(57)【要約】【課題】タッチパネル用途として必要不可欠な機械強度を向上することにより、長寿命で誤作動の生じにくいタッチパネルを作製できるようにするための透明導電膜付きフィルム及びその製造方法を提供すること。【解決手段】透明なフィルム基材に透明導電膜を備える透明導電膜付きフィルムであって、該透明導電膜が前記基板側から順に適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層と、導電性膜からなる第２の薄膜層とを備えることを特徴とする透明導電膜付きフィルム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明なフィルム基材に透明導電膜を備える透明導電膜付きフィルムであって、該透明導電膜が前記透明なフィルム基材側から順に、適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層と、導電性膜からなる第２の薄膜層とを備えることを特徴とする透明導電膜付きフィルム。
【請求項２】
前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層について、Lorentz-Lorenzの式と、空孔を含む薄膜層を構成する物質が空孔を含まない理想的状態の屈折率（ns）と実際に堆積して作製した膜の屈折率（nf）を使用することによって求められる下記数式（１）の空孔率Vpが、５％以上、２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の透明導電膜付きフィルム。
【数１】
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【請求項３】
前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が、押し込み硬さ試験として、圧子として１／１６インチの鋼球を使用し、２５０ｇの荷重で圧子を押し込んだ時に膜の塑性変形が起こり、くぼみ深さＣとなり、荷重を取り去ったときのくぼみ深さＤとの関係において、弾性変形Ｅの割合（式Ｅ=（Ｃ−Ｄ）／Ｃ×１００）が８０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明導電膜付きフィルム。
【請求項４】
前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層の屈折率が１．５以下の材料を使用していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルム。
【請求項５】
前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が水蒸気バリア性をもつことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルム。
【請求項６】
前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が、真空蒸着法によって作製されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれに記載の透明導電膜付きフィルムの製造方法。
【請求項７】
前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が、スパッタ法によって作製され、Thorntonのゾーンモデルにおいて、ゾーン1の条件において作製された膜であること（Ｔs/Ｔm（基板温度／薄膜材料の融点）が０．３以下で、成膜時圧力が高い状態）を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルムの製造方法。
【請求項８】
透明なフィルム基材に透明導電膜を備える透明導電膜付きフィルムであって、該透明導電膜が前記フィルム側から順に適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層、水蒸気バリア性をもつ第２の薄膜層、導電性膜からなる第３の薄膜層を備えることを特徴とする透明導電膜付きフィルム。
【請求項９】
前記適度な空孔を含む透明導電膜付きフィルムが、アクリル等のハードコートを形成する材料を塗工することによって成膜され、添加剤として発泡剤を含むことを特徴とする請求項８記載の透明導電膜付きフィルムの製造方法。
【請求項１０】
前記導電性膜からなる薄膜層が、スズを含むインジウム酸化物(ITO)、または、アルミニウムもしくはガリウムの少なくとも一方を含む酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルム。
【請求項１１】
前記透明導電膜付き基板の透明導電膜形成面のシート抵抗が200〜800Ω/□の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報入力端末に利用されているタッチパネル（TP）の上部や、液晶ディスプレイ（LCD）、有機ELディスプレイ等に使用される透明導電膜付きフィルムとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜付きフィルムは、LCDや有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（FPD）に利用されているものである。
【０００３】
近年、情報入力端末や携帯ゲーム機など透明導電膜付きフィルムを利用したTPを搭載した製品が数多く見受けられるようになっている。TPに搭載されている透明導電膜のほとんどにはＩＴＯが使用されている。ITOは、可視光透過性と高い電気伝導性を兼ね備えた膜として知られており、さらには均一かつ高いウェットエッチング速度を有し良好なパターニング特性を併せ持つ透明導電膜とすることができる。
