(57)【要約】【課題】入力荷重などの感圧特性の点で優れた導電性高分子膜およびスイッチを提供する。【解決手段】ポリスチレンスルホン酸を含む導電性高分子と、親水性微粒子１３とを含む導電性高分子膜１２。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレンスルホン酸を含む導電性高分子と、親水性微粒子とを含むことを特徴とする導電性高分子膜。
【請求項２】
前記親水性微粒子の平均粒径は、４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性高分子膜。
【請求項３】
前記親水性微粒子の配合量は、前記導電性高分子に対して、０．５〜５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性高分子膜。
【請求項４】
前記導電性高分子は、ポリチオフェン系高分子であることを特徴とする請求項１に記載の導電性高分子膜。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の導電性高分子膜を、絶縁性基材表面に形成したことを特徴とする電極基板。
【請求項６】
基材表面に導電膜が形成された２つの電極基板が、前記導電膜が対向するように配置され、前記基材を押圧することによって前記導電膜どうしが接触して電気的導通がなされるスイッチにおいて、
前記導電膜の少なくとも一方は、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の導電性高分子膜であることを特徴とするスイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の入力デバイスとして用いられるタッチパネルなどに応用できるスイッチ、これに用いられる導電性高分子膜および電極基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基材表面に導電膜が形成された２つの電極基板を備え、基材を押圧することによって導電膜どうしが接触して電気的導通がなされるスイッチが用いられている（例えば、特許文献１を参照）。
前記導電膜には、カーボンのほか、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンなどの導電性高分子が用いられることがある。
【特許文献１】特表２００５−５２８７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のスイッチでは、導電膜に導電性高分子を使用すると、導電膜の表面抵抗値が高くなり、その結果、感圧特性、例えば入力に必要な荷重（入力荷重）、応答速度などの点で十分な値が得られなくなることがあった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、入力荷重などの感圧特性の点で優れた導電性高分子膜、電極基板およびスイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の請求項１にかかる導電性高分子膜は、ポリスチレンスルホン酸を含む導電性高分子と、親水性微粒子とを含むことを特徴とする。
本発明の請求項２にかかる導電性高分子膜は、請求項１において、前記親水性微粒子の平均粒径が、４０ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項３にかかる導電性高分子膜は、請求項１において、前記親水性微粒子の配合量が、前記導電性高分子に対して、０．５〜５ｗｔ％であることを特徴とする。
本発明の請求項４にかかる導電性高分子膜は、請求項１において、前記導電性高分子が、ポリチオフェン系高分子であることを特徴とする。
【０００５】
本発明の請求項５にかかる電極基板は、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の導電性高分子膜を、絶縁性基材表面に形成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項６にかかるスイッチは、基材表面に導電膜が形成された２つの電極基板が、前記導電膜が対向するように配置され、前記基材を押圧することによって前記導電膜どうしが接触して電気的導通がなされるスイッチにおいて、前記導電膜の少なくとも一方が、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の導電性高分子膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の導電性高分子膜は、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳという）を含む導電性高分子と、親水性微粒子を含んでいるので、表面抵抗値が高くならず、入力に必要な荷重（入力荷重）が大きくなることがない。また、応答速度が低下するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１〜図３は、本発明にかかる導電性高分子膜の一例を用いたスイッチであるタッチパネルを示すものである。
