JP6744104B2 - 透明導電性フィルム - Google Patents
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1つの実施形態においては、上記中実粒子の数平均一次粒子径が、100nm以下である。
1つの実施形態においては、本発明の透明導電性フィルムは、上記バインダー樹脂として、多官能アクリル系樹脂を含む。
1つの実施形態においては、本発明の透明導電性フィルムは、上記バインダー樹脂として、フッ素系樹脂を含む。
図1は、本発明の1つの実施形態による透明導電性フィルムの概略断面図である。この透明導電性フィルム100は、透明基材10と、該透明基材10の両側または片側(図示例では片側)に配置される透明導電層20とを含む。透明導電層20は、バインダー樹脂21と、金属ナノワイヤ22と、中実粒子23とを含む。
上記のとおり、透明導電層は、バインダー樹脂と、金属ナノワイヤと、中実粒子とを含む。バインダー樹脂は、金属ナノワイヤの全部または一部を覆うようにして存在し、該バインダー樹脂により構成される領域は、保護層として機能し得る。1つの実施形態においては、上記金属ナノワイヤは、その一部がバインダー樹脂により構成される領域から突出している。このような構成であれば、透明導電層表面からの導通に優れる透明導電性フィルムを得ることができる。
上記バインダー樹脂としては、任意の適切な樹脂が用いられ得る。該樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂;ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリビニルキシレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の芳香族系樹脂;ポリウレタン系樹脂;エポキシ系樹脂;ポリオレフィン系樹脂;アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS);セルロース;シリコン系樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリアセテート;ポリノルボルネン;合成ゴム;フッ素系樹脂等が挙げられる。バインダー樹脂は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。
金属ナノワイヤとは、材質が金属であり、形状が針状または糸状であり、径がナノメートルサイズの導電性物質をいう。金属ナノワイヤは直線状であってもよく、曲線状であってもよい。金属ナノワイヤで構成された透明導電層を用いれば、金属ナノワイヤが網の目状となることにより、少量の金属ナノワイヤであっても良好な電気伝導経路を形成することができ、電気抵抗の小さい透明導電性フィルムを得ることができる。さらに、金属ナノワイヤが網の目状となることにより、網の目の隙間に開口部を形成して、光透過率の高い透明導電性フィルムを得ることができる。
上記中実粒子は、内部に空隙層を実質的に含まない粒子である。「空隙層を実質的に含まない」とは、空隙層の割合が、中実粒子の体積に対して、1体積%以下であることを意味する。中実粒子における空隙層の割合は、中実粒子の体積に対して、好ましくは0.5体積%以下であり、より好ましくは0.01体積%以下であり、特に好ましくは0体積%である。
上記透明導電層は、例えば、上記透明基材上に、透明導電層形成用組成物を塗工して形成され得る。1つの実施形態においては、透明導電層形成用組成物は、バインダー樹脂(またはバインダー樹脂を形成するモノマー)、金属ナノワイヤおよび中実粒子を含む。別の実施形態においては、第1の透明導電層形成用組成物と第2の透明導電層形成用組成物とを準備し、金属ナノワイヤを含有させた第1の透明導電層形成用組成物を塗工(塗布、乾燥)した後、バインダー樹脂(またはバインダー樹脂を形成するモノマー)および中実粒子を含有させた第2の透明導電層形成用組成物を塗工して、透明導電層が形成され得る。このような第2の透明導電層形成用組成物を塗工することにより、中実粒子が透明導電層の表面(透明基材とは反対側の面)近傍に偏析しやすくなり、バインダー樹脂が硬化する際の酸素阻害が抑制さる。その結果、良好に硬化したバインダー樹脂から構成され、耐擦傷性に優れる透明導電層が形成される。
上記透明基材を構成する材料は、任意の適切な材料が用いられ得る。具体的には、例えば、フィルムやプラスチックス基材などの高分子基材が好ましく用いられる。透明基材の平滑性および透明導電層形成用組成物に対する濡れ性に優れ、また、ロールによる連続生産により生産性を大幅に向上させ得るからである。
