JP5169501B2

JP5169501B2 - 電極用導電性ペーストおよび透明タッチパネル

Info

Publication number: JP5169501B2
Application number: JP2008145738A
Authority: JP
Inventors: 一也矢部; 敦俊高野
Original assignee: Fujikura Kasei Co Ltd
Current assignee: Fujikura Kasei Co Ltd
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: JP2009295325A

Description

本発明は、透明導電性基板の電極材料として使用される透明導電性ペースト、また、それを用いた透明タッチパネルに関するものである。

近年ＬＣＤ等の表示素子の前面に、透明性タッチパネルを用いて各種電子機器の機能を切換えることが行われる。例えば、透明なプラスチッックフィルム上にインジウム錫の酸化物（以下、ＩＴＯ）の層を形成し、この上の適所に銀微粉末を用いた導電性ペーストからなる電極層を形成した構成材料から製造されている。しかしながら、前記電極は接触抵抗が高いことが指摘されていた。そこで、このような問題点を改良する技術として、特許文献１が提案されている。すなわち、光透過性タッチパネルにおいては、上下導電層の材料である酸化インジウム錫と上下電極である銀との親和性があまり良くないため上導電層と上電極及び下導電層と下電極の界面の接続抵抗が大きいという問題があった、そこで、導電層と電極との界面の接続抵抗の小さい導電ペーストを提供するとして、合成樹脂中に、銀とインジウムの合金或いは銀にインジウムを付着させたものを分散させると共に、この銀に対するインジウムの比率を１〜５０重量％とした導電ペーストを用いることによって、この導電性ペーストの電極は、酸化インジウム錫の導電層との界面の親和性が良く接続抵抗を小さくできると共に、電極全体の抵抗値も小さくできると記載されている。しかしながら、この導電性ペーストでは接触抵抗を改善することはできるが、銀とインジウムの合金の作製や微粉末化の工程が必要であり、また、銀微粉末にインジウムを付着する場合もそのような工程が必要なため、コスト増に繋がりあまり実用的ではなかった。
特開２００３−２１７３４８号公報

よって本発明が解決しようとする課題は、導電性微粉末が前述したような特別の処理工程を行わなくても、透明導電性塗膜の電極層として用いた場合に接触抵抗が小さく、具体的には、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０となるような安定した電極用導電性ペーストを提供することにある。また、そのような電極用導電性ペーストを電極層として形成することによって、特に接触抵抗等の電気的特性に優れた透明タッチパネルを提供することにある。

前記解決しようとする課題は、請求項1に記載するように、透明導電性膜の電極用として使用される導電性ペーストであって、バインダー樹脂、導電性微粉末及び溶剤を必須成分とし、前記導電性微粉末は酸化錫微粉末が０．２〜２０質量％、銀微粉末が９９．８〜８０質量％からなる電極用導電性ペーストとすることによって、解決される。

また、好ましくは請求項２に記載するように、前記酸化錫微粉末がアンチモンドープされた酸化錫微粉末とすること、さらに請求項３に記載するように、前記酸化錫微粉末の粒径が、５ｎｍ〜３０μｍである請求項１または２のいずれかに記載の電極用導電性ペーストとすることによって、好ましく解決される。

そして、請求項４に記載するように、請求項１〜３のいずれかに記載される電極用導電性ペーストを用いて、透明導電性膜に電極層を形成した透明タッチパネルとすることによって、解決される。

本発明の透明導電性膜の電極用として使用される導電性ペーストは、バインダー樹脂、導電性微粉末及び溶剤を必須成分とし、前記導電性微粉末が酸化錫微粉末０．２〜２０質量％、銀微粉末９９．８〜８０質量％からなる電極用導電性ペーストであるから、前記導電性微粉末を特別に処理する等の必要がなく、透明導電性塗膜の電極として使用しても接触抵抗が小さく、安定した電極用導電性ペーストである。すなわち、比抵抗が略１０×１０^-５Ω・ｃｍ台であり、耐熱試験後、耐湿試験後の値が初期接触抵抗値に対して５０％以内と変化が小さく安定しており、また、具体的な接触抵抗値として、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０の範囲である。

