KR20230074766A - 투명 도전 압전 필름 및 터치 패널 - Google Patents

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KR20230074766A
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KR
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transparent
piezoelectric film
coating layer
transparent conductive
transparent electrode
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마코토 이마지
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가부시끼가이샤 구레하
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Abstract

불소 수지제의 투명 압전 필름을 갖는 투명 도전 압전 필름에 있어서, 고온 또는 고습 환경하에 의한 표면 저항값의 변화의 억제를 실현한다. 투명 도전 압전 필름(10)은 불소 수지제의 투명 압전 필름(1), 투명 코팅층(2) 및 투명 전극(3)이 이 순서로 중첩되어 구성되어 있다. 코팅층(2)의 총두께는 0.6~4.5 μm이다. 투명 도전 압전 필름(10)의 특정 고온 환경에 특정 시간 방치했을 때의 방치 전에 대한 방치 후 저항값의 비는 1.30 이하이다.

Description

투명 도전 압전 필름 및 터치 패널
본 발명은 투명 도전 압전 필름 및 터치 패널에 관한 것이다.
투명 도전 압전 필름은 압력에 따라 전기를 발생하는 동시에 압력이 인가된 위치를 특정 가능하기 때문에, 터치 패널의 감압 센서로 이용할 수 있다. 종래, 터치 위치의 검지와 압압 검지를 동시에 수행하는 터치 패널이 각종 고안되고 있다. 당해 터치 패널로는, 터치 위치를 검지하는 정전식 터치 패널부에 압압을 검지하는 압압 센서부를 중첩시킨 구성의 터치 패널이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
당해 터치 패널은 정전 용량식 터치 센서와 당해 감압 센서의 조합으로 구성된다. 당해 정전 용량식 터치 센서에는 통상, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 사용되고 있다. 정전 용량식 터치 패널 센서로는, 투명한 플라스틱 기판을 포함하는 투명 도전성 필름이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 및 3 참조). 또한, 불소계 수지를 투명 압전 시트로서 이용하는 터치 패널이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 4 참조).
특허문헌 1: 국제 공개 제2013/021835호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 제2008-152767호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 제2007-059360호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 제2010-108490호
투명 도전 압전 필름의 연구를 진행한 결과, 투명 전극을 압전 필름에 적층시킨 투명 도전 압전 필름에서는, 온도의 상승에 따라 투명 전극의 저항값이 상승하는 경향이 보인다는 것을 밝혀냈다. 따라서, 투명 도전 압전 필름을 사용한 터치 패널에서는, 고온 환경에 폭로되면 투명 도전 압전 필름의 저항값이 변화하여, 정확한 입력 정보를 얻을 수 없게 되는 경우가 있다.
본 발명의 일 태양은, 불소 수지제의 투명 압전 필름을 갖는 투명 도전 압전 필름에 있어서, 고온 환경하에 의한 표면 저항값의 변화의 억제를 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 관한 투명 도전 압전 필름은 불소 수지제의 투명 압전 필름, 투명 코팅층 및 투명 전극층이 이 순서로 중첩되어 구성되어 있으며, 상기 코팅층의 총두께는 0.6~4.5 μm이고, 85℃ 환경에 250시간 방치하였을 때의 방치 전 저항값의 비에 대한 방치 후 저항값의 비가 1.30 이하이다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 관한 투명 도전 압전 필름의 제조 방법은 불소 수지제의 투명 압전 필름의 적어도 한쪽 면 위에 0.6~4.5 μm의 총두께를 갖는 투명 코팅층을 형성하는 공정과, 상기 투명 코팅층의 표면에 투명 전극을 형성하는 공정을 포함한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 관한 터치 패널은 상기 투명 도전 압전 필름을 갖는다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 불소 수지제의 투명 압전 필름을 갖는 투명 도전 압전 필름에 있어서, 고온 환경하에 의한 표면 저항값의 변화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 투명 도전 압전 필름의 층 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 투명 도전 압전 필름의 층 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 터치 패널의 층 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에서의 고온 고습 환경의 표면 저항값에 대한 경시적인 영향을 나타내는 그래프이다.
[구성]
본 발명의 일 실시형태에 관한 투명 도전 압전 필름(투명 압전 적층 필름)은 투명 압전 필름, 투명 코팅층 및 투명 전극이 이 순서로 중첩되어 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 「이 순서로 중첩되어 있다」란, 상기 필름, 층 및 전극(이하, 「층 등」이라고도 말한다)을 포함하는 적층물에 있어서, 당해 필름 및 층이 열거된 순서로 배치되어 있는 상태를 의미한다. 상기 필름 및 층은 본 실시형태의 효과를 나타내는 범위에서 서로 접해 중첩되어 있을 수도 있고, 다른 필름 또는 층을 통해 중첩되어 있을 수도 있다.
[투명 압전 필름]
본 실시형태에서의 투명 압전 필름은 불소 수지제이다. 본 실시형태에서 「불소 수지제」란, 투명 압전 필름을 구성하는 조성물에서 불소 수지가 주성분인 것을 의미하며, 「불소 수지가 주성분이다」란, 당해 조성물에서 불소 수지가 수지 성분 중에서 최다 성분인 것을 의미한다. 당해 조성물에서의 불소 수지의 함유량은 51 질량% 이상일 수 있으며, 80 질량% 이상일 수 있고, 100 질량%일 수 있다.
또한, 「압전 필름」이란, 압전성을 갖는 필름을 의미한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 「투명」이란, 투명 도전 압전 필름의 용도에 따른 소망 비율 이상으로 가시광선을 투과하는 광학적 특성을 의미한다. 예를 들어, 터치 패널의 용도이면, 「투명」이란, 전광선 투과율로 80% 이상인 것을 말한다.
본 실시형태에서의 불소 수지는 압전 필름에 사용 가능한 임의의 불소 수지일 수도 있으며, 1종일 수도 그 이상일 수도 있다. 당해 불소 수지의 예에는, 불화비닐리덴 수지, 테트라플루오로에틸렌 수지 및 이들의 혼합물이 포함된다.
불화비닐리덴 수지의 예에는, 불화비닐리덴의 단독 중합체 및 그의 공중합체가 포함된다. 불화비닐리덴의 공중합체에서의 불화비닐리덴 이외의 단량체에서 유래하는 구성 단위의 함유량은 투명 압전 필름의 용도에 따른 특성을 발현 가능한 범위에서 적절히 결정할 수 있다.
불화비닐리덴의 공중합체에서의 불화비닐리덴 이외의 단량체의 예에는, 탄화수소계 단량체 및 불소 화합물이 포함된다. 당해 탄화수소계 단량체의 예에는, 에틸렌 및 프로필렌이 포함된다. 당해 불소 화합물은 불화비닐리덴 이외의 불소 화합물이며, 중합성의 구조를 갖는 불소 화합물이다. 당해 불소 화합물의 예에는, 불화비닐, 트리플루오로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌 및 플루오로알킬 비닐 에테르가 포함된다.
테트라플루오로에틸렌 수지의 예에는, 테트라플루오로에틸렌의 단독 중합체 및 그의 공중합체가 포함된다. 당해 공중합체의 구조 단위를 구성하는 테트라플루오로에틸렌 이외의 단량체의 예에는, 에틸렌, 플루오로프로필렌, 플루오로알킬 비닐 에테르, 퍼플루오로알킬 비닐 에테르 및 퍼플루오로디옥솔이 포함된다.
