用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物和觸摸面板的制作方法

專利名稱：用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物和觸摸面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于觸摸面板的透明導(dǎo)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(dǎo)電層，該透明導(dǎo)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(shù)：
近幾年，觸摸面板的需要已經(jīng)擴(kuò)展用做一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，用于將數(shù)據(jù)輸入到電子記事本、便攜式遠(yuǎn)程信息終端、便攜式游戲機(jī)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、鐵路售票機(jī)等。
作為用于這種觸摸面板中的透明導(dǎo)電成形物，已知的是，在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜基板的一側(cè)上包括氧化銦-氧化錫(ITO)的透明導(dǎo)電層的透明導(dǎo)電膜(專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1JP-A-2-194943專利文獻(xiàn)2JP-A-11-203047發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題然而，由于透明導(dǎo)電層的陶瓷性質(zhì)而使透明導(dǎo)電成形物的彈性較差，其中所述透明導(dǎo)電成形物是通過在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜基板的一側(cè)上形成的由氧化銦-氧化錫(ITO)構(gòu)成的透明導(dǎo)電層而制備的，因此其導(dǎo)致的問題在于當(dāng)重復(fù)輸入時(shí)在透明導(dǎo)電層中產(chǎn)生裂縫，由此由于表面電阻率的改變而導(dǎo)致異常的檢測(cè)，且由此導(dǎo)致了不精確的輸入，另一個(gè)問題在于抗磨損性低下，這些問題的處理需要在觸摸面板制造工藝的各個(gè)步驟中特別加以注意。
而且，由于ITO透明導(dǎo)電層吸收光的ITO特定的波長(zhǎng)，且由此改變了傳輸光的色調(diào)，因此導(dǎo)致了這樣的問題，即，難以精確地表現(xiàn)觸摸面板顯示器件的顯示色調(diào)。
此外，由于近年來對(duì)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于常規(guī)水平的約800Ω/□至數(shù)千Ω/□的較高電阻率，但在ITO透明導(dǎo)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，由于不僅進(jìn)一步降低了彈性和抗磨損性，而且缺乏表面電阻率的重復(fù)性(reproducibility)，因此這種情況下其不能經(jīng)受住實(shí)際的應(yīng)用。
此外，由于通過濺射工藝或其他分批式方法制備包括ITO的透明導(dǎo)電成形物，因此問題還在于低生產(chǎn)率和高成本。
本發(fā)明用于解決前述問題，且其要解決的問題是提供用于觸摸面板的、具有導(dǎo)電層的透明導(dǎo)電成形物和使用該成形物的觸摸面板，其中由于優(yōu)良的抗磨損性和彈性，因此當(dāng)用在觸摸面板中時(shí)降低了表面電阻率的變化，因此可以延長(zhǎng)其使用壽命且不會(huì)改變傳輸光的色調(diào)。
此外，所要解決的另一問題是提供用于觸摸面板的透明導(dǎo)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(jīng)濟(jì)的透明導(dǎo)電層。
用于解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于觸摸面板的第一透明導(dǎo)電成形物的特征在于在透明基板的至少一側(cè)上形成包括超細(xì)導(dǎo)電纖維的透明導(dǎo)電層。
此外，本發(fā)明的用于觸摸面板的第二透明導(dǎo)電成形物的特征在于在透明基板的至少一側(cè)上形成包括超細(xì)導(dǎo)電纖維的透明導(dǎo)電層，其中上述超細(xì)導(dǎo)電纖維是分散的且相互接觸而不會(huì)發(fā)生聚集。
此外，本發(fā)明的用于觸摸面板的第三透明導(dǎo)電成形物的特征在于在透明基板的至少一側(cè)上形成包括超細(xì)導(dǎo)電纖維的透明導(dǎo)電層，其中上述超細(xì)導(dǎo)電纖維以分離的單個(gè)纖維的狀態(tài)分散并相互接觸，或者通過聚集兩個(gè)或更多纖維而形成的束，以分離的單個(gè)束的狀態(tài)分散并相互接觸。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用碳纖維，特別是使用碳納米管作為超細(xì)導(dǎo)電纖維，且期望的是，它們以分離的單纖維的狀態(tài)分散并相互接觸，或者通過聚集兩個(gè)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(dǎo)電層的表面電阻率為104Ω/□或更小的電導(dǎo)率，并且還期望的是，在550nm波長(zhǎng)處的光透射率為75％或更高。
并且，期望的是，在以3mm曲率半徑彎曲導(dǎo)電層后，該導(dǎo)電層的表面電阻率以1.3倍或更小的因數(shù)增加。此外，關(guān)于本發(fā)明的透明導(dǎo)電成形物的傳輸色調(diào)，期望的是，由JIS Z8729建立的L*a*b*色系中的傳輸色調(diào)a*和b*都在-2.5至2.5范圍內(nèi)。
