JP2009110897A

JP2009110897A - 透明導電性フィルム

Info

Publication number: JP2009110897A
Application number: JP2007284819A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Shibata; 和則柴田; Takashi Arai; 崇荒井
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】
水蒸気バリア性の極めて高い透明導電性フィルムを簡便に提供する。
【解決手段】
本発明の透明導電性フィルムは熱可塑性透明基材の上に、透明導電層と、液相法により成膜されたポリオレフィンを主成分とするオーバーコート層とがこの順に配された透明導電性フィルムである。
【選択図】なし

Description

本発明は、タッチパネルや電界発光素子、電子ペーパー、調光体などに用いられる透明導電性フィルムに関する。

透明導電性基材は、タッチパネルや電子ペーパーなどのディスプレイや発光素子、調光体などに用いられている。特に薄さや可撓性、軽量性、耐衝撃性が要求される場合には、基材はガラスではなく、樹脂フィルムが利用される。

しかし一般に基材に樹脂フィルムを使用した場合は、基材にガラスを使用した場合と比べ水蒸気バリア性が劣り、デバイス寿命が短くなる問題がある。そのため、水蒸気バリア性の樹脂フィルムを基材として利用するか、樹脂フィルムに水蒸気バリア性を付与する必要がある。

水蒸気バリア性の樹脂フィルムとしてはオレフィン系がよく知られている。特に脂環式環状オレフィン共重合体からなるフィルムは、水蒸気バリア性の他に耐熱性や機械的強度に優れるので好適である（特許文献１）。しかし、電子ペーパーやディスプレイ用途では１０^−２ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）以下の水蒸気バリア性が求められることが多く、基材の水蒸気バリア性のみでこの条件をクリアするためには基材が厚くなってしまう問題がある。また、コストの点でもＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＰ（ポリプロピレン）など汎用の樹脂と比べ割高になる問題もある。

透明性を維持し水蒸気バリア性を付与する方法としては、一般にフィルムにシリカやアルミナなど金属酸化物をスパッタリング法や蒸着法など緻密な膜質が得られる気相法によって成膜する方法が知られている（特許文献２）。より高い水蒸気バリア性が要求される場合には、この金属酸化物層の上に保護層を設ける（特許文献３）。これはスパッタリングや蒸着で成膜した膜にピンホールやクラックなどを生じ、そこから水蒸気バリア性が低下するのを防ぐものである。
特許平７−５３７９５号公報特許平８−２２４８２５号公報特許平１０−７１６６３号公報

しかし、特許文献３に代表されるように、これら保護層に用いられていたポリエステル樹脂やポリウレタン樹脂等の多くの樹脂は水蒸気バリア性に乏しく、ピンホールやクラックが新たに発生することによる水蒸気バリア性の低下は防ぐことができるものの、それ自体での水蒸気バリア性は有していない。保護層に用いることができ、水蒸気バリア性を有する樹脂としてはＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニデン）が知られているが、樹脂中に塩素原子を含み燃焼時にダイオキシンを発生させる恐れがある。そのため、焼却時にダイオキシンを発生させる危険性がない材料を用いて高い水蒸気バリア性を達成するためには、例えばポリエステル基材／金属酸化物層／保護層／金属酸化物層／保護層のように金属酸化物層と保護層を何重にも積層する必要があった。

本発明は上記の点を鑑みてなされたものであり、水蒸気バリア性の極めて高い透明導電性フィルムを簡便に提供するものである。

本発明は上記課題を解決するために以下の構成をとるものである。すなわち、本発明の透明導電性フィルムは、熱可塑性透明基材の上に、透明導電層と、液相法により成膜されたポリオレフィンを主成分とするオーバーコート層とがこの順に配された透明導電性フィルムである。

また、本発明の透明導電性フィルムは、透明導電層が気相法により成膜されたものであること、ポリオレフィンが脂環式環状オレフィン重合体であることを好ましい態様とするものである。

