JP4086132B2 - 透明導電性フィルムおよびタッチパネル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネルおよび、タッチパネルの上部または下部電極として有用な透明導電性フィルムと、透明導電性フィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
指で押したり、専用ペンで描画したりすると、その部分が対面電極と接触し、通電して信号が入力される抵抗膜式タッチパネルは、小型、軽量、薄型化に有利であることから、各種の家電製品や携帯端末の入力機器として広く用いられている。
【０００３】
抵抗膜式タッチパネルは、ガラスやプラスチックなどの厚さの大きい基板上に透明電極を形成してなる下部電極の上に、高分子フィルムにアンダーコート層、透明導電膜を形成してなる上部電極を、透明導電膜が対面するようにスペーサー(マイクロドットスペーサー）を介して積層したものであり、上部電極の表示面を指やペンで押すと、上部電極と下部電極とが接触して通電し、信号が入力される。なお、上部電極の表面には、基材高分子フィルムの保護のためにハードコート層が設けられている。
【０００４】
このようなタッチパネルに使用できる透明導電膜として、例えば、特開昭６０−１３１７１１号公報には、有機ケイ素化合物をアンダーコート層として使用し、透明導電膜の機械的、化学的耐久性を向上させるために熱処理（アニール）を行った透明導電膜が記載されている。また、特開平２−６６８０９号公報には、基材／粘着剤／基材／透明導電層の積層体が記載され、粘着剤によって応力を緩和された透明導電膜が記載されている。
【０００５】
しかし、上記公報に記載されている上部電極と下部電極が同種の透明導電膜を用いたタッチパネルでは、上部電極に用いる高分子フィルム上の透明導電膜の耐擦傷性が充分でなく、耐久性に乏しい。
【０００６】
タッチパネル用途の電極において上記のような耐久性を向上させる目的で、特開平２−１９４９４３号公報には、ＩＴＯ(酸化スズ−酸化インジウム酸化物）透明導電膜を成膜した後、熱処理を施してＩＴＯを結晶化させることが記載されているが、電極の基材が高分子フィルムであるため、この熱処理温度にも限界があり、１５０℃という比較的低い温度で比較的長時間での熱処理が必要となり、生産性、コストの面で問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上部電極と下部電極の耐久性を向上させるため鋭意検討したところ、上部電極と下部電極が同種の透明導電膜では、上部電極と下部電極の間で融着が生じ、ペンや指の入力を繰り返すうちに経時的にひび割れや高分子フィルムからの剥離、脱落が生じることを見出した。このような損傷により電気抵抗値均一性などの電気特性が失われ、優れた耐久性が得られない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決し、長期間の使用においても透明導電膜の損傷がなく、耐久性に優れ、かつ簡易に製造できる透明導電性フィルムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高分子フィルムに、一般的な金属酸化物膜を設けた後に、成膜条件を変更し、表面粗さあるいは酸素含有率または窒素含有率が異なる金属酸化物膜をその上に成膜することによって、上部電極と下部電極の融着を防止することができ、すぐれた機械特性を有し、金属酸化物膜の剥離、脱落のない耐摺動性に富んだ透明導電性フィルムを用いたタッチパネル；即ち第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、上記の透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルにある
【００１０】
即ち、本発明は、第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、高分子フィルムおよびその上に気相成膜法により設けられた金属酸化物からなる透明導電膜を含む透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜条件と異なる条件で形成されていることを特徴とするタッチパネルにある。
【００１１】
金属酸化物からなる透明導電膜がＩＴＯ膜である、上記のタッチパネルが好ましい。
【００１２】
気相成膜法がスパッタリング法である上記のタッチパネルが好ましい。
【００１３】
気相成膜法が反応性スパッタリング法である上記のタッチパネルが好ましい。
【００１４】
気相成膜法で使用されるターゲット材料として酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックターゲットが使用されていることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１５】
気相成膜法で使用されるターゲット材料としてインジウム−スズ合金金属ターゲットが使用されていることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１６】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と酸素含有率が異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１７】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と窒素含有率が異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１８】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と結晶状態および／または表面形状が異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１９】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の圧力が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の圧力と異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００２０】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の成膜速度が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の成膜速度と異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００２１】
