JP2015018724A - 透明導電膜とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高抵抗なシート抵抗を有すると共に、高電圧の印加に対して安定なシート抵抗を有する透明導電膜とその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含む透明導電膜であって、さらにバインダーとしてＰＥＤＯＴに対して所定の割合でポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を含んでいることを特徴とする。【選択図】図７

Description

本発明は、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いて作製される透明導電膜に関する。

液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、太陽電池、タッチパネルなどの分野では、透明導電膜が用いられる。透明導電膜の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの導電性無機材料や、ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）などの導電性有機材料が用いられる。

ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、ポリスチレンスルホン酸の存在下でエチレンジオキシチオフェンを重合させて得られるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを分散させたインクを用い、各種の印刷方法で透明導電膜を形成することができる。ＩＴＯの代替、あるいはＩＴＯが使えない柔軟性を必要とする場面などに用いられるようになっているが、物理的強度の向上やさらなる低抵抗化が求められている。たとえば、特許文献１では、シランカップリング剤を含むことにより、耐摩耗性や耐湿性に優れ、且つ高導電性である塗布膜を形成している。

特開２００９−５０８３４１号公報

ところで、ユーザの指などが携帯電話などの表面に接触して入力操作を行う際に、ユーザの指などに触覚刺激を与えるために、触覚フィードバックシート（以下、触覚ＦＢシート）が、タッチパネルなどに重ねられて用いられる。

触覚ＦＢシートが、ユーザの指などの入力操作を遮蔽せず、また人体に過大な電流が流れることを防ぐために、触覚ＦＢシートには、シート抵抗の大きい、たとえば０．１ＭΩ／□程度のシート抵抗を有する触覚電極が形成される。また、ユーザの指などに十分な触覚刺激を与えるために、触覚電極には、たとえば数百ボルト（Ｖ）程度の高電圧な電気信号が印加される。

従来のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳによる透明電極は低抵抗を求めて開発されており、高抵抗化して用いることには適していなかった。

また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにバインダーとなるポリマーを添加して高抵抗化した場合、数百ボルト（Ｖ）程度の高電圧が印加された場合、シート抵抗が不安定になるという課題があった。

本発明の目的は、このような課題を顧みてなされたものであり、高抵抗なシート抵抗を有すると共に、高電圧の印加に対して安定なシート抵抗を有する透明導電膜とその製造方法を提供することである。

本発明の透明導電膜は、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いて形成される透明導電膜であって、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）に加えてさらにバインダーとしてＰＳＳを含んでおり、前記バインダーとしてのＰＳＳは、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）に対してモル比で０．１〜１．７となることを特徴とする。

このような態様であれば、透明導電膜のシート抵抗が高く、また高電圧印加に対してシート抵抗が安定する。

さらに、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物を、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに対して重量比で０．５〜１．０であるように含んでいることが好ましい。

このような態様であれば、透明導電膜のシート抵抗が高く、高電圧印加に対して安定であると共に機械的強度にも優れる。

前記エポキシ基を有する有機ケイ素化合物が、エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物であることが好ましい。

前記バインダーとしてのＰＳＳの平均分子量が、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるＰＳＳの平均分子量より小さいことが好ましい。このような態様であれば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとバインダーとしてのＰＳＳとの相溶性がより優れるので、高電圧印加に対してシート抵抗がより安定する。

本発明の製造方法は、ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いて形成される透明導電膜の製造方法であって、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液に対して、バインダーとしてのポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ中のポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）に対してモル比０．１〜１．７となるよう調合したインクを用いて形成することを特徴とする。

このような態様であれば、高抵抗なシート抵抗を有すると共に、高電圧の印加に対して安定なシート抵抗を有する透明導電膜を得ることができる。

前記インクには、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物が、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに対して、重量比で０．５〜１．０の調合割合で調合されていることが好ましい。

前記エポキシ基を有する有機ケイ素化合物が、エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物であることが好ましい。

このような態様であれば、シート抵抗が高く、高電圧印加に対してシート抵抗が更に安定する上に機械的強度が優れる透明導電膜を得ることができる。

前記バインダーとしてのＰＳＳの平均分子量が、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるＰＳＳの平均分子量より小さいことが好ましい。このような態様であれば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとバインダーとしてのＰＳＳとの相溶性がより優れるので、高電圧印加に対してシート抵抗がより安定する。

