JP4753416B2 - 透明導電性積層体およびタッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどのフィルム基材を有する透明導電性積層体およびそれを用いたタッチパネルに関するものである。

可視光線領域で透明でかつ導電性を有する薄膜は、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新しいディスプレイ方式やタッチパネルなどの透明電極のほか、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ている。

従来、このような透明導電性薄膜としては、ガラス上に酸化インジウム薄膜を形成したいわゆる導電性ガラスがよく知られているが、基材がガラスであるために可撓性、加工性に劣り、用途によっては使用できない場合がある。

このため、近年では、可撓性、加工性に加えて、耐衝撃性に優れ、軽量であるなどの利点から、ポリエチレンテレフタレートフィルムをはじめとする各種のプラスチックフィルムを基材とした透明導電性薄膜が使用されている。

しかし、このようなフィルム基材を用いた透明導電性薄膜は、薄膜表面の光線反射率が大きいため、透明性に劣る問題があり、また導電性薄膜の耐擦傷性や耐屈曲性に劣り、使用中に傷がついて電気抵抗が増大したり断線を生じたりする問題があった。

また、特にタッチパネル用の導電性薄膜においては、スペーサを介して対向させた一対の薄膜同士がその一方のパネル板側からの押圧打点で強く接触するものであるため、これに抗しうる良好な耐久性、つまり打点特性特にペン入力耐久性を有していることが望まれる。しかし、上記したような従来の透明導電性薄膜はこの耐久性に劣り、その分、タッチパネルとしての寿命が短くなる問題があった。

そこで、フィルム基材を用いた透明導電性薄膜の上記問題を改良する試みがなされている。本件出願人も、厚さが２〜１２０μｍの透明なフィルム基材の一方の面に、透明な第１の誘電体薄膜、透明な第２の誘電体薄膜、および透明な導電性薄膜をこの順に積層し、上記フィルム基材の他方の面に、透明な粘着剤層を介して透明基体を貼り合わせてなる透明導電性積層体を提案している（特許文献１，２参照）。
特開２００２−３１６３７８号公報（第２〜４頁） 特開２００２−３２６３０１号公報（第２〜５頁）

上記の透明導電性積層体は、一方の面に導電性薄膜を有するフィルム基材の他方の面に透明基体を貼り合わせる一方、導電性薄膜とフィルム基材との間に第１および第２の誘電体薄膜を設け、これらの薄膜とフィルム基材および導電性薄膜の各光の屈折率が適切な関係を有するように選択して、透明性を向上させ、導電性薄膜の耐擦傷性、耐屈曲性、タッチパネル用としての打点特性、特にペン入力耐久性を向上させたものである。

しかるに、本件出願人の引き続く研究により、上記の透明導電性積層体でも、耐屈曲性の点でなお不十分な場合があることが分かった。すなわち、タッチパネル市場では、近年ゲームやスマートフォンといった新規用途が拡大してきており、その際、タッチパネル設計では、狭額縁化が進んできており、額縁近傍においてより屈曲された状態で用いられるため、これに抗しうる高い屈曲ペン入力耐久性が望まれている。また、より過酷な条件で用いられるようになり、従来の入力荷重よりも重い荷重で入力されても耐えうる、高荷重ペン入力耐久性が望まれている。しかし、上記の透明導電性積層体では、この特性を十分に満足できない場合があることが分かった。

本発明は、上記の事情に照らし、既提案の透明導電性積層体をさらに改良し、耐屈曲性のさらなる改善によりタッチパネル用としての打点特性、特に耐屈曲ペン入力耐久性を高度に満足し、同時に高荷重ペン入力耐久性を高度に満足する透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的に対する鋭意検討の過程で、既提案の透明導電性積層体において、フィルム基材上に第１および第２の誘電体薄膜を介して設ける導電性薄膜の結晶粒径に注目した。この結晶粒径は、導電性薄膜自体の材料構成（例えば、酸化スズを含有する酸化インジウム薄膜ではその酸化スズ含有量の増減など）により、またこの薄膜の下地となる第２の誘電体薄膜の材料構成により、さらにはこれら各薄膜の形成方法などにより、変化する。

そこで、導電性薄膜の結晶粒径の異なる多数個の透明導電性積層体を作製し、その性能について、詳細な実験検討を繰り返した。その結果、上記の結晶粒径および粒径分布と導電性薄膜の耐屈曲性との間に密接な関係があり、特定の粒径を有する結晶の含有量を特定範囲に規制したときに、上記耐屈曲姓の改善を図れて、タッチパネル用としての打点特性、特にペン入力耐久性はもちろん、屈曲ペン入力耐久性を大きく向上できることを知り、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、厚さが２〜１２０μｍの透明なフィルム基材の一方の面に、透明な第１の誘電体薄膜、透明な第２の誘電体薄膜および透明な導電性薄膜をこの順に積層し、上記フィルム基材の他方の面に、透明な粘着剤層を介して透明基体を貼り合わせてなり、
第２の誘電体薄膜は、無機物であるか、または有機物と無機物との混合物であり、
上記導電性薄膜は、この薄膜を形成する材料の結晶中、最大粒径が１００ｎｍ以下の結晶含有量が５０面積％を超え、残りの結晶が１００超〜２００ｎｍの分布幅に存在することを特徴とする透明導電性積層体、に関する。

