JP5683734B1 - 透明導電性積層体、タッチパネル、および透明導電性積層体の製造方法 - Google Patents

透明導電性積層体、タッチパネル、および透明導電性積層体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】インビジブル性の高い透明導電性積層体を提供する。【解決手段】屈折率が1.61以上1.80以下、厚みが20nm以上35nm以下の第1アンダーコート層3と、第1アンダーコート層3よりも屈折率が低く、さらに屈折率が1.51以上であって、厚みが38nm以上60nm以下の第2アンダーコート層4と、屈折率が1.81以上、厚みが31nm以上38nm以下である透明導電層6とがその順で積層されてなり、透明導電層6をパターニングし、粘着剤からなる屈折率1.47の層を介してPETフィルムを積層させた場合に、透明導電層6が存在する領域と透明導電層6が存在しない領域において、色差ΔEが1以下であり、且つ、明度差ΔLが−0.4以上1以下である透明導電性積層体10とする。【選択図】図1

Description

本発明は、透明導電性積層体、タッチパネル、および透明導電性積層体の製造方法に関し、特に、タッチパネルを備えた表示装置の表示面の視認性を向上させる技術に関する。
タッチパネルは、液晶表示装置、電界放出表示装置、プラズマ表示装置、電子発光ディスプレイ、真空蛍光表示装置等の表示装置の表示面に配置される入力デバイスであって、表示面に直接触れて情報を入力することを可能にする。
タッチパネルの入力方式には、静電容量式、抵抗膜式、超音波式、光学式等が存在するが、中でも静電容量式タッチパネルは、マルチタッチやジェスチャーによる入力が可能であるため普及が進んでいる。静電容量式タッチパネルの基本構成は、透明基材上にパターニングされた透明導電層を積層してなり、タッチパネルに接触した指と透明導電層との間に流れる電流を利用して座標が検出される。
ところで、タッチパネルには、外光反射によって透明導電層のパターンが見えてしまう所謂「骨見え」の課題がある。骨見えがひどい場合は、表示面の視認性が良好でなくなる。特に、屋外用途や車載用途でタッチパネルを使用する場合は、太陽光線の照射によって透明導電層のパターンが目立ちやすいため、骨見えが生じやすい。そのため、インビジブル性の高い(骨見えが生じにくい)透明導電性積層体の開発が進められている。
その一例として、特許文献1では、透明基材と透明導電層との間に低屈折率のコーティング層を設けることによって、特許文献2では、透明基材と透明導電層との間に2種のアンダーコート層を設けることによって、特許文献3では、透明基材と透明導電層との間にハードコート層、高屈折率層および低屈折率層を設けることによって、それぞれインビジブル性を向上させようとしている。
特表2007−508639号公報 特許4667471号公報 特許5110226号公報
近年、タッチパネルの大型化や高感度化のために、透明導電性積層体の低抵抗化が必要となってきた。目標とする抵抗値(表面抵抗率)を実現するためには、透明導電層の厚みを増加させて対処する必要があるが、そうすると骨見えが生じやすくなるため、インビジブル性の更なる向上が急務である。
本発明は、上記した課題に鑑み、インビジブル性の高い透明導電性積層体、タッチパネル、および透明導電性積層体の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る透明導電性積層体は、透明基材の少なくとも一方の主面に、屈折率が1.46以上1.55以下のハードコート層と、屈折率が1.61以上1.80以下、厚みが20nm以上35nm以下の第1アンダーコート層と、前記第1アンダーコート層よりも屈折率が低く、さらに屈折率が1.51以上であって、厚みが38nm以上60nm以下の第2アンダーコート層と、屈折率が1.81以上、厚みが31nm以上38nm以下であって、パターニングされた透明導電層とがその順で積層されてなり、さらに粘着剤からなる屈折率1.47の層を介してPETフィルムを積層させた場合に、前記透明導電層が存在する領域と前記透明導電層が存在しない領域において、波長450nmから780nmの範囲の分光反射率を用いて算出されるCIELab表色系のL値、a値、b値から求められる色差ΔEが1以下であり、且つ、明度差ΔLが−0.4以上1以下である、ことを特徴とする。