本発明によれば、高抵抗なシート抵抗を有すると共に、高電圧の印加に対して安定なシート抵抗を有する透明導電膜とその製造方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る入力装置の分解斜視図である。 第１の実施形態に係る触覚フィードバックシートの透視斜視図である。 図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から視る断面図である。 （ａ）は、触覚フィードバックシートに印加される電圧の説明図であり、（ｂ）は、指などが感じる触覚の説明図である。 第１の実施形態に係わる触覚フィードバックシートの製造方法の説明図である。 Ｘ線光電子分光分析のスペクトル波形と測定方法の説明図である。 透明導電膜のＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比とＰＳＳ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合の相関図である。 透明導電膜のＳｉ／Ｓモル比と有機ケイ素化合物／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合の相関図である。 透明導電膜に対する高電圧耐性の説明図である。

以下、本発明の実施形態の透明導電膜とその製造方法について図面を用いて詳細に説明する。なお、各図面の寸法は適宜変更して示している。

図１は、第１の実施形態に係る入力装置の分解斜視図である。図２は、第１の実施形態に係る触覚フィードバックシートの透視斜視図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から視る断面図である。図４（ａ）は、触覚フィードバックシートに印加される電圧の説明図であり、図４（ｂ）は、指などが感じる触覚の説明図である。

本実施形態に係る入力装置３１は、図１に示すように、タッチパネル２１の上（Ｚ２方向）に触覚フィードバックシート（以下、触覚ＦＢシート）１が貼り付けられて構成される。

タッチパネル２１は、図１に示すように、その中央部に入力領域２１ａと、入力領域２１ａを囲むように入力領域２１ａの外側に配置される非入力領域２１ｂとを有して構成される。タッチパネル２１は、図示してないが、液晶ディスプレイなどの表示装置の上に貼り付けられて用いられる。そして、入力領域２１ａは、表示装置の画像などが視認できるように透光性に設けられ、非入力領域２１ｂは、引き回される配線などが視認されないように加飾層などによって非透光性に設けられる。

本実施形態の触覚ＦＢシート１は、図２に示すように、Ｘ１−Ｘ２方向に延在する触覚電極２ａ、２ｂを有して構成される。触覚電極２ａ、２ｂは、Ｙ１−Ｙ２方向に間隔を設けて、互いに交互に配設されて複数形成されている。各複数の触覚電極２ａ、２ｂは、触覚ＦＢシート１の外周部において、Ｙ１−Ｙ２方向に延在する引き回し配線２ｃ、２ｄにより、触覚ＦＢシート１内の図面左下側に設けられる電極パッド２ｅ、２ｆに接続されている。そして、電極パッド２ｅ、２ｆに接続されるフレキシブル配線基板（図示せず）などを介して触覚電極２ａ、２ｂに電圧が印加される。

本実施形態の触覚ＦＢシート１は、図３に示すように、第１の透明基材３の上に触覚電極２ａ、２ｂが形成され、触覚電極２ａ、２ｂの上に光学粘着層４を介して、第２の透明基材５が接着されている。第１の透明基材３、触覚電極２ａ、２ｂ、光学粘着層４、および第２の透明基材５は、透光性の部材が用いられており、触覚ＦＢシート１は、透光性に設けられる。

第１の透明基材３、および第２の透明基材５は、透光性の樹脂材料が用いられており、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等の材料が用いられる。なお、第１の透明基材３、および第２の透明基材５は、ガラス部材を用いることも可能である。

触覚ＦＢシートは、ユーザが入力装置の表面に指などを接触させる際に、入力装置の表面の触覚ではなく、入力装置に表示される画像などに関連する触覚を、ユーザの指などに与えるために用いられる。

本実施形態の触覚ＦＢシート１において、図２に図示する電極パッド２ｅ、２ｆの間に、たとえば図４（ａ）に図示する波形状の電圧信号２２が印加される。その結果、波形状の電圧信号２２は、電極パッド２ｅ、２ｆに接続される触覚電極２ａ、２ｂに印加される。

ユーザが、図４（ｂ）に示すように、入力装置の表面、すなわち触覚ＦＢシート１の表面にユーザの指２３などを接触させて、Ａ→Ｂ→Ｃと移動させる際に、指２３には、絶縁性の第２の透明基材５（図３に図示）を介して、触覚電極２ａ、２ｂの電位により静電誘導が生じる。

