CN116348285A - 透明导电压电膜及触摸面板 - Google Patents
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Abstract
本发明在具有氟树脂制的透明压电膜的透明导电压电膜中,实现高温或高湿环境下的表面电阻值的变化的抑制。透明导电压电膜(10)是依次重叠氟树脂制的透明压电膜(1)、透明涂层(2)以及透明电极(3)而构成的。涂层(2)的总厚度为0.6μm~4.5μm。透明导电压电膜(10)在特定的高温环境下放置了特定的时间的情况下,放置后的电阻值与放置前的电阻值之比为1.30以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明导电压电膜及触摸面板。
背景技术
透明导电压电膜响应于压力产生电并且能够确定施加了压力的位置,因此能用于触摸面板的压敏传感器。以往,考虑了各种同时进行触摸位置的感测和按压感测的触摸面板。对该触摸面板而言,已知使感测按压的按压传感器部与感测触摸位置的静电式触摸面板部重合的构成的触摸面板(例如,参照专利文献1)。
该触摸面板由电容式触摸传感器与该压敏传感器的组合构成。对该电容式触摸传感器而言,通常使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。对电容式触摸面板传感器而言,已知包括透明的塑料基板的透明导电性膜(例如,参照专利文献2和3)。此外,已知将氟系树脂用作透明压电片的触摸面板(例如,参照专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2013/021835号
专利文献2:日本特开2008-152767号公报
专利文献3:日本特开2007-059360号公报
专利文献4:日本特开2010-108490号公报
发明内容
发明要解决的问题
推进了透明导电压电膜的研究,结果发现,在使透明电极层叠于压电膜而成的透明导电压电膜中,观察到随着温度的上升,存在透明电极的电阻值上升的倾向。因此,在使用了透明导电压电膜的触摸面板中,当暴露于高温环境时,有时透明导电压电膜的电阻值变化,而无法获得正确的输入信息。
本发明的一个方案的目的在于,在具有氟树脂制的透明压电膜的透明导电压电膜中,实现高温环境下的表面电阻值的变化的抑制。
技术方案
为了解决上述问题,本发明的一个方案的透明导电压电膜是依次重叠氟树脂制的透明压电膜、透明涂层以及透明电极层而构成的,所述涂层的总厚度为0.6μm~4.5μm,所述透明导电压电膜在85℃环境下放置了250小时的情况下,放置后的电阻值与放置前的电阻值的比之比为1.30以下。
此外,为了解决上述问题,本发明的一个方案的透明导电压电膜的制造方法包括下述工序:在氟树脂制的透明压电膜的至少一个面上形成具有0.6μm~4.5μm的总厚度的透明涂层;以及在所述透明涂层的表面形成透明电极。
进而,为了解决上述问题,本发明的一个方案的触摸面板具有上述的透明导电压电膜。
有益效果
根据本发明的一个方案,能在具有氟树脂制的透明压电膜的透明导电压电膜中,抑制高温环境下的表面电阻值的变化。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的透明导电压电膜的层构成的图。
图2是示意性地表示本发明的其他实施方式的透明导电压电膜的层构成的图。
图3是示意性地表示本发明的一个实施方式的触摸面板的层构成的图。
图4是表示本发明的实施例和比较例中的高温高湿环境对表面电阻值的经时影响的图表。
具体实施方式
(构成〕
本发明的一个实施方式的透明导电压电膜(透明压电层叠膜)是依次重叠透明压电膜、透明涂层以及透明电极而构成的。在本实施方式中,“依次重叠”是指在包含上述的膜、层以及电极(以下,也称为“层等”)的层叠物中,该膜和层按枚举的顺序配置的状态。上述的膜和层在起到本实施方式的效果的范围内,可以彼此相接地重叠,也可以隔着其他膜或层重叠。
[透明压电膜]
本实施方式的透明压电膜为氟树脂制。在本实施方式中,“氟树脂制”是指在构成透明压电膜的组合物中氟树脂为主要成分,“氟树脂为主要成分”是指在该组合物中氟树脂为树脂成分中最多的成分。该组合物中的氟树脂的含量可以为51质量%以上,可以为80质量%以上,可以为100质量%。
此外,“压电膜”是指具有压电性的膜。此外,在本实施方式中,“透明”是指,以与透明导电压电膜的用途对应的期望的比例以上地透过可见光线的光学特性。例如,若为触摸面板的用途,则“透明”是指以总透光率计为80%以上。
本实施方式的氟树脂可以是任何能够用于压电膜的氟树脂,任选地为一种或一种以上。在该氟树脂的例子中包括偏氟乙烯树脂、四氟乙烯树脂以及它们的混合物。
在偏氟乙烯树脂的例子中包括偏氟乙烯的均聚物和偏氟乙烯的共聚物。源自偏氟乙烯的共聚物中的偏氟乙烯以外的单体的结构单元的含量可以在能够表现与透明压电膜的用途对应的特性的范围内适当地决定。
