JP6809862B2 - パターンレスタッチパネル用導電シート及びその製造方法 - Google Patents

パターンレスタッチパネル用導電シート及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、パターンレスタッチパネル用導電シート及びその製造方法に関するものである。
特許文献1〜3には、透明導電膜の4辺に電極を設け、同相かつ同電位の位置検出用の交流電圧を供給するパターンレスのタッチパネルが開示されている。具体的には、特許文献1では、導電膜の4隅の電極に対応して4個の波形検出回路を設け、その検出回路の出力電圧に基づいて座標位置を演算している。また、特許文献2では、矩形状の導電膜の4隅の電極に同相、同電圧のパルス信号を与え、対数信号比を用いてユーザーのタッチ位置を検出している。さらに、特許文献3では非線形のデータを用いた演算手法を用いることで解像度を高めている。これらのタッチパネルでは、導電シートに微細な透明電極パターンを形成する必要がなく、導電層を一様に積層した導電シートが用いられる。
国際公開WO2013/153609号パンフレット 特開2013−250642号公報 特開2015−201223号公報
通常のタッチパネル用の導電シートとして一般的なITOやPEDOT等を上記文献のパターンレスタッチパネルの導電シートとして用いた場合、そのまま転用しても抵抗値が低すぎるため、信号の差分が小さくなってしまい、タッチの検出精度が極めて低くなるという問題があった。またITOやPEDOT等を高抵抗化した場合には、経時変化が生じてしまい、タッチの検知が安定しなくなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、パターンレスタッチパネル用の導電シートにおいて、高い検出精度を有し且つ経時安定性に優れた導電シート及びそのような導電シートを製造する方法をもたらすことを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明では、導電層中のカーボン含有量及び導電層のカーボン目付量を特定の値とするようにした。また、一実施形態では、導電シートにおけるカーボンを含む導電層の初期抵抗値及び抵抗値ばらつきを所定値の範囲内に入るようにした。
すなわち、ここに開示する第1の技術に係るパターンレスタッチパネル用導電シートは、カーボンを含有する導電層を備え、前記導電層中の前記カーボンの含有濃度をX(質量%)とし、前記導電層のカーボン目付量をY(g/m )としたときに、前記X及び前記Yは、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
−0.564X+0.157≦Y≦−23.88X+4.928(2≦X≦18) ・・・(1)
上述のパターンレスタッチパネルでは、ユーザーはタッチパネルに接近するだけで非接触状態でも位置検出を行うことができる。ゆえに、パターンレスタッチパネル用の導電シートでは、タッチパネルの液晶層等の前面に導電シートを配置する必要がない。そうすると、導電シートを液晶層等の裏面に配置することができるので、導電シートを透明とする必要がなく、導電シートの導電層に含有される導電成分として、カーボン等の非透明導電性材料を使用することができる。カーボン等は、導電層中の含有量を調節することにより導電層の抵抗値を広範囲において調節することが可能であり、また安価且つ入手容易であることから、所望の抵抗値を備えた導電シートを容易に低コストで製造することができる。そうして、第1の技術によれば、導電性材料としてカーボンを含む導電層中のカーボン含有量及び導電層のカーボン目付量を特定の値とすることで、タッチの検出精度が良好で、且つ経時安定性のよい、パターンレスタッチパネル用の導電シートを得ることができる
第2の技術は、第1技術において、前記導電層の初期抵抗値が1000Ω/□以上10MΩ/□以下であり、前記導電層の抵抗値ばらつきが20%以下である
2の技術によれば、導電層の初期抵抗値及び抵抗値ばらつきを上記範囲内に設定することにより、導電シート上の場所によらず安定した良好な検出精度を有するパターンレスタッチパネル用導電シートを容易且つ安価にもたらすことができる
第3の技術は、第2の技術において、表面上に前記導電層が設けられた基体をさらに備えており、前記導電層の厚さは、0.5μm以上5μm以下であり、前記基体は、厚さ7μm以上250μm以下のポリエチレンテレフタレートフィルムである。
第3の技術によれば、より軽量且つ耐久性に優れた導電シートをもたらすことができる。
第4の技術は、第3の技術において、前記基体と前記導電層との間に、厚さ0.01μm以上10μm以下のオリゴマーブロックコート層がさらに形成されている。
第4の技術によれば、導電層の基体表面への密着性や、導電シートの加工性及び経時安定性を向上させることができる。
