JP5585349B2 - 透明導電膜、ポインティングデバイス及び透明導電膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、透明電極、ポインティングデバイス、電磁波遮蔽膜等として有用な透明導電膜及びその製造方法とこの透明導電膜を用いたポインティングデバイスに関する。

一般に、透明導電性積層体の一つ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ので、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利用可能である。このため、近年では、特に、タッチパネル向けに用いるポインティングデバイス（位置入力装置）として多用されている。

ところで、ポインティングデバイスには、静電容量結合式や光学式等の多様な方式のものが提案されている。これらの方式の中で、透明導電膜が使用されるのは、例えば、上下の電極が接触することで入力位置を特定する抵抗膜式や静電容量の変化から入力位置を特定する静電容量式のものである。

また、ポインティングデバイスは、入力装置として、例えば、携帯用端末、携帯ゲーム機等のディスプレイ前面部分としても使用され、ディスプレイと共にタッチパネルを構成するものとして利用されている。このため、これらの用途で使用されるポインティングデバイスにあっては、特に、ディスプレイの表示性能を損なわないだけの、透過・反射特性が必要である。
また、静電容量式では、静電容量の変化を検出する導電層の有無を目立たないようにする対策も重要になる。

特許文献１では、位置検出用の透明電極が無い部分に透明電極と同じ材質の電極（ダミー電極）を電気的に絶縁された状態で形成して配置して透明電極が設置されている所といない所の光学特性を近似させるようにしている。

特開２００８−１２９７０８号公報

しかしながら、上述した特許文献１のものでは、透明電極とダミー電極の間に隙間が残ってしまい、それが目立つようになるという問題があった。

本発明は、その課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、導電層の有無を目立たなくすることが可能な透明導電膜、ポインティングデバイス及びその製造方法を提供することにある。

本発明のうち、ある態様は、少なくとも片方が矩形の断面形状を持ち、かつ、導電性を持たない第１の透明層と、前記第１の透明層の凸部で区画される領域に積層された、少なくとも１層以上の導電層と、第２の透明層と、を含む透明導電膜であることを特徴とする。
また、本発明のうち、ある態様は、少なくとも片方が矩形の断面形状を持ち、かつ、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない第１の透明層に、前記第１の透明層とは異な
る２層以上の導電性を持たない第２の透明層が積層され、前記第２の透明層同士の間に、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていることを特徴とする。

この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、請求項１または２に記載した発明であって、前記第１の透明層にて、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていない部分に、少なくとも１層以上の導電性を持たない第３の層が積層され、前記第１の透明層の材料は、ガラス、ポリオレフィン、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、ポリエーテルサルフォン、および、ポリサルフォンから構成される群から選択される少なくとも１つであり、前記第３の層の材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、および、酸化ニオブから構成される群から選択される少なくとも１つであることを特徴とするものである。
この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、両方が矩形の断面形状を持ち、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない透明層があり、１方の面に、導電性を持たない透明層同士の間に、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されており、反対の面にも、導電性を持たない透明層同士の間に、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていることを特徴とするものである。
この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、透明導電膜を用いて構成されたポインティングデバイスであって、前記透明導電膜として、請求項１から４のいずれかに記載の透明導電膜を用いたことを特徴とするものである。
この発明によると、請求項１から４のいずれかに記載の発明に基づかずに形成した透明導電膜を用いたポインティングデバイスと比較して、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない透明層の両方の面に、少なくとも１層以上の導電層を含む層を部分的に積層する工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程中に、部分的に積層された少なくとも１層以上の導電層を含む層同士の間に少なくとも１層以上の導電性を持たない層を積層する工程を実行することを特徴とする。
この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない第１の透明層の少なくとも１つの面の断面を矩形にする工程と、前記第１の透明層における前記矩形の凹部に少なくとも１層以上の導電層を含む層を積層する工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程中に、前記矩形の凹部に積層された少なくとも１層以上の導電層を含む層同士の間に少なくとも１層以上の導電性を持たない第２の層を積層し、前記第１の透明層の材料は、ガラス、ポリオレフィン、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、ポリエーテルサルフォン、および、ポリサルフォンから構成される群から選択される少なくとも１つであり、前記第２の層の材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、および、酸化ニオブから構成される群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする。
この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない透明層の少なくとも１つの面の断面を矩形にする工程と、前記導電性を持たない透明層に少なくとも１層以上の導電層を含む層を積層させる工程と、前記導電性を持たない透明層における前記矩形の凸部から前記積層された層を剥離する工程を含むことを特徴とする。
この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