図３は、タッチパネルの主な構成部品を厚み方向に分解して示した斜視図である。図２は、図３のα−α’における断面図である。図１は、このタッチパネルに使用された電極基板の断面図である。図４は、タッチパネルの動作原理を説明する説明図である。
【０００９】
図１に示すように、電極基板１は、基材１１と、その表面に形成された導電膜１２（導電性高分子膜）を備えている。
基材１１の構成材料としては、合成樹脂材料、ガラスなどを挙げることができるが、軽量性および耐久性を考慮すると、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（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルスルフォンなどの合成樹脂材料が好ましい。特に、透明な材料を使用することが好ましい。
基材１１の構成材料としては、絶縁性材料が好ましい。
図２に示すタッチパネル１０では、押圧により導電膜１２どうしを接触させることが必要となるため、少なくとも一方の基材１１は、可撓性を有する材料からなる。
基材１１は、フィルム状、シート状、板状などとすることができる。
基材１１の厚さは、１００〜２５０μｍ、好ましくは１２０〜１９０μｍが好適である。これによって、機械的強度を高めるとともに、十分な柔軟性を得ることができる。
【００１０】
導電膜１２は、ポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳという）を含む導電性高分子と、親水性微粒子１３とを含む。
導電性高分子としては、ＰＳＳを含むポリチオフェン系高分子が好ましい。なお、ポリチオフェン系高分子に代えて、ポリピロール系高分子、ポリアニリン系高分子も使用できるが、導電膜１２の感圧特性を改善する効果の点で、ポリチオフェン系高分子の使用が好ましい。
ポリチオフェン系高分子としては、例えば、式（１）に示すものを挙げることができる。
【００１１】
【化１】
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【００１２】
式（１）において、基Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ互いに独立に選択することができ、選択肢としては、水素原子；フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子；シアノ基；メチル、エチル、プロピル、ブチル（ｎ−ブチル）、ペンチル（ｎ−ペンチル）、ヘキシル、オクチル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシルなどの直鎖アルキル基；イソプロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソペンチル、ネオペンチルなどの分枝のあるアルキル基；メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどの直鎖もしくは分枝のあるアルコキシ基；ビニル、プロペニル、アリル、ブテニル、オレイルなどのアルケニル基、エチニル、プロピニル、ブチニルなどのアルキニル基；メトキシメチル、２−メトキシエチル、２−エトキシエチル、３−エトキシプロピルなどのアルコキシアルキル基；Ｃ２Ｈ５Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＣＨ２ＣＨ２基（ｍは１以上の整数）、ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＣＨ２ＣＨ２基（ｍは１以上の整数）などのポリエーテル基；フルオロメチル基等、前記置換基のフッ素等のハロゲン置換誘導体等が例示される。
導電性高分子は、主鎖にπ−共役結合を含むものが好ましい。
導電性高分子としては、光透過性に優れた材料が好ましい。
【００１３】
ポリチオフェン系高分子としては、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（以下、ＰＥＤＯＴという）が好ましく、前記導電性高分子としては、ＰＥＤＯＴをＰＳＳでドーピングしたＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが好ましい。
【００１４】
ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳからなる導電膜は、例えば次のようにして作製できる。
