CN103959397A - 导电层合体及使用该导电层合体而成的显示体 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种导电性良好的导电层合体。一种导电层合体,其特征在于,在基材的至少一面有具有网状结构的导电层,所述网状结构由线状结构体形成,对于在通过所述网状结构形成的开口部的开口面积中满足式(1)的开口部,开口面积的平均值A为20μm2以下,并且,以式(2)所定义的开口面积的标准差σ为26μm2以下。X<Xmax×0.9···式(1)(式中,X表示各开口面积,Xmax表示各开口面积的最大值。)σ={(Σ(X-A)2)/N}0.5(此处,对于Σ,i=1~N)···式(2)(式中,X表示满足式(1)的开口部的各开口面积,A表示满足式(1)的开口部的开口面积X的平均值,N表示满足式(1)的开口部的总数)。
Description
技术领域
本发明涉及导电性良好的导电层合体。更具体而言,涉及有具有网状结构的导电层、导电性良好的导电层合体,所述网状结构由线状结构体形成。此外,涉及也可以用于液晶显示器、有机电致发光、电子纸等显示器相关和太阳能电池模块等中使用的电极部件的导电层合体。
背景技术
近年来,在触控面板、液晶显示器、有机电致发光、电子纸等显示器相关及太阳能电池模块等中导电部件被用于电极用途。
作为导电部件,有在基材上层合有导电层的导电部件,作为该导电层,除使用ITO、金属薄膜等以往的导电性薄膜外,提出了使用碳纳米管(以下简称为CNT。)、金属纳米线、金属纳米棒等线状导电成分形成网状结构而呈现导电性的导电层。例如,提出了一种导电层合体,所述导电层合体在基材上层合有将CNT作为导电成分的层(专利文献1)。另外,也提出了将以金属纳米线作为导电成分的层进行层合而成的导电层合体(专利文献2)。另外,还提出了一种层合体,所述层合体将金属纳米棒作为导电成分,控制该金属纳米棒的排列(专利文献3)。此外,还提出了一种层合体,所述层合体在含有线状形状的导电成分的导电层上层合有保护层(专利文献4)。
专利文献1:日本特表2010-516018号公报
专利文献2:日本特开2009-129607号公报
专利文献3:日本特开2006-111675号公报
专利文献4:国际公开第2011/081023号说明书
发明内容
但是,对于如专利文献1那样使用了CNT的导电层合体来说,由于难以分散,所以难以控制网状结构,有难以提供表面电阻值低的导电层合体的问题。即使是如专利文献2那样使用导电性良好的金属纳米线的导电层合体,由于未控制形成网状结构的金属纳米线的分散状态而仅仅是层合于基材上的导电层合体同样难以提供表面电阻值低的导电层合体,所以在得到导电层合体时需要特殊的加工工序。另外,如专利文献3那样将金属纳米棒的排列控制为特定方向的导电层合体仍然有表面电阻值高的问题。此外,即使如专利文献4那样设置保护层,导电性的提高效果仍低。
在这样将线状形状的材料用于导电成分的情况下,有如下问题:表面电阻值因网状结构而变高,无法得到足够的导电性。
本发明鉴于这样的现有技术的问题,其目的在于,控制线状导电成分的网状结构,得到导电性良好的导电层合体。
为了解决这样的课题,本发明采用如下构成。即,
(1)一种导电层合体,在基材的至少一面有具有网状结构的导电层,所述网状结构由线状结构体形成,对于在通过该网状结构形成的开口部中的开口面积满足式(1)的开口部,开口面积的平均值A为20μm2以下,并且,以式(2)所定义的开口面积的标准差σ为26μm2以下。
X<Xmax×0.9 ···式(1)
(式中,X表示各开口面积,Xmax表示各开口面积的最大值。)
σ={(Σ(X-A)2)/N}0.5(此处,对于Σ,i=1~N)
···式(2)
(式中,X表示满足式(1)的开口部的各开口面积,A表示满足式(1)的开口部的开口面积X的平均值,N表示满足式(1)的开口部的总数。)
另外,本发明的导电层合体优选满足以下内容。
(2)上述线状结构体为银纳米线。
(3)在上述导电层中进一步含有分子内具有下述结构式(1)的结构的化合物。
(式中,Ra(a=1~4)表示H或F。n1、n2分别独立地表示1~10的整数。)
(4)在上述导电层中进一步含有高分子基质。
(5)上述基材为至少在一面的最外层层合有亲水层的亲水性基材,所述亲水层含有具有亲水基团的化合物。
此外,本发明也提供以下制备方法。
(6)一种导电层合体的制备方法,为如上述(1)~(5)中任一项所述的导电层合体的制备方法,其中,在将线状结构体的含水分散液涂布于基材上后进行干燥而形成导电层的工序中,干燥工序为如下工序:从相对于涂布方向为45~135°的方向,向经涂布的面吹温度为25~120℃的气流。
另外,本发明提供以下显示体。
(7)一种显示体,包括上述(1)~(5)中任一项所述的导电层合体。
(8)一种触控面板,组装有上述(7)所述的显示体。
(8)一种电子纸,组装有上述(7)所述的显示体。
根据本发明,可以提供导电性良好的导电层合体。
附图说明
[图1]为显示本发明的导电层合体的一例的截面示意图。
[图2]为显示本发明的导电层合体中使用的线状结构体的一例的示意图。
[图3]为显示由本发明中的线状结构体的网状结构形成的开口部的一例的示意图。
[图4]为显示作为本发明的一个实施方式的触控面板的一例的截面示意图。
[图5]为显示本发明的线状结构体附近的一例的截面示意图。
具体实施方式
[导电层合体]
本发明的导电层合体在基材的至少一侧具有导电层。导电层含有具有网状结构的线状结构体。由于具有网状结构的线状结构体作为所谓的导电成分起作用而使电阻值变低,所以作为导电层呈现良好的导电性。
[具有网状结构的线状结构体]
导电层的导电成分为具有网状结构的线状结构体。通过使导电成分为导电性高的具有网状结构的线状结构体,从而可得到相对于配合量的导电性优异的导电层,所以可以得到表面电阻值低的导电层合体。
在本发明中,线状结构体具有网状结构而存在。通过具有网状结构,形成导电层内的沿着面方向的导电通路,可以得到低的表面电阻值。在本发明中所谓网状结构指具有如下分散结构:对导电层内的单个的线状结构体进行观察时可见,与其它线状结构体的接点数的平均值至少超过1的分散结构。此时,对于接点来说,可以由线状结构体的任何部分彼此连接,可以是线状结构体的末端部彼此连接,或末端与线状结构体的末端以外的部分连接,或线状结构体的末端以外的部分彼此连接。此处,所谓连接可以是其接点结合,也可以仅是进行接触。需说明的是,在导电层中的线状结构体中,可以存在一部分无助于网状结构的形成的(即接点为0,与其它线状结构体或网状结构独立地存在。)线状结构体。网状结构可以通过下述的方法进行观察。
由于构成本发明的导电层合体的导电层的导电成分由具有网状结构的线状结构体形成,所以在导电层内具有网状结构的线状结构体的含有比例为一定以下的情况下,虽然有时在面内散布不存在线状结构体的区域,但即使存在这样的区域也能够在任意的2点间显示导电性。
另外,对于构成网状结构的线状结构体,虽然短轴的长度(线状结构体的直径)和长轴的长度(线状结构体的长度)可以采用各种范围,但短轴的长度优选1nm~1000nm(1μm),另外,对于长轴的长度而言,只要为相对于短轴的长度使得纵横比(长轴的长度/短轴的长度)大于10的长度即可,优选1μm~100μm(0.1mm)。作为线状结构体,例如可以列举出纤维状导电体、纳米线、晶须、纳米棒那样的针状导电体等。需说明的是,所谓纤维状为下述形状:上述纵横比=长轴的长度/短轴的长度大于10,此外,如图2中的符号6、7所示,具有直线部和/或弯曲部。所谓纳米线为如图2中的符号8所示的具有弧状的线状结构体,所谓针状为如图2中的符号9所示的具有直线形状的线状结构体。需说明的是,线状结构体除单独存在的情况外,有时作为集合体存在。作为以集合体存在的情况的集合状态例如可以为下述状态:线状结构体的配置方向性方面,无规则性而随机集合的状态,或线状结构体的长轴方向的面彼此平行地集合的状态。作为长轴方向的面彼此平行地集合的状态的例子,已知形成所谓捆束的集合体,所以线状结构体可以具有类似的捆束结构。对于本发明中的线状结构体的平均直径r,即使为上述作为集合体存在的情况,仍将线状结构体的单独的直径作为直径r。需说明的是,线状结构体的直径r通过以下方法求得。
