TWI503846B - 導電性組成物及使用其之透明導電體、觸控面板及太陽電池 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種使用非水溶性聚合物作為黏合劑(binder)的導電性組成物及使用其之透明導電體、觸控面板及太陽電池。
近年來,對環境的意識不斷高漲。另外,就能量對策的一環而言,正在研究自太陽光直接獲得電氣,開發作為清潔的發電方法的太陽電池,並加以實用化。為了實現太陽電池的轉換效率的提昇,正在研究吸收長波長側的光,但此時,發揮用以將太陽電池以電能的形式取出的功能的透明電極的光吸收(光透射率)亦變重要。通常,被用作太陽電池的透明電極的ITO(氧化銦錫)或氧化鋅主要是實施N型摻雜以賦予導電性,但若為了提昇導電性而增加摻雜量,則有長波長的透射率下降的問題。另外,若欲使長波長的透射率提昇,則有透明性下降的問題。
另外,近年來,由於可攜式遊戲機等的普及而急速需求擴大的觸控面板中,亦廣泛利用ITO作為透明導電材料,但存在與太陽電池同樣地由於長波長的透射率低所引起的色度、及作為觸控面板特有的問題的筆壓耐久性差的問題。
為了解決此種問題,例如提出了一種使用銀奈米線的透明導電體(參照專利文獻1)。該透明導電體於透明性、低電阻、使用金屬量減少的方面優異。
然而,該透明導電體通常是使用有機溶劑於高溫中合成,另外,由於所使用的銀奈米線的徑粗,故有霧度(haze)高、對比度(contrast)的下降顯著的問題。另外,只要不對空氣最表面層實施光硬化樹脂等的塗佈,則無法獲得實用的耐久性,且存在由於該塗佈而導致電阻(resistance)增大、表面電阻的均勻性下降等問題。
已提出有一種含有丙烯酸系樹脂等油性油墨所使用的樹脂、水溶性丙烯酸系樹脂等水性油墨所使用的樹脂、甲基纖維素等親水性高分子等的導電材料(參照專利文獻2及專利文獻3)。
然而,較薄地塗佈上述導電材料而用作透明導電體時,關於黏合劑與銀的比率,由於銀多故塗佈液隨時間經過而容易產生凝聚物,塗佈所形成的導電膜的透明性下降,零星可見霧度的惡化等,進而有長波長的透射率低等問題。
如上所述,先前的方法中,導電性及長波長的透射率等的提昇效果尚不充分,現狀為期望進一步的改善。
[專利文獻1]美國專利申請案公開2007/74316號說明書
[專利文獻2]日本專利特開2009-140788號公報
[專利文獻3]日本專利特開2005-317394號公報
本發明的課題在於解決先前的上述各種問題而達成以下目的。即,本發明的目的在於提供一種可藉由含有非水溶性聚合物而使導電性、耐久性及長波長的透射率提昇的導電性組成物及使用其之透明導電體,觸控面板及太陽電池。
用以解決上述課題的手段如下。即,
<1>一種導電性組成物,其特徵在於含有:平均短軸徑為5nm~45nm的導電性纖維、及溶解度參數值(Solubility Parameter,SP值)為18MPa1/2
~30MPa1/2
的非水溶性聚合物。
上述導電性組成物含有導電性纖維及非水溶性聚合物。藉由使用上述非水溶性聚合物,乾燥快,可容易地將導電性纖維形成為網目狀。因此,透射率提昇,並且導電性組成物的耐久性提昇。
<2>如上述<1>所述的導電性組成物,其中非水溶性聚合物為具有乙烯性不飽和基的聚合物。
<3>如上述<2>所述的導電性組成物,其中乙烯性不飽和基為(甲基)丙烯醯基。
<4>如上述<1>至<3>中任一項所述的導電性組成物,其中非水溶性聚合物在連結於主鏈的側鏈上含有至少一種乙烯性不飽和鍵。
<5>如上述<4>所述的導電性組成物,其中乙烯性不飽和鍵是使用下述結構式(1)所表示的化合物來導入,
其中,上述結構式(1)中,R1
表示氫原子或烴基;L1
表示有機基。
<6>如上述<4>所述的導電性組成物,其中乙烯性不飽和鍵是使用下述結構式(2)所表示的化合物來導入,
其中,上述結構式(2)中,R2
表示氫原子或烴基;L2
表示有機基;W表示4員環~7員環的脂肪族烴基。
<7>如上述<1>至<6>中任一項所述的導電性組成物,其中非水溶性聚合物為聚合物乳膠。
<8>如上述<7>所述的導電性組成物,其中聚合物乳膠為丙烯酸系聚合物及胺酯系聚合物中的任一種。
<9>如上述<1>至<8>中任一項所述的導電性組成物,其中導電性纖維為金屬奈米線。
<10>如上述<9>所述的導電性組成物,其中金屬奈米線為銀、及銀與銀以外的金屬的合金中的任一種所組成。
<11>如上述<10>所述的導電性組成物,其中銀以外的金屬為選自金、鈀、銥、鉑及鋨中的至少一種。
<12>如上述<1>至<11>中任一項所述的導電性組成物,其中導電性纖維的平均長軸徑為1μm~40μm。
<13>如上述<1>至<12>中任一項所述的導電性組成物,其中導電性纖維的含量(A)與非水溶性聚合物的含量(B)的重量比(A/B)為0.1~5。
<14>如上述<1>至<13>中任一項所述的導電性組成物,其進而含有使導電性纖維分散的分散劑。
<15>如上述<14>所述的導電性組成物,其中分散劑的含量相對於非水溶性聚合物100重量份而為0.1重量份~50重量份。
<16>一種透明導電體,其特徵在於含有如上述<1>至<15>中任一項所述的導電性組成物而形成。
<17>如上述<16>所述的透明導電體,其中導電性纖維的塗佈量為0.005g/m2
~0.5g/m2
。
<18>一種觸控面板,其特徵在於含有如上述<1>至<15>中任一項所述的導電性組成物。
<19>一種集積型太陽電池,其特徵在於含有如上述<1>至<15>中任一項所述的導電性組成物。
根據本發明,可解決先前的上述各種問題而達成上述目的,可提供一種能藉由含有非水溶性聚合物而使導電性、耐久性及長波長的透射率提昇的導電性組成物及使用其之透明導電體,觸控面板及太陽電池。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
(導電性組成物)
本發明的導電性組成物含有導電性纖維及非水溶性聚合物,且含有分散劑,視需要進而含有其他成分。
<導電性纖維>
上述導電性纖維的構造並無特別限制,可根據目的而適當選擇,較佳為實心構造及空心構造的任一種。
此處,有時將上述實心構造的纖維稱為線,有時將上述空心構造的纖維稱為管。
有時將短軸徑為5nm~1,000nm、且長軸徑為1μm~100μm的導電性纖維稱為奈米線。
另外,有時將短軸徑為1nm~1,000nm、長軸徑為0.1μm~1,000μm、且具有空心構造的導電性纖維稱為奈米管。
上述導電性纖維的材料只要具有導電性則無特別限制,可根據目的而適當選擇,較佳為金屬及碳的至少任一
種,該些中,上述導電性纖維較佳為金屬奈米線、金屬奈米管及碳奈米管的至少任一種。
<<金屬奈米線>>
-金屬-
上述金屬奈米線的材料並無特別限制,例如較佳為選自由長週期表(IUPAC1991)的第4週期、第5週期及第6週期所組成的群組中的至少一種金屬,更佳為選自第2族~第14族中的至少一種金屬,進而佳為選自第2族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族及第14族中的至少一種金屬,特佳為作為主成分而含有。
上述金屬例如可列舉:銅、銀、金、鉑、鈀、鎳、錫、鈷、銠、銥、鐵、釕、鋨、錳、鉬、鎢、鈮、鉭、鈦、鉍、銻、鉛、該些金屬的合金等。該些中,就導電性優異的方面而言,較佳為銀、及銀與銀以外的金屬的合金。
上述以與銀的合金而使用的金屬可列舉鉑、鋨、鈀及銥等。該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
-形狀-
上述金屬奈米線的形狀並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可採用圓柱狀、長方體狀、剖面為多角形的柱狀等任意形狀,於需要高透明性的用途中,較佳為圓柱狀或剖面的多角形的角為圓角的剖面形狀。
上述金屬奈米線的剖面形狀可藉由在基材上塗佈金屬奈米線水分散液,以穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察剖面而研究。
-平均短軸徑及平均長軸徑-
作為上述導電性纖維的上述金屬奈米線的平均短軸徑(以下,有時將平均短軸徑稱為「平均直徑」)為5nm~45nm,較佳為10nm~40nm,更佳為15nm~35nm。
上述平均短軸徑若小於5nm,則有時耐氧化性惡化,耐久性變差,上述平均短軸徑若超過45nm,則有時會產生由金屬奈米線引起的散射,無法獲得充分的透明性。
上述金屬奈米線的平均短軸徑(平均直徑)是使用穿透式電子顯微鏡(TEM,日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX)觀察300個金屬奈米線,根據其平均值而求出金屬奈米線的平均短軸徑。再者,上述金屬奈米線的短軸並非圓形時的短軸徑是將最長徑作為短軸徑。
