JP6022424B2 - 透明導電性シート、および透明導電性シートを用いたタッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、透明電極などに用いられる透明導電性シートに関するものであり、特に透明導電性ナノワイヤを含む透明導電性シートに関するものである。

透明基材上に導電性の化合物の薄膜を形成した透明導電膜は、その導電性を利用した用途、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイといったフラットディスプレイやタッチパネルの透明電極など電気、電子分野で広く使用されている。前記透明導電膜としては、透明基材の少なくとも片面に、酸化スズ（ＳｎＯ_２） 、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ） や酸化亜鉛（ＺｎＯ） 等を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のドライプロセスによって設けたものがよく知られている。

また、上記ドライプロセス以外にも、導電性高分子、ＣＮＴ、例えば金属ナノワイヤなどの金属微粒子のネットワーク構造を使用したウエットプロセスによる透明導電膜も提案されている。

その中でも近年、可視光領域で透明な導電性材料として金属ナノワイヤが研究されている。金属ナノワイヤは小さいため、可視光領域での光透過性が高く、ＩＴＯに代わる透明導電膜としての応用が期待されている。このような金属ナノワイヤとしては、金ナノワイヤ、銀ナノワイヤ、銅ナノワイヤ等が一般に知られており、例えば特許文献１ には銀ナノワイヤを用いた透明導電膜が提案されている。

しかし、銀ナノワイヤは実条件での使用においては、銀の酸化に起因する導電率の低下が問題となっている。例えば特許文献２には、導電率の低下に対して酸化防止剤を添加したり、オーバーコート層を設けたりすることが記載されている。しかし、酸化防止剤を添加したり、オーバーコート層を設けても、可視光が銀ナノワイヤに当たると、銀ナノワイヤが酸化し、透明導電性シートの抵抗値が上昇してしまうと問題がある。

特開２００９−２０５９２４号 特開２００４―１９６６９２３号

従って、本発明の目的は、可視光が銀ナノワイヤに当たっても、銀ナノワイヤが酸化しにくい透明導電性シートを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、基本シートと、前記基体シートの上に積層される銀ナノワイヤ保持層と、前記銀ナノワイヤ保持層に添加される犠牲剤と、前記銀ナノワイヤ保持層の表面に積層される銀ナノワイヤとを備える透明導電性シートを提供する。

本発明の第２態様によれば、基本シートと、前記基体シートの上に積層される銀ナノワイヤ保持層と、前記銀ナノワイヤ保持層の表面に積層される銀ナノワイヤと、前記銀ナノワイヤの上に積層されるオーバーコート層と、前記オーバーコート層に添加される犠牲剤とを備える透明導電性シートを提供する。

本発明の第３態様によれば、基本シートと、前記基体シートの上に積層される銀ナノワイヤ保持層と、前記銀ナノワイヤ保持層の表面に積層される銀ナノワイヤと、前記銀ナノワイヤの上に積層されるオーバーコート層と、前記銀ナノワイヤ保持層に添加される犠牲剤とを備える透明導電性シートを提供する。

本発明の第４態様によれば、前記犠牲剤が銀ナノワイヤ保持層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％の割合で添加された透明導電性シートを提供する。

本発明の第５態様によれば、前記犠牲剤がオーバーコート層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％の割合で添加された透明導電性シートを提供する。

本発明の第６態様によれば、前記銀ナノワイヤの直径が５ｎｍ〜５００ｎｍであり、長さが５００ｎｍ〜５００００ｎｍである透明導電性シートを提供する。

本発明の第７態様によれば、前記銀ナノワイヤは、銀以外の金属でメッキされた透明導電性シートを提供する。

本発明の第８態様によれば、上記透明導電性シートを用いたタッチパネルを提供する。

本発明の透明導電性シートは、長時間の間、可視光が銀ナノワイヤに照射されても、透明導電性シートの抵抗値の上昇を抑制できる透明導電性シートである。

透明導電性シートに係る断面図である。 透明導電性シートに係る断面図である。 タッチパネルの斜視図である。 図２のＡ−Ａ’断面図である。 図３のＢ−Ｂ’断面図である。

下記で、本発明に係る実施形態を図面に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施例に記載した部位や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１に示すように、透明導電性シート１は、基体シート２、銀ナノワイヤ保持層３、銀ナノワイヤ４、オーバーコート層５がこの順番で積層された構成からなる。なお、銀ナノワイヤ保持層３とオーバーコート層５の少なくともいずれか一方の層には、犠牲剤が添加されている。
また、銀ナノワイヤ保持層３、銀ナノワイヤ４、オーバーコート層５の形成は、特に断らない限り、従来と同様の方法によって行うことができる。従来の方法の例には、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。以下で、上記部材について説明する。