本発明の別の一態様に係る透明導電性積層体は、透明基材の少なくとも一方の主面に、屈折率が1.46以上1.55以下のハードコート層と、屈折率が1.61以上1.80以下、厚みが20nm以上35nm以下の第1アンダーコート層と、前記第1アンダーコート層よりも屈折率が低く、さらに屈折率が1.51以上であって、厚みが38nm以上60nm以下の第2アンダーコート層と、屈折率が1.81以上、厚みが31nm以上38nm以下である透明導電層とがその順で積層されてなり、前記透明導電層をパターニングし、粘着剤からなる屈折率1.47の層を介してPETフィルムを積層させた場合に、前記透明導電層が存在する領域と前記透明導電層が存在しない領域において、波長450nmから780nmの範囲の分光反射率を用いて算出されるCIELab表色系のL値、a値、b値から求められる色差ΔEが1以下であり、且つ、明度差ΔLが−0.4以上1以下である、ことを特徴とする。
本発明に係るタッチパネルは、透明導電積層体を備え、静電容量式であることを特徴とする。
本発明に係る透明導電性積層体の製造方法は、透明基材の少なくとも一方の主面側に、少なくとも1層のアンダーコート層、ケイ素層、酸化ケイ素層、および透明導電層がその順で積層された透明導電積層体の製造方法であって、前記アンダーコート層を液相成膜法で形成し、前記ケイ素層および酸化ケイ素層をそれらケイ素層および酸化ケイ素層の合計膜厚が10nm以下となるように真空成膜法で形成する、ことを特徴とする。
本発明に係る透明導電性積層体は、上記特徴を有するため、インビジブル性が高く、抵抗値が低い。
本発明に係る透明タッチパネルは、上記透明導電性積層体を備えているため、インビジブル性が高く、抵抗値が低い。
本発明に係る透明導電性積層体の製造方法は、上記特徴を有するため、アンダーコート層を液相成膜法で形成しても、透明導電積層体の密着性が高く、抵抗値が低い導電性積層体を製造することができる。
本実施の形態に係る透明導電性積層体の構成を示す模式的な断面図である。 変形例に係る透明導電性積層体の構成を示す模式的な断面図である。 本実施の形態に係るタッチパネルの構成を示す模式的な断面図である。 実施例および比較例に係る透明導電性積層体の特性を示す表である。
以下、本実施の形態に係る透明導電性積層体、タッチパネル、および透明導電性積層体の製造方法を、図面に基づき説明する。
<透明導電性積層体>
図1は、本実施の形態に係る透明導電性積層体の構成を示す模式的な断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係る透明導電性積層体10は、透明導電性フィルムであって、透明基材1の一方の主面に、第1ハードコート層2、第1アンダーコート層3、第2アンダーコート層4、無機物層5、および透明導電層6をその順で積層すると共に、透明基材1の他方の主面に、第2ハードコート層7を積層した構造を有する。
なお、本実施の形態に係る透明導電性積層体10は、上記の層のみで構成されているが、各層間には上記の層以外の層が存在していてもよい。例えば、透明基材1と第1ハードコート層2との間に易接着層を設けて、透明基材1と第1ハードコート層2との密着性を向上させてもよい。
(透明基材)
透明基材1は、タッチパネルの用途に応じて、例えば、PET(ポリエチレンテレフタラート)、TAC(トリアセテートセルロース)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)、PC(ポリカーボネート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、アクリル、シロキサン架橋型アクリルケイ素樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ナイロン、ウレタン等の有機材料や、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の無機材料や、それら有機材料と無機材料との混成材料で形成することができる。市販製品としては、例えば、東レ株式会社製「ルミラー」シリーズ、東洋紡績株式会社製「コスモシャイン」シリーズ、日本ゼオン社製「ゼオノア」シリーズ、JSR社製「アートン」シリーズ等が挙げられる。