また、前記導電性微粉末として、好ましくは前記酸化錫微粉末が、アンチモンドープされた酸化錫微粉末を用いることによって、電極用導電性ペーストとしての導電性と接着性を維持すると共に、比抵抗が略１０×１０^-５Ω・ｃｍ台であり、耐熱試験後、耐湿試験後の値が初期接触抵抗値に対して５０％以内と余り変化せず、具体的な接触抵抗値としても、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０の範囲であり、透明導電性塗膜用の電極として使用される導電性ペーストとして好ましいものである。さらに、前記酸化錫微粉末の粒径として５ｎｍ〜３０μｍであるから、得られた電極用導電性ペーストは、電極層の形成時の取扱いが容易であると共に、比抵抗が略１０×１０^-５Ω・ｃｍ台であり、耐熱試験後、耐湿試験後の値が初期接触抵抗値に対して５０％以内と余り変化せず、具体的な接触抵抗値としても、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０の範囲であり、透明導電性塗膜用の電極として使用される導電性ペーストとして好ましいものである。

そして、請求項４に記載するように、請求項１〜３のいずれかに記載される電極用導電性ペーストを用いて電極層を形成した透明性タッチパネルは、前述した特性を全て有し、電極層の形成性にも優れた透明性タッチパネルである。

請求項１に記載する発明は、透明導電性膜の電極用として使用される導電性ペーストに関するもので、用いる導電性微粉末は、酸化錫微粉末が０．２〜２０質量％、銀微粉末が９９．８〜８０質量％からなる電極用導電性ペーストであって、前記導電性微粉末は特別な処理工程を施す必要がなく、混合するだけで良いので比較的簡単に小さな接触抵抗が得られる電極用導電性ペーストである。

より詳細に説明する。この種の電極用導電性ペーストは、透明タッチパネルを構成する透明性や光透過性を有するガラスやポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート等のプラスチック基材上に形成したＩＴＯ塗膜等の透明導電性塗膜上に、電極層を形成するための材料として使用されるものである。すなわち、バインダー樹脂、導電性微粉末および溶剤を必須成分とする導電性ペースの前記導電性微粉末として、酸化錫微粉末（球状や燐片状等）と銀微粉末（球形や燐片状等）の混合物を使用することにある。より詳細に説明すると導電性微粉末は、酸化錫微粉末が０．２〜２０質量％、銀微粉末が９９．８〜８０質量％の混合物から構成されるものである。そして、このような混合割合とするのは、酸化錫微粉末の添加量が０．２質量％未満では、接触抵抗が不十分であり、また２０質量％を超えると導電性が悪くなるためである。前記の混合範囲とすることによって、目的とする接触抵抗が得られ十分な導電性を有する電極用導電性ペーストが得られる。具体的には、接触抵抗値が銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０の範囲であり、また、耐熱試験後、耐湿試験後の接触抵抗値が初期接触抵抗値と余り変化しない（５０％以内）ものである。そして、好ましくは酸化錫微粉末と銀微粉末の混合割合が、酸化錫微粉末１〜１５質量％、銀微粉末９９〜８５質量％とするものである。さらに、導電性微粉末の添加量としては、電極用導電性ペーストの固形分１００質量部に対して、７０〜９５質量部となるようにするのが良い。また、導電性ペーストの必須成分であるバインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が使用でき、その添加量は、電極用導電性ペーストの固形分１００質量部に対して、５〜３０質量部の範囲で添加される。さらに、必須成分としての溶剤としては、エチルジグリコールアセテート、ブチルグリコールアセテート、ブチルジグリコールアセテート、ベンジルアルコール、イソホロン等が使用できる。なお、この電極用導電性ペーストには、銀メッキ銅微粉末、銀メッキニッケル微粉末等の銀メッキ金属微粉末や酸化チタン微粉末、カーボン微粉末、ニッケル微粉末、シリカ微粉末等を、必要により添加することができる。以上のような本発明の電極用導電性ペーストは、透明導電性塗膜の電極層として使用しても接触抵抗が小さく、安定したものであると共に、導電性微粉末は、特定の割合で銀微粉末と酸化錫微粉末を混合するだけで良いので、特許文献１に記載される技術ように特別の処理工程を行う必要がない。

