導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法
【課題】特に、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる導電体の製造方法を提供する。
【解決手段】被着体３とその被着体３の表面に形成された繊維２を含む層とを備える被塗布体４に、導電性材料１が分散又は溶解した溶液又はペーストを塗布する工程と、上記液又はペーストを塗布した被塗布体４を洗浄する工程とを有する導電体の製造方法。
【解決手段】被着体３とその被着体３の表面に形成された繊維２を含む層とを備える被塗布体４に、導電性材料１が分散又は溶解した溶液又はペーストを塗布する工程と、上記液又はペーストを塗布した被塗布体４を洗浄する工程とを有する導電体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子工業品の多様化と需要の拡大に伴い、様々な材料や部材が組み合わされ複雑な工程を経て１つの電子工業品が完成される。従来の電子工業品の製造工程では、無機材料が多用されているが、工業的な観点から求められるコストが引き金となり、たゆまない技術革新によって、使用される材料が無機材料から有機材料へと変遷する技術史が繰り返されている。
【０００３】
例えば、受像装置を取り上げると、古くはブラウン管と称されるガラス部材と金属部材と無機蛍光体とを備えた電子工業品が開発された。昨今では、液晶パネルと呼ばれる２枚のガラスの間に液晶や工業用樹脂が充填され、ガラスの外側には幾重ものプラスチックフィルムが積層された電子工業品が開発され、大量生産されている。現在、液晶パネルに主に採用されているガラスや駆動用シリコンＴＦＴは無機物質であるものの、これらも、プラスチックや有機ＴＦＴなどの有機物質への変換が検討されている。
【０００４】
一方、電子工業品に必須である導電材料のうち透明な材料としては、現在のところ金属や酸化物系の透明導電材料が主に採用されているが、有機物質への変換に関する検討は進んでいると言い難い。その原因は、軽薄短小を要求される電子工業品材料には、薄く延伸しても十分な電気的特性を備える金属や光透過性に優れる酸化物が用いられるため、これに整合した工程として物理的真空成膜技術が確立されていることにあると考えられる。
【０００５】
ところが、電子部品の製造工程で真空の環境を形成して加工を行う物理的真空成膜技術を採用すると、生産コストが著しく高くなる。そこで、生産コスト及び環境の観点から、従来よりも低コストかつ穏やかな環境で導電材料を加工する技術が求められている。
【０００６】
従来、導電体を得る方法としては、繊維を含んだシート上に導電膜を形成する方法や、あらかじめ導電性材料をフィルム形成性の成分に含有させてフィルムを形成する方法がある。例えば、特許文献１には、繊維とマトリクス材料とを含有する樹脂複合シートに、導電性材料のスパッタリング又は導電性粒子を分散した塗布液の塗布により透明導電膜を製膜する方法が開示されている。また、特許文献２では、金属又は金属酸化物の一次粒子を含むナノ結晶性材料の水性ディスパージョンにフィルム形成剤を加えた後、塗布、加熱乾燥して導電性フィルムを形成する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３５６４７号公報
【特許文献２】特表２００３−５２７４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載のようにスパッタリング等の物理的真空成膜技術を採用すると、上述のとおり生産コストが著しく高くなる。また、スパッタリングの基材が高温による変質やダメージを受けやすくなる。さらに、特許文献１記載の塗布液の塗布、特許文献２記載の塗布による導電膜の形成方法を採用すると、十分な導電性を確保するために導電性粒子等の導電性材料を相当量用いる必要がある。また、特許文献２で提案されたようにフィルム形成剤と導電性粒子とを均一に分散すると凝集が生じて、塗布性が低下しやすくなる。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、特に、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、被着体とその被着体の表面に形成された繊維を含む層とを備える被塗布体に、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペーストを塗布する工程と、上述の液又はペーストを塗布した被塗布体を洗浄する工程とを有する導電体の製造方法を提供する。このようにして被塗布体上に形成された導電体は、互いに網目状に絡まった複数の繊維と、その繊維の表面に付着した導電性材料とを備えるものである。
【００１０】
この本発明によると、絡まった繊維表面に付着した導電性材料同士の接触により導電経路が確保されるため、導電体における導電性材料の含有割合が低くても高い導電性を示すことができる。特に、洗浄する工程において、被着体表面に付着した導電性材料を選択的に洗浄することで、導電性材料を効率よく用いることができる。言い換えると、被着体表面に付着した導電性材料は繊維表面に付着したものほど導電性の確保に寄与していないため、それを洗浄により除去しても、導電性は十分に確保できる。また、本発明によると、真空成膜技術を必要とせず、真空の生産環境を整えなくてよい。さらに、導電体形成時の温度条件を従来よりも低下させることができる。また、用いられる繊維や導電性材料は安価に入手可能である。そして、上記洗浄により除去された導電性材料を回収して再利用することもできる。これらの結果、本発明では、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて導電体を形成できる。
【００１１】
また、本発明では、繊維や導電性材料を選択することにより、光透過性の導電体を得ることもできる。
【００１２】
本発明において、繊維の直径は０．００５μｍ〜５μｍであると好ましい。これにより、一層良好な導電性とより優れた外観とを両立することができる。また、繊維の長さは０．１μｍ〜１００００μｍであると好適である。繊維の長さがこの範囲内にあることで、更に高い導電性、より優れた外観及び一層良好な塗布性を示すことができる。
【００１３】
本発明の塗布する工程において、導電性材料が被塗布体に付着する量は、被着体の上記層が形成された表面１ｃｍ２当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇであると好ましい。この量が上記数値範囲内にあることにより、導電体の導電性がより良好になると共に、導電性材料の過剰な使用が更に抑制されて導電体の製造コストを一層低減することができる。
【００１４】
導電性材料は、平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子を含むことが好適である。平均一次粒径がこの範囲内にあることにより、十分な導電性を確保しつつ導電体の製造コストを更に抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明は、上述の導電体の製造方法により被着体の表面上に形成される導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体を提供する。また、本発明は、繊維と、当該繊維の表面に付着した平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子とを備える導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体を提供する。これらの導電体は、上述の製造方法により作製されるものであり、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる。
【００１６】
この本発明において、導電性材料が被着体よりも上述の繊維に多く付着していると、導電性を十分に確保すると共に導電性材料を効率よく用いることができ、導電体の製造コストをより低減することができる。
【００１７】
また、本発明によると４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光線の透過率が９０％以上である導電体も作製することができる。
【００１８】
