JP2016203414A - 導電性積層体及びそれを用いたタッチパネル - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の透明導電性積層体は、基材と、上記基材の少なくとも一方の主面に配置された導電層と、上記導電層の上に配置された粘着層とを備え、上記導電層は、導電性高分子と、バインダとを含み、上記粘着層は、酸フリー架橋樹脂を含むことを特徴とする。
本発明の導電性積層体の導電層がバインダを含むことにより、導電性高分子のみからなる導電層に比べて、硬度が高く基材への密着性が高い導電層を形成できる。また、上記導電層がバインダを含むことにより、基材上に厚みのばらつきが小さい導電層を形成できるため、導電層全体の電気抵抗値を均一にできる。更に、上記導電層は、パターニングしてもよく、これによりタッチパネル用途に適した導電層を形成できる。
上記導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であれば使用できる。例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。重合の容易さ、空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子及びポリアニリン系導電性高分子が好ましい。
上記バインダとしては、アルコキシシランモノマー、アルコキシシランオリゴマー等を架橋して形成したシリコーン系無機バインダ;ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、フッ化ビニリデン−アクリル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂を含む有機バインダ;ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂等を含む有機バインダ等が使用できる。上記シリコーン系無機バインダを用いた場合、高硬度の導電層を作製でき、上記フッ素系樹脂を含む有機バインダを用いると、導電層の耐水性と透明性を向上できる。
上記導電層の表面電気抵抗値は、50Ω/sq以上10000Ω/sq以下であることが好ましい。更に、上記導電層をタッチパネル用電極として用いる場合には、上記導電層の表面電気抵抗値は、50Ω/sq以上500Ω/sq以下が好ましく、50Ω/sq以上400Ω/sq以下がより好ましい。表面電気抵抗値が小さいほど良好な電気特性を示す。
SP1(%)=(|RA−RP1|/RA)×100 (1)
本発明の導電性積層体の粘着層は、粘着剤として酸フリー架橋樹脂を含んでいる。これにより、高温高湿下での導電層の電気抵抗値の経時変化を抑制でき、更にリワーク性に優れた導電性積層体を形成できる。
本発明において酸フリー架橋樹脂とは、カルボキシル基、スルフォン酸基、リン酸基等の酸性基を含まないモノマーを重合して形成した酸フリーポリマーを、更に架橋剤により架橋した架橋ポリマーをいう。上記酸性基を含まないモノマーは、架橋剤との架橋反応を行うため、水酸基、アミノ基等の官能基を含んでいる。但し、上記酸フリー架橋樹脂は酸性基を意識的に有さないものを意味し、酸性基が全く検出されないことを意味するものではなく、また本発明の導電性積層体の製造過程で不可避的に混入する微量の酸は許容する意味である。
上記粘着層には、粘着力を制御するため、必要に応じて粘着付与剤を添加してもよい。上記粘着付与剤としては、酸性基を含まなければ特に限定されないが、例えば、酸性基を含まないテルペン系樹脂、テルペンフェノール系樹脂、合成石油系樹脂、及びこれらの水添系樹脂等が挙げられる。
上記粘着層のガラス板に対する粘着力は1.5N/10mm以上が好ましく、4.0N/10mm以上がより好ましい。ここで、本実施の形態において、ガラス板に対する粘着力とは、JIS Z0237(2009)に規定される粘着力試験と同様の方法で測定したガラス板に対する180°引き剥がし粘着力をいう。
本発明の導電性積層体に用いる基材としては特に限定されないが、透明性を有する透明基材が好ましい。上記透明基材の材質としては、例えば、樹脂、ゴム、ガラス、セラミックス等の種々のものが使用できる。
本発明の導電性積層体は、上記導電層と上記粘着層との間に引き出し電極を更に備えることができる。上記引き出し電極の材料としては、導電性の高い銀ペースト等の金属ペーストや、アルミニウム、モリブテン等の金属材料が適するが、これらに限定するものではない。また、上記引き出し電極の形成方法は、上記金属ペーストを用いた印刷法、上記金属材料を用いたスパッタリング法等の公知の手法が適宜利用できる。
本発明の導電性積層体の全光線透過率は、83%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。また、上記導電性積層体のヘイズは、2.0%以下が好ましく、1.5%以下がより好ましい。全光線透過率及びヘイズが高いほど良好な光学特性を示す。上記全光線透過率及び上記ヘイズは、分光光度計、例えば、日本分光社製の“V−570”により測定可能である。
