JP2013069033A

JP2013069033A - 透明導電性積層体及びその製造方法

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Publication number: JP2013069033A
Application number: JP2011205855A
Authority: JP
Inventors: Atsumitsu Sakurai; 淳光櫻井; Kenji Hayashi; 健司林
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-04-18
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: JP5845765B2

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、導電層のパターンが形成されていても、パターン同士の隙間を生じさせず、パターン同士の境界部を目立ち難くすることを可能とした透明導電性積層体およびその製造方法を提案するものである。
【解決手段】透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に形成され外表面に凹部が成形されたハードコート層と、該凹部に形成された導電層とを有し、前記ハードコート層と前記導電層の屈折率の差が０．０５以下であることを特徴とする透明導電性積層体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルに用いられる透明導電性フィルムに代表される透明導電性積層体とその製造方法に関する。

近年、様々な電子機器のディスプレイ上に入力デバイスとして、透明なタッチパネルが用いられている。それらタッチパネルの形式としては、抵抗膜式や静電容量式などが挙げられる。抵抗膜式タッチパネルは専用のペンを用いた入力が可能であり、家電などの入力機器に用いられている。また、静電容量式タッチパネルはマルチタッチが可能であり、モバイル機器などに多く用いられている。

静電容量式タッチパネルに用いられる透明導電性フィルムでは、静電容量の変化を検知する電極としての導電性パターン領域と非導電性パターン領域を形成するために、導電層をエッチング処理などによりパターニングを行う。このとき、導電性パターン領域と非導電性パターン領域が形成されることで光学特性の相違が生じ、パターンが目立ってしまう外観上の不都合が問題となる。

上記の問題に対し、例えば、特許文献１では、パターン間の明確化による不具合を解消するために、透明導電体層を有しない非パターン部に少なくとも２層以上のアンダーコート層を有する透明導電性フィルムが記載されている。また、特許文献２では、内部に配線されている外部から透明電極を見え難くするために、位置検出用の透明電極が無い部分に透明導電膜による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た透明タッチパネルが記載されている。

特開２００９−０７６４３２号公報特開２００８−１２９７０８号公報

しかしながら、特許文献１のように、複数の層で構成された透明導電性フィルムでは、パターニングした場合、透明導電体層同士の隙間を目立たなくする対策が必要になる。さらに、製造する工程が複雑になり、わずかではあるが位置を検出する為の電極に使用する面積が小さくなる問題も生じる。また、特許文献２のように、ダミー電極を備えた透明タッチパネルでは、透明電極とダミー電極の間の隙間が残ることになり、透明電極とダミー電極の間の隙間を目立たなくする対策が必要になる。そこで、本発明の解決しようとする課題は、導電層のパターンが形成されていても、パターン同士の隙間を生じさせず、パターン同士の境界部を目立ち難くすることを可能とした透明導電性積層体およびその製造方法を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に形成され外表面に凹部が成形されたハードコート層と、該凹部に形成された導電層とを有し、前記ハードコート層と前記導電層の屈折率の差が０．０５以下であることを特徴とする透明導電性積層体である。

また、請求項２に記載の発明は、一方の面に前記ハードコート層が形成された前記透明基板の他方の面に、ハードコート層を有することを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体である。

次に、請求項３に記載の発明は、透明基板の少なくとも一方の面に、ハードコート層を形成する工程と、該ハードコート層の外表面に凹部成形する工程と、該凹部に導電層を形成する工程とを含み、前記ハードコート層と前記導電層の屈折率の差が０．０５以下であることを特徴とする透明導電性積層体の製造方法である。

次に、本発明の請求項４に記載の発明は、導電層を印刷により形成することを特徴とする請求項３に記載の透明導電性積層体の製造方法である。

本発明によれば、エッチング処理による導電層パターニングと異なり、非導電性パターン領域を導電性パターン領域が埋める形状になることで、パターン同士に隙間が生じず、パターン同士の境界部を目立ち難くすることができる。

また、一方の面に前記ハードコート層が形成された前記透明基板の他方の面に、ハードコート層を有する場合には、表裏面の応力を均等にすることができるため、反りの少ない透明導電性積層体を得ることが容易に可能となる。

