透明導電膜形成用インク及び透明導電膜
【課題】インクジェットプリンタを用いた塗布法によって良好なパターン形状を形成できる透明導電膜形成用インクを提供する。
【解決手段】本発明の透明導電膜形成用インクは、透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含み、前記溶媒の含有量は、前記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％であり、前記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選らばれる少なくとも一種であり、表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度を１５重量％〜４５重量％でることを特徴とする。
【解決手段】本発明の透明導電膜形成用インクは、透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含み、前記溶媒の含有量は、前記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％であり、前記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選らばれる少なくとも一種であり、表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度を１５重量％〜４５重量％でることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック基板、ガラス基板、フィルム基板などの非吸収面に塗布することにより透明導電膜を形成可能な透明導電膜形成用インク及びそれを用いて形成された透明導電膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、透明導電膜や透明導電性インクの材料として、酸化スズ粒子、アンチモン含有酸化スズ粒子（ＡＴＯ）、スズ含有酸化インジウム粒子（ＩＴＯ）、アルミニウム含有酸化亜鉛粒子（ＡＺＯ）、ガリウム含有酸化亜鉛粒子（ＧＺＯ）などが知られている。中でも、酸化インジウムにスズを含有させたスズ含有酸化インジウム粒子は、可視光に対する高い透光性と、高い導電性から、静電防止や電磁波遮蔽が要求されるオフィスオートメーション（ＯＡ）機器の陰極線管（ＣＲＴ）のパネル表面や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の表面などに塗布して使用されている。さらに、スズ含有酸化インジウム粒子を含む塗布液（インク）を塗布して作製された透明導電膜は、タッチパネルなどの、より高い透光性と導電性が要求される分野への応用が期待されている。
【０００３】
また、現在、主に用いられている透明導電膜の成膜方法は、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理的方法であるが、成膜する基板の大型化に伴い、製造装置が大掛かりとなり、コストが高くなってしまうという問題が生じている。
【０００４】
そこで、コストの面及び簡便であるという点から、塗布法による透明導電膜の成膜が検討されている。例えば、ＩＴＯ微粒子を含有するシリカゾル液を用いて、ガラスなどの基板上にスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティングなどの方法で塗布・乾燥・焼成してＩＴＯ透明導電膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
最近では、特に、インクジェットプリンタを用いた塗布法により成膜する方法についての研究が盛んになってきている。それは、インクジェットプリンタを用いた成膜方法を用いると、直接、基板上に透明導電膜をパターンニングでき、パターンニングのためのエッチング処理工程を省くことができるという利点があるためである。
【０００６】
しかし、インクジェットプリンタ用透明導電性インクには、プリンタヘッドに対応した最適なインクの粘度に調整されているとともに、インクの分散安定性の確保が要求される。通常、インクジェットプリンタに用いる顔料インクは、粘度調整剤を添加することによって粘度を最適な範囲に調整している。しかし、この方法をインクジェットプリンタ用透明導電性インクに適用させようとすると、粘度調整剤の添加による着色、導電性の低下、透過率の低下などが生じるという問題がある。このため、インクジェットプリンタ用透明導電性インクの改良が種々行われている。
【０００７】
例えば、特許文献２には、アセチルアセトンインジウム、有機錫化合物、セルロース誘導体、アルキルフェノール及び／又はアルケニルフェノール、二塩基酸エステル及び／又は酢酸ベンジル、ジエチレングリコール誘導体を含む塗布液を調製し、アセチルアセトンインジウムと有機錫化合物との含有量、及びセルロース誘導体の含有量を最適化することによって、インクジェットプリンタ用透明導電性インクに要求される透明導電性粒子の分散安定性、ノズル詰まり、塗布液の粘度などの問題を解決でき、インクジェット印刷に適した透明導電膜形成用塗布液が得られることが開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、導電性酸化物微粒子、無機バインダー、溶媒を含む塗布液を調製し、導電性酸化物微粒子の平均粒径、無機バインダーの平均重量分子量、及び溶媒の種類や含有量を最適化することによって、インクジェットプリンタ用透明導電性インクに要求される透明導電性粒子の分散安定性、ノズル詰まり、塗布液の粘度などの問題を解決でき、インクジェット印刷に適した透明導電膜形成用塗布液が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−３１２１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４３１号公報
【特許文献３】特開２００６−１１４３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、透明導電性インクを用いたインクジェット印刷により、透明導電膜を形成することができる。しかし、従来の透明導電性インクでは、インクジェット印刷後の基板上でのパターン配線の断面形状などの特性が必ずしも満足できるものではなく、より良好なパターン形状を有する透明導電膜の形成にはこれらの特性のさらなる向上が必要となる。特に、図１に示すように、インクを滴下し、乾燥して、透明導電膜を形成するときに、中央部より周辺部のほうが、膜厚が大きくなってしまうコーヒーステイン現象を生ずることが多く、平坦性の良い配線パターンを得ることが難しい。
【００１１】
本発明は上記課題を解決したものであり、特にインクジェットプリンタを用いた塗布法によって良好なパターン形状を形成できる透明導電膜形成用インクを提供するものであり、さらに本発明の透明導電膜形成用インクを用いることにより、良好な導電性と透明性を兼ね備えた透明導電膜を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の透明導電膜形成用インクは、透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含む透明導電膜形成用インクであって、前記溶媒の含有量は、前記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％であり、前記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選らばれる少なくとも一種であり、表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍであり、固形分濃度が１５重量％〜４５重量％であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の透明導電膜は、上記本発明の透明導電膜形成用インクを用いて形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の透明導電膜形成用インクは、インクジェットプリンタを用いた塗布法によって良好なパターン形状を形成できる。また、本発明の透明導電膜は、本発明の透明導電膜形成用インクを用いて形成しているので、良好なパターン形状を有すると共に、良好な導電性と透明性を兼ね備えているので、電子ペーパー、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、太陽電池などの透明電極に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術による透明導電膜を説明した図である。
