JP4784503B2 - 透明導電性フィルムの製造方法及びタッチパネル - Google Patents

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Description

本発明は、プラスチックフィルムを用いた透明導電性フィルムの製造方法、およびこれから得られたタッチパネルに関するものである。特に耐ペン入力性に優れたタッチパネルを提供しうる透明導電性フィルムの製造方法に関する。
透明プラスチックフィルム上に透明かつ導電性の化合物の薄膜を形成した透明導電性フィルムは、その導電性を利用した用途、例えば、液晶ディスプレイ、ELディスプレイといったフラットパネルディスプレイやタッチパネルの透明電極など電気電子分野で広く使用される。
透明導電性薄膜を構成する化合物としては、一般的には、酸化すず、酸化インジウム、酸化インジウム・すず、酸化亜鉛などが代表的なものであり、その基板としては、ポリエチレンテレフタレートをはじめとする各種のプラスチックフィルムが用いられる。
近年、携帯情報端末の普及により、導電性フィルムには、ペンによる文字入力の機能を有することが要求されるようになってきた。これに従って該フィルムの耐久特性として、ペン入力による導電性劣化が起こらないことが求められるようになってきている。ところが、タッチパネル用に透明導電性フィルムを用いた場合、スペーサーを介して対向させた一対の導電性薄膜同士が、ペン入力による押圧で強く接触するため、薄膜にクラックや剥離が生じてしまい、電気抵抗が増大したり、断線を生じたりするという問題点があった。
点荷重のみに対する耐久性、すなわち打点特性を向上させるために、120μm以下の厚さの透明プラスチックフィルム上に透明導電性薄膜を形成し、粘着剤層で他の透明基体と貼りあわせた透明導電性フィルム(特開平2−66809公報)が提案されているが、ペン入力に対する耐久性は十分ではない。
本発明は、上記した問題点に鑑み、透明なプラスチックフィルム上に透明導電性薄膜を形成した透明導電性フィルムにおいて、これをタッチパネルに用いた際のペン入力耐久性を改良することを目的としている。
上記目的を達成するために鋭意検討した結果、本発明者らは、透明なプラスチックフィルムの一方の面に、硬さがダイナミック硬度で0.005〜2の範囲内にあるクッション層を介して透明導電性薄膜層を形成することによって、タッチパネルに用いた際のペン入力耐久性に極めて優れた透明導電性フィルムになることを発見し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、(1)透明プラスチックフィルム/クッション層/透明樹脂層/透明導電性薄膜層の順に形成された積層体を含む透明導電性フィルムの製造方法であって、 クッション層が、共重合ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコン系樹脂から選択される樹脂と架橋剤から構成され、ダイナミック硬度が0.005〜2であり、透明樹脂層が、共重合ポリエステル樹脂又はポリアミドイミド樹脂からなり、クッション層と透明樹脂層をコーティング法により形成させることを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法、()透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層が形成されている面とは反対の面に、ハードコート処理層を形成させることを特徴とする上記(1)記載の透明導電性フィルムの製造方法、()透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層が形成されている面とは反対の面に、防眩処理層を形成させることを特徴とする上記(1)記載の透明導電性フィルムの製造方法、()透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層が形成されている面とは反対の面に、反射防止処理層を形成させることを特徴とする上記(1)記載の透明導電性フィルムの製造方法、および()透明導電性薄膜層を有する一対のパネル板を、透明導電性薄膜層が対向するようにスペーサーを介して配置してなるタッチパネルであって、少なくとも一方のパネル板が上記(1)〜()のいずれかに記載の方法で製造された透明導電性フィルムを含むことを特徴とするタッチパネルに関する。
本発明の方法で製造された透明導電性フィルムは、プラスチックフィルム層と透明導電性薄膜層との間に設けたクッション層の衝撃緩和効果により、ペン入力耐久性に極めて優れているため、ペン位置検出安定性が極めて優れたタッチパネルを提供することができる。
本発明において、透明導電性フィルムを形成する透明プラスチックフィルム層は、有機高分子の溶融押出しまたは溶液押出しによって得られたフィルムを、必要に応じて、長手方向および/または幅方向に延伸、冷却、熱固定して得られる。
有機高分子としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレートなどのポリエステル、ナイロン6、ナイロン4、ナイロン66、ナイロン12などのポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルファン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリアクリル、セルロースプロピオネート、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ノルボルネン系ポリマーなどが挙げられる。これらのうち、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレートおよびシンジオタクチックポリスチレンなどが最も好ましく用いられる。また、これらの有機高分子は他の有機重合体を少量共重合したり、ブレンドしたりしてもよい。
