TWI474928B - Transparent conductive laminate and touch panel - Google Patents

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TWI474928B TW101120577A TW101120577A TWI474928B TW I474928 B TWI474928 B TW I474928B TW 101120577 A TW101120577 A TW 101120577A TW 101120577 A TW101120577 A TW 101120577A TW I474928 B TWI474928 B TW I474928B
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Tomotake Nashiki
Hidetoshi Yoshitake
Hideo Sugawara
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Nitto Denko Corp
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Description

透明導電性積層體及觸控面板
本發明係關於一種具有聚對苯二甲酸乙二醇酯等薄膜基材之透明導電性積層體及使用該透明導電性積層體所得之觸控面板。
在可見光區為透明且具有導電性之薄膜除了在液晶顯示器、電致發光顯示器等之新的顯示器方式或觸控面板等透明電極以外，尚使用於透明物品之抗靜電與電磁波阻絕等方面。
以往，在此種透明導電性薄膜方面，為人所眾知者有在玻璃上形成氧化銦薄膜之所謂的導電性玻璃，由於基材為玻璃所以在可撓性、加工性不良，有些用途無法使用。
是以，近年來，基於在可撓性、加工性乃至於耐衝擊性優異、質輕等之好處考量，乃使用以聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜為首之各種塑膠薄膜做為基材之透明導電性薄膜。
但是，使用前述薄膜基材之透明導電性薄膜，由於薄膜表面之光線反射率大，而有透明性不佳之問題，又導電性薄膜之耐磨損性與耐彎曲性不良，於使用中會刮傷造成電阻增大或是斷線，成為新的問題。
又，特別是在觸控面板用導電性薄膜中，隔著間隔物對向配置之一對薄膜彼此係以來自一面板側之抵壓觸點做 強力接觸，故希望能有可對抗於此之耐久性(亦即耐觸點特性)、特別是筆輸入耐久性。但是，上述習知之透明導電性薄膜在此耐久性不佳，也因為如此，做為觸控面板之壽命短，此為問題所在。
是以，乃嘗試對於使用薄膜基材之透明導電性薄膜的前述問題加以改良。本案申請人曾提出一種透明導電性積層體，係在厚度2~120μm之透明薄膜基材的一面依序積層透明第1介電質薄膜、透明第2介電質薄膜以及透明導電性薄膜，於該薄膜基材之另一面隔著透明的黏著劑層來貼合透明基體(參照專利文獻1,2)。
專利文獻1：特開2002-316378號公報(第2~4頁)
專利文獻2：特開2002-326301號公報(第2~5頁)
上述之透明導電性積層體，係於一面具有導電性薄膜之薄膜基材的另一面貼合透明基體，另一方面，在導電性薄膜與薄膜基材之間設置第1與第2介電質薄膜，以該等薄膜與薄膜基材以及導電性薄膜之各光折射率具有適當關係的方式來選擇，來使得透明性提升、導電性薄膜之耐磨損性、耐彎曲性、做為觸控面板使用之觸點特性(特別是筆輸入耐久性)提升。
然而，經本案申請人後續研究發現，即使是上述透明導電性積層體，有時耐彎曲性方面仍嫌不足。亦即，在觸 控面板市場，近年來在遊戲機與智慧型電話之新穎用途逐漸擴大，在此情況下，觸控面板之設計乃朝向窄幅緣化邁進，而幅緣附近處於更為彎曲的狀態下被使用，所以乃希望有能對抗於此之高彎曲筆輸入耐久性。又，因為在更為嚴苛之條件下使用，乃希望即使以負荷較以往輸入負荷來得大的狀態下進行輸入仍能承受之高負荷筆輸入耐久性。但是，上述透明導電性積層體有時無法充分滿足此特性。
本發明鑑於上述情事，乃對先前提出之透明導電性積層體做進一步的改良，其目的在於提供一種透明導電性積層體，藉由更加改善耐彎曲性來高度因應觸控面板所需之觸點特性(特別是耐彎曲筆輸入耐久性)，同時可高度因應高負荷筆輸入耐久性；另外提供一種使用該透明導電性積層體之觸控面板。
本發明者針對上述目的做不斷努力研究的過程中，注意到於先前提出之透明導電性積層體中，於薄膜基材上隔著第1與第2介電質薄膜所設置之導電性薄膜之結晶粒徑。此結晶粒徑會隨著導電性薄膜本身之材料構成(例如以含有氧化錫之氧化銦薄膜而言為其氧化銦含量之增減等)、做為此薄膜底層之第2介電質薄膜之材料構成甚至是該等薄膜之形成方法等而變化。
