JP2018169962A - 積層体、タッチパネル、及びタッチパネル付表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ITO膜の代替材料として提案されている導電性のフィラーは、外光を散乱しやすいため、ヘイズが大きくなるという課題がある。
本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、電極パターンの視認性がより改善されたタッチパネル及びタッチパネル付表示装置を提供することにある。
本開示は上記に鑑みたものであり、上記の課題を解決するための具体的手段には以下の態様が含まれる。
<3> <1>又は<2>に記載の積層体を備えたタッチパネルである。
<4> <3>に記載のタッチパネルと、表示装置と、を備えたタッチパネル付表示装置である。
本発明の一実施形態によれば、電極パターンの視認性がより改善されたタッチパネル及びタッチパネル付表示装置が提供される。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
なお、本開示の積層体に含有される「繊維状導電粒子」は、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる粒子のことを指し、本明細書における「繊維状導電材料」には、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブに加え、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブ以外の、導電性を有する繊維状の粒子も包含される。
また、「繊維状」には、ワイヤ状もしくは線状、又は棒状の形状が含まれる。
本開示の積層体は、偏光板と、λ/2板(1/2λ偏光板)と、基材と、偏光板とλ/2板との間に配置されており、偏光板の透過軸と直交する方向に配向された、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含む第1の透明導電層と、λ/2板と基材との間に配置されており、第1の透明導電層に含まれる繊維状導電粒子の配向方向と直交する方向に配向された、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含む第2の透明導電層と、を有している。
本開示の積層体は、偏光板の側から自然光が照射された場合に、第2の透明導電層に含まれる繊維状導電粒子の配向方向と直交する直線偏光成分を透過するものである。
また、ITO膜の代替材料として導電性のフィラーが提案されているが、導電性のフィラーの一例である金属ナノワイヤ等は、直径こそ可視光波長より小さいものの、長さが可視光波長より大きいため、長さ方向に平行に振動する光(偏光)に対して反射しやすい性状を有している。そのため、金属ナノワイヤ等を含有する透明電極層に入射した光は、層中に分散された金属ナノワイヤ等で反射し、光の散乱を生じやすい。透明電極層で生じる光の散乱は、ヘイズを高める一因となる。
これにより、積層体にフレキシブル性が付与され、かつ、繊維状導電粒子由来の光の散乱が抑えられ、低ヘイズが達成される。また、タッチパネル等のフィルムセンサーを作製する場合に、電極パターンの視認性をより軽減することができる。
まず、本開示の積層体における透明導電層について説明する。
本開示の積層体は、少なくとも2層の透明導電層を有している。2層のうちの一方は、後述の偏光板とλ/2板との間に配置され、偏光板の透過軸と直交する方向に配向された、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含む第1の透明導電層である。また、2層のうちの他方は、後述のλ/2板と基材との間に配置され、第1の透明導電層に含まれる繊維状導電粒子の配向方向と直交する方向に配向された、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含む第2の透明導電層である。
また、透明導電層の透過率は、分光光度計を用いて測定される値であり、例えば、日立製作所株式会社製の分光光度計U−3310を用いて測定することができる。
第1の透明導電層は、後述の偏光板とλ/2板との間に配置されており、例えば図1に示すように、偏光板14によってその透過軸10と平行に振動する偏光hνが入射される。第1の透明導電層22は、少なくとも金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含有し、層中に含有される繊維状導電粒子12が偏光板14の透過軸10と直交する方向に配向されているので、偏光板14からの偏光は、第1の透明導電層22で散乱し難い。そして、透過光は、更に下層のλ/2板18へ入射する。
図1に示す積層体100には、等方性基材24上に第1の透明導電層22が積層された銀ナノワイヤフィルム(透明導電部材)16がλ/2板18の上に配置されており、第1の透明導電層22がパターニングされると等方性基材24上に電極パターンを有することになる。
なお、図1には、第1の透明導電層22とλ/2板18との間に等方性基材24を有する態様を示したが、場合によっては等方性基材24を有していなくてもよい。
繊維状導電粒子とは、導電性の物質が繊維状の形態となったものをいう。繊維状導電粒子として含有される金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの金属としては、特に制限はなく、いかなる金属であってもよい。また、金属種は、1種以外にも2種以上の金属を組み合わせてもよく、合金を用いてもよい。
