CN101273417A - 触摸板用透明导电薄片及其制造方法以及触摸板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种触摸板用透明薄片,其具有1000Ω以下的表面电阻、80%以上的全光透射率、5%以下的浑浊度、良好的耐水性以及与透明基材及透明导电层的粘合性。本发明的触摸板用透明薄片,包括透明基材和在透明基材上形成的透明导电层,该透明导电层含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物或特定的聚合化合物。该透明导电层中如果需要可以含有导电改良剂、掺杂剂、其他树脂成分、添加剂,特别是可以优选含有使透明导电性提高的导电改良剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于触摸板的透明导电薄片及其制造方法。并涉及作为数据输入装置的触摸板。
本申请要求于2005年9月29日申请的日本专利申请JP2005-283862号、2005年11月4日提交的日本专利申请JP2005-320540号的优先权,将其内容合并于此作为参考。
背景技术
近年来在银行的ATM机(自动柜员机)、OA设备的监视器、各种情报检索用的终端等之中,仅触摸画面的一部分就能输入的触摸板正在被广泛使用。
一种触摸板设有形成于透明基材上的一对透明导电薄片和设在一对触摸板用透明导电薄片之间一部分的绝缘性衬垫,各个透明导电薄片中的透明导电层彼此相对的。通过这样的触摸板,在用手指或触摸笔等触摸设在表面一侧的透明导电薄片时,透明导电薄片的透明导电层彼此接触联通。用此方法,可以使触摸板具有作为数据输入装置的功能。
以前,触摸板用的透明导电薄片,使用在PET膜上形成的由ITO组成的导电层(以下称为ITO导电层)。但是,由于ITO导电层的折射率大、光的表面反射强,所以光线的透射率降低,而且有变黄倾向,图像色调改变了。而且,ITO导电层存在由于电化学反应导致变质黑化的情况。由于这些原因,不仅仅使图像的视觉辨认度变低,而且ITO导电层的可挠性降低,弯曲时产生龟裂、电阻值升高的问题。而且,在PET膜上形成ITO导电层并不简单。
因此,在专利文件1中提出,代替ITO导电层,作为透明导电层,使用由含有聚噻吩衍生物、水溶性有机化合物掺杂剂和水溶性环氧单体的溶液涂布而形成的层。
[专利文献1]特开2005-146259号公报
发明内容
因而,在触摸板中需要一种导电性、透明性、防水性、与透明基材和透明导电层的粘合性、耐久性都很高的物质。特别是,对于导电性,需要表面电阻在1000Ω以下,对于透光率,需要全光透射率在80%以上、浑浊度在5%以下,对于耐久性,需要在高温高湿条件下维持表面电阻。
但是,专利文献1中记载的透明导电薄片的表面电阻(率)高,不能满足上述要求的特性。所以,专利文件1中记载的利用透明导电薄片的触摸板,在确保耐久性的同时提高动作可信度是困难的。
本发明的目的是提供,1000Ω以下的表面电阻(率),80%以上的全光透射率,5%以下的浑浊度,防水性、与透明基材及透明导电层的粘合性和高温高湿条件下的表面电阻维持性均良好的触摸板用透明导电薄片及其制造方法。并且,本发明的目的是提供一种动作可信度高、有良好耐久性的的触摸板。
本发明的触摸板用导电薄片的第一实施方式是一种具有透明基材和在该透明基材上形成的透明导电层的触摸板用透明薄片,
其特征在于,该透明导电层包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物,所述酯类化合物为由具有两个以上羧基的羧酸(或碳基酸)类化合物与具有两个以上羟基的多元醇类化合物脱水反应后的物质。
本发明的触摸板用透明导电薄片,优选的是透明导电层包含由具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物、含氮芳香族杂环化合物、含酰胺基化合物以及含酰亚胺基化合物组成的导电改良剂。
本发明的触摸板用透明导电薄片的第二实施方式是一种具有透明基材和在该透明基材上形成的透明导电层的触摸板用透明薄片,
其特征在于,该透明导电层包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、下述的(a)和/或(b)的聚合化合物,
(a)具有环氧丙基的化合物;
(b)具有选自烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基中的一种,以及羟基的化合物。
本发明的触摸板用透明导电薄片的制造方法的第一实施方式是一种在透明基材上涂布导电性高分子涂料的触摸板用透明薄片的制造方法,
其特征在于,所述π共轭导电性高分子涂料含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物,所述酯类化合物为由具有两个以上羧基的羧酸类化合物与具有两个以上羟基的多元醇类化合物脱水反应后的物质。
本发明的触摸板用透明导电薄片的制造方法,优选的是该导电性高分子涂料包含由具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物、含氮芳香族杂环化合物、含酰胺基化合物以及含酰亚胺基化合物组成的导电改良剂。
本发明的触摸板用透明导电薄片的制造方法的第二实施方式,其特征在于,在透明基材上涂布包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、下述的(a)和/或(b)的聚合化合物,
(a)具有环氧丙基的化合物;
(b)具有选自烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基中的一种,以及羟基的化合物。
本发明的触摸板,其特征在于,设置有一对触摸板用透明薄片和设置在一对触摸板用透明薄片之间的一部分的绝缘性衬垫,该触摸板用透明薄片的透明导电层是相对的,一对触摸板用透明薄片的至少一面为上述的触摸板用透明薄片。
发明的效果
本发明的触摸板用透明导电薄片,具有1000Ω以下的表面电阻、80%以上的全光透射率、5%以下的浑浊度,其防水性、与透明基材及透明导电层的粘合性以及高温高湿条件下的表面电阻维持性均良好。
本发明的触摸板用透明导电薄片的制造方法,可以简便地制造具有1000Ω以下的表面电阻,80%以上的全光透射率,5%以下的浑浊度,其防水性、与透明基材及透明导电层的粘合性以及高温高湿条件下的表面电阻维持性均良好的触摸板用透明导电薄片。
本发明的触摸板动作可信度高、耐久性良好。
附图说明
图1示出了本发明的触摸板用透明导电薄片的一种实施方式的截面图。
图2示出了本发明的触摸板的一种实施方式的截面图。
符号说明
1 触摸板
10 透明导电薄片(触摸板用透明导电薄片)
11 透明基材
12 透明导电层
20 绝缘性衬垫
具体实施方式
<触摸板用透明导电薄片>
对本发明的触摸板用透明导电薄片(以下简称透明导电薄片。)的一种实施方式进行说明。
图1表示本实施方式的透明导电薄片10。该透明导电薄片10由透明基材11、和透明导电层12构成。
(透明基材)
透明基材11无特殊限制,优选为具有良好可挠性的树脂膜,特别是透明树脂膜。构成(透明)树脂膜的树脂,例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯等,虽然可以根据目的适当选择,但是从良好的耐热性、尺寸(大小)稳定性、透明性考虑,优选聚对苯二甲酸乙二酯。
(透明导电层)
透明导电层12为一种含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物或特定的聚合化合物的层。而且,该透明导电层12中根据需要可以含有导电改良剂、掺杂剂、其他树脂成分、添加剂,特别是可以优选含有使导电性提高的导电改良剂。
以下,对透明导电层12的各构成要素进行说明。
[π共轭导电性高分子]
π共轭导电性高分子只要是主链为π共轭系所构成的有机高分子即可,无特殊限制。例如,聚吡咯类、聚噻吩类、聚乙炔类、聚对苯撑类、聚对苯乙烯类、聚苯胺类、聚并苯(polyacene)类、聚噻吩乙烯类,以及这些的共聚物等。从在空气中的稳定性的观点考虑,优选为聚吡咯类、聚噻吩类及聚苯胺类、
π共轭导电性高分子即使无取代也具有充分的导电性、对粘结剂树脂的互溶性,但是为使导电性及对粘结剂树脂的分散性或溶解性更高,优选为在π共轭导电性高分子中引入烷基、羧基、磺基、烷氧基、羟基等官能团。