【図２】本発明による透明導電膜を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、インクジェットプリンタ用透明導電性インクに要求される透明導電性粒子の分散安定性、粘度を満たしつつ、表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度を１５重量％〜４５重量％になるようにインク組成を調製することによって、良好な透明導電膜を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
（実施形態１）
先ず、本発明の透明導電膜形成用インクを説明する。
【００１８】
本発明の透明導電膜形成用インクは、透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含む。上記溶媒の含有量は、上記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％である。また、上記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選らばれる少なくとも一種である。また、本発明の透明導電膜形成用インクは表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度を１５重量％〜４５重量％である。
【００１９】
上記組成とすることにより、インクジェットプリンタ用の透明導電膜形成用インクに要求される分散安定性、粘度を満たしつつ、インクジェットプリンタを用いて塗布しても良好なパターン形状を形成できる。
【００２０】
表面張力が２３ｍN／ｍ未満となると、インク乾燥後の塗膜の膜厚は、周縁部より中央部のほうが大きくなってしまい、２７ｍN／ｍより大きくなると、中央部より周縁部のほうが大きくなってしまうため平坦な膜を形成できない。固形分濃度が１５重量％未満であると、膜厚を大きくすることができず、また、単位塗布面積あたりの溶媒量が多くなり、乾燥時にインクの対流が生じ、コーヒーステイン現象が起きやすくなる。一方、固形分濃度が４５重量％より大きくなると、塗膜表面にクラックが生じてしまう。
【００２１】
上記溶媒は、粘度調整機能と濡れ性調節機能を有する溶媒であるが、上記溶媒（第１溶媒）にさらに別の粘度調整機能を有する溶媒（第２溶媒）として他の（ポリ）アルキレングリコール誘導体を加えてもよい。これにより、インクジェット印刷後の塗布膜の断面形状や膜厚がさらに良好な透明導電膜を形成できる。
【００２２】
上記溶媒を用いる場合、上記第１溶媒の含有量は、上記溶媒の全体の重量に対して、１０〜１００重量％とし、上記第２溶媒の含有量は、上記溶媒の全体の重量に対して、０〜９０重量％とすればよい。
【００２３】
上記第２溶媒の（ポリ）アルキレングリコール誘導体は、引火点が７０〜１２０℃の範囲、沸点が１７０〜２５０℃の範囲にあるものが好ましい。インクジェットプリンタ用インクとして、ノズル詰まりを防止するために、１７０℃以上の高沸点の溶媒であることが好ましく、また、滴下後の乾燥しやすさを考慮に入れて、沸点が２５０℃以下であることが好ましい。
【００２４】
また、上記（ポリ）アルキレングリコール誘導体は、（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物、ジアルキルエーテル化合物及びジアルキルエステル化合物の中から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。
【００２５】
より具体的には、上記（ポリ）アルキレングリコール誘導体は、エチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、エチレングリコールジアルキルエステル、及びプロピレングリコールジアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。
【００２６】
上記透明導電性粒子としては、透明性と導電性を兼ね備えた粒子であればよく、特に限定されず、例えば、導電性金属酸化物粒子や導電性窒化物粒子などを用いることができる。上記導電性金属酸化物粒子としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化カドミウムなどの金属酸化物粒子が挙げられる。また、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛及び酸化カドミウムからなる群から選ばれる１種類以上の金属酸化物を主成分として、さらにスズ、アンチモン、アルミニウム、ガリウムがドープされた導電性金属酸化物粒子、例えば、スズ含有酸化インジウム粒子（ＩＴＯ）、アンチモン含有酸化スズ粒子（ＡＴＯ）、アルミニウム含有酸化亜鉛粒子（ＡＺＯ）、ガリウム含有酸化亜鉛粒子（ＧＺＯ）、ＩＴＯをアルミニウム置換した導電性金属酸化物粒子などが挙げられる。中でも、透明性、導電性及び化学特性に優れている点から、ＩＴＯが特に好ましい。ここで、主成分とは、導電性金属酸化物粒子において、結晶母体となる金属酸化物のことである。
【００２７】
上記透明導電性粒子の一次粒子径は５〜１５０ｎｍであることが好ましい。一次粒子径が５ｎｍ未満であると、結晶性のよい粒子を得ることが難しい傾向があり、一方、１５０ｎｍよりも一次粒子径が大きいと、透明性が低下してしまう傾向がある。本発明において、一次粒子径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、粒界で区切られた個々の粒子の粒子径を観察・測定した後、少なくとも２０個の粒子の粒子径を平均した平均粒子径をいう。
【００２８】
上記分散剤としては、上記透明導電性粒子を分散させる効果の大きい粒子吸着部位として塩基性官能基と酸性官能基を有する櫛型コポリマーを用いることが好ましい。上記櫛型コポリマーとしては、例えば、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２００００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２４０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２６０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２７０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２８０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３２５００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３２５５０”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３５１００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３７５００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ４１０９０”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ５６０００”（以上、日本ルーブリゾール社製）、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６０”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６１”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６２”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６２”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６６”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１７０”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８１”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８２”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８３”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８４”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１９０”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐２１５５”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐２１６３”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐２１６４”（以上、ビックケミー社製）などを用いることができる。
【００２９】