金属の例としては、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、マンガン、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、チタン、ビスマス、アンチモン、鉛、及びこれらの少なくとも一つを含む合金などが挙げられる。中でも、銅、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、錫、コバルト、ロジウム、イリジウム、又はこれらの少なくとも一つを含む合金が好ましく、パラジウム、銅、銀、金、白金、錫、又はこれらの少なくとも一つを含む合金がより好ましく、銀又は銀を含む合金が特に好ましい。「銀を含む合金」における銀の含有量は、合金の全量に対して50モル%以上であることが好ましく、60モル%以上であることがより好ましく、80モル%以上であることが更に好ましい。
例えば、繊維状導電粒子として銀ナノワイヤ及び金属ナノチューブを含み、かつ、他の導電性材料として銀粒子を含む場合、銀ナノワイヤ及び金属ナノチューブを含む水分散液をろ過して、銀ナノワイヤ及び金属ナノチューブとそれ以外の導電性材料とに分離し、誘導結合プラズマ(ICP)発光分析装置を用いて、ろ紙に残存する銀の量と、ろ紙を透過した銀の量と、を各々測定することで、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブ(繊維状導電粒子)の比率は算出される。
金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの第1の透明導電層中における総含有量としては、第1の透明導電層の全質量に対して、1質量%〜60質量%が好ましく、3質量%〜50質量%がより好ましく、5質量%〜40質量%が更に好ましい。
また、第1の透明導電層の抵抗率を制御する観点から、第1の透明導電層の単位面積当たりの金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの量は、0.020g/m2〜2.00g/m2の範囲が好ましい。
繊維状導電粒子として含有される金属ナノワイヤとしては、銀ナノワイヤ、銅ナノワイヤ、銅−ニッケルナノワイヤ等が挙げられる。中でも、銀ナノワイヤが好ましい。
金属ナノワイヤの平均長軸長は、0.5μm〜50μmが好ましく、1μm〜30μmがより好ましく、5μm〜20μmが更に好ましい。金属ナノワイヤの平均長軸長が0.5μm以上であると、導電体を塗布により作製した場合において、金属同士の接点を確保しやすく、導通性がより良好になり、抵抗を低く抑えやすい。また、金属ナノワイヤの平均長軸長が50μm以下であると、分散安定性がより向上する。
中でも、平均短軸長が15nm〜100nmであって、平均長軸長が5μm〜20μmの銀ナノワイヤを含有することが好ましい。
具体的には、金属ナノワイヤの平均短軸長(平均直径)及び平均長軸長は、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、商品名:JEM−2000FX)を用い、ランダムに選択した300個の金属ナノワイヤについて短軸長及び長軸長を測定し、各々の測定値から平均値を求めることによって得られる。
なお、金属ナノワイヤの短軸方向断面が円形でない場合の短軸長は、短軸方向の測定値のうち最も長い箇所の長さを短軸長とする。また、金属ナノワイヤが曲がっている場合、曲がっている粒子を弧とする円を想定し、円の半径及び曲率から算出される値を長軸長とする。
平均アスペクト比とは、金属ナノワイヤの平均短軸長に対する平均長軸長の比(平均長軸長/平均短軸長の比)を意味する。
具体的には、金属ナノワイヤの平均アスペクト比は、ろ紙に残っている金属ナノワイヤを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察し、300個の金属ナノワイヤの短軸長及び長軸長をそれぞれ測定し、平均値を求め、金属ナノワイヤの平均短軸長に対する平均長軸長の比(平均長軸長/平均短軸長の比)を算出して求められる。
金属ナノワイヤの平均アスペクト比を電子顕微鏡で測定する場合、金属ナノワイヤの平均アスペクト比が上記範囲にあることは、電子顕微鏡の1視野で確認できればよい。また、金属ナノワイヤの平均長軸長と平均短軸長とを各々別に測定することによって、金属ナノワイヤ全体の平均アスペクト比を見積ることもできる。
繊維状導電粒子として含有される金属ナノチューブとしては、銀ナノチューブ、銅ナノチューブ等が挙げられる。
金属ナノチューブの平均短軸長及び平均長軸長も、既述の金属ナノワイヤと同様に、透過型電子顕微鏡(TEM)と光学顕微鏡とを用い、TEM像又は光学顕微鏡像を観察することで求められる。具体的には、金属ナノチューブの平均短軸長(平均直径)及び平均長軸長は、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、商品名:JEM−2000FX)を用い、ランダムに選択した300個の金属ナノチューブについて短軸長及び長軸長を測定し、各々の測定値から平均値を求めることによって得られる。
なお、金属ナノチューブの短軸方向断面が円形でない場合の短軸長は、短軸方向の測定値のうち最も長い箇所の長さを短軸長とする。また、金属ナノチューブが曲がっている場合、曲がっている粒子を弧とする円を想定し、円の半径及び曲率から算出される値を長軸長とする。
