JP2011060617A - 透明導電性積層体およびその製造方法並びに静電容量タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】パターン形状を目立たなくする上で有利な透明導電性積層体およびその製造方法並びに静電容量タッチパネルを提供する。
【解決手段】透明基板としての透明基材１１の両面に光学機能層の一部を構成するＵＶ硬化性樹脂層１２および１２’を形成し、一方のＵＶ硬化性樹脂層１２上に光学機能層の残りを構成する光学機能層１３を形成する。次に、光学機能層１３の上に透明導電膜１４を形成する。次に、透明導電膜１４に導電性パターン領域と非導電性パターン領域とを形成する（パターニングする）。次に、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の表面に有機層としてのＵＶ硬化性樹脂１５を形成する。これにより、透明導電性積層体１０を得た。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明導電性積層体および透明導電性積層体の製造方法並びに透明導電性積層体を用いた静電容量タッチパネルに関する。

近年、様々な電子機器のディスプレイ上に入力デバイスとして、透明なタッチパネルが取り付けられている。ディスプレイの画質を低下させないように、透明導電膜以外に光学調整層を形成することにより、透過率を高めた抵抗式タッチパネル用透明導電性積層体が提案されている（特許文献１参照）。また、別方式として、静電容量式のタッチパネルが知られている。
これら従来技術においては、透明導電性フィルムにパターンを形成するため、パターン形状が目立ち、視認性が低下する問題があった。

特開平１１−２８６０６６号公報

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、その目的は、パターン形状を目立たなくする上で有利な透明導電性積層体およびその製造方法並びに静電容量タッチパネルを提供することにある。

課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、透明基板の少なくとも一方の面に光学機能層を形成する工程と、前記光学機能層の上に透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜に導電性パターン領域と非導電性パターン領域とを形成するパターニング工程と、前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の表面に有機層を形成する工程とを含むことを特徴とする透明導電性積層体の製造方法である。

請求項２に記載の発明は、前記透明導電膜の膜厚が１０〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体の製造方法である。

請求項３に記載の発明は、前記有機層の膜厚が１μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電性積層体の製造方法である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の方法を用いて製造された透明導電性積層体である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の透明導電性積層体を電極材として用いた静電容量タッチパネルである。

請求項６に記載の発明は、透明基板と、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成された光学機能層と、前記光学機能層の上に形成された透明導電膜と、前記透明導電膜に形成された導電性パターン領域および非導電性パターン領域と、前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の表面に形成された有機層とを備えることを特徴とする透明導電性積層体である。

請求項７に記載の発明は、前記透明導電膜の膜厚が１０〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の透明導電性積層体である。

請求項８に記載の発明は、前記有機層の膜厚が１μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項６または７に記載の透明導電性積層体である。

請求項９に記載の発明は、前記有機層の表面硬度が３Ｈ以上であることを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の透明導電性積層体である。

請求項１０に記載の発明は、前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の全光線透過率が何れも９０％以上であることを特徴とする、請求項６から９の何れか１項に記載の透明導電性積層体である。

請求項１１に記載の発明は、前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域のＬ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊が何れも３．０以下であることを特徴とする請求項６から１０の何れか１項に記載の透明導電性積層体である。

請求項１２に記載の発明は、前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の全光線透過率差が１．０％以下かつＬ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊差が１．５以下であることを特徴とする、請求項６から１１の何れか１項に記載の透明導電性積層体である。

請求項１３に記載の発明は、請求項６から１１の何れか１項に記載の透明導電性積層体を電極材として用いた静電容量タッチパネルである。

本発明によれば、パターン形状を目立たなくする上で有利な透明導電性積層体およびその製造方法並びに静電容量タッチパネルの提供が可能となる。

本発明の透明導電性積層体の断面例の説明図である。 本発明の透明導電性積層体のパターニング例の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いながら説明する。

図１は、本発明の製造工程の一例を示す、透明導電性積層体の断面図である。
透明基材１１の両面に光学機能層の一部としてＵＶ硬化性樹脂層１２および１２’を塗工・硬化し、次に一方のＵＶ硬化性樹脂層１２上に光学機能層１３および透明導電膜１４を形成する。次に、透明導電膜１４のパターン領域をエッチングし、最後にパターニングされた透明導電膜１４上にＵＶ硬化性樹脂１５を塗工・硬化させ、透明導電性積層体１０を得た。
言い換えると、透明基板としての透明基材１１の両面に光学機能層の一部を構成するＵＶ硬化性樹脂層１２および１２’を形成し、一方のＵＶ硬化性樹脂層１２上に光学機能層の残りを構成する光学機能層１３を形成する。
したがって、本実施の形態では、一方のＵＶ硬化性樹脂層１２および光学機能層１３と、他方のＵＶ硬化性樹脂層１２’とによって特許請求の範囲の光学機能層がそれぞれ構成さている。
次に、光学機能層１３の上に透明導電膜１４を形成する。
次に、透明導電膜１４に導電性パターン領域と非導電性パターン領域とを形成する（パターニングする）。
次に、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の表面に有機層としてのＵＶ硬化性樹脂１５を形成する。
これにより、透明導電性積層体１０を得た。