透明プラスチックフィルム層の厚みは、10μmを越え300μmの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは70〜250μmである。この厚みが10μmを越え300μmの範囲にあれば、機械的強度が十分で、特にタッチパネルに用いた際のペン入力に対する変形が小さく、耐久性が十分であり、一方、タッチパネルに用いた際のペン入力時の荷重を大きくする必要もない。
透明プラスチックフィルム層は、本発明の目的を損なわない限り、コロナ放電処理、グロー放電処理などの表面処理、公知のアンカーコート処理が施されてもよい。
透明プラスチックフィルム層の一方の面にクッション層を積層する。このクッション層は、透明導電性フィルムをタッチパネルに用いた際のペン入力の衝撃を緩和するために設けられる層で、柔らかくなければならない。この層が発揮する衝撃緩和効果により、ペン入力時に透明導電性薄膜層にクラックや剥離が生じたり、電気抵抗が増大したり、断線を生じたりすることがなくなる。
クッション層の硬さは、ダイナミック硬度で0.005〜2の範囲内、好ましくは0.007〜1.8の範囲内である。ダイナミック硬度が0.005よりも小さい場合は、柔らか過ぎるため、該層の上に透明導電性薄膜を成膜することができない。一方、ダイナミック硬度が2よりも大きいと、ペン入力に対するクッション効果が発現しない。
ダイナミック硬度とは、三角すい圧子を樹脂表面に押し当て、荷重P(mN)とその時の圧子の樹脂への侵入長D(μm)から算出される硬度である。三角すい圧子の先端角を115°とした場合、ダイナミック硬度DHは以下の式で定義される。
DH=3.8584×P/D
樹脂の平均的な硬さを測定するために、本明細書では樹脂への侵入長D(μm)を0.5μmとした。
クッション層を形成するのに用いられる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は他の樹脂を少量共重合したり、ブレンドしたりしてもよい。
これらの樹脂のうち、ポリエステル樹脂は多価カルボン酸類と多価アルコール類とから得られる。
多価カルボン酸類としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸、スルホテレフタル酸、5−スルホイソフタル酸、4−スルホフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7ジカルボン酸、5〔4−スルホフェノキシ〕イソフタル酸、スルホテレフタル酸、これらの金属塩、アンモニウム塩などの芳香族ジカルボン酸;p−オキシ安息香酸、p−(ヒドロキシエトキシ)安息香酸などの芳香族オキシカルボン酸;コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸;フマール酸、マレイン酸、イタコン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸などの不飽和脂肪族ジカルボン酸および脂環族ジカルボン酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸などの三価以上の多価カルボン酸などが例示される。
多価アルコール類としては、脂肪族多価アルコール類、脂環族多価アルコール類、芳香族多価アルコール類などが例示できる。脂肪族多価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどの脂肪族ジオール類、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトールなどのトリオールおよびテトラオール類などが例示できる。
脂環族多価アルコール類としては、1,4−シクロへキサンジオール、1,4−シクロへキサンジメタノール、スピログリコール、水素化ビスフェノールA、水素化ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物、トリシクロデカンジオール、トリシクロデカンジメタノールなどが例示できる。
芳香族多価アルコール類としては、パラキシレングリコール、メタキシレングリコール、オルトキシレングリコール、1,4−フェニレングリコール、1,4−フェニレングリコールのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物およびプロピレンオキサイド付加物などを例示できる。
また、クッション層を形成する時、イソシアネート、メラミン、エポキシなどを添加して該層に架橋構造を付与してもよい。
クッション層のダイナミック硬度は、使用する樹脂の数平均分子量、架橋剤の添加量により変化させることができる。樹脂の数平均分子量、架橋剤の添加量はダイナミック硬度が0.005〜2の範囲内になるように選択する。
樹脂の分子量の目安となる還元粘度は、0.05〜5の範囲が好ましく、架橋剤の添加量は樹脂に対して0.1〜80重量%の範囲が好ましい。
一般に、還元粘度が小さいほど樹脂の架橋密度が高いため、あるいは架橋剤の添加量が多いほど架橋の効果が強いため、硬い樹脂になる傾向にある。一方、還元粘度が大きいほど架橋密度が低いため、あるいは架橋剤の添加量が少ないほど架橋の効果が少なくなるため、柔らかい樹脂層になる傾向にある。
衝撃緩和効果を十分に発現させるためには、ダイナミック硬度が0.005〜2のクッション層の厚さを2〜100μmの範囲にするのが好ましく、より好ましくは5〜90μmの範囲である。厚さが2〜100μmであると、衝撃緩和効果が十分発現でき、かつ適度の柔らかさをもっているので、タッチパネル組立プロセスで支障をきたすこともない。
クッション層を透明プラスチックフィルム層上に積層するには、コーティング法を用いるのが適している。コーティング法としては、エアドクタコート法、ナイフコート法、ロッドコート法、正回転ロールコート法、リバースロールコート法、グラビアコート法、キスコート法、ビードコート法、スリットオリフェスコート法、キャストコート法などが用いられる。
架橋構造を付与する場合には、積層後に加熱もしくは紫外線照射によりエネルギー印加してもよい。