前記透明導電性積層体を形成する材料の結晶の最大粒径の平均粒径は、５０〜１５０ｎｍであることが好ましい。

前記透明導電性積層体において、透明な導電性薄膜の硬度が１．５ＧＰａ以上であり、弾性率が６ＧＰａ以上であることが好ましい。

前記透明導電性積層体において、導電性薄膜は、酸化スズを含有する酸化インジウムにより形成することができ、酸化インジウムと酸化スズの合計に対する酸化スズの含有量は、２〜５０重量％であることが好ましい。さらには、酸化インジウムと酸化スズの合計に対する酸化スズの含有量は、３〜１５重量％であることが好ましい。

前記透明導電性積層体において、フィルム基材の光の屈折率をｎ₁、第１の誘電体薄膜の光の屈折率をｎ₂、第２の誘電体薄膜の光の屈折率をｎ₃、導電性薄膜の光の屈折率をｎ₄としたとき、
それらの屈折率がｎ₃＜ｎ₂≦ｎ₁＜ｎ₄関係を満たし、
第１の誘電体薄膜の厚さが１００〜２５０ｎｍ、
第２の誘電体薄膜の厚さが１５〜１００ｎｍであることが好ましい。

前記透明導電性積層体において、第１の誘電体薄膜は、有機物であるか、または有機物と無機物との混合物により形成することができる。

前記透明導電性積層体において、第２の誘電体薄膜は、真空蒸着法により形成された無機物であることが好ましい。

また、本発明は、導電性薄膜を有する一対のパネル板を、導電性薄膜同士が対向するようにスペーサを介して対向配置してなるタッチパネルにおいて、パネル板の少なくとも一方が、上記した各構成の透明導電性積層体からなることを特徴とするタッチパネル、に関する。

このように、本発明の透明導電性積層体は、フィルム基材の一方の面に第１および第２の誘電体薄膜を介して設ける導電性薄膜に関し、第２の誘電体薄膜を無機物、または有機物と無機物との混合物により形成するとともに、導電性薄膜を形成する材料の結晶中、特定の粒径を有する結晶の含有量が特定範囲となるようにしたことにより、導電性薄膜の耐擦傷性とともに耐屈曲性のさらなる改善により、耐久性がより一段と向上し、タッチパネル用としての打点特性、特にペン入力耐久性に加えて、屈曲ペン入力耐久性を高度に満足する。また本発明の透明導電性積層体は各薄膜の厚さや屈折率が適切な関係を有するように選択することで、透明性などの諸特性を満足できる。

本発明におけるフィルム基材は、その材質に特に限定はなく、適宜なものを使用することができる。具体的には、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、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、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、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂などが挙げられる。これらの中でも、特に好ましいものは、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などである。

これらのフィルム基材の厚さは、２〜１２０μｍの範囲にあることが必要であり、特に好ましくは６〜１００μｍの範囲にあるのがよい。厚さが２μｍ未満では、フィルム基材としての機械的強度が不足し、この基材をロール状にして誘電体薄膜や導電性薄膜などの薄膜さらには粘着剤層を連続的に形成する操作が難しくなる。また、厚さが１２０μｍを超えると、後述する粘着剤層のクッション効果に基づく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の向上を図れなくなる。

このようなフィルム基材は、その表面にあらかじめスパッタリング、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第一の誘電体薄膜のフィルム基材に対する密着性を向上させるようにしてもよい。また、第一の誘電体薄膜を設ける前に、必要に応じて、溶剤洗浄や超音波洗浄などにより除塵、清浄化を行うようにしてもよい。

本発明においては、このように構成されるフィルム基材の一方の面に、透明な導電性薄膜を設ける前に、その下地として、透明な第１の誘電体薄膜および透明な第２の誘電体薄膜を、この順に積層する。第２の誘電体薄膜は無機物、または有機物と無機物との混合物により形成する。このように下地薄膜を積層することにより、透明性および導電性薄膜の耐擦傷性や耐屈曲性が向上するとともに、タッチパネル用としての打点特性の向上に好結果が得られる。

第１の誘電体薄膜および第２の誘電体薄膜の材料には、ＮａＦ（１．３）、Ｎａ₃Ａ１Ｆ₆（１．３５）、ＬｉＦ（１．３６）、ＭｇＦ₂（１．３８）、ＣａＦ₂（１．４）、ＢａＦ₂（１．３）、ＢａＦ₂（１．３）、ＳｉＯ₂（１．４６）、ＬａＦ₃（１．５５）、ＣｅＦ（１．６３）、Ａ１₂Ｏ₃（１．６３）などの無機物〔（ ）内の数値は光の屈折率を示す〕や、光の屈折率が１．４〜１．６程度のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、シロキサン系ポリマーなどの有機物や、上記無機物と上記有機物の混合物が挙げられる。

