JP6264367B2 - 透明導電性フィルム及びこれを備えたタッチパネル並びに表示デバイス - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルを入力デバイスとして用いる表示デバイスに関する。

近年、ディスプレイ画面を指で触れたり、ペンで押圧するだけで入力できる透明タッチパネルが普及している。このタッチパネルの電極として使用される透明導電性フィルムは基本的にガラスもしくは高分子フィルムに導電膜を積層した構成を有している。特に近年では可撓性、加工性に優れ、軽量である等の点からポリエチレンテレフタレートをはじめとする高分子フィルムを使用した透明導電性フィルムが使用されている。

タッチパネルの製造工程において、透明導電性フィルム上では、透明導電性膜のある部分と無い部分にパターニングされ、これがタッチパネルの電極の配線となるが、このパターンを目視した際に見えにくいことが、透明導電性フィルムの特性として要求される。

この透明導電性フィルムのパターン不可視性を出す方法として、透明導電性膜と基材の間に高屈折率の光学調整層を設けるのが一般的である。

特開２００８−７６１０号公報

光学調整層の成膜工程はドライコーティングとウェットコーティングがあるが、後者の場合、有機系樹脂に高屈折率の添加剤を加えたものを塗工する方法がある。しかしながら、上記の構成では、高分子フィルムである基材との密着性は同じ有機物であることから得られるものの、金属酸化物である透明導電性膜との密着性が十分に得られないという問題がある。

特許文献１のように、有機系の層と無機系の層を設けて基材との密着性と表面硬度を高めたコート剤も提案されている。このコート剤を基材と透明導電膜の間に配置し、有機系の層を基材側に、無機系の層を透明導電膜側に設ければ基材・コート剤間、コート剤・透明導電性膜間それぞれで高い密着性を得られるとみられるが、これだけでは透明導電性フィルムの光学調整層としての機能を得ることはできない。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、透明導電性フィルムにウェットコーティングで光学調整層を設けた場合でも、高分子フィルムである基材と光学調整層間、光学調整層と金属酸化物である透明導電性膜間で高い密着性を持ち、かつパターンの不可視性を十分に持つ透明導電性フィルム、及びこれを備えたタッチパネル、並びに当該タッチパネルを構成部品とする表示デバイスを提供することである。

上記の課題を解決するための本発明の一局面は、透明基材の一方の面にアンダーコート層と透明導電性膜とが順に積層された透明導電性フィルムにおいて、アンダーコート層の屈折率が１．５〜２．０の範囲内にあり、アンダーコート層の屈折率が透明基材の屈折率より高くかつ透明導電性膜の屈折率より低く、アンダーコート層の組成物全量を１００重量％としたときに高屈折材料の含有量が４０重量％以下であり、Ｘ線光電子分光法を用いて測定されたアンダーコート層の透明導電性膜から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲の炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ３０）（ａｔ％）と珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ３０）（ａｔ％）とが式（１）の関係にあり、アンダーコート層の透明導電性膜から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲の炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ４０）（ａｔ％）と珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ４０）（ａｔ％）とが式（２）の関係にある、透明導電性フィルムである。
Ｘ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）≧０．２８ ・・・（１）
Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）≦０．２３ ・・・（２）

また、アンダーコート層の膜厚が６０ｎｍ以上であってもよい。

また、Ｘ線光電子分光法を用いて測定されたアンダーコート層の透明導電性膜から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲の酸素原子の含有率が４５ａｔ％以上であり、アンダーコート層の透明導電性膜から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲の酸素原子の含有率が３０ａｔ％以下であってもよい。

