用於觸摸面板的透明導電成形物和觸摸面板的製作方法
2023-12-03 19:49:31 2
專利名稱:用於觸摸面板的透明導電成形物和觸摸面板的製作方法
技術領域:
本發明涉及用於觸摸面板的透明導電成形物和使用該成形物的觸摸面板,所述觸摸板具有透明導電層,該透明導電層顯示出高透明度、低著色和良好的抗磨損性和彈性。
背景技術:
近幾年,觸摸面板的需要已經擴展用做一種數據輸入設備,用於將數據輸入到電子記事本、可攜式遠程信息終端、可攜式遊戲機、汽車導航系統、個人計算機、鐵路售票機等。
作為用於這種觸摸面板中的透明導電成形物,已知的是,在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜基板的一側上包括氧化銦-氧化錫(ITO)的透明導電層的透明導電膜(專利文獻1、專利文獻2)。
專利文獻1JP-A-2-194943專利文獻2JP-A-11-203047發明內容本發明所要解決的問題然而,由於透明導電層的陶瓷性質而使透明導電成形物的彈性較差,其中所述透明導電成形物是通過在聚對苯二甲酸乙二醇酯膜基板的一側上形成的由氧化銦-氧化錫(ITO)構成的透明導電層而製備的,因此其導致的問題在於當重複輸入時在透明導電層中產生裂縫,由此由於表面電阻率的改變而導致異常的檢測,且由此導致了不精確的輸入,另一個問題在於抗磨損性低下,這些問題的處理需要在觸摸面板製造工藝的各個步驟中特別加以注意。
而且,由於ITO透明導電層吸收光的ITO特定的波長,且由此改變了傳輸光的色調,因此導致了這樣的問題,即,難以精確地表現觸摸面板顯示器件的顯示色調。
此外,由於近年來對輸入的高精度和降低電能消耗的要求,還需要將表面電阻率改變到高於常規水平的約800Ω/□至數千Ω/□的較高電阻率,但在ITO透明導電成形物的情形下,為了獲得表面電阻率,需要將ITO的厚度減小(減薄)到約10nm,由於不僅進一步降低了彈性和抗磨損性,而且缺乏表面電阻率的重複性(reproducibility),因此這種情況下其不能經受住實際的應用。
此外,由於通過濺射工藝或其他分批式方法製備包括ITO的透明導電成形物,因此問題還在於低生產率和高成本。
本發明用於解決前述問題,且其要解決的問題是提供用於觸摸面板的、具有導電層的透明導電成形物和使用該成形物的觸摸面板,其中由於優良的抗磨損性和彈性,因此當用在觸摸面板中時降低了表面電阻率的變化,因此可以延長其使用壽命且不會改變傳輸光的色調。
此外,所要解決的另一問題是提供用於觸摸面板的透明導電成形物和使用該成形物的觸摸面板,其中該成形物具有低成本和經濟的透明導電層。
用於解決問題的手段為了實現上述目的,本發明的用於觸摸面板的第一透明導電成形物的特徵在於在透明基板的至少一側上形成包括超細導電纖維的透明導電層。
此外,本發明的用於觸摸面板的第二透明導電成形物的特徵在於在透明基板的至少一側上形成包括超細導電纖維的透明導電層,其中上述超細導電纖維是分散的且相互接觸而不會發生聚集。
此外,本發明的用於觸摸面板的第三透明導電成形物的特徵在於在透明基板的至少一側上形成包括超細導電纖維的透明導電層,其中上述超細導電纖維以分離的單個纖維的狀態分散並相互接觸,或者通過聚集兩個或更多纖維而形成的束,以分離的單個束的狀態分散並相互接觸。
根據本發明,優選使用碳纖維,特別是使用碳納米管作為超細導電纖維,且期望的是,它們以分離的單纖維的狀態分散並相互接觸,或者通過聚集兩個或更多纖維而形成束且這些束是分散的且相互接觸。此外,期望的是,導電層的表面電阻率為104Ω/□或更小的電導率,並且還期望的是,在550nm波長處的光透射率為75%或更高。
並且,期望的是,在以3mm曲率半徑彎曲導電層後,該導電層的表面電阻率以1.3倍或更小的因數增加。此外,關於本發明的透明導電成形物的傳輸色調,期望的是,由JIS Z8729建立的L*a*b*色系中的傳輸色調a*和b*都在-2.5至2.5範圍內。
此外,本發明的觸摸面板特徵在於使用前述各透明導電成形物作為電極。
就此而言,在此使用的術語「不聚集」是指當在光學顯微鏡下觀察導電層時,沒有平均直徑為0.5μm或更大的聚集團塊。並且,術語「接觸」是指超細導電纖維實際上相互接觸的情況並且超細導電纖維彼此非常接近具有可傳導的微小間隙的情況。此外,術語「導電的」是指當通過JIS K 7194(ASTM D 991)測量時表面電阻率為104Ω/□或更小。
