WO2021235430A1 - 透明導電性フィルム - Google Patents

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conductive layer
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文彦 河野
豪彦 安藤
雄二 済木
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日東電工株式会社
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    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports

Definitions

  • the present invention relates to a transparent conductive film.
  • a transparent conductive film used for an electrode of a touch sensor or the like a transparent conductive film in which a metal oxide layer such as an indium tin oxide composite oxide layer (ITO layer) is formed on a resin film is often used. ..
  • the transparent conductive film on which the metal oxide layer is formed has a problem that the flexibility is insufficient and cracks are likely to occur due to physical stress such as bending.
  • a transparent conductive film As a transparent conductive film, a transparent conductive film containing metal nanowires using silver, copper, etc. has been proposed. Such a transparent conductive film has an advantage of being excellent in flexibility. However, the transparent conductive film containing metal nanowires has a problem that it is difficult to obtain sufficient transparency.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a transparent conductive film having excellent flexibility and transparency.
  • the transparent conductive film of the present invention includes a first transparent conductive layer, a base material, and a second transparent conductive layer in this order, and the first transparent conductive layer contains a metal nanowire, and the second transparent conductive layer is included.
  • the transparent conductive layer of is composed of a metal oxide.
  • the metal oxide constituting the second transparent conductive layer is an indium-tin composite oxide.
  • the tensile breaking strength of the base material is 100 MPa or more.
  • the substrate is composed of a cycloolefin resin.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a transparent conductive film according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the transparent conductive film according to one embodiment of the present invention.
  • the transparent conductive film 100 includes a first transparent conductive layer 10, a base material 20, and a second transparent conductive layer 30 in this order.
  • the first transparent conductive layer 10 contains metal nanowires (not shown).
  • the second transparent conductive layer 30 is made of a metal oxide.
  • the transparent conductive film may further comprise any other suitable layer.
  • a transparent conductive film having excellent flexibility is formed by laminating a first transparent conductive layer containing metal nanowires and a second transparent conductive layer composed of a metal oxide via a base material.
  • a transparent conductive film of the present invention one of the transparent conductive layers is used as a transparent conductive layer containing metal nanowires (first transparent conductive layer), that is, a transparent conductive layer that is not easily damaged by bending.
  • first transparent conductive layer a transparent conductive layer containing metal nanowires
  • the first transparent conductive layer is not easily damaged (for example, cracks are unlikely to occur) when bent with the first transparent conductive layer on the outside, and has excellent flexibility.
  • the other transparent conductive layer is composed of a metal oxide, and with such a configuration, a plurality of transparent conductive layers are provided.
  • a feature of excellent transparency for example, a small haze value.
  • the transparent conductive film of the present invention if the transparent conductive film is bent with the first transparent conductive layer on the outside, the second transparent conductive layer is not stressed in the tensile direction. Therefore, Even a second transparent conductive layer made of a metal oxide can be prevented from being damaged.
  • the surface resistance value of the transparent conductive film of the present invention on the first transparent conductive layer side is preferably 0.01 ⁇ / ⁇ to 1000 ⁇ / ⁇ , more preferably 0.1 ⁇ / ⁇ to 500 ⁇ / ⁇ . It is particularly preferably 0.1 ⁇ / ⁇ to 300 ⁇ / ⁇ , and most preferably 0.1 ⁇ / ⁇ to 100 ⁇ / ⁇ .
  • the surface resistance value of the transparent conductive film of the present invention on the second transparent conductive layer side is preferably 0.01 ⁇ / ⁇ to 1000 ⁇ / ⁇ , more preferably 0.1 ⁇ / ⁇ to 500 ⁇ / ⁇ . It is particularly preferably 0.1 ⁇ / ⁇ to 300 ⁇ / ⁇ , and most preferably 0.1 ⁇ / ⁇ to 100 ⁇ / ⁇ .
  • the transparent conductive film of the present invention has excellent flexibility, and an increase in resistance value (that is, a decrease in conductivity) when bent is prevented.
  • the haze value of the transparent conductive film of the present invention is preferably 1% or less, more preferably 0.7% or less, and further preferably 0.5% or less.
  • the total light transmittance of the transparent conductive film of the present invention is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and particularly preferably 90% or more.
  • the thickness of the transparent conductive film of the present invention is preferably 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 15 ⁇ m to 300 ⁇ m, and further preferably 20 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the first transparent conductive layer contains metal nanowires.
  • the first transparent conductive layer further comprises a polymer matrix.
  • metal nanowires are present in the polymer matrix.
  • the polymer matrix protects the metal nanowires. As a result, corrosion of the metal nanowires is prevented, and a transparent conductive film having better durability can be obtained.
  • the thickness of the first transparent conductive layer is preferably 10 nm to 1000 nm, more preferably 20 nm to 500 nm.
  • the thickness of the first transparent conductive layer corresponds to the thickness of the polymer matrix.
  • the first transparent conductive layer is patterned.
  • any suitable method can be adopted depending on the morphology of the first transparent conductive layer.
  • the shape of the pattern of the first transparent conductive layer can be any suitable shape depending on the application. For example, the patterns described in JP-A-2011-51357, JP-A-2010-164938, JP-A-2008-310550, JP-A-2003-511799, and JP-A-2010-541109 can be mentioned.
  • the first transparent conductive layer After the first transparent conductive layer is formed on the substrate, it can be patterned by any suitable method depending on the form of the first transparent conductive layer.
  • the total light transmittance of the first transparent conductive layer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, and further preferably 95% or more.
