CN204706006U - 透明导电性薄膜 - Google Patents

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加藤大贵
梨木智刚
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Abstract

本实用新型提供透明导电性薄膜，其透明性和处理性良好、且电阻率更小。透明导电性薄膜(1)至少依次具有聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2)、固化层(3)、无机硅氧化物层(4)及铟-锡氧化物层(5)。聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(2)的厚度为40μm～130μm。并且固化层(3)在该固化层内具备多个无机颗粒(3b)。固化层(3)的厚度(dA)与无机硅氧化物层(4)的厚度(dB)的总和为300nm以上并且不足3000nm。无机硅氧化物层(4)的厚度超过15nm，铟-锡氧化物层(5)的厚度为15nm以上并且50nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足2nm。

Description

透明导电性薄膜
技术领域
本实用新型涉及适用于能够通过手指、触控笔(stylus pen)等的接触来输入信息的输入显示装置等的透明导电性薄膜。
背景技术
迄今为止，已知在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜与铟-锡氧化物层之间具有无机硅化合物层(例如SiO2层)的透明导电性薄膜(专利文献1)。这种透明导电性薄膜具有以下特征：由于无机硅氧化物层可以抑制作为使铟-锡氧化物层的特性降低的主要原因的、来自聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的水分等挥发成分的产生，因此电阻率小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-184478号公报
实用新型内容
实用新型要解决的问题
近年来，随着搭载于输入显示装置等的触摸面板的大型化，需要进一步减小透明导电性薄膜的电阻率。然而，上述现有的透明导电性薄膜的电阻率为5.0×10-4Ω·cm左右，用作大型触摸面板的透明电极时称不上为充分的值。加之，在大型触摸面板用的透明导电性薄膜中，也需要具备作为原本特性的良好的透明性，并且，在制造工序中，薄膜基材有时会变得容易弯曲、处理变得烦杂，因此需要实现良好的处理性。
本实用新型的目的是提供透明性和处理性良好、且电阻率更小的透明导电性薄膜。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本实用新型的透明导电性薄膜的特征在于，至少依次具有聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、固化层、无机硅氧化物层及铟-锡氧化物层，前述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的厚度为40μm～130μm，前述固化层在该固化层内具备多个无机颗粒，前述固化层的厚度与前述无机硅氧化物层的厚度的总和为300nm以上并且不足3000nm，前述无机硅氧化物层的厚度超过15nm，前述铟-锡氧化物层的厚度为15nm以上并且50nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足2nm。
优选的是，前述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的厚度为70μm～130μm。
另外优选的是，前述固化层中的多个无机颗粒的体积占有率为15％～70％。
另外优选的是，通过BET法计算出的前述多个无机颗粒的平均粒径为5nm～50nm。
另外优选的是，前述固化层的厚度与前述无机硅氧化物层的厚度的总和为400nm以上并且800nm以下。
另外优选的是，前述无机硅氧化物层的厚度为20nm～40nm。
进一步优选的是，前述铟-锡氧化物层为多晶层，其厚度为超过20nm并且40nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足1nm。
另外优选的是，前述铟-锡氧化物层在其厚度方向上具有氧化锡的浓度梯度，前述厚度方向上的氧化锡浓度的最小值为1重量％～4重量％。
另外，提供电阻率为3.7×10-4Ω·cm以下、且总透光率为90％以上的透明导电性薄膜。
需要说明的是，对于本实用新型的透明导电性薄膜，也可以在前述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的一侧的主面上形成前述固化层，在前述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的另一侧的主面上形成其他固化层。
