JP2010238455A - 透明導電性積層体及びそれを用いた透明タッチパネル - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】透明有機高分子基板16の少なくとも一方の面上に、凹凸表面を有する硬化樹脂層15と透明導電層14とが順次積層された透明導電性積層体14、15、16であって、硬化樹脂層が、硬化樹脂成分、および硬化樹脂成分中に分散している少なくとも1種の平均一次粒子径100nm以下の金属酸化物超微粒子Aおよび金属フッ化物超微粒子Bを有し、硬化樹脂層におけるこれらの超微粒子AおよびBの含有量はそれぞれ、硬化樹脂成分100質量部あたり1質量部以上20質量部未満であり、かつこれらの超微粒子AおよびBの質量比(A/B)が、0.3よりも大きくかつ10未満であり、かつ硬化樹脂成分が、物性の差に基づいて相分離する少なくとも2種の樹脂成分を含有する。
【選択図】図3
Description
(a)上記硬化樹脂層が、硬化樹脂成分、並びに上記硬化樹脂成分中に分散している平均一次粒子径100nm以下の金属酸化物超微粒子A及び平均一次粒子径100nm以下の金属フッ化物超微粒子Bを有し、
(b)上記硬化樹脂層における金属酸化物超微粒子Aの含有量は、上記硬化樹脂成分100質量部あたり1質量部以上20質量部未満であり、
(c)上記硬化樹脂層における金属フッ化物超微粒子Bの含有量は、上記硬化樹脂成分100質量部あたり1質量部以上20質量部未満であり、
(d)上記硬化樹脂層における金属酸化物超微粒子Aの金属フッ化物超微粒子Bに対する質量比(A/B)が、0.3よりも大きくかつ10未満であり、かつ
(e)上記硬化樹脂成分が、物性の差に基づいて相分離する少なくとも2種の樹脂成分を含有すること。
〈2〉下記の式(1)及び(2)を満たす、上記〈1〉項記載の透明導電性積層体:
70%≦α≦98% …(1)
0.50<β/α<1.05 …(2)
(α:2.0mmの光学くしを使った場合の、垂直入射光での透過像鮮明度、
β:2.0mmの光学くしを使った場合の、入射角60°の入射光での透過像鮮明度)。
〈3〉上記硬化樹脂層の膜厚が0.1μm以上7μm未満である、上記〈1〉又は〈2〉項記載の透明導電性積層体。
〈4〉上記硬化樹脂層の十点平均粗さ(Rz)が、50nm以上2000nm未満であり、かつ上記硬化樹脂層の算術平均粗さ(Ra)が、2nm以上200nm未満である、上記〈1〉〜〈3〉項のいずれか記載の透明導電性積層体。
〈5〉少なくとも片面に透明導電層が設けられた2枚の透明電極基板が、互いの透明導電層同士が向き合うように配置されて構成された透明タッチパネルにおいて、少なくとも一方の透明電極基板として上記〈1〉〜〈4〉項のいずれか記載の透明導電性積層体を有する、透明タッチパネル。
本発明の透明導電性積層体で用いられる透明有機高分子基板は、任意の透明有機高分子基板、特に光学分野で使用されている耐熱性、透明性等に優れた透明有機高分子基板であってよい。
本発明の透明導電性積層体に用いられる凹凸形状を有する硬化樹脂層は、硬化樹脂成分、並びにこの硬化樹脂成分中に分散している少なくとも一種の平均1次粒子径100nm以下の金属酸化物超微粒子A及び平均1次粒子径100nm以下の金属フッ化物超微粒子Bを含有している。
硬化性樹脂成分としては、物性の差に基づいて相分離する少なくとも2種の樹脂成分を含有し、平均一次粒子径100nm以下の超微粒子の分散が可能であり、硬化樹脂層形成後に皮膜として十分な強度を持ち、かつ透明性のあるものを特に制限なく使用でき、例えば電離放射線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等が挙げられる。
第1の樹脂成分と第2の樹脂成分との相分離がSP値(溶解性パラメータ)の差によってもたらされる場合、第1の樹脂成分のSP値と第2の樹脂成分のSP値との差が、0.5以上であることが好ましく、0.8以上であることがさらに好ましい。このSP値の差の上限は特に限定されないが、一般には15以下である。第1の樹脂成分のSP値と第2の樹脂成分のSP値との差が0.5以上ある場合は、互いの樹脂の相溶性が低く、それによりコーティング組成物の塗布後に第1の樹脂成分と第2の樹脂成分との相分離がもたらされると考えられる。
第1の樹脂成分と第2の樹脂成分との相分離がガラス転移温度(Tg)の差によってもたらされる場合、第1及び第2の樹脂成分のうちいずれか一方が、コーティング組成物塗布時の環境温度より低いTgを有し、他方がコーティング組成物塗布時の環境温度より高いTgを有することが好ましい。この場合は、環境温度より高いTgを有する樹脂は、その環境温度では分子運動が制御されたガラス状態であるため、塗布後にコーティング組成物中で凝集し、それにより第1の樹脂成分と第2の樹脂成分との相分離がもたらされると考えられる。
