JP6161763B2 - 透明導電性フィルム - Google Patents
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少なくとも3層のアンダーコート層と、
透明導電層と
をこの順で備える透明導電性フィルムであって、
前記少なくとも3層のアンダーコート層は、前記フィルム基材側から
湿式塗工法により形成されている第1アンダーコート層と、
酸素欠損を有する金属酸化物層である第2アンダーコート層と、
SiO2膜である第3アンダーコート層と
を含み、
前記第3アンダーコート層の密度が2.0g/cm3以上2.8g/cm3以下であり、
前記透明導電層の結晶質の状態における比抵抗が1.1×10−4Ω・cm以上3.8×10−4Ω・cm以下である透明導電性フィルムに関する。
前記複数のインジウム−スズ複合酸化物層のうち少なくとも2層では互いにスズの存在量が異なることが好ましい。透明導電層をこのような特定の層構造とすることにより、結晶化時間の短縮化や透明導電層のさらなる低抵抗化を促進することができる。
フィルム基材1は、取り扱い性に必要な強度を有し、かつ可視光領域において透明性を有する。フィルム基材としては、透明性、耐熱性、表面平滑性に優れたフィルムが好ましく用いられ、例えば、その材料として、ポリエ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、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミド、ポリスチレン、ノルボルネンなどの単一成分の高分子または他の成分との共重合高分子等が挙げられる。中でも、ポリエステル系樹脂は、透明性、耐熱性、及び機械特性に優れることから好適に用いられる。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等が特に好適である。また、フィルム基材は強度の観点から延伸処理が行われていることが好ましく、二軸延伸処理されていることがより好ましい。延伸処理としては特に限定されず、公知の延伸処理を採用することができる。本実施形態の構成によれば、例えば、ノルボルネンなどの比較的強度の低い基材を採用した場合であっても、高い耐擦傷性を有する透明導電性フィルムとすることが可能である。
第1アンダーコート層21は、湿式塗工法にて形成されている。湿式塗工法では、例えば有機樹脂やその他添加物を溶剤にて希釈し、混合した材料溶液をフィルム基材に塗布し、硬化処理(例えば、熱硬化処理やUV硬化処理)を施すことで有機アンダーコート層を好適に形成することができる。
第1アンダーコート層21上に形成される第2アンダーコート層22は、酸素欠損を有する金属酸化物層である。本明細書において、酸素欠損を有するとは非化学量論組成であることを意味する。酸素欠損を有する金属酸化物としては、SiOx(xは1.0以上2未満)、Al2Ox(xは1.5以上3未満)、TiOx(xは1.0以上2未満)、Ta2Ox(xは2.5以上5未満)、ZrOx(xは1.0以上2未満)、ZnOx(xは0を超えて1未満)、Nb2Ox(xは2.5以上5.0未満)等が挙げられ、中でもSiOx(xは1.0以上2未満)が好ましい。
このような層としては、例えば、酸化されていない金属からなる金属層が挙げられる。このような金属層が介在することで、第2アンダーコート層22と第1アンダーコート層21との密着性をさらに向上できる可能性がある。
第2アンダーコート層22上に形成される第3アンダーコート層23は、実質的に化学量論組成の金属酸化物膜である、SiO2膜である。SiO2膜は、概して透明性、緻密性及び耐久性が良好であり、しかも透明導電層との密着性も高い。また、SiO2膜は金属酸化物としては比較的低い屈折率を有するので、SiO2膜と透明導電層との界面での光の反射を抑えやすい。
透明導電層3の構成材料は特に限定されず、In、Sn、Zn、Ga、Sb、Ti、Si、Zr、Mg、Al、Au、Ag、Cu、Pd、Wからなる群より選択される少なくとも1種の金属の金属酸化物が好適に用いられる。当該金属酸化物には、必要に応じて、さらに上記群に示された金属原子を含んでいてもよい。例えばインジウム−スズ複合酸化物
(ITO)、アンチモン−スズ複合酸化物(ATO)などが好ましく用いられ、ITOが特に好ましく用いられる。
(第1アンダーコート層の形成)
アクリル樹脂と酸化ジルコニウム粒子(平均粒径20nm)とが混合されてなるUV硬化型樹脂組成物を、固形分濃度が5重量%となるようにメチルイソブチルケトン(MIBK)で希釈した。得られた希釈組成物を、厚み100μmのPETフィルム(三菱樹脂製、商品名「ダイアホイル」)からなる高分子フィルム基材の一方主面に塗布乾燥し、UVを照射して硬化させ、膜厚0.5μm(500nm)の有機アンダーコート層を形成した。