本発明によれば、透明基材として水蒸気バリア性に優れる樹脂だけでなく、ポリエステルやポリカーボネートなど水蒸気バリア性に劣る汎用樹脂が利用できるため、安価に水蒸気バリア性に優れた透明導電性フィルムを得ることができる。

また本発明では、水蒸気バリア層の保護を目的としていた樹脂層に水蒸気バリア機能を併せ持たせるため、金属酸化物層と保護層を繰り返し積層することなく、簡便且つ低コストで、優れた水蒸気バリア性を有する透明導電性フィルムを得ることができる。

以下に本発明を詳細に説明する。

［熱可塑性透明基材］
本発明にかかる基材は熱可塑性透明基材であれば特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレートや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、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンエーテル、ポリメチルペンテン、ポリブテン、ポリメチルブテン、ポリメチルヘキセン、ポリメチルヘキセン、ポリビニルナフタレン、ナイロン６、ナイロン６６、ポリフッ化ビニリデン、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。これらの表面はコロナ処理、プラズマ処理など前処理が施されていてもよい。

基材は、未延伸フィルムであってもよいが、通常、延伸（一軸または二軸）されている。延伸フィルムとしては、通常、二軸延伸フィルムを用いることが多い。延伸法としては、例えば、ロール延伸、圧延延伸、ベルト延伸、テンター延伸、チューブ延伸やこれらを組み合わせた延伸など公知の延伸法が利用できる。

基材の厚みは特に限定されないが、コストやハンドリングを考慮して１〜５００μｍ、好ましくは５〜３００μｍ、更に好ましくは１２〜２００μｍである。

基材の透明性はＪＩＳＫ７１０４に規定の全光線透過率で５０％以上、好ましくは６５％以上、更に好ましくは７５％以上である。

［透明導電層］
本発明にかかる透明導電層には、酸化カドミウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛および導電性高分子からなる群より選ばれる少なくとも１種類以上を含んで構成されるものが好適である。これらの中でも水蒸気バリア性を考えた場合、金属酸化物が好適であり、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）が挙げられる。更に好ましくは、より緻密な膜が得られ高い水蒸気バリア性能を発現しやすい、気相法（スパッタリング法や真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法など）により成膜された金属酸化物が挙げられる。

［オーバーコート層］
本発明にかかるオーバーコート層はポリオレフィンを主成分とするものである。ポリオレフィンとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン樹脂などが例示される。ここで、「主成分」とはオーバーコート層中にポリオレフィンが５０質量％以上含むことを意味する。ポリオレフィンを主成分とすることで、オーバーコート層に水蒸気バリア性をもたせることができる。

また、本発明にかかるオーバーコート層は液相法により成膜されたものである。本発明においては、オーバーコート層が透明導電層に貼り合わせで設けられたものではなく、コーティング等の液相法により透明導電層に塗布されたものであることが重要である。オーバーコート層が貼り合わせにより設けられたものであると、透明導電層に存在するピンホールやクラックは空洞のままであるが、液相法により設けられたものであると、透明導電層に存在するピンホールやクラック中に水蒸気バリア性の樹脂を充填することができ、ピンホールやクラックを水蒸気が透過することを抑制することで水蒸気バリア性が大幅に改善されるからである。

特に透明導電層がスパッタリング法や蒸着法など気相法で成膜されたものである場合、ピンホールやクラックの発生が不可避なので、上記効果が更に顕著になる。

また、本発明にかかるオーバーコート層は、ポリオレフィンが脂環式環状オレフィン重合体であることが好ましい。脂環式環状オレフィン重合体を含む樹脂を用いることで通常のオレフィンよりも更に水蒸気バリア性や耐熱性に優れた透明導電性フィルムを得ることができる。

