CN104795131B - 透明导电体以及触摸面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供透明导电体以及触摸面板。本发明的透明导电体的特征在于：透明基材、第1金属氧化物层、金属层以及第2金属氧化物层按顺序层叠，第1金属氧化物层以及第2金属氧化物层中的至少一方含有Al2O3、ZnO、SnO2以及Ga2O3这四种成分，在将Al2O3和ZnO的合计、SnO2以及Ga2O3相对于四种成分的合计的摩尔比率分别设定为X、Y以及Z时，X,Y,Z位于图2的三角图所示的(X,Y,Z)坐标中，由连接点a(71.2,3.8,25.0)、点b(85.5,4.5,10.0)、点c(76.0,19.0,5.0)、点d(66.5,28.5,5.0)、点e(59.5,25.5,15.0)、以及点f(67.5,7.5,25.0)的线段所围的区域内或者该线段上，Al2O3相对于四种成分的摩尔比率为1.5～3.5mol％。

Description

透明导电体以及触摸面板
技术领域
本发明涉及透明导电体以及使用该透明导电体的触摸面板。
背景技术
透明导电体因为兼备透过率和导电性，所以能够作为液晶显示器(LCD)和等离子显示面板(PDP)以及电致发光面板(有机EL、无机EL)等显示器、太阳能电池等的透明电极来进行使用。另外，除了这些之外还能够被使用于电磁波屏蔽膜以及红外线防止膜等。
作为透明导电体，众所周知有将锡(Sn)添加于氧化铟(In2O3)的ITO、将钙(Ca)添加于氧化锌(ZnO)的GZO、以及将锑(Sb)添加于氧化锡(SnO2)的材料等。这些中尤其被广泛使用的是ITO。
近年来，智能手机以及平板终端等、具备触摸面板的终端正在急速普及。这些都具有将触摸感应部设置在液晶面板上并且在最表面具备玻璃盖的结构。触摸感应部是贴合1枚或者2枚通过溅射将ITO成膜于玻璃或者薄膜基材的单面或者双面的层叠物来构成的。
触摸面板用的透明导电体要求具有比其他用途更高的可见光透过率。人眼对每个波长感受到的光的强度不同，在波长为555nm的条件下感受到的强度成为最大。因此，对于触摸面板用的透明导电体来说要求提高在波长为555nm的条件下的透过率。
另一方面，根据智能手机、平板终端和具备触摸感应器的PC的普及等，触摸面板的大型化正在急速发展。对于大型触摸面板来说要求维持高透过率不变而要降低电阻值。另外，为了对应伴随大型化而产生的重量增加，进行了将设置有透明导电体的基材从玻璃转换成薄膜来轻量化的探讨。
然而，为了在ITO膜中实现低电阻化而必须增厚ITO的膜厚或者必须由热退火处理(thermal annealing)来进行ITO膜的结晶化。但是，如果ITO膜被增厚的话则透过率会降低。另外，通常薄膜难以在高温 下进行热退火处理。为此，如果是被设置于薄膜基材上的ITO膜的话则维持高透过率不变而低电阻化处于困难的状况。
在如此情况下，有方案提出由金属氧化物层与金属层的层叠结构构成的层叠型透明导电体。另外，近年来人们一直在担忧稀土元素铟(In)的资源会枯竭，因而需求即使不使用In也能够满足各种特性的透明导体。作为像这样的透明导电体的材料对氧化锡(ZnO)进行了探讨。
例如，在专利文献1(日本特开平9-291355号公报)中有方案提出层叠添加了Ga的ZnO(GZO)的透明氧化物层、银(Ag)等金属层以及GZO的透明氧化物层而成的层叠体。在专利文献2(日本特开2007-250430号公报)中有方案提出由Zn-Sn-O系氧化物膜以及在该膜中添加了Ga或者Al的膜以及以Ag作为主成分的金属膜的层叠体。
发明内容
然而，根据本发明人的研究，如果将专利文献1那样的层叠体放置在高温高湿度的环境下的话则因为ZnO的耐湿性低，所以可能发生白色混浊。另外，如果是专利文献2那样的Zn-Sn-O系氧化物膜或者在该膜中添加了Ga或Al的膜的情况下，则可能成为蚀刻困难的材料，如果是蚀刻困难的材料的话则在触摸面板等用途中进行图案化图案将变得困难，因而用途受到限制。
本发明正是鉴于上述具体情况而做出的，本发明的目的在于提供一种具有低表面电阻并且在波长555nm条件下具有高的全光线透过率、而且在蚀刻特性以及保存可靠性方面表现优异的透明导电体。另外，本发明的目的在于提供一种通过使用像这样的透明导电体从而显示鲜明并且在保存可靠性方面表现优异的触摸面板。
本发明提供一种透明导电体，其特征在于：在一个侧面上，透明基材、第1金属氧化物层、金属层以及第2金属氧化物层按顺序层叠，第1金属氧化物层以及第2金属氧化物层中的至少一方含有Al2O3、ZnO、SnO2以及Ga2O3这四种成分，在将Al2O3和ZnO的合计、SnO2以及Ga2O3相对于该四种成分的合计的摩尔比率分别设定为X、Y、Z时，X,Y,Z位于图2的三角图所示的(X,Y,Z)坐标系中，由连接点a (71.2,3.8,25.0)、点b(85.5,4.5,10.0)、点c(76.0,19.0,5.0)、点d(66.5,28.5,5.0)、点e(59.5,25.5,15.0)、以及点f(67.5,7.5,25.0)的线段所围的区域内或者该线段上，Al2O3相对于四种成分的合计的摩尔比率为1.5～3.5mol％。
本发明的透明导电体即使不含有铟(In)也具有低表面电阻并且在波长555nm条件下具有高的全光线透过率，而且在蚀刻性以及保存可靠性方面表现优异。
本发明提供一种触摸面板，其特征在于：是在另一个侧面上，面板与感应薄膜通过隔离物被相对配置的触摸面板，其中，感应薄膜为上述透明导电体。
像这样的透明导电体因为设置了具有上述特征的透明导电体，所以显示鲜明并且在保存可靠性方面表现优异。
