JP5515828B2 - Low resistance transparent conductive film, method for producing the same, solar cell, and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、低抵抗透明導電性フィルムとその製造方法及び太陽電池並びに電子機器に関し、更に詳しくは、色素増感型太陽電池等の太陽電池やエレクトロルミネッセンス素子等の電子機器の電極として好適に用いられ、高透過率であり、表面抵抗値も低く、しかも生産性に優れた低抵抗透明導電性フィルムとその製造方法、及び、この透明導電性フィルムを備えた太陽電池、並びに、この透明導電性フィルムを備えた電子機器に関するものである。 The present invention relates to a low-resistance transparent conductive film, a method for producing the same, a solar cell, and an electronic device. Low resistance transparent conductive film having high transmittance, low surface resistance, and excellent productivity, a method for producing the same, a solar cell provided with the transparent conductive film, and the transparent conductivity The present invention relates to an electronic device provided with a film.
透明導電膜は、液晶ディスプレイ(LCD)、タッチパネル、電子ペーパー等の各種表示装置の電極材料として欠かせないものである。また、近年では、太陽電池や有機EL(エレクトロルミネッセンス)照明の電極等、幅広い分野で利用されている。
特に、太陽電池は、環境負荷がほとんどない理想的なエネルギー資源であることから、近年、急速に普及が進んでいる。しかしながら、現在、主流となっているシリコン系の太陽電池は、製造の際に高温処理工程や真空処理工程を含むために、製造コストが高く、今後、さらに普及が進むには、製造コストの削減が必須である。そこで、シリコン系以外の様々な太陽電池の研究、開発が盛んに行われている。
The transparent conductive film is indispensable as an electrode material for various display devices such as a liquid crystal display (LCD), a touch panel, and electronic paper. In recent years, it has been used in a wide range of fields such as solar cells and electrodes for organic EL (electroluminescence) illumination.
In particular, since solar cells are ideal energy resources with little environmental impact, they have been rapidly spreading in recent years. However, silicon-based solar cells, which are currently the mainstream, include high-temperature processing steps and vacuum processing steps in the manufacturing process. Therefore, the manufacturing costs are high, and in order to further spread in the future, the manufacturing costs must be reduced. Is essential. Therefore, research and development of various solar cells other than silicon-based materials have been actively conducted.
これらの太陽電池の中でも色素増感型太陽電池は、資源的にも豊富でありかつ比較的安価な材料を用いて製造が可能であり、さらに製造工程に高温処理工程や真空処理工程を含まないことから、シリコン系よりも大幅な製造コストの削減が期待できる。
また、色素増感型太陽電池は、高温処理を行わずに製造することができるので、樹脂フィルムやシート材等の耐熱性の低い基材を使用することができ、しかも、軽量でフレキシブルな太陽電池モジュールの設計が可能である。また、色素の種類を選択することにより、様々な色合いの太陽電池セルを作製することができ、意匠性に優れている等の特徴がある。
Among these solar cells, dye-sensitized solar cells can be manufactured using materials that are abundant in resources and relatively inexpensive, and the manufacturing process does not include a high-temperature processing step or a vacuum processing step. Therefore, a significant reduction in manufacturing costs can be expected compared to silicon.
In addition, since the dye-sensitized solar cell can be manufactured without performing a high-temperature treatment, it is possible to use a substrate having low heat resistance such as a resin film or a sheet material, and a lightweight and flexible solar cell. Battery module design is possible. In addition, by selecting the type of pigment, solar cells having various shades can be produced, and the design properties are excellent.
一方、有機EL照明は、発光効率が高く、発熱量が少なく、消費電力が低い等の特徴を有することから、次世代の照明として注目されている。また、面発光であることから、広範囲を均一に照らすのに適している。さらに、樹脂フィルムやシート材等の柔軟性を有する基材を使用することができ、これまでに無いような軽くて薄く、かつフレキシブルな照明装置も実現可能であると期待されている。 On the other hand, organic EL lighting has attracted attention as a next-generation lighting because it has features such as high luminous efficiency, low calorific value, and low power consumption. Moreover, since it is surface emission, it is suitable for uniformly illuminating a wide area. Furthermore, a flexible base material such as a resin film or a sheet material can be used, and it is expected that a light, thin and flexible lighting device that has never been achieved can be realized.
このような色素増感型太陽電池や有機EL照明の透明電極には、一般に、錫ドープ酸化インジウム(Indium Tin Oxide:ITO)等が使用されているが、より抵抗の低い透明電極を得るためには、透明電極の膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、透明電極の膜厚を厚くした場合、光透過率が低下するうえに、製造コストも高くなることから、低抵抗と高透過率を両立させることが難しい。
特に、基材としてポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のフィルム基材を用いた場合には、耐熱性の問題から十分に電気抵抗の低い透明導電膜を得ることが難しく、十分に低抵抗の透明導電膜を得ることが課題となっている。
In general, tin-doped indium oxide (ITO) or the like is used as a transparent electrode for such a dye-sensitized solar cell or organic EL lighting, but in order to obtain a transparent electrode having a lower resistance. Needs to increase the film thickness of the transparent electrode. However, when the film thickness of the transparent electrode is increased, the light transmittance is reduced and the manufacturing cost is increased, so that it is difficult to achieve both low resistance and high transmittance.
In particular, when a film substrate such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN) is used as the substrate, it is difficult to obtain a transparent conductive film with sufficiently low electrical resistance due to heat resistance problems. In addition, it is a problem to obtain a transparent conductive film having a low resistance.
例えば、太陽電池においては、電極である透明導電膜の電気抵抗が高いと、光電変換により発生した電流を取り出す際に発熱による損失が大きくなるために、太陽電池の変換効率を低下させる要因となっている。また、有機EL照明においても、透明電極の電気抵抗が高いと、発光の面内均一性が低下し、場合によっては面内に発光むらが生じる要因となる。
これらの透明電極の抵抗値が高いことにより生じる問題の影響は、太陽電池や有機EL照明が大型化すればする程、深刻な問題点となる。
今後、色素増感型太陽電池や有機EL素子は、小型デバイスに留まらず、さらなる大型デバイスへと応用が広がっていくことが予測される。この場合、透明電極の電気抵抗が高いことから生じる発熱ロスをいかに低減させるかが、デバイス性能を向上させるために必須となる。
For example, in a solar cell, if the electrical resistance of the transparent conductive film as an electrode is high, a loss due to heat generation becomes large when taking out the current generated by photoelectric conversion, which causes a decrease in the conversion efficiency of the solar cell. ing. Also in organic EL illumination, if the electrical resistance of the transparent electrode is high, the in-plane uniformity of light emission is reduced, and in some cases, uneven light emission occurs in the surface.
The influence of the problem caused by the high resistance value of these transparent electrodes becomes a serious problem as the size of the solar cell and organic EL illumination increases.
In the future, dye-sensitized solar cells and organic EL elements are not limited to small devices, but are expected to be applied to larger devices. In this case, how to reduce the heat loss caused by the high electrical resistance of the transparent electrode is essential for improving the device performance.
そこで、基板の表面に、網状あるいは格子状の多数の孔部を有する金属膜とスズドープ酸化インジウム(ITO)等からなる透明電極を形成し、この透明電極上に金属酸化物半導体膜を形成し、この半導体膜表面に有機色素を吸着させた有機色素増感型金属酸化物半導体電極を備えた太陽電池が提案されている(特許文献1)。
また、透明樹脂フィルム上に、多数の細線を組み合わせた金属製の第1導電層、第1導電層の外表面を覆う腐食防止層、腐食防止層を覆う金属酸化物製の第2導電層、多孔質半導体電極を順次形成し、この多孔質半導体電極の半導体微粒子の表面に色素を担持させた色素増感型太陽電池が提案されている(特許文献2)。
また、透明基材上に、感光性銀塩を露光・現像する方法等により導電性金属を含有する金属細線部を形成し、この金属細線部を含む透明基材の表面を覆うように、カーボンナノチューブ等の導電性微粒子を含有した塗料を塗布し、透光性の導電膜とした色素増感太陽電池が提案されている(特許文献3)。
Therefore, on the surface of the substrate, a transparent electrode made of a metal film having a large number of net-like or lattice-like holes and tin-doped indium oxide (ITO) or the like is formed, and a metal oxide semiconductor film is formed on the transparent electrode, A solar cell provided with an organic dye-sensitized metal oxide semiconductor electrode in which an organic dye is adsorbed on the surface of the semiconductor film has been proposed (Patent Document 1).
Moreover, on the transparent resin film, a metal first conductive layer in which a number of fine wires are combined, a corrosion prevention layer covering the outer surface of the first conductive layer, a metal oxide second conductive layer covering the corrosion prevention layer, There has been proposed a dye-sensitized solar cell in which porous semiconductor electrodes are sequentially formed and a dye is supported on the surface of semiconductor fine particles of the porous semiconductor electrode (Patent Document 2).
Further, on the transparent substrate, a fine metal wire portion containing a conductive metal is formed by a method of exposing and developing a photosensitive silver salt, and carbon is formed so as to cover the surface of the transparent substrate including the fine metal wire portion. There has been proposed a dye-sensitized solar cell in which a paint containing conductive fine particles such as nanotubes is applied to form a light-transmitting conductive film (Patent Document 3).
ところで、従来の有機色素増感型金属酸化物半導体電極を備えた太陽電池(特許文献1)や色素増感型太陽電池(特許文献2)では、基材の表面に金属膜を設けた後、この金属膜をフォトリソグラフィによりエッチング加工して金属配線を形成しているので、製造工程が煩雑になり、製造コストが高くなるという問題点があった。
また、エッチング加工により金属配線を形成した場合、この金属配線のエッジが鋭くなり、したがって、スズドープ酸化インジウム(ITO)等をスパッタリングした場合に均一に成膜することが難しく、得られた透明導電膜の面内膜厚が不均一になったり、あるいは透明導電膜内、特に金属配線がある部分と無い部分との境界においては、ピンホールやクラック等が生じる虞があるという問題点があった。透明導電膜にこのような製膜不良が生じると、導電膜としての導通性が悪化する他、色素増感型太陽電池の電極として使用した際に、電解液中のヨウ素が透明導電膜の製膜不良の箇所から透明電極内に浸透して金属配線を腐食し、その結果、太陽電池の変換効率の低下等、特性の経時的な低下を招く虞があった。
By the way, in the solar cell (patent document 1) and the dye-sensitized solar cell (patent document 2) provided with the conventional organic dye-sensitized metal oxide semiconductor electrode, after providing the metal film on the surface of the substrate, Since this metal film is etched by photolithography to form metal wiring, the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.
Further, when a metal wiring is formed by etching, the edge of the metal wiring becomes sharp. Therefore, it is difficult to form a uniform film when sputtering tin-doped indium oxide (ITO) or the like, and the obtained transparent conductive film There is a problem in that the in-plane film thickness becomes uneven, or pinholes, cracks and the like may occur at the boundary between the transparent conductive film, particularly the portion with and without the metal wiring. When such a film formation failure occurs in the transparent conductive film, the conductivity as the conductive film deteriorates, and when used as an electrode of a dye-sensitized solar cell, iodine in the electrolytic solution is produced in the transparent conductive film. There is a possibility that the metal wiring is corroded by penetrating into the transparent electrode from the defective portion of the film, and as a result, there is a risk of deterioration of characteristics over time such as reduction in conversion efficiency of the solar cell.
また、透光性の導電膜を備えた色素増感太陽電池(特許文献3)では、カーボンナノチューブ等の導電性微粒子を含有した塗料を塗布して得られた塗膜の抵抗値が高く、したがって、金属細線が形成されていない開口部に充分な導電性を付与することができないという問題点があった。
このように、色素増感型太陽電池やエレクトロルミネッセンス素子等の各種デバイスにおいては、大型化した際においても表示性能が低下することがなく、電気抵抗が低く、光透過率が高く、しかも低コストにて製造することが可能な透明電極が求められている。
Moreover, in the dye-sensitized solar cell (patent document 3) provided with the translucent conductive film, the resistance value of the coating film obtained by apply | coating the coating material containing electroconductive fine particles, such as a carbon nanotube, is high, therefore There is a problem that sufficient conductivity cannot be imparted to the opening where the fine metal wire is not formed.
Thus, in various devices such as dye-sensitized solar cells and electroluminescence elements, display performance does not deteriorate even when the size is increased, electric resistance is low, light transmittance is high, and cost is low. There is a need for a transparent electrode that can be manufactured at the same time.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光透過率が高く、かつ電気抵抗が低い低抵抗透明導電性フィルム、この低抵抗透明導電性フィルムを安価にて製造することができ、しかも生産性に優れた低抵抗透明導電性フィルムの製造方法、及び、この低抵抗透明導電性フィルムを備えた太陽電池並びに電子機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a low resistance transparent conductive film having a high light transmittance and a low electrical resistance, and the low resistance transparent conductive film is produced at low cost. Another object of the present invention is to provide a method for producing a low-resistance transparent conductive film that is excellent in productivity, and a solar cell and an electronic device provided with the low-resistance transparent conductive film.
本発明者等は、色素増感型太陽電池やエレクトロルミネッセンス素子等の電子機器の電極として用いられる透明導電性フィルムについて鋭意検討を重ねた結果、柔軟性を有する透明基材上に、金属細線を網目状に形成してなる金属細線層を設け、この金属細線層の網目内及びその周縁部を覆うように透明樹脂層を設け、これら金属細線層及び透明樹脂層を覆うように透明導電膜を設ければ、透明導電性フィルムの光透過率を高く保つとともに、電気抵抗も十分に低下させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies on transparent conductive films used as electrodes of electronic devices such as dye-sensitized solar cells and electroluminescence elements, the present inventors have made fine metal wires on a flexible transparent substrate. A fine metal wire layer formed in a mesh shape is provided, a transparent resin layer is provided so as to cover the inside of the metal fine wire layer and its peripheral portion, and a transparent conductive film is provided so as to cover the fine metal wire layer and the transparent resin layer. When it was provided, it was found that the light transmittance of the transparent conductive film can be kept high and the electrical resistance can be sufficiently lowered, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の低抵抗透明導電性フィルムは、柔軟性を有する透明基材と、この透明基材上に設けられ金属細線を網目状に形成してなる金属細線層と、この金属細線層の網目内及びその周縁部を覆うように設けられた透明樹脂層と、これら金属細線層及び透明樹脂層を覆うように設けられた透明導電膜とを備え、前記金属細線は、その表面の一部の断面形状が、その断面方向に弧状とされているか、または前記透明基材に対して傾斜していることにより断面方向の厚みが外側に向かって減少しており、前記透明樹脂層の端部は、前記金属細線の断面方向の厚みが減少している部分に接しており、前記透明樹脂層の端部では、前記透明樹脂層の表面の接線と前記金属細線の表面の接線とのなす角度(θ)が120°≦θ≦180°を満たすことを特徴とする。 That is, the low-resistance transparent conductive film of the present invention comprises a transparent base material having flexibility, a metal fine wire layer formed on the transparent base material and having fine metal wires formed in a mesh shape, and the metal fine wire layer. A transparent resin layer provided so as to cover the inside of the mesh and its peripheral edge, and a transparent conductive film provided so as to cover these metal fine wire layer and transparent resin layer, and the metal fine wire is a part of the surface thereof The cross-sectional shape is arcuate in the cross-sectional direction or is inclined with respect to the transparent substrate, so that the thickness in the cross-sectional direction decreases toward the outside, and the end of the transparent resin layer Is in contact with the portion where the thickness of the thin metal wire in the cross-sectional direction decreases, and at the end of the transparent resin layer, an angle formed by the tangent of the surface of the transparent resin layer and the tangent of the surface of the fine metal wire (theta) is this satisfying 120 ° ≦ θ ≦ 180 ° The features.