在偏氟乙烯的共聚物中的偏氟乙烯以外的单体的例子中包括烃系单体和氟化合物。在该烃系单体的例子中包括乙烯和丙烯。该氟化合物是偏氟乙烯以外的氟化合物,是具有聚合性的结构的氟化合物。该氟化合物的例子中包括:氟乙烯、三氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯以及氟烷基乙烯基醚。
在四氟乙烯树脂的例子中包括四氟乙烯的均聚物和四氟乙烯的共聚物。在构成该共聚物的结构单元的四氟乙烯以外的单体的例子中包括:乙烯、氟丙烯、氟烷基乙烯基醚、全氟烷基乙烯基醚以及全氟间二氧杂环戊烯。
在本实施方式的氟树脂为共聚物的情况下,源自该氟树脂中的偏氟乙烯的结构单元的含量可以在能得到本实施方式的效果的范围内适当决定,从该观点考虑,优选为20质量%以上,更优选为40质量%以上,进一步优选为60质量%以上。
本实施方式的透明压电膜也可以在能得到本实施方式的效果的范围内包含各种添加剂。该添加剂任选地为一种或一种以上,在其例子中包括:增塑剂、润滑剂、交联剂、紫外线吸收剂、pH调整剂、稳定剂、抗氧化剂、表面活性剂以及颜料。
本实施方式的透明压电膜的厚度可以根据透明导电压电膜的用途,从能得到本实施方式的效果的范围内适当地决定。若透明压电膜的厚度过薄,则有时机械强度不充分,若透明压电膜的厚度过厚,则有时效果达到极限,或者透明性不充分,而难以在光学用途中使用。透明压电膜的厚度例如可以从10μm~200μm的范围内适当地决定。
更具体而言,从机械强度的观点考虑,透明压电膜的厚度优选为10μm以上,更优选为20μm以上,进一步优选为30μm以上。此外,从兼顾机械强度和经济性的观点考虑,透明压电膜的厚度优选为200μm以下,更优选为150μm以下,进一步优选为100μm以下。厚度为上述范围内的透明压电膜即透明导电压电膜可以优选用于触摸面板。
本实施方式的透明压电膜的压电特性可以根据透明导电压电膜的用途,从能得到本实施方式的效果的范围内适当地决定。若压电特性过低,则有时作为压电材料的功能不充分。从表现充分的压电特性的观点考虑,例如在透明导电压电膜为触摸面板的情况下,透明压电膜的压电特性以压电常数d33计优选为6pC/N以上,更优选为10pC/N以上,进一步优选为12pC/N以上。该压电特性的上限没有限定,但若为上述的情况,从充分得到所期望的效果的观点考虑,以压电常数d33计为30pC/N以下即可。
本实施方式的透明压电膜例如,如实施例所述,能够通过氟树脂片的拉伸和极化处理来制造。
[透明涂层]
本实施方式的透明涂层位于透明压电膜与透明电极之间。透明涂层只要是透明的,此外是具有足以对透明压电膜抑制面方向的变形的尺寸稳定性的层即可。此外,从抑制透明压电膜的变色的观点考虑,透明涂层优选为具有不对透明压电膜的光学特性造成实质影响的惰性的层。
透明涂层可以仅配置于透明压电膜的一个表面侧,根据充分抑制由环境引起的透明压电膜的变形的观点,也可以配置于两面侧。从提高透明导电压电膜的透明性的观点以及防止由环境引起的透明压电膜的发色的观点考虑,透明涂层优选在透明导电压电膜的厚度方向上与透明压电膜邻接地配置。
透明涂层可以是单层,也可以由层叠的两层以上的层构成。在本实施方式中,只要是配置于透明压电膜与透明电极之间的层,是有助于透明压电膜的尺寸稳定性的层,就可以设为透明涂层。在由两层以上构成透明涂层的情况下,其一部分或全部可以在能得到本实施方式的效果的范围内,除了具有赋予透明压电膜的尺寸稳定性的性质以外,还具有光学特性的调整等其他性质。
本实施方式的透明涂层的总厚度为0.6μm~4.5μm。在本实施方式中透明涂层的“总厚度”是指,透明导电压电膜所具有的各个透明涂层的厚度的总和。在仅在透明压电膜的一方的主面侧具有透明涂层的情况下,为一方的主面侧的透明涂层的厚度。在透明压电膜的一方的主面和另一方的主面这两侧具有透明涂层的情况下,为一方的主面侧的透明涂层的厚度与另一方的主面侧的透明涂层的厚度之和。若透明涂层过薄,则有时对透明压电膜的由环境引起的变形的抑制不充分。若透明涂层过厚,则有时透明导电压电膜的压电性不充分。
从充分地抑制透明压电膜的由环境引起的变形的观点考虑,透明涂层的总厚度优选为0.6μm以上,更优选为0.8μm以上,进一步优选为1.0μm以上。此外,从充分地反映透明压电膜的压电特性的观点考虑,透明涂层的总厚度优选为4.0μm以下,更优选为3.6μm以下,进一步优选为3.2μm以下。
在具有多个透明涂层的情况下,从充分地抑制透明压电膜的热收缩的观点考虑,各个透明涂层的厚度优选为0.3μm以上。
透明涂层可以是也称为所谓的硬涂层,用于防止破损的透明的表面保护层。透明涂层的材料能够在具有上述的透明性和相对于透明压电膜的上述的惰性的范围内,选自能够用于压电膜的所有材料中。该材料任选地为无机材料或有机材料,任选地为一种或一种以上。此外,该涂层的材料也可以是硬涂层的材料。在该材料的例子中包括:三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂、(甲基)丙烯酸酯树脂、硅烷化合物以及金属氧化物。需要说明的是,“(甲基)丙烯酸”是丙烯酸和甲基丙烯酸的总称,是指它们中的一方或两方。