發明效果由於在本發明的用於觸摸面板的第一透明導電成形物的情況下,通過超細導電纖維形成導電層,很容易地將表面電阻率控制到104Ω/□或更小,且導電層的光透射率在550nm波長處為75%或更大,且與ITO的情況不同,不會改變傳輸光的色調,因此觸摸顯示器件的顯示色調可以被精確再現。並且,由於其彈性和抗磨損性良好,因此可以將其製作為用於具有優良耐久性的觸摸面板的透明導電成形物。
此外,當超細導電纖維是碳納米管時,所述碳納米管薄且長,因此可以進一步適當確保它們的相互接觸,且易於獲得104Ω/□或更小的表面電阻率。
在本發明的用於觸摸面板的第二透明導電成形物的情況下,包含在導電層中的超細導電纖維是分散的且相互接觸而不會發生聚集,因此相應於所述纖維的非聚集部分,超細導電纖維是鬆散的且可以確保其足夠的相互傳導。由此,即使當超細導電纖維的數量減少時,也可以確保與常規水平相同的導電性,並且相應於超細導電纖維數量的減少還可以提高透明度。因此,即使當超細導電纖維的數量減少時,也可以將導電層的表面電阻率設置在104Ω/□或更小,導電層的光透射率在550nm波長處為75%或更大,並且可以獲得具有優良色調和透明度的用於觸摸面板的透明導電成形物。
在本發明用於觸摸面板的第三透明導電成形物的情況下,包含在導電層中的超細導電纖維以分離的單纖維的狀態分散且相互接觸,或者通過聚集兩個或更多纖維而形成的束以分離的單束的狀態分散且相互接觸,因此一個纖維或一束超細導電纖維與其他對應物接觸的機會變得頻繁,並且可以確保足夠的連續性,由此可以獲得適當的導電性和透明度。因此,即使當超細導電纖維的數量減少時,也容易獲得這樣的成形物,該成形物具有104Ω/□或更小的導電層表面電阻率且在550nm波長處具有75%或更大光透射率。
圖1示出了阻性膜式的觸摸面板的側視圖,其使用了本發明的用於觸摸面板的、具有透明導電層的透明導電成形物。
圖2示出了本發明的透明導電成形物用於相同觸摸面板的實施例的截面圖。
圖3(A)、(B)示出了相同透明導電成形物的導電層中超細導電纖維分散狀態的示意性截面圖。
圖4示出了當從平面觀察相同導電層時超細導電纖維分散狀態的示意性截面圖。
參考數字和符號的描述1用於觸摸面板的透明導電成形物11 透明基板12 透明導電層2點間隔物3功能層4超細導電纖維A阻性膜式的觸摸面板具體實施方式
下面參考附圖詳細描述本發明的典型實施例,但本發明不限於此。
圖1所示的阻性膜式的觸摸面板A包括上電極A1和下電極A2,液晶等顯示器件A3設置在該觸摸面板A的下側上。上電極A1包括用於觸摸面板的本發明的透明導電成形物,在所述觸摸面板中,在包括了合成樹脂等的透明基板11的一側(下側)上形成了透明導電層12,以及在透明基板11的相對側(上側)上形成功能層3,例如用於保護表面的硬塗覆層或為了容易觀看圖像平面的防眩層。此外,下電極A2包括用於觸摸面板的本發明的透明導電成形物1,其中在包括玻璃、合成樹脂等的透明基板11的一側(上側)上形成透明導電層12,以及在透明導電層12上形成點間隔物2。上電極A1和下電極A2以如下方式設置在這些透明導電層12和12的上面和下面,所述的方式是它們彼此相對並具有間隙,且當用筆等按壓上電極A1的顯示表面時,中間間隔有點間隔物2的、彼此相對的一部分上電極A1和一部分下電極A2相互接觸,從而影響其連續性並由此輸入信號。
如在圖2中延展所示的,通過在合成樹脂、玻璃等的透明基板11一側的表面上層疊包括超細導電纖維4的透明導電層12,從而形成了用於觸摸面板的透明導電成形物,該透明導電成形物用在阻性膜式的觸摸面板A中。
就此而言,透明導電層12可以通過層疊形成在透明基板11的兩側上。
如上所述,將具有透明度的熱塑性樹脂、通過加熱、紫外線、電子束、輻射射線等硬化且具有透明度的硬化樹脂、或玻璃等被用在透明基板11中,其中該透明基板11組成了透明導電成形物1。