另外，也可以在前述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜与前述固化层之间形成易粘接层。
实用新型的效果
根据本实用新型，由于作为基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜具有40μm～130μm范围的厚度值，因此可以赋予透明导电性薄膜适度的刚性，在制造工序中的处理性变得良好。另外，通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜与铟-锡氧化物层之间设有具有无机颗粒的固化层和无机硅氧化物层，且固化层与无机硅氧化物层厚度的总和具有300nm以上并且不足3000nm的范围的值，进而将无机硅氧化物层的厚度设定至超过15nm，由于可以充分地抑制制造工序中的来自聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的水分的产生，因此可以边实现良好的透明性，边使电阻率变小。进而，由于铟-锡氧化物层的厚度为15nm以上并且50nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足2nm，因此可以实现高透光率、并且通过具有表面平滑的铟-锡氧化物层而实现更小的电阻率。
附图说明
图1是示意性地示出本实用新型的实施方式的透明导电性薄膜的结构的截面图。
附图标记说明
1 透明导电性薄膜
2 聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜
3 固化层
3a 基层
3b 无机颗粒
4 无机硅氧化物层
5 铟-锡氧化物层
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本实用新型的实施方式。
图1是示意性地示出本实施方式的透明导电性薄膜的结构的截面图。需要说明的是，图1中各结构的厚度表示的是其中一例，本实用新型的透明导电性薄膜中的各结构的尺寸不限于图1所示的尺寸。
如图1所示，本实用新型的透明导电性薄膜1具有：作为基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2、在该薄膜的一侧的主面上形成的固化层3、在该固化层的与聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2相反侧的面上形成的无机硅氧化物层4、以及在该无机硅氧化物层的与固化层3相反侧的面上形成的铟-锡氧化物层5。即，透明导电性薄膜1是至少依次具有聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2、固化层3、无机硅氧化物层4及铟-锡氧化物层5的层叠构造体。固化层3通过由树脂形成的基层3a和在该基层中含有的多个无机颗粒3b构成。
透明导电性薄膜1的电阻率为3.7×10-4Ω·cm以下，优选为2×10-4Ω·cm～3.7×10-4Ω·cm，尤其优选为2×10-4Ω·cm～3.5×10-4Ω·cm。另外，透明导电性薄膜1的总透光率为90％以上，优选为91％以上。
只要透明导电性薄膜1至少具有上述构成要素，就对其结构没有限制，例如，也可以在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2的另一主面(没有形成固化层3侧的面)上层叠其他固化层。另外，也可以在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜与固化层之间层叠提高粘接力这样的易粘接层。
接着，在以下记载中说明透明导电性薄膜1的各构成要素的详细情况。
(1)聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜
本实用新型所使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)薄膜的厚度为40μm～130μm，优选为70μm～130μm。通过使用具有上述范围内的厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，会赋予透明导电性薄膜适度的刚性，使作为基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜变得难以弯曲，使制造时的搬运·成膜等中的处理性变得良好。尤其，当制造大型的透明导电性薄膜时，面积相对于其厚度的比例大，薄膜自身所承受的重力等的影响会导致薄膜变得更容易弯曲，但通过将聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的厚度设为本实用新型的范围内的值，聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜变得比以往更难弯曲，制造工序中的处理性显著提高。
关于上述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜在150℃下加热30分钟时的收缩率的绝对值，该薄膜的长度方向(MD方向)和宽度方向(TD方向)均优选为1％以下，更优选为0.7％以下。