また本発明は、第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、金属酸化物からなる透明導電膜が高分子フィルム上に形成された透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と酸素含有率が異なることを特徴とするタッチパネルにもある。
【００２２】
さらに本発明は、第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、金属酸化物からなる透明導電膜が高分子フィルム上に形成された透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と窒素含有率が異なることを特徴とするタッチパネルにもある。
【００２３】
金属酸化物からなる透明導電膜が、ＩＴＯ膜である上記のフィルムが好ましい。
【００２５】
上記透明導電性フィルムは、高分子フィルム上に気相成膜法により第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、当該第一の金属酸化物からなる透明導電膜の上に成膜条件を変化させた第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法により有利に得ることができる。
【００２６】
金属酸化物からなる透明導電膜がＩＴＯ膜である上記の製造方法が好ましい。
【００２７】
気相成膜法がスパッタリング法であることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００２８】
気相成膜法が反応性スパッタリング法であることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００２９】
気相成膜法で使用されるターゲット材料として、酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックターゲットを使用することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３０】
気相成膜法で使用されるターゲット材料としてインジウム−スズ合金金属ターゲットを使用することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３１】
第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した後に、酸素含有率が異なる第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３２】
第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した後に、窒素含有率が異なる第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３３】
第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した後に、結晶状態および／または表面形状の異なる第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３４】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の圧力を第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の圧力と異なる値とすることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３５】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の成膜速度を第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の成膜速度と異なる値とすることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３６】
金属酸化物としては、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化カドミウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯなどが挙げられ、特にＩＴＯが好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下図を参照として詳細に本発明について説明する。
【００３８】
図１は、本発明の透明導電性フィルムの一例を示す断面図である。高分子フィルム２の一方の面にハードコート層１を設け、他方の面にアンダーコート層３を設け、その上に第一のＩＴＯ膜４を成膜し、さらにその上に気相成膜する際の成膜条件を変えて第二のＩＴＯ膜５を成膜している。
【００３９】
図２は、本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの一例を示す断面図である。下部電極は、高分子フィルム２ｂの一方の面にアンダーコート層３ｂを介して第一のＩＴＯ膜４ｂを積層し、他方の面に接着剤層６によりガラス板またはプラスチック板の基板７を貼り合わせて作製されている。上部電極のＩＴＯ膜と、下部電極のＩＴＯ膜を対向させて、ドットスペーサー８を介して貼り合わせてタッチパネルを形成している。
【００４０】
図３は、本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの別の一例を示す断面図である。下部電極は、ガラス板の基板７に直接第一のＩＴＯ膜４ｄを積層して作製され、上部電極のＩＴＯ膜と、下部電極のＩＴＯ膜を対向させて、ドットスペーサー８を介して貼り合わせてタッチパネルを形成している。
【００４１】
ＩＴＯ膜は、スパッタリング法で成膜することが好ましい。スパッタリング法で酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックをターゲット材料として用い、第一のＩＴＯ膜と、第二のＩＴＯ膜とを製造する場合、第二のＩＴＯ膜の成膜条件を第一のＩＴＯ膜の成膜条件と異なるものとすることによって、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜の膜質を異なったものにすることができる。
