JP2004158253A

JP2004158253A - 透明導電性フィルム及びタッチパネル

Info

Publication number: JP2004158253A
Application number: JP2002321386A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Nishida; 三博西田; Yoshinori Iwabuchi; 芳典岩淵; Taichi Kobayashi; 太一小林; Masahito Yoshikawa; 雅人吉川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】透明導電薄膜の欠損、剥離等を生じることがなく、しかもフィルム構成が簡易で安価に提供される透明導電性フィルムと、このような透明導電性フィルムを備える耐摺動性に優れたタッチパネルを提供する。
【解決手段】高分子フィルム１１の一方の面にハードコート層１２が形成され、他方の面に、アクリル系樹脂よりなる応力緩和層１３を介して透明導電薄膜１４が形成された透明導電性フィルム１０。応力緩和層１３により摺動時の応力を緩和し、永久歪みを低減して透明導電薄膜１４の剥離を有効に防止することができる。ハードコート層１２／高分子フィルム１１／応力緩和層１３／透明導電薄膜１４という簡易な層構成であるため安価に提供される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子フィルム上に透明導電薄膜を形成してなる透明導電性フィルムであって、透明導電薄膜の耐剥離性に優れ、かつ安価な透明導電性フィルムと、この透明導電性フィルムを有する耐摺動性に優れたタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
指で押したり、専用ペンで描画すると、その部分が対面電極と接触、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、図２に示す如く、ガラス板１の上に透明導電薄膜２を形成してなる下部電極３の上に、ＰＥＴフィルム等の高分子フィルム４に透明導電薄膜５を形成してなる上部電極６を、透明導電薄膜２，５が対面するようにスペーサ（マイクロドットスペーサ）７を介して積層したものであり、上部電極６の表示面を指やペンで押すと、上部電極６と下部電極３とが接触して通電し信号が入力される。なお、上部電極６の表面には、高分子フィルム４の保護のためにハードコート層８が設けられている。
【０００４】
従来において、タッチパネルの透明導電薄膜２，３は、一般にＤＣスパッタリングにより形成されている。
【０００５】
このようなタッチパネルでは、指やペンによる入力に伴って、上部電極６の透明導電薄膜５と下部電極３の透明導電薄膜２とが接触と非接触とを繰り返すこととなるが、透明導電薄膜５，２の形成材料であるＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等の透明導電性材料は、耐擦傷性が低いために、透明導電薄膜２，５のうち、特にタッチパネルの入力時に繰り返し変形を受ける上部電極６の透明導電薄膜５には亀裂が入り易く、また、同材質の透明導電薄膜２，５同士の接触、非接触で透明導電薄膜５が基材である高分子フィルム４から剥離して脱落し易いという問題があった。
【０００６】
上部電極６の透明導電薄膜５が損傷したり、剥離したりすると、透明導電薄膜５面の電気抵抗値が変化し、また、その均一性が失われ、電気特性が損なわれることにより、正確な入力を行うことができなくなり、このことがタッチパネルの信頼性を損ない、損傷、欠陥、耐久性低下の原因となっていた。
【０００７】
透明導電薄膜の剥離を防止するために、ＰＥＴフィルムと透明導電薄膜の間にＳｉＯ_２やＳｉＣ等のスパッタ又はシラザンポリマーのウェットコーティング等のアンダーコート層を介在させることも提案されているが、十分に満足し得る剥離防止効果は得られておらず、透明導電薄膜として、耐摺動性に優れた結晶ＩＴＯ薄膜を用いても耐摺動試験ではＩＴＯ薄膜の剥離が容易に確認される。特に、額縁試験という非常に厳しい耐摺動試験を行う際に、摺動試験１０万回以内でＩＴＯ薄膜が剥離する。
【０００８】
そこで、耐摺動試験の際のタッチペンからの応力緩和のために、ハードコート層／ＰＥＴフィルム／粘着剤層／ＰＥＴ層／アンダーコート層／透明導電薄膜の積層構成としたタッチパネル用透明導電性フィルムが市販されている。この透明導電性フィルムであれば、粘着剤層の柔らかさによって摺動時の応力が緩和され、額縁試験でも１０万回以上の耐久性が示されるが、フィルム構成が非常に複雑になり、製法も複雑となってコストが高くつくという欠点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題点を解決し、透明導電薄膜の欠損、剥離等を生じることがなく、しかもフィルム構成が簡易で安価に提供される透明導電性フィルムと、このような透明導電性フィルムを備える耐摺動性に優れたタッチパネルを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の透明導電性フィルムは、高分子フィルムの一方の面にハードコート層が形成され、他方の面に透明導電薄膜が形成されてなる透明導電性フィルムにおいて、該高分子フィルムと透明導電薄膜との間に、アクリル系樹脂よりなる応力緩和層が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の透明導電性フィルムでは、アクリル系樹脂よりなる応力緩和層が高分子フィルムと透明導電薄膜との間に介在することにより、この応力緩和層により摺動時の応力を緩和し、永久歪みを低減して透明導電薄膜の剥離を有効に防止することができる。しかも、本発明の透明導電性フィルムはハードコート層／高分子フィルム／応力緩和層／透明導電薄膜という簡易な層構成であるため安価に提供される。
