JPH08201785A - 透明導電性フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学特性が良好な上、機械的、熱的影響に対
する耐性に優れた透明導電性フィルムを目的とし、更に
は前記薬剤特にその加工に使用される各種の溶剤に対し
ても耐性がある透明導電フィルムを提供することを目的
とする。 【構成】 プラスチックフィルム上に透明導電層を設け
た透明導電性フィルムにおいて、該プラスチックフィル
ムはその原料ポリマーを溶媒で溶解して得られる溶液を
支持体上に流延することにより製膜する溶液流延法で製
膜したプラスチックフィルムであり、該透明導電層をこ
のプラスチックフィルムの製造時支持体と接していた支
持体面に直接又は厚さ１５μｍ以下の有機樹脂層を介し
て設けたことを特徴とする透明導電性フィルムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックフィルム
上に透明導電層を設けた透明導電性フィルムに関し、更
に詳しくは光学特性が良好で、透明導電層と基板のフィ
ルムとの接着性に優れる透明導電性フィルムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】前記透明導電フィルムは軽薄化、大型化
しやすく、かつ形状の自由性に優れるという利点を持つ
ことから、 従来の厚くて、重くて、割れ易いガラス基
板に代わって、液晶表示素子、タッチパネル、太陽電池
等の透明電極基板、あるいは帯電防止用フィルム、赤外
線反射膜などに用いられている。

【０００３】そして、液晶表示素子、太陽電池など透明
電極基板への応用化が進められている中、その用途に適
した特性の向上が要求されている。例えば、液晶表示素
子ではより軽薄化、より大型化という要求に加え、長期
信頼性、形状の自由度、曲面表示、製品化工程での耐久
性及び取扱性の向上等の高度な要求がなされている。

【０００４】中でも、加工時及び経時的にその品質に劣
化を起こさない信頼性への要望は強い。ところが、プラ
スチックフィルムの熱膨張や収縮、また機械的影響など
によりプラスチックフィルムと透明導電層との接着性が
不十分となり、透明導電層にクラックが発生したり、そ
の一部が剥離するなどの問題があった。

【０００５】これに対して、コロナ放電処理、プラズマ
処理、逆スパッタ処理等の表面処理を施したり、接着層
を設ける対策が一般になされている。しかし、これらは
生産工程上不利である。

【０００６】また近年では、製品化過程で各種の薬剤が
使用され、これに対する耐性が要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状を
解決しようとするもので、光学特性が良好な上、機械
的、熱的影響に対する耐性に優れた透明導電性フィルム
を目的とし、更には前記薬剤特にその加工に使用される
各種の溶剤に対しても耐性がある透明導電フィルムを提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下の本
発明により達成される。すなわち、本発明は、プラスチ
ックフィルム上に透明導電層を設けた透明導電性フィル
ムにおいて、該プラスチックフィルムはその原料ポリマ
ーを溶媒で溶解して得られる溶液を支持体上に流延する
ことにより製膜する溶液流延法で製膜したプラスチック
フィルムであり、該透明導電層をこのプラスチックフィ
ルムの製造時支持体と接していた支持体面に直接又は厚
さ１５μｍ以下の有機樹脂層を介して設けたことを特徴
とする透明導電性フィルムである。

【０００９】上記の本発明は、以下のようにして、なさ
れたものである。すなわち、フィルムを連続して製膜す
る方法としては、一般的には溶融押出法、溶液流延法な
どがある。このうち溶液流延法ではリターデーション値
が２０ｎｍ以下、かつ遅相軸のばらつきが±１５度以下
の光学等方性を有し、厚さが７０〜２００μｍのフィル
ムを製造することが可能であることは既に知られてい
る。

【００１０】なおここで述べるリターデーション値は公
知の複屈折の屈折率の差△ｎと厚さｄの積△ｎ・ｄであ
り、可視光線の範囲である波長での測定値であることが
必要であり、一般的にプラスチックは屈折率の波長分散
特性を有しているので、代表値として５９０ｎｍの測定
値とする。また、遅相軸のバラツキ角度は同一の波長で
測定するが、リターデーション値及び遅相軸の角度は良
く知られている複屈折率測定装置で測定することができ
る。例えば日本分光製の多波長複屈折率測定装置Ｍ−１
５０等で簡便に測定することができる。