从充分的透明性、材料种类的丰富性以及原料价格低廉的观点考虑,透明涂层的材料为(甲基)丙烯酸酯树脂,即透明涂层由(甲基)丙烯酸酯树脂制成是优选的。透明涂层的材料可以包含构成透明涂层所需的其他材料。若为(甲基)丙烯酸酯树脂制透明涂层的材料,则通常可以使用引发剂、低聚物、单体以及其他成分混合而成的组合物。在该情况下,透明涂层的物性主要由低聚物和单体决定。在该低聚物的例子中包括单官能或多官能的(甲基)丙烯酸酯。在上述单体的例子中包括:氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯。
透明涂层可以在表现本实施方式的效果的范围内具有各种功能。透明涂层的材料也可以还包含用于表现任意的功能的材料作为其他成分。在这样的材料的例子中包括:用于控制透明涂层的折射率的光学调整剂和抗静电剂。在光学调整剂的例子中包括:中空二氧化硅系微粒、硅烷偶联剂、氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锌以及氧化锡。在抗静电剂的例子中包括:表面活性剂、五氧化锑、铟-锡复合氧化物(ITO)以及导电性高分子。另一方面,从提高透明涂层的透明性的观点考虑,透明涂层也可以不含有其他成分。
[透明电极]
本实施方式的透明电极是具有平面状的扩展并且具有导电性的结构,也称为透明导电层。就透明电极而言,在将该平面状的扩展假定为一个层时,只要该层表现充分的透明性即可,若为那样的结构,则透明电极本身也可以不具有透明性。例如,透明电极可以由具有高透明性的导电性的构件或组成构成,也可以是,由不具有透明性的材料构成,但为能够表现充分的透明性的极薄或极细的微细的结构。
透明电极可以形成于透明的基板上,与该基板一起粘接于透明涂层,也可以直接形成于透明涂层或在后述触摸面板的层构成中与该透明涂层邻接的其他层的表面。透明电极配置于透明压电膜的至少单面侧即可。在透明压电膜的两面侧形成透明涂层的情况下,透明电极配置于至少任一方的透明涂层上即可。透明电极的形态没有限定,可以是纳米线,可以是网,可以是薄膜。该薄膜可以是单层,也可以是多层的层叠结构。
构成透明电极的材料没有限定,优选使用选自由In、Sn、Zn、Ga、Sb、Ti、Si、Zr、Mg、Al、Au、Ag、Cu、Pd、W构成的组中的至少一种金属的金属氧化物。在该金属氧化物中可以根据需要还包含上述组所示的金属原子。在该金属氧化物中,优选使用ITO、锑-锡复合氧化物(ATO)等,特别优选使用ITO。在透明电极4的其他代表性材料的例子中包括:银纳米线、银网、铜网、石墨烯以及碳纳米管。
透明电极的厚度没有限制,从制成具有表面电阻值1×103Ω/□以下的良好的导电性的连续覆膜的观点考虑,透明电极的厚度优选为10nm以上。若该厚度过厚,则有时造成透明性的降低等,若该厚度过薄,则有时电阻变高,此外有时会在膜结构中形成不连续的部分。从进一步提高导电性的观点考虑,该厚度优选为15nm以上,更优选为20nm以上。另一方面,从进一步提高透明电极的透明性的观点考虑,透明电极的厚度优选小于55nm,更优选小于45nm。透明电极的厚度可以通过公知的方法来求出,即根据观察这样的层叠物的剖面来求出。
透明电极的形成方法没有限定,可以采用以往公知的方法来形成。在这样的方法的例子中,具体而言,包括真空蒸镀法、溅射法以及离子镀法。此外,也可以根据所需要的膜厚采用适当的方法。
进而,透明电极也可以在其形成后,不实施加热退火处理,而不使无定形的透明电极材料结晶化。例如,从使用于透明电极的图案化的蚀刻容易的观点考虑,本实施方式的透明电极的材料优选无定形。透明电极由无定形的材料构成,例如,能够通过利用X射线衍射法检测不到透明电极的材料的晶体峰来确认。
透明电极的非结晶性能够如上所述地利用X射线衍射法来求出,此外该非结晶性能够通过形成透明电极后的退火那样的促进透明电极的制作中的结晶化的工序的有无实施及实施程度来调整。
[其他层构成]
本实施方式的透明导电压电膜可以在表现本实施方式的效果的范围内,还具有上述以外的其他构成。这样的其他构成任选地为一种或一种以上,在其例子中包括:透明粘合剂层以及与该透明粘合剂层抵接并且可剥离的脱模层。
透明粘合剂层是具有能够将透明导电压电膜或后述构成触摸面板的任意层粘接于其他层的粘合性的透明的层。透明粘合剂层只要是具有透明性的粘合剂即可。这样的透明粘合剂可以含有表现透明性和粘合性的基础聚合物。在基础聚合物的例子中包括:丙烯酸系聚合物、硅酮系聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯基醚、乙酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、改性聚烯烃、环氧系聚合物、氟系聚合物以及橡胶系聚合物。在橡胶系聚合物的例子中包括天然橡胶和合成橡胶。基础聚合物可以从上述的例子中适当地选择使用。对透明粘合剂而言,特别是,从光学透明性优异,示出适度的润湿性、凝聚性以及粘接性等粘合特性,耐候性和耐热性也优异的观点考虑,优选使用丙烯酸系粘合剂。