此外，本發(fā)明的觸摸面板特征在于使用前述各透明導(dǎo)電成形物作為電極。
就此而言，在此使用的術(shù)語“不聚集”是指當(dāng)在光學(xué)顯微鏡下觀察導(dǎo)電層時(shí)，沒有平均直徑為0.5μm或更大的聚集團(tuán)塊。并且，術(shù)語“接觸”是指超細(xì)導(dǎo)電纖維實(shí)際上相互接觸的情況并且超細(xì)導(dǎo)電纖維彼此非常接近具有可傳導(dǎo)的微小間隙的情況。此外，術(shù)語“導(dǎo)電的”是指當(dāng)通過JIS K 7194(ASTM D 991)測(cè)量時(shí)表面電阻率為104Ω/□或更小。
發(fā)明效果由于在本發(fā)明的用于觸摸面板的第一透明導(dǎo)電成形物的情況下，通過超細(xì)導(dǎo)電纖維形成導(dǎo)電層，很容易地將表面電阻率控制到104Ω/□或更小，且導(dǎo)電層的光透射率在550nm波長(zhǎng)處為75％或更大，且與ITO的情況不同，不會(huì)改變傳輸光的色調(diào)，因此觸摸顯示器件的顯示色調(diào)可以被精確再現(xiàn)。并且，由于其彈性和抗磨損性良好，因此可以將其制作為用于具有優(yōu)良耐久性的觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物。
此外，當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維是碳納米管時(shí)，所述碳納米管薄且長(zhǎng)，因此可以進(jìn)一步適當(dāng)確保它們的相互接觸，且易于獲得104Ω/□或更小的表面電阻率。
在本發(fā)明的用于觸摸面板的第二透明導(dǎo)電成形物的情況下，包含在導(dǎo)電層中的超細(xì)導(dǎo)電纖維是分散的且相互接觸而不會(huì)發(fā)生聚集，因此相應(yīng)于所述纖維的非聚集部分，超細(xì)導(dǎo)電纖維是松散的且可以確保其足夠的相互傳導(dǎo)。由此，即使當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維的數(shù)量減少時(shí)，也可以確保與常規(guī)水平相同的導(dǎo)電性，并且相應(yīng)于超細(xì)導(dǎo)電纖維數(shù)量的減少還可以提高透明度。因此，即使當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維的數(shù)量減少時(shí)，也可以將導(dǎo)電層的表面電阻率設(shè)置在104Ω/□或更小，導(dǎo)電層的光透射率在550nm波長(zhǎng)處為75％或更大，并且可以獲得具有優(yōu)良色調(diào)和透明度的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物。
在本發(fā)明用于觸摸面板的第三透明導(dǎo)電成形物的情況下，包含在導(dǎo)電層中的超細(xì)導(dǎo)電纖維以分離的單纖維的狀態(tài)分散且相互接觸，或者通過聚集兩個(gè)或更多纖維而形成的束以分離的單束的狀態(tài)分散且相互接觸，因此一個(gè)纖維或一束超細(xì)導(dǎo)電纖維與其他對(duì)應(yīng)物接觸的機(jī)會(huì)變得頻繁，并且可以確保足夠的連續(xù)性，由此可以獲得適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電性和透明度。因此，即使當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維的數(shù)量減少時(shí)，也容易獲得這樣的成形物，該成形物具有104Ω/□或更小的導(dǎo)電層表面電阻率且在550nm波長(zhǎng)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(cè)視圖，其使用了本發(fā)明的用于觸摸面板的、具有透明導(dǎo)電層的透明導(dǎo)電成形物。
圖2示出了本發(fā)明的透明導(dǎo)電成形物用于相同觸摸面板的實(shí)施例的截面圖。
圖3(A)、(B)示出了相同透明導(dǎo)電成形物的導(dǎo)電層中超細(xì)導(dǎo)電纖維分散狀態(tài)的示意性截面圖。
圖4示出了當(dāng)從平面觀察相同導(dǎo)電層時(shí)超細(xì)導(dǎo)電纖維分散狀態(tài)的示意性截面圖。
參考數(shù)字和符號(hào)的描述1用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物11 透明基板12 透明導(dǎo)電層2點(diǎn)間隔物3功能層4超細(xì)導(dǎo)電纖維A阻性膜式的觸摸面板具體實(shí)施方式
下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的典型實(shí)施例，但本發(fā)明不限于此。
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(shè)置在該觸摸面板A的下側(cè)上。上電極A1包括用于觸摸面板的本發(fā)明的透明導(dǎo)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(cè)(下側(cè))上形成了透明導(dǎo)電層12，以及在透明基板11的相對(duì)側(cè)(上側(cè))上形成功能層3，例如用于保護(hù)表面的硬涂覆層或?yàn)榱巳菀子^看圖像平面的防眩層。此外，下電極A2包括用于觸摸面板的本發(fā)明的透明導(dǎo)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(cè)(上側(cè))上形成透明導(dǎo)電層12，以及在透明導(dǎo)電層12上形成點(diǎn)間隔物2。上電極A1和下電極A2以如下方式設(shè)置在這些透明導(dǎo)電層12和12的上面和下面，所述的方式是它們彼此相對(duì)并具有間隙，且當(dāng)用筆等按壓上電極A1的顯示表面時(shí)，中間間隔有點(diǎn)間隔物2的、彼此相對(duì)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(xù)性并由此輸入信號(hào)。