首先,将样品希望观察的部分附近用冰包埋进行冷冻固定后,使用Nibon Microtome Laboratory株式会社制旋转式切片机,将金刚石刀设定为刀倾斜角度为3°,在与层合体平面垂直的方向进行切断。接着,使用电场辐射型扫描电子显微镜(日本电子(株)制JSM-6700-F),在3.0kV的加速电压、10000~100000倍的观察倍数下,适宜调节图像的对比度,观察得到的层合体截面的导电区域(A)。对于1个样品,准备10个视野的从不同的部分得到的包含线状结构体截面的图像。接着,求得10个视野内的全部线状结构体的截面的直径,将其总平均值作为平均直径r。需要说明的是,对于本测定,选择可以确保3位有效数字的倍数,对于计算,将第4位四舍五入而求得数值。
本发明中的线状结构体的材质含有金属、合金、金属氧化物、金属氮化物、金属氢氧化物等成分。作为金属,可以列举出属于元素周期表中的2~15族的金属元素。具体而言,可以列举出金、铂、银、镍、铜、铝、镓、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、锰、锑、钯、铋、锝、铼、铁、锇、钴、锌、钪、硼、镓、铟、硅、锗、碲、锡、镁等。作为合金,可以列举出含有上述金属的合金(不锈钢、黄铜等)。作为金属氧化物,可以列举出InO2、SnO2、ZnO等,另外,也可以列举出它们的金属氧化物复合体(InO2Sn、SnO2-Sb2O4、SnO2-V2O5、TiO2(Sn/Sb)O2、SiO2(Sn/Sb)O2、K2O-nTiO2-(Sn/Sb)O2、K2O-nTiO2-C等)。另外,它们也可以被实施表面处理。此外,在有机化合物(例如植物纤维、合成纤维等)、非金属材料(例如无机纤维等)的表面用上述金属、金属氧化物进行了涂布或蒸镀而得的结构体也包括在线状结构体中。在这些线状结构体中,从透明性等光学特性、导电性等观点出发可以特别优选使用银纳米线。这些金属系纳米线例如可以通过日本特表2009-505358号公报、日本特开2009-146747号公报、日本特开2009-70660号公报中公开的制法得到。
另外,也可以将线状结构体单独使用或组合多种混合使用,此外,还可以根据需要添加其它微米~纳米级的导电性材料。
[导电层]
本发明的导电层含有上述具有网状结构的线状结构体作为必需成分,作为其它成分,也可以含有下述分子内具有结构式(1)的结构的化合物、高分子基质以及下述线状结构体的含水分散液中含有的粘合剂、分散剂、流平剂等添加剂。
对于本发明的导电层,针对通过线状结构体的网状结构形成的开口部中的开口面积满足式(1)的开口部求得的开口面积的平均值A为20μm2以下,并且,以式(2)所定义的开口面积的标准差σ为26μm2以下。(以下有时也将针对通过线状结构体的网状结构形成的开口部中的开口面积满足式(1)的开口部求得的开口面积的平均值A简记为平均值A,将以式(2)所定义的开口面积的标准差σ简记为标准差σ。)
X<Xmax×0.9 ···式(1)
(式中,X表示各开口面积,Xmax表示各开口面积的最大值。)
σ={(Σ(X-A)2)/N}0.5(此处,对于Σ,i=1~N)
···式(2)
(式中,X表示满足式(1)的开口部的各开口面积,A表示满足式(1)的开口部的开口面积X的平均值,N表示满足式(1)的开口部的总数。)
通过使平均值A为20μm2以下,线状结构体变得致密,此外,通过使开口面积的标准差σ为26μm2以下,线状结构体的网状结构变得均匀,表面电阻值因面内的导电通路增加而变低,推测导电性变得良好。需说明的是,本发明中的所谓开口部为如图3中的符号15那样通过符号14的线状结构体而被分割的、封闭的区域,上述平均值A和上述标准差σ定义为通过采用下述实施例的“(3)平均值A和标准差σ”中记载的基于图像处理的方法求得的值。在图3中,在通过线状结构体而被分割的区域中,存在仅被线状结构体包围的区域和由线状结构体与视野的轮廓包围的区域。上述式(1)具有如下含义:在下述实施例的“(3)平均值A和标准差σ”中的画像处理的二值化时,在交界线的浓度低的部分发生区域结合的情况下算出的数据的重现性受到损害,所以将这样的区域从计算对象中除去。由线状结构体与视野的轮廓包围的区域在图像处理中易发生如上所述的区域结合,上述式(1)中的系数0.9是进行设定使得也可以除去这种情况下的区域结合的系数。具体而言是采用如下方法设定的系数:在1~0.7的数值范围内变更上述系数,分别进行多次平均值A和标准差σ的计算,采用不再出现上述区域结合的影响的最大值进行设定(设定为最大值的原因在于,若过度减小,则从对象中排除正常区域的可能性增大)。即,在这样的系数接近1的情况下,由于在平均值A和标准差σ中有发生结合的区域的影响,所以这些值的重现性受到损害,但随着逐渐减小系数,这些值的重现性提高。将这样的值的重现性作为基准,采用0.9的系数。开口部的开口面积优选平均值A为10μm2以下且标准差σ为17μm2以下,更优选平均值A为5μm2以下且标准差σ为9μm2以下,进一步优选平均值A为3μm2以下且标准差σ为4μm2以下。
在本发明的导电层中,优选与线状结构体一同进一步含有分子内具有下述结构式(1)的结构的化合物。
(式中,Ra(a=1~4)表示H或F。n1、n2分别独立地表示1~10的整数。)
通过含有分子内具有结构式(1)的结构的化合物,表面电阻值变低,可以进一步提高导电层合体的导电性。由于分子内具有结构式(1)的结构的化合物的含量也依赖于线状结构体的种类、层合量,以及分子内具有结构式(1)的结构的化合物本身的结构,所以无法一概地进行限定,但相对于100质量份导电层内的线状结构体,优选为30~100质量份。若低于30质量份,则有时无法得到含有的效果,若大于100质量份,则对于线状结构体的网状结构反而有时损害均匀性。
对于这些分子内具有结构式(1)的结构的化合物,具体而言作为市售的化合物,例如可以列举出美国DuPont公司制的Zonyl系列的Zonyl FSA、Capstone系列的Capstone FS-65等。
在本发明的导电层中,优选与线状结构体一同进一步含有高分子基质。在将导电层合体加工为在触控面板等中使用的电极用途时,有时被暴露于高温、高湿下。通过在导电层中设置高分子基质,可以保护线状结构体的网状结构,在高温、高湿等严酷环境下也可以保持低的表面电阻值,维持导电性。
[高分子基质]
作为高分子基质的成分,可以列举出有机或无机系的高分子化合物等。
作为无机系高分子化合物,可以列举出无机系氧化物等,例如可以使用作为硅氧化物的如下有机烷氧基硅烷由醇、水、酸等通过水解·聚合反应而形成的溶胶-凝胶涂膜、硅氧化物的溅射蒸镀膜等:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四正丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷等四烷氧基硅烷类,甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丙基三甲氧基硅烷、异丙基三乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正戊基三甲氧基硅烷、正戊基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正庚基三甲氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、环己基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷、2-羟基乙基三甲氧基硅烷、2-羟基乙基三乙氧基硅烷、2-羟基丙基三甲氧基硅烷、2-羟基丙基三乙氧基硅烷、3-羟基丙基三甲氧基硅烷、3-羟基丙基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷等三烷氧基硅烷类,甲基三乙酰氧基硅烷,甲基三丙氧基硅烷等。
作为有机系高分子化合物,可以列举出热塑性树脂、热固性树脂、光固化性树脂等,例如可以列举出聚酯系树脂,聚碳酸酯树脂,丙烯酸系树脂,甲基丙烯酸系树脂,环氧系树脂,尼龙、苯胍胺等聚酰胺系树脂,ABS树脂,聚酰亚胺系树脂,聚乙烯、聚丙烯等烯烃系树脂,聚苯乙烯树脂,聚醋酸乙烯酯树脂,三聚氰胺系树脂,酚醛树脂,聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等含有氯(Cl)的树脂,含有氟(F)的树脂,有机硅系树脂,纤维素系树脂等有机系高分子化合物,可以将它们根据所要求的特性、生产能力等选择至少1种,另外将它们混合2种以上,但优选为由如下高分子构成的高分子化合物,所述高分子含有具有2个以上有助于聚合反应的碳-碳双键基团的化合物进行聚合反应而得的结构。这样的高分子可以如下得到:使包含具有2个以上有助于聚合反应的碳-碳双键基团的单体、低聚物、聚合物的组合物,以该碳-碳双键基团内的碳-碳双键作为反应位点进行聚合反应,由此形成碳-碳单键而得到。