作為上述導電性纖維的金屬奈米線的平均長軸徑(以下,有時將平均長軸徑稱為「平均長度」)較佳為1μm~40μm,更佳為3μm~35μm,特佳為5μm~30μm。
上述平均長軸徑若小於1μm,則有時難以形成密集的網路,而無法獲得充分的導電性,上述平均長軸徑若超過40μm,則有時金屬奈米線過長而於製造時纏繞,於製造過程中產生凝聚物。
上述金屬奈米線的平均長軸徑是使用穿透式電子顯微鏡(TEM,日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX)觀察300個金屬奈米線,根據其平均值求出金屬奈米線的平均長軸徑。再者,當上述金屬奈米線彎曲時,考慮將其作為弧的圓,根據其半徑及曲率所算出的值作為長軸徑。
-製造方法-
上述金屬奈米線的製造方法並無特別限制,可利用任意方法製造,較佳為如以下般藉由一邊於溶解鹵素化合物及分散添加劑的溶劑中進行加熱一邊將金屬離子還原而製造。
上述溶劑較佳為親水性溶劑,例如可列舉水、醇類、醚類、酮類等,該些可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。
上述醇類例如可列舉甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、乙二醇等。
上述醚類例如可列舉二噁烷、四氫呋喃等。
上述酮類例如可列舉丙酮等。
上述加熱時的加熱溫度較佳為250℃以下,更佳為20℃~200℃,進而佳為30℃~180℃,特佳為40℃~170℃。
上述加熱溫度若低於20℃,則上述加熱溫度越低則核形成概率(nucleation probability)越下降,金屬奈米線變得過長,故有時金屬奈米線容易纏繞,分散穩定性變差,上述加熱溫度若超過250℃,則有時金屬奈米線的剖面的角變尖銳,塗佈膜評價中的透射率變低。
視需要,亦可於金屬奈米線形成過程中變更溫度,可藉由中途的溫度變更,而使金屬奈米線的核形成的控制或核再次產生的抑制、選擇成長的促進所致的單分散性(monodispersity)提昇的效果提高。
上述加熱時較佳為添加還原劑而進行。
上述還原劑並無特別限制,可自通常使用的還原劑中適當選擇,例如可列舉硼氫化金屬鹽、氫化鋁鹽、烷醇胺、脂肪族胺、雜環式胺、芳香族胺、芳烷基胺、醇、有機酸類、還原糖類、糖醇類、亞硫酸鈉、肼(hydrazine)化合物、糊精(dextrin)、對苯二酚、羥基胺、乙二醇、谷胱甘肽(glutathione)等。該些中,特佳為還原糖類、作為其衍生物的糖醇類、乙二醇。
上述硼氫化金屬鹽例如可列舉硼氫化鈉、硼氫化鉀等。
上述氫化鋁鹽例如可列舉氫化鋁鋰、氫化鋁鉀、氫化鋁銫、氫化鋁鈹、氫化鋁鎂、氫化鋁鈣等。
上述烷醇胺例如可列舉二乙基胺基乙醇、乙醇胺、丙醇胺、三乙醇胺、二甲基胺基丙醇等。
上述脂肪族胺例如可列舉丙胺、丁胺、二丙二胺、乙二胺、三乙五胺等。
上述雜環式胺例如可列舉哌啶(piperidine)、吡咯啶(pyrrolidine)、N-甲基吡咯啶、嗎啉(morpholine)等。
上述芳香族胺例如可列舉苯胺、N-甲基苯胺、甲苯胺(toluidine)、胺基苯甲醚(aminoanisole)、乙氧基苯胺(phenetidine)等。
上述芳烷基胺例如可列舉苄胺、二甲苯二胺、N-甲基苄胺等。
上述醇例如可列舉甲醇、乙醇、2-丙醇等。
上述有機酸類例如可列舉檸檬酸(citric acid)、蘋果酸(malic acid)、酒石酸(tartarnic acid)、琥珀酸(succinic
acid)、抗壞血酸(ascorbic acid)、或該些酸的鹽等。
上述還原糖類例如可列舉葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、棉子糖(raffinose)、水蘇糖(stachyose)等。
上述糖醇類例如可列舉山梨糖醇(sorbitol)等。
視上述還原劑不同,有時亦發揮作為分散添加劑、溶劑的功能,同樣可較佳地使用。
上述金屬奈米線製造時,較佳為添加分散添加劑、及鹵素化合物或鹵化金屬微粒子來進行。
關於上述分散添加劑、及鹵素化合物的添加時機,可為還原劑的添加前,亦可為添加後,且可為金屬離子或鹵化金屬微粒子的添加前,亦可為添加後,為了獲得單分散性更佳的金屬奈米線,較佳為將鹵素化合物的添加分為2階段以上。
上述分散添加劑並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可列舉:含胺基的化合物、含硫醇基的化合物、含硫醚基的化合物、胺基酸或其衍生物、肽化合物、多糖類、合成高分子、來源於該些物質的凝膠等。該些中,特佳為明膠(gelatin)、聚乙烯醇、甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚烯烴二胺(polyalkylene amine)、聚丙烯酸的部分烷基酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮共聚物。
關於作為上述分散添加劑而可使用的結構,例如可參照「顏料的事典」(伊藤征司郎編,朝倉書院股份有限公司發行,2000年)的記載。
另外,亦可藉由所使用的分散添加劑的種類而使所得的金屬奈米線的形狀變化。
上述鹵素化合物只要為含有溴、氯、碘的化合物則並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如較佳為溴化鈉、氯化鈉、碘化鈉、碘化鉀、溴化鉀、氯化鉀等鹼金屬鹵化物或下述可與分散添加劑併用的化合物。
視上述鹵素化合物不同,可能有發揮作為分散添加劑的功能的鹵素化合物,同樣可較佳地使用。
亦可使用鹵化銀微粒子代替上述鹵素化合物,亦可將鹵素化合物與鹵化銀微粒子一併使用。
上述分散添加劑與鹵素化合物或鹵化銀微粒子亦能以同一物質而併用。將分散添加劑與鹵素化合物併用的化合物例如可列舉:含有胺基及溴化物離子的溴化十六烷基三甲基銨(hexadecyltrimethylammonium bromide,HTAB)、溴化硬脂基三甲基銨(Stearyltrimethylammonium bromide),含有胺基及氯化物離子的氯化十六烷基三甲基銨(hexadecyltrimethylammonium chloride,HTAC)等。
上述脫鹽處理可於形成金屬奈米線後藉由例如超過濾(ultrafiltration)、透析、凝膠過濾、傾析(decantation)、離心分離等方法而進行。
<<金屬奈米管>>
-金屬-
上述金屬奈米管的材料並無特別限制,可為任意金屬,例如可使用上述金屬奈米線的材料等。
-形狀-
上述金屬奈米管的形狀可為單層亦可為多層,單層就導電性及熱傳導性優異的方面而言較佳。
-平均短軸徑、平均長軸徑、厚度-
上述金屬奈米管的厚度(外徑與內徑之差)較佳為3nm~80nm,更佳為30nm以下,進而佳為20nm以下,特佳為10nm以下。
上述厚度若小於3nm,則有時耐氧化性惡化,耐久性變差,上述厚度若超過80nm,則有時會產生金屬奈米管所引起的散射。
另外,上述金屬奈米管的平均長軸徑較佳為1μm~40μm,更佳為3μm~35μm,特佳為5μm~30μm。
-製造方法-
上述金屬奈米管的製造方法並無特別限制,可利用任意方法製造,例如可使用美國申請案公開2005/0056118號公報等的公知方法等。
<<碳奈米管>>
-形狀-
上述碳奈米管(CNT)是石墨狀碳原子面(石墨薄片)形成單層或多層的同軸管狀的物質。單層的碳奈米管被稱為單壁奈米管(single-wall nanotube,SWNT),多層的碳奈米管被稱為多壁奈米管(multi-wall nanotube,MWNT),特別是2層的碳奈米管亦被稱為雙壁奈米管(double-wall nanotube,DWNT)。本發明的導電性纖維中,上述碳奈米
管可為單層亦可為多層,單層就導電性及熱傳導性優異的方面而言較佳。
-製造方法-
上述碳奈米管的製造方法並無特別限制,可利用任意方法製造,例如可使用二氧化碳的催化氫還原(catalytic hydrogen reduction)、電弧放電法(arc discharge)、雷射蒸發法、熱化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition,CVD)法、電漿CVD法、氣相成長法、使一氧化碳於高溫高壓下與鐵觸媒一起反應並以氣相成長的HiPco法等公知方法。
另外,藉由該些方法而獲得的碳奈米管就可獲得經高純度化的碳奈米管的觀點而言,較佳為藉由清洗、離心分離、過濾、氧化、管柱層析等方法將副產物或觸媒金屬等殘留物去除。
<<縱橫比>>
上述導電性纖維的縱橫比較佳為10以上。上述縱橫比通常是指纖維狀的物質的長邊與短邊之比(長軸徑/短軸徑之比)。
