JP5643984B2

JP5643984B2 - 透明導電フィルム及びその製造方法並びにタッチパネル

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Publication number: JP5643984B2
Application number: JP2010152404A
Authority: JP
Inventors: 小出　典克; 典克小出; 多佳哲岡田
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2010-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: JP2012012687A

Description

本発明は、タッチパネルのパネル面等に用いられる透明導電フィルム及びその製造方法並びにタッチパネルに関する。

例えば、抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、その上部電極板に透明導電フィルムが用いられる。そして、タッチパネルの視認性を向上させるために、透明導電フィルムの透明度（光透過率）を高める種々の発明が提案されている（特許文献１、２、３）。
すなわち、これらの透明導電フィルム９は、図４に示すごとく、透明な樹脂からなる基材フィルム９１の表面に、屈折率の高い第１金属酸化物層９２（例えば酸化チタンの層）と、屈折率の低い第２金属酸化物層９４（例えば酸化珪素の層）とを順次積層したうえで、その表面に透明導電層９５（例えばＩＴＯの層）を積層してなる。
これにより、透明導電フィルム９の光透過性を向上させることができる。

国際公開第００／６３９２４号パンフレット特開２００８−１８１３８３号公報特開平１１−２８６０６６号公報

ところで、ユビキタス・ウエアラブルコンピューティングをキーワードとした社会が、現実世の中に広がりつつある中、その具体的な一例として電子書籍や携帯電話などに代表される携帯端末が市場に多く供給されている。この携帯端末の重要な役割を果たす電子デバイスのひとつとして、タッチパネル技術が挙げられる。このタッチパネルに関しては抵抗膜式、静電容量式、超音波、光など様々な認識方式が開発されているだけでなく、さらには軽量化やハンドリング性のし易さの観点からの改良も必要とされている。

このハンドリング性の点からは、耐屈曲性の向上が重要な課題となる。この課題に関して、タッチパネルに用いられる透明導電膜フィルムの屈曲性の試験を行ったところ、上記のような透明性を向上させた透明導電フィルム９においては、第１金属酸化物層９２及び第２金属酸化物層９４にクラックが入ったり、層間で剥離が生じたりすることがあった。これは、第１金属酸化物層９２と第２金属酸化物層９４との間の屈折率の差に起因するものと考えられる。つまり、屈折率の高い第１金属酸化物層９２は、誘電率が高いため、堅い。一方、屈折率の低い第２金属酸化物層９４は、誘電率が低いため、前者に比べて堅くない。その結果、屈曲率差の大きい両者を直接接合した場合、透明導電フィルム９を屈曲すると、両者の界面や酸化物層自体にストレスや内部応力が発生しやすく、これらの力を緩和しようとするため、剥離やクラックが生じやすくなると考えられる。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、クラックや剥離の生じにくい透明導電フィルム及びその製造方法並びにタッチパネルを提供しようとするものである。

第１の発明は、抵抗膜方式のタッチパネルのパネル面を構成するための透明導電フィルムであって、
透明な樹脂からなる基材フィルムと、
該基材フィルムの表面に形成された、アルミナよりも屈折率の高い第１金属酸化物層と、
該第１金属酸化物層の表面に直接形成された、アルミナからなるアルミナ層と、
該アルミナ層の表面に直接形成された、アルミナよりも屈折率の低い第２金属酸化物層と、
上記第１金属酸化物層と上記アルミナ層と上記第２金属酸化物層とを上記基材フィルムとの間に介在させるように形成された透明導電層とからなり、
上記アルミナ層の厚さは５〜２０ｎｍであることを特徴とする透明導電フィルムにある（請求項１）。