本発明の透明導電性積層体の第一の実施形態の断面説明図である。本発明の透明導電性積層体の第二の実施形態の断面説明図である。

以下図面に従って、本発明に係る透明導電性積層体及びその製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の透明導電性積層体の第一の実施形態の断面説明図である。本発明の透明導電性積層体（１０）は、透明基板（１）と、透明基板（１）の一方の面に形成され、外表面に凹部が成形されたハードコート層（２）と、ハードコート層（２）の凹部に形成された導電層（４）とから構成される。導電層（４）がハードコート層（２）の凹部に形成され、導電層（４）の表面とハードコート層（２）の凸面とが面一になることにより、パターン同士に隙間が生じず、パターン同士の境界部を目立ち難くすることができる。ここで、ハードコート層（２）の外表面のうち、導電層（４）が形成された領域を導電性パターン領域（５）、導電層（４）が形成されていない領域を非導電性パターン領域（６）と称する。

図２は、本発明の透明導電性積層体の第二の実施形態の断面説明図である。本発明の透明導電性積層体（２０）は、一方の面にハードコート層（２）が形成された透明基板（１）の他方の面に、ハードコート層（３）を有する。ハードコート層（３）を有することにより、透明導電性積層体（２０）の表裏の応力を対称にすることができる。

本発明の透明導電性積層体は、２次元位置センサを構成するための積層体として用いられる。例えば、ｘ方向の位置センサ用の電極と、ｙ方向の位置センサ用の電極として図１で示した透明導電性積層体（１０）をそれぞれ準備し、互いに貼り合わせることで２次元位置センサとすることができる。また、図２で示した透明導電性積層体（２０）のハードコート層（３）に、ハードコート層（２）の凹部に形成された導電層（４）と同様の導電層を形成することで２次元位置センサとすることもできる。

透明基板（１）として用いられる材料は、ガラス、または、透明性の高い樹脂であるポ
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）、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、ポリサルフォンなどが挙げられる。上記のうち、透明性の高い樹脂を材料として用いる場合、それら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透明基板（１）として用いる。

透明基板（１）の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ程度であることが好適である。また、透明基板（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。

ハードコート層（２）に用いられる硬化性樹脂としては、電離放射線や紫外線照射により硬化する硬化性樹脂や熱硬化性の樹脂が挙げられる。具体的には、紫外線硬化型であるアクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類等のアクリル系や、有機珪素系の樹脂、熱硬化型のポリシロキサン樹脂等が好適である。以上の樹脂が挙げられるが、この限りではない。また、可視光域で透明であることが特徴である。

ハードコート層（２）の膜厚は、機械強度等を考慮して１μｍ以上１０μｍ以下であることが好適である。

ハードコート層（３）は、上記のハードコート層（２）と同様の材料を用いることができる。また、ハードコート層（３）は、ハードコート層（２）の応力を相殺する機能を有し、１μｍ以上１０μｍ以下であるハードコート層（２）の膜厚とハードコート層（３）の膜厚を調整することにより、得られた透明導電性積層体の表裏の応力が対称となるべく調整することができる。

導電層（４）としては、透明性の高い材料が好適である。現在は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、酸化亜鉛のターゲットを使用したスパッタリング蒸着によって形成するのが主流である。ＩＴＯの代替材料として、カーボンナノチューブ、ナノ銀や、導電性高分子があり、最近はグラフェンの研究も盛んである。導電性高分子のうち、帯電防止機能付与のために使われる導電剤は、イオン伝導機構を有する４級アンモニウム塩系導電性モノマー、電子伝導機構を有する導電性微粒子、π共役系導電性高分子が用いられている。

イオン導電機構を有する４級アンモニウム塩系導電性モノマーは、無色であるため、基材及び帯電防止層の透過率を損なうことなく導電性の発現が可能である。また、光吸収を持たないことから高い耐光性を有する。

一方、電子伝導機構を有する導電性微粒子は、一般に、金属酸化物微粒子であるので着色があり、周囲の環境に依存しない良好な導電性を発現できるものの、金属酸化物微粒子による透過率の減少という課題を抱えている。