본 실시형태에서의 불소 수지가 공중합체인 경우에는, 당해 불소 수지에서의 불화비닐리덴 유래의 구조 단위의 함유량은 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서 적절히 결정할 수 있으며, 이 관점에서, 20 질량% 이상인 것이 바람직하고, 40 질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 60 질량% 이상인 것이 더욱더 바람직하다.
본 실시형태에서의 투명 압전 필름은 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서 다양한 첨가제를 포함할 수도 있다. 당해 첨가제는 1종일 수도 그 이상일 수도 있으며, 그 예에는, 가소제, 활제, 가교제, 자외선 흡수제, pH 조정제, 안정제, 항산화제, 계면 활성제 및 안료가 포함된다.
본 실시형태에서의 투명 압전 필름의 두께는 투명 도전 압전 필름의 용도에 따라, 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위로부터 적절히 결정할 수 있다. 투명 압전 필름의 두께는 너무 얇으면 기계적 강도가 불충분해지는 경우가 있으며, 너무 두꺼우면 효과가 한계점에 부딛치거나, 또는 투명성이 불충분하게 되어, 광학 용도로 사용하는 것이 어려워지는 경우가 있다. 투명 압전 필름의 두께는, 예를 들어 10~200 μm의 범위 내로부터 적절히 결정하는 것이 가능하다.
보다 구체적으로는, 투명 압전 필름의 두께는 기계적 강도의 관점에서, 10 μm 이상인 것이 바람직하며, 20 μm 이상인 것이 보다 바람직하고, 30 μm 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 또한, 투명 압전 필름의 두께는 기계적 강도와 경제성의 양립의 관점에서, 200 μm 이하인 것이 바람직하며, 150 μm 이하인 것이 보다 바람직하고, 100 μm 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 두께가 상술한 범위 내인 투명 압전 필름인 투명 도전 압전 필름은 터치 패널에 적합하게 사용할 수 있다.
본 실시형태에서의 투명 압전 필름의 압전 특성은 투명 도전 압전 필름의 용도에 따라, 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위로부터 적절히 결정할 수 있다. 압전 특성이 너무 낮으면 압전 재료로서의 기능이 불충분해지는 경우가 있다. 충분한 압전 특성을 발현시키는 관점에서, 예를 들어 투명 도전 압전 필름이 터치 패널인 경우에는, 투명 압전 필름의 압전 특성은 압전 상수 d33으로 6 pC/N 이상인 것이 바람직하며, 10 pC/N 이상인 것이 보다 바람직하고, 12 pC/N 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 당해 압전 특성의 상한은 한정되지 않으나, 상기의 경우라면, 소기의 효과가 충분히 얻어지는 관점에서, 압전 상수 d33으로 30 pC/N 이하이면 무방하다.
본 실시형태에서의 투명 압전 필름은, 예를 들어 실시예에 기재되어 있는 바와 같이, 불소 수지 시트의 연신과 분극 처리에 의해 제조하는 것이 가능하다.
[투명 코팅층]
본 실시형태에서의 투명 코팅층은 투명 압전 필름과 투명 전극 사이에 위치한다. 투명 코팅층은 투명하고, 또한 투명 압전 필름에 대해 면 방향의 변형을 억제하는데 충분한 치수 안정성을 갖는 층이면 무방하다. 또한, 투명 코팅층은 투명 압전 필름의 광학적인 특성에 실질적인 영향을 미치지 않는 불활성을 갖는 층인 것이 투명 압전 필름의 변색을 억제하는 관점에서 바람직하다.
투명 코팅층은 투명 압전 필름의 일표면측에만 배치될 수도 있고, 환경에 의한 투명 압전 필름의 변형을 충분히 억제하는 관점에 의하면, 양면측에 배치될 수도 있다. 투명 코팅층은 투명 도전 압전 필름의 투명성을 높이는 관점, 및 환경에 의한 투명 압전 필름의 발색을 방지하는 관점에서, 투명 도전 압전 필름의 두께 방향에서 투명 압전 필름에 인접하여 배치되어 있는 것이 바람직하다.
투명 코팅층은 단층일 수도 있고, 적층되어 있는 2 이상의 층으로 구성될 수도 있다. 본 실시형태에서는, 투명 압전 필름과 투명 전극의 사이에 배치되는 층이며, 투명 압전 필름의 치수 안정성에 기여하는 층이면, 투명 코팅층으로 할 수 있다. 2층 이상으로 투명 코팅층을 구성하는 경우에는, 그의 일부 또는 전부는 본 실시형태에서의 효과가 얻어지는 범위에서, 광학 특성 조정 등의 투명 압전 필름의 치수 안정성을 부여하는 성질 이외의 다른 성질을 더 갖고 있을 수도 있다.
본 실시형태에서의 투명 코팅층의 총두께는 0.6~4.5 μm이다. 본 실시형태에서 투명 코팅층의 「총두께」란, 투명 도전 압전 필름이 갖는 개개의 투명 코팅층의 두께의 총합이다. 투명 코팅층을 투명 압전 필름의 한쪽 주면(主面)측에만 갖는 경우에는, 한쪽 주면측의 투명 코팅층의 두께이다. 투명 코팅층을 투명 압전 필름의 한쪽 주면과 다른쪽 주면의 양측에 갖는 경우에는, 한쪽 주면측의 투명 코팅층의 두께와 다른쪽 주면측의 투명 코팅층의 두께의 합이다. 투명 코팅층이 너무 얇으면, 투명 압전 필름의 환경에 의한 변형의 억제가 불충분해지는 경우가 있다. 투명 코팅층이 너무 두꺼우면, 투명 도전 압전 필름의 압전성이 불충분해지는 경우가 있다.
투명 코팅층의 총두께는 투명 압전 필름의 환경에 의한 변형을 충분히 억제하는 관점에서, 0.6 μm 이상인 것이 바람직하며, 0.8 μm 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.0 μm 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 또한, 투명 코팅층의 총두께는 투명 압전 필름의 압전 특성을 충분히 반영시키는 관점에서, 4.0 μm 이하인 것이 바람직하며, 3.6 μm 이하인 것이 보다 바람직하고, 3.2 μm 이하인 것이 더욱더 바람직하다.
투명 코팅층을 복수 갖는 경우에는, 개개의 투명 코팅층의 두께는 투명 압전 필름의 열 수축을 충분히 억제하는 관점에서, 0.3 μm 이상인 것이 바람직하다.
투명 코팅층은 이른바 하드 코팅층이라고도 불리는 흠집 방지를 위한 투명한 표면 보호층일 수 있다. 투명 코팅층의 재료는 전술한 투명성과 투명 압전 필름에 대한 상기 불활성을 갖는 범위에서, 압전 필름에 사용 가능한 모든 재료 중에서 선택하는 것이 가능하다. 당해 재료는 무기 재료일 수도 유기 재료일 수도 있으며, 1종일 수도 그 이상일 수도 있다. 또한, 당해 코팅층의 재료는 하드 코팅층의 재료일 수도 있다. 당해 재료의 예에는, 멜라민 수지, 우레탄 수지, (메타)아크릴산 에스테르 수지, 실란 화합물 및 금속 산화물이 포함된다. 아울러, 「(메타)아크릴산」이란, 아크릴산 및 메타크릴산의 총칭이며, 이들 중 하나 또는 둘 다를 의미한다.