ユーザの指２３などは、ユーザの体を介して接地されており、静電誘導により触覚電極２ａ、２ｂとは逆の極性の電荷で帯電する。そのため、ユーザの指２３などと触覚電極２ａ、２ｂとの間には、クーロン力が働くため、ユーザは、指２３などをＡ→Ｂ→Ｃと移動させる際に、クーロン力の強弱に応じた摩擦力を、入力装置の表面から触覚する。このようにして、電圧信号２２の波形の形状を工夫することにより、ユーザの指２３などに、工夫を凝らした触覚を与えることが可能である。

タッチパネルなどの分野では、透明導電膜が用いられている。透明導電膜の材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの導電性無機材料や、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などの導電性有機材料が用いられている。近年、低コスト化や、フレキシブル化などにより導電性有機材料が注目されている。特に、ＰＥＤＯＴの電気抵抗が、バインダーの添加により低抵抗から高抵抗まで調整可能であるため、ＰＥＤＯＴは注目されている。

図５は、第１の実施形態に係わる触覚フィードバックシートの製造方法の説明図である。触覚ＦＢシート１の製造方法について、図５を用いて説明する。図５（ａ）に示す工程において、第１の透明基材３を用意する。

図５（ｂ）に示す工程において、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの溶液（分散液）を用意する。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの溶液として、たとえば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ヘレウス（株）製 Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標） ＰＨ１０００）を用いることができる。

このＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの溶液に、バインダーとしてＰＳＳを調合する。バインダーは膜の抵抗値を上昇させるために添加するポリマーである。バインダーとＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとの相溶性がよいことが好ましく、一見相溶性があるように見えるポリマーであってもミクロに相分離が生じ、高電圧印加時におけるシート抵抗の変化を生じる可能性がある。そこで、バインダーとしてＰＳＳを用いることは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにもともと含まれている成分でもあって相溶性に非常に優れているため好ましい。また、バインダーとして添加するＰＳＳの分子量は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるＰＳＳよりも分子量が小さいものを用いることが相溶性の観点からより好ましい。またＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの合成時にＰＳＳを多く添加するのではなく、合成時にはＰＥＤＯＴとＰＳＳの割合は抵抗値が低くなる割合で合成し、後にバインダーとしてＰＳＳを添加することにより高電圧印加時の抵抗の安定性が向上する。ＰＳＳの添加量は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのＰＥＤＯＴに対してモル比で０．１〜１．７程度が好ましい。バインダーとしてのＰＳＳの添加量が０．１未満では透明導電膜のシート抵抗が十分に高くならず、また、１．７を上回ると高電圧印加時の抵抗変化が大きくなってしまう。
次に、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物、たとえばエポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物やシランカップリング剤を調合して、インク溶液を作製する。エポキシ基を有する有機ケイ素化合物を含むことにより、インクの塗布後に有機ケイ素化合物のエポキシ基と、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳおよびバインダーのＰＳＳのスルホン酸基との間の開環付加反応及びアルコキシシランの加水分解反応及び縮合反応が進行する。これにより、有機ケイ素化合物とＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとの分子鎖間に架橋結合を介した３次元的なネットワーク（クロスリンク）が形成されるので、透明導電膜の耐摩耗性などの機械的強度が増す。また、有機ケイ素化合物の添加量は、ＰＳＳを調合したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの重量に対して重量比で０．５〜１．０であることが好ましい。０．５を下回ると用途によっては膜の強度が不足する場合が有り、１．０を上回ると高電圧印加時の抵抗値変化が大きくなってしまう。

このインク溶液を用いて、図５（ａ）に示す工程で用意した第１の透明基材３の上に、触覚電極２ａ、２ｂを印刷する。この印刷は、たとえばインクタンク（図示せず）、ポンプ（図示せず）、およびノズルを有して構成される印刷機を用いてなされる。すなわち、前記インク溶液を前記インクタンクに入れ、前記ポンプによって前記インク溶液をノズルから押し出すことによって、第１の透明基材３の上に触覚電極２ａ、２ｂを印刷する。このように、本実施形態の触覚電極２ａ、２ｂは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液に、バインダーとしてのＰＳＳの原液と、クロスリンク剤としてのエポキシ基を有する有機ケイ素化合物と、を調合したインク溶液を用いて形成される透明導電膜からなる。

図５（ｃ）に示す工程において、その表面５ａに光学粘着層４が形成された第２の透明基材５を用意する。次に、図５（ｂ）に示す工程で製造された第１の透明基材３の上に触覚電極２ａ、２ｂが形成された部材の上に、光学粘着層４を下側に向けて、第２の透明基材５を載置する。そして、第２の透明基材５の上から押し圧するなどして、第１の透明基材３および触覚電極２ａ、２ｂの上に、光学粘着層４を介して第２の透明基材５を接着することにより、触覚ＦＢシート１が製造される。