π共轭导电性高分子的具体实例有,聚吡咯、聚(N-甲基吡咯)、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-乙基吡咯)、聚(3-正丙基吡咯)、聚(3-丁基吡咯)、聚(3-辛基吡咯)、聚(3-癸基吡咯)、聚(3-十二烷基吡咯)、聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3,4-二丁基吡咯)、聚(3-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基乙基吡咯)、聚(3-甲基-4-羧基丁基吡咯)、聚(3-羟基吡咯)、聚(3-甲氧基吡咯)、聚(3-乙氧基吡咯)、聚(3-丁氧基吡咯)、聚(3-甲基-4-己氧基吡咯)、聚(噻吩)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-乙基噻吩)、聚(3-丙基噻吩)、聚(3-丁基噻吩)、聚(3-己基噻吩)、聚(3-庚基噻吩)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3-癸基噻吩)、聚(3-十二烷基噻吩)、聚(3-十八烷基噻吩)、聚(3-溴噻吩)、聚(3-氯噻吩)、聚(3-碘噻吩)、聚(3-氰基噻吩)、聚(3-苯基噻吩)、聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3,4-二丁基噻吩)、聚(3-羟基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)、聚(3-乙氧基噻吩)、聚(3-丁氧基噻吩)、聚(3-己氧基噻吩)、聚(3-庚氧基噻吩)、聚(3-辛氧基噻吩)、聚(3-癸氧基噻吩)、聚(3-十二碳烷氧基噻吩)、聚(3-十八碳烷氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-甲氧基噻吩)、聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)、聚(3-甲基-4-乙氧基噻吩)、聚(3-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基乙基噻吩)、聚(3-甲基-4-羧基丁基噻吩)、聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(3-异丁基苯胺)、聚(2-苯胺磺酸)、聚(3-苯胺磺酸)等。
[聚阴离子]
聚阴离子,例如取代或非取代的聚烯烃、取代或非取代的聚炔烃、取代或非取代的聚酰亚胺、取代或非取代的聚酰胺、取代或非取代的聚酯,是由具有阴离子的构成单位与不具有阴离子的构成单位构成的聚合物等。
聚烯烃是主链通过亚甲基的重复而构成的聚合物。
聚炔烃是指主链由包含一个以上的不饱和双键(乙烯基)的构成单位所构成的高分子。
作为聚酰亚胺,可以列举的有,例如来自均苯四甲酸二酐、联苯基四羧酸二酐、二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-[4,4’-二(二羧基苯基氧)苯基]丙烷二酐等酸酐,与羟基二苯胺、对苯二胺、间苯二胺、二苯甲酮二胺等二胺等的聚酰亚胺。
作为聚酰胺,可以列举的有,例如,聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺6,10等。
作为聚酯,可以列举的有,例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等。
当上述的聚阴离子具有取代基时,作为其取代基,可以列举的有,例如,烷基、羟基、氨基、羧基、氰基、苯基、苯酚基、酯基、烷氧基等。从对有机溶剂的溶解性、耐热性及对树脂的互溶性等考虑,优选为烷基、羟基、苯酚基、酯基。
作为所述烷基,可以列举的有,例如,甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二碳烷基等烷基;环丙基、环戊基以及环己基等环烷基。
作为所述羟基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链或通过其他官能团键合的羟基。作为其他官能团,可以列举的有,例如,碳数1~7的烷基、碳数2~7的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。羟基被取代于这些官能团的末端或当中。
作为氨基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链或通过其他官能团键合的氨基。作为其他官能团,可以列举的有,有碳数为1~7的烷基、碳数为2~7的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。氨基被取代于这些官能团的末端或其中。
作为苯酚基,可以列举的有,直接键合于聚阴离子主链或通过其他的官能团键合的苯酚基。作为其他的官能团,可以列举的有,碳数1~7的烷基、碳数2~7的烯基、酰胺基、酰亚胺基等。苯酚基被取代于这些官能团的末端或其中。
有取代基的聚烯烃例如有,聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚戊烯、聚己烯、聚乙烯醇、聚乙烯基苯酚、聚(3,3,3-三氟丙烯)、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯等。
聚炔烃的具体实例有含有选自丙炔、1-甲基丙炔、1-丁基丙炔、1-癸基丙炔、1-腈基丙炔、1-苯基丙炔、1-羟基丙炔、1-丁炔、1-甲基-1-丁炔、1-乙基-1-丁炔、1-辛基-1-丁炔、1-十五碳烷基-1-丁炔、2-甲基-1-丁炔、2-乙基-1-丁炔、2-丁基-1-丁炔、2-己基-1-丁炔、2-辛基-1-丁炔、2-癸基-1-丁炔、2-十二碳烷基-1-丁炔、2-苯基-1-丁炔、2-丁炔、1-甲基-2-丁炔、1-乙基-2-丁炔、1-辛基-2-丁炔、1-十五碳烷基-2-丁炔、2-甲基-2-丁炔、2-乙基-2-丁炔、2-丁基-2-丁炔、2-己基-2-丁炔、2-辛基-2-丁炔、2-癸基-2-丁炔、2-十二碳烷基-2-丁炔、2-苯基-2-丁炔、2-丙烯苯基-2-丁炔、3-甲基-2-丁炔、3-乙基-2-丁炔、3-丁基-2-丁炔、3-己基-2-丁炔、3-辛基-2-丁炔、3-癸基-2-丁炔、3-十二碳烷基-2-丁炔、3-苯基-2-丁炔、3-丙烯苯基-2-丁炔、2-戊炔、4-丙基-2-戊炔、4-丙基-2-戊炔、4-丁基-2-戊炔、4-己基-2-戊炔、4-氰基-2-戊炔、3-甲基-2-戊炔、4-乙基-2-戊炔、3-苯基-2-戊炔、4-羟基-2-戊炔、己炔等之中一种以上的构成单位的聚合物。
聚阴离子的阴离子基,例如-O-SO3 -X+、-SO3 -X+、-COO-X+(各式中X+代表氢离子、碱金属离子)。即,聚阴离子为含有磺基和/或羧基的高分子酸。其中,从π共轭导电性高分子的掺杂效果的角度来看,优选的是-SO3 -X+、-COO-X+。
而且,该阴离子基团优选邻接或隔开一定的间隔而配置在聚阴离子的主链上。
在上述聚阴离子中,从溶剂溶解性及导电性的方面来看,优选为聚异戊二烯磺酸、包含聚异戊二烯磺酸的共聚物、聚甲基丙烯酸磺基乙酯、包含聚甲基丙烯酸磺基乙酯的共聚物、聚(甲基丙烯酸-4-磺基丁酯)、包含聚(甲基丙烯酸-4-磺基丁酯)的共聚物、聚甲代丙烯酸基氧苯磺酸、包含聚甲代丙烯酸基氧苯磺酸的共聚物、聚苯乙烯磺酸、包含聚苯乙烯磺酸的共聚物等。
聚阴离子的聚合度优选为单体单位在10~100,000个的范围,从溶剂溶解性及导电性的方面来看,更加优选为50~10,000个的范围。
聚阴离子的含量相对1摩尔的π共轭导电性高分子优选为0.1~10摩尔的范围,更加优选为1~7摩尔的范围。当聚阴离子的含量低于0.1摩尔时,对π共轭导电性高分子的掺杂效果会有减弱的趋势,有时会出现导电性不足的情况。并且,对溶剂的分散性及溶解性降低,难以获得均匀的分散液。另外,当聚阴离子的含量大于10摩尔时,π共轭导电性高分子含量减少,仍然不容易获得足够的导电性。
[酯类化合物]
在本发明中的酯类化合物为由具有两个以上羧基的羧酸类化合物与具有两个以上羟基的多元醇类化合物脱水反应后的物质。
羧酸类化合物可以使用在脂肪族、芳香族、环状脂肪族等中含有两个以上羧基的物质。可以列举的有,例如,马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、丙二酸、1,4-丁烷二羧酸、琥珀酸、酒石酸、脂肪酸、D-葡糖二酸、戊烯二酸、柠檬酸等脂肪族羧酸类化合物,苯二甲酸、对苯二酸、异苯二酸、四氢化无水苯二甲酸、5-磺基异苯二酸、5-羟基异苯二酸、甲基四氢化无水苯二甲酸、4,4’-氧化二苯二甲酸、联苯基四羧酸二酐、苯酮四羧酸二酐、萘二羧酸、偏苯三酸、均苯四甲酸等在芳环上至少结合一个以上羧基的芳香族羧酸类化合物。
在羧酸类化合物中,从耐热性、溶剂溶解性的角度考虑,优选芳香羧酸类。
作为多元醇类化合物,可以使用在脂肪族、芳香族、环状脂肪族等中含有两个以上羟基的物质。例如,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、甘油、二甘油、D-葡萄糖、D-葡萄糖醇、异戊二醇、二羟甲基丙酸、丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,9-壬二醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、葡萄糖、酒石酸、D-葡萄糖二酸、戊烯二酸等多元脂肪醇。
聚乙二醇、聚(1,4-丁二醇)、聚丙二醇、聚甘油、聚乙烯醇、纤维素(セルコス)、多糖、糖醇等高分子醇,1,4-二羟基苯、1,3-二羟基苯、2,3-二羟基-1-十五烷基苯、2,4-二羟基-苯乙酮、2,5-二羟基-苯乙酮、2,4-二羟基-二苯甲酮、2,6-二羟基-二苯甲酮、3,4-二羟基-二苯甲酮、3,5-二羟基-二苯甲酮、2,4’-二羟基-二苯基砜、2,2’,5,5’-四羟基-二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基砜、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,5-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、1,4-二羟基磺酸、4,5-羟基苯-1,3-二磺酸、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2,3-二羟基萘、1,5-二羟基萘-2,6-二羧酸、1,6-二羟基萘-2,5-二羧酸、1,5-二羟基萘甲酸、1,4-二羟基-2-萘甲酸苯酯、4,5-二羟基萘-2,7-二磺酸、1,8-二羟基-3,6-萘二磺酸、6,7-二羟基-2-萘磺酸、1,2,3-三羟基苯(焦焙酚)、1,2,4-三羟基苯、5-甲基-1,2,3-三羟基苯、5-乙基-1,2,3-三羟基苯、5-丙基-1,2,3-三羟基苯、2,4,6-三羟基苯、三羟基苯甲酸、三羟基苯甲酸甲酯、三羟基苯甲酸乙酯、三羟基苯甲酸丙酯、三羟基苯甲酸异丁酯、三羟基苯乙酮、三羟基二苯甲酮、三羟基苯并醛、三羟基蒽醌、四羟基-对苄醌、四羟基蒽醌等。