上記材料の中でも、第１の誘電体薄膜の材料は、有機物であるか、または有機物と無機物との混合物であるのが望ましい。特に、有機物として、メラミン樹脂とアルキド樹脂と有機シラン縮合物の混合物からなる熱硬化型樹脂を使用するのが望ましい。

また、第２の誘電体薄膜の材料は、無機物であるか、または有機物と無機物との混合物である。特に、無機物として、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、Ａ１₂Ｏ₃などが好ましく用いられる。

第１の誘電体薄膜および第２の誘電体薄膜は、上記の材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテイング法、塗工法などにより形成できる。特に第２の誘電体薄膜の形成方法としては、真空蒸着法が好ましく、この方法によって形成した第２の誘電体薄膜上に透明導電性薄膜を形成すれば、透明導電性薄膜を構成する結晶の粒径の分布を容易に前記の好ましい範囲にすることができる。真空蒸着法における膜形成材料の加熱方式としては、熱ビーム加熱方式または抵抗加熱方式があげられる。

第１の誘電体薄膜は、厚さが１００〜２５０ｎｍ、好ましくは１３０〜２００ｎｍであるのがよい。第２の誘電体薄膜は、厚さが１５〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜６０ｎｍであるのがよい。第１および第２の誘電体薄膜の各厚さを上記範囲とすることにより、透明性、耐擦傷性、耐屈曲性などの特性を両立させやすい。

本発明においては、このようにフィルム基材の一方の面に、下地薄膜となる第１および第２の誘電体薄膜を積層したのち、この上に透明な導電性薄膜を設ける。導電性薄膜は、前記した第１および第２の誘電体薄膜の場合と同様の方法により、形成できる。用いる薄膜材料も特に制限されるものではなく、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。特に、酸化スズを含有する酸化インジウムが好ましい。

導電性薄膜は、厚さが通常１０ｎｍ以上、好適には１０〜３００ｎｍであるのがよい。厚さが１０ｎｍより薄いと、表面電気抵抗が１０³Ω／□以下となる良好な導電性を有する連続被膜となりにくく、厚すぎると、透明性の低下などをきたしやすい。

本発明においては、上記のように形成される導電性薄膜は、結晶により形成されており、この薄膜を形成する材料の結晶中、最大粒径が１００ｎｍ以下の結晶含有量が５０面積％を超えるように、制御されている。結晶の最大粒径および分布は、電界放出型透過型電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）により導電性薄膜を表面観察することにより決定される。結晶の最大粒径は、観察される多角形状または長円形状の各領域における、対角線または直径の最大のものである。また、前記最大粒径を有する結晶の含有量は、具体的には、前記電子顕微鏡画像において単位面積（１．５μｍ×１．５μｍ）当たり、各粒径の結晶が占める面積である。

前記導電性薄膜を形成する材料の結晶は、最大粒径１００ｎｍ以下の範囲の結晶含有量が、７０面積％以上であることが好ましく、さらには、８０面積％以上であることが好ましい。このように導電性薄膜中の結晶を制御することにより、耐屈曲性のさらなる改善が図れ、屈曲時のクラック発生などを抑制でき、タッチパネル用としての屈曲ペン入力耐久性を大きく向上できることが見出された。なお、導電性薄膜の結晶粒径が小さくなりすぎると、導電性薄膜中に非結晶状態に類似した部分が存在し、信頼性やペン耐久性が低下するため、結晶粒径が極端に小さくなりすぎないようにするのが望ましい。かかる観点から、結晶の最大粒径は、１０ｎｍ以上、さらには、３０ｎｍ以上であるのが好ましい。

また、導電性薄膜を形成する材料の結晶の最大粒径の分布を、１００ｎｍ以下、１００超〜２００ｎｍ、２００超〜３００ｎｍに分けた場合には、各分布幅に結晶が集中するのではなく、少なくとも２つの分布幅を有する場合が耐久性のバランスの点から好ましい。少なくとも２つの分布幅は、それぞれ、少なくとも５面積％の結晶含有量を有することが好ましい。特に、１００ｎｍ以下の分布幅と、１００超〜２００ｎｍの分布幅に、少なくとも５面積％の結晶含有量を有することが好ましい。最も好ましくは、１００ｎｍ以下の分布幅の結晶含有量が５０面積％を超え、さらには７０面積％以上、さらには８０面積％以上であり、残りの結晶が１００超〜２００ｎｍの分布幅に存在する。また導電性薄膜を形成する材料の結晶の最大粒径の平均粒径は、５０〜１５０ｎｍ、さらには、６０〜１５０ｎｍ、さらには７０〜１００ｎｍであるのが好ましい。

