JP2009104927A - 透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シートおよび抵抗膜式タッチパネル構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧によるニュートンリングの発生が防止乃至抑制された抵抗膜式タッチパネル構造体およびその構造体に使用するための複合フィルムまたは複合シートを提供する。
【解決手段】下記（１）〜（３）のいずれかの透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート（１）（Ａ）透明フィルムまたは透明シートおよびその片面の表面に（Ｂ−１）ＩＴＯ 微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層を形成。（２）（Ａ）透明フィルムまたは透明シート、その片面の表面に（Ｃ−１）マイクロシリカ粒子および接着剤よりなる接着層およびその接着層の片面に（Ｂ−２）ＩＴＯ微粒子およびバインダーよりなる導電性層を形成。（３）（Ａ）透明フィルムまたは透明シート、その片面の表面に（Ｃ−２）接着剤よりなる接着層、およびその接着層の片面に（Ｂ−１）ＩＴＯ微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層を形成。
【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明

本発明は透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シートおよびそれを使用した抵抗膜式タッチパネル構造体に関する。

最近、指入力またはペン入力によるモバイル情報端末として抵抗膜式タッチパネルの用途が拡大しつつある。抵抗膜式タッチパネルは特殊なペンを使用しないで、指または通常のペンで容易に入力でき、しかも低コスト化が比較的簡単であるという利点を有している。

一方抵抗膜式タッチパネルは、上部基板層と下部基板層との間にスペーサーによる空気層を有し、上部基板層と下部基板層の表面に形成された透明導電性膜を物理的に接触（タッチ）させることによって接触位置を感知する構造となっている。

このタッチパネルの上部基板層および下部基板層の基板材料として、ガラス、高分子フィルム、プラスチックシートなどが使用され、それぞれの基板材料の組合せに基づいて種々の利点および欠点を有している。
殊に、上部基板（タッチ面）の材料として高分子フィルム（例えばPETフィルムの如きポリエステルフィルム）は割れない、軽量である、薄い、屈曲性に優れているなどの多くの利点のために広く利用されてきた。しかし、上部基板として高分子フィルムを使用した場合その優れた屈曲性のために局所的なタッチ圧が容易に感知される。

一方上部基板の表面に形成される透明導電性膜としてITO膜（Indium Tin Oxide膜）が広く利用されている。このITO膜は、透明高分子フィルム表面に蒸着法或いはスパッタリング法によって形成される。
これに対してITO（Indium Tin Oxide）の微粉末を透明高分子フィルムの表面に導電性層として形成させ透明導電性基板層として利用する方法が提案された（特許文献１，２および３参照）。このITO微粉末を導電性層として利用した透明導電性基板層は、蒸着法或いはスパッタリング法による基板層に比べて、種々の高分子フィルムに採用することが可能であること、幅広いフィルム基板を容易に得ることができること、比較的低コストにより基板層を得ることができるなどの多くの利点を有している。

ITO微粉末をバインダーと共に導電性層としての使用は上部基板層のみならず、下部基板層にも同様に適用でき、いずれも抵抗膜式タッチパネルに有利に利用できる。
ITO微粉末をバインダーとともに透明高分子フィルム上に導電性層を形成させた上部基板層を使用したタッチパネルは、指またはペンの押圧によるフィルムの撓みにより、上部基板層と下部基板層が導電性層を介して接触し、その接触個所を感知する構造となっている。このフィルムの撓みによって、上部基板層と下部基板層とのギャップ変化が起りニュートンリングの発生が認められる。このニュートンリングの発生は、表示面の美的外観を損なうことになる。
特開平9-86967号公報 特開2004-22224号公報 特開2005-166350号公報

そこで本発明者は、前記上部基板層の撓みによるニュートンリングの発生を抑制する方法について研究を進めた。その結果、バインダー中にマイクロシリカ粒子を分散させると反射光が適当に分散しニュートンリングの発生が防止乃至抑制されることを見出し本発明に到達した。
さらに研究を進めたところ、下部基板層としてITO微粉末をバインダーとともに導電性層を有する基板層を使用した場合、その導電性層のバインダー中にマイクロシリカ粒子を分散させると、同様にニュートンリングの発生が抑制されることも判明し本発明に到達した。
本発明は、上記知見に基づいて到達されたものである。本発明によれば下記複合フィルムまたは複合シート、およびそれらを使用した抵抗膜式タッチパネル構造体が提供される。