투명 코팅층의 재료가 (메타)아크릴산 에스테르 수지인 것, 즉 투명 코팅층이 (메타)아크릴산 에스테르 수지제인 것은 충분한 투명성, 재료의 종류의 풍부함 및 원료 가격의 낮음의 관점에서 바람직하다. 투명 코팅층의 재료는 투명 코팅층을 구성하는데 필요한 다른 재료를 포함하고 있을 수 있다. (메타)아크릴산 에스테르 수지제 투명 코팅층의 재료이면, 일반적으로 개시제, 올리고머, 모노머 및 그 외 성분이 혼합하여 이루어진 조성물이 사용될 수 있다. 이 경우, 투명 코팅층의 물성은 주로 올리고머 및 모노머에 의해 결정된다. 당해 올리고머의 예에는, 단관능 또는 다관능 (메타)아크릴레이트가 포함된다. 상기 모노머의 예에는, 우레탄 (메타)아크릴레이트, 에폭시 (메타)아크릴레이트, 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트가 포함된다.
투명 코팅층은 본 실시형태에서의 효과가 발현되는 범위에서 다양한 기능을 갖고 있을 수도 있다. 투명 코팅층의 재료는 다른 성분으로서, 임의의 기능을 발현시키기 위한 재료를 더 포함하고 있을 수도 있다. 이러한 재료의 예에는, 투명 코팅층의 굴절률을 제어하기 위한 광학 조정제, 및 대전 방지제가 포함된다. 광학 조정제의 예에는, 중공 실리카계 미립자, 실란 커플링제, 산화규소, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화아연 및 산화주석이 포함된다. 대전 방지제의 예에는, 계면 활성제, 오산화안티몬, 인듐-주석 복합 산화물(ITO) 및 도전성 고분자가 포함된다. 한편, 투명 코팅층은 그의 투명성을 높이는 관점에서, 다른 성분을 함유하고 있지 않을 수도 있다.
[투명 전극]
본 실시형태에서의 투명 전극은 평면상의 퍼짐을 가지고 도전성을 갖는 구조이며, 투명 도전층이라고도 할 수 있다. 투명 전극은 당해 평면상의 퍼짐을 하나의 층으로 가정했을 때, 당해 층이 충분한 투명성을 발현하면 무방하며, 그러한 구조이면 투명 전극 자체가 투명성을 갖지 않을 수도 있다. 예를 들어, 투명 전극은 높은 투명성을 갖는 도전성의 부재 또는 조성으로 구성될 수도 있고, 투명성을 갖지 않는 재료로 구성되지만 충분한 투명성을 발현 가능한 극박 또는 극세의 미세한 구조일 수도 있다.
투명 전극은 투명한 기판 위에 형성되어, 당해 기판과 함께 투명 코팅층에 접착되어 있을 수도 있고, 투명 코팅층 또는 후술하는 터치 패널의 층 구성에서 당해 투명 코팅층에 인접하는 다른 층의 표면에 직접 형성되어 있을 수도 있다. 투명 전극은 투명 압전 필름의 적어도 편면측에 배치되어 있으면 무방하다. 투명 코팅층을 투명 압전 필름의 양면측에 형성하는 경우에는, 투명 전극은 적어도 어느 한쪽의 투명 코팅층 위에 배치되어 있으면 무방하다. 투명 전극의 형태는 한정되지 않으며, 나노와이어일 수도 있고, 메쉬일 수도 있고, 박막일 수도 있다. 당해 박막은 단층일 수도 있고, 복수층의 적층 구조일 수도 있다.
투명 전극을 구성하는 재료는 한정되지 않으며, In, Sn, Zn, Ga, Sb, Ti, Si, Zr, Mg, Al, Au, Ag, Cu, Pd, W로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속의 금속 산화물이 적합하게 사용된다. 당해 금속 산화물에는, 필요에 따라 상기 군에 나타난 금속 원자를 추가로 포함하고 있을 수도 있다. 당해 금속 산화물에는, ITO, 안티몬-주석 복합 산화물(ATO) 등이 바람직하게 사용되며, ITO가 특히 바람직하게 이용된다. 투명 전극(4)의 다른 대표적인 재료의 예에는, 은 나노와이어, 은 메쉬, 구리 메쉬, 그래핀 및 카본 나노튜브가 포함된다.
투명 전극의 두께는 제한되지 않으나, 그 표면 저항값을 1×103 Ω/□ 이하의 양호한 도전성을 갖는 연속 피막으로 하는 관점에서, 10 nm 이상인 것이 바람직하다. 당해 두께가 너무 두꺼워지면 투명성의 저하 등을 일으키는 경우가 있으며, 너무 얇으면 전기 저항이 높아지는 경우가 있고, 또한 막 구조 중에 비연속 부분이 형성되는 경우가 있다. 당해 두께는 도전성을 보다 높이는 관점에서, 15 nm 이상인 것이 바람직하며, 20 nm 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 투명 전극의 투명성을 보다 높이는 관점에서, 투명 전극의 두께는 55 nm 미만인 것이 바람직하며, 45 nm 미만인 것이 보다 바람직하다. 투명 전극의 두께는 이러한 적층물의 단면의 관찰로부터 구하는 공지의 방법에 의해 구하는 것이 가능하다.
투명 전극의 형성 방법은 한정되지 않으며, 종래 공지의 방법을 채용하여 형성하는 것이 가능하다. 이러한 방법의 예에는, 구체적으로는 진공 증착법, 스퍼터링법 및 이온 플레이팅법이 포함된다. 또한, 필요로 하는 막 두께에 따라 적절한 방법을 채용할 수도 있다.
또한, 투명 전극은 그의 형성 후에, 가열 어닐링 처리를 실시하여 비정질의 투명 전극 재료를 결정화시키지 않을 수도 있다. 예를 들어, 본 실시형태에서의 투명 전극의 재료는 투명 전극의 패터닝을 위한 에칭을 용이하게 하는 관점에서, 비정질인 것이 바람직하다. 투명 전극이 비정질의 재료로 구성되어 있는 것은, 예를 들어, X선 회절법으로 투명 전극의 재료의 결정 피크가 검출되지 않은 것에 의해 확인하는 것이 가능하다.
투명 전극에서의 비결정성은 상기와 같이 X선 회절법을 이용하여 구하는 것이 가능하다, 또한, 당해 비결정성은 투명 전극을 형성한 후의 어닐링과 같은 투명 전극의 제작에서의 결정화를 촉진시키는 공정의 실시 유무 및 실시 정도에 의해 조정하는 것이 가능하다.
[그 외 층 구성]
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 본 실시형태에서의 효과가 발현되는 범위에서, 전술한 이외의 다른 구성을 추가로 가지고 있을 수도 있다. 이러한 다른 구성은 1종일 수도 그 이상일 수도 있으며, 그의 예에는, 투명 점착제층, 및 당해 투명 점착제층에 당접하여 박리 가능한 이형층이 포함된다.
