JP6202782B2 - Transparent conductive coating composition, transparent conductive sheet and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、透明導電性コーティング組成物、透明導電性シート及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a transparent conductive coating composition, a transparent conductive sheet, and a method for producing the same.
近年、チオフェン系やアニリン系の高分子は、優れた安定性及び導電性を有することから、有機導電性材料としてその活用が期待されている。このような高分子にドーパントを付加した導電性高分子を有機溶媒に分散させた有機溶媒分散液は、一般的な水性コロイド分散液や、有機溶媒の分散液として使用されている。しかし、上記導電性高分子をコーティング組成物として使用し、このコーティング組成物を用いて基材上に薄膜を形成した場合、薄膜の硬さや薄膜の基材への密着性が十分ではない。特に、基材が透明のプラスチック基板である場合、基材の透明性を損なわずに、十分な硬さの薄膜を形成することは難しい。このような問題に対して、例えば、特許文献1では、薄膜の硬度や薄膜の基材への密着性を向上できるバインダが提案されている。 In recent years, thiophene-based and aniline-based polymers have excellent stability and conductivity, and thus are expected to be used as organic conductive materials. An organic solvent dispersion in which a conductive polymer in which a dopant is added to such a polymer is dispersed in an organic solvent is used as a general aqueous colloidal dispersion or an organic solvent dispersion. However, when the conductive polymer is used as a coating composition and a thin film is formed on a substrate using this coating composition, the hardness of the thin film and the adhesion of the thin film to the substrate are not sufficient. In particular, when the base material is a transparent plastic substrate, it is difficult to form a thin film having sufficient hardness without impairing the transparency of the base material. For example, Patent Document 1 proposes a binder that can improve the hardness of the thin film and the adhesion of the thin film to the substrate.
特許文献1では、バインダとしてポリビニルアルコール(PVA)などの樹脂を用いることで、薄膜の硬度、基材への密着性を改善できることが記載されている。しかし、得られた薄膜の透明性、導電性、及び強度は十分ではなく、未だ改良の余地がある。 Patent Document 1 describes that by using a resin such as polyvinyl alcohol (PVA) as a binder, the hardness of the thin film and the adhesion to the substrate can be improved. However, the transparency, conductivity, and strength of the obtained thin film are not sufficient, and there is still room for improvement.
本発明は、上記問題を解消するためになされたものであり、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を形成可能な透明導電性コーティング組成物を提供する。さらに、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を有する透明導電性シート及びその製造方法を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a transparent conductive coating composition capable of forming a transparent conductive thin film excellent in transparency, conductivity, and strength. Furthermore, the transparent conductive sheet which has a transparent conductive thin film excellent in transparency, electroconductivity, and intensity | strength, and its manufacturing method are provided.
上記課題を解決するために、本発明の透明導電性コーティング組成物は、導電性高分子と、ポリエチレングリコールと、アルコキシシランと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the transparent conductive coating composition of the present invention is characterized by containing a conductive polymer, polyethylene glycol, and alkoxysilane.
本発明の透明導電性シートは、透明な基材と、上記基材の少なくとも一方の主面に、上記本発明の透明導電性コーティング組成物が塗布されることにより形成された透明導電性薄膜と、を有することを特徴とする。 The transparent conductive sheet of the present invention comprises a transparent substrate, and a transparent conductive thin film formed by applying the transparent conductive coating composition of the present invention to at least one main surface of the substrate. It is characterized by having.
本発明の透明導電性シートの製造方法は、透明な基材の少なくとも一方の主面に、上記本発明の透明導電性コーティング組成物を塗布する工程と、上記透明導電性コーティング組成物を加熱することにより、透明導電性薄膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。 The method for producing a transparent conductive sheet of the present invention comprises a step of applying the transparent conductive coating composition of the present invention to at least one main surface of a transparent substrate, and heating the transparent conductive coating composition. And a step of forming a transparent conductive thin film.
本発明の透明導電性コーティング組成物によれば、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を形成可能である。 According to the transparent conductive coating composition of the present invention, a transparent conductive thin film excellent in transparency, conductivity and strength can be formed.
また、本発明の透明導電性シートによれば、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を有する透明導電性シートを提供可能である。 Moreover, according to the transparent conductive sheet of this invention, the transparent conductive sheet which has a transparent conductive thin film excellent in transparency, electroconductivity, and intensity | strength can be provided.
また、本発明の透明導電性シートの製造方法によれば、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を有する透明導電性シートを製造可能である。 Moreover, according to the manufacturing method of the transparent conductive sheet of this invention, the transparent conductive sheet which has a transparent conductive thin film excellent in transparency, electroconductivity, and intensity | strength can be manufactured.