酯类化合物的分子量虽无特殊限制,但是优选分子量小的,具体而言,优选10,000以下的,更加优选5,000以下的。如果分子量小,分子容易进入π共轭导电性高分子和聚阴离子之间、容易得到均质的交联体。如果分子量变大,不能充分发挥上述效果,会有导电性降低的趋势。
[聚合化合物]
聚合化合物选自下述(a)和/或(b)。
(a)具有环氧丙基的化合物(以下,称为(a))。
(b)具有选自烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基中一种以及羟基的化合物(以下,称为(b))。
虽然可以仅由化合物(a)和/或(b)混合,但是从改良防水性和耐热性角度考虑,优选聚合物。
再者,化合物(a)例如有下述(a-1)~(a-3)的化合物。
(a-1):具有选自环氧丙基、烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基中一种的化合物(以下,称为化合物(a-1))。
(a-2):具有两个以上环氧丙基的化合物(以下,称为化合物(a-2))。
(a-3):具有一个环氧丙基的化合物,且为化合物(a-1)以外的化合物(以下,称为化合物(a-3))。
在化合物(a-1)之中,具有环氧丙基及丙烯酰基(甲基丙烯酰基)的化合物,例如有丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯等。
具有环氧丙基及烯丙基的化合物,例如有,烯丙基环氧丙醚、2-甲基烯丙基环氧丙醚、烯丙基苯酚环氧丙醚等。
具有环氧丙基及羟基的化合物例如有,1,4-二羟甲基苯二环氧丙醚、甘油二环氧丙醚等。
具有环氧丙基及羟基和烯丙基的化合物例如有,3-烯丙基-1,4-二羟甲基苯二环氧丙醚等。
以及,具有环氧丙基和羟基的化合物、具有环氧丙基及羟基和烯丙基的化合物也为化合物(b)。
化合物(a-2)例如有,乙二醇二环氧丙醚、二乙二醇二环氧丙醚、1,6-己二醇二环氧丙醚、三羟甲基丙烷三环氧丙醚、双酚A二环氧丙醚、聚乙二醇二环氧丙醚、丙二醇二环氧丙醚、聚丙二醇二环氧丙醚、新戊二醇二环氧丙醚、二聚酸二环氧丙醚、邻苯二甲酸二环氧丙醚、三环氧丙基三聚异氰酸酯、四环氧丙基二胺基二苯基甲烷、二环氧丙基四邻苯二甲酸酯等。可使用一种或混合两种以上。
化合物(a-3)例如有,烷基环氧丙醚、乙二醇环氧丙醚、甲基环氧丙醚、苯基环氧丙醚、丁基苯基环氧丙醚、羟甲苯基环氧丙醚等。
化合物(b)之中,例如,具有羟基及乙烯醚基的化合物例如有,2-羟乙基乙烯醚、4-羟丁基乙烯醚、二乙二醇单乙烯醚等。
具有羟基及丙烯酰基(甲基丙烯酰基)的化合物例如有,丙烯基(甲基丙烯酸)2-羟乙酯、丙烯酸(甲基丙烯酸)2-羟丙酯、丙烯酸(甲基丙烯酸)4-羟丁酯、丙烯酸乙基-α-羟甲酯、二季戊四醇单羟基五丙烯酸酯。
具有羟基及丙烯酰胺(甲基丙烯酰胺)基的化合物,例如有,2-羟乙基丙烯酰胺、2-羟乙基甲基丙烯酰胺。
上述化合物(a)之中,其环氧丙基与聚阴离子掺杂剂的残存阴离子基团(例如,磺基、羧基等)反应,形成酯(例如,磺酸酯、羧酸酯等)。进行该反应时,可利用碱性催化剂、加压、加热以促进反应。酯形成时,将环氧丙基开环以形成羟基。该羟基会与导电性高分子的盐或者未形成酯的残存阴离子基团产生脱水反应,形成新的酯(例如,磺酸酯、羧酸酯等)。通过形成这种酯,使聚阴离子与导电性高分子的复合物彼此进行交联。
再者,在化合物(a-1)中,聚阴离子的残存阴离子基团与化合物(a-1)的环氧丙基键合后,化合物(a-1)的烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基彼此聚合,以使复合物彼此进一步交联。
并且,在上述化合物(b)中,该羟基会与聚阴离子的残存阴离子基团产生脱水反应,形成酯。脱水反应时,可以通过酸性催化剂来加速反应进行。之后,化合物(b)的烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基彼此聚合。通过该聚合,使聚阴离子与π共轭导电性高分子的复合物彼此进行交联。
在化合物(a-1)及化合物(b)中,甲基丙烯酰基、丙烯酰基、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、烯丙基的聚合,可以应用自由基聚合法、热聚合法、光自由基聚合法、等离子聚合法。
在自由基聚合法中,自由基引发剂例如使用,偶氮二异丁腈等偶氮化合物、过氧化苯甲酰、二酰基过氧化物类、过氧化酯类、羟基过氧化酯类等过氧化物等,以进行聚合。
在光自由基聚合法中,聚合引发剂使用羰基化合物、硫化物、有机过氧化物、偶氮化合物等,以进行聚合。具体而言,例如有,二苯甲酮、4,4’-双(二甲基氨)二苯甲酮、咕吨酮、硫咕吨酮、2-乙基蒽醌、苯乙酮、三氯苯乙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯酮、安息香醚、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、联苯酰(苯偶酰)、甲基苯甲酰基甲酸酯、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(邻苯甲酰基)肟、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、四甲基秋兰姆、二硫氨基甲酸酯、过氧化苯甲酰、N-月桂基吡啶叠氮化物、聚甲基苯基硅烷等。
等离子聚合是以短时间照射等离子体,接收等离子体的电子碰撞产生的能量,经片段化及重新排列后,通过自由基的再结合以产生聚合物。
以及,化合物(a-1)及化合物(b)的乙烯醚基的聚合,采用阳离子聚合法。在阳离子聚合中,为了促进反应,除了卤化金属、有机金属化合物等路易丝酸以外,也可使用卤素、强酸盐、碳鎓离子盐等会因光或热产生阳离子的亲电试剂等。
聚合化合物优选为,相对于聚阴离子(掺杂剂),含有0.1摩尔当量~1 00摩尔当量,更加优选含有2摩尔当量~50摩尔当量。当聚合化合物的含量相对聚阴离子超过100摩尔当量时,聚合化合物会变得过剩,有使导电性下降的可能。并且,如果相对聚阴离子(掺杂剂),低于0.1摩尔当量时,要提高导电性、与透明基材11的粘合性会有变得困难的倾向。
[导电改良剂]
作为导电改良剂,有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物、含氮芳香族杂环化合物、含酰胺基化合物及从含酰亚胺基化合物。这些导电改良剂可以单独使用,也可以合并使用。
作为含有羟基的芳香族化合物,构成分子的芳香环上只要结合有2个以上羟基即可,无特殊限制,例如,1,4-二羟基苯、1,3-二羟基苯、2,3-二羟基-1-十五烷基苯、2,4-二羟基-苯乙酮、2,5-二羟基-苯乙酮、2,4-二羟基-二苯甲酮、2,6-二羟基-二苯甲酮、3,4-二羟基-二苯甲酮、3,5-二羟基-二苯甲酮、2,4’-二羟基-二苯基砜、2,2’,5,5’-四羟基-二苯基砜、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二羟基二苯基砜、氢醌羧酸及其盐类、2,3-二羟基苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸、2,5-二羟基苯甲酸、2,6-二羟基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸、1,4-二羟基氢醌羧酸及其盐类、4,5-二羟基苯-1,3-二磺酸及其盐类、1,5-二羟基萘、1,6-二羟基萘、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2,3-二羟基萘、1,5-二羟基萘-2,6-二羧酸、1,6-二羟基萘-2,5-二羧酸、1,5-二羟基萘甲酸、1,4-二羟基-2-萘甲酸苯酯、4,5-二羟基萘-2,7-二磺酸及其盐类、1,8-二羟基-3,6-萘二磺酸及其盐类、6,7-二羟基-2-萘磺酸及其盐类、1,2,3-三羟基苯(焦焙酚)、1,2,4-三羟基苯、5-甲基-1,2,3-三羟基苯、5-乙基-1,2,3-三羟基苯、5-丙基-1,2,3-三羟基苯、2,4,6-三羟基苯、三羟基苯甲酸、三羟基苯甲酸甲酯、三羟基苯甲酸乙酯、三羟基苯甲酸丙酯、三羟基苯甲酸异丁酯、三羟基苯乙酮、三羟基蒽醌、四羟基-对苄醌、四羟基蒽醌等。
在这些含羟基芳香族化合物中,从导电性和交联效果的方面来看,优选具有对π共轭导电性高分子有掺杂效果的阴离子基的化合物以及含有酯基的化合物。
含氮芳香杂环化合物,例如含有一个氮原子的吡咯类及其衍生物,含有两个氮原子的咪唑类及其衍生物、嘧啶类及其衍生物、吡嗪类及其衍生物、含有三个氮原子的三嗪类及其衍生物等。从溶剂的溶解性等考虑,优选吡啶及其衍生物、咪唑及其衍生物、嘧啶及其衍生物。