  • the metal nanowire is a conductive substance whose material is metal, whose shape is needle-shaped or thread-shaped, and whose diameter is nanometer-sized.
  • the metal nanowires may be linear or curved. If the first transparent conductive layer made of metal nanowires is used, the metal nanowires have a mesh shape, so that a good electric conduction path can be formed even with a small amount of metal nanowires, and electric resistance can be obtained. A transparent conductive film with a small size can be obtained.
  • the ratio (aspect ratio: L / d) of the thickness d to the length L of the metal nanowire is preferably 10 to 100,000, more preferably 50 to 100,000, and particularly preferably 100 to 100. It is 10,000.
  • the metal nanowires having such a large aspect ratio the metal nanowires can cross well and a small amount of metal nanowires can exhibit high conductivity. As a result, a transparent conductive film having high light transmittance can be obtained.
  • the "thickness of the metal nanowire” means the diameter of the metal nanowire when the cross section is circular, and the minor diameter when the cross section of the metal nanowire is elliptical, and is polygonal. In some cases it means the longest diagonal.
  • the thickness and length of the metal nanowires can be confirmed by a scanning electron microscope or a transmission electron microscope.
  • the thickness of the metal nanowires is preferably less than 500 nm, more preferably less than 200 nm, particularly preferably 10 nm to 100 nm, and most preferably 10 nm to 60 nm. Within such a range, the first transparent conductive layer having high light transmittance can be formed.
  • the length of the metal nanowires is preferably 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and particularly preferably 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. Within such a range, a transparent conductive film having high conductivity can be obtained.
  • any suitable metal can be used as long as it is a highly conductive metal.
  • the metal constituting the metal nanowire include silver, gold, copper, nickel and the like. Further, a material obtained by plating these metals (for example, gold plating) may be used.
  • the metal nanowires are preferably composed of one or more metals selected from the group consisting of gold, platinum, silver and copper.
  • any appropriate method can be adopted as the method for manufacturing the metal nanowires.
  • a method of reducing silver nitrate in a solution a method of applying an applied voltage or a current to the surface of the precursor from the tip of the probe, pulling out a metal nanowire at the tip of the probe, and a method of continuously forming the metal nanowire can be mentioned. ..
  • silver nanowires can be synthesized by liquid-phase reduction of a silver salt such as silver nitrate in the presence of a polyol such as ethylene glycol and polyvinylpyrrolidone. Uniformly sized silver nanowires are available, for example, from Xia, Y. et al.
  • the content ratio of the metal nanowires in the first transparent conductive layer is preferably 30% by weight to 100% by weight, more preferably 30% by weight to 90% by weight, based on the total weight of the first transparent conductive layer. It is more preferably 45% by weight to 80% by weight. Within such a range, a transparent conductive film having excellent conductivity and light transmittance can be obtained.
  • any suitable polymer can be used as the polymer constituting the polymer matrix.
  • the polymer include acrylic polymers; polyester polymers such as polyethylene terephthalate; aromatic polymers such as polystyrene, polyvinyltoluene, polyvinyl xylene, polyimide, polyamide and polyamideimide; polyurethane polymers; epoxy polymers; polyolefin polymers.
  • PETA pentaerythritol triacrylate
  • NPGDA neopentylglycol diacrylate
  • DPHA dipentaerythritol hexaacrylate
  • DPPA dipentaerythritol pentaacrylate
  • TMPTA trimethylolpropane triacrylate
  • a curable resin composed of acrylate preferably an ultraviolet curable resin
  • the density of the first transparent conductive layer is preferably 1.3 g / cm 3 to 10.5 g / cm 3. It is more preferably 1.5 g / cm 3 to 3.0 g / cm 3 . Within such a range, a transparent conductive film having excellent conductivity and light transmittance can be obtained.
  • a composition for forming a first conductive layer containing metal nanowires is applied to a base material (or a laminate of the base material and another layer), and then the coated layer is dried. Can be formed.
  • the first conductive layer forming composition may contain any suitable solvent in addition to the metal nanowires.
  • the composition for forming the first conductive layer can be prepared as a dispersion liquid of metal nanowires.
  • the solvent include water, an alcohol solvent, a ketone solvent, an ether solvent, a hydrocarbon solvent, an aromatic solvent and the like. From the viewpoint of reducing the environmental load, it is preferable to use water.
  • the first conductive layer forming composition may further contain any suitable additive depending on the purpose. Examples of the additive include a corrosion inhibitor for preventing corrosion of metal nanowires, a surfactant for preventing aggregation of metal nanowires, and the like. The type, number and amount of additives used can be appropriately set according to the purpose.
  • the polymer matrix is applied onto a layer composed of metal nanowires after the composition for forming the first conductive layer is applied and dried as described above. It can be formed by applying a polymer solution (polymer composition, monomer composition) and then drying or curing the coating layer of the polymer solution. Further, the first transparent conductive layer may be formed by using the composition for forming the first conductive layer containing the polymer constituting the polymer matrix.
  • the dispersion concentration of the metal nanowires in the first conductive layer forming composition is preferably 0.1% by weight to 1% by weight. Within such a range, a first transparent conductive layer having excellent conductivity and light transmission can be formed.
  • any suitable method can be adopted as the method for applying the first conductive layer forming composition.
  • the coating method include spray coating, bar coating, roll coating, die coating, inkjet coating, screen coating, dip coating, letterpress printing method, intaglio printing method, gravure printing method and the like.
