透明導電性部材の製造方法、及び透明導電性部材
【課題】優れた透明性及び導電性を兼ね備える透明導電性部材を生産性良く製造することができる透明導電性部材の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る透明導電性部材１の製造方法は、金属箔２上にグラフェン層３を蒸着法により形成するステップ、前記グラフェン層３の前記金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合するステップ、及び前記金属箔２にパターニング処理を施すことで第一の導体層５を形成するステップを含む。
【解決手段】本発明に係る透明導電性部材１の製造方法は、金属箔２上にグラフェン層３を蒸着法により形成するステップ、前記グラフェン層３の前記金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合するステップ、及び前記金属箔２にパターニング処理を施すことで第一の導体層５を形成するステップを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性と導電性とを兼ね備える透明導電性部材の製造方法、及びこの方法により製造される透明導電性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明性と導電性とを兼ね備える部材は、透明電極、タッチパネル用部品等に適用されており、用途の拡大も期待されている。このような部材としては、例えばガラス基材等の透明な基材にＩＴＯを堆積させることで構成される部材が代表例として挙げられる。
【０００３】
しかし、ＩＴＯの主成分であるインジウムは稀少な金属であることから、コスト面並びに資源枯渇に関する問題がある。
【０００４】
一方、近年、高い透明性と導電性とを兼ね備える材料としてグラフェンシートが注目されつつある。グラフェンシートはｓｐ２結合により炭素原子が平面状に六角格子構造で配置されることで構成される１原子分の厚さのシートであって、その室温での電気抵抗値が銅の２／３、その電流密度耐性が銅の１００倍以上であるという、導電性、耐久性に共に優れる材料である。
【０００５】
特許文献１では、グラフェンの製造方法に関し、ベース部材と、前記ベース部材上に形成された親水性の酸化層と、前記酸化層上に形成された疎水性の金属触媒層と、前記金属触媒層上に形成されたグラフェン層とを含むグラフェン部材を準備し、前記グラフェン部材に水を提供し、前記酸化層から前記金属触媒層を分離し、エッチング法を用いて前記金属触媒層を除去することが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−６３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている方法では金属触媒層を形成してからこれを除去するという工程が必要であり、これが工程数の増大という不利益を招いてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、優れた透明性及び導電性を兼ね備える透明導電性部材を生産性良く製造することができる透明導電性部材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】
本発明に係る透明導電性部材の製造方法は、
金属箔上にグラフェン層を蒸着法により形成するステップ、
前記グラフェン層の前記金属箔とは反対側の面を透明な基材に接合するステップ、及び
前記金属箔にパターニング処理を施すことで第一の導体層を形成するステップを含む。
【００１０】
本発明に係る透明導電性部材の製造方法において、前記パターニング処理により前記第一の導体層を網目状に形成してもよい。
【００１１】
本発明に係る透明導電性部材の製造方法は、前記グラフェン層にパターニング処理を施すことで第二の導体層を形成するステップを更に含んでもよい。
【００１２】
本発明に係る透明導電性部材は、透明な基材と、この基材上に積層しているグラフェン層と、このグラフェン層の前記基材とは反対側の表面上に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記グラフェン層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたものである。
【００１３】
本発明に係る透明導電性部材において、前記第一の導体層が網目状の形状を有してもよい。
【００１４】
本発明に係る透明導電性部材は、透明な基材と、この基材上に積層している第二の導体層と、この第二の導体層の前記基材とは反対側の表面上に部分的に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたグラフェン層にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられていない部分によって、第一の電極が構成され、
前記第一の導体層と前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられている部分とによって、前記第一の電極に接続する第二の電極が構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、グラフェンを形成するために必要な金属箔を、第一の導体層を形成するために積極的に利用することができ、これにより金属箔を使用することが工程数の増大には繋がらなくなり、このため、優れた透明性及び導電性を兼ね備える透明導電性部材を生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の実施形態における透明導電性部材の製造方法の第一の態様を示す断面図である。
【図２】透明導電性部材の一例を示す平面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の実施形態における透明導電性部材の製造方法の第二の態様を示す断面図である。
【図４】透明導電性部材の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施形態による透明導電性部材１の製造方法は、金属箔２を準備するステップと、金属箔２上にグラフェン層３を蒸着法により形成するステップと、グラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合するステップと、金属箔２にパターニング処理を施すことで第一の導体層５を形成するステップとを含む。
【００１８】
図１に、本実施形態に係る透明導電性部材１の製造方法の第一の態様を示す。
【００１９】
本態様では、まず、図１（ａ）に示されるように金属箔２が準備される。金属箔２は、グラフェンを形成するための触媒として機能する金属から構成される。このような金属としては、ニッケル、銅、アルミニウム、鉄、コバルト、タングステン等が挙げられる。
【００２０】
金属箔２の厚みは、金属箔２から形成される第一の導体層５に要求される厚みなどに応じて適宜設定されるが、１〜１００μｍの範囲であることが好ましい。
【００２１】
この金属箔２上に、図１（ｂ）に示されるようにグラフェン層３が形成される。グラフェン層３はグラフェンシートから構成される。グラフェンシートは、例えば熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などの蒸着法により形成される。この場合、例えばチャンバー内に金属箔２を配置し、このチャンバー内に気相状態の炭素源を供給し、この炭素源をチャンバー内で加熱したりプラズマ処理したりする。これにより、炭素源が分解すると共に炭素原子が互いに結合して六角形の平面構造を形成し、これにより金属箔２上にグラフェンシートが形成される。
【００２２】
グラフェンシートを形成するための炭素源としては、特に制限されないが、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、エタノール、アセチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン、シクロペンタジエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。
【００２３】