導電性薄膜の結晶粒径および粒径分布を上記のように規制するには、導電性薄膜の材料構成やその薄膜形成方法を適宜選択すればよい。例えば、導電性薄膜が、酸化スズを含有する酸化インジウム（ＩＴＯ）により形成されている場合には、ＩＴＯ中の酸化スズ含量を増やすことにより、粒径が小さい結晶の含有割合を増大させることができる。ＩＴＯ中の酸化スズ含有量（酸化インジウムと酸化スズの合計に対する酸化スズの含有量）は、好ましくは２〜５０重量％、さらに好ましくは３〜１５重量％、特に３〜１０重量％である。

また、導電性薄膜の結晶粒径および粒径分布は、この薄膜の下地となる第１および第２の誘電体薄膜の材料構成やその形成方法を選択することによっても、規制することが可能である。例えば、第２の誘電体薄膜としてＳｉＯ₂薄膜を形成する場合に、シリカコート法で形成するよりも、電子ビーム加熱による真空蒸着法で形成した方が、導電性薄膜中の粒径の小さい結晶の含有量をより多くすることができる。

本発明において、フィルム基材の光の屈折率は通常１．４〜１．７程度で、導電性薄膜の光の屈折率は通常約２程度である。フィルム基材の光の屈折率をｎ₁、第１の誘電体薄膜の光の屈折率をｎ₂、第２の誘電体薄膜の光の屈折率をｎ₃、導電性薄膜の光の屈折率をｎ₄としたとき、それらの屈折率がｎ₃＜ｎ₂≦ｎ₁＜ｎ₄関係を満たすのが望ましい。第１の誘電体薄膜および第２の誘電体薄膜は、上記のような光の屈折率の関係を満足するように、すなわち、第１の誘電体薄膜の光の屈折率ｎ₂が第２の誘電体薄膜の光の屈折率ｎ₃より大きく、かつフィルム基材の光の屈折率ｎ₁に比べて同等以下となるように、前記した材料の中から、適宜の材料が選択されるのが望ましい。

本発明では、このように一方の面に第１および第２の誘電体薄膜を介して透明な導電性薄膜を設けたフィルム基材の他方の面に、透明な粘着剤層を介して透明基体を貼り合わせる。この貼り合わせは、透明基体の方に上記の粘着剤層を設けておき、これにフィルム基材を貼り合わせるようにしてもよいし、逆にフィルム基材の方に上記の粘着剤層を設けておき、これに透明基体を貼り合わせてもよい。後者の方法では、粘着剤層の形成を、フィルム基材をロール状にして連続的に行うことができ、生産性の面でより有利である。

粘着剤層は、透明性を有するものであればよく、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤などが用いられる。粘着剤層は、透明基体の接着後そのクッション効果により、フィルム基材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ため、粘着剤層の弾性係数を１〜１００Ｎ／ｃｍ²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。

粘着剤層の弾性係数が１Ｎ／ｃｍ²未満となると、粘着剤層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ひいては導電性薄膜に凹凸を生じさせ、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、さらに導電性薄膜の耐擦傷性やタッチパネルとしての打点特性の向上効果が低減する。また、１００Ｎ／ｃｍ²を超えると、粘着剤層が硬くなり、そのクッション効果を期待できなくなり、導電性薄膜の耐擦傷性やタッチパネルとしての打点特性を向上できない。

粘着剤層の厚さが１μｍ未満となると、そのクッション効果を期待できなくなるため、導電性薄膜の耐擦傷性やタッチパネルとしての打点特性の向上を望めない。また、粘着剤層を厚くしすぎると、透明性を損なったり、粘着剤層の形成や透明基体の貼り合わせ作業性、さらにコストの面で好結果が得られにくい。

このような粘着剤層を介して貼り合わされる透明基体は、フィルム基材に対して良好な機械的強度を付与し、特にカールなどの発生防止に寄与するものであり、これを貼り合わせたのちでも可撓性であることが要求される場合は、通常６〜３００μｍ程度のプラスチックフィルムが用いられ、可撓性が特に要求されない場合は、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が用いられる。プラスチックの材質としては、前記したフィルム基材と同様のものが挙げられる。

なお、必要により、上記した透明基体の外表面（粘着剤層とは反対側の面）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を設けるようにしてもよい。後者のハードコート層としては、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。

本発明の透明導電性積層体は、上記のように、透明なフィルム基材の一方の面に透明な第１および第２の誘電体薄膜を介して特定の結晶粒径および粒径分布を有する透明な導電性薄膜が積層されているとともに、上記フィルム基材の他方の面に透明な粘着剤層を介して透明基体が貼り合わされた構成からなるものである。

