JP4508074B2 - 透明導電性積層体及びそれを備えたタッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、可視光線領域に於いて透明性を有し、かつフィルム基材上に導電性薄膜を備えた透明導電性積層体及びそれを備えたタッチパネルに関する。本発明の透明導電性積層体は、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどのディスプレイ方式やタッチパネルなどに於ける透明電極のほか、透明物品の帯電防止や電磁波遮断などのために用いられる。

タッチパネルには、位置検出の方法により光学方式、超音波方式、静電容量方式、抵抗膜方式などがある。このうち、抵抗膜方式はその構造が単純であるため、コストパフォーマンスに優れており、近年、急速に普及している。抵抗膜方式タッチパネルは、例えば銀行の現金自動受払機（ＡＴＭ）や交通機関の切符販売機等の表示板に用いられている。

この抵抗膜方式のタッチパネルは、透明導電性積層体と透明導電性薄膜付ガラスとがスペーサーを介して対向配置されており、透明導電性積層体に電流を流し透明導電性薄膜付ガラスに於ける電圧を計測するような構造となっている。透明導電性積層体を指やペン等による押圧操作を介して透明導電性薄膜付きガラスに接触させると、その接触部分が通電することにより、その接触部分の位置が検知される。

ところで、近年、スマートフォンやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）、ゲームなどに搭載されるタッチパネルの市場が伸びてきており、タッチパネルの狭額縁化が進んでいる。これにより、タッチパネルの周縁部近傍でのペン入力耐久性を一層向上させることが必要とされている。

前記タッチパネルとしては、例えば透明基材フィルムの少なくとも一面に、少なくとも平均粒径１〜３０ｎｍの微粒子を含む樹脂で形成された、Ｒａ４〜２０ｎｍの中心線平均粗さを有するアンカー層、ＳｉＯ_ｘ層、透明導電層を設けた透明導電性フィルムを備えるものが開示されている（下記、特許文献１参照）。しかし、この構成であると、透明導電層の表面電気抵抗値が変化し信頼性に欠けるという問題がある。

また、前記タッチパネルとして、例えば基材、導電層を固定するためのアンカー層、導電層を順次積層した透明導電性フィルムを備えたものが開示されている（下記、特許文献２参照）。この特許文献２によれば、アンカー層がプラズマＣＶＤ法により形成されたシリカ層であることも記載されている。しかし、特許文献２に記載の発明では、ペン入力タッチパネルのような大きな摺動付加にも充分耐え得る旨の記載があるものの、タッチパネル周縁部に於けるペン入力耐久性については考慮されておらず、該周縁部に於けるペン入力耐久性に劣るという問題がある。

特開２００２−１１７７２４号公報 特開２００３−３２０６０９号公報

本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、周縁部近傍でのペン入力耐久性に優れ、かつ、透明導電層の表面電気抵抗の変化を抑制し、信頼性の良好な透明導電性積層体及びそれを備えたタッチパネルを提供することにある。

本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、透明導電性積層体及びそれを備えたタッチパネルについて鋭意検討した。その結果、下記の構成を採用することにより前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明に係る透明導電性積層体は、前記の課題を解決する為に、透明なフィルム基材と、前記フィルム基材の一方の面に、ドライプロセスにより設けられ、厚さが１〜３０ｎｍ、相対屈折率が１．６〜１．９のＳｉＯｘ膜（ｘは１．５以上２未満）と、前記ＳｉＯｘ膜上に設けられ、厚さが１０〜５０ｎｍのＳｉＯ２膜と、前記ＳｉＯ２膜上に設けられ、厚さが２０〜３５ｎｍの透明な導電性薄膜とを有することを特徴とする。

前記の透明導電性積層体に於いては、前記フィルム基材の少なくとも一方の面に樹脂層が設けられていることが好ましい。

また、前記の透明導電性積層体に於いては、前記フィルム基材の透明導電性薄膜が形成された面の反対側の面には、透明な粘着剤層を介して透明基体が貼り合わされていることが好ましい。

また、前記の透明導電性積層体に於いては、前記導電性薄膜は、結晶粒径が２００ｎｍ以下の結晶含有量が５０％を超える結晶質のインジウム錫酸化物からなることが好ましい。

また、前記の透明導電性積層体に於いては、前記導電性薄膜が積層されている側の弾性率が８ＧＰａ以上であることが好ましい。

また、前記の透明導電性積層体に於いては、前記導電性薄膜が積層されている側の硬度が２ＧＰａ以上であることが好ましい。

本発明に係るタッチパネルは、前記の課題を解決する為に、前記に記載の透明導電性積層体を備えたことを特徴とする。

本発明は、前記に説明した手段により、以下に述べるような効果を奏する。
即ち、本発明の透明導電性積層体では、フィルム基材上に、ＳｉＯ_ｘ膜、ＳｉＯ_２膜及び透明な導電性薄膜を順次積層した構造にし、更にＳｉＯ_ｘ膜の相対屈折率を１．６〜１．９の範囲内とするので、例えば透明導電性積層体をタッチパネルに適用した場合には、その周縁部近傍に於けるペン入力耐久性を従来よりも向上させることができる。

また、フィルム基材とＳｉＯ_２膜との間にＳｉＯ_ｘ膜を設けることにより、導電性薄膜の表面電気抵抗の変化率を抑制することができ、安定性に優れた透明導電性積層体が得られる。

