JP6242571B2

JP6242571B2 - 透明導電性フィルム

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Publication number: JP6242571B2
Application number: JP2012245694A
Authority: JP
Inventors: 智剛梨木; 基希拝師; 野口　知功; 知功野口; 石橋　邦昭; 邦昭石橋
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN104903975A; KR20150080587A; TW201429702A; KR20170052697A; JP2014096222A; WO2014073310A1; TWI542465B

Description

本発明は、指やスタイラスペン等の接触によって情報を入力することが可能な入力表示装置等に適用される透明導電性フィルムに関する。

従来、１枚のフィルム基材の両面に、銀塩感光材料からなる透明導電体層が形成された透明導電性フィルムが知られている（特許文献１）。このような両面に透明導電体層を有する透明導電性フィルムは、静電容量方式タッチパネルを作製する場合に、フィルム基材の片面に透明導電体層を形成した透明導電性フィルムを２枚積層する必要がなく、さらに、透明導電体層をパターニング（patterning）した場合に、パターン化された表裏の透明導電体層の位置ずれが小さい、すなわち相対的な位置精度が優れる、という利点がある。

特開２０１１−２１０５７９号公報

しかしながら、透明導電体層としてインジウムスズ酸化物を用いる場合、フィルム基材の片面のみに透明導電体層を形成する場合には何ら問題がなくても、フィルム基材の両面に透明導電体層を形成するとインジウムスズ酸化物の結晶性が極端に悪くなり、表面抵抗値が小さい透明導電性フィルムを得ることができないという問題がある。

本発明の目的は、フィルム基材の両面にインジウムスズ酸化物層からなる透明導電層が形成された場合であっても、結晶性に優れ、小さい表面抵抗値を実現することができる透明導電性フィルムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の透明導電性フィルムは、第１面および第２面を有するフィルム基材と、該フィルム基材の第１面側に形成された第１透明導電体層と、前記フィルム基材の第２面側に形成された第２透明導電体層とを含む透明導電性フィルムであって、前記フィルム基材は、厚み８０μｍ〜２００μｍであり、前記第１透明導電体層は、前記フィルム基材の第１面側から、第１インジウムスズ酸化物層と、第２インジウムスズ酸化物層と、第３インジウムスズ酸化物層とがこの順に積層されてなり、前記第２透明導電体層は、前記フィルム基材の第２面側から、第４インジウムスズ酸化物層と、第５インジウムスズ酸化物層と、第６インジウムスズ酸化物層とがこの順に積層されてなり、前記第２インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、第１インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量および第３インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量のいずれよりも大きく、前記第５インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、第４インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量および第６インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量のいずれよりも大きいことを特徴とする。

好ましくは、前記第２インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、６重量％〜１５重量％であり、前記第１インジウムスズ酸化物層および前記第３インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、それぞれ１重量％〜５重量％である。

また好ましくは、前記第５インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、６重量％〜１５重量％であり、前記第４インジウムスズ酸化物層および前記第６インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、それぞれ１重量％〜５重量％である。

また、前記第２インジウムスズ酸化物層の厚みは、前記第１インジウムスズ酸化物層および前記第３インジウムスズ酸化物層の厚さのいずれよりも大きいことが好ましい。

より好ましくは、前記第２インジウムスズ酸化物層の厚みは、５ｎｍ〜２０ｎｍであり、前記第１インジウムスズ酸化物層および前記第３インジウムスズ酸化物層の厚さは、それぞれ１ｎｍ〜１０ｎｍである。

また、前記第５インジウムスズ酸化物層の厚みは、前記第４インジウムスズ酸化物層および前記第６インジウムスズ酸化物層の厚さのいずれよりも大きいことが好ましい。

より好ましくは、前記第５インジウムスズ酸化物層の厚みは、５ｎｍ〜２０ｎｍであり、前記第４インジウムスズ酸化物層および前記第６インジウムスズ酸化物層の厚さは、それぞれ１ｎｍ〜１０ｎｍである。