(透明導電性コーティング組成物)
本発明の透明導電性コーティング組成物は、導電性高分子と、ポリエチレングリコール(以下、PEGという。)と、アルコキシシランと、を含むものである。これにより、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を形成できる。
(Transparent conductive coating composition)
The transparent conductive coating composition of the present invention comprises a conductive polymer, polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG), and alkoxysilane. Thereby, the transparent conductive thin film excellent in transparency, electroconductivity, and intensity | strength can be formed.
<導電性高分子>
導電性高分子とは、Conductive Polymers(CPs)と呼ばれる高分子であり、ドーパントによるドーピングによって、ポリラジカルカチオニック塩またはポリラジカルアニオニック塩が形成された状態で、それ自体が導電性を発揮し得る高分子をいう。
<Conductive polymer>
The conductive polymer is a polymer called Conductive Polymers (CPs), and it exhibits conductivity in a state where a polyradical cationic salt or a polyradical anionic salt is formed by doping with a dopant. It refers to the polymer obtained.
本発明では、上記導電性高分子として、ポリチオフェン系化合物とドーパントとを含むものを用いる。本発明における導電性高分子としては、ポリチオフェン系化合物としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)と、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸とを含む混合物(PEDOT/PSSともいう。)を用いることができる。 In the present invention, the conductive polymer containing a polythiophene compound and a dopant is used. As the conductive polymer in the present invention, a mixture (also referred to as PEDOT / PSS) containing poly (3,4-ethylenedioxythiophene) as a polythiophene compound and polystyrene sulfonic acid as a dopant can be used.
<ポリエチレングリコール>
本発明の透明導電性コーティング組成物を構成するPEGは、バインダとしての役割を果たすものである。PEGは水溶性で極めて良好な親和性を有するため、本発明の透明導電性コーティング組成物を用いて形成される透明導電性薄膜中に分子的レベルで分散されることになる。そのため、PEGの添加量が少量であっても大きな効果を発揮することが可能である。また、PEG自身、極めて透明性が高いため、上記透明導電性薄膜の透明性を損なうことがない。さらに、上記透明導電性薄膜中にPEGが存在することで、基体との密着性を向上できる。
<Polyethylene glycol>
PEG constituting the transparent conductive coating composition of the present invention serves as a binder. Since PEG is water-soluble and has a very good affinity, it will be dispersed at the molecular level in the transparent conductive thin film formed using the transparent conductive coating composition of the present invention. Therefore, even if the addition amount of PEG is small, it is possible to exert a great effect. Moreover, since PEG itself is extremely high in transparency, the transparency of the transparent conductive thin film is not impaired. Furthermore, the presence of PEG in the transparent conductive thin film can improve the adhesion to the substrate.
上記PEGは、分子量の増大とともに水溶性は低下するため、分子量の上限は1×107が好ましく、より好ましくは1×106である。一方、分子量が小さくなると水溶性はより一層高くなるが、あまりに小さいと、透明導電性薄膜の硬度が低下する傾向にあるため、分子量の下限は1×103が好ましい。 Since the water solubility of the PEG decreases with increasing molecular weight, the upper limit of the molecular weight is preferably 1 × 10 7 , more preferably 1 × 10 6 . On the other hand, when the molecular weight is decreased, the water solubility is further increased. However, when the molecular weight is too small, the hardness of the transparent conductive thin film tends to decrease. Therefore, the lower limit of the molecular weight is preferably 1 × 10 3 .
上記PEGの含有量は、導電性高分子に対して、30〜95重量%、好ましくは50〜85重量%であることが好ましい。PEGの含有量が少なすぎると、透明導電性薄膜の基材への密着性が低下し、また透明導電性薄膜に亀裂が発生しやすい傾向にある。PEGの含有量が多すぎると電気特性が悪化する傾向にある。 The content of the PEG is 30 to 95% by weight, preferably 50 to 85% by weight, based on the conductive polymer. When the content of PEG is too small, the adhesiveness of the transparent conductive thin film to the substrate is lowered, and cracks tend to occur in the transparent conductive thin film. If the content of PEG is too large, the electrical characteristics tend to deteriorate.
上記導電性高分子と上記PEGとの重量比は、5:95〜30:70であることが好ましい。 The weight ratio of the conductive polymer to the PEG is preferably 5:95 to 30:70.