透明基材1の材料は、上記に限定されるものではないが、軽量且つ耐衝撃性が高いという観点からは有機材料が好ましい。また、フレキシブル性や、ロール・トゥ・ロール方式での生産性を鑑みれば、透明基材1は、PETフィルム、易接着層付きPETフィルムなどの樹脂フィルムであることが好ましい。
(ハードコート層)
第1ハードコート層2および第2ハードコート層7は、それぞれ透明基材1を保護すると共に、透明基材1に所定の硬度、透明性等を付与する目的で設けられる。それら第1ハードコート層2および第2ハードコート層7は、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂やウレタン樹脂等の有機樹脂を主成分とする材料で形成することができる。また、これにケイ素(Si)、ジルコニウム(Zr)、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)等の無機酸化物を含んでいてもよい。
第1ハードコート層2および第2ハードコート層7の屈折率は、1.46以上1.70以下が好ましく、1.46以上1.55以下がより好ましい。また、第1ハードコート層2および第2ハードコート層7の厚みは、0.5μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。
なお、第2ハードコート層7は、本発明に不可欠な層ではないため、第2ハードコート層7を設けるか否かは任意である。第2ハードコート層7を設けることで、透明導電性積層体10の機械的強度をより向上させることができる。また、指やスタイラスペン等の入力手段による操作性(筆記性)、防汚性、耐指紋性、防汚性および表面の耐摩耗性等を向上させることができる。さらに、第2ハードコート層7には、透明基材1とは反対側の主面に、エンボス賦型を行うなどの公知の表面処理を施してもよい。
(アンダーコート層)
第1アンダーコート層3および第2アンダーコート層4は、それぞれ所定の屈折率および厚みを有し、骨見えを抑制することで透明導電性積層体10のインビジブル性を向上させる目的で設けられる。本発明では、第1アンダーコート層3の厚みと、第2アンダーコート層4の厚みとの絶妙な組み合わせにより、優れたインビジブル性が実現されている。
第1アンダーコート層3には、有機樹脂および無機フィラーが含まれていることが好ましく、無機フィラーには、チタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)の少なくともいずれかの原子が含まれていることが好ましい。このような好ましい例として、第1アンダーコート層3は、アクリル系紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂に、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の屈折率の高い金属酸化物の微粒子を添加した材料で形成することが考えられる。この場合、添加する金属酸化物微粒子は透明性を阻害しないように数十nm程度の粒子径であることが好ましい。
なお、第1アンダーコート層3は、SiON系、SiO2−SnO2系、SiO2−TiO2系、Nb25等の透明無機材料で形成することもできる。
第1アンダーコート層3は、第2アンダーコート層4よりも屈折率の高い材料からなる。本実施の形態では、第1アンダーコート層3の屈折率は1.73である。
第1アンダーコート層3の屈折率は、1.61以上1.80以下が好ましい。屈折率が1.61未満の場合、あるいは1.80を超える場合は、透明導電層6が存在する部分と存在しない部分の光学特性を近似させにくくなり、透明導電層6のパターンが目立ってしまうため、良好なインビジブル性は得られない。
次に、第2アンダーコート層4は、第1アンダーコート層3を平坦化することにより透明導電層6の抵抗値を安定させる目的で設けられる層であり、第2アンダーコート層4には、有機樹脂および無機成分が含まれていることが好ましい。無機成分には、ケイ素(Si)、フッ素(F)の少なくともいずれかの原子が含まれていることが好ましい。このような好ましい例として、第2アンダーコート層4は、フッ素系有機樹脂素材、酸化ケイ素系ゾルゲル素材、酸化ケイ素系有機樹脂素材、酸化ケイ素系やフッ素系の微多孔質素材等の材料で形成することが考えられる。
第2アンダーコート層4は、第1アンダーコート層3よりも屈折率が低い材料からなる。本実施の形態では、第2アンダーコート層4の屈折率は1.55である。