また、酸化錫微粉末としては、請求項２に記載するように、５ｎｍ〜３０μｍのものが使用される。ただ、５ｎｍ未満のものは製造が難しく、３０μｍを超えるような微粉末はスクリーン印刷やディスペンサー塗布での目詰まりが見られるので、好ましくは１０ｎｍ〜１０μｍの粒径のものを選択するのが良い。さらに、酸化錫微粉末は、請求項３に記載するようにアンチモンドープされた酸化錫微粉末であることが好ましい。これは、アンチモンをドープすることによって、導電性が高まるので好ましいためである。通常、酸化錫微粉末１００質量部に対して、０．１〜２０質量部程度までドープされたものが好ましい。以上のように、導電性微粒子が特定された電極用導電性ペーストは、透明導電性塗膜の電極層として使用しても接触抵抗が小さく、安定した導電性ペーストとなる。具体的には、耐熱試験後、耐湿試験後の接触抵抗値が初期接触抵抗値と余り変化しない安定したものである。すなわち、接触抵抗値が、銀微粉末を用いた導電性ペーストの場合の１／４〜１／１０の範囲のものである。さらに、用いる導電性微粒子は特別の処理工程を行う必要がないので、製造コストを上昇させることがなく実用的である。

そして、請求項４に記載するように、請求項１〜３のいずれかに記載される電極用導電性ペーストを用いて、透明導電性膜上に電極層を形成した透明タッチパネルは、比抵抗が略１０×１０^-５Ω・ｃｍ台であり、耐熱試験後、耐湿試験後の接触抵抗値が初期接触抵抗値に対して、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０の範囲と安定しており、電気的特性に優れると共に電極層の形成性にも優れたものである。

本出願人が提供している透明タッチパネルの一例を、図１によって説明する。符号１が透明タッチパネルを示す。そして、ガラス或いはポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート等のプラスチック基材からなる下部基材板２、或いは上部基材板２´である。下部基材板２或いは上部基材板２´にはＩＴＯ等の光透過性の下部導電層３或いは上部導電層３´がそれぞれ形成される。そして、下部基材板２の下部導電層３の両端部には、本発明の導電性ペースト（例えば、酸化錫微粉末が０．２〜２０質量％、銀微粉末が９９．８〜８０質量％含有）を用いて、下部電極４、４が形成される。同様に上部基材板２´の上部導電層３´上には、前記導電性ペーストを用いて、上部電極４´、４´が下部電極４、４と耐向するように形成される。また、対向する前記上部電極４´、４´および下部電極４、４は、粘着材５、５を介してレジスト層６、６および６´、６´が形成されて配置される。そして、下部導電層３上の適所にはスペーサ７が設けられて、透明タッチパネル１とされるものである。このような透明タッチパネルは、長期間にわたり各種電子機器の機能を切換える部品として安定して使用できると共に、電気的特性に優れたものである。

以下の実施例によって、本発明の導電性ペーストの効果を説明する。表１に記載する組成の電極用導電性ペーストを、ＩＴＯ導電層を有する東洋紡（株）の基材フィルム（品番：３００ＲＭ−４）上に、１２０℃で１０分間硬化させて電極層を形成し、これについて比抵抗、初期接触抵抗、耐熱試験、耐湿試験、付着性を測定した。用いたバインダー樹脂は、東洋紡（株）のポリエステル樹脂であるバイロン５００である。リンドープ酸化錫微粉末（以下、酸化Ｓｎ（Ｐ）微粉末）としては三菱マテリアル社のＳ−２０００、またアンチモンドープ酸化錫微粉末（以下、酸化Ｓｎ（Ｓｂ）微粉末）としては、三菱マテリアル社の透明導電粉ＴＺ−１（粒径１０ｎｍ）および触媒化成社のエレコムＴＬ−２０（粒径７μｍ）である。さらに、酸化錫微粉末（以下、酸化Ｓｎ）としては三井金属社のＴＩＰＥＶＩ（粒径１μｍ）、銀微粉末（以下、Ａｇ微粉末）としてはフレーク状銀微粉末であるフェロー社のシルバーフレイク＃６５である。これらの導電性微粉末を前記バインダー樹脂と共に、固形分が７５質量％となるように溶剤（ダイセル化学工業社のエチルグリコールアセテート）に分散して電極用導電性ペーストとしたものである。比較のために、酸化錫微粉末に変えて石原産業社の酸化チタン微粉末（以下、酸化Ｔｉ微粉末）ＥＴ−５００Ｗ、ライオン社のカーボンブラック（以下、ＣＢ微粉末）であるケッチェンブラックＥＣ、ＩｎｃｏＬｉｍｉｔｅｄ社のニッケル微粉末（以下、Ｎｉ微粉末）であるニッケルパウダー２１０を添加した電極用導電性ペーストも作製した。

