JP2001176339A

JP2001176339A - 透明導電性基材の製造方法

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Publication number: JP2001176339A
Application number: JP36297199A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Kogure; 直明小榑
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: JP4162342B2

Abstract

(57)【要約】【課題】工程を複雑化することなく、また真空設備を
必要とすることなく、比較的簡単な設備で製造可能で、
且つ良好な透明導電膜との密着性を有する透明導電性基
材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】有機物で被覆された金属超微粒子１を溶
媒に分散させた溶液を、透明な基材５上に塗布した後、
加熱することにより基材表面に超微粒子２同士が結合し
た透明導電膜６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透明なプラスチッ
クフィルム等の基材上に透明導電膜を形成した透明導電
性基材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】透明導電膜を透明なプラスチックフィル
ム上に形成したものは、透明導電性フィルムとして、太
陽電池や表示素子、光電変換装置等の電極膜として広く
用いられている。透光性面状発熱体、帯電防止表示窓の
ような電気的用途、及び熱線遮断窓や太陽集熱器用選択
透過膜のような光学的用途にも用いられ、広範な分野に
展開出来る機能を持っている。ここで透明導電性フィル
ムとは、本来電気絶縁体である透明な高分子樹脂からな
るフィルム上に透明性を有しつつ且つ導電性を有する透
明導電膜を形成したフィルムである。上記透明導電膜
は、大きな導電性と可視領域での良好な透光性を併せ持
ち、更に赤外領域での反射能が高いことが要求されてい
る。一方で、導電膜を大別すると、実用上金属膜と酸化
物半導体膜に分けられ、前者の例としては、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｒｈ膜等があり、
後者の例としては、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，Ｃｄ₂Ｓｎ
Ｏ₄，ＣｄＯ膜等がある。このうち、銀（Ａｇ）を用い
る場合、特に銀の良好な電気伝導性を生かして、電極配
線等の選択的な導電膜として利用されることが多くなっ
ている。

【０００３】ここで、金属の薄膜を用いた透明導電膜と
しては、金によるものは導電性が１０〜１０^２Ω／□で
あり、透明性が７０〜８０％と良好であるが、下地であ
る例えばポリエステルフィルムとの密着性があまり良く
なく、導電性及び透明性はＡｕよりも多少落ちるがＰｄ
の薄膜が実用化されている。ここでこのような金属薄膜
を用いた透明導電性膜は金属の薄膜をスパッタリング法
で形成することが一般的である。また、酸化物半導体膜
を用いた透明導電性膜の例としては、錫をドープした酸
化インジウム（Indium Tin Oxide：ITO）が導電性が１
０^２〜１０^６Ω／□であり、透明性が８０〜８８％であ
るので、ＳｎＯ₂に比較して化学的安定性において若干
劣るが、透明性、導電性において優れており、広く用い
られている。このＩＴＯ膜の形成法としては、錫を添加
した酸化インジウムを用いた真空蒸着法、スパッタリン
グ法等が用いられている。また、酸化物半導体膜と金属
薄膜とのサンドイッチ状の膜である。ＴｉＯ₂／Ａｇ／
ＴｉＯ₂膜は、導電性及び透明性が、１〜１０Ω／□及
び７５〜８５％であり、導電性及び透明性が良好である
ことが知られている。また、高分子電解質膜の導電性及
び透明性は、１０⁶〜１０¹⁰Ω／□（湿度に依存）及び
８０〜８５％である。

【０００４】このような透明導電性膜は、基材となる高
分子ベースフィルム上に透明で且つ導電性を有する薄膜
を形成・堆積することによって作成しているが、このよ
うな導電膜の形成には、従来から真空蒸着や反応性スパ
ッタリング等の乾式成膜法が主に用いられている。