更に、ＳｉＯ_ｘ膜の厚さを１〜３０ｎｍの範囲内にすることにより、ＳｉＯ_ｘ膜を連続被膜として安定して製膜可能にする一方、高温・高湿の条件下でもうねりやカールの発生を低減し、その結果反射特性や透過色相が変化するのを抑制することができる。更に、ＳｉＯ_ｘ膜はドライプロセスにより形成されたものであるので、例えばポリシロキサン系熱硬化性樹脂やシリカゾル等を塗工するウェット法によりＳｉＯ_ｘ膜を形成した場合と比較して、フィルム基材に浸入してくる水分を抑制することができ、耐湿性・耐熱性に優れる。その結果、従来よりもうねりやカールの発生を一層抑制できる。また、ＳｉＯ_２膜の厚さを１０〜５０ｎｍの範囲内にすることにより、ＳｉＯ_２膜を連続被膜として安定して製膜可能にする一方、耐擦傷性及び透明性の向上や、クラックの発生も抑制できる。更に、導電性薄膜の厚さを２０〜３５ｎｍの範囲内にすることにより、表面電気抵抗を低減すると共に、連続被膜として安定して形成可能にし、かつ透明性の低下も抑制できる。

本発明の実施の形態について、図を参照しながら以下に説明する。但し、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にする為に拡大又は縮小等して図示した部分がある。

図１は、本実施の形態に係る透明導電性積層体の一例を示す断面模式図である。即ち、透明導電性積層体１０は、透明なフィルム基材１の一方の面に、ＳｉＯ_ｘ膜２、ＳｉＯ_２膜３、透明な導電性薄膜４が順次積層され、他方の面に透明な粘着剤層５を介して透明基体６が貼り合わされた構造である。この様な構造とすることにより、例えばフィルム基材上にＩＴＯ膜が積層された構造や、フィルム基材上にＳｉＯ_２膜及びＩＴＯ膜が順次積層された構造の従来の透明導電性積層体よりもペン入力耐久性を向上させることができる。

前記フィルム基材１としては、特に制限されないが、透明性を有する各種のプラスチックフィルムが用いられる。例えば、その材料として、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。これらの中で特に好ましいのは、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂である。

また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ１０／３７００７）に記載の高分子フィルム、例えば、（Ａ）側鎖に置換及び／又は非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、（Ｂ）側鎖に置換及び／非置換フェニルならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が挙げられる。具体的には、イソブチレン及びＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有する樹脂組成物の高分子フィルムを用いることができる。

前記フィルム基材１の厚みは、２〜２００μｍの範囲内であることが好ましく、２〜１００μｍの範囲内であることがより好ましい。フィルム基材１の厚みが２μｍ未満であると、フィルム基材１の機械的強度が不足し、このフィルム基材１をロール状にしてＳｉＯ_ｘ膜２、ＳｉＯ_２膜３、導電性薄膜４及び粘着剤層５を連続的に形成する操作が困難になる場合がある。一方、厚みが２００μｍを超えると、粘着剤層５のクッション効果に起因して、導電性薄膜４の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性の向上が図れなくなる場合がある。

前記フィルム基材１には、表面に予めスパッタリング、コロナ放電、火炎、紫外線照射、電子線照射、化成、酸化などのエッチング処理や下塗り処理を施して、この上に設けられるＳｉＯ_ｘ膜２の前記フィルム基材１に対する密着性を向上させるようにしてもよい。また、ＳｉＯ_ｘ膜２を設ける前に、必要に応じて溶剤洗浄や超音波洗浄などにより除塵、清浄化してもよい。

前記ＳｉＯ_ｘ膜（ｘは１．５以上２未満）２は、ドライプロセスにより形成された層である。ドライプロセスとしては、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の手法を採用できる。ポリシロキサン系熱硬化性樹脂やシリカゾル等を塗工するウェット法によりＳｉＯ_ｘ膜を形成した場合には、ＳｉＯ_ｘ膜の厚さが後述の範囲を満足していても、フィルム基材１に浸入してくる水分の制御が困難であり、耐湿熱性が不十分であり、高温高湿度の環境下に於ける、うねりやカールの発生を低く抑えることができない。

前記ＳｉＯ_ｘ膜（ｘは１．５以上２未満）２をフィルム基材１上に設けるのは、該フィルム基材１としてポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる場合に、ＳｉＯ_２膜３のみをアンカー層としてフィルム基材１上に直接設けると、十分な密着性が得られないからである。この為、ＳｉＯ_ｘ膜２をフィルム基材１とＳｉＯ_２膜３との間に設けて、該ＳｉＯ_ｘ膜２をバインダーとして用い、十分な密着性を確保する。また、ＳｉＯ_２は低屈折率の材料である為、反射率を低くし、その結果高い光線透過率を達成できる。これにより、ＳｉＯ_２膜２は、導電性薄膜のアンダーコート層として特に効果を発揮する。

前記ＳｉＯ_ｘ膜２の厚さは１〜３０ｎｍであり、より好ましくは１〜１５ｎｍの範囲である。厚さが１ｎｍ未満であると、連続被膜として安定して形成することが困難になる傾向がある。また、厚さが３０ｎｍを超えると、例えば環境信頼性試験等を行うことにより反射及び透過色相の変化を招来する場合がある。これは、環境信頼性試験に於いて、ｘが２に近づいてＳｉＯ_ｘからＳｉＯ_２に徐々に変化することにより、ＳｉＯ_ｘ膜２の屈折率が約１．７〜１．４５の範囲で変化するためである。ＳｉＯ_ｘ膜２は光学薄膜でもあり、光学薄膜の特性は各層の屈折率とその厚みにより決定されるが、厚みが２５ｎｍ以下の場合は、屈折率の変化に対する光学特性への影響が少ないことがわかっている。尚、前記の環境信頼性試験とは、例えば８０℃での高温試験や、６０℃／９０％ＲＨ又は８５℃／８５％ＲＨ等での高温高湿試験等を言う。