また、同じ電子伝導機構を有するπ共役系導電性高分子では、ハードコート層（２）または導電層（４）の樹脂成分に対して極めて少ない添加量にて導電性を発現することができるが、一般に、金属酸化物微粒子と同様に着色があり、さらに有機高分子であるため耐光性が他の導電材に比べ著しく悪く、耐光性試験後に導電性が消失してしまうという課題を抱えている。４級アンモニウム導電性モノマーとしては、４級アンモニウムカチオンを含む（メタ）アクリルモノマーもしくはその重合体を例示することができる。

なお、本発明の実施の形態において「（メタ）アクリルモノマー」とは「アクリルモノマー」と「メタクリルモノマー」の両方を示している。

４級アンモニウムカチオンを含む（メタ）アクリルモノマーとしては、Ｎに４種の水素基又は有機基が結合しており、少なくとも１つは（メタ）アクリル基を含む。また、これらは互いに環状に結合していてもよい。Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、Ｉ⁻、Ｆ⁻、ＨＳＯ_４ ⁻、ＮＯ_３ ⁻、Ｈ_２ＰＯ_４ ⁻、ＳＯ_３ ⁻、ＯＨ⁻等がさらにイオン結合している。

π共役系導電性高分子は、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンサルファイド、ポリ（１，６−ヘプタジイン）、ポリビフェニレン（ポリパラフェニレン）、ポリパラフィニレンスルフィド、ポリフェニルアセチレン、ポリ（２，５−チエニレン）及びこれらの誘導体から選ばれる１種または２種以上の混合物を用いることができる。これらのπ共役系導電性高分子は、必要に応じて、熱乾燥型、もしくは紫外線といった電離照射線を照射することにより硬化する電離放射線硬化型の導電性有機材料を用いることができる。中でも、π共役系導電性高分子としてポリチオフェン及びその誘導体は帯電防止目的でよく用いられている。

ハードコート層（２）と導電層（４）の屈折率の差は０．０５以下であることが好適である。これにより、導電性パターン領域（５）と非導電性パターン領域（６）からなるパターン形状を目立ち難くすることができる。ハードコート層（２）と導電層（４）の屈折率の差は、例えば、採用した導電層（４）に用いられる材料の屈折率に対して、ハードコート層（２）に用いられる材料の屈折率を調整することによってゼロに近づけることができる。ハードコート層（２）に用いられる材料の屈折率を調整する方法としては、硬化性樹脂の種類、硬化性樹脂の組合せ、配合比などによって調整する方法が挙げられる。また、場合によっては、酸化ジルコニウムや酸化チタン等の無機微粒子や、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂等からなる有機微粒子を添加して調整してもよい。

本実施形態の透明導電性積層体の製造方法は、透明基板（１）の少なくとも一方の面に、ハードコート層（２）を形成する工程と、ハードコート層（２）の外表面に凹部を成形する工程と、ハードコート層（２）の凹部に導電層（４）を形成する工程とを含む。

ハードコート層（２）の形成方法は、主成分である樹脂と紫外線を吸収する材料を溶剤に溶解させ、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーターなどの公知の塗布方法で形成する。

ハードコート層（３）を形成する場合、ハードコート層（２）と同様の方法により形成することができる。ハードコート層（３）は、ハードコート層（２）の応力を相殺する機能を有することから、透明基板（１）の一方の面にハードコート層（２）を形成した後、または、ハードコート層（２）を形成すると同時に透明基板（１）の他方の面にハードコート層（３）を形成することが好適である。これにより、ハードコート層（２）の応力による変形を抑制し、ハードコート層（２）の外表面により精細に凹部を成形することができる。

ハードコート層（２）の外表面に凹部を成形するパターニング処理としては、イオン化またはラジカル化した反応性ガス（エッチングガス）を用いてエッチングするドライエッチング、エッチャントを用いてエッチングするウェットエッチング、フォトリソグラフィ、リフトオフ、電子線描画などの公知の方法が挙げられるが、この限りではない。また、
ハードコート層（２）を形成する工程において、ハードコート層（２）を形成する塗布液を透明基板１に塗布した後、エンボス処理により表面に凹凸を成形し、その後、乾燥硬化させることにより凹部を成形することもできる。

ハードコート層（２）の凹部に導電層（４）を形成する方法としては、スクリーン印刷や平版印刷、凹版印刷、インクジェット方式などの印刷法が好適な方法として挙げられる。なお、上記の印刷法で直接導電層（４）を形成することが困難である場合は、マスクなどを用いて形成してもよい。

