JP5572932B2

JP5572932B2 - 透明導電性フィルムおよびタッチパネル

Info

Publication number: JP5572932B2
Application number: JP2008225535A
Authority: JP
Inventors: 準長谷川
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-09-03
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2028-09-03
Also published as: JP2010061942A

Description

本発明は、透明電極、タッチパネル、電磁波遮蔽膜として有用な透明導電膜に関するものである。

透明導電膜は、導電性と光学的な透明性とを合わせ持つという特性を有しているため、産業的には、透明電極、電磁波遮蔽膜、面状発熱膜、反射防止膜等として使用されており、近年ではタッチパネル向け電極として注目を集めている。

タッチパネルには静電容量結合式や光学式等、多様な方式が存在する。その中で、透明導電膜が使用されるのは、上下の電極が接触することでタッチ位置を特定する、抵抗膜式や、静電容量の変化を感知する静電容量結合方式である。特に前者は、ペン入力が可能であり、比較的安価であることから、携帯用端末、携帯ゲーム機等幅広く利用されている。この方式は動作原理上導電膜同士の接触がさけられず、そのため、タッチパネルの打点寿命を延ばすため、打点耐久性の高い透明導電性フィルムの開発が進められてきている。
また、ディスプレイの外付けとして使用されることから、高い光透過性が望まれている。
なお、上記背景技術文献としては、下記特許文献１が挙げられる。
特許第４０８６１３２号公報

液晶パネルの細額縁化や使用環境の多様化により、ディスプレイに組み込まれるタッチパネルの高耐久化が求められている。そのためには、電極となる透明導電性フィルムの高耐久化が必要不可欠である。

本発明は上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、ペン書き耐久性を高めるとともに、光透過率も改善する透明導電性フィルムおよびタッチパネルを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、透明基材の少なくとも一方の面に透明導電膜が設けられた透明導電性フィルムにおいて、
前記透明導電膜は前記透明基材から順に、密着層と、非晶質膜である第一のＩＴＯ層と、結晶化膜である第二のＩＴＯ層とを積層してなり、
前記第一のＩＴＯ層の屈折率ｎ１と前記第二のＩＴＯ層の屈折率ｎ２はｎ１＞ｎ２の関係を満たし、
前記密着層が、厚さ５〜３０ｎｍの直流マグネトロンスパッタリング法により成膜された酸化珪素からなり、かつ
前記第一のＩＴＯ層と第二のＩＴＯ層の膜厚の総和が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする透明導電性フィルムである。
請求項２に記載の発明は、前記第一のＩＴＯ層のスズ含有量は５重量％〜２０重量％であり、第二のＩＴＯ層のスズ含有量は１重量％〜４重量％であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルムである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の透明導電性フィルムを用いることを特徴とするタッチパネルである。

本発明によれば、ペン書き耐久性を高めるとともに、光透過率も改善する透明導電性フィルムおよびタッチパネルを提供することができる。

以下、本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の透明導電性フィルムの一実施形態の断面図である。図１において、透明導電性フィルム１は、透明基材２の一方の面に密着層３、密着層３上に非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａ、ＩＴＯ層４ａ上に結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂを備えている。

本発明の実施の形態に係わる透明導電性フィルム１は、非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａと、その上に結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂを備えている。非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａ上に結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂを備えることにより、透明導電性フィルム１をタッチパネルに搭載したときの、ペン書き耐久性及び光透過性を高めることができる。

とくに、タッチパネルに結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂを設けることで耐久性を向上させることができる。

また、本発明では、非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａの屈折率ｎ１と、結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂの屈折率ｎ２との関係は、ｎ１＞ｎ２である必要がある。この関係を満たすことで、透過率を向上させることができる。

また本発明において、非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａの膜厚と、結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂの膜厚の総和が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのが好ましい。透明導電膜の膜厚が１０ｎｍ未満であると、成膜制御を良好に行うことができなくなる恐れがある。また５０ｎｍを超えると、抵抗値が低くなりすぎ、タッチパネルとしての検出性能が低下する恐れがある。

