JPH09262925A - タッチパネル用透明導電積層体及びその製造方法 - Google Patents
タッチパネル用透明導電積層体及びその製造方法Info
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Abstract
示素子と組み合わせて2枚の偏光板間に使用できるタッ
チパネルを得る。 【解決手段】 プラスチックフィルムの少なくとも片面
に導電膜を設けた抵抗膜方式タッチパネル用透明導電膜
積層体において、光学等方プラスチックフィルムに、特
定のフェノキシ樹脂、フェノキシエーテル樹脂、フェノ
キシエステル樹脂を多官能イソシアネート化合物で硬化
させたフェノキシ樹脂硬化物、フェノキシエーテル樹脂
硬化物、フェノキシエステル樹脂硬化物を積層した後、
その上に導電膜を積層する。
Description
タッチパネル用途の透明導電膜積層体に関するものであ
り、液晶パネルと共用される特に優れた視認性と優れた
視野角特性を有する抵抗膜方式タッチパネル用透明導電
積層体に関するものである。
力機器としてのタッチパネルは、デジタル式のスイッチ
素子から、ペン入力によるアナログ認識素子まで幅広く
PDIデバイスとして使用されている。従来のタッチパ
ネルの基本構成はガラス基板透明導電膜とPET基板透
明導電膜の組み合わせで液晶表示パネルの上側に重ね合
わせて使用されている。
して見る液晶表示パネルの視認性が悪く、また、サング
ラスをかけた場合には、PETの光学異方性に起因する
着色が生じて視認性が著しく阻害されるという欠点があ
った。
ィルムの光学等方性はガラスに比較すると劣っており液
晶表示パネルの上側にタッチパネルを重ねる方式では液
晶表示パネルの視認性を著しく低減させ、携帯情報端末
の使用範囲を制限する結果となっていた。
では液晶表示素子と組み合わせて2枚の偏光板の間に配
置する方式が提案されている。しかしながらこの場合に
は、直線偏光を表示原理に使用する液晶表示素子との組
み合わせであるので、不要な着色の原因となり、液晶表
示素子の視認性を低下させるという問題となる。これに
対しては位相差板などの更なる組み合わせ等で着色を解
消する工夫がなされるが、構成が複雑になる上、光学的
なマッチングが困難である。
スチックフィルムを用い、タッチパネルとして液晶表示
素子と組み合わせて2枚の偏光板の間に配置する方式が
検討されつつある。しかしながら、この様なプラスチッ
クフィルム単独に導電膜を積層した構成ではタッチパネ
ル作製時の導電膜パターンニング工程や洗浄工程、接続
端子接着工程において必要とされる耐溶剤性に劣る。
久試験などで導電膜が自然剥離、あるいはクラック発生
が起こってしまう。
体の欠点を解消し、視認性と視角特性を低減することな
く液晶表示素子と組み合わせて2枚の偏光板間に使用で
きるタッチパネルを提供することを目的とする。
積層体は、プラスチックフィルムの少なくとも片面に導
電膜を設けた抵抗膜方式タッチパネル用透明導電膜積層
体において、光学等方プラスチックフィルムに耐溶剤性
を付与し、かつ、導電膜の抵抗特性に影響を及ぼさない
保護層として、下記一般式(1)で示されるフェノキシ
樹脂、フェノキシエーテル樹脂、フェノキシエステル樹
脂を多官能イソシアネート化合物で硬化させたフェノキ
シ樹脂硬化物、フェノキシエーテル樹脂硬化物、フェノ
キシエステル樹脂硬化物を積層した後、その上に導電膜
を積層したことを特徴とする。
素または炭素数1から3のアルキル基、R7は炭素数2
から5のアルキレン基、Xはエーテル基、エステル基、
mは0から3の整数、nは20から300の整数をそれ
ぞれ意味する。
は面内の光学異方性つまりリターデーション値が100
nmよりも大きくなり、既に述べたように偏光板の間に
配置した場合には着色して観察されてしまう。しかしな
がら、光学等方フィルムを用いることにより、この様な
着色は解消される。
nmでのリターデーション値が15nm以下、特に好ま