第2アンダーコート層4の屈折率は、1.51以上が好ましい。屈折率が1.51未満の場合は、透明導電層6が存在する部分と存在しない部分の光学特性を近似させるために、膜厚を薄く設計する必要があり、それに伴い第1アンダーコート層3との界面が不明確になり、良好なインビジブル性は得られない。
第1アンダーコート層3の厚みが20nm以上35nm以下、且つ、第2アンダーコート層4の厚みが38nm以上60nm以下であるために、本発明に係る透明導電性積層体10は、後述する実験から明らかなように、高いインビジブル性を発揮する。また、第1アンダーコート層3の厚みが25nm以上30nm以下、且つ、第2アンダーコート層4の厚みが45nm以上50nm以下の場合は、後述する実験から明らかなように、より高いインビジブル性を発揮する。なお、本実施の形態では、第1アンダーコート層3の厚みは27nm、第2アンダーコート層4の厚みは48nmである。
以上のように、第1アンダーコート層3と第2アンダーコート層4とは、互いに異なる屈折率を有する層として構成されており、それら層の厚みを絶妙に調整することにより、透明導電性積層体10に良好なインビジブル性を付与している。
なお、第1アンダーコート層3と第2アンダーコート層4とは、繰り返し積層させてもよいが、積層数が多過ぎると透明導電性積層体10に反りが発生したり、クラックが発生したりするので留意する必要がある。
第1アンダーコート層3および第2アンダーコート層4は、例えば、塗布法、印刷法等の液相成膜法、並びに、スパッタリング法、電子ビーム法、イオンビーム法、真空蒸着法、プラズマCVD法、Cat−CVD法、MBE法等の真空成膜法を、材料に合わせ適宜用いて形成することができるが、液相成膜法は低コストおよび短時間で実施可能であるため好ましい。
(無機物層)
無機物層5は、ケイ素(Si)原子を含む層からなる。
無機物層5として、透明導電層6の結晶化を促進し、かつ透明性が高い酸化ケイ素(SiOn)層を配するのが好ましい。また、液相成膜法で形成された第2アンダーコート層4と透明導電層6との密着性を高めるために、上記酸化ケイ素(SiOn)層の下層としてケイ素(Si)層を配した2層構成とすることが好ましい。
無機物層5の厚みは、高いインビジブル性を得るために、1nm以上10nm以下が好ましく、1nm以上5nm以下がより好ましい。本実施の形態では、無機物層5の厚みは3nmである。
第2アンダーコート層の上に無機物層5を形成すると、透明導電層6の結晶化が促進されるため、透明導電層6の抵抗値が下がり、抵抗値を100Ω/□以下にしやすい。
なお、無機物層5は、必ずしも本発明に不可欠な層ではないため、それらの層を設けるか否かは任意である。
(透明導電層)
透明導電層6は、静電容量の変化により座標を検出する目的のために設けられる層であってパターニングされている。なお、本発明に係る透明導電性積層体、タッチパネル、および透明導電性積層体の製造方法において、透明導電層は、パターニングされているものに限定されず、パターニングされていないものであってもよい。パターニングされていないものであっても、パターニングされた場合に、本発明の効果を奏する。
透明導電層6は、例えば、酸化インジウム一酸化スズ(ITO)、酸化インジウム一酸化スズ一酸化チタン(InTiTO)、酸化チタン(TiO)、酸化インジウム一酸化亜鉛(IZO)、酸化インジウム(In23)、タングステンドープ酸化インジウム(IWO)、チタンドープ酸化インジウム(ITiO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、弗化スズ(SnF2)、アルミドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、ガリウムアルミドープ酸化亜鉛(GAZO)等の金属酸化物で形成することができる。
透明導電層6は、屈折率が1.81以上2.35以下、厚みが31nm以上38nm以下である。この範囲であれば、上記第1アンダーコート層3および第2アンダーコート層4との組み合わせにおいて、優れたインビジブル性を有する透明導電性積層体10が得られる。本実施の形態では、透明導電層6の屈折率は2.00であり、厚みは35nmである。
透明導電層6は、例えば、スパッタリング法、電子ビーム法、イオンビーム法、真空蒸着法、プラズマCVD法、Cat−CVD法、MBE法等の真空成膜法、並びに、塗布法、印刷法等の液相成膜法を、材料に合わせ適宜用いて形成することができるが、スパッタリング法は透明導電層6の厚みや抵抗値を均一にしやすいため好ましい。