上記表面改質剤としては、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性メチルアルキルポリシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、フッ素変性ポリマー、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、アクリル系共重合物、ポリエーテル変性アクリル基を有するポリジメチルシロキサン、シリコン変性ポリアクリルからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。表面改質剤を用いることにより、表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍに設定できる。
【００３０】
本発明の透明導電膜形成用インクは、上記透明導電性粒子と、上記分散剤と、上記表面改質剤と、上記溶媒とを混合して、透明導電性粒子を溶媒中に分散させることにより作製できる。透明導電性粒子を溶媒中に分散させる方法は特に限定されず、例えば、ボールミル、サンドミル、ピコミル、ペイントコンディショナーなどのメディアを介在させた機械的分散処理を行ってもよく、また、超音波分散機、ホモジナイザー、ディスパー、ジェットミルなどを使用した分散処理を行ってもよい。
【００３１】
また、上記透明導電性粒子の分散平均粒子径は、１５０ｎｍ以下であることが好ましい。分散平均粒子径が１５０ｎｍを超えると、ヘイズが高くなり、透明性が低下する傾向があるからである。本発明では、分散平均粒子径とは、レーザードップラー方式の粒度分布計Ｎ４ＰＬＵＳ（ベックマンコールター社製）で測定したときの一次粒子及び二次粒子を含む分散粒子の平均粒子径をいう。
【００３２】
本発明の透明導電膜形成用インクの固形分含有量は、１５〜４５重量％の範囲である。ここで、固形分含有量とは、インク中の溶媒成分を取り除いたときに残る成分の含有量のことである。固形分含有量が１５重量％未満であると、透明導電膜を形成したときに、充分な膜厚を得ることができず、また、４５重量％を超えると、インクの粘度が高くなってしまい、インクジェット印刷などの塗布に適さないインクとなってしまう。
【００３３】
また、固形分中の透明導電性粒子の含有量は、７０〜９８重量％の範囲であることが好ましい。透明導電性粒子の固形分中の含有量が７０重量％未満であると、透明導電性粒子以外の固形物による導電性の阻害が大きくなる傾向があるからである。
【００３４】
また、透明導電膜形成用インク中の表面改質剤の添加量は、０．００１〜０．５重量％の範囲であることが好ましく、さらには０．０１〜０．１重量％の範囲であることがより好ましい。添加量が０．００１重量％未満であると、表面改質剤としての機能が充分に発揮されず、一方、０．５重量％を超えると、表面改質剤が導電性を阻害する傾向があるからである。
【００３５】
本発明の透明導電膜形成用インクをインクジェットプリンタ用インクとして使用するためには、インクの特性をインクジェットプリンタのヘッドに合わせた仕様にしなければならない。特に、インクの粘度は１．５〜２０ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましく、さらには、５〜１５ｍＰａ・ｓの範囲内であることがより好ましく、８〜１４ｍＰａ・ｓの範囲内であることが特に好ましい。インク特性がこの範囲内であると、吐出安定性が得られ、インクジェットプリンタ用インクとして最適となる。
【００３６】
（実施形態２）
次に、本発明の透明導電膜について説明する。
【００３７】
本発明の透明導電膜は、実施形態１で説明した本発明の透明導電膜形成用インクを用いて形成する。具体的には、上記透明導電膜形成用インクを、基板上の一方の主面に塗布することにより透明導電膜を形成する。塗布方法は、例えば、ロールコート、ダイコート、エアナイフコート、ブレードコート、スピンコート、リバースコート、グラビアコートなどの塗工法、又はグラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷などの印刷法などを用いることができる。特に、上記透明導電膜形成用インクをインクジェットプリンタにより基板に塗布することにより、透明導電膜を形成することが好ましい。インクジェットプリンタを用いることにより、直接、基板上に透明導電膜をパターンニングでき、パターンニングのためのエッチング処理工程を省くことができるからである。
【００３８】
上記基板としては、特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ポリオレフィン類、セルローストリアセテート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフオン、アラミド、芳香族ポリアミドなどの材料からなる、フィルム又はシートを用いることができる。基板の厚さは、通常３〜３００μｍである。また、基板は、ガラス板のような硬質の基板であってもよく、フレキシブルであってもよい。
【００３９】
塗布された透明導電膜の乾燥は、常温常圧乾燥に限らず、加熱乾燥、減圧乾燥、減圧加熱乾燥など、基板に悪影響を与えない限り、加熱や減圧などの処理を行ってもよい。乾燥工程は、透明導電膜の透明性や平坦性に影響を与えるため、重要な工程であるが、溶媒によって乾燥挙動が異なるため、溶媒の種類によって、適宜、乾燥方法を決定することが好ましい。
【００４０】
上記乾燥後の透明導電膜をさらに焼成することでさらに高い導電性を付与できる。これは、焼成することによって導電性を阻害する有機物を除去でき、透明導電性粒子同士の接触抵抗が低くなるためであると考えられる。最終的には、前述の分散剤、表面改質剤及び溶媒は除去する必要があり、そのためには、２００℃以上、好ましくは、３００℃以上の加熱処理をすることが望ましい。加熱方法は特に限定されず、高温槽や電気炉などを用いる従来の加熱方法でもよいが、基板が熱に弱い場合には、基板に熱が伝わらないように電磁波加熱やランプ加熱によって透明導電膜のみを加熱する方法を用いることが好ましい。
【００４１】
上記方法によって形成された本発明の透明導電膜の最終的な厚さを５０〜２０００ｎｍとすれば、図２に示すように、良好な導電性と透明性を兼ね備え、かつ、良好なパターン形状を有する透明導電膜を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例に基いて本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子２．５３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．３ｇと、マツモトファインケミカル社製のバインダー“オルガチックスＴＣ−４０１”０．１５ｇ、ビックケミー社製の表面改質剤“ＢＹＫ−３７０”（ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン）０．０２ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール１１．４ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート５．６ｇとを混合し、ジルコニアビースを用いて、ペイントコンディショナーにより、分散処理を施して、実施例１の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４４】
（実施例２）
表面改質剤として、ビックケミー社製の表面改質剤“ＢＹＫ−３１５”（ポリエステル変性ポリアルキルシロキサン）０．０２ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４５】
（実施例３）
表面改質剤として、ビックケミー社製の“ＢＹＫ−３０６”（ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン）０．０２ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４６】
（実施例４）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子５．２３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．６ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール７．６ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート６．４ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：３０重量％）を調製した。
【００４７】
（実施例５）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子７．９３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．９ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール２．２ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート８．８ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：４５重量％）を調製した。