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(cè)的表面上層疊包括超細(xì)導(dǎo)電纖維4的透明導(dǎo)電層12，從而形成了用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，該透明導(dǎo)電成形物用在阻性膜式的觸摸面板A中。
就此而言，透明導(dǎo)電層12可以通過層疊形成在透明基板11的兩側(cè)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(dǎo)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(huán)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、三乙酰纖維素等纖維素樹脂，聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸環(huán)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、聚醚砜、聚醚醚酮、這些樹脂的共聚物樹脂，這些樹脂的混合樹脂等，并且作為前述透明硬化樹脂，例如，使用環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、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(yōu)選使用具有80％或更大總透光率的透明基板11，優(yōu)選85％或更大，以及4％或更小的濁度。作為這種樹脂，使用聚環(huán)烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、三乙酰纖維素、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸環(huán)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，由于作為總透光率其玻璃有95％或更大的優(yōu)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(wěn)定劑、紫外線吸收劑等試劑與上述由合成樹脂構(gòu)成的透明基板11混合，以提高其可塑性、熱穩(wěn)定性、耐氣候性等。
在這些樹脂和玻璃中，期望的是，當(dāng)其在上電極A1中被用作基板時(shí)，具有撓性以便用于通過按壓所述上電極A1實(shí)現(xiàn)重復(fù)輸入，并且在上述材料中，期望使用熱塑性樹脂，特別是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚環(huán)烯烴、三乙酰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(shè)置到5μm至1mm的水平，優(yōu)選為25至500μm，來進(jìn)一步提高撓性。
另一方面，期望下電極A2具有剛性，因?yàn)樗枰鸬竭@樣的作用，即在通過按壓上電極A1的重復(fù)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(huán)烯烴、三乙酰纖維素或聚甲基丙烯酸甲酯膜等。
在該透明基板11一側(cè)上形成的導(dǎo)電層12是包括超細(xì)導(dǎo)電纖維4的透明層，按如下的條件制備其表面電阻率為104Ω/□或更小，且其在550nm波長(zhǎng)處的透光率為75％或更大。為此，期望上述超細(xì)導(dǎo)電纖維4是分散的并相互接觸而不聚集。換句話說，超細(xì)導(dǎo)電纖維4以如下狀態(tài)分散并相互接觸，所述狀態(tài)是不會(huì)發(fā)生紐結(jié)的、分離的單個(gè)纖維狀態(tài)，或通過聚集兩個(gè)或更多纖維而形成的束與其他束相分離的狀態(tài)。當(dāng)導(dǎo)電層12主要由超細(xì)導(dǎo)電纖維4和透明粘合劑構(gòu)成時(shí)，如圖3(A)所示，在上述分散狀態(tài)下超細(xì)導(dǎo)電纖維4在粘合劑中是分散的并相互接觸；或者如圖3(B)所示，超細(xì)導(dǎo)電纖維4是分散的并相互接觸，其中該超細(xì)導(dǎo)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(xì)導(dǎo)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(xì)導(dǎo)電纖維4在從表面突出或露出的狀態(tài)下分散。
圖4示意性地示出了從平面觀察的這些超細(xì)導(dǎo)電纖維4的分散狀態(tài)。由圖4可以理解，雖然有點(diǎn)彎曲，超細(xì)導(dǎo)電纖維4分離成各個(gè)纖維或束，以相互不紐結(jié)的簡(jiǎn)單交叉狀態(tài)分散在導(dǎo)電層12中或其表面上，即沒有發(fā)生聚集，并且在各個(gè)交叉點(diǎn)處相互接觸。