根据本发明就能够提供一种具有低表面电阻并且在波长555nm的条件下具有高的全光线透过率而且在蚀刻特性以及保存可靠性方面表现优异的透明导电体。另外，本发明通过使用像这样的透明导电体从而就能够提供一种显示鲜明并且在保存可靠性方面表现优异的触摸面板。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的透明导电体的一个实施方式的截面图。
图2是表示本发明的透明导电体的一个实施方式中的金属氧化物层的组成的三角图。
图3是示意性地表示本发明的透明导电体的另一个实施方式的截面图。
图4是放大表示本发明的触摸面板的一个实施方式中的截面的一部分的模式截面图。
图5是构成本发明的一个实施方式的触摸面板的感应薄膜的平面图。
实施方式
参照附图对本发明的优选的实施方式作如下详细说明。但是，本发明丝毫不限定于以下所述实施方式。另外，在附图上将相同符号标注于相同或者同等的要素，根据不同的情况省略重复的说明。
图1是示意性地表示本发明的透明导电体的一个实施方式的截面图。透明导电体100具有按顺序层叠薄膜状的透明基材10、金属氧化物层12、金属层16、金属氧化物层12而成的层叠结构。即，金属层16被配置于一对金属氧化物层12之间。在一对金属氧化物层12中，将配置于透明基材10侧的层称作为第1金属氧化物层14，将较之该第1金属氧化物层14更离开透明基材10进行配置的层称作为第2金属氧化层18。
本说明书中的“透明”是指可见光可透过，也可以以一定程度散射光。关于光的散射程度，根据透明导电体100的用途不同被要求的水平会有所不同。一般具有被称作为半透明那样的光的散射也包含于本说明书中的“透明”这个概念。光的散射程度优选小一点，透明性优选高一点。透明导电体100整体的全光线透过率例如为86％以上，优选为90％以上。
作为透明基材10并没有特别的限定，也可以是具有可挠性的有机树脂薄膜。有机树脂薄膜也可以是有机树脂薄片。作为树脂薄膜例如可以列举：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯薄膜、聚乙烯以及聚丙烯等聚烯烃薄膜、聚碳酸酯薄膜、丙烯酸薄膜、降冰片烯薄膜、聚芳酯薄膜、聚醚砜薄膜、二醋酸纤维素薄膜以及三醋酸纤维素等。在这些薄膜中优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯薄膜。
透明基材10从刚性的观点出发优选厚一点。另外，透明基材10从使透明导电体100薄膜化的观点出发优选薄一点。从像这样的观点出发则透明基材10的厚度例如为10～200μm。透明基材的折射率从要制成在光学特性方面表现优异的透明导电体的观点出发则例如为1.50～1.70。另外，本说明书中的折射率为在λ＝633nm、温度20℃的条件下进行测定的值。
透明基材10优选加热时尺寸稳定性高的基材。一般来说可挠性的有机树脂薄膜在薄膜制作过程中会发生由于加热而胀或收缩所引起的 尺寸变化。在一轴延伸或者二轴延伸中，能够以低成本制作出厚度薄的透明基材10。如果在形成抽出电极的时候加热透明导电体100的话则由于热收缩而会发生尺寸变化。这样的尺寸变化可以按照ASTM D1204-02或者JIS-C-2151来进行测定。加热处理前后的尺寸变化率是在将加热前的尺寸设定为Lo并将加热后的尺寸设定为L时由以下式子求得。
尺寸变化率(％)＝100×(L－Lo)/Lo
尺寸变化率(％)为正的情况是表示由于加热处理而发生膨胀，尺寸变化率(％)为负的情况是表示由于加热处理而发生收缩。被二轴延伸的透明基材10的尺寸变化率能够在延伸时的行进方向(MD方向)和横向(TD方向)这两个方向上进行测定。透明基材10的尺寸变化率例如在MD方向上为-1.0～-0.3％，在TD方向上为-0.1～+0.1％。
透明基材10可以是实施了选自电晕放电处理、辉光放电处理、火焰处理、紫外线照射处理、电子束照射处理以及臭氧处理中的至少一种表面处理的透明基材。透明基材可以是树脂薄膜。通过使用树脂薄膜从而就能够做成在柔软性方面表现优异的透明导电体100。由此，透明基材10并不限于触摸面板用的透明导电体，也可以作为柔性有机EL照明等透明电极用或者电磁波屏蔽用来进行使用。
例如，在将透明导电体100用作构成触摸面板的感应薄膜的情况下，为了相对于手指以及笔等外部输入能够作适当变形，透明基材10为具有可挠性的有机树脂薄膜是适宜的。另外，在透明导电体100用作与输入侧(表面侧)的透明电极面板相对进行配置的内部侧的透明电极面板的情况下，因为不要求有可挠性所以透明基材10可以是没有可挠性的玻璃板。
金属氧化物层12为含有氧化物的透明的层，作为该氧化物而含有Al2O3、ZnO、SnO2以及Ga2O3这四种成分。金属氧化物层12兼备光学特性的调整、金属层16的保护以及导电性的确保这些功能。金属氧化物层12在不过多损害其功能的范围内可以含有除了上述四种成分之外的微量成分或不可避免的成分。但是，从要制成具有充分优良特性的透明导电体100的观点出发，优选金属氧化物层12中的该四种成分的合计比例高一点。具体地来说该比例例如为99质量％以上。
金属氧化物层12在将Al2O3、ZnO、SnO2以及Ga2O3相对于四种成分的合计的摩尔比率分别设定为α、β、Y以及Z(mol％)，并且设定α+β＝X，以图2所示的(X,Y,Z)坐标进行表示时，具有由连接点a、点b、点c、点d、点e以及点f的线段(虚线)所围的区域内或者该线段上(边界线上)的组成。另外，α，β，Y，Z满足α+β+Y+Z＝100。