【０００５】一般に、透明導電膜の導電性は膜厚に比例
して高くなるが、透明性は逆の関係となり、膜厚が大き
くなるほど不透明の度合いが増加する。また、その度合
いは、膜材質によって種々変化する。要するに、導電性
と透明性は、膜厚に対して相反する関係にあるので、透
明導電膜の膜材質及びそれに用いられる状況に応じて、
最適な膜厚を選定する必要がある。金属はその厚さを２
０ｎｍ程度以下にした場合、光の吸収率と反射率が共に
低減すると共に、透明性は増加し、所謂透明導電膜とし
ての性質を示すようになる。一方、前述のように導電性
と透明性との兼ね合いから透明導電膜の実用厚さは、３
〜１５ｎｍ程度が望ましいと言われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの従
来の方法により、銀等の金属薄膜をプラスチックフィル
ム上に堆積して被覆し透明導電膜を形成すると、主とし
てプラスチックフィルムの耐熱許容温度の制約から、成
膜温度を低めに抑えることが必要となるため、両者の密
着性が不十分となる場合がある。また、両者の熱膨張率
の違いによって、熱応力や熱歪を生じる場合があり、密
着性に問題がある。これらの不都合を回避するために、
主成膜工程に加えて、下地成膜、保護膜形成等の前処
理、後処理を追加して行うことが通常行われているが、
この場合には製造工程が複雑化するという問題がある。
更に、蒸着やスパッタリングによる成膜を行うには、一
定以上の規模の真空装置を必然的に伴うことになるの
で、設備費が高くなりコストアップになるという問題が
ある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みて為されたもの
で、工程を複雑化することなく、また真空設備を必要と
することなく、比較的簡単な設備で製造可能で、且つ良
好な密着性を有する透明導電性基材の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の透明導電性基材の製造方法は、有
機物で被覆された金属超微粒子を溶媒に分散させた溶液
を、透明な基材上に塗布した後、加熱することにより前
記基材表面に前記超微粒子同士が結合した透明導電膜を
形成することを特徴とする。

【０００９】これにより、２００℃以下程度の比較的低
温で超微粒子同士の強固な結合が生じるため、熱応力や
熱歪を生じることなく、プラスチックフィルム上に健全
な透明導体膜を高い密着性を持って形成することができ
る。また、金属超微粒子を分散させた溶液を用いる結
果、比較的低温、かつ大気圧下の焼成処理を施すことに
よって、プラスチックフィルム上に透明導体膜を形成す
ることができる。このため、従来のように真空設備や複
雑なプロセスを必要とせずに、透明導電性基材を製造す
ることができる。

【００１０】また、請求項２に記載の透明導電性基材の
製造方法は、請求項１において、前記金属超微粒子は、
粒径が１〜２０ｎｍであることを特徴とする。これによ
り、上述した超微粒子の特有の性質を利用することがで
きる。

【００１１】また、請求項３に記載の透明導電性基材の
製造方法は、請求項１又は請求項２において、前記金属
超微粒子は、銀の超微粒子であることを特徴とする。こ
れにより、導電性に優れた透明導電性基材を製造でき
る。さらに、銀とＴｉＯ₂の多層膜の透明導電膜を形成
すれば、選択透過性に優れた透明導電性基材を製造でき
る。

【００１２】また、請求項４に記載の透明導電性基材
は、透明な基材表面に、金属の超微粒子からなる導電膜
を形成したことを特徴とする。この導電膜は、金属の超
微粒子が結合して形成された金属膜であるので、高い導
電性を有すると共に、極めて薄い膜とすることができ
る。これにより、光の透過性と導電性とを兼ね備えた透
明導電性フィルムや透明導電性ガラス等の透明導電性基
材を提供することができる。また、金属超微粒子とベー
スフィルムとはその適当な組合せを選定することによっ
て、両者の接合部で両者が混じり合ったアロイ（ミキシ
ング）状態になる。これに伴って、ベースフィルムの表
層内部に銀等の超微粒子の一部が侵入する形態をとるの
で、形成した金属薄膜とベースフィルムの密着性が極め
て良好なものとなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図５を参照して説明する。図１は、有機物で被覆さ
れた超微粒子を模式的に示す。ここで、金属超微粒子１
とは、粒径が１〜１００ｎｍ（ナノメートル）程度、好
ましくは１〜２０ｎｍ程度の極く微細な金属粒子２であ
り、その表面が有機物３で被覆されている。この金属超
微粒子１は、例えば、有機金属塩又は金属錯体を有機物
が分解を開始する温度以上で且つ完全に分解する温度未
満で熱分解することにより、有機物で被覆された状態で
得られる。具体的には、例えば、金属が銀である銀・超
微粒子は、図２に示すように、Myristic酸（ミリスチン
酸）又はStearic酸（ステアリン酸）を水酸化ナトリウ
ムで鹸化したものを硝酸銀と反応させて直鎖型脂肪酸塩
を合成し、更にこれを窒素気流下で２５０℃程度で加熱
分解して変性させた後、精製することによって、金属粒
径が５ｎｍ程度で、その周囲を有機物で被覆されたもの
を製造することができる。また、この金属超微粒子は、
金属塩を有機媒体中で加熱分解することによっても形成
でき、この場合は金属超微粒子と有機物とがイオン結合
した状態を得る。これらの金属超微粒子は有機物で被覆
されているので有機溶媒中で良好な均一・分散性が得ら
れる。更にまた、金属超微粒子は、金属を真空中で溶解
・蒸発させ、そのガスを冷却することによっても形成で
きる。

