説明

透明電極用伝導性高分子組成物およびこれを用いたタッチパネル

【課題】高い伝導度特性、優れた透過率、接着性および柔軟性を示すうえ、面抵抗値を有する透明電極用伝導性高分子組成物、およびこれを用いたタッチパネルを提供する。
【解決手段】 本発明の透明電極用伝導性高分子組成物は、ポリチオフェン誘導体と、少なくとも一つのドーパントと、少なくとも一つのバインダーとを含み、残部が溶媒からなる。前記伝導性高分子組成物で形成された透明電極を使用することにより、高い伝導度特性、優れた透過率、接着性および柔軟性を示し、特に100〜300Ω/□範囲の低い面抵抗値を有するタッチパネルを提供することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、透明電極用伝導性高分子組成物およびこれを用いたタッチパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
情報化社会の急速な進行に伴い、コンピュータ、各種家電機器および通信機器は、急速にデジタル化および高性能化され、その用途が益々拡大している趨勢である。現在の入力装置の役割を担当するキーボード、マウス、デジタイザー(digitizer)などの入力装置のみでは効率的な製品の駆動が難しいという問題点がある。よって、簡単で誤操作が少ないうえ、誰でも容易に情報入力が可能な機器の必要性が高まっている。
【0003】
入力装置に関する技術は、一般な機能を充足させる水準を超え、信頼性、耐久性、革新性、設計および加工関連技術などに関心が変わっている。このような目的を達成するために、テキストやグラフィックなどの情報入力が可能な入力装置としてタッチパネルが開発された。
【0004】
タッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置(LCD、Liquid Crystal Display Device)、PDP(Plasma Display Panel)、El(Electroluminescence)などの平板ディスプレイ装置、およびCRT(Cathode Ray Tube)などの画像表示装置の表示面に設置され、ユーザーが画像表示装置を見ながら所望の情報を選択せしめるのに用いられる道具である。
【0005】
タッチパネルの種類としては、抵抗膜方式(Resistive Type)、静電容量方式(Capacitive Type)、電磁場方式(Electro-Magnetic Type) 、SAW方式(Surface Acoustic Wave Type)、および赤外線方式(Infrared Type)などに区分される。
このような各種タッチパネルは、信号増幅の問題、解像度の差異、設計および加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性および経済性を考慮して電子製品に採用されるが、特に抵抗膜方式のタッチパネルと静電容量方式のタッチパネルが代表的である。
【0006】
前記抵抗膜方式のタッチパネルは、上下部電極がスペーサーによって隔離され、押さえによって互いに接触し得るように配置された形態である。よって、上部電極の形成されている基板が指やペンなどの入力手段によって押さえられるとき、上下部電極が通電され、それによりその位置の抵抗値変化による電圧変化を制御部で認知して位置座標を認識する方式で実現される。
【0007】
前記静電容量方式のタッチパネルは、電極の表面に低電圧AC電界が分布した状態で指またはその他の導電性物体が前記電界を撹乱すると、各角部から流れる電流の変化を制御器が測定し、タッチされるスクリーンの位置をX、Y座標値として計算する方式で実現される。
【0008】
このようなタッチパネルに使用されるディスプレイ用電極材料は、透明で低い抵抗値を示すうえ、機械的に安定であるように高い柔軟性を示さなければならず、基板の熱膨張係数に類似した熱膨張係数を持っており、機器が過熱または高温の場合にも短絡または面抵抗の大きい変化が発生してはならない。
【0009】
しかし、従来のタッチパネルで最も多く使用されるディスプレイ用電極材料は、インジウム−錫酸化物(ITO)およびアンチモン錫酸化物(ATO)などの透明伝導性酸化物(TCO、Transparent conductive oxide)である。これは通常のスパッタリング方式で蒸着され、工程が複雑で高費用がかかるという問題点を持っている。
【0010】
また、前記ITO電極は無機物で成形するときに亀裂発生度が相当高い。さらに、主原料としてのインジウムは、資源が限定された鉱物であって、平板ディスプレイ市場の拡大に伴って急速に枯渇している物質である。
しかも、最近脚光を浴びているタッチパッド用途として使用するためにフィルムに適用するとき、ややこしい工程および自体特性の限界によって製作が容易ではないという問題点がある。
【0011】
上述した前記ITOの欠点により、その代替物に対する多様な研究が行われている。それらの中でも、伝導性高分子は、柔軟性および単純工程による低価化などの利点により多くの関心を寄せられている。