上述縱橫比的測定方法並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可列舉藉由電子顯微鏡等進行測定的方法等。
於利用電子顯微鏡來測定上述導電性纖維的縱橫比時,上述導電性纖維的縱橫比是否為10以上只要利用電子顯微鏡的1視野來確認即可。另外,藉由分別測定上述導
電性纖維的長軸徑與短軸徑,可估算上述導電性纖維整體的縱橫比。
再者,於上述導電性纖維為管狀時,用以計算上述縱橫比的直徑是使用該管的外徑。
上述導電性纖維的縱橫比只要為10以上,則並無特別限制,可根據目的而適當選擇,較佳為50~1,000,000,更佳為100~1,000,000。
上述縱橫比若小於10,則有時無法形成上述導電性纖維的網路而無法充分取得導電性,上述縱橫比若超過1,000,000,則有時於導電性纖維形成時或其後的操作中,由於成膜前導電性纖維纏繞而凝聚,故無法獲得穩定的液體。
<<縱橫比為10以上的導電性纖維的比率>>
上述縱橫比為10以上的導電性纖維的比率於所有導電性組成物中以體積比計較佳為50%以上,更佳為60%以上,特佳為75%以上。以下,有時將該些導電性纖維的比例稱為「導電性纖維的比率」。
上述導電性纖維的比率若小於50%,則有時有助於導電性的導電性物質減少而導電性下降,同時,有時由於無法形成密集的網路而產生電壓集中,導致耐久性下降。另外,導電性纖維以外的形狀的粒子不僅對導電性的貢獻不大而且具有吸收,故欠佳。特別是金屬的情況下,於球形等電漿吸收強的情形時有時透明度會惡化。
此處,上述導電性纖維的比率例如於導電性纖維為銀奈米線時,可藉由對銀奈米線水分散液進行過濾而將銀奈米線與其他粒子分離,使用感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma,ICP)發光分析裝置分別測定濾紙中殘留的銀量、與透過濾紙的銀量,而求出導電性纖維的比率。利用穿透式電子顯微鏡(TEM)對濾紙中殘留的導電性纖維進行觀察,觀察300個導電性纖維的平均短軸徑並研究其分布,藉此確認該導電性纖維是平均短軸徑為200 nm以下、且平均長軸徑為1 μm以上的導電性纖維。再者,濾紙是於TEM像中,對平均短軸徑為200 nm以下、且平均長軸徑為1 μm以上的導電性纖維以外的粒子的最長軸進行計測,使用該最長軸的2倍以上、且導電性纖維的長軸的最短長度以下的直徑的濾紙。
此處,上述導電性纖維的平均短軸徑及平均長軸徑例如可藉由使用穿透式電子顯微鏡(TEM)或光學顯微鏡,對TEM像或光學顯微鏡像進行觀察而求出,本發明中,導電性纖維的平均短軸徑及平均長軸徑是藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察300個導電性纖維,並根據其平均值而求出。
<非水溶性聚合物>
上述非水溶性聚合物是具有作為黏合劑的功能、實質上不溶解於中性附近的水中的聚合物。上述所謂非水溶性聚合物,具體是指SP值(藉由沖津法計算)為18 MPa1/2
~30 MPa1/2
的聚合物。
上述SP值為18 MPa1/2
~30 M Pa1/2
,較佳為19 MPa1/2
~28 MPa1/2
,更佳為19.5 MPa1/2
~27 MPa1/2
。
上述SP值若小於18 MPa1/2
,則有時難以清洗所附著的有機污垢,上述SP值若超過30 MPa1/2
,則有時與水的親和性變高,塗佈膜的含水率上升,因此紅外線區域的吸收變高,可能由此導致於製作太陽電池時轉換效率下降。
此處,上述SP值是藉由沖津法(沖津俊直著「日本接著學會志」29(3)(1993))而計算出。具體而言,SP值是利用以下的式子來計算。再者,ΔF為文獻記載的值。
SP值(δ)=ΣΔF(Molar Attraction Constants)/V(莫耳容積)
使用多種非水溶性聚合物時的SP值(σ)及SP值的氫鍵項(σh)可藉由以下的式子來計算。
(其中,σn表示非水溶性聚合物與水的SP值或SP值的氫鍵項,Mn表示混合液中的非水溶性聚合物與水的莫耳分率,Vn表示溶劑的莫耳體積,n表示2以上的整數,表示溶劑的種類。)
上述非水溶性聚合物只要上述SP值為18 MPa1/2
~30 MPa1/2
,則並無特別限制,就塗膜對基板的密接性、對彎折等的耐久性的觀點而言,較佳為具有乙烯性不飽和基的聚合物。該些中,較佳為在連結於主鏈的側鏈上含有至少一種乙烯性不飽和鍵。上述乙烯性不飽和鍵亦可於側鏈中含有多種。另外,上述乙烯性不飽和鍵亦可與上述分支及/或脂環結構、及/或上述酸性基一起含有於非水溶性聚合物的側鏈中。
另外,上述非水溶性聚合物只要上述SP值為18 MPa1/2
~30MPa1/2
,則可自下述聚合物乳膠中適當使用。
丙烯酸系聚合物例如可列舉:Nipol LX855、857x2(以上為日本Zeon公司製造);Voncoat R3370(大日本油墨化學公司製造);Jurimer ET-410(日本純藥公司製造);AE116、AE119、AE121、AE125、AE134、AE137、AE140、AE173(以上為JSR公司製造);Aron A-104(東亞合成公司製造)等(均為商品名)。
聚酯類例如可列舉:FINETEX ES650、611、675、850(以上為大日本油墨化學公司製造);WD-size、WMS(以上為Eastman Chemical公司製造);A-110、A-115GE、A-120、A-121、A-124GP、A-124S、A-160P、A-210、A-215GE、A-510、A-513E、A-515GE、A-520、A-610、A-613、A-615GE、A-620、WAC-10、WAC-15、WAC-17XC、WAC-20、S-110、S-110EA、S-111SL、S-120、S-140、S-140A、S-250、S-252G、S-250S、S-320、S-680、DNS-63P、NS-122L、NS-122LX、NS-244LX、NS-140L、NS-141LX、NS-282LX(以上為高松油脂公司製造);Aronmelt PES-1000系列、PES-2000系列(以上為東亞合成公司製造);Vylonal MD-1100、MD-1200、MD-1220、MD-1245、MD-1250、MD-1335、MD-1400、MD-1480、MD-1500、MD-1930、MD-1985(以上為東洋紡公司製造);Sepolsion ES(住友精化公司製造)等(均為商品名)。
聚胺酯類例如可列舉:HYDRAN AP10、AP20、AP30、AP40、101H、Vondic 1320NS、1610NS(以上為大日本油墨化學公司製造);D-1000、D-2000、D-6000、D-4000、D-9000(以上為大日精化公司製造);NS-155X、NS-310A、NS-310X、NS-311X(以上為高松油脂公司製造);Elastron(第一工業製藥公司製造)等(均為商品名)。
橡膠類例如可列舉:LACSTAR 7310K、3307B、4700H、7132C(以上為大日本油墨化學公司製造);Nipol LX416、LX410、LX430、LX435、LX110、LX415A、LX415M、LX438C、2507H、LX303A、LX407BP系列、V1004、MH5055(以上為日本Zeon公司製造)等(均為商品名)。
聚氯乙烯類例如可列舉:G351、G576(以上為日本Zeon公司製造);Vinybran 240、270、277、375、386、609、550、601、602、630、660、671、683、680、680S、681N、685R、277、380、381、410、430、432、860、863、865、867、900、900GT、938、950、SOLBINC、SOLBIN CL、SOLBIN CH、SOLBIN CN、SOLBIN C5、SOLBIN M、SOLBIN MF、SOLBIN A、SOLBIN AL(以上為日信化學工業公司製造);S-Lec A、S-Lec C、S-Lec M(以上為積水化學工業公司製造);Denka Vinyl 1000GKT、Denka Vinyl 1000L、Denka Vinyl 1000CK、Denka Vinyl 1000A、Denka Vinyl 1000LK2、Denka Vinyl 1000AS、Denka Vinyl 1000GS、Denka Vinyl 1000LT3、Denka Vinyl 1000D、Denka Vinyl 1000W(以上為電氣化學工業公司製造)等(均為商品名)。
聚偏二氯乙烯類例如可列舉:L502、L513(以上為旭化成工業公司製造);D-5071(大日本油墨化學公司製造)等(均為商品名)。