しくは10nm以下のことを言う。また、光軸のばらつ
きを示す遅相軸のばらつきは好ましくは±15度以下、
特に好ましくは±10度以下が良い。
フェノキシエーテル樹脂、フェノキシエステル樹脂を多
官能イソシアネート化合物で硬化させた3〜10μmの
厚さのフェノキシ樹脂硬化物、フェノキシエーテル樹脂
硬化物、フェノキシエステル樹脂硬化物が好適であっ
た。この様な硬化物は上述したプラスチックフィルムと
良好に密着し、例えば、60℃90%RH1000時間
の耐久試験においても剥離が無くなおかつ外観も良好
で、変色、曇りなどが発生することがない。
が、3μmよりも低い場合には耐溶剤性が不十分であ
る。また、膜厚の上限は製膜性と経済性、耐溶剤性のバ
ランスで決定される。好ましくは20μm以下、より好
ましくは10μm以下が良い。
上を目的として反応性希釈剤、保護層表面を荒らすため
の微粒子等を適当量添加しても構わない。
ラミネート法、ディッピング法、湿式コーティング法等
がある。その中でも均一な膜厚の形成面から、湿式コー
ティング法がプラスチックフィルムの平面性を極端に悪
化することなく上記の膜厚の保護層を積層する手段とし
て最適である。ラミネート法では、上記の保護層を単独
でフィルム成形することが困難である上、上記組成の保
護層は硬化処理後ではプラスチックフィルムと良好に密
着しない。また、ディッピング法では、均一な膜厚で制
御良く広い面積に塗工する事が困難である。湿式コーテ
ィングをする場合に、上記組成を溶媒に溶解し溶液を作
製し、塗工液として用いても構わない。
試験では何等問題は発生しなかった。しかしながら、導
電膜を積層し、導電膜特性を調べると、まだ導電膜特性
が不十分となってしまった。この理由は以下のように考
えられる。
した各種添加剤や未反応物、溶媒が残留していることが
考えられる。この様な成分が導電膜特性を劣化させてい
ると予想された。そこで、120℃以上の温度で3分以
上、より好ましくは130℃以上の温度で5分以上の後
熱処理が好ましい。
の一般的な製膜方法である溶融押し出し法のフィルム製
膜ではなく、溶液流延法で作製する事が好ましい。溶融
押し出し法は、リターデーション値を小さくすることが
困難であると同時に、軸方向と長さ方向の膜厚均一性の
制御が困難である。また、溶融による熱履歴に起因する
異物欠点を伴いやすく、液晶表示素子のような光学的な
用途に使用するには向いていない。溶液流延法は、これ
に対して、膜厚均一性と光学特性均一性に優れたフィル
ムの作製が可能であり、また、異物欠点などの除去もプ
ロセス上容易である。
るように、この様なフィルム材料を良好に溶解する溶媒
に溶解した後に、ダイコーティング法等の手法により支
持基板上に連続的に流延し、剥離乾燥させることで好適
なプラスチックフィルムを得ることが出来る。かかる乾
燥工程では、プラスチックフィルムに上記光学特性を保
有させるために、張力と熱処理のバランスをとることに
より、3次元の屈折率と膜厚を制御する必要がある。
出来るという特徴故有機溶剤に対する耐溶剤性は十分で
はない。分子骨格がアモルファス構造を有し、溶液製膜
可能なレベルの有機溶媒可溶性を示すことから、タッチ
パネル用透明導電膜積層体とする場合にはプラスチック
フィルムの耐溶剤性を向上させる保護層としての透明な
樹脂層を積層する必要があるわけである。
光学特性を制御することによりタッチパネルの基板を兼
ねた、視認性と視野角拡大の機能を付与することが可能
である。すなわち、プラスチックフィルムの面内遅相軸
方向の屈折率をnx、面内進相軸方向の屈折率をny、
フィルム厚み方向の屈折率をnz、フィルム厚みをdと
したときに、三次元屈折率異方性を示すパラメーターを
K=((nx+ny)/2−nz)×dとしたときに│
K│≦120nmとすることにより液晶表示素子の視認
性と視野角拡大を達成することが出来る。
角特性をを付与するためには、好ましくは│K│≦12
0nmが好ましく、更に優れた視角特性を付与するため