當(dāng)以這種方式分散時(shí)，相較于聚集狀態(tài)的情況，超細(xì)導(dǎo)電纖維4是松散的且分布寬范圍(circle)內(nèi)，因此引起這些纖維相互接觸的機(jī)會(huì)顯著增加，結(jié)果，通過利用其連續(xù)性可以顯著提高導(dǎo)電性。為了獲得與使用常規(guī)碳納米管的專利參考文獻(xiàn)(JP-A-2000-26760)中描述的值相類似的約103Ω/□的導(dǎo)電性，可以通過將接觸點(diǎn)(連續(xù)密度)調(diào)整到常規(guī)水平而實(shí)現(xiàn)，因此即使當(dāng)通過實(shí)現(xiàn)上述分散狀態(tài)而減少超細(xì)導(dǎo)電纖維4的數(shù)量時(shí)，也可以獲得相同的接觸機(jī)會(huì)，并由此減少了超細(xì)導(dǎo)電纖維4的相應(yīng)數(shù)量。結(jié)果，相應(yīng)于超細(xì)導(dǎo)電纖維4(其抑制了透明度)數(shù)量的減少而提高了透明度，并且由于還可以減薄導(dǎo)電層12，因此可以進(jìn)一步提高透明度。
就此而言，超細(xì)導(dǎo)電纖維4不需要逐個(gè)纖維或逐個(gè)束地完全分離和分散，因此可以存在部分紐結(jié)的小聚集團(tuán)塊，但期望的是其平均直徑的尺寸小于0.5μm。
另一方面，當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維4被包含在導(dǎo)電層12中時(shí)，當(dāng)數(shù)量與常規(guī)情況的數(shù)量相類似時(shí)，通過實(shí)現(xiàn)上述分散狀態(tài)可以將纖維相互接觸的機(jī)會(huì)提高到大于常規(guī)情況的水平。因此，可以顯著提高導(dǎo)電性，由此可以容易地獲得104Ω/□或更小的導(dǎo)電率。
此外，當(dāng)通過在所述導(dǎo)電層12中包含超細(xì)導(dǎo)電纖維4而將導(dǎo)電層12的厚度減薄到5至500nm的水平時(shí)，在厚度方向上分散的超細(xì)導(dǎo)電纖維4可以被集中起來，從而其相互接觸的機(jī)會(huì)增加了，因此可以進(jìn)一步提高導(dǎo)電性。因此，期望在上述范圍內(nèi)減薄導(dǎo)電層12的厚度，更期望的是將其調(diào)整到10至400nm的水平。
因此，當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維4在導(dǎo)電層12中被分離為各個(gè)纖維或束時(shí)，雖然有點(diǎn)彎曲，但以不相互且復(fù)雜紐結(jié)的分散狀態(tài)彼此接觸，即不發(fā)生聚集，則即使當(dāng)所述導(dǎo)電層12扭曲時(shí)，超細(xì)導(dǎo)電纖維4也很難被伸長(zhǎng)到引起斷裂或滑動(dòng)的程度。因此，通過筆輸入的壓力等不會(huì)在所述導(dǎo)電層12中產(chǎn)生裂縫或脫落，因此不會(huì)引起表面電阻率的增大和斷裂的產(chǎn)生，由此成為用于觸摸面板的、可靠性和耐久性卓越的透明導(dǎo)電成形物。如由下面描述的示例可理解的，證實(shí)當(dāng)以3mm的曲率半徑彎曲時(shí)，用于觸摸面板的本發(fā)明透明導(dǎo)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，并且即使以1mm的曲率半徑彎曲時(shí)也僅僅增大1.4倍或更小。
作為用在導(dǎo)電層12中的超細(xì)導(dǎo)電纖維4，優(yōu)選使用具有0.3至100nm直徑和0.1至20μm長(zhǎng)度的超細(xì)導(dǎo)電纖維，優(yōu)選為0.1至10μm的長(zhǎng)度，例如碳納米管、碳納米角(nanohorn)、碳納米線、碳納米纖維、石墨細(xì)纖維等超細(xì)導(dǎo)電纖維，鉑、金、銀、鎳、硅等的金屬納米管、納米線等超細(xì)導(dǎo)電纖維、以及氧化鋅等金屬氧化物納米管、納米線等超細(xì)導(dǎo)電纖維。由于這些超細(xì)導(dǎo)電纖維4以逐個(gè)纖維或逐個(gè)束的狀態(tài)分散而不會(huì)發(fā)生聚集，因此獲得了這樣的結(jié)果，所述導(dǎo)電層12的表面電阻率為104Ω/□或更小且其在550nm波長(zhǎng)處的光透射率為75％或更大。
在這些超細(xì)導(dǎo)電纖維4中，為了獲得更透明的導(dǎo)電層12，特別期望的是碳納米管，這是因?yàn)樗鎏技{米管具有0.3至80nm的相當(dāng)小的直徑，從而使得當(dāng)它們以逐個(gè)纖維或逐個(gè)束的狀態(tài)分散時(shí)其抑制光透射率的作用變得更小。
通過在導(dǎo)電層12內(nèi)部或其表面上沒有聚集地分散并相互接觸，從而確保了這些超細(xì)導(dǎo)電纖維4的連續(xù)性，如分離的纖維或使通過聚集兩個(gè)或更多的纖維而形成的束相互分離。因此，通過在導(dǎo)電層12中以1至450mg/m2的估計(jì)含量包含超細(xì)導(dǎo)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/□范圍內(nèi)。通過在電子顯微鏡下觀察導(dǎo)電層12的表面，并由此測(cè)量超細(xì)導(dǎo)電纖維4占據(jù)的表面面積的面積比，并且通過將其與超細(xì)導(dǎo)電纖維4的厚度和比重相乘，所計(jì)算的值就是所述的估計(jì)含量(當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維是碳納米管時(shí)，采用石墨的2.1至2.3參考值的平均值2.2)。
