JP2014174857A - 透明導電性積層体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２枚の透明基板層を貼り合わせた透明導電性積層体において、２枚の透明基板層を貼り合わせる際に波打ちが発生することを抑制する。
【解決手段】透明導電性積層体８は、片面に少なくとも第一の透明導電層４が形成された第一の透明基板層１ａと、片面に少なくとも第二の透明導電層４が形成された第二の透明基板層１ｂとを備え、第一の透明導電層４及び第二の透明導電層４を外側に向けた状態で、第一の透明基板層１ａと第二の透明基板層１ｂとが光硬化型粘着層５で貼り合わされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルの電極材などに用いられる透明導電性積層体に関する。

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。タッチパネルの方式としては、抵抗膜式、静電容量式などが挙げられる。抵抗膜式では、上下の電極が接触することでタッチ位置を検出する。また、静電容量式では、指先などが触れた際の表面の静電容量の変化に基づいてタッチ位置を検出する。

タッチパネルに用いられる透明導電性積層体の基板としては、ガラス基板が用いられてきたが、軽量化・割れにくさという観点等から、プラスチック基板が注目されている。

静電容量式のタッチパネルには、パターニングされた透明導電層が両面に形成された透明導電性積層体が用いられる。透明導電性積層体は、互いに異なるパターンの透明導電層が積層された２枚の透明基板層を光学粘着層で貼り合わせて構成する必要がある。

また、タッチパネルの製造方法として、特許文献１から３のようなフォトリソグラフィによる方法など挙げられるが、多くの製造工程を要することが多い。この方法では、基板の両面に透明導電層を設けて電極のパターンや金属配線を形成する場合は、両面もしくは片面ずつレジスト塗布、露光、現像などの多数の工程が必要である上、各々の工程において乾燥などを目的として多くの熱処理が加わる。

しかしながら、プラスチック基板は、工程中に加わる外力や様々な熱処理よって変形する。そのため、２枚の透明基板層を貼り合わせた際に、波打ちと呼ばれる歪みが生じてしまう。

また、特許文献４のようにタッチパネルの構造に、フィルムを外側に延伸する部分を設けてフィルムの歪みを矯正する方法も提案されている。

特開平１−１９７９１１号公報 特開平２−１０９２０５号公報 特開平２−３０９５１０号公報 特開２００３−２９６０２３号公報

しかしながら、フィルムを外側に延伸する部分を設ける従来技術では、タッチパネルの構造が複雑になってしまう。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するものであり、２枚の透明基板層を貼り合わせた透明導電性積層体において、２枚の透明基板層を貼り合わせる際に波打ち（歪み）が発生することを抑制することにある。

第１の発明は、片面に少なくとも第一の透明導電層が形成された第一の透明基板層と、片面に少なくとも第二の透明導電層が形成された第二の透明基板層とを備え、第一の透明導電層及び第二の透明導電層を外側に向けた状態で、第一の透明基板層と第二の透明基板層とが光硬化型粘着層で貼り合わされていることを特徴とする透明導電性積層体である。

また、第２の発明は、第１の発明において、光硬化型粘着層は、硬化前は粘着性を有する粘着剤で第一の透明基板層と第二の透明基板層を貼り合わせた後に、粘着剤を紫外線により硬化させることにより形成されていることを特徴とした透明導電性積層体である。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、光硬化型粘着層の厚みが、１μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする透明導電性積層体である。

また、第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明の透明導電性積層体を電極材として用いたタッチパネルである。

また、第５の発明は、片面に少なくとも第一の透明導電層が形成された第一の透明基板層と、片面に少なくとも第二の透明導電層が形成された第二の透明基板層とが、第一の透明導電層及び第二の透明導電層を外側に向けた状態で貼り合わされた透明導電性積層体の製造方法であって、光硬化型粘着剤によって第一の透明基板層と第二の透明基板層を貼り合わせた積層体を延伸しながら、紫外線によって光硬化型粘着剤を硬化させる工程を行うことを特徴とする透明導電性積層体の製造方法である。

また、上記発明は、例えば、第一の透明導電層に、第一の導電性パターン領域および第一の非導電性パターン領域を形成する工程と、第二の透明導電層に、第二の導電性パターン領域および第二の非導電性パターン領域とを形成する工程とを備える。

