JP5244361B2 - 抵抗膜式タッチパネル - Google Patents
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Description
タッチパネルとしては、例えば、抵抗膜式タッチパネルが知られている。抵抗膜式タッチパネルにおいては、透明基材の片面に透明電極が形成された固定電極シート及び可動電極シートが、透明電極同士が対向するように配置されている。電極シートの透明電極としては、インジウムドープの酸化錫の膜(以下、ITO膜という。)が広く使用されてきた。
透明基材の片面にITO膜が形成されたシート(以下、ITO膜形成シートという。)は可撓性が低く、固定しやすいため、画像表示装置側の固定電極シートとしては好適である。しかし、タッチパネルの入力者側の可動電極シートとして用いる場合には、繰り返し可撓した際の耐久性が低いという問題を有していた。
そこで、タッチパネルの入力者側の可動電極シートとして、透明基材の片面に、π共役系導電性高分子を含む導電性塗膜が形成された可撓性を有するシート(以下、導電性高分子膜形成シートという。)を用いることある。
ところが、画像表示装置側の固定電極シートとしてITO膜形成シートを用い、タッチパネルの入力者側の可動電極シートとして導電性高分子膜形成シートを用いた場合、すなわち異導体同士を接続する場合には、接触抵抗が大きく、入力感度の低下や座標入力時間の遅れ等の問題が生じることがあった。
これらの問題を解決するために、特許文献1では、π共役系導電性高分子を含む導電性塗膜に金属イオンを添加することが提案されている。
また、π共役系導電性高分子を含む導電性塗膜に金属粒子を添加することが考えられる。π共役系導電性高分子を含む導電性塗膜に金属粒子を添加した電極シートとしては、例えば、特許文献2,3に開示されている。
また、特許文献2,3に記載の電極シートは、透明性が低くなることがあり、また、接触抵抗の低下が不均一になることがあるため、タッチパネル用として必ずしも適していなかった。
したがって、特許文献1〜3に記載の電極シートを抵抗膜式タッチパネルに適用した場合には、画像表示装置上に設置した際に画像表示装置の画像の視認性が低くなったり、入力感度の低下及び座標入力時間の遅れが生じたりすることがあった。
したがって、特許文献1〜3に記載の電極シートはタッチパネル用として適していなかった。
また、透明性に優れる上にタッチパネル用電極シートの透明電極として適した導電性塗膜を提供することを目的とする。
また、画像表示装置上に設置した際に画像表示装置の画像の視認性に優れ、動作不良が防止された入力デバイスを提供することを目的とする。
[1] 二つの透明電極を備え、該二つの透明電極のうち一方の透明電極が、抵抗膜式タッチパネル製造用導電性高分子溶液が塗布されて形成された電極であり、他方の透明電極がITO膜からなる電極であり、前記抵抗膜式タッチパネル製造用導電性高分子溶液は、π共役系導電性高分子とポリアニオンと導電性カーボンブラックと界面活性剤と溶媒とを含有し、導電性カーボンブラックの含有量が、π共役系導電性高分子とポリアニオンとの合計を100質量%とした際の0.01〜10質量%であることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル。
[2] 導電性カーボンブラックがファーネスブラックであることを特徴とする[1]に記載の抵抗膜式タッチパネル。
[3] (メタ)アクリルアミド化合物及び多官能アクリル化合物の一方または両方をさらに含有することを特徴とする[1]または[2]に記載の抵抗膜式タッチパネル。
[4] 前記抵抗膜式タッチパネル製造用導電性高分子溶液が塗布されて形成された電極の全光線透過率が78%以上、(ITO膜に対する接触抵抗/表面抵抗)の値が2以下であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の抵抗膜式タッチパネル。
本発明の導電性塗膜は、透明性に優れる上にタッチパネル用電極シートの透明電極として適している。
本発明の入力デバイスは、画像表示装置上に設置した際に画像表示装置の画像の視認性に優れ、動作不良が防止されている。
本発明のπ共役系導電性高分子とポリアニオンと導電性カーボンブラックと溶媒とを含有するものである。
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であれば特に制限されず、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリフェニレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアニリン類、ポリアセン類、ポリチオフェンビニレン類、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール類、ポリチオフェン類及びポリアニリン類が好ましい。
π共役系導電性高分子は無置換のままでも、充分な導電性、バインダ樹脂への相溶性を得ることができるが、導電性及び相溶性をより高めるためには、アルキル基、カルボキシ基、スルホ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等の官能基をπ共役系導電性高分子に導入することが好ましい。
ポリアニオンとしては、例えば、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステルであって、アニオン基を有する構成単位のみからなるポリマー、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるポリマーが挙げられる。
ポリアルケニレンとは、主鎖に不飽和二重結合(ビニル基)が1個含まれる構成単位からなる高分子である。
ポリイミドとしては、ピロメリット酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’−[4,4’−ジ(ジカルボキシフェニルオキシ)フェニル]プロパン二無水物等の酸無水物と、オキシジアミン、パラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ベンゾフェノンジアミン等のジアミンとからのポリイミドを例示できる。
