JP2015037045A - 透明導電シート - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成であるにもかかわらず、透明導電層の色調を改善でき、しかも光線透過性が維持されている透明導電シートを提供する。【解決手段】本発明の透明導電シート１０は、透明絶縁基材１１と、透明絶縁基材１１の少なくとも一方の面に形成された透明導電層１２とを備え、透明導電層１２は、直径が０．３〜１００ｎｍの導電性極細繊維と色調補正用着色剤と無機粒子と透明樹脂とを含有する。【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネル等に使用される透明導電シートに関する。

近年、パーソナルコンピュータ、携帯型端末、ゲーム機、オフィス事務機器等において、入力装置として静電容量式タッチパネルが広く使用されている。静電容量式タッチパネルは、通常、液晶ディスプレイ等の画像表示装置の前面に、指等が接触する位置を検知するセンサーシートを備えている。
センサーシートとしては、一対の配線シートを備え、各配線シートが、透明絶縁基材と、該透明絶縁基材の片面に形成された透明導電層とを備え、該透明導電層に導電パターンが形成されたものが広く用いられている。
透明導電層を構成する導電材料としては錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）が広く使用されているが、インジウムは希少金属であり、枯渇が懸念されているため、近年では、銀ナノワイヤー等の導電性極細繊維が用いられることもある（特許文献１，２）。

ところで、特許文献１，２に記載の透明導電層は着色しているため、その透明導電層を備えたセンサーシートを画像表示装置の前面に配置した場合、センサーシートを通して視認される画像表示装置の画像の色が、表示されている画像の本来の色と異なっていた。そのため、透明導電層の着色を低減させる方法が求められていた。
透明導電層の着色は、導電材料が導電性極細繊維以外の材料である場合にも生じており、その対策が提案されている。
特許文献３には、ＩＴＯ等の金属酸化物からなる透明導電層の着色を低減させるために、ハードコート層を含む一層以上の層を介して高屈折率層と低屈折率層とからなる複合層を設けることが記載されている。
特許文献４には、透明導電層以外の層（例えば、粘着剤層等）に着色剤を含有させることが記載されている。

特開２０１１−１６７８４８号公報 特開２０１２−０３２８６４号公報 特許第４２８５０５９号公報 特開２００９−００８８５９号公報

しかしながら、特許文献３に記載の複合層は、複雑な積層構成を有し、製造が煩雑であり、高コストになる傾向にあった。特許文献４に記載の方法は、光線透過性が低くなることがあった。

本発明の課題は、簡易な構成であるにもかかわらず、透明導電層の色調を改善でき、しかも光線透過性が維持されている透明導電シートを提供することにある。

本発明の透明導電シートは、透明絶縁基材と、該透明絶縁基材の少なくとも一方の面に形成された透明導電層とを備え、前記透明導電層は、直径が０．３〜１５０ｎｍの導電性極細繊維と色調補正用着色剤と無機粒子と透明樹脂とを含有する。
本発明の透明導電シートにおいては、透明導電層に絶縁部がパターン状に形成されて導電パターンが設けられてもよい。

本発明の透明導電シートは、簡易な構成であるにもかかわらず、透明導電層の色調を改善でき、しかも光線透過率が維持されている。

本発明の透明導電シートの一実施形態を示す断面図である。 本発明の透明導電シートに形成した導電パターンの一例を示す平面図である。

＜透明導電シート＞
本発明の透明導電シートの一実施形態について図１，２を参照して説明する。
本実施形態の透明導電シート１０は、透明絶縁基材１１と、透明絶縁基材１１の第１表面１１ａに形成された透明導電層１２とを備える。
なお、本発明において、「透明」とは、ＪＩＳ Ｋ７１３６に従って測定した光線透過率が５０％以上のことを意味する。また、本発明において、「導電」とは、電気抵抗値が１ＭΩ未満であることを意味し、「絶縁」とは、電気抵抗値が１ＭΩ以上、好ましくは１０ＭΩ以上のことである。

（透明絶縁基材）
透明絶縁基材１１としては、透明プラスチックフィルム、ガラス板を使用することができる。
透明プラスチックフィルムを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、トリアセチルセルロース、ポリアミド、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
ガラス板を構成するガラス材としては、ソーダライムガラス、石英ガラス、耐熱ガラス等の透明若しくは半透明ガラスが挙げられる。
これらの中でも、耐熱性及び寸法安定性が高く、低コストであることから、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
透明絶縁基材１１の厚さは２５〜１００μｍであることが好ましい。透明絶縁基材１１の厚さが前記下限値以上であれば、加工時に折れにくく、前記上限値以下であれば、透明導電シート１０を容易に薄型化できる。

（透明導電層）
透明導電層１２は、導電性極細繊維と色調補正用着色剤と無機粒子と透明樹脂とを含む導電層である。透明導電層１２は、層状の透明樹脂の内部に、多数の導電性極細繊維１２ａが交差しあい合って形成された網目構造からなる２次元の導電ネットワークを有する。

