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JP5337494B2 - 透明導電シートおよびタッチパネル - Google Patents
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Description

本発明は、ディスプレイの透明電磁波シールドやタッチパネル等に使用される透明導電シートに関する。また、抵抗膜式のタッチパネルに関する。
プラズマディスプレイ等のディスプレイには透明な電磁波シールドとして透明導電シートが使用されている。また、液晶表示装置上に設置されるタッチパネルにも透明導電シートが使用されている。
これら用途の透明導電シートとしては、ガラス基板やポリエチレンテレフタレートシート等の透明基材に、錫ドープ酸化インジウムの膜(以下、ITO膜という。)を形成したものが広く使用されてきた。しかし、ITO膜は可撓性が低いため、ITO膜の代わりに、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン等のπ共役系導電性高分子を含む導電膜を用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、π共役系導電性高分子を用いた透明導電シートは緑〜青に着色しているため、正確な色再現性が求められる用途には適していなかった。
そこで、特許文献2では、π共役導電性高分子によって発色する色に対して補色の着色フィルタを設けることが提案されている。この方法では、着色の原因になる波長帯域の一部を遮蔽し、透過する光線の色を補正して、色再現性を高めている。
特開2007−261968号公報 特開2003−334891号公報
しかしながら、特許文献2に記載の方法では、着色フィルタに光線を透過させるため、光線透過率が低下する傾向にあった。そのため、特に消費電力の制約が大きい携帯用の機器や、高コントラストが求められる大画面ディスプレイに適用することは困難であった。
そこで、本発明は、色再現性に優れるにもかかわらず、充分な可視光透過率を確保できる透明導電シートおよびタッチパネルを提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
[1] 透明基材と、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含有する少なくとも1層の透明導電層と、該透明導電層の色に対して補色の着色蛍光体を含有する色補正層とを有することを特徴とする透明導電シート。
[2] 色補正層が、透明基材と透明導電層との間、または、透明基材の透明導電層と反対側の面に配置されていることを特徴とする[1]に記載の透明導電シート。
[3] 透明基材と、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含有する透明導電層とを有する一対の透明導電シートを備え、各透明導電シートの透明導電層同士が対向するように配置されたタッチパネルにおいて、
少なくとも一方の透明導電シートが、[2]に記載の透明導電シートであることを特徴とするタッチパネル。
本発明の透明導電シートおよびタッチパネルは、色再現性に優れるにもかかわらず、充分な可視光透過率を確保できる。
本発明の透明導電シートの一実施形態例を示す断面図である。 本発明の透明導電シートの他の実施形態例を示す断面図である。 本発明のタッチパネルの一実施形態例を示す断面図である。 実施例2および比較例2のタッチパネルを構成する可動電極シートを示す断面図である。 実施例2および比較例2のタッチパネルを構成する可動電極シートを示す断面図である。 実施例2および比較例2のタッチパネルの動作を確認するために使用した装置を示す模式図である。
<透明導電シート>
本発明の透明導電シートの一実施形態例について説明する。
図1に、本実施形態例の透明導電シートを示す。この透明導電シート10aは、透明基材11と、透明基材11の一方の面に設けられた透明導電層12と、透明基材11の他方の面に設けられた色補正層13とを有する。
(透明基材)
透明基材11としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどのフィルムまたはシートが挙げられる。また、ガラス基板、シリコン基板なども使用できる。
(透明導電層)
透明導電層12は、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含有する。
[π共役系導電性高分子]
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。