次に、本発明のうち、ある態様は、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない第１の透明層の少なくとも１つの面の断面を矩形にする工程と、前記第１の透明層に少なくとも１層以上の導電層を含む層を積層させる工程と、前記第１の透明層における前記矩形の凸部から前記積層された層を剥離する工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程後に、前記第１の透明層における前記矩形の凸部に、少なくとも１層以上の導電性を持たない第２の層を積層する工程を実行し、前記第１の透明層の材料は、ガラス、ポリオレフィン、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、ポリエーテルサルフォン、および、ポリサルフォンから構成される群から選択される少なくとも１つであり、前記第２の層の材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、および、酸化ニオブから構成される群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする。
この発明によると、導電層を含む層と導電性を持たない透明層の光学特性を近づけることが出来、導電層の有無を目立たなくすることが可能となる。

本発明によれば、少なくとも１層以上の導電層を含む層が透明層の１方の面に部分的に積層されている透明導電膜において、少なくとも１層以上の導電層を含む層がある部分と無い部分との光学特性を近づけ、導電層の有無を目立たないようになる透明導電膜とその製造方法及びその透明導電膜を含むポインティングデバイスを提供することが可能となる。

本発明の実施形態の透明導電膜を用いたポインティングデバイスの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態の透明導電膜の断面図である。 本発明の実施形態の透明導電膜の断面図である。 本発明の実施形態の透明導電膜の断面図である。

以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。

（構成）
まず、図１を用いて、本実施形態の透明導電膜を用いて構成したポインティングデバイス１００について説明する。図１はそのポインティングデバイス１００の積層構造を概略的に示している断層図である。

図１に示すように、ポインティングデバイス１００は、
透明層１０，１１（以後、必要に応じて透明層１と表記する場合がある）と、
積層した導電層２０Ｃ１〜２０Ｃｎ（以後、必要に応じて導電層２０Ｃと表記する場合がある）を含む層（以後、必要に応じて電極層２０と表記する）と、
積層した導電層２１Ｃ１〜２１Ｃｍを含む層（以後、必要に応じて電極層２１と表記する）と（この電極層２１と上記電極層２０を区別せず、電極層２と表記する場合がある）、
導電性を持たない層３０_１〜３０ｐを積層した層（以後、必要に応じて無電極層３０と表記する）と、
導電性を持たない層３１_１〜３１ｑを積層した層（以後、必要に応じて無電極層３１と表記する）と（この無電極層３０と無電極層３１を区別せず無電極層３と表記する場合がある）、
粘着層４と、
電極層２０，２１にそれぞれ接続されている配線５０，５１（以後、配線５０と配線５１を区別せずに配線５と表記する場合がある）と、
を備えている。電極層２と無電極層３とは互いの層の間に位置して透明層１０，１１の面方向に交互に積層する状態で配置されている。また、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていない部分に、少なくとも１層以上の導電性を持たない層が積層されている。

そして、透明層１０と導電層２０と無電極層３０の組は、透明導電膜Ａを構成しており、また、透明層１１と導電層２１と無電極層３１の組は、別の透明導電膜Ｂを構成している。これは、透明電極、タッチパネル、電磁波遮蔽膜等の構成部品として用いることができる。また、透明層１０の両面に電極層２や無電極層３を積層させる場合、上記粘着層４は必ずしも必要でない。

図１のポインティングデバイス１００に用いられる透明導電膜Ａ及び透明導電膜Ｂは、図１に示したように構成する場合の他、図２に示すように、透明層の表面部分が矩形波状の断面形状の部分を形成し、この透明層となる凸部で区画されるその間に形成される凹部内に導電層を設けるように構成するものでもよい。この場合、ＩＴＯ（酸化インジウム錫：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等による導電層を設けた層２aに導電性を持たない層７ａを（光学）調整層として積層して設けるようにしてもよい。

また、図３のように、図２に示した透明導電膜の導電層を含む層を積層されていない凸部の部分にも導電性を持たない層８ａ，８ｂを（光学）調整層として積層するようにしてもよい。上述した導電性を持たない層は透明樹脂であってもよい。

さらに、図２に示したと同様の導電層、導電性を持たない層を、図４に示すように、透明層の両面側でそれぞれ積層するように設けるようにしたものでもよい。

本実施形態では、一例として以下に、透明導電膜を、図１に示すポインティングデバイス１００として用いる場合について具体的に説明する。

透明層１は、透明なガラスやフィルムであり、それらにハードコートなどの層が積層されているものが好適である。透明樹脂であってもよい。しかしながら、透明基材の構成は、これに限定されるものではない。また、透明層１の厚さは、場所によって厚みが変わっていてもよく、最も薄い部分でも１０〜２００μｍ程度であり、表面部の断面が、図２〜４のように矩形波状になっていても構わない。その場合、断面の薄い部分、厚い部分の差は、数〜数十μｍ程度である。

また、透明層１は、一方または両方の面に、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理等の表面処理が施されていてもよい。その他、透過率向上や色調調整の目的で、無機膜や有機膜を適宜積層してもよい。