また、透明導電膜が金属酸化物であってもよい。

また、透明基材は、屈折率が１．４５〜１．７５の範囲内にあるプラスチックフィルムであってもよい。

また、透明導電性フィルムの面内リタデーションＲｅが３０ｎｍ以下、深さ方向リタデーションＲｔｈが１００ｎｍ以下であってもよい。

また、透明導電性フィルムの透明導電性膜と反対側の面に有機化合物の層を有してもよい。

さらに、本発明の他の局面は、上述の透明導電性フィルムを構成要素としているタッチパネルである。

さらに、本発明の他の局面は、上述のタッチパネルを構成部品としている表示デバイスである。

本発明によれば、透明導電性フィルムにウェットコーティングで光学調整層を設けた場合でも、高分子フィルムである基材と光学調整層間、光学調整層と金属酸化物である透明導電性膜間で高い密着性を持ち、かつパターンの不可視性を十分に持つ透明導電性フィルム、及びこれを備えたタッチパネル、並びに当該タッチパネルを構成部品とする表示デバイスを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態を示すものであり、タッチパネル付き表示デバイスの断面図である。 図２は、本発明の一実施形態を示すものであり、透明導電性フィルムを示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態を示すものであり、タッチパネルの断面図である。 図４は、本発明の一実施形態を示すものであり、パターニングした透明導電性膜の平面図である。 図５は、本発明の一実施形態を示すものであり、パターニングした２つの透明導電性膜の上面図の平面図である。 図６は、本発明の一実施形態を示すものであり、シールド層の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明図を用いて説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施の形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれるものである。

図１には本実施形態に係わるタッチパネル付き表示デバイス６０の構成について断面図で示す。図１のタッチパネル付き表示デバイス６０は、ＬＣＤ表示パネル３０と、観察側に構成されるタッチパネル１０と、タッチパネル１０のさらに観察側の面に接着剤層５０を介して積層されるフロントパネル層４０と、ＬＣＤ表示パネル３０とタッチパネル１０の間に介在するシールド層２０とから成る。シールド層２０は図１のようにタッチパネル１０と離れていてもよいし、タッチパネル１０に粘着剤等を介して貼り合わせてあってもよい。

図２には本実施形態に係るタッチパネル１０に用いられる透明導電性フィルム１の構成について断面図で示す。透明基材２の一方の面に、アンダーコート層３と透明導電性膜４とが順に積層され、透明基材２の他方の面に透明薄膜層５が設けられる構成となっている。

図３には貼り合せた２枚の透明導電性フィルム１の各透明導電性膜４に対しパターニングを行い透明導電性膜４１および４２を形成したタッチパネル１０の断面図を示す。本発明では、貼り合せ以降でパターニングを実施するため、２枚の透明導電性フィルム１の貼り合せは必ず透明導電性膜４と反対側の面同士を粘着層６で貼り合せる。透明導電性膜４のパターニングは例えばレジスト塗布、露光、エッチング、レジスト剥離という工程を経て、導電性パターン部と非導電性パターン部が形成される。パターニング方法としてはスクリーン印刷、フォトリソ、レーザーによるパターニングなどどの方法を用いても構わない。また、レジストも感光性のものでなく、乾燥により硬化するものでも構わない。その場合露光工程は乾燥工程に置き換わる。透明導電性膜４のパターニング例として、図４に透明導電性膜４１を複数の菱形状にパターニングしたものを上から見た図を示す。静電容量式タッチパネルを作製する場合、タッチパネル１０を上から見た場合に、透明導電性膜４１および４２が重ならないようにパターンを形成しなければならない。図４のように複数の菱形状のパターンを用いる場合、透明導電性膜４１および４２が重ならないようにパターニングすると図５のようになる。これにより、透明導電性膜４１または４２のどちらか一方がＸ方向の静電容量変化を検知し、もう一方がＹ方向の変化を検知することが可能となる。

図１に示すようにタッチパネル１０とＬＣＤ表示パネル３０はシールド層２０を介して組み立てられる。シールド層２０はＬＣＤ表示パネル３０からの電気的なノイズをタッチパネル１０に与えないために組み込まれる層であり、透明かつ導電性を備えている必要がある。

本発明におけるシールド層２０の構成を図６に示す。基材２１上に導電膜層２２が積層される。基材２１と導電膜層２２の間にコーティング層であるＵＶ硬化樹脂層２３を積層する。

基材２１としては、透明なガラスおよびプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、面内リタデーション及び深さ方向リタデーションが低く、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面が平滑なものであれば特に限定されないが、例えばシクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーなどが挙げられる。これらの基材２１には酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などの添加剤が含まれていても構わない。また、密着性を良くする為にコロナ処理、低温プラズマ処理を施しても構わない。