是以，乃製作了導電性薄膜之結晶粒徑互異之多個透明導電性積層體，針對其性能反覆進行了詳細的實驗檢討。其結果，發現結晶粒徑以及粒徑分布與導電性薄膜之 耐彎曲性之間有緊密的關係，當具有特定粒徑之結晶的含量控制在特定範圍時，可謀求上述耐彎曲性之改善，除了觸控面板所需之觸點特性(特別是筆輸入耐久性)不用說，即使是彎曲筆輸入耐久性也獲得大幅提升，從而完成了本發明。
亦即，本發明係一種透明導電性積層體，其特徵在於：係在厚度2~120μm之透明薄膜基材的一面依序積層透明第1介電質薄膜、透明第2介電質薄膜以及透明導電性薄膜，於該薄膜基材之另一面隔著透明黏著劑層來貼合透明基體所得者；第2介電質薄膜係無機物或是有機物與無機物之混合物；該導電性薄膜之薄膜形成材料的結晶中，最大粒徑為300nm以下之結晶含量超過50面積%。
前述透明導電性積層體中，較佳為透明導電性薄膜之薄膜形成材料的結晶中，最大粒徑為200nm以下之結晶含量超過50面積%。
前述透明導電性積層體中，較佳為透明導電性薄膜之硬度為1.5GPa以上，彈性模數為6GPa以上。
前述透明導電性積層體中，導電性薄膜能以含有氧化錫之氧化銦所形成，氧化錫含量相對於氧化銦與氧化錫合計以2~50重量%為佳。進而，氧化錫含量相對於氧化銦與氧化錫合計以3~15重量%為佳。
前述透明導電性積層體中，較佳為以薄膜基材之光折 射率為n1 、以第1介電質薄膜之光折射率為n2 、以第2介電質薄膜之光折射率為n3 、以導電性薄膜之光折射率為n4 時，該等之折射率滿足n3 <n2 ≦n1 <n4 之關係；且第1介電質薄膜之厚度為100~250nm，第2介電質薄膜之厚度為15~100nm。
前述透明導電性積層體中，第1介電質薄膜能以有機物或是有機物與無機物之混合物所形成。
前述透明導電性積層體中，較佳為第2介電質薄膜係以真空蒸鍍法所形成之無機物。
又，本發明係關於一種觸控面板，係具有導電性薄膜之一對面板以導電性薄膜彼此對向的方式隔著間隔物做對向配置而得者；其特徵在於：面板之至少一者係由上述各構成之透明導電性積層體所形成者。
如前述般，本發明之透明導電性積層體，針對於薄膜基材之一面隔著第1與第2介電質薄膜所設置之導電性薄膜，使得第2介電質薄膜以無機物或是有機物或無機物之混合物所形成，且形成導電性薄膜之材料的結晶中具有特定粒徑之結晶含量在特定範圍內，藉此，除了導電性薄膜之耐磨損性以外亦可對耐彎曲性做進一步改良，從而耐久性更為提升，可充分因應觸控面板用途之觸點特性(特別是筆輸入耐久性)以及彎曲筆輸入耐久性。又，本發明之透明導電性積層體藉由使得各薄膜之厚度、折射率具有適當關係，可因應透明性等各種特性。
本發明之薄膜基材的材質並無特別限定，可使用適宜者。具體上有聚酯系樹脂、乙酸酯系樹脂、聚醚瑝系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚烯烴系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、聚丙烯酸酯系樹脂、聚硫苯系樹脂、聚偏氯乙烯系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂等。當中特佳者為聚酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚烯烴系樹脂等。
該等薄膜基材之厚度必須在2~120μm之範圍，特佳為6~100μm之範圍。若厚度未滿2μm，薄膜基材之機械強度會不足，要將此基材做成捲狀來連續形成介電質薄膜或導電性薄膜等之薄膜甚至是黏著劑層之操作會變得困難。 又，若厚度超過120μm，則無法謀求基於後述黏著劑層之緩衝效果之導電性薄膜耐磨損性與做為觸控面板用途之觸點特性的提升。
前述薄膜基材亦可對其表面事先施以濺鍍、電暈放電、火炎、紫外線照射、電子束照射、生成、氧化等之蝕刻處理或是底層處理，來提升於其上所設置之第1介電質薄膜對於薄膜基材之密合性。又，亦可於設置第1介電質薄膜之前視情況施行溶劑洗淨或超音波洗淨等來除塵、清淨化。
於本發明中，在前述構成之薄膜基材之一面設置透明的導電性薄膜之前，做為其基層係依序形成透明第1介電 質薄膜與透明第2介電質薄膜。第2介電質薄膜係由無機物或是有機物與無機物之混合物所形成。藉由以此方式積層基層薄膜，不但可提升透明性與導電性薄膜之耐磨損性、耐彎曲性，且可提升觸控面板用途之觸點特性。
