JP2008296380A - 導電性フィルムおよび当該フィルムを用いたタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性塗膜として、カチオン性のポリチオフェンおよびポリアニオンを含む導電性高分子とともに、少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルを構成成分として含む塗膜を形成し、当該塗膜における導電性高分子に対する当該水溶性ポリエステルの含有量を特定の範囲とする。
【選択図】なし
Description
本発明の導電性フィルムは、基材フィルムの少なくも片面に透明導電層が設けられ、この透明導電層は少なくとも1層の透明導電性塗膜を含み、この透明導電性塗膜は、特定の(A)カチオン性のポリチオフェンおよび(B)ポリアニオンを含む導電性高分子と、(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルとを、必須構成成分として含有するとともに、透明導電性塗膜における導電性高分子に対する水溶性ポリエステルの含有量を特定の範囲とする導電性フィルムである。
以下に、本発明の導電性フィルムの構成成分、および物性等について説明する。
本発明の導電性フィルムは、基材の少なくとも片面に透明導電層が設けられたものである。また、本発明における透明導電層は、少なくとも1層の後述する透明導電性塗膜を必須構成層として含む。
なお、本発明の導電性フィルムにおける透明導電層は、後述する透明導電性塗膜が含まれていればよく、後述する透明導電性塗膜の1層のみで形成されていても、あるいは、後述する導電性塗膜を含む複数の層で形成されていてもよい。また、本発明の透明導電層が複数の層で形成される場合にあっては、後述する透明導電性塗膜同士が複数積層されるものであっても、あるいは、透明導電性塗膜以外の塗膜および/またはITO等のドライプロセスにより得られる導電膜と、後述する透明導電性塗膜とが積層されるものであってもよい。本発明においては、得られる導電性フィルムの経済性および柔軟性の観点から、後述する透明導電性塗膜単独あるいは、透明導電性塗膜とそれ以外の導電性を有する塗膜とが積層された構成の透明導電層とすることが好ましい。
上述したとおり、本発明の導電性フィルムにおける透明導電層は、少なくとも1層の透明導電性塗膜を含み、この透明導電性塗膜は、特定構造を有する(A)カチオン性のポリチオフェンおよび(B)ポリアニオンを含む導電性高分子と、(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルとを必須構成成分として含有し、透明導電層における(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルの含有量を、導電性高分子に対して特定範囲となるよう形成されるものである。以下、透明導電性塗膜につき説明する。
本発明の透明導電性塗膜の必須構成成分となる導電性高分子は、(A)カチオン性のポリチオフェンおよび(B)ポリアニオンを必須成分として含むものである。本発明に用いられる導電性高分子の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、(B)ポリアニオンの水溶液中にて、(A)カチオン性のポリチオフェンのモノマーとなる物質を酸化重合することにより得ることができる。
透明導電性塗膜の必須構成成分となる導電性高分子を構成する(A)カチオン性のポリチオフェンは、下記一般式(I)で表される3,4−ジ置換チオフェンを繰り返し単位の主成分として含む。
透明導電性塗膜の必須構成成分となる導電性高分子を構成する(B)ポリアニオンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸等の高分子状カルボン酸類;ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸等の高分子状スルホン酸類等が挙げられる。
なお、(B)ポリアニオンの数平均分子量は、1,000以上2,000,000以下の範囲が好ましく、2,000以上500,000以下の範囲がより好ましい。
透明導電性塗膜の必須構成成分となる(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルとしては、特に限定されるものではない。水酸基またはカルボキシル基は、末端または側鎖の両方にあっても、また、片方のどちらにあっても良く、その数も限定されない。なお、本発明における「水溶性」とは、水が50%以上(体積%)含まれるメタノール中に可溶である物質を指すものとする。
本発明の透導電性フィルムにおける透明導電性塗膜は、上記の(A)カチオン性のポリチオフェンおよび(B)ポリアニオンを含む導電性高分子、(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステル以外に、導電性能を向上させる等の塗膜の性能を向上させることを目的として、任意に他の成分を含んでいてもよい。以下に、任意成分について説明する。
本発明の透明導電性塗膜は、高い耐湿熱性を得る観点から、(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルを任意の構成成分として含有することが好ましい。(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルは、エポキシ基を含有することで自己架橋が可能となるとともに、必須成分である(C)水溶性ポリエステルの水酸基またはカルボキシル基と反応し、架橋剤としての機能を発現する。さらには、(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルは、酸性下の塗液中でも安定しており、ポットライフを長く保つことができる。