導電膜層２２に用いる導電性材料としては、本発明では導電性ポリマーを用いる。導電性ポリマーとしてはπ共役系高分子が用いられる。例えばポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリフラン、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリピリジルビニレン、及びポリアジン等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく、また、目的に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でもポリエチレンジオキシチオフェンは表面抵抗値が数百Ω／□程度で透明性が比較的良好であり、ｂ＊値がマイナスであり若干青味を帯びていることからシールド層として用いた場合に表示パネル全体の色味を悪化させないものとして好適に用いることが可能である。

導電膜層２２を基材２１に積層する方法としては、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法コート等によるコーティングで塗布される。

導電膜層２２に用いる導電性ポリマーは、上記塗工方法からして液状になっていることが好ましい。液状にするためには、水、または有機溶媒、例えばアルコール、エーテル、ケトン、エステル、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アミドなどに溶解または分散させて用いることが好ましい。中でも水やメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールといった溶媒がコスト的にも容易に用いることが可能である。この時、ポリマーの分散性をよくするために分散剤や界面活性剤等の添加剤を加えても構わないし、導電膜層２２の膜強度を強くするために添加剤を加えたり、膜硬化を促進するための硬化剤を加えても構わない。

導電膜層２２の膜の硬化方法としては、用いるπ共役系高分子の種類や添加している硬化剤の種類によって熱硬化もしくはＵＶ硬化等により硬化させる。

π共役系高分子ではそれ単独では導電性が発現せず、ドーパントを添加することによりプラスまたはマイナスの電荷がπ共役系高分子に付与されて導電性を持つ場合もある。従ってドーパントを加えることも好ましく行われる。例えばポリジオキシチオフェンの場合はポリスチレンスルホン酸がドーパントとして添加されることが一般的である。

導電膜層２２の透過ｂ＊値はマイナス方向に値が大きいほど透過色の青味が強いものとなり、黄色味を抑制する効果がある。ｂ＊値は導電性ポリマー膜の膜厚を変化させることで、制御可能であり、タッチパネル１０の透過色の黄色味の程度によって、最も適切な膜厚の導電性ポリマー膜を塗工することが可能である。

コーティング層２３はその下部の基材２１からのオリゴマー析出を防止するために設ける層である。シールド層２０を構成する導電膜層２２の材質により適切な材料、膜厚、硬化方法を選ぶことで、オリゴマー析出を防止しつつ、高い透過率を保ったシールド層２０を形成することができる。例えば上記ポリエチレンジオキシチオフェンを導電膜層２２として用いる場合は、アクリル系のＵＶ硬化樹脂により、３μｍの層を形成することで達成することができる。

コーティング層２３の形成方法としては、導電性ポリマー層の形成と同様にスピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法コート等によるコーティングで行うことが出来る。

ＬＣＤ表示パネル３０の構造としては、液晶を駆動させるためのスイッチング素子が配置され電極層が設けられた基板（アレイ基板）と、対向する電極層が形成されたカラーフィルター基板とが液晶層を挟んで構成されており、アレイ基板とカラーフィルター基板にはそれぞれ偏光板が取付けられているような極一般的なＬＣＤ表示パネルを用いる。またＬＣＤ表示パネル３０の駆動方式としては特に限定されるものではなく、ＩＰＳ（登録商標）方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等が用いられる。

本実施形態の透明基材２にはプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、屈折率が１．４５〜１．７５の範囲であり、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、特に限定されないが、例えば、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、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート、環状ポリオレフィン、ポリイミド、トリアセチルロースなどが挙げられる。その厚さは透明導電性フィルム１の薄型化と透明基材２の可撓性とを考慮し、１０μｍ以上２００μｍ以下程度のものが用いられるのが好ましい。特にタッチパネルが光学等方性であることを要求される場合はシクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリカーボネート、トリアセチルセルロースなどリタデーションの低いフィルムを選択することができる。透明導電性フィルム１の面内リタデーションＲｅは３０ｎｍ以下、深さ方向リタデーションＲｔｈは１００ｎｍ以下であることが好ましい。