（１）（Ａ）透明フィルムまたは透明シートおよびその片面の表面に（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層が形成された透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート。
（２）（Ａ）透明フィルムまたは透明シート、その片面の表面に（Ｃ−１）マイクロシリカ粒子および接着剤よりなる接着層およびその接着層の片面に（Ｂ−２）ITO微粒子およびバインダーよりなる導電性層が形成された透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート。
（３）（Ａ）透明フィルムまたは透明シート、その片面の表面に（Ｃ−２）接着剤よりなる接着層、およびその接着層の片面に（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層が形成された透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか記載の複合フィルムを上部基板層として使用した抵抗膜式タッチパネル構造体。
（５）前記（１）〜（３）のいずれか記載の複合シートを下部基板層として使用した抵抗膜式タッチパネル構造体。
（６）前記（１）〜（３）のいずれか記載の複合フィルムを上部基板層として使用し且つ前記（１）〜（３）のいずれか記載の複合シートを下部基板として使用した抵抗膜式タッチパネル構造体。

本発明によれば、ITO微粒子をバインダーとともにフィルムまたはシートの表面に導電性層を形成された複合フィルムまたは複合シートが提供され、これら複合フィルムおよび／または複合シートをタッチパネル基板として使用した場合、ニュートンリングの発生が抑制されるものである。

以下本発明の複合フィルムまたは複合シート、およびこれらを使用した抵抗膜式タッチパネル構造体について具体的に説明する。
先ず図面により本発明の複合フィルムまたは複合シートについて説明する。図１、図２および図３はいずれも本発明の複合フィルムまたは複合シートの表面に対する直角断面における構造を示す模式図である。
本発明の複合フィルムまたは複合シートは、大別して下記態様−１、態様−２および態様−３に分類することができる。

（１）態様−１
図１で示される断面構造を有している。すなわち（Ａ）透明フィルムまたは透明シート１の片面の表面に、（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる組成物の導電性層２が形成され一体化されたものである。図1で示される複合フィルムまたは複合シートは透明であり導電性を有している。
（２）態様−２
図２で示される断面構造を有している。すなわち、（Ａ）透明フィルムまたは透明シート１の片面の表面に、（Ｃ−１）マイクロシリカ粒子および接着剤よりなる接着層４が形成され、さらにその接着層４の表面に（Ｂ−２）ITO微粒子およびバインダーよりなる導電性層３が形成されたものである。この図２で示される複合フィルムまたは複合シートも透明であり導電性を有している。
（３）態様−３
図３で示される断面構造を有している。すなわち、（Ａ）透明フィルムまたは透明シート１の片面の表面に（Ｃ−２）接着剤よりなる接着層５が形成され、さらにその接着層５の表面に、（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる組成物の導電性層２が形成されたものである。図３で示される複合フィルムまたは複合シートも透明であり導電性を有している。

前述した態様−１〜３において、ITO微粒子は導電性層２または３に含有され、これら導電性層は導電性を有している。またマイクロシリカ粒子は導電性層２または接着層４に含有されている。
態様−１〜３において、透明フィルム１は透明高分子フィルムでタッチパネルのタッチ面に通常使用されているフィルムであればよい。かかるフィルムとしては、ポリエステルフィルム、殊にポリエチレンテレフタレート（PET）フィルムが好適である。透明フィルム１の厚さは、１００〜２５０μm、好ましくは１２０〜２２０μmであるのが望ましい。
また透明シート１としては、透明な高分子シートであり、具体的にはポリカーボネート、ポリシクロオレフィンまたはアクリル樹脂のシートが挙げられ、特に好ましいのはビスフェノールＡを主たるモノマーとするポリカーボネートのシートである。透明シート１の厚みは、０．３〜２．５mm、好ましくは０．４〜２mmが有利である。