π共役系導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ(N−メチルピロール)、ポリ(3−メチルピロール)、ポリ(3−エチルピロール)、ポリ(3−n−プロピルピロール)、ポリ(3−ブチルピロール)、ポリ(3−オクチルピロール)、ポリ(3−デシルピロール)、ポリ(3−ドデシルピロール)、ポリ(3,4−ジメチルピロール)、ポリ(3,4−ジブチルピロール)、ポリ(3−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルピロール)、ポリ(3−ヒドロキシピロール)、ポリ(3−メトキシピロール)、ポリ(3−エトキシピロール)、ポリ(3−ブトキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(チオフェン)、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−エチルチオフェン)、ポリ(3−プロピルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルチオフェン)、ポリ(3−ブロモチオフェン)、ポリ(3−クロロチオフェン)、ポリ(3−ヨードチオフェン)、ポリ(3−シアノチオフェン)、ポリ(3−フェニルチオフェン)、ポリ(3,4−ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4−ジブチルチオフェン)、ポリ(3−ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エトキシチオフェン)、ポリ(3−ブトキシチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3−デシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−メトキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−エトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン)、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)等が挙げられる。その中でも、導電性、耐熱性から、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)が好ましい。
[ポリアニオン]
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。
ポリアルキレンとは、主鎖がメチレンの繰り返しで構成されているポリマーである。
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。
上記ポリアニオンが置換基を有する場合、その置換基としては、アルキル基、ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、シアノ基、フェニル基、フェノール基、エステル基、アルコキシ基等が挙げられる。有機溶媒への溶解性、耐熱性及び樹脂への相溶性等を考慮すると、アルキル基、ヒドロキシ基、フェノール基、エステル基が好ましい。
アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、へキシル、オクチル、デシル、ドデシル等のアルキル基と、シクロプロピル、シクロペンチル及びシクロヘキシル等のシクロアルキル基が挙げられる。
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。
置換基を有するポリアルキレンの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン、ポリヘキセン、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリ(3,3,3−トリフルオロプロピレン)、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリスチレン等を例示できる。
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。
ポリアニオンのアニオン基としては、−O−SO 、−SO 、−COO(各式においてXは水素イオン、アルカリ金属イオンを表す。)が挙げられる。すなわち、ポリアニオンは、スルホ基及び/又はカルボキシ基を含有する高分子酸である。これらの中でも、π共役系導電性高分子へのドーピング効果の点から、−SO 、−COOが好ましい。
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。
上記ポリアニオンの中でも、溶媒溶解性及び導電性の点から、ポリイソプレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸を含む共重合体、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレートを含む共重合体、ポリ(4−スルホブチルメタクリレート)、ポリ(4−スルホブチルメタクリレート)を含む共重合体、ポリメタクリルオキシベンゼンスルホン酸、ポリメタクリルオキシベンゼンスルホン酸を含む共重合体、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸を含む共重合体等が好ましい。
ポリアニオンの重合度は、モノマー単位が10〜100,000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、50〜10,000個の範囲がより好ましい。