就此而言，如前所述，術(shù)語“沒有聚集”是指通過在光學(xué)顯微鏡下觀察導(dǎo)電層12發(fā)現(xiàn)聚集的團(tuán)塊并測(cè)量其長(zhǎng)度和寬度時(shí)，不存在具有0.5μm或更大平均值的團(tuán)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(gè)或多個(gè)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(gè)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(gè)層而構(gòu)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(yōu)選的是重疊2至30層的多壁碳納米管，更優(yōu)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(dú)分離的狀態(tài)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，后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(gè)或更多管的束的形式存在，且得到的束彼此分離并以簡(jiǎn)單交叉狀態(tài)分散在導(dǎo)電層中或其表面上而不發(fā)生束的復(fù)雜紐結(jié)或聚集，但是在簡(jiǎn)單交叉狀態(tài)下，它們?cè)诟鱾€(gè)交叉點(diǎn)處相互接觸。優(yōu)選地，使用在其中聚集了10至50個(gè)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(dú)分離的狀態(tài)下分散的情況必然也包括在本發(fā)明中。
如前所述，當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維4在導(dǎo)電層12中沒有紐結(jié)或聚集地分散并相互接觸時(shí)，即使當(dāng)導(dǎo)電層12的厚度變薄時(shí)，也確保了碳納米管中充分的連續(xù)性，因此即使當(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維4的估計(jì)含量設(shè)置為1至450mg/m2的水平且導(dǎo)電層12的厚度減薄到5至500nm的水平時(shí)，碳納米管也是松散的，由此確保了充分的相互連續(xù)性，并且可以容易地將表面電阻率設(shè)置到104Ω/□或更小，并發(fā)揮良好的導(dǎo)電性。此外，由于通過實(shí)現(xiàn)了各超細(xì)導(dǎo)電纖維4的松散且由此不出現(xiàn)聚集團(tuán)塊，因此超細(xì)導(dǎo)電纖維4不會(huì)抑制光的透射性，因此透明度變得良好，尤其是，相應(yīng)于通過減薄導(dǎo)電層12的厚度而減少了碳納米管的估計(jì)含量，進(jìn)一步提高了透明度。
為了通過在導(dǎo)電層12中包含大量超細(xì)導(dǎo)電纖維4從而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)越的連續(xù)性和透明度，重要的是通過提高超細(xì)導(dǎo)電纖維4的分散性，且通過降低涂覆液的粘性進(jìn)一步提高所制備涂覆液的流平性，從而由此形成導(dǎo)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(lián)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(dǎo)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(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂或諸如丙烯酸改性硅化物(acryl-modifiedsilicate)的硅樹脂，并且以變成透明層的方式制備由這些粘合劑和前述超細(xì)導(dǎo)電纖維4構(gòu)成的導(dǎo)電層。就此而言，可以向這些粘合劑添加諸如硅膠的無機(jī)材料。當(dāng)通過透明熱塑性樹脂形成基板11時(shí)，由于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(dāng)使用硬化樹脂或包含硅膠的粘合劑作為粘合劑時(shí)，可以獲得具有良好抗劃性、抗磨損性等的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，因此不僅可以制備成形物，該成形物由于筆輸入等產(chǎn)生劃痕的機(jī)會(huì)較小，不會(huì)引起表面電阻率的增大且具有高耐久性，而且觸摸面板制造工藝期間的處理也變得容易了。雖然導(dǎo)電層12并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(dāng)超細(xì)導(dǎo)電纖維4以逐個(gè)纖維或逐個(gè)束的方式分散而沒有發(fā)生聚集時(shí)，通過將導(dǎo)電層12中超細(xì)導(dǎo)電纖維4的估計(jì)含量設(shè)置到1至450mg/m2的水平并通過將導(dǎo)電層12的厚度減薄到5至500nm的水平時(shí)，實(shí)現(xiàn)了表面電阻率為104Ω/□或更小的良好導(dǎo)電性以及在550nm波長(zhǎng)處75％或更大的光透射率的透明度。更優(yōu)選地，超細(xì)導(dǎo)電纖維4的估計(jì)含量為3至400mg/m2且導(dǎo)電層12的厚度為10至400nm。
就此而言，可選地，通過對(duì)導(dǎo)電層12添加紫外線吸收劑、表面處理劑、穩(wěn)定劑等添加劑可以提高耐氣候性和其他物理性能。并且，除碳納米管之外，其中可以包括質(zhì)量比約30％至50％數(shù)量的導(dǎo)電金屬氧化物的粉末。
由于超細(xì)導(dǎo)電纖維4通過以前述方式分散，從而很少對(duì)色調(diào)產(chǎn)生影響，因此可以將前述導(dǎo)電層12制成不向黃、藍(lán)等偏色的大致無色和透明狀態(tài)。鑒于此，如由后面描述的示例可理解到，由于在由JIS Z8729建立的L*a*b*色系中使其傳輸色調(diào)a*和b*都在-2.5至2.5的范圍內(nèi)，因此通過在前述透明基板11的一側(cè)上形成前述導(dǎo)電層12從而制備的透明導(dǎo)電成形物1保持不向黃、藍(lán)等偏色的大致無色和透明狀態(tài)。