需要说明的是,构成透明导电压电膜的各层等的厚度可以通过下述方法测定:将透明导电压电膜包埋于环氧树脂,以透明导电压电膜的剖面露出的方式剖切环氧树脂块,利用扫描型电子显微镜观察该剖面。该层的厚度为该层的厚度的代表值即可,可以是任意的多个测定值的平均值,可以是该测定值的最大值,可以是该测定值的最小值。
〔物性〕
本实施方式的透明导电压电膜在85℃的环境下放置了250小时的情况下,放置后的表面电阻值与放置前的表面电阻值的比之比为1.30以下。构成透明压电膜的氟树脂与PET等在本技术领域以往通用的、由双轴拉伸实现的树脂制膜相比,通常热收缩性强。因此,在高温环境下,透明压电膜易膨胀、收缩。透明导电压电膜的上述表面电阻值之比为1.30以下,在有时即使暂时放置于高温环境下的情况下,也会充分抑制透明导电压电膜中的透明压电膜的变形。因此,防止由该透明压电膜的变形而引起的透明电极的剥离,充分抑制透明导电压电膜的电阻值的变化。
从进一步抑制这样的由透明压电膜的变形而引起的透明导电压电膜的电阻值的变化的观点考虑,上述的表面电阻值之比优选为1.25以下。此外,从同样的观点考虑,上述的表面电阻值之比优选为0.75以上,更优选为0.85以上。该表面电阻值可以通过能够测定具有导电性的树脂膜的表面电阻值的公知的方法来进行测定。此外,上述表面电阻值能够根据透明导电压电膜的表面的导电性来调整。
更直接而言,从抑制透明导电压电膜的由上述的环境变化而引起的电阻值的变化的观点考虑,本实施方式的透明导电压电膜优选具有高温环境下的尺寸稳定性。这样的高温环境下的尺寸稳定性可以通过热机械分析(TMA)来进行测定。例如,就触摸面板的压敏传感器的用途下的透明导电压电膜的线膨胀系数而言,若为透明压电膜的垂直方向(TD方向),则优选为310×10-6K-1以下,更优选为300×10-6K-1以下。线膨胀系数例如能够使用热机械分析装置,基于JIS K7197-1991所述的公知的方法来进行测定。此外,该线膨胀系数可以通过下述方法来进行调整:在透明导电压电膜中,使用不易热膨胀的材料,或者采用能够缓和由热膨胀而产生的应力的材料或结构。
〔制法〕
本实施方式的透明导电压电膜可以通过包括下述工序的方法来制造:在氟树脂制的透明压电膜的至少一个面上形成具有0.6μm~4.5μm的总厚度的透明涂层;在透明涂层的表面形成透明电极。
本实施方式的透明导电压电膜使用上述透明压电膜,形成上述层,除此以外,可以与公知的透明导电压电膜同样地制造。例如,该透明导电压电膜可以通过依次分别重叠透明压电膜、透明涂层以及具有透明电极的层来进行制造。或者,该透明导电压电膜也可以通过在透明压电膜的表面形成透明涂层,并在透明涂层的表面形成透明电极来进行制造。
透明涂层可以通过下述工序来制造:将用于形成透明涂层的涂料涂布于透明压电膜;以及将在该涂布工序中形成的涂膜固化。涂布该涂料的工序可以通过公知的涂敷方法来实施。在涂敷方法的例子中包括:喷涂、辊涂、模涂、气刀涂布、刮涂、旋涂、反向涂布、凹版涂布以及蒸镀。该涂膜的厚度可以通过涂布次数或涂料的粘度来适当地调整。
固化工序可以通过将上述的涂料的涂膜固化的公知方法来实施。在固化方法的例子中包括:干燥、加热或由光照射实现的聚合时的硬化。透明涂层用的上述涂料可以含有聚合物,可以含有单体,也可以含有它们两方。此外,在上述的涂料中,可以是聚合物包含引起固化的交联结构,也可以是,还含有具有多个交联结构的低分子化合物。进而,该涂料也可以根据需要适当地含有用于固化的添加剂,如用于引发该聚合反应的聚合引发剂等。
或者,透明涂层可以通过对透明压电膜和透明涂层进行共挤出成型,而与透明压电膜同时地制造。
透明电极可以通过使用电极材料的涂料涂布于透明涂层来制作。这样的涂布可以通过如上所述的公知的涂敷方法来实施。或者,透明电极可以通过溅射而在透明涂层上制作。进而,透明电极能够根据其材料和适于透明电极的形态,通过公知的方法来制作。
例如,在形成ITO膜作为透明电极的情况下,形成透明电极的工序可以通过以含有氧化铟和氧化锡的烧结体为原料的反应性溅射法,在透明涂层上形成ITO的薄膜作为透明电极。根据该工序,从能在低温下形成无定形的ITO膜,使用于透明电极的图案化的蚀刻更容易的观点、制造的节能化的观点以及抑制透明导电压电膜的制造中的透明压电膜的热收缩的发生的观点考虑,是优选的。
在形成上述的透明电极的工序中,从使其后通常实施的蚀刻更容易的观点考虑,优选在更低温的环境下执行。从这样的观点考虑,例如优选在80℃以下实施反应性溅射。反应性溅射中的上述的温度可以包含在由反应热而引起的体系内温度的上升的范围内。因此,可以不积极地实施用于控制为上述温度的冷却,也可以利用用于除去上述的反应热的冷却装置来积极地控制体系内的温度。
