JP5506235B2 - 艶消し状導電性ナノファイバーシート及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、艶消し意匠からなるタッチセンサ（タッチパネル含む）等に使用する艶消し状導電性ナノファイバーシートおよびその製造方法に関する。

電極としてタッチパネルに用いられる導電性ナノファイバーシートとして、透明な基材の少なくとも片面に、カーボンナノチューブを含んだ透明な導電層が形成されたタッチパネル用透明導電成形体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特再公表２００５−１０４１４１号公報

しかしながら、特許文献１の実施例に従いカーボンナノチューブを用いて導電層形成を試みたところ導電層の艶消し性が不足しており、それをそのままタッチパネルに適用すると表面の反射光により画面が見づらい問題があった。したがって、これを防止するために透明基材の反対面（上面）に画面を見やすくするための防眩層等の機能層を余分に形成しなければならず（特許文献１の段落００２３参照）、大幅なコストアップと生産性の低下が生じていた。

さらに、タッチパネルに適用する場合に導電層はパターンで形成する必要があるが、特許文献１のカーボンナノチューブを用いた発明の場合、カーボンナノチューブの色味が黒色であるため、導電層のところと導電層のない透明部分とでＪＩＳＺ８７２９に定められるＬ ^＊ ａ ^＊ ｂ ^＊ 表色系における明度Ｌ ^＊ の差が大きく、導電層のパターンが見えてしまうという、いわゆるパターン見えの問題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、基体シートと、基体シート上に形成され、導電性ナノファイバーを含み、その導電性ナノファイバーを介して導通可能である導電パターン層とを備え、導電性ナノファイバーは、無色又は白色系の極細導電繊維である艶消し状導電性ナノファイバーシートである。又、導電性ナノファイバーは、平均直径が１〜５００ｎｍであり、平均長さが２０μｍを超えるものでもよい。又、導電パターン層に光硬化性樹脂が含有されていてもよい。又、基体シート上の導電パターン層が形成されていない部分に形成され、導電性ナノファイバーを含み、導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を更に備えてもよい。

又、この発明は、基体シート上に、導通可能となるように導電性ナノファイバーを含む導電パターン層を全面に形成する工程と、形成された導電パターン層の一部を感光により硬化させる工程と、一部が硬化された導電パターン層の硬化されていない部分を現像除去することにより、導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を形成すると共に絶縁パターン層を島状にする、目視により認識することができない幅の狭小溝を形成する工程とを備えた、上記艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法である。又、この発明は、基体シート上に、導通可能となるように導電性ナノファイバーを含む導電パターン層を全面に形成する工程と、形成された導電パターン層の一部にエネルギー線を照射して導電パターン層の一部を除去することにより、導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を形成すると共に前記絶縁パターン層を島状にする、目視により認識することができない幅の狭小溝を形成する工程とを備えた、上記艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法である。又、この発明は、基体シート上に、導通可能となるように導電性ナノファイバーを含む導電パターン層を全面に形成する工程と、形成された導電パターン層上の一部にエッチングレジスト層を形成する工程と、エッチングレジスト層が形成された前記導電パターン層の全面をエッチングして、エッチングレジスト層が形成されていない部分の導電パターン層を除去することにより、導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を形成すると共に絶縁パターン層を島状にする、目視により認識することができない幅の狭小溝を形成する工程とを備えた、上記艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法である。

又、この発明は、上記艶消し状導電性ナノファイバーシートを電極として用いた、タッチセンサである。

この発明の艶消し状導電性ナノファイバーシートでは、導電性ナノファイバーが、無色又は白色系の極細導電繊維であるため、光の反射率が高いことから光が乱反射する。反射光が一定方向に整列しなくなるため、所定の透過率を維持しながら、導電パターン層や絶縁パターン層の表面が艶消し状態となる。したがって、画面が見づらくなくなり、防眩層等を余分に形成することなくこの発明の艶消し状導電性ナノファイバーシートタッチパネルに適用することができる。その結果、コストリダクションが可能となり生産性も向上させることができる。又、導電性ナノファイバーの色味が透明又は白色系なのでカーボンナノチューブ等に比べてパターン見えがしにくいという効果もある。尚、導電性ナノファイバーが、無色又は白色系でなければ、光を吸収して艶を消すことはできても、透過率は大きく低下してしまう。

