JPS6149308A - 被覆透明導電パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画６　Ｈ識と耐久性にすぐれた入力装置などに
有用な透明でかつ導電性を有するガラス基板パネルに関
する。

〔従来の技術〕

ディスプレイの表示面上にその指示、図形に従って入力
を行なうことは伯のキーボードなどの画面と離れた位置
での入力に比較して簡便で誤動作が少ない。さらに入力
ボードを一定化しその下の入力指示をテーブルなどの左
しかえによって多種の入力を可能ならしめることが考え
られる。この際前記の表示画面、可変テーブルを見なが
らその面上で入力させるための透明でかつ入力位置が検
出される入力装置が必要であり、光センサを用いるもの
、ストレインゲージを用いるもの、透明電極の接触によ
り入力Ｔるものなど各種の方式が提案されている。本発
明は透明電極としての透明導電膜上に誘電体を被覆しこ
れを指またはその他の物体で接触し、静電言争変化から
入力位置を検出する方式において表示面に重ねるべき被
毒透明導電パネルに関するものである。ここで透明導電
膜を被覆するに要する被膜としては所定の範囲内の静電
容量を有する誘電体を用いれば良いのであるが、耐久性
とくに透明性の維持および絶縁膜の保護の観点からは硬
質の被膜が好ましい。かかる硬質の被膜を基材上に形成
する一般的な方法としては蒸着、スパッタリングによる
無機薄膜の形成法が古くから知られており、また液相か
ら形成するものとしてプラスチックレンズなどに用いら
れた、有はケイ素系高硬度被膜（例えば特公昭５１−２
３４３、特開昭５７−１８５３５９）がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

透明導電パネル上の誘電体被膜は一般に傷つき易く耐久
性に乏しかった。

硬質被膜としての無ｇ１薄膜は硬度、付む性などに有効
である半面、薄膜形成の能率が低いこと、膜厚制御の困
難さ、とくに１μｍ前接以上の膜における耐熱性の低さ
が問題になる。−万有別系被膜はとくにウェットコート
の場合には被膜形成の能率、膜厚制御は比較的容易であ
るが被膜の耐久性とくにその硬度が低いためずつ（０な
どにより透明性が１０われるなどの欠陥が生じ易く、十
分なものが（ａられていなかった。さらにタッチ入カバ
ネルとして使用される場合、電気的特性としである程度
の膜厚を確保することが必要な場合があるが通常の硬質
膜にあっては加熱硬化時のクラック、付着性低下などを
生じ１０μｍを越える膜厚を一面のコートで確保するこ
とは困難である。

さらにガラス板および透明導電膜の両者に付着するもの
が得られにくく、とくにパターン形成パネルへのコート
には良いものが得られていなかった。

本発明はかかる問題を一挙に解決するもので耐久性にす
ぐれその製造も簡便でかつ精度の良い入力装置などに用
い得る誘電体を被覆した透明導電パネルを得ようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はガラス基板上の全面もしくはその１部に透明導
電性を有する層を設けかつその上から誘電体被膜を設け
てなる透明導電膜を中間に有するパネルに関するもので
あって誘電体被膜が下記の成分Ａ、８から成ることを特
徴とする被覆組成物を塗布、加熱硬化して得られる被膜
からなるものである。

Ａ、一般式Ｒｒｎ（Ｒ２０）ｓ−３ｉで示される基を有
するビニル重合体 （ここでＲ１はメチル基またはエチル基、Ｒ２は炭素数
４以下のアルキル基、アルコキシアルキル基またはアシ
ル基であってケイ素はＳｉ　−Ｃ結合によって重合体に
結合されており、ｍは○　１または２である。） Ｂ、平均粒子径約１〜２００　ｎｍの微粒状シリカ本発
明に用いられるガラス基板は透明なものであれば特に限
定されない。ここで透明であるとは本発明の目的に必要
な程度に、透明導電板の後方にある各種表示が十分に識
別できれば良く、必ずしも無色あるいはクリアである必
要はない。かえって画像のコントラストを上げたりちら
つきをなくすために着色した基板を用いたり、画像の認
識を妨げない程度の微小凹凸をつけることも可能である
。

また使用される基板の形条は必ずしも平板である必要は
なく、例えばＣＲＴのような曲面の表示装置に装着され
る場合はこれに適合する曲面の基板を使用するのが好ま
しい場合もある。