作为含有碳-碳双键基团的官能团,例如可以列举出如下具有共轭多烯结构的基团等:异丙烯基、异戊烯基、烯丙基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、甲基丙烯基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、亚烯丙基、次烯丙基、乙烯醚基,在碳-碳双键基团的碳上键合有氟、氯等卤素元素的基团(例如氟乙烯基、偏氟乙烯基、氯乙烯基、偏氯乙烯基等),在碳-碳双键基团的碳上键合有苯基、萘基等具有芳香环的取代基而成的基团(例如苯乙烯基等),丁二烯基(例如CH2=C(R1)-C(R2)=CH-、CH2=C(R1)-C(=CH2)-(R1、R2为H或CH3))。考虑所要求的特性、生产能力等,从它们中将1种或2种以上混合进行使用即可。
作为具有2个以上有助于聚合反应的碳-碳双键基团的化合物,例如可以列举出季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三甲基丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)三丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)三甲基丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四甲基丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三甲基丙烯酸酯,分子内具有环丙烷环、环丁烷环、环戊烷环、环己烷环等环状骨架的化合物(例如三丙烯酸酯·三甲基丙烯酸酯·四丙烯酸酯·四甲基丙烯酸酯·五丙烯酸酯·五甲基丙烯酸酯·六丙烯酸酯·六甲基丙烯酸酯等),将这些化合物的一部分改性而得的化合物(例如用2-羟基丙酸等改性了的2-羟基丙酸改性季戊四醇三丙烯酸酯、2-羟基丙酸改性季戊四醇三甲基丙烯酸酯、2-羟基丙酸改性季戊四醇四丙烯酸酯、2-羟基丙酸改性季戊四醇四甲基丙烯酸酯,及导入有硅氧烷骨架的硅氧烷三丙烯酸酯、硅氧烷三甲基丙烯酸酯、硅氧烷四丙烯酸酯、硅氧烷四甲基丙烯酸酯、硅氧烷五丙烯酸酯、硅氧烷五甲基丙烯酸酯、硅氧烷六丙烯酸酯、硅氧烷六甲基丙烯酸酯等),骨架内与乙烯基和/或亚乙烯基一起具有其它骨架的化合物(例如具有氨基甲酸酯骨架的氨基甲酸酯三丙烯酸酯、氨基甲酸酯三甲基丙烯酸酯、氨基甲酸酯四丙烯酸酯、氨基甲酸酯四甲基丙烯酸酯、氨基甲酸酯五丙烯酸酯、氨基甲酸酯五甲基丙烯酸酯、氨基甲酸酯六丙烯酸酯、氨基甲酸酯六甲基丙烯酸酯,具有醚骨架的聚醚三丙烯酸酯、聚醚三甲基丙烯酸酯、聚醚四丙烯酸酯、聚醚四甲基丙烯酸酯、聚醚五丙烯酸酯、聚醚五甲基丙烯酸酯、聚醚六丙烯酸酯、聚醚六甲基丙烯酸酯,具有来源于环氧化合物的骨架的环氧三丙烯酸酯、环氧三甲基丙烯酸酯、环氧四丙烯酸酯、环氧四甲基丙烯酸酯、环氧五丙烯酸酯、环氧五甲基丙烯酸酯、环氧六丙烯酸酯、环氧六甲基丙烯酸酯,具有酯骨架的聚酯三丙烯酸酯、聚酯三甲基丙烯酸酯、聚酯四丙烯酸酯、聚酯四甲基丙烯酸酯、聚酯五丙烯酸酯、聚酯五甲基丙烯酸酯、聚酯六丙烯酸酯、聚酯六甲基丙烯酸酯等)。将它们考虑用途、所要求的特性、生产能力等,可以使用由单体聚合而成的聚合物或含有2种以上由单体聚合而成的聚合物的组合物、和/或含有2种以上共聚而成的二聚体以上的低聚物而成的组合物,但并不特殊限定于此。在这些化合物中,可以进一步优选使用具有4个以上有助于聚合反应的碳-碳双键基团、即4个官能团以上的化合物。4个官能团以上的化合物例如可以列举出上述4个官能团的四丙烯酸酯、四甲基丙烯酸酯,5个官能团的五丙烯酸酯、五甲基丙烯酸酯,6个官能团的六丙烯酸酯、六甲基丙烯酸酯等,此外也可以为7个官能团以上的化合物。
对于这些化合物,具体而言作为市售的化合物,例如可以列举出共荣社化学(株)制的LIGHT ACRYLATE系列、LIGHT ESTER系列、EPOXY ESTER系列、URETHANE ACRYLAYE AH系列、URETHANE ACRYLAYE AT系列、URETHANE ACRYLAYE UA系列,DAICEL-CYTEC株式会社制的“EBECRYL”(注册商标)系列(例如EBECRYL1360)、PETIA、TMPTA、TMPEOTA、OTA480、DPHA、PETA-K,综研化学(株)制的“Fullcure”(注册商标)系列,TOYO INK株式会社制的“LIODURAS(riodyurasu)”(注册商标)系列,中国涂料(株)制的“PHOLUCID”(注册商标)系列,MATSUI CHEMICAL株式会社制的EXP系列,信越化学工业(株)制的X-12-2456系列等。
[基材]
作为本发明的导电层合体中的基材的原料,具体而言例如可以列举出透明的树脂、玻璃等。作为树脂,可以列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯,聚酰胺,聚酰亚胺,聚苯硫醚,芳香族聚酰胺,聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚乳酸,聚氯乙烯,聚碳酸酯,聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系·甲基丙烯酸系树脂,脂环式丙烯酸树脂,环烯烃树脂,三乙酰基纤维素,ABS,聚醋酸乙烯酯,三聚氰胺系树脂,酚系树脂,聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等含有氯(Cl)的树脂,含有氟(F)的树脂,有机硅系树脂,和这些树脂的混合和/或共聚而得的树脂,作为玻璃,可以使用通常的钠玻璃。另外,也可以将它们中的多种基材组合进行使用。例如,可以为组合有树脂和玻璃的基材、层合有2种以上树脂的基材等的复合基材。对于基材的形状,可以为能够在250μm以下的厚度下进行卷绕的膜,也可以为超过250μm厚度的基材。从成本、生产能力、操作性等观点出发优选250μm以下的树脂膜,更优选为190μm以下,进一步优选为150μm以下,特别优选为100μm以下的树脂膜。在使用树脂膜作为基材的情况下,可以应用将树脂未拉伸、单轴拉伸、双轴拉伸制成膜而得的基材。在这些树脂膜中,从向基材的成形性、透明性等光学特性、生产能力等观点出发可以优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯膜,或与PEN混合和/或共聚的PET膜、聚丙烯膜。
在本发明中,优选为在这些基材的至少一面的最外层层合有亲水层的亲水性基材,所述亲水层含有具有亲水基团的化合物。若为亲水性基材,则在将下述线状结构体的含水分散液涂布后干燥而形成导电层的情况下特别可以使由线状结构体的网状结构形成的开口部的开口面积的平均值A和标准差σ为优选的范围,使得易得到表面电阻值低的导电性良好的导电层合体。作为具有亲水基团的化合物的例子,可以列举出上述高分子基质的成分、在基材中使用的树脂的结构内具有亲水基图的化合物,但无特殊限定。另外,作为亲水基团,例如可列举出羟基、羧酸基、磷酸基、氨基、季铵盐基、磺酸基及这些亲水基团的一部分具有Na+、K+等抗衡阳离子的状态(例如-ONa、-COONa、-SO3Na等),可以使用它们中的1种或将它们中的2种以上进行混合。在这些官能团中,可以优选使用易赋予亲水性的羧酸基、磺酸基及各亲水基团的一部分具有Na+、K+等抗衡阳离子的状态(-COONa、-SO3Na)。
[导电层合体的制备方法]
制备本发明的导电层合体的方法无特殊限定,可以在基材上仅层合导电材料(线状结构体)或层合混合有导电材料(线状结构体)和上述高分子基质的材料而形成导电层,另外,也可以预先在基材上首先仅形成导电材料(线状结构体)后,接着,形成高分子基质,由此层合导电层,无特殊限定。
[导电层的形成方法]