<アルコキシシラン>
本発明の透明導電性コーティング組成物を構成するアルコキシシランは、3〜4個のアルコキシ基がケイ素に結合した化合物であって、水に溶解させると、重合して−OSiO−で繋がれた高分子量SiO2体になるものである。
<Alkoxysilane>
The alkoxysilane constituting the transparent conductive coating composition of the present invention is a compound in which 3 to 4 alkoxy groups are bonded to silicon. When dissolved in water, the alkoxysilane is polymerized and connected with -OSiO-. It becomes a molecular weight SiO 2 body.
上記アルコキシシランとしては、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びアルコキシオリゴマーからなる群から選ばれる少なくとも1種の多官能アルコキシシランを含むものであることが好ましい。 The alkoxysilane preferably contains at least one polyfunctional alkoxysilane selected from the group consisting of tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, dialkoxysilane and alkoxy oligomer.
上記テトラアルコキシシランの例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラiso−プロポキシシラン、テトラt−ブトキシシランなどの炭素数1〜4のアルコキシ基でテトラ置換されたシランが挙げられる。 Examples of the tetraalkoxysilane include silane tetrasubstituted with an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraiso-propoxysilane, and tetra-t-butoxysilane. It is done.
上記トリアルコキシシランの例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリiso−プロポキシシラン、トリL−ブトキシシランなどの炭素数1〜4のアルコキシ基でトリ置換されたシランが挙げられる。 Examples of the trialkoxysilane include trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tributoxysilane, triiso-propoxysilane, tri-L-butoxysilane, and the like. Silane.
上記ジアルコキシシランの例としては、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどが挙げられる。 Examples of the dialkoxysilane include dimethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, and diphenyldiethoxysilane.
上記アルコキシオリゴマーの例としては、アルコキシオリゴマーは有機基とアルコキシシリル基を併せ持つ比較的低分子のレジンである。具体例としては、信越化学社製の“X−40−2308”、“X−40−9238”、“X−40−9247”、“KR−401N”、“KR−510”、“KR−9218”などが挙げられる。 As an example of the alkoxy oligomer, the alkoxy oligomer is a relatively low-molecular resin having both an organic group and an alkoxysilyl group. Specific examples include “X-40-2308”, “X-40-9238”, “X-40-9247”, “KR-401N”, “KR-510”, “KR-9218” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. ".
上記アルコキシシランの具体例のうち、より高い硬度の透明導電性薄膜を形成するためには、テトラアルコキシランが好ましく、より安定した状態で再現性良く、良質の膜を形成するためには、テトラアルコキシシラン及びトリアルコキシシランを併用することが好ましい。 Among the specific examples of the alkoxysilane, tetraalkoxylane is preferable for forming a transparent conductive thin film having higher hardness. In order to form a high-quality film in a more stable state with good reproducibility, tetraalkoxylane is preferable. It is preferable to use together alkoxysilane and trialkoxysilane.
上記アルコキシシランとして、テトラアルコキシシランとトリアルコキシシランとを併用する場合は、テトラアルコキシシランとトリアルコキシシランとのモル比は9:1〜5:5であることが好ましく、より好ましくは8:2〜6:4である。このモル比関係が好ましい理由は、透明導電性薄膜の硬度の低下を防止しつつ、経時変化によって透明導電性薄膜に亀裂が発生する危険性をより一層なくし、かつ基板との密着性をより高めることができるからである。上記テトラアルコキシシランは、高い膜硬度の発現に作用し、上記トリアルコキシシランは、膜の亀裂発生防止、基板との密着性に作用すると考えられる。 When tetraalkoxysilane and trialkoxysilane are used in combination as the alkoxysilane, the molar ratio of tetraalkoxysilane to trialkoxysilane is preferably 9: 1 to 5: 5, more preferably 8: 2. ~ 6: 4. The reason why this molar ratio relationship is preferable is that the decrease in hardness of the transparent conductive thin film is prevented, the risk of cracking in the transparent conductive thin film due to aging is further reduced, and the adhesion to the substrate is further increased. Because it can. It is considered that the tetraalkoxysilane acts on the expression of high film hardness, and the trialkoxysilane acts on prevention of film cracking and adhesion to the substrate.
上記アルコキシシランの含有量は、導電性高分子とPEGとの総量に対して60〜95重量%、好ましくは80〜90重量%あることが好ましい。アルコキシシランの含有量が少なすぎると、透明導電性薄膜に十分な硬度が得られにくい傾向にある。アルコキシシランの含有量が多すぎると生成した二酸化ケイ素が凝集することにより膜が白濁化し、光学特性が悪化する傾向にある。 The content of the alkoxysilane is 60 to 95% by weight, preferably 80 to 90% by weight, based on the total amount of the conductive polymer and PEG. When the content of alkoxysilane is too small, it is difficult to obtain sufficient hardness for the transparent conductive thin film. If the alkoxysilane content is too high, the generated silicon dioxide aggregates to cause the film to become cloudy and optical properties tend to deteriorate.