点a(71.2,3.8,25.0)
点b(85.5,4.5,10.0)
点c(76.0,19.0,5.0)
点d(66.5,28.5,5.0)
点e(59.5,25.5,15.0)
点f(67.5,7.5,25.0)
在上述组成中，Al2O3相对于上述四种成分的合计的摩尔比率即α/(X+Y+Z)的值为1.5～3.5mol％。如果α/(X+Y+Z)的值未满1.5mol％或者超过3.5mol％的话则导电性降低从而不能够减小表面电阻。推测其原因是如果α/(X+Y+Z)的值在1.5～3.5mol％范围外的话则金属氧化物层12成为绝缘状态。
图2是表示将Al2O3和ZnO的合计、SnO2、以及Ga2O3作为顶点的金属氧化物层12的组成的三角图。即，为了在三角坐标上表示出Al2O3、ZnO、Ga2O3以及SnO2四种成分，将Al2O3与ZnO的组成之和即Al2O3+ZnO设定为1个成分，将Al2O3+ZnO、SnO2以及Ga2O3三种成分设定为顶点。通过使用该图2的三角图，本实施方式的金属氧化物层12中的组成就能够以X，Y，Z的三角坐标来进行表示。在图2中描述了上述点a、点b、点c、点d、点e以及点f。金属氧化物层12具有由连接相邻的2点的直线所围的区域或者该直线上的组成。上述直线成为区域的边界线。
点a为连接对应于(Al2O3-ZnO)95(SnO2)5(Ga2O3)0组成的点和对应于(Ga2O3)100组成的点的线上的Ga2O3＝25mol％的点，点b为同一根线上的Ga2O3＝10mol％的点。点c为连接对应于(Al2O3-ZnO) 80(SnO2)20(Ga2O3)0组成的点和对应于(Ga2O3)100组成的点的线上的Ga2O3＝5mol％的点。点d为连接对应于(Al2O3-ZnO)70(SnO2) 30(Ga2O3)0组成的点和对应于(Ga2O3)100组成的点的线上的 Ga2O3＝5mol％的点，点e为同一根线上的Ga2O3＝15mol％的点。点f为连接对应于(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10(Ga2O3)0组成的点和对应于(Ga2O3)100组成的点的线上的Ga2O3＝25mol％的点。另外，标注于括弧之后的数字表示各个成分的摩尔比率。
金属氧化物层12的厚度例如从做成适合于各种触摸面板的厚度的观点出发优选为20～70nm。
金属氧化物层能够由真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法或者CVD法等真空成膜法来进行制作。在这些方法中从能够使成膜室小型化的观点出发以及从成膜速度快的观点出发优选溅射法。作为溅射法可以列举DC磁控溅射(magnetron sputtering)法。作为靶材可以使用氧化物靶材、金属或者准金属靶材。
在金属氧化物层12中，设置于透明基材10侧的第1金属氧化物层14以及离开透明基材10设置的第2金属氧化物层18在厚度、结构以及组成方面既可以相同也可以不同。
在第2金属氧化物层18上也可以设置配线电极等。在下文所述的金属层16上进行导通的电流，通过第2金属氧化物层18导通到设置于第2金属氧化物层18上的配线电极等。为此，第2金属氧化物层18优选具有高导电性。从这样的观点出发，第2金属氧化物层18的比电阻例如既可以是1000Ω·cm以下也可以是100Ω·cm以下。
金属层16是含有以金属为主成分的层。因为金属层16具有高导电性，所以能够充分降低透明导电体的表面电阻值。作为金属优选为银(Ag)或者含有银的合金(Ag合金)。金属层16具有调整透明导电体100的全光线透过率以及电阻值的功能。Ag是一种在波长555nm条件下具有高的全光线透过率并且具有低电阻值的金属。金属层16从充分抑制在过于苛刻的高温高湿环境条件下的腐蚀以及凝集的观点出发优选含有微量的添加物。
作为构成Ag合金的金属元素例如可以选自Au、Pd、Nd、Bi、Cu、Sb、Bi、In、Sn、Ge、Nb、Ti、Ru、Al、Ga以及Gd中的至少1种。作为优选的Ag合金，例如可以列举Ag-Pd、Ag-Cu、Ag-Bi、Ag-Nd、Ag-In以及Ag-Nb。像这样的Ag合金也可以含有添加物。因此，金属层16也可以含有3种以上金属元素。金属层16中的添加物含量例如 为0.3～2.5重量％。在该含量少于0.3重量％的情况下呈难以提高耐蚀性效果的趋势。另外，如果该含量超过2.5重量％的话则全光线透过率呈降低的趋势或者电阻值呈变高的趋势。金属层16的厚度从做成适合于各种用途的厚度的观点出发例如为3～15nm。
金属层16能够由真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法或者CVD法等真空成膜法来进行制作。在这些方法中从能够使成膜室小型化的观点出发以及从成膜速度快的观点出发优选溅射法。作为溅射法可以列举DC磁控溅射法。作为靶材可以使用金属靶材。
图3是示意性地表示本发明的透明导电体的另一个实施方式的截面图。透明导电体101在以夹持透明基材10的形式具备一对硬质涂层20这一点上与透明导电体100不同。其他结构与透明导电体100相同。
透明导电体101具备一对硬质涂层20，而作为一对硬质涂层20是在透明基材10的第1金属氧物层14侧的主面上具备第1硬质涂层22，在透明基材10的第1金属氧化物层14侧的相反侧的主面上具备第2硬质涂层24。即，透明导电体101具有按顺序层叠第2硬质涂层24、透明基材10、第1硬质涂层22、第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18而成的层叠结构。第1硬质涂层22和第2硬质涂层24的厚度、结构以及组成既可以相同也可以不同。另外，并不必须具备第1硬质涂层22和第2硬质涂层24两者，也可以只具备其中一者。