又、この艶消し状導電性ナノファイバーシートは、導電パターン層と絶縁パターン層との光学特性および外観に差がないため、パターン見えをより確実に防止することができる。

又、この発明の艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法によれば、パターン見えを相当に軽減させた艶消し状導電性ナノファイバーシートを容易に製造することができる。

その（１）がこの発明の第１の実施の形態による導電性ナノファイバーシートの概略構成を示した平面図であり、その（２）がその（１）で示したＩＩ―ＩＩラインの断面図であり、その（３）がこの発明の第２の実施の形態による導電性ナノファイバーシートの概略構成を示した断面図である。 その（１）が図１の（２）で示した導電パターン層及び絶縁パターン層の部分拡大図であり、その（２）が図１で示した導電性ナノファイバーシートを電極として用いたタッチパネルの概略構成を示した断面図である。 図１の（２）で示した導電性ナノファイバーシートの製造工程を示した図である。 図１の（２）で示した導電性ナノファイバーシートの他の製造工程を示した図である。

次に、発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。

図１及び図２の（１）を参照して、この発明の第１の実施の形態による艶消し状導電性ナノファイバーシート１は、基体シート１０と、基体シート１０上に形成され、導電性ナノファイバー３を含み、導電性ナノファイバー３を介して導通可能であり、目視により認識することができない大きさの複数の微小ピンホール７を有する導電パターン層６と、基体シート１０上の導電パターン層６が形成されていない部分に形成され、導電性ナノファイバー３を含み、導電パターン層６から絶縁された絶縁パターン層５とを備えている。導電パターン層６と絶縁パターン層５とは各々平面視帯状に形成され、一方向を軸方向として交互に配置されるように形成されている。尚、導電パターン層６と絶縁パターン層５の平面視形状は、複数のひし形形状を一方向に直線的に連続された形状等の他の形状に形成されてもよい。絶縁パターン層５は、目視により認識することができない幅の狭小溝９を有している。狭小溝９が導通可能状態にある導電性ナノファイバー３を断線させ、この狭小溝９により、絶縁パターン層５は導電パターン層６から絶縁されている。又、狭小溝９は平面視格子状に形成され、絶縁パターン層５は、平面視矩形形状の複数の島状に形成されている。微小ピンホール７は、導電パターン層６の全面に渡って形成されている。導電性ナノファイバー３は、無色又は白色系の極細導電繊維である。導電パターン層６に微小ピンホール７を形成することにより、導電パターン層６と絶縁パターン層５との見え方を近づけてパターン見えをより軽減させているが、微小ピンホール７を形成していなくてもよい。

図１の（３）を参照して、この発明の第２の実施の形態による艶消し状導電性ナノファイバーシート２は、基体シート１０と、基体シート１０上に形成され、導電性ナノファイバー３を含み、導電性ナノファイバー３を介して導通可能であり導電パターン層６とを備えている。第１の実施の形態と異なる点は、絶縁パターン層５が形成されておらず、導電パターン層６が基体シート１０の全面べたに形成されている。又、微小ピンホール７も形成されていない。

図２の（２）を参照して、艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１を電極として用いたタッチパネル８は、互いの導電パターン層６の軸方向が直交するように、２枚の艶消し状導電性ナノファイバーシート１を貼り合わせて構成されている。貼り合わされた艶消し状導電性ナノファイバーシート１の上面を覆うように保護板５２が接着され、下面に液晶表示装置が接着するようにして配置されている。

基体シート１０の材質としては、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル等の樹脂フィルムが挙げられる。基体シート１０層の厚みは５〜８００μｍの範囲で適宜設定可能である。５μｍ未満では、層としての強度が不足して剥離する際に破れたりするので取り扱いが困難となり、８００μｍを越える厚みでは、基体シート１０層に剛性がありすぎて加工が困難となる。

