JP6250490B2 - 導電性フィルム、タッチパネル付き表示装置 - Google Patents
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Description
外付け型は、液晶表示装置とタッチパネルとを別々に製造した後に一体化するため、厚みや重さが増えるという問題があった。
このような外付け型の問題(厚みや重さ)を解消するものとして、液晶表示装置の液晶セルと偏光子との間にタッチパネル用導電層を組み込んだ、いわゆるオンセル型のタッチパネル付き液晶表示装置が登場している(例えば、特許文献1)。特許文献1においては、偏光板上にタッチパネル用導電層を配置する態様が開示されており、タッチパネル用導電層としてITO(酸化インジウムスズ)層が開示されている。
また、近年の液晶表示装置に対する薄膜化、および、コストダウン要望から、特にスマートフォンのような中小型市場では使用する部材の薄膜化、部材削減検討が進められている。従来の偏光板は、偏光子の表裏を保護フィルムで貼合した構成になっているが、前述の要請から、片側または両面の保護フィルムを無くした製品も開発されている(例えば、特許文献2)
また、特許文献2のように、偏光子の片側または両側の保護フィルムが無い偏光板は湿熱環境の変動により割れ(クラック)が生じやすいという問題を有している。そのため、特許文献1のような、タッチパネル用導電層と組み合わせた際には、このような問題が抑制されることが望ましい。
また、本発明は、上記導電性フィルムを含むタッチパネル付き表示装置を提供することも課題とする。
つまり、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
(2) さらに、導電層上に配置されたハードコート層を有する、(1)に記載の導電性フィルム。
(3) シート抵抗値が10〜150Ω/□である、(1)または(2)に記載の導電性フィルム。
(4) 偏光子の厚みが5〜30μmである、(1)〜(3)のいずれかに記載の導電性フィルム。
(5) さらに、偏光子と導電層との間に、λ/4板を有する、(1)〜(4)のいずれかに記載の導電性フィルム。
(6) さらに、偏光子の導電層側とは反対側の表面上に保護フィルムを有する、(1)〜(5)のいずれかに記載の導電性フィルム。
(7) タッチパネルに用いられる、(1)〜(6)のいずれかに記載の導電性フィルム。
(8) (7)に記載の導電性フィルムを有する、タッチパネル付き表示装置。
また、本発明によれば、上記導電性フィルムを含むタッチパネル付き表示装置を提供することができる。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、本発明における図は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致しない。
また、後述するように、フラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層を作製する際には、高温真空条件を必要としない。そのため、ドライプロセスによりITO層を作製する場合と比較して、偏光子の性能劣化を抑制することができる。
さらに、上述したように、片側または両側に保護フィルムのない偏光子は湿熱環境の変動において割れを生じやすいが、その主な理由の一つとしては、湿熱環境の変動にて偏光子が膨潤・収縮を繰り返すことが挙げられる。それに対して、導電層内部ではフラーレン官能基化カーボンナノチューブが絡まり合っているため、導電層自体は膨潤・収縮しづらい。よって、このような導電層と偏光子とを組み合わせると、偏光子の膨潤・収縮が抑制され、結果として、偏光子の割れの発生が抑制されると推測される。
つまり、フラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層は、偏光子の性能劣化を抑制しつつ、偏光子上に配置することでき、かつ、湿熱環境の変動による偏光子の割れの発生を抑制することができる。
以下、導電性フィルムに含まれる部材(偏光子、導電層)について詳述する。
偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であればよく、吸収型偏光子および反射型偏光子を利用することができる。
吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが用いられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子があり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
また、基材上にポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムの状態で延伸および染色を施すことで偏光子を得る方法として、特許第5048120号公報、特許第5143918号公報、特許第5048120号公報、特許第4691205号公報、特許第4751481号公報、特許第4751486号公報を挙げることができ、これらの偏光子に関する公知の技術も好ましく利用することができる。
反射型偏光子としては、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、選択反射域を有するコレステリック液晶と1/4波長板とを組み合わせた偏光子などが用いられる。
なかでも、後述する導電層との密着性がより優れる点で、ポリビニルアルコール系樹脂(特に、ポリビニルアルコールおよびエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群から選択される少なくとも1つ)を含む偏光子であることが好ましい。
なお、上記厚みは平均値であり、任意の10点の偏光子の厚みを測定して、それらを算術平均した値である。
導電層には、フラーレン官能基化カーボンナノチューブが含まれる。フラーレン官能基化カーボンナノチューブに関しては、後段で詳述する。
導電層中におけるフラーレン官能基化カーボンナノチューブの含有量は特に制限されないが、湿熱環境の変動による偏光子の割れがより抑制される点(以後、単に「本発明の効果がより優れる点」とも称する)、および/または、導電層の導電性がより優れる点で、導電層全質量に対して、60質量%が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、100質量%が挙げられる。
なお、導電層中にはフラーレン官能基化カーボンナノチューブ以外の添加剤が含まれていてもよく、その含有量は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点、および/または、導電層の導電性がより優れる点で、導電層全質量に対して、0.01〜40質量%が好ましく、0.1〜20質量%がより好ましく、0.1〜10質量%以上がさらに好ましい。
導電層の厚みは特に制限されないが、本発明の効果がより優れる点、および/または、導電層の導電性がより優れる点で、0.1〜15μmが好ましく、1〜10μmがより好ましい。なお、上記厚みは平均値であり、任意の10点の導電層の厚みを測定して、それらを算術平均した値である。
なお、偏光子上に直接導電層を作製する以外にも、一旦、仮支持体上でフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層を作製して、偏光子上に転写する方法も挙げられる。
導電層を所定のパターンに形成する方法としては特に制限されないが、例えば、支持体(例えば、偏光子、または、仮支持体)上に所定のパターンにマスクしたものに対して、支持体上にフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層を堆積させた後、マスクを除去することにより所定パターンの導電層を得る方法、導電層上に所定のパターンのレジストを用意し、強酸、酸化性または腐食性の大きな薬剤、強アルカリ等のウェットプロセスでエッチングを行う方法、スクリーン印刷によるパターニング方法などが挙げられるが、本発明においては、ドライエッチングプロセスでパターニングを行うことが好ましい。
以下にその例を示すが、本発明はこれに限定されない。
導電層上に、マスクとなるアルミニウム膜を形成し、続いて、アルミニウム膜上にパターン形成するためにレジストを塗布する。続いて、上記レジストをパターンと合わせて露光・現像を行なう。続いて上記パターニングされたレジストをマスクに、アルミニウム膜をエッチングする。続いてレジストを剥離する。続いてドライエッチング装置、たとえば、O2プラズマアッシング装置を用いて、表面に露出している導電層を燃焼させることによって除去する。ここで燃焼とは、試料温度を上げる場合ばかりでなく、基板温度を上げずに活性化したO2プラズマおよびラジカルで酸化させる方法、つまり、アッシングも含む。最後に、導電層上のアルミニウム膜を燐酸、特に加熱した燐酸によりウェットエッチングにより除去することで、導電層をパターニングできる。
なお、上記ではO2プラズマアッシングを用いて説明したが、他のドライエッチング方法、たとえば、スパッタエッチング、化学エッチング、反応性エッチング、反応性スパッタエッチング、イオンビームエッチング、反応性イオンビームエッチングによるエッチングが可能である。