前記ＳｉＯ_ｘ膜２の相対屈折率は１．６〜１．９の範囲である。前記範囲内にすることにより、例えば透明導電性積層体１０をタッチパネルに適用した場合に、その周縁部近傍でのペン入力耐久性を向上させることが可能になる。相対屈折率が１．６未満であると、前記ペン入力耐久性が低下するという不都合がある。その一方、相対屈折率が１．９を超えるＳｉＯ_ｘ膜２の製膜は困難である。

前記ＳｉＯ_２膜３の厚さは１０〜５０ｎｍであり、より好ましくは１０〜３０ｎｍの範囲である。厚さが１０ｎｍ未満であると連続被膜となりにくく、耐擦傷性の向上が不十分になる。また、厚さが５０ｎｍを超えると透明性の向上が不十分になり、クラックを生じる恐れもある。

前記ＳｉＯ_ｘ膜２及びＳｉＯ_２膜３の平均表面粗さは、それぞれ０．８〜３．０ｎｍの範囲内であることが好ましい。平均表面粗さが０．８ｎｍ未満であると、表面凹凸が微細になり過ぎて、防眩性が低下する恐れがある。また、その様な場合に導電性薄膜４を厚く形成すると、表面抵抗値も低くなり過ぎる。その一方、平均表面粗さが３．０ｎｍを超えると、表面凹凸が大きくなり過ぎて、安定した表面抵抗値が得られ難くなる恐れがある。尚、平均表面粗さとは、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）により測定される「表面粗度（Ｒａ）」を意味する。具体的には、ＡＦＭとしてＳＰＩ３８００（セイコーインスツルメンツ社製）を用い、モード；コンタクトモード、短針；Ｓｉ_３Ｎ_４製（バネ定数０．０９Ｎ／ｍ）、スキャンサイズ；１μｍ□の条件下で測定した値である。

前記導電性薄膜４の構成材料としては特に限定されず、例えば酸化スズを含有する酸化インジウム、アンチモンを含有する酸化スズなどが好ましく用いられる。ここで導電性薄膜４は、結晶粒径が２００ｎｍ以下、更に好ましくは５０〜１５０ｎｍの、結晶含有量が５０％を超える結晶質のインジウム錫酸化物で構成されるものが特に好ましい。これにより、周縁部近傍のペン入力耐久性の良好なものが得られる。結晶粒径の大きな結晶が増えるとクラックが発生し易くなり、周縁部近傍のペン入力耐久性が低下する傾向がある。尚、結晶粒径は、透過型電子顕微鏡下で観察される多角形状又は長円形状の各領域に於ける、対角線又は直径の最大のものの平均値と定義する。結晶粒径の測定は、例えばＦＥ−ＴＥＭ観察（株式会社日立製作所、ＨＦ−２０００、加速電圧２００ｋＶ）等により行うことができる。

導電性薄膜４の厚さは２０〜３５ｎｍであり、より好ましくは２０〜３０ｎｍの範囲内である。厚さが２０ｎｍ未満であると表面電気抵抗が高くなり、かつ連続被膜になり難くなる。また、３５ｎｍを超えると透明性の低下などをきたしてしまう。

また導電性薄膜４は、フィルム基材１上にＳｉＯ_２膜３を介して設けられたＳｉＯ_ｘ膜２上に形成されているので、その表面電気抵抗の変化率を抑制することができ、従来よりも安定性に優れる。

導電性薄膜４の形成方法としては特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法を例示できる。また、必要とする膜厚に応じて適宜の方法を採用することもできる。

この様な導電性薄膜４が形成されたフィルム基材１の他方の面には、透明な粘着剤層５を介して透明基体６が貼り合わされる。この貼り合わせは、透明基体６側に前記の粘着剤層５を設けておき、これに前記フィルム基材１を貼り合わせるようにしてもよいし、逆にフィルム基材１側に前記の粘着剤層５を設けておき、これに透明基体６を貼り合わせるようにしてもよい。後者の方法では、粘着剤層５の形成を、フィルム基材１をロール状にして連続的に行なうことができるので、生産性の面で一層有利である。

粘着剤層５としては、透明性を有するものであれば特に制限なく使用できる。具体的には、例えば、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル／塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム、合成ゴム等のゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性、凝集性及び接着性等の粘着特性を示し、耐候性や耐熱性等にも優れるという点からは、アクリル系粘着剤が好ましく用いられる。

粘着剤層５の構成材料である粘着剤の種類によっては、適当な粘着用下塗り剤を用いることで投錨力を向上させることが可能なものがある。従って、そのような粘着剤を用いる場合には、粘着用下塗り剤を用いることが好ましい。

前記粘着用下塗り剤としては、粘着剤の投錨力を向上できる層であれば特に制限はない。具体的には、例えば、同一分子内にアミノ基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、クロル基等の反応性官能基と加水分解性のアルコキシシリル基とを有するシラン系カップリング剤、同一分子内にチタンを含む加水分解性の親水性基と有機官能性基とを有するチタネート系カップリング剤、及び同一分子内にアルミニウムを含む加水分解性の親水性基と有機官能性基とを有するアルミネート系カップリング剤等のいわゆるカップリング剤、エポキシ系樹脂、イソシアネート系樹脂、ウレタン系樹脂、エステルウレタン系樹脂等の有機反応性基を有する樹脂を用いることができる。工業的に取扱い易いという観点からは、シラン系カップリング剤を含有する層が特に好ましい。

