JP7305342B2 - 導電性フィルム - Google Patents
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Description
第1金属層と、
樹脂フィルムと
をこの順で備え、
前記第1金属層の厚みが10nm以上200nm以下であり、
前記第1金属層の前記樹脂フィルムとは反対側の表面の表面粗さRzが100nm以下である導電性フィルムに関する。
<導電性フィルム>
図1は、本発明の一実施形態に係る導電性フィルムの模式的断面図である。図1に示す導電性フィルム100は、第1金属層21と樹脂フィルム1とをこの順で備えている。本実施形態では、樹脂フィルム1と第1金属層21との間に下地層31が設けられている。なお、第1金属層21及び下地層31は、それぞれ1層からなる構成を図示しているが、それぞれが2層以上の多層構成であってもよい。
樹脂フィルム1としては、絶縁性を確保できるものであれば特に制限されず、各種のプラスチックフィルムが用いられる。樹脂フィルムの材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリブチレンテレフタレート(PBT),ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリイミド(PI)等のポリイミド系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性、耐久性、柔軟性、生産効率、コスト等の観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ポリイミド(PI)等のポリイミド系樹脂が好ましい。特に、コストパフォーマンスの観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)が好ましい。
本実施形態の導電性フィルムは、樹脂フィルム1と第1金属層21との間に配置された下地層31をさらに備えている。第1金属層の樹脂フィルムへの密着性や導電性フィルムへの強度付与、電気的特性の制御等、目的に応じた下地層を設けることで導電性フィルムの高機能化を図ることができる。下地層としては特に限定されず、易接着層、ハードコート層(アンチブロッキング層等として機能するものを含む。)、誘電体層等が挙げられる。
易接着層は、接着性樹脂組成物の硬化膜である。易密着層は、金属層に対して良好な密着性を有する。
下地層として、ハードコート層を設けてもよい。さらに、導電性フィルム同士のブロッキングを防止してロール・トゥ・ロール法による製造を可能にするために、ハードコート層に粒子を配合してもよい。
下地層として、1層以上の誘電体層を備えていてもよい。誘電体層は、無機物、有機物、あるいは無機物と有機物との混合物により形成される。誘電体層を形成する材料としては、NaF、Na3AlF6、LiF、MgF2、CaF2、SiO2、LaF3、CeF3、Al2O3、TiO2、Ta2O5、ZrO2、ZnO、ZnS、SiOx(xは1.5以上2未満)などの無機物や、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、シロキサン系ポリマーなどの有機物が挙げられる。特に、有機物として、メラミン樹脂とアルキド樹脂と有機シラン縮合物の混合物からなる熱硬化型樹脂を使用することが好ましい。誘電体層は、上記の材料を用いて、グラビアコート法やバーコート法などの塗工法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などにより形成できる。
樹脂フィルム1の一方の表面11a側に設けられる第1金属層21は、電磁波シールド効果やセンサ機能等を充分に得るため、電気抵抗率が50μΩcm以下であることが好ましい。金属層の構成材料としては、このような電気抵抗率を満足し導電性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、Cu,Al,Fe,Cr,Ti,Si,Nb,In,Zn,Sn,Au,Ag,Co,Cr,Ni,Pb,Pd,Pt,W,Zr,Ta,Hf、Mo,Mn,Mg,V等の金属が好適に用いられる。また、これらの金属の2種以上を含有するものや、これらの金属を主成分とする合金等も用いることができる。これらの金属の中でも、電磁波シールド特性やセンサ機能に寄与する導電率が高く、比較的低価格である観点から、Cu,Alを含むことが好ましい。特に、コストパフォーマンスと生産効率の観点から、Cuを含むことが好ましいが、Cu以外の元素が不純物程度含まれていても良い。これにより、電気抵抗率が充分に小さく導電率が高いため、電磁波シールド特性やセンサ機能を向上できる。
保護層は、例えば第1金属層21が大気中の酸素の影響を受けて自然に酸化することを防止するために、第1金属層21の最表面21a側に形成することができる(図示せず)。保護層は、第1金属層21の錆び防止効果を示すものである限り特に限定されないが、スパッタできる金属が好ましく、Ni,Cu,Ti,Si、Zn,Sn,Cr,Fe、インジウム、ガリウム、アンチモン、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、金、銀、パラジウム、タングステンからなる中から選ばれるいずれか1種類以上の金属又はこれらの酸化物が用いられる。Ni,Cu,Tiは,不動態層を形成するため腐食されにくく、Siは耐食性が向上するため腐食されにくく、Zn,Crは表面に緻密な酸化被膜を形成するため腐食されにくい金属であるため好ましい。
第1実施形態では、樹脂フィルムの一方の面に金属層が設けられているのに対し、第2実施形態では、樹脂フィルムの両面に金属層が設けられている。本実施形態における樹脂フィルムの他方の面に設けられる層構造は、第1実施形態と同様であるので、以下では本実施形態に特徴的な点について主に説明する。
導電性フィルム100、200の初期の表面抵抗値R1は、0.001Ω/□~10.0Ω/□であることが好ましく、0.01Ω/□~3.5Ω/□であることがより好ましく、0.1Ω/□~1.0Ω/□であることが更に好ましい。これにより生産効率に優れた実用的な導電性フィルムを提供できる。
導電性フィルム100、200は様々な用途に適用可能であり、例えば、電磁波シールドシートや面状センサ等に応用され得る。電磁波シールドシートは、導電性フィルムを用いたものであり、タッチパネル等の形態で好適に使用することができる。前記電磁波シールドシートの厚みは、20μm~300μmであることが好ましい。