<その他>
本発明の透明導電性コーティング組成物には、上記以外に、アルコール(エタノール、メタノール、イソプロピルアルコールなど)と水との混合溶媒が添加される。アルコールと水との混合溶媒の添加により、上記アルコキシシランは若干加水分解するが実質的にはゲルまで進行せずにヒドロゾル液が得られる。水の含有量は、アルコキシシラン1モルに対して1〜4.5モルが好ましく、より好ましくは2〜4モルであり、アルコールの含有量は、アルコキシシラン1モルに対して、5〜40モルが好ましく、より好ましくは10〜30モルである。ここで水の含有量が上記数値範囲内であると好ましいのは、次のような理由による。水は、加水分解反応の反応速度に作用するだけでなく、透明導電性薄膜の品質にも影響を及ぼす。つまり、水の含有量が多すぎると、基材との密着性が低下する傾向にあり、均一な膜厚の透明導電性薄膜が得られなくなる場合がある。逆に水の含有量が少なすぎると、加水分解反応の反応速度が遅くなったり、未反応物が残りやすくなったりするなど、十分な硬度の透明導電性薄膜を得られなくなる場合がある。一方、アルコールは、直接上記加水分解反応に関わるのものではないため、アルコールの含有量はそれほど厳しく制限されるものではないが、アルコールの含有量が多すぎると上記加水分解反応の反応速度が遅くなったり、透明導電性薄膜の厚みが薄くなったりするなどの問題が生じるため、適宜調整する必要がある。
<Others>
In addition to the above, a mixed solvent of alcohol (ethanol, methanol, isopropyl alcohol, etc.) and water is added to the transparent conductive coating composition of the present invention. By the addition of a mixed solvent of alcohol and water, the alkoxysilane is slightly hydrolyzed, but a hydrosol solution is obtained without substantially proceeding to the gel. The content of water is preferably 1 to 4.5 mol, more preferably 2 to 4 mol, with respect to 1 mol of alkoxysilane, and the content of alcohol is 5 to 40 mol with respect to 1 mol of alkoxysilane. Is more preferable, and more preferably 10 to 30 mol. The reason why the water content is preferably within the above numerical range is as follows. Water not only affects the reaction rate of the hydrolysis reaction but also affects the quality of the transparent conductive thin film. That is, when there is too much content of water, there exists a tendency for adhesiveness with a base material to fall, and it may become impossible to obtain the transparent conductive thin film of uniform film thickness. On the other hand, if the water content is too small, there may be a case where a transparent conductive thin film having sufficient hardness cannot be obtained, for example, the reaction rate of the hydrolysis reaction becomes slow or unreacted substances are likely to remain. On the other hand, since alcohol is not directly related to the hydrolysis reaction, the alcohol content is not so severely limited. However, if the alcohol content is too high, the reaction rate of the hydrolysis reaction is slow. Or the thickness of the transparent conductive thin film is reduced. Therefore, it is necessary to adjust appropriately.
また、本発明の透明導電性コーティング組成物には、一般に使用される酸触媒(塩酸、硫酸、酢酸など)をさらに添加することができる。この場合、より安定した性能で高品質の透明導電性薄膜を再現性よく形成可能となる。酸触媒の量は、アルコキシシラン1モルに対して0.01モル程度である。 Moreover, generally used acid catalysts (hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, etc.) can be further added to the transparent conductive coating composition of the present invention. In this case, it is possible to form a high-quality transparent conductive thin film with more reproducibility with more stable performance. The amount of the acid catalyst is about 0.01 mol with respect to 1 mol of alkoxysilane.
本発明の透明導電性コーティング組成物の調製方法は、特に限定されず、公知の手法により適宜混合すればよい。 The preparation method of the transparent conductive coating composition of this invention is not specifically limited, What is necessary is just to mix suitably by a well-known method.
(透明導電性シート)
本発明の透明導電性シートは、透明な基材と、その基材の少なくとも一方の主面に上記本発明の透明導電性コーティング組成物を用いて形成された透明導電性薄膜とを有する。これにより、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を有する透明導電性シートを提供可能である。
(Transparent conductive sheet)
The transparent conductive sheet of this invention has a transparent base material and the transparent conductive thin film formed in the at least one main surface of the base material using the said transparent conductive coating composition of this invention. Thereby, the transparent conductive sheet which has a transparent conductive thin film excellent in transparency, electroconductivity, and intensity | strength can be provided.