このガラス基板上に適用される透明導電膜はこれまでそ
の名の下に知られている各任材料、すなわち金、銀、パ
ラジウムなどの金属薄膜、導電性を有づ°る無機酸化物
薄膜などを用いることができるがとくに酸化インジウム
／硫化すず系薄膜（ＩＴｏと略称する）が有用、である
。これらの薄膜は要求される入力義構によって異なるが
該当するガラス基板の全面もしくは入力位置がブロック
化されているパターン状に形成される。薄膜の厚さは要
求される導電性および透明性によって這択されるが好ま
しくは１０ｎｍ〜３０ｎ＋ｎである。

かかる薄膜の形成にあたっては真空蒸着法、スパッタリ
ング法その他の物理的気相法や該当する余圧のハロゲン
化物、有砿系誘導体の化学的気相法や場合により液相か
らの薄膜形成法が適宜用いられる。かかる薄膜形成にあ
たっての各種化学的、物理的なガラス表面の処理、ガラ
スの表面改質は必要に応じ行なうことができる。

透明導電膜の上に形成するべき誘電体被膜は下記の成分
Ａ、Ｂから得られる被覆組成物から得られる被膜である
。

Ａ、一般式Ｒ，，，’　　（Ｒ２０）　３Ｓｉ−で示さ
れる基を有するビニル重合体 （ここでＲ１はメチル基またはエチルＩＲ２は炭素数４
以下のアルキル基、アルコキシアルキル基またはアシル
基であってケイ素はＳｉ　−Ｃ結合によって重合体に結
合されており爪は０．１または２である。） Ｂ、平均粒子径的１〜２００　ｎｍの微粒子状シリカ 本発明にＡ成分として用いられる重合体はその分子中に
上記一般式で示される基を有するものである。かかる重
合体は例えば、 （１）　　上記の一般式で示される基を有する不飽和−
単量体を単独またはその他のビニルモノマと共重合させ
る方法。

（２）反応性の官能基を有するビニル重合体と上記一般
式で示される基を有する化合物とを反応させる方法など
を用いて製造することができる。

ココテ、　Ｉ’ｌ’２式Ｒ−（Ｒ２０）ｓ　Ｓｉ　−Ｔ
：示される基を有する不飽和単量体の例としてはγ−（
メタ）アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−（メタ）アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン
、γ−（メタ）アクリルオキシプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−（メタ）アクリルオキシプロピルエチル
ジメトキシシラン、γ−（メタ）アクリルオキシプロピ
ルメチルジェトキシシラン、γ−（メタ）アクリルオキ
シプロピルジメチルメトキシシラン、ビニルトリメトキ
シシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセ
トキシシラン、ビニルトリエトキシエトキシシラン、グ
リシジル（メタ）アクリレートとγ−アミノプロピルト
リメトキシシランとの反応生成物、（メタ）アクリル酸
とγ−グリシドキシプロビルトリメトキシシランとの反
応生成物、（メタ）アクリル酸とγ−グリシドキシプロ
ビルメチルジェトキシシランとの反応生成物を挙げるこ
とができる。

ｔ　ｔｃ、上記の一般式Ｒ−（Ｒ２Ｏ）３Ｓ１−で示さ
れる基を有する不飽和型Ｏ体はそれ単独でも重合でき、
所定の物性を示すが実用上の各種の性能を発現するため
に他の不飽和型ｍ体と共重合することが可能である。

ここで該不飽和型ｍ体を５１１％以上含有することが必
要であり、これ以下の伯では硬化が十分でない。

一般式Ｒ１１１（Ｒ２０）３８１−で示される基を有す
る不飽和型ｍ体と共ｍ合し１ｑる不飽和単量体としては
通常のビニル重合に用いられる各種の単量体が適用可能
であり、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル、もし
くはハロゲン化アルキルエステル、（メタ）アクリル酸
グリシジル、スチレン、γ−メチルスチレン、ビニルト
ルエン、（メタ）アクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビ
ニル、アクリロニトリルなどをその例として挙げること
ができる。さらに水酸基および不飽和基を有する単ｍ体
が、得られる共重合体の水正基価＜　Ｏｌ−１価）を１
５０以下にするような出で使用することができる。ここ
で水ＭＷ価とは重合体１Ｑ中に含まれる水酸基と当ｍの
力性カリのｍｇ数である。

これらの単量体の例としては式 （ここで　Ｒ３は水素またはメチル基、Ｒ４は炭素数４
ｇ以下のアルキレン基、ｎは１から２０までの整数であ
る。） であられされる（メタ）アクリル醒エステル、アリルア
ルコール、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−メチロール
アクリルアミド、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−
３−クロロプロピルエステルなどをその例として挙げる
ことができる。