聚烯烴類例如可列舉:Chemipearl S120、SA100、V300(以上為三井石油化學公司製造);Voncoat 2830、2210、2960(以上為大日本油墨化學公司製造);Zaikthene、Sepolsion G(以上為住友精化公司製造)等(均為商品名)。
共聚合尼龍類例如可列舉Sepolsion PA(住友精化公司製造)等(均為商品名)。
聚乙酸乙烯酯類例如可列舉:Vinybran 1080、1082、1085W、1108W、1108S、1563M、1566、1570、1588C、A22J7-F2、1128C、1137、1138、A20J2、A23J1、A23J1、A23K1、A23P2E、A68J1N、1086A、1086、1086D、1108S、1187、1241LT、1580N、1083、1571、1572、1581、4465、4466、4468W、4468S、4470、4485LL、4495LL、1023、1042、1060、1060S、1080M、1084W、1084S、1096、1570K、1050、1050S、3290、1017AD、1002、1006、1008、1107L、1225、1245L、GV-6170、GV-6181、4468W、4468S(以上為日信化學工業公司製造)等(均為商品名)。
進而,聚合物乳膠例如可列舉聚丙烯酸類、聚乳酸酯類、聚胺酯類、聚碳酸酯類、聚酯類、聚縮醛類、苯乙烯-丁二烯橡膠(Styrene-Butadiene Rubber,SBR)類、聚氯乙烯類等。該些聚合物乳膠可單獨使用一種,亦可併用兩種以上。該些中,較佳為聚丙烯酸類、聚胺酯類、聚氯乙烯類、聚酯類、聚碳酸酯類、SBR類,更佳為聚丙烯酸類、聚胺酯類、聚氯乙烯類、聚酯類、SBR類,特佳為聚丙烯酸類。
作為上述乙烯性不飽和鍵,可於與非水溶性聚合物的主鏈之間經由至少一個酯基(-COO-)而鍵結,僅由乙烯性不飽和鍵與酯基構成非水溶性聚合物之側鏈。另外,亦可於非水溶性聚合物的主鏈與酯基之間、及酯基與乙烯性不飽和鍵之間的任一處進而具有2價有機連結基,乙烯性不飽和鍵亦能以「含有乙烯性不飽和鍵的基」的形式構成非水溶性聚合物的側鏈。
上述2價有機連結基例如可列舉苯乙烯類、(甲基)丙烯酸酯類、乙烯醚類、乙烯酯類、(甲基)丙烯醯胺類等。該些中,較佳為(甲基)丙烯酸酯類、乙烯酯類、(甲基)丙烯醯胺類,特佳為(甲基)丙烯酸酯類。
上述乙烯性不飽和鍵較佳為導入(甲基)丙烯醯基而構成。
對上述非水溶性聚合物的側鏈導入(甲基)丙烯醯基的方法並無特別限制,可自公知的方法中適當選擇,例如可列舉:對具有酸性基的重複單元加成具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯的方法、對具有羥基的重複單元加成具有異氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯的方法、對具有異氰酸酯基的重複單元加成具有羥基的(甲基)丙烯酸酯的方法等。
該些中,對具有酸性基的重複單元加成具有環氧基的(甲基)丙烯酸酯的方法於最容易進行製造、低成本之方面而言特佳。
上述具有乙烯性不飽和鍵及環氧基的(甲基)丙烯酸酯,只要具有該些基則並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如較佳為下述結構式(1)所表示的化合物、及下述結構式(2)所表示的化合物。
其中,上述結構式(1)中,R1
表示氫原子或烴基。上述烴基較佳為碳數1~10的烴基,更佳為碳數1~5的烴基,特佳為碳數1~3的烴基。上述烴基較佳為烷基,更佳為甲基。L1
表示有機基。上述有機基較佳為烴基,更佳為碳數1~4的烴基。上述烴基的具體例較佳為伸烷基,更佳為亞甲基。
其中,上述結構式(2)中,R2
表示氫原子或烴基。上述烴基較佳為碳數1~10的烴基,更佳為碳數1~5的烴基,特佳為碳數1~3的烴基。上述烴基較佳為烷基,更佳為甲基。L2
表示有機基。上述有機基較佳為烴基,更佳為碳數1~4的烴基。上述烴基的具體例較佳為伸烷基,更佳為亞甲基。W表示4員環~7員環的脂肪族烴基。上述4員環~7員環的脂肪族烴基較佳為4員環~6員環,更佳為5員環~6員環。
上述結構式(1)及結構式(2)所表示的化合物中,於與光硬化樹脂組合而用作負型、正型的阻劑時,就良好的顯影性及膜強度的方面而言,較佳為結構式(1)所表示的化合物。
上述結構式(1)及結構式(2)所表示的化合物並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可列舉以下的化合物(1)~化合物(10)。
關於上述非水溶性聚合物的含有比率,上述導電性纖維的含量(A)與上述非水溶性聚合物的含量(B)之重量比(A/B)較佳為0.1~5,更佳為0.25~3.5,特佳為0.5~2.5。
上述重量比(A/B)若小於0.1,則有時電阻值的面內分布變得不均勻,上述重量比(A/B)若超過5,則有時導電性纖維分散液的經時穩定性下降。
<分散劑>
上述分散劑是用於防止導電性纖維的凝聚並使其分散。上述分散劑只要可使導電性纖維分散,則並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可列舉市售的低分子顏料分散劑、高分子顏料分散劑等。該些中。較佳為具有利用高分子分散劑而吸附於導電性纖維的性質,例如可列舉聚乙烯吡咯烷酮、BYK系列(BYK Chemie公司製造)、Solsperse系列(日本Lubrizol公司製造等)、Ajisper系列(味之素公司製造)等。
上述分散劑之含量相對於上述非水溶性聚合物100重量份較佳為0.1重量份~50重量份,更佳為0.5重量份~40重量份,特佳為1重量份~30重量份。
上述含量若小於0.1重量份,則有時於分散液中導電性纖維發生凝聚,上述含量若超過50重量份,則有時於塗佈步驟中無法形成穩定的液膜,產生塗佈不均。
<其他成分>
上述其他成分例如可列舉:界面活性劑、抗氧化劑、抗硫化劑、金屬抗腐蝕劑、黏度調整劑、防腐劑等各種添加劑等。該些成分亦可視需要而適當含有。
(透明導電體)
本發明的透明導電體是含有上述導電性組成物而形成。上述導電性組成物較佳為於支持體上形成為透明導電層。此處,所謂上述透明導電體,例如是指為了將層狀地配置的元件間導通而設置的膜(層間導電膜)、或確保面內的導通的導電膜等。
<支持體>
上述支持體並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可列舉透明玻璃基板、合成樹脂性薄片、膜、金屬基板、陶瓷板、具有光電轉換元件的半導體基板等。對於該些基板,視需要可進行矽烷偶合劑等之藥品處理、電漿處理、離子電鍍、濺鍍、氣相反應法、真空蒸鍍等前處理。
上述透明玻璃基板例如可列舉白板玻璃、青板玻璃、二氧化矽塗佈青板玻璃等。
上述合成樹脂製薄片、膜例如可列舉聚對苯二甲酸乙二酯(Poly Ethylene Terephthalate,PET)、聚碳酸酯、聚醚碸、聚酯、丙烯酸系樹脂、氯乙烯樹脂、芳香族聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺等。
上述金屬基板例如可列舉鋁板、銅板、鎳板、不鏽鋼板等。
上述支持體的全可見光透射率較佳為70%以上,更佳為85%以上,特佳為90%以上。
若上述全可見光透射率小於70%,則有時透射率低而於實用方面成問題。
再者,本發明中,支持體亦可使用以不妨礙本發明目的之程度而著色的支持體。
上述支持體的厚度較佳為1 μm~5,000 μm,更佳為3 μm~4,000 μm,進而佳為5 μm~3,000 μm,特佳為50 μm~300 μm,最佳為60 μm~200 μm。
上述厚度若小於1 μm,則有時會由於塗佈步驟中的操作困難而導致良率下降,上述厚度若超過5,000 μm,則有時於攜帶式之直接應用(application)中該支持體的厚度或重量成問題。
<形成方法>
-透明導電體的形成-
上述透明導電體的形成方法可列舉:將本發明的上述導電性組成物藉由旋塗、輥塗、狹縫塗佈等公知方法塗佈於支持體上的方法,將導電性組成物轉印至支持體上的方法等。
作為上述透明導電體的形態,亦可藉由在上述支持體的單面上塗佈上述導電性組成物而於上述支持體的單面上形成透明導電層。
另外,例如亦可為於上述支持體上經由介電質層而積層2層以上的透明導電層的構造。
進而,亦可於上述支持體的兩面上塗佈上述導電性組成物而於上述支持體的兩面上形成上述透明導電層。
上述導電性纖維的塗佈量較佳為0.005 g/m2
~0.5 g/m2
,更佳為0.01 g/m2
~0.45 g/m2
,特佳為0.015 g/m2
~0.4 g/m2
。
上述塗佈量若小於0.005 g/m2
