JP2015135605A - 透明導電体及びタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材10と透明導電層16と、それらの間に光学調整層11と、を備え、光学調整層11は、透明基材10から透明導電層16に向かって、第1の光学調整層13、第2の光学調整層14、及び第3の光学調整層15を有し、第1の光学調整層13は樹脂硬化物を含有し、第2の光学調整層14は、窒化珪素、又は窒化珪素及びと酸化珪素を含有し、第3の光学調整層15は酸化珪素を含有し、第1の光学調整層13、第2の光学調整層14及び第3の光学調整層15の屈折率を、それぞれ、n1、n2及びn3としたときに、下記式(1)の関係を満足する透明導電体100を提供する。
n2>n1>n3 (1)
【選択図】図1
Description
n2>n1>n3 (1)
透明基材10は、例えば可撓性を有する有機樹脂フィルム又は有機樹脂シートである。本明細書における「透明」とは、可視光が透過することを意味しており、光をある程度散乱してもよい。光の散乱度合いについては、透明導電体100の用途によって要求されるレベルが異なる。一般に半透明といわれるような光の散乱があるものも、本明細書における「透明」の概念に含まれる。光の散乱度合いは小さい方が好ましく、透明性は高い方が好ましい。透明導電体100全体の全光線透過率は、例えば86%以上であり、好ましくは89%以上である。
寸法変化率(%)=100×(L−Lo)/Lo
透明導電体100は、透明基材10を挟むように一対のハードコート層20(第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24)を備える。ハードコート層20は、透明導電体100の傷を防止するために設けられる。ハードコート層20は、樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物を含有する。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂組成物、紫外線硬化性樹脂組成物、及び電子線硬化性樹脂組成物から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、及びメラミン系樹脂から選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。
第1の光学調整層13は、例えば、第1のハードコート層22と同様に、樹脂組成物をエネルギー線で硬化させて得られる樹脂硬化物を含有する。樹脂組成物は、第1のハードコート層22で挙げたものと同様のものを用いることができる。樹脂組成物としては、第1のハードコート層22において説明した、エネルギー線硬化型の樹脂組成物と同様のものが用いられる。すなわち、樹脂組成物は、(メタ)アクリロイル基、及びビニル基等から選ばれるエネルギー線反応性基を有する硬化性化合物を含むエネルギー線硬化型の樹脂組成物である。樹脂組成物は、高屈折率のポリマーを含むことが好ましい。
第2の光学調整層14は、窒化珪素、又は窒化珪素及び酸化珪素を含有する。第2の光学調整層14において、窒化珪素と酸化珪素の合計に対する窒化珪素のモル比率は、30mol%以上であってもよく、40mol%以上であってもよく、50mol%以上であってもよい。窒化珪素のモル比率を高くすることによって、センシングパターンの境界部の段差を十分に低減することができる。第2の光学調整層14の組成は、第1の光学調整層13の組成と同様にして求めることができる。
第3の光学調整層15は酸化珪素を含有する。第3の光学調整層15の組成は、第1の光学調整層13の組成と同様にして求めることができる。第3の光学調整層15は、第2の光学調整層14と同様に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はCVD法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点で、スパッタリング法が好ましい。透明導電体100は真空成膜法によって作製される複数の層を有することから、スパッタリング法が特に好ましい。
n2>n1>n3 (1)
透明導電層16は、金属(又は半金属)の酸化物からなる薄膜である。酸化物としては、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、インジウム−錫複合酸化物、錫−アンチモン複合酸化物、亜鉛−アルミニウム複合酸化物、及びインジウム−亜鉛複合酸化物などが挙げられる。これらのうち、インジウム−錫複合酸化物が好ましい。インジウム−錫複合酸化物における酸化錫の含有量は、例えば3〜12重量%である。透明導電層16の組成は、第1の光学調整層13の組成と同様にして求めることができる。
保護フィルム40は、透明導電体101の反りを抑制することに加え、透明導電体101の機械的な強度を向上させることができる。保護フィルム40は、透明導電層16の上、及び/又は、反り抑制層30の上に設けることができる。反り抑制層30を設けない場合は、保護フィルム44は、第2のハードコート層24の上に設けてもよい。投影型静電容量方式の場合、透明導電層16にはセンシングパターン処理を施すことから、この処理を施す際に保護フィルム42を剥がす必要がある。このため、透明導電体101の用途に応じて、保護フィルム40は第2のハードコート層24側のみに設けてもよい。
図1に示すような、透明導電体100を作製した。透明導電体100は、第2のハードコート層24、透明基材10、第1のハードコート層22、第1の光学調整層13、第2の光学調整層14、第3の光学調整層15、及び透明導電層16がこの順で積層された積層構造を有している。透明導電体100を以下の要領で作製した。
厚さが50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム製、品番:KEL−86w)を準備した。このPETフィルムを透明基材10として用いた。PETフィルムの全光線透過率は91%、ヘイズは1%、屈折率はλ=633nmにて1.52であった。
以下の原材料を準備した。