上記有機アンダーコート層上に、AC/MF電源を用いたスパッタリング法により第2アンダーコート層及び第3アンダーコート層を順次形成した。第2アンダーコート層は、Arを導入した気圧0.3Paの真空雰囲気に、インピーダンス制御によりO2を導入しながら(Ar:O2=100:1)、Siターゲット(三井金属鉱業社製)をスパッタリングすることにより、第1アンダーコート層上に形成した。得られた第2アンダーコート層は、厚み2nmのSiOx(x=1.5)層であった。第3アンダーコート層は、Arを導入して0.2Paとした真空雰囲気に、インピーダンス制御によりO2を導入しながら(Ar:O2=100:40)、Siターゲット(三井金属鉱業社製)をスパッタリングすることにより、前記第2アンダーコート層上に形成した。得られた第3アンダーコート層は、厚み23nmのSiO2膜であった。
さらに、上記第3アンダーコート層上に、10重量%の酸化スズと90重量%の酸化インジウムとの焼結体をターゲットとして用いて、Ar:O2=99:1の気圧0.3Paの真空雰囲気下で、水平磁場を30mTとするDCマグネトロンスパッタリング法により、厚み23nmのインジウム−スズ複合酸化物層からなる第1透明導電層を形成した。続けて、前記第1透明導電膜上に、3重量%の酸化スズと97重量%の酸化インジウムとの焼結体をターゲットとして用いて、Ar:O2=99:1の気圧0.3Paの真空雰囲気下で、水平磁場を30mTとするDCマグネトロンスパッタリング法により、厚み2nmのインジウム−スズ複合酸化物層からなる第2透明導電層を形成した。このようにして、2層構成で非晶質の透明導電層を含む透明導電性フィルムを作製した。作製した透明導電性フィルムは、150℃の温風オーブンにて45分加熱し、透明導電層の結晶転化処理を行い、結晶質の透明導電層を含む透明導電性フィルムを作製した。
10重量%の酸化スズと90重量%の酸化インジウムとの焼結体をターゲットとして用いて厚み25nmの単層の透明導電層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして透明導電層及び透明導電体を作製した。
第1透明導電層及び第2透明導電層の形成の際の水平磁場をいずれも100mTとしたこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
Arを導入して0.3Paとした真空雰囲気に、インピーダンス制御によりO2を導入しながら(Ar:O2=100:40)第3アンダーコート層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
SiOx層を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
SiOx層及びSiO2層を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
第1アンダーコート層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
第3アンダーコート層を形成しなかったこと以外は、実施例2と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
Arを導入して1.3Paとした真空雰囲気に、インピーダンス制御によりO2を導入しながら(Ar:O2=100:40)第3アンダーコート層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
第2アンダーコートを形成せず、第3アンダーコートとして、シリカコート法により、シリカゾル〔コルコート(株)製の「コルコートP」を固形分濃度が2重量%となるようにエタノールで希釈したもの〕を塗布し、150℃で2分加熱乾燥して、硬化させ、厚さが23nmのSiO2層を形成したこと以外は、実施例2と同様にして透明導電性フィルムを作製した。
実施例及び比較例において作製した透明導電性フィルムに対する測定ないし評価方法は以下のとおりである。各評価結果を表1に示す。
有機アンダーコート層、SiOx膜、SiO2膜、ITO膜の厚みは、透過型電子顕微鏡(日立社製、HF−2000)により、断面観察を行って測定した。
透明導電層が非晶質の透明導電性フィルムを、20℃の塩酸(濃度:10重量%)に2分浸漬してエッチングし、SiO2層が最表層となるアンダーコート層積層フィルムを得た。その後、アンダーコート層積層フィルムを150℃、45分の条件で加熱処理し、シリコン基板に貼り付けてフラットな検体とした後、X線反射率法(通称XRR、X−ray Reflectometer)を測定原理として、第3アンダーコート層の密度を求めた。具体的には、X線回折装置(パナリティカル社製、X’Pert PRO MRD)を用いて取得したX線プロファイルを、フィッティング解析することで求めた。フィッティングは、透明導電層と最近接する第1層と、フィルム基材と最近接する第3層と、第1層と第3層との間に位置する第2層とに分けてフィッティングする、3層モデルを採用して行い、第2層の密度をSiO2層の密度とした。