【０００４】
TPは、スペーサーを介した導電膜同士がペンや指からの入力（荷重）により接触することでその場所を検出する。そのため、TPに使用される導電性フィルムは入力時の荷重に耐えうる機械強度が求められることになる。
【０００５】
しかしながら、フィルム基材の上にITOを成膜した単層構成では、導電性フィルムの機械強度が不十分で、膜の劣化・剥離が生じてしまう。このため、入力を認識しなくなるとか、入力場所がズレてしまうといった問題が起きてしまう。これらの問題を回避するため、機械強度に優れる透明導電性フィルムの開発が望まれている。
【０００６】
そこで、透明導電性フィルム自体の硬度を上げるため、両面にハードコート層を備えたフィルム基材にITOを成膜したサンプルを作製したが、十分な機械強度を得ることが出来なかった。
【０００７】
また、フィルム基材とITOの密着性を上げるため、フィルム基材にITOを成膜する直前にフィルム基材表面をグロー放電処理を施したが、十分な機械強度を得ることが出来なかった。
【特許文献１】特開2006-100217号公報
【特許文献２】特開2006-73321号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明にあっては、タッチパネル用途として必要不可欠な機械強度を向上することにより、長寿命で誤作動の生じにくいタッチパネルを作製できるようにするための透明導電膜付きフィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、透明なフィルム基材に透明導電膜を備える透明導電膜付きフィルムであって、該透明導電膜が前記透明なフィルム基材側から順に、適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層と、導電性膜からなる第２の薄膜層とを備えることを特徴とする透明導電膜付きフィルムである。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層につ
いて、Lorentz-Lorenzの式と、空孔を含む薄膜層を構成する物質が空孔を含まない理想的状態の屈折率（ns）と実際に堆積して作製した膜の屈折率（nf）を使用することによって求められる下記数式（１）の空孔率Vpが、５％以上、２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の透明導電膜付きフィルムである。
【００１１】
【数２】
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また、請求項３に係る発明は、前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が、押し込み硬さ試験として、圧子として１／１６インチの鋼球を使用し、２５０ｇの荷重で圧子を押し込んだ時に膜の塑性変形が起こり、くぼみ深さＣとなり、荷重を取り去ったときのくぼみ深さＤとの関係において、弾性変形Ｅの割合（式Ｅ=（Ｃ−Ｄ）／Ｃ×１００）が８０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透明導電膜付きフィルムである。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層の屈折率が1.5以下の材料を使用していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルムである。
【００１３】
また、請求項５に係る発明は、前記適度な空孔を含む薄膜層が水蒸気バリア性をもつことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルムとした。
【００１４】
また、請求項６に係る発明としては、前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が、真空蒸着法によって作製されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれに記載の透明導電膜付きフィルムの製造方法である。
【００１５】
また、請求項７に係る発明は、前記適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が、スパッタ法によって作製され、Thorntonのゾーンモデルにおいて、ゾーン1の条件において作製された膜であること（Ｔs/Ｔm（基板温度／薄膜材料の融点）が０．３以下で、成膜時圧力が高い状態）を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルムの製造方法である。
【００１６】
また、請求項８に係る発明は、透明なフィルム基材に透明導電膜を備える透明導電膜付きフィルムであって、該透明導電膜が前記フィルム側から順に適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層、水蒸気バリア性をもつ第２の薄膜層、導電性膜からなる第３の薄膜層を備えることを特徴とする透明導電膜付きフィルムである。
【００１７】
また、請求項９に係る発明は、前記適度な空孔を含む透明導電膜付きフィルムが、アクリル等のハードコートを形成する材料を塗工することによって成膜され、添加剤として発泡剤を含むことを特徴とする請求項８記載の透明導電膜付きフィルムの製造方法である。
【００１８】