第２の発明は、上記第１の発明に係る透明導電フィルムによって構成されたパネル面を備えていることを特徴とする抵抗膜方式のタッチパネルにある（請求項３）。

第３の発明は、上記第１の発明に係る透明導電フィルムを製造する方法であって、上記基材フィルムをスパッタ装置のチャンバー内に配置し、該チャンバー内の真空度を所定の真空度以上に保った状態で、上記第１金属酸化物層と上記アルミナ層と上記第２金属酸化物層と上記透明導電層とを連続的にスパッタリングして成膜することを特徴とする透明導電フィルムの製造方法にある（請求項４）。

第１の発明に係る透明導電フィルムは、上記第１金属酸化物層と上記第２金属酸化物層との間に、上記アルミナ層を介在させている。アルミナ層は、第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との中間の屈折率を有し、両者の中間の誘電率を有し、中間の堅さを有する。それゆえ、第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との間のストレスを、アルミナ層によって緩和することができる。その結果、第１金属酸化物層と第２金属酸化物層とにクラックが生じることを効果的に防ぐとともに、両者間の剥離を効果的に防ぐことができる。

また、上記アルミナ層は、大きな面積にて容易かつ安価に成膜することができるため、透明導電フィルムのコストが高くなることを防ぐことができる。
また、アルミナ層は、第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との間の屈折率を有するため、アルミナ層を両者間に介在させることで、透明導電フィルムの光透過性を阻害することもない。

以上のごとく、本発明によれば、クラックや剥離の生じにくい透明導電フィルムを提供することができる。

第２の発明に係るタッチパネルは、上記第１の発明に係る透明導電フィルムによってパネル面を構成しているため、耐久性を向上させることができる。特に、タッチパネルのパネル面は、使用される際、逐次押圧され、変形するため、透明導電フィルムの第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との間にストレスが生じやすい。このようなパネル面を構成する透明導電フィルムにおいて、第１の発明の透明導電フィルムを用いることにより、その耐久性を向上させることができ、ひいてはタッチパネルの耐久性を向上させることができる。

第３の発明に係る透明導電フィルムの製造方法においては、スパッタ装置のチャンバー内の真空度を所定の真空度以上に保った状態で、上記第１金属酸化物層と上記アルミナ層と上記第２金属酸化物層と上記透明導電層とを連続的にスパッタリングして成膜する。このように複数の層を連続形成することにより、各層の界面における密着性が高くなる。密着性が高くなると、その背反として、界面におけるストレスが高くなりやすい。したがって、仮に第１金属酸化物層と第２金属酸化物層とを直接接合した場合には、これらにクラックが生じやすくなるおそれがあるが、第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との間にアルミナ層を設けることにより、ストレスを緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。

実施例１における、透明導電フィルムの断面説明図。実施例２における、透明導電フィルムの断面説明図。実施例３における、タッチパネルの断面説明図。背景技術における、透明導電フィルムの断面説明図。

第１の発明において、上記基材フィルムとしては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等を用いることができる。また、上記第１金属酸化物層としては、例えば、ＴｉＯ₂（酸化チタン）、Ｎｂ₂Ｏ₃（酸化ニオブ）、ＨｆＯ₂（酸化ハフニウム）、Ｔａ₂Ｏ₅（酸化タンタル）等を用いることができる。また、上記第２金属酸化物層としては、例えばＳｉＯ₂（酸化珪素）、ＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム）等を用いることができる。また、上記透明導電層としては、例えば、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ₂（酸化スズ）、ＩＺＯ（酸化インジウム・酸化亜鉛）等の金属酸化物を用いることができる。

また、上記第１金属酸化物層と上記アルミナ層と上記第２金属酸化物層とは、上記基材フィルムと上記透明導電層との間に、上記の順で、一層ずつ形成されていてもよいし、複数層ずつ、上記の順で繰り返し形成されていてもよい。ただし、上記各層を、複数層ずつ繰り返し形成する場合、第２金属酸化物層とその上に配される第１金属酸化物層との間にも、アルミナ層を介在させる必要がある。
また、上記基材フィルムと上記第１金属酸化物層との間に、他の層を介在させてもよい。