第1介電質薄膜與第2介電質薄膜之材料可舉出NaF(1.3)、Na3 AlF6 (1.35)、LiF(1.36)、MgF2 (1.38)、CaF2 (1.4)、BaF2 (1.3)、SiO2 (1.46)、LaF3 (1.55)、CeF(1.63)、Al2 O3 (1.63)等之無機物[( )內之數值係光折射率]或是光折射率為1.4~1.6左右之丙烯酸樹脂、胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂、矽氧烷系聚合物等之有機物或上述無機物與上述有機物之混合物。
上述材料當中，第1介電質薄膜之材料以有機物或是有機物與無機物之混合物為佳。特別是在有機物方面以使用三聚氰胺樹脂與醇酸樹脂與有機矽烷縮合物之混合物所構成之熱固型樹脂為佳。
又，第2介電質薄膜之材料為無機物或是有機物與無機物之混合物。特別是在無機物方面以使用SiO2 、MgF2 、Al2 O3 等為佳。
第1介電質薄膜與第2介電質薄膜可使用上述材料以真空蒸鍍法、濺鍍法、離子植入法、塗佈法等來形成。特別是第2介電質薄膜之形成方法以真空蒸鍍法為佳，只要在以此方法所形成之第2介電質薄膜上形成透明導電性薄膜，便可輕易將構成透明導電性薄膜之結晶粒徑分布控制在前述範圍內。做為真空蒸鍍法中膜形成材料之加熱方式 可舉出熱束加熱方式或是電阻加熱方式。
第1介電質薄膜之厚度為100~250nm、較佳為130~200nm。第2介電質薄膜之厚度為15~100nm、較佳為20~60nm。只要第1介電質薄膜與第2介電質薄膜之厚度在上述範圍內，便可兼具透明性、耐磨損性、耐彎曲性等特性。
於本發明中，如前述般在薄膜基材之一面積層做為基層薄膜之第1與第2介電質薄膜之後，於其上設置透明導電性薄膜。導電性薄膜能以與前述第1與第2介電質薄膜之情況相同的方法來形成。所使用之薄膜材料並無特別限定，可使用例如含有氧化錫之氧化銦、含有銻之氧化錫等。特別是含有氧化錫之氧化銦為佳。
導電性薄膜之厚度通常為10nm以上、較佳為10~300nm。若厚度小於10nm，則難以形成表面電阻為103 Ω/□以下之具有良好導電性之連續被膜，若厚度過厚，容易發生透明性降低。
於本發明中，以上述方式形成之導電性薄膜係由結晶所形成，以形成此薄膜之材料的結晶中之最大粒徑為300nm以下之結晶含量超過50面積%的方式加以控制。結晶之最大粒徑以及分布係藉由電場釋放型穿透型電子顯微鏡(FE-TEM)對於導電性薄膜進行表面觀察來決定。結晶之最大粒徑係所觀察之多角形狀或是長圓形狀之各區域中之對角線或是直徑的最大者。又，具有最大粒徑之結晶的含量具體上係於前述電子顯微鏡影像中每單位面積 (1.5μm×1.5μm)之各粒徑結晶所佔面積。
前述導電性薄膜，形成此薄膜之材料的結晶進一步以最大粒徑200nm以下之結晶含量超過50面積%為佳。再者，以最大粒徑100nm以下之範圍的結晶含量超過50面積%為佳。又，此結晶含量以70面積%以上為佳，進而以80面積%以上為佳。藉由以此方式控制導電性薄膜中之結晶，可謀求耐彎曲性之進一步改善，可抑制彎曲時之龜裂的發生等，可大幅提升觸控面板用途之彎曲筆輸入耐久性。又，若導電性薄膜之結晶粒徑變得過小，則在導電性薄膜中會存在類似非結晶狀態之部分，可靠性與筆耐久性會降低，故避免結晶粒徑變得極端小乃為所希望者。基於前述觀點，結晶之最大粒徑以10nm以上、進而以30nm以上為佳。
又，形成導電性薄膜之材料以不存在著結晶之最大粒徑超過300nm者為佳。再者，當形成導電性薄膜之材料的結晶最大粒徑分布區分為例如100nm以下、超過100~200nm、超過200nm~300nm的情況下，從耐久性平衡之觀點來考量，結晶不應集中在各分布範圍，而是至少具有兩個分布範圍為佳。至少兩個分布範圍以分別至少具有5面積%之結晶含量為佳。特別是100nm以下之分布範圍以及超過100~200nm之分布範圍至少具有5面積%之結晶含量為佳。最佳為100nm以下之分布範圍的結晶含量超過50面積%、甚至是70面積%以上、更佳為80面積%以上，而殘餘之結晶存在於超過100~200nm之分布範圍。又形成導電性薄膜之材料的結晶最大粒徑之平均粒徑為50~250nm、 甚至是60~150nm、更佳為70~100nm。
為了將導電性薄膜之結晶粒徑以及粒徑分布做如上之控制，只要適宜選擇導電性薄膜之材料構成及其薄膜形成方法即可。例如，當導電性薄膜係由含有氧化錫之氧化銦(ITO)所形成之情況下，可藉由增加ITO中之氧化錫含量，來增大粒徑小之結晶的含有比例。ITO中之氧化錫含量(氧化錫相對於氧化銦與氧化錫合計的含量)較佳為2~50重量%、更佳為3~15重量%、特佳為3~10重量%。
又，導電性薄膜之結晶粒徑與粒徑分布亦可藉由選擇做為此薄膜基層之第1與第2介電質薄膜之材料構成及其形成方法來控制。例如，當形成SiO2 薄膜做為第2介電質薄膜的情況下，相較於以二氧化矽塗層法來形成，利用電子束加熱之真空蒸鍍法來形成時可使得於導電性薄膜中之粒徑小的結晶含量變得更多。