通过设置硬质涂层20从而就能够充分抑制在透明基材10上产生损伤。硬质涂层20含有使树脂组合物固化而获得的树脂固化物。树脂组合物优选含有选自热固化性树脂组合物、紫外线固化性树脂组合物以及电子束固化性树脂组合物中的至少一种。热固化性树脂组合物可以包含选自环氧类树脂、苯氧基类树脂以及三聚氰胺类树脂中的至少一种。
树脂组合物例如是含有具有(甲基)丙烯酰基以及乙烯基等能量射线反应性基团的固化性化合物的组合物。另外，(甲基)丙烯酰基的表述是指含有丙烯酰基以及甲基丙烯酰基中的至少一者。固化性化合物优选包含在1个分子内含有2个以上、优选含有3个以上能量射线反应性基团的多官能团单体或者低聚物。
固化性化合物优选含有丙烯酸类单体。作为丙烯酸类单体具体可以列举1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性双酚A(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷环氧丙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、3-(甲基)丙烯酰甘油单(甲基)丙烯酸酯等。但是，并不一定限定于这些化合物。例如也可以列举氨基甲酸乙酯改性丙烯酸酯以及环氧改性丙烯酸酯等。
作为固化性化合物可以使用具有乙烯基的化合物。作为具有乙烯基的化合物例如可以列举乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇二乙烯基醚、1,6-己二醇二乙烯基醚、三羟甲基丙烷二乙烯基醚、环氧乙烷改性对苯二酚二乙烯基醚、环氧乙烷改性双酚A二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、二季戊四醇六乙烯基醚、以及双三羟甲基丙烷聚乙烯基醚等。但是，并不一定限定于这些化合物。
树脂组合物在由紫外线来使固化性化合物固化的情况下含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂可以使用各种各样的引发剂。例如，只要从苯乙酮(Acetophenone)类、安息香(benzoin)类、二苯甲酮(benzophenone)类、以及噻吨酮(thioxanthone)类等公知的化合物作适当选择即可。更加具体地来说可以列举汽巴精化(Ciba Specialty ChemicalsCorporation)株式会社制的商品名：DAROCUR1173、IRGACURE651、IRGACURE184、IRGACURE907；以及日本化药株式会社制的商品名KAYACURE DETX-S。
光聚合引发剂相对于固化性化合物的重量只要调整为0.01～20重量％或者是0.5～5重量％的程度即可。树脂组合物可以是将光聚合引发剂添加到丙烯酸类单体的公知的树脂组合物。作为将光聚合引发剂添加到丙烯酸类单体的树脂组合物例如可以列举大日本油墨化学工业株式会社制的紫外线固化型树脂商品名SD-318以及长濑产业株式会社制的商品名XNR5535等。
为了提高涂膜的强度以及/或者调整折射率等，树脂组合物也可以 含有有机微粒以及/或者无机微粒。作为有机微粒例如可以列举有机硅微粒、交联丙烯酸微粒以及交联聚乙烯微粒等。作为无机微粒例如可以列举氧化硅微粒、氧化铝微粒、氧化锆微粒、氧化钛微粒以及氧化铁微粒。在这些无机微粒中优选氧化硅微粒。
微粒优选用硅烷偶联剂来处理其表面，(甲基)丙烯酰基以及/或者乙烯基等能量射线反应性基团以膜状存在于表面。如果使用具有这样的反应性的微粒的话，则在照射能量射线时，微粒彼此发生反应并且微粒与多官能团单体或者低聚物发生反应，从而就能够增强膜的强度。优选使用经含有(甲基)丙烯酰基的硅烷偶联剂处理后的氧化硅微粒。
微粒的平均粒径小于硬质涂层20的厚度，从确保充分的透明性的观点出发可以是100nm以下，也可以是20nm以下。另外，微粒的平均粒径从制造胶体溶液的观点出发可以是5nm以上，也可以是10nm以上。在使用有机微粒以及/或者无机微粒的情况下，有机微粒以及无机微粒的合计量相对于固化性化合物100重量份例如可以是5～500重量份，也可以是20～200重量份。
如果使用经能量射线固化的树脂组合物的话，则通过照射紫外线等能量射线，从而就能够使树脂组合物固化。因此，使用这样的树脂组合物从制造工序上的观点出发也优选。
第1硬质涂层22能够通过将树脂组合物的溶液或者分散液涂布于透明基材10的一个面上并进行干燥从而使树脂组合物固化来进行制作。这时的涂布可以根据公知的方法来进行。作为涂布方法例如可以列举挤压喷嘴法、刀片法、小刀法、棒涂布法、吻合涂布法、逆向吻合法、凹版滚筒法、浸渍法、逆向滚筒法、直接辊法、幕帘法、以及挤压法等。第2硬质涂层24与第1硬质涂层22同样也可以制作于透明基材10的另一个面上。
第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24的厚度例如为0.5～10μm。如果厚度超过10μm的话则呈变得容易发生厚度不均匀和褶皱等的趋势。另外，如果厚度低于0.5μm的话则在透明基材10包含大量的可塑剂或者低聚物等低分子量成分的情况下，会有难以充分抑制这些成分的渗出的情况。另外，第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24的厚度从抑制翘曲的观点出发优选为同等程度。