第5の技術は、第1〜第4の技術のいずれかにおいて、前記導電層の厚さは均一である。
第5の技術によれば、経時安定性に優れた導電シートをもたらすことができる。
第6の技術は、第1〜第5の技術のいずれかにおいて、前記導電層と接する電極をさらに備え、前記電極に用いられる電極材料の電気抵抗値は、1×10−6Ω・cm以上1×10−4Ω・cm以下であり、前記電極の厚さは3μm以上20μm以下である。
第6の技術によれば、検出精度に優れたタッチパネルのパネル部材として使用できる導電シートをもたらすことができる。
ここに開示する第7の技術は、第1〜第6の技術のいずれかのパターンレスタッチパネル用導電シートの製造方法であって、基体の表面に、前記カーボンとバインダ材と溶剤とを含有する塗工液を塗工して塗工層を形成する塗工工程と、前記塗工層に含有される前記溶剤を除去し、前記基体の表面上に前記導電層を形成する形成工程とを備え、前記塗工液中の前記カーボンの含有量は0.2質量%以上4質量%以下であることを特徴とする。
第7の技術によれば、検出精度に優れ且つ経時安定性に優れたパターンレスタッチパネル用導電シートを製造することができる。
第8の技術は、第7の技術において、前記形成工程は、前記塗工層が形成された前記基体を、60℃以上170℃以下の温度で10秒以上5分以下の時間乾燥させる工程である。
第8の技術によれば、前記塗工層中の前記溶剤を均一且つ効果的に除去することができ、カーボンが均一に分散した導電層を得ることができる。そうして、均一な初期抵抗値を有する導電シートを得ることができる。
第9の技術は、第7又は第8の技術において、前記形成工程の後に、前記導電層と接する電極を形成する電極形成工程をさらに備えている。
第9の技術によれば、高い検出精度を有し且つ経時安定性に優れたパターンレスタッチパネルに用いる導電シートを得ることができる。
以上述べたように、本発明によると、タッチの検出精度が良好で、且つ経時安定性のよい、パターンレスタッチパネル用の導電シートを得ることができる。また、そのような導電シートの製造方法をもたらすことができる。
図1は、実施形態1に係る導電シートを模式的に示す断面図である。 図2は、実施形態1に係る導電シートの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図3は、実施形態2に係る導電シートを模式的に示す平面図である。 図4は、図3のA−A線における概略断面図である。 図5は、実施形態2に係る導電シートの製造方法を示す図2相当図である。 図6は、実施形態3に係る導電シートを模式的に示す断面図である。 図7は、実施形態3に係る導電シートの製造方法を示す図2相当図である。 図8は、実施形態4に係る導電シートを模式的に示す断面図である。 図9は、実施形態4に係る導電シートの製造方法を示す図2相当図である。 図10は、タッチパネルの位置検出試験を行うための評価装置の構成を模式的に示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
(実施形態1)
<導電シート>
図1に示すように、実施形態1に係る導電シート1(パターンレスタッチパネル用導電シート)は、基体3と、当該基体3の表面上に形成された導電層2とを備えている。
以下、各構成について詳述する。
−基体−
基体3は、導電シート1の強度を向上させるためのものである。基体3は、導電シート1をパターンレスタッチパネルの部材として用いたときに、他部材と導電層2との接触による短絡を防ぐ観点から、絶縁性材料を用いることが好ましい。基体3の材料としては、絶縁性を有する物質であればよく、特に限定されないが、具体的にはたとえば、アルミナ、ガラスクロス含浸エポキシ樹脂などの硬質板や、樹脂製のフィルムを用いることができる。中でも、ロールツウロール生産が可能であり生産性に優れる公知の樹脂製フィルムが望ましい。そのような公知の樹脂製フィルムは、具体的には例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、PEN、COP、PC、PI、PVC、TAC等が挙げられ、特に、耐熱性及びコストの面からPETフィルムがより望ましい。また、基体3は透明である必要はなく、着色されていてもよい。基体3の厚さは特に限定されないが、7μm以上250μm以下が好ましく、加工性の面で25μm以上125μm以下がより好ましい。また、誘電率の低い樹脂製フィルムを用いることで基体3の厚さを薄くすることができる。
−導電層−
導電層2は、カーボン21と、当該カーボン21同士及び当該カーボン21を基体3の表面上に密着させるためのバインダ材22とを含んでいる。