第1の樹脂成分と第2の樹脂成分との相分離が、表面張力の差によってもたらされる場合、第1の樹脂成分の表面張力と第2の樹脂成分の表面張力との差が、1〜70dyn/cmであることが好ましく、この差が5〜30dyn/cmであることがさらに好ましい。表面張力の差がこの範囲である場合には、より高い表面張力を有する樹脂が凝集する傾向にあり、それによりコーティング組成物の塗布後に、第1の樹脂成分と第2の樹脂成分との相分離がもたらされると考えられる。
(材料)
硬化樹脂に配合する平均一次粒子径100nm以下の金属酸化物超微粒子Aは、本質的には限定されるものではないが、Al2O3、Bi2O3、CeO2、In2O3、In2O3・SnO2、HfO2、La2O3、Sb2O5、Sb2O5・SnO2、SiO2、SnO2、TiO2、Y2O3、ZnO及びZrO2からなる群から選ばれる少なくとも一種を好適に用いることができ、Al2O3、SiO2を特に好適に用いることができる。また、金属酸化物超微粒子Aは、平均一次粒子径100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、60nm以下、又は50nm以下とすることができる。
本発明の用途において凹凸の形状を形成する硬化樹脂層には、高精細ディスプレイ上に設置した場合にも、良好な視認性を保持する事が求められるが、金属酸化物超微粒子A及び/又は金属フッ化物超微粒子Bが光学波長以上の明確な凝集体を形成する場合には、チラツキが大きくなり視認性が低下する。一方、金属酸化物超微粒子A及び金属フッ化物超微粒子Bが実質的に均質に分散する場合には、形成される凹凸の高さが低くなり、透明タッチパネルを構成する2枚の透明電極基板間で発生するニュートンリングを防止できず、実使用時の視認性が著しく低下する。
硬化樹脂に上記超微粒子を分散させる配合比は、硬化樹脂成分100質量部に対し、金属酸化物超微粒子Aと金属フッ化物超微粒子Bがそれぞれ、1質量部以上20質量部未満であることが必要であり、好ましくは1質量部以上15質量部以下であり、更に好ましくは1質量部以上10質量部以下である。これは、金属酸化物超微粒子A及び/又は金属フッ化物超微粒子Bが少なすぎる場合には、本発明の用途に必要な表面に凹凸を有する樹脂層を形成することは難しく、他方でこの割合が大きすぎる場合には、硬化樹脂成分の割合が少なくなるために、硬化樹脂層形成後の皮膜として十分な強度を持つことが難しくなるためである。
表面に凹凸を有する硬化樹脂層の膜厚は、0.1μm以上7μm未満、1μm以上7μm未満であることが好ましい。膜厚が小さすぎる場合には、特に紫外線硬化樹脂が酸素による影響で硬化不足となりやすいため好ましくない。また、膜厚が小さすぎる場合には、十分な硬度が得られない、基材からの発生物等を封止できない等の問題が生じる場合がある。反対に膜厚が大きすぎる場合には、紫外線硬化樹脂の硬化収縮が高分子基板を撓ませ、カールが発生するので好ましくない。
また、本発明における硬化樹脂層の表面の凹凸は使用する超微粒子のチクソ性にも依存する。それ故、チクソ性を発現、あるいは制御する目的で、硬化樹脂層を形成する際に、溶媒や分散剤を適宜選択して用いることができる。溶媒としては例えば、アルコール系、芳香族系、ケトン系、ラクテート系、セルソルブ系、グリコール系などの各種が使用できる。分散剤としては例えば、脂肪酸アミン系、スルホン酸アミド系、ε−カプロラクトン系、ハイドロステアリン酸系、ポリカルボン酸系、ポリエステルアミンなど各種が使用できる。これらの溶媒や分散剤は、それぞれ単独あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(十点平均粗さ(Rz))
硬化樹脂層の表面の凹凸は、十点平均粗さ(Rz)が、50nm以上2000nm未満であることが望ましく、100nm以上1000nm未満であることがより望ましく、100nm以上800nm未満であることが特に望ましい。十点平均粗さ(Rz)が小さすぎる場合には、ガラスやフィルム基板を本発明の凹凸面に強く接触させた際に、ニュートンリングが生じる。一方で十点平均粗さ(Rz)が大きすぎる場合には、ヘーズが大きくなり、高精細の液晶ディスプレイに適応すると、画素の色分離が生じてチラツキを起こすなどの理由から特にディスプレイ用途の基板としては好ましくない。