透明导电压电膜的制造方法可以在能得到本实施方式的效果的范围内,还包括上述工序以外的其他工序。此外,从获得或者进一步提高本实施方式的效果的观点考虑,透明导电压电膜的制造方法也可以不包括特定的工序。例如,从使透明电极的图案化更容易的观点考虑,该制造方法优选不实施形成透明电极的透明电极的退火工序。通常,在PET膜上形成ITO的透明电极层的情况下,在将ITO溅射于PET后,在150℃左右执行60分钟~90分钟左右退火处理。在本实施方式中,通过不实施产生如上所述的ITO的结晶化的热处理,能够更容易地实施透明电极的图案化。
以下,使用图对本发明的实施方式进行说明。如图1所示,本发明的一个实施方式的透明导电压电膜10是依次直接重叠透明压电膜1、透明涂层2以及透明电极3而构成的。
透明压电膜1如上所述由氟树脂制成。透明涂层2例如是上述的(甲基)丙烯酸酯树脂制,重叠于透明压电膜1的一侧的表面上。透明电极3例如为ITO的层,形成于透明涂层2中的与透明压电膜1为相反侧的表面上。透明导电压电膜10通过上述透明粘合剂层粘接于其他构成构件,由此供于触摸面板等的压敏传感器。
此外,如图2所示,本发明的其他实施方式的透明导电压电膜20是依次直接重叠透明压电膜1、透明涂层2以及透明电极3而构成的。在透明导电压电膜20中,透明涂层2和透明电极3配置于透明压电膜1的两面侧的每一侧。
即,在透明压电膜1的一侧的表面上重叠有透明涂层2a,在透明压电膜1的另一侧的表面上重叠有透明涂层2b。此外,在透明涂层2a的表面上形成有透明电极3a,在透明涂层2b的表面上形成有透明电极3b。透明导电压电膜20也与透明导电压电膜10同样,通过使透明电极3a、3b分别粘接于其他层,供于触摸面板等的压敏传感器的层叠结构的一部分。
(触摸面板〕
本发明的一个实施方式的触摸面板具有上述的本实施方式的透明导电压电膜。该触摸面板中的透明导电压电膜的位置和数量可以根据触摸面板的用途或所期望的功能来适当地决定。图3是示意性地表示本发明的实施方式的触摸面板的层构成的一个例子的图。
如图3所示,触摸面板100具有利用透明电极4b和盖板玻璃5夹住图2所示的透明压电层叠膜20而成的构成。此外,在透明压电层叠膜20与盖板玻璃5之间,从透明压电层叠膜20朝向盖板玻璃5依次重叠配置有透明基板6a、透明电极4a、透明粘合剂层3c、透明基板6c、透明电极4c以及透明粘合剂层3d。此外,在透明压电层叠膜20与透明电极4b之间配置有透明基板6b。如此,触摸面板100是依次重叠透明电极4b、透明压电层叠膜20、以及盖板玻璃5而构成的。在实用触摸面板100的情况下,可以将触摸面板100的透明电极4b侧的表面重叠配置于显示器30的表面,但不限定于此。
透明压电层叠膜20与盖板玻璃5隔着透明粘合剂层3c、3d、透明电极4a、4c以及透明基板6a、6c通过透明粘合剂层3a而粘接,透明压电层叠膜20与透明电极4b隔着透明基板6b通过透明粘合剂层3b而粘接。此外,在透明电极4b的层叠方向上的透明压电层叠膜20的相反侧可以配置有机EL显示面板或液晶显示面板等显示面板,即显示器30。显示器30可以采用以往公知的显示面板,因此在本说明书中省略其详细的构成的说明。
透明电极4a、4b、4c分别形成于透明基板6a、6b、6c上,可以与透明基板6a、6b、6c一并粘接于触摸面板100中的期望的层,也可以在层叠方向上直接形成于透明电极4a、4b、4c所邻接的其他层的表面,通过透明粘合剂层3a、3b、3c或3d而粘接。
就透明电极4a、4b、4c而言,可以采用能够用于触摸面板的公知的透明电极。更详细而言,透明电极4a、4b、4c为实质上透明的面状的电极即可,可以是具有图案的导电性的薄膜,也可以是由极细的导电性的线材而得到的平面的结构。构成透明电极4a、4b、4c的材料没有限定,优选使用选自由In、Sn、Zn、Ga、Sb、Ti、Si、Zr、Mg、Al、Au、Ag、Cu、Pd、W构成的组中的至少一种金属的金属氧化物。在该金属氧化物中可以根据需要还包含上述组所示的金属原子。在该金属氧化物中,优选使用铟-锡复合氧化物(ITO)、锑-锡复合氧化物(ATO)等,特别优选使用ITO。在透明电极4a、4b、4c的其他代表性材料的例子中包括:银纳米线、银网、铜网、石墨烯以及碳纳米管。就透明基板6a、6b、6c而言,可以采用能够用作支承上述透明电极4a、4b、4c的基底的公知的透明膜。构成透明基板6a、6b、6c的材料没有限定,优选使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)。
盖板玻璃5为触摸面板的盖板玻璃。只要是触摸面板用的片状的透光构件即可,可以是如盖板玻璃5那样的玻璃板,也可以是透明树脂片。
本发明的实施方式的触摸面板也可以在能得到本实施方式的效果的范围内,还包含其他构成。