本発明は、上述の導電体の製造方法により被着体の表面上に形成された導電体上に、１．４８〜１．６０の屈折率を有する樹脂からなる層を形成する工程を有する積層体の製造方法を提供する。こうして得られる積層体は、被着体、導電体及び樹脂からなる層が順に積層された構造を有するが、導電体に上記樹脂の一部が含浸されていてもよい。かかる積層体は、導電性を十分に確保すると同時に、その製造コストは十分安価に抑えられる。また、樹脂の屈折率が上記数値範囲内にあることにより、繊維による光の散乱が抑制されるため、導電体及び樹脂からなる層の積層部は十分に透明性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特に、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２１】
本発明の導電体の製造方法は、被着体とその被着体の表面に形成された繊維を含む層とを備える被塗布体に、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペースト（以下、単に「導電性材料含有液」という。）を塗布する工程と、上述の導電性材料含有液を塗布した被塗布体を洗浄する工程とを有するものである。
【００２２】
まず、塗布する工程に先だって被塗布体、並びに導電性材料含有液を準備する。被塗布体は被着体の表面に繊維を含む層を、例えば塗布により形成して得られる。被着体は、表面の平滑性が比較的高いものを用いればよい。その具体例としては、素材の観点からガラス基板、樹脂基板、セルロース基板等が挙げられ、形状の観点から、フィルム基板、シート基板が挙げられる。塗布する工程よりも前に、この被着体表面に水洗、アルカリ洗浄、ＵＶ処理、プラズマ処理等を施してもよい。これにより、後の工程で被着体表面に繊維を含む層を形成しやすくなる。
【００２３】
繊維としては、絶縁性の化学繊維及び天然繊維などの絶縁性の繊維が挙げられる。絶縁性の化学繊維としては、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどの再生繊維、アセテート、トリアセテートなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタンなどの合成繊維が挙げられる。また、絶縁性の天然繊維としては、羊毛、アンゴラ、カシミア、モヘアなどの動物繊維、絹、植物やバクテリアから得られるセルロース繊維が挙げられる。これらの中では、環境負荷及び生産コストを低減する観点から、工業的にはセルロース繊維が好ましく、セルロースミクロフィブリルが更に好ましい。
【００２４】
なお、セルロース繊維は、セルロースミクロフィブリルを束にしてなるものである。また、セルロースミクロフィブリルは、セルロース分子鎖が数十本束となって構成されるより微細な繊維である。セルロース繊維の直径が数十μｍであるのに対し、セルロースミクロフィブリルの直径は数ｎｍから０．１μｍ程度である。セルロースミクロフィブリル、あるいは後述するセルロース誘導体の分子鎖が数十本束となって構成される繊維は、通常のセルロース繊維と比較して、溶媒等に対する分散性、他物質との親和性、及び微粒子の捕捉・吸着性に優れる。
【００２５】
かかる絶縁性の繊維としては、例えばダイセル化学工業社製、商品名「セリッシュ」シリーズなどの市販品を入手可能である。
【００２６】
繊維の直径は０．００５μｍ〜５μｍであると好ましく、０．０１μｍ〜３μｍであるとより好ましく、０．１μｍ〜１．５μｍであると更に好ましい。この直径が０．００５μｍを下回ると繊維に導電性材料が付着し難くなり、導電体の導電性が低下する傾向にある。この直径が５μｍを超えると導電体外観の均一性が低下する傾向にある。また、繊維の長さは０．１μｍ〜１００００μｍであると好ましく、１μｍ〜５０００μｍであるとより好ましく、３μｍ〜１０００μｍであると更に好ましい。この長さが０．１μｍ未満であると、導電繊維を網目状に十分絡め難くなる傾向にあるため、導電体の導電性が低下する傾向にある。また、この長さが１００００μｍを超えると、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペーストの被着体への塗布性が低くなる傾向にあると共に、導電体外観の均一性が低下する傾向にある。なお、繊維の直径は、ＳＥＭ表面観察により測定される。また、繊維の長さは、光学顕微鏡で観察することにより測定される。
【００２７】
上述の繊維を好適な直径及び長さに調整するには、繊維に物理的又は化学的な処理を施せばよい。物理的な処理としては、例えばグラインダー、ホモジナイザー、遊星ボールミルを用いた研削処理、切断処理が挙げられる。また、化学的な処理としては、例えばアルカリ溶液や酸溶液にセルロース繊維等の繊維を接触させて繊維（セルロース）を細分化する処理が挙げられる。
【００２８】
なお、セルロース繊維及びセルロースミクロフィブリルは、公知の化学的処理を施してセルロース誘導体に変性し、それを繊維として用いてもよい。そのようなセルロース誘導体としては、例えば、アセチルセルロース類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースキサントゲン酸ナトリウム、セルロースメチレート、セルロースエチレート、アセチルブチルセルロース、ベンジルセルロース、セルロースグリコール酸ナトリウムが挙げられる。セルロースに新たな置換基を導入したセルロース誘導体を採用することで、繊維が溶媒に分散しやすくなったり、繊維を含む層を形成した際に、繊維同士の絡まりを少なく制御して薄層成形を容易にしたり、導電性材料が繊維表面に捕捉・吸着しやすくなったりする効果が得られる。
【００２９】
以上説明した繊維は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００３０】
繊維を含む層は、例えば、溶媒と、その溶媒に分散した繊維とを含有する溶液を被着体の表面に塗布した後、溶媒を除去することで得られる。溶媒としては、水、並びにエーテル系、炭化水素系、エステル系、アルコ−ル系及びケトン系等の有機溶媒が挙げられる。溶媒は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、塗布後の除去性が良好である点から、蒸気圧の高い溶媒が好ましく、具体的には、水、エタノールが好適である。
【００３１】
エーテル系有機溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどアルキレングリコールエーテル化合物が挙げられる、より具体的には、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール−ｔ−ブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール−ｔ−ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、ジプロピレングリコーモノブチルエーテル等が例示される。
【００３２】
炭化水素系有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、イソペンタン、イソヘキサン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン及びシクロペンタン等の非極性の炭化水素系有機溶媒が挙げられる。また、市販品として入手可能な、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ社製の商品名「ＩＳＯＰＡＲ Ｈ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｈ Ｆｌｕｉｄ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｇ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｌ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｌ Ｆｌｕｉｄ」等を使用することもできる。
【００３３】
エステル系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、及びケトン系有機溶媒としては、例えば、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｉ−プロピル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉ−ブチル、酢酸ｎ−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等のエステル系有機溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、セカンダリブタノール、ターシャリブタノール等のアルコ−ル系有機溶媒、並びに、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒が挙げられる。