本発明によれば、フィルム基材の両面に形成される第１，第２透明導電体層の双方を三層構造とし、第１透明導電体層における第２インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量が、第１，第３インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量のいずれよりも大きく、また、第２透明導電体層における第５インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量が、第４，第６インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量のいずれよりも大きい。本構成によれば、フィルム基材の両面にインジウムスズ酸化物層からなる透明導電層が形成された場合であっても、結晶性に優れ、表面抵抗値の小さい透明導電性フィルムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る透明導電性フィルムの構成を概略的に示す断面図である。図１における第１透明導電体層の構成を示す部分拡大断面図である。図１における第２透明導電体層の構成を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る透明導電性フィルムの構成を概略的に示す断面図である。尚、図１における各層の厚みは、その一例を示すものであり、本発明のフィルムセンサにおける各層の厚みは、図１のものに限られないものとする。

図１に示すように、本発明の透明導電性フィルム１は、面２ａ（第１面）および面２ｂ（第２面）を有するフィルム基材２と、フィルム基材２の面２ａ側に形成された透明導電体層３（第１透明導電体層）と、フィルム基材２の面２ｂ側に形成された透明導電体層４（第２透明導電体層）とを含んでいる。

透明導電体層３は、フィルム基材２の面２ａ側から、インジウムスズ酸化物層５（第１インジウムスズ酸化物層）と、インジウムスズ酸化物層６（第２インジウムスズ酸化物層）と、インジウムスズ酸化物層７（第３インジウムスズ酸化物層）とがこの順に積層されてなる。また、透明導電体層４は、フィルム基材２の面２ｂ側から、インジウムスズ酸化物層８（第４インジウムスズ酸化物層）と、インジウムスズ酸化物層９（第５インジウムスズ酸化物層）と、インジウムスズ酸化物層１０（第６インジウムスズ酸化物層）とがこの順に積層されてなる。

そして、インジウムスズ酸化物層６の酸化スズ含有量は、インジウムスズ酸化物層５の酸化スズ含有量およびインジウムスズ酸化物層７の酸化スズ含有量のいずれよりも大きい。また、インジウムスズ酸化物層９の酸化スズ含有量は、インジウムスズ酸化物層８の酸化スズ含有量およびインジウムスズ酸化物層１０の酸化スズ含有量のいずれよりも大きい。

このように本発明では、フィルム基材２の面２ａ，２ｂに形成される透明導電体層３，４の双方を三層構造とし、各透明導電体層において、酸化スズ含有量が大きいインジウムスズ酸化物層を、相対的に酸化スズ含有量が小さい２つのインジウムスズ酸化物層の間に挟み込んでいる。本構成により、透明導電体層３，４全体の結晶性を格段に向上することができる。換言すれば、低温・短時間の加熱処理条件で、各インジウムスズ酸化物層を非晶質から結晶質に容易に転化することができ、その結果、透明導電性フィルムの表面抵抗値を小さくすることが可能となる。

次に、透明導電性フィルム１の各構成要素の詳細を以下に説明する。

（１）フィルム基材
本発明におけるフィルム基材２は、可撓性を有するシート状の部材であり、一方の主面である面２ａと、他方の主面である面２ｂとを有する。面２ａには透明導電体層３が、面２ｂには透明導電体層４がそれぞれ形成されている。

上記フィルム基材を形成する材料としては、透明性や耐熱性に優れるものが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレート（polyethyleneterephthalate）、ポリシクロオレフィン（polycycloolefin）、ポリカーボネート（polycarbonate）である。上記フィルム基材は、その表面に易接着層やハードコート層を有していてもよい。

上記フィルム基材の厚みは、特に制限はなく、例えば２０μｍ〜２００μｍである。一般に、基材内部の揮発成分量を少なくし、インジウムスズ酸化物層の結晶化に及ぼす影響を少なくするために、フィルム基材の厚みは小さい方が好ましいが、本発明の構成であれば、フィルム基材の厚みが大きくても（例えば、８０μｍ〜２００μｍ）、インジウムスズ酸化物層を十分に結晶化させることができる。

（２）第１透明導電体層
第１透明導電体層としての透明導電体層３は、フィルム基材２の面２ａに、インジウムスズ酸化物層５、インジウムスズ酸化物層６およびインジウムスズ酸化物層７がこの順に積層されてなる三層膜である。また、インジウムスズ酸化物層６の酸化スズ含有量は、インジウムスズ酸化物層５およびインジウムスズ酸化物層７の酸化スズ含有量よりも大きい。

インジウムスズ酸化物層６の厚みは、図２に示すように、好ましくは、インジウムスズ酸化物層５およびインジウムスズ酸化物層７の厚さのいずれよりも大きい。インジウムスズ酸化物層６の厚みは、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍであり、インジウムスズ酸化物層５およびインジウムスズ酸化物層７の厚さは、好ましくはそれぞれ１ｎｍ〜１０ｎｍである。