例如,作為上述透明熱塑性樹脂,使用聚乙烯、聚丙烯、聚環烯烴等烯烴樹脂,聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等乙烯基樹脂,硝化纖維素、三乙醯纖維素等纖維素樹脂,聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸環己二甲酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚芳酯(polyallylate)、芳香族聚酯等酯樹脂,ABS樹脂、聚醚碸、聚醚醚酮、這些樹脂的共聚物樹脂,這些樹脂的混合樹脂等,並且作為前述透明硬化樹脂,例如,使用環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂等。
作為上述樹脂,使用作為基板11具有75%或更大的總透光率和具有4%或更小濁度(haze)的樹脂,特別地,優選使用具有80%或更大總透光率的透明基板11,優選85%或更大,以及4%或更小的濁度。作為這種樹脂,使用聚環烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、三乙醯纖維素、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸環己二甲酯或其共聚物樹脂、其混合樹脂或硬化型丙烯酸樹脂。除這些之外,由於作為總透光率其玻璃有95%或更大的優越的透射率,因此還期望使用玻璃。
就此而言,可選地,使用可塑劑、穩定劑、紫外線吸收劑等試劑與上述由合成樹脂構成的透明基板11混合,以提高其可塑性、熱穩定性、耐氣候性等。
在這些樹脂和玻璃中,期望的是,當其在上電極A1中被用作基板時,具有撓性以便用於通過按壓所述上電極A1實現重複輸入,並且在上述材料中,期望使用熱塑性樹脂,特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚環烯烴、三乙醯纖維素或聚甲基丙烯酸甲酯。除此之外,期望通過將其厚度設置到5μm至1mm的水平,優選為25至500μm,來進一步提高撓性。
另一方面,期望下電極A2具有剛性,因為它需要起到這樣的作用,即在通過按壓上電極A1的重複輸入中用作支撐材料,以及可以使用上述玻璃、熱塑性樹脂和硬化樹脂中的任何材料,但期望其厚度約為500μm至3mm。作為特別期望的材料,使用玻璃、聚碳酸酯、聚環烯烴、三乙醯纖維素或聚甲基丙烯酸甲酯膜等。
在該透明基板11一側上形成的導電層12是包括超細導電纖維4的透明層,按如下的條件製備其表面電阻率為104Ω/□或更小,且其在550nm波長處的透光率為75%或更大。為此,期望上述超細導電纖維4是分散的並相互接觸而不聚集。換句話說,超細導電纖維4以如下狀態分散並相互接觸,所述狀態是不會發生紐結的、分離的單個纖維狀態,或通過聚集兩個或更多纖維而形成的束與其他束相分離的狀態。當導電層12主要由超細導電纖維4和透明粘合劑構成時,如圖3(A)所示,在上述分散狀態下超細導電纖維4在粘合劑中是分散的並相互接觸;或者如圖3(B)所示,超細導電纖維4是分散的並相互接觸,其中該超細導電纖維的一部分刺入到粘合劑中且其他部分從粘合劑表面突出或露出來;或者如圖3(A)所示,將超細導電纖維4的一部分在粘合劑中分散,且如圖3(B)所示,將其他超細導電纖維4在從表面突出或露出的狀態下分散。
圖4示意性地示出了從平面觀察的這些超細導電纖維4的分散狀態。由圖4可以理解,雖然有點彎曲,超細導電纖維4分離成各個纖維或束,以相互不紐結的簡單交叉狀態分散在導電層12中或其表面上,即沒有發生聚集,並且在各個交叉點處相互接觸。
當以這種方式分散時,相較於聚集狀態的情況,超細導電纖維4是鬆散的且分布寬範圍(circle)內,因此引起這些纖維相互接觸的機會顯著增加,結果,通過利用其連續性可以顯著提高導電性。為了獲得與使用常規碳納米管的專利參考文獻(JP-A-2000-26760)中描述的值相類似的約103Ω/□的導電性,可以通過將接觸點(連續密度)調整到常規水平而實現,因此即使當通過實現上述分散狀態而減少超細導電纖維4的數量時,也可以獲得相同的接觸機會,並由此減少了超細導電纖維4的相應數量。結果,相應於超細導電纖維4(其抑制了透明度)數量的減少而提高了透明度,並且由於還可以減薄導電層12,因此可以進一步提高透明度。
就此而言,超細導電纖維4不需要逐個纖維或逐個束地完全分離和分散,因此可以存在部分紐結的小聚集團塊,但期望的是其平均直徑的尺寸小於0.5μm。
另一方面,當超細導電纖維4被包含在導電層12中時,當數量與常規情況的數量相類似時,通過實現上述分散狀態可以將纖維相互接觸的機會提高到大於常規情況的水平。因此,可以顯著提高導電性,由此可以容易地獲得104Ω/□或更小的導電率。