カーボン21は、導電層2に導電性を付与するためのものであり、特に限定されないが、具体的には例えば、カーボンブラック、グラフェン、カーボンナノチューブ等を用いることができる。導電層2中に含有されるカーボン21の含有濃度をX(質量%)としたときに、Xの値は、導電シート1の抵抗値を高め且つ抵抗値ばらつきを低減させる観点から、好ましくは2質量%以上18質量%以下である。カーボンが2質量%よりも少ない場合は抵抗値が高くなりすぎてしまう虞がある。カーボンが18質量%より多い場合は抵抗値が低くなりすぎてしまう虞や、抵抗値ばらつきが大きくなりすぎる虞がある。導電シート1中の導電成分として、カーボンを使用することにより、高抵抗であり且つ抵抗値ばらつきの少ないパターンレスタッチパネル用導電シートを得ることができる。
なお、導電層2のカーボン目付量をY(g/m)としたときに、Yの値は、タッチの検出精度が良好で、且つ経時安定性のよい、パターンレスタッチパネル用の導電シートを得る観点から、例えば0.09g/m以上2.69g/m以下とすることができ、特に上記カーボン21の含有濃度Xとの関係で、以下の式(1)を満たす値であることが好ましい。
−0.564X+0.157≦Y≦−23.88X+4.928(2≦X≦18) ・・・(1)
バインダ材22は、基体3との密着性を向上させるためのものである。バインダ材は、合成樹脂であり、特に限定されないが、例えば、経時安定性の面から、耐湿熱性のあるポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタンエステル樹脂、エポキシ樹脂が望ましい。より具体的には、ポリエステル樹脂、フッ素系ゴム、ジエン系ゴム、スチレン系ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、チオコール、フッ素系樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ニトリル樹脂など水への溶解度が1%未満の樹脂が好適に使用できる。導電層2中に含有されるバインダ材22の含有量は、導電層2の基体3との密着性を向上させる観点から、好ましくは82質量%より多く98質量%未満である。
また、導電層2は、導電層2と基体3との密着性を向上させる観点から、さらに架橋剤を含んでもよい。架橋剤は、特に限定されないが、具体的には例えば、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。導電層2中の架橋剤の含有量は、好ましくは0.1質量%以上20質量%以下である。
−導電層の初期抵抗値−
また、導電層2は、検出精度に優れ且つ経時安定性に優れたパターンレスタッチパネル用導電シートを得る観点から、後述する表面抵抗率の測定値から算出した初期抵抗値Rが1000Ω/□以上10MΩ/□以下であることが好ましい。初期抵抗値Rが1000Ω/□未満であると、パターンレスタッチパネル用途においては、印加電流と検知電流との差動電位が小さくなるためタッチの検出に際してノイズと区別がつかなくなってしまうおそれがある。また、初期抵抗値Rが10MΩ/□を超えると、タッチの検出において遅延が発生してしまうおそれがある。
−導電層の抵抗値ばらつき−
後述する表面抵抗率の測定値の最大値と初期抵抗値から算出した抵抗値ばらつきは、検出精度の安定性を得る観点から、好ましくは20%以下である。初期抵抗値及び抵抗値ばらつきを上記範囲に抑えることにより、導電シート上の場所によらず安定した良好な検出精度を有するパターンレスタッチパネル用導電シートをもたらすことができる。
−導電層の厚さ−
導電層2の厚さは、パターンレスタッチパネル用導電シートとして十分な抵抗値を得る観点から、例えば、導電層2上の任意の9点における導電層2の厚さの平均値としての平均厚さが好ましくは0.1μm以上40μm以下、より好ましくは0.5μm以上5μm以下である。
なお、導電層2の厚さは均一であることが望ましい。ここに、「導電層2の厚さが均一」であるとは、導電層2の厚さのばらつき、すなわち例えば導電層2の上記9点の厚さの測定値のうちの最大値と上記平均厚さとの差が上記平均厚さの20%以下であることをいう。導電層2の厚さが均一であることにより、導電層2の抵抗値ばらつきが低減され、安定した検出精度を有するとともに、経時安定性の高い導電シート1を得ることができる。
−導電シートの透光性−
導電シート1は、従来のタッチパネル用導電シートと異なり、透光性を必要とされない。具体的には、実施形態1の導電シート1の全光線透過率は、好ましくは80%未満、より好ましく70%以下、特に好ましくは50%以下とすることができる。
<導電シートの製造方法>
図2に示すように、導電シート1の製造方法は、塗工工程S1と、形成工程S2とを備える。
−塗工工程−
塗工工程S1は、基体3の表面に、塗工液L1を塗工して塗工層L2を形成する工程である。
塗工液L1は、溶剤Mとバインダ材22とカーボン21とを含有する。
