JP2012071422A

JP2012071422A - 機能性基板とその製造方法及び該機能性基板を含むタッチパネル

Info

Publication number: JP2012071422A
Application number: JP2010215902A
Authority: JP
Inventors: Tomo Yoshinari; 朋吉成
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: JP5742151B2

Abstract

【課題】ある膜がパターニングされた場合でも膜が存在する部分と存在しない部分が視認されないようにした機能性基板を提供することを目的とする。
【解決手段】基板の少なくとも一方の面に、パターニングされた光学薄膜と、前記基板とは屈折率の異なる他の光学薄膜が２層以上形成された機能性基板において、前記光学薄膜と前記光学薄膜に隣接した他の光学薄膜との屈折率比が０．８５以上、１．０以下（０．８５≦ｎ１／ｎ２≦１．０、ｎ１≦ｎ２）である機能性基板。
【選択図】図１

Description

本発明は、パターニングされた光学薄膜を含む機能性基板とその製造方法及びその基板を含むタッチパネルに係り、より具体的には、透明電極、電磁波遮蔽膜等として有用な透明導電膜とその製造方法および該透明導電膜を用いたタッチパネルに関する。

パターニングされた光学薄膜を含む機能性基板は、ＥＬ表示モジュールやタッチパネルなどに光学部材として用いられている。特に、パターニングされた光学薄膜として挙げられる透明導電膜は、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。このため、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いる。また、学問的にも多くの研究がなされている。

これまでに透明導電膜の形成材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化物、またそれらの混合酸化物が利用されている。この中で現在最も一般的に利用されているのが、酸化インジウムと酸化錫との混合酸化物であり、これはＩＴＯと呼ばれている。このＩＴＯからなる透明導電膜は、通常、ガラスやプラスチック基材上に成膜されている。

ところで、透明導電膜の光学的な透明性の程度は、主として透明導電膜、透明導電膜を形成する基材、空間の媒質、及び透明導電膜に付加的に設けられる機能層の屈折率や吸収率の特性に支配される。

そこで、基材上に形成した透明導電膜の透明性を制御する方法としては、透明導電膜、基材、空間の媒質、機能層等の屈折率や吸収率に基づいた光学的設計を行い、それらの構成を決定することが考えられる。

ただし、基材や空間の媒質は、当該透明導電膜の用途に応じて定まるので、これらの構成素材を透明導電膜の透明性を制御するために変更することは実際上できない。

そこで、基材上に形成した透明導電膜の透明性を制御するために、光学設計により透明導電膜自体についての構成を試みることがなされている。

そして、透明導電膜が光学的設計に基づく所定の屈折率や吸収特性となるように、透明導電膜の成膜時の条件を変えることがなされている（下記の特許文献１および特許文献２を参照）。

しかしながら、上記の場合のように透明導電膜自体の構成を変化させた場合、光学特性と導電特性の両者の特性が変化してしまう問題があった。

この課題に対しては、光学的干渉効果を利用して、かかる薄膜の積層体からなる透明導電膜全体としての透明性を向上させることが検討、実施されている（下記の特許文献３を参照）。この場合、導電性薄膜の膜厚を変更する必要はなく、導電性の低下が引き起こされることも防止できる。また、かかる透明導電膜を、粘着剤を介して他の透明基材に貼りあわせることにより、通常では透明導電膜が形成困難な基材に透明導電性を付加することができる。

国際公開ＷＯ００／０６３９２４号パンプレット特開平１１−４８３８７号公報特開２００９−０３２５４８号公報

確かに、この特許文献３にて開示された発明によれば、透明性を向上させることが可能である。
しかしながら、透明導電膜をパターニングして用いて透明回路を形成するようにした場合、透明導電膜の存在する部分と存在しない部分の光学的干渉効果が異なり、色差が発生する。そして光学的に均等で不可視であることが望まれる透明回路において、その回路部分が視認され得るという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ある膜がパターニングされた場合でも膜が存在する部分と存在しない部分が視認されないようにした機能性基板を提供し、更にその機能性基板の製造方法及び該機能性基板を含むタッチパネルを提供することを目的とする。

上記の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、基板の少なくとも一方の面に、パターニングされた光学薄膜と、前記基板とは屈折率の異なる他の光学薄膜が２層以上形成された機能性基板において、前記光学薄膜と前記光学薄膜に隣接した他の光学薄膜との屈折率比が０．８５以上、１．０以下（０．８５≦ｎ１／ｎ２≦１．０、ｎ１≦ｎ２）であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の機能性基板において、前記光学薄膜が、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系（Ｄ６５光源、２度視野の色相）における膜の存在する部分と膜の存在しない部分との透過色差ΔＥ＊ａｂｔが１以下であり、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが５以下であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の機能性基板において、前記光学薄膜が透明導電膜であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の機能性基板において、前記他の光学薄膜と前記光学薄膜とが、基材側からこの順に配置して設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の機能性基板において、前記基板が、プラスチックフィルム又はガラスであることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、粘着剤または接着剤を用い、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機能性基板と他の基板を貼り合わせた積層体である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の機能性基板又は積層体を用いたタッチパネルである。
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７の何れか１項の機能性基板または積層体について、真空装置内に複数の材料のターゲットを配置し、透明な基板をロールから連続的に巻出し、装置内を大気に解放することなく他の光学薄膜およびパターニングされた光学薄膜を形成し、その後にロールに巻き取ることを特徴とする、機能性基板または積層体の製造方法である。