・反応性基装飾コロイダルシリカ(分散媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、不揮発分:40重量%):100重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:48重量部
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート:12重量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン):2.5重量部
酸化ジルコニウム(ZrO2)を含有したTYZ62(商品名、東洋インキ(株)製、屈折率:1.62)を、溶剤であるプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMA)で希釈して、不揮発分(NV)が2.6重量%の塗料を調整した。得られた塗料を、第1の光学調整層作製用の塗料として用いた。
<第1のハードコート層22の作製>
ロールから繰り出したPET基材の一方面上に、乾燥後の膜厚が1.0μmとなるように、第1のハードコート層22作製用の塗料を塗布して、塗布膜を作製した。80℃に設定した乾燥炉において塗布膜中の溶剤を除去した後、UV処理装置を用いて積算光量400mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させた。このようにして、PETフィルムの一方面に、第1のハードコート層22を作製した。第1のハードコート層22を作製した後、第1のハードコート層22が作製されたPETフィルムをロール状に巻き取った。第1のハードコート層22の屈折率は1.50であった。
一方面上に第1のハードコート層22が作製されたPETフィルムをロールから繰り出し、PETフィルムの他方面上に、乾燥後の膜厚が1.0μmとなるように第2のハードコート層24作製用の塗料を塗布して、塗布膜を作製した。80℃に設定した乾燥炉において塗布膜中の溶剤を除去した後、UV処理装置を用いて積算光量400mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させた。このようにして、PETフィルムの他方面に第2のハードコート層24を作製した。第2のハードコート層24を作製した後、第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24が作製されたPETフィルムをロール状に巻き取った。第2のハードコート層24の屈折率は1.50であった。
第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24が作製されたPETフィルムをロールから繰り出し、第1のハードコート層22の上に、第1の光学調整層13作製用の塗料をロールトゥロール方式で塗布して塗布膜を作製した。80℃に設定した乾燥炉において塗布膜中の溶剤を除去した後、UV処理装置を用いて積算光量400mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させた。このようにして、第1のハードコート層22の上に第1の光学調整層13を作製した。第1の光学調整層13の屈折率(n1)は1.62であった。
第1の光学調整層13の上に、スパッタリング法を用いて第2の光学調整層14を作製した。具体的には、ホウ素をドープした珪素ターゲットを用いて、アルゴンガス80体積%と窒素ガス20体積%とからなる混合雰囲気中で成膜して、窒化珪素からなる第2の光学調整層14を作製した。第2の光学調整層14の屈折率(n2)は1.90であった。
第2の光学調整層14の上に、スパッタリング法を用いて第3の光学調整層15を作製した。具体的には、ホウ素をドープした珪素ターゲットを用いて、アルゴンガス95体積%と酸素ガス15体積%とからなる混合雰囲気中で、酸化珪素からなる第3の光学調整層15を作製した。第3の光学調整層15の屈折率(n3)は1.46であった。
第3の光学調整層15の上に、スパッタリング法を用いて透明導電層16を作製した。具体的には、酸化インジウムに酸化錫を5重量%添加したターゲットを用いて、アルゴンガス98体積%と酸素ガス2体積%とからなる混合雰囲気中で成膜して、酸化インジウムと酸化スズとの複合酸化物からなる透明導電層16を作製した。その後、積層体をオーブンにて140℃、90分の条件で加熱して、透明導電体100を作製した。透明導電層16の屈折率は2.05であった。
集束イオンビーム装置(FIB,Focused Ion Beam)によって透明導電体100の断面を得た。透過電子顕微鏡(TEM)を用いて断面を観察し、各層の厚みを測定した。測定結果を表1に示す。
PETフィルム(透明基材10)、第1のハードコート層22、第2のハードコート層24の屈折率は、反射分光膜厚計(商品名:FE−3000、大塚電子株式会社製)を用いて測定を行った。一方、第1の光学調整層13、第2の光学調整層14、第3の光学調整層15、及び透明導電層16の屈折率は、屈折率測定用の膜を別途作製して測定した。具体的には、シリコンウエハー上に塗布して成膜し、エリプソメーター(商品名:DHA−OLX、溝尻光学工業所社製)を用いて、膜(層)のλ=633nmにおける20℃での屈折率を測定した。
透明導電体に生じる反りを定量的に評価するため、カール量を以下の手順で測定した。作製した透明導電体100をMD方向及びTD方向に沿って200mm×200mmのサイズに切り出した。そして、透明導電層16を上にして、オーブンを用いて140℃、90分間の加熱処理を行った。加熱処理後、図5に示すように、凹み面が上側となるように透明導電体100を平坦面95に置き、平坦面95と透明導電体100の頂点部との距離a、b、c及びdを測定し、それらの最大値をカール量とした。この結果は表1に示すとおりである。カール量は、第2のハードコート層24側を下方にして測定した場合を+(プラス)表記とし、透明導電層16側を下方にして測定した場合を−(マイナス)表記とした。