には│K│≦60nmとすることが特に好ましい。
は、正の屈折率異方性を有する高分子樹脂を溶液流延し
た物であればものであれば簡便に使用することが出来
る。これらの樹脂の代表例としてはポリアリレート樹脂
などのポリエステル樹脂、ポリエーテルスルフォンやポ
リスルフォン樹脂等のエンジニアリングプラスチック樹
脂、ポリカーボネート樹脂やアモルファスポリオレフィ
ン樹脂が好ましく用いられる。特にポリカーボネート樹
脂は、機械特性、光学特性、耐熱性の点で本用途に適し
ている。ポリカーボネート樹脂に溶解性、光学特性、耐
熱性を更に向上させるために種々の成分を共重合して用
いることも適宜可能である。
クフィルムの上に以下のような導電膜を形成することで
タッチパネル用透明導電積層体が作製される。
性、導電性、機械特性等の点から、主としてインジウム
金属酸化物(In2O3)及び/またはスズ金属酸化物
(SnO2)からなる物であることが好ましい。ただし
ここに記したIn2O3およびSnO2は、各金属原子の
酸化物であることを表しており、必ずしも化学量論的に
完全な酸化物を表してはいない。つまり、光学特性を損
なわない化学量論数を持つこれら酸化物を示している物
である。
値の大きさで検知する抵抗膜方式タッチパネルでは、タ
ッチパネルの消費電力を低減するために表面抵抗値の高
い透明導電膜が望まれる。更に抵抗値の均一性も必要で
ある。ここで言う高い表面抵抗とは、500Ω/□以上
のことを言う。このような高い表面抵抗値を得る手段と
して膜厚を薄くする方法がある。
ズ金属酸化物との化合物であるITOは耐久性等の信頼
性を十分に維持するためには15nm以上の膜厚を有し
ていなければならなく、このときの表面抵抗値は500
Ω/□未満であり、高い表面抵抗値を得ることができな
い。ここで言う信頼性とは、80℃dry×1000h
rの耐熱性試験、60℃90%RH×1000hrの耐
湿熱性試験において抵抗変化R/R0が0.8以上1.
5以下で、クラック発生等の外観に変化がないことを言
う。これは、ITOの抵抗率の低さに起因する。
2、TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、ZnOから
選ばれた少なくとも1種類の金属酸化物を微量添加する
ことにより抵抗率を高くすることができ、耐久性などの
信頼性において十分安定な膜厚領域で高い表面抵抗値を
得ることができる。
性を有し、透明導電膜の光学特性を損なわない。従って
添加する金属酸化物の存在は、透明性を損なうことなく
透明導電膜の耐久性等の信頼性の面で有効である。
Al2O3、ZrO2、MgO、ZnOは、各金属原子の
酸化物であることを表しており、必ずしも化学量論的に
完全な酸化物を表していない。つまり、光学特性を損な
わない範囲の化学量論数を持つこれら酸化物を示してい
る物である。
の添加量は、前述の抵抗率に対する効果及び透明導電膜
自身の透明性の観点から、原子組成比で0.5〜2%が
好ましい。より好ましくは、0.8〜1.5%である。
ここで言う原子組成比とは、下記式 a×100/(a+b)(%) a:SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、MgO、
ZnOから選ばれた少なくとも1種類の金属酸化物の重
量 b:主としてインジウム金属酸化物(In2O3)及び/
またはスズ金属酸化物(SnO2)の重量 により求めたSiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、
MgO、ZnOから選ばれた少なくとも1種類の金属酸
化物の含有量のことを言う。
ら、透明導電性の金属酸化物は主として、インジウム金
属酸化物(In2O3)及び/またはスズ金属酸化物(S
nO2)からなる物であることが好ましい。
nmが好ましく、特に17〜20nmがより好ましい。
これが15nm未満の場合には、膜が不安定であるため