1つの実施形態においては、上記透明導電性フィルムと偏光板とを積層して得られる光学積層体が提供される。透明導電性フィルムと偏光板とは、任意の適切な接着剤または粘着剤を介して、貼り合わせられ得る。上記偏光板としては、任意の適切な偏光板が用いられ得る。当該光学積層体は電磁波シールド特性を備える偏光要素として好適に用いられ得、例えば、液晶表示装置の液晶セルの背面側偏光板として用いられる。
透明導電層上に、所定の間隔(5mm、15mmおよび35mm)で銀ペースト(幅20mm)を塗布し、2点間の抵抗値を三和電気計器社製の商品名「デジタルマルチメータCD800a」を用いて計測した。2点間の距離と抵抗値との相関から線形式を得、その切片を透明導電性フィルムの接触抵抗とした。
(2)表面抵抗測定
透明導電層の表面抵抗をナプソン社製の非接触表面商品名「EC−80」を用いて測定した。表面抵抗の測定は、透明導電性フィルム作製直後(環境温度:23℃)に行った。
(3)耐擦傷性
エム・ティー・エム社製の商品名「10連式ペン試験」を用い、25mmφの冶具に両面テープにてスチールウール(ボンスター販売社製、商品名「#0000」)を取り付け、荷重300gをかけてサンプル面に冶具を置き、10往復試験後に傷の状態を目視にて確認した。傷が全く確認されない場合を◎、1本以上、10本未満の傷が確認された場合を○、10本以上傷が確認された場合を×として評価した。
(金属ナノワイヤの合成および第1の透明導電層形成用組成物(1A)の調製)
硝酸銀1.5g、形態調整剤としてのポリビニルピロリドンK−90(ナカライテスク社製、平均分子量:360,000)5.8g、食塩(NaCl)0.04g及びエチレングリコール(180ml)を、環流器及び攪拌機が付いたフラスコに添加し、攪拌しつつ溶解した後、温度をエチレングリコールの沸点近傍である170℃まで昇温し、60分間反応させた。反応終了後、室温下で放置して冷却した。次いで、上記のようにして得られた銀ナノワイヤを含む反応混合物に、該反応混合物の体積が5倍になるまでアセトンを加えた後、該反応混合物を遠心分離した(2000rpm、20分)。この作業を数回繰返し、銀ナノワイヤを得た。得られた銀ナノワイヤは、直径が10nm〜60nmであり、長さは1μm〜50μmであった。なお、銀ナノワイヤのサイズは、日立ハイテクノロジーズ社製の走査型電子顕微鏡「S−4800」を用い、該顕微鏡により無作為に抽出した30個の金属ナノワイヤを観察して長さおよび直径を測定した。純水中に、該銀ナノワイヤ(濃度:0.2重量%)、およびペンタエチレングリコールモノドデシルエーテル(濃度:0.1重量%)を分散させ、銀ナノワイヤ分散液(第1の透明導電層形成用組成物(1A))を調製した。
(第2の透明導電層形成用組成物(2A)の調製)
ペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート#300」)10重量部、中実シリカ粒子(日産化学工業社製、商品名「MEK−AC−2140Z」、数平均一次粒子径:15nm)15重量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名「イルガキュア907」)1重量部およびイソプロピルアルコール387重量部を混合して、第2の透明導電層形成用組成物(2A)を得た。
(透明導電性フィルムの作製)
透明基材として、ノルボルネン系シクロオレフィンフィルム(日本ゼオン株式会社製 商品名「ゼオノア」、厚み:100μm)にコロナ処理を施した基材を用いた。
バーコーター(第一理科株式会社製、製品名「バーコーター No.09」)を用いて、透明基材上に第1の透明導電層形成用組成物(1A)を塗布し、120℃の送風乾燥機内で2分間乾燥させた。この操作により得られた金属ナノワイヤ付き透明基材の金属ナノワイヤ側の表面抵抗値は85Ω/□であった。
バーコーター(第一理科株式会社製、製品名「バーコーター No.05」)を用いて、金属ナノワイヤ付き透明基材の金属ナノワイヤ側に、第2の透明導電層形成用組成物(2A)を塗布し、80℃で1分間乾燥し、その後、400mJの紫外線を照射して透明導電層を形成し、透明導電フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムの透明導電層の厚みは200nmであった。
得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)〜(3)に供した。結果を表1に示す。