溶剤Mは、バインダ材22及びカーボン21とを均一に分散させて、基体3上への均一な塗工を容易にするためのものである。溶剤Mは、バインダ材22及びカーボン21の分散を可能とするものであれば特に限定されるものではなく、例えば有機溶剤等を用いることができる。有機溶剤は、具体的には例えば、イソプロピルアルコール(IPA)やブタノール等のアルコール系溶剤、メチルエチルケトン(MEK)やメチルイソブチルケトン(MIBK)等のケトン系有機溶剤、トルエンやキシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、酢酸エチルや酢酸ブチル等のエステル系有機溶剤等を用いることができる。なお、後述する形成工程S2において、塗工層L2からの溶剤Mの除去を容易にする観点から、好ましくは酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン等を用いることができる。
塗工液L1に含まれるカーボン21の含有量は、塗工液L1中のカーボン21の分散性を向上させることで、カーボン21の導電層2中での分散性を向上させる観点から、好ましくは0.2質量%以上4質量%以下である。カーボン21の含有量が0.2質量%よりも少ない場合は導電層2の抵抗値が高くなりすぎてしまう虞がある。また、カーボン21の含有量が4質量%より多い場合は導電層2の抵抗値が低くなりすぎてしまう虞や、カーボン21が凝集沈降しやすくなり塗工作業性が著しく低下する虞がある。
塗工液L1に含まれるバインダ材22の含有量は、塗工液L1中のバインダ材22の分散性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上30質量%以下である。
基体3上への塗工液L1の塗工方法は、均一な塗工が可能であれば特に限定されず、公知の塗工方法を採用することができる。具体的には例えば、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、バーコーター、スピンコーター、ダイ(押し出し)コーター、インクジェット法等公知の塗布方法、ドクターブレード法等の塗布法、ロールコート印刷、ダイレクトグラビア印刷、リバースグラビア印刷、小径リバースグラビア印刷、コンマコート印刷、キスコート印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷などの印刷法等を採用することができる。なお、生産性の面より、ダイレクトグラビア印刷がより望ましい。また、位置検知部分以外の導電層2をパターン印刷することで、基体3の同一面上に導電層2が存在する個所と存在しない個所が形成されていてもよい。
−形成工程−
形成工程S2は、塗工層L2に含有される溶剤を除去し、基体3の表面上に導電層2を形成する工程である。
形成工程S2は、塗工層L2が形成された基体3を乾燥させて溶剤Mを除去する。乾燥は、特に限定されるものではなく、公知の乾燥手段を用いて行うことができ、具体的には例えば、風乾、温風乾燥、加熱炉等を用いて行うことができる。溶剤Mの気化速度を向上させる観点から、例えば、60℃以上170℃以下の温度で10秒以上5分以下の時間乾燥させることが望ましい。これにより、塗工層L2中の溶剤Mを均一且つ効果的に除去することができ、カーボン21が均一に分散した導電層2を得ることができる。そうして、均一な初期抵抗値を有する導電シート1を得ることができる。
(実施形態2)
以下、本発明に係る他の実施形態について詳述する。なお、これらの実施形態の説明において、実施形態1と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図3及び図4に、実施形態2に係る導電シート1を示す。導電シート1は、さらに電極4を備える。
−電極−
電極4は、導電層2及び/又は基体3上に形成され、導電層2への電流の印加および印加された電流の取得のために用いられる。
電極4は、少なくとも2つ以上が導電層2と接するように形成されていることが好ましい。それぞれの電極4は、例えば後述する配線5によりタッチの位置情報を算出するための演算装置に接続可能となっていると好ましい。例えば、上述の特許文献1,3ではノードに相当する。
電極4の材料は、特に限定されないが、金、銀、銅、アルミニウムなど公知の金属線、金属箔、導電ペーストを用いて形成することができる。電極における導電層との密着性の点で導電ペーストが望ましい。導電ペーストに含まれる導電性物質は、特に限定されないが、カーボン粉、銀粉、銅粉、樹脂コア金属メッキ粉、アルミニウム粉、及び、これら混合粉であってもよく、その形状は特に限定されないが、球状、リン片状であってもよい。導電ペースト中の導電性物質含有量は特に限定されないが、30質量%以上90質量%以下が好ましく、50質量%以上80質量%以下がより好ましい。導電性物質含有量が90質量%より多い場合は導電ペースト塗工性が低下し、30質量%より少ない場合は導電性が低下する。
電極4の電気抵抗値は、1×10−6Ω・cm以上1×100Ω・cm以下であることが好ましく、1×10−6Ω・cm以上1×10−4Ω・cm以下であることがより好ましい。