吡啶类及其衍生物的具体例子,吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-乙基吡啶、2,4-二甲基吡啶、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-甲基-6-乙烯基吡啶、5-甲基-2-乙烯基吡啶、4-丁烯基吡啶、4-戊烯基吡啶、2,4,6-三甲基吡啶、3-氨基-5-甲基吡啶、2-吡啶羧酸、6-甲基-2-吡啶羧酸、2,6-吡啶二羧酸、4-吡啶羧基乙醛、4-氨基吡啶、2,3-二氨基吡啶、2,6-二氨基吡啶、2,6-二氨基-4-甲基吡啶、4-羟基吡啶、2,6-二羟基吡啶、6-羟基烟酸甲酯、2-羟基-5-吡啶甲醇、6-羟基烟酸乙酯、4-吡啶甲醇、4-吡啶乙醇、2-苯基吡啶、3-甲基喹啉、3-乙基喹啉、喹啉醇、2,3-环戊烯基吡啶、2,3-环己烯基吡啶、1,2-二(4-吡啶)乙烷、1,2-二(4-吡啶)丙烷、2-吡啶羧基乙醛、2-吡啶羧酸、2-吡啶碳化腈、2,3-吡啶二羧酸、2,4-吡啶二羧酸、2,5-吡啶二羧酸、2,6-吡啶二羧酸、3-吡啶磺酸等。
咪唑类及其衍生物的具体例子,咪唑、2-乙基咪唑、2-丙基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、N-甲基咪唑、N-乙烯基咪唑、N-丙烯基咪唑、2-甲基-4-乙烯基咪唑、2-甲基-1-乙烯基咪唑、1-(2-羟乙基)咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-联苯酰-2-甲基咪唑、1-联苯酰-2-苯基咪唑、1-氨乙基-2-甲基咪唑、1-氨乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、1-乙酰基咪唑、4,5-咪唑二羧酸、4,5-咪唑二羧酸二甲酯、苯甲咪唑、2-氨基苯甲咪唑、2-氨基苯甲咪唑-2-磺酸、2-氨基-1-甲基苯甲咪唑、2-羟基苯甲咪唑、2-(2-吡啶)苯甲咪唑等。
嘧啶类及其衍生物的具体例子,2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶、2-氨基-6-氯-4-甲氧嘧啶、2-氨基-4,6-二氯嘧啶、2-氨基-4,6-二羟基嘧啶、2-氨基-4,6-二甲基嘧啶、2-氨基-4,6-二甲氧基嘧啶、2-氨基嘧啶、2-氨基-4-甲基嘧啶、4,6-二羟基嘧啶、2,4-二羟基嘧啶-5-羧酸、2,4,6-三氨基嘧啶、2,4-二甲氧基嘧啶、2,4,5-三羟基嘧啶、2,4-嘧啶二醇(2,4-ピリミジンジオ一ル)等。
吡嗪类及其衍生物的具体例子,吡嗪、2-甲基吡嗪、2,5-二甲基吡嗪、吡嗪羧酸、2,3-吡嗪二羧酸、5-甲基吡嗪羧酸、吡嗪酰胺、5-甲基吡嗪酰胺、2-氰基吡嗪、氨基吡嗪、3-氨基吡嗪-2-羧酸、2-乙基-3-甲基吡嗪、2-乙基-3-甲基吡嗪、2,3-二甲基吡嗪、2,3-二乙基吡嗪等。
三嗪类及其衍生物的具体例子,1,3,5-三嗪、2-氨基-1,3,5-三嗪、3-氨基-1,2,4-三嗪、2,4-二氨基-6-苯基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三氨基-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三-2-吡嗪-1,3,5-三嗪、3-(2-吡嗪)-5,6-双(4-苯磺酸)-1,2,4-三嗪二钠、3-(2-吡嗪)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪、2-羟基-4,6-二氯-1,3,5-三嗪等。
具有酰胺基的化合物,可以举例,有丙烯酰胺树脂、酰胺等。
丙烯酰胺类树脂为以含有酰胺基的单体作为构成单位的聚合物。含有酰胺基的单体,可以举例,丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二羟甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基丙烯酰胺、N-甲氧基甲基异丁烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N-(2-羟基乙基)丙烯酰胺、N-甲基(2-羟基乙基)丙烯酰胺等。
而且,丙烯酰胺树脂的构成单位,可以含有例如,丙烯酸酯(醇基残基可以为,甲基、乙基、n-丙基、异丙基、n-丁基、异丁基、t-丁基、2-乙基己基、环己基、苯基、苯甲基、苯乙基等);甲基丙烯酸酯(醇残基同上);丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯等含有羟基的单体;丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸N,N-二乙基氨基乙酯等含有氨基的单体;丙烯酸环氧丙醚、甲基丙烯酸环氧丙醚、丙烯基环氧丙醚等含有环氧丙基的单体等共聚合成分。
丙烯酰胺类树脂中引入不饱和双键的方法,为利用使含羟基单体、含氨基单体、含环氧丙基单体形成的活性氢与异氰酸乙烯酯、异氰酸烯丙酯、2-甲基丙烯酸异氰基乙酯、2-丙烯酸异氰基乙酯等含异氰酸酯基的不饱和单体发生加成反应的方法、使含羧基单体与含环氧丙基单体发生聚合反应的方法等。
聚酰胺为二羧酸与二氨基发生聚合反应所得的聚合体。
这里,二羧酸可以举例,例如琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、对苯二甲酸、异苯二甲酸、邻苯二甲酸、六氢化对苯二甲酸、六氢化异苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸、萘二甲酸等。
二胺可以举例,羟二胺(オキシジアミン)、对亚苯基二胺、间苯二胺、二苯甲酮二胺等。
由于在酰胺基中引入不饱和双键,也可以使末端的酸酐单位与含异氰酸基的不饱和单体发生聚合反应。含异氰酸基的不饱和单体,可以举例为异氰酸乙烯酯、异氰酸烯丙酯、2-甲基丙烯酸异氰基乙酯、2-丙烯酸异氰基乙酯等。
含有酰亚胺基的化合物(以下简称酰亚胺基化合物)为分子中含有用-CO-NH-CO-(CO部分为双键)表示的结构的单分子化合物。
根据酰亚胺化合物的两末端的官能团不同,将其分为脂肪族酰亚胺、芳香族酰亚胺等分类,但是根据其骨架,可以分为苯二甲酰亚胺及苯二甲酰亚胺衍生物、琥珀酰亚胺及琥珀酰亚胺衍生物、苯甲酰亚胺及苯甲酰亚胺衍生物、苹果酰亚胺及苹果酰亚胺衍生物、萘二甲酰亚胺及萘二甲酰亚胺衍生物等。从溶解性角度考虑,优选脂肪族酰亚胺。
酰亚胺化合物的具体例子,1,8-萘二甲酰亚胺、苯二甲酰亚胺、3-硝基苯二甲酰亚胺、4-硝基苯二甲酰亚胺、3-氨基苯二甲酰亚胺、4-氨基苯二甲酰亚胺、环己烷-1,2-二羧基亚氨、尿囊酸、海因、巴比妥酸、阿脲酸、戊二酰亚胺、琥珀酰亚胺、5-丁基海因酸、5,5-二甲基海因、1-甲基海因、1,5,5-三甲基海因、5-海因乙酸、N-羟基-5-降冰片烯-2,3-二羧基亚氨、戊二酰亚胺、氨基脲、α,α-二甲基-6-甲基琥珀酰亚胺、双[2-(琥珀酰亚胺氧基羰基氧基)乙基]砜(ビス[2-(スクシンイミドオキシカルボニルオキシ)エチル]スルホン)、α-甲基-α-丙基琥珀酰亚胺、环己酰亚胺、1,3-二丙烯尿素、苹果酰亚胺、N-甲基苹果酰亚胺、N-乙基苹果酰亚胺、N-羟基苹果酰亚胺、1,4-双苹果酰亚胺丁烷、1,6-双苹果酰亚胺己烷、1,8-双苹果酰亚胺辛烷、N-羧基庚基苹果酰亚胺等。
酰亚胺化合物的分子量优选为60~5,000,更优选70~1,000,特别优选80~500。
导电改良剂的含量,相对于未掺杂π共轭导电性高分子的聚阴离子的阴离子基优选为0.1~100摩尔,更加优选0.5~50摩尔,特别优选1.0~20摩尔。导电改良剂未达到上述下限值时,导电改良剂的效果不明显、有导电性降低的趋势,如果超过上限值,会产生由π共轭导电性高分子浓度降低引起的导电性降低的趋势。
[掺杂剂]
虽然上述聚阴离子作为π共轭导电性高分子的掺杂剂发挥作用,但是也可以含有聚阴离子以外的掺杂剂。作为其他的掺杂剂,在π共轭导电性高分子的掺杂·脱掺杂中,使π共轭导电性高分子中的共轭电子的氧化还原电位变化即可,可以是给体性掺杂剂,也可以是受体性掺杂剂。
给体性(或给电子性)掺杂剂,例如,钠、钾等碱金属;钙、镁等碱土金属;四甲基铵、四乙基铵、四丙基铵、四丁基铵、甲基三乙基铵、二甲基二乙基铵等季铵盐化合物等。
受体性(或吸电子性)掺杂剂,例如使用,卤化物、路易丝酸、质子酸、有机氰化物、有机金属化合物等。
而且,作为卤化物,可以列举的有,例如,氯(Cl2)、溴(Br2)、碘(I2)、氯化碘(ICl)、溴化碘(IBr)、氟化碘(IF)等。
作为路易丝酸,可以列举的有,例如,PF5、AsF5、SbF5、BF5、BCl5、BBr5、SO3等。
作为有机氰化物,可以使用在共轭键上包含两个以上氰基的化合物。例如,四氰基乙烯、四氰基氧乙烯、四氰基苯、四氰基喹诺二甲烷、四氰基氮杂萘等。
可以列举的有质子酸,无机酸、有机酸。而且,作为无机酸,可以列举的有,例如,盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢硼氟酸、氢氟酸、过氯酸等。另外,作为有机酸,可以列举的有例如,有机羧酸、有机磺酸等。
作为有机羧酸,可以使用在脂肪族、芳香族、环状脂肪族等中含有一个或两个以上羧基的羧酸。可以列举的有,例如,甲酸、乙酸、草酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、马来酸、富马酸、丙二酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、琥珀酸、单氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、硝基乙酸、三苯基乙酸等。