また、上記第１金属酸化物層、上記アルミナ層、上記第２金属酸化物層、及び上記透明導電層は、スパッタリングによって形成されたものであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記第１金属酸化物層、上記アルミナ層、上記第２金属酸化物層、及び上記透明導電層を、容易かつ確実に形成することができる。また、上記透明導電フィルムにおける層間密着性を高くすることができる。また、層間密着性の高い透明導電フィルムにおいては、層内や界面にストレスがかかりやすいため、アルミナ層によるストレス緩和が可能な本発明の効果を有効に発揮することができる。

また、上記アルミナ層の厚さは５〜２０ｎｍであることが好ましい（請求項３）。
この場合には、アルミナ層による、第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との間のストレスの緩和を充分に果たすことができると共に、透明導電フィルムの光透過性を確保することができる。
アルミナ層の厚みが５ｎｍ未満であると、ストレスの緩和層としての役割を充分に果たすことが困難となるおそれがある。一方、アルミナ層の厚みを２０ｎｍを超えると、透明導電フィルムの光透過性を確保するための膜構成の調整が困難となるおそれがある。すなわち、アルミナ層は第２金属酸化層よりは屈折率が高いため、アルミナ層の厚みを２０ｎｍ以上と厚くしすぎると、透過率を上げるための第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との厚さのバランスを調整することが困難となる。

また、上記透明導電フィルムは、抵抗膜方式のタッチパネルのパネル面を構成するフィルムである。
これにより、クラックや剥離の生じにくい本発明の透明導電フィルムの効果を充分に発揮することができる。上述のごとく、タッチパネルのパネル面は、使用される際、逐次押圧され、変形するため、透明導電フィルムの第１金属酸化物層と第２金属酸化物層との間にストレスが生じやすい。このようなパネル面を構成する透明導電フィルムにおいて、クラックや剥離の生じにくい透明導電フィルムを用いることにより、その効果を充分に発揮することができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係る透明導電フィルム及びその製造方法につき、図１を用いて説明する。
本例の透明導電フィルム１は、図１に示すごとく、透明な樹脂からなる基材フィルム１１と、該基材フィルム１１の表面に形成された第１金属酸化物層１２と、該第１金属酸化物層１２の表面に直接形成されたアルミナ層１３と、該アルミナ層１３の表面に直接形成された第２金属酸化物層１４と、該第２金属酸化物層１４の表面に形成された透明導電層１５とからなる。

透明導電層１５は、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４とを基材フィルム１１との間に介在させるように形成されている。
第１金属酸化物層１２はアルミナよりも屈折率が高く、第２金属酸化物層１４はアルミナよりも屈折率が低い。すなわち、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）からなるアルミナ層１３は、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との間の屈折率を有する。

本例においては、基材フィルム１１はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなり、第１金属酸化物層１２はＴｉＯ₂（酸化チタン）からなり、第２金属酸化物層１４はＳｉＯ₂（酸化珪素）からなり、透明導電層１５は、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）からなる。
また、例えば、第１金属酸化物層１２の厚みを２０ｎｍ、アルミナ層１３の厚みを１０ｎｍ、第２金属酸化物層１４の厚みを１５ｎｍ、透明導電層１５の厚みを４０ｎｍとすることができる。

なお、上記各層の厚みは、これに限られるものではないが、アルミナ層１３の厚さについては、５〜２０ｎｍとすることが好ましい。アルミナ層１３の厚みが５ｎｍ以下であると、ストレスの緩和層としての役割を充分に果たすことが困難となるおそれがある。一方、アルミナ層１３の厚みを２０ｎｍ以上と厚くしすぎると、透明導電フィルム１の光透過性を確保するための膜構成の調整が困難となるおそれがある。すなわち、アルミナ層１３は第２金属酸化層（ＳｉＯ₂）１４よりは屈折率が高いため、アルミナ層１３の厚みを２０ｎｍ以上とすると、透過率を上げるための第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との厚さのバランスを調整することが困難となる。