此外,发明的实施方式的触摸面板只要在层叠结构中包含上述的本发明的实施方式的透明导电压电膜即可。层叠方向上的该触摸面板中的该透明导电压电膜的位置可以在能得到本发明的实施方式的效果的范围内适当地决定。
例如,本发明的实施方式的触摸面板也可以具有在GFF型或GF2型等以往的触摸面板的层叠结构中适当地追加了本实施方式的透明导电压电膜而成的构成。在该情况下,在本实施方式的透明导电压电膜中,用于检测压力的透明电极层和用于检测位置的位置传感器可以直接层叠,也可以经由粘合剂层而粘接。具有这样的构成的触摸面板除了表现以往的触摸面板的功能以外,还能表现起因于透明导电压电膜的功能,例如能够构成在透明的层叠结构中包括位置传感器和压力传感器双方的触摸面板。
〔作用效果〕
如上所述,本实施方式的透明导电压电膜是依次重叠透明压电膜、透明涂层以及透明电极而构成的,透明涂层具有特定的厚度。因此,能够充分抑制特定的高温高湿环境下的表面电阻值的变化。
作为氟树脂的聚偏氟乙烯(PVDF)膜具有优异的压电特性。另一方面,如上所述,PVDF制的压电膜与以往在透明压电膜中通用的PET制的膜相比,具有高热收缩性。因此,在高温环境下易收缩,因此有时电阻值等电特性会变化。从这一方面考虑,PVDF制的压电膜与以往的包含PET制的膜的电容式触摸传感器相比,有时上述的由热收缩而引起的电特性的变化的倾向更显著。
在本实施方式中,通过在这样的氟树脂制的透明压电膜上形成规定的厚度的透明涂层,抑制在高温或高湿环境下保存时的透明导电压电膜的电阻增大。
需要说明的是,上述的电阻增大的原因被推测为,透明压电膜热收缩,因此ITO等透明电极破裂,或者产生透明压电膜与透明电极的剥离。由这样的破裂或剥离而引起的层结构的异常能够通过扫描型电子显微镜(SEM)来进行观察。在本实施方式中,认为该层结构的异常的产生被充分抑制,因此抑制由上述环境而引起的电阻增大。
进而,从使透明电极的蚀刻容易的观点考虑,认为透明电极实质上为无定形是优选的。
本实施方式的透明导电压电膜具有透明性和电特性的稳定性,因此在触摸面板中,能够在层叠方向上与电容式触摸面板邻接地配置。因此,能够在触摸面板中在接近的层构成中感测位置和压力。因此,能够以比以往简单的构成实现触摸面板。
此外,本实施方式的透明导电压电膜能够在层叠结构中配置为透明的压电层。
〔变形例〕
透明涂层也可以不形成为平面状,例如也可以形成为具有格子状那样的图案。在透明涂层由多个层构成的情况下,可以是多个层的一部分具有上述图案,也可以是全部具有上述图案。图案可以相同也可以不同。
(总结〕
由以上的说明明显可知,本发明的实施方式的透明导电压电膜是依次重叠氟树脂制的透明压电膜、透明涂层以及透明电极而构成的,涂层的总厚度为0.6μm~4.5μm,所述透明导电压电膜在85℃的环境下放置了250小时的情况下,放置后的表面电阻值与放置前的表面电阻值的比之比为1.30以下。此外,本发明的实施方式的触摸面板具有该透明导电压电膜。因此,该透明导电压电膜和触摸面板均能在具有氟树脂制的透明压电膜的透明导电压电膜中,实现高温环境下的表面电阻值的变化的抑制。
从提高高温环境下的尺寸稳定性和表面电阻值的变化的抑制的观点考虑,本发明的实施方式的透明导电压电膜的利用热机械分析而求出的线膨胀系数为310×10-6K-1以下是更进一步有效的。
在本发明的实施方式中,从容易地执行透明电极的蚀刻的观点考虑,透明电极由铟-锡复合氧化物构成,并且检测不到X射线衍射下的铟-锡复合氧化物的峰是更进一步有效的。
在本发明的实施方式中,从提高透明性、耐变色性以及对由环境引起的变形的尺寸稳定性的观点考虑,透明涂层由(甲基)丙烯酸酯树脂制成是更进一步有效的。
此外,本发明的实施方式的透明导电压电膜的制造方法包括下述工序:在氟树脂制的透明压电膜的至少一个面上形成具有0.6μm~4.5μm的总厚度的透明涂层;以及在透明涂层的表面形成透明电极,在85℃的环境下放置了250小时的情况下,放置后的表面电阻值与放置前的表面电阻值的比之比为1.30以下。因此,本发明的实施方式能提供本发明的实施方式的透明导电压电膜,其能够实现高温环境下的表面电阻值的变化的抑制。
在本发明的实施方式中,从形成具有高导电性、不易产生裂纹或剥离的透明电极的观点考虑,在形成透明电极的工序中,通过以含有氧化铟和氧化锡的烧结体为原料的反应性溅射法,在透明涂层上形成铟-锡复合氧化物的薄膜作为透明电极是更进一步有效的。
在本发明的实施方式中,从在上述的制造方法中容易执行透明电极的蚀刻的观点考虑,在形成透明电极的工序中,在80℃以下的温度下实施反应性溅射是更进一步有效的。
此外,在本发明的实施方式中,从在上述的制造方法中容易地执行透明电极的蚀刻的观点考虑,不实施在形成透明电极的工序中形成的透明电极的退火处理是更进一步有效的。
本发明不限定于上述的各实施方式,可以在说明书所示的范围内进行各种变更。将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术的范围内。
