JP5509683B2 - 透明導電性フィルム - Google Patents
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Description
ペン摺動耐久性を向上させる手段として、可動電極(フィルム電極)側の透明導電性薄膜を結晶質にする方法がある(特許文献1〜11)。
特許文献1〜7は、透明プラスチックフィルム基材上に有機珪素化合物の加水分解により生成された下地層を設け、さらに結晶質の透明導電性薄膜を成膜した透明導電性フィルムである。しかしながら、これらの透明導電性フィルムは、後述のペン摺動耐久性試験に記載のポリアセタール製のペンを使用し、5.0Nの荷重で30万回の直線摺動試験後には、透明導電性薄膜に剥離が生じた結果、白化してしまい、ペン摺動に対する耐久性は不十分であった。
1. 透明プラスチックフィルム基材上の少なくとも一方の面に結晶質の酸化インジウムを主成分とした透明導電膜が積層された透明導電性フィルムであって、透明導電膜の酸化インジウムの平均結晶粒径が30〜1000nmであり、かつ結晶粒径の変動係数が0.00〜0.30である透明導電性フィルム。
ここで、透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察される多角形状の領域を酸化インジウムの結晶粒とし、結晶粒の面積を出す。結晶粒の面積を円周率πで割った値の平方根を2倍した値を結晶粒径とし、透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察される酸化インジウムの結晶粒について、すべての結晶粒径を算出し、平均結晶粒径と標準偏差を計算する。標準偏差を平均結晶粒径で割った値を変動係数とする。
2. 透明導電膜が、酸化インジウムを主成分として、酸化スズを0.5〜8質量%含むことを特徴とする1.に記載の透明導電性フィルム。
3. 透明導電膜の厚みが、10〜200nmである1.又は2.に記載の透明導電性フィルム。
4. 1.〜3.のいずれかに記載の透明導電性フィルムのスパッタリング法による製造方法であって、スパッタリング時の成膜雰囲気の不活性ガス分圧に対する質量数28のガス分圧の比を5.0×10 −4 〜5.0×10 −2 に制御することを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法。
5. 以下の方法〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕又は〔5〕を採用することを特徴とする4.に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
〔1〕スパッタリング法において、カソードと「フィルムから一番近いアノード」(ただしフィルムを走行させるロールは除く)の間の距離に対するフィルムと「フィルムから一番近いアノード」の間の距離の比が0.07以上
〔2〕真空状態にしたときにフィルムが巻き締まりにくくするために、フィルムに保護フィルムを貼り合わせる、フィルムにナールをつける、又は、フィルムを50〜100N/mの弱い力で巻くこと
〔3〕透明導電膜を成膜する前に、フィルムをボンバード工程に通すこと
〔4〕透明導電膜を成膜する前に、フィルムを加熱してから使用すること
〔5〕成膜中に基板温度を80℃以下に保持して基板上に透明導電膜を形成すること
透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層を観察したときに、多角形状の領域を持つものを結晶質の酸化インジウムと定義する。また、その多角形状の領域を酸化インジウムの結晶粒とし、すべての結晶粒の面積を出す。結晶粒の面積を円周率πで割った値の平方根を2倍した値を結晶粒径とする。すべての結晶粒の結晶粒径から平均結晶粒径と変動係数を計算する。
透明プラスチックフィルム基材上の少なくとも一方の面に結晶質の酸化インジウムを主とした透明導電膜を成膜する方法において、スパッタリング時の成膜雰囲気の不活性ガス分圧に対する質量数28のガス分圧の比を5.0×10−4〜5.0×10−2として、かつ成膜中はフィルム温度を80℃以下に保持して透明プラスチックフィルム上に透明導電膜を成膜することが望ましい。スパッタリング時の成膜雰囲気の不活性ガス分圧に対する質量数28のガス分圧の比を5.0×10−4以下にするためには非常に能力の高い真空ポンプが必要であり、経済的な実施が難しくなる。