また、前記粘着剤層５には、ベースポリマーに応じた架橋剤を含有させることができる。また、粘着剤層５には必要に応じて例えば天然物や合成物の樹脂類、ガラス繊維やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる充填剤、顔料、着色剤、酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することもできる。また透明微粒子を含有させて光拡散性が付与された粘着剤層５とすることもできる。

尚、前記の透明微粒子には、例えば平均粒径が０．５〜２０μｍのシリカ、酸化カルシウム、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化スズ、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性の無機系微粒子や、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタンの如き適宜なポリマーからなる架橋又は未架橋の有機系微粒子など適宜なものを１種又は２種以上用いることができる。

前記粘着剤層５は、通常、ベースポリマー又はその組成物を溶剤に溶解又は分散させた固形分濃度が１０〜５０重量％程度の粘着剤溶液として用いられる。前記溶剤としては、トルエンや酢酸エチル等の有機溶剤や水等の粘着剤の種類に応じたものを適宜に選択して用いることができる。

この粘着剤層５は、透明基体６の接着後に於いては、そのクッション効果により、フィルム基材１の一方の面に設けられた導電性薄膜の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性、いわゆるペン入力耐久性を向上させる機能を有する。この機能をより良く発揮させる観点から、粘着剤層５の弾性係数を１〜１００Ｎ／ｃｍ^２の範囲、厚さを１μｍ以上、通常５〜１００μｍの範囲に設定するのが望ましい。

前記の弾性係数が１Ｎ／ｃｍ^２未満であると、粘着剤層５は非弾性となるため、加圧により容易に変形してフィルム基材１、ひいては導電性薄膜４に凹凸を生じさせる。また、加工切断面からの粘着剤のはみ出しなどが生じやすくなり、そのうえ導電性薄膜４の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性の向上効果が低減する。一方、弾性係数が１００Ｎ／ｃｍ^２を超えると、粘着剤層５が硬くなり、そのクッション効果が期待できなくなるため、導電性薄膜４の耐擦傷性やタッチパネル用としてのペン入力耐久性を向上させることが困難になる傾向がある。

また、粘着剤層５の厚さが１μｍ未満となると、そのクッション効果が期待できないため、導電性薄膜４の耐擦傷性やタッチパネル用としてのペン入力耐久性を向上させることが困難になる傾向がある。その一方、厚くしすぎると、透明性を損なったり、粘着剤層５の形成や透明基体６の貼り合わせ作業性、更にコストの面でも好結果を得にくい。

この様な粘着剤層５を介して貼り合わされる透明基体６は、フィルム基材１に対して良好な機械的強度を付与し、とくにカールなどの発生防止に寄与するものである。貼り合わせ後に於いても可撓性を有することが要求される場合は、透明基体６は、通常６〜３００μｍ程度のプラスチックフィルムが用いられる。その一方、可撓性が特に要求されない場合には、通常０．０５〜１０ｍｍ程度のガラス板やフィルム状ないし板状のプラスチック等がそれぞれ用いられる。プラスチックの材質としては、前記したフィルム基材１と同様のものが挙げられる。

前記セパレーターを用いて粘着剤層５を転写する場合、その様なセパレーターとしては、例えばポリエステルフィルムの少なくとも粘着剤層５と接着する面に移行防止層及び／又は離型層が積層されたポリエステルフィルム等を用いるのが好ましい。

前記セパレーターの総厚は、３０μｍ以上であることが好ましく、７５〜１００μｍの範囲内であることがより好ましい。粘着剤層５の形成後、ロール状態にて保管する場合に、ロール間に入り込んだ異物等により発生することが想定される粘着剤層５の変形（打痕）を抑制する為である。

前記移行防止層としては、ポリエステルフィルム中の移行成分、特に、ポリエステルの低分子量オリゴマー成分の移行を防止する為の適宜な材料にて形成することができる。移行防止層の形成材料として、無機物若しくは有機物、又はそれらの複合材料を用いることができる。移行防止層の厚さは、０．０１〜２０μｍの範囲で適宜に設定することができる。移行防止層の形成方法としては特に限定されず、例えば、塗工法、スプレー法、スピンコート法、インラインコート法などが用いられる。また、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スプレー熱分解法、化学メッキ法、電気メッキ法等も用いることができる。

前記離型層としては、シリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブテン等の適宜な剥離剤からなるものを形成することができる。離型層の厚さは、離型効果の点から適宜に設定することができる。一般には、柔軟性等の取り扱い性の点から、該厚さは２０μｍ以下であることが好ましく、０．０１〜１０μｍの範囲内であることがより好ましく、０．１〜５μｍの範囲内であることが特に好ましい。

前記塗工法、スプレー法、スピンコート法、インラインコート法に於いては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等の電離放射線硬化型樹脂や前記樹脂に酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、マイカ等を混合したものを用いることができる。また、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スプレー熱分解法、化学メッキ法又は電気メッキ法を用いる場合、金、銀、白金、パラジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、鉄、コバルト又はスズやこれらの合金等からなる金属酸化物、ヨウ化鋼等からなる他の金属化合物を用いることができる。

また必要に応じて、前記透明基体６の外表面（粘着剤層５とは反対側の面）に、視認性の向上を目的とした防眩処理層や反射防止層を設けたり、外表面の保護を目的としたハードコート層（樹脂層）７を設けるようにしてもよい。防眩処理層や反射防止層は、透明基体６上に設けたハードコート層７上に設けることもできる。ハードコート層７としては、例えば、メラニン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂などの硬化型樹脂からなる硬化被膜が好ましく用いられる。

防眩処理層の構成材料としては特に限定されず、例えば電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。防眩処理層の厚みは０．１〜３０μｍが好ましい。０．１μｍより薄くなると硬度不足が懸念され、３０μｍより厚いと防眩処理層にクラックが発生したり、防眩処理層を塗工した透明基体６全体にカールが発生する場合がある。