電極4の形状は、特に限定されるものではなく、矩形状、円形状等の種々の形状を採用し得る。電極4のサイズは、導電シート1のサイズにもよるが、例えば最大径を0.1mm以上5mm以下とすることができる。電極4の厚さは、特に限定されないが、1μm以上40μm以下が好ましく、3μm以上20μm以下がより好ましい。
−配線−
なお、導電シート1の電極4には、図3に示すように、電極4に接続する配線5が設けられている。配線5は、上述のごとく、電極4をタッチの位置情報を算出するための演算装置に接続可能とするためのものである。配線5は、電極4と同様の材料を用いて形成することができる。
<導電シートの製造方法>
図5に示すように、実施形態2に係る導電シートの製造方法では、形成工程S2の後に、導電層2と接する電極4を形成する電極形成工程S3をさらに備えている。
電極4の形成方法としては、ロールコート印刷、ダイレクトグラビア印刷、リバースグラビア印刷、小径リバースグラビア印刷、コンマコート印刷、キスコート印刷、オフセット印刷、シルクスクリーン印刷、スパッタ、蒸着等を採用することができる。なお、生産性の面より、スクリーン印刷がより望ましい。
配線5の形成方法は、特に限定されるものではなく、一般的な方法を用いることができる。
(実施形態3)
−中間層−
実施形態1では、基体3上に導電シート1が形成されていたが、図6に示すように、基体3と導電シート1との間に、中間層6を設けてもよい。
<導電シートの製造方法>
図7に示すように、実施形態3に係る導電シート1の製造方法では、塗工工程S1の後に、基体3の表面上に中間層6を形成する前処理工程S11をさらに備えている。
前処理工程S11として、具体的には例えば、基体3の表面に、導電層密着性向上、加工性向上、経時安定性を目的とした各種表面処理(コロナ処理、プラズマ処理、アンカーコート、ハードコート、オリゴマーブロックコート等)を施すことにより中間層6を設ける構成としてもよい。特に、導電層2と基体3との密着性を向上させる観点から、中間層6として、オリゴマーブロックコート層を設けることが好ましい。
中間層6の厚さは0.01μm以上10μm以下が好ましい。基体3の厚さにも関係するが、基体3としての100μmフィルム上に厚さ10μm以上のコートを行った場合、コート面に凹カールが発生し、加工性が低下してしまう。
(実施形態4)
図8に示すように、実施形態4に係る導電シート1は、基体3を備えない構成である。
バインダ材22として、熱硬化性樹脂等を採用する場合には、導電層2のみで十分な強度を有するため、基体3を除去することにより、導電層2のみを備えた導電シート1とすることができる。
<導電シートの製造方法>
図9に示すように、実施形態4に係る導電シート1の製造方法は、形成工程S2の後に、基体除去工程S4をさらに備える。
実施形態4において、基体3は、導電シート1としての導電層2の成形のために使用される。形成工程S2の終了後は、基体3から導電層2を剥離等させて基体3を除去することにより、導電層2のみを備える導電シート1を形成することができる。
(その他の実施形態)
上記実施形態では、導電層2の導電成分として、カーボンを用いる構成であったが、導電成分はカーボンに限らず、他の公知の導電性材料を用いてもよい。導電性材料としては、具体的には例えば、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの金属及びこれらの金属の酸化物などの無機系導電性材料や、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロールなどの有機系導電性材料が挙げられる。なお、導電成分は透明である必要はなく、例えば導電性材料として、非透明導電性材料を使用することができる。すなわち、導電性材料として例えば上記無機系導電性材料を用いる場合には、導電シートを透明とするために、例えば平均粒径ナノメートルサイズの微粒子等を採用することが考えられるが、本実施形態では、非透明導電性材料として、上記無機系導電性材料の平均粒径マイクロメートルサイズ以上の粉末等を用いてもよい。上記無機導電材料及び有機導電材料は、それぞれ1種単独で又は2種以上を併用できる。また、上記無機導電材料と上記有機導電材料とを併用してもよい。さらに、これらの導電性材料とカーボンとを併用してもよい。
なお、上記導電性材料の導電層2中の含有量は、導電層2の初期抵抗値が1000Ω/□以上10MΩ/□以下となるように適宜調整することが好ましい。
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
(実施例1)