作为在基材上形成本发明中的导电层的方法,只要根据线状结构体、基质的种类选择最适合的方法即可,可以列举出浇铸、旋转涂布、浸渍涂布、刮棒涂布、喷雾、刮刀涂布、缝模涂布(slit die coat)、凹版涂布、反转涂布、丝网印刷、模具涂布、印刷转录、喷墨等湿式涂布法等通常的方法。其中,优选可以均匀层合导电层且难以造成对基材的损伤的缝模涂布,或使用可以均匀且生产能力良好地形成导电层的微凹版的湿式涂布法。需说明的是,当在基材上形成导电层时,可以预先在基材上配置具有由导电材料(线状结构体)形成的网状结构的导电成分后,配置基质,通过与导电材料(线状结构体)复合化而形成导电层,另外,也可以预先将导电材料(线状结构体)与基质混合而制成导电基质组合物,通过将该导电基质组合物层合在基材上而形成含有具有网状结构的导电成分的导电层。需说明的是,上述导电材料(线状结构体)可以是包含单一原料的导电材料,也可以是多种原料的混合物。同样地,基质可以是包含单一原料的基质,也可以是多种原料的混合物。
在本发明中,特别优选为如下导电层合体的制备方法,即在适宜选择上述方法将线状结构体的含水分散液涂布在基材上后进行干燥而形成导电层的工序中,干燥工序为如下工序:从相对于涂布方向为45~135°的方向,向经涂布的面吹温度为25~120℃的气流。
通过采用这样的方法,可以使由线状结构体的网状结构形成的开口部的开口面积的平均值A和标准差σ为优选的范围,使得易得到表面电阻值低的导电性良好的导电层合体。需说明的是,在线状结构体的含水分散液中,除线状结构体和作为溶剂的水以外,还可以含有粘合剂、分散剂、流平剂等添加剂。对于从相对于涂布方向为45~135°的方向向经涂布的面吹气流的方面进行说明。在将线状结构体的含水分散液涂布在基材上后,通过向经涂布的面吹来自于相对于涂布方向为45~135°的方向的气流,网状结构容易变得均匀,可以减小开口部的标准差σ。优选相对于涂布方向为60~120°的方向,进一步优选为85~95°的方向,反之,若相对于涂布方向为低于45°或大于135°,则有时无法得到效果。接着,对于此时的气流温度为25~120℃的方面进行说明。在干燥工序的气流温度为25~120℃的情况下,可以无线状结构体的凝集等而均匀地分散在导电层面内,使得容易将开口面积的平均值A和标准差σ调整为期望的区域。气流温度优选为30~100℃,进一步优选为50~90℃,在温度低于25℃的情况下,有时线状结构体的含水分散液的干燥变慢,有时开口部的标准差σ变大,另一方面,若温度高于120℃,则相反地使得水系溶剂容易急剧蒸发,使得在导电层的面内容易被不均匀地干燥,有时开口面积的平均值A、标准差σ变大。温度调节的方法可以根据目的、用途进行选择,例如可以列举出热板、热风烘箱、红外线烘箱、频率为300兆赫~3太赫的微波照射等,但并不限定于此。需说明的是,所谓气流温度指经涂布的面的上部10mm位置的温度。
对于形成本发明中的导电层合体的导电层基质的方法,使含有上述高分子基质的成分的组合物反应而形成。在本说明书中将这种情况下基于反应的高分子基质的形成记为固化。作为将含有高分子基质的成分的组合物固化的方法,可以列举出加热固化,基于紫外光、可见光、电子束等活性电子束的照射的光固化(以下记为光固化)。在加热固化的情况下,为了将整个体系加热至固化起始温度需要时间,另一方面,在光固化的情况下,通过含有如下所述的光固化引发剂(以下记为光引发剂),对其照射活性电子束,从而可以在整个体系内同时产生活性种,所以可以缩短固化开始所需要的时间,因此也可以缩短固化时间。由于这样的理由,所以更优选光固化。此处,所谓光引发剂为如下物质:吸收紫外光区的光、可见光区的光、电子束等活性电子束,生成作为使反应开始的活性种的自由基种、阳离子种、阴离子种等活性种,使化学反应开始。作为可以使用的光引发剂,例如可以列举出二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮等二苯甲酮系,苯偶酰二甲基缩酮(benzil dimethyl ketal)等安息香系,1-羟基-环己基-苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基1[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮等α-羟基酮系、α-氨基酮系,异丙基噻吨酮、2-4-二乙基噻吨酮等噻吨酮系,乙醛酸甲基苯酯等,从最大吸收波长的值、吸光度、颜色、着色程度等观点出发,在这些光引发剂中可以使用1种或将2种以上组合进行使用。
作为这样的光引发剂的市售品,可以列举出作为1-羟基-环己基-苯基-酮的Ciba“IRGACURE(注册商标)”184(Ciba Japan株式会社制)、作为2-甲基1[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代-1-丙酮的Ciba“IRGACURE”(注册商标)907(Ciba Japan株式会社制)、作为2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮的Ciba“IRGACURE”(注册商标)369(Ciba Japan株式会社制)等。
通过基质的种类、性质适宜选择上述活性电子束的种类,或根据选择的上述活性电子束的种类仅含有单独1种或含有吸收波长区域不同的2种以上上述光引发剂,或调整上述活性电子束的照射量,另外,将它们适宜组合,由此,也可以得到本发明的导电层合体。特别是调整上述活性电子束的照射量的方法由于比较容易实施,所以可以优选使用。调整照射量的方法可以通过变更照射上述活性电子束的灯等照射体的条件(输出条件等)而比较容易地控制。此外,通过变更上述灯等照射体与非照射体的照射距离,或调整制备本发明的导电层合体时的非照射体的输送速度,从而缩短照射时间,由此,也可以控制累积照射量。上述活性电子束的累积照射量优选300mJ/cm2以下,更优选为150mJ/cm2以下,进一步优选为100mJ/cm2以下。虽然上述活性电子束的累积照射量的下限值无特殊限定,但若低于1mJ/cm2,则有时发生基质的固化不足等缺陷,所以优选1mJ/cm2以上。另外,在照射上述活性电子束时,设为经氮、氩等惰性气体置换的气氛下,经脱氧的气氛下等降低氧浓度的特定气氛下的方法也是有效的,优选在降低氧浓度的特定气氛下作为上述活性电子束的累积照射量。
本发明所涉及的导电层合体优选为透明导电层合体,所述透明导电层合体从上述导电层侧入射时的依据JIS K7361-1:1997得到的全光线透光率为80%以上。组装有本发明的导电层合体的触控面板显示优异的透明性,可以鲜明地识别在使用该透明导电层合体的触控面板的下层设置的显示器的显示。本发明中的所谓透明性指的是从上述导电层侧入射时的依据JIS K7361-1:1997得到的全光线透光率为80%以上,优选为85%以上,更优选为90%以上。作为用以提高全光线透光率的方法,例如可以列举出提高所使用的基材的全光线透光率的方法,使上述导电层的膜厚变得更薄的方法,以及进行层合使导电层成为光学干涉膜的方法等。
作为提高基材的全光线透光率的方法,可列举出使基材的厚度变薄的方法,或选择全光线透光率大的材质的基材的方法。本发明的透明导电层合体中的基材可以适宜使用可见光的全光线透光率高的基材,具体而言为依据JIS K7361-1:1997得到的全光线透光率为80%以上的基材,更优选为具有90%以上的透明性的基材,可以适宜使用在上述[基材]项所记载的基材中符合的基材。
另外,在本发明中,在相对于基材与导电侧(在本发明中层合有导电层的一侧)相反的面,也可以实施赋予耐磨损性、高表面硬度、耐溶剂性、耐污染性等的硬涂布处理。
接着,以下给出进行层合使导电层成为光学干涉膜的方法的说明。
导电材料(线状结构体)因其导电成分本身的物性而反射、吸收光。因此,为了提高含有设置在基材上的导电层的透明导电层合体的全光线透光率,进行设置使基质为透明的材料、且导电层成为光学干涉膜,将该光学干涉膜侧的在380~780nm波长下的平均反射率降低至4%以下是有效的,优选降低至3%以下、更优选降低至2%以下是有效的。若平均反射率为4%以下,则可以生产能力良好地得到用于触控面板用途等的情况下的全光线透光率为80%以上的性能,所以优选。
本发明的导电层合体优选其导电层侧的表面电阻值为1×100Ω/□以上、1×104Ω/□以下,更优选为1×101Ω/□以上、1.5×103Ω/□以下。通过在该范围内,可以优选用作触控面板用导电层合体。即,若为1×100Ω/□以上,则可以减少耗电量,若为1×104Ω/□以下,则可以减小触控面板在坐标读取中的误差的影响。
在本发明所使用的基材和/或导电层中,可以在不损害本发明的效果的范围内添加各种添加剂。作为添加剂,例如可以使用有机和/或无机的微粒、交联剂、阻燃剂、阻燃助剂、耐热稳定剂、耐氧化稳定剂、流平剂、润滑剂、抗静电剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、成核剂、染料、填充剂、分散剂和偶联剂等。