【００３４】
上記溶液中の固形分（繊維の含有割合）は０．１〜３０質量％であると好ましく、０．３〜２０質量％であるとより好ましく、０．５〜１０質量％であると更に好ましい。固形分が０．１質量％未満であると、繊維の絡み合いが少なくなり、その結果、導電体の導電性が低下する傾向にある。また、固形分が３０質量％を上回る場合、溶液の粘度が高くなり、繊維を含む層の形成が困難になる傾向にある。
【００３５】
上記溶液を被着体の表面に塗布する場合、塗布する被着体表面の全体を、繊維を含む層が被覆するように塗布してもよく、あるいは繊維を含む層を薄く形成して被着体表面の一部が露出するように塗布してもよい。塗布方法としては、ロールコータ塗布法、スピンコータ塗布法、スプレー塗布法、ディップコータ塗布法、カーテンフロアコータ塗布法、ワイヤバーコータ塗布法、グラビアコータ塗布法、エアナイフコータ塗布法、アプリケータ塗布法などが挙げられる。
【００３６】
導電性材料含有液は、溶媒に導電性材料及び必要に応じてその他の成分を混合することにより得られる。導電性材料としては、本発明による上述の効果を有効かつ確実に奏する観点から、金属粒子や導電性を有する酸化物粒子などの導電粒子が好ましい。金属粒子の具体例としては、銀粒子、銅粒子、パラジウム粒子及び金粒子が挙げられる。また、導電性を有する酸化物粒子としては、透明導電粒子である酸化物粒子が挙げられる。このような酸化物粒子としては、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２など、並びにそれらの酸化物母材にアルミニウム、ガリウム及びアンチモンなどの金属成分をドープした材料から構成される粒子が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００３７】
導電粒子の平均一次粒径は、５〜２００ｎｍであると好ましく、５〜１５０ｎｍであるとより好ましく、５〜１２０ｎｍであると更に好ましい。この平均一次粒径が２００ｎｍよりも大きくなると、導電粒子間の接触により形成される導電ネットワークの緻密性が低下して導電体の導電性が高くなくなる傾向にあると共に、導電粒子が透明である場合に光散乱により光の透過性が低下する傾向にある。この平均一次粒径が５ｎｍよりも小さくなると、導電粒子の製造に多大な費用がかかり、工業的生産性が十分でなくなる傾向にある。
【００３８】
溶媒としては、上述の水、並びにエーテル系、炭化水素系、エステル系、アルコ−ル系及びケトン系等の有機溶媒が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。導電性材料含有液中の溶媒の含有割合は、得られる導電体１００質量部に対して１００質量部以上であることが好ましい。これにより、導電性材料含有液の塗布性が向上する。
【００３９】
導電性材料含有液は、上述の導電性材料及び溶媒以外のその他の成分を必要に応じて添加してもよい。例えば、導電性材料の分散性を高めるために粒子分散剤を含有してもよい。導電性材料含有液中の上記その他の成分の含有割合は、導電体の導電性を著しく阻害しない程度であればよい。
【００４０】
次いで、準備した被塗布体に導電性材料含有液を塗布する。これにより、導電性材料が繊維表面に付着すると共に、被着体及びその他の部分にも付着する。塗布方法としては、例えば、ロールコータ塗布法、スピンコータ塗布法、スプレー塗布法、ディップコータ塗布法、カーテンフロアコータ塗布法、ワイヤバーコータ塗布法、グラビアコータ塗布法、エアナイフコータ塗布法、アプリケータ塗布法などが挙げられる。
【００４１】
この塗布する工程において、導電性材料が被塗布体に付着する量は繊維を含む層が形成された表面１ｃｍ２当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇであると好ましい。この付着する量が０．１ｍｇ未満であると、導電体の導電性が低下する傾向にあり、１００ｍｇを超えると導電性材料が過剰に使用されて導電体の製造コストが増加する傾向にある。
【００４２】
次に、被塗布体を洗浄して余分な導電性材料を除去する。これにより、被着体の表面上に、繊維とその繊維の表面上に付着した導電性材料とを備える導電体が形成される。絡み合った繊維の表面上に付着した導電性材料は、あたかも微小な回路であるかのように機能するため、主に被着体の表面に存在する導電性材料を除去することによって、より少ない量の導電性材料で十分な導電性が発現される。つまり、洗浄した後は被着体の表面よりも繊維の表面に導電性材料が多く付着する。洗浄方法としては、洗浄液による湿式洗浄の他に、プラズマ、オゾン、空気などによる乾式洗浄を用いることもできる。
【００４３】
洗浄工程で用いられる洗浄液としては、例えば、水、並びにエーテル系、炭化水素系、エステル系、アルコ−ル系及びケトン系等の有機溶媒、アルカリ溶液、酸溶液が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、導電性材料を塗布する工程において用いられた溶媒と同一の溶媒か同種の溶媒を含むことが好ましい。それらの洗浄液を用いた洗浄方法としては、浸漬洗浄、揺動洗浄、スプレー洗浄、ブラシ洗浄が挙げられる。また、使用後の洗浄液を回収して、その中に含まれる導電性材料を選別して再利用してもよい。
【００４４】
上記洗浄する工程の後の導電体に、必要に応じて加熱処理を施してもよい。加熱することによって、導電性材料が焼結により連結するため、シート抵抗を更に低減することが期待できる。加熱温度は５０〜３００℃が好ましく、７０〜２００℃がより好ましく、１００〜１８０℃がさらに好ましい。加熱温度が５０℃未満の場合、焼結によるシート抵抗の低減効果が小さくなる傾向にある。また、加熱温度が３００℃を超える場合、繊維が炭化しやすくなる傾向にある。
【００４５】
こうして得られる導電体の一例を図１の模式断面図に、そのＳＥＭ像の一例を図５に示す。図１は、繊維１及びその表面に付着した導電性材料（導電粒子）２を備える導電体が被着体３上に形成された態様を示している。上述のとおり、このような導電体は、被着体３及び繊維２を備える被塗布体４に導電性材料含有液を塗布することで得られる。
【００４６】
導電体はその電気抵抗を十分に低くすることもでき、例えば、シート抵抗を１０６Ω／ｃｍ２以下に調整することもできる。導電体のシート抵抗を１０６Ω／ｃｍ２以下にするには、被着体に塗布する繊維量を増加させればよい。繊維量を増やすことで、繊維に担持される導電粒子量が増え、シート抵抗を低減できる。被着体上の繊維量は、溶媒と、その溶媒に分散した繊維とを含有する溶液を被着体の表面に塗布する条件によって異なる。例えば、スピンコータを用いる場合は、繊維固形分が０．０５質量％〜１０質量％の溶媒と、その溶媒に分散した繊維とを含有する溶液を用い、回転数１００〜１０００ｒｐｍで塗布することが好ましい。繊維固形分が１０質量％より多い場合、塗布形成された繊維膜内部の繊維に導電粒子が接触しにくく均一に担持されないため、シート抵抗低減効果は飽和する。また、被着体上の繊維量が増えると導電体の透過率が低下する傾向があるので、用途に応じて適当な繊維量を選択すればよい。
【００４７】
本発明の導電体は、物理的真空成膜技術を必要としないため、電子部品等の製造工程で真空環境を作り加工する必要がなく、常圧低温で安価に形成でき、大型化を図ることができる。また、導電性材料が繊維の表面上に付着することで、繊維の絡みを利用して少ない導電性材料の量で優れた導電性を発現できる。さらに、洗浄によって余分な導電性材料を除去することで、より少ない導電性材料で良好な導電性が得られる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００４９】
例えば、上記繊維を含む層は微細な凹凸によって光が散乱し、磨りガラスのように半透明となりやすい。そこで、繊維と同一かそれに近い屈折率の樹脂からなる層を導電体に積層することによって透明性の高い積層体が得られる。前述の層に用いられる樹脂は、屈折率が１．４８〜１．６０の樹脂であればよく、繊維と同等の屈折率の樹脂を用いることが好ましい。これにより、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光線の透過率が９０％以上である導電体及び積層体を得ることが可能となる。
【００５０】