先ず、幅1.100m、長さ2500m、厚さ150μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レフィルム加工株式会社製、品名「150-TT00A」、以下、PETフィルムという。)からなる長尺状樹脂フィルムを送り出しロールに巻いてスパッタ装置内に設置した。その後、スパッタ装置内を3.0×10-3Torrの高真空にし、その状態で、長尺状樹脂フィルムを送り出しロールから巻き取りロールへ送りながら、スパッタ成膜を行った。Arガス100体積%からなる3.0×10-3Torrの雰囲気中で、Cuターゲット材料を用いて、焼結体DCマグネトロンスパッタ法により、金属層を150nmの厚みで両面にスパッタ成膜をし、送り出しロールにフィルムを巻き取ることで、導電性フィルムの巻回体を作製した。
金属層を100nmの厚みで両面にスパッタ成膜したこと以外は、実施例1と同様に導電性フィルムの巻回体を作製した。
金属層を300nmの厚みで両面にスパッタ成膜したこと以外は、実施例1と同様に導電性フィルムの巻回体を作製した。
厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂株式会社製、品名「TA-38T613N」)を用いたこと以外は、実施例1と同様に導電性フィルムの巻回体を作製した。
作製した導電性フィルムについて、以下の評価を行った。それぞれの結果を表1に示す。
金属層の厚みは、透過型電子顕微鏡(日立製作所製、製品名「H-7650」)を用いて、導電性フィルムの断面を観察して測定した。
AFM(原子間力顕微鏡、Bruker製、「Dimemsion Edge+NanoDrive」)を用いて、両面の金属層の表面粗さRa及び表面粗さRzを測定した。測定結果は両面ともに同じ値であった。測定は、ロール状のフィルムの任意の位置から切り出した枚葉状のフィルムにおいてランダムに5点で行い、それらの平均値をとることで行った。
AFM(原子間力顕微鏡、Bruker製、「Dimemsion Edge+NanoDrive」)を用いて、金属層を形成する前の樹脂フィルムの表面粗さRaを測定した(導電性フィルムから金属層を除去することによっても測定可能である。)。測定結果は両面ともに同じ値であった。測定は、ロール状のフィルムの任意の位置から切り出した枚葉状のフィルムにおいてランダムに5点で行い、それらの平均値をとることで行った。
金属層の片面にマスクテープを貼り合わせ、アンモニア水溶液(濃度8重量%)100重量部に対して塩化アンモニウム8重量部を混合した溶液(エッチャント)を用いて、所定パターンにエッチングし、水洗して乾燥した。ライトテーブル(ハクバ社製、「KLV7000」)でパターン化した金属層におけるピンホールの有無を確認した。ピンホールの有無は、以下の評価基準で判断した。
《評価基準》
○:ピンホール発生なし
△:ピンホール部で銅配線の一部が断線
×:ピンホール部で銅配線が完全に断線
ロール状の導電性フィルムをスパッタ装置内に設置し、スパッタ装置内を3.0×10-3Torrの高真空にし、その状態で、長尺状の導電性フィルムを送り出し、ロール表面を確認した。ブロッキングの有無(搬送性)は、以下の評価基準で判断した。
《評価基準》
○:ロール表面にキズが確認されなかった。
×:ロール表面にキズが確認された。
実施例の導電性フィルムでは、ピンホールの発生が抑制されているとともに、ブロッキング防止性が良好であった。一方、比較例1では、ブロッキング防止性は良好であったものの、ピンホールが多数発生していた。これは、金属層の表面粗さが大きすぎ、急峻な突起が存在したことにより、ブロッキング防止性は発揮されたものの、ロール状への巻回の際に突起が崩壊して陥没したことによると推測される。比較例2では、ピンホールの発生は抑制されていたものの、ブロッキング防止性が劣っていた。これは、金属層の表面粗さが小さすぎ、平滑な金属層同士が貼り合わされたことに起因すると推測される。
100 導電性フィルム
11a 導電性フィルムの第1金属層側の表面
12a 導電性フィルムの第1金属層とは反対側(第2金属層側)の表面
21 第1金属層
21a 第1金属層の樹脂フィルムとは反対側の表面
22 第2金属層
22a 第2金属層の樹脂フィルムとは反対側の表面
31、32 下地層
Claims (9)
- 第1金属層と、
樹脂フィルムと
をこの順で備え、
前記第1金属層の厚みが10nm以上200nm以下であり、
前記第1金属層の前記樹脂フィルムとは反対側の表面の表面粗さRzが10nm以上100nm以下であり、
前記樹脂フィルムの前記第1金属層とは反対側の表面の表面粗さRaが30nm以下である導電性フィルム。 - 前記樹脂フィルムの前記第1金属層側の表面の表面粗さRaが0.5nm以上10nm以下である請求項1に記載の導電性フィルム。
- 前記樹脂フィルムと前記第1金属層との間に配置された下地層をさらに備える請求項1又は2に記載の導電性フィルム。
- 前記樹脂フィルムの前記第1金属層とは反対側に配置された第2金属層をさらに備え、
前記第2金属層の厚みが10nm以上200nm以下であり、
前記第2金属層の前記樹脂フィルムとは反対側の表面の表面粗さRzが100nm以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。 - 前記樹脂フィルムの前記第2金属層側の表面の表面粗さRaが0.5nm以上10nm以下である請求項4に記載の導電性フィルム。
- 前記第1金属層の前記樹脂フィルムとは反対側の表面の表面粗さRa及び前記第2金属層の前記樹脂フィルムとは反対側の表面の表面粗さRaの少なくとも一方が、0.5nm以上10nm以下である請求項4又は5に記載の導電性フィルム。
- 前記樹脂フィルムと前記第2金属層との間に配置された下地層をさらに備える請求項4~6のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第1金属層の厚みと前記第2金属層の厚みとの差の絶対値が5nm以下である請求項4~7のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- ロール状に巻回されている請求項1~8のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
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