ポリアミドとしては、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド6,10等を例示できる。
ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等を例示できる。
ヒドロキシ基としては、ポリアニオンの主鎖に直接又は他の官能基を介在して結合したヒドロキシ基が挙げられ、他の官能基としては、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数2〜7のアルケニル基、アミド基、イミド基などが挙げられる。ヒドロキシ基は、これらの官能基の末端又は中に置換されている。
アミノ基としては、ポリアニオンの主鎖に直接又は他の官能基を介在して結合したアミノ基が挙げられ、他の官能基としては、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数2〜7のアルケニル基、アミド基、イミド基などが挙げられる。アミノ基は、これらの官能基の末端又は中に置換されている。
フェノール基としては、ポリアニオンの主鎖に直接又は他の官能基を介在して結合したフェノール基が挙げられ、他の官能基としては、炭素数1〜7のアルキル基、炭素数2〜7のアルケニル基、アミド基、イミド基などが挙げられる。フェノール基は、これらの官能基の末端又は中に置換されている。
ポリアルケニレンの具体例としては、プロペニレン、1−メチルプロペニレン、1−ブチルプロペニレン、1−デシルプロペニレン、1−シアノプロペニレン、1−フェニルプロペニレン、1−ヒドロキシプロペニレン、1−ブテニレン、1−メチル−1−ブテニレン、1−エチル−1−ブテニレン、1−オクチル−1−ブテニレン、1−ペンタデシル−1−ブテニレン、2−メチル−1−ブテニレン、2−エチル−1−ブテニレン、2−ブチル−1−ブテニレン、2−ヘキシル−1−ブテニレン、2−オクチル−1−ブテニレン、2−デシル−1−ブテニレン、2−ドデシル−1−ブテニレン、2−フェニル−1−ブテニレン、2−ブテニレン、1−メチル−2−ブテニレン、1−エチル−2−ブテニレン、1−オクチル−2−ブテニレン、1−ペンタデシル−2−ブテニレン、2−メチル−2−ブテニレン、2−エチル−2−ブテニレン、2−ブチル−2−ブテニレン、2−ヘキシル−2−ブテニレン、2−オクチル−2−ブテニレン、2−デシル−2−ブテニレン、2−ドデシル−2−ブテニレン、2−フェニル−2−ブテニレン、2−プロピレンフェニル−2−ブテニレン、3−メチル−2−ブテニレン、3−エチル−2−ブテニレン、3−ブチル−2−ブテニレン、3−ヘキシル−2−ブテニレン、3−オクチル−2−ブテニレン、3−デシル−2−ブテニレン、3−ドデシル−2−ブテニレン、3−フェニル−2−ブテニレン、3−プロピレンフェニル−2−ブテニレン、2−ペンテニレン、4−プロピル−2−ペンテニレン、4−プロピル−2−ペンテニレン、4−ブチル−2−ペンテニレン、4−ヘキシル−2−ペンテニレン、4−シアノ−2−ペンテニレン、3−メチル−2−ペンテニレン、4−エチル−2−ペンテニレン、3−フェニル−2−ペンテニレン、4−ヒドロキシ−2−ペンテニレン、ヘキセニレン等から選ばれる一種以上の構成単位を含む重合体を例示できる。
また、このアニオン基は、隣接して又は一定間隔をあけてポリアニオンの主鎖に配置されていることが好ましい。
導電性高分子溶液におけるπ共役系導電性高分子とポリアニオンの合計の含有量は0.05〜5質量%であり、0.5〜4.0質量%であることが好ましい。π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計の含有量が0.05質量%未満であると、充分な導電性が得られないことがあり、5質量%を超えると、均一な導電性塗膜が得られないことがある。
導電性カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックなどが挙げられるが、導電性の点から、ファーネスブラックが好ましい。
また、導電性カーボンブラックは、水への分散性が向上することから、表面にカルボキシ基を存在させて親水化したものが好ましい。
カーボンブラックは、炭素骨格を有することから、湿熱環境下における安定性に優れる。また、紫外線吸収能に優れるため、塗膜がカーボンブラックを含むことにより、紫外線劣化を防止できる。
界面活性剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤などを使用することができる。
ノニオン系界面活性剤として、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、高アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等のポリエチレングリコール型のノニオン系界面活性剤、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等の多価アルコール型のノニオン系界面活性剤などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤として、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等が挙げられる。具体的に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが挙げられる。
カチオン系界面活性剤として、例えば、アミン塩型、4級アンモニウム塩型等が挙げられる。具体的には、アルキルベンゼンジメチルアンモニウムクロライド、あるキルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
中和剤としては、例えば、無機アルカリや有機アルカリが挙げられる。
無機アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニアなどが挙げられる。