此外,當通過在所述導電層12中包含超細導電纖維4而將導電層12的厚度減薄到5至500nm的水平時,在厚度方向上分散的超細導電纖維4可以被集中起來,從而其相互接觸的機會增加了,因此可以進一步提高導電性。因此,期望在上述範圍內減薄導電層12的厚度,更期望的是將其調整到10至400nm的水平。
因此,當超細導電纖維4在導電層12中被分離為各個纖維或束時,雖然有點彎曲,但以不相互且複雜紐結的分散狀態彼此接觸,即不發生聚集,則即使當所述導電層12扭曲時,超細導電纖維4也很難被伸長到引起斷裂或滑動的程度。因此,通過筆輸入的壓力等不會在所述導電層12中產生裂縫或脫落,因此不會引起表面電阻率的增大和斷裂的產生,由此成為用於觸摸面板的、可靠性和耐久性卓越的透明導電成形物。如由下面描述的示例可理解的,證實當以3mm的曲率半徑彎曲時,用於觸摸面板的本發明透明導電成形物1的表面電阻率僅僅增大為初始成形物的1.3倍或更小,並且即使以1mm的曲率半徑彎曲時也僅僅增大1.4倍或更小。
作為用在導電層12中的超細導電纖維4,優選使用具有0.3至100nm直徑和0.1至20μm長度的超細導電纖維,優選為0.1至10μm的長度,例如碳納米管、碳納米角(nanohorn)、碳納米線、碳納米纖維、石墨細纖維等超細導電纖維,鉑、金、銀、鎳、矽等的金屬納米管、納米線等超細導電纖維、以及氧化鋅等金屬氧化物納米管、納米線等超細導電纖維。由於這些超細導電纖維4以逐個纖維或逐個束的狀態分散而不會發生聚集,因此獲得了這樣的結果,所述導電層12的表面電阻率為104Ω/□或更小且其在550nm波長處的光透射率為75%或更大。
在這些超細導電纖維4中,為了獲得更透明的導電層12,特別期望的是碳納米管,這是因為所述碳納米管具有0.3至80nm的相當小的直徑,從而使得當它們以逐個纖維或逐個束的狀態分散時其抑制光透射率的作用變得更小。
通過在導電層12內部或其表面上沒有聚集地分散並相互接觸,從而確保了這些超細導電纖維4的連續性,如分離的纖維或使通過聚集兩個或更多的纖維而形成的束相互分離。因此,通過在導電層12中以1至450mg/m2的估計含量包含超細導電纖維4,可以自由地控制表面電阻率為104Ω/□或更小,特別在100至104Ω/□範圍內。通過在電子顯微鏡下觀察導電層12的表面,並由此測量超細導電纖維4佔據的表面面積的面積比,並且通過將其與超細導電纖維4的厚度和比重相乘,所計算的值就是所述的估計含量(當超細導電纖維是碳納米管時,採用石墨的2.1至2.3參考值的平均值2.2)。
就此而言,如前所述,術語「沒有聚集」是指通過在光學顯微鏡下觀察導電層12發現聚集的團塊並測量其長度和寬度時,不存在具有0.5μm或更大平均值的團塊。
前述碳納米管包括多壁碳納米管和單壁碳納米管,在多壁碳納米管中,中心軸線的圓周同心地配備有兩個或多個具有不同直徑的圓柱形封閉碳壁,在單壁碳納米管中,中心軸線的圓周配備有圓柱形封閉的單個碳壁。
前述多壁碳納米管包括這樣的多壁碳納米管,即通過在中心軸線周圍重疊多個層而構成的多壁碳納米管,以及形成螺旋多層的多壁碳納米管。在這些多壁碳納米管中特別優選的是重疊2至30層的多壁碳納米管,更優選的是重疊2至15層的多壁碳納米管。所述多壁碳納米管在大部分情況下以單獨分離的狀態分散,但在2至3壁碳納米管的情況下,在某些情況中它們通過形成束來分散。
另一方面,後面的單壁碳納米管是圍繞中心軸線的圓柱形封閉的單層管。這種單壁碳納米管一般以兩個或更多管的束的形式存在,且得到的束彼此分離並以簡單交叉狀態分散在導電層中或其表面上而不發生束的複雜紐結或聚集,但是在簡單交叉狀態下,它們在各個交叉點處相互接觸。優選地,使用在其中聚集了10至50個單壁碳納米管從而形成束的那些單壁碳納米管。就此而言,在單獨分離的狀態下分散的情況必然也包括在本發明中。
如前所述,當超細導電纖維4在導電層12中沒有紐結或聚集地分散並相互接觸時,即使當導電層12的厚度變薄時,也確保了碳納米管中充分的連續性,因此即使當超細導電纖維4的估計含量設置為1至450mg/m2的水平且導電層12的厚度減薄到5至500nm的水平時,碳納米管也是鬆散的,由此確保了充分的相互連續性,並且可以容易地將表面電阻率設置到104Ω/□或更小,並發揮良好的導電性。此外,由於通過實現了各超細導電纖維4的鬆散且由此不出現聚集團塊,因此超細導電纖維4不會抑制光的透射性,因此透明度變得良好,尤其是,相應於通過減薄導電層12的厚度而減少了碳納米管的估計含量,進一步提高了透明度。