また、平均アスペクト比の測定方法も、既述の金属ナノワイヤにおける場合と同様である。但し、金属ナノチューブの平均アスペクト比を算出するための直径には、金属ナノチューブの外径が用いられる。
繊維状導電粒子(金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブ)の製造方法には、特に制限はなく、いかなる方法で作製されてもよい。
繊維状導電粒子が例えば銀ナノワイヤである場合、ハロゲン化合物と分散剤を溶解した溶媒中で金属イオンを還元することによって製造することが好ましい。また、繊維状導電粒子を形成した後は、常法により脱塩処理を行うことが、分散性及び第1の透明導電層の経時安定性の観点から好ましい。
金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブの製造方法は、特開2009−215594号公報、特開2009−242880号公報、特開2009−299162号公報、特開2010−84173号公報、特開2010−86714号公報等に記載の方法を用いることができる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン等が挙げられる。
なお、必要に応じて、粒子形成過程で温度を変更してもよく、途中での温度変更は核形成の制御や再核発生の抑制、選択成長の促進による単分散性の向上効果が期待できる。
還元剤としては、特に制限はなく、通常使用されるものの中から適宜選択することができ、例えば、水素化ホウ素金属塩、水素化アルミニウム塩、アルカノールアミン、脂肪族アミン、ヘテロ環式アミン、芳香族アミン、アラルキルアミン、アルコール、有機酸類、還元糖類、糖アルコール類、亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン化合物、デキストリン、ハイドロキノン、ヒドロキシルアミン、エチレングリコール、グルタチオンなどが挙げられる。これらの中でも、還元糖類、その誘導体としての糖アルコール類、エチレングリコールが特に好ましい。
還元剤によっては、機能として分散剤や溶媒としても機能する化合物があり、同様に好ましく用いることができる。
分散剤及びハロゲン化合物の添加タイミングは、還元剤の添加前又は添加後のいずれでもよく、金属イオン又はハロゲン化金属微粒子の添加前又は添加後のいずれでもよい。単分散性のより良好な繊維状導電粒子を得るには、核形成と成長を制御する観点から、ハロゲン化合物の添加を2段階以上に分けて行うことが好ましい。
分散剤としては、例えば、アミノ基含有化合物、チオール基含有化合物、スルフィド基含有化合物、アミノ酸又はその誘導体、ペプチド化合物、多糖類、多糖類由来の天然高分子、合成高分子、又はこれらに由来するゲル等の高分子化合物などが挙げられる。
その他、分散剤として使用可能な化合物の構造については、例えば「顔料の事典」(伊藤征司郎編、株式会社朝倉書院発行、2000年)の記載を参照できる。
分散剤の機能を有するハロゲン化合物としては、例えば、アミノ基と臭化物イオンを含むヘキサデシル−トリメチルアンモニウムブロミド(HTAB)、アミノ基と塩化物イオンを含むヘキサデシル−トリメチルアンモニウムクロライド(HTAC)、アミノ基と臭化物イオン又は塩化物イオンを含むドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ステアリルトリメチルアンモニウムブロミド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、ジメチルジステアリルアンモニウムブロミド、ジメチルジステアリルアンモニウムクロリド、ジラウリルジメチルアンモニウムブロミド、ジラウリルジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルジパルミチルアンモニウムブロミド、ジメチルジパルミチルアンモニウムクロリドが挙げられる。
本開示における第1の透明導電層は、バインダーを含有することが好ましい。
バインダーを含有することにより、第1の透明導電層に含まれる繊維状導電粒子等を分散状態で安定的に保持し、隣接層との密着性を向上させることができる。
バインダーは、後述するエッチング液に対して溶解しないことが好ましい。エッチングによって繊維状導電粒子を除去し、パターン形状を有する第1の透明導電層の非導電性領域を形成させる際に、光散乱性物質を非導電性領域に残存させるためである。
バインダー100質量部に対する繊維状導電粒子の含有量が1質量部以上であると、導電性が発現しやすい。バインダー100質量部に対する繊維状導電粒子の含有量が1,000質量部以下であると、第1の透明導電層の膜強度、特に密着などの機械的特性が高くなる。
第1の透明導電層は、上記以外の他の成分が含まれてもよい。他の成分には、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよい。他の成分としては、例えば、界面活性剤、増粘剤などが挙げられる。
界面活性剤を含有すると、第1の透明導電層を塗布形成する場合の塗布均一性を向上させることができる。
また、パターン形状の視認性の観点から、第1の透明導電層のヘイズに対する、第1の透明導電層のヘイズと非導電性の領域のヘイズとの差の絶対値の比率は、値が小さいほど好ましく、50%以下がより好ましく、30%以下が更に好ましく、20%以下が特に好ましい。
ヘイズは、ヘイズメーター(ヘイズガードプラス、ガードナー社製)を用いて測定される値である。
第2の透明導電層は、後述のλ/2板と基材との間に配置されており、例えば図1に示すように、λ/2板18で変えられた偏光軸に平行に振動する偏光が入射される。