本実施形態のタッチパネル１０に用いられる透明導電性フィルム１では、図２に示すように、透明基材２の一方の面に、アンダーコート層３と透明導電性膜４が順に形成される。

アンダーコート層３は、透明導電性フィルム１の透過率や色相を調整し、配線パターンを見えにくくする機能を有する。これらの光学特性については、透明基材２と透明導電性膜４の屈折率と膜厚に対して、アンダーコート層３の屈折率と膜厚を適正な条件に調整することにより制御することが可能である。

アンダーコート層３には前述のような光学特性の他に透明基材２及び透明導電性膜４との密着性が良好であることが要求されるので、プラスチックフィルムである透明基材２側が有機系の性質を持ち、金属酸化物である透明導電性膜４側が無機系の性質を持つことが望ましい。

アンダーコート層３には珪素を含んだ有機系のハードコート剤が用いられる。また、これには屈折率を調節するための無機化合物である高屈折材料が添加されている。ハードコート剤は光硬化型で、硬化の際に表層（透明基材２に接してしない面）の炭素原子が減少するタイプのものが望ましいが、厚さ方向で透明基材２側の炭素の含有比率を高くし、透明導電性膜４側は珪素の含有比率を高くする制御ができるのであればこれに限らない。具体的な制御方法としては、ハードコート剤のタイプを適宜選択する方法のほか、例えば、光硬化する際の光量を適宜調節する方法、ハードコート剤を塗布して乾燥させる際の乾燥条件を適宜調整する方法などが挙げられる。

アンダーコート層３には、プラスチックフィルムである透明基材２側の炭素の含有比率を高くして有機系の性質を持たせ、金属酸化物である透明導電性膜４側の珪素の含有比率を高くして無機系の性質を持たせることにより、それぞれの界面の密着性が良くなるようにする。具体的には、アンダーコート層３の透明導電性膜４から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲の炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ３０）（％）と珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ３０）（％）とを式（１）の関係とし、アンダーコート層３の透明導電性膜４から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲の炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ４０）（％）と珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ４０）（％）とを式（２）の関係とする。
Ｘ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）≧０．２８ ・・・（１）
Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）≦０．２３ ・・・（２）

炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ３０）（％）およびＸ（Ｃ４０）（％）ならびに珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ３０）（％）およびＸ（Ｓｉ４０）（％）の測定は、Ｘ線光電子分光法（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＥＳＣＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）とも称される。）を用いて行われる。Ｘ線光電子分光法は、そのスペクトルからアンダーコート層３の最表面から深さ方向の元素の定量をすることができる。

アンダーコート層３は、光重合開始剤などの添加剤を含有してもよい。

光重合開始剤を添加する場合、ラジカル発生型の光重合開始剤として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類、アセトフェノン、２、２、−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、などのアセトフェノン類、メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類、チオキサントン、２、４−ジエチルチオキサントン、２、４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類、ベンゾフェノン、４、４−ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類及びアゾ化合物などがある。これらは単独または２種以上の混合物として使用でき、さらにはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどの第３級アミン、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エチルなどの安息香酸誘導体などの光開始助剤などと組み合わせて使用することができる。

上記光重合開始剤の添加量は、主成分の樹脂に対して０．１重量％以上５重量％以下であり好ましくは０．５重量％以上３重量％以下である。下限値未満ではハードコート層の硬化が不十分となり好ましくない。また、上限値を超える場合は、ハードコート層の黄変を生じたり、耐光性が低下したりするため好ましくない。光硬化型樹脂を硬化させるのに用いる光は紫外線、電子線、あるいはガンマ線などであり、電子線あるいはガンマ線の場合、必ずしも光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。これらの線源としては高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプや加速電子などが使用できる。

高屈折材料としては、例えば酸化チタン（２．４）、酸化ジルコニウム（２．４）、硫化亜鉛（２．３）、酸化タンタル（２．１）、酸化亜鉛（２．１）、酸化インジウム（２．０）、酸化ニオブ（２．３）、酸化タンタル（２．２）などの無機化合物があげられる。ただし、上記括弧内の数値は屈折率を表す。

高屈折材料の粒径は１〜３０ｎｍであることが好ましく、粉体状又は溶媒分散ゾルであることが好ましい。これを上記のハードコート剤に添加する。分散媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、オクタノール、等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン類；酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のアミド類を挙げることができる。中でも、メタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。