カーボンを含有する塗工液は、カーボン含有量0.625質量%、ポリエステル樹脂を17.25質量%、残部溶剤となるように、大阪印刷インキ製造株式会社製EXP28004EC黒コンク(カーボン含有量2.5質量%、ポリエステル樹脂12質量%、残部溶剤)とEXP28004メジウム(ポリエステル樹脂19質量%、残部溶剤)を任意の割合で配合し使用した。この塗工液を、21cm×30cm、厚さ100μmのPETフィルム(東洋紡株式会社製A4300)上にバーコーターを用いて全面に塗布した。その後、120℃1分にて乾燥した。乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度は3.5質量%、カーボン目付量は0.20g/mであった。次いで、図10に示すように、スクリーン印刷によりAgペースト(東洋紡株式会社製DW−420L−2)で線幅0.3mm四方の電極を、導電層の各辺の中心付近に各1箇所、計4箇所形成した。4つの電極には、それぞれに配線5としての導線を半田付けした。
(実施例2)
乾燥後に形成された導電層のカーボン目付量を1.92g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例3)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を7.5質量%、カーボン目付量を0.15g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例4)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を7.5質量%、カーボン目付量を0.98g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例5)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を7.5質量%、カーボン目付量を2.69g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例6)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を12.0質量%、カーボン目付量を0.29g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例7)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を12.0質量%、カーボン目付量を1.56g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例8)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を17.2質量%、カーボン目付量を0.09g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(実施例9)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を17.2質量%、カーボン目付量を0.71g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例1)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を0.9質量%、カーボン目付量を0.05g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例2)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を0.9質量%、カーボン目付量を1.20g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例3)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を3.5質量%、カーボン目付量を0.08g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例4)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を7.5質量%、カーボン目付量を0.06g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例5)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を7.5質量%、カーボン目付量を3.60g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例6)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を12.0質量%、カーボン目付量を0.06g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例7)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を12.0質量%、カーボン目付量を2.40g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例8)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を17.2質量%、カーボン目付量を0.03g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例9)