前記透明樹脂層の平均厚みは、前記金属細線の最大厚みより薄く、かつ前記透明樹脂層の中央部の厚みは外周部の厚みと比べて薄いことが好ましい。
前記金属細線層の最高部の少なくとも一部は前記透明導電膜に直接接触していることが好ましい。
The average thickness of the transparent resin layer is preferably thinner than the maximum thickness of the fine metal wires, and the thickness of the central portion of the transparent resin layer is preferably smaller than the thickness of the outer peripheral portion.
It is preferable that at least a part of the highest part of the thin metal wire layer is in direct contact with the transparent conductive film.
本発明の低抵抗透明導電性フィルムの製造方法は、柔軟性を有する透明基材上に、直接または下地層を介して、網目状かつ断面方向の厚みが外側に向かって減少する形状の部分を有する金属細線からなる金属細線層を形成し、次いで、この金属細線層を有する透明基板上に、溶媒と樹脂成分とを含有する透明樹脂層形成用塗料を、前記金属細線の最大厚みの0.5倍以上かつ5倍以下の膜厚にて塗工し、その後、乾燥させて、前記金属細線層の網目内及びその周縁部を覆う透明樹脂層を形成し、次いで、これら金属細線層及び透明樹脂層を覆うように透明導電膜を形成することを特徴とする。 The method for producing a low-resistance transparent conductive film of the present invention comprises a portion having a shape in which the thickness in the cross-sectional direction decreases toward the outside directly or through a base layer on a flexible transparent substrate. A fine metal wire layer comprising the fine metal wires is formed, and then a transparent resin layer-forming coating material containing a solvent and a resin component is formed on the transparent substrate having the fine metal wire layer with a maximum thickness of 0. The coating is applied at a film thickness of 5 times or more and 5 times or less, and then dried to form a transparent resin layer covering the inside of the network of the metal fine wire layer and the peripheral portion thereof, and then these metal fine wire layer and transparent A transparent conductive film is formed so as to cover the resin layer.
本発明の太陽電池は、本発明の低抵抗透明導電性フィルムを備えていることを特徴とする。 The solar cell of the present invention includes the low resistance transparent conductive film of the present invention.
本発明の電子機器は、本発明の低抵抗透明導電性フィルムを備えていることを特徴とする。 The electronic device of the present invention includes the low-resistance transparent conductive film of the present invention.
本発明の低抵抗透明導電性フィルムによれば、柔軟性を有する透明基材と、この透明基材上に設けられ金属細線を網目状に形成してなる金属細線層と、この金属細線層の網目内及びその周縁部を覆うように設けられた透明樹脂層と、これら金属細線層及び透明樹脂層を覆うように設けられた透明導電膜とを備え、金属細線が、その表面の一部の断面形状が、その断面方向に弧状とされているか、または透明基材に対して傾斜していることにより断面方向の厚みが外側に向かって減少しており、透明樹脂層の端部が、金属細線の断面方向の厚みが減少している部分に接し、透明樹脂層の端部では、透明樹脂層の表面の接線と金属細線の表面の接線とのなす角度(θ)が120°≦θ≦180°を満たしたので、可視光線に対する光透過率を高く保ちつつ、電気抵抗を十分に低下させることができる。したがって、高い光透過率と低い電気抵抗とを併せ持った透明導電性フィルムを提供することができる。 According to the low resistance transparent conductive film of the present invention, a transparent base material having flexibility, a metal fine wire layer formed on the transparent base material to form a fine metal wire in a mesh shape, and the metal fine wire layer A transparent resin layer provided so as to cover the inside of the mesh and its peripheral portion, and a transparent conductive film provided so as to cover these metal fine wire layer and transparent resin layer , and the metal fine wire is a part of the surface thereof The cross-sectional shape is arcuate in the cross-sectional direction or is inclined with respect to the transparent base material, so that the thickness in the cross-sectional direction decreases outward, and the end of the transparent resin layer is made of metal. The angle (θ) between the tangent of the surface of the transparent resin layer and the tangent of the surface of the metal fine wire is 120 ° ≦ θ ≦ at the end of the transparent resin layer in contact with the portion where the thickness of the thin wire is reduced in the cross-sectional direction. since satisfying 180 °, high coercive light transmittance to visible light While, the electrical resistance can be reduced sufficiently. Therefore, a transparent conductive film having both high light transmittance and low electrical resistance can be provided.
本発明の低抵抗透明導電性フィルムの製造方法によれば、柔軟性を有する透明基材上に、直接または下地層を介して、網目状かつ断面方向の厚みが外側に向かって減少する形状の部分を有する金属細線からなる金属細線層を形成し、次いで、この金属細線層を有する透明基板上に、溶媒と樹脂成分とを含有する透明樹脂層形成用塗料を、前記金属細線の最大厚みの0.5倍以上かつ5倍以下の膜厚にて塗工し、その後、乾燥させて、前記金属細線層の網目内及びその周縁部を覆う透明樹脂層を形成し、次いで、これら金属細線層及び透明樹脂層を覆うように透明導電膜を形成するので、高い光透過率と低い電気抵抗とを併せ持った透明導電性フィルムを、簡便な工程で、安価に、かつ生産性良く製造することができる。 According to the method for producing a low-resistance transparent conductive film of the present invention, a mesh-like and cross-sectional thickness decreases outwardly directly or via a base layer on a flexible transparent substrate. Forming a fine metal wire layer comprising a fine metal wire having a portion, and then, on the transparent substrate having the fine metal wire layer, a transparent resin layer-forming coating material containing a solvent and a resin component, with a maximum thickness of the fine metal wire. Coating is performed with a film thickness of 0.5 times or more and 5 times or less, and then dried to form a transparent resin layer covering the inside of the network of the metal fine wire layer and its peripheral portion, and then these metal fine wire layers Since the transparent conductive film is formed so as to cover the transparent resin layer, it is possible to manufacture a transparent conductive film having both high light transmittance and low electrical resistance at a low cost and with high productivity in a simple process. it can.
本発明の太陽電池によれば、本発明の低抵抗透明導電性フィルムを備えたので、可視光線に対する光透過率が高くかつ電気抵抗が十分に低い透明導電性フィルムを用いることで、入射光を殆ど減衰させることなく発電セルに導入することができ、この発電セルにて発電された電気を極僅かのロスにて取り出すことができる。したがって、太陽電池における透明導電性フィルムに起因する発電ロスを大幅に低減することができ、太陽電池のさらなる大型化及び発電効率の向上を図ることができる。 According to the solar cell of the present invention, since the low resistance transparent conductive film of the present invention is provided, incident light can be reduced by using a transparent conductive film having high light transmittance for visible light and sufficiently low electrical resistance. It can be introduced into the power generation cell with almost no attenuation, and the electricity generated in this power generation cell can be taken out with very little loss. Therefore, the power generation loss due to the transparent conductive film in the solar cell can be greatly reduced, and the solar cell can be further increased in size and improved in power generation efficiency.
本発明の電子機器によれば、本発明の低抵抗透明導電性フィルムを備えたので、可視光線に対する光透過率が高くかつ電気抵抗が十分に低い透明導電性フィルムを用いることで、この透明導電性フィルムから生じる発熱を大幅に低減することができる。したがって、電子機器における透明導電性フィルムに起因する発熱を大幅に低減することができ、電子機器のさらなる大型化及び省エネルギーを図ることができる。 According to the electronic device of the present invention, since the low-resistance transparent conductive film of the present invention is provided, this transparent conductive film can be obtained by using a transparent conductive film having high light transmittance for visible light and sufficiently low electrical resistance. The heat generated from the conductive film can be greatly reduced. Therefore, the heat generation due to the transparent conductive film in the electronic device can be greatly reduced, and the electronic device can be further increased in size and saved in energy.
本発明の低抵抗透明導電性フィルム及びその製造方法並びに電子機器を実施するための形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The form for implementing the low resistance transparent conductive film of this invention, its manufacturing method, and an electronic device is demonstrated.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態の低抵抗透明導電性フィルム1を示す部分拡大断面図、図2は同低抵抗透明導電性フィルム1を示す部分拡大平面図である。
この低抵抗透明導電性フィルム1は、柔軟性を有する透明基材11と、この透明基材11の表面に設けられたプライマー層(下地層)12と、プライマー層12上に、金属細線13を網目状に設けることにより形成された金属細線層14と、この金属細線層14の網目内及びその周縁部を覆うように設けられた透明樹脂層15と、これら金属細線層14及び透明樹脂層15を覆うように設けられた透明導電膜16とを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a partially enlarged sectional view showing a low-resistance transparent conductive film 1 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing the low-resistance transparent conductive film 1.
This low-resistance transparent conductive film 1 includes a flexible
透明基材11は、可視光線に対して透明性を有しかつ柔軟性を有する樹脂フィルムが好ましく、特にポリエステル樹脂を好適に用いることができる。
プライマー層12は、金属細線13及び透明樹脂層15のパターン精度を向上させるためや、透明基材11と金属細線13及び透明樹脂層15との密着性向上のために設けられた下地層であり、通常、無機酸化物と有機高分子とを含む層である。このプライマー層12の材質は、透明基材11、金属細線13及び透明樹脂層15の材質を勘案して適宜設定することが可能であるが、透明基材11に対する金属細線13や透明樹脂層15の密着性が良好であれば、プライマー層12は省略することも可能である。
The
The
金属細線層14は、例えば網目状パターンの平面形状を有する金属細線13より構成されている。
この金属細線層14における金属細線13の線幅(L)は5〜100μm、線間隔(P)は100〜5000μmであることが好ましい。ここで、線幅(L)が5μm以下では、充分な導電性を得ることが難しく、また、100μmを超えると、金属細線層14が視認し易くなるので好ましくない。また、線間隔(P)は、100μm未満では光透過率が低下し、また、5000μmを超えると、充分な導電性を得ることが難しくなるので好ましくない。
The fine
It is preferable that the line width (L) of the metal
金属細線層14の膜厚(T)は1.0μm〜9.0μmであることが好ましい。この金属細線層14の膜厚(T)を上記の範囲に限定した理由は、膜厚が1.0μm未満であると、金属細線層14として充分な低抵抗が得られず、一方、9.0μmを超えると、プライマー層12上の網目状の金属細線層14が形成されている部分と、開口部17、すなわちプライマー層12が露出している部分との段差(凹凸)が大きくなり、後の工程である透明樹脂層15の形成や透明導電膜16の均一な成膜が難しくなるので好ましくない。
The thickness (T) of the metal
この金属細線層14を構成している金属細線13の断面形状は、少なくともその表面の一部が断面方向に弧状となるか、または透明基材11の表面に対して傾斜していることにより、断面方向の厚みが外側に向かって減少する形状を有する部分を有している。
図3に金属細線13の断面形状の具体例を示す。
The cross-sectional shape of the
FIG. 3 shows a specific example of the cross-sectional shape of the
図3(a)及び(b)は、金属細線13の表面全体が断面方向に弧状を描くことにより、断面が略半楕円形状あるいは凸レンズ状のような形状を有するものであり、図3(c)は、中央部から両端に向かって表面が均一に傾斜することにより、断面が三角形状を有するものである。
また、図3(d)〜(e)のように、中央部に平坦部を有するものであってもよく、図3(f)〜(g)のように、両端部が透明基材11の表面に対して略垂直となっていてもよい。さらに、これらの要素が組み合わせられていてもよい。さらに、図3(h)のように、弧状部が凹面を形成するものであってもよい。
3 (a) and 3 (b), the entire surface of the
Moreover, you may have a flat part in a center part like FIG.3 (d)-(e), and both ends are
ここで、金属細線13が、例えば矩形のようにシャープなエッジを有するような形状の場合、金属細線13のエッジの部分においては、金属細線層14の上部に形成される透明導電膜16の膜厚不足やクラック発生等の製膜不良を生じやすい。
本実施形態の金属細線13においては、図3(a)、(b)、(d)、(f)のような断面形状であればエッジとなる部分が無いので、金属細線層14の上部に形成される透明導電膜16においても、膜厚不足やクラック発生等の製膜不良が生じる虞はない。
Here, when the
In the
一方、金属細線13が、図3(c)、(e)、(g)のような断面形状の場合には、エッジ18、18’、18”が存在するため、金属細線層14の上部に形成される透明導電膜16においては、膜厚不足やクラック発生等の製膜不良が生じる虞がある。この問題を防止するためには、エッジの角度α、α’、α”の角度が180°に近いことが好ましく、具体的には、
150°≦α(α’,α”)≦180°
であることが好ましい。
On the other hand, when the
150 ° ≦ α (α ′, α ″) ≦ 180 °
It is preferable that
なお、例えば図3(g)に示されるエッジ20の角度は115°以下となるが、このエッジ20は、透明樹脂層15の端部19が金属細線13の断面方向の厚みが減少する形状を有する部分に接するように形成されることにより、透明樹脂層15内に埋め込まれてしまうので、シャープなエッジが形成されていても問題は無い。
For example, the angle of the
透明樹脂層15は、網目状に形成された金属細線層14と開口部17との間に生じる段差(凹凸)を軽減し、金属細線層14および開口部17上に製膜する透明導電膜16をより均質に形成するために設けるものである。
この透明樹脂層15は、金属細線層14の網目内、すなわち開口部17内に設けられるとともに、開口部17の周縁部を覆うように金属細線13上に重なる形で設けられており、その端部19は、金属細線の断面方向の厚みが減少する形状を有する部分に接している。そして、端部19において、透明樹脂層15の表面の接線(T1)と金属細線13表面の接線(T2)とのなす角度(θ)は、120°≦θ≦180°となっている。
このような形状とすることにより、金属細線層14および透明樹脂層15上に形成される透明導電膜16の製膜不良を防ぐことができる。
The
The
By setting it as such a shape, the film-forming defect of the transparent
ところで、透明導電膜16の形成時に、下地にエッジが存在すると、このエッジの部分で透明導電膜16の製膜不良が生じやすい。したがって、図3(b)に示すように、透明樹脂層15が均一な厚みのまま金属細線13と接して端部19’が形成されると、端部19’においては金属細線13の表面と透明樹脂層15の表面との間に明確なエッジが形成されるので、エッジが無いほうがより好ましい。
By the way, when the transparent
そこで、図3(a)に示すように、開口部17の端部に位置する透明樹脂層15の厚みを徐々に厚くするとともに、透明樹脂層15が金属細線13に乗り上げるような形態を取ることで順テーパー形状部21を形成させることにより、透明樹脂層15の表面の傾斜を徐々に増していくことで、透明樹脂層15の表面と金属細線13の表面とがなだらかに接するようにすることが好ましい。このような形状とすれば、透明樹脂層15の表面と金属細線13の表面との間のエッジが無い状態、すなわち、θ=180°を得ることができる。したがって、金属細線層14および透明樹脂層15上に透明導電膜16を形成する際に、膜厚のバラツキが小さく、クラック、ピンホール等の欠陥の無い均質な透明導電膜16を積層することができる。
Therefore, as shown in FIG. 3A, the thickness of the
なお、透明樹脂層15と金属細線13とで形成されるエッジは凹状のため、このエッジにおいては、透明導電膜16の膜厚が過剰になる可能性があるが、凸状のエッジで発生する膜厚不足やクラックは起こり難い。すなわち、凸状のエッジに比べて透明導電膜16に対する製膜不良の影響が低い。このことから、その許容範囲は60°であり、金属細線13上の凸状エッジ18に比べて許容度が高い。
In addition, since the edge formed by the
透明樹脂層15を上記のような形状とすることにより、透明樹脂層15の平均厚みは金属細線13の最大厚みより薄く、かつ透明樹脂層15における中央部の厚みは外周部の厚みと比べて薄い形状となる。そして、このような形状を有する透明樹脂層15、および上述した形状を有する金属細線層14上に透明導電膜16を形成することは、均質で特性が良好な透明導電膜16が得られることのほか、次のような利点を有している。
By making the
まず、金属細線層14が透明樹脂層15にて完全に覆われておらず、金属細線13の最高部(頂点部)はむき出しの状態になっている。したがって、この上に成膜された透明導電膜16と金属細線層14とは直接接触することになるから、金属細線層13と透明導電膜15との間の電気的接続は良好な状態となり、その結果、フィルム全体にわたって電気抵抗の低い低抵抗透明導電性フィルム1を得ることができる。
First, the fine
次に、透明樹脂層15における成膜の容易性が挙げられる。
すなわち、透明樹脂層15の平均厚みは金属細線層14に比べて薄ければよく、その範囲は、透明導電膜16の特性が劣化しない範囲で任意に選択することができる。透明樹脂層15の厚みの範囲は、金属細線13や透明樹脂層15の形状にもよるが、例えば金属細線層14の厚みの1/40から2/3程度までの範囲で設定できる。
Next, easiness of film formation in the
That is, the average thickness of the
これに対し、従来から行われている透明導電性フィルムのように、金属細線層と透明樹脂層との厚さをほぼ同一とする必要がある場合には、透明樹脂層の膜厚を厳密に制御する必要がある。これは、透明樹脂層が薄い場合には、金属細線層と透明樹脂層との境界部で透明導電膜の成膜不良が発生し、一方透明樹脂層が厚い場合には、金属細線層が透明樹脂層で完全に覆われるために透明導電膜と金属細線層との間の電気的接続が不良となり、フィルムの導電性が低下してしまうからである。 On the other hand, when it is necessary to make the thickness of the thin metal wire layer and the transparent resin layer substantially the same as in the conventional transparent conductive film, the film thickness of the transparent resin layer is strictly set. Need to control. This is because when the transparent resin layer is thin, defective film formation of the transparent conductive film occurs at the boundary between the metal fine wire layer and the transparent resin layer, while when the transparent resin layer is thick, the metal fine wire layer is transparent. It is because the electrical connection between the transparent conductive film and the metal fine wire layer becomes poor because the resin layer is completely covered, and the conductivity of the film is lowered.