酸化チタン粒子として市販されている商品としては、例えば溶剤分散品としては、テイカ（株）製のＴＳ−１０３、８８４Ｔ、ＴＳ−０６９等を挙げることができる。また、ジルコニアのトルエン分散品としては、住友大阪セメント（株）製のＨＸＵ−１１０ＪＣ等を挙げることができる。ジルコニア粉体としては、第一稀元素化学工業（株）製のＵＥＰ−１００、日本電工（株）製のＰＣＳ、ＪＳ−０１、ＪＳ−０３、ＪＳ−０４等を挙げることができる。

高屈折材料の含有量によりアンダーコート層３の屈折率を所望の値に調整することができる。アンダーコート層３の屈折率は１．５〜２．０の範囲であり、かつ透明基材２の屈折率より高く、透明導電性膜４の屈折率より低くなるように調整することが好ましい。ただし、添加量は、アンダーコート層３の溶剤を除く組成物全量を１００重量％としたときにその含有量が４０重量％以下になるようにする。４０重量％を超えると、アンダーコート層３全体が無機化して、高分子フィルムである透明基材２との密着性が悪化するためである。

また、アンダーコート層３の厚みは、その屈折率に対応して調整されるが、光硬化型のハードコート剤を使用する場合は６０ｎｍ以上になるようにする。６０ｎｍより薄いと光硬化により透明基材２側の炭素原子も減少してしまい、透明基材２との界面の密着性が低下してしまうためである。さらに、アンダーコート層３の酸素原子の含有率は、透明導電性膜４側から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲では４５％以上であり、透明導電性膜４側から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲では含有率が３０％以下であることが好ましい。酸素原子の含有率も上述のＸ線光電子分光法によって測定することができる。

アンダーコート層３の形成方法は、主成分である樹脂等を溶剤に溶解させ、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。

溶剤については、上記の主成分の樹脂等を溶解するものであれば特に限定しない。具体的には、溶剤として、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、などが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

本実施形態のタッチパネル１０に用いられる透明導電性フィルム１は、図２に示すようにアンダーコート層３上に金属酸化物からなる透明導電性膜４を備えている。

透明導電性膜４は金属酸化物からなり、金属酸化物として、酸化インジウム、酸化亜鉛及び酸化スズのいずれか、又はこれらのうちの２種類もしくは３種類の混合酸化物、さらにはその他の添加物が加えられたものなどがあげられるが、目的、用途により種々の材料を使用することができ、特に限定されるものではない。現在のところ、最も信頼性が高く、多くの実績がある材料は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を透明導電性膜４の材料として用いる場合、酸化インジウムにドープされる酸化スズの含有割合は、デバイスに求められる仕様に応じて、任意に選択すればよい。透明基材２の場合、機械強度を高める目的で薄膜を結晶化させるために用いる材料は、酸化スズの含有割合が１０重量％未満であることが好ましく、薄膜をアモルファス化してフレキシブル性を付与するためには、酸化スズの含有割合が１０重量％以上であることが好ましい。また、薄膜に低抵抗が求められる場合は、酸化スズの含有割合が２〜２０重量％の範囲であることが好ましい。

透明導電性膜４の製造方法は膜厚の制御が可能であればいかなる成膜方法であってもよく、特に薄膜のドライコーティング法が優れている。これには真空蒸着法、スパッタリングなどの物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法を用いることができる。特に大面積に均一な膜質の薄膜を形成するには、プロセスが安定し、薄膜が緻密化するスパッタリング法が好ましい。

透明導電性膜４の厚みには特に限定がなく、目的とする特性に応じて適宜調整すればよいが、例えば１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。

本実施形態のタッチパネル１０に用いられる透明導電性フィルム１には、図２のように、機械的強度を付与するために、透明基材２の透明導電性膜４を成膜していない方の面に透明薄膜層５を形成することが好ましい。ここでは透明薄膜層５は有機化合物からなる。

透明薄膜層５に用いられる樹脂としては、特に限定はしないが、透明性と適度な硬度と機械的強度を持つ樹脂が好ましい。具体的には３次元架橋の期待できる３官能以上のアクリレートを主成分とするモノマー又は架橋性オリゴマーのような光硬化性樹脂が好ましい。