,則有時會出現電阻局部地變高的部位,面內的電阻分布惡化,上述塗佈量若超過0.5 g/m2
,則有時於塗佈後的乾燥中由於導電性纖維彼此的凝聚而導致霧度惡化。
上述透明導電層的厚度較佳為20 nm~5,000 nm,更佳為25 nm~4,000 nm,特佳為30 nm~3,500 nm。
上述厚度若小於20 nm,則有時會成為與導電性纖維的短軸徑相同的區域,膜強度下降,上述厚度若超過5,000 nm,則有時膜之裂紋、透射率或霧度惡化。
另外,上述透明導電層視需要亦可進行圖案化。
上述圖案化的方法例如可列舉:使用光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂或者負型或正型阻劑的圖案化法;噴墨法;利用網版印刷、凹版印刷或套版印刷的印刷法;雷射劃線法;此外可列舉:使用微接觸印刷等形成親疏水圖案或親銀圖案後塗佈銀奈米線分散液,或將上述支持體浸漬於銀奈米線分散液中,藉此加以固定的方法等。
另外,作為上述透明導電體,除了透明導電層以外亦可根據使用目的而積層功能層。
上述功能層例如可列舉:底塗層、密接層、緩衝層、覆塗保護層、保護層、防污層、撥水層、撥油層、硬塗層、黏著層、阻障層等。該些可為單層,亦可積層多層。
另外,上述透明導電體例如可藉由積層防眩層、抗反射層、低反射層、λ/4層、偏光層、相位差層等而賦予光學功能。該些可為單層,亦可積層多層。
(觸控面板)
本發明的觸控面板具有含有本發明的導電性組成物而形成的透明導電體。
上述觸控面板只要具有上述透明導電體則並無特別限制,可根據目的而適當選擇,例如可列舉表面型靜電電容方式觸控面板、投影型靜電電容方式觸控面板、電阻膜式觸控面板等。
使用圖1對上述表面型靜電電容方式觸控面板的一例加以說明。於該圖1中,觸控面板10是於透明基板11的表面以均一地覆蓋的方式配置透明導電體12而形成,於透明基板11的端部的透明導電體12上,形成有用以與未圖示的外部檢測電路電性連接的電極端子18。
再者,圖中,13表示成為遮罩電極的透明導電體,14及17表示保護膜,15表示中間保護膜,16表示防眩膜。
若以手指觸摸透明導電體12上的任意點等,則上述透明導電體12於所觸摸的點經由人體而接地,各電極端子18與接地線之間的電阻值發生變化。藉由上述外部檢測電路來檢測該電阻值的變化,確定所觸摸的點的座標。
使用圖2,對上述表面型靜電電容方式觸控面板的其他一例進行說明。該圖2中,觸控面板20是由以覆蓋透明基板21的表面的方式配置的透明導電體22與透明導電體23、將該透明導電體22與該透明導電體23絕緣的絕緣層24、於手指等接觸對象與透明導電體22或透明導電體23之間產生靜電電容的絕緣覆蓋層25所形成,對手指等接觸對象進行位置檢測。視構成不同,亦可將透明導電體22、23構成為一體,另外,亦可將絕緣層24或絕緣覆蓋層25構成為空氣層。
若以手指等觸摸絕緣覆蓋層25,則手指等與透明導電體22或透明導電體23之間的靜電電容值發生變化。藉由上述外部檢測電路來檢測該靜電電容值的變化,確定所觸摸的點的座標。
另外,根據圖3,通過俯視透明導電體22及透明導電體23的配置對作為投影型靜電電容方式觸控面板的觸控面板20進行示意性說明。
觸控面板20中,可檢測X軸方向的位置的多個透明導電體22與Y軸方向上的多個透明導電體23是配置成可連接於外部端子。透明導電體22與透明導電體23可多個地接觸指尖等接觸對象,於多點處輸入接觸資訊。
若以手指觸摸該觸控面板20上的任意點等,則可位置精度佳地確定X軸方向及Y軸方向的座標。
再者,作為透明基板、保護層等之其他構成,可適當選擇應用上述表面型靜電電容方式觸控面板的構成。另外,觸控面板20中示出了由多個透明導電體22及多個透明導電體23所得的透明導電體的圖案例,但其形狀、配置等不限於此。
使用圖4,對上述電阻膜式觸控面板的一例加以說明。該圖4中,觸控面板30是支持配置有透明導電體32的基板31、多個地配置於該透明導電體32上的間隔件36、經由空氣層34而可與透明導電體32接觸的透明導電體33、及配置於該透明導電體33上的透明膜35而構成。
若自透明膜35側觸摸該觸控面板30,則透明膜35受到按壓,被壓入的透明導電體32與透明導電體33接觸,藉由未圖示的外部檢測電路來檢測該位置的電位變化,由此確定所觸摸的點的座標。
(集積型太陽電池)
本發明的集積型太陽電池的特徵在於具有本發明的上述導電性組成物。
上述集積型太陽電池(以下有時亦稱為太陽電池元件)並無特別限制,可使用作為太陽電池元件而通常所用的物質。例如可列舉:單晶矽系太陽電池元件,多晶矽系太陽電池元件,以單接合型或串聯構造型等構成的非晶矽系太陽電池元件,砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等III-V族化合物半導體太陽電池元件,碲化鎘(CdTe)等II-VI族化合物半導體太陽電池元件,銅/銦/硒系(所謂CIS系)、銅/銦/鎵/硒系(所謂CIGS系)、銅/銦/鎵/硒/硫系(所謂CIGSS系)等I-III-VI族化合物半導體太陽電池元件,色素增感型太陽電池元件,有機太陽電池元件等。該些中,本發明中,上述太陽電池元件較佳為以串聯構造型等構成的非晶矽系太陽電池元件及銅/銦/硒系(所謂、CIS系)、銅/銦/鎵/硒系(所謂、CIGS系)、銅/銦/鎵/硒/硫系(所謂、CIGSS系)等I-III-VI族化合物半導體太陽電池元件。
以串聯構造型等構成的非晶矽系太陽電池元件的情況下,非晶矽或微晶矽薄膜層、另外於該些中含有鍺的薄膜、進而該些的2層以上的串聯構造被用作光電轉換層。成膜是使用電漿CVD等。
[實例]
以下,對本發明的實例加以說明,但本發明不受該些實例的任何限定。
-非水溶性聚合物(1)的製備-
於反應容器中預先添加1-甲氧基-2-丙醇(MMPGAC,泰金化學工業公司製造)8.57重量份並升溫至90℃,於氮氣環境下、90℃的反應容器中用2小時滴加由作為單體的甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸(以添加重量比依序為45.5 mol%:2 mol%:19 mol%:33.5 mol%的方式調整甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、及後述的甲基丙烯酸縮水甘油酯)、偶氮系聚合起始劑(和光純藥工業公司製造,V-601)1重量份、及1-甲氧基-2-丙醇8.57重量份構成的混合溶液。滴加後反應4小時,獲得丙烯酸系樹脂溶液。
繼而,於上述丙烯酸系樹脂溶液中添加對苯二酚單甲醚0.025重量份及溴化四乙基銨0.084重量份後,用2小時滴加甲基丙烯酸縮水甘油酯。滴加後,一邊吹入空氣一邊於90℃下反應4小時後,以固體成分濃度達到45%的方式添加溶劑(1-甲氧基-2-丙醇),藉此進行製備,獲得含有不飽和基的非水溶性聚合物(1)的溶液(重量平均分子量(Mw):30,000,1-甲氧基-2-丙醇45%溶液)。
再者,關於上述重量平均分子量的測定方法,是使用凝膠浸透管柱層析法(GPC)進行測定。
非水溶性聚合物(1)的SP值是利用沖津法計算出,為22 MPa1/2
。
(製備例1)
-銀奈米線分散物(1)的製備-
製備將硝酸銀粉末0.51 g溶解於純水50 mL中的硝酸銀溶液。其後,於上述硝酸銀溶液中添加1 N的氨水直至變透明為止,以總量達到100 mL的方式添加純水,製備溶液A。
以140 mL的純水將葡萄糖粉末0.5 g溶解,製備溶液B。
以27.5 mL的純水溶解HTAB(溴化十六烷基-三甲基銨)粉末0.5 g,製備溶液C。
將溶液A 20.6 mL放入至三口燒瓶內並於室溫下攪拌。於該液體中用漏斗依序添加純水41 mL、溶液C 20.6 mL及溶液B 16.5 mL,一邊於90℃下以200 rpm攪拌5小時一邊進行加熱,藉此獲得銀奈米線水分散物(1)。
將所得的銀奈米線水分散物(1)冷卻後,進行離心分離,進行純化直至傳導率達到50 μS/cm以下為止,添加相對於銀為2 wt%的作為分散劑的Solsperse 24000(日本Lubrizol公司製造),利用丙二醇單甲醚進一步進行離心分離而去除水,最終添加丙二醇單甲醚乙酸酯,獲得銀奈米線分散物(1)。
所得的銀奈米線(1)的平均短軸徑、平均長軸徑、短軸徑的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率是以如下方式測定。將結果示於表1中。
(製備例2)
-銀奈米線分散物(2)的製備-
將乙二醇30 mL放入至三口燒瓶中並加熱至160℃。其後,以每分鐘1 mL的速度添加36 mM的聚乙烯吡咯烷酮(PVP,K-55)、3 μM的乙醯丙酮鐵、60 μM的氯化鈉乙二醇溶液18 mL及24 mM的硝酸銀乙二醇溶液18 mL。於160℃下加熱60分鐘後冷卻至室溫。添加水進行離心分離,進行純化直至傳導率達到50 μS/cm以下為止,獲得銀奈米線水分散物(2)。