［基体シート］
基体シートはシート状、フィルム状のものであれば特に制限はない。例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、パイレックス（登録商標）などのガラス、アルミナなどのセラミック、鉄、アルミ、銅等の金属、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、ビニルアルコール樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。透明性を重視する場合は、その全光線透過率が８０％以上であることが好ましく、例えばガラス、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。上記基材の厚みは１０μｍ〜１０ｍｍである。

［銀ナノワイヤ保持層］
銀ナノワイヤ保持層は、銀ナノワイヤを基体シート上に保持できる部材であれば特に制限はない。銀ナノワイヤ保持層を構成する部材としては、バインダー樹脂や感光性樹脂が挙げられる。なお、銀ナノワイヤ保持層の厚みを薄くできるという観点から、感光性樹脂を用いることが好ましい。

バインダー樹脂としては、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、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、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂や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、ポリイミド樹脂などの硬化性樹脂などを挙げることができる。

感光性樹脂としては、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、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、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂や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、ポリイミド樹脂などの硬化性樹脂などを挙げることができる。

［銀ナノワイヤ］
銀ナノワイヤは、銀から構成される。なお、上記銀ナノワイヤは、銀ナノワイヤ同士が絡みあい、それぞれの銀ナノワイヤが接触することで全体が導通する構成となっている。銀ナノワイヤの形状は、短軸方向の長さと長軸方向の長さの比（以下、アスペクトという） が１０〜１００００のものであることが好ましい。アスペクト比が１０未満であると、透過率が低下し、１００００を越えると物理的な強度と透導電性が低下する。

なお、銀ナノワイヤの短軸方向の長さは５ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。短軸方向の長さが５００ｎｍを超えると透明導電性シートの透過率が低下する。また、短軸方向の長さが５ｎｍ未満であると銀ナノワイヤ同士の接触が困難となり、透明導電性シートの導電性が低下する。
長軸方向の長さは５００ｎｍ〜５００００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１００００ｎｍ〜４００００ｎｍである。長軸方向の長さが５００ｎｍ未満であると透明導電性シートの導電性が低下し、５００００ｎｍを超えると透過率が低下する。

なお、銀ナノワイヤは、銀以外の金属でメッキされていることが好ましい。銀以外の金属でメッキされていると、銀ナノワイヤが可視光に照射されたとき、銀ナノワイヤの酸化を抑制できる。

［オーバーコート層］
オーバーコート層は、銀ナノワイヤを外部からの物理的、化学的刺激から保護できる部材であれば、特に制限されない。オーバーコート層を構成する部材としては、バインダー樹脂や感光性樹脂が挙げられる。なお、オーバーコート層を構成する部材としては、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、ビニルアルコール樹脂、ビニル樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂および熱硬化性樹脂などの公知のコーティング材料を用いることができる。

［犠牲剤］
犠牲剤は、可視光の照射によって銀ナノワイヤが酸化されるのを抑制する部材である。なお、上記犠牲剤は、銀ナノワイヤと隣接する層（銀ナノワイヤ保持層とオーバーコート層）の少なくともいずれか一方に添加される。上記の層に犠牲剤が添加されると、可視光の照射により犠牲剤が励起され、励起された犠牲剤は銀ナノワイヤに電子を供給する。そうすると、可視光が当たることにより発生する銀ナノワイヤの酸化、すなわちプラズモン共鳴に起因する銀ナノワイヤの酸化を抑制できる。その結果、長時間の間、可視光が透明導電性シートに照射されても透明導電性シートの抵抗値が上昇するのを抑制できる。

そのような、犠牲剤としては、アルデヒド基を含む分子、アルデヒド基を含む糖類、アルコールなどが挙げられる。

アルデヒド基を含む分子としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、フェニルアセトアルデヒド、シンナムアルデヒド、ｏ−トルアルデヒド、サリチルアルデヒドを挙げることができる。

アルデヒド基を有する糖類としては、グルコース、キシロース、ガラクトース、フルクトース、マルトース、ラクトースなどのアルドースが挙げられる。

アルコール類としては、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ブタノールが挙げられる。

なお、犠牲剤が添加される割合は、銀ナノワイヤ保持層またはオーバーコート層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％である。上記の量が１０％を超えると銀ナノワイヤが高温試験や高温高湿試験などで劣化しやすくなる。また、０．０１％未満であると有効な効果が得られない。

次に、第２実施形態の透明導電性シートについて説明する。

図２に示すように、透明導電性シートは、基体シート２、銀ナノワイヤ保持層３、銀ナノワイヤ４、接着層６、基材７がこの順番で積層された構成からなる。基体シート２、銀ナノワイヤ保持層３、銀ナノワイヤ４、犠牲剤の構成、および透明導電性シート１の作成方法については、第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