  • any suitable drying method for example, natural drying, blast drying, heat drying
  • the drying temperature is typically 50 ° C. to 200 ° C., preferably 80 ° C. to 150 ° C.
  • the drying time is typically 1 to 10 minutes.
  • the polymer solution contains a polymer constituting the polymer matrix or a precursor of the polymer (monomer constituting the polymer).
  • the polymer solution may contain a solvent.
  • the solvent contained in the polymer solution include alcohol-based solvents, ketone-based solvents, tetrahydrofuran, hydrocarbon-based solvents, aromatic solvents and the like.
  • the solvent is volatile.
  • the boiling point of the solvent is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, still more preferably 100 ° C. or lower.
  • the substrate is typically composed of any suitable resin.
  • the resin constituting the base material include cycloolefin resin, polyimide resin, polyvinylidene chloride resin, polyvinyl chloride resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin and the like.
  • a cycloolefin resin is used. If a base material made of a cycloolefin resin is used, a transparent conductive film having excellent flexibility can be obtained.
  • polynorbornene As the cycloolefin resin, for example, polynorbornene can be preferably used.
  • Polynorbornene refers to a (co) polymer obtained by using a norbornene-based monomer having a norbornene ring in a part or all of a starting material (monomer).
  • various products are commercially available. Specific examples include Zeon Corporation's product names "Zeonex” and "Zeonoa”, JSR's product name "Arton”, TICONA's product name "Topus”, and Mitsui Chemicals' product name. "APEL" can be mentioned.
  • the glass transition temperature of the resin constituting the base material is preferably 50 ° C. to 200 ° C., more preferably 60 ° C. to 180 ° C., and further preferably 70 ° C. to 160 ° C.
  • a substrate having a glass transition temperature in such a range can prevent deterioration when forming the first transparent conductive layer.
  • the thickness of the base material is preferably 8 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 250 ⁇ m, further preferably 10 ⁇ m to 150 ⁇ m, and particularly preferably 15 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the tensile breaking strength of the base material is preferably 50 MPa or more, more preferably 70 MPa or more, and further preferably 100 MPa or more. Within such a range, a transparent conductive film having particularly excellent flexibility can be obtained.
  • the tensile breaking strength can be measured at room temperature according to JIS K 7161.
  • the total light transmittance of the base material is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and particularly preferably 90% or more. Within such a range, a transparent conductive film suitable as a transparent conductive film provided for a touch panel or the like can be obtained.
  • the substrate may further contain any suitable additive, if desired.
  • additives include plasticizers, heat stabilizers, light stabilizers, lubricants, antioxidants, UV absorbers, flame retardants, colorants, antistatic agents, compatibilizers, cross-linking agents, and thickeners. And so on.
  • the type and amount of the additive used can be appropriately set according to the purpose.
  • various surface treatments may be applied to the above base material. Any appropriate method is adopted for the surface treatment depending on the purpose. For example, low pressure plasma treatment, ultraviolet irradiation treatment, corona treatment, flame treatment, acid or alkali treatment can be mentioned.
  • the transparent substrate is surface-treated to make the surface of the transparent substrate hydrophilic. If the base material is made hydrophilic, the processability when applying the composition for forming a transparent conductive layer prepared by an aqueous solvent is excellent. Further, it is possible to obtain a transparent conductive film having excellent adhesion between the base material and the transparent conductive layer.
  • the second transparent conductive layer is composed of a metal oxide.
  • the metal oxide include indium oxide, tin oxide, zinc oxide, indium-tin composite oxide, tin-antimon composite oxide, zinc-aluminum composite oxide, indium-zinc composite oxide and the like. Of these, indium-tin composite oxide (ITO) is preferable.
  • the metal oxide may be a crystallized metal oxide. As will be described later, the crystallized metal oxide means a metal oxide obtained by forming a metal oxide film and then heating (for example, heating at 120 ° C. to 200 ° C.).
  • the total light transmittance of the second transparent conductive layer is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more.
  • a metal oxide layer is formed by any appropriate film forming method (for example, vacuum vapor deposition method, sputtering method, CVD method, ion plating method, spray method, etc.).
  • a method of forming a second transparent conductive layer can be mentioned.
  • the metal oxide layer may be used as it is as a second transparent conductive layer, or may be further heated to crystallize the metal oxide.
  • the heating temperature is, for example, 120 ° C to 200 ° C.
  • the thickness of the second transparent conductive layer is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less. Within such a range, a transparent conductive film having excellent light transmission can be obtained.
  • the lower limit of the thickness of the conductive layer is preferably 1 nm, more preferably 5 nm.
  • the second transparent conductive layer may be patterned.
  • the patterning method any suitable method can be adopted depending on the morphology of the conductive layer. For example, it can be patterned by an etching method, a laser method, or the like.
  • the shape of the pattern of the second transparent conductive layer can be any suitable shape depending on the application. For example, the patterns described in JP-A-2011-51357, JP-A-2010-164938, JP-A-2008-310550, JP-A-2003-511799, and JP-A-2010-541109 can be mentioned.
  • Haze value The haze value of the transparent conductive film was measured using a haze meter (manufactured by Murakami Color Science Laboratory Co., Ltd., trade name "HN-150") by the method specified by JIS 7136.
  • the flexibility of the transparent conductive film was evaluated based on the conductivity after bending the transparent conductive film.