第2の透明導電層26は、少なくとも金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子12を含有し、層中に含有される繊維状導電粒子12が第1の透明導電層22に含まれる繊維状導電粒子12の配向方向と直交する方向に配向されているので、λ/2板18からの偏光は、第2の透明導電層26で散乱しにくく反射されにくい。そして、透過光は、更に下層の等方性基材28に入射する。
ヘイズの測定方法は、既述の通りである。
また、パターン形状の視認性の観点から、第1の透明導電層のヘイズに対する、第1の透明導電層のヘイズと非導電性の領域のヘイズとの差の絶対値の比率は、値が小さいほど好ましく、50%以下がより好ましく、30%以下が更に好ましく、20%以下が特に好ましい。
本開示の積層体における第1の透明導電層及び第2の透明導電層は、導電性領域と非導電性領域とからなるパターン形状を有して設けられていることが好ましい。パターン形状については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。パターン形状は、基材上に第1の透明導電層又は第2の透明導電層を付設した後、エッチング処理を実施することにより形成されるものであることが好ましい。また、エッチング処理が、第1の透明導電層又は第2の透明導電層に含まれる繊維状導電粒子を溶解するエッチャントを、第1の透明導電層又は第2の透明導電層に接触させることにより実施されることが好ましい。
エッチングに関する詳細については後述する。
一方、非導電性領域の表面抵抗は、5kΩ/□以上が好ましく、100kΩ/□以上がより好ましく、1MΩ/□以上であることが更に好ましい。上限値は、109Ω/□以下が好ましい。
ここで、表面抵抗は、例えば、透明導電層を、表面抵抗計(三菱化学株式会社、Loresta−GP MCP−T600)を用いて測定される値である。なお、「Ω/□」は「Ω/square」と同義である。
本開示の積層体は、既述のように、偏光板、第1の透明導電層、λ/2板、第2の透明導電層、及び基材が積層された構造に製造することができる方法であれば、いずれの方法で製造されてもよく、好ましくは、以下に示す透明導電部材の製造方法を有し、製造された2つの透明導電部材を、λ/2板を介して、それぞれの繊維状導電粒子の配向方向が互いに直交するように積層し、2つの透明導電部材のうち上層側の透明導電部材の上に偏光板を積層する方法によって製造される。
なお、透明導電部材は、基材と透明導電層(第1の透明導電層又は第2の透明導電層)との積層体を指す。
ここでは、第1の透明導電層及び第2の透明導電層を総じて、単に「透明導電層」ともいう。
(a)透明導電層上に感光性樹脂組成物を含むフォトレジスト層を形成する工程(フォトレジスト層形成工程)
(b)フォトレジスト層をパターン露光する工程(パターン露光工程)
(c)パターン露光されたフォトレジスト層を現像し、パターン露光された露光領域又は非露光領域のフォトレジスト層を除去し、透明導電層の表面にパターン状のレジスト層を形成する工程(現像工程)
(d)透明導電層におけるフォトレジスト層で被覆されていない領域にある繊維状導電粒子をエッチャントで溶解、除去して非導電性領域を形成する工程(エッチング工程)
(e)上記の工程(d)後に残存する非露光領域又は露光領域のレジスト層をレジスト剥離液で除去する工程(レジスト剥離工程)
以下、透明導電部材の製造方法について説明する。
透明導電部材の製造方法においては、基材上に透明導電層を形成する。
基材に透明導電層を形成するに際し、密着性の向上及び塗布液の濡れ性の向上を目的として、基材の片面又は両面に親水化処理又は凹凸処理などの前処理を施すことが好ましい。
前処理としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理、クロム酸処理(湿式)、ケン化処理(湿式)等が挙げられ、コロナ放電処理、プラズマ処理(真空グロー放電及び大気圧グロー放電処理)が好ましい。
プラズマ処理としては、真空グロー放電、大気圧グロー放電等が挙げられ、他の方法としてフレームプラズマ処理等が挙げられる。これらは、例えば、特開平6−123062号公報、特開平11−293011号公報、特開平11−5857号公報等に記載された方法を用いることができる。
プラズマ処理については、特開2013−200999号公報の段落0075〜0081の記載を参照することができる。
コロナ放電処理は、従来公知の方法、例えば、特公昭48−5043号公報、特公昭47−51905号公報、特開昭47−28067号公報、特開昭49−83767号公報、特開昭51−41770号公報、特開昭51−131576号公報等に記載の方法により行うことができる。処理機としては、市販の各種コロナ処理機を適用でき、例えばSOFTAL(ソフタル)社のマルチナイフ電極を有するコロナ処理機は多数本の電極で構成され、電極の間に空気を送ることによりフィルムの加熱防止やフィルム表面に出てくる低分子の除去等が行えるので有用である。また、片面に透明導電層が形成された基材の、透明導電層が形成されていない側に対して、電極と透明導電層との間のスパークを避けるため、放電電極として誘電体被覆電極(セラミック電極、クォーツ電極など)を、対向電極としてはステンレスなどの金属ロールを用いてコロナ処理を行うことが望ましい。
透明導電層を基材上に形成する方法としては、塗布方法又は転写方法を採用して行うことができる。