本発明のタッチパネルは、上記本発明の導電性積層体を含むことを特徴とする。上記本発明の導電性積層体を備えたタッチパネルは、上記導電性積層体の粘着層の成分に酸フリー架橋樹脂を用いているので、酸性成分を含む粘着層と比べて、上記粘着層と接触する引出配線(金属)等の劣化を起こしにくい。また、酸性成分を含む粘着層では、酸成分が引出配線(金属)等に影響を及ぼし、電気抵抗値が変化して、タッチパネルの感度に経時変化が生じる問題があるが、酸フリー架橋樹脂を用いた導電性積層体を備えた本発明のタッチパネルではこのような問題はなく、長期間使用しても感度が変化しないタッチパネルを提供することができる。
本発明の導電性積層体の製造方法は、導電性高分子と、バインダと、溶媒とを含む導電層形成用塗料を作製する工程と、上記導電層形成用塗料を基材の上に塗布して乾燥することにより、上記基材の上に導電層を形成する工程と、上記導電層の上に、酸フリー架橋樹脂を含む粘着層を形成又は配置する工程とを備えることができる。
上記導電層形成用塗料に用いる導電性高分子としては、前述のポリチオフェン系化合物としてポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)と、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸とを含む混合物(PEDOT/PSS)等を用いることができる。
上記導電層形成用塗料を基材の上に塗布する方法としては、例えば、バーコート法、リバース法、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ダイコート法、ディッピング法、スピンコート法、スリットコート法、スプレーコート法等の塗布方法を用いることができる。
上記導電層上の導電パターンを形成する位置に形成されるレジスト膜は、例えば、レジスト剤を上記導電層上にスクリーン印刷することにより形成できる。上記レジスト剤は特に限定されず、適宜選択できる。
上記導電層の上に粘着層を形成するには、前述の酸フリーポリマーと、架橋剤と、溶媒とを含む粘着層形成用塗料を塗布して乾燥すればよい。上記導電層の上に上記粘着層形成用塗料を塗布して乾燥する方法は特に限定されず、各種の塗工装置、乾燥装置を用いることができる。また、上記溶媒は特に限定されず、上記酸フリーポリマーと上記架橋剤を混合できるものであればよい。
<粘着層形成用塗料の調製>
酸フリーポリマーであるアクリル系粘着剤(サイデン化学社製、商品名“サイビノールTPO3232”、固形分濃度:35質量%、水酸基価:2.7mg/g、重量平均分子量Mw:50万)100部に対して、金属キレート系架橋剤であるジルコニウムキレート化合物(マツモトファインケミカル社製、商品名“オルガチックスZC700”、固形分濃度:20質量%)0.8部を添加し、イソプロピルアルコールとトルエンとの混合溶媒(体積混合比率=1:1)を用いて固形分濃度が23質量%となるように希釈して、粘着層形成用塗料aを得た。
以下の成分を添加、混合して導電層形成用塗料Aを調製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“PH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.0質量%、溶媒:水):46.0部
(2)バインダ樹脂(アクリル樹脂、固形分濃度:30.0質量%、溶媒:水):4.6部
(3)プロトン性極性溶媒(エチルアルコール):12.0部
(4)非プロトン性極性溶媒(エチレングリコール):36.0部
(5)水:1.4部
次に、厚さ100μmのPETフィルム(全光線透過率:92.0%)を基板として用い、基板の一方の主面に上記導電層形成用塗料Aを、バーコータを用いて塗布し、その後100℃で5分間加熱した。これにより、一方の主面に導電層が形成された実施例1の導電性フィルムを作製した。上記導電層の厚みは、0.3μmであった。
上記導電性フィルムの導電層側の主面の中央部の5cm角の領域にスクリーン印刷法によりレジスト剤(ヘレウス社製、商品名“Clvious SET S”)を印刷し、その後100℃で5分間加熱した。これにより、導電層上にレジスト膜を形成した。
次に、導電層上にレジスト膜が形成された導電性フィルムを、塩素系不活性剤(ヘレウス社製、商品名“Clvious Etch”)を10%水溶液に調製した溶液に20分間浸漬した後、蒸留水で洗浄し、100℃で5分間加熱した。これにより、導電層の露出部の導電性を低下させた。
次に、上記導電性フィルムをトルエンに3分間浸漬し、レジスト膜を剥離した後、蒸留水で洗浄し、100℃で5分間乾燥して、パターニングされた導電層を備えた導電性フィルムを作製した。
前述の式(1):SP1(%)=(|RA−RP1|/RA)×100を用いて、上記導電層上の10点の表面電気抵抗値のばらつきを測定した。上記測定の結果、導電層の表面電気抵抗値のばらつきが、10点全て±10%以内の場合、良好と判断し、上記導電層の表面電気抵抗値のばらつきが、一点でも±10%を超えると、不良と判断した。
先ず、上記導電性フィルムの導電層の初期の表面電気抵抗値を、三菱化学アナリテック社製の抵抗率測定装置“Loresta−GP”(MCP−T610型)とLSPプローブを用いて測定した。
表面電気抵抗値の変化率(%)=〔(保存後の表面電気抵抗値−初期の表面電気抵抗値)/初期の表面電気抵抗値〕×100 (2)
上記パターニングされた導電層を備えた導電性フィルムの導電層側に、前述の粘着層形成用塗料aをバーコータを用いて塗布し、導電性フィルムの上に粘着層を形成して、実施例1の粘着層付き導電性フィルム(本発明の導電性積層体)を得た。