  • the specific evaluation method is as follows. A test piece was obtained by applying Ag paste to both ends of the transparent conductive film (length 100 mm ⁇ width 20 mm) in the longitudinal direction on the first conductive layer side. This test piece was hung on a stainless steel round bar (diameter: 2 mm) with the first conductive layer on the outside, and bent 180 ° along the round bar so as to bend in the longitudinal direction. Next, weights (500 g each) were lowered to both ends in the longitudinal direction via clips and held in that state for 10 seconds. After the above operation, the weight and clip were removed, and the continuity between the Ag paste parts was confirmed with a tester. If continuity was possible, it was OK, and if continuity was not possible, it was NG.
  • the mixture was heated to 160 ° C. for 1 hour or more and reacted until AgNO 3 was completely reduced to produce silver nanowires. Then, acetone was added to the reaction mixture containing the silver nanowires obtained as described above until the volume of the reaction mixture was increased by 5 times, and then the reaction mixture was centrifuged (2000 rpm, 20 minutes). Obtained silver nanowires.
  • the silver nanowire (concentration: 0.2% by weight) and pentaethylene glycol dodecyl ether (concentration: 0.1% by weight) were dispersed in pure water to prepare a silver nanowire dispersion liquid.
  • composition (PN) for forming a transparent conductive layer A composition (PN) for forming a transparent conductive layer having a solid content concentration of 0.05% by weight was prepared by diluting with 25 parts by weight of the silver nanowire dispersion liquid and 75 parts by weight of pure water.
  • the composition for forming the transparent conductive layer as the first composition for forming the transparent conductive layer on one side of the base material (polycycloolefin film (trade name "ZEONOR (registered trademark)” manufactured by Nippon Zeon Corporation, thickness 25 ⁇ m)).
  • the product (PN) was applied and dried. Further, the above-mentioned monomer composition was applied onto the first transparent conductive layer forming composition (PN) coating layer, dried at 90 ° C. for 1 minute, and then dried.
  • a first transparent conductive layer was formed by irradiating with ultraviolet rays of 300 mJ / cm 2.
  • a second transparent conductive layer made of an indium tin oxide layer having a thickness of 30 nm was sputtered on the other side of the base material.
  • the conductive film thus obtained was wound around a plastic winding core to prepare a conductive film roll.
  • a transparent conductive film was obtained as described above.
  • the obtained transparent conductive film was subjected to the above evaluations (1) and (2). The results are shown in Table 1.
  • composition for forming the transparent conductive layer as the first composition for forming the transparent conductive layer on one side of the base material (polycycloolefin film (trade name "ZEONOR (registered trademark)” manufactured by Nippon Zeon Corporation, thickness 25 ⁇ m)).
  • the product (PN) was applied and dried. Further, the above-mentioned monomer composition was applied onto the first transparent conductive layer forming composition (PN) coating layer, dried at 90 ° C. for 1 minute, and then dried.
