(57)【要約】【課題】高温高湿条件に置いた場合でも高い接続信頼性を示す積層体を提供する。【解決手段】基板と、樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた導電パターンと、前記導電パターンと電気的に接続した接続電極と、を含む積層体であって、前記接続電極の少なくとも一部が、カーボン粒子含有層で被覆されている積層体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた導電パターンと、前記導電パターンと電気的に接続した接続電極と、を含む積層体であって、
前記接続電極の少なくとも一部が、カーボン粒子含有層で被覆されている積層体。
【請求項２】
前記導電パターンが銀繊維を含む請求項１に記載の積層体。
【請求項３】
前記カーボン粒子含有層がカーボン粒子と樹脂を含む請求項１又は２に記載の積層体。
【請求項４】
前記カーボン粒子含有層の樹脂がアクリル樹脂を含む請求項３に記載の積層体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の積層体を有するタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体及びそれを用いたタッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコン、テレビ等の大型電子機器、カーナビゲーション、携帯電話、電子辞書等の小型電子機器、ＯＡ機器、ＦＡ機器等の表示機器などには、液晶表示素子やタッチスクリーンが用いられている。これら液晶表示素子やタッチスクリーンには透明電極材が必要である。
透明電極材としては、高い光透過率を示すことから、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム又は酸化スズが最適であり、液晶表示素子用基板等の電極として主流になっている。
【０００３】
タッチパネルは、既に各種の方式が実用化されているが、近年、静電容量方式のタッチパネルの利用が進んでいる。静電容量方式タッチパネルでは、指先（導電体）がタッチ入力面に接触すると、指先と導電膜との間が静電容量結合し、コンデンサを形成する。即ち、指先の接触位置における電荷の変化を捉えることによって、その座標を検出している。
【０００４】
特に、投影型静電容量方式のタッチパネルは、指先の多点検出が可能であるため複雑な指示が可能であり、その良好な操作性から、携帯電話や携帯型音楽プレーヤー等の小型表示装置を有する機器において、表示面上の入力装置として利用が進んでいる。
【０００５】
一般に、投影型静電容量方式のタッチパネルでは、Ｘ軸とＹ軸による２次元座標を表現するために、複数のＸ電極と、Ｘ電極に直交する複数のＹ電極とが２層構造を形成している。電極には透明電極材が用いられ、透明基板の表面に、外部回路と接続するための引出し線と、引出し線と透明電極を接続する接続電極が形成される。
【０００６】
引出し線として、例えばフレーク状の銀を含有する導電ペースト材料（銀ペースト）を用いる場合がある（特許文献１）。また、銀ペーストの形成を、スクリーン印刷法等により接続電極の形成と同時に行う場合がある。しかしながら、導電ペースト材料の種類によっては、高温高湿条件に置いたときにタッチパネルが正常に動作しなくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１９６１５４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高温高湿条件に置いた場合でも高い接続信頼性を示す積層体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、接続信頼性の低下は、導電パターンの抵抗上昇又は断線に起因して生じることを見出した。また、導電パターンの抵抗上昇や断線は、水分による銀ペースト中の銀粒子のイオン化が原因であると推定した。具体的には、銀ペーストの表面に存在する酸化銀が水と反応して銀イオンが生成し、銀イオンが銀繊維側に拡散し、銀イオンと銀繊維との間でイオン交換が生じる。そして、銀繊維由来の銀イオンが拡散し、抵抗値の上昇や断線が発生する。
本発明者らは、特定の材料を含む層を用いることによって銀のイオン化を抑制し、抵抗上昇や断線を抑制できることを見出し、本発明を完成した。
本発明によれば、以下の積層体等が提供される。
１．基板と、樹脂層と、前記樹脂層上に設けられた導電パターンと、前記導電パターンと電気的に接続した接続電極と、を含む積層体であって、
前記接続電極の少なくとも一部が、カーボン粒子含有層で被覆されている積層体。
２．前記導電パターンが銀繊維を含む１に記載の積層体。
３．前記カーボン粒子含有層がカーボン粒子と樹脂を含む１又は２に記載の積層体。
４．前記カーボン粒子含有層の樹脂がアクリル樹脂を含む３に記載の積層体。
５．１〜４のいずれかに記載の積層体を有するタッチパネル。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高温高湿条件に置いた場合でも高い接続信頼性を示す積層体が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の積層体の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１におけるａ−ａ’に沿った断面図である。