本発明で用いる透明な樹脂基板１１（透明基材１１）はガラスの他、プラスチックフィルムが用いられる。
プラスチックフィルムとしては成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、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フィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミド等が挙げられる。
その厚さは部材の薄型化と基材の可撓性とを考慮し、10〜200μm程度のものが用いられる。
これら基材の表面に周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などが使用されてもよい。薄膜との密着性を改善するため、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。

光学機能層の一部を構成するＵＶ硬化性樹脂層１２、１２’と、有機層としてのＵＶ硬化性樹脂１５とは、透明性と適度な硬度と機械的強度があれば、特に限定されるものではない。
特に紫外線照射硬化型のアクリルや有機珪素系の樹脂が好適である。
これらの樹脂は透明な樹脂基板１１と屈折率が同等もしくは近似していることがより好ましく、１．４５〜１．６５程度から適宜選択する。
これらＵＶ硬化性樹脂層１２、１２’、１５の膜厚は、透明性、塗工精度、取り扱いから１〜１０μｍの範囲が好ましい。
ここではＵＶ硬化性樹脂を挙げたが、代わりに電離放射線の照射による硬化樹脂や熱硬化性の樹脂等が使用できる。

特に、光学機能層の一部を構成するＵＶ硬化性樹脂層１２、１２’は、透明導電膜１４に形成された導電性パターン領域および非導電性パターン領域のパターン形状が目立ち視認性が低下する問題を解消するために、光学特性を持ち合わせてもよい。
光学特性を付与する方法としては、ＵＶ硬化性樹脂層１２、１２’の屈折率を制御する方法や、ＵＶ硬化性樹脂層１２、１２’にフィラー等を添加する方法等が挙げられる。

光学機能層１３として、無機化合物を用いる場合、酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物などの材料が使用可能である。
上記無機化合物からなる薄膜は、その材料により屈折率が異なり、その屈折率の異なる薄膜を特定の膜厚で形成することにより、光学特性を調整することが可能となる。
なお、ここでは、無機化合物を用いた光学機能層１３を１層としたが、目的とする光学特性に応じて、複数層あってもよい。

光学機能層１３を形成するための屈折率の低い材料としては、酸化マグネシウム（１．６）、二酸化珪素（１．５）、フッ化マグネシウム（１．４）、フッ化カルシウム（１．３〜１．４）、フッ化セリウム（１．６）、フッ化アルミニウム（１．３）などが挙げられる。
また、光学機能層１３を形成するための屈折率の高い材料としては、酸化チタン（２．４）、酸化ジルコニウム（２．４）、硫化亜鉛（２．３）、酸化タンタル（２．１）、酸化亜鉛（２．１）、酸化インジウム（２．０）、酸化ニオブ（２．３）、酸化タンタル（２．２）が挙げられる。但し、上記括弧内の数値は屈折率を表す。

透明導電膜１４は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、または、それらの２種類もしくは３種類の混合酸化物、さらには、その他添加物が加えられた物等が挙げられるが、目的・用途により種々の材料が使用でき、特に限定されるものではない。
現在のところ、最も信頼性が高く、多くの実績のある材料は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

最も一般的な透明導電膜である酸化インジウムスズ（ITO）を用いる場合、酸化インジウムにドープされる酸化スズの含有比はデバイスに求められる仕様に応じて、任意の割合を選択する。
例えば、透明基材１１がプラスチックフィルムの場合、機械強度を高める目的で透明導電膜１４としての薄膜を結晶化させるために用いるスパッタリングターゲット材料は、酸化スズの含有比が１０重量％未満が望ましく、薄膜をアモルファス化しフレキシブル性を持たせるためには、酸化スズの含有比は１０重量％以上が望ましい。
また、透明導電膜１４としての薄膜に低抵抗が求められる場合は、酸化スズの含有比は３重量％から２０重量％の範囲が望ましい。

光学機能層１３としての無機化合物および透明導電膜１４の製造方法としては、膜厚の制御が可能であればいかなる成膜方法でも良く、なかでも薄膜の生成には乾式法が優れている。
これには真空蒸着法、スパッタリング等の物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法を用いることができる。
特に大面積に均一な膜質の薄膜を形成するために、プロセスが安定し、薄膜が緻密化するスパッタリング法が望ましい。