本発明によれば、透明導電膜のようなある光学薄膜がパターニングされた場合でも、当該光学薄膜が存在する部分と存在しない部分が視認されないようになり、例えば、当該光学薄膜を備える機能性基板を用いたタッチパネルの視認性を向上させることができる。

本発明の機能性基板の代表的な層構成を表す断面図である。実施例１に記載の機能性基板の断面図である。実施例２に記載の機能性基板の断面図である。比較例に記載の機能性基板の断面図である。

以下、上記の課題を解決するための手段の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

本発明においては、基板の少なくとも一方の面に、パターニングされた光学薄膜と、基板とは屈折率の異なる他の光学薄膜が２層以上形成された機能性基板において、光学薄膜と光学薄膜に隣接した他の光学薄膜との屈折率比が、０．８５以上、１．０以下（０．８５≦ｎ１／ｎ２≦１．０、ｎ１≦ｎ２）であることを特徴としている。光学薄膜と光学薄膜に隣接した他の光学薄膜との屈折率比が、上記範囲を満たすことにより、パターニング部分の膜が存在する部分と存在しない部分が視認され難くなる。

図１は、本発明の機能性基板の代表的な層構成を表す断面図である。この図１に示すものでは、透明基材１の少なくとも一方の面に、第１の光学薄膜１１、第２の光学薄膜１２、第３の光学薄膜１３からなる他の光学薄膜、及びパターニングされた第４の光学薄膜１４を順次積層させてなる。

ここで、光学薄膜は、無機化合物、有機化合物、有機無機化合物あるいはそれらの混合物のいずれであってもよい。

実用上は、フッ化マグネシウム（１．３９）、二酸化珪素（１．４５）、酸化マグネシウム（１．６）、酸化アルミニウム（１．６３）、酸化インジウム（２．０３）、酸化錫（２．０３）、酸化亜鉛（２．１０）、酸化ニオブ（２．３０）、酸化ジルコニウム（２．０７）、酸化チタン（２．４５）、等の無機化合物及びその混合物が特に好適に用いられる。但し、上記括弧内の数値は屈折率を表す。

また、前記のパターニングされた第４の光学薄膜１４を導電性薄膜とする場合の導電性材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン等の酸化物及びその混合酸化物等をあげることができる。特に、ＩＴＯと呼ばれる酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物が好適に用いられる。

この導電性材料には、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。

また、図１に示す、パターニングされた第４の光学薄膜１４は、基板１の一方の面に、２層以上の他の光学薄膜、パターニングされた光学薄膜の順に積層されていてもよく、基板と光学薄膜との間、または、光学薄膜と光学薄膜との間に積層されていてもよい。

本発明において上記の条件を満たした場合、隣接した光学薄膜の一方がパターニングされたときにでも、膜の存在する部分と膜の存在しない部分の透過色差ΔＥ＊ａｂｔが１以下及び、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが５以下とすることが容易となる。ここで、光学薄膜が、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系（Ｄ６５光源、２度視野の色相）における膜の存在する部分と膜の存在しない部分との透過色差ΔＥ＊ａｂｔが１以下であり、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが５以下であることを示す。ここで、色差ΔＥ＊はＪＩＳＺ８７３０に準拠しており、Ｄ６５光源２度視野で算出した。

特に、光学薄膜が透明導電膜であり回路等でのパターニングした場合にその電極回路が不可視となることが本発明の有用な形態である。

基材としてはガラスやプラスチックフィルムが使用できる。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン、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、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、ポリエーテルスルフォン、トリアセチルセルロース、これらの共重合体の無延伸あるいは延伸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出来る。その厚さは、基材の可撓性を考慮し、１０〜２００μｍ程度のものが好ましく用いられる。この内透明性やフィルムの入手性からポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロースが好ましく用いられる。

なお、これらの透明基材は、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理、ハードコート処理などの１種類以上の表面処理が施されていてもよい。

また、本発明では、粘着剤、接着剤等の手段を用い機能性基板と他の基板を貼り合わせるようにしてもよい。

粘着剤、粘着剤としては、透明性を有すれば特に制限はないが、アクリルやシリコーン系粘着剤などが好ましい。

本発明における光学薄膜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、真空蒸着法、スパッタリング等の物理的気相析出法、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。なかでも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。とくに好ましくは、公知のロール・ツー・ロール法を用いて該積層体を連続して形成することである。

