JP2015032437A - 透明導電性シート、および透明導電性シートを用いたタッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】可視光が銀ナノワイヤに当たっても、銀ナノワイヤが酸化しにくい透明導電性シートを提供する。【解決手段】透明導電性シート１は、基本シート２と、前記基体シート２の上に積層される銀ナノワイヤ保持層３と、前記銀ナノワイヤ保持層３の上に積層される銀ナノワイヤ４と、前記銀ナノワイヤ４の上に積層され表面抵抗率が３．１?１０１４Ω／□以上であるオーバーコート層５とを備える透明導電性シート１であるように構成した。前記オーバーコート層が、アクリレート又はメタクリレートを含み、イソシアネートを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、透明電極などに用いられる透明導電性シートに関するものであり、特に銀ナノワイヤを含む透明導電性シートに関するものである。

透明基材上に導電性の化合物の薄膜を形成した透明導電膜は、その導電性を利用した用途、例えば液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイといったフラットディスプレイやタッチパネルの透明電極など電気、電子分野で広く使用されている。前記透明導電膜としては、透明基材の少なくとも片面に、酸化スズ（ＳｎＯ_２） 、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ） や酸化亜鉛（ＺｎＯ） 等を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のドライプロセスによって設けたものがよく知られている。

また、上記ドライプロセス以外にも、導電性高分子、ＣＮＴ、例えば金属ナノワイヤなどの金属微粒子のネットワーク構造を使用したウエットプロセスによる透明導電膜も提案されている。

その中でも近年、可視光領域で透明な導電性材料として金属ナノワイヤが研究されている。金属ナノワイヤは直径が小さいため、可視光領域での光透過性が高く、ＩＴＯに代わる透明導電膜としての応用が期待されている。このような金属ナノワイヤを用いたものとして、銀ナノワイヤを用いた透明導電膜が提案されている（例えば、特許文献１）。

しかし、銀ナノワイヤは実条件での使用においては、銀の酸化に起因する導電率の低下が問題となっている。これを防止するために例えば特許文献２には、導電率の低下に対してオーバーコート層を設けたりすることが記載されている。しかし、単にオーバーコート層を設けただけでは、可視光が銀ナノワイヤに長時間当った場合、オーバーコート層を形成していない場合よりも透明導電性シートの抵抗値が上昇すると問題がある。

特開２００９−２０５９２４号 特開２００４―１９６６９２３号

従って、本発明の目的は、長時間の間、可視光が銀ナノワイヤに当たった場合、透明導電性シートの抵抗値の上昇を抑制する透明導電性シートを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の第１態様によれば、基体シートと、前記基体シートの上に積層される銀ナノワイヤ保持層と、前記銀ナノワイヤ保持層の上に積層される銀ナノワイヤと、前記銀ナノワイヤの上に積層され表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□以上であるオーバーコート層とを備える透明導電性シートを提供する。

本発明の第２態様によれば、前記オーバーコート層は、アクリレートまたはメタクリレートを含む透明導電性シートを提供する

本発明の第３態様によれば、前記オーバーコート層は、イソシアネートを含む透明導電性シートを提供する。

本発明の第４態様によれば、前記銀ナノワイヤの直径が５ｎｍ〜５００ｎｍであり、長さが５００ｎｍ〜５００００ｎｍである透明導電性シートを提供する。

本発明の第５態様によれば、前記銀ナノワイヤは、銀以外の金属でメッキされた透明導電性シートを提供する。

本発明の第６態様によれば、前記透明導電性シートを用いたタッチパネルを提供する。

本発明の透明導電性シートは、長時間の間、可視光が銀ナノワイヤに照射されても、抵抗値が上昇するのを抑制できる透明導電性シートである。

透明導電性シートに係る断面図である。 タッチパネルの斜視図である。 図２のＡ−Ａ’断面図である。 図３のＢ−Ｂ’断面図である。 実施例１〜比較例２に使用した部材の表面抵抗率を示す図である。 透明導電性シートの抵抗値変化を示す図である。

下記で、本発明に係る実施形態を図面に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施例に記載した部位や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１に示すように、透明導電性シート１は、基体シート２、銀ナノワイヤ保持層３、銀ナノワイヤ４、オーバーコート層５がこの順番で積層された構成からなる。なお、銀ナノワイヤ保持層３、銀ナノワイヤ４、オーバーコート層５の形成は、特に断らない限り、従来と同様の方法によって行うことができる。従来の方法の例には、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法などのコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法などの印刷法がある。

