JP4390885B2 - 透明電界波シールド性構造体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明電界波シールド用構造体およびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは電子機器などの表示装置や透明開口部における液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイパネル(PDP)の表示画面より放出される電界波、赤外線および近赤外線を遮蔽するとともに、外部からの電界波が電子機器などへ進入するのを遮断しノイズを減少させる効果に優れた透明電界波シールド用構造体およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、さまざまな電気・電子機器が使用されており作業効率を大きく向上させているが、これらの電子機器からは微弱ではあるが電界波や電磁波の発生が起こっている。
【0003】
また逆に外部電界波の進入で電子機器に悪影響を及ぼし誤作動や動作不良を起こす可能性があることから電界波シールドの必要性が重要視されてきている。
【0004】
従来の電子機器の電界波シールド材としては、銅,鉄のような導電性の高い金属板あるいは金属箔が挙げられ、それらで機器のケース内側を覆ったり、電界波発生源の周囲をかこみ電界波シールドを行っていた。
【0005】
近年、コンピューターなどの電子機器の小型化高性能化が著しくなると同時に、電子機器に透明な表示窓や液晶表示窓などが取り付けられているようになってきた。
【0006】
しかし、これらの透明な表示窓や液晶表示窓などは、電界波シールドされていないため、外部からの電界波がこれらの透明な窓部分から入り込み、コンピューターなどに誤作動を引き起こす問題がある。
【0007】
また最近、LCDやPDPのような表示装置が増えつつあるが、特にPDP表示画面はプラズマ発生時に電界波や近赤外線が放出され、周囲の電子機器へ影響を及ぼしたり使用者の健康への悪影響も否めない問題がある。
【0008】
透明部分の電界波シールドに関しては、従来の金属板などの適用は不可であり、そのため透明な電界波シールド材が必要となってきている。
【0009】
この透明な電界波シールド材として、ポリエステル繊維に導電性の金属を被覆し、格子状に織り込んだメッシュ構造を持つシールド材が提案されているが、このようなメッシュは、光透過率が低く視認性が悪かった。また透明導電フィルムを透明なプラスチック基材へ粘着剤を介して積層する事も試みられたが、粘着剤層による視認性低下や加熱によるプラスチック基材からの発泡により粘着剤とプラスチック基材の間に気泡が発生し十分満足の行くものではなかった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、透明性に優れ、電子機器などの表示装置や透明開口部における液晶ディスプレイ(LCD)やプラズマディスプレイパネル(PDP)の表示画面より放出される電界波、赤外線および近赤外線を遮蔽するとともに、外部からの電界波が電子機器などへ進入するのを遮断しノイズを減少させる効果に優れた透明電界波シールド性構造体およびその製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(1)少なくとも片面に導電層を有する透明導電性フィルム(A)、(2)透明樹脂フィルム(B)および(3)透明樹脂板(C)をこの順序で互いに積層された構造体であって、(i) 該透明樹脂フィルム(B)を形成する樹脂の融点(Tm)は該透明導電性フィルム(A)を形成する基材樹脂の融点(Tmr)より低く、(ii) 該構造体のヘーズ値が4%以下、(iii) 該構造体の波長400〜750nmの全可視光透過率が70%以上、(iv) 該透明導電性構造体における波長750〜1000nmの近赤外線反射率が40%以上、(v) 該構造体における1000〜2000Hzの電界波シールド効果が40db以上であり、(vi) 透明樹脂フィルム(B)および透明樹脂板(C)が直接両者の表面の固着により積層されており、(vii) 透明樹脂板(C)が、片面に導電層を有する透明導電性フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)よりなる積層体の透明樹脂フィルム(B)側の表面において、溶融した透明樹脂を板状に射出成形せしめることにより形成されることを特徴とする透明電界波シールド性構造体およびその製造方法である。