【００４２】
例えば、スパッタリング時に酸素ガス流量を大きくすることで、第二のＩＴＯ膜の酸素含有率を第一のＩＴＯ膜より高くすることができる。また窒素ガス流量を大きくすることで、第二のＩＴＯ膜の窒素含有率を第一のＩＴＯ膜より高くすることができる。さらには、スパッタリング時の成膜圧力を大きくするか、ＤＣ投入電力を大きくして成膜速度を大きくすることで、ＩＴＯ膜表面の凹凸粗さを大きくすることができ、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜の間で結晶性、表面形態を変えることができる。このように、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜を異質にすると、上部電極の表面の第二のＩＴＯ膜と、下部電極の表面の第一のＩＴＯ膜の間で融着が生じにくくなり、高分子フィルムからの透明導電膜の剥離、脱落が防止できる。
【００４３】
もちろん第一のＩＴＯ膜として、第二のＩＴＯ膜と比較して酸素含有率が高いもの、窒素含有率が高いもの、表面の凹凸粗さの大きいものを成膜してもよい。この場合も、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜が異質になり、上部電極と下部電極の間で融着が生じにくくなるためである。
【００４４】
ＩＴＯ膜は、その膜厚が薄すぎると充分な導電性を得ることができず、過度に厚くても抵抗値が小さくなり、タッチパネルを形成した際に良好な応答が得られず、成膜コストが上昇する上に透明導電性フィルムの厚さが大きくなって好ましくない。このため、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜をあわせた膜厚は１から５００ｎｍ、特に５から１００ｎｍであることが好ましい。
【００４５】
下部電極のＩＴＯ膜は、上部電極の第一のＩＴＯ膜と同じ膜質のものであり、これにより上部電極の第二のＩＴＯ膜と膜質を違うものとすることができ、ＩＴＯ膜の融着を防止する。下部電極は、上部電極の第一のＩＴＯ膜と同じ膜質のものを成膜してあればどのようなものでも使用することができ、例えば、ガラス板に直接上部電極の第一のＩＴＯ膜と同じ膜質の膜を成膜したものであってもよい。
【００４６】
本発明において、高分子フィルムとして、ポリエステル、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、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、トリアセテート（ＴＡＣ）、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、金属イオン架橋エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリウレタン、セロファンなど、好ましくはＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、が挙げられるが、コスト面からＰＥＴが最も好ましい。
【００４７】
このような高分子フィルムの厚さは、タッチパネルの上部電極としての用途には、通常の場合１３μｍ〜０．５ｍｍ程度とされる。この高分子フィルムの厚さが１３μｍ未満では、上部電極としての充分な耐久性を得ることができず、０．５ｍｍを超えると得られるタッチパネルの厚肉化を招き、また上部電極としての柔軟性も損なわれ、好ましくない。
【００４８】
なお、高分子フィルムをタッチパネルの下部電極として用いる場合、高分子フィルムの厚さは上記範囲よりも厚く、０．５から２ｍｍ程度とすることもできるが、プラスチック板等の基板に貼り合わせることにより、上部電極として用いる場合と同等の厚さを採用することもできる。
【００４９】
本発明の透明導電性フィルムを上部電極として使用する場合、高分子フィルムのＩＴＯ膜を成膜する面とは反対側の面に、高分子フィルムをペンまたは指の入力より保護するため、ハードコート層を形成してもよい。このハードコート層としては、アクリル樹脂層、エポキシ樹脂層、ウレタン樹脂層、シリコーン樹脂層等が挙げられ、通常その厚さは１から５０μｍ程度である。ハードコート層内にシリカ、アルミナのような高硬度の微粉体を混ぜ合わせることもでき、またタッチパネル電極の光学特性の向上を目的として、光散乱材料を練りこんだアンチグレア加工等を施しても良い。
【００５０】
さらにハードコート表面に反射防止膜を形成することもできる。このハードコート表面に形成される反射防止膜としては、高屈折率透明膜と低屈折率透明膜との積層膜が挙げられる。
【００５１】
ハードコート表面に形成された反射防止膜の上に、さらに汚染防止膜を形成して、表面の耐汚染性を向上させるようにしてもよい。この場合、汚染防止膜としては、フッ素系樹脂薄膜、シリコン系樹脂薄膜などよりなる膜厚１〜１０００ｎｍ程度の薄膜が好ましい。
【００５２】
また、ＩＴＯ膜は高分子フィルムに直接成膜してもよいが、図１、２に示すように高分子フィルムとＩＴＯ膜との間にアンダーコート層を介在させてもよく、このようなアンダーコート層を形成することにより高分子フィルムに対する透明導電膜の密着性を高め、透明導電膜の剥離を防止することができる。
【００５３】
アンダーコート層の形成材料としては、例えばアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などの樹脂層や、有機ケイ素化合物の加水分解物などが挙げられる。
【００５４】
アンダーコート層の成膜は、所望の組成の塗液を、例えばドクターナイフ、バーコーター、グラビアロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーターなどにより、高分子フィルムにコーティングすることによりなされる。
【００５５】
高分子フィルムにアンダーコート層またはＩＴＯ膜を成膜するのに先立ち、形成されるＩＴＯ膜の接着強度を高めるために、高分子フィルムの表面に、常法に従ってプラズマ処理、コロナ処理や溶剤洗浄などの処理を施してもよい。
【００５６】
スペーサーの素材としては、例えば熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂が挙げられ、透明導電膜上に例えば印刷成形される。
【００５７】