作为有机磺酸,可以使用在脂肪族、芳香族、环状脂肪族等中包含一个或两个以上磺基的磺酸。作为包含一个磺基的有机磺酸,例如,甲磺酸、乙磺酸、1-丙磺酸、1-丁磺酸、1-己磺酸、1-庚磺酸、1-辛磺酸、1-壬磺酸、1-癸磺酸、1-十二烷基磺酸、1-十四烷基磺酸、1-十七烷基磺酸、2-溴乙磺酸、3-氯-2-羟基丙磺酸、三氟甲磺酸、粘菌素甲磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、氨基甲磺酸、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸、2-氨基-5-萘酚-7-磺酸、3-氨基丙磺酸、N-环己基-3-氨基丙磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、二甲苯磺酸、乙基苯磺酸、丙基苯磺酸、丁基苯磺酸、戊基苯磺酸、己基苯磺酸、庚基苯磺酸、辛基苯磺酸、壬基苯磺酸、癸基苯磺酸、十一烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十五烷基苯磺酸、十六烷基苯磺酸、2,4-二甲基苯磺酸、二丙基苯磺酸、丁基苯磺酸、4-氨基苯磺酸、邻氨基苯磺酸、间氨基苯磺酸、4-氨基-2-氯甲苯-5-磺酸、4-氨基-3-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-5-甲氧基-2-甲基苯磺酸、2-氨基-5-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-2-甲基苯-1-磺酸、5-氨基-2-甲基苯-1-磺酸、4-氨基-3-甲基苯-1-磺酸、4-乙酰胺-3-氯苯磺酸、4-氯-3-硝基苯磺酸、对氯苯磺酸、萘磺酸、甲基萘磺酸、丙基萘磺酸、丁基萘磺酸、戊基萘磺酸、2-甲基萘磺酸、4-氨基-1-萘磺酸、8-氯萘-1-磺酸、萘磺酸***缩聚物、三聚氰胺磺黢***缩聚物等含有磺基的磺酸化合物。
作为包含两个以上磺基的有机磺酸,可以列举的有,例如,乙二磺酸、丁二磺酸、戊二磺酸、癸二磺酸、间苯二磺酸、邻苯二磺酸、对苯二磺酸、甲苯二磺酸、二甲苯二磺酸、氯苯二磺酸、氟苯二磺酸、苯胺-2,4-二磺酸、苯胺-2,5-二磺酸、二甲基苯二磺酸、二乙基苯二磺酸、二丁基苯磺酸、萘二磺酸、甲基萘二磺酸、乙基萘二磺酸、十二烷基萘二磺酸、十五烷基萘二磺酸、丁基萘二磺酸、2-氨基-1,4-苯二磺酸、1-氨基-3,8-萘二磺酸、3-氨基-1,5-萘二磺酸、8-氨基-1-萘酚-3,6-二磺酸、4-氨基-5-萘酚-2,7-二磺酸、蒽二磺酸、丁基蒽二磺酸、4-乙酰胺-4’-异硫-氰基芪-2,2’-二磺酸、4-乙酰胺-4’-异硫-氰基芪-2,2’-二磺酸、1-乙酰氧芘-3,6,8-三磺酸、7-氨基-1,3,6-萘三磺酸、8-氨萘-1,3,6-三磺酸、3-氨基-1,5,7-萘三磺酸等。
[其他树脂成分]
为确保透明导电层12的成膜性和膜强度,可以含有其他树脂成分。
其他树脂成分能与π共轭导电性高分子及聚阴离子相溶或混合分散即可,没有其他特别的限制,可以是热固性树脂,也可以是热塑性树脂。例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯类树脂,聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等聚酰亚胺类树脂,聚酰胺6、聚酰胺6,6、聚酰胺12、聚酰胺11等聚酰胺树脂,聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等含氟树脂,聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯丁缩醛、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯等乙烯基树脂,环氧树脂、二甲苯树脂、芳香酰胺(aramide)树脂、聚氨酯类树脂、聚脲类树脂、三聚氰胺树脂、苯酚树脂、聚醚、丙烯酸树脂及其共聚物等。
[添加剂]
添加剂只要能与π共轭导电性高分子及聚阴离子混合即可,没有其他特别的限制,例如,可以使用表面活性剂、消泡剂、偶联剂、中和剂、抗氧化剂。
作为表面活性剂,可以列举的有,例如,羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯/盐、磷酸酯/盐等阴离子表面活性剂;胺盐、季铵盐等阳离子表面活性剂;羧基甜菜碱、氨基羧酸盐、咪唑啉甜菜碱等两性表面活性剂;聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、乙二醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸胺等非表面活性剂等。
作为消泡剂,可以列举的有,硅酮树脂、聚二甲基硅氧烷、有机硅树脂等。
作为偶联剂,可以列举的有,具有乙烯基、氨基、环氧基的硅烷偶联剂等。
作为中和剂,可以列举的有,氨、氢氧化钠等碱性化合物;伯胺类、仲胺类、叔胺类等含氮化合物等。
作为抗氧化剂,可以列举的有,苯酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、糖类、维生素类等。
在使用酯类化合物的情况下,透明导电薄片中的透明导电层中含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、特定的酯类化合物,这些酯类化合物中的残存羧基和残存羟基形成酯键,或者羟基之间形成醚键。而且,与聚阴离子的残存阴离子基团结合形成酯键。其结果是,认为交联聚阴离子、掺杂了聚阴离子的π共轭导电性高分子相互靠近。而且,认为酯类化合物中的羟基基团与聚阴离子的阴离子基团容易相互作用,通过其相互作用使聚阴离子彼此靠近。正因为如此,该透明导电层形成致密的结构,具有良好的防水性、与透明基材和透明导电层的粘合性、高温高湿条件下的表面电阻维持性。
而且,因为π共轭导电性高分子相互靠近,使π共轭导电性高分子间导电的必要的激发能变小,所以可以改良导电性、使表面电阻在1000Ω以下。而且,导电性升高的结果是可以薄化透明导电层,所以可以提高透明性,可使总光透射率在80%以上,浑浊度在5%以下。
在使用聚合化合物的情况下,透明导电薄片10的透明导电层12上,π共轭导电性高分子与聚阴离子形成盐,利用未成盐的聚阴离子的残存阴离子基团与聚合化合物反应。然后,通过用此反应形成的交联点的成酯或聚合反应,聚阴离子和π共轭导电性高分子的复合物互相交联。认为特别是分子中具有含羟基的化合物与聚阴离子的阴离子基团容易相互作用,容易选择聚阴离子彼此靠近的结构。因此,通过掺杂可以使吸附在聚阴离子上的π共轭导电性高分子彼此也靠近。认为其结果是,使π共轭导电性高分子彼此间导电现象发生的必要的激发能变小,整体的电阻变小,所以导电性提高,表面电阻(率)为1000Ω以下。
而且,由于透明导电层12为由高分子形成的物质,可以确保透明性良好、80%以上的全光透射率、5%以下的浑浊度,与透明基材11及透明导电层12的粘合性良好。
而且,由于通过上述的相互作用,认为分子密度变高使得热稳定性、成膜性、耐磨损性提高。
<透明导电薄片的制造方法>
接下来,对本发明的导电性高分子涂料的制造方法进行说明。
在本发明的透明导电薄片的制造方法中,在使用酯类化合物时,首先,在酯类化合物合成工序中,由含有两个以上羧基的羧酸类化合物与具有两个以上羟基的多元醇类化合物脱水反应后,合成酯类化合物。
作为酯类化合物的合成方法,无特殊限定,例如公知的酸或碱基催化剂存在条件下,如加热处理羧酸类化合物和多元醇类化合物的混合物,使其发生脱水反应的方法等。此时,交联官能团羧基和羟基至少一方有残存,所以优选羧酸类化合物的羧基与多元醇类化合物的羟基为不等摩尔量的。具体而言,优选与羧酸类化合物的1摩尔羧基相应的多元醇类化合物的羟基为0.3~10摩尔。
关于合成条件,优选为羧基和羟基的至少一方残存的条件,例如,优选将合成温度设定为20~200℃。但是,由于在高温情况下,同时形成醚键,所以优选低温合成,具体而言,优选将合成温度设定为30~150℃。
而且,利用聚阴离子合成工序合成聚阴离子。聚阴离子的合成方法,例如将聚合物用酸等处理、直接导入阴离子基团的方法,利用磺化剂的磺化法,转移法,利用含有阴离子基团的聚合单体聚合制造的方法等。其中,优选利用含有阴离子基团的聚合单体聚合制造的方法。
通过含有阴离子基团的聚合物单体的聚合来制造的方法,溶剂中,含有阴离子基团的聚合物单体在氧化剂和/或聚合催化剂存在下,化学氧化聚合或自由基聚合。此时,根据需要,也可以共聚没有阴离子基团的聚合性单体。
具体而言,使一定量的含有阴离子基团的聚合物单体在溶剂中溶解,将其保持在一定温度,向其中加入预先溶解了氧化剂和/或聚合催化剂的溶液,使其反应,得到聚阴离子。当所得到的聚合物是聚阴离子盐时,优选使其转化为聚阴离子酸。作为使其转化为聚阴离子酸的方法,如使用离子交换树脂的离子交换法、透析法、超滤法等,其中,从容易操作的角度考虑,优选为超滤法。