(第2の透明導電層形成用組成物(2B)の調製)
エチレン性不飽和基含有含フッ素系樹脂(ダイキン工業社製、商品名「オプツールAR−110」)10重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート#300」)6重量部、中実シリカ粒子(日産化学工業社製、商品名「MEK−AC−2140Z」、数平均一次粒子径:15nm)2.3重量部、光重合開始剤(BASF社製、商品名「イルガキュア907」)0.1重量部およびイソプロピルアルコール142重量部を混合して、第2の透明導電層形成用組成物(2B)を得た。
(透明導電性フィルムの作製)
第2の透明導電層形成用組成物(2A)に代えて第2の透明導電層形成用組成物(2B)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムの透明導電層の厚みは180nmであった。
得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)〜(3)に供した。結果を表1に示す。
(第2の透明導電層形成用組成物(2C)の調製)
中実シリカ粒子に代えて、酸化ジルコニウム粒子(日産化学工業株式会社製、商品名「ナノユース OZ−S40K−AC」、数平均一次粒子径:30nm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして第2の透明導電層形成用組成物(2C)を得た。
(透明導電性フィルムの作製)
第2の透明導電層形成用組成物(2A)に代えて第2の透明導電層形成用組成物(2C)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムの透明導電層の厚みは195nmであった。
得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)〜(3)に供した。結果を表1に示す。
第2の透明導電層形成用組成物を塗布する際に第一理科株式会社製の製品名「バーコーター No.08」を用い、厚みが1400nmとなるようにして透明導電層を形成した以外は実施例1と同様にして、透明フィルムを得た。
得られた透明フィルムを上記評価(2)〜(3)に供した。結果を表1に示す。なお、接触抵抗値は測定できず、導電がとれていなかった。
中実シリカ粒子を添加せずに第2の透明導電層形成用組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムの透明導電層の厚みは210nmであった。
得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)〜(3)に供した。結果を表1に示す。
中実シリカ粒子15重量部に代えて、中空シリカ微粒子(日揮触媒化成株式会社製、商品名「スルーリア4320」、粒子径60nm)30重量部を用いて、第2の透明導電層形成用組成物を調製したこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られた透明導電性フィルムの透明導電層の厚みは205nmであった。
得られた透明導電性フィルムを上記評価(1)〜(3)に供した。結果を表1に示す。
20 透明導電層
21 樹脂バインダー
22 金属ナノワイヤ
23 中実粒子
100 透明導電性フィルム
Claims (4)
- 透明基材と、該透明基材の片側または両側に配置される透明導電層とを含み、
該透明導電層が、バインダー樹脂と、金属ナノワイヤと、中実粒子とを含み、
該透明導電層の厚みが、1000nm以下であり、
該透明導電層の表面において、スチールウール#0000を荷重300gで10往復摺動した後に、該透明導電層表面に生じる目視可能な傷が、25mm×25mmの範囲内で、10本未満であり、
該中実粒子の含有割合が、該バインダー樹脂100重量部に対して、10重量部〜200重量部であり、
該中実粒子が、無機酸化物粒子である、
透明導電性フィルム。 - 前記中実粒子の数平均一次粒子径が、100nm以下である、請求項1に記載の透明導電性フィルム。
- 前記バインダー樹脂として、多官能アクリル系樹脂を含む、請求項1または2に記載の透明導電性フィルム。
- 前記バインダー樹脂として、フッ素系樹脂を含む、請求項1または2に記載の透明導電性フィルム。
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