塗布方法には、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すれなよい。塗布方法としては、例えば、ロールコート法、バーコート法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、ダイコート法、ブレードコート法、バーコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、スプレーコート法、ドクターコート法などが挙げられる。
具体的には、例えば転写フィルムを、その透明導電層の表面を基材に接触させて基材上のラミネートし、仮支持体を剥離することによって基材上に透明導電層を形成することができる。
なお、転写材料は、フィルム又はシートのいずれの形態で用いてもよい。
転写フィルムは、フレキシブル性を有し、低ヘイズの透明膜が得られる材料として好適であり、例えば、既述の本開示の積層体における第1の透明導電層及び第2の透明導電層の形成に好適に用いられる。
仮支持体の材質は、フィルム形成した際に必要な強度と柔軟性を有する限り、特に制限はない。成形性、コストの観点からは樹脂フィルムであることが好ましい。
仮支持体として用いられるフィルムは、可撓性を有し、加圧下または、加圧および加熱下で著しい変形、収縮もしくは伸びを生じないフィルムが好ましい。より具体的には、仮支持体としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、トリ酢酸セルロース(TAC)フィルム、ポリスチレン(PS)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム等が挙げられ、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。
仮支持体の外観にも特に制限はなく、透明フィルムでもよく、着色されたフィルムでもよい。着色されたフィルムとしては、染料化ケイ素、アルミナゾル、クロム塩、ジルコニウム塩などを含有する樹脂フィルムが挙げられる。
仮支持体には、特開2005−221726号公報に記載の方法などにより、導電性を付与することができる。
透明導電層は、既述の第1の透明導電層及び第2の透明導電層に用いられる成分、具体的には、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子、並びに、必要に応じてバインダー及び他の成分を含む。
透明導電層に含有される成分の詳細については、既述の通りである。
透明導電層は、上記の成分を含有する調製液を調製し、調製した調製液を例えば塗布等により仮支持体状に付与し、乾燥させることにより形成することができる。
塗布は、上記の塗布方法を適用することができる。
転写フィルムは、仮支持体と透明導電層との間に熱可塑性樹脂層を設けることができる。熱可塑性樹脂層を設けることで、転写フィルムを被転写体に転写して積層体を形成する場合、各層における気泡の発生が抑制され、気泡に起因する画像ムラなどが発生し難くなるため好ましい。
熱可塑性樹脂層はアルカリ可溶性樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂層を設けることで、被転写体表面の凹凸を吸収するクッション材として機能することが好ましく、対象面の凹凸に応じて変形しうる性質を有している樹脂層であることが好ましい。
転写フィルムは、任意に設けられる熱可塑性樹脂層と透明導電層との間に中間層を設けることができる。中間層としては、特開平5−72724号公報に「分離層」として記載されている層を適用することができる。
転写フィルムは、透明導電層の表面に保護フィルムを設けることができる。保護フィルムを設けることで、転写フィルにおける被転写体と密着する面である透明導電層の表面を保護することができる。
基材と透明導電層との間には、中間層が設けられてもよい。
中間層を有することにより、基材と透明導電層との密着性、透明導電層の光透過率、ヘイズ、及び膜強度を向上させることが可能になる。
透明導電部材の製造方法では、まず、透明導電層上に感光性樹脂組成物を含むフォトレジスト層を形成する。
フォトレジスト層は、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができ、ポジ型レジスト層でもよく、ネガ型レジスト層でもよい。ポジ型レジスト層の場合には、パターン状の露光領域が可溶化され、未露光領域(未溶解化領域)にパターン状のレジスト層が形成され、ネガ型レジスト層の場合には、露光領域が硬化されたレジスト層となり、溶解液の付与により、未露光部、即ち未硬化部のレジスト層が除去され、パターン状のレジスト層が形成される。
レジスト層の形成には、市販のアルカリ可溶性フォトレジストを適宜選択してもよい。
透明導電部材の製造方法では、形成されたフォトレジスト層をパターン状に露光(パターン露光)する。
パターン露光に用いる光源は、フォトレジスト組成物の感光波長域との関連で選定され、一般的にはg線、h線、i線、j線等の紫外線が好ましい。光源種としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、及び発光ダイオード(LED)が挙げられる。
透明導電部材の製造方法では、パターン露光後、パターン露光されたフォトレジスト層を現像する。これにより、パターン露光された露光領域又は非露光領域のフォトレジスト層を除去し、透明導電層の表面にパターン状のレジスト層を形成する。
アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム及びアンモニア水等の無機アルカリ類、エチルアミン及びn−プロピルアミン等の第一アミン類、ジエチルアミン及びジ−n−ブチルアミン等の第二アミン類、トリエチルアミン及びメチルジエチルアミン等の第三アミン類、ジメチルエタノールアミン及びトリエタノールアミン等のアルコールアミン類、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド及びテトラエチルアンモニウムヒドロキシド等の第四級アンモニウム塩、又は、ピロール及びピヘリジン等の環状アミン類を含んだアルカリ性水溶液が挙げられる。
現像方式としては、シャワー方式又はディップ方式等のいずれでもよい。
透明導電部材の製造方法では、透明導電層におけるフォトレジスト層で被覆されていない領域にある繊維状導電粒子をエッチャントで溶解、除去して非導電性領域を形成する。
これにより、パターン状の導電性領域(即ち、電極パターン)が形成される。
エッチャントには、塩化第二鉄/塩酸系、塩酸/硝酸系、臭化水素酸系などを代表例として、公知のエッチング液が挙げられる。繊維状導電粒子として銀を含む金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブを用いる場合には、硝酸を含むことが好ましい。
また、フォトレジスト層で被覆されない領域の透明導電層上にエッチャントをスクリーン印刷等により印刷してもよい。
透明導電部材の製造方法では、最後に、上記のエッチング工程でエッチングされずに残った非露光領域又は露光領域のレジスト層をレジスト剥離液で除去する。
レジスト剥離液は、現像工程で用いた現像液を用いることができる。レジスト剥離液による剥離は、シャワー方式又はディップ方式のいずれの方法で行ってもよい。
本開示の積層体は、外光が入射する側の最表面に偏光板を備えている。
偏光板を載置することにより、様々な偏光成分を有する外光のうち、あらかじめ定めた透過軸と平行に振動する光(偏光)を選択的に通過させる。
偏光板の透過軸と、第1の透明導電層金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子の配向方向と、が直交する配置であることにより、電極パターンの視認性を改善でき、ヘイズを低くすることができる。
本開示の積層体は、既述の第1の透明導電層と第2の透明導電層との間にλ/2板を備えている。λ/2板を有することで、第1の透明導電層を通過した光の偏光方向を略90°回転させることができる。第1の透明導電層と第2の透明導電層との間で偏光方向を略90°回転させることにより、第1の透明導電層と第2の透明導電層を、タッチパネルのX方向電極とY方向電極にとして使用した際に、透明導電層の低抵抗と、透明導電層の低ヘイズ及び良好な視認性と、を両立できる。
本発明で用いるλ/2板は、光の偏光方向を90°回転させる目的に適えば、単層のλ/2板であっても、波長帯域や視野角を拡大するために複数の位相差板を積層した形態でも構わない。また、液晶が連続的に90°捩れた形態の位相差板を用いても構わない。
本開示の積層体は、基材を備えている。
既述の第1の透明導電層と第2の透明導電層を基材上に形成して透明導電部材を作製する場合には、透明導電部材を用いて積層体を製造することにより、基材を備えた積層体が得られる。
本開示のタッチパネルは、既述の本開示の積層体を備えている。また、本開示のタッチパネル付表示装置は、本開示の積層体を備えタッチパネルと、表示装置とを備えている。
本開示のタッチパネル及びタッチパネル付表示装置は、本開示の積層体を備えるので、電極パターンの視認性がより改善されている。
タッチパネルとは、いわゆるタッチセンサ及びタッチパッドを含むものである。
容器内に、常温(25℃)でエチレングリコール60gとポリビニルピロリドン(PVP)2.5gとを入れ、500rpm(rotation per minute)で撹拌しながら10分かけて135℃まで昇温した。その後も135℃に維持した状態で撹拌を継続した。また、135℃に到達した時点から10分経過後、予め別の容器にてエチレングリコール0.6gに塩化ナトリウム0.006g(0.1mmol)を溶解させて得た塩化ナトリウム溶液を添加した。塩化ナトリウム溶液を添加した時点から3分経過後に、予め別の容器にてエチレングリコール7.65gに硝酸銀0.85g(5.0mmol)を溶解させた硝酸銀溶液を添加した。硝酸銀溶液を添加した後、撹拌速度を100rpmに変更し、135℃で3.0時間保持して加熱を終了し、そのまま室温になるまで自然冷却した。
容器内の溶液温度が室温(25℃)になった後、反応後のスラリーを遠心管に分取し、蒸留水を添加して洗浄し、3000rpmで5分間、遠心分離を行った。遠心分離後の上澄みを除去した後、残った沈殿物にメタノールを添加してスラリーとし、2500rpmで5分間、遠心分離を施した。遠心分離後の上澄みを除去した後、残った沈殿物に再びメタノールを添加してスラリーとし、1500rpmで10分間の遠心分離を施した。遠心分離後の上澄みを除去した後、残った沈殿物を水に加えて500rpmで10分攪拌して銀ナノワイヤ分散液を得た。
得られた銀ナノワイヤ分散液に、市販の磁性流体MSG−W11(FeroTec社)を混合し、磁性流体を含む銀ナノワイヤ分散液A1を調製した。この際、磁性粒子の銀ナノワイヤ分散液に対する体積濃度を4%とし、銀ナノワイヤの銀ナノワイヤ分散液に対する体積濃度を40%として銀ナノワイヤ分散液A1を調製した。
<金属ナノワイヤの平均長軸長及び平均短軸長の測定>