透明導電体層３の総厚み（インジウムスズ酸化物層５，６，７の厚みを合計した値）は、好ましくは７ｎｍ〜４０ｎｍである。

本発明に用いられるインジウムスズ酸化物（indium tin oxide）は、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）に酸化スズ（ＳｎＯ_２）がドープされた化合物である。酸化インジウムに酸化スズを添加すると、インジウム（３＋）の格子の一部にスズ（４＋）が置換され、その際に生成する電子が電気伝導に寄与するキャリアとなる。

インジウムスズ酸化物層６の酸化スズ含有量は、好ましくは６重量％〜１５重量％であり、さらに好ましくは８重量％〜１２重量％である。インジウムスズ酸化物層５およびインジウムスズ酸化物層７の酸化スズ含有量は、好ましくはそれぞれ１重量％〜５重量％であり、さらに好ましくは２重量％〜４重量％である。なお、上記酸化スズ含有量は、酸化スズの重量を（ＳｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）としたとき、式：｛（ＳｎＯ_２）／（Ｉｎ_２Ｏ_３＋ＳｎＯ_２）｝×１００から求められる値である。

透明導電体層３の結晶化後（加熱処理後）の表面抵抗値は、２００Ω／□（単位：ohms per square）以下であり、好ましくは１００Ω／□〜１６０Ω／□である。

（３）第２透明導電体層
第２透明導電体層としての透明導電体層４は、フィルム基材２の面２ｂに、インジウムスズ酸化物層８、インジウムスズ酸化物層９およびインジウムスズ酸化物層１０がこの順に積層されてなる三層膜である。また、インジウムスズ酸化物層９の酸化スズ含有量は、インジウムスズ酸化物層８およびインジウムスズ酸化物層１０の酸化スズ含有量よりも大きい。

インジウムスズ酸化物層９の厚みは、図３に示すように、好ましくは、インジウムスズ酸化物層８およびインジウムスズ酸化物層１０の厚さのいずれよりも大きい。インジウムスズ酸化物層９の厚みは、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍであり、インジウムスズ酸化物層８およびインジウムスズ酸化物層１０の厚さは、好ましくはそれぞれ１ｎｍ〜１０ｎｍである。

透明導電体層４の総厚み（インジウムスズ酸化物層８，９，１０の厚みを合計した値）は、好ましくは７ｎｍ〜４０ｎｍである。

インジウムスズ酸化物層９の酸化スズ含有量は、好ましくは６重量％〜１５重量％であり、さらに好ましくは８重量％〜１２重量％である。インジウムスズ酸化物層８およびインジウムスズ酸化物層１０の酸化スズ含有量は、好ましくはそれぞれ１重量％〜５重量％であり、さらに好ましくは２重量％〜４重量％である。

透明導電体層４の結晶化後（加熱処理後）の表面抵抗値は、２００Ω／□以下であり、好ましくは１００Ω／□〜１６０Ω／□である。

次に、上記のように構成される透明導電性フィルムの製造方法を説明する。なお、以下に説明する製造方法は例示であり、本発明に係る透明導電性フィルムの製造方法は、これに限られるものではない。

先ず、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの長尺状フィルム基材が巻かれてなるロールをスパッタ装置内に入れ、これを一定速度で巻き戻しながら、スパッタ法により長尺状フィルム基材の第１面に、第１，第２，第３インジウムスズ酸化物層を順次積層して、第１透明導電層を形成する。次に、長尺状フィルム基材の表裏を反転させ、該長尺状フィルムの第２面に、第４，第５，第６インジウムスズ酸化物層を順次積層し、第２透明導電層を形成する。

上記スパッタ法は、低圧気体中で発生させたプラズマ中の陽イオンを、負電極である焼成体ターゲットに衝突させることにより、上記焼成体ターゲット表面から飛散した物質を基板に付着させる方法である。

各インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、上記スパッタ装置内に設置する焼成体ターゲット材の酸化スズ含有量を変えることによって調整することができる。各インジウムスズ酸化物層の厚みは、長尺状フィルム基材の搬送速度を変化させるか、あるいはターゲット材の個数を増減させることで、適宜調整することができる。