透明導電膜１４に導電性パターン領域および非導電性パターン領域をパターニングする方法としては、透明導電膜１４上にレジストを塗布し、パターンを露光・現像により形成した後に透明導電膜１４を化学的に溶解させる方法、真空中で化学反応により気化させる方法、レーザーにより透明導電膜１４を昇華させる方法、などが挙げられるが、パターンの形状、精度等により、適宜選択できる。

指紋等の汚れを防止するため、ＵＶ硬化性樹脂層１５上に防汚層を形成してもよい。
防汚層は、撥水性および／または撥油性であることにより、表面を保護し、さらに防汚性を高めるものであり、要求性能を満たすものであれば、いかなる材料であっても制限されるものではない。
代表的な例として、有機化合物、好ましくはフッ素含有有機化合物が適している。
撥水性を示すものとして、例えば、疎水基を有する化合物がよく、フルオロカーボンやパーフルオロシラン等が、また、これらの高分子化合物等が適している。なお、ＵＶ硬化性樹脂中に防汚性能を持たせることも可能である。

上記防汚層は、その材料に応じて真空蒸着法、プラズマCVD法などの真空成膜プロセスや、マイクログラビア、スクリーン印刷等のウェットプロセスの各種コーティング方法を用いて形成することができる。
防汚層の膜厚は光学デバイスに用いる場合、光学機能を損なわないように設定しなければならず、50nm以下、さらには10nm以下にすることが好ましい。

透明導電膜１４の膜厚は、１０〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。１０ｎｍより小さい場合、抵抗値が増大するので、タッチパネルとして機能しない。一方、５０ｎｍより大きい場合、透過率が低下するため好ましくない。

これらの透明導電性積層体に図２のようなパターンを施し、さらに導電性パターンの電流変化を検知できる回路に接続することで静電容量タッチパネル２０を構成することができる。
図２において、符号２１は、透明導電膜１４に形成された導電性パターン領域を示し、符号２２は、透明導電膜１４に形成された非導電性パターン領域を示す。
すなわち、導電性パターン領域２１は、直線状に延在し、かつ、延在方向と直交する方向に間隔をおいて平行して複数個並べて配置されている。それら導電性パターン領域２１は前記の回路に接続されている。
また、非導電性パターン領域２２はそれら導電性パターン領域２１を除く部分を形成している。
人の指等が検出電極である導電性パターン領域２１に接近すると、全体の静電容量が変化することから回路に電流が流れ、接触位置の判定ができる。
なお、次のように構成することで２次元の位置情報を得ることができる。
すなわち、図２に示す導電性パターン領域２１が形成された透明導電性積層体を２つ作製する。
それら２枚の透明伝導性積層体を、それら２つの透明伝導性積層体の導電性パターン領域２１の延在方向が互いに直交するように貼り合わせると共に、２枚の導電性パターン領域をそれぞれ電流変化検知回路に接続する。
このように構成すると、互いに直交する２方向における位置情報を電流変化検知回路から得ることができ、したがって、２次元の位置情報を得ることができる。

（実施例１）
次に実施例について説明する。
透明基板としてＰＥＴ（１２５μｍ）を用い、両面に光学機能層としてのＵＶ硬化性樹脂（屈折率ｎ＝１．５０）を塗布し、一方のＵＶ硬化性樹脂の表面にパッタリング法により光学機能層としてのＴｉＯ２（ｎ＝２．２３）を１２ｎｍ、光学機能層としてのＳｉＯ２（ｎ＝１．４６）を５５ｎｍ、透明導電膜としてのＩＴＯ（ｎ＝２．０３）を３０ｎｍこの順番で成膜した。
このようにして形成されたフィルムを断裁後、フォトリソ法により、ＩＴＯをパターニングし、導電性パターン領域と非導電性パターン領域を形成した。
最後に有機層としてのＵＶ硬化性樹脂（ｎ＝１．５０）２μｍをスピンコート塗布し、透明導電性積層体を作製した。

