JP5463678B2

JP5463678B2 - 透明導電性フィルム

Info

Publication number: JP5463678B2
Application number: JP2009023364A
Authority: JP
Inventors: 励白井; 準長谷川
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP2010182472A

Description

本発明は、透明電極、タッチパネルに利用される透明導電膜に関する。

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、面状発熱膜、反射防止膜等として使用されている。特にタッチパネルに使用される透明導電膜フィルムには背面側からの画像を視認する為、透明性と機能性を併せ持つものが求められている。

タッチパネルには静電容量結合式や光学式等、多様な方式が存在する。その中で、透明導電膜が使用されるのは、上下の電極が接触することでタッチ位置を特定する、抵抗膜式や、静電容量の変化を感知する静電容量結合方式である。タッチパネルは、携帯用端末、携帯ゲーム機等のディスプレイ前面に使用されており、そのため、ディスプレイの表示を損なわない透過・反射特性が必要である。また、近年では防水性、耐水性が求められる携帯電話などへの利用が増えていることから水蒸気バリア性能が求められる。

上記フィルムは同時に高い耐久性が要求され、その一つが各層の密着性の向上である。特に高温高湿度環境下での耐久性試験による密着性の低下はタッチパネルとして利用する際の経年劣化や機械的耐久性の低下に直接繋がる深刻な課題であるため当該環境での高い密着性が求められる。

このような諸問題を解決するために、多くの方法が提案されている。例えば、特許文献１では、特定波長域４５０ｎｍから５４０ｎｍでの透過率に優れた透明導電性フィルムを提供するために、高屈折率層と低屈折率層との合計幾何学的厚さと、光透過率を規定している。また、特許文献２では、人体から発せられる汗などの分泌物が付着しても剥離や変色の生じがたい光学物品を提供するために、４層以上の反射防止層の両最外層とバリア層の膜厚と成分を規定している。また、特許文献３では、防湿性に優れた透明導電性フィルムとして、高分子フィルム側から第１層として防湿膜、第２層として耐エッチング膜及び第３層として導電膜が順に積層された透明導電性フィルムを提案している。また、特許文献４では、優れたガスバリア性能と反射防止性能とを兼備するガスバリア性反射防止フィルムとして、高屈折率層及び低屈折率層のうちの少なくとも一層が、ピンホールやクラック等の欠陥の少ないガスバリア性スパッタ膜であるガスバリア性反射防止フィルムを提案している。また、特許文献５では、視認性を向上させるために、透明基板を介して透明導電膜が形成されているパターン形成領域を透過した光の透過スペクトルと、透明基板を介して透明導電膜が形成されていない非パターン形成領域を透過した光の透過スペクトルとを近似させる透過率調節層を備えている透明面状体を提案している。

特開平１１−２８６０６６号公報特開２００５−７０６１６号公報特開２００６−４６３３号公報特開２００４−２９１４６４号公報特許第４０５５０１９号公報

しかしながら、上記文献には、アンカーコート層やプラズマ処理等により透明プラスチックフィルムと高屈折率層等との密着性を向上させる記載等はあるが、特に高温高湿度環境下での耐久性試験による密着性の低下を防止することは困難であった。

本発明は上記の問題点に鑑み、透明導電性フィルムのプラスチック基材と無機酸化物層もしくはプラスチック基材上のハードコート層と無機酸化物層の密着性を向上させ高耐久性の導電性フィルムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、プラスチック基材に、少なくとも高屈折率層、低屈折率層、透明導電層を順次積層してなる透明導電性フィルムにおいて、前記プラスチック基材は、ポリエチレンテレフタレート基材、トリアセチルセルロース基材、ポリカーボネート基材から選択される１のプラスチック基材であり、前記高屈折率層は、前記プラスチック基材側から、酸化珪素からなる無機酸化物層ａ、酸化チタン又は酸化ニオブのいずれかからなる無機酸化物層ｂで構成され、前記無機酸化物層ｂの厚みは、６ｎｍ以上８ｎｍ以下であり、前記透明導電層の厚みは、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることを特徴とする、透明導電性フィルムである。

また、請求項２に記載の発明は、前記低屈折率層は、少なくとも酸化珪素を含有し、厚みが１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電性フィルムである。

また、本発明は、前記プラスチック基材の一方の面又は両方の面に、ハードコート層を設けることを特徴とする透明導電性フィルムである。

本発明によれば、プラスチック基材と無機酸化物層もしくはプラスチック基材上のハードコート層と無機酸化物層の密着性を向上させ高耐久性の導電性フィルムを提供することができる。さらに、高い防湿性、及び高い透過率を有し光学特性に優れた基材を提供することが出来る。

本発明の透明導電性フィルムの断面図である。本発明の透明導電性フィルムの断面図である。比較例１の透明導電性フィルムの断面図である。比較例２の透明導電性フィルムの断面図である。比較例３の透明導電性フィルムの断面図である。

以下、本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の基本的な層構成を表す断面図である。透明導電性フィルム（１０）は、プラスチック基材（１２）の一方の面に、高屈折率層（１１）を構成する無機酸化物層ａ（１３）及び前記無機酸化物層ｂ（１４）、低屈折率層（１５）、透明導電層（１６）を備えている。