反射防止層としては、前記ハードコート層７の上に反射防止層を設けることができる。光は物体に当たるとその界面での反射、内部での吸収、散乱といった現象を繰り返して物体の背面に透過していく。画像表示装置にタッチパネル１５を装着した際、画像の視認性を低下させる要因のひとつに空気と透明基体６又はハードコート層７界面での光の反射が挙げられる。その表面反射を低減させる方法として、厚み及び屈折率を厳密に制御した薄膜をハードコート層７表面に積層し、光の干渉効果を利用した入射光と反射光の逆転した位相を互いに相殺させることで反射防止機能を発現させる。

光の干渉効果に基づく反射防止層の設計に於いて、その干渉効果を向上させるには、反射防止層とハードコート層７の屈折率差を大きくすることである。一般的に、基材上に２〜５層の光学薄膜（前記厚み及び屈折率を厳密に制御した薄膜）を積層する多層反射防止層では、屈折率の異なる成分を所定の厚さだけ複数層形成することで、反射防止層の光学設計に自由度が増し、より反射防止効果を向上させ、分光反射特性も可視光領域でフラットにすることが可能になってくる。光学薄膜の各層の厚み精度が要求される為、一般的にはドライ方式である真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により各層の形成が行われている。

反射防止層としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム等が用いられる。反射防止機能を一層大きく発現させる為には、酸化チタン層と酸化ケイ素層との積層体を用いることが好ましい。前記積層体は、ハードコート層７上に屈折率の高い酸化チタン層（屈折率：約１．８）が形成され、該酸化チタン層上に屈折率の低い酸化ケイ素層（屈折率：約１．４５）が形成された２層積層体、更に、この２層積層体上に、酸化チタン層及び酸化ケイ素層がこの順序で形成された４層積層体が好ましい。この様な２層積層体又は４層積層体の反射防止層を設けることにより、可視光線の波長領域（３８０〜７８０ｎｍ）の反射を均一に低減させることが可能である。

また、透明基体６又はハードコート層７上に単層の光学薄膜を積層することによっても、反射防止効果を発現させることが可能である。反射防止層を単層にする設計に於いても、反射防止機能を最大限引き出す為には、反射防止層とハードコート層７の屈折率差を大きくする必要がある。前記反射防止層の膜厚をｄ、屈折率をｎ、入射光の波長を入とすると、反射防止層の膜厚とその屈折率との間でｎｄ＝λ／４なる関係式が成立する。反射防止層の屈折率が基材の屈折率より小さい場合は、前記関係式が成立する条件では反射率が最小となる。例えば、反射防止層の屈折率が１．４５である場合は、可視光線中の５５０ｎｍの波長の入射光に対して、反射率を最小にする反射防止層の膜厚は９５ｎｍとなる。

反射防止機能を発現させる可視光線の波長領域は３８０〜７８０ｎｍであり、特に視感度が高い波長領域は４５０〜６５０ｎｍの範囲であり、その中心波長である５５０ｎｍの反射率を最小にする設計を行なうことが通常行われている。

単層で反射防止層を設計する場合，その厚み精度は、多層反射防止膜の厚み精度ほど厳密ではなく、設計厚みに対し±１０％の範囲、つまり設計波長が９５ｎｍの場合は、８６ｎｍ〜１０５ｎｍの範囲であれば問題なく使用できる。このことより、一般的に単層の反射防止膜の形成には、ウェット方式であるファンテンコート、ダイコート、スピンコート、スプレーコート、グラビアコート、ロールコート、バーコート等の塗工法が用いられている。

ハードコート層７の形成材料としては、例えばメラニン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂などの硬化型樹脂からなる硬化被膜が好ましく用いられる。また、ハードコート層７の厚さとしては、０．１〜３０μｍが好ましい。厚さが０．１μｍ未満であると、硬度が不足する場合がある。また、厚さが３０μｍを超えると、ハードコート層７にクラックが発生したり、透明基体６全体にカールが発生する場合がある。

尚、図１に示す透明導電性積層体１０や、タッチパネル作製時に、又は必要に応じて、１００〜１５０℃の範囲内でアニール処理が施されることがある。この為、透明導電性積層体１０、１１としては、１００℃以上、更には１５０℃以上の耐熱性を有することが好ましい。

透明導電性積層体１０は、導電性薄膜４等が積層されている側の物性として、導電性薄膜側の硬度が２ＧＰａ以上、特に３ＧＰａであるのが好ましい。また、導電性薄膜４側の弾性率が８ＧＰａ以上、特に１０ＧＰａ以上であるのが好ましい。このような物性を有していることにより、透明導電性積層体１０を撓ませても、導電性薄膜４にクラックが入ったり、電気抵抗値が劣化するなどの支障をきたさず、耐屈曲性能の高い透明導電性積層体として、タッチパネルなどの光エレクトロニクス分野の基板に好適に使用できる。尚、前記導電性薄膜４側の硬度の上限は、耐クラック性の点から、５ＧＰａ以下、さらには４ＧＰａ以下とするのが好ましく、前記導電性薄膜４側の弾性率も同様に耐クラック性の点から、２０ＧＰａ以下、さらには１６ＧＰａ以下とするのが好ましい。

前記の導電性薄膜４側の硬度及び弾性率は、インデンテーション試験（圧子押し込み試験）により、例えば、走査型プローブ顕微鏡（ＪＥＯＬ．ＬＴＤ／日本電子：ＪＳＰＭ−４２００）などを用いて測定可能である（図２参照）。薄膜硬度測定では、一般に圧子の押し込み深さは膜厚深さの１０分の１程度に収まるようにする必要がある。