高分子フィルムを基板に貼り合わせるための接着剤層は、エポキシ系、またはフェノール系、ウレタン系樹脂に硬化剤を配合したものあるいはアクリル系、ゴム系、シリコン系接着剤等が挙げられ、通常その厚さは５〜１００μｍ程度である。
【００５８】
【実施例】
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１〜４
基材として厚み１８８μｍのＰＥＴフィルムを用い、まず片面に湿式塗工により厚み５μｍのハードコート層を形成した。このフィルムを１００ｍｍ×１００ｍｍにカットし、ハードコート層を施した面と反対の面を、減圧下でプラズマ処理した。プラズマ処理の処理条件は、アルゴンガス１００ｍｌ／ｍｉｎを流しながら真空度を１３．３Ｐａにした後、高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）で１００Ｗ、１０分間である。
【００５９】
次に、マグネトロンスパッタリング装置で、アルゴン流量５０ｍｌ／ｍｉｎ、酸素流量２ｍｌ／ｍｉｎ、ターゲットとして酸化スズ１０質量％のＩＴＯターゲットを用い、透明導電電極としてＩＴＯを２０ｎｍの厚さにコーティングした。その上に上記と同様のマグネトロンスパッタ装置、ターゲット材料を用い、表１に示す条件下で上記ＩＴＯ膜と異なる膜質のＩＴＯ薄膜を積層することで透明導電性フィルムを作製した。
【００６０】
下部電極は、以下のようにして形成した。
【００６１】
マグネトロンＤＣスパッタ装置のターゲットとしてＩＴＯをセットし、真空チャンバーに１．１ｍｍのソーダガラスをセットした。ターボ分子ポンプで５×１０−４Ｐａまで排気した後、Ａｒガス１９６ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスを４ｓｃｃｍの流量で混合ガスとして導入し、０．５Ｐａとなるように調整した。その後ＩＴＯターゲットに４ｋＷの電力を印加し、表面抵抗値が５００Ω／ｓｑとなるようにＩＴＯ薄膜を成膜した。この基板にドットスペーサーを印刷形成し、硬化させて下部電極とした。
【００６２】
透明導電性フィルムを上部電極とし、上部電極と下部電極を所定の形状にエッチングした。上部電極と下部電極のそれぞれの端部には、Ａｇペーストによりリード配線を形成した。この上部電極、下部電極をそれぞれの透明導電膜が対向するように配置し、外周を接着剤により固着してタッチパネルを形成した。接着剤の厚みは６０μｍであった。
【００６３】
次に得られたフィルムの摺動筆記による耐久試験を行った。２５０ｇの荷重下の入力ペンで、タッチパネルの１０万回の摺動試験を行った後、フィルムの電気特性を測定し耐久評価を行った。電気抵抗値が初期に比べて変化率が５０％未満の場合をＯＫレベルとし、５０％以上変化した場合をＮＧとした。結果を表１に示す。
【００６４】
比較例として透明導電膜が、ＩＴＯ膜が一層のみの透明導電性フィルムを使用し、同様の耐久試験を行った。
【００６５】
マグネトロンスパッタ装置での一層目のＩＴＯの成膜条件は以下の通りである。
アルゴン流量：５０ｃｃ／ｍｉｎ、酸素ガス流量：３ｃｃ／ｍｉｎ
真空度：０．５Ｐａ、ＤＣ投入電力２ｋＷ
成膜時間：６０秒（基材回転速度：１０ｒｐｍ）
【００６６】
【表１】
【００６７】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば、上部電極の透明導電膜を成膜する際に、金属酸化物薄膜を設けた後にこの薄膜とは異なる組成、形状の面をもつ金属酸化物薄膜を形成することによって、電極からの透明導電膜の剥離を防止し、下部電極との融着を防ぎ、耐摺動性、耐久性に優れた透明導電性フィルムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明導電性フィルムの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のタッチパネルの一例を示す断面図である。
【図３】本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｃ ハードコート層
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 高分子フィルム
３、３ａ、３ｂ アンダーコート層
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 第一のＩＴＯ膜
５、５ａ、５ｃ 第二のＩＴＯ膜
６ 接着剤層
７ 基板
８ ドットスペーサー
【発明の属する技術分野】
本発明は、タッチパネルおよび、タッチパネルの上部または下部電極として有用な透明導電性フィルムと、透明導電性フィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
指で押したり、専用ペンで描画したりすると、その部分が対面電極と接触し、通電して信号が入力される抵抗膜式タッチパネルは、小型、軽量、薄型化に有利であることから、各種の家電製品や携帯端末の入力機器として広く用いられている。
【０００３】
抵抗膜式タッチパネルは、ガラスやプラスチックなどの厚さの大きい基板上に透明電極を形成してなる下部電極の上に、高分子フィルムにアンダーコート層、透明導電膜を形成してなる上部電極を、透明導電膜が対面するようにスペーサー(マイクロドットスペーサー）を介して積層したものであり、上部電極の表示面を指やペンで押すと、上部電極と下部電極とが接触して通電し、信号が入力される。なお、上部電極の表面には、基材高分子フィルムの保護のためにハードコート層が設けられている。
【０００４】
このようなタッチパネルに使用できる透明導電膜として、例えば、特開昭６０−１３１７１１号公報には、有機ケイ素化合物をアンダーコート層として使用し、透明導電膜の機械的、化学的耐久性を向上させるために熱処理（アニール）を行った透明導電膜が記載されている。また、特開平２−６６８０９号公報には、基材／粘着剤／基材／透明導電層の積層体が記載され、粘着剤によって応力を緩和された透明導電膜が記載されている。
【０００５】
しかし、上記公報に記載されている上部電極と下部電極が同種の透明導電膜を用いたタッチパネルでは、上部電極に用いる高分子フィルム上の透明導電膜の耐擦傷性が充分でなく、耐久性に乏しい。
【０００６】