ポリアニオンの含有量は、π共役系導電性高分子1モルに対して0.1〜10モルの範囲であることが好ましく、1〜7モルの範囲であることがより好ましい。ポリアニオンの含有量が0.1モルより少なくなると、π共役系導電性高分子へのドーピング効果が弱くなる傾向にあり、導電性が不足することがある。その上、溶媒への分散性及び溶解性が低くなり、均一な分散液を得ることが困難になる。また、ポリアニオンの含有量が10モルより多くなると、π共役系導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得られにくい。
ポリアニオンは、π共役系導電性高分子に配位している。そのため、π共役系導電性高分子とポリアニオンとは複合体を形成している。
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0.05〜5.0質量%であり、0.1〜4.0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、5.0質量%を超えると、均一な透明導電層12が得られないことがある。
[無機導電性粒子]
透明導電層12には、接触抵抗を低下させることができる点で、無機導電性粒子が含まれていることが好ましい。
無機導電性粒子を構成する無機導電性成分としては、例えば、導電性無機酸化物、金属粒子、カーボン粒子などが挙げられる。
導電性無機酸化物としては、例えば、酸化錫、または、酸化錫にアンチモン、亜鉛、フッ素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素がドープされたもの、酸化インジウム、酸化インジウムに錫、亜鉛、テルル、銀、ガリウム、ジルコニウム、ハフニウム、マグネシウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素がドープされたもの、五酸化アンチモン、酸化亜鉛、または、酸化亜鉛にアルミニウム、ガリウム、インジウム、ホウ素、フッ素、マンガンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素がドープされたものが挙げられる。
金属粒子としては、例えば、銀、金、ニッケル等の粒子が挙げられる。
カーボン粒子としては、例えば、カーボンブラック等が挙げられる。
(色補正層)
色補正層13は、透明導電層12の色に対して補色の着色蛍光体を含有する層である。着色蛍光体としては、色補正層13を透過する光線によって励起された発光するフォトルミネッセンス蛍光体が好ましい。
フォトルミネッセンス蛍光体としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、YAG系蛍光体という。)が挙げられる。
本願発明においてYAG系蛍光体は広義に解釈する。すなわち、イットリウムの一部または全部を、ルテチウム(Lu)、スカンジウム(Sc)、La(ランタン)、Gd(ガドリウム)、サマリウム(Sm)よりなる群から選ばれる少なくとも1つの元素に置換したもの、アルミニウムの一部または全部を、ガリウムおよびインジウムの一方または両方で置換したものも含む。YAG系蛍光体は、好ましくは、(RE1−xSm(AlGa1−y12:Ce(ただし、0≦x<1、0≦y≦1、REはYおよび/またはGdである。)である。
上記YAG系蛍光体は、ガーネット構造を有するため、熱、光および水分に対する耐性が高い。また、励起スペクトルのピークを450nm付近にできる。発光スペクトルは、ピークが580nm付近にあり、700nm付近まで広がるブロードなスペクトルになる。
上記YAG系蛍光体は、ガドリウムを含有することにより、460nm以上の長波長領域の励起発光効率を高くすることでき、ガドリウムの含有量が多くなる程、発光ピーク波長が長波長側に移動し、全体の発光波長も長波長側に移動する。したがって、ガドリウムの含有量を多くする程、赤みの強い発光色を得ることができる。また、ガドリウムの含有量が多くなる程、フォトルミネッセンスによる青色光の発光輝度は低下するようになる。
このようなYAG系蛍光体は、透明導電層12の色に対して補色の関係にある色をより呈しやすくなる。
また、アルミニウムの一部をガリウムに置換すると、発光波長が短波長側に移動し、イットリウムの一部をガドリウムに置換すると、発光波長が長波長側に移動する。
アルミニウムの一部をガリウムで置換する場合、発光効率と発光波長を考慮すると、アルミニウム:ガリウム=6:4〜1:1のモル比率にすることが好ましい。また、イットリウムの一部をガドリウムで置換する場合、発光効率と発光波長を考慮すると、イットリウム:ガドリウム=9:1〜1:9のモル比率にすることが好ましく、4:1〜2:3のモル比率にすることがより好ましい。
また、YAG系蛍光体の他にも、フォトルミネッセンス蛍光体として、アニオン性クマリン、カチオン性クマリン、アニオン性ナフタルイミド染料、ピラニン(アニオン性ピレン染料)、中性、アニオン性またはカチオン性ペリレン染料、アニオン性キサンテン染料等の発色団をベースとする黄色またはオレンジ色の蛍光染料などを使用できる。
色補正層13における着色蛍光体の含有量は、色補正層13全体を100質量%とした際の10〜65質量%であることが好ましい。着色蛍光体の含有量が10質量%以上であれば、色再現性および可視光透過率をより向上させることができる。しかし、着色蛍光体の含有量が65質量%を超えると、色再現性および可視光透過率の向上が飽和するため、コストが高くなるだけである。
色補正層13には、着色蛍光体を結着させるバインダ樹脂が含まれることが好ましい。バインダ樹脂としては、各種熱可塑性樹脂および各種熱硬化性樹脂の硬化物を使用することができる。