そのような樹脂としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、又はそれらの混合物であってもよいが、好ましくは導電体に熱による影響を与え難い光硬化性樹脂が好ましい。そのような樹脂としては、例えばアクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シトラコンイミド樹脂、ナジイミド樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。樹脂は、その光硬化性を高めるために光重合開始剤を更に含んでもよい。これらの樹脂は１種を単独で用いられてもよく、あるいは、所望の屈折率が得られるように、２種以上を組み合わせて用いられてもよい。
【００５１】
これらの樹脂をスピンコータ、ダイコーター、アプリケータ、バーコーターなどで上記導電体上に塗布することにより、樹脂からなる層が形成される。塗布厚さは１〜３００μｍが好ましく、５〜２００μｍがより好ましく、１０〜１５０μｍがさらに好ましい。塗布厚さが１μｍ未満であると、樹脂からなる層が繊維の凹凸に追従しやすくなり、平滑で透明性の高い導電体や積層体が得られ難くなる傾向にある。また、塗布厚さが３００μｍを超す場合、樹脂や光重合開始剤自体が有する色のため導電体や積層体の透過率が低下しやすくなる傾向にある。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
フラスコ内で３４質量％クロロ酢酸水溶液１００ｇと５７．６質量％水酸化ナトリウム水溶液５０ｇとを混合して、カルボキシメチルセルロース試薬を調製した。その試薬に繊維としてセリッシュＫＹ−１００Ｇ（ダイセル化学工業社製、固形分１０重量％）２０ｇを添加して６５℃のウォーターバス中で２時間攪拌した。得られた反応液を遠心分離して生成した沈殿物を水洗する工程を４回繰り返し、カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩（以下「ＣＭＣ」と表記する。）を得た。このＣＭＣを、固形分が０．８質量％になるように純水中に分散してＣＭＣ分散液を得た。
【００５４】
それとは別に、導電性材料として、エタノール６５ｇにＩＴＯ粒子（平均一次粒径：３０ｎｍ）を３５ｇ添加して得られるＩＴＯ粒子分散液１００ｇを準備した。さらに、被着体として厚さ０．５ｍｍのコーニング１７３７ガラス基板を準備し、その表面にＵＶ洗浄装置（メックエンジニアリング社製）でＵＶ処理を施し、親水性に改質した。このガラス基板の主面のＳＥＭ像を図３に示す。
【００５５】
次に、スピン塗布機（ダイトロンテクノロジー社製）を用いて、ＣＭＣ分散液を上記ガラス基板の主面上に５００ｒｐｍ、１０秒間の条件で塗布した後、ベルト搬送ホットプレート（大日本スクリーン社製）を用いて９０℃で３分間加熱してＣＭＣ層（繊維を含む層）を得た。
【００５６】
次いで、ＣＭＣ層上にＩＴＯ粒子分散液を上述のスピン塗布機により５００ｒｐｍ、１０秒間の条件で塗布した。これにより、ＩＴＯ粒子がカルボキシメチルセルロースの表面に付着した。塗布後のものをエタノール約５０ｍＬ中に浸漬、揺動して洗浄した。この洗浄を２回繰り返して余分なＩＴＯ粒子を除去して、ガラス基板上に形成されたシート型の導電体を得た。その後、クリーンオーブン（タバイエスペック社製、商品名「ＦＴＨＣ−２００Ｓ」）内に、ガラス基板上に形成された導電体を収容し、１５０℃で３０分間加熱した。ガラス基板上に形成された加熱後の導電体のＳＥＭ像を図２に示す。この像は図３と同様の方向から観察されたものである。
【００５７】
加熱後の導電体を１ｃｍ×１０ｃｍ角の大きさに切断し、９ｃｍの間隔を設けてＨＩＯＫＩ社製の３２１６テスタで抵抗を測定しシート抵抗値を求めた結果、シート抵抗は１００ｋΩ／ｃｍ２であった。また、導電体表面をＳＥＭ（フィリップス社製、商品名「ＸＬ３０」）で観察したところ、ガラス基板が露出している部分よりも、繊維の表面上により多くのＩＴＯ粒子が付着していた。
【００５８】
さらに、上述のようにしてエタノールで洗浄した後の導電体（主面の面積：２５ｃｍ２）を、エタノール５５ｍＬ中で超音波洗浄して、ＩＴＯ粒子をエタノールに再分散させた。この再分散液の分光光度を、分光光度計（日立製作所製、商品名「Ｕ−３３１０」）を用いて測定し、既知濃度の導電粒子分散液で作成した検量線から再分散液中のＩＴＯ粒子濃度を求めた結果、０．０３７質量％であった。さらに、この濃度から、導電体に付着しているＩＴＯ粒子量を算出したところ０．８ｍｇ／ｃｍ２であった。
【００５９】
（実施例２）
ウレタンオリゴマーとノナンジオールジアクレレートとを１：１の割合で配合した樹脂（屈折率ｎ＝１．５）を準備した。次に、実施例１で得られた加熱後の導電体にこの樹脂を８０μｍギャップでアプリケータ塗布し、５０μｍのＴＡＣフィルムを介して露光機（日立電子エンジニアリング社製）を用いて２０００ｍＪの光量で露光して硬化し、もって透明な積層体を得た。この積層体の分光透過率を上記分光光度計を用いて測定したところ、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで９５％以上であった。なお、分光透過率を測定する際には、厚さ０．５ｍｍのコーニング１７３７ガラス基板をリファレンスとした。
【００６０】
（比較例１）
上記ガラス基板の表面上に、上述のＩＴＯ粒子分散液を上記スピン塗布機を用いて５００ｒｐｍ、１０秒間の条件で塗布した。その後、上述のホットプレートで９０℃、３分間予備乾燥し、更に前述のオーブンで１５０℃、３０分間の条件で焼成して導電体を得た。この導電体の抵抗値を上述と同様の方法で測定したところ、１００ｋΩ／ｃｍ２であった。さらに、上記スピン塗布後の状態の導電体２３．５ｃｍ２を、エタノール５０ｍＬ中で超音波洗浄して、ＩＴＯ粒子をエタノールに再分散させた。この再分散液の分光光度を前述の分光光度計を用いて測定し、上記検量線から再分散液中のＩＴＯ粒子濃度を求めたところ０．０７８質量％であった。さらに、この濃度から、導電体に付着しているＩＴＯ粒子量を算出したところ１．６ｍｇ／ｃｍ２であった。
【００６１】
（比較例２）
比較例１で得られた導電体の分光透過率を、上述と同様にして測定したところ、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで８０％以上、９０％未満であった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】被着体上に形成された本発明の実施形態に係る導電体を示す模式断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る導電体のＳＥＭ像である。
【図３】本発明の実施例に係る導電体を形成したガラス基板のＳＥＭ像である。
【図４】実施例及び比較例に係る導電体の分光透過率を示すチャートである。
【図５】本発明の導電体の一例を示すＳＥＭ像である。
【符号の説明】
【００６３】
１…導電粒子、２…繊維、３…被着体、４…被塗布体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子工業品の多様化と需要の拡大に伴い、様々な材料や部材が組み合わされ複雑な工程を経て１つの電子工業品が完成される。従来の電子工業品の製造工程では、無機材料が多用されているが、工業的な観点から求められるコストが引き金となり、たゆまない技術革新によって、使用される材料が無機材料から有機材料へと変遷する技術史が繰り返されている。
【０００３】
例えば、受像装置を取り上げると、古くはブラウン管と称されるガラス部材と金属部材と無機蛍光体とを備えた電子工業品が開発された。昨今では、液晶パネルと呼ばれる２枚のガラスの間に液晶や工業用樹脂が充填され、ガラスの外側には幾重ものプラスチックフィルムが積層された電子工業品が開発され、大量生産されている。現在、液晶パネルに主に採用されているガラスや駆動用シリコンＴＦＴは無機物質であるものの、これらも、プラスチックや有機ＴＦＴなどの有機物質への変換が検討されている。
【０００４】
一方、電子工業品に必須である導電材料のうち透明な材料としては、現在のところ金属や酸化物系の透明導電材料が主に採用されているが、有機物質への変換に関する検討は進んでいると言い難い。その原因は、軽薄短小を要求される電子工業品材料には、薄く延伸しても十分な電気的特性を備える金属や光透過性に優れる酸化物が用いられるため、これに整合した工程として物理的真空成膜技術が確立されていることにあると考えられる。
【０００５】
ところが、電子部品の製造工程で真空の環境を形成して加工を行う物理的真空成膜技術を採用すると、生産コストが著しく高くなる。そこで、生産コスト及び環境の観点から、従来よりも低コストかつ穏やかな環境で導電材料を加工する技術が求められている。
【０００６】