【００１２】
本発明において、この応力緩和層は厚み１０〜５０μｍであり、０．５μｍ押し込み深さにおけるビッカース硬さ３８〜２４０Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。また、応力緩和層は塗工により形成されることが好ましい。透明導電薄膜はスパッタリング法により形成されることが好ましい。この透明導電薄膜上にはスパッタリング法によりオーバーコート層が形成されていることが好ましく、これにより透明導電薄膜の機械的耐久性を高めることができる。
【００１３】
本発明のタッチパネルはこのような本発明の透明導電性フィルムを備えるものであり、透明導電薄膜の耐剥離性が良好であるために、入力時の摺動耐久性に優れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の透明導電性フィルム及びタッチパネルの実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の透明導電性フィルムの実施の形態を示す断面図である。
【００１６】
図１の透明導電性フィルム１０は、高分子フィルム１１の一方の面にハードコート層１２が形成され、他方の面にアクリル系樹脂よりなる応力緩和層１３を介して透明導電薄膜１４が形成され、この透明導電薄膜１４の上にオーバーコート層１５が形成されたものである。
【００１７】
高分子フィルム１１の樹脂材料としては、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、セロファン等が挙げられるが、特に強度面でＰＥＴ、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ＴＡＣ、とりわけＰＥＴ、ＴＡＣが好ましい。
【００１８】
このような高分子フィルム１１の厚さは、透明導電性フィルムの用途等によっても異なるが、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、上部電極としての十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。
【００１９】
ハードコート層１２としては、アクリル層、エポキシ層、ウレタン層、シリコン層等が挙げられ、通常その厚さは１〜５０μｍ、好ましくは２〜１５μｍ程度である。
【００２０】
アクリル系樹脂よりなる応力緩和層（以下「ソフトアクリル層」と称す場合がある。）１３は、アクリル系樹脂の塗工液を高分子フィルム１１に塗工し、光硬化又は熱硬化、好ましくは光硬化させることにより形成される。
【００２１】
このソフトアクリル層１３の厚みが薄過ぎるとソフトアクリル層１３を形成したことによる十分な応力緩和効果を得ることができず、厚過ぎると透明導電性フィルムの厚みが厚くなり好ましくない。従って、ソフトアクリル層１３は１０〜５０μｍの厚さに形成することが好ましい。
【００２２】
また、このソフトアクリル層１３が柔らか過ぎるとソフトアクリル層１３が硬化し難く、この上に透明導電薄膜１４を密着性良く形成することが困難である。ソフトアクリル層１３が硬過ぎると、応力緩和効果が低くなるため、ソフトアクリル層１３は０．５μｍ深さでのビッカース硬さで３８〜２４０Ｎ／ｍｍ^２の範囲であることが好ましい。
【００２３】
ソフトアクリル層１３の硬さは、ソフトアクリル層１３の形成に当たり、種々のアクリルモノマーの配合比を変えることにより調整することができる。
【００２４】
透明導電薄膜１４の構成材料としては特に制限はなく、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミナドープ・スズ酸化物（ＡＴＯ）、又はアンチモンドープ・亜鉛酸化物（ＡＺＯ）等が挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
【００２５】
この透明導電薄膜１４の膜厚が薄過ぎると十分な導電性を得ることができず、過度に厚くても導電性には差異はなく、成膜コストが高くつく上に透明導電性フィルムの厚みが厚くなって好ましくない。このため、透明導電薄膜の膜厚は１〜５００ｎｍ、特に５〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００２６】
このような透明導電薄膜１４は、得られる透明導電薄膜の緻密性、機械的強度、ソフトアクリル層に対する接着性に優れ、成膜時のコンタミが少なく、また高速での成膜が可能なことから、スパッタリング法により形成することが好ましい。
【００２７】
透明導電薄膜１４上のオーバーコート層１５は透明導電薄膜１４を保護するためのものであり、オーバーコート層１５の材料としては、酸化物、窒化物、炭化物、カーボン及びこれらの複合材料（例えば酸窒化物等）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を主成分とするもの、より具体的にはＣ（カーボン）、ＣＮ_ｘ（ｘ≦１．４）、ＢＮ_ｘ（ｘ≦１．１）、Ｂ_ｘＣ（ｘ＝１×１０^６〜２）、ＳｉＣ等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を主成分とするものが用いられる。
【００２８】
オーバーコート層１５の膜厚が過度に薄いと透明導電薄膜１４の保護効果を十分に得ることができず、逆に過度に厚いと透明性が低下したり、透明導電フィルム自体の厚さも厚くなり、好ましくない。従って、オーバーコート層１５の膜厚は０．５〜１００ｎｍ、特に０．５〜５０ｎｍとするのが好ましい。
【００２９】