  • the first transparent conductive layer was formed by irradiating with ultraviolet rays of 300 mJ / cm 2.
  • the transparent conductive layer forming composition (PN) was also applied to the other side of the base material as the second transparent conductive layer forming composition and dried. Further, the above-mentioned monomer composition is applied onto the second transparent conductive layer forming composition (PN) coating layer, dried at 90 ° C. for 1 minute, and then irradiated with ultraviolet rays of 300 mJ / cm 2 to obtain the first. A transparent conductive layer was formed. A transparent conductive film was obtained as described above. The obtained transparent conductive film was subjected to the above evaluations (1) and (2). The results are shown in Table 1.
  • First transparent conductive layer 20
  • Base material 30
  • Second transparent conductive layer 100

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Abstract

屈曲性および透明性の両方に優れる透明導電性フィルムを提供する。 本発明の透明導電性フィルムは、第1の透明導電層と、基材と、第2の透明導電層とをこの順に備え、該第1の透明導電層が、金属ナノワイヤを含み、該第2の透明導電層が、金属酸化物から構成されている。1つの実施形態においては、上記第2の透明導電層を構成する金属酸化物が、インジウム-スズ複合酸化物である。

Description

透明導電性フィルム
 本発明は、透明導電性フィルムに関する。
 従来、タッチセンサーの電極等に用いられる透明導電性フィルムとして、樹脂フィルム上にインジウム・スズ複合酸化物層(ITO層)等の金属酸化物層が形成された透明導電性フィルムが多用されている。しかし、金属酸化物層が形成された透明導電性フィルムには、屈曲性が不十分であり、曲げ等の物理的な応力によってクラックが発生しやすいという問題がある。
 また、透明導電性フィルムとして、銀や銅などを用いた金属ナノワイヤを含む透明導電性フィルムが提案されている。このような透明導電性フィルムは屈曲性に優れるという利点がある。しかし、金属ナノワイヤを含む透明導電性フィルムには、十分な透明性が得られ難いという問題がある。
特表2009-505358号公報
 本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、屈曲性および透明性の両方に優れる透明導電性フィルムを提供することにある。
 本発明の透明導電性フィルムは、第1の透明導電層と、基材と、第2の透明導電層とをこの順に備え、該第1の透明導電層が、金属ナノワイヤを含み、該第2の透明導電層が、金属酸化物から構成されている。
 1つの実施形態においては、上記第2の透明導電層を構成する金属酸化物が、インジウム-スズ複合酸化物である。
 1つの実施形態においては、上記基材の引っ張り破断強度が、100MPa以上である。
 1つの実施形態においては、上記基材が、シクロオレフィン系樹脂から構成されている。
 本発明によれば、屈曲性および透明性の両方に優れる透明導電性フィルムを提供することができる。
本発明の1つの実施形態による透明導電性フィルムの概略断面図である。
A.透明導電性フィルムの全体構成
 図1は、本発明の1つの実施形態による透明導電性フィルムの概略断面図である。透明導電性フィルム100は、第1の透明導電層10と、基材20と、第2の透明導電層30とをこの順に備える。第1の透明導電層10は、金属ナノワイヤを含む(図示せず)。第2の透明導電層30は、金属酸化物から構成される。図示していないが、透明導電性フィルムは、任意の適切なその他の層をさらに含んでいてもよい。
 本発明においては、金属ナノワイヤを含む第1の透明導電層と、金属酸化物から構成される第2透明導電層とを、基材を介して積層することにより、屈曲性に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。より詳細には、本発明の透明導電性フィルムは、一方の透明導電層を、金属ナノワイヤを含む透明導電層(第1の透明導電層)、すなわち、屈曲によるダメージを受けがたい透明導電層としており、このような構成であることにより、第1の透明導電層を外側にして屈曲させた際に破損し難く(例えば、クラックが生じ難く)、屈曲性に優れるという特徴を有する。
 さらに、本発明の透明導電性フィルムは、他方の透明導電層(第2の透明導電層)が金属酸化物から構成されており、このような構成であることにより、透明導電層を複数層備えながらも透明性に優れる(例えば、ヘイズ値が小さい)という特徴を有する。本発明の透明導電性フィルムにおいては、当該透明導電性フィルムを第1の透明導電層を外側にして屈曲させれば、第2の透明導電層には引張方向の応力がかからず、そのため、金属酸化物から構成される第2の透明導電層であってもその破損が防止される。
 本発明の透明導電性フィルムの第1の透明導電層側の表面抵抗値は、好ましくは0.01Ω/□~1000Ω/□であり、より好ましくは0.1Ω/□~500Ω/□であり、特に好ましくは0.1Ω/□~300Ω/□であり、最も好ましくは0.1Ω/□~100Ω/□である。
 本発明の透明導電性フィルムの第2の透明導電層側の表面抵抗値は、好ましくは0.01Ω/□~1000Ω/□であり、より好ましくは0.1Ω/□~500Ω/□であり、特に好ましくは0.1Ω/□~300Ω/□であり、最も好ましくは0.1Ω/□~100Ω/□である。
 上記第1の透明導電層を外側にして、本発明の透明導電性フィルムを直径2mmの丸棒に掛け渡して屈曲させた際の第1の透明導電層側の表面抵抗値の上昇率[=((屈曲後の表面抵抗値/屈曲前の表面抵抗値)-1)×100]は、好ましくは20%以下であり、より好ましくは15%以下であり、さらに好ましくは10%以下である。本発明の透明導電性フィルムは、上記のとおり屈曲性に優れ、屈曲させた際の抵抗値の上昇(すなわち、導電性低下)が防止される。
 本発明の透明導電性フィルムのヘイズ値は、好ましくは1%以下であり、より好ましくは0.7%以下であり、さらに好ましくは0.5%以下である。当該ヘイズ値は、小さいほど好ましいが、その下限値は例えば、0.05%である。