本発明における透明導電性薄膜層は、透明性と導電性とをあわせもつ材料であれば特に制限はない。代表的なものとしては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウム−スズ複合酸化物、スズ−アンチモン複合酸化物、亜鉛−アルミニウム複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物、インジウム−亜鉛−ガリウム複合酸化物などの薄膜が挙げられる。これらの化合物薄膜は、適当な作成条件とすることで、透明性と導電性をあわせもつ透明導電性薄膜となることが知られている。
透明導電性薄膜層の膜厚としては、40〜8000Åの範囲が望ましく、さらに望ましくは50〜5000Åである。透明導電性薄膜層の膜厚が40〜8000Åの場合、連続した薄膜になりやすく良好な導電性を示し、また透明性も満足できる。
透明導電性薄膜層は、公知の方法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法、スプレー法などにより作成され、上記材料の種類および必要膜厚に応じて適宜の方法を選択する。
例えばスパッタリング法の場合、化合物を用いた通常のスパッタリング法、あるいは、金属ターゲットを用いた反応性スパッタリング法などが用いられる。この時、反応性ガスとして、酸素、窒素、水蒸気などを導入したり、オゾン添加、イオンアシストなどの手段を併用してもよい。また、本発明の目的を損なわない限り、基板を加熱、冷却したり、基板に直流、交流、高周波などのバイアスを印加してもよい。
蒸着法、CVD法などの他の作成方法を採用する場合も上記と同様である。
本発明の透明導電性フィルムの一実施態様を図1に示す。図1中、101は透明導電性フィルム、11は透明プラスチックフィルム層、12はクッション層および14は透明導電性薄膜層である。
本発明の透明導電性フィルムは、クッション層と透明導電性薄膜層との間に透明樹脂層を設ける。
透明導電性薄膜を形態保持性のある透明樹脂層上に形成すると、ペン入力耐久性がさらに向上する。
透明樹脂層を形成するのに用いられる樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は他の樹脂を少量共重合したり、ブレンドしたりしてもよい。
また、透明樹脂層を形成する時、イソシアネート、メラミン、エポキシなどを添加して層に架橋構造を付与してもよい。
透明樹脂層を形成するのに用いるポリエステル樹脂として、クッション層を形成するのに用いるポリエステルと同じものが使用できる。また、ポリアミドイミド樹脂としては、酸成分として、無水トリメリット酸を用いることが必須である。
無水トリメリット酸の他に共重合してもよい酸成分としては、例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、シクロへキサンジカルボン酸などの脂肪族、あるいは脂環族ジカルボン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジフェニルメタン−4,4’−ジカルボン酸、ジフェニルエーテル−4,4’−ジカルボン酸、ビス[(4−カルボキシ)フタルイミド]−4,4’−ジフェニルエーテル、ビス[(4−カルボキシ)フタルイミド]−α,α−メタキシレンなどの芳香族ジカルボン酸、ブタン−1,2,4−トリカルボン酸、ベンゼン−1,2,4−トリカルボン酸、ナフタレン−1,2,4−トリカルボン酸などのトリカルボン酸、およびこれらの酸無水物、ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ペリレン−3,4,9,10−テトラカルボン酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、プロピレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸などのテトラカルボン酸およびこれらの二無水物が挙げられる。これらは単独あるいは2種以上の混合物として用いられる。
共重合してもよい酸成分は、本発明の目的効果が達成しうる範囲内で使用されるが、通常酸成分中60モル%以下、好ましくは30モル%以下である。
ジアミン成分としてはイソホロンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,3−ジシクロヘキシレンジアミン、1,4−ジシクロヘキシレンジアミン、あるいはこれに対応するジイソシアネートを単独、もしくは2種以上の混合物として用いることが必須である。
さらにジアミン成分として、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]へキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(2−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、4,4’−[1,4−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、3,3’−[1,3−フェニレンビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、オキシジアニリン、メチレンジアニリン、ヘキサフルオロイソプロピリデンジアニリン、1,4−ナフタレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,7−ナフタレンジアミン、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、5−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3’−トリメチルインダン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、イソプロピリデンジアニリン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノシクロヘキシル、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、6−アミノ−1−(4’−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、あるいはこれに対応するジイソシアネートを重合しても構わない。これらは単独もしくは2種以上の混合物として重合することができる。