従来、導電体を得る方法としては、繊維を含んだシート上に導電膜を形成する方法や、あらかじめ導電性材料をフィルム形成性の成分に含有させてフィルムを形成する方法がある。例えば、特許文献１には、繊維とマトリクス材料とを含有する樹脂複合シートに、導電性材料のスパッタリング又は導電性粒子を分散した塗布液の塗布により透明導電膜を製膜する方法が開示されている。また、特許文献２では、金属又は金属酸化物の一次粒子を含むナノ結晶性材料の水性ディスパージョンにフィルム形成剤を加えた後、塗布、加熱乾燥して導電性フィルムを形成する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−３５６４７号公報
【特許文献２】特表２００３−５２７４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載のようにスパッタリング等の物理的真空成膜技術を採用すると、上述のとおり生産コストが著しく高くなる。また、スパッタリングの基材が高温による変質やダメージを受けやすくなる。さらに、特許文献１記載の塗布液の塗布、特許文献２記載の塗布による導電膜の形成方法を採用すると、十分な導電性を確保するために導電性粒子等の導電性材料を相当量用いる必要がある。また、特許文献２で提案されたようにフィルム形成剤と導電性粒子とを均一に分散すると凝集が生じて、塗布性が低下しやすくなる。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、特に、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、被着体とその被着体の表面に形成された繊維を含む層とを備える被塗布体に、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペーストを塗布する工程と、上述の液又はペーストを塗布した被塗布体を洗浄する工程とを有する導電体の製造方法を提供する。このようにして被塗布体上に形成された導電体は、互いに網目状に絡まった複数の繊維と、その繊維の表面に付着した導電性材料とを備えるものである。
【００１０】
この本発明によると、絡まった繊維表面に付着した導電性材料同士の接触により導電経路が確保されるため、導電体における導電性材料の含有割合が低くても高い導電性を示すことができる。特に、洗浄する工程において、被着体表面に付着した導電性材料を選択的に洗浄することで、導電性材料を効率よく用いることができる。言い換えると、被着体表面に付着した導電性材料は繊維表面に付着したものほど導電性の確保に寄与していないため、それを洗浄により除去しても、導電性は十分に確保できる。また、本発明によると、真空成膜技術を必要とせず、真空の生産環境を整えなくてよい。さらに、導電体形成時の温度条件を従来よりも低下させることができる。また、用いられる繊維や導電性材料は安価に入手可能である。そして、上記洗浄により除去された導電性材料を回収して再利用することもできる。これらの結果、本発明では、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて導電体を形成できる。
【００１１】
また、本発明では、繊維や導電性材料を選択することにより、光透過性の導電体を得ることもできる。
【００１２】
本発明において、繊維の直径は０．００５μｍ〜５μｍであると好ましい。これにより、一層良好な導電性とより優れた外観とを両立することができる。また、繊維の長さは０．１μｍ〜１００００μｍであると好適である。繊維の長さがこの範囲内にあることで、更に高い導電性、より優れた外観及び一層良好な塗布性を示すことができる。
【００１３】
本発明の塗布する工程において、導電性材料が被塗布体に付着する量は、被着体の上記層が形成された表面１ｃｍ２当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇであると好ましい。この量が上記数値範囲内にあることにより、導電体の導電性がより良好になると共に、導電性材料の過剰な使用が更に抑制されて導電体の製造コストを一層低減することができる。
【００１４】
導電性材料は、平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子を含むことが好適である。平均一次粒径がこの範囲内にあることにより、十分な導電性を確保しつつ導電体の製造コストを更に抑制することが可能となる。
【００１５】
本発明は、上述の導電体の製造方法により被着体の表面上に形成される導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体を提供する。また、本発明は、繊維と、当該繊維の表面に付着した平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子とを備える導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体を提供する。これらの導電体は、上述の製造方法により作製されるものであり、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる。
【００１６】
この本発明において、導電性材料が被着体よりも上述の繊維に多く付着していると、導電性を十分に確保すると共に導電性材料を効率よく用いることができ、導電体の製造コストをより低減することができる。
【００１７】
また、本発明によると４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光線の透過率が９０％以上である導電体も作製することができる。
【００１８】
本発明は、上述の導電体の製造方法により被着体の表面上に形成された導電体上に、１．４８〜１．６０の屈折率を有する樹脂からなる層を形成する工程を有する積層体の製造方法を提供する。こうして得られる積層体は、被着体、導電体及び樹脂からなる層が順に積層された構造を有するが、導電体に上記樹脂の一部が含浸されていてもよい。かかる積層体は、導電性を十分に確保すると同時に、その製造コストは十分安価に抑えられる。また、樹脂の屈折率が上記数値範囲内にあることにより、繊維による光の散乱が抑制されるため、導電体及び樹脂からなる層の積層部は十分に透明性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特に、穏やかな生産環境の下、従来よりもコストを抑えて形成できる導電体及びその製造方法、並びにその導電体を備える積層体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２１】
本発明の導電体の製造方法は、被着体とその被着体の表面に形成された繊維を含む層とを備える被塗布体に、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペースト（以下、単に「導電性材料含有液」という。）を塗布する工程と、上述の導電性材料含有液を塗布した被塗布体を洗浄する工程とを有するものである。
【００２２】
まず、塗布する工程に先だって被塗布体、並びに導電性材料含有液を準備する。被塗布体は被着体の表面に繊維を含む層を、例えば塗布により形成して得られる。被着体は、表面の平滑性が比較的高いものを用いればよい。その具体例としては、素材の観点からガラス基板、樹脂基板、セルロース基板等が挙げられ、形状の観点から、フィルム基板、シート基板が挙げられる。塗布する工程よりも前に、この被着体表面に水洗、アルカリ洗浄、ＵＶ処理、プラズマ処理等を施してもよい。これにより、後の工程で被着体表面に繊維を含む層を形成しやすくなる。
【００２３】
繊維としては、絶縁性の化学繊維及び天然繊維などの絶縁性の繊維が挙げられる。絶縁性の化学繊維としては、レーヨン、ポリノジック、キュプラなどの再生繊維、アセテート、トリアセテートなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタンなどの合成繊維が挙げられる。また、絶縁性の天然繊維としては、羊毛、アンゴラ、カシミア、モヘアなどの動物繊維、絹、植物やバクテリアから得られるセルロース繊維が挙げられる。これらの中では、環境負荷及び生産コストを低減する観点から、工業的にはセルロース繊維が好ましく、セルロースミクロフィブリルが更に好ましい。
【００２４】
なお、セルロース繊維は、セルロースミクロフィブリルを束にしてなるものである。また、セルロースミクロフィブリルは、セルロース分子鎖が数十本束となって構成されるより微細な繊維である。セルロース繊維の直径が数十μｍであるのに対し、セルロースミクロフィブリルの直径は数ｎｍから０．１μｍ程度である。セルロースミクロフィブリル、あるいは後述するセルロース誘導体の分子鎖が数十本束となって構成される繊維は、通常のセルロース繊維と比較して、溶媒等に対する分散性、他物質との親和性、及び微粒子の捕捉・吸着性に優れる。