【００４８】
（比較例１）
表面改質剤として、ビックケミー社製の表面改質剤“ＢＹＫ−３７７”（ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン）０．０２ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４９】
（比較例２）
表面改質剤を添加しないこと以外は、実施例１と同様にして、透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００５０】
（比較例３）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子１．６３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．２ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール１２．６ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート５．４ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例３の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１０重量％）を調製した。
【００５１】
（比較例４）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子８．８３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”１．０ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール２．０ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート８．０ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例４の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：５０重量％）を調製した。
【００５２】
〔透明導電膜形成用インクの特性評価〕
実施例１〜５、及び比較例１〜４の透明導電膜形成用インクについて、下記のとおり、分散安定性、粘度、表面張力、固形分濃度、吐出特性及び接触角を測定・評価し、その測定結果を表１に示した。
【００５３】
＜分散安定性＞
各インクの分散安定性の評価として、調製したインクを２４日間静置して、沈降物がないものをＡ、沈降物が見られるものをＢと評価した。
【００５４】
＜粘度＞
Ｒ１００型粘度計（東機産業社製）を用い、２５℃、コーンの回転数２０ｒｐｍの条件により、粘度を測定した。
【００５５】
＜表面張力＞
全自動平衡式エレクトロ表面張力計“ＥＳＢ−Ｖ”（協和科学社製）を用い、インクの温度を２５℃にして、表面張力を測定した。
【００５６】
＜吐出特性＞
ソルベントインク用のインクジェットプリンタに、インクを充填し、吐出評価を行なった。吐出できたものをＡ、吐出できなかったものをＢと評価した。
【００５７】
＜接触角＞
ＵＶ−オゾン洗浄装置“ＯＣ−２５０６”（岩崎電機社製）を用いて、無アルカリガラス基板の片方の主面に、空気中で５分間、ＵＶオゾン処理を施した。その後、１０分以内に上記ＵＶオゾン処理した側のガラス基板上に、滴下量７５ｐｌのインクを滴下し、その滴下径から、接触角を算出した。滴下径ｄ（ｃｍ）と液滴体積（滴下量）Ｖ（ｃｍ３）と接触角θ（°）の関係は下記の式で表される。この式に、滴下径と液滴体積の値を代入して、接触角θ（０°＜θ≦９０°）を求めることができる。
Ｖ＝｛πｄ３ｓｉｎθ（２＋ｃｏｓθ）｝／｛２４（１＋ｃｏｓθ）２｝
〔透明導電膜形成及び膜特性評価〕
実施例１〜５、及び比較例１〜４の透明導電膜形成用インクを用いて、下記のとおり、透明導電膜を形成し、エッジ形状及び膜平坦性を測定・評価し、その結果を表１に示した。
【００５８】
＜透明導電膜形成＞
先ず、基板として、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの無アルカリガラス基板を準備した。その基板上に、着弾径の２０％が重なるようなピッチで、約１０ｐｌのインクを滴下し、上記ガラス基板上の横方向に、２５４μｍ間隔で、１０本の３５ｍｍのラインを形成した。その後、２５℃で乾燥後、大気雰囲気中で３０分間、２５０℃の加熱処理を施すことにより、ライン形状の透明導電膜を形成した。
【００５９】
＜断面形状＞
ザイゴ社製の３次元表面構造解析顕微鏡“ＮｅｗＶｉｅｗ５０３０”によって、形成したライン形状透明導電膜の断面形状を観察した。具体的には、断面形状を観察して、一番大きい膜厚を一番小さい膜厚で割った値が２以下である場合をＡ、２を超える場合をＢとした。
【００６０】
＜表面性＞
ニコン社製の測定顕微鏡“ＭＭ−６０”によって、形成したライン形状透明導電膜を観察し、透明導電膜表面にクラックの発生が確認できない場合をＡ、クラックの発生が確認できる場合をＢと評価した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１から、表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度が１５重量％〜４５重量％の範囲内にある実施例１〜５のインクを用いて形成した透明導電膜は、断面形状、及び表面性のいずれも問題のないことが分かる。
【００６３】
一方、表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍの範囲外である比較例１、２のインクを用いて形成したライン形状の透明導電膜は、コーヒーステイン現象が起きて、断面形状が劣っていることが分かる。
【００６４】
また、固形分濃度が１５重量％より小さい比較例３のインクを用いて形成したライン形状の透明導電膜は、断面形状が劣っていることが分かる。固形分濃度が４５重量％を超える比較例４のインクを用いて形成したライン形状の透明導電膜は、表面にクラックが発生し、表面性が劣っていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
インクジェットプリンタによる塗布に適している本発明の透明導電膜形成用インクを用いれば、フォトリソグラフィーによるパターンニング処理を施さずに、直接、基板にパターン印刷することができ、複雑なパターン形成が必要なフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や電子ペーパーなどの表示素子の透明電極、太陽電池の透明電極、帯電防止膜などに用いる透明導電膜を簡易に形成することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１１、２１ 透明導電膜断面
１２、２２ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック基板、ガラス基板、フィルム基板などの非吸収面に塗布することにより透明導電膜を形成可能な透明導電膜形成用インク及びそれを用いて形成された透明導電膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、透明導電膜や透明導電性インクの材料として、酸化スズ粒子、アンチモン含有酸化スズ粒子（ＡＴＯ）、スズ含有酸化インジウム粒子（ＩＴＯ）、アルミニウム含有酸化亜鉛粒子（ＡＺＯ）、ガリウム含有酸化亜鉛粒子（ＧＺＯ）などが知られている。中でも、酸化インジウムにスズを含有させたスズ含有酸化インジウム粒子は、可視光に対する高い透光性と、高い導電性から、静電防止や電磁波遮蔽が要求されるオフィスオートメーション（ＯＡ）機器の陰極線管（ＣＲＴ）のパネル表面や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の表面などに塗布して使用されている。さらに、スズ含有酸化インジウム粒子を含む塗布液（インク）を塗布して作製された透明導電膜は、タッチパネルなどの、より高い透光性と導電性が要求される分野への応用が期待されている。
【０００３】
また、現在、主に用いられている透明導電膜の成膜方法は、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理的方法であるが、成膜する基板の大型化に伴い、製造装置が大掛かりとなり、コストが高くなってしまうという問題が生じている。
【０００４】
そこで、コストの面及び簡便であるという点から、塗布法による透明導電膜の成膜が検討されている。例えば、ＩＴＯ微粒子を含有するシリカゾル液を用いて、ガラスなどの基板上にスピンコーティング、スプレーコーティング、ディップコーティングなどの方法で塗布・乾燥・焼成してＩＴＯ透明導電膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