熱ＣＶＤ法によりグラフェン層３が形成される場合、チャンバー内の温度、チャンバー内の炭素源の圧力等は適宜調整される。チャンバー内の温度は例えば３００〜２０００℃の範囲に調整される。またチャンバー内の炭素源の圧力は例えば１．３×１０−４〜１．０×１０５Ｐａの範囲で調整され、好ましくは１．３×１０−１〜１．４×１０４Ｐａの範囲で調整される。
【００２４】
熱ＣＶＤ法によりグラフェン層３が形成される場合には、チャンバー内に炭素源と共に水素が供給されることも好ましい。この場合の水素の量は、チャンバー全体の体積の５体積％以上４０体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上３０体積％以下であれば更に好ましく、１５体積％以上２５体積％以下であれば特に好ましい。
【００２５】
グラフェン層３は単層のグラフェンシートから構成されてもよいが、複数層のグラフェンシートから構成されてもよい。グラフェン層３は１層以上３００層以下のグラフェンシートからなることが好ましく、１層以上１５層以下のグラフェンシートからなることが特に好ましい。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示されるように、グラフェン層３と透明な基材４とが接合される。基材４の材質としては、特に制限されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラスなどの透明ガラス；ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等から構成される透明なプラスチックなどが挙げられる。基材４の形状はフィルム状でも板状でもよい。
【００２７】
基材４がポリエステルフィルムから形成される場合には、ポリエステルとして、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸、４，４′−ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸成分と、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，６−ヘキサンジオール等のグリコール成分とが反応することで生成する芳香族ポリエステルが好ましく、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタリンジカルボキシレートなどが好ましい。またポリエステルは、前記例示した複数の成分等の共重合ポリエステルであってもよい。
【００２８】
基材４は有機または無機の粒子を含有してもよい。この場合、基材４の巻き取り性、搬送性等が向上する。このような粒子として、炭酸カルシウム粒子、酸化カルシウム粒子、酸化アルミニウム粒子、カオリン、酸化珪素粒子、酸化亜鉛粒子、架橋アクリル樹脂粒子、架橋ポリスチレン樹脂粒子、尿素樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、架橋シリコーン樹脂粒子等が挙げられる。基材４は、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、潤滑剤、触媒、他の樹脂等も、透明性を損なわない範囲で含有してもよい。
【００２９】
基材４のヘイズは３％以下であることが好ましく、この場合、透明導電性部材１を通した映像等の視認性が向上し、光学的用途のフィルムとして特に適したものとなる。ヘイズが１．５％以下であれば更に好ましい。
【００３０】
基材４の厚みは特に制限されないが、基材４がフィルム状である場合にはその厚みは２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲であることが好ましい。特に基材４の厚みが２５μｍ以上１００μｍ以下であると、透明導電性部材１の薄型化、軽量化が可能となり、また透明導電性部材１の表裏における干渉の発生が抑制され、更に基材４が加熱される際の熱収縮が抑制されて基材４の熱収縮による加工性の悪化等の不具合が抑制される。
【００３１】
基材４は多層構造を有してもよい。例えば基材４は、上記のような透明なガラス又はプラスチックからなる板状又はシート状の基部と、この基部上に積層されている一層又は複数層の樹脂層とを備えてもよい。
【００３２】
樹脂層は、反応性硬化型樹脂組成物から形成されることが好ましく、例えば熱硬化型樹脂組成物と活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の少なくとも一方から形成されることが好ましい。
【００３３】
熱硬化型樹脂組成物は、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する。熱硬化性樹脂と共に、必要に応じて架橋剤、重合開始剤、硬化剤、硬化促進剤、溶剤等が使用されてもよい。このような熱硬化型樹脂組成物が塗布され、続いてこの熱硬化型樹脂組成物が加熱されて熱硬化することで、樹脂層が形成され得る。
【００３４】
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、アクリレート系の官能基を有する樹脂を含むことが好ましい。アクリレート系の官能基を有する樹脂としては、例えば比較的低分子量の多官能化合物の（メタ）アクリレート等のオリゴマー、プレポリマーなどが挙げられる。前記の多官能化合物としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等が挙げられる。活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は更に反応性希釈剤を含有することも好ましい。反応性希釈剤としては、エチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、メチルスチレン、Ｎ−ビニルピロリドン等の単官能モノマー、並びにトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートの多官能モノマーが挙げられる。
【００３５】
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が紫外線硬化型樹脂組成物などの光硬化型樹脂組成物である場合には、光硬化型樹脂組成物が光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としてはアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類などが挙げられる。光硬化型樹脂組成物が光重合開始剤に加えて、或いは光重合開始剤に代えて、光増感剤を含有してもよい。光増感剤としては、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、チオキサントンなどが挙げられる。このような光硬化型樹脂組成物が塗布され、続いてこの光硬化型樹脂組成物に紫外線などの光が照射されて光硬化することで、樹脂層が形成され得る。
【００３６】
樹脂層の屈折率は、樹脂層を形成するための樹脂組成物の組成によって容易に調整され得る。また、樹脂層が屈折率調整用の粒子を含有すると共にその割合が調整されることで、樹脂層の屈折率が調整されることも好ましい。
【００３７】
屈折率調整用の粒子の粒径は十分に小さいこと、すなわち屈折率調整用の粒子がいわゆる超微粒子であるが好ましく、この場合、樹脂層の光透過性が十分に維持されるようになる。屈折率調整用の粒子の粒径は特に、０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この屈折率調整用の粒子の粒径とは、粒子の電子顕微鏡写真画像から算出される投影面積と同一の面積を有する円（面積相当円）の径のことである。
【００３８】
屈折率調整用の粒子は、比較的屈折率の高い粒子であることが好ましく、特に屈折率が１．６以上の粒子であることが好ましい。この粒子は、金属や金属酸化物の粒子であることが好ましい。
【００３９】
樹脂層中の屈折率調整用の粒子の含有量は、樹脂層の屈折率が適切な値となるように適宜調整される。特に樹脂層中の屈折率調整用の粒子の割合が５〜７０体積％となるように調整されることが好ましい。
【００４０】