図１に示すように、触覚ＦＢシート１がタッチパネル２１の上に貼り付けられて、入力装置３１は構成される。そして、タッチパネル２１は、図示していない液晶ディスプレイなどの表示装置の上に貼り付けられている。

本実施形態に係るタッチパネル２１は静電容量型であり、タッチパネル２１には、図１に示すように、菱形形状の位置検知パターン２１ｃが複数形成されている。ユーザが、入力装置３１の表面に、指などを接触、または接近させると、近傍の位置検知パターン２１ｃに係る静電容量が変化することにより、入力操作が行われる。

その際、触覚ＦＢシート１の触覚電極２ａ、２ｂを構成する透明導電膜のシート抵抗が小さくなると、入力装置３１の表面への指などの接触、または接近の影響が遮蔽されるため、入力装置３１の位置検知感度が劣化する。また、触覚電極２ａ、２ｂを構成する透明導電膜のシート抵抗が大きくなると、触覚ＦＢシート１の応答速度が劣化する。そのため、本実施形態においては、触覚電極２ａ、２ｂを構成する透明導電膜のシート抵抗は、０．０５ＭΩ／□〜１ＭΩ／□に設定されている。また、触覚電極２ａ、２ｂの不可視のために、触覚電極２ａ、２ｂを構成する透明導電膜は、光透過率８９％以上の透明性が要求される。

図６は、Ｘ線光電子分光分析のスペクトル波形と測定方法の説明図である。図６の横軸は、結合エネルギー（Ｂｉｎｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ）（ｅＶ）であり、縦軸は、カウント数（ｃｏｕｎｔｓ）である。図６中の波形Ａは、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置（アルバックファイ製：ＥＳＣＡ５５００）を用いて、試料を測定したスペクトル波形である。試料は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにＰＳＳを調合したインク溶液を基板に印刷したものであり、基板上に透明導電膜である触覚電極が形成されたものである。この波形Ａを、図６中の波形Ｂ、波形Ｃ、波形Ｄ、波形Ｅに波形分離した。波形Ｂ、波形Ｃ、波形Ｄ、および波形Ｅの波形ピークにおける結合エネルギー（ｅＶ）は、それぞれ１６９、１６８、１６５、１６４である。波形Ｂおよび波形ＣがＰＳＳに由来するものであり、波形Ｄおよび波形ＥがＰＥＤＯＴに由来するものである。

本実施形態においては、波形Ｂ、波形Ｃのそれぞれと、図６に図示するバッグランドＧとで囲まれるそれぞれの領域に対する２つの面積を求め、この２つの面積の和から相対感度係数を用いて透明導電膜（触覚電極）に含まれるＰＳＳの量（モル数）を算出する。波形Ｄ、波形Ｅのそれぞれと、図６に図示するバッグランドＧとで囲まれるそれぞれの領域に対する２つの面積を求め、この２つの面積の和から相対感度係数を用いて透明導電膜（触覚電極）に含まれるＰＥＤＯＴの量（モル数）を算出する。この測定方法を、以下、第１測定方法と呼ぶ。

図７は、透明導電膜のＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比とＰＳＳ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合の相関図である。図７の横軸は、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合（％）、すなわちＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ原液の重量に対する、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ原液に調合したＰＳＳの重量の百分率である。図７の縦軸は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにＰＳＳを調合したインク溶液を基板に印刷した透明導電膜（触覚電極）を、第１測定方法で評価した値である。

図７で、調合割合（％）が０であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳが原液であり、図７においては、原液としてＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ヘレウス（株）製 Ｃｌｅｖｉｏｓ（登録商標） ＰＨ１０００）を用いている。この原液は、図７に示すように、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比は、２．２〜２．５である。また、透明導電膜（触覚電極）のＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比は、図７に示すように、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合にほぼ比例している。よって、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比によって、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合を求めることができる。なお、ＰＳＳの原液は、シグマアルドリッチ社製試薬を用いており、水溶液濃度は３０％である。

