(57)【要約】【課題】透明導電体の高温低湿環境下における電気抵抗の変化を低減すること。【解決手段】導電性粒子１１と、バインダー樹脂１５と、カーボンナノチューブ１２と、を含有する透明導電層１０を備える透明導電体。カーボンナノチューブ１２の含有率が導電性粒子１１の質量を基準として０．１〜１．８質量％である。【選択図】図１
2009238712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子と、バインダー樹脂と、カーボンナノチューブと、を含有し、前記カーボンナノチューブの含有率が前記導電性粒子の質量を基準として０．１〜１．８質量％である透明導電層を備える、透明導電体。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブの含有率が０．５〜１．５質量％である、請求項１記載の透明導電体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明導電体に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル等に使用される透明導電体として、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散されたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−６６７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
透明導電体は、使用環境においてその電気抵抗が変動しないことが求められる。ところが、本発明者らの検討によれば、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散された従来の透明導電体は、高温低湿環境保存後においてその初期値と比較して電気抵抗が大きく変化し、この点で更に改善が必要であることが明らかとなった。透明導電体は高温低湿環境下で使用される場合が多く想定されるため、高温低湿環境下での電気抵抗の変化を抑制することは実用上非常に重要である。
【０００４】
そこで、本発明は、透明導電体の高温低湿環境下における電気抵抗の変化を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、カーボンナノチューブを用いることにより高温低湿環境下での電気抵抗変動が抑制されることを見出し、係る知見に基づいて本発明を完成させた。
【０００６】
すなわち、本発明は、導電性粒子と、バインダー樹脂と、カーボンナノチューブと、を含有し、カーボンナノチューブの含有率が導電性粒子の質量を基準として０．１〜１．８質量％である透明導電層を備える透明導電体に関する。
【０００７】
透明導電層が上記特定範囲の含有率のカーボンナノチューブを含有していることにより、透明導電体の高温低湿環境下における電気抵抗の変化が十分に低減される。
【０００８】
電気抵抗の変化をより一層顕著に低減させるために、カーボンナノチューブの含有率は０．５〜１．５質量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高温低湿環境下での電気抵抗の変化が低減された透明導電体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１は透明導電体の一実施形態を示す断面図である。図１に示すフィルム状の透明導電体１は、基材２０と、基材２０上に形成された透明導電層１０とを備える。透明導電層１０は、導電性粒子１１、カーボンナノチューブ１２及びバインダー樹脂１５から構成される。導電性粒子１１及びカーボンナノチューブ１２はバインダー樹脂１５中に分散している。カーボンナノチューブ１２は導電性粒子１１に付着していることが好ましい。
【００１２】
透明導電層１０におけるカーボンナノチューブ１２の含有率は、透明導電層１０に含まれる導電性粒子１１の全質量を基準として０．１〜１．８質量％、より好ましくは０．５〜１．５質量％である。カーボンナノチューブ１２の含有率がこれら数値範囲外にあると、高温低湿環境下で透明導電体の電気抵抗の上昇が大きくなる傾向がある。
【００１３】
カーボンナノチューブ１２は、シート状のグラファイトが円筒状の構造体を形成している微細繊維である。この構造体の直径は、一般に４〜５０ｎｍ程度であり、その長さは０．１〜１０μｍ程度である。カーボンナノチューブには、１層の構造体から構成されたシングルウォールナノチューブと、複数の円筒状の構造体が入れ子状に積層したマルチウォールナノチューブとがある。シングルウォールナノチューブのほうが一般に導電性が高く、かつ、直径が細いことから光学特性も優れている。
【００１４】