因此，由設(shè)置在下電極A2的下側(cè)上的顯示器件A3顯示的顯示色調(diào)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(diào)。此外，基于JIS K7103的透明導(dǎo)電成形物的黃色指數(shù)(YI)也變成4.5或更小，以致于其成為無黃色的成形物。優(yōu)選地，期望成形物1同時(shí)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(jù)JIS Z8722對(duì)L*、a*和b*進(jìn)行測(cè)量。
此外，如圖1所示，當(dāng)在外表面上形成由硬涂覆層構(gòu)成的功能層3時(shí)，通過所述功能層可以防止劃痕等，并且即使當(dāng)用手指按壓觸摸面板A時(shí)也可以保持上電極A1的透明度，因此適于使用。就此而言，并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(chǎn)用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物。第一方法是制造用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物1的方法，其中通過在溶液中均勻分散超細(xì)導(dǎo)電纖維4來制備涂覆液，其中通過在揮發(fā)性溶劑中溶解用于形成導(dǎo)電層的前述粘合劑從而制備所述溶液，并將此涂覆液涂到基板11的一側(cè)上并固化，由此形成導(dǎo)電層12。
第二方法是制造用于觸摸面板的透明導(dǎo)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(cè)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(dǎo)電層12，并將前述涂覆液涂到其上并固化從而制備導(dǎo)電膜，將此導(dǎo)電膜置于基板11的一側(cè)上并通過熱壓或輥壓使其熱壓接合。
其他方法是制造用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物1的方法，其中通過在諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的隔離膜(release film)上涂覆并固化前述涂覆液從而制備導(dǎo)電層12，且必要時(shí)通過進(jìn)一步形成粘結(jié)層，從而由此形成轉(zhuǎn)移膜(transfer film)，將此轉(zhuǎn)移膜置于基板11的一側(cè)上并加壓接合，以轉(zhuǎn)移導(dǎo)電層12或者粘結(jié)層和導(dǎo)電層12。
就此而言，不用說通過其他常規(guī)已知方法也可以制造。
由于以此方式獲得的透明導(dǎo)電成形物1表現(xiàn)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，并且由于550nm波長(zhǎng)處導(dǎo)電層12的光透射率為75％或更大，因此透明導(dǎo)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(diào)a*和b*都在-2.5至2.5范圍內(nèi)，可以在不改變傳輸光色調(diào)的情況下精確顯示觸摸面板顯示器件的顯示色調(diào)。
在前述實(shí)施例中，本發(fā)明的透明導(dǎo)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(fā)明的成形物，且在下電極A2中使用其中形成了由ITO構(gòu)成的透明導(dǎo)電層的成形物(例如配備有ITO導(dǎo)電層的玻璃)，或者在上電極A1中使用其中形成了由ITO構(gòu)成的透明導(dǎo)電層的成形物(例如，配備有ITO導(dǎo)電層的膜)并在下電極A2中使用本發(fā)明的成形物。此外，通過將其安裝在玻璃或由塑料制成的支撐部件上，可以將本發(fā)明的透明導(dǎo)電成形物用作下電極A2。
接下來，在下面描述本發(fā)明更直觀的示例。
將單壁碳納米管(直徑1.3至1.8nm，根據(jù)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，均勻混合并分散，由此制備涂覆液，該涂覆液包括0.003％質(zhì)量的單壁碳納米管和0.05％質(zhì)量的分散劑。
通過將此涂覆液涂到具有100μm厚度的可商業(yè)獲得的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(總透光率94.5％，濁度1.5％)上并干燥，然后通過涂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)并干燥從而形成導(dǎo)電層，由此獲得導(dǎo)電透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜。
當(dāng)使用由Mitsubishi Chemical Corporation制造的Rolestar EP測(cè)量此導(dǎo)電透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的表面電阻率時(shí)，如表1所示，表面電阻率約為3.63×102Ω/□。
并且，當(dāng)使用由SUGA TEST INSTRUMENTS CO.，LTD.制造的直接讀取濁度的計(jì)算機(jī)HGM-2DP根據(jù)ASTM D1003測(cè)量此導(dǎo)電膜的總透光率和濁度時(shí)，總透光率為82.0％，且濁度為2.5％，如表1所示。
此外，對(duì)于550nm波長(zhǎng)處的該導(dǎo)電膜的導(dǎo)電層的透光率，使用由SHIMADZU CORPORATION制造的自記錄分光光度計(jì)UV-3100PC測(cè)量該導(dǎo)電膜和初始聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜之間在550nm波長(zhǎng)處透光率的差并作為導(dǎo)電層的透光率。如表1所示，此透光率為87.2％。