また、第１金属酸化物層１２、アルミナ層１３、第２金属酸化物層１４、及び透明導電層１５は、スパッタリングによって形成されたものである。すなわち、本例の透明導電フィルム１を製造するにあたっては、スパッタリング法を用いて、上記各金属酸化物層を形成する。

具体的には、まず、基材フィルム１１をスパッタ装置のチャンバー内に配置する。次いで、チャンバー内の真空度を所定の真空度以上（例えば内圧８×１０^-4Ｐａ以下）に保った状態で、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４と透明導電層１５とを連続的にスパッタリングして成膜する。これにより、透明導電フィルム１を得る。

つまり、上記スパッタ装置は、ＴｉＯ₂のターゲットと、Ａｌ₂Ｏ₃のターゲットと、ＳｉＯ₂のターゲットと、ＩＴＯのターゲットをチャンバー内に備えており、これらの金属酸化物を、スパッタリングによって基材フィルム１１の表面に順次成膜することにより、透明導電フィルム１を得る。

なお、本例の透明導電フィルム１において、基材フィルム１１と第１金属酸化物層１２との間には、他の金属酸化物層ないしはコーティングによる樹脂層を介在させてもよい。これにより、例えば、透明導電フィルム１の光学特性を適宜調整することも可能である。
ただし、アルミナ層１３の表裏、すなわち、アルミナ層１３と第１金属酸化物層１２との間、或いはアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４との間には、他の層を介在させず、アルミナ層１３は第１金属酸化物層１２及び第２金属酸化物層１４と接触している。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記透明導電フィルム１は、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との間に、アルミナ層１３を介在させている。アルミナ層１３は、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との中間の屈折率を有し、両者の中間の誘電率を有し、中間の堅さを有する。それゆえ、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との間のストレスを、アルミナ層１３によって緩和することができる。その結果、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４とにクラックが生じることを効果的に防ぐとともに、両者間の剥離を効果的に防ぐことができる。

また、アルミナ層１３は、大きな面積にて容易かつ安価に成膜することができるため、透明導電フィルム１のコストが高くなることを防ぐことができる。
また、アルミナ層１３は、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との間の屈折率を有するため、アルミナ層１３を両者間に介在させ、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４の膜厚を、適宜調節することで、アルミナ層１３を両者間に介在させることで、透明導電フィルム１の光透過性を阻害することもない。

また、第１金属酸化物層１２、アルミナ層１３、第２金属酸化物層１４、及び透明導電層１５は、スパッタリングによって形成するため、これらの層を、容易かつ確実に形成することができる。また、透明導電フィルム１における層間密着性を高くすることができる。

透明導電フィルム１を製造するにあたっては、スパッタ装置のチャンバー内の真空度を所定の真空度以上に保った状態で、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４と透明導電層１５とを連続的にスパッタリングして成膜する。このように複数の層を連続形成することにより、各層の界面における密着性が高くなる。密着性が高くなると、その背反として、界面におけるストレスが高くなりやすい。したがって、仮に第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４とを直接接合した場合には、これらにクラックが生じやすくなるおそれがあるが、第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との間にアルミナ層１３を設けることにより、層内や界面に生じるストレスを緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。

以上のごとく、本例によれば、クラックや剥離の生じにくい透明導電フィルム及びその製造方法を提供することができる。

（実施例２）
本例は、図２に示すごとく、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４とを、基材フィルム１１と透明導電層１５との間に、２層ずつ上記の順で繰り返し形成した透明導電フィルム１の例である。ただし、１層目の第２金属酸化物層１４と２層目の第１金属酸化物層１２との間にも、アルミナ層１３を介在させている。