３，４−エチレンジオキシチオフェンモノマーにＦｅ（ＩＩＩ）トリス−ｐ−トルエンスルフォネート溶液、イミダゾールの１−ブタノール溶液を加え、これを基材表面に塗布し、加熱し乾燥した後、メタノール中でリンスしＦｅ（ＩＩ）ビス−ｐ−トルエンスルフォネートを除去する。
【００１５】
ポリチオフェン系高分子を用いた導電性高分子として使用可能な市販品としては、スタルクヴィテック株式会社製Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ、長瀬産業株式会社製Ｄｅｎａｔｒｏｎ、アグファゲバルト社製Ｏｒｇａｃｏｎを挙げることができる。
【００１６】
導電膜１２に含まれる親水性微粒子１３の構成材料としては、水酸基、カルボキシル基などの親水基を表面に有する樹脂材料、酸化チタン、シリカなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、２以上を併用してもよい。
親水性微粒子１３は、粒径が大きすぎると、配合量に対して表面積が小さくなるため、導電膜１２の感圧特性を改善する効果が低くなる。
このため、親水性微粒子１３の平均粒径は、４０ｎｍ以下が好ましい。平均粒径をこの範囲にすることによって、入力荷重などの感圧特性を良好にすることができる。平均粒径は、例えば１〜４０ｎｍとすることができる。
【００１７】
親水性微粒子１３の配合量は、少なすぎれば導電膜１２の感圧特性を改善する効果が低くなり、多すぎればリニアリティや光透過性が不十分になりやすい。
このため、配合量は、導電性高分子に対して０．５〜５ｗｔ％が好ましい。
親水性微粒子１３の配合量をこの範囲とすることによって、導電膜１２の入力荷重などの感圧特性を良好にするとともに、優れたリニアリティや光透過性が得られる。
【００１８】
導電膜１２は、薄く形成するほど光の透過性を高めることができるが、薄すぎる場合にはリニアリティや導電性が劣化する。
このため、導電膜１２の厚さは、１００〜３００ｎｍの範囲が好適である。
【００１９】
導電膜１２の形成は、例えば、導電性高分子を含む原料液をグラビアコートにより基材１１に塗布することにより行うことができる。導電膜１２の形成方法としては、ロールコート、ディップコート、スピンコート、バーコート、スプレーコート、印刷等も可能である。
【００２０】
図２に示すように、タッチパネル１０は、２枚の電極基板１、すなわち第１の電極基板（以下、「上部電極」という場合がある。）１Ａ、および第２の電極基板（以下、「下部電極」という場合がある。）１Ｂが用いられている。
上部電極１Ａ、下部電極１Ｂは、導電膜１２どうしが対向するように、スペーサ３及びオーバーレジスト４を挟んで配置されている。
タッチパネル１０では、例えば、上部電極１Ａ用の基材１１Ａとして、可撓性の樹脂フィルムを使用し、下部電極１Ｂ用の基材１１Ｂとして、剛性の高いガラスや樹脂の板材を使用することができる。
なお、導電膜１２、１２は、両方が前記導電性高分子を含む膜であることが好ましいが、いずれか一方でもよい。
【００２１】
図２および図３に示すように、上部電極１Ａと下部電極１Ｂの対向する面には、それぞれ引き回し線２Ａ，２Ｂを設けることができる。引き回し線２Ａ，２Ｂは、互いに直交する位置関係に設けられている。
【００２２】
上部電極１Ａと下部電極１Ｂのうちいずれか一方の対向面（図では下部電極１Ｂの導電膜１２）には、複数のドットスペーサ５を設けることができる。
ドットスペーサ５は、上部電極１Ａが自重により内側に撓み、下部電極１Ｂに接触してしまうような誤動作を回避するためのもので、半球状、円錐状、円柱状などの突起であり、導電膜１２表面に間隔をおいて形成されている。ドットスペーサ５の材料としては、たとえば、アクリル系樹脂などの透明性を有する絶縁性材料が挙げられる。  
【００２３】
スペーサ３は、押圧力が加えられていないときに上部電極１Ａと下部電極１Ｂとを互いに離間した状態とするもので、例えば、アクリル系粘着剤を用いることができる。
オーバーレジスト４は、上部電極１Ａまたは下部電極１Ｂとスペーサ３との間の接着強度を高めるもので、例えば、熱硬化性ポリエステル樹脂を用いることができる。
【００２４】
タッチパネル１０は、例えば、上部電極１Ａ側の基材１１Ａを指やペンを用いて押圧することで、上部電極１Ａが下方に撓んで、導電膜１２が、下部電極１Ｂの導電膜１２に接触し、電気的に導通する。
押圧を停止すると、基材１１Ａの弾性により導電膜１２、１２は離れる。
【００２５】
図４に示すように、押圧により導電膜１２、１２が接触した点（接触点）の位置は、この接触点の電位から検出することができる。
すなわち、引き回し線間２Ａ、２Ａ間に所定の電位差を与えておき、接触点の電位を測定することによって接触点のＸ方向の位置（Ｘ座標）を検出することができる。