本发明的导电层合体可以组装在显示体、特别是触控面板和电子纸中进行优选地使用。其中,在图4中显示表示触控面板的一例的截面示意图。本发明的触控面板将层合有导电层的本发明的导电层合体(例如图1)单独或多片以及与其它部件组合进行组装,所述导电层具有由线状结构体形成的网状结构,作为其例子可以列举出电阻膜式触控面板、静电电容式触控面板等。本发明的导电层合体的导电层含有如图2所示符号6、7、8、9那样的线状结构体,具有网状结构,所述网状结构具有符号11、12、13的接点。搭载本发明的导电层合体而成的触控面板是如下进行层合的,例如如图4所示,通过粘接剂、粘合剂等的接合层19接合导电层合体16而进行层合的,此外,设置触控面板的画面侧的基材20、层合在触控面板的画面侧的基材上的硬涂层21。这样的触控面板例如可以安装导线和驱动单元等,组装在液晶显示器的前面进行使用。
实施例
以下根据实施例具体地说明本发明。但是,本发明未被限定于下列实施例。
[评价方法]
首先,说明各实施例和比较例中的评价方法。
(1)导电成分的结构(形状)、导电成分的网状结构的状态
使用绝缘电阻计(三和电气计器(株)制,DG6),将探针接触样品的各个面,根据有无通电确定样品的导电面。
接着,使用扫描透射电子显微镜((株)Hitachi High-Technologies制日立扫描透射电子显微镜HD-2700)或电场辐射型扫描电子显微镜(日本电子(株)制JSM-6700-F),在3.0kV的加速电压下,适当调节观察倍数和图像的对比度,在各种倍数下观察样品的导电区域(A)和非导电区域(B)的各个表面。
在难以通过上述方法进行观察的情况下,接着,使用彩色3D激光显微镜((株)Keyence制VK-9700/9710)、观察装置((株)Keyence制VK-H1V1)、形状分析装置((株)Keyence制VK-H1A1),通过附带的标准物镜10X((株)NIKON制CF IC EPI Plan10X)、20X((株)NIKON制CF IC EPI Plan20X)、50X((株)NIKON制CF IC EPI PlanApo50X)、150X((株)NIKON制CF IC EPI Plan Apo150X)在各种倍数下对导电侧的相同位置进行表面观察,根据其图像数据进行图像分析。
(2)导电成分的鉴别
从样品上剥离导电层,使其溶解于将其溶解的溶剂中。根据需要,应用以硅胶柱色谱法、凝胶渗透色谱法、高效液相色谱法等为代表的通常的色谱法等,分别分离纯化为单一物质,提供至以下定性分析。
然后,将导电成分进行适宜浓缩和稀释,调整样品。接着,使用以下评价方法确定样品中含有的成分。
对于分析技术,组合以下分析技术进行,优先应用可以通过更少的组合进行测定的技术。
核磁共振光谱法(1H-NMR、13C-NMR、29Si-NMR、19F-NMR)、二维核磁共振光谱法(2D-NMR)、红外分光光度法(IR)、拉曼光谱法、各种质谱法(气相色谱法-质谱法(GC-MS)、热分解气相色谱法-质谱法(热分解GC-MS)、基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)、飞行时间型质谱法(TOF-MS)、飞行时间型基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-TOF-MS)、动态次级离子质谱法(Dynamic-SIMS)、飞行时间型次级离子质谱法(TOF-SIMS)、其它静态次级离子质谱法(Static-SIMS)等)、X射线衍射法(XRD)、中性子衍射法(ND)、低速电子束衍射法(LEED)、高速反射电子束衍射法(RHEED)、原子吸收光谱法(AAS)、紫外光电子光谱法(UPS)、俄歇电子能谱法(AES)、X射线光电子光谱法(XPS)、荧光X射线元素分析法(XRF)、电感耦合等离子体放射光谱法(ICP-AES)、电子探针微量分析法(EPMA)、带电粒子诱发X射线光谱法(PIXE)、低能离子散射光谱法(RBS或LEIS)、中能离子散射光谱法(MEIS)、高能离子散射光谱法(ISS或HEIS)、凝胶渗透色谱法(GPC)、透射电子显微镜-能量色散X射线光谱分析(TEM-EDX)、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱分析(SEM-EDX)、气相色谱法(GC)、其它元素分析。
(3)平均值A和标准差σ
对于样品的导电层侧,使用彩色3D激光显微镜((株)Keyence制VK-9700/9710)、观察装置((株)Keyence制VK-H1V1)、形状解析装置((株)Keyence制VK-H1A1),通过附带的标准物镜150X((株)NIKON制CF IC EPI Plan Apo150X)在3000倍的倍数下对导电侧进行表面观察,将70.656μm×94.208μm的范围输入为768像素×1024像素的图像,进行图像分析。对于图像分析,每个水平准备5个样品,对于1个样品观察10个视野,即对每个水平总计50个视野进行观察,通过以下方法对各50个视野进行图像分析,得到50个视野的数据后算出平均值。(需说明的是,在本实施例中,虽然在上述倍数和分辨率下实施评价,但在由于线状结构体的种类其长轴的长度、短轴的长度(平均直径r)不同而难以通过上述倍数进行观察的情况下,只要变更为附带的标准物镜10X((株)NIKON制CF IC EPIPlan10X)、20X((株)NIKON制CF IC EPI Plan20X)、50X((株)NIKON制CF IC EPI Plan Apo50X)中的任一种而变为低倍数,或变更为物镜200X((株)NIKON制CF IC EPI Plan Apo200X)而变为高倍数,在相同的分辨率下输入图像数据,同样地进行图像分析即可。另外,对于分辨率,将1个像素的大小计为评价对象的纵0.1μm×横0.1μm的区域是适合的,但并不限定于此。)
对于图像处理具体而言在以下环境和步骤下进行。
OS:“Windows”(注册商标)XP
CPU:“Celeron”(注册商标)3.4GHz
Memory:512MB
使用软件:图像处理程序库(library)HALCON(Ver.9.0MVtec公司制)
通过如下步骤实施图像处理:首先,进行图像数据的读取,接着,在进行轮廓增强(在微分滤波器(emphasize)、边缘增强滤波器(shock_filter)的顺序下进行处理)后,进行2值化。需说明的是,轮廓增强中使用的微分滤波器“emphasize”和边缘增强滤波器“shock_filter”为上述图像处理程序库HALCON中含有的图像处理滤波器。对于2值化,取得全部图像的亮度的平均值,对平均值增加10的补偿(offset),将显示比此大的值的部分作为存在线状结构体的部分,进而将存在线状结构体的区域的灰度值置换为255,将其它区域(开口部)的灰度值置换为0,进行膨胀·收缩、细线化,将具有0的灰度值的连续的像素彼此连接,作为开口部进行提取。
接着,分别求得通过图像处理提取的1个视野内的各开口部的开口面积X,对于在1个视野内的各开口部内满足式(1)的开口部,通过式(2)算出开口面积的标准差σ。
X<Xmax×0.9 ···式(1)
此处,Xmax为1个视野内的图像数据中的开口面积的最大值。
σ={(Σ(X-A)2)/N}0.5(此处,对于Σ,i=1~N)
···式(2)
此处,A为1个视野内的满足式(1)的开口部的各开口面积X的平均值,N为1个视野内的满足式(1)的开口部的总数。
(4)表面电阻值R0
对于导电层合体的导电层侧的表面电阻值,使用非接触式电阻率仪(NAPSON株式会社制NC-10)以涡电流方式测定100mm×50mm的样品的中央部分。对于5个样品,算出平均值,将其作为表面电阻值R0[Ω/□]。在超过检测限而无法得到表面电阻值的情况下,接着通过以下方法进行测定。
使用高电阻率仪(三菱化学(株)制Hiresta-UP MCP-HT450),连接环形探针(三菱化学(株)制URS探针MCP-HTP14)以双环方式测定100mm×100mm的样品的中央部分。对于5个样品,算出平均值,将其作为表面电阻值R0[Ω/□]。需说明的是,在本发明中,将作为表面电阻值的可以在实际应用上使用的范围设为1×108[Ω/□]以下,将该范围以下计为合格。
(5)全光线透光率
使用浊度计(浊度计)NDH2000(日本电色工业(株)制),依据JISK7361-1:1997,使光从导电层侧入射而测定导电层合体厚度方向的全光线透光率。对5个样品进行测定,算出5个样品的平均值,将其作为各水平的全光线透光率。对于本测定,选择可以确保1位有效数字的倍数,对于计算,将第2位四舍五入而求出值。需说明的是,在本发明中,将作为全光线透光率的可以在实际应用上使用的范围即76.5%以上计为合格。