最近では、特に、インクジェットプリンタを用いた塗布法により成膜する方法についての研究が盛んになってきている。それは、インクジェットプリンタを用いた成膜方法を用いると、直接、基板上に透明導電膜をパターンニングでき、パターンニングのためのエッチング処理工程を省くことができるという利点があるためである。
【０００６】
しかし、インクジェットプリンタ用透明導電性インクには、プリンタヘッドに対応した最適なインクの粘度に調整されているとともに、インクの分散安定性の確保が要求される。通常、インクジェットプリンタに用いる顔料インクは、粘度調整剤を添加することによって粘度を最適な範囲に調整している。しかし、この方法をインクジェットプリンタ用透明導電性インクに適用させようとすると、粘度調整剤の添加による着色、導電性の低下、透過率の低下などが生じるという問題がある。このため、インクジェットプリンタ用透明導電性インクの改良が種々行われている。
【０００７】
例えば、特許文献２には、アセチルアセトンインジウム、有機錫化合物、セルロース誘導体、アルキルフェノール及び／又はアルケニルフェノール、二塩基酸エステル及び／又は酢酸ベンジル、ジエチレングリコール誘導体を含む塗布液を調製し、アセチルアセトンインジウムと有機錫化合物との含有量、及びセルロース誘導体の含有量を最適化することによって、インクジェットプリンタ用透明導電性インクに要求される透明導電性粒子の分散安定性、ノズル詰まり、塗布液の粘度などの問題を解決でき、インクジェット印刷に適した透明導電膜形成用塗布液が得られることが開示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、導電性酸化物微粒子、無機バインダー、溶媒を含む塗布液を調製し、導電性酸化物微粒子の平均粒径、無機バインダーの平均重量分子量、及び溶媒の種類や含有量を最適化することによって、インクジェットプリンタ用透明導電性インクに要求される透明導電性粒子の分散安定性、ノズル詰まり、塗布液の粘度などの問題を解決でき、インクジェット印刷に適した透明導電膜形成用塗布液が得られることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−３１２１３６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４３１号公報
【特許文献３】特開２００６−１１４３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、透明導電性インクを用いたインクジェット印刷により、透明導電膜を形成することができる。しかし、従来の透明導電性インクでは、インクジェット印刷後の基板上でのパターン配線の断面形状などの特性が必ずしも満足できるものではなく、より良好なパターン形状を有する透明導電膜の形成にはこれらの特性のさらなる向上が必要となる。特に、図１に示すように、インクを滴下し、乾燥して、透明導電膜を形成するときに、中央部より周辺部のほうが、膜厚が大きくなってしまうコーヒーステイン現象を生ずることが多く、平坦性の良い配線パターンを得ることが難しい。
【００１１】
本発明は上記課題を解決したものであり、特にインクジェットプリンタを用いた塗布法によって良好なパターン形状を形成できる透明導電膜形成用インクを提供するものであり、さらに本発明の透明導電膜形成用インクを用いることにより、良好な導電性と透明性を兼ね備えた透明導電膜を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の透明導電膜形成用インクは、透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含む透明導電膜形成用インクであって、前記溶媒の含有量は、前記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％であり、前記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選らばれる少なくとも一種であり、表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍであり、固形分濃度が１５重量％〜４５重量％であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の透明導電膜は、上記本発明の透明導電膜形成用インクを用いて形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の透明導電膜形成用インクは、インクジェットプリンタを用いた塗布法によって良好なパターン形状を形成できる。また、本発明の透明導電膜は、本発明の透明導電膜形成用インクを用いて形成しているので、良好なパターン形状を有すると共に、良好な導電性と透明性を兼ね備えているので、電子ペーパー、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、太陽電池などの透明電極に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術による透明導電膜を説明した図である。
【図２】本発明による透明導電膜を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、インクジェットプリンタ用透明導電性インクに要求される透明導電性粒子の分散安定性、粘度を満たしつつ、表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度を１５重量％〜４５重量％になるようにインク組成を調製することによって、良好な透明導電膜を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
（実施形態１）
先ず、本発明の透明導電膜形成用インクを説明する。
【００１８】
本発明の透明導電膜形成用インクは、透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含む。上記溶媒の含有量は、上記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％である。また、上記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選らばれる少なくとも一種である。また、本発明の透明導電膜形成用インクは表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度を１５重量％〜４５重量％である。
【００１９】
上記組成とすることにより、インクジェットプリンタ用の透明導電膜形成用インクに要求される分散安定性、粘度を満たしつつ、インクジェットプリンタを用いて塗布しても良好なパターン形状を形成できる。
【００２０】
表面張力が２３ｍN／ｍ未満となると、インク乾燥後の塗膜の膜厚は、周縁部より中央部のほうが大きくなってしまい、２７ｍN／ｍより大きくなると、中央部より周縁部のほうが大きくなってしまうため平坦な膜を形成できない。固形分濃度が１５重量％未満であると、膜厚を大きくすることができず、また、単位塗布面積あたりの溶媒量が多くなり、乾燥時にインクの対流が生じ、コーヒーステイン現象が起きやすくなる。一方、固形分濃度が４５重量％より大きくなると、塗膜表面にクラックが生じてしまう。
【００２１】
上記溶媒は、粘度調整機能と濡れ性調節機能を有する溶媒であるが、上記溶媒（第１溶媒）にさらに別の粘度調整機能を有する溶媒（第２溶媒）として他の（ポリ）アルキレングリコール誘導体を加えてもよい。これにより、インクジェット印刷後の塗布膜の断面形状や膜厚がさらに良好な透明導電膜を形成できる。
【００２２】
上記溶媒を用いる場合、上記第１溶媒の含有量は、上記溶媒の全体の重量に対して、１０〜１００重量％とし、上記第２溶媒の含有量は、上記溶媒の全体の重量に対して、０〜９０重量％とすればよい。
【００２３】
上記第２溶媒の（ポリ）アルキレングリコール誘導体は、引火点が７０〜１２０℃の範囲、沸点が１７０〜２５０℃の範囲にあるものが好ましい。インクジェットプリンタ用インクとして、ノズル詰まりを防止するために、１７０℃以上の高沸点の溶媒であることが好ましく、また、滴下後の乾燥しやすさを考慮に入れて、沸点が２５０℃以下であることが好ましい。
【００２４】
また、上記（ポリ）アルキレングリコール誘導体は、（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物、ジアルキルエーテル化合物及びジアルキルエステル化合物の中から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。
【００２５】
より具体的には、上記（ポリ）アルキレングリコール誘導体は、エチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル、エチレングリコールジアルキルエステル、及びプロピレングリコールジアルキルエステルからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。