【0012】
次に本発明についてさらに詳しく説明するが、まず最初に透明導電性フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)から構成されるフィルム積層体について説明し、次いで透明電界波シールド性構造体およびその製造方法について説明する。
【0013】
前述したとおり、本発明におけるフィルム積層体は、少なくとも片面に導電層を有する透明導電性フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)により構成されている。
【0014】
この透明導電性フィルム(A)を形成するベースフィルムは透明であって、可撓性を有し、その表面にスパッタ法や真空蒸着法などにより金属蒸着膜を形成する際に、その操作温度に耐え得る耐熱性を有している熱可塑性樹脂フィルムであることが好ましい。
【0015】
かかる熱可塑性樹脂フィルム構成するポリマーとしては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−2,6−ナフタレートに代表されるポリエステル、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等が例示される。これらの中、ポリエステルがさらに好ましい。また、熱可塑性樹脂フィルムの中で、耐熱性、機械的強度に優れる二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。
【0016】
かかる熱可塑性樹脂フィルム(ベースフィルム)は、従来から知られている方法で製造することができる。例えば、二軸配向ポリエステルフィルムの製造について説明すると、ポリエステルチップを乾燥後、Tm〜(Tm+70)℃の温度(但し、Tm:ポリエステルの融点)で押出機にて溶融し、ダイ(例えばT−ダイ、I−ダイ等)から回転冷却ドラム上に押出し、40〜90℃で急冷して未延伸フィルムを製造し、ついで該未延伸フィルムを(Tg−10)〜(Tg+70)℃の温度(Tg:ポリエステルのガラス転移温度)で縦方向に2.5〜8.0倍の倍率で延伸し、横方向2.5〜8.0倍の倍率で延伸し、必要に応じて180〜250℃の温度で1〜60秒間熱固定することにより製造できる。このベースフィルムの厚みは25〜250μmの範囲が好ましく、25〜175μmの範囲が特に好ましい。
【0017】
本発明に用いられる透明導電性フィルム(A)には、ベースフィルムの少なくとも片面に導電層が設けられている。導電層を構成する金属物質としては、SbをドープしたSnO2やSnをドープしたIn2O3(ITO)等の広い光学バンドギャップと高い自由電子密度を有する半導体薄膜、またはAu、Ag、Cu、Al等の金属が例示される。これらの中、可視光線の吸収がほとんど無いAgが特に好ましい。なお、必要に応じて金属物質を2種以上併用してもよい。かかる金属層の形成方法としては気相成長法が好ましく、さらに真空蒸着法、スパッター法またはプラズマCVD法が特に好ましい。かかる金属層の厚みは、本発明の構造体の波長400〜750nmにおける全可視光透過率が70%以上及び波長750〜1000nmの近赤外線反射率40%以上の範囲を満足するように設定するべきである。金属層の厚みは5〜1000nmの範囲が好ましい。厚みが5nm未満であると表面抵抗値が高くなり、十分な電界波シールド効果が発揮されず、他方1000nmを超えると全可視光透過率が低下し透明性が悪くなる。
【0018】
本発明に用いられる透明導電性フィルム(A)には、可視光線の反射を抑制し透明性を高めるために、透明で高屈折率である誘電体層を設けることが好ましい。このような誘電体としては、TiO2、ZrO2、SnO2、In2O3等が挙げられる。アルキルチタネート又はアルキルジルコニウムの加水分解により得られる有機化合物由来のTiO2又はZrO2が加工性に優れるためさらに好ましい。加えて、誘電体層として酸化インジウムや酸化錫も単一層又は多層にて適用できる。かかる誘電体層の形成方法としては気相成長法が好ましく、さらに真空蒸着法、スパッター法またはプラズマCVD法が特に好ましい。また、誘電体層は、前述の金属層をサンドウィチ状に挟む積層構成をとることにより、透明性の改良効果が増すのでより好ましい。かかる誘電体層の厚みは、本発明の構造体の光学特性範囲を満足するように前述の金属層と併せて設定することが必要である。誘電体層の厚みは0〜750nmの範囲が好ましい。