［導電性極細繊維］
導電性極細繊維は、その直径が０．３〜１５０ｎｍの導電性繊維である。導電性極細繊維としては、銅、白金、金、銀、ニッケル等からなる金属ナノワイヤーや金属ナノチューブ、シリコンナノワイヤーやシリコンナノチューブ、金属酸化物ナノチューブ、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリル等の繊維状物及びその金属被覆部材が挙げられる。これらのなかでも、透明性および導電性の点から、銀を主成分とする金属ナノワイヤー（銀ナノワイヤー）が好ましい。
導電性極細繊維の長さは１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。

［色調補正用着色剤］
色調補正用着色剤は、顔料または染料からなる。ここで、色調補正用着色剤とは、導電性極細繊維と無機粒子と透明樹脂とを含み且つ色調補正用着色剤を含まない層の色に対して補色の着色剤のことである。
例えば、透明導電層が銀ナノワイヤーを含む場合、色調補正用着色剤としては、染料でも顔料でも好ましいが透過率を高くするためには染料が好ましい。染料を使用する場合には、耐光性を確保するために還元剤と合わせて使用することが好ましい。染料としては、ビニルスルホン基やモノクロロトリジアン等の官能基を有する反応染料等が用いられる。

［無機粒子］
無機粒子は、光の反射を抑制させるために透明導電層１２に含まれる。
無機粒子を構成する無機化合物としては、ケイ素化合物、金属ドープ酸化チタン等が挙げられる。
ケイ素化合物は、無機ケイ素化合物、有機ケイ素化合物のいずれであってもよい。無機ケイ素化合物としては、シリカ（二酸化ケイ素）、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シラン等が挙げられる。有機ケイ素化合物としては、シリコーンオイル、シリコーンゴム及びシリコーンレジン等のシリコーン、あるいは、ポリエーテル等によって変性された変性シリコーンが挙げられる。
酸化チタンとしては、ＴｉＯ（一酸化チタン）、ＴｉＯ_２（二酸化チタン）、ＴｉＯ_３（過酸化チタン）等が挙げられる。酸化チタンは、水和物であっても構わない。
酸化チタンにドープする金属としては、金、銀、白金、銅、ジルコニウム、マンガン、ニッケル、コバルト、錫、鉄及び亜鉛からなる群から選択された少なくとも１つが好ましい。

無機粒子の平均粒子径は、１〜１００μｍであることが好ましく、５〜３０μｍであることがより好ましい。無機粒子の平均粒子径が前記範囲であれば、透明導電層１２の光線透過率を充分に維持できる。ここで、平均粒子径は、レーザ回折・散乱法によって測定した体積平均の値である。

［透明樹脂］
透明樹脂は、バインダとして機能するものであり、透明であれば、熱可塑性樹脂であってもよいし、硬化性樹脂であってもよい。また、水溶性樹脂であってもよいし、非水溶性樹脂であってもよい。これらのうち、水溶性の熱可塑性樹脂が好ましい。
水溶性の熱可塑性樹脂としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体等のポリエーテル；ポリビニルアルコール；ポリアクリル酸（アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の塩を含む）、ポリメタクリル酸（アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の塩を含む）、ポリアクリル酸−ポリメタクリル酸（アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の塩を含む）共重合体；ポリアクリルアミド；ポリビニルピロリドン等が挙げられる。
非水溶性の熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、フッ化ビニリデン）等が挙げられる。
非水溶性の硬化性樹脂としては、メラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル変性シリケートなどのシリコーン樹脂等が挙げられる。硬化性樹脂は、熱硬化性であってもよいし、活性エネルギ線（紫外線、電子線、放射線）硬化性であってもよい。

［その他の成分］
透明導電層１２には、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が含まれてもよい。特に、色調補正用着色剤が染料からなる場合には、透明導電層１２が紫外線吸収剤を含有することが好ましい。

［厚さ］
透明導電層１２の厚さは、５０〜１４０μｍであることが好ましい。透明導電層１２の厚さが前記下限値以上であれば、充分な導電性を確保でき、前記上限値以下であれば、充分な可撓性及び光線透過性を確保できる。

（透明導電シートの製造方法）
上記透明導電シートの製造方法としては、導電性極細繊維を含む第１の塗料を透明絶縁基材１１の第１表面１１ａに塗布した後、色調補正用着色剤と無機粒子と透明樹脂を含む第２の塗料を塗布する方法が好ましい。
第１の塗料を塗布する方法、第２の塗料を塗布する方法は特に制限されず、各種塗布方法を適用することができる。
導電性極細繊維を含む分散液には分散媒が含まれる。該分散媒は導電性極細繊維を分散可能なものであれば、水であってもよいし、有機溶媒であってもよい。
第１の塗料及び第２の塗料には、分散媒が含まれる。第１の塗料に含まれる分散媒、第２の塗料に含まれる分散媒は、水であってもよいし、有機溶媒であってもよい。
第１の塗料を塗布した後、第２の塗料を塗布した後には、分散媒を除去するための乾燥を有することが好ましい。乾燥は加熱乾燥、真空乾燥のいずれであってもよい。
透明樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、第２の塗料を塗布した後に、熱硬化性樹脂を硬化させるための加熱工程を有することが好ましい。
透明樹脂が活性エネルギ線硬化性樹脂である場合には、第２の塗料を塗布した後に、活性エネルギ線硬化性樹脂を硬化させるための活性エネルギ線照射工程を有することが好ましい。