為了通過在導電層12中包含大量超細導電纖維4從而實現更優越的連續性和透明度,重要的是通過提高超細導電纖維4的分散性,且通過降低塗覆液的粘性進一步提高所製備塗覆液的流平性,從而由此形成導電層,為此,重要的是共同使用分散劑。作為這種分散劑,適合使用酸性聚合物的烷基銨鹽溶液、高聚物型分散劑、偶聯劑等,高聚物型分散劑例如有叔胺-改性丙烯酸共聚物、聚氧化乙烯-聚氧化丙烯共聚物等。
作為用在導電層12中的粘合劑,使用透明熱塑性樹脂,特別是聚氯乙烯、(氯乙烯-乙酸乙烯酯)共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、硝化纖維素、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯或碳氟樹脂,諸如偏二氟乙烯或者通過加熱、紫外線、電子束、輻射線等硬化的硬化樹脂,特別是三聚氰胺丙烯酸脂(melamine acrylate)、聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂或諸如丙烯酸改性矽化物(acryl-modifiedsilicate)的矽樹脂,並且以變成透明層的方式製備由這些粘合劑和前述超細導電纖維4構成的導電層。就此而言,可以向這些粘合劑添加諸如矽膠的無機材料。當通過透明熱塑性樹脂形成基板11時,由於良好的相互層疊特性,適合使用相同類型的透明熱塑性樹脂或彼此具有相容性的不同類型的透明熱塑性樹脂。
此外,當使用硬化樹脂或包含矽膠的粘合劑作為粘合劑時,可以獲得具有良好抗劃性、抗磨損性等的用於觸摸面板的透明導電成形物,因此不僅可以製備成形物,該成形物由於筆輸入等產生劃痕的機會較小,不會引起表面電阻率的增大且具有高耐久性,而且觸摸面板製造工藝期間的處理也變得容易了。雖然導電層12並不總是需要這種粘合劑,但期望使用其來保持表面電阻率。
如前所述,當超細導電纖維4以逐個纖維或逐個束的方式分散而沒有發生聚集時,通過將導電層12中超細導電纖維4的估計含量設置到1至450mg/m2的水平並通過將導電層12的厚度減薄到5至500nm的水平時,實現了表面電阻率為104Ω/□或更小的良好導電性以及在550nm波長處75%或更大的光透射率的透明度。更優選地,超細導電纖維4的估計含量為3至400mg/m2且導電層12的厚度為10至400nm。
就此而言,可選地,通過對導電層12添加紫外線吸收劑、表面處理劑、穩定劑等添加劑可以提高耐氣候性和其他物理性能。並且,除碳納米管之外,其中可以包括質量比約30%至50%數量的導電金屬氧化物的粉末。
由於超細導電纖維4通過以前述方式分散,從而很少對色調產生影響,因此可以將前述導電層12製成不向黃、藍等偏色的大致無色和透明狀態。鑑於此,如由後面描述的示例可理解到,由於在由JIS Z8729建立的L*a*b*色系中使其傳輸色調a*和b*都在-2.5至2.5的範圍內,因此通過在前述透明基板11的一側上形成前述導電層12從而製備的透明導電成形物1保持不向黃、藍等偏色的大致無色和透明狀態。
因此,由設置在下電極A2的下側上的顯示器件A3顯示的顯示色調沒有改變,因此可以精確地顯示出觸摸面板顯示器件A3的顯示色調。此外,基於JIS K7103的透明導電成形物的黃色指數(YI)也變成4.5或更小,以致於其成為無黃色的成形物。優選地,期望成形物1同時滿足-1至1的a*值、-2.5值2.5的b*值、和4.5或更小的Y1值。就此而言,根據JIS Z8722對L*、a*和b*進行測量。
此外,如圖1所示,當在外表面上形成由硬塗覆層構成的功能層3時,通過所述功能層可以防止劃痕等,並且即使當用手指按壓觸摸面板A時也可以保持上電極A1的透明度,因此適於使用。就此而言,並不總是需要該功能層3。
例如通過以下方法可以高效率地大量生產用於觸摸面板的透明導電成形物。第一方法是製造用於觸摸面板的透明導電成形物1的方法,其中通過在溶液中均勻分散超細導電纖維4來製備塗覆液,其中通過在揮發性溶劑中溶解用於形成導電層的前述粘合劑從而製備所述溶液,並將此塗覆液塗到基板11的一側上並固化,由此形成導電層12。