〔1〕透明プラスチックフィルム基材上の少なくとも一方の面に酸化インジウムの均一性の高い結晶粒を主とした透明導電膜が積層された透明導電性フィルムを成膜するには、カソードと「フィルムから一番近いアノード」(ただしフィルムを走行させるロールは除く)の間の距離に対するフィルムと「フィルムから一番近いアノード」の間の距離の比が0.07以上であることが望ましい。フィルムとカソードと「フィルムから一番近いアノード」の配置に関しては、図1参照。カソードと「フィルムから一番近いアノード」の間の距離に対するフィルムと「フィルムから一番近いアノード」の間の距離の比が0.07より小さいと、フィルムへのイオン照射量が多くなるため、フィルムから有機成分が多く揮発し、均一な結晶粒の形成が阻害される。
本発明で用いる透明プラスチックフィルム基材とは、有機高分子をフィルム状に溶融押出し又は溶液押出しをして、必要に応じ、長手方向及び/又は幅方向に延伸、冷却、熱固定を施したフィルムであり、有機高分子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ナイロン6、ナイロン4、ナイロン66、ナイロン12、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルファン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリアリレート、セルロースプロピオネート、ポリ塩化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキサイド、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ノルボルネン系ポリマー等が挙げられる。
また、本発明で用いる前記硬化型樹脂は、加熱、紫外線照射、電子線照射等のエネルギー印加により硬化する樹脂であれば特に制限はなく、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。生産性の観点からは、紫外線硬化型樹脂を主成分とすることが好ましい。
(1)全光線透過率
JIS−K7105に準拠し、日本電色工業(株)製NDH−1001DPを用いて、全光線透過率を測定した。
JIS−K7194に準拠し、4端子法にて測定した。測定機は、三菱油化(株)製 Lotest AMCP−T400を用いた。
透明導電性薄膜層を積層したフィルム試料片を1mm×10mmの大きさに切り出し、導電性薄膜面を外向きにして適当な樹脂ブロックの上面に貼り付けた。これをトリミングしたのち、一般的なウルトラミクロトームの技法によってフィルム表面にほぼ平行な超薄切片を作製した。
この切片を透過型電子顕微鏡(JEOL社製、JEM−2010)で観察して著しい損傷がない導電性薄膜表面部分を選び、加速電圧200kV、直接倍率40000倍で写真撮影を行った。
透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層を観察したときに、多角形状の領域を持つものを結晶質の酸化インジウムと定義する。
透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察される多角形状の領域を酸化インジウムの結晶粒とし、結晶粒の面積を出す。結晶粒の面積を円周率πで割った値の平方根を2倍した値を結晶粒径とする。
透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察される酸化インジウムの結晶粒について、すべての結晶粒径を算出する。すべての結晶粒径の平均値を平均結晶粒径とする。
透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察されるすべての酸化インジウムの結晶粒径を算出し、それらから平均結晶粒径、標準偏差を計算する。標準偏差を平均結晶粒径で割った値を変動係数とする。
透明導電性薄膜層を積層したフィルム試料片を1mm×10mmの大きさに切り出し、電子顕微鏡用エポキシ樹脂に包埋した。これをウルトラミクロトームの試料ホルダに固定し、包埋した試料片の短辺に平行な断面薄切片を作製した。次いで、この切片の薄膜の著しい損傷がない部位において、透過型電子顕微鏡(JEOL社製、JEM−2010)を用い、加速電圧200kV、明視野で観察倍率1万倍にて写真撮影を行って得られた写真から膜厚を求めた。
透明導電性フィルムを一方のパネル板として用い、他方のパネル板として、ガラス基板上にプラズマCVD法で厚みが20nmのインジウム−スズ複合酸化物薄膜(酸化スズ含有量:10質量%)からなる透明導電性薄膜(日本曹達社製、S500)を用いた。この2枚のパネル板を透明導電性薄膜が対向するように、直径30μmのエポキシビーズを介して、配置しタッチパネルを作製した。次にポリアセタール製のペン(先端の形状:0.8mmR)に5.0Nの荷重をかけ、30万回(往復15万回)の直線摺動試験をタッチパネルに行った。この時の摺動距離は30mm、摺動速度は60mm/秒とした。この摺動耐久性試験後に、まず、摺動部が白化しているかを目視によって観察した。さらに、ペン荷重0.5Nで摺動部を押さえた際の、ON抵抗(可動電極(フィルム電極)と固定電極とが接触した時の抵抗値)を測定した。ON抵抗は10kΩ以下であるのが望ましい。