前記伝導性高分子にはポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェンなどがある。ポリチオフェン誘導体のうち、PEDOT/PSSと略称されるポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸錯体は、Bayer社(商品名:Baytron P)によって開発され、帯電防止用フィルムに既に多く用いられている。
【0012】
ところが、このPEDOTおよびPSS組成物は、面抵抗値が105〜109Ω/□の水準であって、ITO水準の伝導度特性を確保していない。ところが、現在商用化されたタッチパネルにおいて通常要求するディスプレイ用電極の面抵抗値は200〜300Ω/□の水準であり、電極配線の微細化傾向などタッチパネルの製作と関連してIC会社およびパネル製作会社は益々200Ω/□以下の低い面抵抗値を有するディスプレイ用電極を要求している。
【0013】
また、このPEDOT/PSSを含む従来の伝導性高分子組成物は、伝導度特性の向上のためにジメチルスルホキシド(DMSO)、エチレングリコール、およびソルビトールなどの溶媒を添加して伝導度特性を向上させることはできるが、実際商用化のためのフィルム適用の際には、不可避に使用されるバインダーなどによって伝導度特性が大幅低下する。
また、伝導度特性の向上のために前記バインダーを排除する場合、実際パネルの製作に適用すると、高温高湿などの信頼性テストの際に相分離、面抵抗特性の劣化による端子抵抗の急激な上昇などの問題点がある。
【0014】
したがって、フレキシブルディスプレイ分野などにおける用途および耐久性に関連した製品特性の要求によって、ITO電極に比べて柔軟性、フィルム接着性、熱膨張特性などプラスチック基板との組み合わせの観点から優れた特性を保有した伝導性高分子組成物を用いたディスプレイ用電極の使用に対する必要性が台頭している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、高い伝導度特性、優れた透過率、接着性および柔軟性を示すうえ、低い面抵抗値を有する透明電極用伝導性高分子組成物、およびこれを用いたタッチパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の好適な実施例に係る透明電極用伝導性高分子組成物は、化学式1で表示されるポリチオフェン誘導体と、少なくとも一つのドーパントと、少なくとも一つのバインダーとを含み、残部は溶媒からなることを特徴とする。
【0017】
[化学式1]
【化1】

式中、xは炭素数1〜2のアルキル基であり、nは5以上の整数である。
【0018】
また、前記ポリチオフェン誘導体は、ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸錯体(PEDOT/PSS)であることを特徴とする。
また、前記ポリチオフェン誘導体の含量は30wt%〜40wt%であることを特徴とする。
【0019】
また、前記ドーパントはエーテル基化合物、カルボニル基化合物、極性溶媒、またはこれらの混合物であることを特徴とする。
また、前記極性溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−ジメチルアセトイミド(DMA)、またはこれらの混合物であり、前記極性溶媒の含量は前記ポリチオフェン誘導体100重量部に対して1〜10重量部であることを特徴とする。
【0020】
また、前記バインダーはアクリル系バインダー、エポキシ系バインダー、エステル系バインダー、ウレタン系バインダー、エーテル系バインダー、カルボキシル系バインダー、アミド系バインダー、またはこれらの混合物であることを特徴とする。この際、前記バインダーの含量は1〜15wt%であることを特徴とする。
また、前記伝導性高分子組成物は100〜300Ω/□範囲の面抵抗値を有することを特徴とする。
【0021】
一方、前記伝導性高分子組成物を用いたタッチパネルは、上部に配置され、一面から入力手段のタッチ入力を受ける第1透明基板と、前記第1透明基板の他面に形成され、前記伝導性高分子組成物からなる第1透明電極と、前記第1透明基板から離隔し、下部支持力を提供する第2透明基板と、前記第2透明基板の一面に前記第1透明電極と向かい合うように形成され、前記伝導性高分子組成物からなる第2透明電極と、前記第1および第2透明電極の縁部に形成され、前記第1および第2透明電極から電気的信号の伝達を受ける配線電極と、前記第1透明電極と前記第2透明電極とが向かい合うように前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に形成された接着層とを含んで構成される。
【0022】
また、前記接着層が前記第1および第2透明電極の全面間に形成される静電容量方式であることを特徴とする。
また、前記接着層が前記第1および前記第2透明電極の外側間に形成され、前記第1および前記第2透明基板の内側間には絶縁性のスペーサーが形成される抵抗膜方式であることを特徴とする。
【0023】
また、前記接着層は光学透明接着剤(OCA)または両面接着テープ(DAT)であることを特徴とする。