この透明導電性積層体は、導電性薄膜側の物性として、導電性薄膜側の硬度が１ＧＰａ以上、特に１．５ＧＰａであるのが好ましく、また導電性薄膜側の弾性率が５ＧＰａ以上、特に６ＧＰａ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、透明導電性積層体を撓ませても、導電性薄膜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。なお、前記導電性薄膜側の硬度の上限は、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。

なお、上記の導電性薄膜側の硬度および弾性率は、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、測定できる。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、透明導電性積層体の導電性薄膜側）に、荷重をかけて圧子を押し込み、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、圧子のヤング率Ｅｉ、圧子のポアッソン比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。
Ｈ＝Ｐｍａｘ／Ａ ・・・（１）
Ｓ＝（２／√π）・Ｅｒ・β・√Ａ ・・・（２）
Ｅｒ＝１／｛（１−ｖｓ２）／Ｅｓ＋（１−ｖｉ２）／Ｅｉ｝ ・・・（３）
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とおりであり、公知の方法により測定することができる。

図１は、本発明の透明導電性積層体の一例を示したものであり、透明なフィルム基材１の一方の面に透明な第１の誘電体薄膜２、透明な第２の誘電体薄膜３、透明な導電性薄膜４が、この順に積層されており、他方の面には透明な粘着剤層５を介して透明基体６が貼り合わされている。

また、図２は、本発明の透明導電性積層体の他の例を示したものであり、透明基体６の外表面にハードコート層７を設けるようにしたものであり、その他の構成要素は図１と全く同様であり、同一番号を付してその説明を省略する。

図３は、本発明の透明導電性積層体を用いたタッチパネルの例を示したものである。すなわち、導電性薄膜４ａ、４ｂを有する一対のパネル板Ｐ１、Ｐ２を、互いに直交するように設けた導電性薄膜４ａ、４ｂ同士が対向するように、スペーサ８を介して対向配置してなるタッチパネルにおいて、一方のパネル板Ｐ１として、上記した図２に示す透明導電性積層体を使用したものである。

このタッチパネルにおいては、パネル板Ｐ１側より、入力ペンにて押圧打点したとき、導電性薄膜４ａ、４ｂ同士が接触して、電気回路のＯＮ状態となり、上記押圧を解除すると、元のＯＦＦ状態に戻る、透明スイッチ横体として機能する。その際、パネル板Ｐ１が上記の透明導電性積層体からなるため、導電性薄膜の耐擦傷性や耐屈曲性などに優れ、長期にわたり上記機能を安定に維持させることができる。

なお、上記の図３において、パネル板Ｐ１は、図１に示す透明導電性積層体であってもよい。また、パネル板Ｐ２は、プラスチックフィルムやガラス板などからなる透明基体９に導電性薄膜４ｂを設けたものであるが、上記のパネル板Ｐ１と同様の図１または図２に示す透明導電性積層体を使用してもよい。

以下に、本発明の実施例を、比較例と対比して記載し、より具体的に説明する。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味するものとする。

導電性薄膜の結晶粒径および粒径分布は、電界放出型透過型電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ，Ｈｉｔａｃｈｉ，ＨＦ−２０００）により、導電性薄膜の表面観察を行い、評価した。結晶の最大粒径は具体的には、次の方法で測定した。まずポリエステルフィルム上に、スパッタリングでＩＴＯ膜を形成する。これをシャーレに静置し、ヘキサフルオロイソプロパノールを静に注ぎ、ポリエステルフィルムを溶解除去する。そして白金製のメッシュでＩＴＯの薄膜をすくい取り、透過型電子顕微鏡のサンプルステージに固定する。これを各例に応じて５万倍〜２０万倍ほどの倍率で写真撮影し、１．５μｍ×１．５μｍの面積当たりに存在する結晶の最大粒径を観察して評価した。

参考例１
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）からなる透明なフィルム基材（光の屈折率ｎ₁＝１．６６）の一方の面に、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）の熱硬化型樹脂からなる硬化被膜（光の屈折率ｎ₂＝１．５４）を厚さ１５０ｎｍに形成して、透明な第１の誘電体薄腰とした。

つぎに、この第１の誘電体薄膜上に、シリカコート法により、ＳｉＯ₂薄膜からなる第２の誘電体薄膜を形成した。すなわち、上記第１の誘電体薄膜上に、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分乾燥後、硬化させて、厚さが３０ｎｍのＳｉＯ₂薄膜（光の屈折率ｎ₃＝１．４６）を形成して、透明な第２の誘電体薄膜とした。

このようにフィルム基材上に下地薄膜を積層したのち、この上（第２の誘電体薄膜上）に、さらにアルゴンガス８０％と酸素ガス２０％とからなる４×１０^-3Ｐａの雰囲気中で、酸化インジウムおよび酸化スズの混合物の焼結体（酸化インジウム９７重量％，酸化スズ３重量％）を用いたスパッタリング法により、厚さが２０ｎｍの酸化インジウムと酸化スズとの複合酸化物（光の屈折率ｎ₄＝２．００）からなる透明な導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）を形成し、１５０℃で１．５時間加熱した。この導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