導電パターン層６は、少なくとも各種バインダー樹脂３３と導電性ナノファイバーとからなり、その他より防眩性を向上するために艶消し剤等の添加剤等を含んでいてもよい。導電パターン層６の形成方法は、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷等の汎用の各種印刷手法等のほか、予め各種シート作製法でもって形成した導電性ナノファイバー３を含む艶消し状のシートを貼り付ける等して設けることもできる。

バインダー樹脂３３としてはアクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等汎用の熱可塑性樹脂でも構わないが、できればウレタンアクリレート、シアノアクリレート等の光硬化性樹脂やエポキシ、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂の方が好ましい。特に、光硬化性樹脂は、硬化すると強靭な膜を形成するので導電性ナノファイバー３を強力に保持でき、導電性ナノファイバー３の含有率を上げることができ、より防眩性や導電性を向上できる点で好ましい。

導電性ナノファイバー３は、平均直径が１〜５００ｎｍであり、平均長さが２０μｍを超える金、銀、白金等の白色系の極細金属繊維（極細導電繊維）や酸化亜鉛等からなる無色の極細金属酸化物繊維（極細導電繊維）等が好ましい。これらは、担持した前駆体表面にプローブの先端部から印加電圧又は電流を作用させ連続的にひき出して作製したり、ペプチド又はその誘導体が自己組織化的に形成したナノファイバーに金属粒子等を付加したりして作製できる。とくに、平均長さが３０μｍを超える極細長導電繊維を作製し、導電パターン層６に含ませた場合には、表面がかなりの艶消し状態になりかつ明度の高い膜となるため、防眩性・パターン見え防止性に優れた膜となる。

また、導電パターン層６は、よりパターン見えを防止するために、導電パターン層６とそれと目視外観上差のない絶縁パターン層５とで形成するのが好ましい。絶縁パターン層５は、目視で認識できない巾の狭小溝が形成されることを除けば、バインダー樹脂３３や導電性ナノファイバー３等導電パターン層６の材質と何ら変わりがない。

導電パターン層６および絶縁パターン層５の厚みは、０．１〜３００μｍの範囲で、できる限り同等するのが好ましい。０．１μｍ未満ではピンホール等の欠陥が発生する場合があり、３００μｍを越える厚みでは絶縁パターン層５の狭小溝を形成する等の加工をすることが困難となるからである。尚、導電パターン層６および絶縁パターン層５はと基体シート１０との間に、剥離層やアンカー層等を設けてもよいし、導電パターン層６及び絶縁パターン層５は層上にアンカー層や接着層等を設けてもよい。

狭小溝の巾は、１μｍ〜３００μｍ程度が好ましい。狭小溝の巾を１μｍ未満にして狭小溝を形成しようとすると歩留まりが極端に低下し、３００μｍを超える巾にすると狭小溝が目視で認識できてしまう場合があるからである。また、狭小溝の深さは、導電パターン層６および絶縁パターン層５の厚みに該当する。

狭小溝の形状は、格子状のほか、ハニカム状、ランダム状、その他の形状いずれでもよく、これらの異なる形状の溝が混ざっているようなものであっても構わない。また、狭小溝によって囲まれて形成される絶縁パターン層５の島状パターンは、円形状のほか、多角形状、楕円状、円弧状のいずれでもよく、これらの異なる形状が混ざっているようなものであっても構わない。島状パターンのサイズは、数百ミクロンオーダーから数十ミリオーダーで、これらの異なるサイズの形状が混ざっているようなものであっても構わない。

図３を参照して、狭小溝を形成して絶縁パターン層５を得る方法としては、導電パターン層６が光硬化性樹脂からなる場合、紫外線や赤外線、可視光線等の光を照射する等して感光により硬化させ、フォトマスク２０を用いて未硬化とした導電パターン層６の一部を現像除去する方法があげられる。