【００１１】我々はこのようなフィルムについて詳細に
検討した結果、優れた光学特性を持つ上に、そのフィル
ムの支持体面（「ベルト面」ともいう）は、支持体具体
的には製膜装置のキャスティングベルトから剥離し易い
ように適度に荒らしているため適度な粗面となってお
り、この面に設けた透明導電層はフィルムとの接着性に
優れていることを見いだした。具体的にはベルト面の表
面粗さは、Ｒａ値で１ｎｍ＜Ｒａ＜１０ｎｍであること
が判った。

【００１２】なお、ここでいう接着性は、透明導電フィ
ルムの透明導電層部分を切断するようにカッターナイフ
で透明導電層側の表層部を切断し、この切断部にセロハ
ンテープを接着し、次いでテープを引き剥すという剥離
検査、及びＪＩＳ−Ｋ−７１３３規格のＴ型剥離試験に
よって２５℃で測定した透明導電層とその下層との間の
剥離強度で示す接着力により評価する。そして、剥離検
査で全く剥離が観察されず、且つ剥離強度が長期信頼性
でも問題のない１５０ｇ／ｃｍ以上の場合を接着性が良
好とした。

【００１３】また、Ｒａ値は、位相シフト干渉法を測定
原理に用いるＷＹＣＯ社製ＴＯＰＯ−３Ｄを用い、４０
倍の倍率でフィルム表面上の辺の長さが２５６μｍの正
方形の面を１μｍの間隔で測定したときに得られる中心
線平均粗さＲａの値である。

【００１４】本発明は、以上の知見に基づき、なされた
ものである。

【００１５】以上、本発明は、溶液流延法で製膜したフ
ィルムのベルト面上に透明導電層を形成することによっ
て、あるいはそのベルト面にその粗面を維持するように
必要な機能を有する透明性に優れた厚さ１５μｍ以下の
有機樹脂層を積層してその上に透明導電層を形成するこ
とによって、透明導電層とその下層との接着性が良好な
上、かつ光学特性に優れた透明導電フィルムを提供する
ものである。

【００１６】以下、本発明の詳細を説明する。

【００１７】本発明のプラスチックフィルムには、溶液
流延可能、すなわち任意の溶媒に溶解可能なポリマーで
あれば使用可能であるが、光学特性、熱特性の点から、
ポリアリレートや、ポリカーボネートが好ましい。

【００１８】なお、ポリカーボネートについては、耐熱
性、機械特性の面から、特にビスフェノールＡのみから
なるビスフェノール成分よりなり、分子量３００００以
上でガラス転移温度１５０℃以上のポリカーボネートが
好ましい。また、耐熱性向上のため、共重合成分とし
て、例えば９，９ビス（４−ヒドロキシフェニル）フル
オレンあるいは１、１ビス（４−ヒドロキシフェル）
３，３，５−トリメチルシクロヘキサン等を入れても差
し支えない。ただし、最適な平均分子量、共重合条件の
選択は、耐熱性と機械特性及び経済性のバランスで実施
される。

【００１９】ここで、平均分子量とは、数平均分子量の
ことであり、ＧＰＣ等の公知の測定手段で簡便に決定す
ることができる。

【００２０】透明導電層は、公知のもの、例えば錫、イ
ンジウム、チタン等の金属又はこれらの酸化物が適用さ
れる。そして、これらの透明導電層は、蒸着法、スパッ
タリング法などの公知の薄膜形成手段で設けることがで
きる。

【００２１】これらの透明導電層の中でも、主として非
結晶のインジウム酸化物からなり、その組成分として錫
を５〜１５重量％含有し、かつ、膜厚が２０〜２００ｎ
ｍの範囲にある透明導電層が好ましい。

【００２２】結晶性の高いインジウム酸化物は、非結晶
体と比較すると、透明性、導電性が高く、透明電極材料
として好ましいが、屈曲性の高いフィルム上に結晶性の
膜を製膜し、このフィルムを屈曲したときには割れ易
く、信頼性および組み立て時の取扱性等において問題が
ある。

【００２３】なお、本発明ではインジウム酸化物の結晶
性、非結晶性を次のように定義する。製膜したインジウ
ム酸化物の表面を透過型電子顕微鏡で観察したときに、
非晶質膜面に点在する高々１００ｎｍ程度の大きさの微
結晶が観察される。この観察方法で、単位体積（１００
μｍ² ）あたりの微結晶粒の面積割合が２０％以下の場
合を非結晶と定義する。