また、請求項１０に係る発明は、前記導電性膜からなる薄膜層が、スズを含むインジウム酸化物(ITO)、または、アルミニウムもしくはガリウムの少なくとも一方を含む酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルムである。
【００１９】
また、請求項１１に係る発明は、前記透明導電膜付き基板の透明導電膜形成面のシート抵抗が200〜800Ω/□の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の透明導電膜付きフィルムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、TP用途として十分な機械的強度を持つ透明導電膜付フィルムを得るこ
とができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の透明導電膜付きフィルムについて説明する。
【００２２】
図１に本発明の透明導電膜付きフィルムの概念を示す断面図を示した。本発明の透明導電膜付きフィルムにあっては、透明フィルム基材１の上に適度な空孔を含む薄膜層２と透明導電膜４を備える。適度な空孔を含む薄膜層がクッション層として働くことで、機械強度に優れる透明導電性フィルムを作製することができる。また、本発明に用いられる基材は、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム等の高分子フィルムなら特に限定されない。
【００２３】
本発明の透明導電膜付きフィルムにおいて、適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層の空孔率Vpが５％以上、２０％以下の範囲で規定されるものである。適度な空孔を含む薄膜層の空孔率を上記範囲内とすることにより、クッション層としての働きを十分に発揮できるようになる。
【００２４】
ここでＬｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの式と空孔率Vpの関係を説明する。Ｌｏｒｅｎｔｚ−Ｌｏｒｅｎｚの式は高分子材料のように可視光の波長と同等のスパンの中に多数の分子が存在する場合に成立する式であり、分極率と屈折率あるいは誘電率との関係を表している。ρ：密度、Ｍ：分子量、ｎ：屈折率、Ｎ：アボガドロ数、Ｐ：分極率、とすると、（ｎ2−１）／（ｎ2＋２）×（Ｍ／ρ）＝（４／３）・π・Ｎ・Ｐなる関係が成立している。一方、全く空孔が存在しない物質（標準物質）の密度をｄ、空孔率Vpを算出したい物体の体積をＶ、重さをｍとすると、空孔率Vpは、Vp＝１−（ｍ／Ｖ・ｄ）で定義される。ｍ／Ｖは実際に空孔率を評価したい物体の密度であるから、空孔率Vpは１−（空孔率を評価したい物体の密度）／（標準物質の密度）である。ρ＝（３Ｍ）／（４π・Ｎ・Ｐ）×(ｎ2−１)/(ｎ2＋１)と書くことができる。以上から、実際に評価したい物体（作製した薄膜など）の分子量Ｍや分極率Ｐは、標準物質と同じであるとし、実際に評価したい物体の屈折率をｎf、標準物資の屈折率をｎsとすると、下記数式（１）なる関係式が得られる。
【００２５】
【数３】
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また、適度な空孔を含む薄膜層からなる第１の薄膜層が弾性変形Ｅの割合が８０％以上としている。塑性変形が少ないことで、クッション層としての働きを長い間持続することができる。
【００２６】
これは、塑性変形するような強い力で薄膜を押圧した場合、その強い力を除いた後、その薄膜層がどの程度、復元するかを表す程度を示しているが、それを弾性変形Ｅの割合（式Ｅ=（Ｃ−Ｄ）／Ｃ×１００）と呼んでいる。ここでＣは、押し込み硬さ試験に使用する圧子として１／１６インチの鋼球を使用し、２５０gの荷重で圧子を押し込んだ時に膜の塑性変形が起こる時の、くぼみ深さである。また、Ｄは荷重２５０gを取り除いたときのくぼみ深さである。その弾性変形Ｅの割合が８０％以上であるような薄膜層である場合は、薄膜層が破壊されずに維持される。
【００２７】
また、適度な空孔を含む薄膜層からなる薄膜層の屈折率が1.5以下の材料を使用していることが望ましい。透明導電材料として代表的なITOは高屈折率材料のため、多孔質な膜を低屈折率材料で形成することで膜全体の透過率の上昇に繋がる。
【００２８】
さらに、適度な空孔を含む薄膜層からなる薄膜層が水蒸気バリア性をもつことが望ましい。水蒸気バリア性をもつことで、導電膜の特性を低下させるフィルム基材からの水分の
影響を防ぐことができる。
【００２９】
本発明の透明導電膜付きフィルムにおいて、適度な空孔を含む薄膜層からなる薄膜層は真空蒸着法によって作製することができる。真空蒸着法は、蒸発物が基板に到達したときに持ちうるエネルギーが比較的低いため、空孔率の高い膜の作製が可能という利点がある。
【００３０】
また、本発明の透明導電膜付きフィルムをスパッタ法によって作製する場合は、Thorntonのゾーンモデルにおいて、ゾーン1の条件（透明導電膜をスパッタする時のフィルムの基板温度がＴs／Ｔm≦０．３を満たし、且つスパッタの成膜条件としてはガスの圧力が高い条件、Ｔsはフィルムの基板温度、Ｔmは薄膜材料の融点）において作製されることが望ましい。スパッタ法は緻密な膜が作製されやすいといった特徴をもつが、成膜条件を制御することで空孔率の調整が可能である利点を持っている。
【００３１】
また、図２に示す本発明の透明導電膜付きフィルムは、透明フィルム基材１に透明導電膜を備える透明導電膜付きフィルムであって、該透明導電膜が前記フィルム側から順に適度な空孔を含む薄膜層２、水蒸気バリア性をもつ薄膜層３、透明導電性薄膜層４を備えることを特徴とする透明導電膜付きフィルムである。適度な空孔を含む薄膜層、水蒸気バリア性を持つ薄膜層を別に設け、３層構成にすることで、更に機械特性の向上の効果が期待できる。
