JP4376474B2

JP4376474B2 - 透明導電性フィルム

Info

Publication number: JP4376474B2
Application number: JP2001117999A
Authority: JP
Inventors: 博十志佐藤; 邦晃佐々木; 修二古川
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP2002313142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種携帯端末機器・ＯＡ機器等に搭載される透明タッチパネルや、エレクトロクロミック素子用透明電極部材等に用いられる透明導電性フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、並びにサブノートパソコンに代表される携帯用情報端末は、一般的な構成として携帯性と使い易さを重視されることから、液晶ディスプレイなどの表示装置上に入力装置として抵抗膜式透明タッチパネルが多用されている。また、屋外使用時など照度の高い環境でのディスプレイ画像のコントラスト調整を目的にディスプレイ上にエレクトロクロミック素子が配置される場合がある。
タッチパネルは、片側に透明導電層が形成された透明導電性フィルムと、片側に透明導電層が形成された透明導電性ガラス又はフィルムを電極材として、透明導電層上に形成した絶縁性マイクロドットスペーサを介して、透明導電層を対向させてなるスイッチ構造を持ち、フィルム上を指やペンで押圧又は摺動することで入力がはかられ、Ｘ−Ｙ座標として認識されるものである。
【０００３】
また、エレクトロクロミック素子は、透明導電上に金属酸化膜からなる調光層が形成された透明導電性フィルムと他の透明導電性フィルムを、電解質層を介して、調光層と透明導電層を対向させてなる調光素子であり、電極間に僅かな電圧を印加することで吸収係数を制御し、素子透過率を変化できるものである。
ディスプレイ上に配置させるタッチパネルや、エレクトロクロミック素子は、このように至便なものであるが、一方、ディスプレイなどのカラー化、高精細化、通信の多様化に伴い、画像、輝度、色温度、コントラストを極力変化させないことが要求されてきた。
つまり、そのためのタッチパネルや、透明状態のエレクトロクロミック素子の光学特性として、▲１▼透過率が限りなく１００％に近いこと、▲２▼最表面からの反射率が限りなく低いこと、▲３▼単に限られた波長でのみ高透過率を有するのでなく可視領域で透過率の波長分散の少ないこと、が要求されている。
【０００４】
ディスプレイでは赤・青・緑の３原色をすべて発光させた状態で白色となるが、白色は白色に見え、赤に偏ったり、青に偏ったりすることの無いことが望まれている。
ディスプレイ上での白色は、物体色としてＣＩＥ（国際照明委員会）色度座標上における白色点（Ｘ０＝０．３３３、Ｙ０＝０．３３３)に一致、もしくは限り無く近いことが望まれる。ここで、ディスプレイ上に配置されるタッチパネル、もしくは消色状態のクロミック素子の物体色は、各々の物体色をＣＩＥ色度座標値（Ｘ１、Ｙ１）で表し、それを白色点座標値（Ｘ０、Ｙ０）で除した値をホワイト度と定義すると、ホワイト度（Ｘ１/Ｘ０、Ｙ１/Ｙ０）は、Ｘ１/Ｘ０とＹ１/Ｙ０とがともに１に近いことが要求されている。
【０００５】
しかし、透明タッチパネルやエレクトロクロミック素子に用いられている透明導電性フィルムは、透明導電層と空気層、透明導電層と電解質層、の各界面において屈折率の差に起因する反射が生じる。またハードコート層等が形成されている場合もあるが、透明導電層の反対面の表層と空気層の界面においても屈折率の差に起因する反射が生じる。このことにより、ディスプレイの画像輝度を低下させたり、また反射型液晶上に配置されるタッチパネルの場合では、外部からの光線取り込み効率の低下をさせてしまう問題がある。加えて、一般的に透明導電層は屈折率が２．０前後の値であるため、可視光線領域で反射率に比較的大きな波長分散を生じ、ホワイト度を悪化させる問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明の課題は、タッチパネルやエレクトロクロミック素子などに好適な、透過率が高く、反射率が低く、ホワイト度が確保された光学特性の良い透明導電性フィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を達成するために、図１の如く、まず透明フィルム（１）の両面に光硬化型透明樹脂層を形成し、一方の透明樹脂層（２１）上には、金属酸化物からなるアンダーコート層（２０）を介して金属酸化物系の透明導電層（２）を有し、もう一方の透明樹脂層（１１）上には、少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体とからなる低反射層（１０）を有する透明導電性フィルムを提供する。