つぎに、上記ＰＥＴフィルムの他方の面に、弾性係数が１０Ｎ／ｃｍ²に調整された透明なアクリル系粘着剤層（アクリル酸ブチル：アクリル酸：酢酸ビニルの重量比１００：２：５の単量体混合物の共重合体１００部に、イソシアネート系架橋剤を１部配合してなるアクリル系粘着剤）を、約２０μｍの厚さに形成し、さらにこの上に、厚さが１２５μｍのＰＥＴフィルムからなる透明基体を貼り合わせた。

ついで、上記の透明基体上に、アクリル・ウレタン系樹脂（大日本インキ化学工業社製の商品名「ユニディック１７−８０６」）１００部に、光重合開始剤として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商品名「イルガキュア１８４」）５部を加えて、５０重量％の濃度に希釈したトルエン溶液を塗布し、１００℃で３分乾燥後、直ちにオゾンタイプ高圧水銀灯（８０Ｗ／ｃｍ，１５ｃｍ集光型）２灯で紫外線照射を行い、厚さが５μｍのハードコート層を形成することにより、図２に示す構造の透明導電性積層体を作製した。

この透明導電性積層体を一方のパネル板とし、他方のパネル板として、ガラス坂上に厚さが３０ｎｍのＩＴＯ薄膜を上記同様の方法で形成したものを用い、この両パネル板を、ＩＴＯ薄膜同士が対向するように、厚さが２０μｍのスペーサを介して両パネル板のギャップが１５０μｍとなるように対向配置させ、スイッチ構体としてのタッチパネルを作製した。なお、両パネル板の各ＩＴＯ薄膜は、上記の対向配置に先立って、あらかじめ互いに直交するように形成した。

参考例２
第１の誘電体薄膜（硬化被膜）の厚さを２００ｎｍに変更したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

参考例３
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）の厚さを６０ｎｍに変更したこと以外は、参考例１と同様にして、透朋導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

実施例１
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）の形成において、シリカコート法に代え、ＳｉＯ₂を電子ビーム加熱法により、１×１０^-2〜３×１０^-2Ｐａの真空度で真空蒸着し、厚さが３０ｎｍのＳｉＯ₂薄膜を形成したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

参考例４
導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）の形成において、蒸着原料として、酸化インジウムおよび酸化スズの混合物の焼結体（酸化インジウム９０重量％，酸化スズ１０重量％）を使用して、厚さが２０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

実施例２
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）の形成において、シリカコート法に代え、ＳｉＯ₂を電子ビーム加熱法により、１×１０^-2〜３×１０^-2Ｐａの真空度で真空蒸着し、厚さが３０ｎｍのＳｉＯ₂薄膜を形成したこと、導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）の形成において、蒸着原料として、酸化インジウムおよび酸化スズの混合物の焼結体（酸化インジウム９０重量％，酸化スズ１０重量％）を使用して、厚さが２０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

実施例３
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）の形成において、シリカコート法に代え、ＳｉＯ₂を電子ビーム加熱法により、１×１０^-2〜３×１０^-2Ｐａの真空度で真空蒸着し、厚さが３０ｎｍのＳｉＯ₂薄膜を形成したこと、導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）の形成において、蒸着原料として、酸化インジウムおよび酸化スズの混合物の焼結体（酸化インジウム９５重量％，酸化スズ５重量％）を使用して、厚さが２０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

比較例１
第１の誘電体薄膜（硬化被膜）を形成しなかったこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

比較例２
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）を形成しなかったこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

比較例３
導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）の形成において、蒸着原料として、酸化インジウムおよび酸化スズの混合物の焼結体（酸化インジウム９９重量％，酸化スズ１重量％）を使用して、厚さが２０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

比較例４
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）を形成しなかったこと以外は、参考例４と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、この導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

比較例５
第２の誘電体薄膜（ＳｉＯ₂薄膜）の形成において、シリカコート法に代え、ＳｉＯ₂を電子ビーム加熱法により、１×１０^-2〜３×１０^-2Ｐａの真空度で真空蒸着し、厚さが３０ｎｍのＳｉＯ₂薄膜を形成したこと、導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）の形成において、蒸着原料として、酸化インジウムおよび酸化スズの混合物の焼結体（酸化インジウム９９重量％，酸化スズ１重量％）を使用して、厚さが２０ｎｍのＩＴＯ薄膜を形成したこと以外は、参考例１と同様にして、透明導電性積層体とこれを用いたタッチパネルを作製した。なお、導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

上記の実施例１〜３、参考例１〜４、および比較例１〜５の各透明導電性積層体について、各層（薄膜）の材料、屈折率、厚み等を表１に示す。また導電性薄膜の結晶の粒径分布を表２に示す。

また、各透明導電性積層体について、フィルム抵抗および光の透過率とともに、導電性薄膜側の硬度および弾性率を、下記の方法により、測定した。これらの結果は、表３に示されるとおりであった。