第二方法是製造用於觸摸面板的透明導電成形物1的方法,其中通過在與基板11相同的熱塑性樹脂膜的一側上或在與其具有相容性的不同類型的熱塑性樹脂膜上形成導電層12,並將前述塗覆液塗到其上並固化從而製備導電膜,將此導電膜置於基板11的一側上並通過熱壓或輥壓使其熱壓接合。
其他方法是製造用於觸摸面板的透明導電成形物1的方法,其中通過在諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯的隔離膜(release film)上塗覆並固化前述塗覆液從而製備導電層12,且必要時通過進一步形成粘結層,從而由此形成轉移膜(transfer film),將此轉移膜置於基板11的一側上並加壓接合,以轉移導電層12或者粘結層和導電層12。
就此而言,不用說通過其他常規已知方法也可以製造。
由於以此方式獲得的透明導電成形物1表現出104Ω/□或更小的表面電阻率,因此作為觸摸面板的電極其具有足夠的表面電阻率,並且由於550nm波長處導電層12的光透射率為75%或更大,因此透明導電成形物1的總透光率為70%或更大,濁度為4%或更小,且在L*a*b*色系中相同的成形物1的傳輸色調a*和b*都在-2.5至2.5範圍內,可以在不改變傳輸光色調的情況下精確顯示觸摸面板顯示器件的顯示色調。
在前述實施例中,本發明的透明導電成形物1用在上電極A1和下電極A2中,但是可以在上電極A1中使用本發明的成形物,且在下電極A2中使用其中形成了由ITO構成的透明導電層的成形物(例如配備有ITO導電層的玻璃),或者在上電極A1中使用其中形成了由ITO構成的透明導電層的成形物(例如,配備有ITO導電層的膜)並在下電極A2中使用本發明的成形物。此外,通過將其安裝在玻璃或由塑料製成的支撐部件上,可以將本發明的透明導電成形物用作下電極A2。
接下來,在下面描述本發明更直觀的示例。
將單壁碳納米管(直徑1.3至1.8nm,根據參考Chemical PhysicsLetters 323(2000)第580-585頁而合成的)和作為分散劑的聚氧化乙烯-聚氧化丙烯共聚物添加到作為溶劑的異丙醇/水混合物(混合比3∶1)中,均勻混合併分散,由此製備塗覆液,該塗覆液包括0.003%質量的單壁碳納米管和0.05%質量的分散劑。
通過將此塗覆液塗到具有100μm厚度的可商業獲得的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(總透光率94.5%,濁度1.5%)上並乾燥,然後通過塗覆熱固性聚氨酯丙烯酸酯溶液(使用甲基異丁基酮稀釋到1/600)並乾燥從而形成導電層,由此獲得導電透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜。
當使用由Mitsubishi Chemical Corporation製造的Rolestar EP測量此導電透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的表面電阻率時,如表1所示,表面電阻率約為3.63×102Ω/□。
並且,當使用由SUGA TEST INSTRUMENTS CO.,LTD.製造的直接讀取濁度的計算機HGM-2DP根據ASTM D1003測量此導電膜的總透光率和濁度時,總透光率為82.0%,且濁度為2.5%,如表1所示。
此外,對於550nm波長處的該導電膜的導電層的透光率,使用由SHIMADZU CORPORATION製造的自記錄分光光度計UV-3100PC測量該導電膜和初始聚對苯二甲酸乙二醇酯膜之間在550nm波長處透光率的差並作為導電層的透光率。如表1所示,此透光率為87.2%。
此外,當測量此導電膜的導電層中單壁碳納米管的估計含量時,其為94mg/m2。
此外,當在光學顯微鏡下觀察此導電膜的導電層時,不存在0.5μm或更大的聚集團塊,充分進行了單壁碳納米管的分散。此外,發現大量碳納米管在逐個束分離的狀態下均勻分散並在簡單交叉狀態下相互接觸。
此外,為了檢測此導電膜的色調,使用由NIPPON DENSHOKUINDUSTRIES CO.,LTD.製造的色差計ZE-2000,根據JIS Z8722測量導電膜的傳輸色調。如表1所示,此導電膜為L*90.48,a*-0.29,b*2.14且Y14.30。