次に、上記粘着層付き導電性フィルムの粘着層側をガラス板に貼りあわせ、JIS Z0237(2009)に規定される粘着力試験と同様の方法でガラス板に対する180°引き剥がし粘着力を測定した。また、引き剥がし後のガラス板の糊残りを目視で観測した。その結果、糊残りが全く無かった場合にはリワーク性は良好と判断し、糊残りが観察された場合にはリワーク性は不良と判断した。
<粘着層形成用塗料の調製>
酸フリーポリマーであるアクリル系粘着剤(日本合成化学工業社製、商品名“コーポニールN−7520”、固形分濃度:35質量%、水酸基価:50.0mg/g、重量平均分子量Mw:70万)100部に対して、金属キレート系架橋剤であるチタンキレート化合物(マツモトファインケミカル社製、商品名“オルガチックスTC1040”、固形分濃度:75質量%)0.8部を添加し、メチルエチルケトンとトルエンとの混合溶媒(体積混合比率=1:1)を用いて固形分濃度が23質量%となるように希釈し、粘着層形成用塗料bを得た。
以下の成分を添加、混合して導電層形成用塗料Bを調製した。
(1)導電性高分子分散液(ヘレウス社製、商品名“PH1000”、導電性高分子:PEDOT−PSS、固形分濃度:1.0質量%、溶媒:水):46.0部
(2)バインダ樹脂分散液(PVDF分散液、PVDF粒子の平均分散粒子径:0.2μm、固形分濃度:35質量%、溶媒:水):3.9部
(3)プロトン性極性溶媒(エチルアルコール):12.0部
(4)非プロトン性極性溶媒(エチレングリコール):36.0部
(5)水:2.1部
<粘着層形成用塗料の調製>
酸フリーポリマーであるアクリル系粘着剤(日本合成化学工業社製、商品名“コーポニールN−7520”、固形分濃度:35質量%、水酸基価:50.0mg/g、重量平均分子量Mw:70万)100部に対して、イソシアネート系架橋剤(日本ポリウレタン工業社製、商品名“コロネートHX”、固形分濃度:100質量%)0.5部を添加し、メチルエチルケトンとトルエンとの混合溶媒(体積混合比率=1:1)を用いて固形分濃度が23質量%となるように希釈し、粘着層形成用塗料cを得た。
<粘着層形成用塗料の調製>
酸性基含有ポリマーであるアクリル系粘着剤(綜研化学社製、商品名“SK−2094”、固形分濃度:25質量%、酸価:6.8mg/g)100部に対して、エポキシ系架橋剤(綜研化学社製、商品名“E-AX”、固形分濃度:5質量%)0.27部を添加し、トルエンを用いて固形分濃度が20質量%となるように希釈し、粘着層形成用塗料dを得た。
バインダ樹脂を添加しなかった以外は実施例1と同様にして、導電層形成用塗料Cを作製した。実施例1で作製した粘着層形成用塗料a及び上記導電層形成用塗料Cを用いた以外は実施例1と同様にして、比較例2の粘着層付き導電性フィルムを作製し、実施例1と同様にして、導電層の表面電気抵抗値のばらつき及び変化率の測定、粘着力の測定及びリワーク性の評価を行った。
11、21 基材
12、22 導電層
13、23 粘着層
24 引き出し電極
Claims (12)
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の主面に配置された導電層と、前記導電層の上に配置された粘着層とを含む導電性積層体であって、
前記導電層は、導電性高分子と、バインダとを含み、
前記粘着層は、酸フリー架橋樹脂を含むことを特徴とする導電性積層体。 - 前記導電層が、パターニングされている請求項1に記載の導電性積層体。
- 前記導電層と前記粘着層との間に引き出し電極を更に含む請求項1又は2に記載の導電性積層体。
- 前記導電性高分子は、ドーパントを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 前記導電性高分子は、ポリチオフェン系化合物とポリスチレンスルホン酸とを含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 前記バインダは、フッ素系樹脂を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 前記酸フリー架橋樹脂は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ゴム系樹脂及びシリコーン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂である請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 前記酸フリー架橋樹脂は、モノマー成分として(メタ)アクリル酸エステルを含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 前記(メタ)アクリル酸エステルは、水酸基を含む請求項8に記載の導電性積層体。
- 前記粘着層の厚みが、5μm以上200μm以下である請求項1〜9のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 全光線透過率が、83%以上であり、ヘイズが、2.0%以下である請求項1〜10のいずれか1項に記載の導電性積層体。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性積層体を含むことを特徴とするタッチパネル。
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