JP5040500B2

JP5040500B2 - 透明導電膜、その製造方法および該透明導電膜を用いたタッチパネル

Info

Publication number: JP5040500B2
Application number: JP2007195727A
Authority: JP
Inventors: 準長谷川; 裕小林
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP2009032548A

Description

本発明は、透明電極、反射防止膜、電磁波遮蔽膜等として有用な透明導電膜、その製造方法および該透明導電膜を用いたタッチパネルに関するものである。

透明導電膜は、導電性と光学的な透明性とを合わせ持つという特性を有しているため、産業的には、透明電極、電磁波遮蔽膜、面状発熱膜、反射防止膜等として使用されている。また、学問的にも多くの研究がなされている。

これまでに透明導電膜の形成材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化物、またそれらの混合酸化物が利用されている。この中で現在最も一般的に利用されているのが、酸化インジウムと酸化錫との混合酸化物であり、ITOと呼ばれている。通常、このITOからなる透明導電膜は、ガラスやプラスチック基材上に成膜される。

ところで、透明導電膜の光学的な透明性の程度は、主として透明導電膜、透明導電膜を形成する基材、空間の媒質、及び透明導電膜に付加的に設けられる機能層の屈折率や吸収率に支配される。そこで、基材上に形成した透明導電膜の透明性を制御する方法としては、透明導電膜、基材、空間の媒質、機能層等の屈折率や吸収率に基づいた光学的設計を行い、それらの構成を決定することが考えられる。ただし、基材や空間の媒質は当該透明導電膜の用途に応じて定まるので、これらの構成素材を透明導電膜の透明性を制御するために変更することは実際上できない。そこで、基材上に形成した透明導電膜の透明性を制御するためには、光学設計により透明導電膜自体について構成を試みることがなされている。そして、透明導電膜が光学的設計に基づく所定の屈折率や吸収特性となるように、透明導電膜の成膜時の条件を変えることがなされている（例えば下記特許文献１および２を参照）。
国際公開ＷＯ00/063924号パンプレット特開平11-48387号公報

一般に、透明導電膜の導電性を向上させると透明性が低下するため、高い透明性が要求される分野へ透明導電膜を応用する場合に問題が生じている。

本発明は上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、導電性を高く維持しつつ、その透明性も改善された透明導電膜、その製造方法および該透明導電膜を用いたタッチパネルを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、透明基材の少なくとも一方の面に、第1セラミック薄膜、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜を順次積層させてなる積層体を設け、前記第1セラミック薄膜の屈折率n1、前記第2セラミック薄膜の屈折率n2、前記導電性薄膜の屈折率n3がn1>n3>n2の関係を満たし、前記第1セラミック薄膜の膜厚が5〜30nmであり、第2セラミック薄膜の膜厚が50〜100nmであり、かつC光源に対する透過Yが87％以上であるとともに、前記第1セラミック薄膜を形成するセラミックが、二酸化珪素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウムまたは酸化ジルコニウムであることを特徴とする透明導電膜である。
請求項２に記載の発明は、前記導電性薄膜の膜厚が10〜40ｎｍであり、かつ表面抵抗値が１００〜５００Ω／□であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜である。
請求項３に記載の発明は、前記透明基材がプラスチックフィルム又はガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電膜である。
請求項４に記載の発明は、第一透明基材の一方の面に、第1セラミック薄膜、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜を順次積層させてなる積層体を設け、他方の面に、粘着剤を介して第二透明基材を貼り合わせてな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膜である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の透明導電膜を備えてなることを特徴とするタッチパネルである。
請求項６に記載の発明は、ロール・ツー・ロール法により、透明基材の少なくとも一方の面に、第1セラミック薄膜、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜を順次積層させて積層体を形成する工程を有する透明導電膜の製造方法であって、前記第1セラミック薄膜の屈折率n1、前記第2セラミック薄膜の屈折率n2、前記導電性薄膜の屈折率n3がn1>n3>n2の関係を満たし、前記第1セラミック薄膜の膜厚が5〜30nmであり、第2セラミック薄膜の膜厚が50〜100nmであり、かつC光源に対する透過Yが87％以上であるとともに、前記第1セラミック薄膜を形成するセラミックが、二酸化珪素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウムまたは酸化ジルコニウムであることを特徴とする前記製造方法である。