透明層１の材料としては、ガラス、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリエステル（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等）を用いることが可能である。

また、透明層１の材料としては、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、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、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンを用いることも可能である。

さらに、透明層１の材料としては、上述した材料の共重合体を無延伸、または延伸させたプラスチックフィルムを用いることも可能である。

また、透明層１の材料としては、上述した材料以外にも。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可能である。

なお、本実施形態では、一例として、透明層１の材料を、コスト面で有利な、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とした場合を説明する。

導電層２０Ｃを形成する方法は、導電性ポリマーとして、例えば、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリフラン、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリピリジルビニレン、及びポリアジン等が挙げられる。これらは１種のみ、目的に応じて２種以上を組み合わせて用い、上記導電性ポリマーを塗布する方法や、ＩＴＯ（酸化インジウム錫：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛のターゲットを使用して、真空蒸着法、スパッタリングなどの物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法などを行う方法などが挙げられる。

導電層２０Ｃを除く無電極層３０，３１を構成する層を形成するには、一般に光学薄膜として使用されている酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物などの無機化合物を用いる。具体的には、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化タンタルなどが挙げられる。これら無機化合物を用いて、真空蒸着法、スパッタリングなどの物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法などにより形成される。上記無機化合物は、材料および膜厚により屈折率が異なるため、目的に合わせた材料を特定の膜厚で形成することにより光学特性を調整する。また、光学特性が調整可能な有機系材料を塗布して形成してもよい。

粘着層４は、例えば、アクリル系、ウレタン系等の接着剤を用いて形成されている。

配線５は、本実施形態のように、透明導電膜をポインティングデバイス１００として用いる場合には、必要に応じて、透明導電膜（ポインティングデバイス１００）と外部の電気回路とを電気的に接続する目的で、電極層２の上、具体的には、電極層２の透明層１と反対側の面に印刷などの手段で形成してもよい。

（入力装置の製造方法）
以下、図１を参照して、本実施形態のポインティングデバイス１００に用いる透明導電膜Ａを製造する方法である、透明導電膜の製造方法を説明する。

本実施形態の透明導電膜の製造方法は、電極層２を形成する工程と、無電極層３を形成する工程を含む方法である。場合によって、透明層１の断面を矩形にする工程を含む。

電極層２は、上述した方法を用いて形成する。その際、透明層１に部分的に保護膜を付けるなどの処理を行い、保護膜がある側の透明層１の面に電極層２を形成する。その後、保護膜を除去し、電極層２が形成される部分と、電極層２が形成されない部分を作る。もしくは、透明層１のどちらかの面に電極層２を形成し、その後、電極層２に、透明層１と反対側に部分的に保護膜を付けるなどの処理を行う。その後、エッチング処理などにより、電極層２の内、少なくとも導電層２Ｃまで除去する。その後、もしくは無電極層３を形成した後、電極層２に部分的に付けた保護膜を除去するようにする。

無電極層３は、電極層２の透明層１と反対側の面に保護膜を付け、上述した方法により形成する。無電極層３を形成した後、適当な方法により電極層２に付けた保護膜を除去する。

透明層１の断面を矩形にするには、透明層１に矩形状のシートを転写し、もしくは透明層１の再表層を形成する際に矩形状のロールを通して形状を付与してから硬化させる。もしくは、物理的に削り取ったり、レーザーなどで削り取るようにしてもよい。

（実施例）
ここで、図１を用いて、透明導電膜Ａを用いた第一発明例、ポインティングデバイス１００に共通の構成を説明する。

図１中に示すように、透明導電膜Ａ、及びポインティングデバイス１００は、少なくとも電極層２、無電極層３を備えている。ポインティングデバイス１００は、配線５を備える。また、粘着層４を含む場合がある。そして、静電容量式のタッチパッドに用いることが出来る。

透明層１は、両方の面に、ハードコートを塗布した透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであり、その厚さは、１８８μｍである。

電極層２は、透明層１の一方の面に形成されており、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて成膜した、厚さ２０ｎｍのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜である。電極層２の上に配線５を形成した。配線５は、電極層２の上、具体的には電極層２の透明層１と反対側の面（図１中では、上面）に形成されている。

電極層２や配線５に保護膜を付けた。保護膜は一般的なレジスト樹脂が好適であるが、今回は粘着テープを用いた。さらに、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、無電極層３として、厚さ１５ｎｍの酸化ニオブ膜を形成し、保護膜を除去した。

（第一比較例）
第一発明例と違い、無電極層３を形成しなかった。また、タッチパッドに対し、各評価試験を行う際の方法を、以下に示す。

Ａ．色彩測定
分光光度計を用い、Ｄ６５光源による色彩値を測定した。

Ｂ．目視観察
第一発明例、第一比較例を、それぞれ目視により、電極層２と無電極層３の見え方に違いがあるか観察を行なった。

Ｉ．第一発明例
配線５が形成されている部分以外の電極層２の透過Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊、反射Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊は、それぞれ９４．７、−０．２、２．５、４０．４、−０．５、−５．０だった。無電極層３の透過Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊、反射Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊は、それぞれ９４．６、−０．４、３．８、３６．４、０．８、−１０．０だった。目視では、電極層２と無電極層３の区別はつきにくかった。