また、引き回し線間２Ｂ、２Ｂ間に所定の電位差を与え、接触点の電位を測定することによって接触点のＹ方向の位置（Ｙ座標）を検出することができる。
【００２６】
導電膜１２は、ＰＳＳを含む導電性高分子（例えばＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）と、親水性微粒子１３を含んでいるので、導電膜１２の表面抵抗値が高くならず、入力に必要な荷重（入力荷重）が大きくなることがない。また、応答速度が低下するのを防ぐことができる。
【実施例】
【００２７】
〔実施例１〕
図１〜図３に示すタッチパネル１０を次のようにして作製した。
酸化チタンからなる微粒子（平均粒径４０μｍ）の表面を水酸化アルミニウムで処理し、親水性微粒子１３を得た。
この親水性微粒子１３をＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ溶液（スタルクヴィテック株式会社製Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）に配合した原料液を用意した。親水性微粒子１３の配合量は、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳに対して１ｗｔ％とした。
矩形状のＰＥＴフィルム（長さ１５ｃｍ、幅１５ｃｍ、厚さ１８８μｍ）からなる基材１１に、前記原料液をグラビアコーターで塗布し、１００℃で３分間乾燥させることによって、表面抵抗値５００Ω／□の導電膜１２を形成し、電極基板１を得た。この電極基板１を用いてタッチパネル１０を作製した。
【００２８】
〔実施例２〜５〕
親水性微粒子１３の配合量を表１に示すとおりとすること以外は実施例１と同様にしてタッチパネル１０を作製した。
【００２９】
〔比較例１〕
親水性微粒子１３を添加しないこと以外は実施例１と同様にしてタッチパネルを作製した。
実施例および比較例のタッチパネルを次に示す試験に供した。
【００３０】
（リニアリティ）
引き回し線２Ａ，２Ａに電圧を印加して電位分布を測定した。測定点の数は１０×１０＝１００とした。
図５に示すように、前記検出電極により検出した接触点の位置（ＸＹ座標）との誤差（すなわち電圧の理論値と実測値との差）に基づいて、次の式によりリニアリティを算出した。
リニアリティ（％）＝ΔＥ／Ｅ・１００
結果を表１に示す。リニアリティは３％以下であることが望ましい。
【００３１】
（入力荷重）
先端が半球状に形成された押圧部材（シリコンラバー製、先端部分の曲率半径７ｍｍ）を備えた測定装置を用いて、上部電極１Ａの基材１１Ａの中央部を、前記押圧部材で押圧し導電膜１２，１２を接触させ、電気的導通が得られた時点の荷重を測定した。
結果を表１に示す。一般的には入力荷重は８０ｇ以下が好ましいとされている。
【００３２】
（ヘイズ率）
ＪＩＳ  Ｋ７１０５に準じて測定を行った。結果を表１に示す。
【００３３】
（光透過率）
タッチパネル１０の裏面側にＬＥＤを配置し、タッチパネル１０を透過した光の強度を検出し、光透過率を算出した。光透過率は、導電膜１２の厚さに応じた値となる。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１より、親水性微粒子を添加しない比較例に比べ、実施例では、入力荷重を低くできたことがわかる。特に、親水性微粒子の配合量を５ｗｔ％以下とした実施例は、リニアリティ、光透過率、ヘイズ率の点で良好な値が得られた。
また、親水性微粒子の配合量を０．５ｗｔ％以上とした実施例では、入力荷重を低くすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の導電性高分子膜は、優れた感圧特性を有するので、タッチパネルに適用できる。このほか、液晶表示装置、ＥＬ表示装置等などの各種電子デバイスにも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる導電性高分子膜の一例を用いた電極基板を示す断面図である。
【図２】図１に示す電極基板を用いたタッチパネルを示す断面図である。
【図３】図２に示すタッチパネルの主な構成部品を厚み方向に分解して示した斜視図である。
【図４】タッチパネルの動作原理を説明する説明図である。
【図５】リニアリティの概念を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…電極基板、１０…タッチパネル、１１、１１Ａ、１１Ｂ…基材、１２…導電膜（導電性高分子膜）、１３…親水性微粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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