JP2014063638A - 透明導電性基材 - Google Patents

Abstract

【課題】表面抵抗値が低く耐久性が良好な透明導電性基材を提供する。
【解決手段】透明導電性基材１５は、透明基材１１と、透明基材１１の片側または両面に設けられた導電層１２と、導電層１２の透明基材１１とは反対側に積層されて導電性物質を含有する透明樹脂層１３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルに用いられる透明導電性基材に関するものである。

透明導電性基材は、タッチパネル、有機ＥＬ、太陽電池、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの電極や電磁波シールド材として好適に用いられている。透明導電性基材は例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を基材としてその片側または両側の表面にドライ方式またはウェット方式で導電層を形成することで得られる。ドライ方式の代表例としてはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を真空蒸着法で成膜する方法が挙げられる。しかし、ＩＴＯの主成分であるインジウムは希少金属であり安定供給が懸念され、また、屈曲性に欠けるという問題もある。さらにその製造方式も高価な真空成膜機を必要とするという問題がある。

近年、上記の問題を鑑みて、ＩＴＯ代替材料が台頭しており、導電性高分子、カーボンナノチューブ、金属を繊維状またはメッシュ状に加工して導電層を形成することが行われている。これらのＩＴＯ代替材料は、水や有機溶媒中に分散させることが可能である。ＩＴＯ代替材料を分散させた分散液は、ウェット方式にて基材表面に塗布することが可能である。このウェット方式により、大量生産、コストダウンが期待されている。中でも金属を繊維状またはメッシュ状にして導電層を形成した基材は、ＩＴＯと同等の抵抗値、光学特性が得られる点で、ＩＴＯを用いた基材の代替として有力視されている。しかし、金属の導電層のみでは、各種電子デバイスが必要とする環境試験の条件に対する耐久性が低いという問題点がある。

そこで、金属の導電層を被覆するような透明樹脂層を設けることで、透明導電性基材の耐久性を向上させることが考えられる。しかし、透明樹脂層の厚みを増やすと耐久性はより向上するが、金属が被覆される量も増えてしまい、表面抵抗値とトレードオフの関係にあることは免れない。また、特にタッチパネルに透明樹脂層が積層された透明導電性基材を使用する場合には、入力信号を伝達するために基材表面に配線を施す必要があるが、この場合、配線材料と透明導電性基材の表面の接触抵抗が上昇し、動作に不具合が生じるおそれがある。

特許文献１には、基材上に設けられた透明導電層が繊維状金属を含み、透明導電層上に樹脂層が積層された透明導電膜付き基材が記載されている。また、特許文献２には、透明樹脂層に加水分解性のシラン化合物を含有して透明樹脂層による表面抵抗値が上昇することを防止している透明導電膜付き基材が記載されている。

特開２０１１−０２９０３６号公報 特開２０１１−２０４６４９号公報

しかし、特許文献１に記載された基材では、樹脂層が光吸収層としての役割を果たすだけで、上記の耐久性と表面抵抗値の問題を解決できない。また、特許文献１と特許文献２は、いずれも配線材料と透明導電性基材との接触抵抗の上昇の問題について言及していない。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、表面抵抗値が低く耐久性が良好な透明導電性基材を提供することを目的とする。さらに、配線との接触抵抗が低い透明導電性基材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために第１の発明は、透明基材と、透明基材の片側または両面に設けられた導電層と、導電層の透明基材とは反対側に積層されて導電性物質を含有する透明樹脂層とを備えている透明導電性基材である。

また、第２の発明は、第１の発明において、透明樹脂層に含有される導電性物質が、導電性高分子である。

また、第３の発明は、第１の発明において、導電層が、金属が分散した層である。

また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、導電層に対して配線が施されている。

また、第５の発明は、第４の発明において、配線には、透明樹脂層に含有される導電性高分子と同一の導電性高分子が含有されている。

また、第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの透明導電性基材を備えたタッチパネルである。

本発明では、透明樹脂層に導電性物質を含有させているため、導電層が透明樹脂層に被覆されているにもかかわらず低抵抗を保ち、なおかつ透明樹脂層が積層されているために耐久性が良好な透明導電性基材が得られる。さらに、本発明では、配線に透明樹脂層に含有されている導電性物質と同一の導電性物質が含有されているために、透明導電性基材と配線との接触抵抗を低下させることが可能で、良好な操作性を有するタッチパネルを得ることが可能である。

本発明の実施の形態における透明導電性基材の断面図 本発明の実施の形態における透明導電性基材のパターニング後の断面図 本発明の実施の形態における透明導電性基材の配線実施後の透明樹脂層と配線を示す平面図 本発明の実施の形態における透明導電性基材の配線実施後の断面図