对于上述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，可以直接使用市售的一般工业用的薄膜，或者可以进行作为前处理的加热处理，调整收缩率来使用。关于市售的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，例如，可以从三菱树脂公司、东丽公司得到。
(2)固化层
本实用新型的固化层是在该固化层内具有多个无机颗粒的层，代表性的是多个无机颗粒被固化树脂固定为层状的层。
关于上述固化层中的无机颗粒的体积占有率，从抑制由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中产生的水分并调整折射率、提高透光率的观点出发，优选提高无机颗粒的含量。当设定固化层中的、构成固化树脂的碳原子的存在率为1时，构成无机颗粒的无机原子的比例优选为0.15～0.80，进一步优选为0.25～0.70。需要说明的是，碳原子和无机原子的含量可以分别通过分析X射线光电子能谱法(ESCA:Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)中厚度方向的曲线来确定。另外，对于上述固化层中的多个无机颗粒的体积占有率，从上述抑制水分和调整折射率的观点出发，优选为15％～70％。
上述固化树脂优选透明性优异的树脂，例如，聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、或者它们的混合物。
对于上述固化树脂中所含的无机颗粒，优选平均粒径小、分散性优异的物质，例如，氧化锆(Zirconium Oxide)、氧化铝(Aluminum Oxide)、氧化铈(Cerium Oxide)、氧化钛(Titanium Oxide)、氧化锌(Zinc Oxide)、二氧化硅(Silicon dioxide)的单体，或者包括它们中的至少两种以上的混合物。对于该无机颗粒而言，从对固化树脂的分散性良好、可以提高固化层的折射率的方面出发，尤其优选为氧化锆。
关于无机颗粒的平均粒径，由基于BET(Brunauer-Emmett-Tellerequation)法的比表面积数据计算出的值优选为5nm～50nm，更优选为10nm～30nm。
这种结构的固化层例如可以通过如下方式形成：将混合有多个无机颗粒和固化树脂的液体均匀地涂布于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的表面，利用必要的条件使固化树脂固化，由此形成。
(3)无机硅氧化物层
对于本实用新型的无机硅氧化物层，代表性的是一氧化硅层(SiO)、二氧化硅层(SiO2)、亚氧化硅层(silicon suboxide、SiOx：x为1以上并且不足2)、或者它们的层叠体。
关于上述无机硅氧化物层的厚度(dB)，从阻断由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜中产生的水分等的挥发成分的观点出发，需要超过15nm，优选为18nm～50nm，更优选为20nm～40nm。另外，关于上述固化层的厚度(dA)与上述无机硅氧化物的厚度(dB)的总和(dA+dB)，需要为300nm以上并且不足3000nm，优选为400nm以上并且不足2000nm，更优选为400nm以上并且不足1000nm，尤其优选为400nm以上并且800nm以下。通过将上述固化层与无机硅氧化物层的厚度的总和(dA+dB)设定为上述范围的值，即使聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的厚度厚至40μm以上、甚至70μm以上，也可以有效地抑制来自内部产生的水蒸气等挥发成分，并且可以维持高透明性。
上述无机硅氧化物层例如可以通过如下方式形成：通过溅射法使无机硅氧化物沉积到上述固化物层上，由此形成。
(4)铟-锡氧化物层
本实用新型所使用的铟-锡氧化物(Indium Tin Oxide)是在氧化铟(In2O3)中掺杂了锡(Sn)的化合物。若在氧化铟中添加氧化锡(SnO2)，则3价铟的晶格的一部分被4价锡取代，此时，由于产生剩余电子，因此会显现出导电性。
对于上述铟-锡氧化物层，为了使电阻率小，优选施加热能使其结晶化，制成多晶层。对于上述铟-锡氧化物层的厚度，为了提高透光率，为15nm以上并且50nm以下，优选为超过20nm并且50nm以下，进一步优选为超过20nm并且40nm以下。
对于上述铟-锡氧化物层的表面的中心线平均粗糙度Ra，为了得到电阻率小的透明导电性薄膜，需要为0.1nm以上并且不足2nm，优选为0.1nm以上并且1.5nm以下，进一步优选为0.2nm以上并且1nm以下。该中心线平均粗糙度Ra可以通过如下方式实现：以使固化层的表面变平滑的方式精密地进行涂布，进而在使用溅射法形成铟-锡氧化物层的情况下，对放电输出进行调整，以使得不会因为溅射的放电而使表面粗糙。