屈折率調整用の粒子の具体例としては、チタン、アルミニウム、セリウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、アンチモンから選ばれる一種あるいは二種以上の酸化物を含有する粒子が挙げられる。酸化物の具体例としては、ＺｎＯ（屈折率１．９０）、ＴｉＯ２（屈折率２．３〜２．７）、ＣｅＯ２（屈折率１．９５）、Ｓｂ２Ｏ５（屈折率１．７１）、ＳｎＯ２、ＩＴＯ（屈折率１．９５）、Ｙ２Ｏ３（屈折率１．８７）、Ｌａ２Ｏ３（屈折率１．９５）、ＺｒＯ２（屈折率２．０５）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率１．６３）等が挙げられる。
【００４１】
樹脂層は、次に示すようなバインダー材料及び必要に応じて使用される屈折率調整用の粒子を含有する組成物から形成されてもよい。バインダー材料と屈折率調整用の粒子とが併用される場合、両者の組み合わせ、配合比等により樹脂層の屈折率が適宜調整される。この樹脂層は、組成物にバインダー材料の性状に応じて加熱、加湿、紫外線照射、電子線照射等の処理が施されることで組成物が硬化することにより、形成され得る。
【００４２】
バインダー材料としては、シリコンアルコキシド系樹脂、飽和炭化水素及びポリエーテルの少なくともいずれかを主鎖とするポリマー（例えばＵＶ硬化型樹脂組成物、熱硬化型樹脂組成物等）、ポリマー鎖中にフッ素原子を含む単位を含む樹脂などが挙げられる。
【００４３】
シリコンアルコキシド系樹脂としては、ＲｍＳｉ（ＯＲ´）ｎで表されるシリコンアルコキシド（Ｒ、Ｒ´は炭素数１〜１０のアルキル基、ｍ＋ｎ＝４、ｍ及びｎはそれぞれ整数。）の部分加水分解縮合物であるオリゴマー及びポリマーが、挙げられる。シリコンアルコキシドとしては、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラペンタエトキシシラン、テトラペンタ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルプロポキシシラン、ジメチルブトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等が例示される。
【００４４】
バインダー材料として、熱又は活性エネルギー線によって反応架橋する複数の基（重合性二重結合基等）を有する反応性有機珪素化合物が用いられてもよい。この有機珪素化合物の分子量は５０００以下であることが好ましい。このような反応性有機珪素化合物としては、片末端ビニル官能性ポリシラン、両末端ビニル官能性ポリシラン、片末端ビニル官能ポリシロキサン、両末端ビニル官能性ポリシロキサン、並びにこれらの化合物を反応させて得られるビニル官能性ポリシラン及びビニル官能性ポリシロキサン等が挙げられる。これら以外にも、反応性有機珪素化合物としては、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等の（メタ）アクリロキシシラン化合物が挙げられる。
【００４５】
屈折率調整用の粒子としては、比較的低屈折率の粒子が使用されることが好ましい。屈折率調整用の粒子の材質としては、シリカ、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム等が挙げられる。屈折率調整用の粒子が中空粒子を含むことが好ましい。中空粒子とは外殻によって包囲された空洞を有する粒子である。中空粒子の屈折率は１．２０〜１．４５であることが好ましい。
【００４６】
屈折率調整用の粒子には、必要に応じて、バインダー材料との濡れ性を向上するための表面処理が施されていることが好ましい。
【００４７】
屈折率調整用の粒子の粒径は十分に小さいこと、すなわち屈折率調整用の粒子がいわゆる超微粒子であることが好ましく、この場合、低屈折率層の光透過性が十分に維持されるようになる。屈折率調整用の粒子の粒径は特に、０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この屈折率調整用の粒子の粒径とは、粒子の電子顕微鏡写真画像から算出される投影面積と同一の面積を有する円（面積相当円）の径のことである。
【００４８】
樹脂層中の屈折率調整用の粒子の含有量は、樹脂層の屈折率の値が適切な値となるように適宜調整されるが、特に樹脂層中の屈折率調整用の粒子の割合が２０〜９９体積％となるように調整されることが好ましい。
【００４９】
組成物は、更に撥水、撥油性材料を含有してもよい。撥水、撥油性材料としては、一般的なワックス系の材料等が使用され得る。
【００５０】
グラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合するにあたっては、適宜の手法が採用され得る。例えば基材４の少なくとも表層が加熱されることで溶融する材質から形成される場合には、グラフェン層３と基材４とを熱融着することができる。
【００５１】
また、基材４が多層構造を有する場合には、基材４の最外層に配置される樹脂層が未硬化状態又は半硬化状態であるうちに、この樹脂層にグラフェン層３を重ね、この状態で樹脂層を硬化させ、これによりグラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合してもよい。この場合、未硬化状態又は半硬化状態にある樹脂層は、この樹脂層を構成する組成物の組成に応じ、例えば加熱、加湿、紫外線照射、電子線照射等の処理が施されることで硬化される。
【００５２】
このようにグラフェン層３と基材４とが接合された後、金属箔２にパターニング処理が施されることで、図１（ｄ）に示すように金属箔２の残存する部分からなる第一の導体層５が形成される。金属箔２のパターニング処理にあたっては、公知の適宜の手法が採用される。例えば金属箔２上に適宜の感光性樹脂組成物を塗布し、これをガラスマスクなどを使用するフォトリソグラフィプロセスにより露光・現像してエッチングレジストを形成し、続いて金属箔２に対してウエットエッチング処理を施すことで、金属箔２にパターニング処理を施すことができる。
【００５３】
このようにして、透明な基材４と、この基材４上に積層しているグラフェン層３と、このグラフェン層３の基材４とは反対側の表面上に積層している第一の導体層５とを備える、透明導電性部材１が得られる。このようにして透明導電性部材１が製造されると、グラフェン層３を蒸着法により形成するために用いられる金属箔２を、透明導電性部材１を構成する部材である第一の導体層５を形成するために適用することができる。このため、金属箔２を無駄にすることがなくなる。また、パターニング処理により金属箔２の一部を除去する工程が、そのまま第一の導体層５を形成するための工程となるため、工程数の増大という不利益を招くこともない。
【００５４】
このようにして得られる透明導電性部材１は、高い透明性と高い導電性とを兼ね備え、このため透明電極、タッチパネル用部品、ディスプレイ用部品等の、種々の用途への適用が期待される。
【００５５】
例えば金属箔２に対するパターニング処理により網目状の形状を有する第一の導体層５が形成される場合には、透明導電性部材１をディスプレイ等における電磁波シールド部材に適用することができる。図２に、透明導電性部材１からなる電磁波シールド部材の例を示す。この電磁波シールド部材は、基材４と、この基材４の厚み方向の一面上に全体に亘って形成されているグラフェン層３と、このグラフェン層３の基材４とは反対側の表面上に形成されている網目状の第一の導体層５とを、備える。この電磁波シールでは、従来の電磁波シールド部材（例えばＩＴＯ膜と網目状の導体とが重ねられた構造を有する電磁波シールド部材）と比べて、周波数依存性の少なくなる。すなわち、広い波長領域において高いシールド性能を発揮する電磁波シールド部材が得られる。このような透明導電性部材１から構成される電磁波シールド部材における第一の導体層５の線幅は５〜２０μｍの範囲、線間隔は５０〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
【００５６】
本実施形態による透明導電性部材１の製造方法は、更にグラフェン層３にパターニング処理を施すことで第二の導体層６を形成するステップを含んでもよい。すなわち、金属箔２にパターニング処理を施すことで第一の導体層５を形成してから、グラフェン層３にパターニング処理を施すことで第二の導体層６を形成してもよい。
【００５７】
図３に、本実施形態に係る透明導電性部材１の製造方法の第二の態様を示す。本態様では、透明導電性部材１の製造方法は、第二の導体層６を形成するステップを含む。