従って、カーボンナノパーティクル、触媒金属表面を被うアモルファスカーボンを含むフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層をパターンニングする場合には、ガスエッチングまたはラジカルを含むエッチングがより効果的である。さらに、ガスエッチングまたはラジカルを含むエッチングでは等方性のエッチングであることより、パターニングするナノチューブの表面ばかりでなく、反応性ガスが表面近傍のナノチューブ、ナノパーティクルの側壁や裏面にも回りこみ、選択的に炭素と反応し、触媒金属以外をすばやく除去できる。さらに、触媒金属のみを除去する工程を追加することにより、ナノパーティクルを含有するフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層をパターニングすることができる。反応生成物は、例えば、酸素の場合、COやCO2などのガスとなるため支持体への再付着がなく、表面汚染の問題がない。特に酸素をもちいた燃焼は簡便であり、好ましい。
また、金属以外でも、O2プラズマアッシングでのダメージを受けず、除去する際に導電層にダメージを与えない物質、たとえば二酸化珪素、酸化アルミニウムなどであれば、使用することが可能である。
フラーレン官能基化カーボンナノチューブ(本明細書では、CBFFCNTとも呼ぶ)は、カーボンナノチューブに共有結合した1種または複数種のフラーレンおよび/またはフラーレン系分子を含む。つまり、CBFFCNTは、フラーレンおよびフラーレン系分子からなる群から選択される1種または複数種が共有結合を介して導入されたカーボンナノチューブである。
フラーレン系分子とは、上述のフラーレンのいずれかであって、分子内の1つまたは複数の炭素原子が、1つまたは複数の、例えば、炭素原子以外の原子(例えば、ヘテロ原子)、分子、基および/または化合物で置換されている分子や、上述のフラーレン分子のいずれかであって、1つまたは複数の追加の原子(例えば、ヘテロ原子)、分子、基および/または化合物がフラーレン内に組み込まれている分子や、上述のフラーレンのいずれかであって、1つまたは複数の追加の原子(例えば、ヘテロ原子)、分子、基および/または化合物がフラーレンの表面にくっ付いている分子を意味する。
なお、1種または複数種の他のフラーレンをカーボンナノチューブ表面にくっ付けることができるという点について触れておくことができるが、これは単なる1つの非限定例である。
架橋原子団とは、カーボンナノチューブへの共有結合を可能にするのに用いられる任意の原子、元素、分子、基および/または化合物を意味する。好適な架橋原子団は、例えば、元素周期表の第IV族、第V族、第VI族の任意の元素を含むことができる。好適な架橋原子団は、例えば、酸素、水素、窒素、硫黄、アミノ基、チオール基、エーテル基、エステル基および/またはカルボン酸基および/または他の任意の好適な基および/またはそれらの誘導体を含むことができる。好適な架橋原子団は、炭素含有基を含むことができる。
また、上述したように、もう一つの選択肢として、またはこれに加えて、フラーレンおよび/またはフラーレン系分子はカーボンナノチューブへ直接共有結合してもよい。例えば、フラーレンおよび/またはフラーレン系分子は、1つまたは複数の炭素結合を介して直接共有結合してもよい。
フラーレン官能基化カーボンナノチューブは、1つまたは複数のフラーレンおよび/またはフラーレン系分子を介して、1つまたは複数のカーボンナノチューブおよび/またはフラーレン官能基化カーボンナノチューブに結合させることができる。言い換えれば、例えば、共通のフラーレン分子を介して、2つのフラーレン官能基化カーボンナノチューブを互いに付着することができる。
1種または複数種のフラーレン官能基化カーボンナノチューブの製造方法としては、1種または複数種の触媒粒子、炭素源および/または試薬を互いに接触させ、反応器内で加熱して、1種または複数種のカーボンナノチューブに共有結合した1種または複数種のフラーレンおよび/またはフラーレン系分子を含む1種または複数種のカーボンナノチューブを製造することを含む。
1種または複数種の触媒粒子、炭素源および/または試薬を互いに接触させるステップは、例えば、それらを互いに接触させる任意の好適な方法(例えば、混合)により実施できる。この方法は、反応器内で実施されることが好ましい。このようにして、1種または複数種のフラーレン官能基化カーボンナノチューブは製造される。
フラーレン官能基化カーボンナノチューブの製造においては、種々の炭素含有物質を炭素源として使用できる。また、炭素源を形成する炭素含有前駆物質も使用できる。炭素源は、1種または複数種のアルカン、アルケン、アルキン、アルコール、芳香族炭化水素および任意の他の好適なグループ、化合物または材料からなる群より選択できる。また、炭素源は、例えば、気体の炭素化合物(メタン、エタン、プロパン、エチレン、アセチレン、一酸化炭素など)、液体の揮発性炭素源(ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、メタノール、エタノール、およびオクタノールなど)および他の任意の好適な化合物と、それらの誘導体からなる群より選択できる。チオフェンも炭素源として使用できる。なかでも、一酸化炭素ガスが、炭素源として好ましい。
炭素源としては、1種または複数種を使用できる。
炭素前駆物質を使用する場合、炭素前駆物質は、例えば、加熱されたフィラメントまたはプラズマを用いて、反応器中の所望の場所で活性化させることができる。
炭素源は、5〜10000ccm、好ましくは50〜1000ccm、例えば約300ccmの割合で反応器に導入することができる。この方法で用いる種々の材料(例えば、炭素源)の圧力は、0.1〜1000Pa、好ましくは1〜500Paにすることができる。
1種または複数種の試薬を、フラーレン官能基化カーボンナノチューブの製造において使用できる。試薬はエッチング剤であってよい。試薬は、水素、窒素、水、二酸化炭素、亜酸化窒素、二酸化窒素および酸素よりなる群から選択できる。さらに、試薬は、例えば、有機および/または無機の酸素含有化合物(オゾン(O3)など)および種々の水素化物から選択できる。この方法に用いる1種または複数種の試薬は、一酸化炭素、オクタノールおよび/またはチオフェンから選択できる。
好ましい試薬(1種または複数種)は、水蒸気および/または二酸化炭素である。また他の任意の好適な試薬も、本発明による方法に用いることができる。他の試薬および/または試薬前駆物質を炭素源として用いることもでき、その逆も同様である。そのような試薬の例は、例えば、ケトン、アルデヒド、アルコール、エステルおよび/またはエーテルおよび/または他の任意の好適な化合物である。
用いる触媒粒子は、例えば、種々の金属および/または非金属の材料を含んでよい。好ましい触媒粒子は、1種類の金属、好ましくは1種類の遷移金属および/または金属(複数種)および/または遷移金属(複数種)の組み合わせを含む。触媒粒子は、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、モリブデン、パラジウムおよび/または他の任意の類似元素を含むことが好ましい。触媒粒子は、化学前駆物質(例えば、フェロセン)から、例えば、フェロセン蒸気の熱分解によって形成させることができる。触媒粒子は、金属または金属含有物質を加熱することにより製造できる。
本発明による方法に用いる触媒粒子は、種々の方法で製造できる。そのような方法の例としては、例えば、触媒前駆物質の化学蒸気分解(chemical vapor decomposition)、物理的蒸気核形成(physical vapor nucleation)がある。また、他の方法としては、触媒粒子は、例えば、エレクトロスプレー、超音波噴霧、空気噴霧などによって、例えば、金属塩溶液並びにコロイド状金属ナノ粒子溶液から作られる液滴から製造できるか、あるいは、熱乾燥および分解および/または任意の他の適用可能な方法および/またはプロセスおよび/または材料を使用して製造できる。粒子を製造するための他の任意の手順、例えば、ノズル内での断熱膨張、アーク放電および/またはエレクトロスプレーシステムも、触媒粒子の形成に使用できる。熱ワイヤー式発生器(hot wire generator)を触媒粒子の製造に使用することもできる。本発明によれば、金属蒸気を発生させるために金属を含有した塊を加熱および/または蒸発させる他の手段も可能である。
エアロゾルおよび/または表面担持の触媒粒子を、フラーレン官能基化カーボンナノチューブの製造に使用できる。触媒粒子前駆物質を触媒粒子の製造に使用できる。
基材担持のフラーレン官能基化カーボンナノチューブの製造の場合、触媒粒子は基材上で直接製造することができ、および/または、拡散、熱泳動(thermophoresis)、電気泳動、慣性衝突および/または他の任意の手段によって気相から析出させることができる。
触媒粒子の化学的製造方法の場合、金属有機化合物、有機金属化合物および/または無機化合物、例えば、メタロセン化合物、カルボニル化合物、キレート化合物および/または他の任意の好適な化合物を、触媒前駆物質として使用できる。
本発明の方法は、1種または複数種の追加試薬を導入するステップをさらに含むことができる。追加試薬は、カーボンナノチューブの形成を促進するため、炭素源の分解速度を変化させるため、カーボンナノチューブの製造中および/または製造後の無定形炭素と反応させるため、および/または(例えば、カーボンナノチューブの精製、ドーピングおよび/またはさらなる官能基化のために)カーボンナノチューブと反応させるために使用できる。触媒粒子前駆物質、触媒粒子、炭素源、無定形炭素および/またはカーボンナノチューブ(1種または複数種のフラーレンおよび/またはフラーレン系分子が共有結合しているもの)との化学反応に関与させるための追加試薬を、本発明に従って使用できる。1種または複数種の追加試薬は、炭素源と一緒または別個に導入できる。