(その他)
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
図2は、変形例に係る透明導電性積層体の構成を示す模式的な断面図である。例えば、図2に示す透明導電性積層体20のように、透明基材1の両方の主面に、それぞれ第1アンダーコート層3、第2アンダーコート層4、無機物層5、および透明導電層6がその順で積層された構造としてもよい。
<タッチパネル>
図3は、本実施の形態に係るタッチパネルの構成を示す模式的な断面図である。図3に示すように、本発明の一態様に係るタッチパネル30は、静電容量式のタッチパネルであって、2枚の透明導電性積層体10を接着層8で貼り合わせた構造を有する。タッチパネル30は、例えば、液晶表示装置、電界放出表示装置、プラズマ表示装置、電子発光ディスプレイ、真空蛍光表示装置等の表示装置(不図示)の表示面に配置されて使用される。なお、本発明に係るタッチパネルは静電容量型に限定されず、抵抗膜型、光学型、超音波型等であってもよい。
2枚の透明導電性積層体10は、透明導電層6が設けられている側の主面10aが互いに向き合い、第2ハードコート層7が設けられている側の主面10bがそれぞれタッチパネル30の外側となる向きで配置されている。なお、各透明導電性積層体10の向きは、主面10aが互いに向き合う配置に限定されない。
接着層8は、例えば、エポキシ系、アクリル系、ケイ素系、ポリエステル系等の透明な接着剤や粘着剤で構成される。なお、接着層8には、透明性フィルム等の芯材が含まれていてもよい。
<透明導電性積層体の製造方法>
次に、本発明の実施の形態に係る透明導電性積層体の製造方法を、本実施の形態に係る透明導電性積層体10を製造する場合を例に挙げて説明する。なお、この例では、第1ハードコート層2と第2ハードコート層7とは同一の構成である。
(透明基材の準備)
透明基材1として、厚さ125μmのPETフィルム(東レ株式会社製「ルミラー U483」を用意する。
(ハードコート層の形成)
調整した紫外線硬化型塗料を、例えばロールコーティング法に基づき、透明基材1の一方の主面に塗布する。その後、塗膜を乾燥させて余分な溶媒を除去する。溶媒を揮発除去した後は、高圧水銀灯等を用いて紫外線照射して塗膜をUVキュアすることによって、紫外線硬化樹脂材料を重合させる。これにより第1ハードコート層2が形成される。同様の層を透明基材1の他方の主面にも形成して、第2ハードコート層7とする。
紫外線硬化型塗料は、紫外線硬化樹脂材料と、ケイ素(Si)、ジルコニウム(Zr)、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)等のナノ酸化物粒子材料とを、MEK、MIBK、イソブチルアルコール(IBA)、エチルアルコール、メチルアルコール、ノルマルブチルアルコール(NBA)、シクロヘキサノン(CAN)、ジアセチルアセトン(DAA)、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール(IPA)等の溶媒に加えて調整したものでもよい。これらの材料としては、有機溶媒に均一分散された各種市販品を利用することができる。
紫外線硬化樹脂は、骨格中にビニル基を含むものであれば良く、例えば、3官能モノマー、4官能モノマー、6官能モノマー等が挙げられる。3官能モノマーとして、トリメチロールプロパントリアクリレート、或いは、そのEO変性物、PO変性物が挙げられる。4官能モノマーとして、ペンタエリスリトールテトラアクリレートが挙げられる。6官能モノマーとして、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。また、ビニル基を含むオリゴマー成分を適宜選択して導入しても良い。
ナノ酸化物粒子としては、無機顔料(SiO2、ZrO2、アンチモンスズ酸化物(ATO)のうちの1種以上)からなる、一次粒径が5nm以上40nm以下程度の無機酸化物微粒子を用いることができる。
重合開始剤としては、例えばチバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製イルガキュア907(2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン)などを用いる。