有機アルカリとしては、脂肪族アミン、芳香族アミン、4級アミン、金属アルコキシドなどが挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、アニリン、ベンジルアミン、ピロール、ピリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ピリミジン及びその誘導体、ピラジン及びその誘導体、トリアジン及びその誘導体等が挙げられる。これらのうち、ピリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ピリミジン及びその誘導体、ピラジン及びその誘導体、トリアジン及びその誘導体等は導電性向上剤としても機能する。
4級アミンとしては、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラヘキシルアンモニウムヒドロキシド、テトラオクチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。
アミン以外の窒素含有化合物としては、例えば、N−メチル−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチレンホスホルトリアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等が挙げられる。
金属アルコキシドとしては、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド、カルシウムアルコキシド等が挙げられる。
中和剤の中でも、脂肪族アミン、芳香族アミン、4級アミン、金属アルコキシドよりなる群から選ばれる1種以上の成分からなる有機アルカリが好ましい。
溶媒としては特に制限されないが、界面活性剤を含有する場合には、水系溶媒が好ましい。
水系溶媒としては、例えば、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ポリグリセリン、1,2-ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3−ブタンジオール等のアルコール類などが挙げられる。これら溶媒は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
導電性高分子溶液は、成膜性が向上することから、アクリル化合物を含有することが好ましい。ここで、アクリル化合物は、下記(a)の化合物、(b)の化合物および多官能アクリル化合物である。
(a)グリシジル基を有するアクリル化合物(以下、化合物(a)という。)。
(b)アリル基、ビニルエーテル基、メタクリル基、アクリル基、メタクリルアミド基、アクリルアミド基から選ばれる1種と、ヒドロキシ基とを有するアクリル化合物(以下、化合物(b)という。)。
(a−1):グリシジル基と、アリル基、ビニルエーテル基、メタクリル基、アクリル基、メタクリルアミド基、アクリルアミド基から選ばれる1種とを有するアクリル化合物(以下、化合物(a−1)という。)。
(a−2):グリシジル基を2つ以上有するアクリル化合物(以下、化合物(a−2)という。)。
(a−3):グリシジル基を1つ有するアクリル化合物であって、化合物(a−1)以外の化合物(以下、化合物(a−3)という。)。
グリシジル基とアリル基を有する化合物として、アリルグリシジルエーテル、2−メチルアリルグリシジルエーテル、アリルフェノールグリシジルエーテル等が挙げられる。
グリシジル基とヒドロキシ基とを有する化合物として、1,4−ジヒドロキシメチルベンゼンジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル等が挙げられる。
グリシジル基とヒドロキシ基とアリル基とを有する化合物として、3−アリル−1,4−ジヒドロキシメチルベンゼンジグリシジルエーテル等が挙げられる。
なお、グリシジル基とヒドロキシ基とを有する化合物、グリシジル基とヒドロキシ基とアリル基とを有する化合物は化合物(b)でもある。
ヒドロキシ基とアクリル(メタクリル)基を有する化合物として、2−ヒドロキシエチルアクリレート(メタクリレート)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(メタクリレート)、4−ヒドロキシブチルアクリレート(メタクリレート)、エチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、ジペンタエリストリトールモノヒドロキシペンタアクリレート等が挙げられる。
ヒドロキシ基とアクリルアミド(メタクリルアミド)基を有する化合物として、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド、2−ヒドロキシエチルメタクリルアミドが挙げられる。
さらに、化合物(a−1)においては、ポリアニオンの残存アニオン基と、化合物(a−1)のグリシジル基とが結合した後、化合物(a−1)のアリル基、ビニルエーテル基、メタクリル基、アクリル基、メタクリルアミド基、アクリルアミド基同士が重合して複合体同士がさらに架橋する。
多官能アクリル化合物の具体例としては、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(以下、PEGと表記する。)400ジ(メタ)アクリレート、PEG300ジ(メタ)アクリレート、PEG600ジ(メタ)アクリレート、N,N’−メチレンビスアクリルアミド等の2官能アクリルモノマー、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロポキシトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート等の3官能アクリルモノマー、ペンタエリスリトールエトキシテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(ペンタ)(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート等の4官能以上のアクリルモノマー、ソルビトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等の5官能以上のアクリルモノマー、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、アルキレンオキサイド変性ヘキサアクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の6官能以上のアクリルモノマー、2官能以上のウレタンアクリレートが挙げられる。