【0019】
このように積層された透明導電性フィルムの導電層の表面抵抗としては、5Ω/□以下が好ましい。表面抵抗値が5Ω/□以上を超えると、電界波シールド効果が十分に発揮されない。さらに好ましい表面抵抗値は3Ω/□以下である。また導電層端部に導電層の表面抵抗値より低い表面抵抗値を持つ電極を設け、アースを取り出すことにより電界波シールド効果は更に発揮される。
【0020】
本発明で用いられる透明導電性フィルム(A)には、通常金属をスパッタリングにより積層するため耐熱性のあるベースフィルムが使用され、そのフィルムを形成する樹脂は前述したように溶融する温度の高い熱可塑性樹脂が選択される。このため、このベースフィルムと溶融する温度が低い透明樹脂板との密着性は、ベースフィルムの溶融温度が高くなり、両者の熱融着による接着が困難となる。そこで、透明導電性フィルム(A)と透明樹脂板(C)との密着性を向上させるためには、透明導電性フィルム(A)の片面に溶融温度の低い透明樹脂フィルム(B)を予め積層したフィルム積層体とする必要がある。
【0021】
かかる透明樹脂フィルム(B)を形成する樹脂としては熱可塑性樹脂が好ましく、透明樹脂フィルム(B)を形成する樹脂の融点(Tm)は透明導電性フィルム(A)を形成する樹脂の融点(Tmr)より低いことが必要である。
【0022】
本発明において樹脂の融点とは、結晶性であって、示差走査熱量測定(DSC)にて明確なピークが認められる樹脂の場合はそのピーク温度を融点(℃)とし、それ以外の非晶性樹脂の場合はガラス転移温度(℃)を融点と定義する。なお、特にビスフェノールAをジヒドロキシ成分とするポリカーボネート樹脂は「ポリカーボネート樹脂ハンドブック」(日刊工業新聞社刊、初版1刷発行、1992)に記載されている融点を融点(℃)として取り扱うことにする。
【0023】
かかる透明樹脂フィルム(B)を形成する樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましく、特に融点が100〜240℃を有する樹脂が好ましい。特にポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンおよびポリプロピレン等が例示される。前記透明導電性フィルム(A)のベースフィルムが二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムである場合には、透明樹脂フィルム(B)はポリカーボネートフィルムまたは共重合ポリエチレンテレフタレートフィルムであることが好ましい。この共重合ポリエチレンテレフタレートは、その融点が180〜240℃であるのが有利である。
【0024】
上記共重合ポリエチレンテレフタレートの共重合成分としては、酸成分でもグリコール成分でも良く、酸成分としてはイソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸の如き芳香族二塩基酸;アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸の如き脂環族ジカルボン酸が例示できる。またグリコール成分としてはブタンジオール、ヘキサンジオール等の如き脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノールの如き脂環族ジオール等が例示できる。これらは単独又は二種以上使用することができる。
【0025】
また、上記ポリカーボネートとしてはビスフェノールをジヒドロキシ成分とする芳香族系ポリカーボネートを挙げることできる。特に、イソプロピリデン基を介してフェノールが結合しているビスフェノールAをジヒドロキシ成分とするポリカーボネートは良好な熱的性質を有しかつ透明樹脂板(C)との接着性に優れているので好ましい。
【0026】
さらに透明樹脂フィルム(B)を形成する熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート/ポリエチレンテレフタレートアロイ等またはそのアロイを改質したものを用いてもよい。
【0027】
透明樹脂フィルム(B)の厚みとしては25〜750μmが好ましい。25μm未満になると外観不良となる。特に好ましい厚みは50〜500μmである。
【0028】
透明導電性フィルム(A)に透明樹脂フィルム(B)を積層する方法としては、大別して2つの方法がある。
【0029】