タッチパネル用途の電極において上記のような耐久性を向上させる目的で、特開平２−１９４９４３号公報には、ＩＴＯ(酸化スズ−酸化インジウム酸化物）透明導電膜を成膜した後、熱処理を施してＩＴＯを結晶化させることが記載されているが、電極の基材が高分子フィルムであるため、この熱処理温度にも限界があり、１５０℃という比較的低い温度で比較的長時間での熱処理が必要となり、生産性、コストの面で問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上部電極と下部電極の耐久性を向上させるため鋭意検討したところ、上部電極と下部電極が同種の透明導電膜では、上部電極と下部電極の間で融着が生じ、ペンや指の入力を繰り返すうちに経時的にひび割れや高分子フィルムからの剥離、脱落が生じることを見出した。このような損傷により電気抵抗値均一性などの電気特性が失われ、優れた耐久性が得られない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決し、長期間の使用においても透明導電膜の損傷がなく、耐久性に優れ、かつ簡易に製造できる透明導電性フィルムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高分子フィルムに、一般的な金属酸化物膜を設けた後に、成膜条件を変更し、表面粗さあるいは酸素含有率または窒素含有率が異なる金属酸化物膜をその上に成膜することによって、上部電極と下部電極の融着を防止することができ、すぐれた機械特性を有し、金属酸化物膜の剥離、脱落のない耐摺動性に富んだ透明導電性フィルムを用いたタッチパネル；即ち第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、上記の透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルにある
【００１０】
即ち、本発明は、第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、高分子フィルムおよびその上に気相成膜法により設けられた金属酸化物からなる透明導電膜を含む透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜条件と異なる条件で形成されていることを特徴とするタッチパネルにある。
【００１１】
金属酸化物からなる透明導電膜がＩＴＯ膜である、上記のタッチパネルが好ましい。
【００１２】
気相成膜法がスパッタリング法である上記のタッチパネルが好ましい。
【００１３】
気相成膜法が反応性スパッタリング法である上記のタッチパネルが好ましい。
【００１４】
気相成膜法で使用されるターゲット材料として酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックターゲットが使用されていることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１５】
気相成膜法で使用されるターゲット材料としてインジウム−スズ合金金属ターゲットが使用されていることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１６】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と酸素含有率が異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１７】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と窒素含有率が異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１８】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と結晶状態および／または表面形状が異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００１９】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の圧力が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の圧力と異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００２０】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の成膜速度が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の成膜速度と異なることを特徴とする上記のタッチパネルが好ましい。
【００２１】
また本発明は、第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、金属酸化物からなる透明導電膜が高分子フィルム上に形成された透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と酸素含有率が異なることを特徴とするタッチパネルにもある。
【００２２】
さらに本発明は、第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、金属酸化物からなる透明導電膜が高分子フィルム上に形成された透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と窒素含有率が異なることを特徴とするタッチパネルにもある。
【００２３】
金属酸化物からなる透明導電膜が、ＩＴＯ膜である上記のフィルムが好ましい。
【００２５】
上記透明導電性フィルムは、高分子フィルム上に気相成膜法により第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成し、当該第一の金属酸化物からなる透明導電膜の上に成膜条件を変化させた第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電性フィルムの製造方法により有利に得ることができる。
【００２６】
金属酸化物からなる透明導電膜がＩＴＯ膜である上記の製造方法が好ましい。
【００２７】
気相成膜法がスパッタリング法であることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００２８】
気相成膜法が反応性スパッタリング法であることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００２９】