３官能以上のアクリレートモノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステルアクリレートなどが好ましい。特に好ましいのは、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート及びポリエステルアクリレートである。これらは単独で用いても良いし、２種以上併用しても構わない。また、これら３官能以上のアクリレートの他にエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリオールアクリレートなどのいわゆるアクリル系樹脂を併用することが可能である。

架橋性オリゴマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレートなどのアクリルオリゴマーが好ましい。具体的にはポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ポリウレタンのジアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレートなどがある。

透明薄膜層５は、その他に粒子、光重合開始剤などの添加剤を含有してもよい。

添加する粒子としては、有機又は無機の粒子が挙げられるが、透明性を考慮すれば、有機粒子を用いることが好ましい。有機粒子としては、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などからなる粒子が挙げられる。

粒子の平均粒径は、透明薄膜層５の厚みによって異なるが、ヘイズ等の外観上の理由により、下限として２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、上限としては３０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下のものを使用する。また、粒子の含有量も同様の理由で、樹脂に対し、０．５重量％以上５重量％以下であることが好ましい。

光重合開始剤を添加する場合、ラジカル発生型の光重合開始剤として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類、アセトフェノン、２、２、−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、などのアセトフェノン類、メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類、チオキサントン、２、４−ジエチルチオキサントン、２、４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類、ベンゾフェノン、４、４−ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類及びアゾ化合物などがある。これらは単独または２種以上の混合物として使用でき、さらにはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどの第３級アミン、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エチルなどの安息香酸誘導体などの光開始助剤などと組み合わせて使用することができる。

上記光重合開始剤の添加量は、主成分の樹脂に対して０．１重量％以上５重量％以下であり好ましくは０．５重量％以上３重量％以下である。下限値未満ではハードコート層の硬化が不十分となり好ましくない。また、上限値を超える場合は、ハードコート層の黄変を生じたり、耐候性が低下したりするため好ましくない。光硬化型樹脂を硬化させるのに用いる光は紫外線、電子線、あるいはガンマ線などであり、電子線あるいはガンマ線の場合、必ずしも光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。これらの線源としては高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプや加速電子などが使用できる。

また、透明薄膜層５の厚みは、特に限定されないが、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲が好ましい。また、透明基材２と屈折率が同じかもしくは近似していることがより好ましく、１．４５以上１．７５以下程度が好ましい。

透明薄膜層５の形成方法は、主成分である樹脂等を溶剤に溶解させ、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。

溶剤については、上記の主成分の樹脂等を溶解するものであれば特に限定しない。具体的には、溶剤として、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、などが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

図３の実施形態において、タッチパネル１０は、前述のように２枚の透明導電性フィルム１の透明薄膜層５側同士を粘着層６で貼り合せた後に片面ずつパターニングを行なうことにより透明導電性膜４１および４２を形成する。パターニング工程にはスクリーン印刷、フォトリソ、レーザーなどを用いることができる。この際にできるパターンは光学調整層として設けられたアンダーコート層３の効果により、目視では見えづらくなり、以降の工程を通してパターンの不可視性が良好なタッチパネル付き表示デバイス６０を提供することができる。

本発明の実施例について具体的に説明する。なお、透明導電性フィルム作成までの工程はロールトゥロールの形式である。
＜実施例＞
図２の構成において、透明基材として膜厚１２５μｍのＰＥＴ（東レ（株）製のＵ４８３−１２５）を用いた。

次に、透明基材上の一方の面にグラビアコート法により、硬化膜厚が４μｍになるようにハードコート塗液（組成：ウレタンアクリレート（共栄社化学（株）製のＵＡ−５１０Ｈ）１００重量部、アルキルフェノン系光重合開始剤（ＢＡＳＦジャパン（株）製のＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）９０７）４重量部、及び酢酸エチル１００重量部）を塗布し、乾燥させ、メタルハライドランプにて４００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射し、透明薄膜層を形成した。