【００２４】インジウム酸化物は本来透明な電気絶縁体
であるが、微量の不純物を含有する場合や、わずかに酸
素不足の場合には半導体になる。好ましい半導体金属酸
化物としては、錫、またはフッ素を含むインジウム酸化
物を挙げることができ、中でも錫を５〜１５重量％含有
するインジウム酸化物が、高い透明性を保ちつつ、良好
な導電性を示す点で好ましい。

【００２５】そして、その厚さとしては、２０〜２００
ｎｍの範囲が好ましい。２０ｎｍよりも薄いと電気的に
面積抵抗が高くなり、良好な透明導電フィルムとして活
用しにくくなる。また、２００ｎｍよりも厚くなると、
フィルムの５５０ｎｍ透過率として、８０％以上の値を
得難くなる上、屈曲したときに容易に割れてしまい、取
扱が困難となる。

【００２６】以上、本発明により透明導電層の接着性が
良好で、かつ光学特性が優れた透明導電フィルムは得ら
れるが、溶液流延法のプラスチックフィルムを用いるた
め、用途によっては、以下の問題がある。

【００２７】すなわち、溶液流延法の溶媒にポリマーを
溶解して製膜するというのは前述の特徴を有するが、一
方そのことは得られたフィルムは溶媒により容易に溶
解、膨潤、白濁し、耐溶剤性が低く、透明導電層を設け
た透明導電フィルムを溶媒に浸したとき透明導電層はそ
の接着性が低下し、場合により剥離してしまうという問
題がある。

【００２８】これに対しては、プラスチックフィルムの
ベルト面に保護層を設けた後に、その上に透明導電層を
形成することで解決できる。なお、この際、プラスチッ
クフィルムの両面に保護層を設けた後にそのベルト面側
に透明導電層を形成することが好ましい。

【００２９】このような保護層としては、エポキシ樹
脂、フェノキシ樹脂、フェノキシエステル樹脂、アクリ
ル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂またはウレタン
樹脂よりなる群から選ばれた、少なくとも１種を組成分
としている熱架橋性樹脂硬化物が好ましく適用できる。
さらには、作業性及びより保護層としての性能が良好な
材料としてエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノキシ
エーテル樹脂、フェノキシエステル樹脂含有組成物が好
ましい。これにより、有機溶剤などに対する耐久性が向
上するとともに、溶液流延法で得られる前述の熱可塑性
高分子フィルムの表面よりも表面硬度が高く、耐擦傷性
などの機械特性も向上するという効果も得られる。

【００３０】また、特に液晶表示パネルの透明電極基板
等に用いる場合、耐透気性、耐水蒸気透過性が不十分で
あると液晶内部に気泡が発生したりする。よって、良好
な耐透気性、耐水蒸気透過性を付与することが好まし
い。これは、溶液流延法で製膜したプラスチックフィル
ムの少なくとも一方の面にガスバリア層及び水蒸気バリ
ア層を設けた後、その積層フィルムのベルト面側に透明
導電層を形成する構成により対処できる。

【００３１】このようなガスバリア層としてはポリビニ
ルアルコール系高分子樹脂、エチレンビニルアルコール
系高分子樹脂等が、また水蒸気バリア層としてはＳｉ
系、Ａｌ系無機酸化物、窒化物等の無機層或いは前述の
保護層に用いた有機樹脂層が、好ましく適用できる。

【００３２】さらに、このようなガスバリア層あるいは
水蒸気バリア層と溶液流延法で製膜したフィルムとの接
着性を一層良好にするためにフィルム上にアンカーコー
ト層を設け、その上にガスバリア層あるいは水蒸気バリ
ア層を設けてもよい。

【００３３】このようなアンカーコート層としては親水
基を有するポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレ
タン樹脂、及びイオン高分子錯体よりなる群から選ばれ
た、少なくとも１種を組成分とすることが好ましい。