気相成膜法で使用されるターゲット材料として、酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックターゲットを使用することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３０】
気相成膜法で使用されるターゲット材料としてインジウム−スズ合金金属ターゲットを使用することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３１】
第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した後に、酸素含有率が異なる第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３２】
第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した後に、窒素含有率が異なる第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３３】
第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した後に、結晶状態および／または表面形状の異なる第二の金属酸化物からなる透明導電膜を形成することを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３４】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の圧力を第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の圧力と異なる値とすることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３５】
第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の成膜速度を第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の成膜速度と異なる値とすることを特徴とする上記の製造方法が好ましい。
【００３６】
金属酸化物としては、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化カドミウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯなどが挙げられ、特にＩＴＯが好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下図を参照として詳細に本発明について説明する。
【００３８】
図１は、本発明の透明導電性フィルムの一例を示す断面図である。高分子フィルム２の一方の面にハードコート層１を設け、他方の面にアンダーコート層３を設け、その上に第一のＩＴＯ膜４を成膜し、さらにその上に気相成膜する際の成膜条件を変えて第二のＩＴＯ膜５を成膜している。
【００３９】
図２は、本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの一例を示す断面図である。下部電極は、高分子フィルム２ｂの一方の面にアンダーコート層３ｂを介して第一のＩＴＯ膜４ｂを積層し、他方の面に接着剤層６によりガラス板またはプラスチック板の基板７を貼り合わせて作製されている。上部電極のＩＴＯ膜と、下部電極のＩＴＯ膜を対向させて、ドットスペーサー８を介して貼り合わせてタッチパネルを形成している。
【００４０】
図３は、本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの別の一例を示す断面図である。下部電極は、ガラス板の基板７に直接第一のＩＴＯ膜４ｄを積層して作製され、上部電極のＩＴＯ膜と、下部電極のＩＴＯ膜を対向させて、ドットスペーサー８を介して貼り合わせてタッチパネルを形成している。
【００４１】
ＩＴＯ膜は、スパッタリング法で成膜することが好ましい。スパッタリング法で酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックをターゲット材料として用い、第一のＩＴＯ膜と、第二のＩＴＯ膜とを製造する場合、第二のＩＴＯ膜の成膜条件を第一のＩＴＯ膜の成膜条件と異なるものとすることによって、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜の膜質を異なったものにすることができる。
【００４２】
例えば、スパッタリング時に酸素ガス流量を大きくすることで、第二のＩＴＯ膜の酸素含有率を第一のＩＴＯ膜より高くすることができる。また窒素ガス流量を大きくすることで、第二のＩＴＯ膜の窒素含有率を第一のＩＴＯ膜より高くすることができる。さらには、スパッタリング時の成膜圧力を大きくするか、ＤＣ投入電力を大きくして成膜速度を大きくすることで、ＩＴＯ膜表面の凹凸粗さを大きくすることができ、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜の間で結晶性、表面形態を変えることができる。このように、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜を異質にすると、上部電極の表面の第二のＩＴＯ膜と、下部電極の表面の第一のＩＴＯ膜の間で融着が生じにくくなり、高分子フィルムからの透明導電膜の剥離、脱落が防止できる。
【００４３】
もちろん第一のＩＴＯ膜として、第二のＩＴＯ膜と比較して酸素含有率が高いもの、窒素含有率が高いもの、表面の凹凸粗さの大きいものを成膜してもよい。この場合も、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜が異質になり、上部電極と下部電極の間で融着が生じにくくなるためである。
【００４４】
ＩＴＯ膜は、その膜厚が薄すぎると充分な導電性を得ることができず、過度に厚くても抵抗値が小さくなり、タッチパネルを形成した際に良好な応答が得られず、成膜コストが上昇する上に透明導電性フィルムの厚さが大きくなって好ましくない。このため、第一のＩＴＯ膜と第二のＩＴＯ膜をあわせた膜厚は１から５００ｎｍ、特に５から１００ｎｍであることが好ましい。
【００４５】
下部電極のＩＴＯ膜は、上部電極の第一のＩＴＯ膜と同じ膜質のものであり、これにより上部電極の第二のＩＴＯ膜と膜質を違うものとすることができ、ＩＴＯ膜の融着を防止する。下部電極は、上部電極の第一のＩＴＯ膜と同じ膜質のものを成膜してあればどのようなものでも使用することができ、例えば、ガラス板に直接上部電極の第一のＩＴＯ膜と同じ膜質の膜を成膜したものであってもよい。