耐久性等の信頼性の面で改善の効果がない。更に、膜厚
の斑による抵抗値のバラツキも大きくなってしまう。ま
た、25nmを越えると透過率や表面抵抗値が低下した
りして好ましくない。
リング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、イオ
ンビームスパッタリング法、CVD法等の公知の方法を
用いることができる。中でも幅方向、長さ方向での膜厚
均一性、組成均一性の面でスパッタリング法が好まし
い。
評価は以下の要領にて行った。
した、550nmにおける平行光線での透過率であり、
ヘイズ値は日本電色製の商品名「COH−300A」を
用いて測定したときの値である。
の差をΔnと膜厚dの積Δn・dであり、可視光線の範
囲である波長での測定値であることが必要であり、一般
的にはポリマーは屈折率の波長分散特性を有しているの
で、代表値として、590nmの測定値とする。また遅
相軸のバラツキ角度は同一の波長で測定するが、リタデ
ーション値及び遅相軸の角度は良く知られている複屈折
率測定装置で測定することが出来る。例えば日本分光製
の多波長複屈折率測定装置M−150等で簡便に測定す
ることが出来る。
クフィルムを三次元楕円体であると仮定し、面内リター
デーション値の入射角依存性から計算で求めることが出
来る。すなわち、三次元屈折率をnx,ny,nzとし
たときに
n=(nx+ny+nz)/3を決定した後に、入射角
θにおけるリターデーションであるR(θ)を入射角θ
を変えて測定し、上記の二つの式より屈折率nx,n
y,nzを決定することが出来る。なおΔn(θ)は入
射角θにおける複屈折率、dはプラスチックフィルムの
膜厚である。また、nについては文献値を使用しても差
し支えない。
使用されている溶剤の代表として選択したトルエンを2
5℃環境下で導電膜を設ける保護膜上に数滴滴下し、5
分放置後の白濁、膨潤、溶解等の外観の変化を目視にて
観察することによって行い、変化が確認されない場合に
耐有機溶剤性を有すると評価した。
ニング後のレジストを溶解する際に用いられる3.5重
量%水酸化ナトリウム水溶液にサンプルを25℃で10
分間浸漬し、その後流水にて充分洗浄を行った後に乾燥
させ、外観を目視にて観察することによって行い、変化
が確認されない場合及び導電膜積層体についてはアルカ
リ処理前後の表面抵抗値変化R/R0が0.8≦R/R
0≦1.5の場合に耐アルカリ水溶液性を有すると評価
した。
パターンニングする際に用いるエッチング液(35重量
%塩化第二鉄水溶液、35重量%塩酸、水を1:1:1
0の割合で混合した物)に25℃で10分間浸漬し、そ
の後流水にて充分洗浄を行った後に乾燥させ、外観を目
視にて観察することによって行い、変化が確認されない
場合、耐酸性水溶液性を有すると評価した。
って、碁盤目テスト(碁盤目テープ法)によって行っ
た。
気化で1000時間放置したときの表面抵抗値変化R/
R0が0.8≦R/R0≦1.5の場合に耐熱信頼性を
有すると評価した。
H雰囲気化で1000時間放置したときの表面抵抗値変
化R/R0が0.8≦R/R0≦1.5の場合に耐湿熱
信頼性を有すると評価した。
みからなる平均分子量37000のポリカーボネート樹
脂を、メチレンクロライドに20重量%溶解した。そし
てこの溶液をダイコーティング法により厚さ175μm
のポリエステルフィルム上に流延した。次いで、乾燥炉
で残留溶媒濃度を13重量%とし、ポリエステルフィル
ムから剥離した。そして、このポリカーボネートフィル
ムを温度120℃の乾燥炉中で、縦横の張力をバランス
させながら、残留溶媒濃度が0.08重量%になるまで
乾燥した。
2μm、幅方向の膜厚ムラは±3μm、590nmにお
けるリターデーション値は、幅方向で8±2nm、遅相
軸はMD方向を中心に±8度、│K│は80nmであっ
た。
ようにして保護層を積層した。フェノキシ樹脂として東
都化成(株)製の商品名「フェノトートYP−50」を
20部とメチルエチルケトン40部と2−エトキシエチ