本発明の透明導電膜によれば、3層の薄膜の積層体からなる透明導電膜を構成し、それらの屈折率の間に、第1セラミック薄膜の屈折率n1、第2セラミック薄膜の屈折率n2、第3セラミック薄膜の屈折率n3がn1>n3>n2という関係を持たせ、かつ第1セラミック薄膜の膜厚を5〜30nm、第2セラミック薄膜の膜厚を50〜100nmに制御することで、光学的干渉効果を利用して、かかる薄膜の積層体からなる透明導電膜全体としての透明性を向上させることができる。この場合、導電性薄膜の膜厚を変更する必要はなく、導電性の低下が引き起こされることも防止できる。また、かかる透明導電膜を、粘着剤を介して他の透明基材に貼りあわせることにより、通常では透明導電膜が形成困難な基材にも、透明導電性を付加することができる。

以下、本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１および２は、本発明の透明導電膜の基本的な層構成を表す断面図である。図１および２に示す透明導電膜は、透明基材５の少なくとも一方の面に、第1セラミック薄膜２、第2セラミック薄膜３及び導電性薄膜４を順次積層させてなる積層体１を設けてなる。

ここで、第1セラミック薄膜２、第2セラミック薄膜３を形成するセラミックとは、酸化物、硫化物、フッ化物等の無機化合物をいう。より具体的には、二酸化珪素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、酸化ジルコニウム等をあげることができる。実用上は二酸化珪素、酸化チタンなどが特に好適に用いられる。

また、導電性薄膜４を形成する導電性材料としては、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛等の酸化物及びその混合酸化物等をあげることができる。特に酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物が好適に用いられる。

この導電性材料には、必要に応じて、Al、Zr、Ga、Si、W等の添加物を含有させることができる。

本発明においては、かかる第1セラミック薄膜２の屈折率n1、第2セラミック薄膜３の屈折率n2、導電性薄膜４の屈折率n3がn1>n3>n2の関係を満たし、第1セラミック薄膜２の膜厚が5〜30nm、第2セラミック薄膜３の膜厚が50〜100nmとすることで、C光源に対する透過Yが87％以上とすることを特徴としている。

本発明においては、第1セラミック薄膜２の膜厚が１０〜２０nm、第2セラミック薄膜３の膜厚が６０〜８０nmであるのがさらに好ましい。

第1セラミック薄膜２の屈折率n1、第2セラミック薄膜３の屈折率n2、導電性薄膜４の屈折率n3はn1>n3>n2の関係を満たす限り特に限定はないが、より好ましくは、屈折率n1は2.1〜2.3、屈折率n2は1.4〜1.6、屈折率n3は1.9〜2.1とする。

また、本発明においては、導電性薄膜４の膜厚は、10〜40nmであり、表面抵抗値が100〜500Ω/□であることが好ましい。

透明基材５としてはガラスやプラスチックフィルムが使用できる。プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；ポリアミド；ポリイミド；ポリアリレート；ポリカーボネート；ポリアクリレート；ポリエーテルスルフォン、これらの共重合体の無延伸あるいは延伸フィルムを用いることが出来る。また、透明性の高い他のプラスチックフィルムを用いることも出来る。その厚さは基材の可撓性を考慮し、10〜200μm程度のものが用いられる。この内ポリエチレンテレフタレートなどが好ましく用いられる。

なお、これらの透明基材は、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理などの表面処理が施されていてもよい。

また図２に示すように、本発明では、透明基材５の積層体１形成面とは反対側に粘着剤６を介して第二透明基材７を貼り合わせてもよい。

粘着剤６としては透明性を有すれば特に制限はないが、アクリルやシリコーン系粘着剤などが好ましく用いられる。

第二透明基材7としては透明性を有すれば特に制限はなく、アクリル板やガラス板などの透明平板を用いることができる。また、厚さ100〜200μm程度のプラスチックフィルムを用いてもよい。

本発明の透明導電膜の製造方法については特に限定はないが、本発明の透明導電膜を構成する第1、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜の積層体は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の真空成膜法を用いて好ましく製造することができる。とくに好ましくは、公知のロール・ツー・ロール法を用いて該積層体を連続して形成することである。本発明の上記好適な形態における各層膜厚を有する積層体を、ロール・ツー・ロール法によって形成することにより、フィルムの巻取りの際の割れを防止することができ、また透明基材に成膜時にダメージを与えることもないという効果を奏する。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

実施例１
図１に示す層構成を有する透明導電膜を製造した。
透明基材５としては、188μm厚のポリエチレンテレフタレート（PET）フィルムを用いた。透明基材５上に、ロール・ツー・ロール法にて、第1セラミック薄膜２、第2セラミック薄膜３を蒸着法にて、導電性薄膜４を直流マグネトロンスパッタリング法にて形成し、積層体１を得た。この時、第1セラミック薄膜２にTiO₂、第2セラミック薄膜３にSiO₂、導電性薄膜４に酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物であるITOを使用した。