ただしくメタ）アクリル酸などの産生の単量体は共重合
体の酸化（共重合体１ｇを中和するに要する力性カリの
ｍｇ数）が２０以下、好ましくは１０以下になるように
使用すべきであり、これを越えると重合体およびこれを
含む被ｒ！ｉ組成物の安定性が急激に低下する。

一般式ＲＭ（Ｒ２０）３Ｓ１−で示される基を含む不飽
和用母体もしくはこれとその他の単量体の混合物とを重
合するにあたっては公知のラジカル重合の方法が用いら
れる。重合は塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合
など各種の正合法が適用可能であるが、本発明の目的に
は溶液重合がもつとも好ましい。

ここに用いられる溶媒としては上記のモノマから得られ
る（共）重合体を溶解または安定に分散できる溶媒であ
れば何でも良いが本発明の目的のためにはアルコール系
の溶剤を含む単一または混合溶剤が好ましい。ここでア
ルコール系溶剤としては炭素数３以上の脂肪族、脂環族
ないしは芳香族アルコール、（ポリ）エチレングリコー
ルのモノアルキル、フェニルエーテル類、ジアセトンア
ルコールなどをその例として挙げることができる。

重合に必たってはラジカル開始剤として公知の化合物、
たとえばアゾ系化合物、過酸化物を重合触媒として使用
する。その他（共）重合体の分子足調部のために各種の
連鎖移動剤として公知の化合物、例えばドデシルメルカ
プタン、ブチルメルカプタン、チオグリコールなどを使
用することもできる。ＩＪられる共重合体の分子量は使
用目的、共■合体組成に・よっても異なるが数平均分子
色２０００〜２０００００、好ましくは５０００〜１０
ｏｏｏｏのものが用いられる。

また上記（２）の方法によって製造されるビニル重合体
の例としては、（メタ）アクリル酸共重合体とγ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシランまたはγ−グリシ
ドキシプロビルメチルジェトキシシランなどのエポキシ
基含有シランとの反応生成物、グリシドキシ（メタ）ア
クリレート共重合体とγ−アミノプロピルトリメトキシ
シランなどアミノ基含有シランとの反応生成物を挙げる
ことができる。

このような方法によってビニル重合体と一般式Ｒ，，（
Ｒ２０）　３ｓｉで示される基を有する化合物の反応に
より法具を重合体中に導入する場合も導入された法具が
、法具を含む不飽和単量体５重量％の共重合体から得ら
れたものと同足以上の母で重合体中に含まれていること
が必要である。

Ｂ成分として述べられている微粒子状シリカとしては平
均粒子径約１〜２０　ＯｎＩｎのものが使用されるが、
５〜１１００ｎのものがとくに好ましい。

また形状としては粉末状または溶剤中にコロイド状に分
散された形で供されるものであり、いずれにしても本発
明組成物を溶解または分散している溶媒中に分散するこ
とができるものである。

ここで溶媒としては前記Ａ成分の共重合体の溶媒として
述べたと同様のアルコール性溶媒を含む溶媒の単独また
は混合物が使用される。微粒子状シリカもこれに含める
ことができる。

上記で述べたようにＡ成分、日成分を混合するのである
が、混合にあたっては単なる混合の他にＢ成分の存在下
でＡ成分を共重合するという方法をとることによりＡ成
分の生成とＡ成分とＢ成分との混合という操作を同時に
行なうことも可能である。Ａ成分とＢ成分との混合割合
は各々の固形分としてＡ成分１００ｆｆｌｆｆｉ部に対
してＢ成分５０〜２５０重山部、好ましくは７０〜２０
０重ｊ部を用いる。これよりＢ成分が多い場合は塗膜に
クラックを生じ、少ない場合は硬度の低下、硬化性不良
を生ずる。本混合物を導゛澄層の上に塗布するにあたっ
ては成分Ａ、成分Ｂの他に硬化を促進させるために使用
溶剤に分散または溶解可能な接触を添加することができ
る。

これらの硬化触媒としてはアルミニウムないしはチタニ
ウムのアルコキシド化合物ないしはこれらに配位性化合
物が結合した配位化合物またはＺｎ　　（ＩＩ）、Ｇｏ
　　（ＩＩ）、Ｆｅ　　（ＩＩ）、Ｃｒ　　（Ｉ［Ｉ）
、Ｍｎ　　（ＩＩ）、Ｃａ　　（ＩＩ＞、Ｇｏ　　（Ｉ
［Ｉ）、０１１（ＩＩ）、Ｍｇ　（Ｉｆ）、Ｎｉ　　（
ＩＩ）に配位性化合物が結合した化合物が好ましく用い
られる。