図４の（１）を参照して、導電パターン層６が光硬化性樹脂以外からなる場合、狭小溝の形成方法としては、基体シート１０上に導電性ナノファイバー３を含む導電パターン層６を全面に形成し、その導電パターン層６の一部にスポット径数十μｍの炭酸ガスレーザー等のエネルギー線を照射して導電パターン層６のバインダー樹脂３３を焼き切ることにより形成する方法があげられる。あるいは、図４の（２）及び（３）を参照して、導電パターン層６の一部にアルキッド樹脂やポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等のエッチングレジスト層１１を形成後、全面を各種のエッチング溶液等によりエッチングして、エッチングレジスト層１１が形成されていない導電パターン層６の一部をエッチング除去する方法があげられる。

尚、基体シート１０上には、例えば３〜１０ｍｍ角くらいのサイズの位置検知マーク２５を形成するのが好ましい。この位置検知マーク２５を光学的方法により読み取れば、基体シート１０上の所定の位置に狭小溝を形成でき、位置精度よくパターン形成できるからである。尚、狭小溝を形成することによる絶縁パターン層５と導電パターン層６との光線透過率の差をより少なくするために、導電パターン層６に目視で認識できないサイズの微小ピンホール７を形成してもよい。

以上の方法によって得られた艶消し状導電性ナノファイバーシートは、導電パターン層６自体が艶消し効果を持ち、又、導電性ナノファイバー３の選択と狭小溝の絶縁パターン層５を形成することでパターン見えが相当に軽減される。これをタッチセンサに用いれば、防眩層等の機能層を構成することなく、光の表面反射を抑制したタッチセンサを効率よく製造することができる。

基体シート１０として厚さ１００μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に、平均直径５０ｎｍ、平均長さ３０μｍの銀ナノワイヤからなる導電性ナノファイバー３をシアノアクリレート系の紫外線硬化性樹脂からなるバインダー樹脂３３中に分散させたインキを用いてシルク印刷をし、熱風により指触乾燥して厚さ１μｍの導電パターン層６を形成した。（図１の（３）参照）。

この得られた艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート２は、導電パターン層６が艶消し状態からなるシートであるが、色味が黒っぽくないので導電パターン層６のパターン見えが少なく、かつ導電性に優れたものであった。そして、互いの導電パターン層６の軸方向が直交するように２枚の艶消し状導電性ナノファイバーシート１を貼り合わせてＸ電極およびＹ電極とし、その上面を覆うように保護板５２を貼り付けし、その下面に液晶表示装置５３を貼り付ければ、防眩性を備えかつパターン見えが少ない静電容量タッチパネル８を作製することができた。

基体シート１０として厚さ１００μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に、位置検知マーク２５を形成し、次いで実施例１と同様にして導電パターン層６を形成した。この導電パターン層６の上に、多数の狭小溝のポジパターンを有するフォトマスク２０を置き、紫外線を照射して導電パターン層６４の一部を露光し、未硬化の狭小溝パターン部分を有機溶剤でもって剥離除去し、絶縁パターン層５を形成した（図３参照）。絶縁パターン層５の部分に形成された狭小溝９は絶縁パターン層５の総面積の３７％程度を占有していて、ピッチ３００μｍの格子状で、平均の巾が５０μｍ程度で、外観上存在が判別できない巾であった。

この得られた艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１は、艶消し状の導電パターン層６の色味が黒っぽくなく、かつ導電パターン層６と絶縁パターン層５との光学特性に殆ど差が無いシートであり、導電パターン層６のパターン見えがないものであった。そして、互いの導電パターン６の軸方向が直交するように２枚の艶消し状導電性ナノファイバーシート１を貼り合わせてＸ電極およびＹ電極とし、その上面を覆うように保護板５２を貼り付けし、その下面に液晶表示装置５３を貼り付ければ、防眩性を備えかつパターン見えがない静電容量タッチパネル８を作製することができた。

艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１の作成において、バインダー樹脂３３を紫外線硬化性樹脂の代わりにアクリル樹脂にし、導電パターン層６にスポット径２０μｍの炭酸ガスレーザーを照射して導電パターン層６のバインダー樹脂３３を焼き切る方法で絶縁パターン層５を形成した他は実施例２と同様にして艶消し状導電性ナノファイバーシート１を形成した（図４の（１）参照）。この方法によって得られた艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１も、防眩性を備えかつパターン見えがない静電容量タッチパネル８を作製することができた。

艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１の作成において、バインダー樹脂３３を焼き切る方法の代わりに導電パターン層６の一部にアルキッド樹脂からなるエッチングレジスト層１１を形成後、全面をエッチング溶液によりエッチングして、エッチングレジスト層１１が形成されていない導電パターン層６の一部をエッチング除去する方法で絶縁パターン層５を形成した他は実施例３と同様にして艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１を形成した（図４の（２）及び（３）参照）。この方法によって得られた艶消し状艶消し状導電性ナノファイバーシート１も、防眩性を備えかつパターン見えがない静電容量タッチパネル８を作製することができた。

１，２ 艶消し状導電性ナノファイバーシート
３ 導電性ナノファイバー
４ 絶縁材料
５ 絶縁パターン層
６ 導電パターン層
７ 微小ピンホール
８ タッチパネル
９ 狭小溝
１０ 基体シート
１１ エッチングレジスト層
２０ フォトマスク
２５ 位置検知マーク
３３ バインダー樹脂
５０ レーザー照射機の先端
５１ レーザー照射光
５２ 保護板
５３ 液晶表示装置

Claims (7)

1. 基体シートと、
   前記基体シート上に形成され、無色又は白色系の極細導電繊維を含み、その極細導電繊維を介して導通可能である導電パターン層と、
   前記基体シート上の前記導電パターン層が形成されていない部分に形成され、前記極細導電繊維を含み、前記導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層とを備え、
   前記絶縁パターン層は、幅が１μｍ〜３００μｍである狭小溝を有し、その狭小溝により、前記導電パターン層から絶縁されると共に複数の島状に形成された、艶消し状導電性ナノファイバーシート。
2. 前記極細導電繊維は、平均直径が１〜５００ｎｍであり、平均長さが２０μｍを超える、請求項１記載の艶消し状導電性ナノファイバーシート。
3. 前記導電パターン層に光硬化性樹脂が含有されている、請求項１又は２記載の艶消し状導電性ナノファイバーシート。
4. 基体シート上に、導通可能となるように無色又は白色系の極細導電繊維を含む導電パターン層を全面に形成する工程と、
   前記形成された導電パターン層の一部を感光により硬化させる工程と、
   前記一部が硬化された導電パターン層の硬化されていない部分を現像除去することにより、前記導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を形成すると共に前記絶縁パターン層を複数の島状にする、幅が１μｍ〜３００μｍである狭小溝を形成する工程とを備えた、艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法。
5. 基体シート上に、導通可能となるように無色又は白色系の極細導電繊維を含む導電パターン層を全面に形成する工程と、
   前記形成された導電パターン層の一部にエネルギー線を照射して前記導電パターン層の一部を除去することにより、前記導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を形成すると共に前記絶縁パターン層を複数の島状にする、幅が１μｍ〜３００μｍである狭小溝を形成する工程とを備えた、艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法。
6. 基体シート上に、導通可能となるように無色又は白色系の極細導電繊維を含む導電パターン層を全面に形成する工程と、
   前記形成された導電パターン層上の一部にエッチングレジスト層を形成する工程と、
   前記エッチングレジスト層が形成された前記導電パターン層の全面をエッチングして、前記エッチングレジスト層が形成されていない部分の導電パターン層を除去することにより、前記導電パターン層から絶縁された絶縁パターン層を形成すると共に前記絶縁パターン層を複数の島状にする、幅が１μｍ〜３００μｍである狭小溝を形成する工程とを備えた、艶消し状導電性ナノファイバーシートの製造方法。
7. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の艶消し状導電性ナノファイバーシートを電極として用いた、タッチセンサ。

Images