투명 점착제층은 투명 도전 압전 필름 또는 후술하는 터치 패널을 구성하는 임의의 층을 다른 층에 접착 가능한 점착성을 갖는 투명한 층이다. 투명 점착제층은 투명성을 갖는 점착제이면 무방하다. 이러한 투명 점착제는 투명성과 점착성을 발현하는 베이스 폴리머를 함유하고 있을 수 있다. 베이스 폴리머의 예에는, 아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 에테르, 아세트산 비닐/염화비닐 코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계 폴리머, 불소계 폴리머 및 고무계 폴리머가 포함된다. 고무계 폴리머의 예에는, 천연 고무 및 합성 고무가 포함된다. 베이스 폴리머는 상기 예로부터 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 투명 점착제에는 특히, 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 젖음성, 응집성 및 접착성 등의 점착 특성을 나타내며, 내후성 및 내열성도 우수하다는 관점에서, 아크릴계 점착제가 바람직하게 사용된다.
아울러, 투명 도전 압전 필름을 구성하는 각 층 등의 두께는 투명 도전 압전 필름을 에폭시 수지에 포매하고, 투명 도전 압전 필름의 단면이 노출되도록 에폭시 수지 덩어리를 절단하고, 당해 단면을 주사형 전자 현미경으로 관찰함으로써 측정하는 것이 가능하다. 당해 층의 두께는 당해 층의 두께의 대표값이면 무방하며, 임의의 복수의 측정값의 평균값일 수도 있고, 당해 측정값의 최대값일 수도 있고, 당해 측정값의 최소값일 수도 있다.
[물성]
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 85℃의 환경에 250시간 방치했을 때의 방치 전 표면 저항값의 비에 대한 방치 후 표면 저항값의 비가 1.30 이하이다. 투명 압전 필름을 구성하는 불소 수지는 PET 등의 본 기술분야에서 종래 범용되고 있는 이축 연신에 의한 수지제 필름에 비해, 일반적으로 열 수축성이 강하다. 이 때문에, 고온 환경하에서는 투명 압전 필름이 팽창, 수축하기 쉽다. 투명 도전 압전 필름의 상기 표면 저항값의 비가 1.30 이하인 것은 고온 환경에 일시적으로라도 놓여지는 일이 있는 경우에, 투명 도전 압전 필름에서의 투명 압전 필름의 변형이 충분히 억제된다. 이 때문에, 당해 투명 압전 필름의 변형에 의한 투명 전극의 박리가 방지되어, 투명 도전 압전 필름에서의 저항값의 변화가 충분히 억제된다.
이러한 투명 압전 필름의 변형에 의한 투명 도전 압전 필름의 저항값의 변화를 더욱 억제하는 관점에서, 상기 표면 저항값의 비는 1.25 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 표면 저항값의 비는 동일한 관점에서 0.75 이상인 것이 바람직하고, 0.85 이상인 것이 보다 바람직하다. 당해 표면 저항값은 도전성을 갖는 수지 필름의 표면 저항값을 측정 가능한 공지의 방법에 의해 측정하는 것이 가능하다. 또한, 상기 표면 저항값은 투명 도전 압전 필름의 표면에서의 도전성에 따라 조정하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 보다 직접적으로, 고온 환경에서의 치수 안정성을 갖고 있는 것이 투명 도전 압전 필름에서의 상기 환경 변화에 의한 저항값의 변화를 억제하는 관점에서 바람직하다. 이러한 고온 환경에서의 치수 안정성은 열 기계 분석(TMA)에 의해 측정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 터치 패널의 감압 센서의 용도에서의 투명 도전 압전 필름의 선팽창 계수는 투명 압전 필름의 수직 방향(TD 방향)이면, 310×10-6 K-1 이하인 것이 바람직하고, 300×10-6 K-1 이하인 것이 보다 바람직하다. 선팽창 계수는, 예를 들어 열 기계 분석 장치를 이용하여, JIS K7197-1991에 기재된 공지의 방법을 기초로 측정하는 것이 가능하다. 또한, 당해 선팽창 계수는 투명 도전 압전 필름에서, 열 팽창하기 어려운 재료를 사용하는 것, 또는 열 팽창에 의한 응력을 완화 가능한 재료 또는 구조를 채용하는 것에 의해 조정하는 것이 가능하다.
[제법]
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 불소 수지제의 투명 압전 필름의 적어도 한쪽 면 위에 0.6~4.5 μm의 총두께를 갖는 투명 코팅층을 형성하는 공정과, 투명 코팅층의 표면에 투명 전극을 형성하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 전술한 투명 압전 필름을 이용하여 전술한 층을 형성하는 것 이외에는, 공지의 투명 도전 압전 필름과 동일하게 제조하는 것이 가능하다. 예를 들어, 당해 투명 도전 압전 필름은 투명 압전 필름, 투명 코팅층 및 투명 전극을 갖는 층의 각각을 이 순서로 중첩함으로써 제조될 수도 있다. 또는, 당해 투명 도전 압전 필름은 투명 압전 필름의 표면에 투명 코팅층을 형성하고, 투명 코팅층의 표면에 투명 전극을 형성함으로써 제조될 수도 있다.
투명 코팅층은 투명 코팅층을 형성하기 위한 도료를 투명 압전 필름에 도포하는 공정과, 당해 도포하는 공정에서 형성된 도막을 고화하는 공정에 의해 제조할 수 있다. 당해 도료를 도포하는 공정은 공지의 도공 방법에 의해 실시하는 것이 가능하다. 도공 방법의 예에는, 스프레이 코팅, 롤 코팅, 다이 코팅, 에어 나이프 코팅, 블레이드 코팅, 스핀 코팅, 리버스 코팅, 그라비아 코팅 및 증착이 포함된다. 당해 도막의 두께는 도포 횟수 또는 도료의 점도에 의해 적절히 조정할 수 있다.
고화하는 공정은 상기 도료의 도막을 고화하는 공지의 방법에 의해 실시하는 것이 가능하다. 고화하는 방법의 예에는, 건조, 가열 또는 광조사에 의한 중합으로의 경화가 포함된다. 투명 코팅층용 상기 도료는 폴리머를 함유하고 있을 수도 있고, 모노머를 함유하고 있을 수도 있고, 이들을 둘 다 함유하고 있을 수도 있다. 또한, 상기 도료에서, 폴리머가 경화를 초래하는 가교 구조를 포함하고 있을 수도 있고, 가교 구조를 복수 갖는 저분자 화합물이 더 함유되어 있을 수도 있다. 또한, 당해 도료는 필요에 따라, 당해 중합 반응을 발생시키기 위한 중합 개시제 등의 고화를 위한 첨가제를 적절히 함유하고 있을 수도 있다.
또는, 투명 코팅층은 투명 압전 필름과 투명 코팅층을 공압출 성형함으로써, 투명 압전 필름과 동시에 제조할 수도 있다.
투명 전극은 전극 재료의 도료를 이용하여 투명 코팅층에 도포함으로써 제작할 수 있다. 이러한 도포는 전술한 바와 같은 공지의 도공 방법에 의해 실시하는 것이 가능하다. 또는, 투명 전극은 스퍼터링에 의해 투명 코팅층 위에 제작하는 것이 가능하다. 또한, 투명 전극은 그 재료와 그에 적합한 형태에 따라, 공지의 방법에 의해 제작하는 것이 가능하다.
예를 들어, 투명 전극으로서 ITO막을 형성하는 경우에는, 투명 전극을 형성하는 공정은 산화인듐 및 산화주석을 함유하는 소결체를 원료로 하는 반응성 스퍼터링법에 의해, 투명 코팅층 위에 투명 전극으로서 ITO의 박막을 형성하는 것이 가능하다. 이 공정에 의하면, 비정질의 ITO막을 저온에서 형성할 수 있어, 투명 전극의 패터닝을 위한 에칭을 보다 용이하게 하는 관점, 제조의 에너지 절약화의 관점, 및 투명 도전 압전 필름의 제조에서의 투명 압전 필름의 열 수축의 발생을 억제하는 관점에서 적합하다.