次に、本発明を具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。

図２（ａ）に示すように、基板として、１８８μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。ロール・ツー・ロール法にて、光学薄膜２１（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）、光学薄膜２２（屈折率１．４６・ＳｉＯ_２）、光学薄膜２３（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）を順に形成した機能性基板２−１を作製した。光学薄膜２１，２２，２３の厚みはそれぞれ８ｎｍ、４０ｎｍ、２ｎｍとした。

また、図２（ｂ）に示すように、機能性基板２にさらに光学薄膜２４（屈折率２．０３・ＩＴＯ）を形成した機能性基板２−２を作製した。光学薄膜２４の厚みは２３ｎｍとした。

隣接する光学薄膜２３と光学薄膜２４の屈折率比は２．０３／２．３０＝０．８８であり、機能性基板２−１と機能性基板２−２の透過色差ΔＥ＊ａｂｔが０．７、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが３．０であった。

図３（ａ）に示すように、基板として、１８８μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。ロール・ツー・ロール法にて、光学薄膜３１（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）、光学薄膜３２（屈折率１．４６・ＳｉＯ_２）、光学薄膜３３（屈折率２．０７・ＺｒＯ_２）を順に形成した機能性基板３−１を作製した。光学薄膜３１，３２，３３の厚みはそれぞれ９ｎｍ、４６ｎｍ、３ｎｍとした。

また、図３（ｂ）に示すように、機能性基板３−１にさらに光学薄膜３４（屈折率２．０３・ＩＴＯ）を形成した機能性基板３−２を作製した。光学薄膜２４の厚みは２３ｎｍとした。

隣接する光学薄膜３３と光学薄膜３４の屈折率比は、２．０３／２．０７＝１．０であり、機能性基板３−１と機能性基板３−２の透過色差ΔＥ＊ａｂｔが０．５、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが１．１であった。

比較例

図４（ａ）に示すように、基板として、１８８μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。ロール・ツー・ロール法にて、光学薄膜４１（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）、光学薄膜４２（屈折率１．４５・ＳｉＯ_２）を順に形成した機能性基板４−１を作製した。光学薄膜４１，４２の厚みはそれぞれ８ｎｍ、４０ｎｍとした。

また、図４（ａ）に示すように、機能性基板４にさらに光学薄膜４３（屈折率１．９８・ＩＴＯ）を形成した機能性基板４−２を作製した。光学薄膜４３の厚みは２５ｎｍとした。

隣接する光学薄膜４２と光学薄膜４３の屈折率比は、１．４５／１．９８＝０．７３であり、機能性基板４−１と機能性基板４−２の透過色差ΔＥ＊ａｂｔが１．１、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが５．４であった。

１，２，３，４…透明基材
１１…第１の光学薄膜
１２…第２の光学薄膜
１３…第３の光学薄膜
１４…第４の光学薄膜
２１…光学薄膜（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）
２２…光学薄膜（屈折率１．４６・ＳｉＯ_２）
２３…光学薄膜（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）
２４…光学薄膜（屈折率２．０３・ＩＴ_Ｏ）
３１…光学薄膜（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）
３２…光学薄膜（屈折率１．４６・ＳｉＯ_２）
３３…光学薄膜（屈折率２．０７・ＺｒＯ_２）
３４…光学薄膜屈折率２．０３・ＩＴＯ）
４１…光学薄膜（屈折率２．３０・Ｎｂ_２Ｏ_５）
４２…光学薄膜（屈折率１．４５・ＳｉＯ_２）
４３…光学薄膜（屈折率１．９８・ＩＴＯ）

Claims

基板の少なくとも一方の面に、パターニングされた光学薄膜と、前記基板とは屈折率の異なる他の光学薄膜が２層以上形成された機能性基板において、
前記光学薄膜と前記光学薄膜に隣接した他の光学薄膜との屈折率比が０．８５以上、１．０以下（０．８５≦ｎ１／ｎ２≦１．０、ｎ１≦ｎ２）であることを特徴とする機能性基板。
前記光学薄膜が、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系（Ｄ６５光源、２度視野の色相）における膜の存在する部分と膜の存在しない部分との透過色差ΔＥ＊ａｂｔが１以下であり、反射色差ΔＥ＊ａｂｒが５以下であることを特徴とする請求項１に記載の機能性基板。
前記光学薄膜が透明導電膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の機能性基板。
前記他の光学薄膜と前記光学薄膜とが、基材側からこの順に配置して設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の機能性基板。
前記基板が、プラスチックフィルム又はガラスであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の機能性基板。
粘着剤または接着剤を用い、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機能性基板と他の基板を貼り合わせた積層体。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の機能性基板又は積層体を用いたタッチパネル。
請求項１から請求項７の何れか１項の機能性基板または積層体について、真空装置内に複数の材料のターゲットを配置し、透明な基板をロールから連続的に巻出し、装置内を大気に解放することなく他の光学薄膜およびパターニングされた光学薄膜を形成し、その後にロールに巻き取ることを特徴とする、機能性基板または積層体の製造方法。