对于上述铟-锡氧化物层，在该层内，氧化锡浓度的最大值优选为超过4重量％并且11重量％以下，更优选为6重量％～11重量％。上述铟-锡氧化物层可以在层内具有均匀的氧化锡浓度，也可以具有氧化锡的浓度梯度。
当上述铟-锡氧化物层具有氧化锡的浓度梯度时，该层的厚度方向的氧化锡浓度的最小值优选为1重量％～4重量％。在这样的结构中，由于氧化锡浓度小的区域会促进氧化锡浓度大的区域的晶化，因此结晶性良好。需要说明的是，厚度方向的氧化锡浓度可以通过X射线光电子能谱法(ESCA:ElectronSpectroscopy for Chemical Analysis)的深度分析求得。
上述铟-锡氧化物层例如可以通过如下方式形成：在上述无机硅氧化物层上利用使用了规定电源的溅射法使铟-锡氧化物沉积，由此形成。
如上所述，根据本实施方式，由于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2具有40μm～130μm范围的厚度值，因此可以赋予透明导电性薄膜1适度的刚性，使在制造工序中的处理性良好。另外，通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2与铟-锡氧化物层5之间设置具有无机颗粒3b的固化层3与无机硅氧化物层4，且固化层3与无机硅氧化物层4厚度的总和具有300nm以上并且不足3000nm范围的值，进而将无机硅氧化物层4的厚度设定至超过15nm，由于会充分地抑制溅射时来自聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜2的水分的产生，因此可以边实现良好的透明性，边使电阻率变小。进而，由于铟-锡氧化物层5的厚度为15nm以上并且50nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足2nm，因此可以实现高透光率、并且通过具有表面平滑的铟-锡氧化物层5来实现更小的电阻率。
以上对本实施方式的透明导电性薄膜进行了说明，但本实用新型不限于所述的实施方式，可以基于本实用新型的技术构思进行各种变形和变更。
以下说明本实用新型的实施例。
[实施例]
[实施例1]
在厚度100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(三菱树脂株式会社制造、商品名“DIAFOIL”)的一侧的面上涂布包含平均粒径为20nm的氧化锆颗粒和丙烯酸类树脂的紫外线固化性树脂，通过紫外线照射使其固化，形成厚度为500nm的固化层。
接着，使用交流中频(AC/MF)电源，在氧气气氛下，通过溅射Si靶而在上述固化层的表面层叠SiOx(x＝1.5)和SiO2层，形成厚度为25nm的无机硅氧化物层。
接着，使用直流(DC)电源，在氧气气氛下，通过溅射以90：10的重量比含有氧化铟与氧化锡的靶而在上述无机硅氧化物层的表面形成厚度为24nm的无定形的铟-锡氧化物层。对上述铟-锡氧化物层在常压、140℃下进行60分钟加热处理，使其从无定形转化为结晶。
将这样制作的透明导电性薄膜的特性示于表1。
[实施例2]
除了设定固化层的厚度为650nm，设定无机硅氧化物层的厚度为18nm以外，使用与实施例1同样的方法制作透明导电性薄膜。将所得的透明导电性薄膜的特性示于表1。
[实施例3]
除了设定固化层的厚度为480nm，设定无机硅氧化物层的厚度为20nm以外，使用与实施例1同样的方法制作透明导电性薄膜。将所得的透明导电性薄膜的特性示于表1。
[比较例1]
除了没有形成固化层以外，使用与实施例1同样的方法制作透明导电性薄膜。将所得的透明导电性薄膜的特性示于表1。
[比较例2]
除了没有形成无机硅氧化物层以外，使用与实施例1同样的方法制作透明导电性薄膜。将所得的透明导电性薄膜的特性示于表1。需要说明的是，关于比较例2的铟-锡氧化物层，在140℃、60分钟的加热处理中，无定形的铟-锡氧化物没有转化为结晶的铟-锡氧化物。
接着，利用下述的方法，对如上所述制作的实施例1～3和比较例1～2的透明导电性薄膜进行测定·评价。
(1)各构成的厚度
固化层的厚度(dA)和无机硅氧化物层的厚度(dB)通过透射式电子显微镜(日立制作所制造、装置名“H-7650”)进行截面观察、测定，厚度总和(dA+dB)通过加和上述测定的厚度dA、dB求出。使用膜厚计(尾崎制作所(Peacock(注册商标))株式会社制造、装置名“数字千分表DG-205”)测定薄膜基材的厚度。
(2)中心线平均粗糙度Ra
使用扫描型探针显微镜(Seiko Instruments Inc.制造、装置名“ScanningProbe Microscope SPI3800”)，在接触模式、Si3N4制短针(弹簧常数0.09N/m)、扫描尺寸1μm□的条件下对铟-锡氧化物层的表面进行测定。
(3)电阻率
以JIS K7194为基准，使用4探针法测定表面电阻值，设将其乘以膜厚(以cm计)而得到的值为电阻率。
(4)透光率
使用浊度计(Suga Test Instruments Co.,Ltd.制造、装置名“HGM-2DP”)测定总透光率。
(5)结晶的评价
使用透射式电子显微镜(日立制作所株式会社制造、装置名“H-7650”)，进行平面TEM观察，调整倍率至可以观察到250～500个左右的晶粒，当晶粒为整面地存在的状态时，判定为结晶。