【００２６】
上記透明導電性粒子としては、透明性と導電性を兼ね備えた粒子であればよく、特に限定されず、例えば、導電性金属酸化物粒子や導電性窒化物粒子などを用いることができる。上記導電性金属酸化物粒子としては、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化カドミウムなどの金属酸化物粒子が挙げられる。また、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛及び酸化カドミウムからなる群から選ばれる１種類以上の金属酸化物を主成分として、さらにスズ、アンチモン、アルミニウム、ガリウムがドープされた導電性金属酸化物粒子、例えば、スズ含有酸化インジウム粒子（ＩＴＯ）、アンチモン含有酸化スズ粒子（ＡＴＯ）、アルミニウム含有酸化亜鉛粒子（ＡＺＯ）、ガリウム含有酸化亜鉛粒子（ＧＺＯ）、ＩＴＯをアルミニウム置換した導電性金属酸化物粒子などが挙げられる。中でも、透明性、導電性及び化学特性に優れている点から、ＩＴＯが特に好ましい。ここで、主成分とは、導電性金属酸化物粒子において、結晶母体となる金属酸化物のことである。
【００２７】
上記透明導電性粒子の一次粒子径は５〜１５０ｎｍであることが好ましい。一次粒子径が５ｎｍ未満であると、結晶性のよい粒子を得ることが難しい傾向があり、一方、１５０ｎｍよりも一次粒子径が大きいと、透明性が低下してしまう傾向がある。本発明において、一次粒子径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、粒界で区切られた個々の粒子の粒子径を観察・測定した後、少なくとも２０個の粒子の粒子径を平均した平均粒子径をいう。
【００２８】
上記分散剤としては、上記透明導電性粒子を分散させる効果の大きい粒子吸着部位として塩基性官能基と酸性官能基を有する櫛型コポリマーを用いることが好ましい。上記櫛型コポリマーとしては、例えば、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２００００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２４０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２６０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２７０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ２８０００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３２５００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３２５５０”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３５１００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ３７５００”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ４１０９０”、“Ｓｏｌｓｐｅｒｓ５６０００”（以上、日本ルーブリゾール社製）、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６０”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６１”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６２”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６２”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６６”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１７０”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８１”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８２”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８３”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１８４”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１９０”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐２１５５”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐２１６３”、“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐２１６４”（以上、ビックケミー社製）などを用いることができる。
【００２９】
上記表面改質剤としては、例えば、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性メチルアルキルポリシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、フッ素変性ポリマー、ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン、アクリル系共重合物、ポリエーテル変性アクリル基を有するポリジメチルシロキサン、シリコン変性ポリアクリルからなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。表面改質剤を用いることにより、表面張力を２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍに設定できる。
【００３０】
本発明の透明導電膜形成用インクは、上記透明導電性粒子と、上記分散剤と、上記表面改質剤と、上記溶媒とを混合して、透明導電性粒子を溶媒中に分散させることにより作製できる。透明導電性粒子を溶媒中に分散させる方法は特に限定されず、例えば、ボールミル、サンドミル、ピコミル、ペイントコンディショナーなどのメディアを介在させた機械的分散処理を行ってもよく、また、超音波分散機、ホモジナイザー、ディスパー、ジェットミルなどを使用した分散処理を行ってもよい。
【００３１】
また、上記透明導電性粒子の分散平均粒子径は、１５０ｎｍ以下であることが好ましい。分散平均粒子径が１５０ｎｍを超えると、ヘイズが高くなり、透明性が低下する傾向があるからである。本発明では、分散平均粒子径とは、レーザードップラー方式の粒度分布計Ｎ４ＰＬＵＳ（ベックマンコールター社製）で測定したときの一次粒子及び二次粒子を含む分散粒子の平均粒子径をいう。
【００３２】
本発明の透明導電膜形成用インクの固形分含有量は、１５〜４５重量％の範囲である。ここで、固形分含有量とは、インク中の溶媒成分を取り除いたときに残る成分の含有量のことである。固形分含有量が１５重量％未満であると、透明導電膜を形成したときに、充分な膜厚を得ることができず、また、４５重量％を超えると、インクの粘度が高くなってしまい、インクジェット印刷などの塗布に適さないインクとなってしまう。
【００３３】
また、固形分中の透明導電性粒子の含有量は、７０〜９８重量％の範囲であることが好ましい。透明導電性粒子の固形分中の含有量が７０重量％未満であると、透明導電性粒子以外の固形物による導電性の阻害が大きくなる傾向があるからである。
【００３４】
また、透明導電膜形成用インク中の表面改質剤の添加量は、０．００１〜０．５重量％の範囲であることが好ましく、さらには０．０１〜０．１重量％の範囲であることがより好ましい。添加量が０．００１重量％未満であると、表面改質剤としての機能が充分に発揮されず、一方、０．５重量％を超えると、表面改質剤が導電性を阻害する傾向があるからである。
【００３５】
本発明の透明導電膜形成用インクをインクジェットプリンタ用インクとして使用するためには、インクの特性をインクジェットプリンタのヘッドに合わせた仕様にしなければならない。特に、インクの粘度は１．５〜２０ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましく、さらには、５〜１５ｍＰａ・ｓの範囲内であることがより好ましく、８〜１４ｍＰａ・ｓの範囲内であることが特に好ましい。インク特性がこの範囲内であると、吐出安定性が得られ、インクジェットプリンタ用インクとして最適となる。
【００３６】
（実施形態２）
次に、本発明の透明導電膜について説明する。
【００３７】
