至於目視下濾液變成 無色透明為止。清洗後,向圓筒濾紙內部添加純水,而將乙醇置換成水。
回收清洗後的銀奈米線[2],並利用STEM EDS測定、算出銀奈米線[2]中的吸附於銀奈米線[1]上的染料[I]的吸附量。
STEM EDS的測定是使用拓普康精密儀器股份有限公司製造的EM-002B及賽默飛世爾科技股份有限公司製造的系統6來實施。再者,EDS測定是針對銀奈米線[2]的1個樣品測定4次,並將其平均值設為測定值。
藉由EDS測定,可確認於銀奈米線[2]中,存在92.6質量%的Ag、0.2質量%的S。
染料[I]的組成式為C40H34N9O13S3Cr1,分子量為997,因此如以下般算出染料[I]的吸附量。
0.2/92.6=0.00216(相對於Ag的S的質量比例)
96/997=0.0963(相對於染料[I]的S的質量比例)
0.00216/0.0963×100=2.24質量%
因此,判明於實施例1中,銀奈米線[2]中的吸附於銀奈米線[1]上的染料[I]的吸附量約為2.2質量%。再者,於同樣使用染料[I]的實施例2~實施例6、比較例2、比較例3中,亦藉由相同的方法來測定、算出染料[I]吸附量。
將藉由所述步驟所獲得的銀奈米線[2]以下述的調配與 其他材料混合來製備分散液。
銀奈米線[2]:0.065質量%
水溶性感光性樹脂(東洋合成工業股份有限公司製造的AWP):0.130質量%
水:89.805質量%
乙醇:10質量%
利用支數為10的線棒(coil bar)將所製備的分散液塗佈於透明基材上來形成分散膜。將銀奈米線的單位面積重量設為0.013g/m2。作為透明基材,使用膜厚為125μm的PET(東麗製造的露米勒(Lumirror)U34)。
繼而,於大氣中,藉由乾燥機而將暖風吹至塗佈面上,對分散膜中的溶劑進行乾燥去除後,使用金屬鹵化物燈,於大氣中自銀奈米線層以累計光量200mJ/cm2照射紫外線,而使水溶性感光性樹脂(黏合劑)硬化。
其後,進行壓光處理(夾持寬度為1mm,負荷為4kN,速度為1m/min)。
(實施例2)
於實施例1中,將染料[I]乙醇溶液的濃度自0.2質量%變成0.5質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
(實施例3)
於實施例1中,將染料[I]乙醇溶液的濃度自0.2質量%變成1.0質量%,除此以外,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
(實施例4)
於實施例3中,將染料[I]乙醇溶液與銀奈米線[1]的吸附步驟的加熱時間自4小時變成12小時,除此以外,以與實施例3相同的方式製作透明導電膜。
(實施例5)
於實施例1中,藉由在室溫(25℃)下靜置4小時來實施染料[I]乙醇溶液與銀奈米線[1]的吸附步驟,而代替在70℃下實施4小時加熱,除此以外,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
(實施例6)
於實施例1中,藉由在室溫(25℃)下靜置5日來實施染料[I]乙醇溶液與銀奈米線[1]的吸附步驟,而代替在70℃下實施4小時加熱,除此以外,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
(實施例7)
藉由以下的程序來製備有色化合物(染料)。再者,關於其他操作,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
於水溶媒中,將田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C與同仁化學研究所製造的6-胺基-1-己硫醇鹽酸鹽以質量比5:2進行混合。利用超音波清洗器使混合液反應100分鐘,其後,靜置15小時。利用孔徑為3μm的纖維素混合酯型的薄膜過濾器對反應液進行過濾,利用水對所獲得的固體進行3次清洗後,於真空烘箱中以100℃進行乾燥,而製成染料[II]。再者,以後將吸附有染料[II]的銀奈米線[1]設為銀奈米線[3]。
於製備分散液前,以與實施例1相同的方法對銀奈米線[3]進行EDS測定,可確認於銀奈米線[3]中,存在91.5質量%的Ag、0.325質量%的S。染料[II]的組成式為C52H58N9O13S3Cr1,分子量為1165,因此如以下般算出染料[II]的吸附量。
0.325/91.5=0.00355(相對於Ag的S的質量比例)
96/1165=0.0824(相對於染料[II]的S的質量比例)
0.00355/0.0824×100=4.31質量%
因此,判明於實施例7中,銀奈米線[3]中的吸附於銀奈米線[1]上的染料[II]的吸附量約為4.3質量%。
(實施例8)
藉由以下的程序來製備有色化合物(染料)。再者,關於其他操作,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