また、多官能アクリル化合物のうち、多官能ウレタンアクリレートは、溶媒溶解性、耐摩耗性、低収縮の点で、分子量1000以下であることが好ましい。分子量が1000を超える多官能ウレタンアクリレートでは、イソシアネート基とポリオール(水酸基)により形成されるウレタン基の導入率が減少して、溶媒に対する溶解性が低くなる傾向にある。
ラジカル重合法では、重合開始剤として、例えばアゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、ジアシルペルオキシド類、ペルオキシエステル類、ヒドロペルオキシド類等の過酸化物などを用いて重合する。
光ラジカル重合法では、重合開始剤として、カルボニル化合物、イオウ化合物、有機過酸化物、アゾ化合物などを用いて重合する。具体的には、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、キサントン、チオキサントン、2−エチルアントラキノン、アセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル-プロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエーテル、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ベンジル、メチルベンゾイルホルメート、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−ベンゾイル)オキシム、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、テトラメチルチウラム、ジチオカーバメート、過酸化ベンゾイル、N−ラウリルピリジウムアジド、ポリメチルフェニルシランなどが挙げられる。
プラズマ重合では、プラズマを短時間照射し、プラズマの電子衝撃によるエネルギーを受けて、フラグメンテーションとリアレンジメントをしたのち、ラジカルの再結合により重合体を生成する。
アクリル化合物を含有する場合には、その重合反応を促進できることから、導電性導電性高分子溶液に、光重合開始剤やカチオン重合開始剤等の重合開始剤が含まれていることが好ましい。
光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類などが挙げられる。さらに、光増感剤として、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン等を混合できる。
また、カチオン重合開始剤としては、アリールジアゾニウム塩類、ジアリールハロニウム塩類、トリフェニルスルホニウム塩類、シラノール/アルミニウムキレート、α−スルホニルオキシケトン類等が挙げられる。
また、導電性高分子溶液は、得られる導電性塗膜の導電性がより高くなることから、2つ以上のヒドロキシ基を有する芳香族化合物を含有することが好ましい。
2つ以上のヒドロキシ基を有する芳香族化合物としては、1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシベンゼン、2,3−ジヒドロキシ−1−ペンタデシルベンゼン、2,4−ジヒドロキシアセトフェノン、2,5−ジヒドロキシアセトフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,6−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、3,5−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、2,2’,5,5’−テトラヒドロキシジフェニルスルフォン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、ヒドロキシキノンカルボン酸及びその塩類、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、1,4−ヒドロキノンスルホン酸及びその塩類、4,5−ヒドロキシベンゼン−1,3−ジスルホン酸及びその塩類、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン−2,6−ジカルボン酸、1,6−ジヒドロキシナフタレン−2,5−ジカルボン酸、1,5−ジヒドロキシナフトエ酸、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸フェニルエステル、4,5−ジヒドロキシナフタレン−2,7−ジスルホン酸及びその塩類、1,8−ジヒドロキシ−3,6−ナフタレンジスルホン酸及びその塩類、6,7−ジヒドロキシ−2−ナフタレンスルホン酸及びその塩類、1,2,3−トリヒドロキシベンゼン(ピロガロール)、1,2,4−トリヒドロキシベンゼン、5−メチル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、5−エチル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、5−プロピル−1,2,3−トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシアセトフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾアルデヒド、トリヒドロキシアントラキノン、2,4,6−トリヒドロキシベンゼン、テトラヒドロキシ−p−ベンゾキノン、テトラヒドロキシアントラキノン、ガーリック酸メチル(没食子酸メチル)、ガーリック酸エチル(没食子酸エチル)等が挙げられる。