共重合してもよいジアミンは、本発明のポリアミドイミドの特性を落とさない範囲内で使用されるが、通常全ジアミン成分中50モル%以下、好ましくは30モル%以下である。
ポリアミドイミド樹脂の製造は、イソシアネート法、あるいは酸クロリド法など通常の方法で合成できるが、工業的にはイソシアネート法が有利である。イソシアネート法の場合、用いうる有機溶剤としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−メチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスファミドなどのアミド系有機溶剤、N−メチルカプロラクタムなどのラクタム系有機溶剤、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、テトラメチル尿素などの尿素系有機溶剤、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス[2−(2−メトキシエトキシ)エタン]などの炭化水素系有機溶剤、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、ビス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]エーテル、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジグライムなどのエーテル系有機溶剤、γ−ブチロラクトンなどのエステル系有機溶剤、ピリジン、ピコリンなどのピリジン系有機溶剤、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、スルホランなどのイオウ系有機溶剤、ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼンなどのニトロ系有機溶剤、アセトニトリルなどのニトリル系有機溶剤などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、これらの有機溶剤は単独でも2種以上の混合系でも用いることができる。
反応温度は、通常50〜200℃が好ましい。反応はイソシアネートと活性水素化合物の反応に対する触媒、例えば3級アミン類、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、コバルト、チタニウム、錫、亜鉛などの金属、半金属化合物などの存在下に行ってもよい。
透明樹脂層の厚さは0.1〜50μmの範囲が好ましく、より好ましくは、0.5〜30μmの範囲である。厚さが0.1〜50μmの範囲の場合、形態保持性が十分発現し、かつクッション層の衝撃緩和効果も十分発現できる。
本発明の透明導電性フィルムで、透明樹脂層をもつ一実施態様を図2に示す。図2中、102は透明導電性フィルム、11は透明プラスチックフィルム層、12はクッション層、13は透明樹脂層および14は透明導電性薄膜層である。
本発明の透明導電性フィルムには、透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層を設けた面の反対側の面に、タッチパネルに用いた際のペンなどによる傷つき防止のために、ハードコート処理(HC)層を設けてもよい。このハードコート処理(HC)層としては、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂などの硬化性樹脂を使用し、架橋剤としてイソシアネート、メラミンなどを使用した架橋性樹脂の硬化物層が好ましい。上記した樹脂は、単独あるいは混合して用いてもよい。
ハードコート処理(HC)層の厚さは、0.1〜50μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは0.5〜30μmの範囲である。0.l〜50μmの範囲であれば、ハードコート処理の機能が十分発現し、かつHC層の形成速度が著しく遅くなることもなく、生産性の面で好結果が得られる。
ハードコート処理(HC)層を積層する方法としては、透明導電性フィルムの透明導電性薄膜層を設けた面の反対側の面に、上記の樹脂をグラビア方式、リバース方式、ダイ方式などでコーティングした後、熱、紫外線、電子線などのエネルギーを印加して硬化させる。
本発明の透明導電性フィルムで、HC層をもつ一実施態様を図3に示す。図3中、103は透明導電性フィルム、11は透明プラスチックフィルム層、12はクッション層、13は透明樹脂層、14は透明導電性薄膜層および15はHC層である。
本発明の透明導電性フィルムには、透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層を設けた面の反対側の面に、タッチパネルの視認性向上のために、防眩処理(AG)層を設けてもよい。
防眩処理(AG)層は、硬化性樹脂をコーティング、乾燥した後、エンボスロールで表面に凹凸を形成し、この後、熱、紫外線、電子線などのエネルギーを印加して硬化させる。
好ましい硬化性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂などが挙げられ、これらは単独あるいは混合物として使用される。
防眩処理(AG)層の厚さは、0.1〜50μmの範囲が好ましく、さらに好ましくは0.5〜30μmの範囲である。
本発明の透明導電性フィルムで、AG層をもつ一実施態様を図4に示す。図4中、104は透明導電性フィルム、11は透明プラスチックフィルム層、12はクッション層、13は透明樹脂層、14は透明導電性薄膜層および16はAG層である。