【図３】図１におけるｂ−ｂ’に沿った断面図である。
【図４】本発明の積層体の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の積層体の他の実施形態を示す断面図である。
【図６】静電容量式のタッチパネルセンサの一例を示す模式上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜積層体＞
本発明の積層体は、基板と、樹脂層と、樹脂層上に設けられた導電パターンと、導電パターンと電気的に接続した接続電極と、を含む。接続電極の少なくとも一部は、カーボン粒子含有層で被覆（コーティング）されている。
【００１３】
本発明の積層体は、接続電極の少なくとも一部がカーボン粒子含有層で被覆されていることにより、抵抗値の上昇や断線を抑制できるため接続信頼性が高い。この理由は以下のように考えられる。即ち、カーボン粒子同士が凝集した二次粒子は複雑な構造を有するため、水分がカーボン粒子含有層に侵入しても、接続電極に達するまでには複雑な経路を経由する必要がある。そのため、水と接続電極の接触を防ぐことができ、水を起点とする接続電極中の銀のイオン化を抑制できる。即ち、カーボン粒子の防湿効果によって、高温高湿条件に置いた場合でも高い接続信頼性を示すことが可能となる。
さらに、カーボン粒子含有層を用いることにより、通常の防湿材を用いた場合に比べてより長時間の防湿効果が得られる。従って、高温高湿条件に長時間置いた場合でも高い接続信頼性を示す。
【００１４】
本発明の積層体の一実施形態を図１〜図３に示す。積層体の平面図を図１に、ａ−ａ’に沿った断面図を図２に、ｂ−ｂ’に沿った断面図を図３に示す。
【００１５】
積層体１において、基板１０の上に樹脂層２０が形成され、樹脂層２０の上に導電パターン３０が形成されている。導電パターン３０は、平行に配置された複数の配線からなる。配線３０の配線それぞれの一端を覆うように接続電極４０が設けられている。また、配線３０のそれぞれにおいて、接続電極４０と導電パターン３０の接続部、及び接続電極４０の一部がカーボン粒子含有層５０で被覆されている。
【００１６】
カーボン粒子含有層５０は、接続電極４０の表面の少なくとも一部を被覆していればよく、全部を被覆してもよい。また、接続電極４０のみを被覆してもよいし、接続電極４０に加えて導電パターン３０の一部を覆うようにしてもよい。
【００１７】
接続電極４０は、導電パターン３０の一端のみに形成してもよいし、両端に形成してもよい。また、導電パターン３０の両端に接続電極４０を設ける場合、いずれか一方のみをカーボン粒子含有層５０で被覆してもよいし、両方を被覆してもよい。
導電パターン３０は公知のパターン形状とすることができる。
樹脂層２０は、連続した１つの層であってもよいし、連続していなくてもよい。例えば導電パターン３０と同じパターン形状としてもよい。
【００１８】
次に、積層体１を構成する各部材について説明する。
基板１０としては、ガラス基板、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック基板などが挙げられる。これらのうち、透明性や耐熱性の観点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
【００１９】
樹脂層２０の材料は特に制限されず、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、アミド樹脂、アミドエポキシ樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂と（メタ）アクリル酸の反応で得られるエポキシアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂と酸無水物の反応で得られる酸変性エポキシアクリレート樹脂等を用いることができる。
【００２０】
また、樹脂層２０は感光性樹脂組成物を硬化したものを用いることができ、例えば、特許文献１に記載の（Ａ）バインダーポリマー、（Ｂ）光重合性化合物及び（Ｃ）光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物が挙げられる。
【００２１】
樹脂層２０の厚みは、通常１〜５０μｍであり、好ましくは１〜１５μｍであり、より好ましくは１〜１０μｍである。
【００２２】
導電パターン３０としては、公知の透明電極の材料を特に制限なく用いることができるが、導電性繊維を含有することが好ましい。導電性繊維を含有する場合、通常、導電性繊維同士が接触してなる網目構造を有する。
【００２３】
導電性繊維としては、金、銀、銅、白金等の金属繊維又はカーボンナノチューブ等の炭素繊維などが挙げられる。これらは、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。導電性の観点からは、金繊維又は銀繊維を用いることが好ましい。さらに、形成される導電膜の導電性を容易に調整できる観点からは、銀繊維（銀ナノワイヤ）を含む導電性繊維がより好ましい。