於水溶媒中,將岡本染料店製造的Isolan Black 2s-Ld與和光純藥工業製造的2-胺乙硫醇鹽酸鹽以質量比5:1進行混合。利用超音波清洗器使混合液反應100分鐘,其後,靜置15小時。利用孔徑為3μm的纖維素混合酯型的薄膜過濾器對反應液進行過濾,利用水對所獲得的固體進行3次清洗後,於真空烘箱中以100℃進行乾燥,而製成染料[III]。
再者,以後將吸附有染料[III]的銀奈米線[1]設為銀奈米線[4]。
於製備分散液前,以與實施例1相同的方法對銀奈米線[4]進 行EDS測定,可確認於銀奈米線[4]中,存在91.3質量%的Ag、0.33質量%的S。染料[III]的組成式為C46H44N9O14S5Cr1,分子量為1159,因此如以下般算出染料[III]的吸附量。
0.33/91.3=0.00361(相對於Ag的S的質量比例)
160/1159=0.138(相對於染料[III]的S的質量比例)
0.00361/0.138×100=2.61質量%
因此,判明實施例8中的對於銀奈米線的染料[III]的吸附量約為2.6質量%。
(實施例9)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為林原生物研究所股份有限公司製造的NK-8990來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[IV],而製成透明導電膜。染料[IV]的組成式為C20H23N3O4S3,分子量為465。
(實施例10)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為日本化藥股份有限公司製造的Kayarus Black G conc來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[V],而製成透明導電膜。染料[V]的組成式為C38H43N15O7S4,分子量為949。
(實施例11)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為田岡化學工業股份有限公司製造的LA1920來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[VI],而製成透明導電膜。染料[VI]的組成式為C31H25N7O8S3,分子量為728。
(實施例12)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為田岡化學工業股份有限公司製造的LF1420來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[VII],而製成透明導電膜。染料[VII]的組成式為C27H32Cl2O6S2,分子量為615。
(實施例13)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為田岡化學工業股份有限公司製造的LF1550來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[VIII],而製成透明導電膜。染料[VIII]的組成式為C29H38O6NS2,分子量為588。
(實施例14)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為山陽色素股份有限公司製造的T0026來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[IX], 而製成透明導電膜。染料[IX]的組成式為C38H37CuN11O9S6,分子量為1047。
(實施例15)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為山陽色素股份有限公司製造的TURQUOISE BLUE SBL CONC來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[X],而製成透明導電膜。染料[X]的組成式為C36H30CuN10O6S4,分子量為890。
(實施例16)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為迪愛生(DIC)股份有限公司製造的EP-193來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[XI],而製成透明導電膜。染料[XI]的組成式為C40H44CuN12O12S8,分子量為1204。
(實施例17)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為迪愛生股份有限公司製造的SIS來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[XII],而製成透明導電膜。染料[XII]的組成式為C40H44CuN12O12S8,分子量為1204。
(實施例18)
將用於有色化合物(染料)的製備的起始染料設為迪愛生股 份有限公司製造的F.S.VIOLET RNSU-02來代替田岡化學工業製造的Lanyl Black BG E/C,除此以外,以與實施例1相同的方式製備染料[XIII],而製成透明導電膜。染料[XIII]的組成式為C38H36Cl2N6O8S4,分子量為903。