【００２５】
かかる絶縁性の繊維としては、例えばダイセル化学工業社製、商品名「セリッシュ」シリーズなどの市販品を入手可能である。
【００２６】
繊維の直径は０．００５μｍ〜５μｍであると好ましく、０．０１μｍ〜３μｍであるとより好ましく、０．１μｍ〜１．５μｍであると更に好ましい。この直径が０．００５μｍを下回ると繊維に導電性材料が付着し難くなり、導電体の導電性が低下する傾向にある。この直径が５μｍを超えると導電体外観の均一性が低下する傾向にある。また、繊維の長さは０．１μｍ〜１００００μｍであると好ましく、１μｍ〜５０００μｍであるとより好ましく、３μｍ〜１０００μｍであると更に好ましい。この長さが０．１μｍ未満であると、導電繊維を網目状に十分絡め難くなる傾向にあるため、導電体の導電性が低下する傾向にある。また、この長さが１００００μｍを超えると、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペーストの被着体への塗布性が低くなる傾向にあると共に、導電体外観の均一性が低下する傾向にある。なお、繊維の直径は、ＳＥＭ表面観察により測定される。また、繊維の長さは、光学顕微鏡で観察することにより測定される。
【００２７】
上述の繊維を好適な直径及び長さに調整するには、繊維に物理的又は化学的な処理を施せばよい。物理的な処理としては、例えばグラインダー、ホモジナイザー、遊星ボールミルを用いた研削処理、切断処理が挙げられる。また、化学的な処理としては、例えばアルカリ溶液や酸溶液にセルロース繊維等の繊維を接触させて繊維（セルロース）を細分化する処理が挙げられる。
【００２８】
なお、セルロース繊維及びセルロースミクロフィブリルは、公知の化学的処理を施してセルロース誘導体に変性し、それを繊維として用いてもよい。そのようなセルロース誘導体としては、例えば、アセチルセルロース類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロースキサントゲン酸ナトリウム、セルロースメチレート、セルロースエチレート、アセチルブチルセルロース、ベンジルセルロース、セルロースグリコール酸ナトリウムが挙げられる。セルロースに新たな置換基を導入したセルロース誘導体を採用することで、繊維が溶媒に分散しやすくなったり、繊維を含む層を形成した際に、繊維同士の絡まりを少なく制御して薄層成形を容易にしたり、導電性材料が繊維表面に捕捉・吸着しやすくなったりする効果が得られる。
【００２９】
以上説明した繊維は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００３０】
繊維を含む層は、例えば、溶媒と、その溶媒に分散した繊維とを含有する溶液を被着体の表面に塗布した後、溶媒を除去することで得られる。溶媒としては、水、並びにエーテル系、炭化水素系、エステル系、アルコ−ル系及びケトン系等の有機溶媒が挙げられる。溶媒は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、塗布後の除去性が良好である点から、蒸気圧の高い溶媒が好ましく、具体的には、水、エタノールが好適である。
【００３１】
エーテル系有機溶媒としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどアルキレングリコールエーテル化合物が挙げられる、より具体的には、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール−ｔ−ブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール−ｔ−ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコ−ルジメチルエーテル、ジプロピレングリコーモノブチルエーテル等が例示される。
【００３２】
炭化水素系有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、イソペンタン、イソヘキサン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン及びシクロペンタン等の非極性の炭化水素系有機溶媒が挙げられる。また、市販品として入手可能な、Ｅｘｘｏｎ Ｍｏｂｉｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ社製の商品名「ＩＳＯＰＡＲ Ｈ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｈ Ｆｌｕｉｄ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｇ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｌ」、「ＩＳＯＰＡＲ Ｌ Ｆｌｕｉｄ」等を使用することもできる。
【００３３】
エステル系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、及びケトン系有機溶媒としては、例えば、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｉ−プロピル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉ−ブチル、酢酸ｎ−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等のエステル系有機溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、セカンダリブタノール、ターシャリブタノール等のアルコ−ル系有機溶媒、並びに、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒が挙げられる。
【００３４】
上記溶液中の固形分（繊維の含有割合）は０．１〜３０質量％であると好ましく、０．３〜２０質量％であるとより好ましく、０．５〜１０質量％であると更に好ましい。固形分が０．１質量％未満であると、繊維の絡み合いが少なくなり、その結果、導電体の導電性が低下する傾向にある。また、固形分が３０質量％を上回る場合、溶液の粘度が高くなり、繊維を含む層の形成が困難になる傾向にある。
【００３５】
上記溶液を被着体の表面に塗布する場合、塗布する被着体表面の全体を、繊維を含む層が被覆するように塗布してもよく、あるいは繊維を含む層を薄く形成して被着体表面の一部が露出するように塗布してもよい。塗布方法としては、ロールコータ塗布法、スピンコータ塗布法、スプレー塗布法、ディップコータ塗布法、カーテンフロアコータ塗布法、ワイヤバーコータ塗布法、グラビアコータ塗布法、エアナイフコータ塗布法、アプリケータ塗布法などが挙げられる。
【００３６】
導電性材料含有液は、溶媒に導電性材料及び必要に応じてその他の成分を混合することにより得られる。導電性材料としては、本発明による上述の効果を有効かつ確実に奏する観点から、金属粒子や導電性を有する酸化物粒子などの導電粒子が好ましい。金属粒子の具体例としては、銀粒子、銅粒子、パラジウム粒子及び金粒子が挙げられる。また、導電性を有する酸化物粒子としては、透明導電粒子である酸化物粒子が挙げられる。このような酸化物粒子としては、例えばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２など、並びにそれらの酸化物母材にアルミニウム、ガリウム及びアンチモンなどの金属成分をドープした材料から構成される粒子が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
【００３７】
導電粒子の平均一次粒径は、５〜２００ｎｍであると好ましく、５〜１５０ｎｍであるとより好ましく、５〜１２０ｎｍであると更に好ましい。この平均一次粒径が２００ｎｍよりも大きくなると、導電粒子間の接触により形成される導電ネットワークの緻密性が低下して導電体の導電性が高くなくなる傾向にあると共に、導電粒子が透明である場合に光散乱により光の透過性が低下する傾向にある。この平均一次粒径が５ｎｍよりも小さくなると、導電粒子の製造に多大な費用がかかり、工業的生産性が十分でなくなる傾向にある。
【００３８】
溶媒としては、上述の水、並びにエーテル系、炭化水素系、エステル系、アルコ−ル系及びケトン系等の有機溶媒が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。導電性材料含有液中の溶媒の含有割合は、得られる導電体１００質量部に対して１００質量部以上であることが好ましい。これにより、導電性材料含有液の塗布性が向上する。