また、透明導電膜16が完全には平坦化ではなく緩やかな凹凸状となることで、導電部の表面積が増加することから、例えば本発明の低抵抗透明導電性フィルム1を色素増感型太陽電池の受光側電極として使用した場合、電流の取出し効率を向上させることができる。
さらには、透明樹脂層15が凹レンズ状となり、光を拡散するため、例えば本発明の低抵抗透明導電性フィルム1を色素増感型太陽電池の受光側電極として使用した場合、金属細線により遮光されている部分にも光が入るので、金属細線による透過率ダウンから生じる変換効率の低下の影響を低減することができる。
Further, since the surface area of the conductive portion is increased because the transparent
Furthermore, since the
[第2の実施形態]
図4は本発明の第2の実施形態の低抵抗透明導電性フィルム31を示す部分拡大断面図、図5は同低抵抗透明導電性フィルム31を示す部分拡大平面図である。
この低抵抗透明導電性フィルム31は、柔軟性を有する透明基材11と、この透明基材11の表面に設けられたプライマー層(下地層)12と、プライマー層12上に金属細線35を網目状に設けることにより形成された金属細線層34と、この金属細線層34の網目内及びその周縁部を覆うように設けられた透明樹脂層15と、これら金属細線層34及び透明樹脂層15を覆うように設けられた透明導電膜16とを備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing a low resistance transparent
The low-resistance transparent
この金属細線35の断面形状は、図3(a)に示すように、略半楕円形状あるいは凸レンズ状のような、孤を描く凸状構造を有する曲線もしくは直線により形成されている。このような断面形状は、金属細線35を印刷法とメッキ法を併用して形成することにより可能である。
また、透明樹脂層15の断面形状も、図3(a)に示すように、透明樹脂層15の端部近傍の厚さを徐々に厚くするとともに、透明樹脂層15が金属細線35に乗り上げるような形態を取りることで順テーパー形状部21を形成させることにより、透明樹脂層表面の傾斜を徐々に増していくことで、透明樹脂層表面と金属細線表面とがなだらかに接するようになっている。
この金属細線35の断面形状の具体例については、図3に示す第1の実施形態の金属細線13の断面形状と同様であるから、ここでは、説明を省略する。
As shown in FIG. 3A, the cross-sectional shape of the
In addition, as shown in FIG. 3A, the cross-sectional shape of the
A specific example of the cross-sectional shape of the
透明基材11は、可視光線に対して透明性を有しかつ柔軟性を有する樹脂フィルムが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、オレフィン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂等が挙げられる。特に、ポリエステル樹脂は、透明性に優れるとともに安価であるから、好適に用いることができる。
The
プライマー層12は、金属細線層13及び透明樹脂層14のパターン精度を向上させるために設けられた下地層であり、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物あるいはシリカ等の無機酸化物と、有機高分子とを含む層である。このプライマー層12の材質は、透明基材11、金属細線層13及び透明樹脂層14の材質を勘案して適宜設定することが可能である。
The
金属細線35は、印刷法により網目状パターンに形成された薄膜状の触媒インク層(触媒性を有する網目状の層)32と、無電解メッキ法あるいは電気メッキ法により触媒インク層32を覆うように積層して形成され、触媒インク層32の網目状パターンと同一形状の網目状パターンを有する金属層33とにより構成されている。
The
触媒インク層32は、貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子と、有機高分子とを含む複合材料により構成されている。この触媒インク層32では、貴金属微粒子を酸化物微粒子に担持させることにより、この貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子と有機高分子とを含むインク材料がチクソトロピー性を有するようになり、その結果、このインク材料は、各種印刷に適するレオロジー特性を有することとなり、寸法安定性に優れた印刷パターンが得られる。
この貴金属微粒子としては、パラジウム、白金、金、銀等の微粒子が挙げられる。これらの貴金属微粒子は2種類以上を混合して用いても良い。
また、酸化物微粒子としては、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物微粒子が挙げられる。これらの金属酸化物微粒子は2種類以上を混合して用いても良い。
The
Examples of the noble metal fine particles include fine particles of palladium, platinum, gold, silver and the like. Two or more kinds of these noble metal fine particles may be mixed and used.
Examples of the oxide fine particles include metal oxide fine particles such as alumina, zinc oxide, zirconia, and titania. Two or more kinds of these metal oxide fine particles may be mixed and used.
この貴金属微粒子(N)と酸化物微粒子(M)の比率(N/M)は、 質量比で0.5/99.5〜5/95が好ましく、より好ましくは1/99〜2/98である。ここで、貴金属微粒子の比率が上記の範囲よりも低いと、無電解メッキの触媒として機能しなくなるからであり、一方、上記の範囲よりも高いと、無電解メッキの触媒としての機能が飽和するとともに、必要以上に高価な貴金属を使用することとなり、製造コストを上昇させる要因となるからである。 The ratio (N / M) of the noble metal fine particles (N) to the oxide fine particles (M) is preferably 0.5 / 99.5 to 5/95 by mass ratio, more preferably 1/99 to 2/98. is there. Here, when the ratio of the noble metal fine particles is lower than the above range, it does not function as a catalyst for electroless plating. On the other hand, when the ratio is higher than the above range, the function as a catalyst for electroless plating is saturated. At the same time, a precious metal that is more expensive than necessary is used, which increases the manufacturing cost.
有機高分子としては、パターン再現性等の印刷適正があり、金属層22の形成に用いられるメッキ液に対して耐性を有する樹脂であればよく、セルロース誘導体、ロジンエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は2種類以上混合して用いても良い。 The organic polymer may be any resin that has printing suitability such as pattern reproducibility and is resistant to the plating solution used to form the metal layer 22, and is a cellulose derivative, rosin ester resin, acrylic resin, polyvinyl Examples include butyral resin and polyurethane resin. Two or more of these resins may be mixed and used.
また、貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子(NM)と、有機高分子(R)との比率(NM /R)は、質量比で40/60〜80/20が好ましく、より好ましくは60/40〜70/30である。
ここで、貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子(NM)の比率が上記の範囲よりも低いと、貴金属微粒子が有機高分子でほとんど覆われてしまい、無電解メッキの触媒として機能しなくなるからであり、一方、上記の範囲よりも高いと、印刷性が悪くなり、かつ有機高分子による印刷膜の硬化が不足することとなり、その結果、プライマー層12を設けた透明基材11との密着性が得られなくなるからである。
Further, the ratio (NM / R) of the oxide fine particles (NM) supporting the noble metal fine particles to the organic polymer (R) is preferably 40/60 to 80/20, more preferably 60 / 40-70 / 30.
Here, if the ratio of the oxide fine particles (NM) supporting the noble metal fine particles is lower than the above range, the noble metal fine particles are almost covered with the organic polymer and cannot function as a catalyst for electroless plating. On the other hand, if it is higher than the above range, the printability is deteriorated and the curing of the printed film by the organic polymer is insufficient, and as a result, the adhesion to the
この触媒インク層32は、用途に応じて細線パターンを着色させる必要が生じた場合、顔料を含有させることが好ましい。例えば、金属細線層34を黒色に着色して透明導電性フィルム31のコントラストを向上させる場合には、カーボンブラック等の黒色顔料が好適である。また、例えば、色素増感型太陽電池等の用途にて、その意匠性のために金属細線層34を視認し難くする必要がある場合には、色素増感型太陽電池に用いられる色素と同系色の顔料を触媒インク層32に含有させても良い。
The
この触媒インク層32の厚みは、例えば、0.3μm〜3.0μmが好ましく、より好ましくは0.8μm〜1.5μmである。
ここで、触媒インク層32の厚みが0.3μm未満であると、無電解メッキでの金属析出量が減少し、その結果、充分に抵抗値の低い金属層33が得られず、好ましくない。
The thickness of the
Here, when the thickness of the
一方、触媒インク層32の厚みが3.0μm を超えると、触媒インク層32上に金属層33を形成した際に、プライマー層12上の網目状の金属細線層34が形成されている部分と、この金属細線層34の間に形成された開口部17、すなわちプライマー層12が露出している部分との段差(凹凸)が大きくなり、後の工程である透明樹脂層15の形成や透明導電膜16の均一な成膜が難しくなるので好ましくない。また、触媒インク層32が厚くなりすぎると、プライマー層12と金属細線層34との密着性が低下する虞が生じる。すなわち、触媒インク層32は、通常、導電性を有さないので、充分に抵抗値の低い金属層33が得られるのであれば、薄い方が好ましい。
On the other hand, when the thickness of the
金属層33は、透明導電性フィルム31に充分な導電性を付与するためのもので、1層以上の金属層により構成されている。
この金属層33のうち触媒インク層32と接する部分は、無電解メッキ法により網目状パターンの触媒インク層32を覆うように金属を析出させて形成される。この触媒インク層と接する部分を構成する金属としては、無電解メッキにより析出できる金属または合金であれば使用することができ、例えば、ニッケル、コバルト、銅、銀、金、白金、あるいはこれらの金属の合金等が挙げられる。これらの中で、銅は、電気伝導性に優れかつ安価であるから、好適に用いられる。
The
A portion of the
ここで、透明導電性フィルム31に、より高い導電性が要求される場合には、無電解メッキ法により金属を析出させた後、電気メッキ法によりさらに金属を積層させても良い。この場合、積層する金属としては、電気メッキにより析出できる金属または合金であれば使用することができるが、電気伝導性およびコストの面から銅が好適である。
Here, when higher conductivity is required for the transparent
金属層33を構成する金属として銅のように酸化され易く耐食性に劣る金属を使用した場合、この金属層上に、さらにもう一層、耐食性の高い金属を積層することが好ましい。このような耐食性の高い金属としては、ニッケル、コバルト、クロム、亜鉛、スズ、タングステン、白金、金、あるいはこれらの金属の合金等が挙げられる。このような耐食性の高い金属は、例えば、電気メッキ、無電解メッキ、置換メッキ、または化成処理により金属層を形成することが可能である。また、耐食性の高い金属を被覆する替わりに、導電性カーボンブラックを電着樹脂中に分散させた塗料、あるいは導電性高分子を溶解または分散した塗料を用いて、金属層33の表面に電着塗装することによっても耐食性を向上させることができる。このとき、金属細線層34と透明導電膜16との導電性を阻害しないためには、電着塗装で形成される塗膜の膜厚は2μm以下であることが好ましい。
When a metal that is easily oxidized and inferior in corrosion resistance, such as copper, is used as the metal constituting the
金属層33の膜厚は1.0μm〜6.0μmであることが好ましい。この金属層33の膜厚を上記の範囲に限定した理由は、膜厚が1.0μm未満であると、充分な低抵抗が得られず、一方、6.0μmを超えると、プライマー層12上の網目状の金属細線層14が形成されている部分と、開口部17、すなわちプライマー層12が露出している部分との段差(凹凸)が大きくなり、後の工程である透明樹脂層15の形成や透明導電膜16の均一な成膜が難しくなるので好ましくない。
The film thickness of the
この金属細線層34の線幅(L)は5〜100μm、線間隔(P)は100〜5000μmであることが好ましい。ここで、線幅(L)が5μm以下では、充分な導電性を得ることが難しく、また、100μmを超えると、金属細線層34が視認し易くなるので好ましくない。また、線間隔(P)は、100μm未満では光透過率が低下し、また、5000μmを超えると、充分な導電性を得ることが難しくなるので好ましくない。
The thin
この金属細線35の断面形状における線幅(底面の幅:L)と最高部の高さ(T)との比(T/L)は、下記の式(1)
0.05≦T/L≦0.5 ……(1)
を満たすことが好ましい。
ここで、線幅(L)と最高部の高さ(T)との比(T/L)が上記の範囲よりも大きい場合には、プライマー層12上の金属細線35が形成されている部分と開口部17との段差(凹凸)が急激に変化することとなり、その結果、金属細線35の断面形状にシャープなエッジが存在しない場合であっても、金属細線35上に形成される透明導電膜16の膜厚の不均一やクラック、ピンホールの発生等の製膜不良が生じる。
一方、線幅(L)と最高部の高さ(T)との比(T/L)が上記の範囲よりも小さい場合には、充分に抵抗値の低い透明導電性フィルムを得ることが難しくなるので好ましくない。
The ratio (T / L) between the line width (bottom width: L) and the maximum height (T) in the cross-sectional shape of the
0.05 ≦ T / L ≦ 0.5 (1)
It is preferable to satisfy.