 本発明の透明導電性フィルムの全光線透過率は、好ましくは80%以上であり、より好ましくは85%以上であり、特に好ましくは90%以上である。
 本発明の透明導電性フィルムの厚みは、好ましくは10μm~500μmであり、より好ましくは15μm~300μmであり、さらに好ましくは20μm~200μmである。
B.第1の透明導電層
 上記のとおり、第1の透明導電層は、金属ナノワイヤを含む。
 1つの実施形態においては、第1の透明導電層は、ポリマーマトリックスをさらに含む。この実施形態においては、ポリマーマトリックス中に、金属ナノワイヤが存在する。ポリマーマトリックスから構成される第1の透明導電層においては、ポリマーマトリックスにより金属ナノワイヤが保護される。その結果、金属ナノワイヤの腐食が防止され、耐久性により優れる透明導電性フィルムを得ることができる。
 上記第1の透明導電層の厚みは、好ましくは10nm~1000nmであり、より好ましくは20nm~500nmである。なお、第1の透明導電層がポリマーマトリックスを含む場合は、該第1の透明導電層の厚みはポリマーマトリックスの厚みに相当する。
 1つの実施形態においては、上記第1の透明導電層はパターン化されている。パターン化の方法としては、第1の透明導電層の形態に応じて、任意の適切な方法が採用され得る。第1の透明導電層のパターンの形状は、用途に応じて任意の適切な形状であり得る。例えば、特表2011-511357号公報、特開2010-164938号公報、特開2008-310550号公報、特表2003-511799号公報、特表2010-541109号公報に記載のパターンが挙げられる。第1の透明導電層は基材上に形成された後、第1の透明導電層の形態に応じて、任意の適切な方法を用いてパターン化することができる。
 上記第1の透明導電層の全光線透過率は、好ましくは85%以上であり、より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。
 上記金属ナノワイヤとは、材質が金属であり、形状が針状または糸状であり、径がナノメートルサイズの導電性物質をいう。金属ナノワイヤは直線状であってもよく、曲線状であってもよい。金属ナノワイヤで構成された第1の透明導電層を用いれば、金属ナノワイヤが網の目状となることにより、少量の金属ナノワイヤであっても良好な電気伝導経路を形成することができ、電気抵抗の小さい透明導電性フィルムを得ることができる。
 上記金属ナノワイヤの太さdと長さLとの比(アスペクト比:L/d)は、好ましくは10~100,000であり、より好ましくは50~100,000であり、特に好ましくは100~10,000である。このようにアスペクト比の大きい金属ナノワイヤを用いれば、金属ナノワイヤが良好に交差して、少量の金属ナノワイヤにより高い導電性を発現させることができる。その結果、光透過率の高い透明導電性フィルムを得ることができる。なお、本明細書において、「金属ナノワイヤの太さ」とは、金属ナノワイヤの断面が円状である場合はその直径を意味し、楕円状である場合はその短径を意味し、多角形である場合は最も長い対角線を意味する。金属ナノワイヤの太さおよび長さは、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡によって確認することができる。
 上記金属ナノワイヤの太さは、好ましくは500nm未満であり、より好ましくは200nm未満であり、特に好ましくは10nm~100nmであり、最も好ましくは10nm~60nmである。このような範囲であれば、光透過率の高い第1の透明導電層を形成することができる。
 上記金属ナノワイヤの長さは、好ましくは1μm~1000μmであり、より好ましくは1μm~500μmであり、特に好ましくは1μm~100μmである。このような範囲であれば、導電性の高い透明導電性フィルムを得ることができる。
 上記金属ナノワイヤを構成する金属としては、導電性の高い金属である限り、任意の適切な金属が用いられ得る。上記金属ナノワイヤを構成する金属としては、例えば、銀、金、銅、ニッケル等が挙げられる。また、これらの金属にメッキ処理(例えば、金メッキ処理)を行った材料を用いてもよい。金属ナノワイヤは、金、白金、銀および銅からなる群より選ばれた1種以上の金属により構成されることが好ましい。
 上記金属ナノワイヤの製造方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば溶液中で硝酸銀を還元する方法、前駆体表面にプローブの先端部から印可電圧又は電流を作用させ、プローブ先端部で金属ナノワイヤを引き出し、該金属ナノワイヤを連続的に形成する方法等が挙げられる。溶液中で硝酸銀を還元する方法においては、エチレングリコール等のポリオール、およびポリビニルピロリドンの存在下で、硝酸銀等の銀塩の液相還元をすることにより、銀ナノワイヤが合成され得る。均一サイズの銀ナノワイヤは、例えば、Xia,Y.etal.,Chem.Mater.(2002)、14、4736-4745 、Xia, Y.etal., Nano letters(2003)3(7)、955-960に記載される方法に準じて、大量生産が可能である。
 上記第1の透明導電層における金属ナノワイヤの含有割合は、第1の透明導電層の全重量に対して、好ましくは30重量%~100重量%であり、より好ましくは30重量%~90重量%であり、さらに好ましくは45重量%~80重量%である。このような範囲であれば、導電性および光透過性に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。
 上記ポリマーマトリックスを構成するポリマーとしては、任意の適切なポリマーが用いられ得る。該ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系ポリマー;ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリビニルキシレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の芳香族系ポリマー;ポリウレタン系ポリマー;エポキシ系ポリマー;ポリオレフィン系ポリマー;アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS);セルロース;シリコン系ポリマー;ポリ塩化ビニル;ポリアセテート;ポリノルボルネン;合成ゴム;フッ素系ポリマー等が挙げられる。好ましくは、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、ネオペンチルグリコールジアクリレート(NPGDA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)等の多官能アクリレートから構成される硬化型樹脂(好ましくは紫外線硬化型樹脂)が用いられる。
 第1の透明導電層がポリマーマトリックスから構成され、かつ、上記金属ナノワイヤが銀ナノワイヤである場合、第1の透明導電層の密度は、好ましくは1.3g/cm~10.5g/cmであり、より好ましくは1.5g/cm~3.0g/cmである。このような範囲であれば、導電性および光透過性に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。
 第1の透明導電層は、基材(または、基材とその他の層との積層体)に、金属ナノワイヤを含む第1の導電層形成用組成物を塗布し、その後、塗布層を乾燥させて、形成することができる。