第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24的折射率例如为1.40～1.60。透明基材10与第1硬质涂层22的折射率之差的绝对值优选为0.1以下。透明基材10与第2硬质涂层24的折射率之差的绝对值也优选为0.1以下。通过减小第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24与透明基材10的折射率之差的绝对值，从而就能够抑制由于第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24的厚度不均匀而发生的不均匀干扰的强度。
构成透明导电体100,101的各层的厚度能够按以下步骤进行测定。由聚焦离子束(FIB：Focused Ion Beam)装置来切割透明导电体100从而获得截面。使用透射电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscope)来观察该截面，并测定各层的厚度。测定优选在任意选择的10个以上的位置进行，求得其平均值。作为获得截面的方法除了聚焦离子束装置之外也可以使用切片机(microtome)。作为测定厚度的方法可以使用扫描电子显微镜(SEM)。另外，即使使用荧光X线装置也能够测定膜厚。
构成透明导电体100,101的厚度既可以是200μm以下也可以是150μm以下。如果是这样的厚度的话则能够充分满足薄化的要求水平。波长555nm条件下的透明导电体100,101的全光线透过率例如能够成为高达85％以上的高值。另外，表面电阻值例如能够为30Ω/□以下，也能够为20Ω/□以下。
具备上述结构的透明导电体100,101具有由图2所表示的点a、点b、点c、点d、点e以及点f所围的区域内或者区域边界线上的组成，并且Al2O3相对于上述四种成分的合计的摩尔比率即α/(X+Y+Z)的值为1.5～3.5mol％。因为既具备金属层16，又具备具有上述组成的第1金属氧化物层14以及/或者第2金属氧化物层18，所以透明导电体100,101在波长555nm条件下具有高的全光线透过率，并且具有低表面电阻值、优异的蚀刻性以及优异的保存可靠性。这样的透明导电体100,101能够提供显示鲜明并且在保存可靠性方面表现优异的触摸面板。
图4是放大表示具备一对感应薄膜的触摸面板200的截面的一部分的模式截面图。图5是构成触摸面板的感应薄膜的平面图。图5(A)以及(B)分别表示使用了上述透明导电体100的感应薄膜100a以及100b。触摸面板200具备通过光学胶17进行相对配置的一对感应薄膜 100a,100b。触摸面板200是以将接触体的触摸位置作为成为画面的平行于面板70的二维坐标(X-Y坐标)平面上的坐标位置(横向位置和纵向位置)来进行计算成为可能的形式来构成的。
具体地来说触摸面板200具备通过光学胶17而被贴合的纵向位置检测用的感应薄膜100a(以下称之为“Y用感应薄膜”)和横向位置检测用的感应薄膜100b(以下称之为“X用感应薄膜”)。在X用感应薄膜100b的下面侧，隔离物92被设置于X用感应薄膜100b与显示装置的面板70之间。
检测纵向位置的Y用感应薄膜100a和检测横向位置的X用感应薄膜100b是由上述透明导电体100所构成。具体地来说Y用感应薄膜100a在X用感应薄膜100b的相对面上具有感应电极16a。该感应电极16a是由金属氧化物层12以及金属层16所构成。如图5(A)所示，感应电极16a以能够检测纵向(y方向)触摸位置的形式在纵向(y方向)上延伸多根。多根感应电极16a是沿着纵向(y方向)互相平行地并排配置。感应电极16a的一端通过由银浆形成的导体线路50而与驱动用IC侧的电极80相连接。
检测横向位置的X用感应薄膜100b在Y用感应薄膜100a的相对面上具有感应电极16b。该感应电极16b是由金属氧化物层12以及金属层16所构成。如图5(B)所示，感应电极16b以能够检测横向(x方向)触摸位置的形式在横向(x方向)上延伸多根。多根感应电极16b是沿着横向(x方向)互相平行地并排配置。感应电极16b的一端通过由银浆形成的导体线路50而与驱动用IC侧的电极80相连接。
Y用感应薄膜100a和X用感应薄膜100b以各个感应电极16a,16b互相垂直并且相对的形式通过光学胶17被重叠，从而构成触摸面板200。导电线路50以及电极80是由金属(例如Ag)等导电性材料所构成。导电线路50以及电极80例如可由丝网印刷来形成图案。透明基材10也具有作为覆盖触摸面板200表面的保护薄膜的功能。
各个感应薄膜100a,100b上的感应电极16a,16b的形状以及数量并不限定于图4、图5(A)以及图5(B)所表示的形态。例如，也可以增加感应电极16a,16b的数量来提高触摸位置的检测精度。
在X用感应薄膜100b的Y用感应薄膜100a侧的相反侧通过隔离 物92设置有面板70。隔离物92能够设置于对应于感应电极16a,16b形状的位置上和包围感应电极16a,16b整体的位置上。隔离物92可以由具有透光性的材料例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)树脂进行构成。隔离物92的一端是由光学胶或者丙烯酸类或者环氧类等的具有透光性的粘结剂90而被粘结于X用感应薄膜100b的下面。隔离物92的另一端由粘结剂90而被粘结于显示装置的面板70。由此通过隔离物92来相对配置X用感应薄膜100b和面板70，就能够将间隙S形成于X用感应薄膜100b与显示装置的面板70之间。