また、硬化樹脂層の表面の凹凸は平均算術粗さ(Ra)は、2nm以上200nm未満であることが望ましく、10nm以上150nm未満であることがより望ましく、20nm以上100nm未満であることが特に望ましい。平均算術粗さ(Ra)が大きすぎると、ヘーズが大きくなり、高精細の液晶ディスプレイに適応すると、画素の色分離が生じてチラツキを起こすなどの理由から特にディスプレイ用途の基板としては好ましくない。一方、平均算術粗さ(Ra)が小さすぎる場合には、ガラスやフィルム基板を本発明の凹凸面に強く接触させた際に、ニュートンリングが生じる。
本発明の凹凸表面を有する硬化樹脂層は、溶媒、分散剤、金属酸化物超微粒子A及び/又は金属フッ化物超微粒子Bの添加量、第1及び第2の樹脂成分の添加量、硬化樹脂層の膜厚などのパラメーターをかえることによって、Rz、Ra、さらにはヘーズを自由に制御することができる。
ヘーズ(%)=[(τ4/τ2)−τ3(τ2/τ1)]×100
τ1: 入射光の光束
τ2: 試験片を透過した全光束
τ3: 装置で拡散した光束
τ4: 装置及び試験片で拡散した光束
硬化樹脂層は特に、本発明の導電性積層体が像鮮明度に関する下記の式(1)及び(2)を満たすようにできる:
70%≦α≦98%、好ましくは75%≦α≦95%、より好ましくは77%≦α≦95%、更により好ましくは80%≦α≦93%
…(1)
0.50<β/α<1.05、好ましくは0.80<β/α<1.05、より好ましくは0.85<β/α<1.05、更により好ましくは0.90<β/α<1.05
…(2)
(α:2.0mmの光学くしを使った場合の、垂直入射光での透過像鮮明度、
β:2.0mmの光学くしを使った場合の、入射角60°の入射光での透過像鮮明度)。
本発明の凹凸表面を有する硬化樹脂層の形成方法としては、特に湿式法による形成が好適であり、例えばドクターナイフ、バーコーター、グラビアロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、スピンコータ−、スプレー法、浸漬法等、公知のあらゆる方法を用いることができる。
本発明において、透明導電層は、特に制限は無いが、例えば結晶質の金属層あるいは結晶質の金属化合物層を挙げることができる。透明導電層を構成する成分としては、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫等の金属酸化物の層が挙げられる。これらのうち酸化インジウムを主成分とした結晶質の層であることが好ましく、特に結晶質のITO(Indium Tin Oxide)からなる層が好ましく用いられる。
本発明の透明導電性積層体は、凹凸表面を有する硬化樹脂層と透明導電層の間に、膜厚が0.5nm以上5.0nm未満の金属化合物層を更に有していてもよい。
本発明の透明導電性積層体には、用途に応じて光学干渉により反射率を制御する光学干渉層及びハードコート層を単独、あるいは複数を必要に応じて適切な順に、組み合わせて用いることができる。透明導電層、光学干渉層、及びハードコート層の積層順は、用途に応じて発現を期待される機能を果たしていれば特に限定するものではない。これらの積層順を例えばタッチパネル用基板として用いる場合、透明導電層をA、光学干渉層をB、凹凸表面を有する硬化樹脂層をC、透明有機高分子基板をD、ハードコートをEとすると、例えばA/B/C/D/E、A/B/C/D/C、A/B/B/C/D/E、A/B/B/C/D/C、A/C/D/E/B、A/C/D/C/B、A/C/D/E/B/B、A/C/D/C/B/B、B/A/C/D/E、B/A/C/D/C、などとすることができる。
本発明の透明導電性積層体は、少なくとも片面に透明導電層が設けられた2枚の透明電極基板が互いの透明導電層同士が向き合うように配置されて構成された透明タッチパネルにおいて、可動及び/又は固定電極基板用の透明電極基板として使用できる。
Sloan社製触針段差計DEKTAK3を用いて測定した。測定はJIS B0601−1994年版に準拠して行った。
(株)小坂研究所製SurfcorderSE−3400を用いて測定した。測定はJIS B0601−1982年版に準拠して行った。
Anritsu Electric社製の触針式膜厚計アルファステックを使用し測定を行った。
日本電色(株)製ヘーズメーター(MDH2000)を用いて測定した。
日本電色(株)製ヘーズメーター(MDH2000)を用いてJIS K7316−1に準じて測定した。