【００３４】さらに、これに加えて有機溶剤などに対す
る耐久性を向上するために前述の保護層を設ける場合
は、溶液流延法で製膜したフィルムのベルト面に必要に
よってはアンカーコート層を介してガスバリア層、水蒸
気バリア層を設けた上、既に述べた保護層をフィルムの
ベルト面側あるいは両面に設けた後、その積層フィルム
のベルト面側に透明導電層を形成した構成等が好ましく
適用される。

【００３５】ただし、プラスチックフィルムのベルト面
の表面粗さを有効に活用し、透明導電薄膜との接着性を
向上させるには、透明導電薄膜と接するベルト面側に設
けた保護層あるいはガスバリア層あるいは水蒸気バリア
層の表面粗さが問題となってくる。保護層、ガスバリア
層、水蒸気バリア層はコーティング法または蒸着法など
の公知の膜形成手段を用いて容易に形成できるが、得ら
れる各層の表面性はベルト面の表面粗さと同じにはなら
ない。しかし、接着性面からは、ベルト面側に設けた透
明導電薄膜と接する層の表面性はＲａ値で１ｎｍを越え
ることが必要で、更には２ｎｍ以上であることが好まし
い。一方、この表面性は、液晶表示パネルの表示品質面
から要求される液晶層のギャップ精度等からは平滑な程
よく、実用面から表示面積が小面積の場合でもＲａ値で
４０ｎｍ以下、大面積では２０ｎｍ以下が必要である。

【００３６】ところで、透明導電層等の無機層は本発明
の膜厚範囲であればその表面性はその下層の表面性がほ
ぼそのまま発現するが、保護層等の有機樹脂膜は厚くな
ると表面性が低下する傾向がある。かかる点から、上記
の表面性を得るためには、ベルト面側に保護層、ガスバ
リア層、水蒸気バリア層、アンカーコート層の機能層を
設ける場合、その内の有機樹脂層の厚みの総和は１５μ
ｍ以下が必要で、更に好ましくは１０μｍ以下である。

【００３７】以下、本発明の実施例を比較例と共に説明
する。

【００３８】

【実施例】

〔実施例１〕ビスフェノール成分がビスフェノールＡの
みからなる平均分子量３７０００のポリカーボネート樹
脂を用いて、溶液流延法により以下のようにしてポリカ
ーボネートフィルムを製膜した。

【００３９】すなわち、該ポリカーボネート樹脂を溶媒
のメチレンクロライドに２０重量％溶解した。そしてこ
の溶液をダイコーティング法により支持体の厚さ１７５
μｍのポリエステルフィルム上に流延して、製膜した。
次いで、乾燥炉で残留溶媒濃度を１３重量％になるまで
溶媒を蒸発除去した後、ポリカーボネートフィルムをポ
リエステルフィルムから剥離した。そして、このポリカ
ーボネートフィルムを温度１２０℃の乾燥炉中で、縦横
の張力をバランスさせながら、残留溶媒濃度が０．０８
重量％になるまで乾燥した。

【００４０】こうして得られたポリカーボネートフィル
ムは、厚みが１０２μｍ、リターデーション値は幅方向
で８±２ｎｍ、遅相軸はＭＤ方向を中心に±８度以内で
あった。また、このフィルムのベルト面のＲａ値は２．
１ｎｍであった。

【００４１】そして、このフィルムのベルト面上に、透
明導電層として、インジウム−錫酸化物層をスパッタリ
ング法により以下のように形成した。

【００４２】スパッタリングターゲットには組成が重量
比でインジウム／錫＝９０／１０、充填密度が９０％の
インジウム−錫酸化物ターゲットを用いた。そして、連
続スパッタ装置に上記のポリカーボネートフィルムをセ
ットし、１．３ｍＰａの圧力まで排気した後、Ａｒ／Ｏ
２＝９８．５／１．５の体積混合比のガスを導入し、雰
囲気圧力を０．２７Ｐａにした。そしてフィルム温度を
５０℃に設定し、投入電力密度１Ｗ／平方ｃｍでＤＣス
パッタリングを行い、膜厚１３０ｎｍの透明導電層を形
成した。

【００４３】得られた透明導電層は、結晶粒の存在割合
が面積比で０％であり、非結晶性であった。また、表面
抵抗値は、単位正方形の対抗辺に電極を配置して測定す
る正方形測定で、４０Ωであった。以下、この表面抵抗
値をΩ／□で示す。