（透明導電シートの用途）
上記透明導電シート１０は、例えば、タッチパネル用センサーシートを作製するためのシート、帯電防止シート、電子ペーパー用電極シートおよび太陽電池用電極シート等に利用することができる。これらの中でも、上記透明導電シート１０は、色調改善の効果を有効に利用できることから、タッチパネル用センサーシートを作製するためのシートとして好適である。
タッチパネル用センサーシートは、透明導電層に導電パターンが形成されて、Ｘ方向またはＹ方向に沿った電極部を複数有している。
導電パターンの一例としては、図２に示すように、四角形状の導電部１２ｂが接続部１２ｃを介して接続された電極部１２ｄが複数列形成されたものが挙げられる。
導電パターンは、透明導電層１２にレーザ光をパターン照射することにより形成できる。透明導電層１２のレーザ光が照射された部分は、透明樹脂が溶融することなく導電性極細繊維が蒸発、除去されて空隙が形成される。この空隙では、導電性極細繊維同士の接触がなく、導電ネットワークが断絶しているため、絶縁部となる。パターン状に絶縁部を形成することによって、導電パターンを形成できる。
なお、導電性極細繊維が除去された絶縁部は着色の度合いが小さくなるが、通常、絶縁部は細く形成されるため、絶縁部と絶縁部以外の部分との色の違いは人間の目では認識不能である。

（作用効果）
本実施形態の透明導電シート１０では、透明導電層１２に色調補正用着色剤が含まれているため、透明導電層１２の色調を改善できる。具体的には、ＣＩＥ色空間におけるｂ^＊値（黄色味）を低下させることができる。また、透明導電層１２に無機粒子が含まれるため、光の反射が抑制されて光線透過性が維持されている。また、本実施形態では、色調を改善するための層を別途設けないから、簡易な構成である。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態では、透明導電層が透明絶縁基材の第１表面のみに形成されていたが、透明絶縁基材の両面に形成されてもよい。

（実施例１）
厚さ１２５μｍの透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに、Ｃａｍｂｒｉｏｓ社のＣｌｅａｒＯｈｍ（商品名）インク（銀ナノワイヤーの分散液）からなる第１の塗料を塗布し、乾燥させた。その後、シリカと反応染料であるハンノール（田中直染料店社製）（色調補正用着色剤）と、水及びアルコール（分散媒）とを含む第２の塗料を上塗りし、１３０℃で乾燥して、透明導電層を形成した。これにより、透明導電シートを得た。
実施例１の透明導電シートにおける透明導電層の表面抵抗値（三菱化学社製ハイレスタを用いて測定した値）は８０Ω／□、全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ ７１３６、日本電色工業社製ＮＤＨ−５０００）は９０％、ｂ^＊値（ＪＩＳ Ｋ ７１３６）は０．２であった。

（比較例１）
上記実施例１における第２の塗料を、未硬化のアクリル酸共重合体と、水及びアルコール（分散媒）とを含むものに変更した以外は実施例１と同様に乾燥した後、紫外線照射により架橋して透明導電シートを得た。
比較例１の透明導電シートにおける透明導電層の表面抵抗値（三菱化学社製ハイレスタを用いて測定した値）は８０Ω／□、全光線透過率（ＪＩＳ Ｋ ７１３６）は９０％、ｂ^＊値（ＪＩＳ Ｋ ７１３６）は１.２であった。

上記のように、色調改善用着色剤を含む実施例１の透明導電シートのｂ^＊値は、色調開繊用着色剤を含まない比較例１の透明導電シートのｂ^＊値よりも小さく、黄色味が抑えられていた。しかも、実施例１の透明導電シートの全光線透過率は、比較例１の透明導電シートの全光線透過率とほぼ同じであった。

１０ 透明導電シート
１１ 透明絶縁基材
１１ａ 第１表面
１２ 透明導電層
１２ａ 導電性極細繊維

Claims (2)

1. 透明絶縁基材と、該透明絶縁基材の少なくとも一方の面に形成された透明導電層とを備え、
   前記透明導電層は、直径が０．３〜１５０ｎｍの導電性極細繊維と色調補正用着色剤と無機粒子と透明樹脂とを含有する、透明導電シート。
2. 透明導電層に絶縁部がパターン状に形成されて導電パターンが設けられている、請求項１に記載の透明導電シート。

Images