【００３９】
導電性材料含有液は、上述の導電性材料及び溶媒以外のその他の成分を必要に応じて添加してもよい。例えば、導電性材料の分散性を高めるために粒子分散剤を含有してもよい。導電性材料含有液中の上記その他の成分の含有割合は、導電体の導電性を著しく阻害しない程度であればよい。
【００４０】
次いで、準備した被塗布体に導電性材料含有液を塗布する。これにより、導電性材料が繊維表面に付着すると共に、被着体及びその他の部分にも付着する。塗布方法としては、例えば、ロールコータ塗布法、スピンコータ塗布法、スプレー塗布法、ディップコータ塗布法、カーテンフロアコータ塗布法、ワイヤバーコータ塗布法、グラビアコータ塗布法、エアナイフコータ塗布法、アプリケータ塗布法などが挙げられる。
【００４１】
この塗布する工程において、導電性材料が被塗布体に付着する量は繊維を含む層が形成された表面１ｃｍ２当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇであると好ましい。この付着する量が０．１ｍｇ未満であると、導電体の導電性が低下する傾向にあり、１００ｍｇを超えると導電性材料が過剰に使用されて導電体の製造コストが増加する傾向にある。
【００４２】
次に、被塗布体を洗浄して余分な導電性材料を除去する。これにより、被着体の表面上に、繊維とその繊維の表面上に付着した導電性材料とを備える導電体が形成される。絡み合った繊維の表面上に付着した導電性材料は、あたかも微小な回路であるかのように機能するため、主に被着体の表面に存在する導電性材料を除去することによって、より少ない量の導電性材料で十分な導電性が発現される。つまり、洗浄した後は被着体の表面よりも繊維の表面に導電性材料が多く付着する。洗浄方法としては、洗浄液による湿式洗浄の他に、プラズマ、オゾン、空気などによる乾式洗浄を用いることもできる。
【００４３】
洗浄工程で用いられる洗浄液としては、例えば、水、並びにエーテル系、炭化水素系、エステル系、アルコ−ル系及びケトン系等の有機溶媒、アルカリ溶液、酸溶液が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。これらの中では、導電性材料を塗布する工程において用いられた溶媒と同一の溶媒か同種の溶媒を含むことが好ましい。それらの洗浄液を用いた洗浄方法としては、浸漬洗浄、揺動洗浄、スプレー洗浄、ブラシ洗浄が挙げられる。また、使用後の洗浄液を回収して、その中に含まれる導電性材料を選別して再利用してもよい。
【００４４】
上記洗浄する工程の後の導電体に、必要に応じて加熱処理を施してもよい。加熱することによって、導電性材料が焼結により連結するため、シート抵抗を更に低減することが期待できる。加熱温度は５０〜３００℃が好ましく、７０〜２００℃がより好ましく、１００〜１８０℃がさらに好ましい。加熱温度が５０℃未満の場合、焼結によるシート抵抗の低減効果が小さくなる傾向にある。また、加熱温度が３００℃を超える場合、繊維が炭化しやすくなる傾向にある。
【００４５】
こうして得られる導電体の一例を図１の模式断面図に、そのＳＥＭ像の一例を図５に示す。図１は、繊維１及びその表面に付着した導電性材料（導電粒子）２を備える導電体が被着体３上に形成された態様を示している。上述のとおり、このような導電体は、被着体３及び繊維２を備える被塗布体４に導電性材料含有液を塗布することで得られる。
【００４６】
導電体はその電気抵抗を十分に低くすることもでき、例えば、シート抵抗を１０６Ω／ｃｍ２以下に調整することもできる。導電体のシート抵抗を１０６Ω／ｃｍ２以下にするには、被着体に塗布する繊維量を増加させればよい。繊維量を増やすことで、繊維に担持される導電粒子量が増え、シート抵抗を低減できる。被着体上の繊維量は、溶媒と、その溶媒に分散した繊維とを含有する溶液を被着体の表面に塗布する条件によって異なる。例えば、スピンコータを用いる場合は、繊維固形分が０．０５質量％〜１０質量％の溶媒と、その溶媒に分散した繊維とを含有する溶液を用い、回転数１００〜１０００ｒｐｍで塗布することが好ましい。繊維固形分が１０質量％より多い場合、塗布形成された繊維膜内部の繊維に導電粒子が接触しにくく均一に担持されないため、シート抵抗低減効果は飽和する。また、被着体上の繊維量が増えると導電体の透過率が低下する傾向があるので、用途に応じて適当な繊維量を選択すればよい。
【００４７】
本発明の導電体は、物理的真空成膜技術を必要としないため、電子部品等の製造工程で真空環境を作り加工する必要がなく、常圧低温で安価に形成でき、大型化を図ることができる。また、導電性材料が繊維の表面上に付着することで、繊維の絡みを利用して少ない導電性材料の量で優れた導電性を発現できる。さらに、洗浄によって余分な導電性材料を除去することで、より少ない導電性材料で良好な導電性が得られる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００４９】
例えば、上記繊維を含む層は微細な凹凸によって光が散乱し、磨りガラスのように半透明となりやすい。そこで、繊維と同一かそれに近い屈折率の樹脂からなる層を導電体に積層することによって透明性の高い積層体が得られる。前述の層に用いられる樹脂は、屈折率が１．４８〜１．６０の樹脂であればよく、繊維と同等の屈折率の樹脂を用いることが好ましい。これにより、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光線の透過率が９０％以上である導電体及び積層体を得ることが可能となる。
【００５０】
そのような樹脂としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、又はそれらの混合物であってもよいが、好ましくは導電体に熱による影響を与え難い光硬化性樹脂が好ましい。そのような樹脂としては、例えばアクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン樹脂、マレイミド樹脂、シトラコンイミド樹脂、ナジイミド樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。樹脂は、その光硬化性を高めるために光重合開始剤を更に含んでもよい。これらの樹脂は１種を単独で用いられてもよく、あるいは、所望の屈折率が得られるように、２種以上を組み合わせて用いられてもよい。
【００５１】
これらの樹脂をスピンコータ、ダイコーター、アプリケータ、バーコーターなどで上記導電体上に塗布することにより、樹脂からなる層が形成される。塗布厚さは１〜３００μｍが好ましく、５〜２００μｍがより好ましく、１０〜１５０μｍがさらに好ましい。塗布厚さが１μｍ未満であると、樹脂からなる層が繊維の凹凸に追従しやすくなり、平滑で透明性の高い導電体や積層体が得られ難くなる傾向にある。また、塗布厚さが３００μｍを超す場合、樹脂や光重合開始剤自体が有する色のため導電体や積層体の透過率が低下しやすくなる傾向にある。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
フラスコ内で３４質量％クロロ酢酸水溶液１００ｇと５７．６質量％水酸化ナトリウム水溶液５０ｇとを混合して、カルボキシメチルセルロース試薬を調製した。その試薬に繊維としてセリッシュＫＹ−１００Ｇ（ダイセル化学工業社製、固形分１０重量％）２０ｇを添加して６５℃のウォーターバス中で２時間攪拌した。得られた反応液を遠心分離して生成した沈殿物を水洗する工程を４回繰り返し、カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩（以下「ＣＭＣ」と表記する。）を得た。このＣＭＣを、固形分が０．８質量％になるように純水中に分散してＣＭＣ分散液を得た。
【００５４】
それとは別に、導電性材料として、エタノール６５ｇにＩＴＯ粒子（平均一次粒径：３０ｎｍ）を３５ｇ添加して得られるＩＴＯ粒子分散液１００ｇを準備した。さらに、被着体として厚さ０．５ｍｍのコーニング１７３７ガラス基板を準備し、その表面にＵＶ洗浄装置（メックエンジニアリング社製）でＵＶ処理を施し、親水性に改質した。このガラス基板の主面のＳＥＭ像を図３に示す。
【００５５】
次に、スピン塗布機（ダイトロンテクノロジー社製）を用いて、ＣＭＣ分散液を上記ガラス基板の主面上に５００ｒｐｍ、１０秒間の条件で塗布した後、ベルト搬送ホットプレート（大日本スクリーン社製）を用いて９０℃で３分間加熱してＣＭＣ層（繊維を含む層）を得た。
【００５６】