此外,為了檢測當導電膜彎曲時表面電阻率的變化,沿具有預定半徑的線或圓柱彎曲該膜並保持1分鐘,然後測量包括彎曲部分的表面電阻率。當將彎曲前的表面電阻率定義為1(100%)時,表面電阻率的增加率在表1中描述。
通過在發明示例1中使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的表面上施加發明示例1中使用的塗覆液並乾燥,從而形成導電層,由此獲得導電透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜,其中所述導電層中碳納米管的估計含量為50mg/m2。
當以與發明示例1中相同的方式測量此導電透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的表面電阻率時,同樣如表1所示,表面電阻率為9.55×102Ω/□。
並且,當以與發明示例1相同的方式測量此導電膜的總透光率和濁度時,仍如表1所示,總透光率為87.9%且濁度為2.5%。
此外,當以與發明示例1相同的方式測量550nm波長處此導電膜的導電層的透光率時,仍如表1所示,其為93.0%。
通過在發明示例1中使用的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的表面上施加在發明示例1中使用的塗覆液並乾燥從而形成導電層,由此獲得導電透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜,其中所述導電層中碳納米管的估計含量為47mg/m2。
當以與發明示例1中相同的方式測量此導電透明的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜的表面電阻率時,仍如表1所示,表面電阻率為13.96×102Ω/□。
並且,當以與發明示例1相同的方式測量此導電膜的總透光率和濁度時,仍如表1所示,總透光率為90.1%且濁度為2.0%。
並且,當以與發明示例1相同的方式測量550nm波長處此導電膜的導電層的透光率時,仍如表1所示,其為95.6%。
此外,當使用根據JIS L0849設計的Gakushin型染色品磨損速度測量機NR-100(由DAIEI KAGAKU SEIKI MFG.CO.,LTD.製造)在500g/cm2下用磨損頭(用Kanakin No.3棉布覆蓋)往復摩擦250個來回(500次)時,隨後測量抗磨損面的表面電阻率,仍如表1所示,其為7.6×103Ω/□。
使用由Toyobo Co.,Ltd.製造的可商業獲得的ITO膜「TransparentConductive Film 400R」,以與發明示例1相同的方式測量表面電阻率、總透光率和濁度、色調、彎曲時表面電阻率的變化、以及抗磨損測試後的表面電阻率,結果在表1中示出。
*彎曲後表面電阻率的增加由於示例1至3具有從363至1396Ω/□的表面電阻率,由表1可以看出其與比較例1的ITO膜的電阻率類似,顯然,它們具有觸摸面板所需的電極的表面電阻率。尤其是,由於抗磨損測試後表面電阻率為7610Ω/□,與測試前相比其僅增大了5倍,因此,發現即使通過筆等輸入對透明導電層反覆施加壓力時,該產品仍然保持了必要的表面電阻率並表現出用於觸摸面板電極的功能。與此相反,由於比較例1的ITO膜抗磨損測試後的表面電阻率為13870Ω/□,與測試前相比約增大了30倍,因此當筆等輸入的壓力持續時,失去了作為觸摸面板電極的功能。
此外,示例1的色調a*為-0.29且b*為2.14,它們都在-2.5至2.5範圍內並表現出不向黃、藍等偏色的大致無色的色調,但是很明顯比較例1由於2.82的較大b*而偏黃色。因此,當將發明示例1的膜用作觸摸面板的電極時,可以觀察到設置在其下側的顯示器的顯示色調與該原本的色調相同,但是當使用比較例1的膜時,其顯示出淡黃色調,為了防止該效果而還需要另一色補償膜。