精製工程では、場合によっては、例えば、望ましくない無定形炭素コーティングおよび/またはCBFFCNT内に封入された触媒粒子を除去する必要がありうる。本発明では、1つまたは複数の加熱される別個の反応器/反応器セクションを設けることが可能であり、1つの反応器または反応器の1つのセクションはCBFFCNTを製造するのに使用し、残りのもの(1つまたは複数)は、例えば、さらなる精製、さらなる官能基化および/またはドーピングに使用する。上記のステップを組み合わせることも可能である。
無定形炭素を除去するための化学物質として、任意の化合物、その化合物の誘導体および/またはその化合物の分解生成物(反応器中においてその場で形成される)を使用できるが、それは好ましくは、黒鉛化炭素とではなく無定形炭素と反応する。そのような試薬の例として、1種または複数種のアルコール、ケトン、有機酸および/または無機酸を使用できる。さらに、H2O、CO2および/またはNOなどの酸化剤を使用できる。本発明によれば、他の追加試薬も可能である。
1つの実施態様では、この方法は、1種または複数種の添加剤を反応器に導入してフラーレン官能基化カーボンナノチューブ複合材料を製造するステップをさらに含む。例えば、製造されたCBFFCNTをコーティングし、および/または、CBFFCNTと混合して、CBFFCNT複合材を作るために、1種または複数種の添加剤を使用できる。添加剤の目的は、例えば、マトリックスに付着したCBFFCNTの触媒効率を増大させること、および/または、マトリックスの性質(硬さ、剛性、化学反応性、光学特性および/または熱伝導率および/または電気伝導率および/または膨張係数など)を制御することである。CBFFCNT複合材料用のコーティングまたはエアロゾル化粒子添加剤として、好ましくは1種または複数種の金属含有材料および/または有機材料(ポリマーなど)および/またはセラミック、溶剤および/またはそれらのエアロゾルを使用できる。本発明によれば、他の任意の好適な添加剤も使用できる。
得られた複合材は、例えば、直接回収し、マトリックスに付着させ、および/または表面上に付着させることができる。これは、電気力、熱泳動(thermophoretic)力、慣性力、拡散力、乱流移動(turbophoretic)力、重力および/または他の好適な力によって行って、例えば、厚膜または薄膜、糸、構造体および/または層状材料を形成させることができる。CBFFCNTは、1種または複数種の添加する固体または液体および/または固体または液体粒子によってコーティングして、CBFFCNT複合材を構成することができる。
1つの実施態様では、この方法は、固体、液体または気体の分散体(dispersion)、固体構造体、粉末、ペースト、コロイド懸濁液として、および/または表面付着物として、製造された1種または複数種のフラーレン官能基化カーボンナノチューブおよび/またはフラーレン官能基化カーボンナノチューブ複合材料を回収するステップをさらに含む。
1つの実施態様では、この方法は、製造されたフラーレン官能基化カーボンナノチューブおよび/またはフラーレン官能基化カーボンナノチューブ複合材料の分散体、例えば、気体分散体を、表面上および/またはマトリックスおよび/または層状構造体および/またはデバイスの中に付着させるステップをさらに含む。
種々の手段(慣性衝突、熱泳動および/または電界内での移動が含まれるが、これらに限定されない)により、合成された材料の付着の制御を行って、電気伝導率および/または熱伝導率、不透明度および/または機械的強度、硬さおよび/または延性などの所望の性質を有する、所望の形状(例えば、糸、点、膜または三次元構造体)に形成させることができる。合成された材料の付着の制御を行う手段として、電気伝導率および/または熱伝導率、不透明度および/または機械的強度、硬さおよび/または延性などの所望の性質を有する所望の形状(例えば、糸、点または膜)を形成させる、重力沈降、ファイバーおよびバリヤー濾過、慣性衝突、熱泳動および/または電界内での移動がさらにあるが、これらに限定されない。
かかる装置は、触媒粒子の製造手段;1種または複数種の触媒粒子の導入手段;1種または複数種の触媒粒子前駆物質の導入手段;1種または複数種の炭素源の導入手段;1種または複数種の炭素源前駆物質の導入手段;1種または複数種の試薬の導入手段;1種または複数種の試薬前駆物質の導入手段;1種または複数種の追加試薬の導入手段;1種または複数種の添加剤の導入手段;製造された1種または複数種のフラーレン官能基化カーボンナノチューブおよび/またはフラーレン官能基化カーボンナノチューブ複合材料の回収手段;製造されたフラーレン官能基化カーボンナノチューブおよび/またはカーボンナノチューブ複合材料の分散体(例えば、気体分散体)を付着させる手段;触媒粒子の製造手段および/または反応器へエネルギーを供給する手段の、1つまたはそれ以上をさらに具備することができる。上記の種々の材料を、例えば、反応器および/または装置の他の任意の部分へ導入するのに使用される手段は、例えば、1つの同じ手段または種々の手段を具備することができる。例えば、本発明の1つの実施態様では、1種または複数種の炭素源および試薬は、1つの同じ手段を用いて反応器に導入することができる。さらに、必要に応じて,装置は反応器内に混合手段を具備することができる。
上述した導電性フィルムには、偏光子および導電性フィルム以外の他の部材が含まれていてもよい。以下、任意の構成部材について詳述する。
本発明の導電性フィルムは、さらに、導電層上(導電層の偏光子側とは反対側の表面上)に機能層としてハードコート層を有していてもよい。
本発明において、ハードコート層とは、この層を形成することで導電性フィルムの鉛筆硬度が上昇する層をいう。実用的には、ハードコート層積層後の鉛筆硬度(JIS K5400)はH以上が好ましく、更に好ましくは2H以上であり、最も好ましくは3H以上である。
ハードコート層の厚みは、0.4〜35μmが好ましく、1〜30μmがより好ましく、1.5〜20μmがさらに好ましい。
ハードコート層は1層でも複数でもかまわない。ハードコート層が複数層の場合、全てのハードコート層の膜厚の合計が上位範囲であることが好ましい。
本発明の導電性フィルムのハードコート層の表面は平坦であって凹凸があっても構わない。また、必要に応じて、表面凹凸や内部散乱付与のためにハードコート層に透光性粒子を含有させることもできる。
ハードコート層形成用組成物の態様においては、後段にて詳述する。
塗布方法としては、公知の塗布方法を採用し得る。例えば、グラビアコート、ロールコート、リバースコート、ナイフコート、ダイコート、リップコート、ドクターコート、エクストルージョンコート、スライドコート、ワイヤーバーコート、カーテンコート、押出コート、スピナーコート等が挙げられる。
加熱処理の条件は使用される材料により異なるが、反応効率がより優れる点で、40〜200℃(好ましくは50〜150℃)で0.5分〜10分(好ましくは1分〜5分)処理することが好ましい。
また、照射条件はそれぞれのランプの条件によって異なるが、通常、照射露光量は20〜10000mJ/cm2の範囲であればよく、100〜3000mJ/cm2の範囲であることが好ましい。
本発明において、ハードコート層は、不飽和二重結合を有する化合物、重合開始剤、必要に応じて、透光性粒子、含フッ素またはシリコーン系化合物、溶剤を含有する組成物を、導電層上に直接または他の層を介して塗布・乾燥・硬化することにより形成することができる。
以下、ハードコート層形成用組成物(その1)に含まれる各成分について説明する。
ハードコート層形成用組成物には不飽和二重結合を有する化合物を含有することができる。不飽和二重結合を有する化合物はバインダーとして機能することができ、重合性不飽和基を2つ以上有する多官能モノマーであることが好ましい。重合性不飽和基を2つ以上有する多官能モノマーは、硬化剤として機能することができ、塗膜の強度や耐擦傷性を向上させることが可能となる。重合性不飽和基は3つ以上であることがより好ましい。これらモノマーは、1または2官能のモノマーと3官能以上のモノマーを併用して用いることもできる。
ハードコート層形成用組成物が分子内に環状脂肪族炭化水素と不飽和二重結合を有する化合物を含有する場合、分子内に環状脂肪族炭化水素と不飽和二重結合を有する化合物はハードコート層形成用組成物中の不飽和二重結合を有する化合物中、1〜90質量%が好ましく、2〜80質量%がより好ましく、5〜70質量%がさらに好ましい。
ハードコート層形成用組成物が更に、5官能以上の(メタ)アクリレートを含有する場合、5官能以上の(メタ)アクリレートは、ハードコート層形成用組成物中の不飽和二重結合を有する化合物中、1〜70質量%が好ましく、2〜60質量%がより好ましく、5〜50質量%が特に好ましい。
ハードコート層に透光性粒子を含有させることで、ハードコート層表面に凹凸形状を付与したり、内部ヘイズを付与したりすることもできる。
ハードコート層に用いることができる透光性粒子としては、ポリメチルメタクリレート粒子(屈折率1.49)、架橋ポリ(アクリル−スチレン)共重合体粒子(屈折率1.54)、メラミン樹脂粒子(屈折率1.57)、ポリカーボネート粒子(屈折率1.57)、ポリスチレン粒子(屈折率1.60)、架橋ポリスチレン粒子(屈折率1.61)、ポリ塩化ビニル粒子(屈折率1.60)、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒド粒子(屈折率1.68)、シリカ粒子(屈折率1.46)、アルミナ粒子(屈折率1.63)、ジルコニア粒子、チタニア粒子、または中空や細孔を有する粒子等が挙げられる。