透明導電性フィルムを得る手法は上記の〔1〕〜〔5〕の方法を採用している。
これらの実施例における透明導電膜作製条件は表1に記載した。また、各実施例において共通の作製条件は以下の通り。
真空槽にフィルムを投入し、2.0×10−4まで真空引きをした。次に、酸素分圧が1.5×10−2になるように酸素を導入し、その後不活性ガスとしてアルゴンを導入し全圧を0.5Paにした。実施例7のボンバード工程における導入ガスも、前記と同じである。
酸化スズを含む酸化インジウム焼結ターゲット、あるいは酸化スズを含まない酸化インジウム焼結ターゲットに1W/cm2の電力密度で電力を投入し、DCマグネトロンスパッタリング法により、透明導電膜を成膜した。膜厚についてはフィルムがターゲット上を通過するときの速度を変えて制御した。また、スパッタリング時の成膜雰囲気の不活性ガスに対する質量数28のガス分圧の比については、ガス分析装置(インフィコン社製、トランスペクターXPR3)を用いて測定した。
透明導電膜を成膜したフィルムは、150℃1時間熱処理した後、表2に記載の測定を実施した。測定結果を表2に示した。
これらの比較例の透明導電膜作製条件については、実施例と同じく表1に記載。また、各比較例において共通の作製条件についても実施例1〜13と同じである。透明導電膜を成膜したフィルムに関して、表2に記載の測定を実施した。測定結果を表2に示した。
2:フィルムと「フィルムから一番近いアノード」の間の距離
3:フィルム
4:ロール
5:カバー(フィルムから一番近いアノード)
6:酸化インジウムを主とし、酸化スズを0.5〜8質量%含むターゲット
Claims (5)
- 透明プラスチックフィルム基材上の少なくとも一方の面に結晶質の酸化インジウムを主成分とした透明導電膜が積層された透明導電性フィルムであって、透明導電膜の酸化インジウムの平均結晶粒径が30〜1000nmであり、かつ結晶粒径の変動係数が0.00〜0.30であることを特徴とする透明導電性フィルム。
ここで、透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察される多角形状の領域を酸化インジウムの結晶粒とし、結晶粒の面積を出す。結晶粒の面積を円周率πで割った値の平方根を2倍した値を結晶粒径とし、透過型電子顕微鏡下で透明導電膜層に観察される酸化インジウムの結晶粒について、すべての結晶粒径を算出し、平均結晶粒径と標準偏差を計算する。標準偏差を平均結晶粒径で割った値を変動係数とする。 - 透明導電膜が、酸化インジウムを主成分とし、酸化スズを0.5〜8質量%含む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。
- 透明導電膜の厚みが、10〜200nmである請求項1又は2いずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の透明導電性フィルムのスパッタリング法による製造方法であって、スパッタリング時の成膜雰囲気の不活性ガス分圧に対する質量数28のガス分圧の比を5.0×10 −4 〜5.0×10 −2 に制御することを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法。
- 以下の方法〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕又は〔5〕を採用することを特徴とする請求項4に記載の透明導電性フィルムの製造方法。
〔1〕スパッタリング法において、カソードと「フィルムから一番近いアノード」(ただしフィルムを走行させるロールは除く)の間の距離に対するフィルムと「フィルムから一番近いアノード」の間の距離の比が0.07以上
〔2〕真空状態にしたときにフィルムが巻き締まりにくくするために、フィルムに保護フィルムを貼り合わせる、フィルムにナールをつける、又は、フィルムを50〜100N/mの弱い力で巻くこと
〔3〕透明導電膜を成膜する前に、フィルムをボンバード工程に通すこと
〔4〕透明導電膜を成膜する前に、フィルムを加熱してから使用すること
〔5〕成膜中に基板温度を80℃以下に保持して基板上に透明導電膜を形成すること
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