將所得的銀奈米線的水分散物(2)於離心分離後藉由傾析而去除水,添加相對於銀而為2 wt%的作為分散劑的Solsperse 24000(日本Lubrizol公司製造),利用丙二醇單甲醚進一步進行離心分離而去除水,最終添加丙二醇單甲醚乙酸酯,獲得銀奈米線分散物(2)。
所得的銀奈米線(2)的平均短軸徑、平均長軸徑、短軸徑的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率是以如下方式測定。將結果示於表1中。
(製備例3)
-銀奈米線分散物(3)的製備-
於製備例1中,將溴化十六烷基-三甲基銨變更為溴化硬脂基三甲基銨,除此以外,與製備例1同樣地獲得銀奈米線分散物(3)。所得的銀奈米線分散物(3)中的銀奈米線是平均短軸徑為14 nm、平均長軸徑為32 μm的線狀。
所得的銀奈米線分散物(3)的平均短軸徑、平均長軸徑、短軸徑的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率是以如下方式測定。將結果示於表1中。
(製備例4)
-銀奈米線分散物(4)的製備-
於製備例1中,於三口燒瓶中預先添加6.9 mL的環己醇,除此以外,與製備例1同樣地獲得銀奈米線分散物(4)。所得的銀奈米線分散物(4)中的銀奈米線是平均短軸徑為42 nm、平均長軸徑為29 μm的線狀。
所得的銀奈米線分散物(4)的平均短軸徑、平均長軸徑、短軸徑的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率是以如下方式測定。將結果示於表1中。
(製備例5)
於製備例1中,於三口燒瓶中預先添加10.4 mL的環己醇,除此以外,與製備例1同樣地獲得銀奈米線分散物(5)。所得的銀奈米線分散物(5)中的銀奈米線是平均短軸徑為52 nm、平均長軸徑為24 μm的線狀。
所得的銀奈米線分散物(5)的平均短軸徑、平均長軸徑、短軸徑的變動係數、縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率是以如下方式測定。將結果示於表1中。
<銀奈米線的平均短軸徑(直徑)及平均長軸徑>
使用穿透式電子顯微鏡(TEM,日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX)觀察300個銀奈米線,根據其平均值而求出銀奈米線的平均短軸徑及平均長軸徑。
<銀奈米線短軸徑的變動係數>
使用穿透式電子顯微鏡(TEM,日本電子股份有限公司製造,JEM-2000FX)觀察300個銀奈米線的短軸徑,根據其平均值來計測銀奈米線的短軸徑,計算其標準偏差及平均值,藉此求出變動係數。
<縱橫比為10以上的導電性纖維的比率>
對各銀奈米線水分散物進行過濾而分離銀奈米線與其他粒子,使用ICP發光分析裝置(島津製作所股份有限公司製造,ICPS-8000),分別測定濾紙中殘留的銀量、及透過濾紙的銀量,求出平均短軸徑為45 nm以下且平均長軸徑為5 μm以上的銀奈米線作為縱橫比為10以上的導電性纖維的比率(%)。
再者,求出導電性纖維的比率時的銀奈米線的分離是使用薄膜過濾器(Millipore公司製造,FALP 02500,孔徑為1.0 μm)進行。
表1中,所謂「導電性纖維的比率」,是指縱橫比為10以上的導電性纖維(銀奈米線)的比率。
(實例1)
-透明導電體1的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
使銀奈米線分散物(1)與非水溶性聚合物(1)以含有比率(銀奈米線/非水溶性聚合物)成為1/2的方式混合,製備導電性組成物1。利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定該導電性組成物1中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。
於市售的經雙軸延伸熱固定的厚度100 μm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)支持體的表面,使用刮刀塗佈機以平均厚度成為15 μm的方式塗佈上述導電性組成物1,於溫度25℃、濕度55%RH的條件下進行乾燥,藉此製作透明導電體1。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)對透明導電體1中所含的銀奈米線量進行測定,結果為0.04 g/m2
。
於以下的實例2~實例7及比較例1~比較例7中,以與實例1的導電性組成物1中所含的銀奈米線量0.27 wt%為等量的方式製備導電性組成物2~導電性組成物14。另外,以與實例1的透明導電體1中所含的銀奈米線量0.04 g/m2
為等量的方式製作透明導電體2~透明導電體14。
(實例2)
-透明導電體2的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,將銀奈米線分散物(1)與非水溶性聚合物(1)的含有比率(銀奈米線/非水溶性聚合物)由1/2變更為1/5,除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物2及透明導電體2。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物2中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體2中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(實例3)
-透明導電體3的製作(使用非水溶性聚合物(2))-
於實例1中,將非水溶性聚合物(1)換成作為非水溶性聚合物(2)的聚甲基丙烯酸甲酯(和光純藥工業公司製造,SP值為18.5 MPa1/2
),且將塗佈溶劑的一半體積換成THF(四氫呋喃,和光純藥工業公司製造),除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物3及透明導電體3。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物3中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體3中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(實例4)
-透明導電體4的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,將分散劑由Solsperse 24000換成聚乙烯吡咯烷酮K-30(和光純藥工業公司製造),且將丙二醇單甲醚乙酸酯換成丙二醇單甲醚,除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物4及透明導電體4。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物4中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體4中所含的銀奈米線量,結果為0.04g/m2
。
(實例5)
-透明導電體5的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,將銀奈米線分散物(1)換成銀奈米線分散物(3),除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物5及透明導電體5。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物5中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體5中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(實例6)
-透明導電體6的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,將銀奈米線分散物(1)換成銀奈米線分散物(4),除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物6及透明導電體6。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物6中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體6中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(實例7)