상기 투명 전극을 형성하는 공정에서는, 그 후에 통상 실시되는 에칭을 보다 용이하게 하는 관점에서, 보다 저온인 환경에서 실행되는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 반응성 스퍼터링을, 예를 들어 80℃ 이하에서 실시하는 것이 바람직하다. 반응성 스퍼터링에서의 상기 온도는 반응열에 의한 계(系) 내 온도의 상승 범위에 포함될 수 있다. 따라서, 상기 온도로 제어하기 위한 냉각을 적극적으로 실시하지 않아도 되지만, 상기 반응열을 제열하기 위한 냉각 장치를 이용하여 계 내의 온도를 적극적으로 제어할 수도 있다.
투명 도전 압전 필름의 제조 방법은 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서, 전술한 공정 이외의 다른 공정을 더 포함하고 있을 수도 있다. 또한, 투명 도전 압전 필름의 제조 방법은 본 실시형태의 효과를 획득하거나, 또는 보다 높이는 관점에서, 특정 공정을 포함하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 당해 제조 방법은 투명 전극을 형성한 투명 전극의 어닐링 공정을 실시하지 않는 것이 투명 전극의 패터닝을 보다 용이하게 하는 관점에서 바람직하다. 일반적으로, PET 필름 위에 ITO의 투명 전극층을 형성하는 경우에는, PET에 ITO를 스퍼터링한 후에, 150℃ 전후에서 60~90분간 정도, 어닐링 처리가 실행된다. 본 실시형태에서는, 상기와 같은 ITO의 결정화를 발생시키는 열처리를 실시하지 않음으로써, 투명 전극의 패터닝을 보다 용이하게 실시하는 것이 가능하다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 관한 투명 도전 압전 필름(10)은 투명 압전 필름(1), 투명 코팅층(2), 투명 전극(3)이 이 순서로 직접 중첩되어 구성되어 있다.
투명 압전 필름(1)은 전술한 바와 같이 불소 수지제이다. 투명 코팅층(2)은, 예를 들어 전술한 (메타)아크릴산 에스테르 수지제이며, 투명 압전 필름(1)의 한쪽 표면 위에 중첩되어 있다. 투명 전극(3)은, 예를 들어 ITO의 층이며, 투명 코팅층(2)에서의 투명 압전 필름(1)과는 반대측의 표면 위에 형성되어 있다. 투명 도전 압전 필름(10)은 전술한 투명 점착제층에 의해 다른 구성 부재에 접착됨으로써, 터치 패널 등의 감압 센서에 제공된다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 투명 도전 압전 필름(20)은 투명 압전 필름(1), 투명 코팅층(2), 투명 전극(3)이 이 순서로 직접 중첩되어 구성되어 있다. 투명 도전 압전 필름(20)에서는, 투명 코팅층(2) 및 투명 전극(3)은 투명 압전 필름(1)의 양면측의 각각에 배치되어 있다.
즉, 투명 압전 필름(1)의 한쪽 표면 위에는 투명 코팅층(2a)이 중첩되어 있고, 투명 압전 필름(1)의 다른쪽 표면 위에는 투명 코팅층(2b)이 중첩되어 있다. 또한, 투명 코팅층(2a)의 표면 위에는 투명 전극(3a)이 형성되어 있고, 투명 코팅층(2b)의 표면 위에는 투명 전극(3b)이 형성되어 있다. 투명 도전 압전 필름(20)도 투명 도전 압전 필름(10)과 마찬가지로, 투명 전극(3a, 3b)의 각각이 다른 층에 접착됨으로써, 터치 패널 등의 감압 센서에서의 적층 구조의 일부에 제공된다.
[터치 패널]
본 발명의 일 실시형태의 터치 패널은 전술한 본 실시형태의 투명 도전 압전 필름을 갖는다. 당해 터치 패널에서의 투명 도전 압전 필름의 위치 및 수는 터치 패널의 용도 또는 소기의 기능에 따라 적절히 결정할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시형태의 터치 패널에서의 층 구성의 일 예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
터치 패널(100)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 도 2에 나타낸 투명 압전 적층 필름(20)을 투명 전극(4b)과 커버 유리(5)의 사이에 두고 이루어진 구성을 가지고 있다. 또한, 투명 압전 적층 필름(20)과 커버 유리(5) 사이에는, 투명 압전 적층 필름(20)으로부터 커버 유리(5)를 향해, 투명 기판(6a), 투명 전극(4a), 투명 점착제층(3c), 투명 기판(6c), 투명 전극(4c), 투명 점착제층(3d)이 이 순서로 중첩되어 배치되어 있다. 또한, 투명 압전 적층 필름(20)과 투명 전극(4b) 사이에는, 투명 기판(6b)이 배치되어 있다. 이와 같이, 터치 패널(100)은 투명 전극(4b), 투명 압전 적층 필름(20), 커버 유리(5)가 이 순서로 중첩되어 구성되어 있다. 터치 패널(100)을 실용하는 경우, 디스플레이(30)의 표면에 터치 패널(100)의 투명 전극(4b)측의 표면을 중첩시켜 배치할 수 있으나, 이것으로 한정되지 않는다.
투명 압전 적층 필름(20)과 커버 유리(5)는 투명 점착제층(3c, 3d), 투명 전극(4a, 4c), 및 투명 기판(6a, 6c)을 통해, 투명 점착제층(3a)에 의해 접착되어 있으며, 투명 압전 적층 필름(20)과 투명 전극(4b)은 투명 기판(6b)을 통해, 투명 점착제층(3b)에 의해 접착되어 있다. 또한, 투명 전극(4b)의 적층 방향에서의 투명 압전 적층 필름(20)의 반대측에는, 유기 EL 표시 패널 또는 액정 표시 패널 등의 표시 패널, 즉 디스플레이(30)가 배치될 수 있다. 디스플레이(30)는 종래 공지의 표시 패널을 채용할 수 있기 때문에, 본 명세서에서는 그의 상세한 구성의 설명은 생략한다.
투명 전극(4a, 4b, 4c)은 각각 투명 기판(6a, 6b, 6c) 위에 형성되어, 투명 기판(6a, 6b, 6c)과 함께 터치 패널(100) 중의 소망하는 층에 접착되어 있을 수도 있고, 적층 방향에서 투명 전극(4a, 4b, 4c)이 인접하는 다른 층의 표면에 직접 형성되어, 투명 점착제층(3a, 3b, 3c 또는 3d)에 의해 접착될 수도 있다.