【００２４】
導電性繊維の繊維径は、１ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、２ｎｍ〜２０ｎｍであることがより好ましく、３ｎｍ〜１０ｎｍであることがさらに好ましい。また、導電性繊維の繊維長は、１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、２μｍ〜５０μｍであることがより好ましく、３μｍ〜１０μｍであることがさらに好ましい。繊維径及び繊維長は、走査型電子顕微鏡により測定することができる。
【００２５】
また、導電パターン３０には、導電性繊維と合わせて有機導電体を用いることができる。有機導電体としては、特に制限無く用いることができるが、チオフェン誘導体やアニリン誘導体のポリマー等の有機導電体を用いることが好ましい。具体的には、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリヘキシルチオフェンやポリアニリン等を用いることができる。
【００２６】
導電パターン３０の厚みは、導電パターンの用途や求められる導電性によっても異なるが、１μｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜０．５μｍであることがより好ましく、５ｎｍ〜０．１μｍであることがさらに好ましい。導電パターン３０の厚みは、走査型電子顕微鏡写真によって測定される値を指す。
【００２７】
樹脂層２０と導電パターン３０の積層体は、両層の合計膜厚を１〜１０μｍとしたときに４５０〜６５０ｎｍの波長域における最小光透過率が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。このような条件を満たす場合、ディスプレイパネル等での視認性が向上する。
【００２８】
接続電極４０は、導電パターン３０と同様の材料で形成することができる。
【００２９】
カーボン粒子含有層５０は、カーボン微粒子（炭素微粒子）を含有し、通常、カーボン微粒子と樹脂を含む。
カーボン微粒子の平均粒径は、通常、１０〜１００ｎｍ、好ましくは３０〜６０ｎｍである。この範囲であると接続信頼性の向上により優れる。カーボン微粒子の平均粒径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）又はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１：２００６の顕微鏡法により算出する。
カーボン微粒子とは、単体炭素又は炭素化合物の微粒子であり、表面に種々の官能基が残存していてもよい。カーボン微粒子としては、例えばアセチレンブラックを用いることができる。カーボン微粒子はカーボン粒子含有層中に、通常１０〜９０ｗｔ％含まれる。
【００３０】
カーボン粒子含有層に含まれる樹脂としては、アクリル樹脂が好ましい。樹脂は、カーボン粒子含有層中に、通常１０〜９０ｗｔ％含まれる。
カーボン粒子含有層の厚さは、特に制限されず、接続電極４０を保護しうる範囲で適宜変更できる。
【００３１】
カーボン粒子含有層は、上記の成分及び溶媒を含む組成物（カーボンペースト）を、接続電極上に塗布し、乾燥することによって形成することができる。
【００３２】
本発明の積層体は、以下の製造方法によって製造できる。
基板、感光性樹脂層及び導電層（例えば導電性繊維層）の積層体を作製し、感光性樹脂層の所定部分に活性光線を照射して露光し、感光性樹脂層と導電膜の未露光部を現像して導電パターンを形成する。得られた導電パターンの一端又は両端に、導電性組成物を塗布、乾燥して接続電極を設ける。接続電極の上に、接続電極の少なくとも一部を覆うようにカーボン粒子を含む組成物（カーボンペースト）を、塗布、乾燥してカーボン粒子含有層を形成する。
基板、感光性樹脂層及び導電層の積層体及び導電パターンは、例えば特許文献１に記載の方法で形成することができる。
【００３３】
また、本発明の積層体には他の層を設けてもよい。例えば、カーボン粒子含有層５０を設けた積層体の上に、透明接着剤層６０及び／又はセパレータ７０を設けることができる。これらを設けた積層体の断面図を図４及び図５に示す。
透明接着剤層６０、セパレータ７０としては、公知のものを用いることができる。
【００３４】
＜タッチパネル＞
本発明の積層体は、タッチパネル（タッチパネルセンサ）に用いることができる。
図６は、静電容量式のタッチパネルセンサの一例を示す模式上面図である。図６に示されるタッチパネルセンサは、透明基板１０１の片面にタッチ位置を検出するためのタッチ画面１０２があり、この領域に静電容量変化を検出して、Ｘ位置座標とする透明電極１０３と、Ｙ位置座標とする透明電極１０４を備えている。これらのＸ、Ｙ位置座標とするそれぞれの透明電極１０３、１０４には、タッチパネルとしての電気信号を制御するドライバー素子回路と接続するための引き出し配線１０５と、その引き出し配線１０５と透明電極１０３、１０４を接続する接続電極１０６が配置されている。さらに、引き出し配線１０５の接続電極１０６と反対側の端部には、ドライバー素子回路と接続する接続端子１０７が配置されている。
接続電極１０６が図１における接続電極４０に対応する。即ち、接続電極１０６の上に所定のカーボン粒子含有層を設ける。