本発明の透明導電性フィルムには、透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層を設けた面の反対側の面に、タッチパネルとして用いた際に可視光線の透過率をさらに向上させるために、反射防止処理(AR)層を設けてもよい。反射防止処理(AR)層には、透明プラスチックフィルム層の屈折率とは異なる屈折率を有する材料を、単層もしくは2層以上の多層として形成するのが好ましい。
反射防止処理(AR)層が単層構造の場合、透明プラスチックフィルム層よりも小さな屈折率を有する材料を用いるのがよい。また2層以上の多層構造とする場合は、プラスチックフィルム層と隣接する層は、該プラスチックフィルム層よりも大きな屈折率を有する材料を用い、この上の層にはこれよりも小さな屈折率を有する材料を選ぶのがよい。
このような反射防止処理(AR)層を構成する材料としては、有機材料でも無機材料でも上記の屈折率の関係を満足すれば特に限定されないが、例えば、CaF、MgF、NaAiF、SiO、ThF、ZrO、Nd、SnO、TiO、CeO、ZnS、lnなどの誘電体を用いるのが好ましい。
反射防止処理(AR)層は、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法などのドライコーティングプロセスでも、グラビア方式、リバース方式、ダイ方式などのウェットコーティングプロセスでも形成することができる。
反射防止処理(AR)層の厚さd(μm)は、該層を構成する材料の屈折率をn、AR層に入る光の中心波長をλ(nm)としたとき、n・d=λ/4の関係を満足するのがよい。
本発明の透明導電性フィルムで、AR層をもつ一実施態様を図5に示す。図5中、105は透明導電性フィルム、11は透明プラスチックフィルム層、12はクッション層、13は透明樹脂層、14は透明導電性薄膜層および17は3層構造のAR層である。
さらに、このハードコート処理(HC)層、防眩処理(AG)層、反射防止処理(AR)層の積層に先立って、プラスチックフィルム層に、前処理として、コロナ放電処理、プラズマ処理、スパッタエッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、プライマ処理、易接着処理などの公知の処理を施してもよい。
本発明の透明導電性フィルムの透明度は、JIS K 7105に規定する積分球式光線透過率法で測定する光線透過率(%)で、好ましくは80%以上、さらに好ましくは85%以上である。
また、フィルムの導電性は、JIS K 7194に準拠する4端子法で測定した表面抵抗率(Ω/□)で、好ましくは50〜5000Ω/□、さらに好ましくは100〜3000Ω/□である。
フィルムの厚さは、12〜450μmが好ましく、さらに好ましくは15〜300μmである。
本発明の透明導電性フィルムは、液晶表示パネル、EL表示パネルやタッチパネルとして利用される。特にタッチパネルとして好適に利用できる。
図6に本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの一実施例を示す。一対のパネル板102、6を、透明導電性薄膜層14、14aが対向するようにスペーサー3を介して配置してなるタッチパネル4において、一方のパネル板として、透明プラスチックフィルム層11、クッション層12、透明樹脂層13および透明導電性薄膜層14からなる本発明の透明導電性フィルム102を用い、もう一方のパネル板として、透明導電性薄膜層14aとガラス板2とからなる透明導電性パネル板6を用いている。
このタッチパネル4は、透明プラスチックフィルム層11側から、ペン5により文字入力したときに、ペン5からの押圧により、対向した透明導電性薄膜層14、14a同士が接触し、電気的にONになり、ペン5のタッチパネル4上での位置を検出できる。このペン位置を連続的かつ正確に検出することで、ペン5の軌跡から文字を入力できる。この際、ペン接触側のパネル板が本発明の透明導電性フィルム102であるため、ペン入力耐久性に優れ、従って長期にわたってペン位置検出が安定なタッチパネルとなる。
なお、図6では、もう一方のパネル板は、ガラス基板2の上に透明導電性薄膜層14aを積層したものであるが、基板はガラスに限らず透明であれば特に制限なく使用でき、透明プラスチックフィルムや、あるいはもう一方のパネル板も本発明の透明導電性フィルムを使用してもよい。
本発明を以下の実施例に基づいてより具体的に説明する。
参考例1
図1に示す透明導電性フィルム101を以下のようにして製造した。厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A4100)を透明プラスチックフィルム層11として用いた。光線透過率は92%であった。
プラスチックフィルム層11の上に、クッション層12としてポリエステル樹脂を積層した。このポリエステル樹脂は以下のようにして合成した。
すなわち、温度計および攪拌機を備えたオートクレーブ中に、テレフタル酸130重量部、イソフタル酸56重量部、アゼライン酸6重量部、トリメリット酸3重量部、エチレングリコール159重量部、およびネオペンチルグリコール30重量部を仕込み、180〜230℃で120分間加熱してエステル交換反応を行った。次いで反応系を240℃まで昇温し、系の圧力1〜10mmHgで反応を続け、共重合ポリエステル樹脂を得た(参考例1−1)。
分子量の異なる共重合ポリエステル樹脂をさらに2種類(参考例1−2および参考例1−3)得た。これらの樹脂の還元粘度を表1に示す。
得られたポリエステル樹脂340重量部、メチルエチルケトン150重量部、テトラヒドロフラン140重量部および硬化剤として日本ポリウレタン工業(株)製:コロネートL 15重量部からなる混合物を、ナイフコート法にてプラスチックフィルム層11上にコーティングした。120℃10分の乾燥後、130℃1時間の加熱で硬化させ、厚さ30μmのクッション層12を形成した。
クッション層12上に、インジウムスズ複合酸化物をターゲットに用いて、高周波マグネトロンスパッタリング法で、250Å厚の透明導電性薄膜層14を製膜し、3種類の透明導電性フィルム101を得た。なお上記スパッタリングは、真空度は3×10−3Torrとし、ガスとしてAr 60sccm、O2sccm流した。また、該透明導電性薄膜層の製膜中、透明プラスチックフィルム層11とクッション層12とからなる基板は、加熱もしくは冷却せず室温のままとした。