实施例(实施例1〕
使由比浓对数粘度为1.3dl/g的聚偏氟乙烯(株式会社KUREHA制)成型而成的树脂膜(厚度120μm)穿过加热至表面温度110℃的预热辊。接着,使穿过了预热辊的膜穿过加热至表面温度120℃的拉伸辊,以拉伸倍率为4.2倍的方式进行拉伸。拉伸后,使膜穿过极化辊,进行极化处理,得到了压电膜。此时,使直流电压一边从0kV向13.5kV增加一边施加,由此进行了极化处理。进一步在130℃下对极化处理后的膜进行1分钟热处理,由此得到了厚度为40μm的透明压电膜。
接着,在透明压电膜的单面(第一主面)用刮棒涂布机涂布硬涂剂(“TYAB-M101”,TOYOCHEM株式会社制),并在80℃下干燥2分钟。
接着,对硬涂剂干燥而成的涂膜,使用UV照射装置CSOT-40(株式会社GS YUASA制),以400mJ/cm2的累积光量照射UV。如此,得到了单面具有透明涂层的膜,所述透明涂层的厚度为2.0μm。
接着,在透明涂层上,通过将含有90质量%的氧化铟和10质量%的氧化锡的烧结体材料用作靶的下述条件下的反应性溅射法,形成了作为透明导电层的厚度40nm的ITO膜。如此,不用实施透明电极的退火处理,而得到了透明导电压电膜。
<条件>
初期压力:到达真空度为7.0×10-4pa以下。
供给气体的种类:Ar、O2。
供给气体的压力:Ar∶O2=100∶1。
〔实施例2〕
将透明涂层的厚度变更为1.5μm,除此以外,与实施例1同样地得到了透明导电压电膜。
〔实施例3〕
将透明涂层的厚度变更为1.0μm,除此以外,与实施例1同样地得到了透明导电压电膜。
〔实施例4〕
将实施例1的聚偏氟乙烯树脂膜的极化处理的直流电压变更为11.8kV。就硬涂剂而言,使用“BS CH271”(荒川化学工业株式会社制)代替“TYAB-M101”(TOYOCHEM株式会社制)。然后,在透明压电膜的第一主面上形成厚度0.4μm的透明涂层,进而在透明压电膜的另一方的单面(第二主面)上形成厚度0.4μm的透明涂层。然后在第一主面侧的透明涂层的表面,与实施例1同样地形成ITO膜,得到了透明导电压电膜。
〔实施例5〕
将第一主面上和第二主面上的各自的透明涂层的厚度设为0.7μm,除此以外,与实施例4同样地得到了透明导电压电膜。
〔实施例6〕
在第一主面上形成厚度1.0μm的透明涂层,在第二主面上形成厚度0.9μm的透明涂层,除此以外,与实施例4同样地得到了透明导电压电膜。
〔实施例7〕
在第一主面上形成厚度1.9μm的透明涂层,在第二主面上形成厚度2.1μm的透明涂层,除此以外,与实施例4同样地得到了透明导电压电膜。
〔比较例1〕
将透明涂层的厚度变更为0.4μm,除此以外,与实施例1同样地得到了透明导电压电膜。
〔比较例2〕
不形成透明涂层,而在透明压电膜上形成ITO膜,除此以外,与实施例1同样地得到了透明导电压电膜。
〔评价〕
[透明涂层的厚度]
分别将实施例1~7和比较例1的透明导电压电膜包埋于环氧树脂,以透明导电压电膜的剖面露出的方式剖切环氧树脂块。使用扫描型电子显微镜(“SU3800”,株式会社Hitachi HighTech制)在加速电压3.0kV、倍率50000倍的条件下对露出的透明导电压电膜的剖面进行观察,对透明导电压电膜中的透明涂层的厚度进行测定。
需要说明的是,在透明涂层的厚度的测定中,对该透明涂层中的两处的厚度进行测定,将其平均值设为了透明涂层的厚度。需要说明的是,在上述的观察条件下,透明涂层的界面视为基本光滑的线,在透明涂层的厚度的测定中,测定出该线间的距离。
[透明导电层的厚度]
使用上述扫描型电子显微镜,在加速电压3.0kV、倍率50000倍的条件下对实施例1~7、比较例1以及比较例2的透明导电压电膜的各自的剖面进行观察,在各ITO膜的两处测定了厚度。计算出所得到的测定值的平均值,设为透明导电层的厚度。
[初期粘接力]
依据ASTM试验法D3359,对实施例1~7、比较例1以及比较例2的透明导电压电膜的、作为透明导电层的ITO膜的附着性进行测定。
[线膨胀系数]
分别针对实施例1~7、比较例1以及比较例2的透明导电压电膜,依据JIS K7197-1991,对透明压电膜的垂直方向(TD方向)上的、从常温(25℃)至85℃的线膨胀系数进行测定。就该线膨胀系数的测定而言,使用热机械分析装置(“TMA8311”,Rigaku社制),使用下述式来计算出平均线膨胀系数(CTE),将其设为透明导电压电膜的线膨胀系数。下述式中,“lr”表示常温下的试样的长度,“l1”表示温度T1(℃)下的试样的长度,“12”表示温度T2(℃)下的试样的长度。“t1”为25℃,“t2”为85℃。
[数式1]
若该线膨胀系数为310×10-6K-1以下,则可以判断为在触摸面板的用途中在实用上无问题。
[高温环境下的表面电阻特性]
分别将实施例1~7、比较例1以及比较例2的透明导电压电膜在控制为85℃的气氛的恒温槽(“econas LH34-14M”,Nagano science株式会社制)内放置500小时。