Here, when the ratio (T / L) between the line width (L) and the height (T) of the highest portion is larger than the above range, the portion where the
On the other hand, when the ratio (T / L) between the line width (L) and the highest part height (T) is smaller than the above range, it is difficult to obtain a transparent conductive film having a sufficiently low resistance value. This is not preferable.
このように、金属細線層34を構成する金属細線35の断面形状における線幅(L)と最高部の高さ(T)との比(T/L)が上記の式(1)を満たすのであれば、透明導電膜16の膜厚の不均一やクラック、ピンホールの発生等の製膜不良を防止することが可能であり、均質な透明導電膜16を金属細線層34および開口部17上に形成することが可能である。
なお、この金属細線35の線幅(L)と最高部の高さ(T)との比(T/L)は、後述する本実施形態の製造方法に用いられる印刷用の製版の設計、触媒インクをプライマー層12へ転写させる条件、メッキによって析出させる金属層22の厚み等で、調整することが可能である。
As described above, the ratio (T / L) between the line width (L) and the height (T) of the highest portion in the cross-sectional shape of the
The ratio (T / L) between the line width (L) of the
この透明樹脂層15は、金属細線層34の網目内、すなわち開口部17内及び開口部17の周縁部を覆うように金属細線35上に重なる形で設けられており、その端部19は、金属細線35の断面方向の厚みが減少する形状を有する部分に接している。さらに、開口部17端部に位置する透明樹脂層15の厚みを徐々に厚くするとともに、透明樹脂層15が金属細線35に乗り上げるような形態を取ることで順テーパー形状部21を形成している。
The
このように、金属細線層34の網目内、すなわち開口部17内及び開口部17の周縁部を覆うように透明樹脂層15を設けることで、金属細線層34と開口部17との間における凹凸の変化が緩やかなものとなり、したがって、金属細線層34および透明樹脂層15上に透明導電膜16を製膜した場合に、膜厚のバラツキが小さく、クラック、ピンホール等の欠陥の無い均質な透明導電膜15を形成することができる。
As described above, by providing the
また、金属細線層34は透明樹脂層15にて完全に覆われていないので、金属細線層34の最高部は透明導電膜16に直接接触することとなり、したがって、金属細線層34と透明導電膜16との間の電気的接続が良好な状態となり、その結果、電気抵抗の低い透明導電性フィルム31が得られる。
Further, since the fine
この透明樹脂層15は、透明樹脂と有機溶媒とを含む透明樹脂層形成用塗料を、開口部17内及び開口部17の周縁部を覆うように塗工し、乾燥した後、必要に応じて硬化することにより形成される。
この開口部17内及び開口部17の周縁部のみに透明樹脂層15を設けるには、透明樹脂層形成用塗料の液物性と、塗工の際の膜厚であるウエット膜厚(乾燥前の塗膜の膜厚)を適当な範囲に調整することで可能である。
The
In order to provide the
この透明樹脂形成用塗料の液物性は、特に限定されるものではないが、おおよその目安として、表面張力は35N/m以下であることが好ましく、粘度は500mPa・s以下であることが好ましい。
表面張力と粘度を上記の範囲となるように設計すれば、この透明樹脂形成用塗料を金属細線層34が形成された透明基材11上に塗工した際、あるいは塗工および乾燥中の段階で、塗料の厚みが金属細線層34の最高部の高さ(T)よりも薄くなった時点において、金属細線層34の最高部(頂面)付近に塗布された塗料が、この最高部(頂面)から開口部17へ向かって流れ、開口部17内及び開口部17の周縁部のみに透明樹脂層15が形成される。
The liquid properties of the transparent resin-forming coating material are not particularly limited, but as a rough guide, the surface tension is preferably 35 N / m or less, and the viscosity is preferably 500 mPa · s or less.
If the surface tension and viscosity are designed to be within the above ranges, the transparent resin-forming coating material is applied onto the
この透明樹脂層形成用塗料には、沸点が120℃以上の有機溶媒が少なくとも1種類以上含まれていることが好ましい。この沸点が120℃以上の有機溶媒を全く含まない場合には、乾燥工程における塗料中の有機溶媒の蒸発速度が速くなり、塗料が金属細線層34の最高部(頂面)から開口部17へ移動する前に乾燥してしまい、金属細線層34の最高部(頂面)近傍に塗料が残留する虞があるからである。
The transparent resin layer-forming coating material preferably contains at least one organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher. When the organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher is not included at all, the evaporation rate of the organic solvent in the paint in the drying process increases, and the paint moves from the highest portion (top surface) of the fine
また、この透明樹脂層形成用塗料を塗工する際に、ウェット膜厚が厚く、かつ塗料に含有される樹脂量の比率が高い場合には、乾燥硬化後の透明樹脂層15の厚みが金属細線層34よりも厚くなり、金属細線層34が透明樹脂層15により完全に被覆されてしまう虞がある。そこで、透明樹脂層形成用塗料に含有される透明樹脂の量を調整するとともに、ウェット膜厚を適宜、調整することで、透明樹脂層15の厚みを制御する必要がある。ウェット膜厚は、特に限定されるものではないが、金属細線35の最大厚みの0.5倍以上かつ5倍以下であることが好ましく、例えば、塗料中の透明樹脂の含有量が10質量%の場合には5〜40μmであることが好ましい。
In addition, when the transparent resin layer forming coating material is applied, if the wet film thickness is large and the ratio of the amount of resin contained in the coating material is high, the thickness of the
この透明樹脂層15を構成する樹脂としては、透明な樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリシロキサン樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリルモノマー、メタクリルモノマー、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂等の紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
なお、透明樹脂の原料モノマーが液状であり、かつ上記に示した透明樹脂形成用塗料の条件に当該原料モノマーが適合していれば、透明樹脂の原料モノマー自体を透明樹脂形成用塗料として用いることも可能である。
The resin constituting the
In addition, if the raw material monomer of the transparent resin is in a liquid state and the raw material monomer conforms to the conditions of the transparent resin forming paint shown above, the transparent resin raw material monomer itself should be used as the transparent resin forming paint. Is also possible.
この透明樹脂層15には、必要に応じて、無機酸化物微粒子、ケイ素のアルコキシド、金属アルコキシドの加水分解物等を含有させても良い。
無機酸化物微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコニア、チタニア等が挙げられる。
ケイ素のアルコキシドまたは金属アルコキシドの加水分解物としては、ビニル基、エポキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、イソシアネート基の群から選択される1種または2種以上の有機官能基を有するものが挙げられる。
無機酸化物微粒子や、ケイ素のアルコキシドや、金属アルコキシドの加水分解物を含有することにより、透明樹脂層15上に積層される透明導電膜16との密着性が向上し、透明樹脂層15と透明導電膜16との屈折率差により生じる外光の反射を低減することができる。
The
Examples of the inorganic oxide fine particles include silica, alumina, zinc oxide, zirconia, titania and the like.
Examples of the hydrolyzate of silicon alkoxide or metal alkoxide include those having one or more organic functional groups selected from the group of vinyl group, epoxy group, acryloxy group, methacryloxy group, and isocyanate group.
By containing inorganic oxide fine particles, silicon alkoxide, or metal alkoxide hydrolyzate, the adhesion with the transparent
透明導電膜16は、金属細線層34及び透明樹脂層15全体を覆うように設けられたものである。
この透明導電膜16を構成する物質としては、透明基材11を構成する樹脂フィルムの耐熱温度よりも低温にて成膜が可能な透明導電材料であれば良く、例えば、スズドープ酸化インジウム(Indium Tin Oxide:ITO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(Aluminium Zinc Oxide:AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(gallium Zinc Oxide:GZO)、インジウム−亜鉛複合酸化物(Indium-Zinc composite Oxide:IZO)等の金属酸化物、ポリチオフェン類、ポリピロール類、ポリアニリン類等の導電性高分子が挙げられる。特にITOは、透明性と導電性に優れているので好適である。
The transparent
The material constituting the transparent
透明導電膜16の厚みは、透明導電材料の種類や仕様により変わり、特に限定されるものではないが、例えば、ITOを用いる場合には、10〜250nmであることが好ましく、より好ましくは30〜150nmである。
ここで、厚みが250nmを超える場合には、光透過率が著しく低下する上に、透明基材を屈曲させた際にクラックが発生し易くなる。一方、厚みが10nmを下回ると、開口部17に充分に導電性を付与することが難しくなり、太陽電池や有機EL素子の電極として使用した場合に不都合が生じる。
The thickness of the transparent
Here, when the thickness exceeds 250 nm, the light transmittance is remarkably lowered, and cracks are easily generated when the transparent substrate is bent. On the other hand, when the thickness is less than 10 nm, it is difficult to sufficiently impart conductivity to the
次に、本実施形態の低抵抗透明導電性フィルムの製造方法について説明する。
ここでは、柔軟性を有する透明基材11上に触媒インク層32を形成する際に、触媒インク層32の印刷パターンの精度を向上させるために、触媒インク層32の下地層としてプライマー層12を設けることが好ましい。
Next, the manufacturing method of the low resistance transparent conductive film of this embodiment is demonstrated.
Here, when the
「プライマー層の形成」
プライマー層形成用塗料を透明基材11上に、グラビア印刷法、バーコート法、オフセット印刷法等により塗工し、その後、乾燥させることにより、プライマー層12を形成する。
プライマー層形成用塗料としては、酸化物微粒子と、有機高分子と、有機溶媒を含む塗料が好適に用いられる。
酸化物微粒子としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物、あるいはシリカ等の無機酸化物が挙げられ、これら2種以上を混合して用いてもよい。
"Formation of primer layer"
The
As the primer layer forming coating, a coating containing oxide fine particles, an organic polymer, and an organic solvent is preferably used.
Examples of the oxide fine particles include metal oxides such as alumina, titania and zirconia, and inorganic oxides such as silica. These two or more may be used in combination.
有機高分子としては、金属層33を形成する際のメッキ浴に対して耐性を有する樹脂、例えば、耐熱温度が120〜150℃で耐薬品性に優れた樹脂であれば使用することができる。このような樹脂としては、例えば、エチルセルロース、プロピルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ロジンエステル樹脂等が挙げられ、これら2種類以上を混合して用いてもよい。
As the organic polymer, any resin having resistance to a plating bath when the
このプライマー層形成用塗料における酸化物微粒子(M)と有機高分子(R)との比率(M/R)は、質量比で90/10〜10/90が好ましく、より好ましくは60/40〜40/60である。
酸化物微粒子の比率が上記の範囲より高いと、形成されたプライマー層12の透明基材11との密着強度が弱くなり、得られた透明導電性フィルム1自体の光透過率が低下し、ヘーズが高くなるからであり、一方、比率が上記の範囲より低いと、印刷法により触媒インク層32を形成する際の受容層としての効果が小さく、印刷した触媒インク層32のパターン再現性が悪くなる虞があるからである。
The ratio (M / R) of the oxide fine particles (M) to the organic polymer (R) in the primer layer forming coating is preferably 90/10 to 10/90, more preferably 60/40 to 40/60.
When the ratio of the oxide fine particles is higher than the above range, the adhesion strength of the formed
有機溶媒としては、酸化物微粒子を分散させることがき、しかも有機高分子を溶解することができるものであればよく、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサノン等の環状脂肪族炭化水素、メチルエチルケトン等のケトン類、2−プロパノール等のアルコール類が好適に用いられ、これら2種類以上を混合して用いてもよい。
この有機溶媒に、酸化物微粒子の分散性を向上させることを目的として、リン酸エステル等の分散剤を添加しても良い。
The organic solvent is not particularly limited as long as it can disperse fine oxide particles and can dissolve the organic polymer. For example, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, and cyclic aliphatic hydrocarbons such as cyclohexanone. , Ketones such as methyl ethyl ketone, and alcohols such as 2-propanol are preferably used, and a mixture of two or more of these may be used.
A dispersant such as a phosphate ester may be added to the organic solvent for the purpose of improving the dispersibility of the oxide fine particles.
得られたプライマー層12の厚みは、0.5〜5.0μmが好ましく、より好ましくは1.0〜3.0μmである。ここで、プライマー層12の厚みが上記の範囲より薄いと、印刷法により触媒インク層32を形成する際の受容層としての効果が小さくなるからであり、一方、厚みが上記の範囲より厚いと、光透過率、ヘーズ等の光学特性に悪影響を及ぼす虞があるからである。
The thickness of the obtained
「触媒インク層の形成」
透明基材11のプライマー層12上に、印刷法により触媒インクを所定のパターンにて塗布し、その後乾燥させることにより、触媒インク層32を形成する。
この触媒インクとしては、貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子と、有機高分子と、有機溶媒とを含むインクが好適に用いられる。
この貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子は、印刷に適する触媒インクのチクソトロピー性、及び良好な印刷形状が得られる効果とともに、貴金属微粒子を酸化物微粒子へ担持させることで貴金属の触媒活性を増強させる効果が得られる。
"Catalyst ink layer formation"
The
As this catalyst ink, an ink containing oxide fine particles carrying noble metal fine particles, an organic polymer, and an organic solvent is preferably used.