【００５８】
本態様では、まず第一の態様の場合と同様に、図３（ａ）に示すように金属箔２が準備され、続いて図３（ｂ）に示すように金属箔２上にグラフェン層３が形成され、続いて図３（ｃ）に示すようにグラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４が接合され、続いて図３（ｄ）に示すように金属箔２にパターニング処理が施されることで第一の導体層５が形成される。
【００５９】
続いて、図３（ｅ）に示すように、グラフェン層３にパターニング処理が施されることで、第二の導体層６が形成される。グラフェン層３のパターニング処理にあたっては、公知の適宜の手法が採用される。例えばグラフェン層３に対して部分的に電子線の照射、レーザービームの照射、Ｏ２プラズマ処理を施すなどといった、ドライエッチング処理を施すことにより、グラフェン層３を部分的に除去し、これにより第二の導体層６を形成することができる。
【００６０】
これにより、透明な基材４と、この基材４上に積層している第二の導体層６と、この第二の導体層６の前記基材４とは反対側の表面上に部分的に積層している第一の導体層５とを備える透明導電性部材１が得られる。この場合、図３（ｅ）に示すように、第二の導体層６における第一の導体層５が重ねられていない部分によって構成される第一の電極７と、第一の導体層５と第二の導体層６における第一の導体層５が重ねられている部分とによって構成される第二の電極８とが形成され得る。更にこの場合、第一の電極７と第二の電極８とが導通するように形成され得る。このような透明導電性部材１には、より多様な機能が付与され得る。例えば、透明導電性部材１における高い透明性が要求される部位には第一の電極７を形成し、高い導通信頼性が要求される部位には第二の電極８を形成することができる。
【００６１】
このような透明導電性部材１の用途の例として、タッチパネル用部品への適用が挙げられる。図４に、透明導電性部材１からなるタッチパネル用部品の例を示す。このタッチパネル用部品では、透明な基材４における、画像が表示される領域に、第一の電極７からなる感知用の電極が格子状に形成されている。更にこの基材４における、画像が表示される領域の外側には、第一の電極７に接続される第二の電極８からなる引き出し線が形成されている。このようなタッチパネル用部品では、第一の電極７によって非常に透明性の高い感知用の電極が形成され、また第二の電極８によって、銀ペースト等から形成されるよりも信頼性の高い引き出し線が形成され得る。
【００６２】
尚、本発明に係る透明導電性部材は、上記第一の態様及び第二の態様に制限されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更がなされることが可能である。例えば、透明導電性部材が、第一の態様におけるような網目状に形成されている第一の導体層と、第二の態様におけるような第二の導体層とを、共に備えていてもよい。
【実施例】
【００６３】
［実施例１］
厚み１０μｍの銅箔を準備し、この銅箔上に熱ＣＶＤ法によりグラフェン層を形成した。このとき、銅箔をチャンバー内に配置し、このチャンバー内にアセチレンガスを２００ｓｃｃｍ（３．３８×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の一定速度で投入しつつ、銅箔を４００℃で２０分間熱処理することにより、銅箔上にグラフェンを生成した。続いて、銅箔を自然冷却することにより、グラフェンを均一に配列した状態で成長させた。冷却速度は６００℃／分であった。これにより、銅箔上にグラフェン層を形成した。
【００６４】
この銅箔上のグラフェン層にＰＥＴフィルム（東洋紡績株式会社製、品番Ａ４３００、厚み１００μｍ）を重ね、これらを平板プレスで、加圧力０．５ＭＰａ、加熱温度１２０℃、処理時間３０ｍｉｎの条件で加熱加圧することで、グラフェン層とＰＥＴフィルムとを接合した。
【００６５】
続いて、金属箔上にフォトリソグラフィプロセスによりエッチングレジストを形成し、続いて金属箔に対して塩化第二鉄水溶液を用いて室温でウエットエッチング処理を施し、続いてエッチングレジストを除去した。これにより、線幅１０μｍ、線間隔３００μｍの網目状のパターンを有する第一の導体層を形成した。
【００６６】
これにより、電磁波シールド部材として適用され得る透明導電性部材を得た。この透明導電性部材の可視光の透過率は８８％、ヘイズは２．５％、電磁波シールド性は６０ｄＢ（ＫＥＣ法、１ＧＨｚ）であった。
【００６７】
［実施例２］
厚み１０μｍの銅箔を準備し、この銅箔上に熱ＣＶＤ法によりグラフェン層を形成した。このとき、銅箔をチャンバー内に配置し、このチャンバー内にアセチレンガスを２００ｓｃｃｍ（３．３８×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の一定速度で投入しつつ、銅箔を４００℃で２０分間熱処理することにより、銅箔上にグラフェンを生成した。続いて、銅箔を自然冷却することにより、グラフェンを均一に配列した状態で成長させた。冷却速度は６００℃／分であった。これにより、銅箔上にグラフェン層を形成した。
【００６８】
この銅箔上のグラフェン層にＰＥＴフィルム（東洋紡績株式会社製、品番Ａ４３００、厚み１００μｍ）を重ね、これらを平板プレスで、加圧力０．５ＭＰａ、加熱温度１２０℃、処理時間３０ｍｉｎの条件で加熱加圧することで、グラフェン層とＰＥＴフィルムとを接合した。
【００６９】
続いて、金属箔上にフォトリソグラフィプロセスによりエッチングレジストを形成し、続いて金属箔に対して塩化第二鉄水溶液を用いて室温でウエットエッチング処理を施し、続いてエッチングレジストを除去することで、第一の導体層を形成した。続いて、グラフェン層に対して、１００Ｗ、１分間の条件でＯ２プラズマ処理を施すことでドライエッチング処理を施し、これにより第二の導体層を形成した。これにより、第二の導体層における第一の導体層が重ねられていない部分によって構成される第一の電極と、第一の導体層と第二の導体層における第一の導体層が重ねられている部分とによって構成される第二の電極とを形成した。
【００７０】
第一の電極は、平面視１．４ｍｍ×１．４ｍｍの寸法を有する複数のパッド状の電極と、縦方向に隣合うパッド状の電極間のみを接続する細線とからなる感知用の電極であり、第二の電極は感知用の電極に接続する線幅５０μｍの引き出し線である。
【００７１】
これにより、タッチパネル用部品として適用され得る透明導電性部材を得た。
【符号の説明】
【００７２】
１ 透明導電性部材
２ 金属箔
３ グラフェン層
４ 基材
５ 第一の導体層
６ 第二の導体層
７ 第一の電極
８ 第二の電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明性と導電性とを兼ね備える透明導電性部材の製造方法、及びこの方法により製造される透明導電性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明性と導電性とを兼ね備える部材は、透明電極、タッチパネル用部品等に適用されており、用途の拡大も期待されている。このような部材としては、例えばガラス基材等の透明な基材にＩＴＯを堆積させることで構成される部材が代表例として挙げられる。
【０００３】
しかし、ＩＴＯの主成分であるインジウムは稀少な金属であることから、コスト面並びに資源枯渇に関する問題がある。
【０００４】
一方、近年、高い透明性と導電性とを兼ね備える材料としてグラフェンシートが注目されつつある。グラフェンシートはｓｐ２結合により炭素原子が平面状に六角格子構造で配置されることで構成される１原子分の厚さのシートであって、その室温での電気抵抗値が銅の２／３、その電流密度耐性が銅の１００倍以上であるという、導電性、耐久性に共に優れる材料である。
【０００５】