また、前記第1および第2透明電極は100〜300Ω/□範囲の面抵抗値を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、伝導性高分子にドーパント、溶媒およびバインダーを含んでなる伝導性高分子組成物からなる透明電極を使用することにより、高い伝導度特性、優れた透過率、接着性および柔軟性を示すうえ、100〜300Ω/□範囲の低い面抵抗値を有するタッチパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の好適な実施例に係る静電容量方式のタッチパネルを示す断面図である。
【図2】本発明の好適な実施例に係る抵抗膜方式のタッチパネルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。
これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的で辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
【0027】
本発明において、各図面の構成要素に参照番号を付加するにおいて、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。また、「第1」、「第2」などの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別するために使用されるもので、構成要素が前記用語によって限定されない。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を無駄に乱すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
一方、本明細書全体にわたって使用される「タッチ」という用語は、透明フィルムの一面に対する直接的な接触を意味するだけでなく、透明フィルムの一面から入力手段が相当の距離近接する意味も含む。
【0028】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図1は本発明の好適な実施例に係る静電容量方式のタッチパネルを示す断面図である。
図1に示すように、本発明の好適な実施例に係る静電容量方式のタッチパネル100aは、最外郭に配置され、一面から入力手段のタッチ入力を受ける第1透明基板111、第1透明基板111の他面に形成された第1透明電極121、第2透明基板112の一面に形成された第2透明電極122、および前記第1透明電極121と第2透明電極122とが向かい合うように第1透明電極121と第2透明電極122との間に形成された接着層130aとを含んでなる。
【0029】
透明基板110は、第1透明基板111と第2透明基板112の2枚から構成される。
前記第1透明基板111は、タッチパネル100aの最外郭に配置され、露出面(一面)から指などの身体の一部またはスタイラスペンなどの入力手段のタッチ入力を受ける役割を行う。
【0030】
ここで、第1透明基板111は、破損または飛散しない材質であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、環状オレフィン高分子(COC)、TAC(Triacetylcellulose)フィルム、ポリビニルアルコール(PVA)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、ポリスチレン(PS)または二軸延伸ポリスチレン(Kレジン含有BOPS(biaxially oriented PS))などで形成することができる。
【0031】
一方、第1透明基板111の他面(入力手段のタッチを受ける面の反対面)には第1透明電極121が形成されるので、前記第1透明基板111の表面物性の活性化(接着力の向上)のために有機溶剤を用いて前記第1透明基板111から粉塵などの不純物を除去し、或いはプラズマ、コロナー、高周波またはプライマー処理によって前記第1透明基板111の表面を改質する前処理工程が行われ得る。
【0032】
また、前記第2透明基板112は、本発明に係る静電容量方式のタッチパネル100aの下部基板として配置され、下部から支持力を提供する役割を果たすもので、支持力を高めて構造的安定性を確保することができる。
このような第2透明基板112は、耐久性に優れた強化ガラスなどのように所定の強度以上の支持力を提供することが可能な材質からなり、特に限定されないが、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ンジカルボキシレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド(PI)、環状オレフィン共重合体(COC)、スチレン重合体、ポリエチレン、およびポリプロピレンなどが使用される。
【0033】
また、前記第2透明基板112の一面(第1透明電極121と向かい合う面)には第2透明電極122が形成されるので、表面物性の活性化(接着力の向上)のために前記第1透明111で上述の前処理工程が行われ得る。