투명 전극(4a, 4b, 4c)에는, 터치 패널에 이용하는 것이 가능한 공지의 투명 전극을 채용할 수 있다. 보다 상세하게는, 투명 전극(4a, 4b, 4c)은 실질적으로 투명한 면상의 전극이면 무방하며, 패턴을 갖는 도전성의 박막일 수도 있고, 극세의 도전성 선재(線材)에 의한 평면적인 구조일 수도 있다. 투명 전극(4a, 4b, 4c)을 구성하는 재료는 한정되지 않으며, In, Sn, Zn, Ga, Sb, Ti, Si, Zr, Mg, Al, Au, Ag, Cu, Pd, W로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속의 금속 산화물이 적합하게 사용된다. 당해 금속 산화물에는, 필요에 따라 상기 군에 나타낸 금속 원자를 추가로 포함하고 있을 수도 있다. 당해 금속 산화물에는, 인듐-주석 복합 산화물(ITO), 안티몬-주석 복합 산화물(ATO) 등이 바람직하게 이용되며, ITO가 특히 바람직하게 사용된다. 투명 전극(4a, 4b, 4c)의 다른 대표적인 재료의 예에는, 은 나노와이어, 은 메쉬, 구리 메쉬, 그래핀 및 카본 나노튜브가 포함된다. 투명 기판(6a, 6b, 6c)에는, 상술한 투명 전극(4a, 4b, 4c)을 지지하는 기초로서 이용하는 것이 가능한 공지의 투명한 필름을 채용할 수 있다. 투명 기판(6a, 6b, 6c)을 구성하는 재료는 한정되지 않으며, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 사이클로 올레핀 폴리머(COP)가 적합하게 이용된다.
커버 유리(5)는 터치 패널의 커버 유리이다. 터치 패널용 시트상의 광투과 부재이면 무방하며, 커버 유리(5)와 같은 유리판일 수도 있고, 투명 수지 시트일 수도 있다.
본 발명의 실시형태에서의 터치 패널은 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서, 다른 구성을 더 포함하고 있을 수도 있다.
또한, 발명의 실시형태에서의 터치 패널은 전술한 본 발명의 실시형태의 투명 도전 압전 필름을 적층 구조 중에 포함하고 있으면 무방하다. 적층 방향에서의 당해 터치 패널 중에서의 당해 투명 도전 압전 필름의 위치는 본 발명의 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서 적절히 결정할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시형태의 터치 패널은 GFF 타입 또는 GF2 타입 등의 종래의 터치 패널에서의 적층 구조 중에, 본 실시형태에서의 투명 도전 압전 필름을 적절히 추가한 구성을 갖고 있을 수도 있다. 이 경우, 본 실시형태의 투명 도전 압전 필름에는, 압력을 검출하기 위한 투명 전극층 및 위치를 검출하기 위한 위치 센서가 직접 적층될 수도 있고, 점착제층을 통해 접착될 수도 있다. 이러한 구성을 갖는 터치 패널은 종래의 터치 패널의 기능에 더하여, 투명 도전 압전 필름에서 기인하는 기능을 더 발현할 수 있으며, 예를 들어 투명한 적층 구조 중에 위치 센서와 압력 센서를 둘 다 포함하는 터치 패널을 구성하는 것이 가능하다.
[작용 효과]
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 전술한 바와 같이, 투명 압전 필름, 투명 코팅층 및 투명 전극이 이 순서로 중첩되어 구성되어 있으며, 투명 코팅층은 특정 두께를 갖는다. 이 때문에, 특정한 고온 고습 환경하에서의 표면 저항값의 변화를 충분히 억제하는 것이 가능하다.
불소 수지로서의 폴리불화비닐리덴(PVDF) 필름은 우수한 압전 특성을 갖고 있다. 한편, PVDF제의 압전 필름은 전술한 바와 같이, 종래, 투명 압전 필름으로 범용되고 있는 PET제 필름에 비해 높은 열 수축성을 갖고 있다. 이 때문에, 고온 환경하에서 수축하기 쉽고, 이 때문에 저항값 등의 전기 특성이 변화하는 경우가 있다. 이 점에서, PVDF제의 압전 필름은 종래의 PET제의 필름을 포함하는 정전 용량식 터치 센서에 비해, 상기 열 수축에 의한 전기 특성 변화의 경향이 보다 현저해지는 경우가 있다.
본 실시형태에서는, 이러한 불소 수지제의 투명 압전 필름 위에 소정 두께의 투명 코팅층을 형성함으로써, 고온 또는 고습 환경에서 보존되고 있을 때의 투명 도전 압전 필름의 저항 증가가 억제된다.
아울러, 상기 저항의 증가는 투명 압전 필름이 열 수축하기 때문에 ITO 등의 투명 전극이 갈라지거나, 또는 투명 압전 필름과 투명 전극의 박리가 발생하기 때문인 것으로 추측된다. 이러한 갈라짐 또는 박리에 의한 층 구조의 이상은 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰하는 것이 가능하다. 본 실시형태에서는, 당해 층 구조의 이상의 발생이 충분히 억제되기 때문에, 상기 환경에 의한 저항 증가가 억제되는 것으로 생각된다.
또한, 투명 전극이 실질적으로 비정질인 것은 투명 전극의 에칭을 용이하게 하는 관점에서 적합하다고 생각된다.
본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 투명성과 전기 특성의 안정성을 갖기 때문에, 터치 패널에서는 적층 방향에서 정전 용량식 터치 패널에 인접하여 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 터치 패널에서 위치와 압력을 근접한 층 구성으로 검지하는 것이 가능해진다. 따라서, 종래보다 간소한 구성으로 터치 패널을 실현하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 적층 구조 중에 투명한 압전층으로서 배치하는 것이 가능하다.
[변형예]
투명 코팅층은 평면상으로 형성되어 있지 않을 수도 있으며, 예를 들어 격자상과 같은 패턴을 갖도록 형성되어 있을 수도 있다. 투명 코팅층이 복수의 층으로 구성되는 경우에는, 복수의 층의 일부가 상기 패턴을 갖고 있을 수도 있고, 전부가 상기 패턴을 갖고 있을 수도 있다. 패턴은 동일할 수도 상이할 수도 있다.
[정리]
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 실시형태의 투명 도전 압전 필름은 불소 수지제의 투명 압전 필름, 투명 코팅층 및 투명 전극이 이 순서로 중첩되어 구성되어 있으며, 코팅층의 총두께는 0.6~4.5 μm이고, 85℃의 환경에 250시간 방치했을 때의 방치 전 표면 저항값의 비에 대한 방치 후 표면 저항값의 비가 1.30 이하이다. 또한, 본 발명의 실시형태의 터치 패널은 당해 투명 도전 압전 필름을 갖는다. 따라서, 당해 투명 도전 압전 필름 및 터치 패널은 모두 불소 수지제의 투명 압전 필름을 갖는 투명 도전 압전 필름에서, 고온 환경하에 의한 표면 저항값의 변화의 억제를 실현할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 투명 도전 압전 필름에서의 열 기계 분석으로 구해지는 선팽창 계수가 310×10-6 K-1 이하인 것은 고온 환경하에서의 치수 안정성과 표면 저항값 변화의 억제를 높이는 관점에서 한층 더 효과적이다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 투명 전극은 인듐-주석 복합 산화물로 구성되어 있으며, X선 회절에서의 인듐-주석 복합 산화물의 피크가 검출되지 않는 것은 투명 전극의 에칭을 용이하게 실행하는 관점에서 한층 더 효과적이다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 투명 코팅층이 (메타)아크릴산 에스테르 수지제인 것은 투명성, 내변색성, 및 환경에 의한 변형에 대한 치수 안정성을 높이는 관점에서 한층 더 효과적이다.