特許文献１では、グラフェンの製造方法に関し、ベース部材と、前記ベース部材上に形成された親水性の酸化層と、前記酸化層上に形成された疎水性の金属触媒層と、前記金属触媒層上に形成されたグラフェン層とを含むグラフェン部材を準備し、前記グラフェン部材に水を提供し、前記酸化層から前記金属触媒層を分離し、エッチング法を用いて前記金属触媒層を除去することが、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−６３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されている方法では金属触媒層を形成してからこれを除去するという工程が必要であり、これが工程数の増大という不利益を招いてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、優れた透明性及び導電性を兼ね備える透明導電性部材を生産性良く製造することができる透明導電性部材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】
本発明に係る透明導電性部材の製造方法は、
金属箔上にグラフェン層を蒸着法により形成するステップ、
前記グラフェン層の前記金属箔とは反対側の面を透明な基材に接合するステップ、及び
前記金属箔にパターニング処理を施すことで第一の導体層を形成するステップを含む。
【００１０】
本発明に係る透明導電性部材の製造方法において、前記パターニング処理により前記第一の導体層を網目状に形成してもよい。
【００１１】
本発明に係る透明導電性部材の製造方法は、前記グラフェン層にパターニング処理を施すことで第二の導体層を形成するステップを更に含んでもよい。
【００１２】
本発明に係る透明導電性部材は、透明な基材と、この基材上に積層しているグラフェン層と、このグラフェン層の前記基材とは反対側の表面上に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記グラフェン層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたものである。
【００１３】
本発明に係る透明導電性部材において、前記第一の導体層が網目状の形状を有してもよい。
【００１４】
本発明に係る透明導電性部材は、透明な基材と、この基材上に積層している第二の導体層と、この第二の導体層の前記基材とは反対側の表面上に部分的に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたグラフェン層にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられていない部分によって、第一の電極が構成され、
前記第一の導体層と前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられている部分とによって、前記第一の電極に接続する第二の電極が構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、グラフェンを形成するために必要な金属箔を、第一の導体層を形成するために積極的に利用することができ、これにより金属箔を使用することが工程数の増大には繋がらなくなり、このため、優れた透明性及び導電性を兼ね備える透明導電性部材を生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の実施形態における透明導電性部材の製造方法の第一の態様を示す断面図である。
【図２】透明導電性部材の一例を示す平面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の実施形態における透明導電性部材の製造方法の第二の態様を示す断面図である。
【図４】透明導電性部材の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施形態による透明導電性部材１の製造方法は、金属箔２を準備するステップと、金属箔２上にグラフェン層３を蒸着法により形成するステップと、グラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合するステップと、金属箔２にパターニング処理を施すことで第一の導体層５を形成するステップとを含む。
【００１８】
図１に、本実施形態に係る透明導電性部材１の製造方法の第一の態様を示す。
【００１９】
本態様では、まず、図１（ａ）に示されるように金属箔２が準備される。金属箔２は、グラフェンを形成するための触媒として機能する金属から構成される。このような金属としては、ニッケル、銅、アルミニウム、鉄、コバルト、タングステン等が挙げられる。
【００２０】
金属箔２の厚みは、金属箔２から形成される第一の導体層５に要求される厚みなどに応じて適宜設定されるが、１〜１００μｍの範囲であることが好ましい。
【００２１】
この金属箔２上に、図１（ｂ）に示されるようにグラフェン層３が形成される。グラフェン層３はグラフェンシートから構成される。グラフェンシートは、例えば熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などの蒸着法により形成される。この場合、例えばチャンバー内に金属箔２を配置し、このチャンバー内に気相状態の炭素源を供給し、この炭素源をチャンバー内で加熱したりプラズマ処理したりする。これにより、炭素源が分解すると共に炭素原子が互いに結合して六角形の平面構造を形成し、これにより金属箔２上にグラフェンシートが形成される。
【００２２】
グラフェンシートを形成するための炭素源としては、特に制限されないが、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、エタノール、アセチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブタジエン、ペンタン、ペンテン、シクロペンタジエン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエンなどが挙げられる。
【００２３】
熱ＣＶＤ法によりグラフェン層３が形成される場合、チャンバー内の温度、チャンバー内の炭素源の圧力等は適宜調整される。チャンバー内の温度は例えば３００〜２０００℃の範囲に調整される。またチャンバー内の炭素源の圧力は例えば１．３×１０−４〜１．０×１０５Ｐａの範囲で調整され、好ましくは１．３×１０−１〜１．４×１０４Ｐａの範囲で調整される。
【００２４】
熱ＣＶＤ法によりグラフェン層３が形成される場合には、チャンバー内に炭素源と共に水素が供給されることも好ましい。この場合の水素の量は、チャンバー全体の体積の５体積％以上４０体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上３０体積％以下であれば更に好ましく、１５体積％以上２５体積％以下であれば特に好ましい。
【００２５】
グラフェン層３は単層のグラフェンシートから構成されてもよいが、複数層のグラフェンシートから構成されてもよい。グラフェン層３は１層以上３００層以下のグラフェンシートからなることが好ましく、１層以上１５層以下のグラフェンシートからなることが特に好ましい。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示されるように、グラフェン層３と透明な基材４とが接合される。基材４の材質としては、特に制限されないが、例えばソーダライムガラス、無アルカリガラスなどの透明ガラス；ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等から構成される透明なプラスチックなどが挙げられる。基材４の形状はフィルム状でも板状でもよい。
【００２７】
基材４がポリエステルフィルムから形成される場合には、ポリエステルとして、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸、４，４′−ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸成分と、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，６−ヘキサンジオール等のグリコール成分とが反応することで生成する芳香族ポリエステルが好ましく、特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタリンジカルボキシレートなどが好ましい。またポリエステルは、前記例示した複数の成分等の共重合ポリエステルであってもよい。
【００２８】