於本發明中，薄膜基材之光折射率通常為1.4~1.7左右，導電性薄膜之光折射率通常為2左右。當以薄膜基材之光折射率為n1 、以第1介電質薄膜之光折射率為n2 、以第2介電質薄膜之光折射率為n3 、以導電性薄膜之光折射率為n4 時，該等之折射率滿足n3 <n2 ≦n1 <n4 之關係為佳。第1介電質薄膜與第2介電質薄膜以可滿足上述光折射率之關係的方式、亦即以成為第1介電質薄膜之光折射率n2 比第2介電質薄膜之光折射率n3 來得大、且相較於薄膜基材之光折射率n1 為同等以下的方式來從前述材料當中選擇適宜的材料為佳。
在本發明中，如前述般在一面隔著第1與第2介電質薄膜設置了透明導電性薄膜之薄膜基材之另一面隔著透明黏著劑層來貼合透明基體。此貼合可在透明基體側預先設置前述黏著劑層而對其貼合薄膜基材，亦可相反地在薄膜基材側預先設置前述黏著劑層而對其貼合透明基體。後者之方法，由於黏著劑層之形成可將薄膜基材做成捲狀連續地來進行，所以在生產面上更為有利。
黏著劑層只要具有透明性即可，可使用例如丙烯酸系黏著劑、矽酮系黏著劑、橡膠系黏著劑等。黏著劑層於透明基體接著後以其緩衝效果，具有使得於薄膜基材一面所設置之導電性薄膜之耐磨損性與觸控面板用觸點特性提升之功能。為了使得此功能可更充分發揮，將黏著劑層之彈性模數設定在1~100N/cm2 之範圍、厚度設定在1μm以上(通常為5~100μm)之範圍乃為所希望者。
若黏著劑層之彈性模數未滿1N/cm2 ，則黏著劑層會成為非彈性體，會因為加壓而輕易變形造成在薄膜基材乃至導電性薄膜產生凹凸，且黏著劑容易從加工截斷面滲出，再者導電性薄膜之耐磨損性與做為觸控面板用之觸點特性的提升效果會降低。又，若超過100N/cm2 ，黏著劑層會變硬，無法期待其緩衝效果，且無法提升導電性薄膜之耐磨損性與做為觸控面板用之觸點特性。
若黏著劑層之厚度未滿1μm，由於無法期待其緩衝效果，所以無法期待導電性薄膜之耐磨損性與做為觸控面板用之觸點特性的提升。又，若黏著劑層之厚度過厚，會損 及透明性，或是黏著劑層之形成與透明基體之貼附的作業性乃至成本方面難以得到良好的結果。
此種隔著黏著劑層所貼合之透明基體，對於薄膜基材賦予良好的機械強度，特別是有助於防止捲曲等發生，當要求即使貼合後仍具有可撓性的情況下，通常使用6~300μm左右之塑膠薄膜，若不特別要求可撓性的情況下，通常使用0.05~10mm左右之玻璃板或薄膜狀乃至板狀之塑膠。塑膠之材質可舉出與前述薄膜基材相同者。
又，亦可視情況於上述透明基體之外表面(黏著劑層相反面)設置以提升判讀性為目的之防眩處理層或是反射防止層，或是以保護外表面為目的之硬塗層。做為後者之硬塗層，較佳為使用例如三聚氰胺系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、醇酸系樹脂、丙烯酸系樹脂、矽系樹脂等之硬化型樹脂所構成之硬化被膜。
本發明之透明導電性積層體如上述般係於透明薄膜基材之一面隔著透明的第1與第2介電質薄膜來積層具有特定結晶粒徑與粒徑分布之透明導電性薄膜，並於該薄膜基材之另一面隔著透明黏著劑層貼合透明基體所構成者。此透明導電性積層體，在導電性薄膜側之物性方面，導電性薄膜側之硬度較佳為1GPa以上、特佳為1.5GPa，又導電性薄膜側之彈性模數較佳為5GPa以上、特佳為6GPa以上。只要具有前述物性，則即使將透明導電性積層體撓曲，也不會於導電性薄膜產生龜裂，或是出現電阻值惡化等問題，可做為耐彎曲性高之透明導電性積層體使用於觸控面 板等光電子領域之基板。又，前述導電性薄膜側之硬度上限，從耐龜裂性之觀點考量較佳為5GPa以下、更佳為4GPa以下，該導電性薄膜側之彈性模數，同樣基於耐龜裂性之觀點考量，較佳為20GPa以下、更佳為16GPa以下。
又，上述導電性薄膜側之硬度以及彈性模數可藉由壓凹試驗(壓件壓陷試驗)使用例如掃描型探針顯微鏡(JEOL.LTD/日本電子JSPM-4200)等來測定。薄膜硬度測定一般壓件之壓陷深度必須控制在膜厚深度之十分之一程度內。
在壓凹試驗中，係對於受測物(亦即透明導電性積層體之導電性薄膜側)施加負荷將壓件壓入，得到壓凹曲線(負荷-壓陷深度曲線)。受測物之硬度H係從此時之最大負荷Pmax、以及壓件與受測物間之接觸投影面積A之比依據下述式(1)來算出。又，受測物之複合彈性模數Er係從壓凹曲線之負荷移除曲線的初期梯度S依據下述式(2)來算出。再者，受測物之楊氏模數Es可從壓件之楊氏模數Ei、壓件之泊松比vi、受測物之泊松比vs依據下述式(3)來算出。
此處，下述式(2)中，β為常數。又，壓件為鑽石，其楊氏模數Ei為1140GPa，泊松比為0.07。
H=Pmax/A………(1)