本発明の透明導電膜は、実施形態１で説明した本発明の透明導電膜形成用インクを用いて形成する。具体的には、上記透明導電膜形成用インクを、基板上の一方の主面に塗布することにより透明導電膜を形成する。塗布方法は、例えば、ロールコート、ダイコート、エアナイフコート、ブレードコート、スピンコート、リバースコート、グラビアコートなどの塗工法、又はグラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷などの印刷法などを用いることができる。特に、上記透明導電膜形成用インクをインクジェットプリンタにより基板に塗布することにより、透明導電膜を形成することが好ましい。インクジェットプリンタを用いることにより、直接、基板上に透明導電膜をパターンニングでき、パターンニングのためのエッチング処理工程を省くことができるからである。
【００３８】
上記基板としては、特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ポリオレフィン類、セルローストリアセテート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフオン、アラミド、芳香族ポリアミドなどの材料からなる、フィルム又はシートを用いることができる。基板の厚さは、通常３〜３００μｍである。また、基板は、ガラス板のような硬質の基板であってもよく、フレキシブルであってもよい。
【００３９】
塗布された透明導電膜の乾燥は、常温常圧乾燥に限らず、加熱乾燥、減圧乾燥、減圧加熱乾燥など、基板に悪影響を与えない限り、加熱や減圧などの処理を行ってもよい。乾燥工程は、透明導電膜の透明性や平坦性に影響を与えるため、重要な工程であるが、溶媒によって乾燥挙動が異なるため、溶媒の種類によって、適宜、乾燥方法を決定することが好ましい。
【００４０】
上記乾燥後の透明導電膜をさらに焼成することでさらに高い導電性を付与できる。これは、焼成することによって導電性を阻害する有機物を除去でき、透明導電性粒子同士の接触抵抗が低くなるためであると考えられる。最終的には、前述の分散剤、表面改質剤及び溶媒は除去する必要があり、そのためには、２００℃以上、好ましくは、３００℃以上の加熱処理をすることが望ましい。加熱方法は特に限定されず、高温槽や電気炉などを用いる従来の加熱方法でもよいが、基板が熱に弱い場合には、基板に熱が伝わらないように電磁波加熱やランプ加熱によって透明導電膜のみを加熱する方法を用いることが好ましい。
【００４１】
上記方法によって形成された本発明の透明導電膜の最終的な厚さを５０〜２０００ｎｍとすれば、図２に示すように、良好な導電性と透明性を兼ね備え、かつ、良好なパターン形状を有する透明導電膜を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例に基いて本発明を詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子２．５３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．３ｇと、マツモトファインケミカル社製のバインダー“オルガチックスＴＣ−４０１”０．１５ｇ、ビックケミー社製の表面改質剤“ＢＹＫ−３７０”（ポリエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン）０．０２ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール１１．４ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート５．６ｇとを混合し、ジルコニアビースを用いて、ペイントコンディショナーにより、分散処理を施して、実施例１の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４４】
（実施例２）
表面改質剤として、ビックケミー社製の表面改質剤“ＢＹＫ−３１５”（ポリエステル変性ポリアルキルシロキサン）０．０２ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４５】
（実施例３）
表面改質剤として、ビックケミー社製の“ＢＹＫ−３０６”（ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン）０．０２ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例３の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４６】
（実施例４）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子５．２３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．６ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール７．６ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート６．４ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例４の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：３０重量％）を調製した。
【００４７】
（実施例５）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子７．９３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．９ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール２．２ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート８．８ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例５の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：４５重量％）を調製した。
【００４８】
（比較例１）
表面改質剤として、ビックケミー社製の表面改質剤“ＢＹＫ−３７７”（ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン）０．０２ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００４９】
（比較例２）
表面改質剤を添加しないこと以外は、実施例１と同様にして、透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１５重量％）を調製した。
【００５０】
（比較例３）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子１．６３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”０．２ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール１２．６ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート５．４ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例３の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：１０重量％）を調製した。
【００５１】
（比較例４）
一次粒子径が３０ｎｍのＩＴＯ粒子８．８３ｇと、ビックケミー社製の分散剤“Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ‐１６３”１．０ｇと、溶媒として２−メチル−２，４−ペンタンジオール２．０ｇとジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート８．０ｇとを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、比較例４の透明導電膜形成用インク（固形分濃度：５０重量％）を調製した。
【００５２】
〔透明導電膜形成用インクの特性評価〕
実施例１〜５、及び比較例１〜４の透明導電膜形成用インクについて、下記のとおり、分散安定性、粘度、表面張力、固形分濃度、吐出特性及び接触角を測定・評価し、その測定結果を表１に示した。
【００５３】
＜分散安定性＞
各インクの分散安定性の評価として、調製したインクを２４日間静置して、沈降物がないものをＡ、沈降物が見られるものをＢと評価した。
【００５４】
＜粘度＞
Ｒ１００型粘度計（東機産業社製）を用い、２５℃、コーンの回転数２０ｒｐｍの条件により、粘度を測定した。
【００５５】
＜表面張力＞
全自動平衡式エレクトロ表面張力計“ＥＳＢ−Ｖ”（協和科学社製）を用い、インクの温度を２５℃にして、表面張力を測定した。