なお、オーバーコート層にオレフィンを含む樹脂を塗布した場合、オレフィンが絶縁性であるため、フィルム表面の導電性は失われてしまうことが多い。そのため、有機ＥＬ素子など電流駆動の素子には本発明のフィルムは適さない。しかしながら、電気泳動型の電子ペーパーや液晶分散型およびポリマーネットワーク型などの調光ガラス、無機ＥＬ素子などの電界駆動の素子には電界を印加できれば良いためフィルム表面の導電性は必要なく、本発明の透明導電性フィルムが好適に用いられる。

以下に本発明の実施例を挙げるが、本発明は実施例に限定されるものではない。

［特性の評価方法］
（１）水蒸気透過率
水蒸気透過率は、温度４０℃、湿度９０％ＲＨの条件で、米国モコン（ＭＯＣＯＮ）社製の水蒸気透過率測定装置（機種名：パーマトラン（登録商標）Ｗ３／３１）を使用して、ＪＩＳＫ７１２９（２０００年版）に記載のＢ法（赤外センサー法）に基づいて測定した。１枚のサンプルについて測定を２回行い、２枚のサンプルの平均値、つまり４回の測定の平均値を水蒸気透過率の値とした。
この装置での測定限界は水蒸気透過率が０．１ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）であり、この値以下であれば実用上問題のない水蒸気透過率である。

（実施例１）
［コーティング剤１調製］
ポリオレフィンとして脂環式環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）（Ｐｏｌｙｐｌａｓｔｉｃｓ社製ＴＯＰＡＳ（登録商標）８００７Ｓ−０４）５重量部をトルエン９５重量部に溶解してコーティング剤１を得た。
ポリエチレンテレフタートフィルム（東レ（株）製ルミラー（登録商標）１２５−Ｕ３４）に、マグネトロンスパッタリング法にて表面電気抵抗値が１５０Ω／□となるようにＩＴＯをＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌで成膜した。
得られたＩＴＯフィルムをＡ４サイズに切り出し、バーコート法により乾燥後の塗布量が０．５ｇ／ｍ^２となるようにコーティング剤１を塗布して透明導電性フィルムを得た。

（比較例１）
ポリエチレンテレフタートフィルム（東レ（株）製ルミラー（登録商標）１２５−Ｕ３４）に、マグネトロンスパッタリング法にて表面電気抵抗値が１５０Ω／□となるようにＩＴＯをＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌで成膜し透明導電性フィルムを得た
（比較例２）
［コーティング剤２調製］
ポリエステル（東洋紡（株）製バイロン（登録商標）２０Ｓ）５重量部を、トルエン：メチルエチルケトン：酢酸エチル＝１：１：１（重量比）の混合溶媒９５重量部に溶解してコーティング剤２を得た。
ポリエチレンテレフタートフィルム（東レ（株）製ルミラー（登録商標）１２５−Ｕ３４）に、マグネトロンスパッタリング法にて表面電気抵抗値が１５０Ω／□となるようにＩＴＯをＲｏｌｌ−ｔｏ−Ｒｏｌｌで成膜した。
得られたＩＴＯフィルムをＡ４サイズに切り出し、バーコート法により乾燥後の塗布量が０．５ｇ／ｍ^２となるようにコーティング剤２を塗布して透明導電性フィルムを得た。

得られた各サンプルについて水蒸気透過率の値を測定した。

実施例１と比較例１の比較から、透明導電層にオーバーコート層を塗布することにより、水蒸気バリア性が大幅に向上することが分かる。

また、実施例１と比較例２との比較から、オーバーコート層に特にポリオレフィンを用いることで水蒸気バリア性向上に有効であることが分かる。

Claims

熱可塑性透明基材の上に、透明導電層と、液相法により成膜されたポリオレフィンを主成分とするオーバーコート層とがこの順に配された透明導電性フィルム。
透明導電層が気相法により成膜されたものである請求項１記載の透明導電性フィルム。
前記ポリオレフィンが脂環式環状オレフィン重合体である請求項１又は２のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
請求項１〜３のいずれかに記載の透明導電性フィルムを用いた電界駆動型素子。