導電性高分子溶液は、必要に応じて、添加剤を含有してもよい。
添加剤としてはπ共役系導電性高分子及びポリアニオンと混合しうるものであれば特に制限されず、例えば、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などを使用できる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンレジン等が挙げられる。
カップリング剤としては、ビニル基、アミノ基、エポキシ基等を有するシランカップリング剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、糖類、ビタミン類等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オギザニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤等が挙げられる。
酸化防止剤と紫外線吸収剤とは併用することが好ましい。
導電性高分子溶液の製造方法としては、例えば、ポリアニオンの水溶液中でπ共役系導電性高分子の前駆体モノマーを化学酸化重合して導電性高分子水溶液を調製し、この水溶液に導電性カーボンブラックと必要に応じて界面活性剤、中和剤等の任意成分とを添加することで調製できる。
ここで、導電性カーボンブラックは、分散性が向上することから、界面活性剤で乳化した状態で添加することが好ましい。
また、中和剤の添加は、高い精度で中和できる点で、導電性高分子溶液を構成する中和剤以外の他の成分を添加した後であることが好ましい。すなわち、中和剤を最後に添加することが好ましい。しかし、添加作業を簡便にしたい場合には、中和剤と他の成分とを同時に添加することが好ましい。
しかも、導電性カーボンブラックの含有量は最大でもπ共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して10質量%と少ないため、得られる導電性塗膜の透明性は高い。
本発明の導電性塗膜は、透明基材上に上記導電性高分子溶液が塗布されて形成されたものである。この導電性塗膜には、π共役系導電性高分子とポリアニオンと導電性カーボンブラックとが必須成分として含まれる。
硬化方法としては、加熱または光照射が適用される。加熱方法としては、例えば、熱風加熱や赤外線加熱などの通常の方法を採用できる。また、光照射により硬化する場合には、例えば、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプなどの光源から紫外線を照射する方法を採用できる。
紫外線照射における照度は100mW/cm2が好ましい。還元剤がアクリル化合物の重合を阻害することがあるため、照度が100mW/cm2未満であると、充分に架橋せず、導電性塗膜の耐摺動性(耐久性)が低くなる傾向にある。なお、本発明における照度は、トプコン社製UVR−T1(工業用UVチェッカー、受光器;UD−T36、測定波長範囲;300〜390nm、ピーク感度波長;約355nm)を用いて測定した値である。
また、本発明の導電性塗膜において、導電性カーボンブラックは高い分散性で分散しており、しかも導電性カーボンブラックの含有量は最大でもπ共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して50質量%と少ないから、導電性塗膜の透明性は高い。
本発明の入力デバイスは、上記導電性塗膜を透明電極として備えるものである。入力デバイスの中でも、本発明の効果がとりわけ発揮されることから、抵抗膜式タッチパネルが好適である。以下、上記導電性塗膜を透明電極として備えた抵抗膜式タッチパネルの例について説明する。
本例の抵抗膜式タッチパネルは、図1に示すように、透明基材11表面に上記導電性塗膜12が形成され、入力者側に配置された可動電極シート10と、透明基材21表面にITO膜22が形成され、画像表示装置側に配置された固定電極シート20とが、導電性塗膜12とITO膜22が対向するように設けられたものである。また、可動電極シート10と固定電極シート20との間には、透明なドットスペーサ24が配置されて、隙間が形成されている。
可動電極シート10の導電性塗膜12の厚さは50〜700μmであることが好ましい。透明基材11の厚さが50μm以上であれば、充分な導電性を確保でき、700μm以下であれば、充分な可撓性及び透明性を確保できる。
固定電極シート20の透明基材21の厚さは0.8〜2.5mmであることが好ましい。透明基材11の厚さが0.8mm以上であれば、充分な強度を確保でき、2.5mm以下であれば、薄くすることができ、省スペース化を実現できる。
固定電極シート20のITO膜22の厚さは0.01〜1.0μmであることが好ましい。ITO膜22の厚さが0.01μm以上であれば、充分な導電性を確保でき、1.0μm以下であれば、薄くすることができ、省スペース化を実現できる。
可動電極シート10と固定電極シート20の非押圧時の間隔は20〜100μmであることが好ましい。可動電極シート10と固定電極シート20の非押圧時の間隔は20μm以上であれば、非押圧時に可動電極シート10と固定電極シート20とを確実に接触させないようにすることができ、100μm以下であれば、押圧時に可動電極シート10と固定電極シート20とを確実に接触させることができる。前記間隔になるようにするためには、ドットスペーサ24の大きさを適宜選択すればよい。
このような抵抗膜式タッチパネルでは、上記導電性塗膜12を透明電極として備えているため、ITO膜22に対する接触抵抗が小さく、入力感度の低下や座標入力時間遅れ等の動作不良が起きにくい。また、導電性塗膜12の透明性が高いから、画像表示装置の画像の視認性に優れる。
この静電容量式タッチパネルでは、導電性カーボンブラックを含み、導電性が高い上記導電性塗膜を透明電極として用いているから、電荷の変化を確実に捉えることができ、動作不良が起きにくい。また、導電性塗膜の透明性が高いから、画像表示装置の画像の視認性に優れる。
(製造例1)ポリスチレンスルホン酸の調製