本発明によれば、透明基板層を延伸しながら、紫外線により光硬化型粘着剤を硬化させることで、透明基板層の歪みを矯正して形状を固定することができる。これにより、ディスプレイの視認性を向上させ外観の見栄えのよい透明導電性積層体を提供することができる。例えば、透明基板層がプラスチック基板の場合は、紫外線により硬化する光硬化型粘着剤によって貼り合わされたプラスチック基板について、生じた歪みを延伸して矯正しながら、紫外線により光硬化型粘着剤を硬化させて形状を固定することで、歪みのない透明導電性積層体を提供することができる。また、タッチパネルの構成材料である光学粘着層を歪みの矯正に利用することで、生産性・コスト面で優れた透明導電性積層体を提供することができる。

実施の形態における透明導電性積層体の構成を示す断面図 実施の形態における透明導電性積層体の製造方法の一工程を示す概略図

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いながら説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施の形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれるものである。

図１は、本実施の形態における透明導電性積層体８の一例を示す断面図である。透明導電性積層体８は、片面に少なくとも第一の透明導電層４が形成された第一の透明基板層１ａと、片面に少なくとも第二の透明導電層４が形成された第二の透明基板層１ｂと、第一の透明導電層４及び第二の透明導電層４を外側に向けた状態で、第一の透明基板層１ａと第二の透明基板層１ｂとを貼り合わせる光硬化型粘着層５（光硬化型軟粘着層）とを少なくとも備えている。

図１では、第一の透明基板層１ａに対して、第一の樹脂層２ａ、第一の光学調整層３ａ、及び第一の透明導電層４がこの順番で積層され、第二の透明基板層１ｂに対して、第二の樹脂層２ｂ、第二の光学調整層３ｂ、及び第二の透明導電層４がこの順番で積層されている。第一の透明導電層４の導電性パターン領域４ａには金属配線６ａが接続され、第二の透明導電層４の導電性パターン領域４ａには金属配線６ｂが接続されている。

光硬化型粘着層５は、光硬化型粘着剤で第一の透明基板層１ａと第二の透明基板層１ｂを貼り合わせた後に、その光硬化型粘着剤を紫外線により硬化させることにより形成されている。硬化前の光硬化型粘着剤は粘着性を有する。光硬化型粘着層５の厚みは、１μｍ以上１５０μｍ以下である。

本実施の形態で用いる透明基板層１ａ，１ｂには、ガラスの他に、樹脂からなる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。プラスチックフィルムとしては、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、ポリイミドフィルムなどを用いることができる。透明基板層１ａ，１ｂの厚さとしては、部材の薄型化と積層体の可撓性とを考慮し、１０μｍ以上２００μｍ以下程度のものが用いられる。

透明基板層１ａ，１ｂに含有される材料としては、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などを使用してもよい。また、各層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。

本実施の形態で用いる樹脂層２ａ，２ｂは、透明導電性積層体８に機械的強度を持たせるために設けられる。樹脂層２ａ，２ｂに用いられる樹脂としては、特に限定はしないが、透明性と適度な硬度と機械的強度を持つ樹脂が好ましい。具体的には、３次元架橋の期待できる３官能以上のアクリレートを主成分とするモノマー又は架橋性オリゴマーのような光硬化性樹脂が好ましい。

３官能以上のアクリレートモノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステルアクリレートなどが好ましい。特に好ましいのは、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレートおよびポリエステルアクリレートである。これらは単独で用いても良いし、２種以上併用しても構わない。また、これら３官能以上のアクリレートの他に、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリオールアクリレートなどのいわゆるアクリル系樹脂を併用することも可能である。

架橋性オリゴマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレートなどのアクリルオリゴマーが好ましい。具体的には、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ポリウレタンのジアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレートなどを用いることができる。

樹脂層２ａ，２ｂは、その他に粒子、光重合開始剤などの添加剤を含有してもよい。

樹脂層２ａ，２ｂに添加する粒子としては、有機又は無機の粒子が挙げられるが、透明性を考慮すれば、有機粒子を用いることが好ましい。有機粒子の材料としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、及びフッ素樹脂などを用いることができる。

粒子の平均粒径は、樹脂層２ａ，２ｂの厚みに応じて異なるが、ヘイズ等の外観上の理由により、下限として２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、上限としては３０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下のものを使用する。また、粒子の含有量も、同様の理由で、樹脂に対し、０．５重量％以上５重量％以下であることが好ましい。

光重合開始剤を添加する場合、ラジカル発生型の光重合開始剤として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類、アセトフェノン、２、２、−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、などのアセトフェノン類、メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類、チオキサントン、２、４−ジエチルチオキサントン、２、４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類、ベンゾフェノン、４、４−ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類及びアゾ化合物などがある。これらは、単独または２種以上の混合物として使用でき、さらにはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどの第３級アミン、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エチルなどの安息香酸誘導体などの光開始助剤などと組み合わせて使用することもできる。