(6)耐久性
将通过(4)求得的表面电阻值R0作为初期表面电阻值。接着,5个样品均通过恒温器Perfect Oven(ESPEC株式会社制PH-400)在温度为60℃、湿度为90%RH的高温高湿条件下实施24小时加速试验。在加速试验后,对于5个样品,与加速试验前同样地测定表面电阻值。算出5个样品的平均值,将其作为加热后表面电阻值R。作为加热前后的表面电阻值变化,求得上述初期表面电阻值R0与加热后表面电阻值R之比R/R0。需说明的是,R/R0为1.0以上,并且,越接近1.0,意味着耐久性越高,维持导电性,耐久性最高的样品无加热前后的表面电阻值变化,即R/R0为1.0,反之,R/R0越大,意味着对热的耐久性越低。需说明的是,在本发明中,将作为R/R0的可以在实际应用上使用的范围设为2.0以下,将该范围以下计为合格。
[材料]
<基材>
以下说明各实施例和比较例中使用的基材。
(1)基材A
·聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(Toray株式会社制“Lumirror”(注册商标)T60)
·厚度为125μm
·无亲水层
(2)基材B
·在基材A的两面层合有下列聚酯系树脂亲水层的亲水性基材。
·厚度为125μm
·聚酯系树脂亲水层
将下列<聚酯树脂(a1)>与下列<聚酯树脂(a2)>以1:1的质量比混合而得到<聚酯树脂(A)>。接着,得到含有100质量份的上述<聚酯树脂(A)>、50质量份的下列<三聚氰胺系交联剂(B)>的亲水层用组合物。将该亲水层用组合物以0.1μm的厚度(每一面。以下只要无特殊说明均相同。)层合在基材A上,作为基材B。
<聚酯树脂(a1)>
·下列(i)/(ii)/(iii)/(iv)的成分比例=12/76/12/100[mol%]
(i)间苯二甲酸-5-磺酸钠(具有亲水基团的化合物)
(ii)2,6-萘二甲酸(具有亲水基团的化合物)
(iii)苯偏三酸(具有亲水基团的化合物)
(iv)乙二醇
<聚酯树脂(a2)>
·下列(i)/(ii)/(iii)的成分比例=76/24/100[mol%]
(i)对苯二甲酸(具有亲水基团的化合物)
(ii)苯偏三酸(具有亲水基团的化合物)
(iii)乙二醇
<三聚氰胺系交联剂(B)>
·羟甲基化三聚氰胺树脂
(3)基材C
·在基材A的两面层合有下列丙烯酸系树脂亲水层的亲水性基材。
·厚度为125μm
·丙烯酸系树脂亲水层
得到含有100质量份的下列<丙烯酸树脂(A)>、50质量份的下列<三聚氰胺系交联剂(B)>的亲水层用组合物。将该亲水层用组合物以0.1μm的厚度层合在基材A上,作为基材C。
<丙烯酸树脂(A)>
·下列(i)/(ii)/(iii)/(iv)/(v)的成分比例=55/38/3/2/2[mol%]
(i)甲基丙烯酸甲酯
(ii)丙烯酸乙酯
(iii)N-羟甲基丙烯酰胺
(iv)甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(具有亲水基团的化合物)
(v)丙烯酸(具有亲水基团的化合物)
<三聚氰胺系交联剂(B)>
·羟甲基化三聚氰胺树脂
<导电材料>
以下说明各实施例和比较例中的各种导电材料。
(1)导电材料A“银纳米线”
银纳米线导电材料(短轴:50~100nm,长轴:20~40μm)。
(2)导电材料B“铜纳米线”
通过日本特开2002-266007号公报的制备例1、实施例2中记载的方法得到的铜纳米线导电材料(短轴:10~20nm,长轴:1~100μm)。
(3)导电材料C“银纳米线·铜纳米线混合导电材料”
将上述导电材料A“银纳米线”与上述导电材料B“铜纳米线”混合使质量比为6:4而得的银纳米线·铜纳米线混合导电材料。
(4)导电材料D“针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物导电材料”
针状形状的二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物(大冢化学(株)制“DENTALL”(注册商标)TM100,短轴:700~900nm,长轴:15~25μm)导电材料。
<基质、添加剂>
以下说明用于各实施例和比较例的基质、添加剂中的材料。
(1)基质材料A
含有以丙烯酰基的形式具有2个以上有助于聚合反应的碳-碳双键基团的化合物的丙烯酸系组合物(综研化学(株)制“Fullcure”(注册商标)HC-6,固体成分浓度为51质量%)。
(2)添加剂A
分子内具有结构式(1)的结构的化合物(美国DuPont公司制的Zonyl FSA)。
(实施例1)
作为含有导电材料A的水分散液,使用银纳米线分散液(美国Cambrios公司制“ClearOhm”(注册商标)Ink-A AQ)。将该银纳米线分散液稀释,使银纳米线的浓度为0.042质量%,制备银纳米线分散涂布液。
接着,使用松尾产业(株)制的8号刮棒涂布机,将该银纳米线分散涂布液(导电组合物)涂布在基材A的一面,从相对于涂布方向为30°的方向向经涂布的面吹60秒钟的120℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。
(实施例2)
制备实施例1的银纳米线的浓度为0.042质量%的银纳米线分散涂布液。在该银纳米线分散涂布液中混合添加剂A,使添加剂A的成分量相对于100质量份银纳米线为65质量份,得到银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的8号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材A的一面,从相对于涂布方向为30°的方向向经涂布的面吹60秒钟的120℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体在导电层内含有分子内具有结构式(1)的结构的化合物,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与不含化合物的实施例1相比表面电阻值降低。
(实施例3)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的9号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为30°的方向向经涂布的面吹60秒钟的120℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。通过该导电层合体在亲水性基材上形成导电层,开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与使用无亲水层的基材A的实施例2相比表面电阻值降低。
(实施例4)
从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,除此之外,与实施例3同样地形成导电层,得到导电层合体。由于该导电层合体将加热干燥时的条件变更为优选的条件,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例3相比表面电阻值降低。
(实施例5)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的10号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材C的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例4相比表面电阻值降低。
(实施例6)
使用基材B,除此之外,与实施例5同样地形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更亲水性基材的种类,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与使用亲水层不同的基材C的实施例5相比表面电阻值降低。
(实施例7)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的12号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材C的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例5相比表面电阻值降低。