透明電極120は、上述した透明基板110と同様に、第1透明電極121と第2透明電極122の2枚から構成される。
【0034】
前記第1透明電極121は、入力手段のタッチの際に第2透明電極122との相互キャパシタンス(mutual capacitance)の変化を用いてタッチ座標を認識することができるようにする役割を果たすもので、前記第1透明基板111の他面に形成され、第2透明電極122と向かい合うように配置される。
第2透明電極122は、第1透明電極121と共に、タッチ座標を認識することができるようにする役割を果たすもので、前記第2透明基板112の一面に形成され、前記第1透明電極121と向かい合うように配置される。
【0035】
ここで、第1および第2透明電極121、122は、柔軟性に優れるうえ、コーティング工程が単純な伝導性高分子組成物を前記透明基板110上にレーザーエッチング、湿式工程、印刷、コーティングまたは蒸着などの方式でパターニングすることにより形成できる。パターン形態は、ダイヤモンドタイプやバータイプなどの様々な形態が使用でき、いずれか一つに限定されない。パターニングはICとのマッチング性を考慮して行う。
【0036】
前記湿式工程としては例えば浸漬法などが使用でき、前記印刷方法としては例えばグラビア印刷、インクジェット印刷などが使用できる。
また、前記コーティング方法としては、例えばスピンコーティング、バーコーティング、スプレーコーティングまたはスプレッディングなどが使用できる。
【0037】
ここで、レーザーエッチングおよびインクジェット印刷の場合は所望のパターンを自在且つ容易に設計変更可能であるという利点があり、グラビア印刷の場合はロールツーロール工程で製作可能である。
前記ロールツーロール工程は、低費用生産の実現により非常に高い生産性の確保が可能であってモバイルおよび大型ディスプレイ、特にタッチパネル型入力装置への適用に非常に適する。
【0038】
このような第1および第2透明電極121、122を形成する伝導性高分子組成物は、伝導性高分子、少なくとも一つのドーパント、少なくとも一つのバインダーを含み、残部が溶媒からなる。
ここで、前記伝導性高分子は、高い透過率を有し、優れた柔軟性および均一性を示す材質であって、特に限定されないが、ポリアニリン、ポリピロールおよびポリチオフェン誘導体などが使用される。
【0039】
特に、本発明に係る伝導性高分子は、特に限定されないが、例えば、下記化学式1で表示されるポリチオフェン誘導体が使用される:
[化学式1]
【化2】

式中、xは炭素数1または2のアルキル基であり、nは5以上の整数である。
【0040】
この際、ポリチオフェン誘導体としては、ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸錯体(PEDOT/PSS)が使用される。
また、前記ポリチオフェン誘導体の含量は30wt%〜40wt%であり、好ましくは33wt%〜36wt%である。
【0041】
前記ポリチオフェン誘導体の含量が30wt%より少ない場合、ガラス基板に薄膜として形成するとき、前記ガラス基板に塗布されるポリチオフェン誘導体の量が少なくてあまり薄く形成されるので、透明電極としての役割を行うことができないか、或いは伝導性特性が低下するおそれがある。これに対し、前記ポリチオフェン誘導体の含量が40wt%より多い場合、前記薄膜形成の際にコーティングが容易ではなくて相溶性が低下するおそれがある。
その後、前記少なくとも一つのドーパントは、伝導度特性を向上させるためのもので、各種有機化合物が使用される。
【0042】
前記ドーパントは、特に限定されないが、酸素および窒素を含有する有機化合物が好ましく、例えば、エーテル基化合物、カルボニル基化合物、極性溶媒、またはこれらの混合物が使用される。
より詳しくは、前記エーテル基を含有する化合物としては、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどが使用される。また、前記カルボニル基を含有する化合物としては、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノンまたはブチロラクトンなどが使用される。
【0043】
特に、前記極性溶媒は、伝導度向上性能に優れて主に使用され、特に限定されないが、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N−ジメチルアセトイミド(DMA)、またはこれらの混合物が使用される。
【0044】
この際、前記ドーパントの含量はポリチオフェン誘導体100重量部に対して1〜10重量部であり、好ましくは3〜8重量部である。
もし前記ドーパントの含量が1重量部より少ない場合、ドーパントとしての伝導度向上に影響を及ぼし、前記ドーパントの含量が10重量部より多い場合、それ以上の伝導度向上効果がないので、ドーパントが浪費されるおそれがある。
【0045】
その後、前記バインダーは、本発明に係る伝導性高分子組成物からなる透明電極を形成するために透明基板に薄膜として形成されるとき、前記透明基板との接着性および前記伝導性高分子組成物の伝導度特性をさらに向上させるうえ、面抵抗値を低める役割を果たす。