(第1アンダーコート層の形成)
第1アンダーコート層3は、アクリル系の紫外線硬化樹脂材料にチタン(Ti)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)の少なくともいずれかの原子を含む無機フィラーを分散調合した材料で形成される。無機フィラーには、TiO2、Al23、ZrO2の少なくともいずれかを利用できる。無機フィラーの平均粒径は特に限定されないが、例えば10nm以上70nm以下程度である。第1アンダーコート層3の最終的な厚みは、20nm以上35nm以下の範囲に設定する。
ここで、例えばZrO2単体の屈折率は2.2以上2.4以下程度であるが、有機材料と複合化することで1.61以上1.80以下の範囲に低下する。また厚みを上記範囲とすることで、好ましい光透過特性を実現することができる。
成膜法は、特に限定されず、ゾルゲル法、塗布法等の液相成膜法や、スパッタリング法等の真空成膜法でもよい。ロールコーティング法を用いる場合、第1ハードコート層2上に紫外線硬化樹脂材料を塗布し、溶媒除去を行った後、窒素雰囲気下で紫外線照射することによって塗膜を硬化させる。紫外線硬化樹脂材料の紫外線硬化性が良好である場合は大気雰囲気下での紫外線照射も可能である。
(第2アンダーコート層の形成)
第2アンダーコート層4は、アクリル系の紫外線硬化型材料、または、熱硬化型の材料にケイ素(Si)、フッ素(F)の少なくともいずれかの原子を含んだ樹脂材料で形成される。成膜法としては、第1アンダーコート層と同様にロールコーティング法を用いることで効率的に成膜できる。これにより第1アンダーコート層3上に、Si原子を含んだ厚みが38nm以上60nm以下の層を形成し、この層を第2アンダーコート層4とする。
(無機物層の形成)
無機物層5は、例えば、スパッタリング法、電子ビーム法、イオンビーム法、真空蒸着法、プラズマCVD法、Cat−CVD法、MBE法等の真空成膜法で形成する。その場合の製造工程では、例えば、まずスパッタリング成膜装置の内部に成膜対象のフィルムを載置する。そして装置内部を十分に減圧した後に、ターゲットにSi材料を用いてスパッタリングを実施する。これにより第2アンダーコート層4上に、Si原子由来の無機物層5を1nm以上10nm以下で形成する。
(透明導電層の形成)
透明導電層6は、例えば、スパッタリング法、電子ビーム法、イオンビーム法、真空蒸着法、プラズマCVD法、Cat−CVD法、MBE法等の真空成膜法で形成する。その場合の製造工程では、例えば、まずスパッタリング成膜装置内部に、成膜対象のフィルムを載置する。そして装置内部を減圧した後にアルゴン、酸素等のガスを導入し、ターゲットに酸化インジウムと酸化スズを混合して焼結させたセラミックターゲット(In23−SnO2セラミックターゲット)等を用いてスパッタリングを実施する。Arガスと酸素ガスの流量比は、所定のタッチパネル特性(抵抗値や透明性)が得られるように事前に確認された値に適宜設定する。また、スパッタに必要な放電電力やスパッタリング時間も適宜調整する。これにより、最終生成物として抵抗値が100Ω/sq.以下、且つ、厚みが31nm以上38nm以下の透明導電層6(ITO層)を形成する。なお、透明導電層6の結晶性は、スパッタリング法による成膜の際に、例えばIn23−SnO2セラミックターゲットのSnO2比率を低くしたもの(SnO2が3wt%以上10wt%以下)を用い、基板温度を調整することで制御できる。
透明導電層6の材料としては、ITO以外にも、例えば、アンチモン添加酸化鉛、フッ素添加酸化スズ、アルミニウム添加酸化亜鉛、カリウム添加酸化亜鉛、ケイ素添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化スズ系、酸化インジウム−酸化スズ、スズ酸化膜の中から選択された1種以上が挙げられる。
以上の手順で、本発明の透明導電性積層体10が完成する。
<特性確認試験>
次に、本発明に係る透明導電性積層体の特性を確認するために、構造の異なる複数種類の透明導電性積層体を実験用のサンプルとして作製し、それらサンプルの色差ΔE、明度差ΔL、インビジブル性、および抵抗値を評価する試験を行った。以下に、図4から図6を用いて、特性確認試験の方法と評価結果を説明する。