図８は、透明導電膜のＳｉ／Ｓモル比と有機ケイ素化合物／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合の相関図である。図８は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳにエポキシ基を有する有機ケイ素化合物を調合したインク溶液を基板に印刷した透明導電膜（触覚電極）のＸＰＳ評価結果である。図示しないＸＰＳのスペクトル波形において、結合エネルギー１６８ｅＶ付近にＳ２ｐのピークが現れ、結合エネルギー１００ｅＶ付近にＳｉ２ｐのピークが現れる。この２つのピークに対して、それぞれのスペクトル波形とバッグランド波形とで囲まれた面積を求め、この面積から相対感度係数を用いて透明導電膜（触覚電極）に含まれるシリコン（Ｓｉ）のモル数とイオウ（Ｓ）のモル数を算出している。シリコン（Ｓｉ）のモル数をイオウ（Ｓ）のモル数で割ることにより、図８に図示するＳｉ／Ｓモル比を算出している。この測定方法を、以下、第２測定方法と呼ぶ。

図８の横軸は、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合（％）、すなわちＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの重量に対する、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに調合したエポキシ基を有する有機ケイ素化合物の重量の百分率である。図８の縦軸は、第２測定方法で評価した値である。

Ｓｉ／Ｓモル比は、図８に示すように、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合（％）に比例している。よって、Ｓｉ／Ｓモル比によって、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの調合割合（％）を求めることができる。

図９は、透明導電膜に対する高電圧耐性の説明図である。縦軸は、透明導電膜（触覚電極）のシート抵抗であり、横軸は、透明導電膜（触覚電極）に印加された電圧である。図９に図示する透明導電膜（触覚電極）に対する高電圧耐性の測定は、抵抗率計（（株）三菱化学アナリテック製 ハイレスタ）を用いて行った。この抵抗率計が有する同心円状の２重電極を、透明導電膜（触覚電極）の表面に押し当て、２重電極間に１０（Ｖ）〜１０００（Ｖ）の電圧を印加し、２重電極間に流れる電流からシート抵抗を測定したものである。なお、透明導電膜（触覚電極）は、膜厚が６００から７００ｎｍのものを用いた。計測条件として、１０（Ｖ）〜１０００（Ｖ）の電圧印加を選定し、表示される面責抵抗値を読み取った。

ユーザの指などに十分な触覚刺激を与えるために、透明導電膜からなる触覚電極には、数百ボルト（Ｖ）程度の高電圧な電気信号を印加する必要があり、触覚電極には、数百ボルト（Ｖ）程度の高電圧耐性が必要である。図９は、６種類の透明導電膜（触覚電極）に対して、高電圧耐性を評価したものである。

図９に図示するグラフＫ、グラフＬ、およびグラフＭは、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比が２．２〜２．５であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液に、バインダーとして、それぞれポリエステル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂を加えたインク溶液を用いて形成された透明導電膜（触覚電極）に対する評価結果である。

図９に図示するグラフＮは、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比が２．２〜２．５であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液に、バインダーとして、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液１００％に対して調合割合１２ｗｔ％でＰＳＳの原液を調合したインク溶液により形成された透明導電膜（触覚電極）に対する評価結果である。

図９に図示するグラフＯは、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比が２．２〜２．５であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液に、バインダーとして、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液１００％に対して調合割合１２ｗｔ％でＰＳＳの原液を調合すると共に、膜の緻密化のためにクロスリンク剤として、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液１００％に対して調合割合１００ｗｔ％でエポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物を調合したインク溶液を用いて形成された透明導電膜（触覚電極）に対する評価結果である。

グラフＫ、Ｌ、Ｍにおいては、初期的にはシート抵抗が１０ＭΩ／□程度であるが、２重電極間に１００Ｖ前後の電圧を印加すると、シート抵抗が上昇し始める。ＰＳＳが負イオン性ポリマーであるため、ＰＥＤＯＴとＰＳＳとは、電荷移動錯体を形成し、フィブリルな構造を有している。そのため、ポリエステル、アクリル樹脂、およびエポキシ樹脂などの無極性ポリマーは、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液と均一に混ざり合うことが難しく、グラフＫ、Ｌ、Ｍに対応する透明導電膜（触覚電極）中ではミクロな相分離が起こっている。そのため、２重電極間に１００Ｖ前後の電圧を印加すると、静電破壊を起こし、シート抵抗が上昇し始めると考えられる。

本実施形態に係るグラフＮ、グラフＯは、２重電極間に対する少なくとも１０００Ｖまでの電圧印加では、シート抵抗が上昇することはなく安定している。すなわち、グラフＮ、グラフＯのシート抵抗は、それぞれ１×１０^６Ω／□程度、２×１０^５Ω／□程度と高く、２重電極間に対する少なくとも１０００Ｖまでの電圧印加に対して、ほぼ一定な値で安定している。そのため、グラフＮおよびグラフＯに対応する透明導電膜（触覚電極）は、１０００ボルト（Ｖ）程度の高電圧耐性を有するので、数百ボルト（Ｖ）程度の高電圧の印加される触覚電極２ａ、２ｂの材料として用いることは可能である。