なお、上記の硬度および弾性率の測定に際し、フィルム基材（ＰＥＴフィルム）の裏面に粘着剤層および透明基体を設けていない積層体、つまり、図４に示すようなフィルム基材１の一方の面に下地薄膜（第１の誘電体薄膜２および／または第２の誘電体薄膜３）を介して導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）４を形成した積層体を、被試験体として使用した。

＜フィルム抵抗＞
四端子法を用いて、フィルムの表面電気抵抗（Ω／□）を測定した。

＜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における可視光線透過率を測定した。

＜導電性薄膜側の硬度および弾性率＞
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および弾性率を測定した。すなわち、図４に示したように、被試験体をその導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）４を上にして試料台２０に固定した。このように固定した状態で、導電性薄膜４側に圧子２１を垂直方向に荷重をかけて押し込み、インデンテーション曲線（荷重−押し込み深さ曲線）を得た。これより、前記式（１）、（２）に基づいて、導電性薄膜側の硬度および弾性率を算出した。

測定は、走査型プローブ顕微鏡（ＪＥＯＬ．ＬＴＤ／日本電子：ＪＳＰＭ−４２００）を用いた。また、圧子２１には、ダイヤモンド圧子（三角錐）（ＴＩ−０３７ ９０°）を用いた。この圧子を用い、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。各回の測定は、圧痕の影響が生じないように、測定箇所の距離を十分にとった。

つぎに、上記の実施例１〜３、参考例１〜４、および比較例１〜５の各タッチパネルについて、下記の方法により、打点特性、ペン入力耐久性および屈曲ペン入力耐久性を測定した。これらの結果は、表３に示されるとおりであった。

＜打点特性＞
透明導電性積層体で構成したパネル板側から、硬度４０度のウレタンゴムからなるロッド（鍵先７Ｒ）を用いて、荷重１００ｇで１００万回のセンター打点を打ったのち、フィルム抵抗（Ｒｄ）を測定し、初期のフィルム抵抗（Ｒｏ）に対する変化率（Ｒｄ／Ｒｏ）を求めて、打点特性を評価した。なお、上記フィルム抵抗の測定は、対向配置した導電性薄膜同士の打点時の接触抵抗について行い、その平均値で表したものである。

＜高荷重ペン入力耐久性＞
（Ａ）：透明導電性積層体で構成したパネル板側から、ポリアセタールからなるペン（ペン先Ｒ０．８ｍｍ）を用いて、荷重５００ｇで３０万回の摺動を行った。摺動後、以下のようにリニアリティーを測定し、高荷重ペン入力耐久性を評価した。

［リニアリティーの測定方法］
透明導電積層体に５Vの電圧を印加し、透明導電積層体における、電圧を印加する端子Ａ（測定開始位置）および端子Ｂ（測定終了位置）の間の出力電圧を測定した。
リニアリティーは、測定開始位置Ａでの出力電圧をＥ_A、測定終了位置Ｂでの出力電圧をＥ_B、各測定点Ｘでの出力電圧をＥ_X、理論値をＥ_XXとすると、以下の計算から、求めることができる。
Ｅ_XX（理論値）＝｛Ｘ・（Ｅ_B−Ｅ_A）／（Ｂ−Ａ）｝＋Ｅ_A
リニアリティー（％）＝〔（Ｅ_XX−Ｅ_X）／（Ｅ_B−Ｅ_A）〕×１００

なお、リニアリティー測定の概略は、図５に示すとおりである。タッチパネルを用いる画像表示装置では、ペンで押さえられることにより上部パネルと下部パネルの接触部分の抵抗値から画面上に表示されるペンの位置が決定されている。上部および下部パネル表面の出力電圧分布が理論線（理想線）のようになっているものとして抵抗値は決められる。すると、電圧値が、図５の実測値のように理論線からずれると、実際のペン位置と抵抗値によって決まる画面上のペン位置がうまく同調しなくなる。理論線からのずれがリニアリティーであり、その値が大きいほど、実際のペン位置と画面上のペンの位置のずれが大きくなる。

（Ｂ）：また、透明導電性積層体で構成したパネル板側から、ポリアセタールからなるペン（ペン先Ｒ０．８ｍｍ）を用いて、各荷重で１０万回の摺動を行った。摺動後のリニアリティーが１．５％以下である最大荷重を求めた。この荷重が重いほど、ペン入力耐久性の特性が優れていることを意味する。

＜屈曲ペン入力耐久性＞
（Ａ）：透明導電性積層体で構成したパネル板側から、ポリアセタールからなるペン（ペン先Ｒ０．８ｍｍ）を用いて、荷重２５０ｇで５万回の摺動を行った。その際、図６に示すように両パネルのＰ１とＰ２のギャップを３００μｍとし、パネル板Ｐ１側から入力ペン１０を摺動させたときのペン摺動角度θが４．０°となるようにした。この摺動後、透明導電性積層体のリニアリティーを前記と同じように測定し、屈曲ペン入力耐久性を評価した。