各インジウムスズ酸化物層が形成された長尺状フィルムは、一旦、巻き回してロールにし、これを巻き戻しながら、加熱オーブン内に連続的に搬送して加熱処理される。フィルム基材に形成された第１〜第６インジウムスズ酸化物層は、加熱処理によって非晶質から結晶質に転化する。本発明の透明導電性フィルムは結晶性に優れるため、上記加熱処理の条件は、低温・短時間でよく、加熱温度は、好ましくは１４０℃〜１７０℃であり、加熱時間は、好ましくは３０分〜６０分である。

本実施形態によれば、フィルム基材２の両面に形成される透明導電体層３，４の双方を三層構造とし、透明導電体層３におけるインジウムスズ酸化物層６の酸化スズ含有量が、インジウムスズ酸化物層５，７の酸化スズ含有量のいずれよりも大きく、また、透明導電体層４におけるインジウムスズ酸化物層９の酸化スズ含有量が、インジウムスズ酸化物層８，１０の酸化スズ含有量のいずれよりも大きい。このような構成によれば、透明導電体層３，４全体の結晶性を格段に向上することができる。また、低温・短時間の加熱処理条件であっても、各インジウムスズ酸化物層を非晶質から結晶質に容易に転化することができ、その結果、透明導電性フィルム１の表面抵抗値を小さくすることが可能となる。

以上、本実施形態に係る透明導電性フィルムについて述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。

以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
厚み１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの両面に、厚み３０ｎｍメラミン樹脂を含む熱硬化性樹脂のアンダーコート層が形成された長尺状フィルム基材のロールを準備した。

このロールをスパッタ装置に入れ、一定速度で巻き戻しながら、上記長尺状フィルム基材の第１面に、酸化スズ含有量が３．３重量％の第１インジウムスズ酸化物層、酸化スズ含有量１０重量％の第２インジウムスズ酸化物層、および酸化スズ含有量３．３重量％の第３インジウムスズ酸化物層を順次積層し、総厚み２８ｎｍの第１透明導電体層を作製した。

次に、上記長尺状フィルム基材を反転させ、該長尺状フィルム基材の第２面に、酸化スズ含有量が３．３重量％の第４インジウムスズ酸化物層、酸化スズ含有量１０重量％の第５インジウムスズ酸化物層、および酸化スズ含有量３．３重量％の第６インジウムスズ酸化物層を順次積層し、総厚み２８ｎｍの第２透明導電体層を作製した。

各インジウムスズ酸化物層が形成された長尺状フィルム基材を、スパッタ装置から取り出し、一旦巻き回してロールにし、これを巻き戻しながら、１５０℃の加熱オーブン内に連続的に搬送して、６０分間加熱処理した。その結果、フィルム基材に形成された第１〜第６インジウムスズ酸化物層は、加熱処理にて非晶質から結晶質に転化した。
（比較例１）
第１インジウムスズ酸化物層、および第４インジウムスズ酸化物層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で透明導電性フィルムを作製した。
（比較例２）
第１インジウムスズ酸化物層、第３インジウムスズ酸化物層、第４インジウムスズ酸化物層および第６インジウムスズ酸化物層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様の方法で透明導電性フィルムを作製した。

次に、これら実施例１および比較例１〜２を、以下の方法にて測定・評価した。

（１）表面抵抗値の測定
ＪＩＳＫ７１９４に準じて、４端子法により測定した。

（２）透明導電体層の結晶状態の確認
透過型電子顕微鏡（日立製作所製製品名「Ｈ−７６５０」）を用いて、倍率２５，０００倍で透明導電体層の表面状態を観察し、結晶粒が全面に存在するものを結晶質（結晶化）と判断した。

上記（１）〜（２）の方法にて測定・評価した結果を表１〜表２に示す。

表１〜表２の実施例１に示すように、第１透明導電体層を三層構造とし、第２インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）の厚みを１４ｎｍ、第１，第３インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：３．３ｗｔ％）の厚みを７ｎｍとし、総厚みを２８ｎｍとすると、加熱処理後の透明導電体層表面が結晶質となり、良好な表面抵抗値が得られた。また、第２透明導電体層における第５インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）の厚みを１４ｎｍ、第４，第６インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：３．３ｗｔ％）の厚みを７ｎｍとし、総厚みを２８ｎｍとすると、加熱処理後の透明導電体層表面が結晶質となり、良好な表面抵抗値が得られた（１３５Ω／□）。