本発明の透明導電性塗膜は、導電性能を向上させる観点から、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール等を、任意成分として含有していてもよい。また、分子内にアミド結合を有する、室温で液体の水溶性化合物が含まれていてもよい。
また、本発明の透明導電性塗膜は、得られる塗膜の強度を向上させる目的で、アルコキシシラン化合物を任意成分として含有していてもよい。なお、アルコキシシラン化合物は、加水分解され、その後、縮合反応により形成された反応生成物の形態で、塗膜中に存在する。
また、このようなアルコキシシラン化合物の加水分解および縮合を効率よく進行させる目的で、アルコキシシラン化合物には触媒を併用することが好ましい。用いられる触媒としては、酸性触媒または塩基性触媒のいずれであってもよい。
本発明の透明導電性塗膜は、得られる塗膜の強度、および、塗膜からの導電性高分子の脱落を防止する観点から、上記の(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステル以外にも、有機高分子バインダーを任意の構成成分として含有することが好ましい。なお、有機高分子バインダーは、(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルと併用であっても、有機高分子バインダーのみの使用であってもよい。
有機高分子バインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリアクリル、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール等を挙げることができる。
また、本発明の効果が損なわれない範囲内で、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、有機の易滑剤、顔料、染料、有機または無機の微粒子、充填剤、透明導電剤、核剤等を配合してもよい。
本発明の導電性フィルムにおける透明導電性塗膜は、透明導電性塗膜を形成するためのコーティング組成物(塗剤)を、透明導電性塗膜を形成したい層の上に塗布することにより形成される。ここで、透明導電性塗膜を形成するためのコーティング組成物としては、必須成分である上記の(A)カチオン性のポリチオフェンおよび(B)ポリアニオンを含む導電性高分子、(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステル、および、必要に応じて、上記の塗膜性能を向上させるための(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステル等の任意成分、あるいは、コーティング組成物(塗剤)としての性能を向上させるための任意成分を、水に分散させた水分散液を用いる。
以下に、透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)の性能を向上させるための任意成分について説明する。
透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)には、必要に応じて、上記の有機高分子バインダーを溶解させることを目的として、もしくは、基材フィルムへの濡れ性を向上させることを目的として、あるいは、透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)の固形分濃度を調整すること等を目的として、分散媒である水と相溶性のある適当な溶媒を、乾燥工程が許容する範囲で添加することができる。このような溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−プロパノール、イソブタノール、エチレングリコール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、および、ジオキサン、ならびにこれらの混合溶媒等を挙げることができる。
さらに、透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)の任意成分としては、基材フィルムに対する濡れ性を向上させることを目的として、少量の界面活性剤を添加してもよい。好ましい界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル等の非イオン性界面活性剤、フルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルベンゼンスルホン酸塩、パーフルオロアルキル4級アンモニウム塩、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール等のフッ素系界面活性剤が挙げられる。
本発明の導電性フィルムにおける透明導電性塗膜は、透明導電性塗膜を形成するためのコーティング組成物(塗剤)を、透明導電性塗膜を形成したい層の上に塗布することにより形成される。透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)の塗布方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を採用できる。例えば、リップダイレクト法、コンマコーター法、スリットリバース法、ダイコーター法、グラビアロールコーター法、ロールコーター法、ブレードコーター法、スプレーコーター法、エアーナイフコート法、ディップコート法、バーコーター法等を、好ましい方法として挙げることができる。