(实施例8)
使用基材B,除此之外,与实施例7同样地形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更亲水性基材的种类,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与使用亲水层不同的基材C的实施例7相比表面电阻值降低。
(实施例9)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的14号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例8相比表面电阻值降低。
(实施例10)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的16号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例9相比表面电阻值降低。
(实施例11)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的20号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹90秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,与此同时还进一步变更干燥时间,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例10相比表面电阻值降低。
(实施例12)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的24号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹120秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,与此同时还进一步变更干燥时间,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例11相比表面电阻值降低。
(实施例13)
准备实施例2的银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的28号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹120秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体变更刮棒涂布机的型号而变更银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)的涂布量,所以开口面积的平均值A与其标准差σ减小,与变更前的实施例12相比表面电阻值降低。
(实施例14)
使用导电材料D,作为粘合剂成分混合丙烯酸系树脂(综研化学(株)制“Phoret”(注册商标)GS-1000,固体成分浓度为30质量%),使导电材料相对于全部固体成分为60质量%(固体成分混合比:粘合剂成分/导电材料=40质量%/60质量%),接着,在该混合液中加入乙酸乙酯使涂料固体成分浓度为50质量%而进行浓度调整,得到针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物分散液。
接着,使用安装有材质为sus的垫片(shim)(垫片厚度为100μm)的缝模涂布机,将该针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物分散液涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为30°的方向向经涂布的面吹300秒钟的120℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体由实施例1~13变更导电材料,所以使得可以调整表面电阻值和光学特性。
(实施例15)
从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹300秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,除此之外,与实施例14同样地形成导电层,将其作为导电层合体。即使该导电层合体使用与实施例1~13不同的导电材料,由于将加热干燥时的条件变更为优选的条件,所以仍可以得到开口面积的平均值A与其标准差σ减小的效果,与变更前的实施例14相比表面电阻值降低。
(实施例16)
使用导电材料B,除此之外,与实施例1同样地得到铜纳米线分散液。接着,将与实施例1相同的银纳米线分散涂布液和铜纳米线分散涂布液混合,使质量比为银纳米线分散涂布液:铜纳米线分散涂布液=6:4,得到银纳米线/铜纳米线混合导电材料分散涂布液。
接着,使用松尾产业(株)制的9号刮棒涂布机,将该银纳米线/铜纳米线混合导电材料分散涂布液(混合导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为30°的方向向经涂布的面吹60秒钟的120℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。由于该导电层合体在实施例1~13的导电材料中混合不同的导电材料,所以使得可以调整表面电阻值和光学特性。
(实施例17)
将与实施例2相同的银纳米线/添加剂混合分散液和与实施例16相同的铜纳米线分散液混合,使质量比为银纳米线/添加剂混合分散液:铜纳米线分散涂布液=6:4,得到银纳米线/铜纳米线/添加剂混合导电材料分散涂布液。
接着,使用松尾产业(株)制的9号刮棒涂布机,将该银纳米线/铜纳米线/添加剂混合导电材料分散涂布液(混合导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。即使该导电层合体使用与实施例16相同的混合导电材料,由于在导电层内含有分子内具有结构式(1)的结构的化合物,进而将加热干燥时的条件变更为优选的条件,所以仍可以得到开口面积的平均值A与其标准差σ减小的效果,与变更前的实施例16相比表面电阻值降低。
(实施例18)
将50.0g的基质材料A、2268g的乙酸乙酯混合、搅拌,制备基质组合物。
接着,使用安装有材质为sus的垫片(垫片厚度为50μm)的缝模涂布机,将该基质组合物涂布在实施例8的导电层侧,于120℃干燥2分钟后,照射80mJ/cm2的紫外线进行固化,形成含有基质厚度为120nm的基质的导电层,将其作为导电层合体。由于在导电层中含有基质,所以与实施例8相比耐久性提高。
(实施例19)
在实施例13的导电层侧,与实施例18同样地形成含有基质厚度为120nm的基质的导电层,将其作为导电层合体。由于在导电层中含有基质,所以与实施例13相比耐久性提高。
(比较例1)
在基材B上未设置导电层而仅为基材。
(比较例2)
作为含有导电材料A的水分散液,准备银纳米线分散液(美国Cambrios公司制CleraOhm Ink-A AQ)。制备银纳米线分散涂布液,使在该银纳米线分散液中银纳米线的浓度为0.0084质量%(相对于实施例1,银纳米线的量为1/5)。
接着,使用松尾产业(株)制的9号刮棒涂布机,将该银纳米线分散涂布液(导电组合物)涂布在基材B的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹60秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层。由于在本条件下得到的导电材料的涂布层中银纳米线不具有网状结构,所以本比较例的层合体未显示导电性,因此未实施开口面积的平均值A和标准差σ的评价。
(比较例3)
作为含有导电材料A的水分散液,准备银纳米线分散液(美国Cambrios公司制CleraOhm Ink-A AQ)。制备银纳米线分散涂布液,使在该银纳米线分散液中银纳米线的浓度为0.0042质量%(相对于实施例1,银纳米线的量为1/10)。
接着,使用松尾产业(株)制的80号刮棒涂布机,将该银纳米线分散涂布液(导电组合物)涂布在基材A的一面,从相对于涂布方向为30°的方向向经涂布的面吹600秒钟的180℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。