(透明導電シートの製造方法)
透明導電シート10aは、透明基材11の一方の面に導電性高分子溶液を塗布して透明導電層12を形成し、透明基材11の他方の面に蛍光体含有溶液を塗布して色補正層13を形成することで得られる。
ここで、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溶媒とを含有する溶液である。
[溶媒]
導電性高分子溶液に使用される溶媒は水であるが、水以外の有機溶媒を含んでも構わない。有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、クレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素類、ジオキサン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル化合物、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチレンホスホルトリアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジン、ジメチルイミダゾリン、酢酸エチル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジフェニルスルホン酸等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上の混合物としてもよいし、他の有機溶媒との混合物としてもよい。
前記有機溶媒の中でも、取り扱い性の点から、アルコール類が好ましい。
[中和剤]
導電性高分子溶液には、得られる透明導電層12の導電性をより向上させるために、中和剤が含まれることが好ましい。
ここで、中和剤は、ポリアニオンの酸性を中和するものであって、例えば、無機アルカリや有機アルカリである。
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。
脂肪族アミンとしては、例えば、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ステアリルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジオクチルアミン、メチルエチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等が挙げられる。
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、容易に中和できることから、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。
中和剤を含むことにより、導電性高分子溶液は中和される。具体的には、導電性高分子溶液のpH(25℃にて測定)は4〜10であることが好ましく、5〜9であることがより好ましい。pHが4未満であると、腐食性が高くなることがあり、10を超えると、透明導電層12の形成が困難になったり、透明導電層12を形成しても導電性が低下したりすることがある。
導電性高分子溶液の塗布方法として、例えば、コンマコーティング、リバースコーティング、リップコーティング、マイクログラビアコーティング等が適用される。
導電性高分子溶液塗布後には、硬化処理を施すことが好ましい。
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。
蛍光体含有溶液は、着色蛍光体と溶媒とを含有する溶液である。溶媒としては、導電性高分子溶液で使用する溶媒と同様のものを使用できる。
また、蛍光体含有溶液には、着色蛍光体を結着させるためのバインダ樹脂になる成分が含まれることが好ましい。
バインダ樹脂になる成分としては、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。例えば、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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ポリイミド;ポリアミドイミド;ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド;ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂;アラミド樹脂;ポリイミドシリコーン;ポリウレタン;ポリウレア;メラミン樹脂;フェノール樹脂;ポリエーテル;アクリル樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
蛍光体含有溶液の塗布方法および硬化方法は、導電性高分子溶液の塗布方法および硬化方法と同様である。
以上説明した透明導電シート10aでは、透過する光が、π共役系導電性高分子を含む透明導電層12によって緑〜青に着色しても、着色蛍光体を含む色補正層13によって色補正できるため、色再現性に優れる。しかも、色補正層13に含まれる着色蛍光体は、入射される光によって励起し、発光するため、充分な可視光透過率を確保できる。
上記透明導電シート10aは、抵抗膜式タッチパネル、静電容量式タッチパネル、透明メンブレンスイッチ、ディスプレイの透明電磁波シールド等に適用できる。