導電性粒子１１は、透明導電性酸化物から構成される。透明導電性酸化物の具体例としては、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、ハフニウム及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素がドープされたもの、酸化錫、酸化錫にアンチモン、亜鉛及びフッ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素がドープされたもの、酸化亜鉛、並びに、酸化亜鉛にアルミニウム、ガリウム、インジウム、ホウ素、フッ素及びマンガンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素がドープされたもの、酸化チタンにバナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、ニオブもしくはタンタルからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素がドープされたもの、酸化カルシウムと酸化アルミニウムの複合体が挙げられる。これらの中でも、最も典型的には、酸化インジウムに錫をドープしたインジウム錫複合酸化物（ＩＴＯ）の粒子が導電性粒子１１として用いられる。これらの透明導電性酸化物の製法は特に限定されるものではなく、乾式法、湿式法、噴霧分解法、レーザーアブレーション法、プラズマ法等で製造されたものを適宜利用できる。
【００１５】
バインダー樹脂１５は、導電性粒子１１及びカーボンナノチューブ１２を固定できる透明な樹脂であれば特に限定されない。バインダー樹脂１５の具体例としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、シリコーン樹脂、フッ素樹脂や、ポロアセチレン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリシラン、ポリフルオレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子が挙げられる。これらの樹脂は単独または複数を混合したり、複数の樹脂が物理的／化学的に結合した状態で使用してもよい。アクリル樹脂やエポキシ樹脂のような硬化性樹脂の場合、硬化体の状態でバインダー樹脂１５として用いられる。
【００１６】
これらの中でも、バインダー樹脂１５は、アクリル樹脂であることが好ましい。アクリル樹脂を用いることにより、透明導電体１の光透過性をより向上させることができる。また、アクリル樹脂は、酸やアルカリに対する耐性に優れるとともに、耐スクラッチ性（表面硬度）にも優れる。
【００１７】
アクリル樹脂は、（メタ）アクリロイル基を有するモノマー及び／又はオリゴマーが重合した重合体を主成分とする樹脂である。アクリル樹脂は、典型的には、（メタ）アクリル酸エステル等の（メタ）アクリルモノマー、オリゴマー及びそれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の重合性成分と重合開始剤とを含有する樹脂組成物が硬化して形成される。（メタ）アクリルモノマー及びオリゴマーとしては、１または２以上の（メタ）アクリロイル基を有するものが用いられる。また、（メタ）アクリルモノマー及びオリゴマーは数種の混合体として使用することもできる。更にポリメチルメタクリレート等が重合したアクリルポリマーであって（メタ）アクリロイル基を１又は２以上有するものを重合性成分として使用してもよい。
【００１８】
透明導電層１０は、以上のような成分に加えて他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、導電性化合物、有機若しくは無機フィラー、表面処理剤、架橋剤、紫外線吸収剤、ラジカル捕捉剤、着色剤、及び可塑剤が挙げられる。
【００１９】
透明導電層１０の厚みは、０．１〜５μｍであることが好ましい。厚みが０．１μｍ未満であると抵抗値が安定しにくくなる傾向にあり、厚みが５μｍを超えると十分な光透過性が得難くなる傾向にある。
【００２０】
基材２０は、透明導電層１０を支持可能なものであれば特に制限されないが、透明フィルムが好適に用いられる。具体的には、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）等のポリエステル、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、トリアセチルセルロース、ポリエーテルサルホン、ポリスチレン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリシロキサン系樹脂のフィルムが基材２０として用いられる。あるいは、ガラス基板を基材２０として用いてもよい。
【００２１】
基材２０と透明導電層１０の間に更に他の層を設けてもよい。他の層としては、例えば、支持体、接着層、緩衝層、導電補助層、拡散防止層、紫外線遮蔽層、赤外線遮蔽層、着色層、偏光層、光学散乱層、ガスバリア層、粘着層、といった機能を有する層が挙げられる。これらの層は単独でも複数を組み合わせてもよい。具体例として透明導電層１０、接着層、支持体（基材２０と同様の材質）、緩衝層、及び基材２０がこの順に積層された積層構造や透明導電層１０、導電補助層、紫外線遮蔽層及び基材２０がこの順に積層された積層構造を透明導電体が有していてもよい。また、基材２０において透明導電層１０が設けられている面とは反対の面に上記の機能層やハードコート層等を単独若しくは複数を組み合わせて設けてもよい。
【００２２】
透明導電体１は、その製法に関して特に限定はされないが、例えば、導電性粒子１１及びカーボンナノチューブ１２が凝集しているシート状の凝集体を形成させる工程と、この凝集体にバインダー樹脂１５及び溶剤を含有する混合液を含浸させる工程と、含浸された混合液から溶剤を除去する工程と、必要によりバインダー樹脂１５を硬化させる工程とを備える製造方法により得ることができる。基材２０上に、透明導電層１０を直接形成させてもよいし、所定の支持体上に透明導電層１０を形成させ、そこに基材２０を積層してもよい。