このような前記バインダーは、単独でまたは2つ以上を混合して使用でき、特に限定されないが、例えば、アクリル系バインダー、エポキシ系バインダー、エステル系バインダー、ウレタン系バインダー、エーテル系バインダー、カルボキシル系バインダー、アミド系バインダー、またはこれらの混合物が使用できる。
【0046】
それらの中でも、炭素数3以上のアルキル基を有するアルキルアクリレートおよび極性官能基を有するモノマーを共重合成分として含有するアクリル系バインダーを使用することがさらに好ましい。
この際、前記バインダーの含量は1〜15wt%であり、好ましくは3〜10wt%である。
【0047】
もし前記バインダーの含量が1wt%より少ない場合、薄膜形成の際に接着維持機能が低下するので、バインダーとしての機能を行うことができず、前記バインダーの含量が15wt%より多い場合、伝導性高分子の含量に比べて相対的に高まって伝導性の向上を阻害するおそれがある。
【0048】
本発明に係る前記伝導性高分子組成物は、結合剤をさらに含むことができ、上述したバインダーと同様に透明基板に透明電極を薄膜として形成するとき、前記透明基板との結合を助ける補助結合剤として機能する。
このような前記結合剤は、特に限定されないが、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリルオキシプロピルジメトキシシラン、またはこれらの混合物が使用される。
【0049】
この際、前記結合剤の含量は1〜5wt%であり、好ましくは2〜3wt%である。
上述した前記伝導性高分子組成物に含有されたバインダー(および結合剤)の存在有無によって透明電極の付着力および静電容量方式タッチパネルの信頼性を評価するための下記実験を実施し、これを下記表1に示した。
【0050】
本実験は、まず、透明電極の付着性を測定するために、接着テープおよび50×50mmの透明電極100シートを用いてそれぞれ50回以上脱付着を繰り返し行うことにより、特性を評価した。その後、タッチパネルの信頼性を測定するために、80℃/80%の高温高湿条件下における端子抵抗値の変化を観察して評価した。
【0051】
【表1】

【0052】
表1を参照すると、本発明に係る伝導性高分子組成物である実施例1のようにバインダーと結合剤が両方とも含まれた場合、透明電極の付着性に優れるうえ、高温高湿で静電容量方式タッチパネルの信頼度が良好である。
これに対し、従来の伝導性高分子組成物である比較例1のように伝導性高分子組成物にバインダーなしで結合剤のみが存在する場合、透明電極の付着性は80%剥離と示され、タッチパネルの電気的特性を示す端子抵抗値は高温高湿で急激に上昇した。
【0053】
また、従来の伝導性高分子組成物である比較例2のように伝導性高分子組成物にバインダーと結合剤が両方とも含まれていない場合、透明電極の付着性は100%剥離と示され、タッチパネルの電気的特性を示す端子抵抗値は高温高湿で急激に上昇した。
すなわち、本発明に係る伝導性高分子組成物のように伝導性高分子にバインダーを含むことにより、透明電極の付着力およびタッチパネルの信頼性に対して良好な水準を確保することができることが分かる。
【0054】
また、従来の伝導性高分子組成物である比較例1および2のようにバインダーが存在しないとき、結合剤の存在有無によって剥離程度が異なる。これは前記結合剤が前記バインダーのほどではないが、付着力の向上(接着性の向上)に多少影響を及ぼすことを示唆する。
【0055】
本発明に係る伝導性高分子組成物は、上述したような伝導性高分子、ドーパント、バインダー(および結合剤)を除いた残部は溶媒からなる。
前記溶媒は、一般に、前記伝導性高分子組成物内に溶質が均一に分布するようにする分散液が使用される。
【0056】
このような前記溶媒は、1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができ、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、i−プロパノール、ブタノール、n−プロピルアルコールなどの脂肪族アルコール;メチルセロソルブ、プロピレングリコールメチルエーテル;ジアセトンアルコール、エチルアセテート、ブチルアセテート、アセトン、メチルエチルケトンなどの脂肪族ケトン、脂肪族カルボン酸エステル、脂肪族カルボン酸アミド、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アセトニトリル、脂肪族スルホシキド、またはこれらの混合物が使用される。また、水または水と有機溶媒との混合物も使用できる。
【0057】
一方、本発明に係る伝導性高分子組成物は、上述した伝導性高分子、ドーパント、バインダー(および結合剤)、溶媒以外に、分散安定剤、界面活性剤、消泡剤およびレベリング剤などがさらに添加されてもよい。
前記分散安定剤は、エチレングリコールまたはソルビトールなどが使用され、これにより伝導度向上効果を得ることができる。
【0058】
前記界面活性剤は、8〜16のHLB(Hydrophile Lipophile Balance)値を有する物質が使用され、好ましくは10〜13のHLB値を有する物質が使用される。