(比較例1)
於實施例1中,使用藉由下述方法所製備的含有銀奈米線[1]的分散液來代替使用實施例1中所記載的含有銀奈米線[2]的分散液,除此以外,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
將銀奈米線[1]與下述的材料混合,而製備分散液。
銀奈米線[1]:0.065質量%
水溶性感光性樹脂(東洋合成工業股份有限公司製造的AWP):0.130質量%
水:89.805質量%
乙醇:10質量%
(比較例2)
於實施例1中,藉由在室溫(25℃)下靜置30分鐘來實施染料[I]乙醇溶液與銀奈米線[1]的吸附步驟,而代替在70℃下實施4小時加熱,除此以外,以與實施例1相同的方式製作透明導電膜。
(比較例3)
於實施例3中,將染料[I]乙醇溶液與銀奈米線[1]的吸附步驟的加熱時間自4小時變成120小時,除此以外,以與實施例3相同的條件嘗試透明導電膜的製作。但是,於分散液中產生銀奈米 線[2]的凝聚,而無法製作透明導電膜。
<<評價>>
針對以上的實施例1~實施例8及比較例1~比較例3中所製作的透明導電膜,評價A)全光線透過率[%]、B)霧度值、C)薄片電阻值[Ω/□]、D)△反射L*值。
各評價如以下般進行。
A)全光線透過率的評價
針對各透明導電膜的全光線透過率,使用HM-150(商品名;村上色彩技術研究所(股份)製造)並根據JIS K7136進行評價。
B)霧度值的評價
針對各透明導電膜的霧度值,使用HM-150(商品名;村上色彩技術研究所(股份)製造)並根據JIS K7136進行評價。再者,作為霧度值,較佳為1以下。
C)薄片電阻值的評價
各透明導電膜的薄片電阻值是使用MCP-T360(商品名;三菱化學分析技術(Mitsubishi Chemical Analytech)(股份)製造)進行評價。再者,作為薄片電阻值,較佳為500[Ω/□]以下。
D)△反射L*值的評價
將黑色的乙烯膠帶(米其邦(Nichiban)股份有限公司製造的VT-50)貼合於銀奈米線層側,自與銀奈米線層側相反之側,根據JIS Z8722,並使用愛色麗(X-Rite)股份有限公司製造的Color i5來評價△反射L值。作為光源,使用D65光源,藉由排除鏡面反 射光(Specular Component Excluded,SCE)方式於任意的3個部位進行測定,並將其平均值設為反射L值。
此處,△反射L*值可藉由下述計算式來算出。
(△反射L*值)=(包含基材的透明電極的反射L*值)-(基材的反射L*值)
再者,作為△反射L*值,較佳為2.2以下,更佳為1.5以下。
Figure 104102772-A0101-12-0055-3
根據表1所示的結果,而確認以下者。
首先,若對實施例1~實施例18與比較例1進行比較,則使用吸附了有色化合物的銀奈米線本體(本發明的銀奈米線)者與未吸附有色化合物的銀奈米線相比,霧度值及△反射L*值低,可獲得良好的結果。可認為其為藉由有色化合物吸附於銀奈米線本體的表面,而抑制外光散射的結果。進而,若對實施例1~實施例3進行比較,則吸附步驟時的有色化合物的濃度越高,△反射L*值越低,可獲得良好的結果。
若分別對實施例3與實施例4、以及實施例5與實施例6進行比較,則判明加熱時間越長,有色化合物的吸附量變得越多,△反射L*值變得越低。
若對實施例1與實施例7~實施例18進行比較,則可知抑制外光散射的效果根據有色化合物的種類而不同。但是,於任一實施例中,與比較例1相比,均有效地降低△反射L*值。
根據比較例2的結果,判明若有色化合物對於銀奈米線本體的吸附量未滿0.5質量%,則外光散射的抑制效果並不充分。另一方面,根據比較例3的結果,判明當有色化合物對於銀奈米線本體的吸附量超過10.0質量%時,難以使銀奈米線分散於分散液中,而無法製造透明導電膜。
針對本發明的透明導電膜的實施例、及其對照試驗用的比較例,對透明導電膜的導電的耐久性進行試驗。
(實施例19)
與實施例1同樣地製作透明基材與銀奈米線分散透明導電膜的雙層構造的透明導電膜後,將感壓接著劑(PSA:迪睿合(Dexerials)股份有限公司製造的11C24-25T)以平均膜厚變成25μm的方式配置於銀奈米線分散透明導電膜側,然後將厚度為1.3mm的玻璃板貼合於該感壓接著劑上。
(比較例4)
與比較例1同樣地製作透明基材與銀奈米線分散透明導電膜的雙層構造的透明導電膜後,將感壓接著劑(PSA:迪睿合股份有限公司製造的11C24-25T)以平均膜厚變成25μm的方式配置於銀奈米線分散透明導電膜側,然後將厚度為1.3mm的玻璃板貼合於該感壓接著劑上。
<<評價>>
針對實施例9及比較例4中所製作的透明導電膜,使用MCP-T360(商品名;三菱化學分析技術(股份)製造)測定剛製作後的薄片電阻值。
繼而,針對各透明導電膜,測定於90℃條件下靜置250小時後的薄片電阻值。
另外,針對各透明導電膜,另行測定於60℃、濕度90%RH的條件下靜置250小時後的薄片電阻值。