 上記第1の導電層形成用組成物は、金属ナノワイヤの他、任意の適切な溶媒を含み得る。第1の導電層形成用組成物は、金属ナノワイヤの分散液として準備され得る。上記溶媒としては、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、炭化水素系溶媒、芳香族系溶媒等が挙げられる。環境負荷低減の観点から、水を用いることが好ましい。上記第1の導電層形成用組成物は、目的に応じて任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。上記添加剤としては、例えば、金属ナノワイヤの腐食を防止する腐食防止材、金属ナノワイヤの凝集を防止する界面活性剤等が挙げられる。使用される添加剤の種類、数および量は、目的に応じて適切に設定され得る。
 上記第1の透明導電層がポリマーマトリックスを含む場合、ポリマーマトリックスは、上記のようにして、第1の導電層形成用組成物を塗布し乾燥させた後、金属ナノワイヤから構成される層上にポリマー溶液(ポリマー組成物、モノマー組成物)を塗布し、その後、ポリマー溶液の塗布層を乾燥または硬化させて、形成され得る。また、ポリマーマトリックスを構成するポリマーを含有する第1の導電層形成用組成物を用いて、第1の透明導電層を形成してもよい。
 上記第1の導電層形成用組成物中の金属ナノワイヤの分散濃度は、好ましくは0.1重量%~1重量%である。このような範囲であれば、導電性および光透過性に優れる第1の透明導電層を形成することができる。
 上記第1の導電層形成用組成物の塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。塗布方法としては、例えば、スプレーコート、バーコート、ロールコート、ダイコート、インクジェットコート、スクリーンコート、ディップコート、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法等が挙げられる。塗布層の乾燥方法としては、任意の適切な乾燥方法(例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥)が採用され得る。例えば、加熱乾燥の場合には、乾燥温度は代表的には50℃~200℃であり、好ましくは80℃~150℃である。乾燥時間は代表的には1~10分である。
 上記ポリマー溶液は、上記ポリマーマトリックスを構成するポリマー、または該ポリマーの前駆体(該ポリマーを構成するモノマー)を含む。
 上記ポリマー溶液は溶剤を含み得る。上記ポリマー溶液に含まれる溶剤としては、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、炭化水素系溶剤、または芳香族系溶剤等が挙げられる。好ましくは、該溶剤は、揮発性である。該溶剤の沸点は、好ましくは200℃以下であり、より好ましくは150℃以下であり、さらに好ましくは100℃以下である。
C.基材
 上記基材は、代表的には、任意の適切な樹脂から構成される。上記基材を構成する樹脂としては、例えば、シクロオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂等が挙げられる。好ましくは、シクロオレフィン系樹脂が用いられる。シクロオレフィン系樹脂から構成される基材を用いれば、屈曲性に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。
 上記シクロオレフィン系樹脂として、例えば、ポリノルボルネンが好ましく用いられ得る。ポリノルボルネンとは、出発原料(モノマー)の一部または全部に、ノルボルネン環を有するノルボルネン系モノマーを用いて得られる(共)重合体をいう。上記ポリノルボルネンとしては、種々の製品が市販されている。具体例としては、日本ゼオン社製の商品名「ゼオネックス」、「ゼオノア」、JSR社製の商品名「アートン(Arton)」、TICONA社製の商品名「トーパス」、三井化学社製の商品名「APEL」が挙げられる。
 上記基材を構成する樹脂のガラス転移温度は、好ましくは50℃~200℃であり、より好ましくは60℃~180℃であり、さらに好ましくは70℃~160℃である。このような範囲のガラス転移温度を有する基材であれば、第1の透明導電層を形成する際の劣化が防止され得る。
 上記基材の厚みは、好ましくは8μm~500μmであり、より好ましくは10μm~250μmであり、さらに好ましくは10μm~150μmであり、特に好ましくは15μm~100μmである。
 上記基材の引っ張り破断強度は、好ましくは50MPa以上であり、より好ましくは70MPa以上であり、さらに好ましくは100MPa以上である。このような範囲であれば、屈曲性に特に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。なお、引っ張り破断強度は、常温下、JIS K 7161に準じて測定され得る。
 上記基材の全光線透過率は、好ましくは80%以上であり、より好ましくは85%以上であり、特に好ましくは90%以上である。このような範囲であれば、タッチパネル等に備えられる透明導電性フィルムとして好適な透明導電性フィルムを得ることができる。
 上記基材は、必要に応じて任意の適切な添加剤をさらに含み得る。添加剤の具体例としては、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、帯電防止剤、相溶化剤、架橋剤、および増粘剤等が挙げられる。使用される添加剤の種類および量は、目的に応じて適宜設定され得る。
 必要に応じて、上記基材に対して各種表面処理を行ってもよい。表面処理は目的に応じて任意の適切な方法が採用される。例えば、低圧プラズマ処理、紫外線照射処理、コロナ処理、火炎処理、酸またはアルカリ処理が挙げられる。1つの実施形態においては、透明基材を表面処理して、透明基材表面を親水化させる。基材を親水化させれば、水系溶媒により調製された透明導電層形成用組成物を塗工する際の加工性が優れる。また、基材と透明導電層との密着性に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。
D.第2の透明導電層
 上記のとおり、第2の透明導電層は、金属酸化物から構成される。金属酸化物としては、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム-スズ複合酸化物、スズ-アンチモン複合酸化物、亜鉛-アルミニウム複合酸化物、インジウム-亜鉛複合酸化物等が挙げられる。なかでも好ましくは、インジウム-スズ複合酸化物(ITO)である。金属酸化物は結晶化金属酸化物であってもよい。結晶化金属酸化物とは、後述のように、金属酸化物膜を成膜した後に、加熱(例えば、120℃~200℃の加熱)して、得られる金属酸化物を意味する。
 上記第2の透明導電層の全光線透過率は、好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。
 上記第2の透明導電層の形成方法としては、例えば、任意の適切な成膜方法(例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、スプレー法等)により、金属酸化物層を形成して、第2の透明導電層を得る方法が挙げられる。該金属酸化物層は、そのまま第2の透明導電層としてもよく、さらに加熱し金属酸化物を結晶化させてもよい。該加熱時の温度は、例えば、120℃~200℃である。