-透明導電體7的製作(使用聚合物乳膠)-
於實例1中,將銀奈米線分散物(1)的分散劑由Solsperse 24000換成聚乙烯吡咯烷酮K-30(和光純藥工業公司製造),將最終分散溶劑由丙二醇單甲醚乙酸酯換成水,進而將非水溶性聚合物(1)換成聚合物乳膠(日本純藥公司製造,Jurimer ET-410,丙烯酸系聚合物的SP值為24 MPa1/2
),將塗佈溶劑換成水,除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物7及透明導電體7。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物7中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體7中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例1)
-透明導電體8的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,將銀奈米線分散物(1)換成銀奈米線分散物(5),除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物8及透明導電體8。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物8中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體8中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例2)
-透明導電體9的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,將銀奈米線分散物(1)換成銀奈米線分散物(2),除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物9及透明導電體9。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物9中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體9中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例3)
-透明導電體10的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例2中,將銀奈米線分散物(1)換成銀奈米線分散物(2),除此以外,與實例2同樣地獲得導電性組成物10及透明導電體10。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物10中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體10中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例4)
-透明導電體11的製作(使用水溶性聚合物)-
於實例1中,將非水溶性聚合物(1)換成作為水溶性聚合物的聚乙烯吡咯烷酮(PVP,K-30,和光純藥工業公司製造,SP值為31.5 MPa1/2
),將銀奈米線分散物(1)換成銀奈米線分散物(2),將丙二醇單甲醚乙酸酯換成丙二醇單甲醚,除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物11及透明導電體11。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體11中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例5)
-透明導電體12的製作(使用水溶性聚合物)-
於比較例4中,將銀奈米線分散物(2)換成銀奈米線分散物(1),除此以外,與比較例4同樣地獲得導電性組成物12及透明導電體12。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物12中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體12中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例6)
-透明導電體13的製作(使用水溶性聚合物)-
於比較例5中,將銀奈米線分散物(1)與作為水溶性聚合物的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的含有比率(銀奈米線/PVP)由1/2變更為1/5,除此以外,與比較例5同樣地獲得導電性組成物13及透明導電體13。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物13中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體13中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(比較例7)
-透明導電體14的製作(使用非水溶性聚合物(3))-
於實例1中,將非水溶性聚合物(1)換成作為非水溶性聚合物(3)的聚異丁烯(和光純藥工業公司製造,SP值為15.8 MPa1/2
),將塗佈溶劑的一半體積換成THF(四氫呋喃,和光純藥工業公司製造),除此以外,與實例1同樣地獲得導電性組成物14及透明導電體14。再者,利用ICP(高頻感應耦合電漿,島津製作所股份有限公司製造,ICPS-1000IV)測定導電性組成物14中所含的銀奈米線量,結果為0.27 wt%。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定透明導電體14中所含的銀奈米線量,結果為0.04 g/m2
。
(參考例1)
-透明導電體15的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例1中,於製備例1的銀奈米線分散物(1)的製備中不含有分散劑,除此以外,欲與實例1同樣地製作透明導電體15,但無法分散,而無法製作透明導電體15。
(參考例2)
-透明導電體16的製作(使用非水溶性聚合物(1))-
於實例2中,於製備例1的銀奈米線分散物(1)的製備中不含有分散劑,除此以外,欲與實例2同樣地製作透明導電體16,但無法分散,而無法製作透明導電體16。
繼而,對實例1~實例7及比較例1~比較例7如以下般評價導電性、透射率、霧度、耐久性及可撓性。將結果示於表2中。
<透明導電體的導電性>
各透明導電體的導電性是使用Loresta-GP MCP-T600(三菱化學股份有限公司製造)藉由表面電阻(Ω/□)的測定而求出。
<透明導電體的光透射率>
各透明導電體的光透射率是使用分光光度計(UV2400-PC,島津製作所股份有限公司製造),將空氣作為參考,於波長450 nm及波長800 nm下求出。
<透明導電體的霧度>
各透明導電體的霧度是使用Gardner公司製造的Haze-gard Plus進行測定。
<透明導電體的濕熱經時耐久性>
作為耐久性的評價,進行濕熱經時試驗。將透明導電體1~透明導電體14於溫度80℃、濕度85%RH下經過250小時後,使用Loresta-GP MCP-T600(三菱化學股份有限公司製造)測定表面電阻(Ω/□),如以下般評價。
R1(經時後電阻率)/R0(經時前電阻率)×100=電阻率變化(%)
[評價基準]
1:電阻率變化為300%以上,為實用上有問題的水平
2:電阻率變化小於300%且為200%以上,為實用上有問題的水平
3:電阻率變化小於200%且為150%以上,為實用上有問題的水平
4:電阻率變化小於150%且為110%以上,為實用上無問題的水平
5:電阻率變化小於110%,為實用上無問題的水平
<透明導電體的可撓性>
將所得的各試樣的賦予有導電層的面置於外側,捲繞於直徑9 mm的金屬棒上,靜置15秒鐘。利用Loresta-GP MCP-T600(三菱化學股份有限公司製造)測定捲繞前後的各試樣的表面電阻,將其變化定為(捲繞後)/(捲繞前)×(100%)=電阻率變化(%),按以下基準進行評價。再者,數字越大表示可撓性越優異。
[評價基準]
1:電阻率變化為300%以上,為實用上有問題的水平