【００１４】そして、本実施の形態では、この銀・超微
粒子（金属超微粒子）を出発原料として使用する。この
有機物で被覆された金属超微粒子を有機溶媒、例えばシ
クロヘキサンに分散させて溶液を作製すると、上述した
ように良好な分散性を有するため、溶媒中に偏析するこ
となく、高濃度の溶液を作製できる。

【００１５】図３に示すように、この溶液をポリエステ
ル製の透明なプラスチックフィルム５上に塗布し、乾燥
後、例えば２００℃で約３０分程度保持して焼成すれ
ば、溶媒は揮発し、焼成により溶融して結合した銀から
なる薄膜６をプラスチックフィルム上に形成することが
出来る。ここで、銀の超微粒子は通常の銀の融点よりは
るかに低い温度で溶融するという超微粒子特有の性質に
よって、５ｎｍ程度の粒径の場合、２００℃程度の温度
で十分に溶融して相互に融着し、導電性膜を形成する。
なお、この方法によってプラスチックフィルム上に堆積
する銀薄層は、その焼成後の厚さを前述の所定の値の範
囲（３〜１５ｎｍ）内に抑えることが出来るように、銀
・超微粒子を溶媒に配合するときの超微粒子の粒径及び
配合比率を調整する。この透明導電性基材の製造方法に
おいて、場合によっては、乾燥工程を省略することもで
きる。

【００１６】プラスチックフィルムと溶媒は、その組み
合わせを適当に選定することによって、プラスチックフ
ィルムの表層の一部が溶媒によって軟化（一部溶出）
し、乾燥時には両者の混じりあった所謂アロイ（ミキシ
ング）状態になる。それに伴って、プラスチックフィル
ムの表層内部に銀・超微粒子の一部が侵入するので、形
成された銀薄膜とプラスチックフィルムの最表層は一体
化し、両者の密着性は極めて良好なものとなる。これに
より、従来法でしばしば観察されている密着性の低さに
起因する不都合を回避できる。このように、溶媒によっ
てプラスチックフィルムの表層の一部が溶出する組み合
わせを採用するようにすれば、銀・超微粒子は熱処理後
プラスチックフィルム表層内部に侵入した状態で一体化
する。

【００１７】また、溶媒に熱可塑性樹脂系接着剤を混合
し、この混合体に該銀・超微粒子を分散した溶液を、プ
ラスチックフィルム上に塗布してその後加熱昇温すれ
ば、接着剤がプラスチックフィルムと結合して一体化す
るので、これに伴って銀・超微粒子の一部がプラスチッ
クフィルム中に取り込まれる。これにより、プラスチッ
クフィルムと強固に結合した極めて密着性の良い銀薄膜
層を得ることが出来る。

【００１８】ここで、一例として、プラスチックフィル
ムをポリエステルで作製したとする。ポリエステルは、
テレフタル酸とエチレングリコールとを重縮合して得ら
れるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をフィルム
状に加熱延伸加工して作製する。したがって、ＰＥＴ用
の接着剤を応用することが出来る。ＰＥＴフィルム用接
着剤としては、既に種々のものが市販されており、例え
ば、輝化学工業株式会社製で主成分がポリエステルの商
品名Ｓ−４００、Ｓ−４２４、Ｓ−５５０、Ｓ−４３０
がある。これらＳ−４００、Ｓ−４２４、Ｓ−５５０、
Ｓ−４３０の望ましい被着体は、それぞれＰＥＴ／ＰＥ
Ｔ、銅／ＰＥＴ、ＰＥＴ／ＰＥＴ、ＰＰ／ＰＥＴであ
る。