得られた透明導電性フィルムを使用して、タッチパネルを作製した。すなわち、得られた透明導電性フィルム101を一方のパネル板として用い、他方のパネル板として、ガラス基板上に上記と同じ方法で400Å厚の透明導電性薄膜層を形成したものを用いた。この2枚のパネル板を透明導電性薄膜層が対向するように、直径30μmのエポキシビーズ(スペーサー)を介して配置し、タッチパネルを作製した。
実施例2
図2に示す透明導電性フィルム102を以下のようにして製造した。厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A4100)を透明プラスチックフィルム層11として用いた。
プラスチックフィルム層11の上に、参考例1と同じポリエステル系樹脂(3種類)(実施例2−1、実施例2−2および実施例2−3)を用いてクッション層12を積層した。
すなわち、参考例1で使用したポリエステル樹脂と同じ樹脂を340重量部、メチルエチルケトン150重量部、テトラヒドロフラン140重量部および硬化剤として日本ポリウレタン工業(株)製のコロネートHX15重量部からなる混合物を、ナイフコート法にてプラスチックフィルム層11上にコーティングした。120℃10分の乾燥後、130℃1時間の加熱で硬化させ、厚さ20μmのクッション層12とした。
さらにこの上に、透明樹脂層13として、ポリエステル系樹脂を厚さ10μmの層として積層した。この樹脂は、東洋紡績(株)製のバイロン296 30重量部と住友化学工業(株)製のスミテックスレジン(Sumitex Resin)M−41 5重量部とをテトラヒドロフランに溶解して40重量%溶液とした。この溶液を使用してキャストコート法で成膜し、130℃5分で乾燥、そして120℃10分で硬化させた。
透明樹脂層13上に、インジウムスズ複合酸化物をターゲットに用いて、高周波マグネトロンスパッタリング法で、300Å厚の透明導電性薄膜層14を製膜して、3種類の透明導電性フィルム102を得た。なお上記スパッタリングは、真空度は1×10−3Torrとし、ガスとしてAr 30sccm、O 1sccm流した。また、透明導電性薄膜層の製膜中、プラスチックフィルム層11、クッション層12および透明樹脂層13からなる基板は加熱もしくは冷却せず、室温のままとした。さらに、基板電位はグランドとした。
得られた透明導電性フィルムを使用して、図6に示すタッチパネルを作製した。すなわち、透明プラスチックフィルム層11、クッション層12、透明樹脂層13および透明導電性薄膜層14からなる透明導電性フィルム102を一方のパネル板として用い、他方のパネル板として、ガラス基板2上に上記と同じ方法で400Å厚の透明導電性薄膜層14aを形成したパネル6を用いた。この2枚のパネル板102、6を透明導電性薄膜層14、14aが対向するように、直径30μmのエポキシビーズ(スペーサー)3を介して配置し、タッチパネル4を作製した。
実施例3
図2に示す透明導電性フィルム102を以下のようにして製造した。
厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A4100)を透明プラスチックフィルム層11として用いた。透明プラスチックフィルム層11上に、参考例1と同じポリエステル系樹脂(3種類)(実施例3−1、実施例3−2および実施例3−3)を用いてクッション層12を積層した。
すなわち、参考例1で使用したポリエステル樹脂と同じ樹脂を340重量部、メチルエチルケトン150重量部、テトラヒドロフラン140重量部、および硬化剤として日本ポリウレタン工業(株)製のコロネートHXを20重量部からなる混合物を、ナイフコート法にてプラスチックフィルム層11上にコーティングした。120℃15分の乾燥後、130℃1時間の加熱で硬化させ、厚さ40μmのクッション層12とした。
さらにこの上に、透明樹脂層13として、ポリアミドイミド樹脂を厚さ10μmの層として積層した。ポリアミドイミド樹脂は以下のように合成した。反応容器に無水トリメリット酸50重量部、イソホロンジイソシアネート50重量部、およびγ−ブチロラクトン200重量部を仕込み、攪拌しながら約30分で190℃まで昇温した。その後190℃で約5時間攪拌した後、150℃まで冷却した。これにN−メチル−2−ピロリドン100重量部を加えて希釈し、さらに50℃以下になるまで冷却した。得られた樹脂混合物を使ってクッション層12上にキャストコート法で成膜後、130℃15分で乾燥した。
透明樹脂層13上に、インジウムスズ複合酸化物をターゲットに用いて、高周波マグネトロンスパッタリング法で、300Å厚の透明導電性薄膜層14を製膜し、3種類の透明導電性フィルム102を得た。なお上記スパッタリングは、真空度は1×10−3Torrとし、ガスとしてAr 30sccm、O 1sccm流した。また、透明導電性薄膜層の製膜中、プラスチック(ポリエステル)フィルム層11、クッション層12および透明樹脂層13からなる基板は加熱もしくは冷却せず、室温のままとした。さらに、基板電位はグランドとした。
得られた透明導電性フィルムを使用して図6に示すタッチパネルを作製した。すなわち、透明導電性フィルム102を一方のパネル板として用い、他方のパネル板としてガラス基板2上に上記と同じ方法で400Å厚の透明導電性薄膜層14aを形成したものを用いた。この2枚のパネル板102、6を透明導電性薄膜層14、14aが対向するように、直径30μmのエポキシビーズ(スペーサー)3を介して配置し、タッチパネル4を作製した。
実施例4
図3に示す透明導電性フィルム103を以下のようにして得た。厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A4100)を透明なプラスチックフィルム層11として用いた。プラスチックフィルム層11の上に、クッション層12として参考例1と同じポリエステル樹脂(還元粘度:0.41)を参考例1と同様にして積層した(厚さ:30μm)。
さらにこの上に、透明樹脂層13として、実施例3と同じポリアミドイミド樹脂を実施例3と同様にして積層した(厚さ:10μm)。