導電層（４）の表面とハードコート層（２）の凸面は、なるべく面一になるように、ハードコート層（２）の凹部の深さと、導電層（４）の厚さを調整することが望ましい。次に、実施例及び比較例に基づき、本発明に係る透明導電性積層体についてさらに具体的に説明する。

図２に示した実施形態に従い、透明導電性積層体（２０）を作成した。
透明基板（１）として１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）を用いた。ハードコート層として、紫外線硬化型アクリル系樹脂であるユニディックＶ−９５００（ＤＩＣ社製）１００重量部とジルコニア粒子５重量部をメチルエチルケトンに溶解して配合した組成物を用いて、ＰＥＴフィルム両面に、ハードコート層（２）及びハードコート層（３）を塗工した。得られたハードコート層の膜厚は、ハードコート層（２）、ハードコート層（３）ともに３μｍである。このようにして得られた両面ハードコート付きＰＥＴフィルムのハードコート層（２）の最表面に深さ２μｍ、幅３０μｍで王水を用いたウェットエッチングによりパターニング処理をし、ハードコート層（２）の表面に凹凸形状を形成した。形成されたハードコート層（２）、（３）の屈折率は１．５３であった。

下記の配合になる組成物を用いて、導電層（４）を形成した。
π共役系導電性高分子を含有したＢａｙｔｒｏｎＰＣＨ８０００（エイチ・シー・スタルク社製（固形分３％））３３重量部
ジペンタエリスリトールトリアクリレート２５重量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート２５重量部
ウレタンアクリレート５０重量部
イルガキュア１８４（チバスペシャリティケミカルズ社製（光重合開始剤））５重量部
以上をメチルエチルケトンに溶解
上記組成物をハードコート層（２）の凹部に塗布し、８０℃・６０秒間オーブンで乾燥し、乾燥後、紫外線照射装置（フュージョンＵＶシステムジャパン、光源Ｈバルブ）を用いて照射線量３００ｍＪ／ｍ^２で紫外線照射を行うことにより乾燥膜厚２μｍの透明な導電層（４）を形成した。導電層（４）の屈折率は１．５３であった。

なお導電層（４）をハードコート層（２）の凹部のみに形成する方法としては、ハードコート層（２）の全面に上記組成物を塗布した後、表面をスキージーでしごいて、凹部のみに導電層（４）を形成する方法を用いた。

＜比較例＞
ハードコート層として、ユニディックＶ−９５００にジルコニア粒子を配合しない組成物を用いた以外は、実施例１と同様にして透明導電性積層体を作成した。なおハードコート層の屈折率は、１．６０であった。

作成した実施例１と比較例の透明導電性積層体に対して、目視により、導電性パターン
領域と非導電性パターン領域の見え方に違いがあるかどうか観察を行なった。その結果、実施例１では導電層が目立たなかったが、比較例では導電層が目立った。

本発明によれば、フィルムなどのプラスチック基材またはガラスに対して、パターン形状の目立たない透明導電性積層体を提供することができる。得られた透明導電性積層体はパターン形状を有する静電容量タイプのタッチパネルに応用することが可能である。

１・・・透明基板
２・・・ハードコート層
３・・・ハードコート層
４・・・導電層
５・・・導電性パターン領域
６・・・非導電性パターン領域
１０、２０・・・透明導電性積層体

Claims

透明基板と、該透明基板の少なくとも一方の面に形成され外表面に凹部が成形されたハードコート層と、該凹部に形成された導電層とを有し、前記ハードコート層と前記導電層の屈折率の差が０．０５以下であることを特徴とする透明導電性積層体。
一方の面に前記ハードコート層が形成された前記透明基板の他方の面に、ハードコート層を有することを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体。
透明基板の少なくとも一方の面に、ハードコート層を形成する工程と、該ハードコート層の外表面に凹部成形する工程と、該凹部に導電層を形成する工程とを含み、前記ハードコート層と前記導電層の屈折率の差が０．０５以下であることを特徴とする透明導電性積層体の製造方法。
導電層を印刷により形成することを特徴とする請求項３に記載の透明導電性積層体の製造方法。