含有阴离子基团的聚合性单体,是单体的一部分用单取代硫酸酯基、羧基、磺基等一种以上的官能团取代而成的,例如,取代或非取代的乙烯磺酸化合物,取代或非取代的苯乙烯磺酸化合物,取代或非取代的丙烯酸磺酸化合物,取代或非取代的甲基丙烯酸磺酸化合物,取代或非取代的丙烯酰胺磺酸化合物,取代或非取代的环乙烯撑磺酸化合物,取代或非取代的丁二烯磺酸化合物,取代或非取代的乙烯基芳香族磺酸化合物。可以举例的是,例如,乙烯基磺酸及其盐类,烯丙基磺酸及其盐类,甲基烯丙基磺酸及其盐类,苯乙烯磺酸,甲基烯丙基羟基苯磺酸及其盐类,烯丙基羟基苯磺酸及其盐类,α-甲基苯乙烯磺酸及其盐类,丙烯酰胺-叔丁基磺酸及其盐类,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其盐类,环丁烯-3-磺酸及其盐类,异戊二烯磺酸及其盐类,1,3-丁二烯-1-磺酸及其盐类,1-甲基-1,3-丁二烯-2-磺酸及其盐类、1-甲基-1,3-丁二烯-4-磺酸及其盐类,丙烯酸乙基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,丙烯酸丙基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)3-SO3H)及其盐类,丙烯酸叔丁基磺酸(CH2CH-COO-C(CH3)2CH2-SO3H)及其盐类,丙烯酸正丁基磺酸(CH2CH-COO-(CH2)4-SO3H)及其盐类,烯丙基酸乙基磺酸(CH2CH-CH2-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,烯丙基酸叔丁基磺酸(CH2CH-CH2-COO-C(CH3)2CH2-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸乙基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸丙基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)3-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸正丁基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH2)4-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸-叔丁基磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-(CH3)2CH2-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸苯撑磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-C6H4-SO3H)及其盐类,4-戊烯酸萘磺酸(CH2CH(CH2)2-COO-C10H8-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸乙基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)2-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸丙基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)3-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸叔丁基磺酸(CH2C(CH3)-COO-C(CH3)CH2-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸正丁基磺酸(CH2C(CH3)-COO-(CH2)4-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸苯撑磺酸(CH2C(CH3)-COO-C6H4-SO3H)及其盐类,甲基丙烯酸萘磺酸(CH2C(CH3)-COO-C10H8-SO3H)及其盐类等。
不具有阴离子基团的聚合性单体例如有:乙烯、丙烯、1-丁烯、2-丁烯、1-戊烯、2-戊烯、1-己烯、2-己烯、苯乙烯、对甲基苯乙烯、对乙基苯乙烯、对丁基苯乙烯、2,4,6-三甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、2-乙烯基萘、6-甲基-2-乙烯基萘、乙烯基吡啶、乙酸乙烯酯、丙烯醛、丙烯腈、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基咪唑、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬基丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸烯丙酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸乙基卡必酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸甲氧基丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三碳烷基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酰基吗啉、乙烯胺、N,N-二甲基乙烯胺、N,N-二乙基乙烯胺、N,N-二丁基乙烯胺、N,N-二叔丁基乙烯胺、N,N-二苯基乙烯胺、N-乙烯基卡唑、乙烯醇、氯乙烯、氟乙烯、甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、环丙烯、环丁烯、环戊烯、环己烯、环庚烯、环辛烯、2-甲基环己烯、乙烯基苯酚、1,3-丁二烯、1-甲基-1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、1,4-二甲基-1,3-丁二烯、1,2-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-二甲基-1,3-丁二烯、1-辛基-1,3-丁二烯、2-辛基-1,3-丁二烯、1-苯基-1,3-丁二烯、2-苯基-1,3-丁二烯、1-羟基-1,3-丁二烯、2-羟基-1,3-丁二烯等。
含阴离子基团的聚合单体聚合时使用的氧化剂、氧化催化剂,可以举例的是例如,过二硫酸铵(过硫酸铵)、过二硫酸钠(过硫酸钠)、过二硫酸钾(过硫酸钾)等过二硫酸盐;氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铜等过渡金属化合物;三氟化硼等金属卤化物;氧化银、氧化铯等金属氧化物;过氧化氢、臭氧等过氧化物;过氧化苯甲酰等有机过氧化物;氧等。优选使氧化剂及氧化催化剂在一定量的溶剂中溶解或分散,并调节至一定浓度。
聚合时使用的溶剂没有特别限定,只要可将前述的单体溶解或分散在溶剂中,并能维持氧化剂及氧化催化剂的氧化能力即可。可以举例的是例如,水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六亚甲基磷三酰胺、乙腈、苄腈等极性溶剂;甲酚、苯酚、二甲苯酚等酚类;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类;丙酮、甲基乙基甲酮等酮类;己烷、苯、甲苯等烃类;甲酸、乙酸等羧酸;碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等碳酸酯化合物;二噁烷、二***等醚化合物;乙二醇二烷醚、丙二醇二烷醚、聚乙二醇二烷醚、聚丙二醇二烷醚等链状醚类;3-甲基-2-噁唑烷酮等杂环化合物;乙腈、戊二腈、甲氧基乙腈、丙腈、苄腈等腈化合物等。这些溶剂可以单独使用,也可以两种以上制成混合物,也可以是与其他有机溶剂的混合物。
接下来,在导电性高分子形成工序中,在聚阴离子及氧化剂或氧化聚合催化剂的存在下,与π共轭导电性高分子的前驱物单体化学氧化聚合。具体而言,保持聚阴离子溶液在一定温度下,向该溶液中添加π共轭导电性高分子的前驱物单体,搅拌均匀。向得到的混合溶液中添加氧化剂和/或氧化聚合催化剂,使其均匀分散、反应、形成π共轭导电性高分子。
然后,根据需要,可以添加使聚合反应停止的反应终止剂。而且,也可以在聚合反应结束后,除去过量的氧化剂和/或氧化聚合催化剂、反应副产物以及进行离子交换工序。
导电性高分子形成工序中的π共轭导电性高分子的前驱物单体可以使用吡咯类及其衍生物、噻吩类及其衍生物、苯胺类及其衍生物等。
而且,氧化剂和进行化学氧化聚合时使用的溶剂,也可以使用含有阴离子基团的聚合性单体聚合时使用的氧化剂和溶剂。
上述化学氧化聚合时,在生成π共轭导电性高分子的同时,聚阴离子与π共轭导电性高分子形成盐,使π共轭导电性高分子活化。特别是用含有磺酰基的聚阴离子时,由于磺酰基与π共轭导电性高分子强烈地成盐反应,π共轭导电性高分子被吸引到聚阴离子主链附近。其结果是,π共轭导电性高分子主链沿聚阴离子主链生成,容易形成等规(或规则整齐)排列的π共轭导电性高分子。
接下来,在酯类化合物添加工序中,向含有π共轭导电性高分子、聚阴离子以及溶剂的溶液或分散液中添加酯类化合物,得到导电性高分子涂料。此时,可以均匀地混合,所以优选预先使酯类化合物在溶剂中溶解。
在添加导电改良剂的情况下,向含有聚阴离子、π共轭导电性高分子的混合溶液或含有聚阴离子、π共轭导电性高分子和酯类化合物的混合溶液中添加导电改良剂,使其均匀地混合即可。此时,优选使导电改良剂溶解在或分散于溶剂中。
导电性高分子涂料中可以含有交联化合物。
交联化合物优选为酯类化合物或与导电改良剂的交联官能团反应的物质。例如,含有的交联官能团如果是不饱和双键(乙烯基)的链烯基,交联化合物优选为含有链烯基的化合物,交联官能团为羧基时,交联化合物优选为具有羟基或氨基的化合物,交联官能团为羟基时,交联化合物优选为具有羧基的化合物。