ＩＩ．第一比較例
透明層１の透過Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊、反射Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊は、それぞれ９６．４、−０．３、１．３、３４．４、０．１、−１．０だった。目視では、電極層２と無電極層３の区別はつきやすかった。

本発明の導電機能層及び導電機能層の製造方法は、ポインティングデバイス、特に、静電容量式タッチパッド、及び静電容量式タッチパッドの製造方法として用いる事が可能である。

１００…ポインティングデバイス
１０，１１…透明層
２０，２１〜電極層
２０Ｃ１〜２０Ｃｎ，２１Ｃ１〜２１Ｃｍ…導電層
３０、３１…無電極層
３０Ｃ１〜３０Ｃｐ、３１Ｃ１〜３１Ｃｑ…電性を持たない層
４…粘着層
５…配線
Ａ…透明電極Ａ
Ｂ…透明電極Ｂ

Claims (9)

1. 少なくとも片方が矩形の断面形状を持ち、かつ、導電性を持たない第１の透明層と、前記第１の透明層の凸部で区画される領域に積層された、少なくとも１層以上の導電層と、第２の透明層と、を含むことを特徴とする透明導電膜。
2. 少なくとも片方が矩形の断面形状を持ち、かつ、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない第１の透明層に、前記第１の透明層とは異なる２層以上の導電性を持たない第２の透明層が積層され、前記第２の透明層同士の間に、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていることを特徴とする透明導電膜。
3. 請求項１または２に記載の透明導電膜において、前記第１の透明層にて、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていない部分に、少なくとも１層以上の導電性を持たない第３の層が積層され、
   前記第１の透明層の材料は、ガラス、ポリオレフィン、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、ポリエーテルサルフォン、および、ポリサルフォンから構成される群から選択される少なくとも１つであり、
   前記第３の層の材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、および、酸化ニオブから構成される群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする透明導電膜。
4. 両方が矩形の断面形状を持ち、少なくとも１層以上からなる導電性を持たない透明層があり、１方の面に、導電性を持たない透明層同士の間に、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されており、反対の面にも、導電性を持たない透明層同士の間に、少なくとも１層以上の導電層を含む層が積層されていることを特徴とする透明導電膜。
5. 透明導電膜を用いて構成されたポインティングデバイスであって、前記透明導電膜として、請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載の透明導電膜を用いたことを特徴とするポインティングデバイス。
6. 少なくとも１層以上からなる導電性を持たない透明層の両方の面に、少なくとも１層以
   上の導電層を含む層を部分的に積層する工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程中に、部分的に積層された少なくとも１層以上の導電層を含む層同士の間に少なくとも１層以上の導電性を持たない層を積層する工程を実行することを特徴とする透明導電膜の製造方法。
7. 少なくとも１層以上からなる導電性を持たない第１の透明層の少なくとも１つの面の断面を矩形にする工程と、前記第１の透明層における前記矩形の凹部に少なくとも１層以上の導電層を含む層を積層する工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程中に、前記矩形の凹部に積層された少なくとも１層以上の導電層を含む層同士の間に少なくとも１層以上の導電性を持たない第２の層を積層し、
   前記第１の透明層の材料は、ガラス、ポリオレフィン、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、ポリエーテルサルフォン、および、ポリサルフォンから構成される群から選択される少なくとも１つであり、
   前記第２の層の材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、および、酸化ニオブから構成される群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
8. 少なくとも１層以上からなる導電性を持たない透明層の少なくとも１つの面の断面を矩形にする工程と、前記導電性を持たない透明層に少なくとも１層以上の導電層を含む層を積層させる工程と、前記導電性を持たない透明層における前記矩形の凸部から前記積層された層を剥離する工程を含むことを特徴とする透明導電膜の製造方法。
9. 少なくとも１層以上からなる導電性を持たない第１の透明層の少なくとも１つの面の断面を矩形にする工程と、前記第１の透明層に少なくとも１層以上の導電層を含む層を積層させる工程と、前記第１の透明層における前記矩形の凸部から前記積層された層を剥離する工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程後に、前記第１の透明層における前記矩形の凸部に、少なくとも１層以上の導電性を持たない第２の層を積層する工程を実行し、
   前記第１の透明層の材料は、ガラス、ポリオレフィン、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、ポリエーテルサルフォン、および、ポリサルフォンから構成される群から選択される少なくとも１つであり、
   前記第２の層の材料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、および、酸化ニオブから構成される群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする透明導電膜の製造方法。

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