［基体シート］
基体シートはシート状、フィルム状のものであれば特に制限はない。例えば、ガラス、アルミナなどのセラミックや、鉄、アルミ、銅等の金属、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、ビニルアルコール樹脂、塩化ビニル樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などが挙げられる。透明性を重視する場合は、その全光線透過率が８０％以上であることが好ましく、例えばガラス、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。上記基材の厚みは１０μｍ〜１０ｍｍである。

［銀ナノワイヤ保持層］
銀ナノワイヤ保持層は、銀ナノワイヤを基体シート上に保持できる部材であれば特に制限はない。銀ナノワイヤ保持層を構成する部材としては、バインダー樹脂や感光性樹脂が挙げられる。なお、銀ナノワイヤ保持層の厚みを薄くできるという観点から、感光性樹脂を用いることが好ましい。

バインダー樹脂としては、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂やメラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの硬化性樹脂などを挙げることができる。

感光性樹脂としては、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ニトロセルロース、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂やメラミンアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの硬化性樹脂などを挙げることができる。

［銀ナノワイヤ］
銀ナノワイヤは、銀から構成される。なお、上記銀ナノワイヤは、銀ナノワイヤ同士が絡みあい、それぞれの銀ナノワイヤが接触することで全体が導通する構成となっている。銀ナノワイヤの形状は、短軸方向の長さと長軸方向の長さの比（以下、アスペクトという） が１０〜１００００のものであることが好ましい。アスペクト比が１０未満であると、透過率が低下し、１００００を越えると物理的な強度と透導電性が低下する。

なお、銀ナノワイヤの短軸方向の長さは５ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍである。短軸方向の長さが５００ｎｍを超えると透明導電性シートの透過率が低下する。また、短軸方向の長さが５ｎｍ未満であると銀ナノワイヤ同士の接触が困難となり、透明導電性シートの導電性が低下する。
長軸方向の長さは５００ｎｍ〜５００００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは１００００ｎｍ〜４００００ｎｍである。長軸方向の長さが５００ｎｍ未満であると透明導電性シートの導電性が低下し、５００００ｎｍを超えると透過率が低下する。

なお、銀ナノワイヤは、銀以外の金属でメッキされていることが好ましい。銀以外の金属でメッキされていると、銀ナノワイヤが可視光に照射されたとき、銀ナノワイヤの酸化を抑制できる。

［オーバーコート層］
オーバーコート層は、可視光が透明導電性シートに照射されたとき、銀ナノワイヤが酸化されるのを抑制する部材である。オーバーコート層としては、表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□以上である部材から構成されることが好ましい。表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□以上であれば、可視光が透明導電性シートに照射されたとき、銀ナノワイヤが酸化されるのを抑制できる。その結果、透明導電性シートの抵抗値を一定に保つことができる。そのようなオーバーコート層を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート、メタクリレートが挙げられる。

上記部材の中でも、オーバーコート層は、アクリレートまたはメタクリレートを含む樹脂から構成されることが好ましい。上記樹脂から構成されると、透明導電性シートの耐傷性が向上する。また、オーバーコート層は、イソシアネートを含むことがさらに好ましい。オーバーコート層が、イソシアネートを含むと、上記のアクリレートまたはメタクリレートとイソシアネートが反応し、オーバーコート層の硬度が向上する。

［タッチパネル］
以下では、上記の透明導電性シートを用いて作成したタッチパネルについて説明する。
図２に示すように、タッチパネル１００は、２枚の透明導電性シート１０、２０を接着層３０で貼り合わされた構成からなる。図３に示すように、透明導電性シート１０は、基体シート１１の上に銀ナノワイヤ保持層１２、銀ナノワイヤ１３、オーバーコート層１４がこの順番で積層された構成からなる。また、図２に示すように、銀ナノワイヤ１３は、Ｙ軸方向に複数配列され、タッチパネル１００においてＹ電極を形成している。

図４に示すように、透明導電性シート２０は、基体シート２１の上に銀ナノワイヤ保持層２２、銀ナノワイヤ２３、オーバーコート層２４がこの順番で積層された構成からなる。なお、銀ナノワイヤ２３は、Ｘ軸方向に複数配列され、タッチパネル１００においてＸ電極を形成している。

このようにタッチパネル１００は、Ｙ電極を構成する銀ナノワイヤ１３、Ｘ電極を構成する銀ナノワイヤ２３が、オーバーコート層１４、２４にそれぞれ覆われた構成からなるので、長時間の間、可視光が照射されても抵抗値の上昇が抑制されるようになっている。

＜実施例１＞
実施例１の透明導電性シートを以下のように作成した。

厚み５０μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムからなる基体シートの上に銀ナノワイヤ保持層と、銀ナノワイヤが積層されたフィルムを用意した（Ｃａｍｂｒｉｏｓ社製：ＣｌｅａｒＯｈｍ）。