基材４は有機または無機の粒子を含有してもよい。この場合、基材４の巻き取り性、搬送性等が向上する。このような粒子として、炭酸カルシウム粒子、酸化カルシウム粒子、酸化アルミニウム粒子、カオリン、酸化珪素粒子、酸化亜鉛粒子、架橋アクリル樹脂粒子、架橋ポリスチレン樹脂粒子、尿素樹脂粒子、メラミン樹脂粒子、架橋シリコーン樹脂粒子等が挙げられる。基材４は、着色剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、潤滑剤、触媒、他の樹脂等も、透明性を損なわない範囲で含有してもよい。
【００２９】
基材４のヘイズは３％以下であることが好ましく、この場合、透明導電性部材１を通した映像等の視認性が向上し、光学的用途のフィルムとして特に適したものとなる。ヘイズが１．５％以下であれば更に好ましい。
【００３０】
基材４の厚みは特に制限されないが、基材４がフィルム状である場合にはその厚みは２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲であることが好ましい。特に基材４の厚みが２５μｍ以上１００μｍ以下であると、透明導電性部材１の薄型化、軽量化が可能となり、また透明導電性部材１の表裏における干渉の発生が抑制され、更に基材４が加熱される際の熱収縮が抑制されて基材４の熱収縮による加工性の悪化等の不具合が抑制される。
【００３１】
基材４は多層構造を有してもよい。例えば基材４は、上記のような透明なガラス又はプラスチックからなる板状又はシート状の基部と、この基部上に積層されている一層又は複数層の樹脂層とを備えてもよい。
【００３２】
樹脂層は、反応性硬化型樹脂組成物から形成されることが好ましく、例えば熱硬化型樹脂組成物と活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の少なくとも一方から形成されることが好ましい。
【００３３】
熱硬化型樹脂組成物は、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する。熱硬化性樹脂と共に、必要に応じて架橋剤、重合開始剤、硬化剤、硬化促進剤、溶剤等が使用されてもよい。このような熱硬化型樹脂組成物が塗布され、続いてこの熱硬化型樹脂組成物が加熱されて熱硬化することで、樹脂層が形成され得る。
【００３４】
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、アクリレート系の官能基を有する樹脂を含むことが好ましい。アクリレート系の官能基を有する樹脂としては、例えば比較的低分子量の多官能化合物の（メタ）アクリレート等のオリゴマー、プレポリマーなどが挙げられる。前記の多官能化合物としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等が挙げられる。活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は更に反応性希釈剤を含有することも好ましい。反応性希釈剤としては、エチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、メチルスチレン、Ｎ−ビニルピロリドン等の単官能モノマー、並びにトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートの多官能モノマーが挙げられる。
【００３５】
活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が紫外線硬化型樹脂組成物などの光硬化型樹脂組成物である場合には、光硬化型樹脂組成物が光重合開始剤を含有することが好ましい。光重合開始剤としてはアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類などが挙げられる。光硬化型樹脂組成物が光重合開始剤に加えて、或いは光重合開始剤に代えて、光増感剤を含有してもよい。光増感剤としては、ｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、チオキサントンなどが挙げられる。このような光硬化型樹脂組成物が塗布され、続いてこの光硬化型樹脂組成物に紫外線などの光が照射されて光硬化することで、樹脂層が形成され得る。
【００３６】
樹脂層の屈折率は、樹脂層を形成するための樹脂組成物の組成によって容易に調整され得る。また、樹脂層が屈折率調整用の粒子を含有すると共にその割合が調整されることで、樹脂層の屈折率が調整されることも好ましい。
【００３７】
屈折率調整用の粒子の粒径は十分に小さいこと、すなわち屈折率調整用の粒子がいわゆる超微粒子であるが好ましく、この場合、樹脂層の光透過性が十分に維持されるようになる。屈折率調整用の粒子の粒径は特に、０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この屈折率調整用の粒子の粒径とは、粒子の電子顕微鏡写真画像から算出される投影面積と同一の面積を有する円（面積相当円）の径のことである。
【００３８】
屈折率調整用の粒子は、比較的屈折率の高い粒子であることが好ましく、特に屈折率が１．６以上の粒子であることが好ましい。この粒子は、金属や金属酸化物の粒子であることが好ましい。
【００３９】
樹脂層中の屈折率調整用の粒子の含有量は、樹脂層の屈折率が適切な値となるように適宜調整される。特に樹脂層中の屈折率調整用の粒子の割合が５〜７０体積％となるように調整されることが好ましい。
【００４０】
屈折率調整用の粒子の具体例としては、チタン、アルミニウム、セリウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、アンチモンから選ばれる一種あるいは二種以上の酸化物を含有する粒子が挙げられる。酸化物の具体例としては、ＺｎＯ（屈折率１．９０）、ＴｉＯ２（屈折率２．３〜２．７）、ＣｅＯ２（屈折率１．９５）、Ｓｂ２Ｏ５（屈折率１．７１）、ＳｎＯ２、ＩＴＯ（屈折率１．９５）、Ｙ２Ｏ３（屈折率１．８７）、Ｌａ２Ｏ３（屈折率１．９５）、ＺｒＯ２（屈折率２．０５）、Ａｌ２Ｏ３（屈折率１．６３）等が挙げられる。
【００４１】
樹脂層は、次に示すようなバインダー材料及び必要に応じて使用される屈折率調整用の粒子を含有する組成物から形成されてもよい。バインダー材料と屈折率調整用の粒子とが併用される場合、両者の組み合わせ、配合比等により樹脂層の屈折率が適宜調整される。この樹脂層は、組成物にバインダー材料の性状に応じて加熱、加湿、紫外線照射、電子線照射等の処理が施されることで組成物が硬化することにより、形成され得る。
【００４２】
バインダー材料としては、シリコンアルコキシド系樹脂、飽和炭化水素及びポリエーテルの少なくともいずれかを主鎖とするポリマー（例えばＵＶ硬化型樹脂組成物、熱硬化型樹脂組成物等）、ポリマー鎖中にフッ素原子を含む単位を含む樹脂などが挙げられる。
【００４３】
シリコンアルコキシド系樹脂としては、ＲｍＳｉ（ＯＲ´）ｎで表されるシリコンアルコキシド（Ｒ、Ｒ´は炭素数１〜１０のアルキル基、ｍ＋ｎ＝４、ｍ及びｎはそれぞれ整数。）の部分加水分解縮合物であるオリゴマー及びポリマーが、挙げられる。シリコンアルコキシドとしては、具体的にはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラペンタエトキシシラン、テトラペンタ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−プロポキシシラン、テトラペンタ−ｎ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラペンタ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルプロポキシシラン、ジメチルブトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等が例示される。
【００４４】
バインダー材料として、熱又は活性エネルギー線によって反応架橋する複数の基（重合性二重結合基等）を有する反応性有機珪素化合物が用いられてもよい。この有機珪素化合物の分子量は５０００以下であることが好ましい。このような反応性有機珪素化合物としては、片末端ビニル官能性ポリシラン、両末端ビニル官能性ポリシラン、片末端ビニル官能ポリシロキサン、両末端ビニル官能性ポリシロキサン、並びにこれらの化合物を反応させて得られるビニル官能性ポリシラン及びビニル官能性ポリシロキサン等が挙げられる。これら以外にも、反応性有機珪素化合物としては、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン等の（メタ）アクリロキシシラン化合物が挙げられる。