態様−１において、透明フィルムまたは透明シート１の片面の表面に形成される導電性層２は、ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる組成物の層である。ITO微粉末はインジウム・錫酸化物（Indium Tin Oxide）の微粉末であって、その微粒子は粒径が１００nm以下のものが好ましく、平均粒径が２〜４０nm、好ましくは５〜２０nmの範囲のものが好適である。また導電性層２中におけるITO微粒子の含有量は、重量で１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％の範囲がよい。

ITO微粒子はインジウム（In）と錫（Sn）の元素比が１０：０．１〜１０：１の範囲であるものが好ましく、その調整方法は特に制限されないが、下記の方法により得ることができる。インジウム塩の水溶液と錫塩の水溶液との混合水溶液を前記In：Snの元素比となるように準備し、この混合水溶液とアルカリ水溶液とを混合し、２０〜７０℃の温度で２５〜１３０分間共沈反応を行い、水酸化物の沈殿物を得る。この沈殿物をイオン交換水で充分に洗浄し、水酸化物を濾別する。次いでこの水酸化物を大気中にて３５０〜８００℃、望ましくは４００〜７５０℃の温度で焼成してITOの凝集粒子を得、その凝集粒子を粉砕することによってITO微粒子を調整することができる。
この焼成処理は、ITO粒子の結晶粒界を充分に成長させるために温度と時間を制御することが望ましい。

前記反応の原料に使用されるインジウム塩としては、例えば塩化インジウム、硝酸インジウム、硫酸インジウムの如き鉱酸塩および酢酸インジウム、シュウ酸インジウムの如き有機酸塩が例示される。また錫塩としては、例えば塩化錫、硝酸錫、硫酸錫の如き鉱酸塩および酢酸錫、シュウ酸錫の如き有機酸塩が挙げられる。さらにアルカリ水溶液としては、例えばアンモニア水溶液、苛性ソーダ水溶液などが使用される。
マイクロシリカ粒子は、粒径が１．５μm以下、好ましくは１μm以下のものが使用でき、形状は球状乃至楕円形状のものが有利である。平均粒径は０．０５〜０．５μm、好ましくは０．１〜０．３μmの範囲のものが望ましい。マイクロシリカ粒子は導電性層２中において、重量で２〜４０％、好ましくは５〜２０％含有される。導電性層２に使用されるバインダーは、ITO微粒子およびマイクロシリカ粒子をフィルムまたはシート１の表面に層を形成させるための結合剤であって、透明な高分子化合物（ポリマー）が使用される。かかるバインダーとしては、ITO微粒子およびマイクロシリカ粒子の分散性に優れさらにフィルムまたはシート１に対する接着性に優れたものが好適である。具体的にはアクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、などが挙げられる。これらバインダーとしての樹脂は、導電性層２において重量で１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％の範囲で使用される。

透明フィルムまたは透明シート１の表面に導電性層２を形成させる方法は特に制限されない。ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる組成物を加熱溶融してフィルム化し、透明フィルムまたは透明シートと貼り合わせることによって複合フィルムまたは複合シートとすることができる。
また別法として、前記組成物と溶媒とからなるドープを作り、このドープを透明フィルムまたは透明シートの表面に塗布するかまたはスプレーして溶媒を乾燥させることにより導電性層２を形成することができる。ドープの作成に使用される溶媒は、バインダーの種類やフィルム、シートの種類などによって適宜選択される。溶媒としては、水、低級アルコール（メタノール、エタノール、プロパノールなど）、ケトン（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）、エーテル（ジエチルエーテル、ジオキサンなど）、炭化水素（オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなど）が挙げられる。

態様−２は、透明フィルムまたは透明シート１の表面に、（Ｃ−１）マイクロシリカ粒子および接着剤よりなる接着層４が形成され、さらにその接着層４の表面に、（Ｂ−２）ITO微粒子およびバインダーよりなる導電性層３が形成されたものである。
前記（Ｃ−１）の接着層４においてマイクロシリカ粒子の含有量は重量で２〜４０％、好ましくは５〜２０％であって残余は接着剤である。接着剤としては、前記態様−１で示したバインダー樹脂の中から選ぶこともできるが、さらにエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アイオノマー樹脂なども使用することができる。接着層４は、マイクロシリカ粒子および接着剤の混合物を溶融して直接透明フィルムまたは透明シート１の表面に塗布することもでき、また前記混合物と溶媒からドープを作り、このドープを透明フィルムまたは透明シートに塗布またはスプレーしてもよい。