特に、消費電力の制約が大きい携帯用の機器や、高コントラストが求められる大画面ディスプレイにも適用できる。
なお、本発明の透明導電シートは、上記実施形態例に限定されない。例えば、透明導電層は透明基材の両面に形成されていてもよい。また、色補正層も透明基材の両面側に形成されていてもよい。その場合、色補正層は透明導電層より内側に形成されてもよいし、外側に形成されてもよい。ただし、透明導電シートを接触抵抗式タッチパネルや透明メンブレンスイッチ等に使用する場合には、透明導電層より外側に色補正層は形成されない。すなわち、透明導電シートは、基材と透明導電層との間または基材の透明導電層と反対側の面に、色補正層が配置される。
本発明の透明導電シートを静電容量式タッチパネルに用いる場合、透明導電シートの構成としては、例えば、図2に示すような、透明基材11と、透明基材11の一方の面に複数設けられた第1の透明導電層12aと、透明基材11の他方の面に設けられた第2の透明導電層12bと、第2の透明導電層12bの、透明基材11の反対側の面に設けられた色補正層13とを有する透明導電シート10bを使用することができる。
<タッチパネル>
本発明のタッチパネルの一実施形態例について説明する。
図3に、本実施形態例のタッチパネルを示す。このタッチパネル1は抵抗膜式タッチパネルであって、入力者側に配置された可動電極シート10と、画像表示装置側に配置された固定電極シート20とを有する。
可動電極シート10は、透明基材11の一方の面に透明導電層12が設けられ、他方の面に色補正層13が設けられたもの、すなわち、上記透明導電シート10aである。
固定電極シート20は、透明基材21表面に透明導電層22が設けられたものである。
可動電極シート10と固定電極シート20とは、各透明導電層12,22同士が対向するように配置されている。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30が配置されて、隙間が形成されている。
可動電極シート10または固定電極シート20の透明基材11,21としては、例えば、単層または2層以上のプラスチックフィルム、ガラス板、フィルムとガラス板との積層体が挙げられる。ただし、可動電極シート10の透明基材11としては、可撓性を有することから、プラスチックフィルムが好ましく、固定電極シート20の透明基材21としては、固定しやすいことから、ガラス、ポリカーボート、アクリルの板が好ましい。
可動電極シート10の透明導電層12は、可撓性に優れることから、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含む層であることが好ましい。
固定電極シート20の透明導電層22は、ITOを含む層であってもよいし、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含む層であってもよい。
可動電極シート10の透明基材11の厚さは100〜250μmであることが好ましい。透明基材11の厚さが100μm以上であれば、充分な強度を確保でき、250μm以下であれば、充分な可撓性を確保できる。
可動電極シート10の透明導電層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の透明導電層22の厚さは0.01〜1.0μmであることが好ましい。透明導電層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30の大きさを適宜選択すればよい。
この抵抗膜式タッチパネルでは、指またはスタイラスにより可動電極シート10を押した際に、可動電極シート10の透明導電層12と固定電極シート20の透明導電層22とを接触させて導通させ、その際の電圧を取り込んで、位置を検出するようになっている。
このような抵抗膜式タッチパネルでは、可動電極シート10として、着色蛍光体を含む色補正層13を有するものを用いるため、色再現性に優れ、しかも可視光透過率が高い。
本発明のタッチパネルは、例えば、電子手帳、携帯情報端末(PDA)、携帯電話、PHS、現金自動預け払い機(ATM)、自動販売機、販売時点情報管理(POS)用レジスタなどに備え付けられる。
以下、本発明の実施例を具体的に示すが、本発明は実施例により限定されるものではない。
(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。
(製造例2)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)水溶液の調製
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3)導電性高分子溶液の調製
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)を添加し、撹拌して、イミダゾールを含有した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、錫がドープされた酸化インジウム(住友金属鉱山社製;X500シリーズ、平均粒子径;100〜140nm)0.3g(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4.1質量%)を添加し、撹拌した。これにより得た溶液に、前記イミダゾールを含有したPEDOT−PSS水溶液を添加し、撹拌して、導電性高分子溶液Aを得た。
(製造例4)YAG系蛍光体の作製