実施例および比較例のサンプル各2枚をそれぞれ可動電極基板と固定電極基板とし、3波長蛍光灯の下で、タッチパネルの表面(垂直方向0度)に対して斜め60度の方向から、基板同士を接触させた領域でのニュートンリングの有無を目視で観察した。ニュートンリングが観測できないものを良好(○)、かすかに観測できるものをやや良好(△)、明確に観測できるものを不良(×)とした。
実施例及び比較例では、約183dpi(対角2.7インチ、WQVGA(240×432ドット))の液晶ディスプレイ上にタッチパネルを設置しチラツキの有無を目視で確認した。チラツキが確認できないものを良好(○)、かすかに確認できるものをやや良好(△)、明確に確認できるものを不良(×)とした。更に約333dpi(対角2.8インチ、WVGA(480×800ドット))の液晶ディスプレイ上にタッチパネルを設置してもチラツキが確認できないものを最良(◎)とした。
参考例及び参考比較例では、約123dpi(対角10.4インチ、XGA(1024×768ドット))の液晶ディスプレイ上にタッチパネルを設置しチラツキの有無を目視で確認した。チラツキが確認できないものを良好(○)、かすかに確認できるものをやや良好(△)、明確に確認できるものを不良(×)とした。
(硬化樹脂層の形成)
厚さ100μmのカーボネート(PC)フィルム(帝人化成(株)製C110)(透明基板A、ヘーズ値0.11%)の片面に、下記塗工液R1を用いてバーコート法によりコーティングし、30℃で1分間乾燥した後、紫外線を照射して硬化させることにより、厚さ5.0μmの硬化樹脂層を形成した。
第1の樹脂成分: 4.5重量部の飽和二重結合含有アクリル共重合体(Sp値:10.0、Tg:92℃)
第2の樹脂成分: 100重量部のペンタエリスリトールトリアクリレート(Sp値:12.7)
金属酸化物超微粒子分散液: 60質量部(固形分換算6質量部、シーアイ化成株式会社製SiO2超微粒子10質量%イソプロピルアルコール分散液、超微粒子の一次平均粒子径は30nm品)
金属フッ化物超微粒子分散液: 20質量部(固形分換算4質量部、シーアイ化成株式会社製MgF2超微粒子20質量%イソプロピルアルコール分散液、超微粒子の一次平均粒子径は50nm)
光重合開始剤:7重量部のイルガキュア184(チバスペシャリティーケミカル社製)
溶媒: 固形分が30重量%となる量のイソブチルアルコール
硬化樹脂層の膜厚をそれぞれ3.0μm及び1.5μmとした以外は実施例1と同様にして、透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表1に示す。
塗工液R1の調製において、金属酸化物超微粒子分散液及び金属フッ化物超微粒子分散液の両方を加えなかった以外は実施例1と同様にして、透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表1に示す。
塗工液R1の調製において、金属酸化物超微粒子分散液を加えず、且つ硬化樹脂層の膜厚を3.0μmとした以外は実施例1と同様にして、透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表1に示す。
塗工液R1の調製において、第2の樹脂成分を加えず且つ硬化樹脂層の膜厚をそれぞれ5μm、3μm及び1.5μmとした以外は実施例1と同様にして、透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表1に示す。
透明有機高分子基板にポリカーボネートフィルム(帝人化成株式会社製、C110−100)を用い、その一方の面に下記組成の塗布液Rをワイヤーバーで塗布し、40℃で1分間加熱乾燥した後、紫外線ランプで120mW/cm2、400mJ/cm2の紫外線を照射し、膜厚約0.7μmの凹凸表面を有する硬化樹脂層を形成させた。
4官能アクリレート: 100質量部「アロニックス」M−405(東亞合成株式会社製)
金属酸化物超微粒子分散液: 60質量部(固形分換算6質量部、シーアイ化成株式会社製SiO2超微粒子10質量%イソプロピルアルコール分散液、超微粒子の一次平均粒子径は30nm品)
金属フッ化物超微粒子分散液: 20質量部(固形分換算4質量部、シーアイ化成株式会社製MgF2超微粒子20質量%イソプロピルアルコール分散液、超微粒子の一次平均粒子径は50nm)
光反応開始剤: 5質量部「イルガキュア」184(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)
希釈液: 適宜の量(イソブチルアルコール)
金属酸化物超微粒子分散液、及び金属フッ化物超微粒子分散液の量を変更した以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