控制部(IC)被电连接于电极80。触摸面板200的Y用感应薄膜100a如果被接触体推压的话则X用感应薄膜100b和Y用感应薄膜100a会发生弯曲，感应电极16a,16b接近于显示装置的面板70。控制部能够分别测定由该弯曲变形产生的各个感应电极16a,16b的容量变化，并根据测定结果将接触体的触摸位置作为坐标位置(X轴方向的位置与Y方向的位置的交点)来进行计算。另外，感应电极的驱动方法以及坐标位置的计算方法除了上述方法之外采用公知的各种方法是可能的。
触摸面板200能够按以下步骤进行制造。在准备好透明导电体100之后，对第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18实行蚀刻并形成图案。具体地来说是使用光刻技术，通过旋涂将抗蚀材料涂布于第2金属氧化物层18的表面。之后，也可以为了提高紧密附着性而实行预焙(pre-bake)。接着，通过配置掩模图案进行曝光并用显影液进行显影，从而形成抗蚀图案。接着，将形成了抗蚀图案的透明导电体100浸渍于酸或者碱溶液的蚀刻液，溶解除去没有形成抗蚀图案的部分上的第1金属氧化物层14、第2金属氧化物层18以及金属层16。之后，除去抗蚀层，获得形成了感应电极16a的Y用感应薄膜100a和形成了感应电极16b的X用感应薄膜100b。
接着，涂布例如银浆等金属浆料，形成导体线路50以及电极80。就这样控制部与感应电极16a,16b电连接。接着，使用光学胶17，以与各个感应电极16a,16b互相垂直并且相对的形式，将Y用感应薄膜100a和X用感应薄膜100b贴合。就这样能够制造出触摸面板200。
触摸面板200因为使用了透明导电体100作为Y用感应薄膜100a以及X用感应薄膜100b，所以能够充分薄型化。另外，没有必要将透 明导电体100用于Y用感应薄膜100a以及X用感应薄膜100b双方，任一方都可以使用别的透明导电体。即使这样的触摸面板也能够充分鲜明地显示。另外，作为感应薄膜也可以不使用透明导电体100而使用透明导电体101。
就这样透明导电体100,101能够适宜用于触摸面板用途。但是，其用途并不限定于触摸面板，例如可以通过蚀刻将金属氧化物层12以及金属层16加工成规定形状，形成具有金属氧化物层12以及金属层16的部分(导电部)、没有金属氧化物层12以及金属层16的部分(非导电部)，在液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、电致发光面板(有机EL、无机EL)、电致变色元件以及电子纸等各种显示装置中用作透明电极用、防静电用、屏蔽电磁波用。另外，也能够作为天线来使用。
以上已就本发明的优选的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。例如，上述透明导电体101具有一对硬质涂层20，但是可以只具备第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24中的任一者。另外，透明导电体100,101，在不较大地损害其功能的范围内除了上述层之外可以在任意位置设置任意层。
实施例
以下是列举实施例以及比较例来进一步具体说明本发明，但是本发明并不限定于这些实施例。
[制造例1]
(透明导电体101的制作)
制作如图2所表示的透明导电体101。透明导电体101具有按以下顺序层叠第2硬质涂层24、透明基材10、第1硬质涂层22、第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18而成的层叠结构。按以下要领制作透明导电体101。
准备厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(Toray Industries,Inc.制，产品型号：U48)。将该PET薄膜作为透明基材10来进行使用。按以下步骤调制第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24制作用的涂料。 首先，准备以下原材料。
·反应性基团修饰胶体二氧化硅(分散介质：丙二醇单甲醚乙酸酯，不挥发成分：40重量％)：100重量份
·双季戊四醇六丙烯酸酯：48重量份
·1,6-己二醇二丙烯酸酯：12重量份
·光聚合引发剂(1-羟基环己基苯基甲酮)：2.5重量份
用溶剂[丙二醇单甲醚(PGMA)]稀释并混合上述原材料，使各成分分散于溶剂中。由此，调制出不挥发成为(NV)为25.5重量％的涂料。将就这样制得的涂料作为第1硬质涂层22以及第2硬质涂层24制作用的涂料来使用。
在透明基材10的一个面上涂布第1硬质涂层22制作用的涂料从而形成涂布膜。在设定为80℃的热风干燥炉内除去涂布膜中的溶剂，之后，使用UV处理装置来照射累计光量为400J/cm2的紫外线并使涂布膜固化。由此在透明基材10的一个面上形成了厚度为5μm的第1硬质涂层22。同样，在透明基材10的另一个面上形成厚度为5μm的第2硬质涂层24。
由DC磁控溅射(magnetron sputtering)法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上。第1金属氧化物层14使用Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材来形成。第1金属氧化物层14的厚度为40nm。金属层16使用AgPdCu[Ag∶Pd∶Cu＝99.0∶0.5∶0.5(质量％)]靶材来形成。金属层16的厚度为9nm。第2金属氧化物层18使用与用于第1金属氧化物层14形成的靶材相同的物质来形成。第2金属氧化物层18的厚度为40nm。