各サンプルは、上記本実施の形態に係る透明導電性積層体10と同様に、透明基材の一方の主面に、第1ハードコート層、第1アンダーコート層、第2アンダーコート層、無機物層、および透明導電層をその順で積層すると共に、前記透明基材の他方の主面に、第2ハードコート層を積層した構造とした。
透明基材としては、東レ株式会社製のPETフィルム(ルミラーU483)、または、日本セオン株式会社製のゼオノアフィルム(ZF16)を用いた。実施例1〜6および比較例1〜3にはPETフィルムを用い、実施例7および比較例4にはゼオノアフィルムを用いた。
第1ハードコート層および第2ハードコート層としては、アクリル系の紫外線硬化型ハードコート樹脂を用いた。
第1アンダーコート層としては、3官能基以上のアクリル系モノマーを含有するアクリル系の紫外線硬化型樹脂にZrO2フィラーを分散し、屈折率が1.73になるように調整された材料を用いた。
第2アンダーコート層としては、多官能アクリル樹脂にシロキサン縮合材料、アルキド樹脂、メラミン系樹脂を混合し、屈折率が1.55になるように調整された材料を用いた。
透明導電層は、住友金属鉱山株式会社製のターゲット材料(In23−SnO2:90wt%−10wt%)を用いて形成した。
なお、ハードコート層の屈折率は1.50、第1アンダーコート層の屈折率は1.73、第2アンダーコート層の屈折率は1.55、透明導電層の屈折率は2.0である。
屈折率の測定は、大塚電子株式会社製の反射分光膜厚計FE−3000を用いて測定を行い、633nmの波長における測定値を屈折率値とした。
第1アンダーコート層と第2アンダーコート層の膜厚は、予め膜厚の異なる検量線用サンプルフィルムを用意し、株式会社島津製作所製の走査型プローブ顕微鏡SPM-9600を用いて膜厚段差を測定し、また、株式会社リガク製の「蛍光X線分析装置 RIX−2000」を用いて無機元素の蛍光X線強度を測定することによって、膜厚と蛍光X線強度の相関式を求め、その得られた相関式を用いて蛍光X線の強度から膜厚を算出した。
図4は、実施例および比較例に係る透明導電性積層体の特性を示す表である。図4に示すように、各サンプルは、第1ハードコート層、第2ハードコート層、無機物層、および透明導電層の厚みが同じであるが、第1アンダーコート層および第2アンダーコート層の厚みがそれぞれ異なる。無機物層は、厚み1.5nmのケイ素(Si)層の上に、厚み1.5nmの酸化ケイ素(SiOn)層を配した2層構成(厚み3nm)とした。
明度差ΔL、色差ΔEとは、透明導電層が存在する領域と透明導電層が存在しない領域において、波長450nmから780nmの範囲における分光反射率を用いて算出されるCIELab表色系のL値、a値、b値の差から求められる明度差ΔL、色差ΔEである。具体的には、まず、透明導電層をパターニングして透明導電層が存在する領域と透明導電層が存在しない領域を共に有する透明導電性積層体上にアクリル系の粘着剤(屈折率1.47)を介してPETフィルムを積層したサンプルを作成した。上記サンプルにおいて、透明導電層が存在する領域と透明導電層が存在しない領域との分光反射率を、第2ハードコート層側を光源側に配置して分光光度計(日本分光株式会社製:V−670)を使用して波長450nmから780nmの範囲の分光反射率を測定し、各波長の分光反射率を用いて各々L値、a値、b値を算出した。その後、透明導電層が存在する領域から透明導電層が存在しない領域のL値、a値、b値の差を求めて、ΔL、Δa、Δbとし、ΔEは(ΔL^2+Δa^2+Δb^2)1/2 の式より算出した。
インビジブル性は、透明導電層をパターニングして透明導電層が存在する領域と透明導電層が存在しない領域とを共に有する透明導電性積層体上にアクリル系の粘着剤(屈折率1.47)を介してPETフィルムを積層したサンプルを作成し、第2ハードコート層側から目視による官能試験により評価し、透明導電層のパターンが全く見えないものを非常に良好「◎」、わずかに見えるものを良好「○」、気になるほど見えるものを良好でない「×」と評価した。官能試験は、黒色ブース内で三波長光源を照射して30cm程度の距離から目視で確認した。
抵抗値は、表面抵抗率測定器(三菱化学アナリテック株式会社製:ロレスタ)を使用し測定した。
各サンプルの色差ΔE、明度差ΔL、インビジブル性、および抵抗値の評価結果は、図4に示すとおりである。明度差ΔLが−0.334以上であればインビジブル性は良好「○」であり、明度差ΔLが−0.178以上であればインビジブル性は非常に良好「◎」であった。また、第1アンダーコート層の厚みが25nm以上30nm以下、且つ、第2アンダーコート層の厚みが45nm以上50nm以下であれば、インビジブル性が非常に良好「◎」であった。