この透明導電性積層体の導電性パターン領域の全光線透過率（JIS-K7105）は90.6％、Ｌ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊は１．５、非導電性パターン領域の全光線透過率（JIS-K7105）は90.7％、Ｌ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊は２．３で、高透過率・高透明でかつ、パターン領域の目立たない透明導電性積層体が得られた。
なお、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の全光線透過率が９０％以上であることが、高透過率・高透明を確保する上で有利となり、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の全光線透過率が９０％を下回ると、透明性が損なわれる点で不利となる。
また、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の透過色相ｂ＊が何れも３．０以下であることが、パターン領域が目立たないようにする上で有利となり、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の透過色相ｂ＊が何れも３．０を上回ると、黄色味が認知されてしまう点で不利となる。
また、導電性パターン領域および非導電性パターン領域の全光線透過率差が１．０％以下かつＬ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊差が１．５以下であることがパターンの跡を不可視化する点で有利となり、全光線透過率差が１．０％を上回り、あるいは、透過色相ｂ＊差が１．５を上回ると、エッチングの跡が視認される点で不利となる。
また、有機層の膜厚が１μｍ〜１０μｍの範囲であることが、光学的調整および導電性パターンを保護できる点で有利となり、有機層の膜厚が１μｍ〜１０μｍの範囲を超えると、光学的な影響や基材のそりが生じる点で不利となる。
また、有機層の表面硬度が３Ｈ以上であることが、最表面に設けた際の耐衝撃性を向上させる点で有利となり、有機層の表面硬度が３Ｈを下回ると、硬度が不十分になる点で不利となる。
本実施の形態によれば、透明基板の少なくとも一方の面に光学機能層を形成し、この光学機能層の上に導電性パターン領域および非導電性パターン領域を形成し、これら導電性パターン領域および非導電性パターン領域の表面に有機層を形成した。
したがって、光の干渉の効果により、高透過率・高透明でかつ、パターン領域の目立たない透明導電性積層体を得る上で有利となる。

（比較例１）
次に比較例１について説明する。

透明基板としてＰＥＴ（１２５μｍ）を用い、両面にＵＶ硬化性樹脂（屈折率ｎ＝１．５０）を塗布し、一方の面にスパッタリング法によりＴｉＯ２（ｎ＝２．２３）を１８ｎｍ、ＳｉＯ２（ｎ＝１．４６）を６１ｎｍ、透明導電膜としてＩＴＯ（ｎ＝２．０３）を２０ｎｍ成膜した。
フィルム断裁後、フォトリソ法により、ＩＴＯをパターニングし、導電性パターン領域と非導電性パターン領域を形成し、透明導電性積層体を作製した。
すなわち、比較例１では有機層を形成していない。

この透明導電性積層体の導電性パターン領域の全光線透過率（JIS-K7105）は91.5％、Ｌ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊は0.5、非導電性パターン領域の全光線透過率（JIS-K7105）は86.7％、Ｌ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊は1.5だった。
導電性パターン領域では、高透過率・高透明だったが、非導電性パターン領域では、透過率が低く、パターンの目立つ積層体だった。

１０…透明導電性積層体、１１…透明基板、１２、１２’…ＵＶ硬化性樹脂層、１３…光学機能層、１４…透明導電膜、１５…ＵＶ硬化性樹脂層、２０……静電容量タッチパネル、２１……導電性パターン領域、２２…非導電性パターン領域。

Claims (13)

1. 透明基板の少なくとも一方の面に光学機能層を形成する工程と、
   前記光学機能層の上に透明導電膜を形成する工程と、
   前記透明導電膜に導電性パターン領域と非導電性パターン領域とを形成するパターニング工程と、
   前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の表面に有機層を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。
2. 前記透明導電膜の膜厚が１０〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体の製造方法。
3. 前記有機層の膜厚が１μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電性積層体の製造方法。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の方法を用いて製造された透明導電性積層体。
5. 請求項４に記載の透明導電性積層体を電極材として用いた静電容量タッチパネル。
6. 透明基板と、
   前記透明基板の少なくとも一方の面に形成された光学機能層と、
   前記光学機能層の上に形成された透明導電膜と、
   前記透明導電膜に形成された導電性パターン領域および非導電性パターン領域と、
   前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の表面に形成された有機層と、
   を備えることを特徴とする透明導電性積層体。
7. 前記透明導電膜の膜厚が１０〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の透明導電性積層体。
8. 前記有機層の膜厚が１μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項６または７に記載の透明導電性積層体。
9. 前記有機層の表面硬度が３Ｈ以上であることを特徴とする、請求項６から８の何れか１項に記載の透明導電性積層体。
10. 前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の全光線透過率が何れも９０％以上であることを特徴とする、請求項６から９の何れか１項に記載の透明導電性積層体。
11. 前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域のＬ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊が何れも３．０以下であることを特徴とする、請求項６から１０の何れか１項に記載の透明導電性積層体。
12. 前記導電性パターン領域および前記非導電性パターン領域の全光線透過率差が１．０％以下かつＬ＊ａ＊ｂ色度系における透過色相ｂ＊差が１．５以下であることを特徴とする、請求項６から１１の何れか１項に記載の透明導電性積層体。
13. 請求項６から１１の何れか１項に記載の透明導電性積層体を電極材として用いた静電容量タッチパネル。

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