透明プラスチックフィルム層11の透明樹脂層13を形成した面とは反対側の面にハードコート処理(HC)層を設けた。ハードコート剤としては、エポキシアクリル樹脂100重量部にベンゾフェノン4重量部を加えた紫外線硬化型樹脂組成物を用い、リバースコート法で成膜し、80℃5分の予備乾燥、500mJ/cmの紫外線照射により硬化させた。硬化後の層の厚さは5μmであった。
透明樹脂層13上に、インジウムスズ複合酸化物をターゲットに用いて、高周波マグネトロンスパッタリング法で、300Å厚の透明導電性薄膜層14を製膜して、透明導電性フィルム103を得た。スパッタリングは、真空度は1×10−3Torrとし、ガスとしてAr 30sccm、O 1sccm流した。また、透明プラスチックフィルム層11、クッション層12、透明樹脂層13およびHC層からなる基板は、製膜中、加熱もしくは冷却せず、室温のままとした。
得られた透明導電性フィルム103を一方のパネル板として用い、他方のパネル板として、ガラス基板上に上記と同じ方法で400Å厚の透明導電性薄膜層を形成したものを用いた。この2枚のパネル板を透明導電性薄膜層14が対向するように、直径30μmのエポキシビーズ(スペーサー)を介して配置し、タッチパネルを作製した。
実施例5
図4に示す透明導電性フィルム104を以下のようにして得た。
厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A41OO)を透明プラスチックフィルム層11として用いた。
プラスチックフィルム層11上に、クッション層12として参考例1と同じポリエステル樹脂(還元粘度:0.41)を、参考例1と同様にして積層した(厚さ:30μm)。
さらにこの上に、透明樹脂層13として、実施例3と同じポリアミドイミド樹脂を実施例3と同様にして積層した(厚さ:10μm)。
透明プラスチックフィルム層11の透明樹脂層13を形成した面と反対側の面上に防眩処理(AG)層を設けた。コート剤としては、エポキシアクリル樹脂100重量部にベンゾフェノン2重量部を加えた紫外線硬化型樹脂組成物を用い、リバースコート法で成膜後、80℃5分の予備乾燥し、エンボスロールで表面に凹凸を形成し500mJ/cmの紫外線照射により硬化させた。硬化後の層の厚さは5μmであった。
透明樹脂層13上に、インジウムスズ複合酸化物をターゲットに用いて、高周波マグネトロンスパッタリング法で、300Å厚の透明導電性薄膜層14を製膜し、透明導電性フィルム104を得た。スパッタリング法は、真空度は1×10−3Torrとし、ガスとしてAr 30sccm、O 1sccm流した。また、透明プラスチックフィルム層11、クッション層12、透明樹脂層13およびAG層からなる基板は製膜中、加熱もしくは冷却せず、室温のままとした。
得られた透明導電性フィルム104を一方のパネル板として用い、他方のパネル板として、ガラス基板上に上記と同じ方法で400Å厚の透明導電性薄膜層を形成したものを用いた。この2枚のパネル板を透明導電性薄膜層が対向するように、直径30μmのエポキシビーズ(スペーサー)を介して配置し、タッチパネルを作製した。
実施例6
図4に示す透明導電性フィルム104を以下のようにして得た。
厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A4100)を透明プラスチックフィルム層11として用いた。
プラスチックフィルム層11上に、クッション層12として参考例1と同じポリエステル樹脂(還元粘度:0.41)を参考例1と同様にして積層した(厚さ:30μm)。
さらにこの上に、透明樹脂層13として、実施例3と同じポリアミドイミド樹脂を実施例3と同様にして積層した(厚さ:10μm)。
透明プラスチックフィルム層11の透明樹脂層13を形成した面と反対側の面上に厚さ730Åで屈折率1.89のY層、厚さ1200Åで屈折率2.3のTiO層、厚さ940Åで屈折率1.46のSiO層を、それぞれ高周波スパッタリング法で製膜した反射防止処理(AR)層を形成した。このそれぞれの誘電体薄膜を製膜する時、いずれも真空度は1×10−3Torrとし、ガスとしてAr 30sccm、O 1sccm流した。また、透明プラスチックフィルム層11、クッション層12および透明樹脂層13からなる基板は製膜中、加熱もしくは冷却せず、室温のままとした。
透明樹脂層13の上に、インジウムスズ複合酸化物をターゲットに用いて、高周波マグネトロンスパッタリング法で、300Å厚の透明導電性薄膜層14を製膜し、透明導電性フィルム104を得た。スパッタリングは、真空度は1×10−3Torrとし、ガスとしてAr 30sccm、O 1sccm流した。また、透明プラスチックフィルム層11、クッション層12、透明樹脂層13およびAR層からなる基板1は製膜中、加熱もしくは冷却せず、室温のままとした。
得られた透明導電性フィルム104を一方のパネル板として用い、他方のパネル板として、ガラス基板上に上記と同等の方法で400Å厚の透明導電性薄膜層を形成したものを用いた。この2枚のパネル板を透明導電性薄膜層が対向するように、直径30μmのエポキシビーズ(スペーサー)を介して配置し、タッチパネルを作製した。
比較例1
クッション層を形成しなかった以外は参考例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られたフィルムを用い、参考例1と同様にしてタッチパネルを作製した。
比較例2
還元粘度が3.8のポリエステル樹脂を用いてクッション層(ダイナミック硬度:0.002)を形成した以外は参考例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られたフィルムを用いて参考例1と同様にしてタッチパネルを作製した。
比較例3
還元粘度が0.08のポリエステル樹脂を用いてクッション層(ダイナミック硬度:2.3)を形成した以外は参考例1と同様にして透明導電性フィルムを得た。得られたフィルムを用いて参考例1と同様にしてタッチパネルを作製した。
比較例4、5