또한, 본 발명의 실시형태에서의 투명 도전 압전 필름의 제조 방법은 불소 수지제의 투명 압전 필름의 적어도 한쪽 면 위에 0.6~4.5 μm의 총두께를 갖는 투명 코팅층을 형성하는 공정과, 투명 코팅층의 표면에, 85℃의 환경에 250시간 방치했을 때의 방치 전 표면 저항값의 비에 대한 방치 후 표면 저항값의 비가 1.30 이하인 투명 전극을 형성하는 공정을 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시형태는 고온 환경하에 의한 표면 저항값 변화의 억제를 실현 가능한 본 발명의 실시형태의 투명 도전 압전 필름을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 투명 전극을 형성하는 공정에서는, 산화인듐 및 산화주석을 함유하는 소결체를 원료로 하는 반응성 스퍼터링법에 의해, 투명 코팅층 위에 투명 전극으로서 인듐-주석 복합 산화물의 박막을 형성하는 것은 높은 도전성을 가져, 갈라짐 또는 벗겨짐이 발생하기 어려운 투명 전극을 형성하는 관점에서 한층 더 효과적이다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 투명 전극을 형성하는 공정에서는, 반응성 스퍼터링을 80℃ 이하의 온도에서 실시하는 것은 상기 제조 방법에서 투명 전극의 에칭을 용이하게 실행하는 관점에서 한층 더 효과적이다.
또한, 본 발명의 실시형태에 있어서, 투명 전극을 형성하는 공정에서 형성한 투명 전극의 어닐링 처리를 실시하지 않는 것이 상기 제조 방법에서 투명 전극의 에칭을 용이하게 실행하는 관점에서 한층 더 효과적이다.
본 발명은 상술한 각 실시형태로 한정되지 않으며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 상이한 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
[실시예 1]
고유 점도(inherent viscosity)가 1.3 dl/g인 폴리불화비닐리덴(가부시키가이샤 구레하(KUREHA CORPORATION) 제품)으로부터 성형된 수지 필름(두께, 120 μm)을 표면 온도 110℃로 가열되어 있는 예열 롤에 통과시켰다. 이어서, 예열 롤에 통과시킨 필름을 표면 온도 120℃로 가열되어 있는 연신 롤에 통과시켜, 연신 배율이 4.2배가 되도록 연신하였다. 연신 후, 필름을 분극 롤에 통과시켜 분극 처리를 수행하여, 압전 필름을 얻었다. 그 때, 직류 전압은 0 kV에서 13.5 kV로 증가시키면서 인가함으로써 분극 처리를 수행하였다. 분극 처리 후의 필름을 다시 130℃에서 1분간 열처리함으로써, 두께가 40 μm인 투명 압전 필름을 얻었다.
다음으로, 투명 압전 필름의 편면(제1 주면)에 바 코터로 하드 코팅제(「TYAB-M101」, 도요캠 가부시키가이샤(TOYOCHEM CO., LTD.) 제품)를 도포하고, 80℃에서 2분간 건조시켰다.
다음으로, 하드 코팅제의 건조시킨 도막에, UV 조사 장치 CSOT-40(가부시키가이샤 GS유아사 코포레이션(GS Yuasa Corporation) 제품)을 이용하여 400 mJ/cm2의 적산 광량으로 UV를 조사하였다. 이렇게 하여, 두께가 2.0 μm인 투명 코팅층을 편면에 갖는 필름을 얻었다.
다음으로, 투명 코팅층 위에, 90 질량%의 산화인듐 및 10 질량%의 산화주석을 함유하는 소결체 재료를 타겟으로서 이용하는 하기 조건에서의 반응성 스퍼터링법에 의해, 투명 도전층인 두께 40 nm의 ITO막을 형성하였다. 이렇게 하여, 투명 전극의 어닐링 처리를 실시하지 않고 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
<조건>
초기 압력: 도달 진공도가 7.0×10-4 Pa 이하
공급 가스의 종류: Ar, O2
공급 가스의 압력: Ar:O2=100:1
[실시예 2]
투명 코팅층의 두께를 1.5 μm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[실시예 3]
투명 코팅층의 두께를 1.0 μm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[실시예 4]
실시예 1에서의 폴리불화비닐리덴 수지 필름의 분극 처리에서의 직류 전압을 11.8 kV로 변경하였다. 하드 코팅제로, 「TYAB-M101」(도요캠 가부시키가이샤 제품) 대신 「BS CH271」(아라카와카가쿠코교 가부시키가이샤(Arakawa Chemical Industries, Ltd.) 제품)을 사용하였다. 그리고, 투명 압전 필름의 제1 주면에 두께 0.4 μm의 투명 코팅층을 형성하고, 다시 투명 압전 필름의 다른 한쪽 편면(제2 주면)에 두께 0.4 μm의 투명 코팅층을 형성하였다. 그리고 제1 주면측의 투명 코팅층의 표면에 실시예 1과 동일하게 하여 ITO막을 형성하여 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[실시예 5]
제1 주면 위 및 제2 주면 위의 각각의 투명 코팅층의 두께를 0.7 μm로 하는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[실시예 6]
제1 주면 위에 두께 1.0 μm의 투명 코팅층을 형성하고, 제2 주면 위에 두께 0.9 μm의 투명 코팅층을 형성하는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[실시예 7]
제1 주면 위에 두께 1.9 μm의 투명 코팅층을 형성하고, 제2 주면 위에 두께 2.1 μm의 투명 코팅층을 형성하는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[비교예 1]
투명 코팅층의 두께를 0.4 μm로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[비교예 2]
투명 코팅층을 형성하지 않고, 투명 압전 필름에 ITO막을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 투명 도전 압전 필름을 얻었다.
[평가]
[투명 코팅층의 두께]
실시예 1~7 및 비교예 1의 투명 도전 압전 필름의 각각을 에폭시 수지에 포매하고, 투명 도전 압전 필름의 단면이 노출되도록 에폭시 수지 덩어리를 절단하였다. 노출된 투명 도전 압전 필름의 단면을 주사형 전자 현미경(「SU3800」, 가부시키가이샤 히타치하이테크(Hitachi High-Tech Corporation) 제품)을 이용하여 가속 전압 3.0 kV, 배율 50,000배의 조건으로 관찰하여, 투명 도전 압전 필름 중의 투명 코팅층의 두께를 측정하였다.
아울러, 투명 코팅층의 두께의 측정에서, 당해 투명 코팅층 중 2개소의 두께를 측정하고, 그의 평균값을 투명 코팅층의 두께로 하였다. 아울러, 상기 관찰 조건에서, 투명 코팅층의 계면은 대략 매끄러운 선으로서 관찰되었으며, 투명 코팅층의 두께의 측정에서는 당해 선간의 거리를 측정하였다.
[투명 도전층의 두께]
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 투명 도전 압전 필름의 각각의 단면을 상기 주사형 전자 현미경을 이용하여, 가속 전압 3.0 kV, 배율 50,000배의 조건으로 관찰하여, 각 ITO막의 2개소에서 두께를 측정하였다. 얻어진 측정값의 평균값을 산출하여, 투명 도전층의 두께로 하였다.
[초기 접착력]
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 투명 도전 압전 필름에서의 투명 도전층인 ITO막의 부착성을 ASTM 시험법 D3359에 준거하여 측정하였다.