The oxide fine particles supporting the noble metal fine particles enhance the catalytic activity of the noble metal by supporting the noble metal fine particles on the oxide fine particles, in addition to the thixotropy of the catalyst ink suitable for printing and the effect of obtaining a good printing shape. An effect is obtained.
貴金属微粒子としては、金、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム等の微粒子が挙げられる。これらの貴金属微粒子は2種類以上を混合して用いても良い。
この貴金属微粒子の含有率は、0.01質量%以上かつ1.5質量%以下が好ましく、より好ましくは0.10質量%以上かつ0.50質量%以下である。
ここで、貴金属微粒子の含有率が0.01質量%未満であると、無電解めっきの触媒として機能しないからであり、一方、1.5質量%を越えると、高価な貴金属を必要以上に使用することとなり、コストアップの原因となるからである。
Examples of the noble metal fine particles include fine particles of gold, platinum, palladium, ruthenium, rhodium, iridium, osmium and the like. Two or more kinds of these noble metal fine particles may be mixed and used.
The content of the noble metal fine particles is preferably 0.01% by mass or more and 1.5% by mass or less, more preferably 0.10% by mass or more and 0.50% by mass or less.
Here, if the content of the noble metal fine particles is less than 0.01% by mass, it does not function as a catalyst for electroless plating. On the other hand, if the content exceeds 1.5% by mass, an expensive noble metal is used more than necessary. This is a cause of cost increase.
この貴金属微粒子を担持させる酸化物微粒子としては、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物微粒子が挙げられる。これらの金属酸化物微粒子は2種類以上を混合して用いても良い。
この酸化物微粒子の含有率は、3.0質量%以上かつ27.0質量%以下が好ましく、より好ましくは13.0質量%以上かつ20.0質量%以下である。
ここで、酸化物微粒子の含有率が3.0質量%未満であると、触媒インクの粘度が低くかつチクソトロピー性を失うことで、印刷して得られる触媒インク層に垂れ、滲みが生じ、印刷精度が低下するからであり、一方、27.0質量%を越えると、触媒インクの粘度が高くなるために流動性が低下し、転写不良、開口部へのインクの付着が生じることとなり、その結果、印刷パターンの再現性が低下してしまうからである。
Examples of the oxide fine particles supporting the noble metal fine particles include metal oxide fine particles such as alumina, zinc oxide, zirconia, and titania. Two or more kinds of these metal oxide fine particles may be mixed and used.
The content of the oxide fine particles is preferably 3.0% by mass or more and 27.0% by mass or less, more preferably 13.0% by mass or more and 20.0% by mass or less.
Here, when the content of the oxide fine particles is less than 3.0% by mass, the viscosity of the catalyst ink is low and the thixotropy is lost. On the other hand, if it exceeds 27.0% by mass, the viscosity of the catalyst ink is increased, so that the fluidity is lowered, resulting in poor transfer and adhesion of ink to the opening. As a result, the reproducibility of the print pattern is lowered.
この貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子における貴金属微粒子(N)と酸化物微粒子(M)との比率(N/M)は、質量比で0.5/99.5〜5/95が好ましく、より好ましくは1/99〜2/98である。
ここで、貴金属微粒子の比率が上記の範囲よりも低いと、無電解メッキの触媒として機能しないからであり、一方、上記の範囲よりも高いと、無電解メッキの触媒としての機能が飽和するとともに、必要以上に高価な貴金属を使用することとなり、コストアップの原因となるからである。
The ratio (N / M) of the noble metal fine particles (N) to the oxide fine particles (M) in the oxide fine particles supporting the noble metal fine particles is preferably 0.5 / 99.5 to 5/95 by mass ratio, More preferably, it is 1/99 to 2/98.
Here, if the ratio of the noble metal fine particles is lower than the above range, it does not function as a catalyst for electroless plating. On the other hand, if it is higher than the above range, the function as a catalyst for electroless plating is saturated. This is because a precious metal that is more expensive than necessary is used, which causes an increase in cost.
有機高分子としては、パターン再現性等の印刷適正があり、金属層33の形成に用いられるメッキ液に対して耐性を有する樹脂であればよく、エチルセルロース、ロジンエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は2種類以上を混合して用いても良い。中でも、エチルセルロースは、グラビア印刷等の印刷方法において適正なレオロジー特性が得られるので、好適である。
The organic polymer may be any resin that has printing suitability such as pattern reproducibility and is resistant to the plating solution used to form the
この有機高分子の含有率は、1.0質量%以上かつ15.0質量%以下が好ましく、より好ましくは6.0質量%以上かつ10.0質量%以下である。
ここで、有機高分子の含有率が1.0質量%未満であると、インクの粘度が低くなり過ぎてしまい、印刷に適しなくなるからであり、一方、15.0質量%を越えると、インクの粘度が高くなり過ぎてしまい、印刷に適しなくなるからである。
The content of the organic polymer is preferably 1.0% by mass or more and 15.0% by mass or less, more preferably 6.0% by mass or more and 10.0% by mass or less.
Here, when the content of the organic polymer is less than 1.0% by mass, the viscosity of the ink becomes too low and is not suitable for printing. On the other hand, when the content exceeds 15.0% by mass, the ink This is because the viscosity of the ink becomes too high and is not suitable for printing.
この貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子(NM)と、有機高分子(R)との比率(NM/R)は、質量比で40/60〜80/20が好ましく、より好ましくは60/40〜70/30である。
ここで、貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子の比率が上記の範囲よりも低いと、含まれている貴金属微粒子が高分子樹脂でほとんど覆われてしまい、無電解メッキの触媒として機能しなくなるからであり、一方、比率が上記の範囲よりも高いと、印刷性が悪くなり、かつ高分子樹脂による印刷膜の硬化が不足し、プライマー層12が形成された透明基材11との密着性が得られなくなるからである。
The ratio (NM / R) of the oxide fine particles (NM) supporting the noble metal fine particles to the organic polymer (R) is preferably 40/60 to 80/20, more preferably 60/40. ~ 70/30.
Here, if the ratio of the oxide fine particles supporting the noble metal fine particles is lower than the above range, the contained noble metal fine particles are almost covered with the polymer resin, so that it does not function as a catalyst for electroless plating. On the other hand, if the ratio is higher than the above range, the printability deteriorates, and the printed film is not sufficiently cured by the polymer resin, and the adhesion to the
有機溶媒としては、貴金属微粒子を担持させた酸化物微粒子を分散させることができ、しかも有機高分子を溶解することができるものであればよく、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチル、シクロヘキサノン、エチレングリコール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、α−テルピネオール、イソホロン、N−メチルピロリドン等が挙げられ、これら2種類以上を混合して用いてもよい。 The organic solvent is not particularly limited as long as it can disperse oxide fine particles carrying precious metal fine particles and can dissolve organic polymers. For example, toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, butyl acetate, Examples include cyclohexanone, ethylene glycol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, α-terpineol, isophorone, N-methylpyrrolidone, and the like.
この触媒インクの粘度は、1〜500Pa・sが好ましく、より好ましくは50〜200Pa・sである。
ここで、触媒インクの粘度が1Pa・s未満であると、インクのチクソトロピー性が無くなり、糸引き等の不具合が生じて良好な印刷形状が得られなくなるからであり、一方、500Pa・sを越えると、印刷の際に均一にインクを供給することができず、印刷ムラが生じるからである。
The viscosity of the catalyst ink is preferably 1 to 500 Pa · s, more preferably 50 to 200 Pa · s.
Here, when the viscosity of the catalyst ink is less than 1 Pa · s, the thixotropy of the ink is lost, and defects such as stringing occur and a good printed shape cannot be obtained. On the other hand, it exceeds 500 Pa · s. This is because the ink cannot be supplied uniformly during printing and printing unevenness occurs.
なお、金属細線層において、パターンの着色、コントラストの向上、反射の低減等が必要となる場合には、触媒インクにカーボンブラック等の各種顔料を添加してもよい。
顔料の含有率は、パターンを着色するに必要な量を添加すれば良く、特に限定されるものではないが、5.0質量%以下に留めておくことが好ましい。顔料の含有率が5.0質量%を越えると、顔料の吸油量によってインクを各種印刷に適正な粘度に調整することが難しくなり、印刷性に悪影響を及ぼす虞があるからである。
In the fine metal wire layer, when it is necessary to color a pattern, improve contrast, reduce reflection, etc., various pigments such as carbon black may be added to the catalyst ink.
The content of the pigment is not particularly limited as long as an amount necessary for coloring the pattern is added, but it is preferably kept at 5.0% by mass or less. This is because if the pigment content exceeds 5.0% by mass, it becomes difficult to adjust the viscosity of the ink to be appropriate for various printings depending on the oil absorption amount of the pigment, which may adversely affect the printability.
透明基材11のプライマー層12上への触媒インク層32の形成は、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等種々の印刷法を用いて行うことができる。これらの内、グラビア印刷法は、ロールツーロール方式で連続的に細線パターンを形成することができ、大面積での製造が容易で、生産性に優れることから好適な方法である。
グラビア印刷法では、網目状のパターンが形成された製版に触媒インクを供給し、次いで、この製版上の触媒インクを透明基材11のプライマー層12上に転写し、次いで、転写した触媒インクを乾燥機等を用いて乾燥することにより、所定のパターンの触媒インク層32を形成することができる。
このときの乾燥温度は、透明基材11の耐熱性を考慮して150℃以下で行うことが好ましい。
Formation of the
In the gravure printing method, the catalyst ink is supplied to the plate-making on which the network pattern is formed, and then the catalyst ink on the plate-making is transferred onto the
The drying temperature at this time is preferably 150 ° C. or less in consideration of the heat resistance of the
以上により、透明基材11のプライマー層12上に、所定のパターンの触媒インク層32を形成することができる。
なお、触媒インク層32の印刷パターンの精度がさほど要求されない場合には、透明基材11上に直接、触媒インク層32を形成してもよい。
As described above, the
In addition, when the accuracy of the print pattern of the
「金属層の形成」
所定のパターンの触媒インク層32が形成された透明基材11を無電解メッキ浴中に浸漬し、触媒インク層32上に金属を析出させることにより、金属層33を形成する。
この金属層33を、さらに低抵抗とする必要がある場合には、この金属層33を形成した後、電気メッキ法により、銅、ニッケル等からなる金属を金属層33上に析出させることにより、2層構造あるいは3層以上の多層構造の金属層としても良い。
"Formation of metal layer"
The
When it is necessary to further reduce the resistance of the
また、この金属層33の耐食性を向上させるために、ニッケル等の耐食性の良い金属で金属層33を被覆することとしても良い。耐食性の良い金属を被覆する方法としては、電気メッキ、無電解メッキ、化成処理等が挙げられ、例えば、ニッケルの電気メッキ、ニッケル−タングステン合金の電気メッキ、白金の置換メッキ、クロメート(クロム酸)処理等が挙げられる。
また、耐食性を向上させるための金属を被覆する代わりに、導電性カーボンブラックを電着樹脂中に分散させた塗料や導電性高分子を溶解または分散させた塗料を用いて金属層33の表面に電着塗装することによっても、耐食性を向上させることができる。
以上により、透明基材11のプライマー層12上に、触媒インク層32及び金属層33からなる網目状の金属細線層34を形成することができる。
In order to improve the corrosion resistance of the
Further, instead of coating the metal for improving the corrosion resistance, the surface of the
As described above, the network-like fine
「透明樹脂層の形成」
金属細線層34の網目内及びその周縁部、すなわち開口部17及びその周縁部を覆うように透明樹脂層形成用塗料を塗工し、その後、乾燥または硬化させることにより、透明樹脂層15を形成する。
この透明樹脂層形成用塗料としては、透明樹脂と、透明樹脂を溶解する有機溶媒とを含有する塗料が好適に用いられる。
"Formation of transparent resin layer"
The
As the transparent resin layer-forming coating material, a coating material containing a transparent resin and an organic solvent that dissolves the transparent resin is preferably used.
透明樹脂としては、可視光線に対して透明な樹脂であれば特に限定されるものではないが、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリシロキサン樹脂等の熱硬化性樹脂、アクリルモノマー、メタクリルモノマー、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂等の紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。 The transparent resin is not particularly limited as long as it is transparent to visible light. For example, acrylic resins, polyester resins, polyurethane resins, cellulose derivatives and other thermoplastic resins, phenol resins, urea resins, Examples thereof include thermosetting resins such as melamine resins, polyurethane resins, epoxy resins, and polysiloxane resins, and ultraviolet curable resins such as acrylic monomers, methacrylic monomers, urethane acrylate resins, polyester acrylate resins, and epoxy acrylate resins.
これらの透明樹脂の中でも、特に、アクリレート系樹脂等の紫外線硬化性樹脂を使用すれば、短時間で硬化させることができ、生産性に優れるとともに、形成される透明樹脂層の機械的強度も高くすることができるので好ましい。 Among these transparent resins, in particular, if an ultraviolet curable resin such as an acrylate resin is used, it can be cured in a short time, and it is excellent in productivity and the mechanical strength of the formed transparent resin layer is also high. This is preferable.
この透明樹脂の、透明樹脂層形成用塗料中における含有率は、特に限定されるものではないが、1.0質量%以上かつ90.0質量%以下が好ましく、より好ましくは5.0質量%以上かつ50.0質量%以下である。
ここで、透明樹脂の含有率が1.0質量%未満であると、金属細線層34と開口部17との段差(凹凸)を低減させるには多量の塗料が必要となり、塗工の際の膜厚であるウエット膜厚(乾燥前の塗膜の膜厚)を厚くする必要があるが、この場合、塗膜中の揮発成分が多いことから、乾燥の際にムラが生じ、均質な膜体が得られなくなる虞がある。一方、透明樹脂の含有率が90.0質量%を越えると、塗工条件により、金属細線層34の開口部16のみに透明樹脂層を形成するように膜厚を調整することが難しく、場合によっては金属細線層34が完全に透明樹脂に覆われてしまい、その結果、金属細線層34と透明導電膜15との間の電気的接続がとれず、絶縁状態となってしまう虞がある。
The content of the transparent resin in the coating for forming a transparent resin layer is not particularly limited, but is preferably 1.0% by mass or more and 90.0% by mass or less, more preferably 5.0% by mass. It is above and 50.0 mass% or less.