イットリウム、ガドリウム、セリウムを化学量論比で酸に溶解させ、得られた溶液をシュウ酸で共沈させた後、焼成温度1600℃で焼成して共沈酸化物を得た。次いで、この共沈酸化物を酸化アルミニウムに混合し、さらにフラックスとしてフッ化アンモニウムを混合し、得られた混合物をるつぼに充填した。次いで、空気雰囲気下、1400℃で3時間焼成して、焼成品を得た。次いで、焼成品を水中でボールミルにより粉砕し、洗浄、分離、乾燥、篩分して、YAG系蛍光体を得た。
この蛍光体は、イットリウムがガドリウムに約2割置換された酸化物(Y0.8Gd0.2)3Al12:Ceであった。なお、セリウムの置換は0.03であった。
(製造例5)蛍光体含有溶液の調製
表1に示す成分を混合して、蛍光体含有溶液を調製した。
Figure 0005337494
(実施例1)
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(東洋紡績製A4300、厚さ;188μm)の一方の面に、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/cm、178mW/cm)照射し、硬化させて、透明導電層を形成させた。
また、前記ポリエチレンテレフタレートフィルムの他方の面に、製造例5で得た蛍光体含有溶液を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/cm、178mW/cm)照射し、硬化させて、色補正層を形成させた。これにより、透明導電シートを得た。
得られた透明導電シートを150℃のオーブン中に30分間放置した後、可視光透過率を、日本電色工業社製ヘイズメータ測定器(NDH5000)を用い、JIS K7136に準じて測定した。また、目視により色調を観察した。また、表面抵抗を、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。
その結果、可視光透過率は86.3%、色調は薄い青色、表面抵抗は780Ωであった。
(比較例1)
色補正層を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして透明導電シートを得た。そして、実施例1と同様にして評価したところ、可視光透過率は85.3%、色調は薄いグレー色、表面抵抗は780Ωであった。また、透明導電シートに白濁が見られた。
(実施例2)
実施例1で得た透明導電シートの透明導電層12の長辺の縁に導電性ペースト(藤倉化成社製FAr−401CA)をスクリーン印刷し、乾燥させて、長さ90mm,間隔80mmの電極14a,14bを形成して、入力者側の可動電極シート10(図4参照)を得た。
これと同様に、比較例1で得た透明導電シートの透明導電層22の短辺の縁に導電性ペースト(藤倉化成社製FAr−401CA)をスクリーン印刷し、乾燥させて、長さ80mm,間隔90mmの電極23a,23bを形成した。さらに、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30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5参照)を得た
次いで、可動電極シート10と固定電極シート20とを、両面テープを用いて周縁で固定して、抵抗膜式タッチパネルを得た。
そして、このタッチパネルに、図6に示すように、定電流31を接続し、先端が0.8Rのポリアセタール製スタイラス35で描画しながら、可動電極シート10の電極間電圧、固定電極シートの電極間電圧を電圧測定手段34a,34bで測定した。その結果、タッチパネルとして正常に動作していた。
このタッチパネルの可視光透過率は73.2%で、やや青みがかったグレー色であった。また、固定電極シートに僅かに白濁が見られたが、可動電極シートを介して見た際にはその白濁は視認できなかった。
(比較例2)
可動電極シート10として比較例1の透明導電シートを用いたこと以外は実施例2と同様にして、抵抗膜式タッチパネルを得た。
このタッチパネルの可視光透過率は73.2%で、やや青みがかった色調であった。また、可動電極シートに僅かに白濁が見られた。
10 可動電極シート
10a,10b 透明導電シート
11,21 透明基材
12,12a,12b,22 透明導電層
13 色補正層
20 固定電極シート
30 ドットスペーサ

Claims (3)

  1. 透明基材と、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含有する少なくとも1層の透明導電層と、該透明導電層の色に対して補色の着色蛍光体を含有する色補正層とを有することを特徴とする透明導電シート。
  2. 色補正層が、透明基材と透明導電層との間、または、透明基材の透明導電層と反対側の面に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の透明導電シート。
  3. 透明基材と、π共役系導電性高分子およびポリアニオンを含有する透明導電層とを有する一対の透明導電シートを備え、各透明導電シートの透明導電層同士が対向するように配置されたタッチパネルにおいて、
    少なくとも一方の透明導電シートが、請求項2に記載の透明導電シートであることを特徴とするタッチパネル。
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