インデンテーション試験では、被試験体（つまり、透明導電性積層体１０の導電性薄膜４側）を試料台２０に固定し、その状態で被試験体のほぼ中心部分に、荷重をかけて圧子２１を押し込み、インデンテーション曲線（荷重−押し込み深さ曲線）を得る。その際の最大荷重Ｐｍａｘと、圧子２１と被試験体間の接触投影面積Ａの比により、被試験体の硬度Ｈが、下記の式（１）より、求められる。また、インデンテーション曲線の除荷曲線の初期勾配Ｓから、被試験体の複合弾性率Ｅｒが、下記の式（２）より、求められる。さらに、圧子２１のヤング率Ｅｉ、圧子２１のポアッソン比ｖｉ、被試験体のポアッソン比ｖｓから、被試験体のヤング率Ｅｓが、下記の式（３）により、求められる。

ここで、下記の式（２）中、βは定数である。また、圧子はダイヤモンドであり、そのヤング率Ｅｉは１，１４０ＧＰａ、ポアッソン比は０．０７である。

ここでは、被試験体である導電性薄膜のポアッソン比ｖｓは不明であるため、上記の複合弾性率Ｅｒを、本発明にいう弾性率とする。測定の詳細については、例えば、Ｗ．Ｃ．Ｏｌｉｖｅｒ ａｎｄ Ｇ．Ｍ．Ｐｈａｒ，Ｊ．Ｍｅｔｅｒ．Ｒｅｓ．，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ １９９２や、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ／Ｎａｎｏｔｒｉｂｏｌｏｇｙなどに記載されている通りであり、公知の方法により測定することができる。

次に、本実施の形態に係るタッチパネルについて説明する。図３は、本実施の形態に係るタッチパネルを概略的に示す断面模式図である。同図に示すように、タッチパネル１５は、前記の透明導電性積層体１０と、下側基板１４とがスペーサー１３を介して対向配置された構造である。

下側基板１４は、他の透明基体１２上に他の導電性薄膜４’が積層された構成である。但し、本発明はこれに限定されず、例えば透明導電性積層体１０を下側基板１４として使用することも可能である。他の透明基体１２の構成材料としては、基本的には透明基体６と同様のものを用いることができる。また、その厚さ等についても透明基体６と同様にすることができる。他の導電性薄膜４’の構成材料としては、基本的には導電性薄膜４と同様のものを用いることができる。また、その厚さ等についても導電性薄膜４と同様とすることができる。

スペーサー１３としては絶縁性のものであれば特に限定されず、従来公知の種々のものを採用することができる。スペーサー１３の製造方法、サイズ、配置位置、数量についても特に限定されない。また、スペーサー１３の形状としては、略球形のものや多角形状のもの等、従来公知の形状を採用することができる。

このタッチパネル１５は、透明導電性積層体１０側より、入力ペン等にてスペーサー１３の弾性力に抗して押圧打点したとき、導電性薄膜４、５’同士が接触して電気的にＯＮ状態となり、前記押圧を解除すると元のＯＦＦ状態に戻る、透明スイッチ基体として機能する。その際、タッチパネル１５は、その導電性薄膜４の耐擦傷性やペン入力耐久性などに優れ、長期にわたって前記機能を安定的に維持させることができる。

以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。また、各例中、部は特記がない限りいずれも重量基準である。

（実施例１）
[導電性薄膜の形成]
厚さが２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、ＰＥＴフィルムという）からなるフィルム基材の一方の面に、ＳｉＯ_ｘ膜（相対屈折率１．８０、厚さ１５ｎｍ）を真空蒸着法により形成した。

次いで、ＳｉＯ_ｘ膜上に、ＳｉＯ_２膜（相対屈折率１．４６、厚さ３０ｎｍ）を真空蒸着法により形成した。次に、ＳｉＯ_２膜上に、アルゴンガス８０％と酸素ガス２０％とからなる４×１０^−３Ｔｏｒｒの雰囲気中で、酸化インジウム９５ｗｔ％、一酸化スズ５ｗｔ％の焼結体材料を用いた反応性スパッタリング法により、厚さ２５ｎｍのＩＴＯ膜（導電性薄膜、相対屈折率２．００）を形成した。また、ＩＴＯ膜は１５０℃×１ｈｒの加熱処理により結晶化させた。

[ハードコート層の形成]
ハードコート層の形成材料として、アクリル・ウレタン系樹脂（大日本インキ化学（株）製のユニディック１７−８０６）１００部に、光重合開始剤としてのヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガキュア１８４）５部を加えて、５０重量％の濃度に希釈してなるトルエン溶液を調製した。

このハードコート層の形成材料を、厚さが１２５μｍのＰＥＴフィルムからなる透明基体の一方の面に塗布し、１００℃で３分間乾燥した。その後、直ちにオゾンタイプ高圧水銀灯（エネルギー密度８０Ｗ／ｃｍ^２、１５ｃｍ集光型）２灯で紫外線照射を行ない、厚さ５μｍのハードコート層を形成した。

[透明導電性積層体の作製]
次いで、前記透明基体のハードコート層形成面とは反対側の面に、厚さ約２０μｍ、弾性係数１×１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２（１０Ｎ／ｃｍ^２）の透明なアクリル系の粘着剤層を形成した。粘着剤層組成物としては、アクリル酸ブチルとアクリル酸と酢酸ビニルとの重量比が１００：２：５のアクリル系共重合体１００部に、イソシアネート系架橋剤を１部配合してなるものを用いた。更に、粘着剤層とＳｉＯ_２膜とが対向する様に、フィルム基材と透明基体とを貼り合わせ、これにより本実施例に係る透明導電性積層体を作製した。