[선팽창 계수]
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 투명 도전 압전 필름의 각각에 대해, JIS K7197-1991에 준거하여, 투명 압전 필름의 수직 방향(TD 방향)에서의 상온(25℃)부터 85℃의 선팽창 계수를 측정하였다. 당해 선팽창 계수의 측정에는, 열 기계 분석 장치(「TMA8311」, 가부시키가이샤 리가쿠(Rigaku Corporation) 제품)를 이용하여, 하기 식을 이용해 평균 선팽창 계수(CTE)를 산출하고, 투명 도전 압전 필름의 선팽창 계수로 하였다. 하기 식 중, 「lr」은 상온에서의 시료의 길이를 나타내고, 「l1」은 온도 T1(℃)에서의 시료의 길이를 나타내고, 「l2」는 온도 T2(℃)에서의 시료의 길이를 나타낸다. 「t1」은 25℃이고, 「t2」는 85℃이다.
[수 1]
Figure pct00001
당해 선팽창 계수가 310×10-6 K-1 이하이면, 터치 패널의 용도에서 실용상 문제없다고 판단할 수 있다.
[고온 환경하에서의 표면 저항 특성]
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 투명 도전 압전 필름의 각각을 85℃의 분위기로 제어된 항온조(「에코나스(ECONAS) LH34-14M」, 나가노사이언스 가부시키가이샤(NAGANO SCIENCE CO., LTD.) 제품) 내에 500시간 방치하였다.
상기 분위기 내에 두기 전(0시간)과, 상기 환경에 t시간 방치한 후에, 투명 도전 압전 필름의 표면 저항값을 측정하였다. 표면 저항값의 측정에는 저항률계(「LorestaGP MCP-T700」, 닛토세이코아날리테크 가부시키가이샤(Nittoseiko Analytech Co., Ltd.) 제품)를 사용하여, JIS K7194에 준거하여 표면 저항값을 측정하였다. 측정은 합계 3회 수행하고, 3회의 평균값을 대표값으로 하였다. 그리고, 상기 분위기 내에 두기 전의 표면 저항값(R0)에 대한 상기 분위기에서의 t시간에서의 표면 저항값(Rt)의 비 Rt/R0을 구하였다. 250시간에서의 상기 비(R250/R0)가 1.30 이하이면, 터치 패널의 용도에서 실용상 문제없다고 판단할 수 있다.
[압전 특성]
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 투명 도전 압전 필름의 각각의 압전 상수 d33을 압전 상수 측정 장치(「피에조미터 시스템 PM300」, PIEZOTEST사 제품)를 이용하여, 0.2 N으로 샘플을 클립하고, 0.15 N, 110 Hz의 힘을 가했을 때의 발생 전하를 읽어냈다. 압전 상수 d33의 실측값은 측정되는 필름의 표리에 따라 플러스의 값 또는 마이너스의 값이 되지만, 본 명세서 중에서는 절대값을 기재하였다. 어느 투명 도전 압전 필름의 d33도 6.0~30의 범위 내였으며, 터치 패널의 용도에서 실용상 충분한 압전 특성을 갖는 것을 확인하였다.
[ITO 유래의 회절 피크]
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 투명 도전 압전 필름의 각각에 대해, ITO막의 X선 회절에서의 ITO 유래의 회절 피크의 유무를 측정하였다. 당해 회절 피크의 유무는 X선 회절 장치(XRD)를 이용하는 ITO막의 표면의 인플레인(In-Plane)법에 의해 측정하였다. 당해 측정에서, 회절각(2θ)=15.0~70.0°의 범위를 주사 속도 1°/분으로 주사하였다. 측정 조건의 상세를 이하에 나타낸다. ITO 유래의 회절 피크가 측정되는 경우를 「d.」로 하고, 측정되지 않는 경우를 「n.d.」로 한다.
<측정 조건>
장치: 가부시키가이샤 리가쿠 제품 SmartLab
X선원: Cu-Kα(λ=1.5418 Å) 40 kV 30 mA
검출기: SC-70
스텝 폭: 0.04°
스캔 범위: 15.0~70.0°
슬릿: 입사 슬릿=0.2 mm
길이 제어 슬릿=10 mm
수광 슬릿=20 mm
상기 평가의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 및 비교예에서의 고온 고습 환경의 표면 저항값에 대한 경시적인 영향을 도 4에 나타낸다.
Figure pct00002
[고찰]
표 1 및 도 4로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1~7의 투명 도전 압전 필름은 모두 R250/R0이 충분히 낮고, 또한 충분한 투명성을 가지고 있다. 이는, 투명 도전 압전 필름이 충분한 두께의 투명 코팅층을 가짐으로써, 고온 고습 환경하에서의 당해 필름의 열 수축이 억제되어, 열 수축에 수반하는 ITO의 크랙 발생 또는 박리의 발생을 충분히 억제할 수 있기 때문인 것으로 생각된다.
이에 반해, 비교예 1, 2의 투명 도전 압전 필름은 모두 R250/R0이 비교적 높다. 이는, 투명 압전 필름이 열에 의해 수축함으로써, ITO의 갈라짐 또는 당해 필름과 ITO의 박리가 발생했기 때문인 것으로 생각된다.
본 발명은 터치 패널에 이용할 수 있다.
1: 투명 압전 필름
2, 2a, 2b: 투명 코팅층
3, 3a, 3b, 3c, 3d: 투명 전극
4a, 4b, 4c: 투명 점착제층
5: 커버 유리
6a, 6b, 6c: 투명 기판
10, 20: 투명 도전 압전 필름
30: 디스플레이
100: 터치 패널

Claims (9)

  1. 불소 수지제의 투명 압전 필름, 투명 코팅층 및 투명 전극이 이 순서로 중첩되어 구성되어 있으며,
    상기 투명 코팅층의 총두께는 0.6~4.5 μm이며,
    85℃의 환경에 250시간 방치했을 때의 방치 전 표면 저항값의 비에 대한 방치 후 표면 저항값의 비가 1.30 이하인, 투명 도전 압전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 열 기계 분석으로 구해지는 선팽창 계수는 310×10-6 K-1 이하인, 투명 도전 압전 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 전극은 인듐-주석 복합 산화물로 구성되어 있으며, 또한 X선 회절에서의 상기 인듐-주석 복합 산화물의 피크가 검출되지 않는, 투명 도전 압전 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 코팅층이 (메타)아크릴산 에스테르 수지제인, 투명 도전 압전 필름.
  5. 불소 수지제의 투명 압전 필름의 적어도 한쪽 면 위에 0.6~4.5 μm의 총두께를 갖는 투명 코팅층을 형성하는 공정과,
    상기 투명 코팅층의 표면에, 85℃의 환경에 250시간 방치했을 때의 방치 전 표면 저항값의 비에 대한 방치 후 표면 저항값의 비가 1.30 이하인 투명 전극을 형성하는 공정
    을 포함하는, 투명 도전 압전 필름의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 투명 전극을 형성하는 공정에서는, 산화인듐 및 산화주석을 함유하는 소결체를 원료로 하는 반응성 스퍼터링법에 의해, 상기 투명 코팅층 위에 상기 투명 전극으로서 인듐-주석 복합 산화물의 박막을 형성하는, 투명 도전 압전 필름의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 투명 전극을 형성하는 공정에서, 반응성 스퍼터링을 80℃ 이하의 온도에서 실시하는, 투명 도전 압전 필름의 제조 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 전극을 형성하는 공정에서 형성한 투명 전극의 어닐링 처리를 실시하지 않는, 투명 압전 적층 필름의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 투명 도전 압전 필름을 갖는 터치 패널.
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