1つは透明導電性フィルム(A)のベースフィルムを製膜する際、透明樹脂フィルム(B)を共押し出し法により押出して積層することができる。この場合、共押出し法により得られた積層フィルムは、フィルム(A)のベースフィルム表面に透明導電層をスパッタリング法により形成させる。
【0030】
その他の方法として、透明導電性フィルム(A)のベース面と透明樹脂フィルム(B)をアクリル系またはウレタン系の如き接着剤によりラミネートすることによりフィルム積層体を構成しても良い。
【0031】
本発明の透明導電性フィルム(A)と透明樹脂フィルム(B)を積層したフィルム積層体は、その総厚みが50〜1000μmの範囲、好ましくは75〜750μmの範囲であるのが有利である。この総厚みが50μmよりも薄いとハンドリングや加工の操作が困難となり、歩留まりが低下し、他方1000μmを超えるとフィルムの長尺ロール品として取り扱いにくくなる。
【0032】
本発明の透明電界波シールド性構造体は、ディスプレイ用の表示部分に使用されるため透明性が必要であり、該構造体のヘーズ値は4%以下であることが必要である。ヘーズ値が4%を超えると透明感が不良となるので好ましくない。したがって透明導電性フィルム(A)のベースフィルムや積層する透明樹脂フィルム(B)には不純物が少なく透明性を維持する添加剤を使用するのが好ましい。
【0033】
また、本発明の透明電界波シールド性構造体は、開口部の透明部分の透明性の維持および導電効果を機能させるため、波長400〜750nmにおける積分可視光透過率が70%以上、好ましくは75%以上、および波長750〜1000nmの積分近赤外線反射率が40%以上であることが必要である。積分可視光透過率70%未満であると構造体の透明性が低下するので好ましくなく、積分近赤外線反射率が40%未満となると構造体の近赤外反射効果が低下するので好ましくない。
【0034】
次に、前記フィルム積層体を透明性樹脂板(C)に積層した透明電界波シールド性構造体について説明する。この構造体は、前記フィルム積層体における透明樹脂フィルム(B)面側に透明樹脂板(C)を積層し、その積層形態は接着剤や粘着剤を使用しないで両者の表面が直接固着している点に特徴がある。この固着は後述する方法により行われるが、両者はそれらの融着または熱接着によって強固に密着される。
【0035】
透明樹脂板(C)は、通常有機ガラスとして利用されるものであり、透明性および強度を有するものであればよい。具体的には、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合体またはポリオレフィン樹脂より形成された透明板が挙げられる。これらの中、ポリカーボネート樹脂板が最も好適である。透明樹脂板(C)は、2〜15mmの厚さ、好ましくは3〜12mmの厚さを有するものが実用的である。
【0036】
本発明者の研究によれば、フィルム積層体と透明樹脂板(C)との積層は、下記の方法によって有利に実施できることが見出された。
【0037】
<成形方法>
片面に導電層を有する透明導電フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)よりなるフィルム積層体の透明樹脂フィルム(B)側の表面において溶融した透明樹脂を板状に射出成形せしめる方法。この成形方法は、フィルム積層体のフィルム(B)面上において溶融した透明樹脂を板状に射出成形させる方法であり、フィルム積層体を金型の一方の面に貼付しておき、金型内に溶融した樹脂を流し込む方法(射出成形法)である。
【0038】
かくしてフィルム積層体と透明樹脂板(C)が積層された構造体を得ることができる。
【0039】
前記の方法により得られた透明電界波シールド性構造体は、全体の厚みが2.5〜16mm、好ましくは5〜12mmの範囲であることが望ましい。
【0040】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳述する。なお、フィルムの特性の測定は、以下の方法にしたがって実施した。
【0041】
(1)融点の測定
透明導電性フィルム(A)のベースフィルムおよび透明樹脂フィルム(B)をそれぞれ単独にて、Dupont Instruments 910 DSCを用い、昇温速度20℃/分で測定する方法による。尚サンプル量は約20mgとする。
【0042】
(2)積分可視光透過率及び積分近赤外線透過率
両特性共、島津製作所 UV−3101PC型を用いて透明導電性フィルム積層体について、下記の波長範囲で測定し、積分可視透過率および積分近赤外反射率をJIS A5759に基づき計算する。