交联化合物的具体例子,例如,丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬基丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸甲氧基丁酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸酯、丙烯酰吗啉、乙烯胺、N,N-二甲基乙烯胺、N,N-二乙基乙烯胺、N,N-二丁基乙烯胺、N,N-二叔丁基乙烯胺、N,N-二苯乙烯胺、N-乙烯苄唑、乙烯醇、氯乙烯、氟乙烯、乙烯醚、丙烯腈、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺等含链烯基化合物,羧酸、苯二甲酸、丙烯酸、聚丙烯酸等含羧基化合物,丁醇、乙二醇、乙烯醇等含羟基化合物等。
当导电性高分子涂料含有上述交联化合物时,能形成更稳定的透明导电层。
使用聚合化合物时,在聚合化合物添加工序中,向含有π共轭导电性高分子、聚阴离子以及溶剂的溶液或分散液中添加聚合化合物,得到导电性高分子涂料。此时,为了可以均匀地混合,优选预先使酯类化合物在溶剂中溶解。
而且,可以在导电性高分子涂料中添加合成的上述其他树脂成分的前驱(物)化合物(单体)。添加合成的其他树脂成分的单体时,在涂膜形成时形成其他树脂成分。
所得的导电性高分子涂料优选通过超滤法除去游离离子。
超滤法在多孔质材料上设置有在一定孔径条件下形成的高分子膜(超滤膜),使溶液循环。在该方法中,由于包夹着超滤膜的循环溶液侧及透过溶液侧产生压力差,因此,循环溶液侧的溶液一部分会渗透到透过溶液侧以缓和循环溶液侧的压力。伴随该现象,在循环溶液中所含的比超滤膜孔径小的粒子、溶解离子等的一部分会移动到透过溶液侧。用稀释法,可以通过增加稀释次数,容易地除去杂质。
所使用的超滤膜可根据要去除的粒子粒径、离子种类,在截留(或截存)分子量为1,000~1,000,000的范围内适当选择。
接下来,将上述导电性高分子涂料涂布在透明基材上,根据需要,加热或紫外线照射处理,形成透明导电层,得到透明导电薄片。
导电性高分子涂料的涂布方法,可以列举的有,例如,浸渍、浸泡、康玛涂布、喷雾涂布、辊涂、照相凹版印刷等。
加热处理可以采用例如热风加热或红外线加热等通常的方法。紫外线照射方法可以采用例如,由超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、碳弧、氙弧、金属卤化物灯等光源进行紫外线照射的方法。
通过加热处理和紫外线照射处理而发生的交联反应,根据交联官能团的种类不同而不同。例如,链烯基的交联反应是通过自由基生成催化剂的自由基交联反应或阳离子交联反应,羧基及羟基的交联反应是通过催化剂的热交联反应。
以上说明的透明导电层的制造方法,是将含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物或聚合化合物的导电性高分子涂料涂布在透明基材上形成透明导电层。因此,通过酯类化合物或聚合化合物,可以使聚阴离子交联,使掺杂有聚阴离子的π共轭导电性高分子互相靠近。因此,可以提高π共轭导电性高分子的致密性,可以提高防水性、以及与透明基材和透明导电层的粘合性、高温高湿条件下的表面电阻维持性、导电性。特别是,对于导电性可以使表面电阻在1000Ω以下。通过导电性的改良,可以使透明导电层变薄,可以使全光透射率在80%以上、浑浊度在5%以下。而且,由于利用导电性高分子涂料的涂布形成透明导电层,可以提高与透明基材11和透明导电层12的粘合性。
<触摸板>
对本发明的触摸板进行说明。
图2表示本发明的触摸板的一种实施方式的实例。此触摸板1设有第1透明导电薄片10a、第2透明导电薄片10b以及第1透明导电薄片10a和第2透明导电薄片10b之间设有的绝缘性村垫20,各透明导电薄片10a、10b的透明导电层12a、12b是彼此相对的。而且,在触摸板1的第2透明导电薄片10b侧显示图像。
在上述触摸板1中,将第1透明导电薄片10a和第2透明导电薄片10b应用于上述的透明导电薄片10。
绝缘性衬垫20无特殊限制,虽然可以选择公知的适宜产品,但是从透明性考虑,优选丙烯树脂制品。
在触摸板1中,第1透明导电薄片10a的透明导电层12a和第2透明导电薄片10b的透明导电层12b上连接电源,预先通电。在此状态下,只要按压第1透明导电薄片10a上的透明基材11a的任意位置,则第1透明导电薄片10a变形,第1透明导电薄片10a的透明导电层12a与第2透明导电薄片10b的透明导电层12b接触。其结果是,通电产生信号。通过利用此信号,可以使触摸板作为数据输入装置而发挥作用。
本发明的触摸板,由于透明导电薄片的透明导电层的导电性高,在按压第1透明导电薄片10a时,由于第1透明导电薄片10a的透明导电层12a和第2透明导电薄片10b的透明导电层12b确实形成通路、所以操作可信度高。而且,由于第1透明导电薄片10a和第2透明导电薄片10b的透明性高,所以画面的视觉辨认度良好。
而且,因为第1透明导电薄片10a和第2透明导电薄片10b的防水性、透明基材11与透明导电层12a、12b的粘合性、在高温高湿条件下的表面电阻(率)维持性良好,所以耐久性良好。
另外,本发明的触摸板并不只限于上述实例。例如,上述的实例中,第1透明导电薄片10a和第2透明导电薄片10b均为本发明的透明导电薄片,但是也可以是其中的一个为本发明的透明导电薄片。
实施例
下面具体示出的是本发明的实施例,但是本发明并不局限于该实施例。
(制造例1)聚苯乙烯磺酸的合成
在1000ml的离子交换水中溶解206g的苯乙烯磺酸钠,在80℃下一边搅拌一边将预先溶解于10ml水中的1.14g过硫酸铵氧化剂溶液在20分钟内滴入,并搅拌该溶液2小时。
在所得到的聚苯乙烯磺酸钠溶液中加入稀释为10质量%的硫酸1000ml和10000ml的离子交换水,使用超滤法去除含有聚苯乙烯磺酸钠酸溶液约10000ml,再向残余溶液中加入10000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约10000ml的溶液。重复上述超滤操作三次。
接着,在所得到的滤液中添加大约10000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约10000ml的溶液。将该超滤操作重复进行三次。
超滤条件如下所述(其他实例也是相同的)。
超滤膜的截留分子量:30K
错流式(或交叉流式,crossflow)
供给液流量:3000ml/分
膜分压:0.12Pa
将所得到的溶液中的水减压去除,得到无色固体状聚苯乙烯磺酸。
(制造例2)酯类化合物的合成
将43.6g的均苯四甲酸二酐和73.6g的甘油装入茄型烧瓶中,使其混合。将装有均苯四甲酸二酐和甘油的混合物的茄型烧瓶在100℃的油浴中,搅拌10分钟后加入0.1g的对甲苯磺酸,搅拌1小时。以此使均苯四甲酸二酐和甘油发生脱水反应,得到含有酯类化合物的反应溶液。因此,向所得的反应溶液中加入115g的离子交换水,搅拌使其溶解,加入离子交换水来调节溶液浓度使其保持溶液的固体浓度为50质量%。通过此法得到的水溶液作为酯类化合物水溶液。
(实施例1)
将14.2g的3,4-亚乙基二氧基噻吩与将36.7g的聚苯乙烯磺酸溶解于2000ml的离子交换水中的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合溶液保持在20℃,一边混合搅拌,一边缓慢加入溶解于200ml离子交换水中的29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
在所得到的反应液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
然后,在进行过上述处理的处理液中加入200ml稀释为10质量%的硫酸和2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的处理液,在其中加入2000ml的离子交换水,用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
接着,在所得到的处理液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的处理液。将该操作重复进行五次,得到大约1.5质量%的蓝色聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PSS-PEDOT)的溶液。将该溶液作为π共轭导电性高分子溶液。
然后,向所得的π共轭导电性高分子溶液100ml中加入3.0g的上述酯类化合物水溶液、做为导电改良剂的2.25g的1,2,3-三羟基苯,使其分散均匀,得到导电性高分子涂料。
利用刮棒涂布机(或刮涂机,パ一コ一タ,bar coater)(No.16)将导电性高分子涂料涂布在作为透明基材的PET膜(三菱聚酯膜株式会社制T680E100)上,在150℃的烘箱中加热干燥5分钟。按此方法,形成透明导电层从而得到透明导电薄片。
用如下方法评价所得的透明导电薄片。结果如表1所示。
(评价法)·表面电阻(率)(导电性)
用罗雷司特(ロ一レスタ,三菱化学制造)测定透明导电薄片的表面电阻(率)。
·表面电阻(率)湿度变化率(%)
在25℃、湿度60%RH的环境下,测定透明导电薄片的表面电阻R25B,测定后的透明导电薄片在温度60℃、湿度95%RH的环境下放置120小时后,使该透明导电薄片回到25℃、湿度60%RH的环境下,测定表面电阻R25A,将测定值代入下式,算出表面电阻湿度变化率。另外,将此表面电阻湿度变化率作为耐湿性的指标。
表面电阻湿度变化率(%)=100×(R25B-R25A)/R25B
·防水性评价
向渗入水的布(アドクリ一ンワイパ一F1型)施加200g的负荷,往复擦拭透明导电基材表面10次进行目测评价。
·全光透射率评价
根据JIS Z 8701测定全光透射率。
·浑浊度评价
根据JIS K 6714测定浑浊度。
·粘合性评价