透明導電膜の各層の膜厚は、第1セラミック薄膜を15 nm、第2セラミック薄膜を70nm、導電性薄膜を20nmとした。

得られた透明導電膜の透過特性（Ｃ光源に対する透過Ｙ）を分光光度計で測定した結果を表1に示す。また、得られた透明導電膜の抵抗値を4探針法で測定した結果を表1に示す。

実施例２
第2セラミック薄膜３の膜厚を100nmに変更した以外は、実施例1と同様にして、図1に示す構成の透明導電膜を形成した。また、実施例1と同様にして、この透明導電膜の透過特性及び抵抗値を測定した結果を表1に示す。

実施例３〜４
第1セラミック薄膜の膜厚を5nm(実施例3)、30nm(実施例4)に変更した以外は、実施例1と同様にして、図1に示す構成の透明導電膜を形成した。また、実施例1と同様にして、この透明導電膜の透過特性及び抵抗値を測定した結果を表1に示す。

比較例１
図３は、比較例１で用いた透明導電膜の断面図である。図３に示すように、188μm厚のPETフィルムを基材5とし、その上に、20nm厚のITO薄膜の単層構成の透明導電膜を、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜した。
得られた透明導電膜の透過特性を分光光度計で測定した結果を表1に示す。また、得られた透明導電膜の抵抗値を4探針法で測定した結果を表1に示す。

比較例２
第2セラミック薄膜を４０ｎｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成の透明導電膜を形成した。また、実施例１と同様にして、この透明導電膜の透過特性および抵抗値を測定した結果を表１に示す。

表1の実施例1〜4と比較例1とを対比すると、導電性薄膜であるITO薄膜の厚さが一定なことからほぼ同じ抵抗値であるにもかかわらす、透過Yが向上し、高い透明性を保持した透明導電膜となっていることがわかる。

本発明の透明導電膜は、透明電極、反射防止膜、電磁波遮蔽膜等として有用であり、とくにタッチパネルに好適である。

本発明の透明導電膜の基本的な層構成を表す断面図である。本発明の透明導電膜の基本的な層構成を表す断面図である。比較例１で用いた透明導電膜の断面図である。

符号の説明

１積層体
２第1セラミック薄膜
３第2セラミック薄膜
４導電性薄膜
５透明基材
６粘着剤
７第二透明基材

Claims

透明基材の少なくとも一方の面に、第1セラミック薄膜、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜を順次積層させてなる積層体を設け、前記第1セラミック薄膜の屈折率n1、前記第2セラミック薄膜の屈折率n2、前記導電性薄膜の屈折率n3がn1>n3>n2の関係を満たし、前記第1セラミック薄膜の膜厚が5〜30nmであり、第2セラミック薄膜の膜厚が50〜100nmであり、かつC光源に対する透過Yが87％以上であるとともに、前記第1セラミック薄膜を形成するセラミックが、二酸化珪素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウムまたは酸化ジルコニウムであることを特徴とする透明導電膜。
前記導電性薄膜の膜厚が10〜40ｎｍであり、かつ表面抵抗値が１００〜５００Ω／□であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜。
前記透明基材がプラスチックフィルム又はガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の透明導電膜。
第一透明基材の一方の面に、第1セラミック薄膜、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜を順次積層させてなる積層体を設け、他方の面に、粘着剤を介して第二透明基材を貼り合わせてな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膜。
請求項１〜４のいずれかに記載の透明導電膜を備えてなることを特徴とするタッチパネル。
ロール・ツー・ロール法により、透明基材の少なくとも一方の面に、第1セラミック薄膜、第2セラミック薄膜及び導電性薄膜を順次積層させて積層体を形成する工程を有する透明導電膜の製造方法であって、前記第1セラミック薄膜の屈折率n1、前記第2セラミック薄膜の屈折率n2、前記導電性薄膜の屈折率n3がn1>n3>n2の関係を満たし、前記第1セラミック薄膜の膜厚が5〜30nmであり、第2セラミック薄膜の膜厚が50〜100nmであり、かつC光源に対する透過Yが87％以上であるとともに、前記第1セラミック薄膜を形成するセラミックが、二酸化珪素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウムまたは酸化ジルコニウムであることを特徴とする前記製造方法。