上記基材としては、例えば、プラスチック、ゴム、ガラス、金属、セラミックス、紙など種々のものが使用できる。 As the base material, various materials such as plastic, rubber, glass, metal, ceramics, and paper can be used.
本発明の透明導電性薄膜の表面抵抗率は、500Ω/スクエア以下であることが好ましい。表面抵抗率が小さいほど良好な電気特性を示す。上記表面抵抗率は、表面抵抗率測定装置、例えば、ダイアインスツルメンツ社製の“ロレスタEP”により測定可能である。 The surface resistivity of the transparent conductive thin film of the present invention is preferably 500Ω / square or less. The smaller the surface resistivity, the better the electrical characteristics. The surface resistivity can be measured by a surface resistivity measuring device, for example, “Loresta EP” manufactured by Dia Instruments.
上記透明導電性薄膜の波長範囲380〜780nmにおける全光線透過率は、85%以上であることが好ましく、より好ましくは88%以上である。全光線透過率が高いほど良好な光学特性を示す。上記全光線透過率は、紫外可視近赤外線分光光度計、例えば、日本分光社製の“V−570”により測定可能である。 The total light transmittance in the wavelength range of 380 to 780 nm of the transparent conductive thin film is preferably 85% or more, more preferably 88% or more. The higher the total light transmittance, the better the optical properties. The total light transmittance can be measured with an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer, for example, “V-570” manufactured by JASCO Corporation.
上記透明導電性薄膜の表面硬度は、日本工業規格(JIS)K5400に規定された鉛筆硬度の測定方法により求められ、H以上であることが好ましく、より好ましくは2H以上である。鉛筆硬度が高いほど良好な硬度を示す。 The surface hardness of the transparent conductive thin film is determined by the pencil hardness measurement method specified in Japanese Industrial Standard (JIS) K5400, and is preferably H or higher, more preferably 2H or higher. The higher the pencil hardness, the better the hardness.
本発明の透明導電性薄膜の膜厚は、用途に応じて適宜設定されるものであるが、通常、0.01〜10μm程度である。膜厚が薄すぎても厚すぎても、均一な透明導電性薄膜を形成することが困難となる。透明導電性コーティング組成物中に含まれる導電性高分子の割合にもよるが、膜厚が薄いと、表面抵抗率が増加する傾向にあり、膜厚が厚すぎると、全光線透過率が低下する傾向にある。 Although the film thickness of the transparent conductive thin film of this invention is suitably set according to a use, it is about 0.01-10 micrometers normally. If the film thickness is too thin or too thick, it becomes difficult to form a uniform transparent conductive thin film. Depending on the proportion of the conductive polymer contained in the transparent conductive coating composition, if the film thickness is thin, the surface resistivity tends to increase. If the film thickness is too thick, the total light transmittance decreases. Tend to.
(透明導電性シートの製造方法)
本発明の透明導電性シートの製造方法は、透明な基材の少なくとも一方の主面に上記本発明の透明導電性コーティング組成物を塗布する工程と、上記透明導電性コーティング組成物を加熱することにより、透明導電性膜を形成する工程とを含む。これにより、透明性、導電性、及び強度に優れた透明導電性薄膜を有する透明導電性シートを製造できる。
(Transparent conductive sheet manufacturing method)
The method for producing a transparent conductive sheet of the present invention includes a step of applying the transparent conductive coating composition of the present invention to at least one main surface of a transparent substrate, and heating the transparent conductive coating composition. And a step of forming a transparent conductive film. Thereby, the transparent conductive sheet which has the transparent conductive thin film excellent in transparency, electroconductivity, and intensity | strength can be manufactured.
上記透明導電性コーティング組成物を塗布する方法とは、例えば、バーコート法、リバース法、グラビア印刷法、マイクログラビア印刷法、ディッピング法、スピンコート法、スプレー法などの公知の塗布方法を用いることができる。 Examples of the method for applying the transparent conductive coating composition include a known coating method such as a bar coating method, a reverse method, a gravure printing method, a micro gravure printing method, a dipping method, a spin coating method, and a spray method. Can do.
上記加熱は、透明導電性コーティング組成物中の溶媒成分が蒸発する条件であればよく、100〜150℃で30〜90分間行うことが好ましい。溶媒が透明導電膜に残っていると強度が劣る傾向にある。加熱方法は例えば、熱風乾燥などがある。 The heating may be performed under the condition that the solvent component in the transparent conductive coating composition evaporates, and is preferably performed at 100 to 150 ° C. for 30 to 90 minutes. If the solvent remains in the transparent conductive film, the strength tends to be inferior. Examples of the heating method include hot air drying.