【００１０】
そして透明樹脂層（２１）とアンダーコート層（２０）の間、及び／またはもう一方の透明樹脂層（１１）と、低反射層（１０）との間の密着性を更に高めるために、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた、単一もしくは２種類以上の金属元素の合金からなる金属層がその間に形成されていることを特徴とする透明導電性フィルムを提供する。
【００１１】
また前記透明樹脂層（１１）及び／または前記透明樹脂層（２１）は、前記透明フィルム（１）と接しない面に凹凸を有することを特徴とする透明導電性フィルムを提供する。
また加工において、導電面をレーザー加工でパターニングしたことを特徴とする透明導電性フィルムを提供する。
【００１２】
また応用として、ペン入力用アナログ型タッチパネルに用いたことを特徴とする透明導電性フィルムを提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に述べる。まず、この発明において使用する透明フィルム基材としては、透明性を有する各種のプラスチックフィルムを使用出来、具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリル（ＰＡＣ）、ノルボルネン系の熱可塑性透明樹脂など、またはそれらの積層体などが挙げられる。フィルム基材の厚みとしては、通例２０〜５００μmのものが用いられる。
【００１４】
透明樹脂層は透明フィルムの両面に形成される。透明樹脂としては光硬化型のシリコーン系、アクリル系、セルロース系、メラミン系或いはウレタン系などの樹脂が用いられる。通常コーティング法で形成され、層厚は数μmで、熱による硬化方法でもよい。形状としては、多層の場合もあり一般には平板形状のものが対象となるが、樹脂にシリカや有機樹脂フィラーを混合分散し凹凸をつける場合も有る。タッチパネルの場合、透明導電層が対向する透明導電層との間に空隙があっても、表面の微細な凹凸がニュートンリングの発生を防止するように作用する。その形状は中心線表面粗さの評価で０．０５〜２μm、かつ最大高さが０．６〜３μmであるものがよい。
【００１５】
低反射層（１０）は透明樹脂層（１１）上に形成される。低反射層（１０）はホワイト度を確保しつつ、反射率を低減させるため、屈折率の大なる層と屈折率の小なる層を交互に積層し、層の材料や、積層構成、層厚みを最適に設定する。本発明の低反射層（１０）は、少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体とからなる。低反射層は透明樹脂層（１１）上に、透明樹脂層（１１）／複合金属酸化物層（１３）／ＳｉＯ₂層（１４）、もしくは透明樹脂層（１１）／複合金属酸化物層（１３）／ＳｉＯ₂層（１４）／複合金属酸化物層（１５）／ＳｉＯ₂層（１６）の構成で形成する。
複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体は重ねた方がホワイト度は向上する。また必要に応じて最表層のＳｉＯ₂層上にフルオロアルキルシラン系樹脂層を塗布法、もしくは真空蒸着法で数十Åの厚みで形成することで最表面に防汚性を付与することもできる。
【００１６】
複合金属酸化物層（１３）、（１５）は、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウム、チタンの群から選ばれた材料を用い、これらの金属元素の合金、もしくは複合酸化物からなるターゲット、もしくはペレットを用いたスパッタ法、あるいはガスを用いたＣＶＤ法で形成できる。複合金属酸化物層の屈折率は、出発材料であるターゲット、ペレットの金属元素の組成比、もしくは導入ガス流量比で制御することができる。
【００１７】