ルアセテート20部を混合した物に、更に武田薬品工業
(株)製の商品名「A3」を20部混合した物をプラス
チックフィルム上に塗工し、80℃5分及び130℃5
分熱処理することで5μmの保護層を形成した。次いで
逆の面にも同一の保護層を形成した。
のように形成した。上記で作製したフィルムをDCマグ
ネトロンスパッタ装置内に設置し、ターゲットとして酸
化インジウム:酸化スズ:酸化チタンを重量比94:
4.7:1.3で焼結作製した相対密度70%のターゲ
ットを設置した。
で排気した後、アルゴン/酸素混合ガス(酸素濃度1
%)を導入し、0.67Paの真空度、投入電力1.0
W/cm2で導電膜を作製した。このときの導電膜のT
iO2含有量は1.3%であった。
の様に耐溶剤性、信頼性に優れた導電膜積層体であるこ
とが示された。
面に以下のようにして耐溶剤層を積層した。
ーバイドコーポレーション製の商品名「PKHM−3
0」を20部とメチルエチルケトン40部と2−エトキ
シエチルアセテート20部を混合した物に、更に多官能
イソシアネートとして日本ポリウレタン(株)製の商品
名「コロネートL」を20部混合した物をプラスチック
フィルム上に塗工し、80℃5分及び130℃5分熱処
理することで5μmの保護層を形成した。導電膜は実施
例1と同様に形成した。
の様に耐溶剤性、信頼性に優れた導電膜積層体であるこ
とが示された。
た。下記一般式(2)で示されるアクリレート樹脂
クリレート(東亞合成化学社製の商品名「アロニックス
M−305」)30重量部、イソシアヌル酸エチレンオ
キサイド変性ジアクリレート(東亞合成化学社製の商品
名「アロニックスM−215」)30重量部の混合物に
対し、紫外線硬化開始剤である1−ヒドロキシシクロヘ
キシルフェニルケトン(チバガイギー社製の商品名「イ
ルガキュア184」)を7重量部及びレベリング剤とし
てシリコンオイル(東レダウコーニングシリコン社製の
商品名「SH28PA」)0.03重量部、希釈溶媒と
してイソプロパノール200重量部を混合して塗液とし
た。
面にマイクログラビアコーターを用いて湿式コーティン
グし、次いで60℃1分間加熱して塗液中の残留溶剤を
揮発除去した後、空気環境下で160W/cmの高圧水
銀灯を用いて、積算光量800mJ/cm2の条件で紫
外線を照射して塗膜の硬化を行い、膜厚4μmの樹脂層
を得た。次いで逆の面にも同一の保護層を形成した。
・min/m2の条件でコロナ放電処理を施した。導電
膜はコロナ放電処理を施した面に実施例1と同様に形成
した。
の様に耐溶剤性、信頼性の悪いものとなってしまった。
件を80℃5分及び110℃2分とした。それ以外は実
施例1と同一とした。この導電膜積層体の特性を表1に
示す。この様に耐溶剤性には優れていたものの、信頼性
の悪いものとなってしまった。
及び導電膜特性に優れたタッチパネル用途の透明導電膜
積層体を提供するものであり、液晶パネルと共用される
特に優れた視認性と優れた視野角特性を有する抵抗膜方
式タッチパネル用透明導電積層体として特に好適に使用
できる。
Claims (8)
- 【請求項1】 プラスチックフィルムの少なくとも片面
に導電膜を設けた抵抗膜方式タッチパネル用透明導電膜
積層体において、光学等方プラスチックフィルムに、下
記一般式(1)で示されるフェノキシ樹脂、フェノキシ
エーテル樹脂、フェノキシエステル樹脂を多官能イソシ
アネート化合物で硬化させたフェノキシ樹脂硬化物、フ
ェノキシエーテル樹脂硬化物、フェノキシエステル樹脂
硬化物を積層した後、その上に導電膜を積層したことを
特徴とする、抵抗膜方式タッチパネル用透明導電膜積層
体。 【化1】 ここでR1からR6は、同一または異なる水素または炭素
数1から3のアルキル基、R7は炭素数2から5のアル
キレン基、Xはエーテル基、エステル基、mは0から3
の整数、nは20から300の整数をそれぞれ意味す
る。 - 【請求項2】 前記保護層は120℃以上の温度で3分