Here, if the content of the transparent resin is less than 1.0% by mass, a large amount of paint is required to reduce the level difference (unevenness) between the fine
有機溶媒としては、透明樹脂を溶解するものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、トルエン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサノン等の環状脂肪族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等の酢酸エステル類、エタノール、2−プロパノール等のアルコール類が好適に用いられる。これらの有機溶媒は2種類以上を混合して用いても良い。 The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the transparent resin, and examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as hexane, aromatic hydrocarbons such as toluene, and cyclic aliphatic carbonization such as cyclohexanone. Hydrogen, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, acetates such as ethyl acetate, and alcohols such as ethanol and 2-propanol are preferably used. Two or more kinds of these organic solvents may be mixed and used.
また、この透明樹脂層形成用塗料には、塗工の際に溶媒の急速な乾燥により金属細線層34の最高部近傍(頂部)に透明樹脂が残留することを防止するために、沸点が120℃以上の有機溶媒を少なくとも1種類以上、含有させることが好ましい。この沸点が120℃以上の有機溶媒としては、キシレン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン、酢酸ブチル、2−エトキシエタノール等が挙げられる。
The coating material for forming a transparent resin layer has a boiling point of 120 in order to prevent the transparent resin from remaining in the vicinity of the highest portion (top portion) of the fine
なお、この透明樹脂層形成用塗料には、必要に応じて、無機酸化物微粒子、ケイ素のアルコキシド、金属アルコキシドの加水分解物等を含有させても良い。
無機酸化物微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコニア、チタニア等が挙げられる。
ケイ素のアルコキシドまたは金属アルコキシドの加水分解物としては、ビニル基、エポキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、イソシアネート基の群から選択される1種または2種以上の有機官能基を有するものが挙げられる。
The transparent resin layer-forming coating material may contain inorganic oxide fine particles, silicon alkoxide, metal alkoxide hydrolyzate, and the like, if necessary.
Examples of the inorganic oxide fine particles include silica, alumina, zinc oxide, zirconia, titania and the like.
Examples of the hydrolyzate of silicon alkoxide or metal alkoxide include those having one or more organic functional groups selected from the group of vinyl group, epoxy group, acryloxy group, methacryloxy group, and isocyanate group.
透明樹脂層形成用塗料が、無機酸化物微粒子、ケイ素のアルコキシド、金属アルコキシドの加水分解物等を含有することにより、透明樹脂層15上に積層される透明導電膜16との密着性が向上し、透明樹脂層15と透明導電膜16との屈折率差により生じる外光の反射を低減することができる。
さらに、この透明樹脂層形成用塗料に無機酸化物微粒子等のフィラーを含有させる場合には、フィラーの分散をし易くするために、分散剤等を添加しても良い。
When the coating for forming the transparent resin layer contains inorganic oxide fine particles, silicon alkoxide, hydrolyzate of metal alkoxide, etc., the adhesion with the transparent
Furthermore, when the transparent resin layer-forming coating material contains a filler such as inorganic oxide fine particles, a dispersant or the like may be added to facilitate the dispersion of the filler.
この透明樹脂層形成用塗料の表面張力は、特に限定されるものではないが、35N/m以下であることが好ましく、25N/m以下であることがより好ましい。
ここで、透明樹脂層形成用塗料の表面張力が35N/mを超える場合には、金属細線層34との濡れ性が悪化し、金属細線層34の開口部17の周縁部、すなわち金属細線35の断面方向の厚みが減少する形状を有する部分から開口部17内にかけて、なだらかな順テーパー形状部21を有するように、透明樹脂層15を形成することが難しくなる。
The surface tension of the paint for forming a transparent resin layer is not particularly limited, but is preferably 35 N / m or less, and more preferably 25 N / m or less.
Here, when the surface tension of the coating for forming the transparent resin layer exceeds 35 N / m, the wettability with the fine
このように、金属細線35の断面方向の厚みが減少する形状を有する部分から開口部17内にかけての、なだらかな順テーパー形状部21が得られない場合、後述する透明導電膜16を積層した際に、成膜不良やクラックにより均質で良好な透明導電膜16が得られなくなる虞がある。したがって、透明樹脂層形成用塗料の表面張力が35N/mを超える場合には、金属細線層34との濡れ性を調整するために、必要に応じて、レベリング剤等の表面調整剤を適量、添加することが好ましい。
Thus, when the smooth forward taper shape
透明樹脂層形成用塗料の粘度は、特に限定されるものではないが、500mPa・s以下であることが好ましい。ここで、粘度が500mPa・sよりも高いと、金属細線層34が形成された透明基材11上に、透明樹脂層形成用塗料を塗工する際に膜厚のムラが発生し易くなり、外観上の不具合を生じる上、塗料の流動性が悪く、部分的に金属細線層34が透明樹脂層15により完全に被覆されてしまい、金属細線層34と透明導電膜16との間の良好な電気的接続がとれなくなる虞がある。
The viscosity of the coating material for forming the transparent resin layer is not particularly limited, but is preferably 500 mPa · s or less. Here, if the viscosity is higher than 500 mPa · s, unevenness of the film thickness is likely to occur when the transparent resin layer forming coating is applied on the
透明樹脂層形成用塗料を塗工する方法としては、グラビア印刷法、バーコート法、オフセット印刷法等により、この透明樹脂層形成用塗料を金属細線層34が形成された透明基材11上に塗工し、次いで、乾燥して溶媒を散逸させた後、必要に応じて、紫外線の照射、加熱処理(アニーリング)等を施し、塗膜の硬化を行う。
塗工する際のウェット膜厚(硬化前の塗膜の膜厚)は、透明樹脂層形成用塗料に含有される透明樹脂の量に依るので、特に限定されるものではないが、金属細線35の最大厚さの0.5倍以上かつ5倍以下であることが好ましく、例えば、塗料中の透明樹脂の含有率が10質量%の場合、ウェット膜厚は5〜40μmであることが好ましい。ウェット膜厚が上記の範囲になるように塗工を行うことで、開口部17の周縁部、すなわち金属細線35の断面方向の厚みが減少する形状を有する部分から開口部17内にかけて、なだらかな順テーパー形状部21を有する透明樹脂層15を形成することができるので好ましい。
As a method for applying the transparent resin layer-forming coating material, the transparent resin layer-forming coating material is applied on the
The wet film thickness (the film thickness of the coating film before curing) during coating depends on the amount of the transparent resin contained in the transparent resin layer-forming coating material, and is not particularly limited. The maximum thickness is preferably 0.5 times or more and 5 times or less. For example, when the content of the transparent resin in the paint is 10% by mass, the wet film thickness is preferably 5 to 40 μm. By performing the coating so that the wet film thickness is in the above range, the peripheral portion of the
このようにして得られた透明樹脂層15は、その平均厚みが金属細線層34の最大厚みより薄く、かつ中央部の厚みは外周部の厚みに比べて薄い形状となっている。具体的には、金属細線層34の周縁部においては0.5〜6.0μmが好ましく、より好ましくは1.0〜3.0μmである。また、開口部17の中心付近においては0.3〜4.0μmであることが好ましい。透明樹脂層15の厚みが上記の範囲より薄いと、金属細線層34の周縁部と開口部17との間の段差(凹凸)を充分に小さくして、良好な透明導電膜16を形成させることができない。一方、透明樹脂層15の厚みが上記の範囲より厚いと、金属細線層34が透明樹脂により覆われてしまい、その結果、金属細線層34の最高部近傍と透明導電膜16との間の電気的接続が不良となり、低抵抗透明導電性フィルム31が得られなくなる虞がある。
The
「透明導電膜の形成」
金属細線層34及び透明樹脂層15の上に、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法、プラズマCVD法、蒸着法、ウェットコーティング法等により透明導電膜16を形成する。
透明導電膜16の形成方法は、特に限定されるものではないが、スパッタリング法であればロールツーロール方式が適用可能であり、透明基材11へITO、AZO、GZO、IZO等の金属酸化物の製膜、特にITOの製膜を連続的かつ容易に行うことができることから、好適に用いることができる。
"Formation of transparent conductive film"
A transparent
The method for forming the transparent
透明導電膜16の膜厚は、必要とする導電性に合わせて調整すればよいが、例えば、透明導電膜としてITOを使用する場合、開口部17に充分な導電性を付与しつつ、光透過率を高めるためには、透明導電膜16の厚みが10〜250nmの範囲になるように形成することが好ましい。
以上により、透明性が高くかつ表面抵抗値の低い低抵抗透明導電性フィルムを、安価な製造プロセスにて作製することができる。
The film thickness of the transparent
As described above, a low-resistance transparent conductive film having high transparency and low surface resistance can be produced by an inexpensive manufacturing process.
[第3の実施形態]
図5は本発明の第3の実施形態の低抵抗透明導電性フィルム41を示す部分拡大断面図であり、この低抵抗透明導電性フィルム41が第2の実施形態の低抵抗透明導電性フィルム31と異なる点は、第2の実施形態の低抵抗透明導電性フィルム31では、金属細線35を触媒インク層32と金属層33との積層構造とし、これにより金属細線層34を構成したのに対し、本実施形態の低抵抗透明導電性フィルム41では、金属細線43を導電性インク層42と金属層33との積層構造とし、これにより金属細線層44を構成した点であり、その他の構成要素については、第2の実施形態の低抵抗透明導電性フィルム31と全く同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view showing a low resistance transparent
導電性インク層42は、導電性粉体と、有機高分子と、有機溶媒とを含む導電性インクを塗工し、その後、乾燥または硬化させることにより、形成することができる。
この導電性粉体としては、銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属粉を使用することができ、特に、粉体自体の導電性、耐酸化性等、信頼性の点から銀粉が好適に用いられる。
The
As this conductive powder, metal powder such as silver powder, copper powder and nickel powder can be used. In particular, silver powder is preferably used from the viewpoint of reliability such as conductivity and oxidation resistance of the powder itself. It is done.
これらの金属粉の粒径については、特に限定されるものではないが、0.1〜5μmであることが好ましい。ここで、金属粉の平均粒径が0.1μmを下回ると、導電性インク中での分散性が低下して凝集体を形成し易くなり、さらに粒子間の接触抵抗により、透明基材11の耐熱温度以下のような低温乾燥では、得られた導電性インク層42の導電性が悪化する虞がある。一方、金属粉の平均粒径が5μmを越えると、微細なパターンを形成するのが困難になったり、導電性インク層42の表面が凹凸状になったり等のために、金属層33の良好な形成ができなくなる虞がある。
金属粉の形状についても、特に限定されるものではなく、粒状、真球状、フレーク状、針状等、使用目的や製品仕様に合わせて適宜使用することができる。これらの金属粉は2種類以上を混合して用いても良い。
The particle size of these metal powders is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5 μm. Here, when the average particle diameter of the metal powder is less than 0.1 μm, the dispersibility in the conductive ink is lowered, and it becomes easy to form an aggregate. When drying at a low temperature such as the heat resistant temperature or lower, the conductivity of the obtained
The shape of the metal powder is not particularly limited, and may be appropriately used according to the purpose of use and product specifications such as granular, true spherical, flake, and needle. Two or more kinds of these metal powders may be mixed and used.
この導電性インクが良好な導電性を発現するためには、金属粉の含有率は、導電性インク全体の50〜85質量%となるように調整されることが好ましい。ここで、金属粉の含有率が上記の範囲を下回ると、十分な導電性を発現することが難しくなり、一方、含有率が上記の範囲を上回ると、インクとした後の粘度が高くなりすぎてしまい、印刷法でのパターニングが難しくなる。 In order for this conductive ink to exhibit good conductivity, the content of the metal powder is preferably adjusted to 50 to 85% by mass of the entire conductive ink. Here, if the content of the metal powder is less than the above range, it becomes difficult to develop sufficient conductivity. On the other hand, if the content exceeds the above range, the viscosity after the ink is too high. Therefore, patterning by a printing method becomes difficult.
有機高分子としては、特に制限されるものではないが、例えば、エチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は2種類以上を混合して用いても良い。 The organic polymer is not particularly limited, and examples thereof include cellulose derivatives such as ethyl cellulose, polyester resins, acrylic resins, polyvinyl butyral resins, polyurethane resins, polyamide resins, epoxy resins, melamine resins, and phenol resins. It is done. Two or more kinds of these resins may be mixed and used.
この金属粉(SP)と有機高分子(R)との比率(SP/R)は、質量比で70/30〜98/2が好ましく、より好ましくは85/15〜95/5である。
ここで、金属粉の比率が上記の範囲よりも低いと、金属粉が有機高分子でほとんど覆われてしまい、十分な導電性が得られなくなり、一方、上記の範囲よりも高いと、有機高分子が少なすぎるために、印刷性が悪くなり、かつ導電性インク層とした場合の硬化が不十分なものとなり、透明基材11やプライマー層12との密着性が得られなくなる。
The ratio (SP / R) of the metal powder (SP) to the organic polymer (R) is preferably 70/30 to 98/2, more preferably 85/15 to 95/5 in terms of mass ratio.
Here, when the ratio of the metal powder is lower than the above range, the metal powder is almost covered with the organic polymer, and sufficient conductivity cannot be obtained. Since the number of molecules is too small, the printability is deteriorated, and when the conductive ink layer is formed, the curing becomes insufficient, and the adhesion to the
この導電性インクに含まれる有機溶媒としては、金属粉を分散しかつ有機高分子を溶解するものであればよく、例えば、メチルカルビトール、ブチルカルビトールアセトート、ベンジルアルコール、テルピネオール、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、2−ヒドロキシエチルアセテート、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、エタノール、2−プロパノール、エチレングリコール、水等が挙げられる。これら有機溶媒は、2種以上を混合して使用しても良い。 The organic solvent contained in the conductive ink is not particularly limited as long as it disperses metal powder and dissolves the organic polymer. Examples thereof include methyl carbitol, butyl carbitol acetoate, benzyl alcohol, terpineol, and N-methyl. Formamide, N-methylacetamide, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, dimethyl sulfoxide, 2-hydroxyethyl acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, isophorone, ethyl acetate, butyl acetate, methanol, ethanol, 2 -Propanol, ethylene glycol, water and the like. These organic solvents may be used as a mixture of two or more.