図２は、本発明の他の層構成を表す断面図である。透明導電性フィルム（２０）は、プラスチック基材（２２）の両面に、ハードコート層（２７）があり、一方のハードコート層（２７）に、高屈折率層（２１）を構成する無機酸化物層ａ（２３）及び前記無機酸化物層ｂ（２４）、低屈折率層（２５）、透明導電層（２６）を備えている。

プラスチック基材の材料としては、ポリエチレン、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、アセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースなどのセルロースエステルなどの無延伸あるいは延伸されたプラスチックフィルムを用いることができる。特に、本発明に用いられるプラスチック基材としては、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース、ポリカーボネートの基材が好ましい。その厚さは基材の可撓性を考慮し、１０〜２００μｍのものが用いられる。

これらのプラスチック基材の一方または両方の面に、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く、プライマー層などが積層されていてもよい。また、プラスチック基材には、公知の添加剤、例えば、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤等が含有されていてもよい。

高屈折率層は、プラスチック基材側から、無機酸化物層ａ及び無機酸化物層ｂで構成される。無機酸化物層ａ及び無機酸化物層ｂを形成する材料としては、例えば、インジウム、錫、チタン、珪素、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、マグネシウム、ビスマス、セリウム、クロム、白金、炭素、タンタル、アルミニウム、ゲルマニウム、ガリウム、アンチモン、ネオジウム、ランタン、トリウム、ハフニウム、イットリウム、ロジウム、セレニウム、ユーロピウム、イッテルビウム、スカンジウム、プラセオジウム、サマリウム等の元素、または、これらの元素の酸化物、弗化物、硫化物、窒化物、または、酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の混合物等が挙げられる。酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。特に、無機酸化物層ａを形成する材料としては、酸化度を下げた高屈折率な酸化珪素が好ましく、また、無機酸化物層ｂを形成する材料としては、酸化チタン又は酸化ニオブが好ましい。これらの層構成及び材料にすることで、プラスチック基材又はハードコート層と高屈折率層との密着性を向上させ、高耐久性の透明導電性フィルムを得ることができる。

また、高屈折率層を構成する無機酸化物層ａ及び無機酸化物層ｂの屈折率は、１．６以上になるように、酸化度を調整する。酸化度は成膜中の圧力や酸素導入量によって調節することが可能である。

また、高屈折率層を構成する無機酸化物層ｂの厚みは、１ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。無機酸化物層ｂの厚みが１ｎｍより小さいと密着性が十分向上せず、また、厚みが８ｎｍより大きいと光学特性に影響するだけでなく、密着性が低下する。

低屈折率層を形成する材料としては、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化チタン、弗化マグネシウム、弗化バリウム、弗化カルシウム、弗化ハフニウム、弗化ランタン、弗化ナトリウム、弗化アルミニウム、弗化炭素、弗化鉛、弗化ストロンチウム、弗化イッテルビウム、弗化ネオジウム、弗化リチウム、弗化サマリウム等の化合物、または、これら化合物の混合物等が挙げられる。これら化合物の化学組成は、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。特に、低屈折率層を形成する材料としては、酸化珪素が好ましい。また、低屈折率層の厚みは、１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましい。厚みが１５ｎｍより小さくなると防湿性が低下し、７０ｎｍより大きくなると、防湿性の向上、透過率の向上が望めず生産性が低下する。

透明導電層の導電性材料には、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、またはこれらの混合物を用いることができる。このうち、酸化インジウムと酸化スズの混合酸化物（ＩＴＯ）が特に好ましく用いられる。また、透明導電層の導電性材料には、必要に応じて、Ａｌ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗ等の添加物を含有させることができる。

透明導電層の厚みは、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、１８ｎｍ以上２２ｎｍ以下である。厚みが１０ｎｍより小さくなると、層の均一性が得にくくなり、２５ｎｍより大きくなると、層の光吸収により透明性の低下が起こる。

本発明の高屈折率層、低屈折率層、透明導電層の製膜方法については、特に限定はないが、蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法等の真空成膜法により形成されること好ましい。

透明導電性フィルムは、プラスチック基材の一方または両方の面にハードコート層を設けてもよい。ハードコート層を設けることで、透明導電性フィルムを保護し、ペン書き耐久や打鍵試験などの耐久性が向上する。

ハードコート層は、少なくともバインダーを含有し、バインダーとしては、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの電離放射線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等を挙げることができ、特に電離放射線硬化性樹脂等には光重合開始剤が含まれる。

電離放射線硬化性樹脂としては、多価アルコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような多官能性のアクリレート樹脂、ジイソシアネート、多価アルコール及びアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるような多官能のウレタンアクリレート樹脂等を挙げることができる。またこれらの他にも、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も使用することができる。

電離放射線硬化性樹脂とともに用いられる光重合開始剤としては、活性エネルギー線が照射された際にラジカルを発生するものであればよく、例えば、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２−メチル［４−（メチルチオ）フェニル］モルフォリノプロパン−１−オン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ベンゾフェノン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等を挙げることができる。光重合開始剤の添加量は、電離放射線硬化性樹脂に対して、０．１％以上１０％以下が好ましく、１％以上５％以下がさらに好ましい。