【００４４】このようにして得た透明導電性フィルムの
５５０ｎｍでの光線透過率は８５％、ヘイズ値は０．５
％であった。

【００４５】次に、剥離強度を測定したところ、１７１
ｇ／ｃｍと、前述の基準の１５０ｇ／ｃｍ以上が得られ
た。

【００４６】また、この透明導電性フィルムについて剥
離検査を行った。その結果、全く剥離は観察されなかっ
た。

【００４７】このように、接着性及び光学特性が良好な
透明導電性フィルムを作製することができた。

【００４８】〔比較例１〕実施例１のポリカーボネート
フィルムのベルト面の反対側のエアー面に、実施例１と
同じにして同じ透明導電層を設けた。このポリカーボネ
ートフィルムのエアー面のＲａ値は０．５ｎｍと平滑で
あった。

【００４９】得られた透明導電性フィルムの剥離強度
は、５３ｇ／ｃｍと低く、前述の基準以下であった。

【００５０】また、剥離検査を行ったところ、容易に透
明導電層が剥離してしまった。

【００５１】このように、接着性が悪く、取り扱いが困
難な透明導電性フィルムであった。

【００５２】〔実施例２、３及び比較例２〕実施例１と
同じポリカーボネートフィルムの両面に膜厚８μｍ（実
施例２）、１５μｍ（実施例３）、２０μｍ（比較例
２）の保護層を以下のようにして設けた。

【００５３】保護層は架橋したフェノキシ樹脂とし、具
体的にはフェノキシ樹脂の東都化成（株）製フェノトー
トＹＰ−５０を用い、この４０部をメチルエチルケトン
４０部と２−エトキシエチルアセテート２０部の溶媒に
混合した物に、更に架橋剤のイソシアナート成分として
武田薬品工業（株）製Ａ３を４０部混合した溶液を各膜
厚が得られるようにフィルムに塗工し、８０℃で５分及
び１３０℃で３時間熱処理することで形成した。

【００５４】こうして得られた各積層フィルムのベルト
面側のＲａ値は、実施例２では９．７ｎｍ、実施例３で
は３５ｎｍ、比較例２では４７ｎｍであった。比較例２
は表面性が悪く、液晶パネルに適用できないものあっ
た。

【００５５】そこで、実施例２、３の積層フィルムのベ
ルト面側に、実施例１と同じにして同じ透明導電層を形
成して、保護層付きの透明導電性フィルムを得た。

【００５６】このようにして得た各透明導電性フィルム
の５５０ｎｍでの光線透過率は共に８５％、ヘイズ値は
実施例２が０．７％、実施例３が０．８％であった。

【００５７】次に、５％ＫＯＨ水、アセトン、ｎメチル
ピロリドン中に作製した透明導電性フィルムを浸漬し、
５分間放置した後、剥離検査を行った結果、全く剥離は
観察されなかった。

【００５８】また、透明導電層／保護層間の剥離強度は
共に１９４ｇ／ｃｍと、良好であった。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、簡単な構成の、フィルム基板
と透明導電薄膜との接着性が耐久性も含めて十分で且つ
光学特性の良好な透明導電フィルムを提供するものであ
り、透明タッチパネル、液晶表示パネル、太陽電池、照
明パネル等の透明電極等に広く利用でき、これらの信頼
性、安全性の向上、更にはコストダウンに大きく寄与す
るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤島 博行 東京都日野市旭が丘４丁目３番２号 帝人 株式会社東京研究センター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックフィルム上に透明導電層を
   設けた透明導電性フィルムにおいて、該プラスチックフ
   ィルムはその原料ポリマーを溶媒で溶解して得られる溶
   液を支持体上に流延することにより製膜する溶液流延法
   で製膜したプラスチックフィルムであり、該透明導電層
   をこのプラスチックフィルムの製造時支持体と接してい
   た支持体面に直接又は厚さ１５μｍ以下の有機樹脂層を
   介して設けたことを特徴とする透明導電性フィルム。
2. 【請求項２】 前記有機樹脂層が、エポキシ樹脂、フェ
   ノキシ樹脂、フェノキシエーテル樹脂、フェノキシエス
   テル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
   脂又はウレタン樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも
   １種からなる熱架橋性樹脂の硬化物よりなる有機樹脂層
   である請求項１に記載の透明導電性フィルム。