この導電性インクでは、有機溶媒の含有量としては、導電性粉体100質量部に対して10〜50質量部の範囲内であることが好ましい。有機溶媒の含有量が10質量部未満であると、導電性インクの粘度調整が困難となり、良好な印刷特性が得にくくなる。一方、有機溶媒の含有量が50質量部を超えると、導電性インクを印刷した後、十分に乾燥することが困難となり、得られたパターンが十分な導電性を発現できなくなる虞がある。 In this conductive ink, the content of the organic solvent is preferably in the range of 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive powder. When the content of the organic solvent is less than 10 parts by mass, it is difficult to adjust the viscosity of the conductive ink, and it becomes difficult to obtain good printing characteristics. On the other hand, when the content of the organic solvent exceeds 50 parts by mass, it is difficult to sufficiently dry after printing the conductive ink, and the obtained pattern may not be able to exhibit sufficient conductivity.
この導電性インクには、印刷に適したレオロジー特性を付与するためにレオロジーコントロール剤を含有することが好ましい。レオロジーコントロール剤としては、例えば、アルミナやシリカ等の吸油性の微粒子、ステアリン酸アマイド等の脂肪族アマイド化合物類、ステアリン酸エステル等の脂肪酸エステル類、ひまし油等の脂肪酸類、ゼラチン、増粘性多糖類、アクリル系ポリマー等の高分子化合物類、アルミニウムステアレート、カルシウムステアレート等の金属石鹸類、合成スメクタイト、有機ベントナイト等の粘土鉱物類等を好適に用いることができる。
また、この導電性インクには、必要に応じて分散剤、レベリング剤、消泡剤等の添加剤を添加してもよい。
This conductive ink preferably contains a rheology control agent in order to impart rheological properties suitable for printing. Examples of the rheology control agent include oil-absorbing fine particles such as alumina and silica, aliphatic amide compounds such as stearic acid amide, fatty acid esters such as stearic acid ester, fatty acids such as castor oil, gelatin, thickening polysaccharides Polymer compounds such as acrylic polymers, metal soaps such as aluminum stearate and calcium stearate, clay minerals such as synthetic smectite and organic bentonite can be suitably used.
Moreover, you may add additives, such as a dispersing agent, a leveling agent, and an antifoamer, to this electroconductive ink as needed.
この導電性インク層42は、第2の実施形態の触媒インク層32と同様に、導電性粉体と、有機高分子と、有機溶媒とを含む導電性インクを、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法等種々の印刷法を用いて塗工し、次いで、この導電性インクを乾燥機等を用いて乾燥することにより、形成することができる。
このときの乾燥温度は、透明基材11の耐熱性を考慮して150℃以下で行うことが好ましい。
As in the case of the
The drying temperature at this time is preferably 150 ° C. or less in consideration of the heat resistance of the
以上により、透明基材11のプライマー層12上に、所定のパターンの導電性インク層42を形成することができる。
このようにして得られた導電性インク層42上に、無電解めっき法あるいは電解めっき法により金属層33を形成することにより、透明基材11のプライマー層12上に、導電性インク層42及び金属層33からなる網目状の金属細線層44を形成することができる。
なお、導電性インク層42の印刷パターンの精度がさほど要求されない場合には、透明基材11上に直接、導電性インク層42を形成してもよい。
As described above, the
By forming the
In addition, when the accuracy of the print pattern of the
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
[実施例1]
「プライマー層形成用塗料の作製及びプライマー層の形成」
アルミナ粉体240g、リン酸エステル系分散剤28gをトルエン1332gに投入し、サンドミルを用いて分散させ、アルミナ分散液を作製した。
次いで、エチルセルロース240gをトルエン1808gに溶解させ、得られた溶液に上記のアルミナ分散液とシクロヘキサノン552gとメチルエチルケトン1800gを加え、ホモジナイザーで混合し、プライマー層形成用塗料を作製した。
次いで、このプライマー層形成用塗料を、厚みが125μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にマイクログラビア印刷法により塗工し、その後乾燥し、表面にプライマー層が形成された透明フィルムを得た。得られたプライマー層の膜厚は2μmであった。
[Example 1]
"Preparation of primer layer forming paint and formation of primer layer"
240 g of alumina powder and 28 g of a phosphoric acid ester dispersant were added to 1332 g of toluene and dispersed using a sand mill to prepare an alumina dispersion.
Next, 240 g of ethyl cellulose was dissolved in 1808 g of toluene, and the above-mentioned alumina dispersion, 552 g of cyclohexanone, and 1800 g of methyl ethyl ketone were added to the obtained solution, and mixed with a homogenizer to prepare a primer layer forming coating material.
Next, this primer layer-forming coating material was coated on a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 125 μm by a microgravure printing method, and then dried to obtain a transparent film having a primer layer formed on the surface. The obtained primer layer had a thickness of 2 μm.
「触媒インクの作製及び触媒インク層の形成」
パラジウム微粒子3.5gとγ−アルミナ171.5gをエタノール中にて分散、凝集させ、固液分離した後に乾燥させ、パラジウム微粒子を担持させたγ−アルミナ微粒子を得た。
次いで、α−テルピネオール472g及びブチルカルビトールアセテート236gからなる溶液に、エチルセルロース90gを溶解させ、さらに上記のパラジウム微粒子を担持させたγ−アルミナ微粒子とカーボンブラック9gを加え、三本ロールミルにて混合、分散し、触媒インクを作製した。
次いで、この触媒インクを、上記の透明フィルムのプライマー層上に、グラビア印刷法により印刷速度12m/分にて、L/P=18/290μmのメッシュパターンを印刷し、次いで、80℃にて5分間、乾燥し、厚みが1.2μmの網目状の触媒インク層が形成されたメッシュ付透明フィルムを得た。得られた網目状パターンの形状は非常に良好で、外観上の問題は無かった。
"Preparation of catalyst ink and formation of catalyst ink layer"
3.5 g of palladium fine particles and 171.5 g of γ-alumina were dispersed and agglomerated in ethanol, solid-liquid separated and then dried to obtain γ-alumina fine particles supporting the palladium fine particles.
Next, 90 g of ethyl cellulose was dissolved in a solution consisting of 472 g of α-terpineol and 236 g of butyl carbitol acetate, and γ-alumina fine particles supporting the above-mentioned palladium fine particles and 9 g of carbon black were added and mixed in a three-roll mill. Dispersed to prepare a catalyst ink.
Next, a mesh pattern of L / P = 18/290 μm was printed on the primer layer of the transparent film by a gravure printing method at a printing speed of 12 m / min, and then 5 ° C. at 80 ° C. The film was dried for a minute to obtain a transparent film with a mesh on which a mesh-like catalyst ink layer having a thickness of 1.2 μm was formed. The shape of the obtained mesh pattern was very good, and there was no problem in appearance.
「金属層及び金属細線層の形成」
上記のメッシュ付透明フィルムを、25℃の無電解銅メッキ液OPC−750(奥野製薬社製)中に40分間浸漬させ、網目状の触媒インク層上に銅を析出させ、厚みが2.0μmの金属層を形成した。その後、この金属層にニッケルメッキを施し、網目状の金属細線層を作製した。
この金属細線層の網目状パターンは、線幅(L)が20μm、ピッチ(P)が290μmであり、この金属細線層の最高部(頂面)の高さ(T)と線幅(L)の比(T/L)は0.19、表面抵抗は0.2Ω/口、可視光線透過率は84%、ヘーズ値は3%であった。
"Formation of metal layers and fine metal wire layers"
The above transparent film with mesh is immersed in an electroless copper plating solution OPC-750 (produced by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) at 25 ° C. for 40 minutes to deposit copper on the mesh-like catalyst ink layer, and the thickness is 2.0 μm. The metal layer was formed. Thereafter, nickel plating was applied to the metal layer to produce a mesh-like fine metal wire layer.
The network pattern of the fine metal wire layer has a line width (L) of 20 μm and a pitch (P) of 290 μm. The height (T) and line width (L) of the highest portion (top surface) of the fine metal wire layer. The ratio (T / L) was 0.19, the surface resistance was 0.2Ω / mouth, the visible light transmittance was 84%, and the haze value was 3%.
「透明樹脂層の形成」
ポリウレタンアクリレート樹脂 EBCRYL8210(ダイセル・サイテック社製) 480g
ペンタエリスリトールトリアクリレート 120g
メチルエチルケトン 2440g
メチルイソブチルケトン 2000g
ジイソブチルケトン 900g
光開始剤 イルガキュア184(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
30g
レベリング剤 BYK−380N(ビックケミー社製) 30g
を混合し、透明樹脂層形成用塗料を作製した。
"Formation of transparent resin layer"
Polyurethane acrylate resin EBCRYL8210 (manufactured by Daicel-Cytec) 480g
Pentaerythritol triacrylate 120g
Methyl ethyl ketone 2440g
Methyl isobutyl ketone 2000g
900g diisobutylketone
Photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals)
30g
Leveling agent BYK-380N (by Big Chemie) 30g
Were mixed to prepare a paint for forming a transparent resin layer.
次いで、この透明樹脂層形成用塗料を、網目状の金属細線層が形成された透明フィルム上にマイクログラビア印刷により速度30m/分にてウエット膜厚が24μmになるように塗工し、その後、120℃にて乾燥し、さらに、紫外線を照射して硬化させることにより、透明樹脂層を形成した。得られた透明樹脂層は、金属細線層の開口部の周縁部及び開口部内に形成され、緩やかなテーパー形状をなしており、開口部の中心付近における膜厚は1.5μmであった。 Next, this transparent resin layer-forming coating material was applied on the transparent film on which the network-like fine metal wire layer was formed by microgravure printing so that the wet film thickness was 24 μm at a speed of 30 m / min. A transparent resin layer was formed by drying at 120 ° C. and further curing by irradiation with ultraviolet rays. The obtained transparent resin layer was formed in the peripheral part of the opening part of the metal fine wire layer and in the opening part, and had a gently tapered shape, and the film thickness in the vicinity of the center of the opening part was 1.5 μm.
「透明導電膜の形成」
金属細線層及び透明樹脂層が形成された透明フィルム上に、ITO(スズドープ酸化インジウム)をターゲットとして、不活性ガス雰囲気中にてスパッタリングを行い、透明導電膜(ITO膜)を成膜した。得られたITO膜の厚みは120nmであった。
このようにして、実施例1の低抵抗透明導電性フィルムを作製した。
"Formation of transparent conductive film"
A transparent conductive film (ITO film) was formed on the transparent film on which the fine metal wire layer and the transparent resin layer were formed by sputtering in an inert gas atmosphere using ITO (tin-doped indium oxide) as a target. The thickness of the obtained ITO film was 120 nm.
Thus, the low resistance transparent conductive film of Example 1 was produced.
「透明導電性フィルムの評価」
実施例1の低抵抗透明導電性フィルムの評価結果を表1に示す。なお、評価項目及び評価方法は、下記のとおりである。
(1)表面抵抗
日本工業規格JIS K 7194「導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法」に準拠して測定した。
(2)透過率及びヘーズ
日本工業規格JIS K 7105「プラスチックの光学的特性試験方法」に準拠して測定した。
(3)耐腐食性
透明導電性フィルムを1.5%ヨウ素溶液(溶媒:アセトニトリル)に1ヶ月間浸漬した後、取り出し、金属細線層における耐腐食性の良否を下記の基準にて評価した。
○:金属細線層の腐食が無かった。
△:金属細線層に僅かな腐食が発生した。
×:金属細線層が著しく腐食し、溶解した。
"Evaluation of transparent conductive film"
Table 1 shows the evaluation results of the low-resistance transparent conductive film of Example 1. Evaluation items and evaluation methods are as follows.
(1) Surface resistance Measured in accordance with Japanese Industrial Standard JIS K 7194 “Resistivity Test Method for Conductive Plastics Using 4-Probe Method”.
(2) Transmittance and haze The transmittance and haze were measured in accordance with Japanese Industrial Standard JIS K 7105 “Testing Method for Optical Properties of Plastics”.
(3) Corrosion resistance The transparent conductive film was immersed in a 1.5% iodine solution (solvent: acetonitrile) for 1 month, and then taken out. The corrosion resistance of the thin metal wire layer was evaluated according to the following criteria.
○: There was no corrosion of the thin metal wire layer.
Δ: Slight corrosion occurred in the thin metal wire layer.
X: The fine metal wire layer was significantly corroded and dissolved.
[実施例2]
実施例1と同様にして網目状の触媒インク層が形成されたメッシュ付透明フィルムを作製した。このメッシュ付透明フィルムのパターン形状は非常に良好で、外観上の問題は無かった。
次いで、上記のメッシュ付透明フィルムを、25℃の無電解銅メッキ液OPC−750(奥野製薬社製)中に10分間浸漬させ、網目状の触媒インク層上に銅を析出させ、厚みが1.0μmの第1の金属層を形成した。
[Example 2]
A transparent film with a mesh on which a mesh-like catalyst ink layer was formed was produced in the same manner as in Example 1. The pattern shape of the transparent film with mesh was very good, and there was no problem in appearance.
Next, the transparent film with mesh is immersed in an electroless copper plating solution OPC-750 (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) at 25 ° C. for 10 minutes to deposit copper on the mesh-like catalyst ink layer, and the thickness is 1. A first metal layer having a thickness of 0.0 μm was formed.
次いで、この銅を析出させたメッシュ付透明フィルムに、電気銅メッキ液 トップルチナSF(奥野製薬社製)を用いて、3A/dm2の電流密度で25℃にて5分間、電気銅メッキ処理を施し、厚みが3.0μmの第2の金属層を形成した。
次いで、この第2の金属層上に、電気メッキによりニッケルメッキを施し、銅及びニッケルを3層に積層した金属細線層を得た。
この金属細線層の網目状パターンは、線幅(L)が22μm、ピッチ(P)が290μmであり、この金属細線層の最高部(頂面)の高さ(T)と線幅(L)の比(T/L)は0.31、表面抵抗は0.05Ω/口、可視光線透過率は81%、ヘーズ値は3%であった。
Next, the copper-deposited transparent film with a mesh was subjected to an electrolytic copper plating treatment at a current density of 3 A / dm 2 at 25 ° C. for 5 minutes using an electrolytic copper plating solution TOPLUTINA SF (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.). A second metal layer having a thickness of 3.0 μm was formed.
Next, nickel plating was performed on the second metal layer by electroplating to obtain a fine metal wire layer in which copper and nickel were laminated in three layers.
The network pattern of the fine metal wire layer has a line width (L) of 22 μm and a pitch (P) of 290 μm. The height (T) and line width (L) of the highest portion (top surface) of the fine metal wire layer. The ratio (T / L) was 0.31, the surface resistance was 0.05Ω / mouth, the visible light transmittance was 81%, and the haze value was 3%.
次いで、実施例1と同様にして透明樹脂層及び透明導電膜を形成し、実施例2の低抵抗透明導電性フィルムを作製した。
この実施例2の低抵抗透明導電性フィルムについて、実施例1と同様に評価を行った。その評価結果を表1に示す。
Next, a transparent resin layer and a transparent conductive film were formed in the same manner as in Example 1, and a low resistance transparent conductive film of Example 2 was produced.