硬化樹脂層の膜厚を5μmとした以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。なお、この参考例5は、上記の比較例3に対応している。
参考例1のポリカーボネートフィルムの代わりに厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製OFW)を用いた以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
金属酸化物超微粒子分散液、及び金属フッ化物超微粒子分散液の量を変更した以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
金属酸化物超微粒子分散液の量を変更し、金属フッ化物超微粒子分散液を使用せず、且つ硬化樹脂層の膜厚を3.0μmにした以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
金属酸化物超微粒子分散液を使用せず、且つ硬化樹脂層の膜厚を3.0μmにした以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
参考例1の金属フッ化物超微粒子成分の代わりに酸化亜鉛ナノ微粒子40質量部(固形分換算4質量部、シーアイ化成株式会社製ZnO超微粒子10質量%イソプロピルアルコール分散液、超微粒子の一次平均粒子径は30nm品)を用いた以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
参考例1の金属フッ化物超微粒子成分の代わりに酸化チタンナノ微粒子27質量部(固形分換算4質量部、シーアイ化成株式会社製TiO2超微粒子15質量%イソプロピルアルコール分散液、超微粒子の一次平均粒子径は30nm品)を用いた以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
参考例1の金属酸化物超微粒子成分を、一次平均粒子径が3.0μmのシリカ粒子に変更し、金属フッ化物超微粒子成分を使用せず、膜厚を2μmに変更した以外は参考例1と同様にして透明導電性積層体を得た。作製した透明導電性積層体の特性を表2に示す。
2 超微粒子を含有した凹凸表面を有する硬化樹脂層
3 透明有機高分子基板
11 基板(ガラス板)
12、14 透明導電層
13 スペーサー
15 凹凸表面を有する硬化樹脂層
16 透明有機高分子基板
20 透明タッチパネル
Claims (5)
- 透明有機高分子基板の少なくとも一方の面上に、凹凸表面を有する硬化樹脂層と透明導電層とが順次積層されてなり、且つ以下(a)〜(e)を満たす、透明導電性積層体:
(a)前記硬化樹脂層が、硬化樹脂成分、並びに前記硬化樹脂成分中に分散している平均一次粒子径100nm以下の金属酸化物超微粒子A及び平均一次粒子径100nm以下の金属フッ化物超微粒子Bを有し、
(b)前記硬化樹脂層における金属酸化物超微粒子Aの含有量は、前記硬化樹脂成分100質量部あたり1質量部以上20質量部未満であり、
(c)前記硬化樹脂層における金属フッ化物超微粒子Bの含有量は、前記硬化樹脂成分100質量部あたり1質量部以上20質量部未満であり、
(d)前記硬化樹脂層における金属酸化物超微粒子Aの金属フッ化物超微粒子Bに対する質量比(A/B)が、0.3よりも大きくかつ10未満であり、かつ
(e)前記硬化樹脂成分が、物性の差に基づいて相分離する少なくとも2種の樹脂成分を含有すること。 - 下記の式(1)及び(2)を満たす、請求項1記載の透明導電性積層体:
70%≦α≦98% …(1)
0.50<β/α<1.05 …(2)
(α:2.0mmの光学くしを使った場合の、垂直入射光での透過像鮮明度、
β:2.0mmの光学くしを使った場合の、入射角60°の入射光での透過像鮮明度)。 - 前記硬化樹脂層の膜厚が0.1μm以上7μm未満である、請求項1又は2記載の透明導電性積層体。
- 前記硬化樹脂層の十点平均粗さ(Rz)が、50nm以上2000nm未満であり、かつ前記硬化樹脂層の算術平均粗さ(Ra)が、2nm以上200nm未満である、請求項1〜3のいずれか記載の透明導電性積層体。
- 少なくとも片面に透明導電層が設けられた2枚の透明電極基板が、互いの透明導電層同士が向き合うように配置されて構成された透明タッチパネルにおいて、少なくとも一方の透明電極基板として請求項1〜4のいずれか記載の透明導電性積層体を有する、透明タッチパネル。
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