此外,可以看出,與測試前相比,即使當沿3mm半徑的線彎曲以及當沿1mm半徑的線彎曲時,發明示例1和2的導電膜測試後表面電阻率的增加為1.3倍或更小。基於此,即使當用筆等強力按壓發明示例1和2的導電膜時,由於表面電阻率的增量較小,因此它們也可以保持作為觸摸面板電極的功能。然而,當線的半徑為5mm或更大時,比較例1的ITO膜表面電阻率的增加是測試前的1.1倍或更小,但已經確認,當半徑為3mm時,測試後表面電阻率的增加是測試前的3倍或更大,當半徑為1mm時變成測試前的2700倍或更大,因此發現當用筆等強力按壓時,由於表面電阻率增加太大而不能保持作為觸摸面板電極的功能。
工業應用性由於本發明的透明導電成形物具有透明導電層,該透明導電層具有高透明度、很小的著色性和良好的抗磨損性及彈性,因此,其可以被期望用在觸摸面板中,用於進行將數據輸入到例如電子記事本、可攜式遠程信息終端、可攜式遊戲機、汽車導航系統、個人計算機、鐵路售票機等中。
權利要求
1.一種用於觸摸面板的透明導電成形物,其中在透明基板的至少一側上形成包括多個超細導電纖維的透明導電層。
2.一種用於觸摸面板的透明導電成形物,其中在透明基板的至少一側上形成包括多個超細導電纖維的透明導電層,且其中前述各超細導電纖維分散並相互接觸而不發生聚集。
3.一種用於觸摸面板的透明導電成形物,其中在透明基板的至少一側上形成包括多個超細導電纖維的透明導電層,且其中前述各超細導電纖維以如下狀態分散並相互接觸,所述狀態是分離的單個纖維狀態,或者通過聚集兩個或更多纖維而形成的束與其他束相分離的狀態。
4.根據權利要求1至3任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中前述超細導電纖維是碳納米管。
5.根據權利要求1至4任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中前述超細導電纖維是多壁碳納米管,該多壁碳納米管以分離的單個纖維的狀態分散並相互接觸。
6.根據權利要求1至4任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中前述超細導電纖維是單壁碳納米管,該單壁碳納米管以單個束的形式分散並相互接觸,其中每個束由聚集兩個或更多纖維而形成。
7.根據權利要求1至4任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中前述超細導電纖維是雙壁或三壁碳納米管,其以單個束的形式分散並相互接觸,其中每個束由聚集兩個或更多纖維而形成。
8.根據權利要求1至7任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中前述導電層具有104Ω/□或更小的表面電阻率。
9.根據權利要求1至7任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中前述導電層具有104Ω/□或更小的表面電阻率,且在550nm波長處的透光率為75%或更大。
10.根據權利要求1至9任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中在以3mm曲率半徑彎曲後,前述導電層的表面電阻率以1.3或更小的因數增大。
11.根據權利要求1至10任一項的用於觸摸面板的透明導電成形物,其中在由JIS Z8729建立的L*a*b*色系中,該透明導電成形物的傳輸色調a*和b*都在-2.5至2.5的範圍內。
12.一種觸摸面板,其中使用權利要求1至11任一項中所描述的透明導電成形物作為電極。
全文摘要
本發明提供了一種用於觸摸面板的透明導電成形物以及使用其的觸摸面板,所述透明導電成形物具有抗磨損性和彈性優良的導電層,在用作觸摸面板期間表面電阻率變化小,並且不改變傳輸光的色調。通過在透明基板11的至少一側上形成包括超細導電纖維4的透明導電層12,從而製備用於觸摸面板的透明導電成形物,並使用前述透明導電成形物作為電極從而製備觸摸面板。透明導電層12的超細導電纖維不聚集地分散,並且以如下狀態分散且相互接觸,所述狀態是所述纖維逐個地分離、或者在通過聚集兩個或更多纖維而形成的束的狀態下與其他束相分離。因此,可以容易地將表面電阻率控制在10
文檔編號G06F3/033GK1947203SQ20058001251
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月19日 優先權日2004年4月20日
發明者高山隆司, 伊藤秀己, 真砂均, 中西純一 申請人:他喜龍株式會社