複合金属酸化物層（１３）、（１５）の金属原子比としては、酸化シリコン-酸化錫系はＳｎ/（Ｓｉ+Ｓｎ）が40〜90％，酸化亜鉛-酸化シリコン系ではＺｎ/(Ｓｉ+Ｚｎ)が40〜90％、酸化ニッケル-酸化シリコン系ではＮｉ/(Ｓｉ+Ｎｉ)が40〜90％、酸化ハフニウム-酸化シリコン系ではＨｆ/(Ｓｉ+Ｈｆ)が40〜90％では、酸化ジルコニウム‐酸化シリコン系ではＺｒ/(Ｓｉ+Ｚｒ)が40〜90％、酸化錫‐酸化ジルコニウム系ではＺｒ/(Ｓｎ+Ｚｒ)が10〜80％、酸化錫‐酸化亜鉛系ではＳｎ/(Ｚｎ+Ｓｎ)が20〜90％、酸化錫‐酸化チタン系ではＴｉ/(Ｓｎ+Ｔｉ)が30〜90％、酸化亜鉛‐酸化チタン系ではＴｉ/(Ｚｎ+Ｔｉ)が10〜90％、酸化亜鉛‐酸化ジルコニウム系ではＺｒ/(Ｚｎ+Ｚｒ)が10〜50％の範囲でそれぞれ選択され、屈折率が１．６〜２．３の間にあることが好ましい。
【００１８】
アンダーコート層（２０）は透明樹脂層（２１）上に形成される。アンダーコート層（２０）はホワイト度を確保しつつ透過性を向上させるため、透明樹脂層（２１）上に、少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層との積層体からなり、透明樹脂層（２１）／複合金属酸化物層（２３）／ＳｉＯ₂層（２４）／透明導電層（２）の構成で形成する。屈折率の異なる層を設けることにより透過率を向上させるため、前記構成で複合金属酸化物層（２３）を形成しない場合より、複合金属酸化物層（２３）を形成したほうが透明性は向上する。
【００１９】
複合金属酸化物層（２３）は、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた材料を用い、上記複合酸化物層（１３）、（１５）と同様の製法で形成できる。
【００２０】
複合金属酸化物層（２３）の金属原子比としては、酸化シリコン-酸化錫系はＳｎ/（Ｓｉ+Ｓｎ）が10〜90％、酸化亜鉛-酸化シリコン系ではＺｎ/(Ｓｉ+Ｚｎ)が10〜90％、酸化ニッケル-酸化シリコン系ではＮｉ/(Ｓｉ+Ｎｉ)が10〜90％、酸化ハフニウム-酸化シリコン系ではＨｆ/(Ｓｉ+Ｈｆ)が10〜90％、酸化ジルコニウム‐酸化シリコン系ではＺｒ/(Ｓｉ+Ｚｒ)が10〜90％の範囲でそれぞれ選択され、屈折率が１．６〜１．９の間にあることが好ましい。
【００２１】
透明導電層（２）はアンダーコート層（２０）上に形成される。透明導電膜の形成方法であるが、フィルム基材上に透明導電膜を形成する一般的な方式としてはスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、あるいはＣＶＤ法、塗工法、印刷法等がある。なお透明導電膜の形成材としては、インジウム・スズ複合酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、ガリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛、あるいは酸化亜鉛―酸化錫系、酸化インジウム―酸化錫系、酸化亜鉛―酸化インジウム―酸化マグネシウム系金属酸化物などを用いることが出来る。
【００２２】
透明樹脂層（２）とアンダーコート層（２０）の間、及び／または、もう一方の透明樹脂層（１１）と低反射層（１０）との間に、単一もしくは２種類以上の金属元素の合金からなる金属層（１２）、（２２）を形成すると密着性が増し耐久性が向上する。金属層（１２）、（２２）には、シリコン，錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた金属を用い、スパッタ法など真空薄膜化技術で形成する。層厚みは１０Å〜５０Åの範囲が好ましく１０Åよりも薄いと密着効果が少なく、５０Åを越えると透過率が落ちるからである。
【００２３】
【実施例】
（実施例1）
厚さ１８８μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の両面に、アクリル系の光硬化型透明樹脂層を施した。その後片面の透明樹脂層（１１）の上に、複合金属酸化物層（１３）／ＳｉＯ₂層（１４）／複合金属酸化物層（１５）／ＳｉＯ₂層（１６）を順次スパッタで成膜した。複合金属酸化物層（１３）、（１５）は酸化シリコンと酸化ジルコニウムの化合物からなり、屈折率１．９となるようＺｒとＳｉの比を調節した。
複合金属酸化物層（１３）は２５０Å、複合金属酸化物層（１５）は８５０Åの膜厚とした。ＳｉＯ₂層（１４）は２５０Å、ＳｉＯ₂層（１６）は９００Åの膜厚とした。
【００２４】
またもう一方の透明樹脂層（２１）の上に、複合金属酸化物層（２３）／ＳｉＯ₂層（２４）／透明導電層（２）を順次スパッタで成膜した。複合金属酸化物層（２３）は酸化シリコンと酸化ジルコニウムの化合物からなり７００Åの膜厚とし、屈折率１．７となるようにＺｒとＳｉの比を調節した。ＳｉＯ₂層（２４）は２５０Åの膜厚とし、透明導電層（２）はインジウム・スズ複合酸化物（ＩＴＯ）を３００Åの膜厚で成膜して、３１０オーム／□を形成した。