（実施例２）
本実施例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜の相対屈折率を１．７５とした以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（実施例３）
本実施例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜の相対屈折率を１．７０とした以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（実施例４）
本実施例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜の相対屈折率を１．８５とした以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（実施例５）
本実施例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜の厚さを４０ｎｍとし、相対屈折率を１．８５とした以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（比較例１）
本比較例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜の相対屈折率を１．５５とした以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（比較例２）
本比較例に於いては、ＳｉＯ_２膜を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（比較例３）
本比較例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（比較例４）
本比較例に於いては、ＳｉＯ_ｘ膜及びＳｉＯ_２膜を形成しないこと以外は、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（比較例５）
本比較例に於いては、ＰＥＴフィルム上に、ＳｉＯ_ｘ膜に代えて誘電体薄膜を形成し、かつ、誘電体薄膜上に、ＳｉＯ_２膜に代えてウェットＳｉＯ_２膜を形成した。より詳細には、次の通りである。即ち、メラミン樹脂：アルキド樹脂：有機シラン縮合物＝２：２：１（重量比）の熱硬化性樹脂からなる硬化被膜（誘電体薄膜、厚さ２００ｎｍ、相対屈折率ｎ＝１．５４）を形成した。

次に、誘電体薄膜上に、シリカコート法により、ウェットＳｉＯ_２膜を形成した。即ち、シリカゾル（コルコート社製の「コルコートＰ」）を固形分濃度が２％となるようにエタノールで希釈したものを塗布し、１５０℃で２分間乾燥後、硬化させて、厚さが３０ｎｍのウェットＳｉＯ_２膜（相対屈折率１．４６）を形成した。続いて、実施例１と同様にして、透明導電性積層体を作製した。

（タッチパネルの作製）
実施例及び比較例で得られた各透明導電性積層体をパネル板とし、他方のパネル板（下側基板）として、ガラス板上に厚さ３０ｎｍのＩＴＯ薄膜を前記と同様の方法で形成した透明導電性ガラスを用い、この両パネル板を、ＩＴＯ薄膜同士が対向するように、１０μｍのスペーサーを介して対向配置し、スイッチ構体としてのタッチパネルをそれぞれ作製した。尚、両パネル板の各ＩＴＯ薄膜は、前記の対向配置に先立って、予め互いに直交するように銀電極を形成した。

（屈折率）
フィルム基材、ＳｉＯ_ｘ膜、ＳｉＯ_２膜、ＩＴＯ膜等の屈折率は、アタゴ社製のアッベ屈折率計を用い、各種測定面に対して測定光を入射させるようにして、該屈折計に示される規定の測定方法により測定を行った。

（各層の厚さ）
フィルム基材、ハードコート層、粘着剤層等の１μｍ以上の厚みを有するものに関しては、ミツトヨ製マイクロゲージ式厚み計にて測定を行った。ハードコート層、粘着剤層等の直接厚みを計測することが困難な層の場合は、各層を設けた基材の総厚みを測定し、基材の厚みを差し引くことで各層の膜厚を算出した。

ＳｉＯ_ｘ膜、ＳｉＯ_２膜、ＩＴＯ膜等の厚みは、大塚電子（株）製の瞬間マルチ測光システムであるＭＣＰＤ２０００（商品名）を用い、干渉スペクトルよりの波形を基礎に算出した。各膜厚については、下記表１に示す。

（導電性薄膜側の硬度及び弾性率）
インデンテーション試験により、本文詳記の方法で、導電性薄膜側の硬度及び弾性率を測定した。即ち、前記図２に示したように、標準サンプル（溶融シリカ）を試料台に固定し、その状態で標準サンプルのほぼ中心部分に圧子を垂直方向に荷重をかけて押し込みを行った。標準サンプルに於ける圧子接触時の最大押し込み深さｈｃと接触投影面積Ａとの関係は、下記式で表された。

更に、前記数式（１）〜（３）を用いて、Ｃ_０〜Ｃ_５を算出した。算出の際には、圧子を垂直方向に荷重２０Ｎ、５０Ｎ、８０Ｎ、１００Ｎ、１５０Ｎ、２００Ｎの６つの条件に於いて、それぞれ一回のインデント（圧子押し込み）を３秒間行い、１サンプルにつき５回測定して、平均値を求めた。各回の測定は、圧痕の影響が生じない様に、測定箇所の距離を十分に確保した。また、各荷重に於いて硬度Ｈが１０ＧＰａ、弾性率Ｅｒが７０ＧＰａになる様に計算した。

次に、各実施例及び比較例で得られた透明導電性積層体を被試験体として、それぞれの硬度及び弾性率を測定した。被試験体は、導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）が上側になる様にして試料台に固定した。このように固定した状態で、導電性薄膜側のほぼ中心部分に圧子を垂直方向に荷重２０μＮで、一回のインデント（圧子押し込み）を３秒間で行い、１サンプルにつき５回測定し、平均値を求めた。

（表面電気抵抗及びその変化率）
二端子法を用いて、各タッチパネルに於けるＩＴＯ膜の表面電気抵抗Ｒ_０（Ω／□）を測定した。また、６０℃、９５％ＲＨの雰囲気下で５００ｈｒ放置した後のＩＴＯ膜の表面電気抵抗Ｒも測定し、ＩＴＯ膜の表面電気抵抗の変化率（Ｒ／Ｒ_０）を求めて、その信頼性を評価した。