可視光領域 400−750nm
近赤外光領域 750−1000nm
【0043】
(3)ヘーズ
日本電色工業社製のヘーズ測定器(NDH−2D)を使用し、測定する。
【0044】
(4)透明性
構造体のサンプルを100℃x24Hr処理し、透視性について目視観察を実施し、下記の基準で評価する。
○:透過視認性良好
×:視認性不良(気泡発生など)
【0045】
(5)密着性
構造体の透明導電性フィルム表面を、カッターで25個の碁盤目(2mm□/個)ができるように切り目を入れる。この碁盤目上にセロテープを貼付し、セロテープ剥離したときの残りの碁盤目の数から下記の基準で評価する。
〇:25
△:20〜24
×:19以下
【0046】
(6)電界波シールド効果
電界波シールド効果は次式で定義される。この数値が大きければシールド効果が高い。
SE=20Log(Ei/Et)
ここで、SEはShield effectiveness(dB)、Eiは入射電界強度(V/m)、Etは伝送電界強度(V/m)を表わす。
そして、得られた測定値から下記の基準で評価した。
SE=50dB以上 :◎
SE=40以上50dB未満:○
SE=40dB未満 :×
電界波シールド特性の測定に関しては、KEC(関西電子工業振興センター)にて実施した。
【0047】
[実施例1]
厚さ50μmの二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下PETフィルムと記述する。なおPETの融点は255℃である。)の片面に、厚さ30nmの酸化インジウム層(誘電体層:第1層)を設け、次に第1層の表面に、厚さ8nmの銀薄膜層(金属層:第2層)を設け、次に厚さ60nmの酸化インジウム層(誘電体層:第3層)を設け、次に厚さ10nmの銀薄膜層(金属層:第4層)を設け、次に厚さ60nmの酸化インジウム層(誘電体層:第5層)を設け、次に厚さ8nmの銀薄膜層(金属層:第6層)を設け、次に厚さ30nmの酸化インジウム層(誘電体層:第7層)を順次設けた透明導電性フィルム(A)を作製した。この導電層の表面抵抗値は3Ω/□であった。
次に、イソフタル酸を12mol%共重合したポリエチレンテレフタレート(共重合PET)を280℃で溶融押し出し、急冷固化して未延伸フィルムとし、ついで未延伸フィルムを縦延伸温度100℃で3.0倍延伸し、次いで横延伸開始温度110℃で終了温度160℃倍率3.1倍で逐次延伸し、次いで190℃で熱固定して厚み50μmの透明樹脂フィルム(B)を作成した。
この透明樹脂フィルム(B)を前述の透明導電性フィルム(A)のPET面にウレタン系接着剤を用いラミネート接着を行ない、フィルム積層体を作製した。次いで、このフィルム積層体を押出し成形用金型にセットし、透明樹脂フィルム(B)側の面に、325℃に加熱溶融されたポリカーボネートを射出成形し、ポリカーボネート透明樹脂板(厚さ5mm)を得た。さらに導電層端部に銀ペーストよりなる電極を作製しアースを設けた。この構造体の特性を表1に示す。
【0048】
[実施例2]
厚さ50μmのPETフィルム(透明導電フィルムのベースフィルム)を製膜する際、実施例1と同じ共重合PETを同時にダイより押し出し実施例1と同じ方法で積層フィルムを作成した。この積層フィルムのPET面に実施例1と同じ方法で導電層を設け、さらに実施例1と同じ方法で構造体を作成した。この構造体の特性を表1に示す。
【0049】
[実施例3]
共重合PETの代わりに厚さ100μmのポリカーボネートフィルムを使用する以外は実施例1と同じ方法でフィルム積層体を作成し、さらに実施例1と同じ方法でポリカーボネート透明樹脂板を積層した。この構造体の特性を表1に示す。
【0050】
[比較例1]
厚さ100μmのPETフィルム(透明導電フィルムの基材フィルム)を用い、共重合PETを積層しない以外は実施例1と同じ方法で透明導電性フィルムを作成し、さらに実施例1と同じ方法でポリカーボネート透明樹脂板を積層した。この構造体の特性を表1に示す。なお、上記透明導電性フィルムは、実施例1の透明樹脂フィルム(B)に共重合PETフィルムに代えてPETフィルムを用いたものと同等である。
【0051】
[比較例2]
実施例1で作製した透明導電性フィルムを、厚さ5mmのポリカーボネート樹脂板に粘着剤を介して貼り付け、構造体を作製した。この構造体の特性を表1に示す。
【0052】
【表1】
【0053】
【発明の効果】