なかでも、架橋ポリ((メタ)アクリレート)粒子、架橋ポリ(アクリル−スチレン)粒子が好ましく用いられ、これらの粒子の中から選ばれた各透光性粒子の屈折率にあわせてバインダーの屈折率を調整することにより、ハードコート層に好適な表面凹凸、表面ヘイズ、内部ヘイズ、全ヘイズを達成することができる。バインダー(透光性樹脂)の屈折率は、1.45〜1.70が好ましく、1.48〜1.65がより好ましい。
また、透光性粒子と、ハードコート層のバインダーとの屈折率の差(「透光性粒子の屈折率」−「透光性粒子を除くハードコート層の屈折率」)は、絶対値として、好ましくは0.05未満であり、より好ましくは0.001〜0.030、更に好ましくは0.001〜0.020である。ハードコート層中の透光性粒子とバインダーとの屈折率の差を0.05未満にすると、透光性粒子による光の屈折角度が小さくなり、散乱光が広角まで広がらず、悪化作用が無く好ましい。
好ましい第1の態様としては、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを主成分としたバインダー(硬化後の屈折率が1.50〜1.53)とアクリル含率50〜100質量パーセントである架橋ポリ(メタ)アクリレート/スチレン重合体からなる透光性粒子を組み合わせて用いることが好ましい。低屈折率であるアクリル成分と高屈折率であるスチレン成分の組成比を調節することで、透光性粒子とバインダーとの屈折率差を0.05未満にすることが容易である。アクリル成分とスチレン成分の比率は質量比で50/50〜100/0が好ましく、更に好ましくは60/40〜100/0であり、最も好ましくは65/35〜90/10である。架橋ポリ(メタ)アクリレート/スチレン重合体からなる透光性粒子の屈折率としては、1.49〜1.55が好ましく、更に好ましくは1.50〜1.54であり、最も好ましくは1.51〜1.53である。
好ましい第2の態様としては、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを主成分としたバインダーに対して、1〜100nmの平均粒子サイズの無機微粒子を併用することで、モノマーと無機微粒子からなるバインダーの屈折率を調節し、既存の透光性粒子との屈折率差を調節するものである。無機粒子としては、珪素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも一つの金属の酸化物、具体例としては、SiO2、ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO等が挙げられる。好ましくは、SiO2、ZrO2、Al2O3などが挙げられる。これら無機粒子は、モノマーの総量に対して1〜90質量%の範囲で混合して用いることができ、好ましくは5〜65質量%である。
ここで、透光性粒子を除くハードコート層の屈折率は、アッベ屈折計で直接測定するか、分光反射スペクトルや分光エリプソメトリーを測定するなどして定量評価できる。透光性粒子の屈折率は、屈折率の異なる2種類の溶媒の混合比を変化させて屈折率を変化させた溶媒中に透光性粒子を等量分散して濁度を測定し、濁度が極小になった時の溶媒の屈折率をアッベ屈折計で測定することで測定される。
透光性粒子の平均粒径の測定方法は、粒子の平均粒径を測る測定方法であれば、任意の測定方法が適用できるが、好ましくは透過型電子顕微鏡(倍率50万〜200万倍)で粒子の観察を行い、粒子100個を観察し、その平均値をもって平均粒子径とできる。
また、透光性粒子の塗布量は、好ましくは10〜2500mg/m2、より好ましくは30〜2000mg/m2、更に好ましくは100〜1500mg/m2である。
分級には風力分級法、遠心分級法、沈降分級法、濾過分級法、静電分級法等の方法を用いることが好ましい。
ハードコート層形成用組成物には光重合開始剤を含有させることが好ましい。
ハードコート層形成用組成物中の光重合開始剤の含有量は、ハードコート層形成用組成物に含まれる重合可能な化合物を重合させるのに十分多く、かつ開始点が増えすぎないよう十分少ない量に設定するという理由から、ハードコート層形成用組成物中の全固形分に対して、0.5〜8質量%が好ましく、1〜5質量%がより好ましい。
導電性フィルムは、タッチパネル付き表示装置の部材などに使用されるが、液晶等の劣化防止の観点から、UV硬化を阻害しない範囲でハードコート層に紫外線吸収剤を含有させることで、導電性フィルムに紫外線吸収性を付与することもできる。
ハードコート層形成用組成物は、溶剤を含有することができる。溶剤としては、モノマーの溶解性、透光性粒子の分散性、塗工時の乾燥性等を考慮し、各種溶剤を用いることができる。有機溶剤としては、例えば、ジブチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール、炭酸ジメチル、炭酸メチルエチル、炭酸ジエチル、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−プチロラクトン、2−メトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシエタノール、2−プロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1,2−ジアセトキシアセトン、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、酢酸イソブチル、メチルイソブチルケトン(MIBK)、2−オクタノン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられ、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ハードコート層形成用組成物の固形分の濃度は20〜80質量%の範囲となるように溶媒を用いるのが好ましく、より好ましくは30〜75質量%であり、更に好ましくは40〜70質量%である。
次に、帯電防止反射防止フィルムに用いる(帯電防止性)ハードコート層形成用組成物について説明する。
以下、ハードコート層形成用組成物(その2)に含まれる各種成分について詳述する。
本ハードコート層形成用組成物は、4級アンモニウム塩基を有する化合物を含有する。
4級アンモニウム塩基を有する化合物としては、低分子型または高分子型のいずれを用いることもできるが、ブリードアウト等による帯電防止性の変動がないことから高分子型のカチオン化合物がより好ましく用いられる。
高分子型の4級アンモニウム塩基を有するカチオン化合物としては、公知化合物の中から適宜選択して用いることができるが、イオン伝導性が高い観点から、4級アンモニウム塩基含有ポリマーであることが好ましく、下記一般式(I)〜(III)で表される構造単位の少なくとも1つの単位を有するポリマーが好ましい。
一般式(II)中のAおよびB、並びに、一般式(III)中のDは、それぞれ独立に、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基、−R7COR8−、−R9COOR10OCOR11−、−R12OCR13COOR14−、−R15−(OR16)m−、−R17CONHR18NHCOR19−、−R20OCONHR21NHCOR22−または−R23NHCONHR24NHCONHR25−を表す。
一般式(III)中のEは、単結合、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基、−R7COR8−、−R9COOR10OCOR11−、−R12OCR13COOR14−、−R15−(OR16)m−、−R17CONHR18NHCOR19−、−R20OCONHR21NHCOR22−、−R23NHCONHR24NHCONHR25−または−NHCOR26CONH−を表す。R7、R8、R9、R11、R12、R14、R15、R16、R17、R19、R20、R22、R23、R25およびR26はアルキレン基を表す。R10、R13、R18、R21およびR24は、それぞれ独立に、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、アリーレンアルキレン基およびアルキレンアリーレン基から選ばれる連結基を表す。mは1〜4の正の整数を表す。
X‐はアニオンを表す。
Z1、Z2は−N=C−基と共に5員または6員環を形成するのに必要な非金属原子群を表し、≡N+[X−]−なる4級塩の形でEに連結してもよい。
nは5〜300の整数を表す。
ハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子が挙げられ、塩素原子が好ましい。
アルキル基は、炭素数1〜4の分岐または直鎖のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基がより好ましい。
アルキレン基は、炭素数1〜12のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、プロピレン基がより好ましく、エチレン基が特に好ましい。
アリーレン基は、炭素数6〜15のアリーレン基が好ましく、フェニレン、ジフェニレン、フェニルメチレン基、フェニルジメチレン基、ナフチレン基がより好ましく、フェニルメチレン基が特に好ましい、これらの基は置換基を有していてもよい。
