JP2009199817A - 導電性フィルムおよびそれを用いたタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性フィルムにおける透明導電塗膜層として、カチオン性のポリチオフェンとポリアニオンとを含む導電性高分子、および特定量のエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物を構成成分として含む透明導電塗膜層を用いる。耐湿熱性に優れた導電性フィルムとすることができる。また、導電性高分子を用いつつも、ITOを積層した導電性フィルムと同等の優れた導電性を有し、かつ透明性にも優れる。
【選択図】図1
Description
また、近年においては、上記のような導電性高分子を用いた透明導電性フィルムについて、その耐水性を向上する検討がなされており、例えば特許文献4がある。
(i)下記式(I)で表される繰り返し単位を主成分として含有するカチオン性のポリチオフェンとポリアニオンとを含む導電性高分子(A)、および
(ii)該導電性高分子100質量部に対して0.5質量部以上9質量部以下のエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物(B)
を構成成分として含む透明導電塗膜層が積層された導電性フィルムである。
本発明の導電性フィルムは、後述する基材フィルムの少なくも片面に、後述する透明導電塗膜層が積層された導電性フィルムである。
本発明の導電性フィルムは、基材フィルムと透明導電塗膜層とを含む態様であれば、その他の層については特に限定されるものではない。その他の層を含む場合としては、例えば、密着性等を向上する目的で、基材フィルムと透明導電塗膜層との間にアンカーコート層等を有する場合、あるいは、表面を保護する目的で、基材フィルムの上にハードコート層等の保護膜を有する場合等が挙げられる。また、透明導電塗膜層が基材フィルムの片面に設けられている場合は、その残りの片面には、必要に応じて粘着層、アンカーコート層、ハードコート層等の層を設けることもできる。
<透明導電塗膜層>
本発明における透明導電塗膜層は、カチオン性のポリチオフェンとポリアニオンとを含む導電性高分子(A)、およびエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物(B)を必須構成成分として含有する。以下、透明導電塗膜層の各構成成分について説明する。
本発明における透明導電塗膜層の必須構成成分である導電性高分子(A)は、カチオン性のポリチオフェンとポリアニオンとを必須構成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、ポリアニオンの水溶液中において、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。
なお、ポリアニオンの数平均分子量Mnは、1×103以上2×106以下の範囲が好ましく、2×103以上5×105以下の範囲がより好ましい。
本発明においては、透明導電塗膜層がエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物(B)を必須構成成分として含み、かつ透明導電塗膜層におけるエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物(B)の含有量を特定の数値範囲とすることによって、耐湿熱性および塗膜強度に優れた導電性フィルムを得ることができる。
本発明における透明導電塗膜層は、上記のカチオン性のポリチオフェンとポリアニオンとを含む導電性高分子(A)と、エポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物(B)との他に、導電性を向上させる等、透明導電塗膜層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、任意成分について説明する。
本発明における透明導電塗膜層は、透明導電塗膜層を形成するためのコーティング組成物(以下、塗剤と呼称する場合がある。)を、透明導電塗膜層を形成したい層の上に塗布し、乾燥することにより形成される。ここで、塗剤としては、上記のカチオン性のポリチオフェンとポリアニオンとを含む導電性高分子(A)、エポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物(B)、透明導電塗膜層の性能を向上させるための任意成分、および後述する塗剤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。
かかる塗剤の性能を向上させるための任意成分としては、溶剤や界面活性剤を挙げることができる。以下、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。
本発明における透明導電塗膜層は、前述のとおり、透明導電塗膜層を形成したい層の上に上記塗剤を塗布し、乾燥することにより形成される。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。
本発明における透明導電塗膜層の膜厚は、20nm以上300nm以下が好ましい。膜厚を上記数値範囲とすることによって、導電性、透明性、耐湿熱性の向上効果を高くすることができる。透明導電塗膜層の膜厚が厚すぎる場合は、透明導電塗膜層の透明性が低下する傾向にあり、得られる導電性フィルムにおいては透明性の向上効果が低くなる。他方、薄すぎる場合は、表面抵抗値が高くなる傾向にあり、得られる導電性フィルムにおいては導電性の向上効果が低くなる。このような観点から、膜厚は、好ましくは30nm以上200nm以下である。