厚さが188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製:A4100)を透明プラスチックフィルム層として用いた。
透明プラスチックフィルム層上に還元粘度が3.8(比較例4)あるいは0.08(比較例5)のポリエステル樹脂を用いた以外は実施例2と同様にしてコーティングし、クッション層(ダイナミック硬度:0.001)とした。
クッション層上に実施例3と同様にして透明樹脂層としてポリアミドイミド樹脂層(厚さ:10μm)を積層した。
透明樹脂層上に、実施例3と同様にして透明導電性薄膜を製膜し、透明導電性フィルムを得た。
得られたフィルムを用いて参考例1と同様にしてタッチパネルを作製した。
参考例1、実施例2〜6および比較例1〜5の透明導電性フィルムについて、光線透過率および表面抵抗率を下記の方法で測定した。また、参考例1、実施例2〜6および比較例1〜5の透明導電性フィルムを用いて作製したタッチパネルについて、ペン入力耐久試験を実施した。
<表面抵抗率>
JIS K 7194に準拠した4端子法にて測定した。測定機としては、三菱油化(株)製:Lotest AMCP−T400を用いた。
<光線透過率>
JIS K 7105に準拠した積分球式光線透過率法にて測定した。測定機としては、日本電色工業(株)製:NDH−1001DPを用いた。
<ダイナミック硬度>
クッション層を構成する樹脂のダイナミック硬度を、島津製作所製:島津ダイナミック超微小硬度計DUH−201を用いて測定した。圧子は115°三角すい圧子を用いた。また、圧子の樹脂への侵入量が0.5μmの時の値を樹脂のダイナミック硬度とした。
<還元粘度>
クッション層を構成する樹脂の架橋前の還元粘度をフェノールとテトラクロルエタンとの混合溶媒(6:4、体積比)を用いて測定した。粘度管の温度は30℃に設定し、混合溶媒の流下時間toと混合溶媒中に樹脂を溶解した溶液の流下時間tを測定し、還元粘度を(t−to)/toで算出した。
<ペン入力耐久試験>
透明導電性フィルムで構成されたパネル板側から、ポリアセタール樹脂からなるペン先半径0.8mmのタッチペン(シャープ(株)製ハイパー電子手帳DB−Zタッチペン)を用いて、プロッタ(ローランド(株)製:DXY−1150)により、2cm角サイズのカタカナのア〜ンまでの文字を100000字の筆記を行った。この時、ペン荷重200g、文字筆記速度2000字/時間とした。このペン入力試験前後に、タッチペンの位置検出精度をタッチパネルの電圧線形性のズレで測定した。パネル板の上下に配置した電極部に5Vの定電圧を印加し、上部電極から下部電極にかけて、印加電圧が線形変化から最も変化した割合を測定した。
結果を表1に示す。
Figure 0004784503
表1の結果から、本発明の方法で製造された透明導電性フィルムは、導電性および透明性に極めて優れ、かつ本発明の方法で製造された透明導電性フィルムを用いたタッチパネルはペン入力耐久性に極めて優れていることがわかる。
本発明の方法で製造された透明導電性フィルムの一実施態様であって、参考例1で製造した透明導電性フィルムの層構成を示す図である。 本発明の方法で製造された透明導電性フィルムの一実施態様であって、実施例2、3で製造した透明導電性フィルムの層構成を示す図である。 本発明の方法で製造された透明導電性フィルムの一実施態様であって、実施例4で製造した透明導電性フィルムの層構成を示す図である。 本発明の方法で製造された透明導電性フィルムの一実施態様であって、実施例5で製造した透明導電性フィルムの層構成を示す図である。 本発明の方法で製造された透明導電性フィルムの一実施態様であって、実施例6で製造した透明導電性フィルムの層構成を示す図である。 本発明のタッチパネルの一実施態様であって、実施例2および3で製造したタッチパネルの断面を示す図である。
符号の説明
101、102、103、104、105
透明導電性フィルム
11 透明プラスチックフィルム層
12 クッション層
13 透明樹脂層
14 透明導電性薄膜層
15 ハードコート処理(HC)層
16 防眩処理(AG)層
17 反射防止処理(AR)層
2 ガラス基板
3 スペーサー(エポキシビーズ)
4 タッチパネル
5 ペン
6 透明導電性パネル板

Claims (5)

  1. 透明プラスチックフィルム/クッション層/透明樹脂層/透明導電性薄膜層の順に形成された積層体を含む透明導電性フィルムの製造方法であって、
    クッション層が、共重合ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコン系樹脂から選択される樹脂と架橋剤から構成され、ダイナミック硬度が0.005〜2であり、
    透明樹脂層が、共重合ポリエステル樹脂又はポリアミドイミド樹脂からなり、
    クッション層と透明樹脂層をコーティング法により形成させることを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法。
  2. 透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層が形成されている面とは反対の面に、ハードコート処理層を形成させることを特徴とする請求項1記載の透明導電性フィルムの製造方法。
  3. 透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層が形成されている面とは反対の面に、防眩処理層を形成させることを特徴とする請求項1記載の透明導電性フィルムの製造方法。
  4. 透明プラスチックフィルム層の透明導電性薄膜層が形成されている面とは反対の面に、反射防止処理層を形成させることを特徴とする請求項1記載の透明導電性フィルムの製造方法。
  5. 透明導電性薄膜層を有する一対のパネル板を、透明導電性薄膜層が対向するようにスペーサーを介して配置してなるタッチパネルであって、少なくとも一方のパネル板が請求項1〜のいずれかに記載の方法で製造された透明導電性フィルムを含むことを特徴とするタッチパネル。
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