アルケニレン基は、炭素数2〜10のアルキレン基が好ましく、アリーレンアルキレン基は、炭素数6〜12のアリーレンアルキレン基が好ましい、これらの基は置換基を有していてもよい。
各基に置換してもよい置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられる。
Yは、好ましくは水素原子である。
Lは、好ましくは−COO−である。
Jは、好ましくはフェニルメチレン基、メチレン基、エチレン基、プロピレン基である。
Qは、下記一般式(VI)で表される基であり、R2、R2’およびR2’’は各々メチル基である。
X−は、ハロゲンイオン、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオンなどが挙げられ、好ましくはハロゲンイオンであり、より好ましくは塩素イオンである。
pおよびqは、好ましくは0または1であり、より好ましくはp=1、q=1である。
一般式(II)中のAおよびB、並びに、一般式(III)中のDは、好ましくはそれぞれ独立に、炭素数2〜10の置換または無置換のアルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基を表し、好ましくはフェニルジメチレン基である。
X−は、ハロゲンイオン、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオンなどが挙げられ、好ましくはハロゲンイオンであり、より好ましくは塩素イオンである。
Eは、好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、アルケニレン基、アリーレンアルキレン基を表す。
Z1、Z2が、−N=C−基と共に形成する5員または6員環としては、ジアゾニアビシクロオクタン環等を例示することができる。
ハードコート層形成用組成物には、不飽和二重結合を有する化合物を含有することができる。不飽和二重結合を有する化合物としては、上述した[ハードコート層形成用組成物(その1)]にて説明した化合物と同義である。
ハードコート層形成用組成物中の不飽和二重結合を有する化合物の含有量は、十分な重合率を与えて硬度などを付与するため、ハードコート層形成用組成物中の全固形分に対して、40〜98質量%が好ましく、60〜95質量%がより好ましい。
ハードコート層形成用組成物は、光重合開始剤を含有することができる。
光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。光重合開始剤の具体例、および好ましい態様、市販品などは、特開2009−098658号公報の段落[0133]〜[0151]に記載されており、本発明においても同様に好適に用いることができる。
「最新UV硬化技術」{(株)技術情報協会}(1991年)、p.159、および、「紫外線硬化システム」加藤清視著(平成元年、総合技術センター発行)、p.65〜148にも種々の例が記載されており本発明に有用である。
ハードコート層形成用組成物は種々の有機溶剤を含有してもよい。
本発明においては、イオン伝導性化合物との相溶性得る観点で、親水性溶媒を含んでいることが好ましい。親水性溶媒としては、アルコール系溶媒、カーボネート系溶媒、エステル系溶媒などが挙げられ、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブチルアルコール、シクロヘキシルアルコール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−メチル−1ヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−プロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、ジアセトンアルコール、ジメチルカーボーネート、ジエチルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルn−プロピルカーボネート、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、2−エトキシプロピオン酸エチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−メトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸メチル、2−エトキシ酢酸エチル、アセトン、1,2−ジアセトキシアセトン、アセチルアセトン等が挙げられ、1種単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
ハードコート層形成用組成物には各種の界面活性剤を使用することも好適である。一般的に界面活性剤は乾燥風の局所的な分布による乾燥バラツキに起因する膜厚ムラ等を抑制したり、帯電防止層の表面凹凸や塗布物のハジキを改良できることがある。更には、帯電防止化合物の分散性を向上させることで、より安定で高い導電性を発現できる場合があり好適である。
界面活性剤としては、具体的には、フッ素系界面活性剤、または、シリコーン系界面活性剤が好ましい。また、界面活性剤は、低分子化合物よりもオリゴマーやポリマーであることが好ましい。
一般式(F1)
一般式(F2)
一般式(F1−1)
界面活性剤は、ハードコート層形成用組成物の全固形分中に0.01〜0.5質量%含有されることが好ましく、0.01〜0.3質量%がより好ましい。
保護フィルムは、偏光子の導電層側とは反対側の表面上に配置され、偏光子を保護する機能を有する。
保護フィルムとしては、公知の透明支持体を使用することができ、例えば、透明支持体を形成する材料としては、トリアセチルセルロースに代表される、セルロースアシレート系樹脂や、シクロオレフィン系樹脂(日本ゼオン(株)製のゼオネックス、ゼオノア、JSR(株)製のアートン等)や、(メタ)アクリル系樹脂や、ポリエステル系樹脂を使用することができる。
保護フィルムの厚みは特に限定されないが、厚みを薄くできる等の理由から40μm以下が好ましく、25μm以下がより好ましい。
λ/4板は、偏光子と導電性フィルムとの間に配置される層である。λ/4板を配置することにより、偏光子とλ/4板とで円偏光板を形成することができる。円偏光板は、いわゆる外光反射防止用途に適用できる。
λ/4板(λ/4機能を有する板)とは、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または、円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。より具体的には、所定の波長λnmにおける面内レタデーション値がλ/4(または、この奇数倍)を示す板である。
λ/4板の波長550nmでの面内レタデーション値(Re(550))は、理想値(137.5nm)を中心として、25nm程度の誤差があってもよく、例えば、110〜160nmであることが好ましく、120〜150nmであることがより好ましく、130〜145nmであることがさらに好ましい。
なお、上記角度とは、偏光子表面の法線方向から視認した際の、偏光子の吸収軸とλ/4板の面内遅相軸とのなす角度を意図する。
導電性フィルムは、偏光子と、偏光子上に配置された、フラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層とを少なくとも含む。
導電性フィルムのシート抵抗値は特に制限されないが、導電性がより優れる点で、10〜150Ω/□が好ましく、10〜100Ω/がより好ましい。
シート抵抗値は、三菱ケミカルコーポレーションLoresta−GP(MCP−T600)を用いて四探針法によりJIS K 7194に準拠して測定した値とする。
上述した導電性フィルムは、種々の用途に適用することができ、例えば、タッチパネルなどが挙げられる。
以下、導電性フィルムをタッチパネルに適用した場合の好適態様について詳述する。
上述した導電性フィルムは、タッチパネル(好ましくは、静電容量式タッチパネル)に好適に使用できる。より具体的には、タッチパネルを構成する部材として適用することができ、導電層は、静電容量の変化を感知する検出電極(センサー電極)や、検出電極に電圧を印加するため引き出し配線(周辺配線)などに好適に適用できる。
以下、本発明の導電性フィルムを適用したタッチパネル付き表示装置の第1の実施態様について、図1を参照して説明する。図1は、本発明のタッチパネル付き液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。なお、図1は、タッチパネル付き液晶表示装置の層構成に対する理解を容易にするために模式的に表したものであり、各層の配置を正確に表した図面ではない。
図1に例示するように、本発明のタッチパネル付き液晶表示装置10は、偏光子12と第1タッチパネル用導電層14Aとから構成されるタッチパネル16と、一対の液晶セル用基材18A、18B、および、一対の液晶セル用基材18A、18Bの間に形成された液晶層20を有する液晶セル22と、上記液晶セル22のタッチパネル16側とは反対側に偏光子24とを有する。図1に例示するタッチパネル付き液晶表示装置10は、第1タッチパネル用導電層14Aが偏光子12と液晶セル用基材18Bとの間に配置されているオンセル構造を有する。また、タッチパネル付き液晶表示装置10は、さらに、偏光子24の液晶セル22側とは反対側にバックライト(図示せず)が配置されていてもよい。また、各部材の間には、図示しない粘着層が配置されていてもよい。さらに、偏光子12の視認側の表面(第1タッチパネル用導電層14A側とは反対側の表面)には、必要に応じて、上述した保護フィルム(例えば、樹脂基板、ガラス基板)が配置されていてもよい。