上記光重合開始剤の添加量は、主成分の樹脂に対して０．１重量％以上５重量％以下であり、好ましくは０．５重量％以上３重量％以下である。下限値未満ではハードコート層の硬化が不十分となり好ましくない。また、上限値を超える場合は、ハードコート層の黄変を生じたり、耐候性が低下したりするため好ましくない。光硬化型樹脂を硬化させるのに用いる光は、紫外線、電子線、あるいはガンマ線などであり、電子線あるいはガンマ線の場合、必ずしも光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。これらの線源としては、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプや加速電子などを使用できる。

また、樹脂層２ａ，２ｂの厚みは、特に限定されないが、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲が好ましい。また、樹脂層２ａ，２ｂの屈折率は、透明基板１ａ，１ｂと屈折率が同じか、もしくは、近似していることがより好ましく、１．４５以上１．７５以下程度が好ましい。

樹脂層２ａ，２ｂの形成方法には、主成分である樹脂等を溶剤に溶解させた塗液を塗布する方法として、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーターなどの公知の塗布方法を用いることができる。

溶剤については、上記の主成分の樹脂等を溶解するものであれば特に限定されない。具体的には、溶剤として、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、などが挙げられる。これらの溶剤は、１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

光学調整層３ａ，３ｂは、透明導電性積層体８の透過率や色相を調整する機能を有し、視認性を向上させるための層である。光学調整層３ａ，３ｂ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、光学調整層３ａ，３ｂの層数としては、目的とする光学特性に応じて、複数層あってもよい。

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、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。光学調整層３ａ，３ｂとして、これらの材料を適宜用いることができる。但し、上記括弧内の数値は屈折率を表す。

透明導電層４には、パターニングにより、透明導電部が形成された導電性パターン領域４ａと、透明導電部が形成されていない非導電性パターン領域４ｂとが形成される。パターン形成は、透明導電部に選択した材料に応じて、適したパターニング方法を用いてよい。例えば、薄膜（光学調整層３ａ，３ｂ）上に所望するパターンに対応するエッチャントマスクを形成し、エッチャント液に浸漬することにより、薄膜にパターン形成してもよい。パターニング方法としては、例えば、スクリーン印刷、フォトリソグラフィ、ナノインプリント、電子線描画、などを用いることができる。また、エッチャント液としては、例えば、塩化第二鉄液、王水、塩酸、シュウ酸、などを用いることができる。

透明導電層４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、または、その他添加物が加えられた物などを用いることができるが、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）を透明導電層４として用いる場合、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、透明基板層１ａ，１ｂ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％未満であることが好ましく、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％以上が好ましい。また、薄膜に低抵抗が求められる場合は、酸化スズの含有比は２重量％から２０重量％の範囲が好ましい。

光学調整層３ａ，３ｂおよび透明導電層４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いが、薄膜の形成乾式法が優れている。これには、真空蒸着法、スパッタリングなど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好ましい。

本実施の形態の光硬化型粘着層５は、第一の透明基板層１ａと第二の透明基板層１ｂとを接着するための層である。光硬化型粘着層５を形成するときに用いられる光硬化型粘着剤（光硬化型軟粘着剤）としては、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、又はゴム系樹脂からなる通常の粘着剤に、光ラジカル又は光カチオン重合などで光硬化するアクリル樹脂又はエポキシ樹脂からなる接着剤の成分を配合したものが好ましい。このような光硬化型粘着剤を用いた場合、硬化前は粘着性を有しているため、透明基板層１ａ，１ｂへの貼り合わせが可能であり、貼り合わせのあとで、紫外線で架橋・硬化させて光硬化型粘着剤を固めることができる。

本実施の形態の透明導電層４について、透明導電部（導電性パターン領域）に接続する金属配線（配線部）６ａ，６ｂは、電気伝導性を有し、加工性に優れた材料から適宜選択して用いることができる。例えば、銅、銀、金、などの金属配線などを用いてもよい。

図２は、本実施の形態の透明導電性積層体８の製造方法の一工程の一例を示す。図２の工程は、光硬化型粘着層５により２枚の透明基板層１ａ，１ｂが接着された積層体１０を、ロールトゥロール方式を用いてロール９によって延伸しながら巻き取る工程である。この工程では、積層体１０の巻き取りと同時に、紫外線７を照射して光硬化型粘着層５を硬化させることで、歪みを延伸により矯正し、形状を固定している。紫外線７は、ロール９間を移動する積層体１０に照射される。積層体１０には、各ロール９側へ引張荷重が作用している。