本発明における基材フィルムは、特に制限されるものではないが、例えばポリエステル、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体および共重合体、ならびにフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ABS樹脂等からなるシート、フィルム、あるいは不織布を挙げることができる。
(全光線透過率)
本発明の導電性フィルムは、その全光線透過率が80%以上であることが好ましい。全光線透過率が上記数値範囲にあると、透明性に優れたタッチパネルとすることができる。このような観点から、全光線透過率は、より好ましくは83%以上、さらに好ましくは85%以上、特に好ましくは87%以上である。
なお、全光線透過率を上記数値範囲とするには、透明導電塗膜層の膜厚を調整することによって達成される。また、エポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物化合物(B)の添加量を調整することによって達成される。
本発明の導電性フィルムは、その表面抵抗値が10Ω/□以上1×105Ω/□以下であることが好ましい。表面抵抗値を上記数値範囲とすることによって、導電性に優れ、例えばタッチパネルに用いた場合は優れた筆記性が得やすくなる。表面抵抗値が高すぎる場合は、導電性に劣る傾向にあり、タッチパネルにおいては、タッチしても筆記できない等、動作しにくくなる。他方、表面抵抗値を10Ω/□未満とするには、導電性高分子の使用量を増加させたり、透明導電塗膜層の膜厚を厚くしたりする必要が生じ、製造コストが高くなり経済的に不利となり、また、透明性の向上効果が低くなる傾向にある。
なお、表面抵抗値を上記数値範囲とするには、透明導電塗膜層の膜厚を調整することによって達成される。また、導電性高分子の添加量を調整することによって達成される。
本発明の導電性フィルムは、60℃かつ相対湿度90%で240時間処理した前後の表面抵抗値変化率が130%以下であることが好ましい。表面抵抗値変化率は、好ましくは125%以下であり、さらに好ましくは120%以下である。表面抵抗値変化率が高すぎる場合は、抵抗膜式タッチパネルの電極として使用し、該抵抗膜式タッチパネルを高温高湿の環境に曝した場合に、誤作動が発生しやすくなる傾向にある。
本発明の導電性フィルムは、60℃かつ相対湿度90%で240時間処理した前後の接触抵抗値変化率が160%以下であることが好ましい。接触抵抗値変化率は、好ましくは150%以下であり、さらに好ましくは140%以下である。接触抵抗値変化率が高すぎる場合は、抵抗膜式タッチパネル電極として使用し、該抵抗膜式タッチパネルを高温高湿の環境に曝した場合に、タッチパネルの反応が鈍くなり、スムースに作動せず、筆記性に劣る傾向にある。
本発明のタッチパネルは、導電層を有する一対の電極を、スペーサーを介して導電層同士が対向するように配置してなるものであり、ここで、少なくとも一方の電極に本発明の導電性フィルムを用いるものである。なお、両電極の導電層には、対抗配置に先立ち、あらかじめ回路を形成しておく。
三菱化学社製:商品名Lorester MCP−T600を用いて、JIS K7194に準拠して測定した。測定は、3つのサンプル片の、それぞれ任意の5箇所について実施し、それらの平均値を表面抵抗値(単位:Ω/□)とした。
温度60℃、相対湿度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った後に上記(1)の方法と同様に表面抵抗値を測定した。測定は、3つのサンプル片の、それぞれ任意の5箇所について実施し、それらの平均値を湿熱処理後の表面抵抗値(単位:Ω/□)とした。
図1に示すような簡易タッチパネルを作成し、ペン先が直径0.8mmの半円状であるポリアセタール製のペンを用いて、簡易タッチパネルの中央部付近を押圧し、上部電極と下部電極とを接触させた。押圧は、50gの一定荷重で行った。接触させてから1分後の抵抗値を読み取り、測定値とした。3つのサンプルについて、それぞれ面内で9回測定し、それらの平均値を接触抵抗値(単位:kΩ)とした。
上記(3)で得られた簡易タッチパネルを、温度60℃、相対湿度90%の恒温恒湿オーブン中に格納し、連続して240時間が経過したときに取り出した。サンプル温度が室温に戻った後に上記(3)の方法と同様に接触抵抗値を測定した。3つのサンプルについて、それぞれ面内で9回測定し、それらの平均値を湿熱処理後の接触抵抗値(単位:kΩ)とした。
JIS K7105に従い、スガ試験機製のヘイズメーター(商品名:HCM−2B)にて測定した。測定にあたっては、サンプルの任意の5箇所について実施し、それらの平均値を全光線透過率(単位:%)とした。
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の乾燥したガーゼに250gの荷重をかけて、1往復/2秒の速度で10往復塗膜上を擦り、擦った場所における塗膜の剥がれの状態を目視にて評価した。評価基準を以下に示す。
○:塗膜の剥がれがない
△:塗膜の一部が剥がれるが、塗膜が残る
×:全ての塗膜が剥がれてしまい、塗膜が残らない
[製造例1]
カチオン性のポリチオフェンとして、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)0.5質量%と、ポリアニオンとしてポリスチレンスルホン酸(数平均分子量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Baytron P)をそのまま用いて導電性高分子の水分散体(固形分濃度1.3質量%)とした。
[製造例2]
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製:商品名Coatosil(登録商標)1770)を、イソプロパノール(IPA)で希釈して、固形分濃度1.0質量%としたものをB1成分とした。