The low resistance transparent conductive film of Example 2 was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
[実施例3]
実施例2と同様にして、銅及びニッケルを3層に積層した金属細線層が形成された透明フィルムを作製した。
次いで、
ポリウレタンアクリレート樹脂 EBCRYL8210(ダイセル・サイテック社製) 720g
トリプロピレングリコールジアクリレート 200g
ヒドロキシプロピルアクリレート 280g
メチルエチルケトン 2310g
メチルイソブチルケトン 1500g
ジイソブチルケトン 900g
光開始剤 イルガキュア184(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
60g
レベリング剤 BYK−380N(ビックケミー社製) 30g
を混合し、実施例3の透明樹脂層形成用塗料を作製した。
[Example 3]
In the same manner as in Example 2, a transparent film on which a fine metal wire layer in which copper and nickel were laminated in three layers was formed.
Then
Polyurethane acrylate resin EBCRYL8210 (manufactured by Daicel-Cytec) 720g
200 g of tripropylene glycol diacrylate
280 g of hydroxypropyl acrylate
Methyl ethyl ketone 2310g
Methyl isobutyl ketone 1500g
900g diisobutylketone
Photoinitiator Irgacure 184 (Ciba Specialty Chemicals)
60g
Leveling agent BYK-380N (by Big Chemie) 30g
Were mixed to prepare the transparent resin layer-forming coating material of Example 3.
次いで、この透明樹脂層形成用塗料を用いて、実施例1と同様にして透明樹脂層を形成した。
得られた透明樹脂層は、金属細線層の開口部の周縁部及び開口部内に形成され、緩やかなテーパー形状をなしており、開口部の中心付近における膜厚は3.6μmであった。
次いで、実施例1と同様にして透明導電膜を形成し、実施例3の低抵抗透明導電性フィルムを作製した。
この実施例3の低抵抗透明導電性フィルムについて、実施例1と同様に評価を行った。その評価結果を表1に示す。
Next, a transparent resin layer was formed in the same manner as in Example 1 by using this transparent resin layer forming paint.
The obtained transparent resin layer was formed in the peripheral part of the opening part of the metal fine wire layer and in the opening part, and had a gentle taper shape, and the film thickness in the vicinity of the center of the opening part was 3.6 μm.
Next, a transparent conductive film was formed in the same manner as in Example 1, and a low resistance transparent conductive film of Example 3 was produced.
The low resistance transparent conductive film of Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
[実施例4]
テルピネオール290gとN−メチルピロリドン290gにエチルセルロース120gを溶解した後、銀粉AG2−1C(平均粒子径:1.0μm、DOWAエレクトロニクス社製)2100gと、脂肪酸アマイド化合物 ディスパロンF−9020(楠本化成社製)200gを加え、三本ロールミルにて混合、分散し、実施例4の導電性インクを作製した。
次いで、この導電性インクを、実施例1と同様にして作製した透明フィルムのプライマー層上に、グラビア印刷法によりL/P=18/290μmのメッシュパターンを印刷し、次いで、150℃にて5分間、乾燥し、厚みが2.5μmの網目状の導電性インク層が形成されたメッシュ付透明フィルムを得た。得られた網目状パターンの形状は非常に良好で、外観上の問題は無かった。
[Example 4]
After dissolving 120 g of ethyl cellulose in 290 g of terpineol and 290 g of N-methylpyrrolidone, 2100 g of silver powder AG2-1C (average particle size: 1.0 μm, manufactured by DOWA Electronics) and fatty acid amide compound Disparon F-9020 (manufactured by Enomoto Kasei) 200 g was added and mixed and dispersed in a three-roll mill to prepare a conductive ink of Example 4.
Next, a mesh pattern of L / P = 18/290 μm was printed by this gravure printing method on the primer layer of the transparent film produced in the same manner as in Example 1, and then 5 ° C. at 150 ° C. The film was dried for 5 minutes to obtain a transparent film with mesh on which a mesh-like conductive ink layer having a thickness of 2.5 μm was formed. The shape of the obtained mesh pattern was very good, and there was no problem in appearance.
次いで、上記のメッシュ付透明フィルムに、電気銅メッキ液 トップルチナSF(奥野製薬社製)を用いて、3A/dm2の電流密度で25℃にて5分間、電気銅メッキ処理を施し、厚みが3.0μmの金属層を形成した。
次いで、この金属層上に、電気メッキによりニッケルメッキを施し、金属細線層を作製した。
この金属細線層の網目状パターンは、線幅(L)が22μm、ピッチ(P)が290μmであり、この金属細線層の最高部(頂面)の高さ(T)と線幅(L)の比(T/L)は0.30、表面抵抗は0.05Ω/口、可視光線透過率は81%、ヘーズ値は3%であった。
Next, the transparent film with mesh is subjected to an electrolytic copper plating treatment at a current density of 3 A / dm 2 for 5 minutes at 25 ° C. using an electrolytic copper plating solution Top Lucina SF (manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.). A metal layer of 0.0 μm was formed.
Next, this metal layer was subjected to nickel plating by electroplating to produce a thin metal wire layer.
The network pattern of the fine metal wire layer has a line width (L) of 22 μm and a pitch (P) of 290 μm. The height (T) and line width (L) of the highest portion (top surface) of the fine metal wire layer. The ratio (T / L) was 0.30, the surface resistance was 0.05Ω / mouth, the visible light transmittance was 81%, and the haze value was 3%.
次いで、実施例3の透明樹脂層形成用塗料を用いて、実施例1と同様にして透明樹脂層を形成した。
得られた透明樹脂層は、金属細線層の開口部の周縁部及び開口部内に形成され、緩やかなテーパー形状をなしており、開口部の中心付近における膜厚は3.6μmであった。
次いで、実施例1と同様にして透明導電膜を形成し、実施例4の低抵抗透明導電性フィルムを作製した。
この実施例4の低抵抗透明導電性フィルムについて、実施例1と同様に評価を行った。その評価結果を表1に示す。
Next, a transparent resin layer was formed in the same manner as in Example 1 using the transparent resin layer forming coating material of Example 3.
The obtained transparent resin layer was formed in the peripheral part of the opening part of the metal fine wire layer and in the opening part, and had a gentle taper shape, and the film thickness in the vicinity of the center of the opening part was 3.6 μm.
Next, a transparent conductive film was formed in the same manner as in Example 1, and a low resistance transparent conductive film of Example 4 was produced.
The low resistance transparent conductive film of Example 4 was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
[比較例1]
実施例1と同様にして、メッシュ付透明フィルム上に網目状の金属細線層を作製した。
次いで、この網目状の金属細線層が形成されたメッシュ付透明フィルム上に、透明樹脂層を形成することなく、実施例1と同様にして透明導電膜(ITO膜)を成膜し、比較例1の透明導電性フィルムを作製した。
この比較例1の透明導電性フィルムについて、実施例1と同様に評価を行った。その評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In the same manner as in Example 1, a mesh-like fine metal wire layer was produced on a transparent film with a mesh.
Next, a transparent conductive film (ITO film) was formed on the transparent film with a mesh on which the mesh-like fine metal wire layer was formed without forming a transparent resin layer in the same manner as in Example 1. Comparative Example 1 transparent conductive film was produced.
The transparent conductive film of Comparative Example 1 was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
[比較例2]
実施例1と同様にして、メッシュ付透明フィルム上に網目状の金属細線層を作製した。
次いで、この網目状の金属細線層が形成されたメッシュ付透明フィルム上に、実施例3の透明樹脂層形成用塗料を、マイクログラビア印刷により速度30m/分にてウエット膜厚が60μmになるように塗工し、次いで、120℃にて乾燥し、その後、紫外線を照射して硬化させ、透明樹脂層を形成した。
得られた透明樹脂層は、金属細線層を完全に覆っており、開口部の中心付近における膜厚は10μmであった。
次いで、実施例1と同様にして透明導電膜を形成し、比較例2の透明導電性フィルムを作製した。
この比較例2の透明導電性フィルムについて、実施例1と同様に評価を行った。その評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Example 1, a mesh-like fine metal wire layer was produced on a transparent film with a mesh.
Next, the transparent resin layer-forming coating material of Example 3 is applied to the transparent film with mesh on which the network-like fine metal wire layer is formed so that the wet film thickness becomes 60 μm at a speed of 30 m / min by microgravure printing. Then, it was dried at 120 ° C. and then cured by irradiation with ultraviolet rays to form a transparent resin layer.
The obtained transparent resin layer completely covered the thin metal wire layer, and the film thickness in the vicinity of the center of the opening was 10 μm.
Next, a transparent conductive film was formed in the same manner as in Example 1, and a transparent conductive film of Comparative Example 2 was produced.
The transparent conductive film of Comparative Example 2 was evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1.
実施例1〜4の透明導電性フィルムは、表面抵抗値が0.2Ω/□以下と低抵抗であり、また透過率は72%以上、ヘーズ値も4.0%以下と透明性も良好であり、低抵抗透明導電性フィルムとして良好な特性を有していた。 The transparent conductive films of Examples 1 to 4 have a low surface resistance value of 0.2Ω / □ or less, a transmittance of 72% or more, a haze value of 4.0% or less, and a good transparency. Yes, it had good characteristics as a low resistance transparent conductive film.
一方、比較例1では、耐腐食性が不良であり、腐食試験後の金属細線層は著しく腐食・溶解しており、フィルムの抵抗値も大幅に増大していた。これは、透明樹脂層を設けていないために、透明導電膜に膜厚不足やクラック発生等の製膜不良が発生しており、この成膜不良部から腐食試験に用いたヨウ素溶液が透明導電膜内に滲入し、金属細線層を腐食させたものと考えられる。
また、比較例2では、透明樹脂層が金属細線層を完全に覆っているために、透明導電膜と金属細線層とが接触できず、その結果として透明導電膜と金属細線層間の電気的接続が不良となったために、透明導電性フィルムの電気抵抗値が高いと考えられる。
On the other hand, in Comparative Example 1, the corrosion resistance was poor, the fine metal wire layer after the corrosion test was significantly corroded and dissolved, and the resistance value of the film was also greatly increased. This is because the transparent resin layer is not provided, so that film formation defects such as insufficient film thickness and cracks occur in the transparent conductive film. It is thought that it penetrated into the film and corroded the fine metal wire layer.
In Comparative Example 2, since the transparent resin layer completely covers the fine metal wire layer, the transparent conductive film and the fine metal wire layer cannot be in contact with each other, and as a result, electrical connection between the transparent conductive film and the fine metal wire layer is achieved. Since it became defective, it is thought that the electrical resistance value of a transparent conductive film is high.
本発明は、優れた光透過率を有し、表面抵抗値が極めて低い透明導電性フィルムを生産性に優れた方法にて実現することができたものであるから、色素増感型太陽電池等の太陽光発電装置はもちろんのこと、エレクトロルミネッセンス素子、各種表示装置等へも適用可能であり、その工業的価値は極めて大きなものである。 Since the present invention was able to realize a transparent conductive film having excellent light transmittance and a very low surface resistance value by a method with excellent productivity, a dye-sensitized solar cell, etc. The present invention can be applied not only to a solar power generation apparatus, but also to an electroluminescence element, various display devices, and the like, and its industrial value is extremely large.
1 低抵抗透明導電性フィルム
11 柔軟性を有する透明基材
12 プライマー層(下地層)
13 金属細線
14 網目状の金属細線層
15 透明樹脂層
16 透明導電膜
17 開口部
18 金属細線のエッジ
19 透明樹脂層の端部(透明樹脂層表面と金属細線表面の接点部)
20 金属細線のエッジ(透明樹脂層に埋め込まれるもの)
21 順テーパー形状部
31 低抵抗透明導電性フィルム
32 触媒インク層(触媒性を有する網目状の層)
33 金属層
34 網目状の金属細線層
35 金属細線
41 低抵抗透明導電性フィルム
42 導電性インク層
43 金属細線
44 網目状の金属細線層
1 Low Resistance
13 Metal
20 Edge of fine metal wire (embedded in transparent resin layer)
21 forward tapered
33
Claims (6)
前記金属細線は、その表面の一部の断面形状が、その断面方向に弧状とされているか、または前記透明基材に対して傾斜していることにより断面方向の厚みが外側に向かって減少しており、
前記透明樹脂層の端部は、前記金属細線の断面方向の厚みが減少している部分に接しており、
前記透明樹脂層の端部では、前記透明樹脂層の表面の接線と前記金属細線の表面の接線とのなす角度(θ)が120°≦θ≦180°を満たすことを特徴とする低抵抗透明導電性フィルム。 A transparent base material having flexibility, a metal fine wire layer formed on the transparent base material and formed of a fine metal wire in a mesh shape, and provided so as to cover the inside of the mesh of the fine metal wire layer and its peripheral portion. A transparent resin layer, and a transparent conductive film provided so as to cover the fine metal wire layer and the transparent resin layer ,
The thin metal wire has a partial cross-sectional shape that is arcuate in the cross-sectional direction or is inclined with respect to the transparent base material, so that the thickness in the cross-sectional direction decreases toward the outside. And
The end of the transparent resin layer is in contact with the portion where the thickness in the cross-sectional direction of the thin metal wire is reduced,
Low resistance transparent, characterized in that an angle (θ) formed between the tangent of the surface of the transparent resin layer and the tangent of the surface of the thin metal wire satisfies 120 ° ≦ θ ≦ 180 ° at the end of the transparent resin layer Conductive film.
次いで、この金属細線層を有する透明基板上に、溶媒と樹脂成分とを含有する透明樹脂層形成用塗料を、前記金属細線の最大厚みの0.5倍以上かつ5倍以下の膜厚にて塗工し、その後、乾燥させて、前記金属細線層の網目内及びその周縁部を覆う透明樹脂層を形成し、
次いで、これら金属細線層及び透明樹脂層を覆うように透明導電膜を形成することを特徴とする低抵抗透明導電性フィルムの製造方法。 On a transparent base material having flexibility, a metal fine wire layer formed of a fine metal wire having a mesh shape and a shape in which the thickness in the cross-sectional direction decreases toward the outside directly or through an underlayer,
Next, a transparent resin layer-forming coating material containing a solvent and a resin component is formed on the transparent substrate having the fine metal wire layer at a film thickness of 0.5 to 5 times the maximum thickness of the fine metal wire. Apply and then dry to form a transparent resin layer covering the mesh of the metal fine wire layer and its peripheral edge,
Next, a method for producing a low-resistance transparent conductive film, comprising forming a transparent conductive film so as to cover the fine metal wire layer and the transparent resin layer.
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