熱硬化性樹脂としては、熱硬化型ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができる。また、架橋剤等の添加剤を用いて上記樹脂を熱硬化させることができる。

また、ハードコート層の表面形状は平滑なタイプのほかに、僅かに凹凸を設けたアンチブロッキング性能を持たせたものでもよい。さらに、ハードコート層の内部にフィラーを分散させ、塗膜表面の凹凸による光散乱を利用した防眩性やアンチニュートンリグ性能を持たせたものでもよい。

バインダーは、通常、揮発性溶媒で希釈して塗布される。希釈溶媒として用いられるものは、特に限定されるものではないが、組成物の安定性、塗膜に対する揮発性などを考慮して、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、２−メトキシエタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール等のグリコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等のグリコールエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。これらの溶媒は１種または２種類以上の混合物として用いてもよい。

ハードコート層の塗布方法は、ウェットコーティング法（ディップコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアードクターコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファーロールコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等）などの公知の方法で塗布することができる。

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の層構成の透明導電性フィルム（１０）のプラスチック基材（１２）を１８８μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムとして、無機酸化物層ａ（１３）及び無機酸化物層ｂ（１４）及び低屈折率層（１５）をＤＣマグネトロンスパッタリング法にて成膜することにより形成した。このとき、無機酸化物層ａ（１３）及び無機酸化物層ｂ（１４）は共に厚みを７ｎｍに、低屈折率層（１５）の厚みを２０ｎｍとした。透明導電層（１６）を低屈折率層（１５）の上に、直流マグネトロンスパッタリング法にて成膜することにより形成した。このとき、スパッタリングターゲットとして、酸化スズを１０重量％含有のＩＴＯを使用した。また、厚みを１８ｎｍとした。

＜実施例２＞
図２の層構成の透明導電性フィルム（２０）のプラスチック基材（２２）を１８８μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルムとして両面にハードコート層（２７）を厚み８μｍで塗布した後に、無機酸化物層ａ（２３）、無機酸化物層ｂ（２４）、低屈折率層（２５）、透明導電層（２６）を成膜した。各厚みは実施例１と同様にして形成した。

＜比較例１＞
図３のように、図１の透明導電性フィルム（１０）から無機酸化物層ｂ（１４）を除いた層構成の透明導電性フィルム（３０）を作製したほかは、実施例１と同様にして各層を形成した。

＜比較例２＞
図４のように、図２の透明導電性フィルム（２０）から無機酸化物層ｂ（２４）を除いた層構成の透明導電性フィルム（４０）を作製したほかは、実施例２と同様にして各層を形成した。

＜比較例３＞
図５のように、図２の透明導電性フィルム（２０）から無機酸化物層ａ（２３）及び無機酸化物層ｂ（２４）を除いた層構成の透明導電性フィルム（５０）を作製したほかは、実施例２と同様にして各層を形成した。

以上の実施例及び比較例について、成膜直後の密着性、及び温度７０℃湿度９０％の環境下に５００時間保管した後の密着性を、クロスカット法（ＪＩＳＫ５６００）にて評価した。結果を表１に示す。

実施例１、２の構成の場合は耐久性試験の後も良好の密着性を示す良好な結果が得られた。それに対し、比較例１〜３は剥離が発生しており、今回の構成が耐久性向上に効果があることが分かった。

本発明の透明導電性フィルムは、透明電極、面状発熱膜、反射防止膜等として使用され、特に、タッチパネルに使用される。

１０、２０、３０、４０、５０・・・透明導電性フィルム
１１、２１、３１、４１・・・高屈折率層
１２、２２、３２、４２、５２・・・プラスチック基材
１３、２３、３３、４３・・・無機酸化物層ａ
１４、２４・・・無機酸化物層ｂ
１５、２５、３５、４５、５５・・・低屈折率層
１６、２６、３６、４６、５６・・・透明導電層
２７、４７、５７・・・ハードコート層

Claims

プラスチック基材に、少なくとも高屈折率層、低屈折率層、透明導電層を順次積層してなる透明導電性フィルムにおいて、
前記プラスチック基材は、ポリエチレンテレフタレート基材、トリアセチルセルロース基材、ポリカーボネート基材から選択される１のプラスチック基材であり、
前記高屈折率層は、前記プラスチック基材側から、酸化珪素からなる無機酸化物層ａ、酸化チタン又は酸化ニオブのいずれかからなる無機酸化物層ｂで構成され、
前記無機酸化物層ｂの厚みは、６ｎｍ以上８ｎｍ以下であり、
前記透明導電層の厚みは、１０ｎｍ以上２５ｎｍ以下である
ことを特徴とする、透明導電性フィルム。
前記低屈折率層は、少なくとも酸化珪素を含有し、
厚みが１５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である
ことを特徴とする、請求項１に記載の透明導電性フィルム。
前記プラスチック基材の一方の面又は両方の面に、ハードコート層を設ける
ことを特徴とする、請求項１から２に記載の透明導電性フィルム。