本発明によれば、透明性、電界波シールド性、密着性に優れた透明導電構造体を提供することができる。
Claims (14)
- (1)少なくとも片面に導電層を有する透明導電性フィルム(A)、(2)透明樹脂フィルム(B)および(3)透明樹脂板(C)をこの順序で互いに積層された構造体であって、(i) 該透明樹脂フィルム(B)を形成する樹脂の融点(Tm)は該透明導電性フィルム(A)を形成する基材樹脂の融点(Tmr)より低く、(ii) 該構造体のヘーズ値が4%以下、(iii) 該構造体の波長400〜750nmの全可視光透過率が70%以上、(iv) 該構造体の波長750〜1000nmの近赤外線反射率が40%以上、(v) 該構造体の1000〜2000Hzの電界波シールド効果が40db以上であり、(vi) 透明樹脂フィルム(B)および透明樹脂板(C)が直接両者の表面の固着により積層されており、(vii) 透明樹脂板(C)が、片面に導電層を有する透明導電性フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)よりなる積層体の透明樹脂フィルム(B)側の表面において、溶融した透明樹脂を板状に射出成形せしめることにより形成されることを特徴とする透明電界波シールド性構造体。
- 透明導電性フィルム(A)が、ポリエチレンテレフタレートフィルムまたはポリエチレンナフタレートフィルムよりなる二軸配向フィルムをベースフィルムとして形成されている請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明導電性フィルム(A)が、ベースフィルムの少なくとも片面に金属層および誘電体層を交互に積層させた導電層を有し、かつその表面抵抗値が5Ω/□以下である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明導電性フィルム(A)のベースフィルムの厚みが25〜250μmの範囲である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明樹脂フィルム(B)が、融点が180〜240℃である共重合ポリエチレンテレフタレートより形成されたフィルムである請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明樹脂フィルム(B)が、ポリカーボネート樹脂より形成されたフィルムである請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明樹脂フィルム(B)の厚みが、25〜750μmの範囲である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明樹脂板(C)が、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリスチレン樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合体またはポリオレフィン樹脂から形成された板である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明樹脂板(C)が、ポリカーボネート樹脂より形成された板である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明樹脂板(C)の厚みが2〜15mmの範囲である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 透明導電性フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)が接着剤層を介して互いに接着されているか、あるいは直接両者の固着により積層されている請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 全体の厚みが2.5〜16mmの範囲である請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 導電層表面にアースを設けた請求項1記載の透明電界波シールド性構造体。
- 片面に導電層を有する透明導電性フィルム(A)および透明樹脂フィルム(B)よりなる積層体の透明樹脂フィルム(B)側の表面において、溶融した透明樹脂を板状に射出成形せしめることを特徴とする請求項1記載の透明導電性構造体の製造方法。
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