2:電阻率變化小於300%且為150%以上,為實用上有問題的水平
3:電阻率變化小於150%且為130%以上,為實用上無問題的水平
4:電阻率變化小於130%且為115%以上,為實用上無問題的水平
5:電阻率變化小於115%,為實用上無問題的水平
由表2的結果可知,實例1~實例7的導電性、450nm的透射率、800nm的透射率、霧度、耐久性及可撓性均優異,相對於此,比較例1~比較例7的導電性、透射率、霧度、耐久性及可撓性中至少一個差。
(觸控面板的製作)
實例1~實例7的透明導電體由於長波長的透射率高,故可知,於使用利用實例1~實例7的透明導電體製作的觸控面板時,可製作由於透射率提昇而視覺確認性優異,且由於導電性提昇故對空手、戴著手套的手、指示器具中的至少一個的文字等的輸入或畫面操作的應答性優異的觸控面板。再者,所謂觸控面板,包括所謂的觸控感測器及觸控墊。
製作觸控面板時,使用『最新觸控面板技術』(2009年7月6日發行,Techno-Times公司)、三谷雄二監製,「觸控面板的技術與開發」、CMC出版(2004,12),FPD International 2009 Forum T-11演講文本,Cypress Semiconductor Corporation Application note AN 2292等所記載的公知方法。
(集積型太陽電池的製作)
<製作例1>
-非晶太陽電池(超直(super straight)型)的製作-
於玻璃基板上塗佈實例1的導電性組成物1,於溫度25℃、濕度55%RH的條件下使其乾燥,藉此形成透明導電體1。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定該透明導電體1中的銀量,結果為0.05 g/m2
。於其上部藉由電漿CVD法而形成厚度15 nm的p型,於上述p型的上部形成厚度350 nm的i型,於上述i型的上部形成厚度30 nm的n型非晶矽,於上述n型非晶矽的上部形成作為背面反射電極的厚度20 nm的添加鎵的氧化鋅層,於上述添加鎵的氧化鋅層的上部形成厚度200 nm的銀層,製作光電轉換元件1A。
<製作例2~製作例7>
-非晶太陽電池(超直型)的製作-
於製作例1中,將透明導電體1分別換成透明導電體2及透明導電體9~透明導電體13,除此以外,與製作例1同樣地製作光電轉換元件2A~光電轉換元件7A。
<製作例8>
-CIGS太陽電池(次直(sub straight)型)的製作-
於玻璃基板上藉由直流磁控濺鍍法而形成厚度500 nm左右的鉬電極,於上述電極的上部藉由真空蒸鍍法而形成厚度2.5 μm的作為黃銅礦系半導體材料的Cu(In0.6
Ga0.4
)Se2
薄膜,於上述Cu(In0.6
Ga0.4
)Se2
薄膜的上部藉由溶液析出法而形成厚度50 nm的硫化鎘薄膜,於上述硫化鎘薄膜的上部塗佈實例1的導電性組成物1,於溫度25℃、濕度55%RH的條件下進行乾燥,由此形成透明導電體1。利用螢光X射線分析裝置(SII公司製造,SEA1100)測定該透明導電體1中的銀量,結果為0.05 g/m2
。於上述透明導電體1的上部藉由直流磁控濺鍍法而形成厚度100 nm的添加硼的氧化鋅薄膜(透明導電層),製作光電轉換元件1B。
<製作例9~製作例14>
-CIGS太陽電池(次直型)的製作-
於製作例8中將透明導電體1換成透明導電體2及透明導電體9~透明導電體13,除此以外,與製作例8同樣地製作光電轉換元件2B~光電轉換元件7B。
(太陽電池特性(轉換效率)的評價)
對各太陽電池照射AM 1.5、100 mW/cm2
的模擬太陽光,藉此測定太陽電池特性(轉換效率),進行評價。將非晶太陽電池的結果示於表3中,將CIGS太陽電池的結果示於表4中。
由表3及表4的結果可知,使用實例1~實例2的透明導電體的太陽電池與使用比較例2~比較例6的透明導電體的太陽電池相比較,轉換效率極高。可認為其原因在於,藉由使用非水溶性聚合物,透明導電體的含水率下降,長波長域的透射率提昇。
[產業上之可利用性]
本發明的導電性組成物具有優異的導電性及透射率、霧度、耐久性及可撓性,故可廣泛地用於例如觸控面板、顯示器用防靜電構件、電磁波遮罩、有機或無機EL顯示器用電極、電子紙、可撓性顯示器用電極、可撓性顯示器用防靜電膜、太陽電池、其他各種元件等。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、20、30...觸控面板
11、21、31...透明基板
12、13、22、23、32、33...透明導電體
24...絕緣層
25...絕緣覆蓋層
14、17...保護膜
15...中間保護膜
16...防眩膜
18...電極端子
34...空氣層
35...透明膜
36...間隔件
圖1是表示觸控面板的一例的概略剖面圖。
圖2是表示觸控面板的其他一例的概略說明圖。
圖3是表示圖2所示的觸控面板中的透明導電體的配置例的概略平面圖。
圖4是表示觸控面板的進而其他一例的概略剖面圖。
10...觸控面板
11...透明基板
12、13...透明導電體
14、17...保護膜
15...中間保護膜
16...防眩膜
18...電極端子
Claims (16)
- 一種導電性組成物,其特徵在於含有:平均短軸徑為5nm~45nm的導電性纖維,其中所述導電性纖維為由銀、及銀與銀以外的金屬的合金中的任一種所組成的金屬奈米線;以及溶解度參數值為18MPa1/2 ~30MPa1/2 的非水溶性聚合物,其中所述導電性纖維的含量(A)與所述非水溶性聚合物的含量(B)之重量比(A/B)為0.2~0.5。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電性組成物,其中所述非水溶性聚合物為具有乙烯性不飽和基的聚合物。
- 如申請專利範圍第2項所述之導電性組成物,其中所述乙烯性不飽和基為(甲基)丙烯醯基。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電性組成物,其中所述非水溶性聚合物在連結於主鏈的側鏈含有至少一種乙烯性不飽和鍵。
- 如申請專利範圍第4項所述之導電性組成物,其中所述乙烯性不飽和鍵是使用下述結構式(1)所表示的化合物來導入,
- 如申請專利範圍第4項所述之導電性組成物,其中所述乙烯性不飽和鍵是使用下述結構式(2)所表示的化合物來導入,
- 如申請專利範圍第1項所述之導電性組成物,其中所述非水溶性聚合物為聚合物乳膠。
- 如申請專利範圍第7項所述之導電性組成物,其中所述聚合物乳膠為丙烯酸系聚合物及胺酯系聚合物中的任一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電性組成物,其中所述銀以外的金屬為選自金、鈀、銥、鉑及鋨中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電性組成物,其中所述導電性纖維的平均長軸徑為1μm~40μm。
- 如申請專利範圍第1項所述之導電性組成物,更含有使所述導電性纖維分散的分散劑。
- 如申請專利範圍第11項所述之導電性組成物,其中所述分散劑的含量相對於所述非水溶性聚合物100重量份而為0.1重量份~50重量份。
- 一種透明導電體,其特徵在於含有導電性組成物而形成,所述導電性組成物含有:平均短軸徑為5nm~45nm的導電性纖維,其中所述導電性纖維為由銀、及銀與銀以外的金屬的合金中的任一種所組成的金屬奈米線;以及溶解度參數值為18MPa1/2 ~30MPa1/2 的非水溶性聚合物,其中所述導電性纖維的含量(A)與所述非水溶性聚合物的含量(B)之重量比(A/B)為0.2~0.5。
- 如申請專利範圍第13項所述之透明導電體,其中所述導電性纖維的塗佈量為0.005g/m2 ~0.5g/m2 。
- 一種觸控面板,其特徵在於具有導電性組成物,所述導電性組成物含有:平均短軸徑為5nm~45nm的導電性纖維,其中所述 導電性纖維為由銀、及銀與銀以外的金屬的合金中的任一種所組成的金屬奈米線;以及SP值為18MPa1/2 ~30MPa1/2 的非水溶性聚合物,其中所述導電性纖維的含量(A)與所述非水溶性聚合物的含量(B)之重量比(A/B)為0.2~0.5。
- 一種集積型太陽電池,其特徵在於具有導電性組成物,所述導電性組成物含有:平均短軸徑為5nm~45nm的導電性纖維,其中所述導電性纖維為由銀、及銀與銀以外的金屬的合金中的任一種所組成的金屬奈米線;以及溶解度參數值為18MPa1/2 ~30MPa1/2 的非水溶性聚合物,其中所述導電性纖維的含量(A)與所述非水溶性聚合物的含量(B)之重量比(A/B)為0.2~0.5。
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