同フィルムの全光線透過率は９４．３％で良好であった。また、標準白色板上で大塚電子株式会社製瞬間マルチ測光システム（型番ＭＣＰＤ３００）を用いて測定した物体色は、ＣＩＥ色度座標で（Ｘ＝０．３２１、Ｙ＝０．３２５）で、ホワイト度は（０．９６４、０．９７６）となり良好だった。
【００２５】
（実施例２）
実施例１で用いたフィルム厚さ１８８μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に変え、厚さ１８８μｍのノルボルネン系の熱可塑性透明樹脂であるＪＳＲ株式会社製のアートンフィルム（「アートン」は、同社の登録商標）を用い、その他はすべて実施例１と同様に行った。結果は、全光線透過率もホワイト度も、実施例１とほぼ同様で良好だった。
【００２６】
（比較例１）
厚さ１８８μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の両面に、実施例１と同様のアクリル系の光硬化型透明樹脂層を施した。その後片面の透明樹脂層（１１）の上に、インジウム・スズ複合酸化物（ＩＴＯ）を３００Åの膜厚で成膜して、３５０オーム／□を形成した。この透明導電性フィルムは、全光線透過率は８７．０％、標準白色板上で測定したＣＩＥ色度座標値は（Ｘ＝０．３０５、Ｙ＝０．３２１）で、全光線透過率もホワイト度も、実施例１のフィルムとは差異が大きかった。
【００２７】
（実施例３）
実施例１のフィルムと、旭硝子株式会社製のフッ素添加酸化錫透明導電膜付ガラス（品番ＰＳ０３)と組合わせてタッチパネルを作製した。このタッチパネルは、全光線透過率は８９．５％、標準白色板上で測定したＣＩＥ色度座標値は（Ｘ＝０．３２８、Ｙ＝０．３１７）で、全光線透過率もホワイト度も良好であった。
【００２８】
（実施例４）
実施例１のフィルムと、旭硝子株式会社製のフッ素添加酸化錫透明導電膜付ガラス（品番ＰＮ０２)と組合わせてタッチパネルを作製した。このタッチパネルは、全光線透過率は８８．０％、標準白色板上で測定したＣＩＥ色度座標値は（Ｘ＝０．３１６、Ｙ＝０．３２７）で、全光線透過率もホワイト度も良好であった。
【００２９】
（比較例２）
比較例１のフィルムと、実施例３で用いた旭硝子株式会社製のフッ素添加酸化錫透明導電膜付ガラス（品番ＰＳ０３)と組合わせてタッチパネルを作製した。このタッチパネルを、標準白色板上で測定したＣＩＥ色度座標値は（Ｘ＝０．３１２、Ｙ＝０．３１５）で、ホワイト度の低いものであった。
【００３０】
（比較例３）
比較例１のフィルムと、実施例４で用いた旭硝子株式会社製のフッ素添加酸化錫透明導電膜付ガラス（品番ＰＮ０２)と組合わせてタッチパネルを作製した。このタッチパネルを、標準白色板上で測定したＣＩＥ色度座標値は（Ｘ＝０．３０２、Ｙ＝０．３１７）で、ホワイト度の低いものであった。
【００３１】
（実施例５）
実施例１のフィルムを、移動するテーブルに固定し、ＹＡＧレーザーを照射しパターニングを行った。パターニング条件は、レーザー発振出力２３Ｗ、レーザー発振パルス周波数３ＫＨｚ、テーブル移動速度１０２６ｍｍ/Sに設定した。１パルス当たりの１ピッチ移動量は、テーブル移動速度とレーザー発振パルス周波数とから計算され、０．３４２ｍｍとなる。この場合、照射幅の広い箇所は０．４５ｍｍであるが、狭い箇所である円と円の交点間の距離を計算すると約０．２９２ｍｍとなる。テーブル移動距離を直線３０ｃｍとして細線状パターニングを実施したところ、照射幅の広い箇所は０．４５ｍｍから０．４１ｍｍの範囲、照射幅の狭い箇所で０．３２ｍｍから０．２８ｍｍの範囲で導電面が連続的に剥離されていた。外観的には、下地のフィルム溶融に起因する１μmを越える盛り上がりや凹みはなく、導電面のマイクロクラックの発生もなかった。電気的には、直流２５ボルトを印加したときの絶縁抵抗は、１００ＭΩ以上であった。温度６０℃、湿度９０％で１２０時間経過後も、外観、絶縁抵抗に変化はなく良好であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、ディスプレイのカラー化、高精細化、通信の多様化に伴い、ディスプレイ上に配置させるタッチパネルや、透明状態のエレクトロクロミック素子は、画像、輝度、色温度、コントラストを極力変化させないという要求に対応することができる。つまり高透過率と低反射率が、可視光領域で確保された光学特性の良い透明導電性フィルムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明の基本構成を示す説明図