以上熱処理を施したことを特徴とする、請求項1に記載
の抵抗膜方式タッチパネル用透明導電膜積層体の製造方
法。 - 【請求項3】 前記光学等方プラスチックフィルムは溶
液流延法で製膜されたプラスチックフィルムであること
を特徴とする、請求項1に記載の抵抗膜方式タッチパネ
ル用透明導電膜積層体。 - 【請求項4】 前記光学等方プラスチックフィルムの面
内遅相軸方向の屈折率をnx、面内進相軸方向の屈折率
をny、フィルム厚み方向の屈折率をnz、フィルム厚
みをdとしたときに、三次元屈折率異方性を示すパラメ
ーターをK=((nx+ny)/2−nz)×dとした
ときに│K│≦120nmであることを特徴とする、請
求項1、3のいずれかに記載の抵抗膜方式タッチパネル
用透明導電膜積層体。 - 【請求項5】 前記プラスチックフィルムはポリカーボ
ネート樹脂を主成分とすることを特徴とする、請求項
1、3、4のいずれかに記載の抵抗膜方式タッチパネル
用透明導電膜積層体。 - 【請求項6】 前記透明導電膜が、主としてインジウム
金属酸化物(In2O3)からなる透明導電性の金属酸化
物膜であることを特徴とする請求項1、3、4、5のい
ずれかに記載の抵抗膜方式タッチパネル用透明導電膜積
層体。 - 【請求項7】 前記透明導電性の金属酸化物膜が、主と
してインジウム金属酸化物(In2O3)とスズ金属酸化
物(SnO2)とからなることを特徴とする請求項1、
3、4、5、6のいずれかに記載の抵抗膜方式タッチパ
ネル用透明導電膜積層体。 - 【請求項8】 前記透明導電膜が、透明導電性の金属酸
化物膜中に、SiO2、TiO2、Al2O3、ZrO2、
MgO、ZnOから選ばれた少なくとも1種類の金属酸
化物を微量添加したものであることを特徴とする請求項
1、3、4、5、6、7のいずれかに記載の抵抗膜方式
タッチパネル用透明導電膜積層体。
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JPH09262925A true JPH09262925A (ja) | 1997-10-07 |
JP3629333B2 JP3629333B2 (ja) | 2005-03-16 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6395863B2 (en) | 2000-02-02 | 2002-05-28 | Microtouch Systems, Inc. | Touch screen with polarizer and method of making same |
WO2005036565A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Teijin Limited | 透明導電性積層体及び透明タッチパネル |
WO2019031105A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 三井金属鉱業株式会社 | 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット |
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1996
- 1996-03-27 JP JP7263996A patent/JP3629333B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPWO2019031105A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2020-07-09 | 三井金属鉱業株式会社 | 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット |
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