このような界面活性剤は、特に限定されないが、例えば、Tween20、Tween40、Tween60、Tween80、Triton X−100などが使用される。また、span80などの低いHLP値を有する種類と混合して使用することも可能である。
【0059】
一方、上述したような本発明に係る伝導性高分子組成物の面抵抗特性を評価するための実験を実施し、これを下記表1に示した。
この際、本発明に係る伝導性高分子組成物において、ポリチオフェン誘導体はポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸錯体(PEDOT/PSS)が使用され、ドーパントはジメチルスルホキシド(DMSO)が使用され、溶媒はi−プロパノールおよびエタノールが使用された。また、バインダーはアクリルバインダーが使用され、結合剤はγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが使用された。
【0060】
その結果、本発明に係る伝導性高分子組成物で形成された透明電極は、前記伝導性高分子組成物に含有されたポリチオフェン誘導体、ドーパント、溶媒、バインダーおよび結合剤の割合を下記表2のとおり調節して面抵抗値を100〜300Ω/□の水準に低めることができた。
【0061】
【表2】

【0062】
表2を参照すると、本発明に係る伝導性高分子組成物である実施例2〜7は、従来の伝導性高分子組成物である比較例3に比べてドーパンドの含量が低く、特にバインダーをさらに含むが、面抵抗値は比較例3の2500Ω/□に比べて一層低い100〜300Ω/□を示す。
【0063】
このように、伝導性高分子にドーパント、溶媒、バインダー(および結合剤)が本発明に係る含量で含まれてなる伝導性高分子組成物から形成された透明電極を用いて実現されたタッチパネルは、高い伝導度特性、優れた透過率、接着性および柔軟性を示し、100〜300Ω/□範囲の低い面抵抗値を有することができる。
【0064】
再び図1を参照すると、前記第1透明電極121と前記第2透明電極122の縁部には、前記第1透明電極121と前記第2透明電極122からそれぞれの電気的信号の伝達を受ける配線電極140が印刷される。この際、前記配線電極140は、シルクスクリーン法、グラビア印刷法またはインクジェット印刷法などを用いて印刷することができる。前記配線電極140の印刷後、乾燥時の温度は約150℃以下であり、好ましくは約130℃である。
【0065】
また、前記配線電極140の材料としては、電気伝導度に優れた銀ペーストまたは有機銀で組成された物質を使用することが好ましいが、これに限定されず、伝導性高分子、カーボンブラック(CNT含有)、ITOなどの金属酸化物、または金属類などの低抵抗金属を使用することができる。
【0066】
銀ペーストなどのペーストタイプで形成された配線電極140は、伝導性高分子組成物から形成された前記第1および第2透明電極121、122に及ぼす影響を最小化するようにペースト混合物内の溶媒を最小化することができる。
この際、前記ペーストは、微細線幅を実現するために高粘度であることが好ましく、印刷性および広がり性を調節することができるようにチキソトロープ剤(thixotropic agent)が含有されたものが良い。
【0067】
また、前記ペーストの腐食を防止するために、前記配線電極140上に金(Au)または絶縁膜が数nmの厚さでコートできる。
接着層130aは、第1透明電極121と第2透明電極122との間に形成され、第1透明電極121と第2透明電極122とを向かい合うようにする役割を果たす。
【0068】
ここで、前記接着層130aは、第1透明電極121と第2透明電極122を互いに絶縁させることが可能な材質であって、特に限定されないが、接着力と透明性を両方とも備えた光学透明接着剤(OCA、Optical Clear Adhesive)用いることが好ましい。
ここで、前記光学透明接着剤(OCA)は、アクリル系およびシリコン系に大別されるが、アクリル系の場合、高温高湿の下で第1および第2透明電極121、122の面抵抗値が急激に増加するので、高温高湿条件の安定性のためにシリコン系を使用することが好ましい。
【0069】
前記光学透明接着剤(OCA)は、フィルムタイプまたは液状タイプが使用可能であり、前記OCAコーティング後の透過率は99%以上である。また、前記OCAの厚さは50〜200μmであり、好ましくは100〜175μmである。
また、前記接着層130aは、接着工程において不良が発生しても再作業が容易であるよう、両面接着テープ(DAT、Double-sided Adhesive Tape)が使用できる。
【0070】
一方、前記第2透明基板112の他面(第2透明電極122が形成される面の反対面)には、上述したような光学透明接着剤(OCA)または両面接着テープ(DAT)でディスプレイ(図示せず)が付着できる。
前記ディスプレイ(図示せず)は、画像を出力する装置であって、液晶表示装置(LCD、Liquid Crystal Display Device)、PDP(Plasma Display Panel)、EL(Electroluminescence)またはCRT(Cathode Ray Tube)などを含む概念である。