透過型電子顕微鏡(TEM;日本電子株式会社製、JEM−2000FX)を用い、拡大観察された金属ナノワイヤのうち、ランダムに300個の金属ナノワイヤを選択し、選択した金属ナノワイヤの長軸長さと短軸長さ(直径)を測定し、それぞれの算術平均値を金属ナノワイヤの平均長軸長及び平均短軸長(平均直径)とした。
等方性基材であるゼノアフィルムZF14(登録商標;Zeonor Film ZF14、日本ゼオン株式会社、厚み:100μm)上に、上記の銀ナノワイヤ分散液A1を塗布し、80℃で2分間乾燥させて、等方性基材上に銀ナノワイヤを含有する厚み200nmの透明導電層を有する銀ナノワイヤフィルムB1(透明導電部材)を作製した。銀ナノワイヤの透明導電層中における含有量は、透明導電層の全量に対して40質量%であった。
また、銀ナノワイヤフィルムB1を作製する際、塗布終了の時点から2分間の乾燥が完了するまでの間、等方性基材の2つの主平面に対して平行な方向に100mTの磁場を印加した。
上記のように作製した銀ナノワイヤフィルムB1の透明導電層中に含まれる銀ナノワイヤの配向状態を以下の方法で確認した。即ち、
下記構造のバインダー(A−1)3.80質量部(固形分40.0質量%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)溶液)、感光性化合物としてのKAYARAD DPHA(6官能モノマー;日本化薬株式会社製)1.59質量部、感光性化合物としてのIRGACURE379(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製)0.159質量部、架橋剤としてのEHPE−3150(ダイセル化学株式会社製)0.150質量部、メガファックF781F(界面活性剤;DIC株式会社製)0.002質量部、及びPGMEA 19.3質量部を混合して攪拌し、ネガ型のレジスト用感光性組成物C1を調製した。
次に、銀ナノワイヤフィルムB1の上に、レジスト用感光性組成物C1を乾燥膜厚5μmとなるようバー塗布し、100℃のオーブンで1分間乾燥させて感光性層を形成した。
続いて、銀ナノワイヤフィルムB1上の感光性層に対して、ネガパターン(細線のライン/スペース:150μm/150μm、細線の長さ:5cm、細線の本数:50本)が形成されたマスクを介して、高圧水銀灯を用いてi線(365nm)を60mJ/cm2(照度20mW/cm2)にて照射した。この際、マスクの細線の方向と磁場の印加方向とが平行になるようにした。
また、バインダー(A−1)の重量平均分子量(Mw)は30,000であり、分子量分布(Mw/Mn)は2.21である。Mw及びMw/Mnは、下記の条件にてゲル透過クロマトグラフ(GPC)により行った。検量線は、東ソー(株)製「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製した。
<条件>
・GPC:HLC(登録商標)−8020GPC(東ソー(株)製)
・カラム:TSKgel(登録商標)、Super MultiporeHZ−H(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本
・溶離液:THF(テトラヒドロフラン)
・試料濃度:0.45質量%
・流速:0.35ml/min
・サンプル注入量:10μl
・測定温度:40℃
・検出器:示差屈折計(RI)
その後、2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液でレジストを剥離し、純水のシャワーでリンスした。その後、50℃で1分間乾燥し、等方性基材上に銀ナノワイヤを含有する厚み200nmの透明導電層からなるパターンを形成した。パターン形状は、ライン/スペースが150μm/150μmであり、長さが5cmであった。
その後、パターン中の細線の長手方向の電気抵抗を四端子法抵抗器を用いて測定した。結果、電気抵抗は、20Ωであった。
その結果、マスクの細線の長手方向と磁場の印加方向とを平行(0°)にして露光して得られたパターンにおける電気抵抗が最も低く(20Ω)、マスクの細線の長手方向と磁場の印加方向とが90°の角度をなすように露光して得られたパターンにおける電気抵抗が最も高かった(1kΩ)。
以上の結果より、上記で作製した銀ナノワイヤフィルムB1は、透明導電層中の銀ナノワイヤは磁場の印加方向と平行に配向していることが確認された。
−パターン化された銀ナノワイヤフィルムの形成−
上記のように作製した銀ナノワイヤフィルムB1を、上記の「銀ナノワイヤの配向確認」と同様の方法によりパターンニングし、等方性基材上に銀ナノワイヤを含有する厚み200nmの透明導電層からなる電極パターンが形成されたパターン化銀ナノワイヤフィルムD1を作製した。
パターンニングは、ネガパターン(細線のライン/スペース:150μm/150μm、細線の長さ:5cm、細線の本数:50本)が形成されたマスクを介して、マスクの細線の長手方向と磁場の印加方向とを平行にしてi線を感光性層に照射することにより行った。パターン化銀ナノワイヤフィルムD1は、銀ナノワイヤの配向方向に平行な方向に長い細線パターンを有している。
続いて、パターン化銀ナノワイヤフィルムD1を2枚用意し、それぞれの細線の長手方向が互いに90°の角度をなすように2枚のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1を積層した。