すなわち、基材フィルム１１の表面に、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４とを順次形成し、さらにこの第２金属酸化物層１４の上に、アルミナ層１３を介して、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４とを順次形成する。そして、この第２金属酸化物層１４の表面に、透明導電層１５を形成してある。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
なお、第１金属酸化物層１２とアルミナ層１３と第２金属酸化物層１４との積層構造の繰返しを、アルミナ層１３を介して、３回以上行ってもよい。

（実施例３）
本例は、図３に示すごとく、実施例１に示した透明導電フィルム１からなるパネル面を備えたタッチパネル２の例である。
本例においては、抵抗膜方式のタッチパネル２に透明導電フィルム１を用いる例を説明する。

具体的には、タッチパネル２は、下部電極板２１と上部電極板２２とを、互いの間に所定の間隔を設けながら、その端部において張り合わせ剤２５によって張り合わせてなる。下部電極板２１は、例えば厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルムからなる基材フィルム２１１の表面に透明導電層２１２を成膜してなる。また、透明導電層の表面に、絶縁性のドットスペーサ２４が複数形成され、上部電極板２２に圧力がかけられていないときに上部電極板２２と下部電極板２１とが導通しないようにしてある。

一方、上部電極板２２は、基材フィルム１１の表面に、透明導電層１５を形成してなるものであり、上記実施例１において示した透明導電フィルム１である。図３においては省略したが、基材フィルム１１と透明導電層１５との間には、図１に示したような、第１金属酸化物層１２、アルミナ層１３、第２金属酸化物層１４が、形成されている。

そして、下部電極板２１と上部電極板２２とは、互いの透明導電層２１２、１５を対向させるようにして、間隔をもって積層されている。
また、基材フィルム１１における透明導電層１５と反対側の面には、ハードコート層２２１が形成されている。このハードコート層２３がタッチパネル２の上面であり、タッチ面である。

本例のタッチパネル２は、実施例１に係る透明導電フィルム１によってパネル面（上部電極板２２）を構成しているため、耐久性を向上させることができる。特に、タッチパネル２のパネル面は、使用される際、逐次押圧され、変形するため、透明導電フィルム１の第１金属酸化物層１２と第２金属酸化物層１４との間にストレスが生じやすい。このようなパネル面を構成する透明導電フィルム１において、実施例１（第１の発明）の透明導電フィルム１を用いることにより、その耐久性を向上させることができ、ひいてはタッチパネル２の耐久性を向上させることができる。

１透明導電フィルム
１１基材フィルム
１２第１金属酸化物層
１３アルミナ層
１４第２金属酸化物層
１５透明導電層
２タッチパネル

Claims

抵抗膜方式のタッチパネルのパネル面を構成するための透明導電フィルムであって、
透明な樹脂からなる基材フィルムと、
該基材フィルムの表面に形成された、アルミナよりも屈折率の高い第１金属酸化物層と、
該第１金属酸化物層の表面に直接形成された、アルミナからなるアルミナ層と、
該アルミナ層の表面に直接形成された、アルミナよりも屈折率の低い第２金属酸化物層と、
上記第１金属酸化物層と上記アルミナ層と上記第２金属酸化物層とを上記基材フィルムとの間に介在させるように形成された透明導電層とからなり、
上記アルミナ層の厚さは５〜２０ｎｍであることを特徴とする透明導電フィルム。
請求項１に記載の透明導電フィルムにおいて、上記第１金属酸化物層、上記アルミナ層、上記第２金属酸化物層、及び上記透明導電層は、スパッタリングによって形成されたものである透明導電フィルム。
請求項１又は２に記載の透明導電フィルムによって構成されたパネル面を備えていることを特徴とする抵抗膜方式のタッチパネル。
請求項１又は２に記載の透明導電フィルムを製造する方法であって、上記基材フィルムをスパッタ装置のチャンバー内に配置し、該チャンバー内の真空度を所定の真空度以上に保った状態で、上記第１金属酸化物層と上記アルミナ層と上記第２金属酸化物層と上記透明導電層とを連続的にスパッタリングして成膜することを特徴とする透明導電フィルムの製造方法。