（光の透過率）
島津製作所製の分光分析装置ＵＶ−２４０を用いて、光波長５５０ｎｍに於ける可視光線透過率を測定した。

（周縁部近傍のペン入力耐久性）
図４に示すように、ポリアセタールからなるペン（ペン先Ｒ０．８ｍｍ）を用いて、各タッチパネルに対し摺動を行い、その後それぞれのリニアリティを測定してペン入力耐久性を評価した。摺動は、透明導電性積層体側に於いて、タッチパネルの周縁部から距離２．０〜２．３ｍｍの範囲内の領域で行った。また、摺動条件は、荷重を２５０ｇ、摺動回数を５万回、ペン摺動角度θを４．０度、タッチパネルのギャップを１５０μｍとした。

リニアリティの測定は、次の通りにした。即ち、透明導電性積層体に於いて、５Ｖの電圧を印加し、測定開始位置Ａの出力電圧をＥ_Ａ、測定終了位置Ｂの出力電圧をＥ_Ｂ、測定点の出力電圧をＥ_Ｘ、理論値をＥ_ＸＸとすると、リニアリティは以下の方法により得られる。

即ち、各タッチパネルの摺動後、透明導電性積層体に於いて、５Ｖの電圧を印加し、測定開始位置Ａの出力電圧をＥ_Ａ、測定終了位置Ｂの出力電圧をＥ_Ｂ、測定点の出力電圧をＥ_ｘ、理論値をＥ_ｘｘとすると、リニアリティは下記数式を用いた計算から得られる。図５に、実施例１で得られたタッチパネルに於ける電圧値と測定位置との関係を示すグラフを示す。同図に示す実線は実測値を示し、破線は理論値を示す。得られたリニアリティの値から、ペン入力耐久性の評価をした。結果を下記表１に示す。

（高加重ペン入力耐久性）
摺動条件を、荷重３ｋｇ、摺動回数５０００回、ペン摺動角度θが１．０度、パネルのギャップを１００μｍとしたこと以外は、前記のペン入力耐久性の評価と同様にした。

（結果）
下記表１より明らかな様に、実施例１〜５に係るタッチパネルであると、周縁部近傍でのペン入力耐久性及び高加重ペン入力耐久性に優れると共に、表面電気抵抗の変化率も低く抑えることができ、良好な信頼性を示すことが確認された。また、透過率も全て９０％程度であり良好な値を示した。その一方、比較例１〜３に係るタッチパネルであると、表面電気抵抗、表面電気抵抗の変化率、透過率、周縁部近傍でのペン入力耐久性、又は高加重ペン入力耐久性の何れかの値は良好であるものの、これら全てを同時に満たすものは無かった。

以上説明したとおり、本発明は、透明なフィルム基材の一方の面に、厚さ１〜３０ｎｍ、相対屈折率１．６〜１．９のＳｉＯ_ｘ膜と、厚さ１０〜５０ｎｍのＳｉＯ_２膜と、厚さ２０〜３５ｎｍの透明な導電性薄膜とを順次積層した構成とすることにより、狭額縁なタッチパネルであっても長期にわたってペン入力耐久性を向上させることができ、特に周縁部近傍でのペン入力耐久性に優れる。また、表面電気抵抗、その変化率及び透過率についても同時に良好な特性を示すので、例えばＰＤＡ、カーナビゲーション、スマートフォン等に好適に用いることができる。

本発明の実施の一形態に係る透明導電性積層体を示す断面模式図である。 前記透明導電性積層体に於ける導電性薄膜側の硬度及び弾性率の測定方法を説明する為の説明図である。 本発明の実施の一形態に係るタッチパネルを示す断面模式図である。 本発明の実施例に係るタッチパネルのペン入力耐久性試験を説明する為の断面模式図である。 実施例１で得られたタッチパネルに於ける電圧値と測定位置との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ フィルム基材
２ ＳｉＯ_ｘ膜
３ ＳｉＯ_２膜
４ 導電性薄膜
５ 粘着剤層
６ 透明基体
７ ハードコート層
１０ 透明導電性積層体
１２ 透明基体
１３ スペーサー
１４ 下側基板
１５ タッチパネル

Claims (7)

1. 透明なフィルム基材と、
   前記フィルム基材の一方の面に、ドライプロセスにより設けられ、厚さが１〜３０ｎｍ、相対屈折率が１．６〜１．９のＳｉＯ_ｘ膜（ｘは１．５以上２未満）と、
   前記ＳｉＯ_ｘ膜上に設けられ、厚さが１０〜５０ｎｍのＳｉＯ_２膜と、
   前記ＳｉＯ_２膜上に設けられ、厚さが２０〜３５ｎｍの透明な導電性薄膜とを有することを特徴とする透明導電性積層体。
2. 請求項１に記載の透明導電性積層体に於いて、
   前記フィルム基材の少なくとも一方の面に樹脂層が設けられていることを特徴とする透明導電性積層体。
3. 請求項１又は２に記載の透明導電性積層体に於いて、
   前記フィルム基材の透明導電性薄膜が形成された面の反対側の面には、透明な粘着剤層を介して透明基体が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。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の透明導電性積層体に於いて、
   前記導電性薄膜は、結晶粒径が２００ｎｍ以下の結晶含有量が５０％を超える結晶質のインジウム錫酸化物からなることを特徴とする透明導電性積層体。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の透明導電性積層体に於いて、
   前記導電性薄膜が積層されている側の硬度が２ＧＰａ以上であることを特徴とする透明導電性積層体。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の透明導電性積層体に於いて、
   前記導電性薄膜が積層されている側の弾性率が８ＧＰａ以上であることを特徴とする透明導電性積層体。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の透明導電性積層体を備えたことを特徴とするタッチパネル。

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