【0071】
図2は本発明の好適な実施例に係る抵抗膜方式のタッチパネルを示す断面図である。
図2に示すように、本発明の好適な実施例に係る抵抗膜方式のタッチパネル100bは、最外郭に配置され、一面から入力手段のタッチ入力を受ける第1透明基板111、第1透明基板111の他面に形成された第1透明電極121、第2透明基板112の一面に形成された第2透明電極122、および第1透明電極121と第2透明電極122とが向かい合うように第1透明電極121と第2透明電極122との間に形成された接着層130bとを含んで構成される。
【0072】
本実施例に係る抵抗膜方式のタッチパネル100bは、前述した実施例に係る静電容量方式のタッチパネル100aとは、接着層130bの構造およびスペーサーの存在が最も大きく異なる。よって、このような相違点を中心に説明し、同一の構成要素に対する詳細説明は上述したもので代替する。
【0073】
前記接着層130bは、第1透明基板121の形成された第1透明基板111と第2透明電極122の形成された第2透明基板112との間の外側に形成される。このような接着層130bは、外部圧力によって第1透明電極121と第2透明電極122とが接触できるように第1透明基板111と第2透明基板112との間の外側に形成されるので、第1透明基板111と第2透明基板112との間の内側には開口部131が形成できる。
【0074】
また、前記スペーサー132は第1および第2透明基板111、112間の内側に形成される。このようなスペーサー132はドットスペーサーの形で構成でき、第1透明電極121と第2透明電極122とが接触するときの衝撃を緩和し、圧力が解除されると、第1透明基板111が原位置に戻ることができるように反発力を提供する。また、前記スペーサー132は、外部圧力がないが第1透明電極121と第2透明電極122が接触する場合が発生しないように、平素は第1および第2透明電極121、122間の絶縁を維持させる役割を行う。
【0075】
これまで、本発明に係る伝導性高分子組成物からなる透明電極が使用された静電容量方式のタッチパネルと抵抗膜方式のタッチパネルについて説明したが、これに限定されず、電磁場方式、SAW方式およびインフラレッド方式などを含む様々なタッチパネルにおいて、上述した伝導性高分子組成物からなる透明電極を使用することができる。
【0076】
以上、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱することなく、本発明を多様に修正および変更し得ることを理解するであろう。
【符号の説明】
【0077】
100a 静電容量方式のタッチパネル
100b 抵抗膜方式のタッチパネル
110 透明基板
120 透明電極
111 第1透明基板
121 第1透明電極
112 第2透明基板
122 第2透明電極
130a、130b 接着層
140 配線電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学式1で表示されるポリチオフェン誘導体と、
少なくとも一つのドーパントと、
少なくとも一つのバインダーとを含み、
残部は溶媒からなることを特徴とする、透明電極用伝導性高分子組成物。
[化学式1]
【化1】

(式中、xは炭素数1〜2のアルキル基であり、nは5以上の整数である。)
【請求項2】
前記ポリチオフェン誘導体がポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸錯体(PEDOT/PSS)であることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項3】
前記ポリチオフェン誘導体の含量が30wt%〜40wt%であることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項4】
前記ドーパントがエーテル基化合物、カルボニル基化合物、極性溶媒、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項5】
前記エーテル基化合物がジエチレングリコールモノエチルエーテルであることを特徴とする、請求項4に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項6】
前記カルボニル基化合物がイソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノンまたはブチロラクトンであることを特徴とする、請求項4に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項7】
前記極性溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−字メチルホルムアミド(DMF)、N−ジメチルアセトイミド(DMA)、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項4に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項8】