【００１９】また、銀・超微粒子膜に他の膜を追加して
形成することもできる。例えば、上述したように、銀膜
の上下をＴｉＯ₂膜で挟んでサンドイッチ構造にした場
合に、最適な選択透過性を示すので、このサンドイッチ
構造を形成するために、銀膜を本発明により形成し、一
方ＴｉＯ₂膜を、Ｔｉを含む有機ガス中に一定時間暴露
することによって形成することができる。このサンドイ
ッチ構造の具体例とその光学特性を図４に示す。

【００２０】図５は、本発明の実施の形態に係る透明導
電性基材の製造装置を示す図である。透明なプラスチッ
クフィルム１１は、巻出し機１２から巻出されて巻取り
機１３により巻取られるようになっており、これにより
プラスチックフィルム１１は、所定の走行経路に沿って
連続的に走行するようになっている。巻出し機１２から
巻出されたプラスチックフィルム１１は、先ず、塗布装
置としての塗布槽１４に収容された溶液１５にその一方
の面を接触させつつ走行する。これにより、銀・超微粒
子を溶媒に分散させた溶液１５がプラスチックフィルム
１１の一方の面（表面）に塗布される。溶液１５には、
必要に応じて熱可塑性樹脂系接着剤が混合される。

【００２１】次いで、溶液１５を塗布されたプラスチッ
クフィルム１１は、乾燥装置としてのファンを備えた乾
燥部１６で乾燥された後、加熱装置としての焼成室１７
内を走行し、ここで２００℃程度の温度で約３０分程度
加熱される。これにより、該プラスチックフィルム上の
溶媒は揮発し超微粒子状の銀が相互に融着・結合した薄
膜がプラスチックフィルム１１上に形成される。この薄
膜は極めて薄いので透明性を有し、透明導電膜となる。
上記焼成室１７の上部には局部排気を行うため排気口１
８が設けられている。その後、プラスチックフィルム１
１は巻取り機１３に巻き取られる。なお、一般に、溶液
１５の塗布に要する時間と乾燥、焼成に要する時間には
かなりの差があるので、その程度に応じて、乾燥部１
６、焼成室１７の通過時間を調整出来る機構を組み込む
ことが必要である。

【００２２】この透明導電性基材の製造装置において
は、特別な真空処理室は不要なので、従来の真空蒸着法
やスパッタリング法の製造装置に比べて、はるかに安価
な装置とすることができる。また、連続的に透明導電性
基材を製造することができるので、高い製造効率を得る
ことができる。なお、上記製造装置において、場合によ
っては、乾燥装置を省略することもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的低い温度で、しかも大気圧状態で超微粒子を分散
させた溶液から、プラスチックフィルム等の基材上に微
粒子からなる透明導電膜を形成することが出来る。従っ
て、従来法のように工程を複雑化することなく、従来、
蒸着法やスパッタリング法で必要としていた真空装置を
必要とすることなく、簡便かつ安価に透明導電性基材を
製造することができる。また、超微粒子を用いるので、
透明導電膜のプラスチックフィルム等の基材に対する密
着性を向上させることができ、かつ熱膨張差に起因する
熱応力、熱歪を大幅に低減することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】超微粒子の構造を模式的に示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る基材上に形成した透
明導電膜を模式的に示す図である。

【図３】銀・超微粒子の製造工程を示す図である。

【図４】銀膜の上下をＴｉＯ₂膜で挟んだサンドイッチ
構造の具体例とその光学特性を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る透明導電性基材の製
造装置を示す図である。

【符号の説明】

１有機物で被覆された超微粒子２金属粒子３有機物５基材６透明導電膜１１プラスチックフィルム１４塗布槽（塗布装置）１５溶液１６乾燥部（乾燥装置）１７焼成室（加熱装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物で被覆された金属超微粒子を溶媒
に分散させた溶液を、透明な基材上に塗布した後、加熱
することにより前記基材表面に前記超微粒子同士が結合
した透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電性
基材の製造方法。
【請求項２】前記金属超微粒子は、粒径が１〜２０ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性
基材の製造方法。
【請求項３】前記金属超微粒子は、銀の超微粒子であ
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の透明
導電性基材の製造方法。
【請求項４】透明な基材表面に、金属の超微粒子から
なる導電膜を形成したことを特徴とする透明導電性基
材。