このタッチパネル付き液晶表示装置10においては、偏光子12表面(タッチ面)に指が近接、接触すると、指とタッチパネル16中の検出電極との静電容量が変化する。ここで、図示しない位置検出ドライバは、指と検出電極との間の静電容量の変化を常に検出している。この位置検出ドライバは、所定値以上の静電容量の変化を検出すると、静電容量の変化が検出された位置を入力位置として検出する。このようにして、タッチパネル16は、入力位置を検出することができる。
タッチパネル16は、偏光子12上に、第1タッチパネル用導電層14Aが配置され、第1タッチパネル用導電層14Aは、第1の電極30、第2の電極32、第1の接続部34、第2の接続部36、絶縁層38、および、引き出し配線40を有する。
第1の電極30、第2の電極32および引き出し配線40には、フラーレン官能基化カーボンナノチューブが含まれる。つまり、第1の電極30、第2の電極32および引き出し配線40が、上述した導電層に該当する。なお、本発明はこの態様に限定されず、タッチパネル用導電層14が、上述したフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層を有していればよく、第1の電極30、第2の電極32および引き出し配線40以外の第1の接続部34、および、第2の接続部36にも、フラーレン官能基化カーボンナノチューブが含まれていてもよい。
なお、以下に、タッチパネル用導電層14に含まれる各部材について詳述する。
また、複数(図2では4個)の第2の電極32がx方向に直交するy方向(図2では縦方向)に直線状に並べられ、それぞれが第2の接続部36で連結され、第2の電極列をなしている。そして、この第2の電極列が偏光子12上に平行に複数(図2では4列)並べられている。この第2の電極列は、いわゆる検出電極に該当する。
さらに、第1の接続部34と第2の接続部36とが重なるように上記第1の電極列と上記第2の電極列とが交差して配されているので、第1の電極30と第2の電極32とは偏光子12上に格子状に配置されている。
さらに、第1の接続部34と第2の接続部36とが重なっているので、第1の接続部34と直交する第2の接続部36の導通を防止し絶縁するために、第1の接続部34と第2の接続部36との間に絶縁層38が介装されている。
さらに、第1の電極列と第2の電極列にそれぞれ接続する引き出し配線40が、偏光子12上に配置されていて、これらの第1の電極30および第2の電極32と図示しない制御回路とが引き出し配線40により接続されている。
なお、第1の電極30および第2の電極32がある領域は、操作者によって入力操作が可能な入力領域EI(物体の接触を検知可能な入力領域(センシング部))を構成し、入力領域EIの外側に位置する外側領域EOには引き出し配線40、および、図示しないフレキシブルプリント配線板が配置される。
また、タッチパネル付き液晶表示装置10には、さらに光源が含まれていてもよい。
以下、本発明の導電性フィルムを適用したタッチパネル付き液晶表示装置の第2の実施態様について、図4を参照して説明する。
図4に例示するように、本発明のタッチパネル付き液晶表示装置110は、偏光子12と、第2タッチパネル用導電層14Bと、粘着層42と、第3タッチパネル用導電層14Cと、一対の液晶セル用基材18A、18B、および、一対の液晶セル用基材18A、18Bの間に形成された液晶層20を有する液晶セル22と、偏光子24とを有する。偏光子12と、第2タッチパネル用導電層14Bと、粘着層42と、第3タッチパネル用導電層14Cとは、タッチパネル116を構成する。後述するように、第2タッチパネル用導電層14Bには、上述したフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層が含まれる。つまり、偏光子12と第2タッチパネル用導電層14Bとを含む導電性フィルムは、本発明の導電性フィルムに該当する。
図4に示すタッチパネル付き液晶表示装置110は、タッチパネル116の点を除いて、図1に示すタッチパネル付き液晶表示装置10と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略し、以下、主に、タッチパネル116について詳述する。
図5に示すように、積層体Xは、偏光子12と、偏光子12の裏面側に配置された第2タッチパネル用導電層14Bとを有し、第2タッチパネル用導電層14Bは、第1検出電極50および第1引き出し配線52を有する。
第1検出電極50および第1引き出し配線52には、フラーレン官能基化カーボンナノチューブが含まれる。つまり、第1検出電極50および第1引き出し配線52が、上述した導電層に該当する。なお、本発明はこの態様に限定されず、第1検出電極50のみが、上述したフラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層であってもよい。
なお、第1検出電極50は、入力領域EIに接近した操作者の指のY方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指との間に静電容量を発生する機能を有している。第1検出電極50は、Y方向に延び、Y方向と直交するX方向に所定の間隔をあけて配列された電極である。
また、第1引き出し配線52は、外側領域EOの偏光子12上に配置され、その一端が対応する第1検出電極50に電気的に接続され、その他端は図示しないフレキシブルプリント配線板に電気的に接続される。
第2検出電極54および第2引き出し配線56には、フラーレン官能基化カーボンナノチューブが含まれる。
第2検出電極54は、入力領域EIに接近した操作者の指のX方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指との間に静電容量を発生する機能を有している。第2検出電極54は、X方向に延び、Y方向に所定の間隔をあけて配列された電極である。
第2引き出し配線56は、外側領域EOの液晶セル22上に配置され、その一端が対応する第2検出電極54に電気的に接続され、その他端は図示しないフレキシブルプリント配線板に電気的に接続される。
第1検出電極50および第2検出電極54がある領域は、操作者によって入力操作が可能な入力領域EI(物体の接触を検知可能な入力領域(センシング部))を構成し、入力領域EIの外側に位置する外側領域EOには第1引き出し配線52および第2引き出し配線56が配置される。
以下、本発明の導電性フィルムを適用したタッチパネル付き液晶表示装置の第3の実施態様について、図7を参照して説明する。
図7に例示するように、本発明のタッチパネル付き液晶表示装置210は、偏光子12と、第2タッチパネル用導電層14Bと、一対の液晶セル用基材18A、18B、および、一対の液晶セル用基材18A、18Bの間に形成された液晶層20および第3タッチパネル用導電層14Cと、偏光子24とを有する。偏光子12と、第2タッチパネル用導電層14Bと、第3タッチパネル用導電層14Cとは、タッチパネルを構成する。
図7に示すタッチパネル付き液晶表示装置210は、各層の配置が異なる点を除いて、図4に示すタッチパネル付き液晶表示装置110と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
タッチパネル付き液晶表示装置210においては、図4に示すタッチパネル付き液晶表示装置110と同様に、第2タッチパネル用導電層14B中の第1検出電極50と、第3タッチパネル用導電層14C中の第2検出電極54とが、互いに直交するように配置される。
上述したように、本発明の導電性フィルムにはλ/4板が含まれていてもよい。その場合、得られた導電性フィルムは、いわゆる円偏光板としても機能し、例えば、有機EL表示装置上に配置することにより、タッチパネルの構成要素となると共に、外光反射を防止する円偏光板としても機能する。
具体的な態様としては、図8に示すように、偏光子12と、λ/4板60と、第1タッチパネル用導電層14Aと、有機EL表示装置70とを有する、タッチパネル付き有機EL表示装置80が挙げられる。偏光子12と、λ/4板60と、第1タッチパネル用導電層14Aとは、本発明の導電性フィルムを構成し、偏光子12の透過軸と、λ/4板60の面内遅相軸とのなす角度は45°である。
また、他の具体的な態様としては、図9に示すような、偏光子12と、λ/4板60と、第2タッチパネル用導電層14Bと、粘着層42と、第3タッチパネル用導電層14Cと、有機EL表示装置70とを有する、タッチパネル付き有機EL表示装置180が挙げられる。偏光子12の透過軸と、λ/4板60の面内遅相軸とのなす角度は45°である。
(保護フィルム付き偏光子の作製)
市販のセルロースアシレートフィルム(フジタックTJ25UL、富士フイルム(株)製)を、55℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(鹸化液)に2分間浸漬した後、フィルムを水洗した。その後、25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、さらに水洗浴を30秒流水下に通して、フィルムを中性の状態にした。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したフィルムを作製した。