（Ｂ）：透明導電性積層体で構成したパネル板側から、ポリアセタールからなるペン（ペン先Ｒ０．８ｍｍ）を用いて、荷重２５０ｇで１０万回の摺動を行った。その際、図６に示すように両パネルのＰ１とＰ２の間隔を調整して角度θを変化させ、各角度で、パネル板Ｐ１側から入力ペン１０を摺動させたときの摺動後のリニアリティーが１．５％以下となる角度θを求めた。この角度が大きいほど、屈曲ペン入力耐久性の特性が優れていることを意味する。

上記の表３の結果から明らかなように、本発明の実施例１〜３、および参考例１〜４の透明導電性積層体は、透明性が良好で導電性も満足するものであり、また導電性薄膜側の硬度は１．５ＧＰａ以上、導電性薄膜側の弾性率は６ＧＰａ以上で、優れた特性を備えており、これを用いたタッチパネルは、打点特性およびペン入力耐久性に優れ、さらに屈曲ペン入力耐久性にも優れていることが分かる。

これに対して、第１の誘電体薄膜または第２の誘電体薄膜を形成しなかった比較例１、２、４では、透明導電性積層体の透明性に劣り、またタッチパネルとしての耐久性に劣っている。さらに、導電性薄膜の結晶中、粒径３００ｎｍを超える結晶の含有量が５０面積％を超える比較例３、５では、屈曲ペン入力耐久性に劣っている。

本発明の透明導電性積層体の一例を示す断面図である。 本発明の透明導電性積層体の他の例を示す断面図である。 本発明の透明導電性積層体を用いたタッチパネルを示す断面図である。 透明導電性薄膜側の硬度および弾性率の測定の概略を示す説明図である。 リニアリティー測定の概略を示す説明図である。 屈曲ペン入力耐久性の測定の概略を示す説明図である。

符号の説明

１ 透明なフィルム基材
２ 透明な第１の誘電体薄膜
３ 透明な第２の誘電体薄膜
４（４ａ） 透明な導電性薄膜
５ 透明な粘着剤層
６ 透明基体
７ ハードコート層
Ｐ１ パネル板
Ｐ２ パネル板
８ スペーサ
４ｂ 導電性薄膜
９ 透明基体
１０ 入力ペン
２０ 試料台
２１ 圧子

Claims (9)

1. 厚さが２〜１２０μｍの透明なフィルム基材の一方の面に、透明な第１の誘電体薄膜、透明な第２の誘電体薄膜および透明な導電性薄膜をこの順に積層し、上記フィルム基材の他方の面に、透明な粘着剤層を介して透明基体を貼り合わせてなり、
   第２の誘電体薄膜は、無機物であるか、または有機物と無機物との混合物であり、
   上記導電性薄膜は、この薄膜を形成する材料の結晶中、最大粒径が１００ｎｍ以下の結晶含有量が５０面積％を超え、残りの結晶が１００超〜２００ｎｍの分布幅に存在することを特徴とする透明導電性積層体。
2. 導電性薄膜を形成する材料の結晶の最大粒径の平均粒径は、５０〜１５０ｎｍである、請求項１に記載の透明導電性積層体。
3. 透明な導電性薄膜の硬度が１．５ＧＰａ以上であり、弾性率が６ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の透明導電性積層体。
4. 導電性薄膜は、酸化スズを含有する酸化インジウムにより形成されており、酸化インジウムと酸化スズの合計に対する酸化スズの含有量は、２〜５０重量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透明導電性積層体。
5. 酸化インジウムと酸化スズの合計に対する酸化スズの含有量は、３〜１５重量％であることを特徴とする請求項４記載の透明導電性積層体。
6. フィルム基材の光の屈折率をｎ₁、第１の誘電体薄膜の光の屈折率をｎ₂、第２の誘電体薄膜の光の屈折率をｎ₃、導電性薄膜の光の屈折率をｎ₄としたとき、
   それらの屈折率がｎ₃＜ｎ₂≦ｎ₁＜ｎ₄関係を満たし、
   第１の誘電体薄膜の厚さが１００〜２５０ｎｍ、
   第２の誘電体薄膜の厚さが１５〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の透明導電性積層体。
7. 第１の誘電体薄膜は、有機物であるか、または有機物と無機物との混合物であることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の透明導電性積層体。
8. 第２の誘電体薄膜は、真空蒸着法により形成された無機物であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の透明導電性積層体。
9. 導電性薄膜を有する一対のパネル板を、導電性薄膜同士が対向するようにスペーサを介して対向配置してなるタッチパネルにおいて、パネル板の少なくとも一方が、請求項１〜８のいずれかに記載の透明導電性積層体からなることを特徴とするタッチパネル。

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