［接着層］
接着層は、銀ナノワイヤを空気中の酸素から保護しつつ、基材と銀ナノワイヤを接着する部材であれば、特に材料は限定されない。接着層を構成する部材としては、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、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、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂や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、ポリイミド樹脂などの硬化性樹脂などが挙げられる。
なお、接着層には、接着層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％の割合で犠牲剤が添加されていてもよい。

［基材］
基材は、透明導電性シートを外傷などから保護する部材であれば、特に制限されない。基材を構成する部材としては、石英ガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、サファイア等のガラス、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、セルロース樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

［タッチパネル］
以下では、上記の透明導電性シートを用いて作成したタッチパネルについて説明する。
図３に示すように、タッチパネル１００は、２枚の透明導電性シート１０、２０を貼り合わされた構成からなる。なお、透明導電性シート２０の上にはオーバーコート層３２が積層されている。

図４に示すように、透明導電性シート１０は、基体シート１１の上に銀ナノワイヤ保持層１２、銀ナノワイヤ１３、接着層１４がこの順番で積層された構成からなる。なお、銀ナノワイヤ保持層１２と接着層１４の少なくともいずれか一方の層には、犠牲剤が上記の層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％の割合で添加されている。
また、図３に示すように、銀ナノワイヤ１３は、Ｙ軸方向に複数配列され、タッチパネル１００においてＹ電極を形成している。

図５に示すように、透明導電性シート２０は、基体シート２１の上に銀ナノワイヤ保持層２２、銀ナノワイヤ２３、接着層２４がこの順番で積層された構成からなる。なお、銀ナノワイヤ保持層２２と接着層２４の少なくともいずれか一方の層には、犠牲剤が上記の層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％の割合で添加されている。また、図３に示すように、銀ナノワイヤ２３は、Ｘ軸方向に複数配列され、タッチパネル１００においてＸ電極を形成している。

このように、Ｙ電極を構成する銀ナノワイヤ１３は、銀ナノワイヤ保持層１２と接着層１４に挟まれ、銀ナノワイヤ保持層１２と接着層１４の少なくともいずれか一方の層には犠牲剤が添加されている。これは、Ｘ電極を構成する銀ナノワイヤ２３についても同様である。そのため、長時間の間、タッチパネル１００が可視光に照射された場合でも、銀ナノワイヤ１４、２４が酸化されにくくなっている。その結果、タッチパネル１００は、長時間の間、可視光が照射されても抵抗値が上昇しにくいタッチパネルとなっている。

１：透明導電性シート
２：基体シート
３：銀ナノワイヤ保持層
４：銀ナノワイヤ
５：オーバーコート層
６：接着層
７：基材
１０：透明導電性シート
１１：基体シート
１２：銀ナノワイヤ保持層
１３：銀ナノワイヤ
１４：接着層
２０：透明導電性シート
２１：基体シート
２２：銀ナノワイヤ保持層
２３：銀ナノワイヤ
２４：接着層
１００：タッチパネル

Claims (6)

1. 基体シートと、
   前記基体シートの上に形成された銀ナノワイヤ保持層と、
   前記銀ナノワイヤ保持層の表面に保持された銀ナノワイヤと、
   前記銀ナノワイヤの上に積層された接着層とを備え、
   前記銀ナノワイヤ保持層と前記接着層の少なくとも一方は、可視光の照射によって前記銀ナノワイヤが酸化されるのを抑制する犠牲剤を含み、
   前記犠牲剤は、アルデヒド基を含む分子、アルデヒド基を含む糖類、又はアルコールのうち少なくとも１つを含む、透明導電性シート。
2. 基体シートと、
   前記基体シートの上に形成された銀ナノワイヤ保持層と、
   前記銀ナノワイヤ保持層の表面に保持された銀ナノワイヤと、
   前記銀ナノワイヤの上に形成されたオーバーコート層とを備え、
   前記銀ナノワイヤ保持層と前記オーバーコート層の少なくとも一方は、可視光の照射によって前記銀ナノワイヤが酸化されるのを抑制する犠牲剤を含み、
   前記犠牲剤は、アルデヒド基を含む分子、アルデヒド基を含む糖類、又はアルコールのうち少なくとも１つを含む、透明導電性シート。
3. 前記犠牲剤は、前記犠牲剤が含まれる層を構成する樹脂に対して０．０１％〜１０％の割合で含まれる、請求項１又は請求項２に記載の透明導電性シート。
4. 前記銀ナノワイヤは、直径が５ｎｍ〜５００ｎｍであり、長さが５００ｎｍ〜５００００ｎｍである、請求項１から請求項３のいずれかに記載の透明導電性シート。
5. 前記銀ナノワイヤは、銀以外の金属でメッキされた、請求項１から請求項４のいずれかに記載の透明導電性シート。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の透明導電性シートを用いたタッチパネル。

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