さらに塩酸、酢酸などの無機ないしは有観酸も硬化を促
進するものとして有用である。また塗装作業性、塗膜特
性改良のための各種の溶媒、添加剤、樹脂類を必要に応
じ添加することができる。

溶媒もしくは希釈剤としては各種のアルコール、エーテ
ル、ケトン、エステル、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水
素、芳香族炭化水素なにしは水などの通常塗料用溶剤と
して知られている各種の溶剤を使用することができるが
組成物の塗布時のお（プる溶剤どしては少なくとも溶剤
中の１０１ｆｆｉ％以−ヒのアルコール系溶剤を含んで
あることが必要である。

また添加剤としては表面平滑性を改良する目的で各種の
界面活性剤を使用することができ、シリコーン系界面活
性剤、フッ素系界面活性剤、有改系界面活性剤などを例
示できる。その細索外線吸収剤、酸化防止剤、発泡防止
剤、粘度ｍ部側なども添加できる。ざらに塗膜改良剤と
しては、被膜の透明性を損わない程度の相溶性を有する
右側徂合体であば何でも良いがと（に熱可塑性アクリル
樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、繊維素系樹脂
、アミノ樹脂などを挙げることができるがさらに次の一
般式で示されるケイ素化合物を好ましく使用することが
できる。

Ｒ５Ｒ６Ｓｉ　　（ＯＲ７）４ （ここで、Ｒ５、Ｒ６は炭素数１〜１０個のアルキル、
アリル、ハロゲン化アルキル、アルケニルまたはエポキ
シ基、（メタ）アクリルオキシ基、もしくはシアノ基を
有する有１幾基でＳｉ　−Ｃ結合によりケイ素と結合さ
れているものであり、ＲＴは炭素数１ないし８個のアル
キル基、アルコキシアルキル基またはアシル基である。

ａお・よびｂは０．１または２で、かつａ＋ｂは０．１
または２である）。

これらの化合物の例としてはメチルシリケート、エチル
シリケート、ｎ−プロピルシリケート、１−プロビルシ
リケート、ｎ−ブチルシリケート、５ｅｃ−ブチルシリ
ケートおよびｔ−ブチルシリケートなどのテトラアルコ
キシシラン類、メチルトリメトキシシラン、メチルトリ
エトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、
メチルトリアセトキシシラン、メチルトリブトキシシラ
ン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメト
キシエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フ
ェニルトリエトキシシラン、フェニルトリアセトキシシ
ラン、γ−タロロプロビルトリメトキシシラン、γ−ク
ロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロごル
トリアセトキシシラン、３．３．３−トリフロロプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロごルトリ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロビルトリエトキ
シシラン、γ−（β−グリシドギシエトキシ）プロピル
トリメトキシシラン、β−（３゜４−エポキシシクロヘ
キシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エ
ポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ
−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、β−
シアンエチルトリエトキシシランなどトリアルコキシま
たはトリアジルオキシシラン類およびジメチルジメトキ
シシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジメチル
ジェトキシシラン、フェニルメチルジェトキシシラン、
γ−グリシドキシプロビルメチルジメトキシシラン、γ
−グリシドキシプロビルメチルジェトキシシラン、γ−
グリシドキシプロビルフェニルジメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロビルフェニルジエトキシシラン、γ−
クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプ
ロピルメチルジェトキシシラン、ジメチルジアセトキシ
シラン、γ−メタクリルオキシプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−メタクリルオキシブロビルメヂルジエト
キシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビ
ニルジエトキシシ　゛ランなどジアルコキシシランまた
はジアシルオキシシラン類がその例である。

これらのＡ成分およびＢ成分以外の成分はこれらの混合
物から形成される被膜に対して用途に応じて塗料安定性
、耐水性、耐候性、染色性、付着性、あるいは耐薬品性
を向上せしめるものである。

これらの組成物から被膜を形成するにはこれらの組成物
を含有する被覆組成物を塗布の俊、加熱により乾燥硬化
さｅる。

塗布法は公知の各種方式たとえば浸漬コート、スプレー
コート、スピンコード、カーテンフローコートなどが適
用できる。

塗布後溶剤を除去すると同時に加熱硬化する。

硬化）温度は選択される化合物、作業条件によっても異
なるが８０℃〜３００　’Ｃ、好ましくは１００°Ｃ〜
２００’Ｃが用いられる。これより低温度では硬化が不
十分であり、高温度ではクラック、被膜の分解などの不
都合が生ずる。