【図２】（a）、（b）は低反射層の例を示す説明図
【図３】はアンダーコート層の例を示す説明図
【図４】は金属層の例を示す説明図
【符号の説明】
１：透明フィルム
２：透明導電層
１０：低反射層
１１：透明樹脂層
１２：金属層
１３：複合金属酸化物層
１４：ＳｉＯ₂層
１５：複合金属酸化物層
１６：ＳｉＯ₂層
２０：アンダーコート層
２１：透明樹脂層
２２：金属層
２３：複合金属酸化物層
２４：ＳｉＯ₂層

Claims

両面に光硬化型透明樹脂層が形成された透明フィルム（１）の、一方の透明樹脂層（２１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた材料を用いたアンダーコート層（２０）を介して金属酸化物系の透明導電層（２）を有し、もう一方の透明樹脂層（１１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体とからなる低反射層（１０）を有する透明導電性フィルムにおいて、
前記透明樹脂層（２１）と前記アンダーコート層（２０）の間に、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた単一もしくは２種類以上の金属元素の合金からなる金属層（２２）が形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。
両面に光硬化型透明樹脂層が形成された透明フィルム（１）の、一方の透明樹脂層（２１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた材料を用いたアンダーコート層（２０）を介して金属酸化物系の透明導電層（２）を有し、もう一方の透明樹脂層（１１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体とからなる低反射層（１０）を有する透明導電性フィルムにおいて、
前記透明樹脂層（１１）と、前記低反射層（１０）との間に、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた単一もしくは２種類以上の金属元素の合金からなる金属層（１２）が形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。
両面に光硬化型透明樹脂層が形成された透明フィルム（１）の、一方の透明樹脂層（２１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた材料を用いたアンダーコート層（２０）を介して金属酸化物系の透明導電層（２）を有し、もう一方の透明樹脂層（１１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体とからなる低反射層（１０）を有する透明導電性フィルムにおいて、
前記透明樹脂層（２１）と前記アンダーコート層（２０）の間に、シリコン単一、もしくはシリコンと、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた金属元素の合金からなる金属層（２２）が形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。
両面に光硬化型透明樹脂層が形成された透明フィルム（１）の、一方の透明樹脂層（２１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた材料を用いたアンダーコート層（２０）を介して金属酸化物系の透明導電層（２）を有し、もう一方の透明樹脂層（１１）上には、シリコン、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた少なくとも２種類以上の金属元素を含んだ複合金属酸化物層とＳｉＯ₂層の積層体とからなる低反射層（１０）を有する透明導電性フィルムにおいて、
前記透明樹脂層（１１）と、前記低反射層（１０）との間に、シリコン単一、もしくはシリコンと、錫、亜鉛、ニッケル、ハフニウム、ジルコニウムの群から選ばれた金属元素の合金からなる金属層（１２）が形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。