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を17.2質量%、カーボン目付量を0.91g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例10)
カーボンを含有する塗工液は、カーボン含有量2.9質量%、ポリエステル樹脂を12.0質量%、残部溶剤となるように、カーボンブラック(三菱化学株式会社製#3030B)と大阪印刷インキ製造株式会社製EXP28004EC黒コンク(カーボン含有量2.5質量%、ポリエステル樹脂12質量%、残部溶剤)を任意の割合で配合し使用した。
乾燥後に形成された導電層のカーボン含有濃度を19.5質量%、カーボン目付量を0.15g/mとした以外は、実施例1と同様にして導電シートを得た。
(比較例11)
大きさ21cm×30cm、厚さ100μmのPETフィルム(東洋紡株式会社製A4300)に、PEDOT/PSS分散液(信越ポリマー株式会社製AS−H04A)を、バーコーターを用いて塗布し、120℃1分にて乾燥して、5μmPEDOT・PSS導電層の導電シートを得た。
(比較例12)
PEDOT・PSSの厚さを500nmに変えた以外は、比較例11と同様にして導電シートを得た。
(比較例13)
大きさ21cm×30cm、厚さ100μmのPETフィルム(東洋紡株式会社製A4300)に、化学蒸着によりITO膜を形成し、厚さ20nmのITO導電層の導電シートを得た。
(比較例14)
厚さを5nmに変えた以外は、比較例13と同様にして、ITO導電層の導電膜シートを得た。
<カーボン含有量>
塗工液中のカーボン含有濃度(質量%)をX、導電層中のカーボン量(g/m)をYとして、次式(1)を満たす場合は○、比較例1〜6はいずれも次式(1)を満たさない場合は×とした。
−0.564X+0.157≦Y≦−23.88X+4.928(2≦X≦18) ・・・(1)
<初期抵抗値>
株式会社三菱化学アナリテック社製ロレスタMCP−T610(4深針ASPプローブ)を用いて、室温環境下で導電シートの任意の9個所の位置における表面抵抗率を測定した。測定した表面抵抗率9点中、最大値R0max、最小値R0minから下記式(2)を用いて導電シートの初期抵抗値Rを算出した。
(Ω/□)={R0max(Ω/□)+R0min(Ω/□)}/2 ・・・(2)
<抵抗値ばらつき>
上述のごとく算出した導電シートの初期抵抗値Rを用いて、以下の式(3)によって抵抗値ばらつきΔRを算出した。抵抗値ばらつきΔRが20%以下のものを○、20%より大きいものを×とした。
ΔR(%)={R0max(Ω/□)−R(Ω/□)}/R(Ω/□)×100
・・・(3)
<経時前検出精度>
図10に示すように、明星大学製のパターンレスタッチパネルの試作機Uにそれぞれの導電シート1を設置し、タッチ操作による検出精度について検証を行った。タッチパネルの試作機Uは、導電層2を上面にして木板上に静置し、導電シート1上に設けた上述の4つの電極4に配線5としてそれぞれ導線を半田付けし、これらの導線を位置検出用のコントローラ8を介して表示装置9と接続した。表示装置9にて、導電シート1にタッチがなされたか否か、及びその位置を表示可能とした。こうして設定されたパターンレスタッチパネルの試作機Uに、実験者が導電シートの特定の位置(例えば、図10中矢印で示す位置)をタッチし、タッチした位置が検出されたものを○、タッチした位置と異なる位置がタッチとみなされた場合(誤作動)や、タッチしても反応が無いもしくはタッチ位置から5mm以上ずれて遅れて反応したために意図した操作とみなせなかった場合(検出不可)を×とした。
<経時後検出精度>
経時試験は、導電シート1を、温度85℃湿度85%環境下に250時間放置し、続いて室温環境下で1日放置することにより行った。その後、上述の方法により導電シート1の表面抵抗率を測定し、表面抵抗率9点中最大値R1max及び最小値R1minから下記式(4)を用いて経時後抵抗値Rを算出した。
(Ω/□)={R1max(Ω/□)+R1min(Ω/□)}/2 ・・・(4)
そして、上述のパターンレスタッチパネルの試作機Uにおいてタッチ操作による検出精度の検証を行った。