以下、実施例を用いて本発明を詳細に述べる。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。特に指摘がない場合、下記において、「部」は「重量部」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples. However, the present invention is not limited to the following examples. Unless otherwise indicated, in the following, “part” means “part by weight”.
(実施例1)
まず、以下の組成物を添加、混合してヒドロゾル液を調製した。
(1)テトラエトキシシラン(信越化学社製、商品名“KBE−04”) 10.0部
(2)エタノール 4.2部
(3)蒸留水 1.3部
(4)硝酸水溶液(濃度:1重量%) 4.5部
Example 1
First, the following composition was added and mixed to prepare a hydrosol solution.
(1) Tetraethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name “KBE-04”) 10.0 parts (2) ethanol 4.2 parts (3) distilled water 1.3 parts (4) nitric acid aqueous solution (concentration: 1 (% By weight) 4.5 parts
次に、以下の組成物を添加、混合して、透明導電性コーティング組成物を得た。
(5)PEDOT−PSS(ヘレウス社製、商品名“PH−1000”、固形分濃度:1.5%) 20.0部
(6)PEG(平均分子量:3000、濃度:1重量%)水溶液 18.0部
(7)エチレングリコール 8.57部
(8)ヒドロゾル液 3.04部
Next, the following composition was added and mixed to obtain a transparent conductive coating composition.
(5) PEDOT-PSS (manufactured by Heraeus, trade name “PH-1000”, solid content concentration: 1.5%) 20.0 parts (6) PEG (average molecular weight: 3000, concentration: 1% by weight) aqueous solution 18 0.0 part (7) ethylene glycol 8.57 parts (8) hydrosol solution 3.04 parts
次に、膜厚0.7mmの無アルカリガラス(全光線透過率:91.2%)を基板として用い、基板の一方の主面に上記透明導電性コーティング組成物をスピンコーティング法により回転速度1000rpm、30秒間塗布し、その後120℃で1時間加熱した。これにより、一方の主面に透明導電膜性薄膜が形成された、実施例1の透明導電性シートを作製した。なお、透明導電性薄膜の膜厚は、0.5μmであった。そして、得られた透明導電性シートについて、下記に示す各評価を行った。 Next, alkali-free glass (total light transmittance: 91.2%) having a thickness of 0.7 mm was used as a substrate, and the transparent conductive coating composition was applied to one main surface of the substrate by a spin coating method at a rotational speed of 1000 rpm. For 30 seconds and then heated at 120 ° C. for 1 hour. This produced the transparent conductive sheet of Example 1 in which the transparent conductive thin film was formed on one main surface. The film thickness of the transparent conductive thin film was 0.5 μm. And each evaluation shown below was performed about the obtained transparent conductive sheet.
<電気特性>
まず、透明導電性シートの電気特性について、ダイアインスツルメンツ社製の表面抵抗率測定装置“ロレスタEP”(MCP−360T型)とLSPプローブを用いて表面抵抗率を測定することにより評価した。評価結果は、表面抵抗率が500Ω/スクエア以下の場合、電気特性は良好と判断し、表面抵抗率が500Ω/スクエアより大きい場合、電気特性は良好ではないと判断することとした。実施例1の透明導電性シートの表面抵抗率は400Ω/スクエアであったことから、電気特性は良好であると判断された。
<Electrical characteristics>
First, the electrical characteristics of the transparent conductive sheet were evaluated by measuring the surface resistivity using a surface resistivity measuring device “Loresta EP” (MCP-360T type) manufactured by Dia Instruments and an LSP probe. As a result of the evaluation, when the surface resistivity was 500 Ω / square or less, it was determined that the electrical characteristics were good, and when the surface resistivity was greater than 500 Ω / square, it was determined that the electrical characteristics were not good. Since the surface resistivity of the transparent conductive sheet of Example 1 was 400Ω / square, it was judged that the electrical characteristics were good.
<光学特性>
次に、透明導電性シートの光学特性については、全光線透過率を用いて評価した。
<Optical characteristics>
Next, the optical characteristics of the transparent conductive sheet were evaluated using the total light transmittance.