【００４６】
本発明において、高分子フィルムとして、ポリエステル、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、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、トリアセテート（ＴＡＣ）、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、金属イオン架橋エチレン−メタクリル酸共重合体、ポリウレタン、セロファンなど、好ましくはＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、が挙げられるが、コスト面からＰＥＴが最も好ましい。
【００４７】
このような高分子フィルムの厚さは、タッチパネルの上部電極としての用途には、通常の場合１３μｍ〜０．５ｍｍ程度とされる。この高分子フィルムの厚さが１３μｍ未満では、上部電極としての充分な耐久性を得ることができず、０．５ｍｍを超えると得られるタッチパネルの厚肉化を招き、また上部電極としての柔軟性も損なわれ、好ましくない。
【００４８】
なお、高分子フィルムをタッチパネルの下部電極として用いる場合、高分子フィルムの厚さは上記範囲よりも厚く、０．５から２ｍｍ程度とすることもできるが、プラスチック板等の基板に貼り合わせることにより、上部電極として用いる場合と同等の厚さを採用することもできる。
【００４９】
本発明の透明導電性フィルムを上部電極として使用する場合、高分子フィルムのＩＴＯ膜を成膜する面とは反対側の面に、高分子フィルムをペンまたは指の入力より保護するため、ハードコート層を形成してもよい。このハードコート層としては、アクリル樹脂層、エポキシ樹脂層、ウレタン樹脂層、シリコーン樹脂層等が挙げられ、通常その厚さは１から５０μｍ程度である。ハードコート層内にシリカ、アルミナのような高硬度の微粉体を混ぜ合わせることもでき、またタッチパネル電極の光学特性の向上を目的として、光散乱材料を練りこんだアンチグレア加工等を施しても良い。
【００５０】
さらにハードコート表面に反射防止膜を形成することもできる。このハードコート表面に形成される反射防止膜としては、高屈折率透明膜と低屈折率透明膜との積層膜が挙げられる。
【００５１】
ハードコート表面に形成された反射防止膜の上に、さらに汚染防止膜を形成して、表面の耐汚染性を向上させるようにしてもよい。この場合、汚染防止膜としては、フッ素系樹脂薄膜、シリコン系樹脂薄膜などよりなる膜厚１〜１０００ｎｍ程度の薄膜が好ましい。
【００５２】
また、ＩＴＯ膜は高分子フィルムに直接成膜してもよいが、図１、２に示すように高分子フィルムとＩＴＯ膜との間にアンダーコート層を介在させてもよく、このようなアンダーコート層を形成することにより高分子フィルムに対する透明導電膜の密着性を高め、透明導電膜の剥離を防止することができる。
【００５３】
アンダーコート層の形成材料としては、例えばアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などの樹脂層や、有機ケイ素化合物の加水分解物などが挙げられる。
【００５４】
アンダーコート層の成膜は、所望の組成の塗液を、例えばドクターナイフ、バーコーター、グラビアロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーターなどにより、高分子フィルムにコーティングすることによりなされる。
【００５５】
高分子フィルムにアンダーコート層またはＩＴＯ膜を成膜するのに先立ち、形成されるＩＴＯ膜の接着強度を高めるために、高分子フィルムの表面に、常法に従ってプラズマ処理、コロナ処理や溶剤洗浄などの処理を施してもよい。
【００５６】
スペーサーの素材としては、例えば熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂が挙げられ、透明導電膜上に例えば印刷成形される。
【００５７】
高分子フィルムを基板に貼り合わせるための接着剤層は、エポキシ系、またはフェノール系、ウレタン系樹脂に硬化剤を配合したものあるいはアクリル系、ゴム系、シリコン系接着剤等が挙げられ、通常その厚さは５〜１００μｍ程度である。
【００５８】
【実施例】
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１〜４
基材として厚み１８８μｍのＰＥＴフィルムを用い、まず片面に湿式塗工により厚み５μｍのハードコート層を形成した。このフィルムを１００ｍｍ×１００ｍｍにカットし、ハードコート層を施した面と反対の面を、減圧下でプラズマ処理した。プラズマ処理の処理条件は、アルゴンガス１００ｍｌ／ｍｉｎを流しながら真空度を１３．３Ｐａにした後、高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）で１００Ｗ、１０分間である。
【００５９】
次に、マグネトロンスパッタリング装置で、アルゴン流量５０ｍｌ／ｍｉｎ、酸素流量２ｍｌ／ｍｉｎ、ターゲットとして酸化スズ１０質量％のＩＴＯターゲットを用い、透明導電電極としてＩＴＯを２０ｎｍの厚さにコーティングした。その上に上記と同様のマグネトロンスパッタ装置、ターゲット材料を用い、表１に示す条件下で上記ＩＴＯ膜と異なる膜質のＩＴＯ薄膜を積層することで透明導電性フィルムを作製した。
【００６０】
下部電極は、以下のようにして形成した。
【００６１】
マグネトロンＤＣスパッタ装置のターゲットとしてＩＴＯをセットし、真空チャンバーに１．１ｍｍのソーダガラスをセットした。ターボ分子ポンプで５×１０−４Ｐａまで排気した後、Ａｒガス１９６ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスを４ｓｃｃｍの流量で混合ガスとして導入し、０．５Ｐａとなるように調整した。その後ＩＴＯターゲットに４ｋＷの電力を印加し、表面抵抗値が５００Ω／ｓｑとなるようにＩＴＯ薄膜を成膜した。この基板にドットスペーサーを印刷形成し、硬化させて下部電極とした。
【００６２】
透明導電性フィルムを上部電極とし、上部電極と下部電極を所定の形状にエッチングした。上部電極と下部電極のそれぞれの端部には、Ａｇペーストによりリード配線を形成した。この上部電極、下部電極をそれぞれの透明導電膜が対向するように配置し、外周を接着剤により固着してタッチパネルを形成した。接着剤の厚みは６０μｍであった。