【００３２】
更に具体的には、本発明の３層構成の透明導電膜付きフィルムは、適度な空孔を含む薄膜層が、アクリル等のハードコートを形成する材料を塗工することによって成膜され、添加剤として発泡剤を含むことを特徴とする透明導電膜付きフィルムとした。これにより、透明導電膜付きフィルムにクッション性をもたせることができる。また、その他の添加剤として、軟化材を含んでもよいものとする。ハードコートの硬度は低下するが、さらなるクッション性の向上が望める。
【００３３】
また、本発明の透明導電膜付きフィルムにあっては、前記透明導電性薄膜層が、スズを含むインジウム酸化物(ITO)、アルミニウムもしくはガリウムの少なくとも一方を含む酸化亜鉛であることを特徴とする透明導電膜付きフィルムとした。ITOとZnO系は高い透明性と電気伝導性を併せ持つ材料である。
【００３４】
また、本発明の透明導電膜付きフィルムにあっては、前記透明導電膜付き基板の透明導電膜形成面のシート抵抗が200〜800Ω/□の範囲内であることを特徴とする透明導電膜付きフィルムとした。これにより、TP用途に有効な透明導電膜付きフィルムとすることができる。
【実施例１】
【００３５】
両面にハードコート層（HC層）を備えるフィルム基材（株式会社きもと製）の一方の面に、真空蒸着法によりSiO2膜を成膜した。エリプソメータにより屈折率を計り、空孔率を計算したところ約10%であった。また、押し込み硬さ試験においては、基板の影響を減らすため、膜厚を3μm堆積させた膜を別に成膜し、得られたサンプルついて測定を行い、弾性変形Ｅの割合が約８０％であることを確認した。
【００３６】
ここで言う押し込み硬さ試験とは、ロックウェル硬さ試験（ＪＩＳ  ２２４５）に類似した方法であるが、具体的には、ＪＩＳ  ２２４５で使用する圧子として１／１６インチの鋼球を用い、荷重２５０ｇの時のくぼみ深さをＣ、荷重を取り除いた時のくぼみ深さをＤとした時に、弾性変形Ｅの割合＝（Ｃ−Ｄ）／Ｃ×１００（％）で定義される値を算出する試験方法である。その他の条件はＪＩＳ  ２２４５に従っている。
【００３７】
その後、ITOセラミックターゲットを用いたスパッタ法によりITOを成膜した。得られた透明導電性フィルムとスペーサーを形成した透明導電性薄膜付硝子に電極を形成した後に貼り合わせ、タッチパネルを作成した。作成したタッチパネルに対して文字書き試験（ポリアセタールペンを使用し、２５０ｇ荷重で１０万文字）を行い、試験後にリニアリティの評価を行った。
【００３８】
ここでいうリニアリティとは、得られた透明導電性フィルムの100ｍｍ×100ｍｍサンプルの電極間に定電圧電源から５Ｖを印加し、サンプルの中心部50ｍｍ×50ｍｍの範囲を縦横5ｍｍの間隔で、（x1,y1）〜(x10,y10)の100点において電圧Ｖx，y（x，y＝１〜1０）を測定し、その測定結果と各電圧測定点での理論電圧Vrx，ry＝Ｖ1，1＋（Ｖ10，10−Ｖ1，1）／1０×（x−１）とのズレをΔx，y＝（Ｖx，y−Vrx，ry）／Vrx，で定義した時の、Δx，yの絶対値の最大値のことである。この値が、３．０％以下であれば必要最低限の耐摺動性がある、また、１．５％以下であれば耐摺動性が良好な透明導電性フィルムであると判断した。
【００３９】
実施例１に係る透明導電性フィルムのリニアリティは3.0％以下であり、必要最低限の耐摺動性は得られたことを確認した。
【実施例２】
【００４０】
片面にHC層を備えるフィルム基材（株式会社きもと製）の一方の面に、添加剤として発泡剤を含むアクリルを主成分とするハードコート剤を塗工し、適度な空孔を有するハードコート膜を作製した。実施例１と同様に空孔率と弾性変形Ｅの割合の値を計算したところそれぞれ約１０％と約９０％の値を示した。その後、真空蒸着法により水蒸気バリア性をもつSiO2膜とITOセラミックターゲットを用いたスパッタ法によりITOを順に成膜した。実施例１と同様にタッチパネルを作成し、文字書き試験後にリニアリティ試験を行った。透明導電性フィルムのリニアリティは１．５％以下であり、耐摺動性が良好な透明導電性フィルムが得られた。
＜比較例１＞
両面にHC層を備えるフィルム基材（株式会社きもと製）の一方の面に、ITOセラミックターゲットを用いたスパッタ法によりITOを成膜した。実施例１と同様に、押し込み硬さ試験を行い、空孔率と弾性変形Ｅの割合を測定した結果、それぞれ、約４％、約７０％であった。また実施例１と同様にタッチパネルを作成し、摺動試験の後にリニアリティ試験を行ったが、測定が不可能であった。
＜比較例２＞
両面にHC層を備えるフィルム基材（株式会社きもと製）の反対の面にグロー放電処理行った後に、ITOセラミックターゲットを用いたスパッタ法によりITOを成膜した。実施例１と同様に、押し込み硬さ試験を行い、空孔率と弾性変形Ｅの割合を測定した結果、それぞれ、約３％、約５０％であった。実施例１と同様にタッチパネルを作成し、摺動試験の後にリニアリティ試験を行ったが、測定が不可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明における第１の薄膜層と第２の薄膜層が形成された透明導電性膜付き基板の概念を示す断面図。
【図２】本発明における第１の薄膜層と第２の薄膜層と第３の薄膜層が形成された透明導電性膜付き基板の概念を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・透明フィルム基材
２・・・適度な空孔を含む薄膜層
３・・・水蒸気バリア性を持つ薄膜層
４・・・透明導電性薄膜層
【図１】
2010140693.tif 000006
【図２】
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