各種透明導電膜的各條件下的試驗分別對5片透明導電膜來實施,並算出其平均值。表2表示將剛製作後的電阻值的值設為100%時的各條件下的電阻值的值(%)。
Figure 104102772-A0101-12-0058-4
根據表2所示的結果,於耐久試驗前後,在實施例9中,未看到薄片電阻值有大的差異,但於比較例4中,觀察到尤其於90℃的條件下其電阻值顯著變高。藉此,確認藉由使有色化合物吸附於銀奈米線本體上,高溫條件下的導電性的耐久性提昇。
[產業上之可利用性]
本發明的金屬奈米線、透明導電膜及分散液可特別適宜地用於觸控面板,但亦可適宜地用於觸控面板以外的用途(例如,有機電致發光(Electroluminescence,EL)電極、太陽電池的表面電極、透明的天線(行動電話或智慧型手機的充電用無線天線(wireless antenna))、可用於防止結露等的透明的加熱器)。
Figure 104102772-A0101-11-0002-21
21‧‧‧圓筒濾紙
22‧‧‧容器
23‧‧‧金屬奈米線本體

Claims (14)

  1. 一種金屬奈米線,其特徵在於包括:金屬奈米線本體;以及有色化合物,吸附於所述金屬奈米線本體上;且所述有色化合物含有於可見光區域中具有吸收的發色團、及鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%,所述發色團為酞菁衍生物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的金屬奈米線,其中所述金屬奈米線本體的平均短軸徑為1nm~500nm,平均長度為5μm~50μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的金屬奈米線,其中所述有色化合物由下述通式(I)表示,R-X...(I)(其中,R為於可見光區域中具有吸收的發色團,X為鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的金屬奈米線,其中所述發色團包含選自由Cr錯合物、Cu錯合物、Co錯合物、Ni錯合物、Fe錯合物、偶氮基、及吲哚啉基所組成的群組中的至少1種。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的金屬奈米線,其中鍵結於所述金屬上的基為硫醇基及二硫化物基的至少任一者。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的金屬奈米線,其中所述金屬奈米線本體包含選自由Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co、Sn、Al、Tl、Zn、Nb、Ti、In、W、Mo、Cr、V、及Ta所組成的群組中的至少1種元素。
  7. 一種透明導電膜,其特徵在於包括:如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的金屬奈米線。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的透明導電膜,其△反射L*值為2.2以下。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的透明導電膜,其更包括黏合劑,且所述金屬奈米線分散於所述黏合劑中。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的透明導電膜,其中所述金屬奈米線聚集於所述基材上。
  11. 一種透明導電膜的製造方法,其是如申請專利範圍第7項至第10項中任一項所述的透明導電膜的製造方法,其包括使有色化合物吸附於金屬奈米線本體上的步驟,所述使有色化合物吸附於金屬奈米線本體上的步驟包括:(1)將使有色化合物及溶媒透過、且不使金屬奈米線及有色化合物的凝聚體透過的過濾器製的容器放入至加入有使所述有色化合物溶解或分散的溶媒的容器內的步驟; (2)將金屬奈米線本體放入至所述過濾器製的容器內,使所述金屬奈米線本體與溶解或分散於溶媒中的有色化合物接觸的步驟;以及(3)取出所述過濾器製的容器,將所述過濾器製的容器內的溶媒及游離於所述溶媒中的有色化合物去除的步驟。
  12. 一種分散液,其特徵在於包括:金屬奈米線本體;以及有色化合物,吸附於所述金屬奈米線本體上;且所述有色化合物含有於可見光區域中具有吸收的發色團、及鍵結於構成所述金屬奈米線本體的金屬上的基,對於所述金屬奈米線本體,所述有色化合物的吸附量為0.5質量%~10質量%,所述發色團為酞菁衍生物。
  13. 一種資訊輸入裝置,其特徵在於包括:透明基材;以及如申請專利範圍第7項至第10項中任一項所述的透明導電膜,設置於所述透明基材上。
  14. 一種電子機器,其特徵在於包括:顯示面板;以及如申請專利範圍第7項至第10項中任一項所述的透明導電膜,設置於所述顯示面板的顯示面側。
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