透明導電性シートの全光線透過率は、日本分光社製の紫外可視近赤外分光光度計"V−570"を用いて求めた。具体的には、積分球ILN−472を組み合わせ、ヘイズ値計算モードで、レスポンスがFast、バンド幅が2.0nm、近赤外バンド幅が8.0nm、走査速度が400nm/minの条件で波長範囲380〜780nmにおける光透過スペクトルを測定し、該光透過スペクトルの測定結果を用いて、C光源、視野2度の条件で全光線透過率を算出した。全光線透過率の値は高いほど光学特性に優れており、本実施例では、全光線透過率の値が88.0%より大きければ、光学特性に優れていると判断した。 The total light transmittance of the transparent conductive sheet was determined using an ultraviolet-visible near-infrared spectrophotometer “V-570” manufactured by JASCO Corporation. Specifically, in combination with integrating sphere ILN-472, in the haze value calculation mode, the response is Fast, the bandwidth is 2.0 nm, the near infrared bandwidth is 8.0 nm, and the scanning speed is 400 nm / min. The light transmission spectrum in the range of 380 to 780 nm was measured, and the total light transmittance was calculated under the conditions of the C light source and the visual field of 2 degrees using the measurement result of the light transmission spectrum. The higher the value of total light transmittance, the better the optical characteristics. In this example, it was judged that the optical characteristics were excellent if the value of the total light transmittance was larger than 88.0%.
実施例1の透明導電性シートは、全光線透過率は91.2%であったことから、光学特性に優れると判断された。 Since the transparent conductive sheet of Example 1 had a total light transmittance of 91.2%, it was judged to be excellent in optical characteristics.
<表面硬度>
次に、透明導電性シートの表面硬度は、JIS K5400の規定に基づき鉛筆硬度を測定することにより評価した。実施例1の透明導電性シートは、鉛筆硬度は2Hであったことから、表面硬度が高く、強度が優れていると判断された。
<Surface hardness>
Next, the surface hardness of the transparent conductive sheet was evaluated by measuring the pencil hardness based on the provisions of JIS K5400. Since the transparent conductive sheet of Example 1 had a pencil hardness of 2H, it was judged that the surface hardness was high and the strength was excellent.
(実施例2)
組成物成分(1)のテトラエトキシシランを、テトラエトキシシランとトリメチルメトキシシランとの混合物(重量比4:1)(信越化学社製、商品名“KBM−13”)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例2の透明導電性シートを作製した。なお、透明導電性薄膜の膜厚は、0.5μmであった。
(Example 2)
Except for changing the tetraethoxysilane of the composition component (1) to a mixture of tetraethoxysilane and trimethylmethoxysilane (weight ratio 4: 1) (trade name “KBM-13”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) A transparent conductive sheet of Example 2 was produced in the same manner as Example 1. The film thickness of the transparent conductive thin film was 0.5 μm.
そして、実施例2の透明導電性シートについて、上記実施例1と同様の各評価を行ったところ、表面抵抗率は450Ω/スクエア、全光線透過率は91.6%、鉛筆硬度は2Hであり、実施例2の透明導電性シートは、電気特性、光学特性、及び強度の全てが優れていた。 And about the transparent conductive sheet of Example 2, when each evaluation similar to the said Example 1 was performed, surface resistivity is 450 ohms / square, total light transmittance is 91.6%, and pencil hardness is 2H. The transparent conductive sheet of Example 2 was excellent in all of electric characteristics, optical characteristics, and strength.
(比較例1)
組成物成分(1)テトラエトキシシランを使用しないこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の透明導電性シートを作製した。なお、透明導電性薄膜の膜厚は、0.5μmであった。
(Comparative Example 1)
Composition component (1) A transparent conductive sheet of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that tetraethoxysilane was not used. The film thickness of the transparent conductive thin film was 0.5 μm.
そして、比較例1の透明導電性シートについて、上記実施例1と同様の各評価を行ったところ、表面抵抗率は450Ω/スクエア、全光線透過率は92.4%、鉛筆硬度はBよりも低かった。つまり、比較例1の透明導電性シートは、電気特性及び光学特性は良好であるが、強度が実施例1及び2よりも劣っていた。このことから、アルコキシシランは、塗膜の強度に影響を及ぼすものであることが分かる。 And about the transparent conductive sheet of the comparative example 1, when each evaluation similar to the said Example 1 was performed, surface resistivity is 450 ohms / square, total light transmittance is 92.4%, pencil hardness is B rather than B. It was low. That is, the transparent conductive sheet of Comparative Example 1 had good electrical characteristics and optical characteristics, but was inferior in strength to Examples 1 and 2. This shows that alkoxysilane affects the strength of the coating film.