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製:商品名A−186)を、イソプロパノール(IPA)で希釈して、固形分濃度1.0質量%としたものをB2成分とした。
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製:商品名A−187)を、イソプロパノール(IPA)で希釈して、固形分濃度1.0質量%としたものをB3成分とした。
上記製造例1で得られた導電性高分子の水分散体97質量部とジエチレングリコール3質量部とを混合し、1時間攪拌した。そこに、上記製造例2で得られたB1成分を1.3質量部添加し、さらに15分間攪拌し塗剤を得た。
得られた塗剤を、マイヤーバーを用いて基材フィルムとなるPETフィルム(帝人デュポンフィルム社製:商品名O3PF8W−100)上に塗布し、引き続き、150℃で1分間の乾燥処理を行うことにより、膜厚が100nmの透明導電塗膜層が積層された導電性フィルムを得た。なお、透明導電塗膜層におけるエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物の含有量は、導電性高分子100質量部に対して1.0質量部であった。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
B1成分の添加量を3.2質量部(透明導電塗膜層におけるエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物の含有量が、導電性高分子100質量部に対して2.5質量部となる)とする以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
B1成分の添加量を7.6質量部(透明導電塗膜層におけるエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物の含有量が、導電性高分子100質量部に対して6.0質量部となる)とする以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
B1成分の添加量を10.1質量部(透明導電塗膜層におけるエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物の含有量が、導電性高分子100質量部に対して8.0質量部となる)とする以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
B1成分の代わりに、上記製造例3で得られたB2成分を用いる以外は、実施例2と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
実施例1〜5で得られた導電性フィルムは、透明性および導電性に優れるものであった。また、特に、湿熱処理前後における表面抵抗値変化率が低く、耐湿熱性に優れるものであった。さらに、それらを用いたタッチパネルは、湿熱処理前後における接触抵抗値変化率が低く、耐湿熱性に優れるものであった。
上記製造例1で得られた導電性高分子の水分散体97質量部とジエチレングリコール3質量部とを混合し、B1成分を添加せず、1時間攪拌したものを塗剤として用いる以外は、実施例1と同様に導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
比較例1で得られた導電性フィルムは、シラン化合物を添加しなかったため、耐湿熱性および塗膜強度(塗膜密着性)に劣るものであった。そのため、それを用いたタッチパネルも、耐湿熱性に劣るものであった。
B1成分の添加量を12.6質量部(透明導電塗膜層におけるエポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物の含有量が、導電性高分子100質量部に対して10.0質量部となる)とする以外は、実施例1と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
比較例2で得られた導電性フィルムは、エポキシシクロ炭化水素基を有するシラン化合物の添加量が多すぎたため、耐湿熱性に劣るものであった。そのため、それを用いたタッチパネルも、耐湿熱性に劣るものであった。
B1成分の代わりに、上記製造例4で得られたB3成分を用いる以外は、実施例2と同様にして導電性フィルムを得た。得られた導電性フィルムの特性を表1に示す。
比較例3で得られた導電性フィルムは、シラン化合物がエポキシシクロ炭化水素基を有さないため、耐湿熱性に劣るものであった。そのため、それを用いたタッチパネルも、耐湿熱性に劣るものであった。
2 スペーサー(厚さ100μmのPETフィルム、大きさ10cm×7cm)
3a 上部電極(大きさ10cm×7cm)
3b 下部電極(大きさ10cm×7cm)
4 端子
5、6 導線
7 テスターのプラス側のテストリード
8 テスターのマイナス側のテストリード
Claims (5)
- 温度60℃かつ相対湿度90%で240時間処理した前後の表面抵抗値変化率が130%以下である請求項1に記載の導電性フィルム。
- 温度60℃かつ相対湿度90%で240時間処理した前後の接触抵抗値変化率が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。
- 全光線透過率が80%以上であり、表面抵抗値が10Ω/□以上1×105Ω/□以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 導電層を有する一対の電極を、スペーサーを介して導電層同士が対向するように配置してなる抵抗膜式タッチパネルにおいて、少なくとも一方の電極に、請求項1〜4のいずれか1項に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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