つぎに、前記試験項目について説明する。比抵抗は、導電性ペーストをガラス板上で１２０℃×１０分間硬化させて電極層とし、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製のデジタルマルチメーター（Ｒ６５８１Ｄ）を用いて抵抗値を測定し、さらに膜厚、電極間距離を測定して算出した。接触抵抗は、導電性ペーストをＩＴＯ導電層を有する基材フィルム上で１２０℃×１０分間硬化させて電極層を形成し、ダイアインスツルメンツ社製の４端子４深針法高精度低抵抗率計（ロレスターＧＰ）を用いて測定した。また耐熱試験は、初期接触抵抗測定に用いた試料を８５℃×５００時間放置した後の接触抵抗を測定したものである。さらに耐湿試験は、初期接触抵抗測定に用いた試料を６５℃×湿度９５％×５００時間放置した後の接触抵抗を測定したものである。また、付着性としては、電極層を形成し導電性ペーストをＩＴＯ導電層を有する基材フィルム上で１２０℃×１０分間硬化して電極層を形成し、１ｍｍ幅で１０×１０の碁盤目状にカッターで切れ目を入れセロハンテープ試験を行い、全く剥がれないものを合格として○印で記載した。結果は表１に示したとおりである。

表１に記載するとおり、実施例１〜１６に示した電極用導電性ペーストを使用したものは、導電性微粉末の特別な処理工程を行わなくても、透明導電性塗膜の電極層として用いた場合に、接触抵抗が銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０と優れた電極用導電性ペーストであり、それを用いた透明タッチパネルを同様の特性を有していた。すなわち、実施例１〜４に記載されるように、Ａｇ微粉末９９〜８５質量％と、粒径が１０ｎｍの酸化Ｓｎ（Ｓｂ）微粉末１〜１５質量％とを混合した導電性微粉末を用いた電極用導電性ペーストは、比抵抗値が略１０×１０^−５台であり、耐熱試験後の接触抵抗値が７．２〜３．６Ω、耐湿試験後の接触抵抗値も７．５〜４．０Ωと、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０と優れた電極用導電性ペーストであることが判る。また、付着性についても前記セロハンテープ試験で全く剥がれがなく、合格であった。また、実施例５〜８に記載されるように、粒径が７０μｍの酸化Ｓｎ（Ｓｂ）微粉末を用いた他は、実施例１〜４と同様の組成の導電性微粉末を使用した電極用導電性ペーストも、比抵抗値が略１０×１０^−５台であり、耐熱試験後の接触抵抗値が７．３〜４．０Ω、耐湿試験後の接触抵抗値も７．７〜４．４Ωと、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０と優れた電極用導電性ペーストであることが判る。また、付着性についても前記セロハンテープ試験で全く剥がれがなく、合格であった。さらに、実施例９〜１２に記載されるように、Ａｇ微粉末９９〜８５質量％と、粒径が１０ｎｍの酸化Ｓｎ（Ｐ）微粉末１〜１５質量％とを混合した導電性微粉末を使用した電極用導電性ペーストは、比抵抗値が略１０×１０^−５台であり、耐熱試験後の接触抵抗値が７．１〜３．３Ω、耐湿試験後の接触抵抗値も８．３〜４．７Ωと、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０と優れた電極用導電性ペーストであることが判る。また、付着性についても前記セロハンテープ試験で全く剥がれがなく、合格であった。また、実施例１３〜１６に記載されるように、Ａｇ微粉末９９〜８５質量％と、粒径が１μｍの酸化Ｓｎ微粉末１〜１５質量％とを混合した導電性微粉末を用いた電極用導電性ペーストも、比抵抗値が略１０×１０^−５台であり、耐熱試験後の接触抵抗値が７．４〜４．１Ω、耐湿試験後の接触抵抗値も９．１〜５．６Ωと、銀微粉末を用いた導電性ペーストの１／４〜１／１０と優れた電極用導電性ペーストであることが判る。また、付着性についても前記セロハンテープ試験で全く剥がれがなく、合格であった。