S=(2/√π)．Er．β．√Λ………(2)
Er=1/{(1-vs2)/Es+(1-vi2)/Ei}………(3)
此處，由於受測物之導電性薄膜的泊松比vs不明，所以將上述複合彈性模數Er當作本發明中所說的彈性模數。 詳細的測定方法係記載於例如W.C.Oliver and G.M.Phar,J.Meter.Res.,Vol.7,No.6,June 1992或是Handbook of Micro/Nanotribology等，能以眾知的方法來測定。
圖1所示係本發明之透明導電性積層體之一例，於透明薄膜基材1之一面依序積層透明第1介電質薄膜2、透明第2介電質薄膜3、透明導電性薄膜4，於另一面隔著透明黏著劑層5貼合透明基體6。
又，圖2所示係本發明之透明導電性積層體之另一例，於透明基體6之外表面設置硬塗層7，其他之構成要素和圖1完全相同，故附以相同符號而省略其說明。
圖3所示係使用本發明之透明導電性積層體之觸控面板之例。亦即，具有導電性薄膜4a,4b之一對面板P1、P2係以使得相互正交所設置之導電性薄膜4a,4b對向的方式隔著分隔物8做對向配置；其中，一側之面板P1係使用上述圖2所示之透明導電性積層體。
在此觸控面板中，自面板P1側以輸入筆做抵壓點觸時，導電性薄膜4a,4b彼此會接觸，電路成為ON狀態，而一旦解除上述抵壓，會回到原來之OFF狀態，以透明開關橫體來作用。此時，由於面板P1係由上述透明導電性積層體所構成，所以在導電性薄膜之耐磨損性與耐彎曲性等優異，可長期安定維持上述功能。
又，於上述圖3中，面板P1亦可為圖1所示之透明導電性積層體。又，面板P2係於塑膠薄膜或玻璃板等所構成之透明基體9設置導電性薄膜4b所得者，但亦可使用與上 述面板P1同樣之圖1或圖2所示之透明導電性積層體。
(實施例)
以下以對比形式來記載本發明之實施例與比較例，做更具體之說明。又，於下述中，所謂的「份」意指「重量份」。
導電性薄膜之結晶粒徑與粒徑分布係藉由電場發射型穿透型電子顯微鏡(FE-TEM，Hitachi,HF-2000)進行導電性薄膜之表面觀察來評價。結晶最大粒徑具體上係以下述方法來測定。首先於聚酯薄膜上以濺鍍形成ITO膜。將其靜置於皿(Schale)中，平緩注入六氟異丙醇，將聚酯薄膜溶解去除。然後以鉑製造篩網將ITO薄膜篩取，固定於穿透型電子顯微鏡之樣品台上。對其依據各例以5萬倍~20萬倍左右的倍率做照片攝影，觀察每1.5μm×1.5μm面積所存在之結晶的最大粒徑進行評價。
實施例1
於厚度25μm之聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(以下稱為PET薄膜)所構成之透明薄膜基材(光折射率n1 =1.66)之一面形成厚度為150nm之由三聚氰胺樹脂：醇酸樹脂：有機矽烷縮合物=2：2：1(重量比)之熱固型樹脂所構成之硬化被膜(光折射率n2 =1.54)，做為透明第1介電質薄膜。
其次，於此第1介電質薄膜上以二氧化矽塗佈法來形成由SiO2 薄膜所構成之第2介電質薄膜。亦即，將二氧化矽溶膠(克魯克得公司製造「克魯克得P」)以固體成分濃度成為2%的方式以乙醇稀釋後塗佈於上述第1介電質薄膜 上，於150℃乾燥2分鐘後，使其硬化，形成厚度30nm之SiO2 薄膜(光折射率n3 =1.46)，做為透明第2介電質薄膜。
於該薄膜基材上積層基層薄膜之後，於其上(第2介電質薄膜上)進一步在氬氣80%與氧氣20%所構成之4×10-3 Pa之環境氣氛中使用氧化銦與氧化錫之混合物燒結體(氧化銦97重量%、氧化錫3重量%)以濺鍍法來形成厚度20nm之由氧化銦與氧化錫之複合氧化物(光折射率n4 =2.00)所構成之透明的導電性薄膜(ITO薄膜)，於150℃加熱1.5小時。此導電性薄膜之結晶粒徑分布係示於表2。
其次，於上述PET薄膜之另一面形成厚度約20μm之彈性模數被調整為10N/cm2 之透明的丙烯酸系黏著劑層(於丙烯酸丁酯：丙烯酸：乙酸乙烯酯之重量比100：2：5之單體混合物的共聚物100份中配合了異氰酸酯系交聯劑1份所得之丙烯酸系黏著劑)，進一步於其上貼合厚度為125μm之PET薄膜所構成之透明基體。
其次，於上述透明基體上塗佈在丙烯酸-胺基甲酸酯系樹脂(大日本墨水化學工業公司製造之商品名「優尼迪克17-806」)100份中加入了做為光聚合起始劑之羥基環己基苯酮(吉巴特用化學公司製造之商品名「伊魯佳克亞184」)5份而被稀釋為50重量%濃度之甲苯溶液，於100℃乾燥3分鐘後，立刻以臭氧式高壓水銀燈(80W/cm，15cm聚光型)2燈進行紫外線照射，形成厚度5μm之硬塗層，藉此，製作圖2所示之構造之透明導電性積層體。