鹸化処理したフィルムを、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて膜厚8μmの偏光子(ポリビニルアルコール系樹脂(PVA)含有偏光子)の片面に貼り合わせ、70℃で10分以上乾燥し、保護フィルム付き偏光子を作製した。ここで、偏光子の透過軸とフィルムの搬送方向とが直交するように配置した。
触媒粒子源としてフェロセン、試薬(1種または複数種)として水蒸気および/または二酸化炭素を用い、炭素源としての一酸化炭素からのCBFFCNTの合成を行った。以下に、その条件を詳述する。
炭素源:CO。触媒粒子源:フェロセン(反応器内の蒸気分圧は0.7Pa)。使用炉温:800、1000、および、1150℃。使用流量:300ccmのCOの内部流(フェロセン蒸気を含む)および100ccmのCOの外部流。試薬:水蒸気(150および270ppm)および/または二酸化炭素(1500〜12000ppm)。
この合成は、特表2009−515804の図3(a)に示す態様で実施した。この実施態様では、触媒粒子はその場でフェロセン蒸気分解によって成長した。室温のCOを、ガスボンベ(2)から(300ccmの流量で)フェロセン粉末を満たしたカートリッジ(4)を通過させることにより、前駆物質を蒸発させた。その後、フェロセン蒸気を含んだ流れを、水冷プローブ(5)を通してセラミック管反応器の高温ゾーンに導入し、100ccmの流量の追加のCO流れ(1)と混合した。
次に、酸化エッチング剤(例えば、水および/または二酸化炭素)を、炭素源と一緒に導入した。さらに、反応器内のフェロセンの蒸気分圧を0.7Paに維持した。その後、反応器の壁の設定温度は、800℃から1150℃まで変化させた。
エアロゾル生成物は、銀円板フィルターまたは透過型電子顕微鏡(TEM)のグリッドのいずれかによって反応器の下流で回収した。これらエアロゾル生成物中に、カーボンナノチューブとフラーレンが共有結合したCBFFCNTがあることが確認された。
次に、フィルター上に配置された導電層を、保護フィルム付き偏光子の偏光子面上に転写して、偏光子上に導電層(厚み:10μm)を配置した。
(ハードコート層作製手順)
イルガキュア184(光重合開始剤、BASFジャパン社製)4質量部を、メチルエチルケトン(MEK)/メチルイソブチルケトン(MIBK)の混合溶剤中に添加して攪拌し溶解させて、最終固形分が40質量%の溶液を調製した。この溶液に、樹脂成分として、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)とU−4HA(4官能ウレタンオリゴマー、重量平均分子量600、新中村化学社製)とU−15HA(15官能ウレタンオリゴマー、重量平均分子量2300、新中村化学社製)とポリマー(7975−D41、アクリル二重結合当量250、重量平均分子量15000、日立化成工業社製)を、固形分比で、25質量部:25質量部:40質量部:10質量部となるように添加して攪拌した。この溶液に、レベリング剤(製品名:メガファックF−477、DIC社製)を固形分比で0.2質量部添加して撹拌し、ハードコート層形成用組成物を調製した。
このハードコート層形成用組成物を、導電層上に、スリットリバースコートにより塗布して塗膜を形成した。得られた塗膜を70℃で1分間乾燥させた後、紫外線照射量150mJ/cm2で紫外線を照射して塗膜を硬化させ、厚み6μmのハードコート層を形成した。
実施例1にして使用した保護フィルム付き偏光子の種類を変更した以外は、実施例1と同様の手順に従って、導電性フィルムを得た。
なお、実施例2〜10においては、保護フィルムの種類および偏光子の厚みを変更して、実施例1と同様の手順に従って、導電性フィルムを作製した。
また、実施例11〜12においては、後段で詳述する塗布型PVA偏光子含有積層体である、アクリルフィルムと偏光子(厚み:5μm)とを含む積層体Z、および、アクリルフィルムと偏光子(厚み:3μm)とを含む積層体Wを、保護フィルム付き偏光子の代わりに使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、導電性フィルムを作製した。
さらに、実施例13〜14においては、後段で詳述する塗布型PVA偏光子含有積層体である、セルロースアシレートフィルムと偏光子(厚み:5μm)とを含む積層体V、および、セルロースアシレートフィルムと偏光子(厚み:3μm)とを含む積層体Pを、保護フィルム付き偏光子の代わりに使用した以外は、実施例1と同様の手順に従って、導電性フィルムを作製した。
特許第4691205号の実施例5(段落0161)において、トリアセチルセルロース(TAC)フィルムの代わりに、アクリルフィルム(テクノロイS001G,住友化学(株)製)を用いた以外は、同様の手順に従って、アクリルフィルムと偏光子(厚み:5μm)との積層体(積層体Z)を作製した。また、上記偏光子の厚みを5μmから3μmに変更して、同様の手順に従って、アクリルフィルムと偏光子(厚み:3μm)との積層体(積層体W)を作製した。
また、上記アクリルフィルムの代わりに、セルロースアシレートフィルム(TJ25UL、富士フイルム(株)製)を用いて、セルロースアシレートフィルムと偏光子(厚み:5μm)との積層体(積層体V)を作製した。さらに、上記偏光子の厚みを5μmから3μmに変更して、同様の手順に従って、セルロースアシレートフィルムと偏光子(厚み:3μm)との積層体(積層体P)を作製した。
なお、比較例1および2に関しては、上述した積層体Zおよび積層体Wを用意して、後述する各種測定を実施した。
作製した導電性フィルムから50mm×50mmのサンプルを切り出し、粘着剤を用いて、導電性フィルム中のハードコート層(比較例1および2に関しては、偏光子)をガラス板に貼合した。作製したサンプルを、−30℃で30分間処理後、5℃/分の速度で70℃まで昇温し、その後、70℃で30分間処理し、さらに、−5℃/分の速度で−30℃まで降温する一連の操作を200回繰り返した。一連の操作が終了後、導電性フィルムを目視にて観察して、偏光子に割れが無い場合を「A」、偏光子に割れがある場合を「B」とした。
作製した導電性フィルムの単体透過率T(%)、平行透過率Tp(%)、直交透過率Tc(%)を、紫外可視分光光度計(日本分光社製V7100)を用いて測定した。これらのT、Tp、Tcは、JIS Z 8701の2度視野(C光源)により測定して視感度補正を行なったY値である。
次に、偏光度Pを上記の透過率を用い、次式により求めた。
偏光度P(%)={(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
なお、後段の表1中の「透過率(%)」は、上記「単体透過率(%)」に該当する。また、上記平行透過率とは、2枚の導電性フィルムを用意して、導電性フィルム中の偏光子の透過軸が平行となるように、2枚の導電性フィルムを積層して得られるサンプルの透過率である。さらに、上記直交透過率とは、2枚の導電性フィルムを用意して、導電性フィルム中の偏光子の透過軸が直交するように、2枚の導電性フィルムを積層して得られるサンプルの透過率である。
作製した導電性フィルムから80mm×50mmのサンプルを切り出し、三菱ケミカルコーポレーションLoresta−GP(MCP−T600)を用いて、四探針法によりJIS K 7194に準拠して、シート抵抗値を測定した。
表1中、「HC層」とは、ハードコート層を意図する。
表1中の「保護フィルム」欄に記載の各記号で表される支持体の種類を以下に示す。
・TJ25:セルロースアシレートフィルム(フジタックTJ25UL、富士フイルム(株)製)
・サンプルA:下記参照
・TG40:セルロースアシレートフィルム(フジタックTG40UL、富士フイルム(株)製)
・ZRD40:セルロースアシレートフィルム(フジタックZRD40、富士フイルム(株)製)
・シクロオレフィン:シクロオレフィンフィルム(ZF14、日本ゼオン(株)製)
・アクリル:アクリルフィルム(テクノロイS001G、住友化学(株)製)
(コア層セルロースアシレートドープの作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調整した。
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アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
エステルオリゴマーA 10質量部
下記の添加剤B 4質量部
紫外線吸収剤C 2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
メタノール(第2溶剤) 64質量部
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芳香族ジカルボン酸(アジピン酸:フタル酸比率3:7)とジオール(エチレングリコール)の共重合体(末端はアセチル基)。分子量1000。
上記のコア層セルロースアシレートドープ90質量部に下記組成のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアセテート溶液を調整した。
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平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
メタノール(第2溶媒) 11質量部
コア層セルロースアシレートドープ 1質量部