准备多个组成比不同的Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材，制作出具有如表1所示组成不同的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的试样1～7的透明导电体101。在制造例1中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)100(SnO2) 0]100-γ(Ga2O3)γ时，使γ在0～30mol％范围内变化，从而制作出多种类的试样。此时，Al2O3的比率即α固定为2mol％。制造例1的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表1中。制造例1的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成在图2的三 角图中由空白方块的点来表示。
(透明导电体101的评价)
在波长555nm条件下的全光线透过率是使用薄膜雾度测量仪(hazemeter)(日本电色工业株式会社制，商品名：NDH-7000)来进行测定的。测定结果示于表1中。在全光线透过率为85％以上时被判定为“A”，在未满85％时判定为“B”。表面电阻值是使用四探针电阻率测试仪(三菱化学株式会社制，商品名：Loresta GP)来进行测定的。表面电阻值为30Ω/□以下时判定为“A”，超过30Ω/□时判定为“B”。
蚀刻特性按以下步骤进行评价。首先，准备磷酸、醋酸、硝酸的比率分别为56重量％、42重量％、2重量％的蚀刻液。在室温条件下将透明导电体101浸渍于该蚀刻液中1分钟进行蚀刻。之后，进行在波长555nm条件下的全光线透过率测定，判定金属氧化物层12以及金属层16是否溶解。具体地来说，蚀刻之后的试样的全光线透过率，在与仅透明基材10的全光线透过率一致时判定为“A”，在不一致时判定为“B”。保存可靠性是在温度为85℃以及湿度为85％RH的环境条件下将透明导电体101保存50小时并进行的评价。在用目视看到保存后的透明导电体101发生变色时判定为“B”，在没有看到变色时判定为“A”。另外，使用薄膜雾度测量仪来测定保存前后的雾度(haze)值。
进行上述评价项目，当结果是所有评价项目为“A”时综合判定为“A”，即使只有一个评价项目为“B”时综合判定为“B”。综合判定为“A”的透明导电体是实施例，综合判定为“B”的透明导电体是比较例，这一情况标示于备考栏里。所有结果示于表1中。
[表1]
如表1所示，试样1～7的全光线透过率和蚀刻特性的评价全都是“A”。然而，这些试样的保存可靠性全都是“B”。在所有试样中，在以85℃以及85％RH的环境条件下保存后，发生了膜整体的变色。该变色可以认为是由金属氧化物层的变质造成的。随着该变色，雾度值大幅度增大。Ga2O3为30mol％的试样7的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。对于[(Al2O3-ZnO)100(SnO2)0]100-γ(Ga2O3)γ并且α＝2mol％的组成比来说综合判定为“A”的组成不存在。
[制造例2]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而 制造出试样8～14的透明导电体101。在制造例2中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)95(SnO2) 5]100-γ(Ga2O3)γ时，使γ在0～30mol％范围内变化。此时，Al2O3的比率即α固定为2mol％。
制造例2的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表2中。制造例2的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成在图2的三角图中是由空白圆形的点进行表示。与制造例1相同对制造例2的各个试样实行评价。评价结果示于表2中。
[表2]
如表2所示，试样8～14的全光线透过率和蚀刻特性的评价全都是“A”。Ga2O3为30mol％的试样14的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。关于试样的保存可靠性，Ga2O3为0～5mol％的试样8,9的评价 为“B”。这是由于在以85℃以及85％RH的环境条件保存后发生了膜整体的变色所引起的。该变色可以认为是由金属氧化物层的变质造成的。随着该变色，雾度值大幅度增大。综上所述，对于[(Al2O3-ZnO) 95(SnO2)5]100-γ(Ga2O3)γ并且α＝2mol％的组成比来说综合判定为“A”的Ga2O3的比率为10～25mol％。表2的试样13为图2中的点a，试样10为图2中的点b。
[制造例3]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而制造出试样15～21的透明导电体101。在制造例3中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)90(SnO2) 10]100-γ(Ga2O3)γ时，使γ在0～30mol％范围内变化。此时，Al2O3的比率即α固定为2mol％。