虽然在本条件下得到的导电材料的涂布层中银纳米线具有网状结构,但对于本比较例的导电层合体,网状结构的开口部的开口面积的平均值A和标准差σ均为大的值,使得与使用银纳米线的实施例的导电层合体相比表面电阻值高、导电性低。
(比较例4)
作为含有导电材料A的水分散液,准备银纳米线分散液(美国Cambrios公司制CleraOhm Ink-A AQ)。制备银纳米线分散涂布液,使在该银纳米线分散液中银纳米线的浓度为0.0084质量%(相对于实施例1,银纳米线的量为1/5)。
接着,使用松尾产业(株)制的50号刮棒涂布机,将该银纳米线分散涂布液(导电组合物)涂布在基材A的一面,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹600秒钟的180℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。
虽然在本条件下得到的导电材料的涂布层中银纳米线具有网状结构,但对于本比较例的导电层合体,网状结构的开口部的开口面积的标准差σ为大的值,使得与使用银纳米线的实施例的导电层合体相比表面电阻值高、导电性低。
(比较例5)
使用松尾产业(株)制的40号刮棒涂布机在基材A的一面进行涂布,从相对于涂布方向为90°的方向向经涂布的面吹600秒钟的80℃的热风而进行加热干燥,除此之外,与比较例4同样地形成导电层,将其作为导电层合体。
虽然在本条件下得到的导电材料的涂布层中银纳米线具有网状结构,但对于本比较例的导电层合体,网状结构的开口部的开口面积的平均值A为大的值,使得与使用银纳米线的实施例的导电层合体相比表面电阻值高、导电性低。
(比较例6)
准备比较例4的银纳米线浓度为0.0084质量%(相对于实施例1,银纳米线的量为1/5)的银纳米线分散涂布液。在该银纳米线分散涂布液中混合添加剂A,使添加剂A的成分量相对于100质量份银纳米线为86质量份,得到银纳米线/添加剂混合分散液。
接着,使用松尾产业(株)制的50号刮棒涂布机,将该银纳米线/添加剂混合分散液(导电组合物)涂布在基材A的一面,从相对于涂布方向为150°的方向向经涂布的面吹600秒钟的150℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。
虽然在本条件下得到的导电材料的涂布层中银纳米线具有网状结构,但对于本比较例的导电层合体,网状结构的开口部的开口面积的标准差σ为大的值,使得与使用银纳米线的实施例的导电层合体相比表面电阻值高、导电性低。
(比较例7)
未使用实施例14中的作为粘合剂成分的丙烯酸系树脂而加水进行浓度调整,使导电材料D的浓度为与实施例14相同的浓度,得到针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物分散液。
接着,使用安装有材质为sus的垫片(垫片厚度为100μm)的缝模涂布机,将该针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物分散液涂布在基材A的一面,从相对于涂布方向为0°的方向向经涂布的面吹300秒钟的150℃的热风而进行加热干燥,由此,形成导电层,将其作为导电层合体。
虽然在本条件下得到的导电材料的涂布层中针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物具有网状结构,但对于本比较例的导电层合体,网状结构的开口部的开口面积的平均值A和标准差σ均为大的值,使得与使用针状二氧化硅系·ATO(锑掺杂氧化锡)复合化合物的实施例的导电层合体相比表面电阻值高、导电性低。
[表2]
【表2】
在所有实施例中均形成显示良好的导电性的导电层合体。在如实施例2那样在导电层中与线状结构体一同进一步含有分子内具有结构式(1)的结构的化合物的情况、如实施例3那样应用进一步具有亲水层的基材的情况、如实施例4那样干燥工序进一步应用优选的条件的情况下,与实施例1相比导电性变得更好。通过如实施例5与6和实施例7与8那样变更亲水性基材的种类,或如实施例9~13那样变更导电层的形成方法,不仅可以进一步降低表面电阻值而进一步改善导电性,而且使得也可以调整光学特性(全光线透光率)。
对于导电层的成分不是银纳米线的实施例14、15,使用混合有银纳米线和银纳米线以外的线状结构体的导电层的实施例16、17来说,与仅含银纳米线的导电层的实施例1~13相比,结果为表面电阻值和光学特性差。
此外,即使是由相同的导电材料(线状结构体)形成的情况,在如实施例18、19那样在导电层中进一步含有高分子基质的情况下,与如实施例8、13那样不含高分子基质的导电层的情况相比,耐久性提高。
在未设置导电层的情况(比较例1),虽然含有由线状结构体形成的导电成分、但不具有网状结构的情况(比较例2)下,未显示导电性。对于导电层的网状结构,在如比较例4、6那样开口面积的标准差σ为大的值的情况,比较例5的开口面积的平均值A为大的值的情况下,即使使用作为导电性良好的导电材料(线状结构体)的银纳米线,仍形成导电性低的导电层合体。特别是如比较例3、比较例7那样在开口面积的平均值A和标准差σ均为大的值的情况下,所有的导电材料(线状结构体)导电性均极低。
工业适用性
本发明的导电层合体因导电性良好而可以适用于触控面板用途。此外,本发明的导电层合体也可以适用于在液晶显示器、有机电致发光(有机EL)、电子纸等显示器相关、太阳能电池模块等中使用的电极部件。
符号说明
1:基材
2:亲水性基材
3:亲水层
4:导电层
5:从与层合面垂直的方向观察的导电面
6:单一的纤维状导电体(线状结构体的一例)
7:纤维状导电体的集合体(线状结构体的一例)
8:纳米线(线状结构体的一例)
9:如晶须那样的针状导电体(线状结构体的一例)
10:基质
11:由纤维状导电体的重叠形成的接点
12:由纳米线的重叠形成的接点
13:由如晶须那样的针状导电体的重叠形成的接点
14:具有网状结构的线状结构体
15:由线状结构体的网状结构形成的开口部
16:组装到触控面板中的导电层合体
17:组装到触控面板中的导电层合体的亲水性基材
18:组装到触控面板中的导电层合体的导电层
19:由粘接剂、粘合剂形成的用以层合导电层合体的接合层
20:触控面板的画面侧的基材
21:在触控面板的画面侧的基材上层合的硬涂层
22:导电层表面
23:单一的线状结构体
24:作为集合体存在的单一的线状结构体
25:由线状结构体形成的集合体
26:单一的线状结构体的直径r
27:由线状结构体形成的集合体的线状结构体的直径r
Claims (9)
1.一种导电层合体,其特征在于,在基材的至少一面有具有网状结构的导电层,所述网状结构由线状结构体形成,对于在通过所述网状结构形成的开口部中的开口面积满足式(1)的开口部,开口面积的平均值A为20μm2以下,并且,以式(2)所定义的开口面积的标准差σ为26μm2以下:
X<Xmax×0.9···式(1)
式中,X表示各开口面积,Xmax表示各开口面积的最大值;
σ={(Σ(X-A)2)/N}0.5(此处,对于Σ,i=1~N)
···式(2)
式中,X表示满足式(1)的开口部的各开口面积,A表示满足式(1)的开口部的开口面积X的平均值,N表示满足式(1)的开口部的总数。
2.如权利要求1所述的导电层合体,其中,所述线状结构体为银纳米线。
3.如权利要求1或2所述的导电层合体,在所述导电层中进一步含有分子内具有下列结构式(1)的结构的化合物:
式中,Ra(a=1~4)表示H或F;n1、n2分别独立地表示1~10的整数。
4.如权利要求1~3中任一项所述的导电层合体,在所述导电层中进一步含有高分子基质。
5.如权利要求1~4中任一项所述的导电层合体,其中,所述基材为至少在一面的最外层层合有亲水层的亲水性基材,所述亲水层含有具有亲水基团的化合物。
6.一种导电层合体的制备方法,为权利要求1~5中任一项所述的导电层合体的制备方法,其中,在将线状结构体的含水分散液涂布于基材上后进行干燥而形成导电层的工序中,干燥工序为如下工序:从相对于涂布方向为45~135°的方向,向经涂布的面吹温度为25~120℃的气流。
7.一种显示体,包括权利要求1~5中任一项所述的导电层合体。
8.一种触控面板,组装有权利要求7所述的显示体。
9.一种电子纸,组装有权利要求7所述的显示体。
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