このようなオーバーコート層１５は、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の物理蒸着法、又はＣＶＤ等の化学蒸着法、特に好ましくはスパッタリング法で成膜するのが、得られるオーバーコート層の緻密性、透明導電薄膜に対する接着性に優れ、成膜時のコンタミが少なく、また高速での成膜が可能で、しかも透明導電薄膜の成膜後同一の装置内で連続的に成膜を行うことができ、成膜効率にも優れる点で望ましい。
【００３０】
本発明のタッチパネルは、図２に示す如く、このような透明導電性フィルムを上部電極として備えるものであり、透明導電薄膜が剥離し易く、耐久性、信頼性に優れる。
【００３１】
なお、本発明の透明導電性フィルムは、タッチパネルの上部電極としての用途に好適であるが、その他、透明スイッチングデバイス、その他の各種の光学系透明導電性フィルム用途に有効に使用することができる。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
実施例１〜１０
帝人製ＰＥＴフィルム「ＯＬＷ−１２５」（厚さ１２５μｍ）の片面に、市販のシリカ粒子にアクリルバンダーを加えたもののハードコート剤（ＪＳＲ：Ｚ７５０１）を８μｍの膜厚で塗工し、高圧水銀灯で５００ｍＪ／ｃｍ^２の積算光量で硬化させた。その後、このＰＥＴフィルムのハードコート層形成面と反対側の面に、アクリル系樹脂の塗工液を塗工し、高圧水銀灯で５００ｍＪ／ｃｍ^２の積算光量で照射して硬化させることにより、表１に示す膜厚及びビッカース硬さの応力緩和層を形成した。なお、アクリル系樹脂の塗工液としては表１に示すものを用い、応力緩和層のビッカース硬さは、アクリル系樹脂の塗工液の配合比を調整することにより調整した。
【００３４】
この応力緩和層上に透明導電薄膜として、スパッタリング法によりインジウム：錫＝９０：１０程度の重量比率のＩＴＯターゲットを使用して膜厚約６０ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。このＩＴＯ膜の上にカーボンオーバーコート層をスパッタリング法により膜厚約５ｎｍで成膜して、透明導電性フィルムの各種サンプル作製した。
【００３５】
作製したサンプルのカーボンオーバーコート層側（ＩＴＯ膜側）を、マイクロドットスペーサ付のＩＴＯガラス基板と対向させてこれらを張り合わせ、透明導電性フィルムのハードコート層形成面をポリアセタール樹脂製のタッチパネル用入力ペン（先端部０．８Ｒ）を用い、５００ｇｆの荷重をかけて往復摺動筆記試験を行い、１０万回の往復摺動筆記試験でＩＴＯ膜の剥離が全くないものを◎、ＩＴＯ膜の剥離が極一部見られるものを○、ＩＴＯ膜が剥離してしまうものを×として評価した。
【００３６】
なお、応力緩和層のビッカース硬さ（Ｎ／ｍｍ^２）は、Ｆｉｓｃｈｅｒ社製の微小硬度計を使用し、針はビッカース短針を使用し、押し込み深さ０．５μｍにおける硬さを測定した。また、この測定時には、永久ひずみの少なさの指標として、弾性仕事量／全仕事量（Ｗｅ／Ｗｔ）の測定も行った。
【００３７】
比較例１
実施例１において、アクリル系樹脂よりなる応力緩和層の代りに、ＳｉＯ_２をスパッタすることにより膜厚約１００ｎｍのアンダーコート層を形成したこと以外は同様にして透明導電性フィルムを作製し、同様に評価を行って結果を表に示した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１よりアクリル系樹脂よりなる応力緩和層、特にビッカース硬さが３８〜２４０Ｎ／ｍｍ^２で膜厚が１０μｍ以上の応力緩和層を形成することにより、透明導電薄膜の剥離を有効に防止することができることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば、透明導電薄膜の耐剥離性に優れ、かつ安価な透明導電性フィルムが提供され、このような透明導電性フィルムを用いて高耐久性で信頼性に優れたタッチパネルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透明導電性フィルムの実施の形態を示す断面図である。
【図２】一般的なタッチパネルの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ガラス板
２透明導電薄膜
３下部電極
４高分子フィルム
５透明導電薄膜
６上部電極
７スペーサ
８ハードコート層
１０透明導電性フィルム
１１高分子フィルム
１２ハードコート層
１３応力緩和層
１４透明導電薄膜
１５オーバーコート層

Claims

高分子フィルムの一方の面にハードコート層が形成され、他方の面に透明導電薄膜が形成されてなる透明導電性フィルムにおいて、
該高分子フィルムと透明導電薄膜との間に、アクリル系樹脂よりなる応力緩和層が設けられていることを特徴とする透明導電性フィルム。
請求項１において、該応力緩和層の厚みが１０〜５０μｍであり、ビッカース硬さが３８〜２４０Ｎ／ｍｍ^２であることを特徴とする透明導電性フィルム。
請求項１又は２において、該応力緩和層は塗工により形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。
請求項１又ないし３のいずれか１項において、該透明導電薄膜はスパッタリング法により形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。
請求項１ないし４のいずれか１項において、該透明導電薄膜上にスパッタリング法によりオーバーコート層が形成されていることを特徴とする透明導電性フィルム。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の透明導電性フィルムを備えることを特徴とするタッチパネル。