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導電性ナノワイヤーネットワークを利用した導電性基板及びその製造方法

国内特許コード P170013859
整理番号 (S2013-0334-N0)
掲載日 2017年3月17日
出願番号 特願2015-501477
登録番号 特許第6265968号
出願日 平成26年2月19日(2014.2.19)
登録日 平成30年1月5日(2018.1.5)
国際出願番号 JP2014053931
国際公開番号 WO2014129504
国際出願日 平成26年2月19日(2014.2.19)
国際公開日 平成26年8月28日(2014.8.28)
優先権データ
  • 特願2013-031003 (2013.2.20) JP
発明者
  • 坂尻 浩一
  • 東 啓介
  • 松本 英俊
  • 渡辺 順次
  • 戸木田 雅利
出願人
  • 国立大学法人東京工業大学
  • JXTGエネルギー株式会社
発明の名称 導電性ナノワイヤーネットワークを利用した導電性基板及びその製造方法
発明の概要 導電性ナノワイヤーネットワーク並びにこれを利用した導電性基板及び透明電極、並びにそれらの製造方法を提供する。
本発明による導電性ナノワイヤーネットワークは、実質的に途切れのない連続した導電性ナノワイヤーがランダムにネットワーク化していることを特徴とする。また、本発明による導電性ナノワイヤーネットワークの製造方法は、導電層で被覆された基板上にナノファイバーをランダムなネットワーク状に適用し、該ナノファイバーで被覆されていない導電層領域を除去し、次いで該ナノファイバーを除去することを特徴とする。さらに、当該ネットワークの構造(ワイヤー径及びネットワーク密度)を制御することにより、透明性と導電性を兼ね備えた透明電極を得る。
従来技術、競合技術の概要


薄型テレビ、携帯電話、スマートフォン、タブレット等の表示装置やタッチパネル、太陽電池、エレクトロルミネッセンス素子、電磁シールド、機能性ガラス等において、透明電極は必須の要素となっている。これらの電子デバイスに用いられる透明電極の導電性材料として、酸化インジウムスズ(以下、ITOと略す)が主流となっている。



しかしながらITOの原料であるインジウムは希少金属であることから、将来の供給に不安を抱えている。また、ITO膜を作製するためのスパッタリング等の工程の低生産性により低コスト化が困難であり、ITO代替材料が求められている。



近年、ITO代替の新たな透明導電材料として、例えば、特許文献1には金属系ナノワイヤー材料を含む導電層をパターン化した透明導電体とその製造方法が提案されている。また、カーボンナノチューブや導電性高分子等の繊維状導電性物質を含有する透明導電層を有する透明導電膜が検討されており、例えば、特許文献2に記載されている。



これらは従来のITO膜に代替し得る高い透明性と低い電気抵抗を示すが、金属系ナノワイヤーやカーボンナノチューブ等の繊維状導電性物質を用いた透明導電層を有する透明導電膜では、繊維状導電性物質が有限の長さをもつ棒状の形態であるため、製造工程で繊維状導電性物質が一定の方向に配列し易く、このため透明導電膜の電気特性や光学特性に異方性が生じ易い。その結果として透明導電膜の場所や方向によって、電気特性や光学特性が異なり、品質管理上の難しさに加え、視認性に問題が起こり得るという課題が残されている。さらに、長さが有限であるため、繊維状導電性物質間の接点が少なく、すなわち導電パスが少なく、繊維状導電性物質の電気特性を十分に発揮させることができない。



特許文献1及び2に代表される透明導電膜における特性の異方性を解消するため、規則的な導電性金属のメッシュパターンを形成することによって透明導電膜の特性に異方性が生じないようにした透明導電膜が検討されている(特許文献3)。しかしながら、導電性金属のメッシュパターンが規則的であるため、モアレが生じ易いという本質的問題を抱える。

産業上の利用分野


本発明は、ナノファイバーを利用した導電性ナノワイヤーネットワークに関する。また、本発明は、電子デバイスに好適に使用できる当該導電性ナノワイヤーネットワークを利用した導電性基板及び透明電極に関する。さらに、本発明は、このような導電性ナノワイヤーネットワーク、導電性基板及び透明電極の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、
前記基板上に設けられた導電性ナノワイヤーと、からなる導電性基板であって、
前記導電性ナノワイヤーは、アルミニウムで構成され、実質的に途切れのない連続したネットワーク状ナノファイバーのランダムな軌跡を反映したネットワーク状のパターンからなり、
前記導電性基板は、可視光領域の光透過率が50%以上であり、表面電気抵抗率が500Ω/cm以下であることを特徴とする導電性基板

【請求項2】
該基板が透明である、請求項1に記載の導電性基板

【請求項3】
該基板が可撓性樹脂基板である、請求項1に記載の導電性基板

【請求項4】
前記導電性基板は透明電極である、請求項1に記載の導電性基板

【請求項5】
基板上にアルミニウムからなる導電層で被覆された基板を作製する工程、
前記導電層で被覆された前記基板上に平均直径が5000nm以下の実質的に途切れのない連続したナノファイバーをランダムなネットワーク状に堆積させる工程、
前記基板に熱処理を施し、前記ナノファイバーを前記導電層に密着させる工程、
前記ナノファイバーで被覆されていない前記基板上の導電層の領域を溶解して除去する工程、
次いで前記ナノファイバーを前記基板上から溶媒により溶解除去して導電性ナノワイヤーネットワークを形成する工程を有することを特徴とする、導電性基板の製造方法

【請求項6】
前記ナノファイバーは電界紡糸法を用いて形成される、請求項5に記載の導電性基板の製造方法

【請求項7】
前記熱処理は、前記ナノファイバーのガラス転移温度以上の温度での熱処理である、請求項5に記載の導電性基板の製造方法
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015501477thum.jpg
出願権利状態 登録
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