【００６３】
次に得られたフィルムの摺動筆記による耐久試験を行った。２５０ｇの荷重下の入力ペンで、タッチパネルの１０万回の摺動試験を行った後、フィルムの電気特性を測定し耐久評価を行った。電気抵抗値が初期に比べて変化率が５０％未満の場合をＯＫレベルとし、５０％以上変化した場合をＮＧとした。結果を表１に示す。
【００６４】
比較例として透明導電膜が、ＩＴＯ膜が一層のみの透明導電性フィルムを使用し、同様の耐久試験を行った。
【００６５】
マグネトロンスパッタ装置での一層目のＩＴＯの成膜条件は以下の通りである。
アルゴン流量：５０ｃｃ／ｍｉｎ、酸素ガス流量：３ｃｃ／ｍｉｎ
真空度：０．５Ｐａ、ＤＣ投入電力２ｋＷ
成膜時間：６０秒（基材回転速度：１０ｒｐｍ）
【００６６】
【表１】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば、上部電極の透明導電膜を成膜する際に、金属酸化物薄膜を設けた後にこの薄膜とは異なる組成、形状の面をもつ金属酸化物薄膜を形成することによって、電極からの透明導電膜の剥離を防止し、下部電極との融着を防ぎ、耐摺動性、耐久性に優れた透明導電性フィルムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明導電性フィルムの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のタッチパネルの一例を示す断面図である。
【図３】本発明の透明導電性フィルムを用いたタッチパネルの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｃ ハードコート層
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 高分子フィルム
３、３ａ、３ｂ アンダーコート層
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 第一のＩＴＯ膜
５、５ａ、５ｃ 第二のＩＴＯ膜
６ 接着剤層
７ 基板
８ ドットスペーサー
Claims (14)
- 第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、高分子フィルムおよびその上に気相成膜法により設けられた金属酸化物からなる透明導電膜を含む透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜条件と異なる条件で形成されていることを特徴とするタッチパネル。 - 透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が酸化インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）膜である、請求項１に記載のタッチパネル。
- 気相成膜法がスパッタリング法である請求項１または２に記載のタッチパネル。
- 気相成膜法が反応性スパッタリング法である請求項１から３のいずれかに記載のタッチパネル。
- 気相成膜法で使用されるターゲット材料として酸化インジウム−酸化スズ混合焼結セラミックターゲットが使用されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のタッチパネル。
- 気相成膜法で使用されるターゲット材料としてインジウム−スズ合金金属ターゲットが使用されていることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル。
- 第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と酸素含有率が異なることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のタッチパネル。
- 第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と窒素含有率が異なることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のタッチパネル。
- 第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と結晶状態および／または表面形状が異なることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のタッチパネル。
- 第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の圧力が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の圧力と異なることを特徴とする請求項９に記載のタッチパネル。
- 第二の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜に際して、スパッタリング時の成膜速度が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜の成膜の際の成膜速度と異なることを特徴とする請求項９に記載のタッチパネル。
- 第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、金属酸化物からなる透明導電膜が高分子フィルム上に形成された透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と酸素含有率が異なることを特徴とするタッチパネル。 - 第一の金属酸化物からなる透明導電膜を形成した高分子フィルムを透明基板に貼り合わせてなる下部電極と、金属酸化物からなる透明導電膜が高分子フィルム上に形成された透明導電性フィルムを、透明導電膜同士を対面させるようにスペーサーを介して貼り合わせてなるタッチパネルであって、
透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜およびその上に設けられた第二の金属酸化物からなる透明導電膜からなり、かつ第二の金属酸化物からなる透明導電膜が、第一の金属酸化物からなる透明導電膜と窒素含有率が異なることを特徴とするタッチパネル。 - 透明導電性フィルムの金属酸化物からなる透明導電膜が、ＩＴＯ膜である請求項１２または１３に記載のタッチパネル。
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