得られた被膜の比誘電率は入力装置として使用される場
合の方式、検出感度、精度などによっても異なるが２〜
５０好ましくは２〜１５のものが使用される。

〔実施例〕

以下実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１ （１）　　被覆組成物の調整 （ａ）　　アルコキシシラン共重合アクリルワニスの合
成 還流装置、温度π１を取り付けた１ａの四ツロフラスコ
にｎ−プロパツール１２８ｇを仕込み、９０±２°Ｃで
下記のモノマ、ｍ金触媒および重合度調節剤の混合物を
滴下し重合を行なった。

メタクリル酸メチル　　　　　　　　　３０Ｑアクリル
酸エチル　　　　　　　　　　５６ｇメタクリル酸２−
とドロキシエチル　　１４Ｃ］γ−メタクリルオキシプ
ロピル トリメトキシシラン　　　　　　　　　３５ｇアゾビス
イソブチロニトリル　　　１．３５ＣＩｎ−ドデシルメ
ルカプタン　　　　１．３５０２時間かかつて滴下後、
アゾビスイソブチロニトリル０．２７０を３０分毎に３
回加えて重合を完結させた。

（ｂ）　　コーティング組成物の調製 上記（ａ）で得られたアルコキシシラン含有アクリルワ
ニス１２ａｍｆｆ１部にメラミン樹脂（三井東圧（株）
製品゛′サイメル３０３”＞１６重量部を加えるととも
にｎ−プロパツール２８６１ｍ部を加えて均一に溶解し
、ざらにシリカのｎ−プロパツール分散体（固形分３０
％）４００１１部を加えて十分１４拌し、その後アセチ
ルアセトンアルミニウム１０重量部、シリコーン系添加
剤１．６８重σ部を加えて十分攪拌し、その後ジアセト
ンアルコール２１０１ｍ部を加えてコーティング組成物
を調製した。

このコーティング組成物の固形分は２０％、粘度１３セ
ンチポイズ（２０℃）であった。

（２）　　塗布およびキュア ＩＴＯ膜を付けた透明導電性ガラス基板上に前項コーテ
ィング組成物を浸漬法（引き上げ速度２Ｑｃｍ／分）で
＠イ■し、１６０℃の熱凪屹燥礪で３０分間加熱硬化し
た。

（３）試験結果 １ｑられた被覆透明導電性パネルの性能試験のために次
のテス１−を行なつＩζ。

（ａ）　　スチールウール硬度 ＃０ＯＯＯのスチールウールで塗面をこすり、傷のつき
具合を目視により以下の３段階に分けて判定した。

Ａ・・・・・・まったく傷が付かない。

Ｂ・・・・・・わずかに傷あとがみられる。

Ｃ・・・・・・通常の有様プラスチックと同程度の全面
ずり傷あとが付く。

（ｂ）　　透明性 ＩＴＯ然着部の全光線透過率（％）を測定した。

この試験結果スチールウール硬度Ｂ、全光線透過率８２
．３％であった。

比較例１ 実施例１のコーティング組成物の調製にあたってシリカ
のｎ−プロパツール分散体のみを加えない以外は全〈実
施例１と同様に作成した透明導電パネルを同様にテスト
したところ全光線透過率８０．７％、スチールウール硬
度テストは傷つきがひどく全体に不透明になり１部塗膜
が剥離した。

〔発明の効果〕

本発明によってその外層に絶縁性被膜を有する耐久性の
良い透明導電パネルが得られる。本パネルは硬度が高く
、汚染性、耐薬品性も良好である他組成物の適当な選択
によって帯電防止性、染色性などを付与することもでき
る。

本発明によりｊｑられる誘電体膜の膜厚は静電容量の均
一性は良好で入力位置の検出が容易である。

手　　続　　補　　正　　会

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガラス基板上の全面もしくはその一部に透明導電性を有
   する層を設けかつその上に下記ＡおよびＢ成分から得ら
   れる被膜を設けたことを特徴とする被覆透明導電パネル
   。 Ａ、一般式Ｒ＾１＿ｍ（Ｒ＾２Ｏ）＿３Ｓｉ−で示され
   る基を有するビニル重合体 （ここでＲ＾１はメチル基またはエチル基、Ｒ＾２は炭
   素数４以下のアルキル基、アルコキシアルキル基または
   アシル基であってケイ素はＳｉ−Ｃ結合によって重合体
   に結合されており、ｍは０、１または２である。） Ｂ、平均粒子径約１〜２００ｎｍの微粒子状シリカ