前記ドーパントの含量が前記ポリチオフェン誘導体100重量部に対して1〜10重量部であることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項9】
前記バインダーがアクリル系バインダー、エポキシ系バインダー、エステル系バインダー、ウレタン系バインダー、エーテル系バインダー、カルボキシル系バインダー、アミド系バインダー、またはこれらの混合物であることを特徴とすることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項10】
前記バインダーの含量が1〜15wt%であることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項11】
前記溶媒が脂肪族アルコール、脂肪族ケトン、脂肪族カルボン酸エーテル、脂肪族カルボン酸アミド、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アセトニトリル、脂肪族スルホキシド、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項12】
前記伝導性高分子組成物が1〜5wt%の結合剤をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項13】
前記結合剤がγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アクリルオキシプロピルジメトキシシラン、またはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項12に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項14】
前記伝導性高分子組成物が分散安定剤をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項15】
前記分散安定剤がエチレングリコールまたはソルビトールであることを特徴とする、請求項14に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項16】
前記伝導性高分子組成物が界面活性剤をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項17】
前記界面活性剤が、8〜16のHLB(Hydrophile Lipophile Balance)値を有する物質であることを特徴とする、請求項16に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項18】
前記伝導性高分子組成物が100〜300Ω/□範囲の面抵抗値を有することを特徴とする、請求項1に記載の透明電極用伝導性高分子組成物。
【請求項19】
上部に配置され、一面から入力手段のタッチ入力を受ける第1透明基板と、
前記第1透明基板の他面に形成され、請求項1〜18のいずれか1項に記載の伝導性高分子組成物からなる第1透明電極と、
前記第1透明基板から離隔し、下部支持力を提供する第2透明基板と、
前記第2透明基板の一面に前記第1透明電極と向かい合うように形成され、請求項1〜18のいずれか1項に記載の伝導性高分子組成物からなる第2透明電極と、
前記第1および第2透明電極の縁部に形成され、前記第1および第2透明電極から電気的信号の伝達を受ける配線電極と、
前記第1透明電極と前記第2透明電極とが向かい合うように前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に形成される接着層とを含んでなることを特徴とする、タッチパネル。
【請求項20】
前記接着層が前記第1および第2透明電極の全面間に形成される静電容量方式であることを特徴とする、請求項19に記載のタッチパネル。
【請求項21】
前記接着層が前記第1および前記第2透明電極の外側間に形成され、前記第1および前記第2透明基板の内側間には絶縁性のスペーサーが形成される抵抗膜方式であることを特徴とする、請求項19に記載のタッチパネル。
【請求項22】
前記接着層が光学透明接着剤(OCA)または両面接着テープ(DAT)であることを特徴とする、請求項19に記載のタッチパネル。
【請求項23】
前記第1および第2透明電極が100〜300Ω/□範囲の面抵抗値を有することを特徴とする、請求項19に記載のタッチパネル。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−4092(P2012−4092A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−190486(P2010−190486)
【出願日】平成22年8月27日(2010.8.27)
【出願人】(594023722)サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. (1,585)
【Fターム(参考)】