 上記第2の透明導電層の厚みは、好ましくは50nm以下であり、さらに好ましくは40nm以下である。このような範囲であれば、光透過性に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。上記導電層の厚みの下限は、好ましくは1nmであり、より好ましくは5nmである。
 上記第2の透明導電層はパターン化されていてもよい。パターン化の方法としては、導電層の形態に応じて、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、エッチング法、レーザー法等によりパターン化され得る。第2の透明導電層のパターンの形状は、用途に応じて任意の適切な形状であり得る。例えば、特表2011-511357号公報、特開2010-164938号公報、特開2008-310550号公報、特表2003-511799号公報、特表2010-541109号公報に記載のパターンが挙げられる。
 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。実施例および比較例における評価方法は以下のとおりである。
(1)ヘイズ値
 透明導電性フィルムのヘイズ値を、JIS 7136で定める方法により、ヘイズメーター(村上色彩科学研究所社製、商品名「HN-150」)を用いて測定した。
(2)屈曲性
 透明導電性フィルムを屈曲させた後の導電性により、当該透明導電性フィルムの屈曲性を評価した。具体的な評価方法は、下記のとおりである。
 透明導電性フィルム(長さ100mm×幅20mm)の第1の導電層側長手方向両端にAgペーストを塗布して試験片を得た。この試験片を、第1の導電層を外側にしてステンレスの丸棒(直径:2mm)に掛け、当該丸棒に沿って長手方向が曲がるように180°屈曲させた。次いで、長手方向の両端部にクリップを介して分銅(各500g)を下げ、その状態で10秒間保持した。
 上記操作の後、分銅・クリップを取り外し、Agペースト部間の導通をテスターにて確認した。導通可能であればOK、導通不可の場合はNGとした。
[製造例1]
(金属ナノワイヤの製造)
攪拌装置を備えた反応容器中、160℃下で、無水エチレングリコール5ml、PtCl2の無水エチレングリコール溶液(濃度:1.5×10-4mol/L)0.5mlを加えた。4分経過後、得られた溶液に、AgNO3の無水エチレングリコール溶液(濃度:0.12mol/l)2.5mlと、ポリビニルピロリドン(MW:55000)の無水エチレングリコール溶液(濃度:0.36mol/l)5mlとを同時に、6分かけて滴下した。この滴下後、160℃に加熱して1時間以上かけて、AgNOが完全に還元されるまで反応を行い、銀ナノワイヤを生成した。次いで、上記のようにして得られた銀ナノワイヤを含む反応混合物に、該反応混合物の体積が5倍になるまでアセトンを加えた後、該反応混合物を遠心分離して(2000rpm、20分)、銀ナノワイヤを得た。純水中に、該銀ナノワイヤ(濃度:0.2重量%)、およびペンタエチレングリコールドデシルエーテル(濃度:0.1重量%)を分散させ、銀ナノワイヤ分散液を調製した。
[実施例1]
(透明導電層形成用組成物(PN)の調製)
 上記銀ナノワイヤ分散液25重量部、純水75重量部で希釈して固形分濃度0.05重量%の透明導電層形成用組成物(PN)を調製した。
(モノマー組成物の調製)
 ペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート#300」)1重量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名「イルガキュア907」)0.2重量部をイソプロピルアルコール80重量部、ジアセトンアルコール19重量部で希釈して、固形分濃度1重量%のモノマー組成物を得た。
(透明導電性フィルムの作製)
 基材(ポリシクロオレフィンフィルム(日本ゼオン社製 商品名「ZEONOR(登録商標)」、厚み25μm)の一方の側に、第1の透明導電層形成用組成物として、上記透明導電層形成用組成物(PN)を塗布し、乾燥させた。さらに、第1の透明導電層形成用組成物(PN)塗布層上に、上記モノマー組成物を塗布し、90℃で1分間乾燥し、その後、300mJ/cmの紫外線照射し、第1の透明導電層を形成した。次に、上記基材の他方の側に、厚み30nmのインジウムスズ酸化物層からなる第2の透明導電層を、スパッタ法により形成した。このように得られた導電性フィルムを、プラスチック製の巻芯に巻き取って、導電性フィルムロールを作製した。
 上記のようにして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)および(2)に供した。結果を表1に示す。
[比較例1]
 基材(ポリシクロオレフィンフィルム(日本ゼオン社製 商品名「ZEONOR(登録商標)」、厚み25μm)の両側に、スパッタ法により、インジウムスズ酸化物層からなる透明導電層(各層の厚み:30nm)を形成して、透明導電性フィルムを得た。
 上記のようにして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)および(2)に供した。結果を表1に示す。
[比較例2]
 基材(ポリシクロオレフィンフィルム(日本ゼオン社製 商品名「ZEONOR(登録商標)」、厚み25μm)の一方の側に、第1の透明導電層形成用組成物として、上記透明導電層形成用組成物(PN)を塗布し、乾燥させた。さらに、第1の透明導電層形成用組成物(PN)塗布層上に、上記モノマー組成物を塗布し、90℃で1分間乾燥し、その後、300mJ/cmの紫外線照射し、第1の透明導電層を形成した。
 上記基材の他方の側にも、第2の透明導電層形成用組成物として、上記透明導電層形成用組成物(PN)を塗布し、乾燥させた。さらに、第2の透明導電層形成用組成物(PN)塗布層上に、上記モノマー組成物を塗布し、90℃で1分間乾燥し、その後、300mJ/cmの紫外線照射し、第1の透明導電層を形成した。
 上記のようにして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)および(2)に供した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 10      第1の透明導電層
 20      基材
 30      第2の透明導電層
 100     透明導電性フィルム
 
 

Claims (4)

  1.  第1の透明導電層と、基材と、第2の透明導電層とをこの順に備え、
     該第1の透明導電層が、金属ナノワイヤを含み、
     該第2の透明導電層が、金属酸化物から構成されている、
     透明導電性フィルム。
  2.  前記第2の透明導電層を構成する金属酸化物が、インジウム-スズ複合酸化物である、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
  3.  前記基材の引っ張り破断強度が、100MPa以上である、請求項1または2に記載の透明導電性フィルム。
  4.  前記基材が、シクロオレフィン系樹脂から構成されている、請求項1から3のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
     
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