依据棋盘格粘附胶带法(JIS K 5400)进行粘合性试验。
具体的是,在透明导电薄片表面中用切割刀具将其横纵各切11个间隔1mm的豁口(形成共计100个正方形棋盘格)。将其贴上透明胶带后揭去,测算PET膜上残留的棋盘格的数量。
(比较例1)
除了将实施例1中得到的100ml的π共轭导电性高分子溶液中加入1,2,3-三羟基苯以外,用与实施例1同样的方式评价透明导电薄片。其结果如表1所示。
(现有例)
用在PET膜上由ITO构成的透明导电层形成的透明导电薄片,用与实施例1同样的方式进行评价。结果如表1所示。
具有含π共轭导电性高分子、聚阴离子和酯类化合物的导电性高分子涂料涂布形成的透明导电层的实施例的透明导电薄片浑浊度低、透明性(度)良好。而且,具有与由ITO构成的现有例同等的表面电阻、防水性、粘合度。用这样的透明导电薄片组成触摸板时,可以推测其操作可信度和耐久性良好。
具有含π共轭导电性高分子和聚阴离子、不含有酯类化合物的导电性高分子涂料涂布形成的透明导电层的比较例的透明导电薄片,防水性低。而且,导电性也低。用这样的透明导电薄片组成触摸板时,可以推测其操作可信度和耐久性变低。
[表1]
实施例1 | 比较例1 | 现有例 | |
表面电阻(Ω) | 342 | 436 | 236 |
表面电阻湿度变化率(%) | 5.3 | 15.3 | 0.4 |
防水性 | 有 | 无 | 有 |
全光透射率(%) | 87.4 | 87.4 | 89.3 |
浑浊度(%) | 1.69 | 1.79 | 7.02 |
粘合性 | 残留100 | 残留100 | 残留100 |
(实施例2)
将14.2g的3,4-亚乙基二氧基噻吩与将36.7g的聚苯乙烯磺酸溶解于2000ml的离子交换水的溶液在20℃下进行混合。
将这样得到的混合溶液保持在20℃,一边混合搅拌,一边缓慢加入溶解于200ml去离子交换水中的29.64g过硫酸铵与8.0g硫酸铁的氧化催化剂溶液,并搅拌3小时使其反应。
在所得到的反应液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
然后,在进行过上述处理的处理液中加入200ml稀释为10质量%的硫酸和2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的处理液,在其中加入2000ml的离子交换水,用超滤法去除大约2000ml的溶液。将该操作重复进行三次。
接着,在所得到的处理液中加入2000ml的离子交换水,使用超滤法去除大约2000ml的处理液。将该操作重复进行五次,得到大约1.5质量%的蓝色聚苯乙烯磺酸掺杂聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)(PSS-PEDOT)的溶液。将该溶液作为π共轭导电性高分子溶液。
然后,向所得到的π共轭导电性高分子溶液100g中加入3.7g(相当于5摩尔当量的聚烯丙基磺酸)的N-羟乙基烯丙基酰胺,使其分散均匀,得到导电性高分子涂料。
用刮棒涂布机(No.16)将导电性高分子涂料涂布在作为透明基材的PET膜(三菱聚酯膜株式会社制T680E100),在120℃的烘箱中加热干燥5分钟。按此方法,形成透明导电层从而得到透明导电薄片。
用如下方法评价所得到的透明导电薄片。结果如表2所示。
(评价法)·表面电阻(导电性)
用罗雷司特(ロ一レスタ,三菱化学制造)测定透明导电薄片的表面电阻。
·全光透射率评价
根据JIS Z 7631-1测定全光透射率。
·浑浊度评价
根据JIS K 7136测定浑浊度。
·防水性评价
·粘合性评价
依据棋盘格粘附胶带法(JIS K 5600-5-6)进行粘合性试验。
具体的是,在透明导电薄片表面中用切割刀具将其横纵各切6个间隔1mm的豁口(形成共计25个正方形棋盘格)。将其贴上透明胶带后揭去,测算PET膜上残留的棋盘格的数量。
(实施例3)
向实施例2中得到的π共轭导电性高分子溶液100g中加入3.7g的N-羟基乙基丙烯酰胺,除了添加了作为聚合引发剂的依鲁加库尔754(IRGACURE 754,イルガキユア754)(汽巴精化有限公司制,CIBA·SPECIALTY CHEMICALINC)以外,用与实施例2相同的方法制得并评价透明导电薄片。其结果如表2所示。
(实施例4)
除了向实施例2中得到的π共轭导电性高分子溶液100g中添加了4.5g作为化合物(b)的二乙二醇单乙烯醚以外,用与实施例2相同的方法制得并评价透明导电薄片。其结果如表2所示。
(实施例5)
除了向实施例2中得到的π共轭导电性高分子100g中添加二乙二醇单乙烯醚、依鲁加库尔754(イルガキユア754)以外,与实施例4以同样的方式评价透明导电薄片。结果如表2所示。
(比较例2)
用在PET膜上由ITO组成的透明导电层形成的透明导电薄片,与实施例2以同样的方式评价。结果如表2所示。
[表2]
实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 比较例2 | |
表面电阻(kΩ) | 133 | 137 | 200 | 225 | 236 |
全光透射率(%) | 81.7 | 82.0 | 80.9 | 82.2 | 89.3 |
浑浊度(%) | 1.70 | 1.72 | 1.91 | 2.36 | 7.02 |
防水性 | 无 | 有 | 无 | 有 | 有 |
粘合性 | 残留25 | 残留25 | 残留25 | 残留25 | 残留25 |
由含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、特定的聚合化合物的导电性高分子涂料涂布形成的透明导电层的实施例2~5的透明导电薄片,浑浊度低、透明性良好。而且,透明导电层为由ITO组成的比较例1具有同等的表面电阻、粘合性。当用该透明导电薄片组装触摸板时,可以推测其具有良好的操作可信度、耐久性。
而且,由含有聚合引发剂的导电性高分子涂料涂布形成的透明导电层的实施例3和5的透明导电薄片的耐水性也良好。
与此相反,透明导电层由ITO组成的比较例2的透明导电薄片,浑浊度高、透明性差。
(实施例6)
制作设置有2片实施例2中的透明导电薄片的触摸板。具体而言,利用绝缘性衬垫,使透明导电层彼此相对设置组装成透明导电薄片。
然后,作为按压体(pressing body)使用顶端半径为3mm的半球形硅橡胶或顶端半径为0.88mm的半球状聚缩醛笔,测定它们通过按压体按压透明导电薄片时的透明导电薄片间的接触阻力。另外,将前述的硅橡胶比作人手指、聚缩醛笔比作触摸笔。结果如表3所示。
(实施例7)
在表面侧装配实施例2的透明导电薄片,在内侧面装配比较例2的ITO,制作触摸板。然后,与实施例6同样地测定接触阻力值。其结果如表3所示。
[表3]
采用实施例2的透明导电薄片的实施例6、7的触摸板,接触阻力值低。一对透明导电薄片的两面均使用实施例2的透明导电薄片的实施例6的触摸板,接触阻力特别低。
生产实用性
本发明提供了一种具有1000Ω以下的表面电阻,80%以上的全光透射率、5%以下的浑浊度,无论防水性和与透明基材及透明导电层的粘合性、高温高湿条件下的表面电阻保持性均良好的触摸板用透明薄片及其制造方法。而且,使得提供操作可信度高、耐久性良好的触摸板成为可能。
Claims (7)
1.一种具有透明基材和在该透明基材上形成的透明导电层的触摸板用透明薄片,
其特征在于,该透明导电层包含π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物,所述酯类化合物为由具有两个以上羧基的羧酸类化合物与具有两个以上羟基的多元醇类化合物脱水反应后的物质。
2.根据权利要求1所述的触摸板用透明薄片,其特征在于,该透明导电层包含选自具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物、含氮芳香族杂环化合物、含酰胺基化合物以及含酰亚胺化合物中的至少一种组成的导电改良剂。
3.一种具有透明基材和在该透明基材上形成的透明导电层的触摸板用透明薄片,
其特征在于,该透明导电层包含π共轭导电性高分子,聚阴离子,下述的(a)及/或(b)的聚合化合物
(a)具有环氧丙基的化合物;
(b)具有选自烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基中的一种,以及羟基的化合物。
4.一种在透明基材上涂布导电性高分子涂料的触摸板用透明薄片的制造方法,
其特征在于,所述导电性高分子涂料含有π共轭导电性高分子、聚阴离子、酯类化合物,所述酯类化合物为由具有两个以上羧基的羧酸类化合物与具有两个以上羟基的多元醇类化合物脱水反应后的物质。
5.根据权利要求4所述的触摸板用透明薄片的制造方法,其特征在于,该导电性高分子涂料包含由具有两个以上羟基的含羟基芳香族化合物、含氮芳香族杂环化合物、含酰胺基化合物以及含酰亚胺化合物组成的导电改良剂。
6.一种触摸板用透明薄片的制造方法,其特征在于,在透明基材上涂布π共轭导电性高分子、聚阴离子、下述(a)及/或(b)的聚合化合物,
(a)具有环氧丙基的化合物;
(b)具有选自烯丙基、乙烯醚基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酰胺基、丙烯酰胺基中的一种,以及羟基的化合物。
7.一种触摸板,其特征在于,设置有一对触摸板用透明薄片和设置在一对触摸板用透明薄片之间的一部分的绝缘性衬垫,与该触摸板用透明薄片的透明导电层相对,一对触摸板用透明薄片的至少一面为权利要求1~3中任何一项所述的触摸板用透明薄片。
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