此外，當(dāng)測(cè)量此導(dǎo)電膜的導(dǎo)電層中單壁碳納米管的估計(jì)含量時(shí)，其為94mg/m2。
此外，當(dāng)在光學(xué)顯微鏡下觀察此導(dǎo)電膜的導(dǎo)電層時(shí)，不存在0.5μm或更大的聚集團(tuán)塊，充分進(jìn)行了單壁碳納米管的分散。此外，發(fā)現(xiàn)大量碳納米管在逐個(gè)束分離的狀態(tài)下均勻分散并在簡(jiǎn)單交叉狀態(tài)下相互接觸。
此外，為了檢測(cè)此導(dǎo)電膜的色調(diào)，使用由NIPPON DENSHOKUINDUSTRIES CO.，LTD.制造的色差計(jì)ZE-2000，根據(jù)JIS Z8722測(cè)量導(dǎo)電膜的傳輸色調(diào)。如表1所示，此導(dǎo)電膜為L(zhǎng)*90.48，a*-0.29，b*2.14且Y14.30。
此外，為了檢測(cè)當(dāng)導(dǎo)電膜彎曲時(shí)表面電阻率的變化，沿具有預(yù)定半徑的線或圓柱彎曲該膜并保持1分鐘，然后測(cè)量包括彎曲部分的表面電阻率。當(dāng)將彎曲前的表面電阻率定義為1(100％)時(shí)，表面電阻率的增加率在表1中描述。
通過在發(fā)明示例1中使用的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的表面上施加發(fā)明示例1中使用的涂覆液并干燥，從而形成導(dǎo)電層，由此獲得導(dǎo)電透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜，其中所述導(dǎo)電層中碳納米管的估計(jì)含量為50mg/m2。
當(dāng)以與發(fā)明示例1中相同的方式測(cè)量此導(dǎo)電透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的表面電阻率時(shí)，同樣如表1所示，表面電阻率為9.55×102Ω/□。
并且，當(dāng)以與發(fā)明示例1相同的方式測(cè)量此導(dǎo)電膜的總透光率和濁度時(shí)，仍如表1所示，總透光率為87.9％且濁度為2.5％。
此外，當(dāng)以與發(fā)明示例1相同的方式測(cè)量550nm波長(zhǎng)處此導(dǎo)電膜的導(dǎo)電層的透光率時(shí)，仍如表1所示，其為93.0％。
通過在發(fā)明示例1中使用的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的表面上施加在發(fā)明示例1中使用的涂覆液并干燥從而形成導(dǎo)電層，由此獲得導(dǎo)電透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜，其中所述導(dǎo)電層中碳納米管的估計(jì)含量為47mg/m2。
當(dāng)以與發(fā)明示例1中相同的方式測(cè)量此導(dǎo)電透明的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜的表面電阻率時(shí)，仍如表1所示，表面電阻率為13.96×102Ω/□。
并且，當(dāng)以與發(fā)明示例1相同的方式測(cè)量此導(dǎo)電膜的總透光率和濁度時(shí)，仍如表1所示，總透光率為90.1％且濁度為2.0％。
并且，當(dāng)以與發(fā)明示例1相同的方式測(cè)量550nm波長(zhǎng)處此導(dǎo)電膜的導(dǎo)電層的透光率時(shí)，仍如表1所示，其為95.6％。
此外，當(dāng)使用根據(jù)JIS L0849設(shè)計(jì)的Gakushin型染色品磨損速度測(cè)量機(jī)NR-100(由DAIEI KAGAKU SEIKI MFG.CO.，LTD.制造)在500g/cm2下用磨損頭(用Kanakin No.3棉布覆蓋)往復(fù)摩擦250個(gè)來回(500次)時(shí)，隨后測(cè)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.制造的可商業(yè)獲得的ITO膜“TransparentConductive Film 400R”，以與發(fā)明示例1相同的方式測(cè)量表面電阻率、總透光率和濁度、色調(diào)、彎曲時(shí)表面電阻率的變化、以及抗磨損測(cè)試后的表面電阻率，結(jié)果在表1中示出。

*彎曲后表面電阻率的增加由于示例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，由于抗磨損測(cè)試后表面電阻率為7610Ω/□，與測(cè)試前相比其僅增大了5倍，因此，發(fā)現(xiàn)即使通過筆等輸入對(duì)透明導(dǎo)電層反復(fù)施加壓力時(shí)，該產(chǎn)品仍然保持了必要的表面電阻率并表現(xiàn)出用于觸摸面板電極的功能。與此相反，由于比較例1的ITO膜抗磨損測(cè)試后的表面電阻率為13870Ω/□，與測(cè)試前相比約增大了30倍，因此當(dāng)筆等輸入的壓力持續(xù)時(shí)，失去了作為觸摸面板電極的功能。
此外，示例1的色調(diào)a*為-0.29且b*為2.14，它們都在-2.5至2.5范圍內(nèi)并表現(xiàn)出不向黃、藍(lán)等偏色的大致無色的色調(diào)，但是很明顯比較例1由于2.82的較大b*而偏黃色。因此，當(dāng)將發(fā)明示例1的膜用作觸摸面板的電極時(shí)，可以觀察到設(shè)置在其下側(cè)的顯示器的顯示色調(diào)與該原本的色調(diào)相同，但是當(dāng)使用比較例1的膜時(shí)，其顯示出淡黃色調(diào)，為了防止該效果而還需要另一色補(bǔ)償膜。