本発明に係る透明導電性積層体およびタッチパネルは、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行のATM端末等の電子機器の表示装置に広く利用可能である。
1 透明基材
2 ハードコート層(第1ハードコート層)
3 第1アンダーコート層
4 第2アンダーコート層
5 無機物層
6 透明導電層
10,20 透明導電性積層体
30 タッチパネル

Claims (8)

  1. 透明基材の少なくとも一方の主面に、
    屈折率が1.46以上1.55以下のハードコート層と、
    屈折率が1.61以上1.80以下、厚みが20nm以上35nm以下の第1アンダーコート層と、
    前記第1アンダーコート層よりも屈折率が低く、さらに屈折率が1.51以上であって、厚みが38nm以上60nm以下の第2アンダーコート層と、
    屈折率が1.81以上、厚みが31nm以上38nm以下であって、パターニングされた透明導電層とがその順で積層されてなり、
    さらに粘着剤からなる屈折率1.47の層を介してPETフィルムを積層させた場合に、前記透明導電層が存在する領域と前記透明導電層が存在しない領域において、波長450nmから780nmの範囲の分光反射率を用いて算出されるCIELab表色系のL値、a値、b値から求められる色差ΔEが1以下であり、且つ、明度差ΔLが−0.4以上1以下である、
    ことを特徴とする透明導電性積層体。
  2. 前記透明導電層の抵抗値が100Ω/□以下であることを特徴とする請求項1に記載の透明導電積層体。
  3. 前記第1アンダーコート層は、有機樹脂および無機フィラーを含み、前記無機フィラーにはTi、Al、Zrの少なくともいずれかの原子が含まれていることを特徴とする請求項1または2に記載の透明導電性積層体。
  4. 前記第2アンダーコート層には、有機樹脂および無機成分を含み、前記無機成分にはSi、Fの少なくともいずれかの原子が含まれていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の透明導電性積層体。
  5. 前記第2アンダーコート層と前記透明導電層との間には、厚みが1nm以上10nm以下の無機物層が介在していることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の透明導電性積層体。
  6. 透明基材の少なくとも一方の主面に、
    屈折率が1.46以上1.55以下のハードコート層と、
    屈折率が1.61以上1.80以下、厚みが20nm以上35nm以下の第1アンダーコート層と、
    前記第1アンダーコート層よりも屈折率が低く、さらに屈折率が1.51以上であって、厚みが38nm以上60nm以下の第2アンダーコート層と、
    屈折率が1.81以上、厚みが31nm以上38nm以下である透明導電層とがその順で積層されてなり、
    前記透明導電層をパターニングし、粘着剤からなる屈折率1.47の層を介してPETフィルムを積層させた場合に、前記透明導電層が存在する領域と前記透明導電層が存在しない領域において、波長450nmから780nmの範囲の分光反射率を用いて算出されるCIELab表色系のL値、a値、b値から求められる色差ΔEが1以下であり、且つ、明度差ΔLが−0.4以上1以下である、
    ことを特徴とする透明導電性積層体。
  7. 請求項1から6のいずれかに記載の透明導電積層体を備え、静電容量式であることを特徴とするタッチパネル。
  8. 透明基材の少なくとも一方の主面側に、少なくとも1層のアンダーコート層、ケイ素層、酸化ケイ素層、および透明導電層がその順で積層された透明導電積層体の製造方法であって、
    前記アンダーコート層を液相成膜法で形成し、前記ケイ素層および酸化ケイ素層をそれらケイ素層および酸化ケイ素層の合計膜厚が10nm以下となるように真空成膜法で形成する、ことを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。
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