(比較例2)
組成物成分(6)のPEG(平均分子量:3000、濃度:1重量%)水溶液を使用しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の透明導電性シートを作製した。この透明導電性シートの薄膜を目視で観察したところ、粗面化された白濁しており、十分な透明性が得られていないことは明らかであった。よって、本比較例2では、上記実施例1に記載の各評価は行わなかった。このことから、バインダは成膜性に関与するものであることが分かる。
(Comparative Example 2)
A transparent conductive sheet of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous PEG (average molecular weight: 3000, concentration: 1% by weight) aqueous solution of the composition component (6) was not used. When the thin film of this transparent conductive sheet was visually observed, it was clear that the roughened white turbidity and sufficient transparency was not obtained. Therefore, in Comparative Example 2, each evaluation described in Example 1 was not performed. From this, it can be seen that the binder is involved in the film formability.
(比較例3)
組成物成分(6)のPEG(平均分子量:3000、濃度:1重量%)水溶液を、ポリビニルアルコール(重合度:1700、ケン化度:87〜89%、濃度:1重量%)水溶液に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例3の透明導電性シートを作製した。なお、透明導電性薄膜の膜厚は、0.5μmであった。
(Comparative Example 3)
The aqueous PEG (average molecular weight: 3000, concentration: 1% by weight) aqueous solution of the composition component (6) was changed to an aqueous solution of polyvinyl alcohol (degree of polymerization: 1700, degree of saponification: 87-89%, concentration: 1% by weight). A transparent conductive sheet of Comparative Example 3 was produced in the same manner as Example 1 except that. The film thickness of the transparent conductive thin film was 0.5 μm.
そして、比較例3の透明導電性シートについて、上記実施例1と同様の各評価を行ったところ、表面抵抗率は450Ω/スクエア、全光線透過率は86.4%、鉛筆硬度は3Hであった。つまり、比較例3の透明導電性シートは、強度は優れているが、電気特性及び光学特性が実施例1及び2よりも劣っていた。このことから、PEGはアルコキシシランと併用することで、電気特性及び光学特性を改善できるものであることが分かる。 The transparent conductive sheet of Comparative Example 3 was evaluated in the same manner as in Example 1. The surface resistivity was 450Ω / square, the total light transmittance was 86.4%, and the pencil hardness was 3H. It was. That is, the transparent conductive sheet of Comparative Example 3 was excellent in strength, but was inferior to Examples 1 and 2 in electrical characteristics and optical characteristics. From this, it can be seen that PEG can improve electrical characteristics and optical characteristics when used in combination with alkoxysilane.
本発明は、透明電極材料、透明帯電防止剤、紫外線吸収剤、熱線吸収剤、電磁波吸収材、センサ、電解コンデンサ用電解質、二次電池用電極など種々の用途に用いることが可能な透明導電性シートを提供できる。 The present invention is a transparent conductive material that can be used for various applications such as transparent electrode materials, transparent antistatic agents, ultraviolet absorbers, heat ray absorbers, electromagnetic wave absorbers, sensors, electrolytes for electrolytic capacitors, and secondary battery electrodes. Can provide a sheet.
Claims (8)
ガラス基材の少なくとも一方の主面に、前記透明導電性コーティング組成物を塗布する工程と、
前記透明導電性コーティング組成物を、100〜150℃で30〜90分間加熱することにより、透明導電性膜を形成する工程とを含み、
前記透明導電性コーティング組成物を調製する工程は、アルコキシシランと、アルコールと、水とを混合してヒドロゾル液を調製する工程と、前記ヒドロゾル液と、導電性高分子と、ポリエチレングリコールとを混合して透明導電性コーティング組成物を調製する工程とを含むことを特徴とする透明導電性シートの製造方法。 A step of preparing a transparent conductive coating composition by mixing a conductive polymer, polyethylene glycol, and alkoxysilane;
Applying the transparent conductive coating composition to at least one main surface of the glass substrate;
Said transparent conductive coating composition by heating at 100 to 150 ° C. 30 to 90 minutes, look including a step of forming a transparent conductive film,
The step of preparing the transparent conductive coating composition includes the step of preparing a hydrosol solution by mixing alkoxysilane, alcohol, and water, the hydrosol solution, a conductive polymer, and polyethylene glycol. And preparing a transparent conductive coating composition . A method for producing a transparent conductive sheet, comprising:
The pencil hardness of the transparent conductive film is 2H or more, the surface resistivity of the transparent conductive film is 500Ω / square or less, and the total light transmittance of the transparent conductive film is 85% or more. The manufacturing method of the transparent conductive sheet of any one of Claims 1-6 .
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