かくして透明フィルムまたは透明シート１の表面に（Ｃ−１）マイクロシリカ粒子および接着剤よりなる接着層４を形成させた後、その接着層４の表面に、（Ｂ−２）ITO微粒子およびバインダーよりなる導電性層３を形成させる。この導電性層３におけるITO微粒子の含有量は重量で１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％であり、残余はバインダーである。導電性層３におけるITO微粒子およびバインダーは、前記した態様−１において例示したものの中から選択して使用することができる。接着層４の表面に導電性層３を形成させる方法としては、ITO微粒子およびバインダーよりなる組成物を溶融してそのまま接着層４の表面に導電性層３を形成させることができる。また前記組成物と溶媒とからドープを作り、このドープを接着層４の表面に塗布またはスプレーし、乾燥することにより導電性層３を形成させることもできる。

態様−３は、透明フィルムまたは透明シート１の表面に、（Ｃ−２）接着剤よりなる接着層５が形成され、さらにその接着層５の表面に、（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる組成物の導電性層２が形成されたものである。云い換えると、態様−３は、態様−１において透明フィルムまたは透明シート１と導電性層２との間に接着層５が介在している構造であると云うことができる。
態様−３において、透明フィルムまたは透明シート１の表面に接着層５を形成させるには接着剤を単に塗布すればよい。その際使用される接着剤としては、態様−１で例示したバインダーの他に、さらにエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂およびアイオノマーなどが挙げられる。透明フィルムまたは透明シート１の表面に接着層５を形成させた後、その表面に（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる組成物の導電性層２が形成される。この導電性層２は、態様−１において説明した導電性層２と実質的に同じ組成である。その導電性層２の組成の調製方法および層の形成方法は、態様−１で説明した方法と特に変わるものではない。

態様−１〜態様−３において、導電性層２または３の厚みは０．５〜１０μm、好ましくは1〜8μmの範囲が望ましい。また接着層４または５の厚みは１〜２０μm、好ましくは２〜１５μmの範囲であるのが有利である。
次に、態様−１〜態様−３で説明した複合フィルムまたは複合シートを使用したタッチパネル構造体について説明する。態様−１〜態様−３の複合フィルムは、タッチパネル構造体の上記基板層（タッチ面）として使用され、複合シートは下部基板層として使用される。
本発明の複合フィルムまたは複合シートは、タッチパネル構造体用として通常使用される他の上部基板層または下部基板層と組み合わせて使用することができる。
本発明によれば、タッチパネル構造体の上部基板層および／または下部基板層として、態様−１〜態様−３の複合フィルムまたは複合シートを使用したタッチパネル構造体が提供される。好ましいタッチパネル構造体は上部基板層および下部基板層が、態様−１〜態様−３の複合フィルムおよび複合シートから形成されたものである。

タッチパネル構造体の設計に当たっては、複合フィルムおよび複合シートはいずれも導電性層２または３の面が押圧により互いに接触しうるように対向して配置される。複合フィルムと複合シートの間の間隔およびその間におけるスペーサーの配置は、通常の抵抗膜式タッチパネル構造体のものと実質的な相違はない。
本発明の態様−１〜態様−３の複合フィルムまたは複合シートは、それらの導電性層２または３は導電性を有し、その導電性能は表面抵抗値が３，０００Ω/口以下、好ましくは２，０００Ω/口以下、特に好ましくは６００〜１，８００Ω/口の範囲である。また本発明の複合フィルムまたは複合シートは、光透過性に優れており、光透過率（波長５５０nm）が９０％以上、好ましくは９５％以上、特に好ましくは９６〜９９％の範囲である。
本発明の複合フィルムまたは複合シートを使用したタッチパネル構造体は、押圧によるニュートンリングの発生が防止乃至抑制されたものであり、表示面の画像の鮮映度が改良されたものである。