透明導電体100の全光線透過率は、ヘイズメーター(型番:NDH5000、日本電色工業社製)を用いて評価した。この結果は表1に示すとおりである。また、透明導電体100の透明導電層16の一部をマスクで覆い、透明導電層16の他部を、エッチング液を用いて除去した。透明導電層16がある部分(導電部)と無い部分(非導電部)について、分光色差計CM−5(商品名、コニカミノルタ社製)を用いて、透過光のL*a*b*表色系の色座標b*値を測定した。そして色座標b*値の差を算出した。この結果は表1に示すとおりである。
透明導電体100における透明導電層16の一部をマスクで覆い、透明導電層16の他部を、エッチング液を用いて除去した。これによってセンシングパターンを形成した。図6に示すように、光学のり18を介して、厚さ0.6mmのガラス基板19を第3の光学調整層15及び透明導電層16の上に貼り付けた。このようにして、図6に示す評価サンプルを作製した。センシングパターンの境界部16Aに発生した段差は、接触針式表面形状測定器(商品名:Dektak 3,Veeco社)を用いて評価を行った。この結果は表1に示すとおりである。
第3の光学調整層15の厚みを表1に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜5及び比較例1の透明導電体を作製した。なお、比較例1では、第3の光学調整層15を作製しなかった。実施例1と同様にして、各層及び透明導電体の評価を行った。評価結果を表1に示す。
第1の光学調整層13及び第2の光学調整層14の厚みを表2に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例6〜10及び比較例2〜3の透明導電体を作製した。なお、比較例2では、第1の光学調整層を作製せず、比較例3では、第2の光学調整層を作製しなかった。実施例1と同様にして、各層及び透明導電体の評価を行った。評価結果を表2に示す。
第1の光学調整層13、第2の光学調整層14及び第3の光学調整層15の厚みを表3に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例11及び12の透明導電体を作製した。また、透明導電層の厚みを表3に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例13及び14の透明導電体を作製した。そして、実施例1と同様にして、各層及び透明導電体の評価を行った。評価結果を表3に示す。
第2の光学調整層14の作製方法を以下の手順に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例15〜17及び比較例4の透明導電体を作製した。実施例15では、ホウ素をドープした珪素ターゲットを用いて、アルゴンガス80体積%、窒素ガス18体積%、及び酸素ガス2体積%からなる混合雰囲気中で成膜を行って、窒化珪素と酸化珪素とからなる第2の光学調整層14を作製した。この第2の光学調整層14の屈折率(n2)はλ=633nmにて1.79であった。組成は、窒化珪素をSi3N4とし、酸化珪素をSiO2としたとき、モル比でSi3N4:SiO2=80:20であった。
透明基材10の厚み、及び、第1のハードコート層22の厚みを表5に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例18〜21及び比較例5〜6の透明導電体を作製した。なお、比較例5〜6では、第2の光学調整層を作製しなかった。実施例1と同様にして、各実施例及び各比較例の各層及び透明導電体の評価を行った。評価結果を表5に示す。
第1の光学調整層13、第2の光学調整層14及び第3の光学調整層15の厚みを表6に示すとおりに変更した。また、ホウ素がドープされた珪素ターゲットを用いて、アルゴンガス80体積%と窒素ガス20体積%とからなる混合雰囲気中で第2のハードコート層24の上に成膜を行い、透明基材10側とは反対側に窒化珪素からなる厚さ10nmの反り抑制層を作製した。これらの点以外は、実施例1と同様にして、実施例22の透明導電体を作製した。そして、実施例1と同様にして、各実施例の各層及び透明導電体の評価を行った。評価結果を表6に示す。
Claims (8)
- 透明基材と透明導電層と、前記透明基材と前記透明導電層との間に光学調整層と、を備える透明導電体であって、
前記光学調整層は、前記透明基材側から、第1の光学調整層、第2の光学調整層、及び第3の光学調整層を有し、
前記第1の光学調整層は、樹脂硬化物を含有し、
前記第2の光学調整層は、窒化珪素、又は窒化珪素及び酸化珪素を含有し、
前記第3の光学調整層は、酸化珪素を含有し、
前記第1の光学調整層、前記第2の光学調整層及び前記第3の光学調整層の屈折率を、それぞれ、n1、n2及びn3としたときに、下記式(1)を満たす透明導電体。
n2>n1>n3 (1) - 前記第2の光学調整層において、前記窒化珪素及び前記酸化珪素の合計に対する前記窒化珪素の比率が40mol%以上である、請求項1に記載の透明導電体。
- 前記第1の光学調整層の厚みが10〜80nmであり、前記第2の光学調整層の厚みが1〜25nmである、請求項1又は2に記載の透明導電体。
- 前記第3の光学調整層の厚みが1〜40nmである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の透明導電体。
- 厚みが130μm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の透明導電体。
- 前記透明基材の前記光学調整層側とは反対側に、窒化珪素、又は窒化珪素及び酸化珪素を含む反り抑制層を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明導電体。
- 前記透明基材の前記光学調整層側とは反対側、及び/又は、前記透明導電層の前記第3の光学調整層側とは反対側に保護フィルムを有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の透明導電体。
- パネル板とセンサフィルムとが対向配置されているタッチパネルであって、
前記センサフィルムが請求項1〜7のいずれか一項に記載の透明導電体であるタッチパネル。
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