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

実施の形態における透明導電性基材１５は、図１に示すように、基材１１（透明基材）と導電層１２（透明導電層）と透明樹脂層１３とを備えている。基材１１の片側または両面に、導電層１２が積層されている。図１では、基材１１の片側だけに導電層１２が積層されているが、基材１１の両側に導電層１２が積層されていてもよい。導電層１２の基材１１とは反対側の面に、透明樹脂層１３が積層されている。基材１１の導電層１２との反対側、または、基材１１と金属の導電層１２の間に、機能性を持たせるために樹脂層１４を設けてもよい。図１では、基材１１の導電層１２との反対側の面だけに、樹脂層１４が設けられているが、基材１１と金属の導電層１２の間に樹脂層１４を設けてもよい。図１には、基材１１の片面に導電層１２、及び透明樹脂層１３が積層されて、基材１１の導電層１２とは反対側の面に樹脂層１４が積層された透明導電性基材１５を示す。

タッチパネルの電極として透明導電性基材１５を用いる場合は、図２に示すように、導電層１２と透明樹脂層１３がパターニングされる。導電層１２と透明樹脂層１３のパターニングは、フォトリソグラフィー、スクリーン印刷、レーザーによるパターニングなどの方法を用いることができる。例えば、レジスト塗布、露光、エッチング、レジスト剥離という工程を経て、導電層１２と透明樹脂層１３をパターニングにすることにより、基材１１上に、導電性パターン部２１と非導電性パターン部２２が形成される。導電層１２（電極）及び透明樹脂層１３のパターニング例として、図３に導電層１２及び透明樹脂層１３を菱形状にパターニングした透明導電性基材１５を上から見た図を示す。

パターニング後は、図３に示すように、パターニングを施した導電層１２および透明樹脂層１３の上に配線１６が施される。導電層１２及び透明樹脂層１３が菱形状にパターニングされた基材１１において、導電層１２及び透明樹脂層１３の端部に配線１６を施した場合の平面図を図３に示し、断面図を図４に示す。

基材１１としては、透明なガラスおよびプラスチックフィルムを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程に対して十分な強度があり、表面が平滑なものであれば特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリイミドフィルムなどを用いることができる。これらから使用材料を選択した基材１１には、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などの添加剤を含ませてもよい。また、密着性を良くする為に、基材１１の表面にコロナ処理、低温プラズマ処理を施してもよい。

導電層１２に用いる導電性材料としては、金、銀、銅、コバルトなど任意の金属を用いることができる。導電層１２の形成方法には、特に制限はなく公知の製造方法を用いることができる。導電層１２には、例えば、エッチング、印刷、写真銀塩法により細線メッシュパターンを形成する方法や、金、銀、銅の分散液を基材１１に塗布して繊維状で網目状の構造を形成する方法を用いることができる。特に溶液に繊維状にして分散させることが可能な導電性材料は、コーターを用いてウェット方式により基材１１上に簡便に塗布することができる。そのような場合に、基材１１にフィルムを用いれば、ロールｔｏロール（ロール・ツー・ロール方式）で大量に透明導電性基材１５を得ることができるため、好適である。

透明樹脂層１３の形成では、樹脂成分として主成分にアクリレートモノマー、オリゴマー、バインダー等を含有した樹脂溶液を塗布し、樹脂溶液に含有される重合開始剤より熱硬化、またはＵＶ硬化によりポリマー化することにより、適度な透明性と強度を有する透明樹脂層１３が形成される。本発明では、樹脂溶液中に導電性材料をさらに含有していることを特徴としている。以下、透明樹脂層１３に含有される導電性材料について記載する。

透明樹脂層１３に含有される導電性材料としては、導電性高分子が好適に用いられる。導電性高分子としては、主にπ共役系高分子が用いられ、例えばポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリフラン、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリピリジルビニレン、及びポリアジン等を用いることができる。これらの導電性高分子は、１種のみを用いてもよく、また、目的に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。

前記記載のπ共役系高分子では、それ単独では導電性が発現せず、ドーパントを添加することによりプラスまたはマイナスの電荷がπ共役系高分子に付与されて導電性を持つ場合もある。従って、ドーパントを加えてもよい。例えば、π共役系高分子がポリジオキシチオフェンの場合は、ポリスチレンスルホン酸をドーパントとして添加することができる。

また、透明樹脂層１３の形成のための樹脂溶液には、導電性高分子の分散性をよくするために分散剤や界面活性剤等の添加剤を加えてよいし、膜強度を強くするために添加剤を加えたり、膜硬化を促進するための硬化剤を加えたりしてもよい。

樹脂層１４としては、透明性と適度な硬度および強度があれば特に限定されるものではない。望ましくは、基材１１と屈折率が同等もしくは近似しているものを選択する。また、樹脂層１４としては、ＵＶ硬化樹脂だけでなく、熱硬化樹脂等も使用することが可能である。

導電層１２、透明樹脂層１３、及び樹脂層１４を基材１１に積層する方法として、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法コート等によるコーティングを行うことにより、これらの層が基材１１上に塗布される。