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を2時間攪拌した。
これにより得られたスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に10質量%に希釈した硫酸を1000mlと10000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法を用いてポリスチレンスルホン酸含有溶液の約10000ml溶液を除去し、残液に10000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約10000ml溶液を除去した。上記の限外ろ過操作を3回繰り返した。
さらに、得られたろ液に約10000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法を用いて約10000ml溶液を除去した。この限外ろ過操作を3回繰り返した。
限外ろ過条件は下記の通りとした(他の例でも同様)。
限外ろ過膜の分画分子量:30000
クロスフロー式
供給液流量:3000ml/分
膜分圧:0.12Pa
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
14.2gの3,4−エチレンジオキシチオフェンと、36.7gの製造例1で得たポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合した。
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に2000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法を用いて約2000ml溶液を除去した。この操作を3回繰り返した。
そして、上記ろ過処理が行われた処理液に200mlの10質量%に希釈した硫酸と2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約2000mlの処理液を除去し、これに2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約2000mlの液を除去した。この操作を3回繰り返した。
さらに、得られた処理液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約2000mlの処理液を除去した。この操作を5回繰り返し、約1.5質量%の青色のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT−PSS)水溶液を得た。
製造例2で得たPEDOT−PSS水溶液600gに、ファーネスブラックであるケッチェンブラックのペースト(ライオン社製ライオンペーストW−376R、ノニオン系界面活性剤含有、固形分濃度12.5質量%)1g(π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して1.7質量%)を添加し、撹拌して、ケッチェンブラックを含有したPEDOT−PSS水溶液を調製した。
これとは別に、2,3,3’,4,4’,5’−ヘキサヒドロキシベンゾフェノン3.6g、イルガキュア127(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)0.9g、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド18g、ペンタエリスリトールトリアクリレート7.2g、エタノール300gを混合し、撹拌した。これにより得た溶液に、前記ケッチェンブラックを含有したPEDOT−PSS水溶液を添加し、ナノマイザー(吉田機械興業社製)により分散処理して、導電性高分子溶液Aを得た。
導電性高分子溶液Aをポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製A4300、厚さ;188μm)に、リバースコーターにより塗布し、100℃、2分間、赤外線照射により乾燥した後、紫外線(高圧水銀灯120W、360mJ/cm2、178mW/cm2)照射し、硬化させて、導電性塗膜を形成させた。導電性塗膜の表面抵抗と光透過率と接触抵抗を以下の方法により測定した。それらの結果を表1に示す。
三菱化学社製ロレスタMCP−T600を用い、JIS K 7194に準じて測定した。
[光透過率]
日本電色工業社製ヘイズメータ測定器(NDH5000)を用い、JIS K7136に準じて光透過率を測定した。
[接触抵抗]
透明基材(ポリエチレンテレフタレートフィルム、東洋紡製A4300、厚さ;188μm)11上に導電性高分子溶液を塗布して導電性塗膜12を形成し、40mm×50mmに裁断した。その裁断したシートの導電性塗膜12上の幅方向の縁に導電性ペースト(藤倉化成社製FA−401CA)をスクリーン印刷し、乾燥させて電極配線13a,13bを形成して、入力者側の可動電極シート10(図2参照)を得た。
また、ITO膜22が設けられ、40mm×50mmに裁断されたガラス板21(表面抵抗:300Ω)を用意した。その用意したガラス板21のITO膜22上の長手方向の縁に、導電性ペースト(藤倉化成社製XA436)をスクリーン印刷し、乾燥させて電極配線23a,23bを形成した。次いで、ITO膜22上に、ドットスペーサ用ペースト(藤倉化成社製SN−8400C)をスクリーン印刷し、乾燥し、紫外線照射して、ドットスペーサ24を形成させた。次いで、電極配線23a,23b上に、レジスト用ペースト(藤倉化成社製SN−8800G)をスクリーン印刷し、乾燥し、UV照射して、絶縁層25を形成させた。さらに、絶縁層25上に、接着剤(藤倉化成社製XB−114)をスクリーン印刷し、乾燥させて、可動電極シート10に貼り合わせるための接着剤層26を形成させた。これにより、画像表示装置用の固定電極シート20(図3参照)を得た。