次に、表面抵抗率が８．６×１０^１６Ω／□のウレタン樹脂を用いて、銀ナノワイヤの上に、厚さ１０μｍのオーバーコート層を形成した。表面抵抗率測定は、ＰＥＴフィルム上にウレタン樹脂を１０μｍ程度になるように塗工し、ウレタン樹脂にＤＣ５００Ｖをかけることにより行った。なお、上記測定には、ハイ・レジスタンス・メーター（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製）を用いた。

＜実施例２〜比較例２＞
実施例２〜比較例２の透明導電性シートについては、オーバーコート層に表面抵抗率が異なる樹脂を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で透明導電性シートを作成した。また、比較例１ではオーバーコート層を形成していない。なお、実施例１〜４、比較例２に使用した樹脂、使用した樹脂の表面抵抗率を図５に示す。

＜実施例１〜比較例２の抵抗値抑制効果の評価＞
実施例１〜比較例２の透明導電性シートについて、以下の基準に基づいて評価した。
まず、キセノンランプ（ＳＸ−７５、スガ試験機株式会社製）を用いて、透明導電性シートに光を２５０時間照射した（試験条件はブラックパネル温度：６０℃、湿度：５０％である。)。途中、それぞれの時間における透明導電性シートの抵抗値を非接触抵抗計(ナプソン製 ＮＣ−１０Ｅ)を用いて測定した。測定は２５℃の下で行った。

そして、それぞれの時間におけるＲ／Ｒ_０を下記の算式に基づいて算出し、横軸に照射時間（ｈ）、縦軸にＲ／Ｒ_０をプロットした。その結果を図６に示す。
Ｒ／Ｒ_０＝抵抗値（Ｒ）／初期抵抗値（Ｒ_０）

最後に、可視光を照射してから２５０時間後のＲ／Ｒ_０の値に基づき、以下の分類に従い評価した。その結果を図５に示す。
○： １≦Ｒ／Ｒ_０＜２
△： ２≦Ｒ／Ｒ_０＜５
×： ５≦Ｒ／Ｒ_０

図５、図６に示すように、透明導電性シートに光が照射された場合、オーバーコート層に表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□以上の部材を用いると、オーバーコート層を設けない場合よりも透明導電性シートの抵抗値の上昇が抑制された（実施例１〜４）。また、オーバーコート層に表面抵抗率が２．３×１０^１６Ω／□以上の部材を用いた場合は、抵抗値の上昇がさらに抑制された（実施例１〜２）。なお、オーバーコート層に表面抵抗率が２．５×１０^１４Ω／□以下の部材を用いた場合は、オーバーコート層を設けない場合よりも透明導電性シートの抵抗値が上昇した（比較例２）。以上より、オーバーコート層に表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□の樹脂を用いると、透明導電性シートの抵抗値の上昇が抑制されることが明らかになった。

以上より、オーバーコート層には表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□以上の部材を用いることが好ましく、２．３×１０^１６Ω／□以上の部材を用いることがさらに好ましいことが明らかになった。反対に、オーバーコート層として、表面抵抗率が２．５×１０^１４Ω／□以下の部材を用いた場合、オーバーコート層を設けない場合より透明導電性シートの抵抗値が上昇し、好ましくないことが明らかになった。

１：透明導電性シート
２：基体シート
３：銀ナノワイヤ保持層
４：銀ナノワイヤ
５：オーバーコート層
１０：透明導電性シート
１１：基体シート
１２：銀ナノワイヤ保持層
１３：銀ナノワイヤ
１４：接着層
２０：透明導電性シート
２１：基体シート
２２：銀ナノワイヤ保持層
２３：銀ナノワイヤ
２４：接着層
３０：接着層
１００：タッチパネル

Claims (6)

1. 基体シートと、
   前記基体シートの上に積層される銀ナノワイヤ保持層と、
   前記銀ナノワイヤ保持層の上に積層される銀ナノワイヤと、
   前記銀ナノワイヤの上に積層され表面抵抗率が３．１×１０^１４Ω／□以上であるオーバーコート層とを備える透明導電性シート。
2. 前記オーバーコート層は、アクリレートまたはメタクリレートを含む請求項１の透明導電性シート。
3. 前記オーバーコート層は、イソシアネートを含む請求項２の透明導電性シート。
4. 前記銀ナノワイヤの直径が５ｎｍ〜５００ｎｍであり、長さが５００ｎｍ〜５００００ｎｍである請求項１〜３の透明導電性シート。
5. 前記銀ナノワイヤは、銀以外の金属でメッキされた請求項１〜４の透明導電性シート。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の透明導電性シートを用いたタッチパネル。

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