これに対して、比較例１示したＡｇ微粉末が１００質量％の場合には、初期接触抵抗値そのものが３０．０Ωと実施例のものに比較して高い値であることが判る。また、比較例２のように、Ａｇ微粉末７０質量％、粒径が１０ｎｍの酸化Ｓｎ（Ｓｂ）微粉末を３０％とした導電性微粉末を使用した導電性ペーストの場合には、比抵抗が１０^-４の中ごろの値となり、実施例に示したものと比較すると大きくなっていることが判る。これは、Ａｇ微粉末よりも導電性が劣る酸化Ｓｎ（Ｓｂ）微粉末の添加量が多いためと思われる。そして、比較例３のようにＡｇ微粉末９５質量％に対して、酸化Ｔｉの微粉末を５質量％添加した導電性ペーストの場合は、初期接触抵抗値がＡｇ微粉末１００質量％のものと余り変わらず、接触抵抗を改善する効果は見られない。また、比較例４のように、Ａｇ微粉末９５質量％に対して、ＣＢ粉末を５質量％添加した導電性ペーストの場合も、初期接触抵抗値がＡｇ微粉末１００質量％のものと余り変わらず、接触抵抗を改善する効果は見られなかった。さらに、比較例５のように、Ａｇ微粉末９５質量％に対して、Ｎｉの微粉末を５質量％添加した導電性ペーストの場合も同様に、初期接触抵抗値がＡｇ微粉末１００質量％のものより大きな値となり、接触抵抗を改善する効果は見られなかった。

本発明の電極用導電性ペーストは、Ａｇ微粉末のみを使用する従来の導電性ペーストと比較して、接触抵抗値を大幅に小さくできる効果があると共に、種々の環境下で長期間使用しても接触抵抗値の変化が少なく安定しているので、透明タッチパネル用の電極材料として有用なものである。さらに、電極層の形成時の取扱いが容易であるから製造コスト等からも有利な透明タッチパネルが得られる。

本発明の透明タッチパネルの１例を示す概略断面図である。

符号の説明

１透明タッチパネル
２、下部基材板
２´ 上部基材板
３、下部導電層
３´ 上部導電層
４、下部電極層
４´ 上部電極層
５粘着材
６、６´ レジスト層
７スペーサ

Claims

透明導電性膜の電極用として使用される導電性ペーストであって、バインダー樹脂、導電性微粉末及び溶剤を必須成分とし、前記導電性微粉末が酸化錫微粉末０．２〜２０質量％、銀微粉末９９．８〜８０質量％からなり、
前記バインダー樹脂が、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一つであり、
前記溶剤が、エチルジグリコールアセテート、ブチルグリコールアセテート、ブチルジグリコールアセテート、ベンジルアルコール、イソホロンからなる群より選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする電極用導電性ペースト。
前記酸化錫微粉末が、アンチモンドープされた酸化錫微粉末であることを特徴とする請求項１に記載の電極用導電性ペースト。
前記酸化錫微粉末の粒径が、５ｎｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電極用導電性ペースト。
請求項１〜３のいずれかに記載される電極用導電性ペーストを用いて、透明導電性膜に電極層を形成したことを特徴とする透明タッチパネル。