導電層１２と透明樹脂層１３は、別の層として積層されていてもよいし、導電層１２の金属の一部が透明樹脂層１３中にはみ出していてもよい。

本発明では、配線１６の配線材料にも透明樹脂層１３に含有される導電性高分子と同一の導電性高分子が含有されることを特徴としている。この配線材料中には、上記導電性高分子の他に、ペースト状にするためにエポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、導電性を発揮するために金、銀、銅等が用いられるが、これに限定されるものではない。配線を施す方法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷などの方法を用いることができる。以上の構成によれば、タッチパネルに用いた場合に、低抵抗と耐久性を両立させ、なおかつ接触抵抗の低い透明導電性基材１５を得ることができる。

＜実施例＞
以下に本発明の実施例を示すが、本発明の技術的範囲は実施例に限られるものではない。

ＰＥＴ基材（１２５μｍ）上に、樹脂層１４の材料としてＵＶ硬化樹脂を塗布し、その上にグラビア印刷法にて銅をメッシュ状に形成することにより導電層１２を形成した。導電層１２の上に、ドーパントとしてポリスチレンスルホン酸を含むポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を含有したアクリルモノマーを主成分とする溶液をマイクログラビアコート法にて塗布して、ＵＶ照射にて硬化させて、導電性物質を含有する透明樹脂層１３が導電層１２上に形成された透明導電性基材１５を得た。フォトリソグラフィー法でレジストを塗布し、ＵＶ照射による硬化後、塩酸(０．１％)によるエッチング、水酸化ナトリウム溶液（１％）によりレジスト剥離を行い、導電層１２と透明樹脂層１３のパターニングを行った。これにドーパントとしてポリスチレンスルホン酸を含むポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を含有したエポキシ樹脂および銀をベースとした導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法にて配線１６を施した。

この実施例の透明導電性基材１５について、導電層１２のみの場合の表面抵抗値、透明樹脂層１３を積層した後の表面抵抗値（環境試験前の表面抵抗値）、及び環境試験（温度８５℃、湿度８５％、時間２４０時間）後の表面抵抗値を測定して、環境試験の前と後の表面抵抗値を用いて、環境試験の前後の表面抵抗値の変化率を算出した。さらに、配線１６の印刷後の透明導電性基材１５と配線１６との接触抵抗を測定した。表面抵抗値は、非接触式表面抵抗測定器（ナプソン株式会社製 ＥＣ-８０）を用いて測定した。接触抵抗は、ハンディタイプのデジタルマルチメーター（フルーク社製 Ｆｌｕｋｅ１７９）を用いて測定した。

＜比較例＞
ＰＥＴ基材（１２５μｍ）上に、樹脂層の材料としてＵＶ硬化樹脂を塗布し、その上にグラビア印刷法にて銅をメッシュ状に形成することにより導電層を形成した。導電層の上に、アクリルモノマーを主成分とする溶液をマイクログラビアコート法にて塗布して、ＵＶ照射にて硬化させて、導電性物質を含有しない透明樹脂層が導電層上に形成された透明導電性基材を得た。フォトリソグラフィー法でレジストを塗布し、ＵＶ照射による硬化後、塩酸(０．１％)によるエッチング、水酸化ナトリウム溶液（１％）によりレジスト剥離を行い、導電層と透明樹脂層のパターニングを行った。これにエポキシ樹脂および銀をベースとした導電性ペーストを用いてスクリーン印刷法にて配線を施した。この比較例の透明導電性基材について、導電層のみの場合の表面抵抗値、透明樹脂層１３を積層した後の表面抵抗値（環境試験前の表面抵抗値）、及び環境試験（温度８５℃、湿度８５％、時間２４０時間）後の表面抵抗値をそれぞれ測定し、環境試験の前後の表面抵抗値の変化率を算出した。さらに、配線印刷後の透明導電性基材と配線との接触抵抗を測定した。

実施例と比較例における測定結果を表１に示す。実施例では、透明樹脂層を積層した後の透明導電性基材１５の表面抵抗値が、導電層のみの表面抵抗値とほぼ変わらず、また、環境試験の前後の表面抵抗値の変化率が小さい。一方、比較例では、透明樹脂層を積層した後の表面抵抗値が、導電層のみの表面抵抗値より上昇しており、環境試験の前後の表面抵抗値の変化率が実施例より大きい。また、透明導電性基材と配線との接触抵抗も、実施例は小さな値であるが、比較例では大きな値となっている。

本発明は、タッチパネルに用いられる透明導電性基材などに有用である。

１１ 基材
１２ 導電層
１３ 透明樹脂層
１４ 樹脂層
１５ 透明導電性基材
１６ 配線

Claims (6)

1. 透明基材と、
   前記透明基材の片側または両面に設けられた導電層と、
   前記導電層の前記透明基材とは反対側に積層されて、導電性物質を含有する透明樹脂層とを備えている透明導電性基材。
2. 前記透明樹脂層に含有される導電性物質は、導電性高分子であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電性基材。
3. 前記導電層は、金属が分散した層であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電性基材。
4. 前記導電層に対して配線が施されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか１つに記載の透明導電性積層体。
5. 前記配線には、前記透明樹脂層に含有される導電性高分子と同一の導電性高分子が含有されていることを特徴とする、請求項４に記載の透明導電性積層体。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の透明導電性基材を備えたタッチパネル。