【００２３】
上記凝集体は、例えば、導電性粒子１１、カーボンナノチューブ１２及び溶剤を含む分散液を支持体上に塗付する工程と、塗布された分散液から溶剤を除去する工程と、支持体上に残った導電性粒子１１及びカーボンナノチューブ１２を加圧して導電性粒子１１及びカーボンナノチューブ１２が凝集しているシート状の凝集体を形成させる工程と、を含む方法により形成される。形成された凝集体中の間隙にバインダー樹脂１５及び溶剤を含有する混合液が充填される。
【００２４】
透明導電体１は、基材２０を有する状態で用いられる場合が多いが、基材２０を剥離して透明導電層１０単独若しくは粘着層または接着層を伴った透明導電体として用いることもできる。透明導電体１は、タッチパネル、光透過スイッチ等のパネルスイッチの透明電極として好適に用いられる。例えば、透明導電層１０は、互いに対向する一対の透明電極と、透明電極に挟まれたドットスペーサとを備えるタッチパネルの少なくともいずれか一方の透明電極として用いられる。また、透明導電体１は、パネルスイッチの他にも、ノイズ対策部品、発熱体、ＥＬ用電極、ＬＣＤ、ＰＤＰ、アンテナ、発光体、帯電防止体、光学フィルタ−、断熱体等の用途に用いることも可能である。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
透明導電体の作製
ＩＴＯ粉（平均粒径３０ｎｍ）、エチルアルコール（関東化学株式会社製）、及びカーボンナノチューブ分散液（固形分濃度０．５質量％、分散媒：イソプロピルアルコール）の混合物に対して、直径０．５ｍｍのジルコニアビーズを使用したビーズミル（寿工業社製ＵＡＭ−０１５）を用いて２０分間分散処理を施し、ＩＴＯ分散液を得た。
【００２７】
このＩＴＯ分散液をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（支持フィルム、帝人株式会社製、厚さ１００μｍ）上にバーコーターを用いて塗布した。ＰＥＴフィルム上の分散液から加熱により溶剤を除去し、別のＰＥＴフィルム（保護フィルム、帝人株式会社製、厚さ２５μｍ）を塗布面上に載せ、加圧ロールで加圧した。これによりＩＴＯ粉とカーボンナノチューブが凝集したシート状の凝集体を得た。
【００２８】
シート状の凝集体から保護フィルムを剥離後、そこにアクリルモノマー、アクリルオリゴマー（新中村化学工業株式会社製）、アクリル樹脂（根上工業株式会社製）、メチルエチルケトン（関東化学株式会社製）、ビニルトリメトキシシラン（信越化学工業株式会社製）、及び光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製）を混合した感光性樹脂液を含浸させた。
【００２９】
含浸された感光性樹脂液から加熱によりメチルエチルケトンを除去し、そこにＰＥＴフィルム（基材、帝人株式会社製、厚さ１８８μｍ）を貼合した。この状態で、メタルハライドランプを光源として３６５ｎｍにおける積算照度量を１０００ｍＪ／ｃｍ２とするＵＶ照射により感光性樹脂を硬化して、アクリル樹脂の硬化体を含む透明導電層を形成させ、透明導電体を得た。
【００３０】
以上の手順に従って、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の含有率をＩＴＯ粉の質量を基準として０、０．１、０．５、１．０、１．５、１．８又は２．０質量％として評価用の透明導電体を作製した。
【００３１】
抵抗変化の評価
透明導電体の支持フィルムを剥離後、該透明導電体から５０ｍｍ角の試験片を切り取り、露出した透明導電層表面の任意の対向する端面から５ｍｍの位置にそれぞれ銀製導電ペーストにて電極を形成させた。これら電極間にデジタルマルチメーター（三和電気計器株式会社製）を接続し、電極間の抵抗値（初期抵抗値）を測定した。試験片を恒温恒湿機（エスペック株式会社製）内に設置し、機内の環境を表１に示す負荷条件に設定して５００時間放置した。通常の乾燥機等では外界の湿度変動に応じて乾燥機内部の湿度も変化し、湿度の影響による抵抗変動を招く可能性があるため、内部環境を一定に保つため恒温恒湿機を使用して８５℃１０％を評価環境とした。その後、再度電極間の抵抗値（負荷後抵抗値）を測定した。そして、下記式：
変化率＝負荷後抵抗値／初期抵抗値
により抵抗値の変化率を算出した。得られた結果を、表１に示す。
【００３２】
【表１】
2009238712.tif 000003
表１のＮｏ．１〜７の結果から明らかなように、カーボンナノチューブの含有率を０．１〜１．８質量％の範囲内とすることにより、８５℃１０％ＲＨの高温低湿下において抵抗値の変化が顕著に抑制される。一方、カーボンナノチューブの含有率が０．１〜１．８質量％であっても、Ｎｏ．８に示されるように８５℃８５％ＲＨの高温高湿下では抵抗値の変化率が大きい。このことから、カーボンナノチューブによる電気抵抗の変化低減の効果は、特に高温低湿環境において特異的に発現することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】透明導電体の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…透明導電体、１１…導電性粒子、１２…カーボンナノチューブ、１５…バインダー樹脂、２０…基材。
【図１】
2009238712.tif 000004