それから、透明基材上の透明薄膜層のない方の面に、グラビアコート法により、ハードコート塗液（（日本曹達（株）製、表面無機化ハードコートに屈折率調整のための高屈折材料として酸化ジルコニウムを添加）を塗布し、乾燥させ、メタルハライドランプにて紫外線を照射し、アンダーコート層を形成した。この時、硬化膜厚、Ｘ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）、Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）、アンダーコート層の組成物全量である１００重量％に対する酸化ジルコニウムの含有量の条件を表１のＮｏ．１〜１６のようにしてサンプルを作成している。なお、Ｘ（Ｓｉ３０）、Ｘ（Ｃ３０）はそれぞれ、アンダーコート層の、透明導電性膜から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲にある部分の珪素原子、炭素原子の含有率（％）であり、Ｘ（Ｓｉ４０）、Ｘ（Ｃ４０）はそれぞれ、アンダーコート層の、透明導電性膜から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲にある部分の珪素原子、炭素原子の含有率（％）である。

続いて、上記の各サンプルについて、透明基材のアンダーコート層上に、透明導電性膜を、ＤＣマグネトロンスパッタリング法にて成膜して透明導電性フィルムを作成した。このとき、透明導電性膜用の材料として、酸化スズを１０重量％含有したＩＴＯを使用した。また、透明導電性膜の厚みを２０ｎｍとした。

なお、ここで使用した透明基材に上記の条件でアンダーコート層、透明導電性膜を形成した場合に、透明導電性フィルムのパターン不可視性が最適になるアンダーコート層膜厚を各層の光学特性からシミュレーションすると１００ｎｍであることが分かっている。なお、この際のアンダーコート層の酸化ジルコニウム含有量率は３０重量％としている。

そして、その透明導電性フィルムについて、以下の評価を実施した。
＜評価内容＞

１．パターン不可視性
エッチングにより透明導電性膜に配線のパターニングを実施し、透明導電性膜側から目視した際のパターンの不可視性について評価した。

２．密着性
ＪＩＳ Ｋ５６００に準拠し、透明導電性膜側の塗膜に１ｍｍ間隔の切り込みを縦横１１本ずつ入れて１００個の碁盤目を作成した。各サンプルにセロハンテープ（セロテープ（登録商標））を貼り付け、消しゴムで複数回擦り付けて密着させた後テープを引き剥がし、塗膜が剥離せず残存した格子の目数を確認した。また、剥離が発生した際には、剥離がアンダーコート層と透明導電性膜、またはアンダーコート層と透明基材のどちらの界面で発生したか確認した。

上記のパターン不可視性、密着性について評価した結果を表１に示す。不可視性についてはパターンが視認されない場合は＋、視認される場合は−と表記した。また、密着性については剥離した格子が全く無ければ＋、１マスでもあれば−とし、−の場合は剥離した界面を表記した。
＜評価結果＞

表１を見ると、アンダーコート層中の酸化ジルコニウム含有量３０重量％、硬化膜厚１００ｎｍにおいては、Ｘ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）が０．２８以上であればアンダーコート層と透明導電性膜の密着性は合格（剥離した格子が無い）となっている。これは、アンダーコート層の透明導電性膜側において珪素の含有率が高まったために界面が無機化して透明導電性膜との密着性が良くなったものと考えられる。同じく、アンダーコート層中の酸化ジルコニウム含有量３０％、硬化膜厚を１００ｎｍとした際、Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）については０．２３以下であればアンダーコート層と透明基材の密着性が合格（剥離した格子が無い）となっている。これは、アンダーコート層の透明基材側において炭素の含有率が一定以上のために界面の有機成分が高い状態にあるために透明基材との密着性が良くなっていると考えられる。上記でアンダーコート層と透明導電性膜、透明基材と密着性の良かったＸ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）＝０．４０、Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）＝０．０２の条件において、Ｎｏ．１３〜１６のように硬化膜厚や酸化ジルコニウム含有量を変えるとパターン不可視性が悪化する。これは、透明基材、透明導電性膜の屈折率と膜厚に対する光学調整層であるアンダーコート層の適正条件から屈折率、膜厚がずれたためである。また、酸化ジルコニウム含有添加量が４０重量％を超えるとアンダーコート層と基材の界面で剥離が起こっている。これは無機化合物である酸化ジルコニウムの含有率が高まり、透明基材との界面の無機化が進行したために密着性が悪化したものと考えられるので、高屈折材料の含有量は４０重量％以下にする必要があるといえる。