將此透明導電性積層體當作其中之一面板，而使用一 於玻璃板上以上述相同方法形成了厚度30nm之ITO薄膜者當做另一面板，將兩面板以ITO薄膜彼此對向的方式隔著厚度20μm之間隔物、以兩面板之間距成為150μm的方式做對向配置，製作當作開關構件之觸控面板。又，兩面板之各ITO薄膜於成為前述對向位置之前事先彼此正交來形成。
實施例2
除了將第1介電質薄膜(硬化被膜)之厚度變更為200nm以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
實施例3
除了將第2介電質薄膜(SiO2 薄膜)之厚度變更為60nm以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
實施例4
除了在第2介電質薄膜(SiO2 薄膜)之形成過程中，取代二氧化矽塗佈法改將SiO2 以電子束加熱法在1×10-2 ~3×10-2 Pa之真空度下進行真空蒸鍍，形成厚度30nm之SiO2 薄膜以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
實施例5
除了在導電性薄膜(ITO薄膜)之形成過程中，在蒸鍍原料方面使用氧化銦與氧化錫之混合物燒結體(氧化銦90重量%、氧化錫10重量%)，形成厚度20nm之ITO薄膜以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
實施例6
除了在第2介電質薄膜(SiO2 薄膜)之形成過程中，取代二氧化矽塗佈法，改將SiO2 以電子束加熱法在1×10-2 ~3×10-2 Pa之真空度下進行真空蒸鍍，形成厚度30nm之SiO2 薄膜，且在導電性薄膜(ITO薄膜)之形成過程中，在蒸鍍原料方面使用氧化銦與氧化錫之混合物燒結體(氧化銦90重量%、氧化錫10重量%)，形成厚度20nm之ITO薄膜以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
實施例7
除了在第2介電質薄膜(SiO2 薄膜)之形成過程中，取代二氧化矽塗佈法，改將SiO2 以電子束加熱法在1×10-2 ~3×10-2 Pa之真空度下進行真空蒸鍍，形成厚度30nm之SiO2 薄膜，且在導電性薄膜(ITO薄膜)之形成過程中，在蒸鍍原料方面使用氧化銦與氧化錫之混合物燒結體(氧化銦95重量%、氧化錫5重量%)，形成厚度20nm之ITO薄膜以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及 使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
比較例1
除了不形成第1介電質薄膜(硬化被膜)以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
比較例2
除了不形成第2電質薄膜(SiO2 薄膜)以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
比較例3
除了在導電性薄膜(ITO薄膜)之形成過程中，在蒸鍍原料方面使用氧化銦與氧化錫之混合物燒結體(氧化銦99量%、氧化錫1重量%)，形成厚度20nm之ITO薄膜以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
比較例4
除了不形成第2電質薄膜(SiO2 薄膜)以外，其餘與實施例5樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
比較例5
除了在第2介電質薄膜(SiO2 薄膜)之形成過程中，取代二氧化矽塗佈法，改將SiO2 以電子束加熱法在1×10-2 ~3×10-2 Pa之真空度下進行真空蒸鍍，形成厚度30nm之SiO2 薄膜，且在導電性薄膜(ITO薄膜)之形成過程中，在蒸鍍原料方面使用氧化銦與氧化錫之混合物燒結體(氧化銦99量%、氧化錫1量%)，形成厚度20nm之ITO薄膜以外，其餘與實施例1同樣，製作透明導電性積層體以及使用該透明導電性積層體之觸控面板。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
針對上述實施例1~7與比較例1~5之各透明導電性積層體，各層(薄膜)之材料、折射率、厚度等係示於表1。又，導電性薄膜之結晶的粒徑分布係示於表2。
又，針對各透明導電性積層體，以下述方法來測定薄膜電阻與光穿透率、以及導電性薄膜側之硬度與彈性模數。該等結果係如表3所示。
又，於測定上述硬度與彈性模數之際，所使用之受測物係薄膜基材(PET薄膜)之背面未設置黏著劑層與透明基體之積層體、亦即使用圖4所示般於薄膜基材1之一面隔著基層薄膜(第1介電質薄膜2以及第2介電質薄膜3)形成導電性薄膜(ITO薄膜)4之積層體。