【００４５】
屈折率調整用の粒子としては、比較的低屈折率の粒子が使用されることが好ましい。屈折率調整用の粒子の材質としては、シリカ、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム等が挙げられる。屈折率調整用の粒子が中空粒子を含むことが好ましい。中空粒子とは外殻によって包囲された空洞を有する粒子である。中空粒子の屈折率は１．２０〜１．４５であることが好ましい。
【００４６】
屈折率調整用の粒子には、必要に応じて、バインダー材料との濡れ性を向上するための表面処理が施されていることが好ましい。
【００４７】
屈折率調整用の粒子の粒径は十分に小さいこと、すなわち屈折率調整用の粒子がいわゆる超微粒子であることが好ましく、この場合、低屈折率層の光透過性が十分に維持されるようになる。屈折率調整用の粒子の粒径は特に、０．５ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることが好ましい。この屈折率調整用の粒子の粒径とは、粒子の電子顕微鏡写真画像から算出される投影面積と同一の面積を有する円（面積相当円）の径のことである。
【００４８】
樹脂層中の屈折率調整用の粒子の含有量は、樹脂層の屈折率の値が適切な値となるように適宜調整されるが、特に樹脂層中の屈折率調整用の粒子の割合が２０〜９９体積％となるように調整されることが好ましい。
【００４９】
組成物は、更に撥水、撥油性材料を含有してもよい。撥水、撥油性材料としては、一般的なワックス系の材料等が使用され得る。
【００５０】
グラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合するにあたっては、適宜の手法が採用され得る。例えば基材４の少なくとも表層が加熱されることで溶融する材質から形成される場合には、グラフェン層３と基材４とを熱融着することができる。
【００５１】
また、基材４が多層構造を有する場合には、基材４の最外層に配置される樹脂層が未硬化状態又は半硬化状態であるうちに、この樹脂層にグラフェン層３を重ね、この状態で樹脂層を硬化させ、これによりグラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４に接合してもよい。この場合、未硬化状態又は半硬化状態にある樹脂層は、この樹脂層を構成する組成物の組成に応じ、例えば加熱、加湿、紫外線照射、電子線照射等の処理が施されることで硬化される。
【００５２】
このようにグラフェン層３と基材４とが接合された後、金属箔２にパターニング処理が施されることで、図１（ｄ）に示すように金属箔２の残存する部分からなる第一の導体層５が形成される。金属箔２のパターニング処理にあたっては、公知の適宜の手法が採用される。例えば金属箔２上に適宜の感光性樹脂組成物を塗布し、これをガラスマスクなどを使用するフォトリソグラフィプロセスにより露光・現像してエッチングレジストを形成し、続いて金属箔２に対してウエットエッチング処理を施すことで、金属箔２にパターニング処理を施すことができる。
【００５３】
このようにして、透明な基材４と、この基材４上に積層しているグラフェン層３と、このグラフェン層３の基材４とは反対側の表面上に積層している第一の導体層５とを備える、透明導電性部材１が得られる。このようにして透明導電性部材１が製造されると、グラフェン層３を蒸着法により形成するために用いられる金属箔２を、透明導電性部材１を構成する部材である第一の導体層５を形成するために適用することができる。このため、金属箔２を無駄にすることがなくなる。また、パターニング処理により金属箔２の一部を除去する工程が、そのまま第一の導体層５を形成するための工程となるため、工程数の増大という不利益を招くこともない。
【００５４】
このようにして得られる透明導電性部材１は、高い透明性と高い導電性とを兼ね備え、このため透明電極、タッチパネル用部品、ディスプレイ用部品等の、種々の用途への適用が期待される。
【００５５】
例えば金属箔２に対するパターニング処理により網目状の形状を有する第一の導体層５が形成される場合には、透明導電性部材１をディスプレイ等における電磁波シールド部材に適用することができる。図２に、透明導電性部材１からなる電磁波シールド部材の例を示す。この電磁波シールド部材は、基材４と、この基材４の厚み方向の一面上に全体に亘って形成されているグラフェン層３と、このグラフェン層３の基材４とは反対側の表面上に形成されている網目状の第一の導体層５とを、備える。この電磁波シールでは、従来の電磁波シールド部材（例えばＩＴＯ膜と網目状の導体とが重ねられた構造を有する電磁波シールド部材）と比べて、周波数依存性の少なくなる。すなわち、広い波長領域において高いシールド性能を発揮する電磁波シールド部材が得られる。このような透明導電性部材１から構成される電磁波シールド部材における第一の導体層５の線幅は５〜２０μｍの範囲、線間隔は５０〜５００μｍの範囲であることが好ましい。
【００５６】
本実施形態による透明導電性部材１の製造方法は、更にグラフェン層３にパターニング処理を施すことで第二の導体層６を形成するステップを含んでもよい。すなわち、金属箔２にパターニング処理を施すことで第一の導体層５を形成してから、グラフェン層３にパターニング処理を施すことで第二の導体層６を形成してもよい。
【００５７】
図３に、本実施形態に係る透明導電性部材１の製造方法の第二の態様を示す。本態様では、透明導電性部材１の製造方法は、第二の導体層６を形成するステップを含む。
【００５８】
本態様では、まず第一の態様の場合と同様に、図３（ａ）に示すように金属箔２が準備され、続いて図３（ｂ）に示すように金属箔２上にグラフェン層３が形成され、続いて図３（ｃ）に示すようにグラフェン層３の金属箔２とは反対側の面を透明な基材４が接合され、続いて図３（ｄ）に示すように金属箔２にパターニング処理が施されることで第一の導体層５が形成される。
【００５９】
続いて、図３（ｅ）に示すように、グラフェン層３にパターニング処理が施されることで、第二の導体層６が形成される。グラフェン層３のパターニング処理にあたっては、公知の適宜の手法が採用される。例えばグラフェン層３に対して部分的に電子線の照射、レーザービームの照射、Ｏ２プラズマ処理を施すなどといった、ドライエッチング処理を施すことにより、グラフェン層３を部分的に除去し、これにより第二の導体層６を形成することができる。
【００６０】
これにより、透明な基材４と、この基材４上に積層している第二の導体層６と、この第二の導体層６の前記基材４とは反対側の表面上に部分的に積層している第一の導体層５とを備える透明導電性部材１が得られる。この場合、図３（ｅ）に示すように、第二の導体層６における第一の導体層５が重ねられていない部分によって構成される第一の電極７と、第一の導体層５と第二の導体層６における第一の導体層５が重ねられている部分とによって構成される第二の電極８とが形成され得る。更にこの場合、第一の電極７と第二の電極８とが導通するように形成され得る。このような透明導電性部材１には、より多様な機能が付与され得る。例えば、透明導電性部材１における高い透明性が要求される部位には第一の電極７を形成し、高い導通信頼性が要求される部位には第二の電極８を形成することができる。
【００６１】
このような透明導電性部材１の用途の例として、タッチパネル用部品への適用が挙げられる。図４に、透明導電性部材１からなるタッチパネル用部品の例を示す。このタッチパネル用部品では、透明な基材４における、画像が表示される領域に、第一の電極７からなる感知用の電極が格子状に形成されている。更にこの基材４における、画像が表示される領域の外側には、第一の電極７に接続される第二の電極８からなる引き出し線が形成されている。このようなタッチパネル用部品では、第一の電極７によって非常に透明性の高い感知用の電極が形成され、また第二の電極８によって、銀ペースト等から形成されるよりも信頼性の高い引き出し線が形成され得る。
【００６２】