以上の結果を鑑み、アンダーコート層の膜厚を６０ｎｍ以上の適正膜厚とし、高屈折材料の含有量を４０重量％以下とし、Ｘ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）を０．２８以上、Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）を０．２５以下として透明導電性フィルムを作成した。そして、この透明導電性フィルムを用いてタッチパネルを構成し、さらにこれを構成部品としてタッチパネル付き表示デバイスを作成した。

これにより、透明導電性フィルムにウェットコーティングで光学調整層を設けた場合でも、高分子フィルムである基材と光学調整層間、光学調整層と金属酸化物である透明導電性膜間で高い密着性を持ち、かつパターンの不可視性を十分に持つ透明導電性フィルムを構成要素とするタッチパネルを構成部品としている表示デバイスを提供することができた。

本発明は、電子書籍リーダ、タブレット端末、スマートホン、携帯電話、電子ペーパー、コンピュータ等のディスプレイに適用可能である。

１ 透明導電性フィルム
２ 透明基材
３ アンダーコート層
４、４１、４２ 透明導電性膜
５ 透明薄膜層
６ 粘着層
１０ タッチパネル
２０ シールド層
２１ 基材
２２ 導電膜層
２３ コーティング層
３０ ＬＣＤ表示パネル
４０ フロントパネル層
５０ 接着剤層
６０ タッチパネル付き表示デバイス

Claims (9)

1. 透明基材の一方の面にアンダーコート層と透明導電性膜とが順に積層された透明導電性フィルムにおいて、
   前記アンダーコート層の屈折率が１．５〜２．０の範囲内にあり、前記アンダーコート層の屈折率が前記透明基材の屈折率より高くかつ前記透明導電性膜の屈折率より低く、前記アンダーコート層の組成物全量を１００重量％としたときに高屈折材料の含有量が４０重量％以下であり、Ｘ線光電子分光法を用いて測定された前記アンダーコート層の前記透明導電性膜から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲の炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ３０）（ａｔ％）と珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ３０）（ａｔ％）とが式（１）の関係にあり、前記アンダーコート層の前記透明導電性膜から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲の炭素原子の含有率Ｘ（Ｃ４０）（ａｔ％）と珪素原子の含有率Ｘ（Ｓｉ４０）（ａｔ％）とが式（２）の関係にある、透明導電性フィルム。
   Ｘ（Ｓｉ３０）／Ｘ（Ｃ３０）≧０．２８ ・・・（１）
   Ｘ（Ｓｉ４０）／Ｘ（Ｃ４０）≦０．２３ ・・・（２）
2. 前記アンダーコート層の膜厚が６０ｎｍ以上である、請求項１に記載の透明導電性フィルム。
3. Ｘ線光電子分光法を用いて測定された前記アンダーコート層の前記透明導電性膜から厚さ方向３０ｎｍ以内の範囲の酸素原子の含有率が４５ａｔ％以上であり、前記アンダーコート層の前記透明導電性膜から厚さ方向４０ｎｍ以上の範囲の酸素原子の含有率が３０ａｔ％以下である、請求項１または２に記載の透明導電性フィルム。
4. 前記透明導電性膜が金属酸化物である、請求項１〜３の何れか１項に記載の透明導電性フィルム。
5. 前記透明基材は、屈折率が１．４５〜１．７５の範囲内にあるプラスチックフィルムである、請求項１〜４の何れか１項に記載の透明導電性フィルム。
6. 前記透明導電性フィルムの面内リタデーションＲｅが３０ｎｍ以下、深さ方向リタデーションＲｔｈが１００ｎｍ以下である、請求項１〜５の何れか１項に記載の透明導電性フィルム。
7. 前記透明導電性フィルムの前記透明導電性膜と反対側の面に有機化合物の層を有する、請求項１〜６の何れか１項に記載の透明導電性フィルム。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の透明導電性フィルムを構成要素としている、タッチパネル。
9. 請求項８に記載のタッチパネルを構成部品としている、表示デバイス。

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