【００３５】
本発明のタッチパネルは、パソコン、テレビ等の大型電子機器、カーナビゲーション、携帯電話、電子辞書等の小型電子機器、ＯＡ機器、ＦＡ機器等の表示機器などのタッチスクリーンに用いることができる。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
実施例１〜６
＜評価試料の作製＞
以下のようにして図１に示す積層体を作製した。
基板、樹脂層及び導電性繊維層を含む積層体を作製した。樹脂層は、下記表１に示す成分を混合して得られた組成物を塗布し、乾燥して得た。導電性繊維層は、感光性銀ペースト（東レ株式会社製ＬＣＡＧ−１４０Ｓ）を樹脂層上に塗布し、乾燥して作製した。
【００３８】
【表１】
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（配合重量部は、ポリマーと架橋剤モノマーの合計を１００重量部としたときの各成分の重量部を示す。表中、「ＡＥＥＣ」はアクリル酸エチル、「ＭＭＥＣ」はメタクリル酸メチル、「ＭＡＡＣ」はメタクリル酸を示す。）
【００３９】
この積層体について露光・現像を行い、導電パターンを形成した。次に、導電パターンの両端に導電ペースト材料（導電性繊維層と同じ感光性銀ペースト）を用いて接続電極を作製した（図１には片側の接続電極のみ示す）。
【００４０】
接続電極の表面にカーボンペーストをコーティングし、乾燥加熱して評価試料を作製した。加熱条件は１２０℃、１５分とした。
カーボンペーストは、カーボン粒子（電気化学工業株式会社製ＨＳ１００；平均粒径４８ｎｍ）、下記式の構造を有するバインダ樹脂（日立化成株式会社製ＬＳＲ−７（６．１％ＮＭＰ溶液））及び溶剤（ＮＭＰ；和光純薬株式会社（特級））を、固形分比（固形分／液体成分（ｗｔ％）：仕込換算）＝９０／１０で混合して調製した。
【化１】
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【００４１】
＜恒温恒湿試験＞
評価試料を、温度８５℃、湿度８５％の環境に、表２に記載の時間晒した。
【００４２】
＜接続信頼性評価＞
恒温恒湿試験後の評価試料について線抵抗値測定を行った。具体的には、導電パターン両端の接続電極に端子を接触させ、線抵抗値を測定した。判定基準は下記の通りである。尚、「抵抗値上昇大」は、測定の際に値の振れ幅が大きく、抵抗値がはっきりしないものと定義した。結果を表２に示す。
断線無しの割合（％）＝断線無しの本数÷（断線無しの本数＋断線有りの本数＋抵抗値上昇大の本数）×１００
○：８０％≦断線無しの割合≦１００％
△：６０％≦断線無しの割合＜８０％
×：断線無しの割合＜６０％
【００４３】
比較例１〜２４
接続電極のコーティングについて以下のように変更した評価素子を作製した。接続電極のコーティング以外の構成は実施例１〜６と同じである。また、実施例１〜６と同様に評価した。結果を表２に示す。
・接続電極をコーティングしていない評価素子（比較例１〜６）
・接続電極をバインダ樹脂でコーティングした評価素子（比較例７〜１２）
・接続電極を高耐熱コーティング材でコーティングした評価素子（比較例１３〜１８）
・接続電極を防湿材でコーティングした評価素子（比較例１９〜２４）
【００４４】
比較例で用いた材料は以下の通りである。
・バインダ樹脂：日立化成株式会社製ＬＳＲ−７
・高耐熱コーティング材：Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解したポリエーテルアミドイミド樹脂；日立化成株式会社製ＨＬ−１２１０
・防湿材：タッフィー(溶剤揮発型)；日立化成株式会社製ＴＦ−４２００ＥＢ−７５
【００４５】
バインダ樹脂の乾燥加熱条件は１２０℃で１５分、高耐熱コーティング材の乾燥加熱条件は５０℃で１時間又は１３０℃で３時間、防湿材の乾燥加熱条件は室温で２時間放置とした。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
表１に示すように、実施例１〜６の素子は抵抗値の上昇や断線は生じなかった。一方、コーティングを施さなかった比較例１〜６の素子、又はバインダ樹脂、高耐熱コーティング材又は防湿材をコーティングした比較例７〜２４の素子は、抵抗上昇や断線発生が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の積層体はタッチパネルに用いることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  積層体
１０  基板
２０  樹脂層
３０  導電パターン
４０  接続電極
５０  カーボンペースト
６０  透明接着剤層
７０  セパレータ
１０１  透明基板
１０２  タッチ画面
１０３  透明電極
１０４  透明電極
１０５  引き出し配線
１０６  接続電極
１０７  接続端子
【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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【図６】
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