また、透明導電性フィルム１は、透明基材２と非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａとの間に密着層３を備えている。密着層３を備えることにより、透明導電性フィルム１の密着性が向上され、タッチパネルに搭載したときの、ペン書き耐久性を高めることができる。

透明基材２の材料としては、ポリエチレンや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、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；ナイロン6、ナイロン66などのポリアミド；ポリイミド；ポリアリレート；ポリカーボネート；ポリアクリレート；ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、これらの共重合体の無延伸あるいは延伸されたプラスチックフィルムを用いることが出来る。また、透明性の高い他のプラスチックフィルムを用いることもできる。その厚さは基材の可撓性を考慮し、10〜200μm程度のものが用いられる。この内ポリエチレンテレフタレートなどが好ましく用いられる。

これらの透明基材２は、一方又は両方の面にハードコートなどのプライマー層が積層されているものが好ましく用いられる。

これらの透明基材２は、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理などの表面処理が施されていてもよい。

密着層３を形成する材料としては、金属またはその酸化物、硫化物、フッ化物等の無機化合物を用いることができる。実用上は酸化珪素、酸化アルミニウムなどが特に好適に用いられる。

密着層３の膜厚としては5〜30nmが好適に用いられる。膜厚が5nm未満になると、膜の均一性が得にくくなり、また30nmを超える厚さでは透明性の低下が起こる。

ＩＴＯ層４ａ及び４ｂの導電性材料には、必要に応じて、Al、Zr、Ga、Si、W等の添加物を含有させることができる。

本発明の密着層３およびＩＴＯ層４ａ、４ｂの製造方法については特に限定はないが、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法等の真空成膜法を用いて好ましく製造することができる。なお、第一のＩＴＯ層４ａ及び第二のＩＴＯ層４ｂを成膜した後、１５０℃〜２００℃で１時間以上加熱することにより、第二のＩＴＯ層４ｂを結晶化させることができる。

本発明では、非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａのスズ含有量は５重量％〜２０重量％であり、結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂのスズ含有量は１重量％〜４重量％であることが好ましい。
ＩＴＯ層４ａのスズ含有量が５重量％〜２０重量％であると、良好な耐久性を付与することができ、同時に、ＩＴＯ層４ｂのスズ含有量が１重量％〜４重量％であると、良好な透過率を得ることができる。

図４に示すように、本発明の実施の形態に係るタッチパネル１０は、透明基材２の両方の面にハードコート層５、一方のハードコート層５の上に密着層３、密着層３上に非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａ、その上に結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂを備える透明導電性フィルム１、透明導電性フィルム１の結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂにスペーサ８を介して対向配置された透明導電膜６及び基板７を備えている。

本発明の実施の形態に係る透明導電性フィルム１は、タッチパネルの中でも抵抗膜方式のタッチパネルに好適に用いることができる。抵抗膜方式のタッチパネル１０にあっては、本発明の実施の形態に係わる透明導電性フィルム１の透明導電膜４と対向配置するように透明導電層６及び基板７を備えている。透明導電膜４と透明導電層６とは、スペーサ8により接触しない距離が保たれる。透明導電性フィルム1のハードコート層５側が、タッチパネル１０の前面となり、ペン９により文字等が入力される。

本発明の実施の形態に係るタッチパネル１０において、ペン９とハードコート層５とがタッチしていない状態では、スペーサ８により２枚の電極（透明導電膜４と透明導電層６）が接触していないために電流は流れない。一方、ペン９によりハードコート層５をタッチすると、圧力により透明導電性フィルム１がたわみ、基板７（ガラス面）側の電極（透明導電層６）と接触して電流が流れる。このとき、透明導電性フィルムの１の透明導電膜４と基板７の透明導電層６との抵抗による分圧比を測定することで、ペン入力された位置を検出することができる。