透明導電性塗膜を得るための加熱乾燥条件は、特に限定されるものではないが、80℃以上160℃以下の温度範囲で10秒以上300秒以下の間乾燥することが好ましく、100℃以上150℃以下の温度範囲で20秒以上120秒以下の間が乾燥させることが特に好ましい。
本発明の導電性フィルムにおける透明導電性塗膜の膜厚は、20nm以上300nm以下、好ましくは30nm以上200nm以下の範囲とすることが好ましい。透明導電性塗膜の膜厚が300nmを越える場合には、塗膜の透明性が低下することから得られる導電性フィルムの透明性が劣り、一方で、膜厚が20nmより小さい場合には、表面抵抗値が高くなりすぎてしまう。
また、透明導電性塗膜は、透明導電層のうちの基材フィルムに対する最外層であることが好ましい。透明導電性塗膜が透明導電層のうちの基材フィルムに対する最外層にあれば、十分な導電性を発現することができる。
本発明の導電性フィルムに用いられる基材フィルムは、特に制限されるものではないが、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ならびにこれらのブレンドおよび共重合体、ならびにフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ABS樹脂等からなる群から選ばれる材料にて製造されたプラスチックのシート、フィルム、あるいは不織布を挙げることができる。
なかでも、二軸配向したポリエステルフィルムは、寸法安定性、機械的性質、耐熱性、電気的性質等に優れている観点から好ましく用いることができ、とりわけ、高ヤング率である等の機械的特性に優れ、耐熱寸法安定性がよい等の熱的特性等に優れていることから、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレン−2,6−ナフタレートが特に好ましい。
また、基材フィルムは、透明導電性塗膜を形成するためのコーティング組成物(塗剤)を塗布する前に、密着性、塗工性等を向上させることを目的として、必要に応じて、フィルム表面に予備的処理を施すことも可能である。予備的処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ放電処理等の物理的表面処理、あるいは、製膜中または製膜後に有機樹脂系または無機樹脂系の塗料を塗布して、塗膜密着層を形成する化学的表面処理を挙げることができる。
[表面固有抵抗値]
本発明の導電性フィルムは、60℃かつ湿度90%で240時間処理した前後の表面固有抵抗値の変化率が160%以下である。表面固有抵抗値の変化率は、好ましくは155%以下であり、さらに好ましくは150%以下である。表面固有低効率の変化率が160%を超える場合には、抵抗膜式タッチパネル電極として使用した場合に、誤作動の問題が発生する。
なお、表面固有低効率の変化率を160%以下に制御する方法としては、バインダー樹脂の添加等を挙げることができる。
本発明の導電性フィルムは、その全光線透過率が80%以上であると同時に、透明導電性塗膜側の表面固有抵抗値が10Ω/□以上1×105Ω/□以下であることが好ましい。さらに好ましくは、その全光線透過率が80%以上であると同時に、透明導電性塗膜側の表面固有抵抗値が10Ω/□以上5×103Ω/□以下、特に好ましくは10Ω/□以上1×103Ω/□以下である。
全光線透過率および表面固有抵抗値を上記範囲内に制御する方法としては、例えば、膜厚を30nm以上250nm以下に調整することを挙げることができる。
本発明のタッチパネルは、導電層を有する一対のパネル板を、スペーサーを介して、導電層同士が対向するよう配置してなるものであり、ここで、少なくとも一方のパネル板に上記の導電性フィルムを用いるものである。なお、両パネル板の導電層には、対抗配置に先立ち、あらかじめ回路を形成しておく。
実施例および比較例においては、以下の項目について、以下の方法によって各測定を実施した。
三菱化学社製、商品名:Lorester MCP−T600を用いて、JIS K7194に準拠して測定を実施した。測定にあたっては、1サンプルにつき任意の箇所を5回測定し、それらの平均値を表面固有低効率とした。
温度60度、湿度90%の恒温恒湿オーブン中にサンプルを格納し、連続して240時間が経過したときにサンプルを取り出し、サンプル温度が室温に戻るのを待って、上記の表面固有抵抗値の測定を実施した。
JIS K7150にしたがい、スガ試験機製のヘイズメーター(商品名:HCM−2B)にて測定を実施した。
学振磨耗試験機(テスター産業社製、商品名:学振型摩擦堅牢度試験機)を用いて測定を実施した。具体的には、10mm2のガーゼに水を十分に含ませたものに700gの荷重をかけて、1往復/2秒の速度で10往復塗膜上を擦った時の塗膜の剥がれ状態を評価した。評価基準を以下に示す。
○:塗膜の剥がれがない
△:剥がれるが塗膜が残る
×:剥がれてしまい塗膜が残らない