在放置于上述气氛内之前(0小时)和放置于上述的环境t小时之后测定透明导电压电膜的表面电阻值。就表面电阻值的测定而言,使用电阻率计(“LorestaGP MCP-T700”,NITTOSEIKO Analytech株式会社制),依据JIS K7194来测定表面电阻值。测定合计进行3次,将3次的平均值设为代表值。然后,求出在上述气氛内t小时的表面电阻值(Rt)与置于上述的气氛内之前的表面电阻值(R0)之比Rt/R0。若在250小时的上述比(R250/R0)为1.30以下,则可以判定为在触摸面板的用途中在实用上无问题。
[压电特性]
使用压电常数测定装置(“PiezoMeter System PM300”,PIEZOTEST社制),对实施例1~7、比较例1以及比较例2的透明导电压电膜的各自的压电常数d33,以0.2N夹持样品,读取施加了0.15N、110Hz的力时的产生电荷。压电常数d33的实测值根据所测定的膜的表背侧而成为正值或负值,但在本说明书中记载了绝对值。任意透明导电压电膜的d33均在6.0~30的范围内,确认了在触摸面板的用途中在实用上具有充分的压电特性。
[源自ITO的衍射峰]
分别针对实施例1~7、比较例1以及比较例2的透明导电压电膜,测定有无ITO膜的X射线衍射中的源自ITO的衍射峰。该衍射峰的有无通过使用X射线衍射装置(XRD)的ITO膜的表面的面内(In-Plane)法来进行测定。在该测定中,以扫描速度1°/分钟对衍射角(2θ)=15.0°~70.0°的范围进行扫描。以下示出测定条件的详情。将测定出源自ITO的衍射峰的情况设为“d.”,将未测定出该衍射峰的情况设为“n.d.”。
<测定条件>
装置:株式会社Rigaku制SmartLab。
检测器:SC-70。
步长:0.04°。
扫描范围:15.0°~70.0°。
狭缝:入射狭缝=0.2mm。
长尺寸控制狭缝=10mm。
受光狭缝=20mm。
将上述的评价的结果示于表1。此外,将实施例和比较例中的高温高湿环境对表面电阻值的经时影响示于图4。
[表1]
(考察〕
由表1和图4明显可知,就实施例1~7的透明导电压电膜而言,R250/R0均充分低,此外均具有充分的透明性。其原因被认为是,通过使透明导电压电膜具有足够厚度的透明涂层,抑制高温高湿环境下的该膜的热收缩,能充分抑制与热收缩相伴的ITO的裂纹产生或剥离的产生。
与此相对,比较例1、2的透明导电压电膜的R250/R0均比较高。其原因被认为是,透明压电膜由于热而收缩,由此产生了ITO的裂纹或者该膜与ITO的剥离。
工业上的可利用性
本发明可以用于触摸面板。
附图标记说明
1:透明压电膜;
2、2a、2b:透明涂层;
3、3a、3b、3c、3d:透明电极;
4a、4b、4c:透明粘合剂层;
5:盖板玻璃;
6a、6b、6c:透明基板;
10、20:透明导电压电膜;
30:显示器;
100:触摸面板。
Claims (9)
1.一种透明导电压电膜,
所述透明导电压电膜是依次重叠氟树脂制的透明压电膜、透明涂层以及透明电极而构成的,
所述透明涂层的总厚度为0.6μm~4.5μm,
所述透明导电压电膜在85℃的环境下放置了250小时的情况下,放置后的表面电阻值与放置前的表面电阻值的比之比为1.30以下。
2.根据权利要求1所述的透明导电压电膜,其中,
利用热机械分析而求出的线膨胀系数为310×10-6K-1以下。
3.根据权利要求1或2所述的透明导电压电膜,其中,
所述透明电极由铟-锡复合氧化物构成,并且检测不到X射线衍射中的所述铟-锡复合氧化物的峰。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的透明导电压电膜,其中,
所述透明涂层由(甲基)丙烯酸酯树脂制成。
5.一种透明导电压电膜的制造方法,所述透明导电压电膜的制造方法包括下述工序:
在氟树脂制的透明压电膜的至少一个面上形成具有0.6μm~4.5μm的总厚度的透明涂层;以及
在所述透明涂层的表面形成透明电极,在85℃的环境下放置了250小时的情况下,放置后的表面电阻值与放置前的表面电阻值的比之比为1.30以下。
6.根据权利要求5所述的透明导电压电膜的制造方法,其中,
在形成所述透明电极的工序中,通过以含有氧化铟和氧化锡的烧结体为原料的反应性溅射法,在所述透明涂层上形成铟-锡复合氧化物的薄膜作为所述透明电极。
7.根据权利要求6所述的透明导电压电膜的制造方法,其中,
在形成所述透明电极的工序中,在80℃以下的温度下实施反应性溅射。
8.根据权利要求5~7中任一项所述的透明压电层叠膜的制造方法,其中,
不实施在形成所述透明电极的工序中形成的透明电极的退火处理。
9.一种触摸面板,
所述触摸面板具有根据权利要求1~4中任一项所述的透明导电压电膜。
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