<薄膜電阻>
使用四端子法，測定薄膜之表面電阻(Ω/□)。
<光穿透率>
使用島津製作所製造之光譜分析裝置UV-240，測定光波長550nm之可見光穿透率。
<導電性薄膜側之硬度與彈性模數>
藉由壓凹試驗，以本文所記載之方法來測定導電性薄膜側之硬度與彈性模數。亦即，如圖4所示般，將受測物以導電性薄膜(ITO薄膜)面朝上的方式固定於試樣台20。在此固定之狀態下，對於導電性薄膜4側將壓件21朝垂直方向施加負荷來壓陷，得到壓凹曲線(負荷-壓陷深度曲線)。藉此，依據前述式(1)、(2)來計算導電性薄膜側之硬度與彈性模數。
測定係使用掃描型探針顯微鏡(JEOL.LTD/日本電子：JSPM-4200)。又，壓件21係使用鑽石壓件(三角錐)(TI-037 90°)。使用此壓件，朝垂直方向以負荷20μN花3秒鐘做一 次之壓凹(壓件壓陷)，針對每一個樣品測定5次，求取平均值。各次的測定係以不致產生壓痕影響的方式取充分之測定部位的距離。
其次，針對上述實施例1~7與比較例1~之各觸控面板，以下述方法來測定觸點特性、筆輸入耐久性以及彎曲筆輸入耐久性。該等結果係示於表3。
<觸點特性>
從透明導電性積層體所構成之面板側，使用硬度40度之胺基甲酸酯橡膠所構成之棒(鍵尖7R)，以負荷100g進行100萬次之中央觸點觸擊，然後測定薄膜電阻(Rd)，算出相對於初期之薄膜電阻(Ro)的變化率(Rd/Ro)，對觸點特性進行評價。又，上述薄膜電阻之測定，係針對對向配置之導電性薄膜彼此接觸時之接觸電阻來進行，以其平均值來表示。
<高負荷筆輸入耐久性>
(A)：從透明導電性積層體所構成之面板側，使用由聚甲醛樹脂所構成之筆(筆尖R0.8mm)，以負荷500g進行30萬次之滑動。滑動後，以下述方式測定線性度，對高負荷筆輸入耐久性進行評價。
[線性度之測定方法]
對透明導電性積層體施加5V電壓，測定施加電壓之端子A(測定開始位置)與端子B(測定結束位置)之間的輸出電壓。
線性度係以測定開始位置A之輸出電壓為EA 、測定結 束位置B之輸出電壓為EB 、各測定點X之輸出電壓為EX 、理論值為EXX ，由以下之計算來求出。
(理論值)={X．(EB -EA )/(B-A)}+EA
線性度(%)=[(EXX -EX )/(EB -EA )]×100
又，線性度測定之概略係如圖5所示。使用觸控面板之影像顯示裝置，藉由以筆抵觸，從上部面板與下部面板之接觸部分的電阻值來決定畫面上所顯示之筆的位置。電阻值係以上部與下部面板表面之輸出電壓分布成為理論線(理想線)的方式來決定。於是，若電壓值如圖5所示般偏離理論線，則實際之筆位置與由電阻值所決定之畫面上之筆位置便無法順利對齊。從理論線偏離者為線性度，其值愈大表示實際上筆位置與畫面上之筆位置差異愈大。
(B)：又，從透明導電性積層體所構成之面板側，使用由聚甲醛樹脂所構成之筆(筆尖R0.8mm)，以各負荷進行10萬次之滑動。求出滑動後之線性度為1.5%以下之最大負荷。此負荷愈重，表示筆輸入耐久性之特性愈優異。
<彎曲筆輸入耐久性>
(A)從透明導電性積層體所構成之面板側，使用由聚甲醛樹脂所構成之筆(筆尖R0.8mm)，以負荷250g進行5萬次之滑動。其結果，如圖6所示將兩面板P1與P2之間距設為300μm，從面板P1側使得輸入筆10滑動，將此時之滑動角度θ設為4.0°。在此滑動後，以與前述相同方式測定透明導電性積層體之線性度，對彎曲筆輸入耐久性進行評價。
(B)從透明導電性積層體所構成之面板側，使用由聚甲 醛樹脂所構成之筆(筆尖R0.8mm)，以負荷250g進行10萬次之滑動。此時，如圖6所示般調整兩面板P1與P2之間隔使得角度θ變化，求出以各角度自面板P1側使得輸入筆10滑動後之線性度成為1.5%以下之角度。角度愈大，表示彎曲筆輸入耐久性之特性愈優異。
從上述表3可明顯看出，本發明之實施例1~7之透明導電性積層體，透明性良好且滿足導電性，又導電性薄膜側之硬度為1.5GPa以上，導電性薄膜側之彈性模數為6GPa以上，具備優異的特性，使用此透明導電性積層體之觸控面板，在觸點特性與筆輸入耐久性優異，且在彎曲筆輸入耐久性優異。
相對於此，未形成第1介電質薄膜或第2介電質薄膜之比較例1、2、4，在透明導電性積層體之透明性不佳，且做為觸控面板之耐久性不佳。再者，於導電性薄膜之結晶中，粒徑超過300nm之結晶含量超過50面積%之比較例3、5，在彎曲筆輸入耐久性不佳。
產業上可利用性
本發明之透明導電性積層體，可適用於液晶顯示器、電致發光顯示器以及觸控面板上。
1‧‧‧透明之薄膜基材
2‧‧‧透明第1介電質薄膜
3‧‧‧透明第2介電質薄膜
4(4a)‧‧‧透明導電性薄膜
5‧‧‧透明黏著劑層