導電性高分子としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)0.5質量%とポリスチレンスルホン酸(分子量Mn=150,000)0.8質量%とを含んでなる水分散体(バイエルAG製、商品名:BaytronP)97部と、ジエチレングリコール3部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.5部を混合し、1時間攪拌することにより、導電性高分子含有水分散体を得た。得られた水分散体に官能基として水酸基またはカルボキシル基を含有する水溶性ポリエステル(互応化学社製、商品名:プラスコートRZ570(固形分25質量%))1.8部を添加し、さらに15分間攪拌を行うことにより、透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)を得た。
実施例1で得られた透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)に、エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステル(高松油脂社製、商品名:ペスレジンA−615GE(固形分25質量%))を0.2部添加し、15分間攪拌を行った以外は、実施例1と同様の操作により透明導電性塗膜を得た。なお、導電性塗膜におけるエポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルの含有量は、導電性高分子100質量部に対して4質量部であった。得られた導電性フィルムにつき、上記各種の測定を実施した結果を表1に示す。
実施例1で得られた透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)に、エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステル(高松油脂社製、商品名:ペスレジンA−615GE(固形分25質量%)))を0.4部添加し、15分間攪拌を行った以外は、実施例1と同様の操作により透明導電性塗膜を得た。なお、導電性塗膜におけるエポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルの含有量は、導電性高分子100質量部に対して8質量部であった。得られた導電性フィルムにつき、上記各種の測定を実施した結果を表1に示す。
実施例1で得られた透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)に、エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステル(高松油脂社製、商品名:ペスレジンA−615GE(固形分25質量%)))を0.8部添加し、15分間攪拌を行った以外は、実施例1と同様の操作により透明導電性塗膜を得た。なお、導電性塗膜におけるエポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルの含有量は、導電性高分子100質量部に対して16質量部であった。得られた導電性フィルムにつき、上記各種の測定を実施した結果を表1に示す。
実施例1に記載の透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)のみを塗工し、実施例1と同様の操作により導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムにつき、上記各種の測定を実施した結果を表1に示す。
実施例1で得られた導電性高分子含有水分散体に、官能基として水酸基またはカルボキシル基を含有する水溶性ポリエステル(互応化学社製、商品名:プラスコートRZ570(固形分25質量%))0.9部を添加した以外は、実施例1と同様な操作により、透明導電性塗膜形成用コーティング組成物(塗剤)を得た。
Claims (6)
- 基材フィルムの少なくとも片面に透明導電層が設けられた導電性フィルムであって、
前記透明導電層は、少なくとも1層の透明導電性塗膜を含み、
前記透明導電性塗膜は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を主成分として含む(A)カチオン性のポリチオフェンおよび(B)ポリアニオンを含む導電性高分子と、
(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルとを構成成分として含み、
前記透明導電性塗膜における前記(C)少なくとも末端または側鎖に水酸基またはカルボキシル基を有する水溶性ポリエステルの含有量は、前記導電性高分子100質量部に対して25質量部以上55質量部以下である導電性フィルム。
- 前記透明導電性塗膜は、さらに(D)エポキシ基を有するアクリル変性ポリエステルを構成成分として含むものである請求項1に記載の導電性フィルム。
- 前記導電性フィルムは、60℃かつ湿度90%で240時間処理した前後の表面固有抵抗値の変化率が160%以下である請求項1または2に記載の導電性フィルム。
- 前記導電性フィルムは、全光線透過率が80%以上であり、かつ、前記透明導電層の表面固有抵抗値が10Ω/□以上1×105Ω/□以下である請求項1から3記載の導電性フィルム。
- 前記基材フィルムは、ポリエステルフィルムである請求項1から4いずれか記載の導電性フィルム。
- 導電層を有する一対のパネル板を、スペーサーを介して、導電層同士が対向するよう配置してなる抵抗膜式タッチパネルにおいて、
少なくとも一方のパネル板に、請求項1から5いずれか記載の導電性フィルムを用いたことを特徴とするタッチパネル。
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