透明導電性フィルム１の材料は前述しているために省略し、基板７及び透明導電層６の材料について述べる。基板７の材料は、ガラスに限らず透明であれば使用でき、さらに、前述した透明基材２と同じ材料及び同じ形成方法を用いることができる。透明導電層６の導電性材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化物及びその混合酸化物等を用いることができ、透明導電性フィルム１の透明導電膜４と同一製造方法を用いることができる。また、その膜厚は膜の均一性を失わない範囲で、10nmから50nmまで任意に用いることができる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１
図１の層構成の透明導電膜性フィルム１を作成した。両面にハードコートを塗布した188μm厚のPETフィルムを透明基材２とし、透明基材２の一方の面に、密着層３を、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜し形成した。この時、密着層３に酸化珪素を使用した。また、膜厚を10nmとした。

非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａを密着層３の上に、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜することにより形成した。この時、スパッタリングターゲットとして、酸化スズを10重量％含有のＩＴＯを使用した。また、膜厚を10nmとした。

結晶化膜である第二のＩＴＯ層４ｂを非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａの上に、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜することにより形成した。この時、スパッタリングターゲットとして、酸化スズを3重量％含有のＩＴＯを使用した。また、膜厚を10nmとした。

実施例２
図２の層構成の透明導電性フィルム１を作成した。すなわち、非晶質膜である第一のＩＴＯ層４ａを透明基材２上に直接成膜することにより形成した以外は、実施例１と同様にして形成した。なお、本実施例２は参考例である。

比較例１
図３の層構成の透明導電性フィルム１を作成した。すなわち、両面にハードコートを塗布した188μm厚のPETフィルムを透明基材２とし、その一方の面に、非晶性である透明導電膜４を、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜することにより形成した。この時、スパッタリングターゲットとして、酸化スズを10重量％含有のITOを使用した。また、膜厚を20nmとした。

以上の実施例及び比較例について、透過特性及び抵抗値を測定した。また、図４に示すように、タッチパネル１０を形成して、ペン書き耐久性の評価を行った。ペン書きのペン９には、ポリアセタールからなるペン先半径0.8mmのタッチペンを用いて、ハードコート層上面から、プロッターにより250g加重、アからンまでのカタカナ文字を10万字の筆記を行い、リニアリティの測定を行った。その結果を表１に示す。

透過特性は分光光度計でD65光源2度視野にて測定した。

抵抗値は四探針法で測定した。

リニアリティは電極間に5V印加し、各ポイントにおける電圧値を測定し、理想値（直線性）とのずれを計算した。

[表１]

表１に示す結果から、結晶性の異なる二層のＩＴＯ層を有する実施例１及び２は、比較例１に比べ、光透過性及び、ペン書き耐久性に優れていることがわかる。また、密着層を有する実施例１は、密着層を持たない実施例２に比べてさらにペン書き耐久性が優れていることがわかる。

本発明の透明導電性フィルムの一実施形態の断面図である。本発明の透明導電性フィルムの一実施形態の断面図である。比較例の透明導電性フィルムの断面図である。本発明のタッチパネルの一実施形態の断面図である。

符号の説明

1 透明導電性フィルム
2 透明基材
3 密着層
4 透明導電膜
4a 非晶質膜である第一のＩＴＯ層
4b 結晶化膜である第二のＩＴＯ層
5 ハードコート層
6 透明導電層
7 基材
8 スペーサー
9 ペン
10 タッチパネル

Claims

透明基材の少なくとも一方の面に透明導電膜が設けられた透明導電性フィルムにおいて、
前記透明導電膜は前記透明基材から順に、密着層と、非晶質膜である第一のＩＴＯ層と、結晶化膜である第二のＩＴＯ層とを積層してなり、
前記第一のＩＴＯ層の屈折率ｎ１と前記第二のＩＴＯ層の屈折率ｎ２はｎ１＞ｎ２の関係を満たし、
前記密着層が、厚さ５〜３０ｎｍの直流マグネトロンスパッタリング法により成膜された酸化珪素からなり、かつ
前記第一のＩＴＯ層と第二のＩＴＯ層の膜厚の総和が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする透明導電性フィルム。
前記第一のＩＴＯ層のスズ含有量は５重量％〜２０重量％であり、第二のＩＴＯ層のスズ含有量は１重量％〜４重量％であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性フィルム。
請求項１または２に記載の透明導電性フィルムを用いることを特徴とするタッチパネル。