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コア層セルロースアシレートドープとその両側に外層セルロースアシレートドープとを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した。溶媒含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、残留溶媒が3〜15%の状態で、横方向に1.1倍延伸しつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚さ40μmのセルロースアシレートフィルム(サンプルA)を作製した。
一方、導電層を配置していない比較例1および2においては、湿熱耐久性試験において偏光子の割れが発生することが確認された。
なお、上記実施例1〜14においてはハードコート層を含む導電性フィルムを用いて各種評価を行ったが、ハードコート層が無い導電性フィルムにおいても、湿熱耐久性試験において偏光子の割れが抑制され、かつ、偏光子の性能劣化も起こっていなかった。
実施例1の手順に従って、保護フィルム付き偏光子上に導電層を配置した。その後、後述する手順に従って、図5に示すような、第1検出電極、および、第1引き出し配線に位置する部分の導電層のみを残して、他の導電層をエッチングにより除去した。その後、実施例1の手順に従って、パターン状の導電層上にハードコート層をそれぞれ配置して、導電性フィルムを得た。なお、第1検出電極の長さは170mmであり、本数は32本であった。
次に、実施例1の手順を参照して、図6に示すような、第2検出電極、および、第2引き出し配線の位置にCBFFCNTを含む導電層が存在する、第3タッチパネル用導電層14Cを用意した。なお、第3タッチパネル用導電層に含まれる第2検出電極の長さは300mmであり、本数は56本であった。
次に、得られた導電性フィルムおよび液晶セルを用いて、図4に示すような積層順にて、各種部材を貼り合せて、図4に示すタッチパネル付き表示装置を得た。
偏光子上に配置された導電層に対して、紫外線レーザーを用いたレーザーエッチング法(例えば、WO2013/176155参照)で、所望のパターンを形成した。
さらに、導電層の位置を変更することによって、図7に示すタッチパネル付き表示装置も得た。
なお、上記では実施例1で使用された保護フィルム付き偏光子を用いたが、実施例2〜12にて用いた保護フィルム付き偏光子を用いても、上記と同様に、各種タッチパネル付き表示装置を得た。
得られたλ/4板を含む導電性フィルムを、図8に示すように、有機EL表示装置上に配置した。
なお、λ/4板の作製方法は、以下に従った。
セルロースアシレートフィルム(TG40UL、富士フイルム(株)製)を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムのバンド面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱したスチーム式遠赤外ヒーター((株)ノリタケカンパニーリミテド製)の下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルムを作製した。
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水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
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セルロースアシレートフィルムのアルカリ鹸化処理を行った面に、下記組成の配向膜塗布液(A)を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。使用した変性ポリビニルアルコールの鹸化度は96.8%であった。
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下記変性ポリビニルアルコール−1 10質量部
水 308質量部
メタノール 70質量部
イソプロパノール 29質量部
光重合開始剤(イルガキュア2959、チバ・ジャパン製)0.8質量部
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上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向とラビングローラーの回転軸とのなす角度が75°(時計回り)とした(フィルム長手方向を90°とすると、ラビングローラーの回転軸は15°)。
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ディスコティック液晶−1 80質量部
ディスコティック液晶−2 20質量部
配向膜界面配向剤−1 0.55質量部
配向膜界面配向剤−2 0.05質量部
含フッ素化合物(FP−1) 0.1質量部
変性トリメチロールプロパントリアクリレート 10質量部
光重合開始剤 3.0質量部
(イルガキュア907、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)
メチルエチルケトン 200質量部
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前述のセルロースアシレートフィルムにアルカリ鹸化処理することなく、配向膜の作製を以下のように実施した以外は、配向膜の製造と同様の手順に従って、剥離性支持体を製造した。
セルロースアシレートフィルムに、下記組成の配向膜塗布液(B)を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記変性ポリビニルアルコール−2 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
クエン酸エステル(三協化学(株)製 AS3) 0.175質量部
光重合開始剤(イルガキュア2959、チバ・ジャパン製) 2.0質量部
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上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向とラビングローラーの回転軸とのなす角度が75°(時計回り)とした(フィルム長手方向を90°とすると、ラビングローラーの回転軸は15°)。
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棒状液晶化合物−1 80質量部
棒状液晶化合物−2 20質量部
光重合開始剤(イルガキュア907、チバ・ジャパン社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
含フッ素化合物(FP−2) 0.3質量部
メチルエチルケトン 193質量部
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前述の位相差板(F1)の第1光学異方性層(H)が塗設された面と、前述の位相差板(F2)の第2光学異方性層(Q)の面とを粘着剤を用いて連続的に貼り合せ、同時に前述の剥離性支持体をセルロースアシレートフィルム(T1)と配向膜との間で剥離させた。このようにして長尺状の円偏光板(P2)を作製した。なお、導電性フィルム中の偏光子の吸収軸は、偏光板の長手方向と一致しており、偏光子の吸収軸と第2光学異方性層(Q)の遅相軸とのなす角度が15°であった。
なお、第1光学異方性層(H)の波長550nmにおける面内レタデーションは275nmであり、第2光学異方性層(Q)の波長550nmにおける面内レタデーションは137.5nmであった。また、導電性フィルム中においては、第1光学異方性層(H)が偏光子側に配置されていた。
12,24 偏光子
14A 第1タッチパネル用導電層
14B 第2タッチパネル用導電層
14C 第3タッチパネル用導電層
16,116 タッチパネル
18A,18B 液晶セル用基材
20 液晶層
22,222 液晶セル
30 第1の電極
32 第2の電極
34 第1の接続部
36 第2の接続部
38 絶縁層
40 引き出し配線
42 粘着層
50 第1検出電極
52 第1引き出し配線
54 第2検出電極
56 第2引き出し配線
60 λ/4板
70 有機EL表示装置
80,180 タッチパネル付き有機EL表示装置
Claims (8)
- 偏光子と、
前記偏光子に配置された、フラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層と、を有する導電性フィルム。 - さらに、前記導電層上に配置されたハードコート層を有する、請求項1に記載の導電性フィルム。
- シート抵抗値が10〜150Ω/□である、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
- 前記偏光子の厚みが5〜30μmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 偏光子と、
λ/4板と、
前記λ/4板に配置された、フラーレン官能基化カーボンナノチューブを含む導電層と、を有する導電性フィルム。 - さらに、前記偏光子の前記導電層側とは反対側の表面上に保護フィルムを有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- タッチパネルに用いられる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 請求項7に記載の導電性フィルムを有する、タッチパネル付き表示装置。
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