一方、表１〜表２の比較例１に示すように、第１透明導電体層を二層構造とし、第２インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）の厚みを１４ｎｍ、第３インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：３．３ｗｔ％）の厚みを１４ｎｍとし、第１透明導電体層の総厚みを２８ｎｍとすると、加熱処理後の透明導電体層表面が非晶質となり、表面抵抗値が大幅に増大した（３５０Ω／□）。同様に、第２透明導電体層を二層構造とし、第５インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）の厚みを１４ｎｍ、第６インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：３．３ｗｔ％）の厚みを１４ｎｍとし、第２透明導電体層の総厚みを２８ｎｍとすると、加熱処理後の透明導電体層表面が非晶質となり、表面抵抗値が大幅に増大した。

また、比較例２に示すように、第１透明導電体層を一層構造とし、第２インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）の厚みを２８ｎｍ（第１透明導電体層の総厚みが２８ｎｍ）とすると、加熱処理後の透明導電体層表面が非晶質となり、表面抵抗値が大幅に増大した（３５０Ω／□）。同様に、第２透明導電体層を一層構造とし、第２インジウムスズ酸化物層（ＳｎＯ_２：１０ｗｔ％）の厚みを２８ｎｍ（第２透明導電体層の総厚みが２８ｎｍ）とすると、加熱処理後の透明導電体層表面が非晶質となり、表面抵抗値が大幅に増大した。

したがって、フィルム基材の両面に形成した各透明導電体層を三層構造とし、酸化スズ含有量が大きい第２インジウムスズ酸化物層を、酸化スズ含有量が小さい第１，第３インジウムスズ酸化物層の間に挟み込むことによって、透明導電体層全体の結晶性が格段に向上し、表面抵抗値の小さい透明導電性フィルムが得られることが分かった。

本発明に係る透明導電性フィルムの用途は、特に制限はなく、好ましくはスマートフォンやタブレット端末（Slate PCともいう）等の携帯端末に使用される静電容量方式タッチセンサである。

１透明導電性フィルム
２フィルム基材
２ａ，２ｂ面
３，４透明導電体層
５，６，７，８，９，１０インジウムスズ酸化物層

Claims

第１面および第２面を有するフィルム基材と、該フィルム基材の第１面側に形成された第１透明導電体層と、前記フィルム基材の第２面側に形成された第２透明導電体層とを含む透明導電性フィルムであって、
前記フィルム基材は、厚み８０μｍ〜２００μｍであり、
前記第１透明導電体層は、前記フィルム基材の第１面側から、第１インジウムスズ酸化物層と、第２インジウムスズ酸化物層と、第３インジウムスズ酸化物層とがこの順に積層されてなり、
前記第２透明導電体層は、前記フィルム基材の第２面側から、第４インジウムスズ酸化物層と、第５インジウムスズ酸化物層と、第６インジウムスズ酸化物層とがこの順に積層されてなり、
前記第２インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、第１インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量および第３インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量のいずれよりも大きく、
前記第５インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、第４インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量および第６インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量のいずれよりも大きい、
ことを特徴とする透明導電性フィルム。
前記第２インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、６重量％〜１５重量％であり、前記第１インジウムスズ酸化物層および前記第３インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、それぞれ１重量％〜５重量％であることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
前記第５インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、６重量％〜１５重量％であり、前記第４インジウムスズ酸化物層および前記第６インジウムスズ酸化物層の酸化スズ含有量は、それぞれ１重量％〜５重量％であることを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
前記第２インジウムスズ酸化物層の厚みは、前記第１インジウムスズ酸化物層および前記第３インジウムスズ酸化物層の厚さのいずれよりも大きいことを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
前記第２インジウムスズ酸化物層の厚みは、５ｎｍ〜２０ｎｍであり、前記第１インジウムスズ酸化物層および前記第３インジウムスズ酸化物層の厚さは、それぞれ１ｎｍ〜１０ｎｍであることを特徴とする、請求項４記載の透明導電性フィルム。
前記第５インジウムスズ酸化物層の厚みは、前記第４インジウムスズ酸化物層および前記第６インジウムスズ酸化物層の厚さのいずれよりも大きいことを特徴とする、請求項１記載の透明導電性フィルム。
前記第５インジウムスズ酸化物層の厚みは、５ｎｍ〜２０ｎｍであり、前記第４インジウムスズ酸化物層および前記第６インジウムスズ酸化物層の厚さは、それぞれ１ｎｍ〜１０ｎｍであることを特徴とする、請求項６記載の透明導電性フィルム。