尚、本発明に係る透明導電性部材は、上記第一の態様及び第二の態様に制限されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更がなされることが可能である。例えば、透明導電性部材が、第一の態様におけるような網目状に形成されている第一の導体層と、第二の態様におけるような第二の導体層とを、共に備えていてもよい。
【実施例】
【００６３】
［実施例１］
厚み１０μｍの銅箔を準備し、この銅箔上に熱ＣＶＤ法によりグラフェン層を形成した。このとき、銅箔をチャンバー内に配置し、このチャンバー内にアセチレンガスを２００ｓｃｃｍ（３．３８×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の一定速度で投入しつつ、銅箔を４００℃で２０分間熱処理することにより、銅箔上にグラフェンを生成した。続いて、銅箔を自然冷却することにより、グラフェンを均一に配列した状態で成長させた。冷却速度は６００℃／分であった。これにより、銅箔上にグラフェン層を形成した。
【００６４】
この銅箔上のグラフェン層にＰＥＴフィルム（東洋紡績株式会社製、品番Ａ４３００、厚み１００μｍ）を重ね、これらを平板プレスで、加圧力０．５ＭＰａ、加熱温度１２０℃、処理時間３０ｍｉｎの条件で加熱加圧することで、グラフェン層とＰＥＴフィルムとを接合した。
【００６５】
続いて、金属箔上にフォトリソグラフィプロセスによりエッチングレジストを形成し、続いて金属箔に対して塩化第二鉄水溶液を用いて室温でウエットエッチング処理を施し、続いてエッチングレジストを除去した。これにより、線幅１０μｍ、線間隔３００μｍの網目状のパターンを有する第一の導体層を形成した。
【００６６】
これにより、電磁波シールド部材として適用され得る透明導電性部材を得た。この透明導電性部材の可視光の透過率は８８％、ヘイズは２．５％、電磁波シールド性は６０ｄＢ（ＫＥＣ法、１ＧＨｚ）であった。
【００６７】
［実施例２］
厚み１０μｍの銅箔を準備し、この銅箔上に熱ＣＶＤ法によりグラフェン層を形成した。このとき、銅箔をチャンバー内に配置し、このチャンバー内にアセチレンガスを２００ｓｃｃｍ（３．３８×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）の一定速度で投入しつつ、銅箔を４００℃で２０分間熱処理することにより、銅箔上にグラフェンを生成した。続いて、銅箔を自然冷却することにより、グラフェンを均一に配列した状態で成長させた。冷却速度は６００℃／分であった。これにより、銅箔上にグラフェン層を形成した。
【００６８】
この銅箔上のグラフェン層にＰＥＴフィルム（東洋紡績株式会社製、品番Ａ４３００、厚み１００μｍ）を重ね、これらを平板プレスで、加圧力０．５ＭＰａ、加熱温度１２０℃、処理時間３０ｍｉｎの条件で加熱加圧することで、グラフェン層とＰＥＴフィルムとを接合した。
【００６９】
続いて、金属箔上にフォトリソグラフィプロセスによりエッチングレジストを形成し、続いて金属箔に対して塩化第二鉄水溶液を用いて室温でウエットエッチング処理を施し、続いてエッチングレジストを除去することで、第一の導体層を形成した。続いて、グラフェン層に対して、１００Ｗ、１分間の条件でＯ２プラズマ処理を施すことでドライエッチング処理を施し、これにより第二の導体層を形成した。これにより、第二の導体層における第一の導体層が重ねられていない部分によって構成される第一の電極と、第一の導体層と第二の導体層における第一の導体層が重ねられている部分とによって構成される第二の電極とを形成した。
【００７０】
第一の電極は、平面視１．４ｍｍ×１．４ｍｍの寸法を有する複数のパッド状の電極と、縦方向に隣合うパッド状の電極間のみを接続する細線とからなる感知用の電極であり、第二の電極は感知用の電極に接続する線幅５０μｍの引き出し線である。
【００７１】
これにより、タッチパネル用部品として適用され得る透明導電性部材を得た。
【符号の説明】
【００７２】
１ 透明導電性部材
２ 金属箔
３ グラフェン層
４ 基材
５ 第一の導体層
６ 第二の導体層
７ 第一の電極
８ 第二の電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔上にグラフェン層を蒸着法により形成するステップ、
前記グラフェン層の前記金属箔とは反対側の面を透明な基材に接合するステップ、及び
前記金属箔にパターニング処理を施すことで第一の導体層を形成するステップを含む透明導電性部材の製造方法。
【請求項２】
前記パターニング処理により前記第一の導体層を網目状に形成する請求項１に記載の透明導電性部材の製造方法。
【請求項３】
前記グラフェン層にパターニング処理を施すことで第二の導体層を形成するステップを更に含む請求項１又は２に記載の透明導電性部材の製造方法。
【請求項４】
透明な基材と、この基材上に積層しているグラフェン層と、このグラフェン層の前記基材とは反対側の表面上に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記グラフェン層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたものである、透明導電性部材。
【請求項５】
前記第一の導体層が網目状の形状を有する請求項４に記載の透明導電性部材。
【請求項６】
透明な基材と、この基材上に積層している第二の導体層と、この第二の導体層の前記基材とは反対側の表面上に部分的に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたグラフェン層にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられていない部分によって、第一の電極が構成され、
前記第一の導体層と前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられている部分とによって、前記第一の電極に接続する第二の電極が構成されている透明導電性部材。
【請求項１】
金属箔上にグラフェン層を蒸着法により形成するステップ、
前記グラフェン層の前記金属箔とは反対側の面を透明な基材に接合するステップ、及び
前記金属箔にパターニング処理を施すことで第一の導体層を形成するステップを含む透明導電性部材の製造方法。
【請求項２】
前記パターニング処理により前記第一の導体層を網目状に形成する請求項１に記載の透明導電性部材の製造方法。
【請求項３】
前記グラフェン層にパターニング処理を施すことで第二の導体層を形成するステップを更に含む請求項１又は２に記載の透明導電性部材の製造方法。
【請求項４】
透明な基材と、この基材上に積層しているグラフェン層と、このグラフェン層の前記基材とは反対側の表面上に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記グラフェン層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたものである、透明導電性部材。
【請求項５】
前記第一の導体層が網目状の形状を有する請求項４に記載の透明導電性部材。
【請求項６】
透明な基材と、この基材上に積層している第二の導体層と、この第二の導体層の前記基材とは反対側の表面上に部分的に積層している第一の導体層とを備え、
前記第一の導体層が、金属箔にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層が、前記金属箔上に蒸着法により形成されたグラフェン層にパターニング処理が施されることで形成されたものであり、
前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられていない部分によって、第一の電極が構成され、
前記第一の導体層と前記第二の導体層における前記第一の導体層が重ねられている部分とによって、前記第一の電極に接続する第二の電極が構成されている透明導電性部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６５４６２（Ｐ２０１３−６５４６２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３４８６（Ｐ２０１１−２０３４８６）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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