なお、積層体１０の両面には、パターニングが施された透明導電層４がそれぞれ形成されている。つまり、図２の工程を行う前に、パターニングなどに必要な熱処理を行っている。具体的に、図２の工程を行う前に、各透明基板層１ａ，１ｂに樹脂層２ａ，２ｂ、光学調整層３ａ，３ｂ、透明導電層４（パターニング前）を形成する工程と、各透明導電層４に第一の導電性パターン領域４ａおよび第一の非導電性パターン領域４ｂを形成する工程と、光硬化型粘着剤によって第一の透明基板層１ａと第二の透明基板層１ｂを貼り合わせて積層体１０を得る工程とを行っている。

本実施の形態の透明導電性積層体８は、ポインティングデバイス、特に静電容量式タッチパネルに用いる事が可能である。

次に実施例及び比較例について説明する。

＜実施例＞
第一の透明基板層１ａとしてＰＥＴフィルム（５０μｍ）を用い、透明導電層４としてスパッタリングによりＩＴＯを成膜した積層体（片側だけに透明導電層４が形成された積層体）を作成した。同様に、第二の透明基板層１ｂとしてＰＥＴフィルム（５０μｍ）を用い、透明導電層４としてスパッタリングによりＩＴＯを成膜した積層体（片側だけに透明導電層４が形成された積層体）を作成した。作成した２枚の積層体を厚み２５μの光硬化型粘着剤により貼り合わせ、ロールトゥロール装置でテンション（引張力）を１０Ｎかけて延伸しながら、紫外線を照射して光硬化型粘着剤を硬化させて、光硬化型粘着層５を形成した。その結果、光硬化型粘着層５によって２枚の積層体が一体化された透明導電性積層体８が得られた。蛍光灯を映り込ませて透明導電性積層体８を目視により観察したところ、透明基板層１ａ，１ｂに歪みはみられなかった。

＜比較例＞
透明基板層としてＰＥＴフィルム（５０μｍ）を用い、透明導電層としてスパッタリングによりＩＴＯを成膜した積層体（片側だけに透明導電層が形成された積層体）を２枚作成した。作成した２枚の積層体を厚み２５μのアクリル系の粘着剤により貼り合わせを実施した。その結果、アクリル系の粘着剤によって２枚の積層体が一体化された透明導電性積層体が得られた。蛍光灯を映り込ませて透明導電性積層体を目視により観察したところ、像が変形し、透明基板層の歪みが認められた。

本発明は、電子機器のディスプレイ上に入力デバイスとして取り付けられる透明なタッチパネルなどに用いられる。特に、マルチタッチが可能なモバイル機器などに用いられる。

１ａ，１ｂ…透明基板層
２ａ，２ｂ…樹脂層
３ａ，３ｂ…光学調整層
４…透明導電層
４ａ…導電性パターン領域
４ｂ…非導電性パターン領域
５…光硬化型粘着層
６ａ，６ｂ…金属配線
７・・・紫外線
８・・・透明導電性積層体
９・・・ロール

Claims (5)

1. 片面に少なくとも第一の透明導電層が形成された第一の透明基板層と、
   片面に少なくとも第二の透明導電層が形成された第二の透明基板層とを備え、
   前記第一の透明導電層及び前記第二の透明導電層を外側に向けた状態で、前記第一の透明基板層と前記第二の透明基板層とが光硬化型粘着層で貼り合わされていることを特徴とする透明導電性積層体。
2. 前記光硬化型粘着層は、硬化前は粘着性を有する粘着剤で前記第一の透明基板層と前記第二の透明基板層を貼り合わせた後に、前記粘着剤を紫外線により硬化させることにより形成されてい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。
3. 前記光硬化型粘着層の厚みが、１μｍ以上１５０μｍ以下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。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の透明導電性積層体を電極材として用いたタッチパネル。
5. 片面に少なくとも第一の透明導電層が形成された第一の透明基板層と、片面に少なくとも第二の透明導電層が形成された第二の透明基板層とが、前記第一の透明導電層及び前記第二の透明導電層を外側に向けた状態で貼り合わされた透明導電性積層体の製造方法であって、
   光硬化型粘着剤によって前記第一の透明基板層と前記第二の透明基板層を貼り合わせた積層体を延伸しながら、紫外線によって前記光硬化型粘着剤を硬化させる工程を行うことを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。

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