次いで、ＣＭＣ層上にＩＴＯ粒子分散液を上述のスピン塗布機により５００ｒｐｍ、１０秒間の条件で塗布した。これにより、ＩＴＯ粒子がカルボキシメチルセルロースの表面に付着した。塗布後のものをエタノール約５０ｍＬ中に浸漬、揺動して洗浄した。この洗浄を２回繰り返して余分なＩＴＯ粒子を除去して、ガラス基板上に形成されたシート型の導電体を得た。その後、クリーンオーブン（タバイエスペック社製、商品名「ＦＴＨＣ−２００Ｓ」）内に、ガラス基板上に形成された導電体を収容し、１５０℃で３０分間加熱した。ガラス基板上に形成された加熱後の導電体のＳＥＭ像を図２に示す。この像は図３と同様の方向から観察されたものである。
【００５７】
加熱後の導電体を１ｃｍ×１０ｃｍ角の大きさに切断し、９ｃｍの間隔を設けてＨＩＯＫＩ社製の３２１６テスタで抵抗を測定しシート抵抗値を求めた結果、シート抵抗は１００ｋΩ／ｃｍ２であった。また、導電体表面をＳＥＭ（フィリップス社製、商品名「ＸＬ３０」）で観察したところ、ガラス基板が露出している部分よりも、繊維の表面上により多くのＩＴＯ粒子が付着していた。
【００５８】
さらに、上述のようにしてエタノールで洗浄した後の導電体（主面の面積：２５ｃｍ２）を、エタノール５５ｍＬ中で超音波洗浄して、ＩＴＯ粒子をエタノールに再分散させた。この再分散液の分光光度を、分光光度計（日立製作所製、商品名「Ｕ−３３１０」）を用いて測定し、既知濃度の導電粒子分散液で作成した検量線から再分散液中のＩＴＯ粒子濃度を求めた結果、０．０３７質量％であった。さらに、この濃度から、導電体に付着しているＩＴＯ粒子量を算出したところ０．８ｍｇ／ｃｍ２であった。
【００５９】
（実施例２）
ウレタンオリゴマーとノナンジオールジアクレレートとを１：１の割合で配合した樹脂（屈折率ｎ＝１．５）を準備した。次に、実施例１で得られた加熱後の導電体にこの樹脂を８０μｍギャップでアプリケータ塗布し、５０μｍのＴＡＣフィルムを介して露光機（日立電子エンジニアリング社製）を用いて２０００ｍＪの光量で露光して硬化し、もって透明な積層体を得た。この積層体の分光透過率を上記分光光度計を用いて測定したところ、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで９５％以上であった。なお、分光透過率を測定する際には、厚さ０．５ｍｍのコーニング１７３７ガラス基板をリファレンスとした。
【００６０】
（比較例１）
上記ガラス基板の表面上に、上述のＩＴＯ粒子分散液を上記スピン塗布機を用いて５００ｒｐｍ、１０秒間の条件で塗布した。その後、上述のホットプレートで９０℃、３分間予備乾燥し、更に前述のオーブンで１５０℃、３０分間の条件で焼成して導電体を得た。この導電体の抵抗値を上述と同様の方法で測定したところ、１００ｋΩ／ｃｍ２であった。さらに、上記スピン塗布後の状態の導電体２３．５ｃｍ２を、エタノール５０ｍＬ中で超音波洗浄して、ＩＴＯ粒子をエタノールに再分散させた。この再分散液の分光光度を前述の分光光度計を用いて測定し、上記検量線から再分散液中のＩＴＯ粒子濃度を求めたところ０．０７８質量％であった。さらに、この濃度から、導電体に付着しているＩＴＯ粒子量を算出したところ１．６ｍｇ／ｃｍ２であった。
【００６１】
（比較例２）
比較例１で得られた導電体の分光透過率を、上述と同様にして測定したところ、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍで８０％以上、９０％未満であった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】被着体上に形成された本発明の実施形態に係る導電体を示す模式断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る導電体のＳＥＭ像である。
【図３】本発明の実施例に係る導電体を形成したガラス基板のＳＥＭ像である。
【図４】実施例及び比較例に係る導電体の分光透過率を示すチャートである。
【図５】本発明の導電体の一例を示すＳＥＭ像である。
【符号の説明】
【００６３】
１…導電粒子、２…繊維、３…被着体、４…被塗布体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着体とその被着体の表面に形成された繊維を含む層とを備える被塗布体に、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペーストを塗布する工程と、
前記液又はペーストを塗布した被塗布体を洗浄する工程と、
を有する導電体の製造方法。
【請求項２】
前記繊維の直径は０．００５μｍ〜５μｍであり、前記繊維の長さは０．１μｍ〜１００００μｍである、請求項１記載の導電体の製造方法。
【請求項３】
前記塗布する工程において、前記導電性材料が前記被塗布体に付着する量は前記被着体の前記層が形成された表面１ｃｍ２当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇである、請求項１又は２記載の導電体の製造方法。
【請求項４】
前記導電性材料は、平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電体の製造方法により前記被着体の表面上に形成される導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体。
【請求項６】
前記導電性材料が、前記被着体よりも前記繊維に多く付着している、請求項５記載の導電体。
【請求項７】
繊維と、当該繊維の表面に付着した平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子と、を備える導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体。
【請求項８】
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光線の透過率が９０％以上である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の導電体。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電体の製造方法により前記被着体の表面上に形成された導電体上に、１．４８〜１．６０の屈折率を有する樹脂からなる層を形成する工程を有する積層体の製造方法。
【請求項１】
被着体とその被着体の表面に形成された繊維を含む層とを備える被塗布体に、導電性材料が分散又は溶解した溶液又はペーストを塗布する工程と、
前記液又はペーストを塗布した被塗布体を洗浄する工程と、
を有する導電体の製造方法。
【請求項２】
前記繊維の直径は０．００５μｍ〜５μｍであり、前記繊維の長さは０．１μｍ〜１００００μｍである、請求項１記載の導電体の製造方法。
【請求項３】
前記塗布する工程において、前記導電性材料が前記被塗布体に付着する量は前記被着体の前記層が形成された表面１ｃｍ２当たり０．１ｍｇ〜１００ｍｇである、請求項１又は２記載の導電体の製造方法。
【請求項４】
前記導電性材料は、平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電体の製造方法により前記被着体の表面上に形成される導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体。
【請求項６】
前記導電性材料が、前記被着体よりも前記繊維に多く付着している、請求項５記載の導電体。
【請求項７】
繊維と、当該繊維の表面に付着した平均一次粒径が５ｎｍ〜２００ｎｍである導電性粒子と、を備える導電体であって、そのシート抵抗が１０６Ω／ｃｍ２以下である導電体。
【請求項８】
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長を有する光線の透過率が９０％以上である、請求項５〜７のいずれか一項に記載の導電体。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電体の製造方法により前記被着体の表面上に形成された導電体上に、１．４８〜１．６０の屈折率を有する樹脂からなる層を形成する工程を有する積層体の製造方法。
【図１】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２８８１９０（Ｐ２００８−２８８１９０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３７３４（Ｐ２００７−３２３７３４）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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