6‧‧‧透明基體
7‧‧‧硬塗層
P1‧‧‧面板
P2‧‧‧面板
8‧‧‧間隔物
4b‧‧‧導電性薄膜
9‧‧‧透明基體
10‧‧‧輸入筆
20‧‧‧試樣台
21‧‧‧壓件
EA ‧‧‧測定開始位置A之輸出電壓
EB ‧‧‧測定結束位置B之輸出電壓
θ‧‧‧滑動角度
圖1所示係本發明之透明導電性積層體之一例的截面圖。
圖2所示係本發明之透明導電性積層體之另一例的截面圖。
圖3所示係使用本發明之透明導電性積層體之觸控面板之截面圖。
圖4係用以說明透明導電性薄膜側之硬度以及彈性模數之測定示意說明圖。
圖5所示係線性測定之示意說明圖。
圖6所示係彎曲筆輸入耐久性測定之示意說明圖。
1‧‧‧透明之薄膜基材
2‧‧‧透明第1介電質薄膜
3‧‧‧透明第2介電質薄膜
4‧‧‧透明導電性薄膜
5‧‧‧透明黏著劑層
6‧‧‧透明基體

Claims (15)

  1. 一種透明導電性積層體，係依序具備透明基體、透明黏著劑層、透明薄膜基材、透明第1介電質薄膜、透明第2介電質薄膜、透明導電性薄膜之透明導電性積層體，其特徵在於：該導電性薄膜含有含氧化錫之氧化銦的結晶，且將該結晶之對角線或直徑的最大者視為最大粒徑時，形成該導電性薄膜之材料的結晶中，最大粒徑為200nm以下之結晶含量超過50面積%，進而，透明導電性積層體中之該導電性薄膜側的硬度為1.5GPa~5Gpa，且透明導電性積層體中之該導電性薄膜側的彈性模數為6GPa~20Gpa。
  2. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，100nm以下之分布範圍以及超過100~200nm之分布範圍分別至少具有5面積%之結晶含量。
  3. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，100nm以下之分布範圍的結晶含量超過50面積%，殘餘之結晶存在於超過100~200nm之分布範圍。
  4. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，100nm以下之分布範圍的結晶含量超過70面積%，殘餘之結晶存在於超過100~200nm之分布範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，100nm以下之分布範圍的結晶含量超過80面積%，殘餘之結晶存在於超過100~200nm之分布範圍。
  6. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，結晶之最大粒徑的平均粒徑為60~150nm。
  7. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，結晶之最大粒徑的平均粒徑為70~100nm。
  8. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，氧化錫含量相對於氧化銦與氧化錫合計為2~50重量%。
  9. 如申請專利範圍第8項之透明導電性積層體，其中，氧化錫含量相對於氧化銦與氧化錫合計為3~15重量%。
  10. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，以薄膜基材之光折射率為n1 、以第1介電質薄膜之光折射率為n2 、以第2介電質薄膜之光折射率為n3 、以導電性薄膜之光折射率為n4 時，該等之折射率滿足n3 <n2 ≦n1 <n4 之關係；第1介電質薄膜之厚度為100~250nm，第2介電質薄膜之厚度為15~100nm。
  11. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，第1介電質薄膜係有機物或是有機物與無機物之混合物。
  12. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，第2介電質薄膜係有機物或是有機物與無機物之混合物。
  13. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其中，第2介電質薄膜係以真空蒸鍍法所形成之無機物。
  14. 如申請專利範圍第1項之透明導電性積層體，其 中，透明薄膜基材之厚度為2~120μm。
  15. 一種觸控面板，係具有導電性薄膜之一對面板以導電性薄膜彼此對向的方式隔著間隔物做對向配置而得者；其特徵在於：面板之至少一者係由申請專利範圍第1~14項中任一項之透明導電性積層體所構成者。
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