本実施形態に係るグラフＮおよびグラフＯに対応する透明導電膜は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液と相溶性の良いＰＳＳの原液を、バインダーとして調合したインク溶液を用いて形成される。そして、グラフＯに対応する透明導電膜においては、インク溶液に、さらに、膜の緻密化のためにクロスリンク剤として、エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物が調合される。そのため、グラフＮおよびグラフＯに対応する透明導電膜は、少なくとも１０００ボルト（Ｖ）程度の高電圧耐性を有する。

表１に、透明導電膜の組成と高電圧耐性との関係を示す。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの原液に対して、バインダーとしてのＰＳＳの原液の調合割合を変え、クロスリンク剤としてのエポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物の調合割合を変えてインク溶液を調合することにより、透明導電膜の組成は変えられている。そして、このように組成が変えられた透明導電膜に対して、抵抗率計（（株）三菱化学アナリテック製 ハイレスタ）を用いて高電圧耐性評価を行った。なお、表１に示すモル比（１）は、図７に図示するＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比であり、表１に示すモル比（２）は、図８に図示するＳｉ／Ｓモル比である。

表１に図示する○に該当するサンプルにおいては、そのシート抵抗が、少なくとも１０００Ｖまでの電圧印加に対してほぼ一定な値で安定している。表１に図示する×に該当するサンプルは、そのシート抵抗が、１０００Ｖまでの電圧印加において変化するものである。

表１に示すように、本実施形態の透明導電膜において、ＰＳＳ／ＰＥＤＯＴモル比が２．２〜３．９の範囲で、良好な高電圧耐性が得られる。ただし、サンプル１〜５についてはバインダーが添加されていないため、抵抗値が低すぎて触覚ＦＢようの電極に用いることはできない。また、本実施形態の透明導電膜において、Ｓｉ／Ｓモル比が０．５〜１．０の範囲で、エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物がクロスリンク剤として有効に機能し、良好な高電圧耐性が得られる。

本実施形態に係るタッチパネルは静電容量型としたが、これに限定されるものではない。抵抗型などの他の方式も可能である。また、本実施形態に係る透明導電膜は、タッチパネルに限定されるものではなく、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、太陽電池などにも使用することも可能である。

１ 触覚フィードバックシート
２ａ、２ｂ 触覚電極
２ｃ、２ｄ 引き回し配線
２ｅ、２ｆ 電極パッド
３ 第１の透明基材
４ 光学粘着層
５ 第２の透明基材
５ａ 表面
２１ タッチパネル
２１ａ 入力領域
２１ｂ 非入力領域
２１ｃ 位置検知パターン
２２ 電圧信号
２３ 指
２４ ノズル
３１ 入力装置

Claims (8)

1. ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いて形成される透明導電膜であって、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）に加えてさらにバインダーとしてＰＳＳを含んでおり、前記バインダーとしてのＰＳＳは、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）に対してモル比で０．１〜１．７となることを特徴とする透明導電膜。
2. さらにエポキシ基を有する有機ケイ素化合物を、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに対して重量比で０．５〜１．０であるように含んでいることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜。
3. 前記エポキシ基を有する有機ケイ素化合物が、エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物であることを特徴とする請求項２に記載の透明導電膜。
4. 前記バインダーとしてのＰＳＳの平均分子量が、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるＰＳＳの平均分子量より小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の透明導電膜。
5. ポリエチレンジオキシチオフェンポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を用いて形成される透明導電膜の製造方法であって、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ溶液に対して、バインダーとしてのポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）を、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ中のポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）に対してモル比０．１〜１．７となるよう調合したインクを用いて形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法。
6. 前記インクには、エポキシ基を有する有機ケイ素化合物が、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに対して、重量比で０．５〜１．０の調合割合で調合されていることを特徴とする請求項５に記載の透明導電膜の製造方法。
7. 前記エポキシ基を有する有機ケイ素化合物が、エポキシ基を有するシルセスキオキサン化合物であることを特徴とする請求項６に記載の透明導電膜の製造方法。
8. 前記バインダーとしてのＰＳＳの平均分子量が、前記ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに含まれるＰＳＳの平均分子量より小さいことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の透明導電膜の製造方法。

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