以下実施例を掲げ、本発明を説明する。
厚さ１８８μmのポリエステル（PET）フィルムの片面の表面にITO微粒子およびマイクロシリカ粒子をバインダー中に分散させた組成物からなる導電性層を形成させ透明な複合フィルムを基板を得た。この複合フィルム基板とITO膜を片面に有するガラス基板（厚さ１．１mm）とを導電性層とITO膜が向い合うようにスペーサーを介して貼り合わせてタッチパネル構造体を作成した。
このタッチパネル構造体の初期外観および環境試験後の外観共にニュートンリングの発生は認められなかった。一方、従来のITO微粒子を分散させた導電性フィルム基板（マイクロシリカ粒子含まず）を、前記複合フィルム基板の代りに使用して作成したタッチパネル構造体は、初期外観、環境試験後の外観共にニュートンリングの発生が認められた。
これらの結果から、本発明はマイクロシリカ粒子を含有する導電性層の使用により、光分散を生じさせ反射光の干渉を弱めて見えにくくする作用を有することが理解される。

厚さ１mmのポリカーボネート（PC）シートの片面の表面に、ITO微粒子およびマイクロシリカをバインダー中に分散させた組成物からなる導電性層を形成させ、透明な複合シート基板を得た。この複合シート基板（下部基板層）と、ITO膜を片面に有するポリエステル（PET）フィルム（厚さ188μm）とを導電性層とITO膜が向い合うようにスペーサーを介して貼り合わせてタッチパネル構造体を作成した。
このタッチパネル構造体の初期外観および環境試験後の外観共にニュートンリングの発生は認められなかった。一方、従来のITO微粒子を分散させた導電性シート基板（マイクロシリカ粒子含まず）を、前記複合シート基板の代りに使用して作成したタッチパネル構造体は、初期外観、環境試験後の外観共にニュートンリングの発生が認められた。

厚さ１８８μmのポリエステル（PET）フィルムの片面の表面および厚さ１mmのポリカーボネート（PC）シートの片面の表面に、それぞれITO微粒子およびマイクロシリカをバインダー中に分散させた組成物からなる導電性層を形成させ、透明な導電性フィルム基板および透明導電性シート基板を得た。これらを導電性層が互いに向き合うようにバインダーを介して貼り合わせてタッチパネル構造体を作成した。
このタッチパネル構造体の初期外観および環境試験後の外観共にニュートンリングの発生は認められなかった。

本発明の複合フィルムまたは複合シートの断面構造を示す模式図である。 本発明の他の複合フィルムまたは複合シートの断面構造を示す模式図である。 本発明のさらに他の複合フィルムまたは複合シートの断面構造を示す模式図である。

符号の説明

１ フィルムまたはシート
２ ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層
３ ITO微粒子およびバインダーよりなる導電性層
４ マイクロシリカおよび接着剤よりなる接着層
５ 接着剤よりなる接着層

Claims (6)

1. （Ａ）透明フィルムまたは透明シートおよびその片面の表面に（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層が形成された透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート。
2. （Ａ）透明フィルムまたは透明シート、その片面の表面に（Ｃ−１）マイクロシリカ粒子および接着剤よりなる接着層およびその接着層の片面に（Ｂ−２）ITO微粒子およびバインダーよりなる導電性層が形成された透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート。
3. （Ａ）透明フィルムまたは透明シート、その片面の表面に（Ｃ−２）接着剤よりなる接着層、およびその接着層の片面に（Ｂ−１）ITO微粒子、マイクロシリカ粒子およびバインダーよりなる導電性層が形成された透明で導電性を有する複合フィルムまたは複合シート。
4. 請求項１〜３のいずれか記載の複合フィルムを上部基板層として使用した抵抗膜式タッチパネル構造体。
5. 請求項１〜３のいずれか記載の複合シートを下部基板層として使用した抵抗膜式タッチパネル構造体。
6. 請求項１〜３のいずれか記載の複合フィルムを上部基板層として使用し且つ請求項１〜３のいずれか記載の複合シートを下部基板として使用した抵抗膜式タッチパネル構造体。