次いで、図4に示すように、可動電極シート10と固定電極シート20とを、導電性塗膜12とITO膜22が対向するように配置させ、接着剤層26により貼り合せて抵抗膜式タッチパネルモジュールを作製した。また、固定電極シート20の一方の電極配線23aと精密電源31とを、プルアップ抵抗(82.3kΩ)32、及びプルアップ抵抗32に並列に接続されたプルアップ抵抗32の電圧測定用テスタ33を介して電気的に接続した。また、精密電源31と可動電極シート20の一方の電極配線13aとを電気的に接続した。また、可動電極シート10の他方の電極配線13bと固定電極シート20の他方の電極配線23bとを、抵抗膜式タッチパネルモジュールの電圧測定用テスタ34を介して電気的に接続した。これにより、接触抵抗測定用の電気回路を得た。
接触抵抗は次のように測定した。先端が0.8Rのポリアセタール製スタイラス35で、可動電極シート10を250gの荷重で押圧し、精密電源31により電圧5Vを印加した際のプルアップ抵抗の電圧と抵抗膜式タッチパネルモジュールの電圧を測定し、これらの測定結果より、接触抵抗を測定した。
具体的には、プルアップ抵抗32に流れる電流値を、測定した電圧値およびプルアップ抵抗値をオームの法則の式に代入して算出し、その算出した電流値および抵抗膜式タッチパネルモジュールの電圧値を下記式に代入して接触抵抗を求めた。
接触抵抗(Ω)=[(抵抗膜式タッチパネルモジュールの電圧(V))/(プルアップ抵抗の電圧(V))]×プルアップ抵抗(Ω)
[摺動試験]
導電性塗膜の塗膜強度を測定するため、エタノールで湿らせたキムワイプ(日本製紙クレシア社製)を、100gf/cm2の荷重をかけて30往復擦り、導電性塗膜の抜けを目視により検査した。また、摺動試験後の接触抵抗を測定した。これらの結果は導電性塗膜の膜強度の指標になる。
◎ :剥離なし、○:わずかに剥離、△:一部剥離、×:完全剥離
製造例2で得たPEDOT−PSS水溶液600gに、イミダゾール20.1g(ポリアニオンに対して2モル当量)及びケッチェンブラックのペースト(ライオン社製ライオンペーストW−311N、ノニオン系界面活性剤含有、固形分濃度16.5質量%)4g(π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して9.2質量%)を添加し、撹拌して、イミダゾール及びケッチェンブラックを含有したPEDOT−PSS水溶液を調製した。
これとは別に、ガーリック酸メチル3.6g、イルガキュア127(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)0.9g、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド18g、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート7.2g、エタノール300gを混合し、撹拌した。これにより得た溶液に、前記イミダゾール及びケッチェンブラックを含有したPEDOT−PSS水溶液を添加し、ナノマイザー(吉田機械興業社製)により分散処理して、導電性高分子溶液Bを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Bを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
製造例2で得たPEDOT−PSS水溶液600gに、ビニルイミダゾール9.0g(ポリアニオンに対して2モル当量)及びケッチェンブラックのペースト(ライオン社製ライオンペーストW−356A、カチオン系界面活性剤含有、固形分濃度11.5質量%)0.4g(π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して0.64質量%)を添加し、撹拌して、ビニルイミダゾール及びケッチェンブラックを含有したPEDOT−PSS水溶液を調製した。
これとは別に、ハイドロキノン3.6g、イルガキュア127(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)0.9g、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド18g、エトキシ化グリセリントリアクリレート(新中村化学工業社製、A−GLY−6E)7.2g、エタノール300gを混合し、撹拌した。これにより得た溶液に、前記ビニルイミダゾール及びケッチェンブラックを含有したPEDOT−PSS水溶液を添加し、ナノマイザー(吉田機械興業社製)により分散処理して、導電性高分子溶液Cを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Cを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
製造例2で得たPEDOT−PSS水溶液600gに、テトラアンモニウムヒドロキシド9.0g(ポリアニオンに対して1.1モル当量)を添加し、撹拌して、テトラアンモニウムヒドロキシドを含有したPEDOT−PSS水溶液を調製した。
また、導電性ケッチェンブラック粉末(ライオン社製、カーボンECP)200g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム50g、ジエチレングリコール200g、イオン交換水1000gを混合し、超音波振動機(アレックス・コーポレーション社製ハイパワー超音波洗浄機ネオネニック)を用いて撹拌して、第2調製液を得た。
また、ピロガロール3.6g、イルガキュア127(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)0.9g、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド18g、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート7.2g、エタノール300gを混合し、撹拌して、第3調製液を得た。
前記テトラアンモニウムヒドロキシドを含有したPEDOT−PSS水溶液に第2調製液0.125g(π共役系導電性高分子とポリアニオンに対して導電性カーボンブラックが0.023質量%)を添加し、撹拌し、さらに、第3調製液を添加し、ナノマイザー(吉田機械興業社製)により分散処理して導電性高分子溶液Dを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Dを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