此外，可以看出，與測(cè)試前相比，即使當(dāng)沿3mm半徑的線彎曲以及當(dāng)沿1mm半徑的線彎曲時(shí)，發(fā)明示例1和2的導(dǎo)電膜測(cè)試后表面電阻率的增加為1.3倍或更小?；诖耍词巩?dāng)用筆等強(qiáng)力按壓發(fā)明示例1和2的導(dǎo)電膜時(shí)，由于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(dāng)線的半徑為5mm或更大時(shí)，比較例1的ITO膜表面電阻率的增加是測(cè)試前的1.1倍或更小，但已經(jīng)確認(rèn)，當(dāng)半徑為3mm時(shí)，測(cè)試后表面電阻率的增加是測(cè)試前的3倍或更大，當(dāng)半徑為1mm時(shí)變成測(cè)試前的2700倍或更大，因此發(fā)現(xiàn)當(dāng)用筆等強(qiáng)力按壓時(shí)，由于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(yè)應(yīng)用性由于本發(fā)明的透明導(dǎo)電成形物具有透明導(dǎo)電層，該透明導(dǎo)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，用于進(jìn)行將數(shù)據(jù)輸入到例如電子記事本、便攜式遠(yuǎn)程信息終端、便攜式游戲機(jī)、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、鐵路售票機(jī)等中。
權(quán)利要求
1.一種用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中在透明基板的至少一側(cè)上形成包括多個(gè)超細(xì)導(dǎo)電纖維的透明導(dǎo)電層。
2.一種用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中在透明基板的至少一側(cè)上形成包括多個(gè)超細(xì)導(dǎo)電纖維的透明導(dǎo)電層，且其中前述各超細(xì)導(dǎo)電纖維分散并相互接觸而不發(fā)生聚集。
3.一種用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中在透明基板的至少一側(cè)上形成包括多個(gè)超細(xì)導(dǎo)電纖維的透明導(dǎo)電層，且其中前述各超細(xì)導(dǎo)電纖維以如下狀態(tài)分散并相互接觸，所述狀態(tài)是分離的單個(gè)纖維狀態(tài)，或者通過聚集兩個(gè)或更多纖維而形成的束與其他束相分離的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中前述超細(xì)導(dǎo)電纖維是碳納米管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中前述超細(xì)導(dǎo)電纖維是多壁碳納米管，該多壁碳納米管以分離的單個(gè)纖維的狀態(tài)分散并相互接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中前述超細(xì)導(dǎo)電纖維是單壁碳納米管，該單壁碳納米管以單個(gè)束的形式分散并相互接觸，其中每個(gè)束由聚集兩個(gè)或更多纖維而形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中前述超細(xì)導(dǎo)電纖維是雙壁或三壁碳納米管，其以單個(gè)束的形式分散并相互接觸，其中每個(gè)束由聚集兩個(gè)或更多纖維而形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中前述導(dǎo)電層具有104Ω/□或更小的表面電阻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中前述導(dǎo)電層具有104Ω/□或更小的表面電阻率，且在550nm波長(zhǎng)處的透光率為75％或更大。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中在以3mm曲率半徑彎曲后，前述導(dǎo)電層的表面電阻率以1.3或更小的因數(shù)增大。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)的用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，其中在由JIS Z8729建立的L*a*b*色系中，該透明導(dǎo)電成形物的傳輸色調(diào)a*和b*都在-2.5至2.5的范圍內(nèi)。
12.一種觸摸面板，其中使用權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)中所描述的透明導(dǎo)電成形物作為電極。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物以及使用其的觸摸面板，所述透明導(dǎo)電成形物具有抗磨損性和彈性優(yōu)良的導(dǎo)電層，在用作觸摸面板期間表面電阻率變化小，并且不改變傳輸光的色調(diào)。通過在透明基板11的至少一側(cè)上形成包括超細(xì)導(dǎo)電纖維4的透明導(dǎo)電層12，從而制備用于觸摸面板的透明導(dǎo)電成形物，并使用前述透明導(dǎo)電成形物作為電極從而制備觸摸面板。透明導(dǎo)電層12的超細(xì)導(dǎo)電纖維不聚集地分散，并且以如下狀態(tài)分散且相互接觸，所述狀態(tài)是所述纖維逐個(gè)地分離、或者在通過聚集兩個(gè)或更多纖維而形成的束的狀態(tài)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(hào)G06F3/033GK1947203SQ20058001251
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者高山隆司, 伊藤秀己, 真砂均, 中西純一 申請(qǐng)人:他喜龍株式會(huì)社