【００５６】
＜吐出特性＞
ソルベントインク用のインクジェットプリンタに、インクを充填し、吐出評価を行なった。吐出できたものをＡ、吐出できなかったものをＢと評価した。
【００５７】
＜接触角＞
ＵＶ−オゾン洗浄装置“ＯＣ−２５０６”（岩崎電機社製）を用いて、無アルカリガラス基板の片方の主面に、空気中で５分間、ＵＶオゾン処理を施した。その後、１０分以内に上記ＵＶオゾン処理した側のガラス基板上に、滴下量７５ｐｌのインクを滴下し、その滴下径から、接触角を算出した。滴下径ｄ（ｃｍ）と液滴体積（滴下量）Ｖ（ｃｍ３）と接触角θ（°）の関係は下記の式で表される。この式に、滴下径と液滴体積の値を代入して、接触角θ（０°＜θ≦９０°）を求めることができる。
Ｖ＝｛πｄ３ｓｉｎθ（２＋ｃｏｓθ）｝／｛２４（１＋ｃｏｓθ）２｝
〔透明導電膜形成及び膜特性評価〕
実施例１〜５、及び比較例１〜４の透明導電膜形成用インクを用いて、下記のとおり、透明導電膜を形成し、エッジ形状及び膜平坦性を測定・評価し、その結果を表１に示した。
【００５８】
＜透明導電膜形成＞
先ず、基板として、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの無アルカリガラス基板を準備した。その基板上に、着弾径の２０％が重なるようなピッチで、約１０ｐｌのインクを滴下し、上記ガラス基板上の横方向に、２５４μｍ間隔で、１０本の３５ｍｍのラインを形成した。その後、２５℃で乾燥後、大気雰囲気中で３０分間、２５０℃の加熱処理を施すことにより、ライン形状の透明導電膜を形成した。
【００５９】
＜断面形状＞
ザイゴ社製の３次元表面構造解析顕微鏡“ＮｅｗＶｉｅｗ５０３０”によって、形成したライン形状透明導電膜の断面形状を観察した。具体的には、断面形状を観察して、一番大きい膜厚を一番小さい膜厚で割った値が２以下である場合をＡ、２を超える場合をＢとした。
【００６０】
＜表面性＞
ニコン社製の測定顕微鏡“ＭＭ−６０”によって、形成したライン形状透明導電膜を観察し、透明導電膜表面にクラックの発生が確認できない場合をＡ、クラックの発生が確認できる場合をＢと評価した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１から、表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍ、固形分濃度が１５重量％〜４５重量％の範囲内にある実施例１〜５のインクを用いて形成した透明導電膜は、断面形状、及び表面性のいずれも問題のないことが分かる。
【００６３】
一方、表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍの範囲外である比較例１、２のインクを用いて形成したライン形状の透明導電膜は、コーヒーステイン現象が起きて、断面形状が劣っていることが分かる。
【００６４】
また、固形分濃度が１５重量％より小さい比較例３のインクを用いて形成したライン形状の透明導電膜は、断面形状が劣っていることが分かる。固形分濃度が４５重量％を超える比較例４のインクを用いて形成したライン形状の透明導電膜は、表面にクラックが発生し、表面性が劣っていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
インクジェットプリンタによる塗布に適している本発明の透明導電膜形成用インクを用いれば、フォトリソグラフィーによるパターンニング処理を施さずに、直接、基板にパターン印刷することができ、複雑なパターン形成が必要なフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や電子ペーパーなどの表示素子の透明電極、太陽電池の透明電極、帯電防止膜などに用いる透明導電膜を簡易に形成することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１１、２１ 透明導電膜断面
１２、２２ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含む透明導電膜形成用インクであって、
前記溶媒の含有量は、前記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％であり、
前記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、
表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍであり、
固形分濃度が１５重量％〜４５重量％であることを特徴とする透明導電膜形成用インク。
【請求項２】
前記透明導電性粒子が、導電性金属酸化物粒子であり、前記導電性金属酸化物粒子が、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛及び酸化カドミウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物粒子である請求項１に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項３】
前記導電性金属酸化物粒子が、さらにスズ、アンチモン、アルミニウム及びガリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素でドープされている請求項１に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項４】
前記分散剤が、粒子吸着部位として塩基性官能基と酸性官能基を有する櫛型コポリマーからなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項５】
インクジェットプリンタ用インクとして使用される請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明導電膜形成用インクを用いて形成されたことを特徴とする透明導電膜。
【請求項７】
前記透明導電膜形成用インクが、インクジェットプリンタによって基板に塗布されて形成された請求項５に記載の透明導電膜。
【請求項１】
透明導電性粒子と、分散剤と、表面改質剤と、溶媒とを含む透明導電膜形成用インクであって、
前記溶媒の含有量は、前記インク全体の重量に対して、５５〜８５重量％であり、
前記溶媒は、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル及びジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、
表面張力が２３ｍN／ｍ〜２７ｍN／ｍであり、
固形分濃度が１５重量％〜４５重量％であることを特徴とする透明導電膜形成用インク。
【請求項２】
前記透明導電性粒子が、導電性金属酸化物粒子であり、前記導電性金属酸化物粒子が、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛及び酸化カドミウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化物粒子である請求項１に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項３】
前記導電性金属酸化物粒子が、さらにスズ、アンチモン、アルミニウム及びガリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素でドープされている請求項１に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項４】
前記分散剤が、粒子吸着部位として塩基性官能基と酸性官能基を有する櫛型コポリマーからなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項５】
インクジェットプリンタ用インクとして使用される請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明導電膜形成用インク。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の透明導電膜形成用インクを用いて形成されたことを特徴とする透明導電膜。
【請求項７】
前記透明導電膜形成用インクが、インクジェットプリンタによって基板に塗布されて形成された請求項５に記載の透明導電膜。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２２５２８７（Ｐ２０１０−２２５２８７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６７８０２（Ｐ２００９−６７８０２）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００５８１０）日立マクセル株式会社 (2,366)
【Ｆターム（参考）】
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