導電性ケッチェンブラック粉末(ライオン社製、カーボンEC300J)200g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム300g、イオン交換水1000gを混合し、超音波ホモジナイザーを用いて分散させて、第1調製液を得た。
これとは別に、タンニン酸7.2g、イルガキュア127(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)0.9g、2−ヒドロキシエチルアクリルアミド18g、トリプロピレングリコールジアクリレート7.2g、エタノール300gを混合し、撹拌して、第2調製液を得た。
製造例2で得たPEDOT−PSS水溶液600gに、前記第1調製液2.2g(π共役系導電性高分子とポリアニオンに対して導電性カーボンブラックが0.42質量%)を添加し、攪拌し、さらに、第2調製液を添加し、ナノマイザー(吉田機械興業社製)により分散処理して導電性高分子溶液Eを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Eを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
実施例1においてジペンタエリスリトールヘキサアクリレートを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして、導電性高分子溶液Fを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Fを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
実施例2において2−ヒドロキシエチルアクリルアミドの代わりにジメチルスルホキシド20gを添加し、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートを添加しなかったこと以外は実施例2と同様にして、導電性高分子溶液Gを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Gを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
実施例1において、紫外線の照射条件を、高圧水銀灯100W、360mJ/cm2、89mW/cm2に変更した以外は実施例1と同様にして導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
実施例3におけるケッチェンブラックのペーストの添加量を0.004g(π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して導電性カーボンブラックが0.0064質量%)に変更した以外は実施例3と同様にして導電性高分子溶液Hを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Hを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
実施例4における第2調製液の添加量を4g(π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計100質量%に対して導電性カーボンブラックが11.1質量%)に変更した以外は実施例4と同様にして導電性高分子溶液Iを得た。そして、導電性高分子溶液Aの代わりに導電性高分子溶液Iを用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を形成し、評価した。評価結果を表1に示す。
さらに、実施例1〜5の導電性高分子溶液は多官能アクリル化合物を含んでいたため、これにより得られた導電性塗膜は、膜強度、透明基材に対する導電性塗膜の密着性、導電性カーボンブラックの密着性にも優れていた。なお、実施例8では、多官能アクリル化合物を含んでいたが、塗膜形成時の紫外線の照度が100mW/cm2未満であったため、膜強度が低かった。
π共役系導電性高分子とポリアニオンと導電性カーボンブラックとを含むが、導電性カーボンブラックの添加量が10質量%を超えていた比較例2の導電性高分子溶液により形成した導電性塗膜では、充分な透明性が得られず、入力デバイス用として適していなかった。
11 透明基材
12 導電性塗膜
13 電極配線
20 固定電極シート
21 透明基材
22 ITO膜
23 電極配線
24 ドットスペーサ
Claims (4)
- 二つの透明電極を備え、該二つの透明電極のうち一方の透明電極が、抵抗膜式タッチパネル製造用導電性高分子溶液が塗布されて形成された電極であり、他方の透明電極がITO膜からなる電極であり、
前記抵抗膜式タッチパネル製造用導電性高分子溶液は、π共役系導電性高分子とポリアニオンと導電性カーボンブラックと界面活性剤と溶媒とを含有し、導電性カーボンブラックの含有量が、π共役系導電性高分子とポリアニオンとの合計を100質量%とした際の0.01〜10質量%であることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル。 - 導電性カーボンブラックがファーネスブラックであることを特徴とする請求項1に記載の抵抗膜式タッチパネル。
- (メタ)アクリルアミド化合物及び多官能アクリル化合物の一方または両方をさらに含有することを特徴とする請求項1または2に記載の抵抗膜式タッチパネル。
- 前記抵抗膜式タッチパネル製造用導電性高分子溶液が塗布されて形成された電極の全光線透過率が78%以上、(ITO膜に対する接触抵抗/表面抵抗)の値が2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の抵抗膜式タッチパネル。
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