得られた結晶質の透明導電層の表面抵抗(Ω/□)をJIS K7194(1994年)に準じて四端子法により測定した。上記(1)膜厚の測定にて求めた透明導電層の厚みと前記表面抵抗から比抵抗を算出した。
透明導電性フィルムを、150℃の熱風オーブンで加熱して結晶化処理を行い、20℃、濃度5重量%の塩酸に15分間浸漬した後、水洗・乾燥し、15mm間の端子間抵抗をテスタにて測定した。塩酸への浸漬・水洗・乾燥後に、15mm間の端子間抵抗が10kΩを超えない場合、ITO膜の結晶化が完了したものとした。ITO膜の結晶化が完了したものを「○」、ITO膜の結晶化が完了しなかったものを「×」として評価した。
新東科学社製のヘイドン表面性測定機TYPE−HEIDON14を用いて、下記条件で、透明導電層表面を擦ったのちにフィルム表面抵抗(R20)を測定し、初期のフィルム表面抵抗値(R0)に対する抵抗変化率(R20/R0)を求めて、耐擦傷性を評価した。抵抗変化率が1.6以下であった場合を「○」、1.6を超えた場合を「×」として評価した。
擦傷子:アンティコンゴールド(コンテック社製)
荷重:650g/cm2
擦傷速度:30cm/分
擦傷回数:20回(往復10回)
21 第1アンダーコート層
22 第2アンダーコート層
23 第3アンダーコート層
3 透明導電層
10 透明導電性フィルム
Claims (13)
- 透明なフィルム基材と、
少なくとも3層のアンダーコート層と、
透明導電層と
をこの順で備える透明導電性フィルムであって、
前記少なくとも3層のアンダーコート層は、前記フィルム基材側から
有機樹脂を含む有機アンダーコート層である、第1アンダーコート層と、
酸素欠損を有する金属酸化物層である第2アンダーコート層と、
SiO2膜である第3アンダーコート層と
を含み、
前記第1アンダーコート層の表面粗さRaは0.1nm〜1.5nmであり、
前記第3アンダーコート層の密度が2.0g/cm3以上2.8g/cm3以下であり、
前記透明導電層は、インジウム−スズ複合酸化物層又はアンチモン−スズ複合酸化物層であり、
前記透明導電層の表面粗さRaは0.1nm以上1.6nm以下であり、
前記透明導電層の厚みは、15nm以上40nm以下である透明導電性フィルム。 - 透明なフィルム基材と、
少なくとも3層のアンダーコート層と、
透明導電層と
をこの順で備える透明導電性フィルムであって、
前記少なくとも3層のアンダーコート層は、前記フィルム基材側から
有機樹脂を含む有機アンダーコート層である、第1アンダーコート層と、
酸素欠損を有する金属酸化物層である第2アンダーコート層と、
SiO2膜である第3アンダーコート層と
を含み、
前記第1アンダーコート層の表面粗さRaは0.1nm〜1.5nmであり、
前記第3アンダーコート層の密度が2.0g/cm3以上2.8g/cm3以下であり、
前記透明導電層は、インジウム−スズ複合酸化物層又はアンチモン−スズ複合酸化物層であり、
前記透明導電層の表面粗さRaは0.1nm以上1.6nm以下であり、
前記透明導電層の結晶質の状態における表面抵抗値が、40Ω/□〜200Ω/□である透明導電性フィルム。 - 前記第2アンダーコート層の厚みが1nm以上10nm以下である請求項1又は2に記載の透明導電性フィルム。
- 前記第2アンダーコート層はSiOx膜(xは1.0以上2未満)である請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層と前記第3アンダーコート層とが接している請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記第1アンダーコート層がさらに無機粒子を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記第3アンダーコート層の厚みが8nm以上100nm以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層は結晶質である請求項1〜7のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記透明導電層は、インジウム−スズ複合酸化物層である請求項1〜8のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 前記インジウム−スズ複合酸化物層における酸化スズの含有量が、酸化スズ及び酸化インジウムの合計量に対し0.5重量%〜15重量%である請求項1、2又は9に記載の透明導電フィルム。
- 前記透明導電層は、パターニングされた透明導電層である請求項1〜10のいずれか1項に記載の透明導電性フィルム。
- 請求項11に記載の透明導電性フィルムを備えるタッチパネルセンサ。
- 請求項12に記載のタッチパネルセンサを備えるタッチパネル表示装置。
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