この際、2枚のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1の間にλ/2板(ポリマー位相差フィルムλ/2(エドモンド・オプティクス・ジャパン製))を、λ/2板の光学軸とパターン化銀ナノワイヤフィルムD1のそれぞれの銀ナノワイヤの配向方向とが互いに45°の角度をなすように配置して挟んだ。即ち、パターン化銀ナノワイヤフィルムD1の電極パターン上にλ/2板を積層し、λ/2板上に、等方性基材がλ/2板と接するように別のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1を積層した。
続いて、上層側のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1の電極パターンの上に偏光板を、上層側のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1の銀ナノワイヤの配向方向と偏光板の透過軸とが互いに90°の角度をなすように配置して積層した。
上記のようにして、図1に示す積層構造を有する積層体を作製した。作製された積層体の2枚のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1における銀ナノワイヤの配向方向は、互いに90°の角度をなす状態となっている。
実施例1において、偏光板の透過軸と、上層側のパターン化銀ナノワイヤフィルムD1の銀ナノワイヤの配向方向と、がなす角度を80°又は70°に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、積層体を作製した。この際、上層側のパターン化銀ナノワイヤフィルムの銀ナノワイヤの配向方向と、下層側のパターン化銀ナノワイヤフィルムの銀ナノワイヤの配向方向と、とのなす角度は90°とした。
実施例1において、偏光板を設けなかったこと以外は、実施例1と同様にして、積層体を作製した。
実施例1において、銀ナノワイヤフィルムB1を作製する際に磁場を印加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして積層体を作製した。
実施例1〜3及び比較例1〜2で作製した積層体に対して、以下の評価を行った。評価結果を書き表1に示す。
積層体のヘイズをヘイズメーター(ヘイズガードプラス、ガードナー社製)を用いて測定し、下記の評価基準にしたがって評価した。評価基準のうち、Aが実用上の許容範囲である。
<評価基準>
A:1%未満
B:1%以上3%未満
C:3%以上
透明接着テープ(商品名:OCAテープ8171CL、スリーエムジャパン株式会社製)を用い、積層体の偏光板を有する側とは反対側の等方性基材の表面に黒色のポリエチレンテレフタレート(PET)材を貼り付けた。暗室内で積層体に対して偏光板側から蛍光灯の光をあて、偏光板からの反射光を斜めから目視で観察し、電極パターンの見え方を下記の評価基準にしたがって評価した。評価基準のうち、A,B及びCが実用上の許容範囲であり、A又はBが好ましく、Aがより好ましい。
<評価基準>
A:積層体から15cm離れた位置から凝視しても電極パターンが見えず、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際にも電極パターンは見えない。
B:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンが僅かに見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際は電極パターンは見えない。
C:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンが僅かに見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際も電極パターンが僅かに見える。
D:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンがはっきり見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視したい際は電極パターンが僅かに見える。
E:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンがはっきり見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際も電極パターンがはっきり見える。
12 繊維状導電粒子(金属ナノワイヤ、金属ナノチューブ)
14 偏光板
16 銀ナノワイヤフィルム(透明導電部材)
18 λ/2板
20 銀ナノワイヤフィルム(透明導電部材)
22 第1の透明導電層
24,28 等方性基材
26 第2の透明導電層
100 積層体
hν 光
Claims (4)
- 偏光板と、
λ/2板と、
基材と、
前記偏光板と前記λ/2板との間に配置されており、前記偏光板の透過軸と直交する方向に配向された、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含む第1の透明導電層と、
前記λ/2板と前記基材との間に配置されており、前記第1の透明導電層に含まれる前記繊維状導電粒子の配向方向と直交する方向に配向された、金属ナノワイヤ及び金属ナノチューブから選ばれる少なくとも一種の繊維状導電粒子を含む第2の透明導電層と、
を有する積層体。 - 前記金属ナノワイヤは、銀ナノワイヤを含む請求項1に記載の積層体。
- 請求項1又は請求項2に記載の積層体を備えたタッチパネル。
- 請求項3に記載のタッチパネルと、表示装置と、を備えたタッチパネル付表示装置。
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