将利用上述(1)～(5)的方法对实施例1～3和比较例1～2的透明导电性薄膜进行测定·评价而得到的结果示于表1。
[表1]
如表1所示，在实施例1中，固化层的厚度(dA)为500nm、无机硅氧化物层的厚度(dB)为25nm、厚度总和(dA+dB)为525nm、铟-锡氧化物层表面的中心线平均粗糙度Ra为0.8，此时，透明导电性薄膜的电阻率减小至3.2×10-4Ω·cm，并且总透光率为91％，显示出高透光率。
在实施例2中，固化层的厚度(dA)为650nm、无机硅氧化物层的厚度(dB)为18nm、厚度总和(dA+dB)为668nm、铟-锡氧化物层表面的中心线平均粗糙度Ra为0.8，此时，与实施例1同样，透明导电性薄膜的电阻率减小至3.2×10-4Ω·cm，并且总透光率为91％，显示出高透光率。
在实施例3中，固化层的厚度(dA)为480nm、无机硅氧化物层的厚度(dB)为20nm、厚度总和(dA+dB)为500nm、铟-锡氧化物层表面的中心线平均粗糙度Ra为0.8，此时，透明导电性薄膜的电阻率减小至3.4×10-4Ω·cm，并且总透光率为91％，显示出高透光率。
另一方面，在比较例1中，没有形成固化层(dA＝0)、无机硅氧化物层的厚度(dB)为25nm、厚度总和(dA+dB)为25nm、铟-锡氧化物层表面的中心线平均粗糙度Ra为2.1，此时，透明导电性薄膜的电阻率增大至4.3×10-4Ω·cm。
另外，在比较例2中，固化层的厚度(dA)为500nm、没有形成无机硅氧化物层(dB＝0)、厚度总和(dA+dB)为500nm、铟-锡氧化物层表面的中心线平均粗糙度Ra为0.8，此时，透明导电性薄膜的电阻率增大至5.1×10-4Ω·cm，并且总透光率为89％，透光率降低。
产业上的可利用性
对本实用新型的透明导电性薄膜的用途没有特别限制，优选为用于智能电话、平板式终端(也称为Slate PC)等的移动终端的电容型触摸面板。

Claims (11)

1.一种透明导电性薄膜，其特征在于，至少依次具有聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、固化层、无机硅氧化物层及铟-锡氧化物层，
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的厚度为40μm～130μm，
所述固化层在该固化层内具备多个无机颗粒，
所述固化层的厚度与所述无机硅氧化物层的厚度的总和为300nm以上并且不足3000nm，
所述无机硅氧化物层的厚度超过15nm，
所述铟-锡氧化物层的厚度为15nm以上并且50nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足2nm。
2.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的厚度为70μm～130μm。
3.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述固化层中的多个无机颗粒的体积占有率为15％～70％。
4.根据权利要求3所述的透明导电性薄膜，其特征在于，通过BET法计算出的所述多个无机颗粒的平均粒径为5nm～50nm。
5.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述固化层的厚度与所述无机硅氧化物层的厚度的总和为400nm以上并且800nm以下。
6.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述无机硅氧化物层的厚度为20nm～40nm。
7.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述铟-锡氧化物层为多晶层，其厚度为超过20nm并且40nm以下，且其表面的中心线平均粗糙度Ra为0.1nm以上并且不足1nm。
8.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，所述铟-锡氧化物层在其厚度方向上具有氧化锡的浓度梯度，所述厚度方向上的氧化锡浓度的最小值为1重量％～4重量％。
9.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，电阻率为3.7×10-4Ω·cm以下，且总透光率为90％以上。
10.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的一侧的主面上形成所述固化层，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的另一侧的主面上形成其他固化层。
11.根据权利要求1所述的透明导电性薄膜，其特征在于，在所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜与所述固化层之间形成易粘接层。
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