試験前の初期抵抗値Rに対する試験後の経時後抵抗値Rの変化率|R−R|/Rが20%以下であり且つタッチ位置の検出精度に問題が無いものを○、上記変化率が20%より大きいか又はタッチ位置の検出精度に問題(タッチ位置から5mm以上ずれるもの、タッチ位置が検出されないもの)があるものを×とした。
以上の結果を表1及び表2に示す。
Figure 0006809862
Figure 0006809862
表1中、実施例1〜9に示すように、塗工液中のカーボン含有濃度X(質量%)及び導電層中のカーボン量Y(g/m)について、上述の式(1)を満たす導電層を備えた導電シートは、パターンレスタッチパネルの試作機Uにおいて精度よくタッチ位置を検出することができた。
一方で、導電層にカーボンを用いたものであっても、表2中の比較例1〜10の導電シートのように、上述の式(1)を満たさないものは、検出精度に問題があった。また、比較例11、13に示す汎用のPEDOTやITOでは、初期抵抗値Rが小さすぎるためにタッチ位置が検出できなかった。さらに、比較例12、14に示す高抵抗のPEDOTやITOでは、初期抵抗値R及び抵抗値ばらつきΔRに問題はないものの、経時後の検出精度に問題があることが判った。
本発明は、タッチ位置の検出精度が良好で、且つ経時安定性のよい、パターンレスタッチパネル用の導電シート、及び、そのような導電シートの製造方法をもたらすことができるので、極めて有用である。
1 導電シート(パターンレスタッチパネル用導電シート)
2 導電層
3 基体
4 電極
5 配線
6 中間層(オリゴマーブロックコート層)
S1 塗工工程
S2 形成工程
S3 電極形成工程
S4 基体除去工程
S11 前処理工程

Claims (9)

  1. カーボンを含有する導電層を備え、
    前記導電層中の前記カーボンの含有濃度をX(質量%)とし、
    前記導電層のカーボン目付量をY(g/m )としたときに、
    前記X及び前記Yは、下記式(1)を満たす
    ことを特徴とするパターンレスタッチパネル用導電シート。
    −0.564X+0.157≦Y≦−23.88X+4.928(2≦X≦18) ・・・(1)
  2. 前記導電層の初期抵抗値が1000Ω/□以上10MΩ/□以下であり、
    前記導電層の抵抗値ばらつきが20%以下である
    ことを特徴とする請求項1に記載のパターンレスタッチパネル用導電シート
  3. 表面上に前記導電層が設けられた基体をさらに備えており、
    前記導電層の厚さは、0.5μm以上5μm以下であり、
    前記基体は、厚さ7μm以上250μm以下のポリエチレンテレフタレートフィルムである
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
  4. 前記基体と前記導電層との間に、厚さ0.01μm以上10μm以下のオリゴマーブロックコート層をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項3に記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
  5. 前記導電層の厚さは均一であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
  6. 前記導電層と接する電極をさらに備え、
    前記電極に用いられる電極材料の電気抵抗値は、1×10−6Ω・cm以上1×10−4Ω・cm以下であり、
    前記電極の厚さは3μm以上20μm以下である
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のパターンレスタッチパネル用導電シート。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のパターンレスタッチパネル用導電シートの製造方法であって、
    基体の表面に、前記カーボンとバインダ材と溶剤とを含有する塗工液を塗工して塗工層を形成する塗工工程と、
    前記塗工層に含有される前記溶剤を除去し、前記基体の表面上に前記導電層を形成する形成工程とを備え、
    前記塗工液中の前記カーボンの含有量は0.2質量%以上4質量%以下である
    ことを特徴とするパターンレスタッチパネル用導電シートの製造方法。
  8. 前記形成工程は、前記塗工層が形成された前記基体を、60℃以上170℃以下の温度で10秒以上5分以下の時間乾燥させる工程である
    ことを特徴とする請求項7に記載のパターンレスタッチパネル用導電シートの製造方法。
  9. 前記形成工程の後に、前記導電層と接する電極を形成する電極形成工程をさらに備えたことを特徴とする請求項7又は8に記載のパターンレスタッチパネル用導電シートの製造方法。
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