制造例3的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表3中。制造例3的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成在图2的三角图中是由三角形的点进行表示。与制造例1相同对制造例3的各个试样实行评价。评价结果示于表3中。
[表3]
如表3所示，试样15～21的全光线透过率和蚀刻特性的评价全都是“A”。Ga2O3为30mol％的试样21的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。关于试样的保存可靠性，Ga2O3为0～5mol％的试样15,16的评价为“B”。这是由于在以85℃以及85％RH的环境条件保存后发生了膜整体的变色所引起的。该变色可以认为是由金属氧化物层的变质造成的。随着该变色雾度值大幅度增大。如表3所述，对于[(Al2O3-ZnO) 90(SnO2)10]100-γ(Ga2O3)γ并且α＝2mol％的组成比来说综合判定为“A”的Ga2O3的比率为10～25mol％。表3的试样20为图2中的点f。
[制造例4]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、 金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而制造出试样22～28的透明导电体101。在制造例4中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)80(SnO2) 20]100-γ(Ga2O3)γ时，使γ在0～30mol％范围内变化。此时，Al2O3的比率即α固定为2mol％。
制造例4的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表4中。制造例4的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成在图2的三角图中是由菱形的点进行表示。与制造例1相同对制造例4的各个试样实行评价。评价结果示于表4中。
[表4]
如表4所示，试样22～28的全光线透过率和蚀刻特性的评价全都是“A”。Ga2O3为25mol％以及30mol％的试样27以及28的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电 性大幅降低，成为绝缘状态。关于试样的保存可靠性，Ga2O3为0mol％的试样22的评价为“B”。这是由于在以85℃以及85％RH的环境条件保存后发生了膜整体的变色所引起的。该变色可以认为是由金属氧化物层的变质造成的。随着该变色，雾度值大幅度增大。如表4所述，对于[(Al2O3-ZnO)80(SnO2)20]100-γ(Ga2O3)γ并且α＝2mol％的组成比来说综合判定为“A”的Ga2O3的比率为5～20mol％。表4的试样23为图2中的点c。
[制造例5]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而制造出试样29～35的透明导电体101。在制造例5中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)70(SnO2) 30]100-γ(Ga2O3)γ时，使γ在0～30mol％范围内变化。此时，Al2O3的比率即α固定为2mol％。
制造例5的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表5中。制造例5的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成在图2的三角图中是由黑方块的点进行表示。与制造例1相同对制造例5的各个试样实行评价。评价结果示于表5中。
[表5]
如表5所示，试样29～35的全光线透过率和保存可靠性的评价全都是“A”。Ga2O3为20～30mol％的试样33～35的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。关于试样的蚀刻特性，Ga2O3为0mol％的试样29的评价为“B”。这是由于第1以及第2金属氧化物层14,18不溶解于蚀刻液所引起的。如表5所述，对于[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]100-γ(Ga2O3) γ并且α＝2mol％的组成比来说综合判定为“A”的Ga2O3的比率为5～15mol％。表5的试样30为图2中的点d，试样32为点e。
[制造例6]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而 制造出试样36～42的透明导电体101。在制造例6中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)60(SnO2) 40]100-γ(Ga2O3)γ时，使γ在0～30mol％范围内变化。此时，Al2O3的比率即α固定为2mol％。
制造例6的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表6中。制造例6的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成在图2的三角图中是由黑圆点进行表示。与制造例1相同对制造例6的各个试样实行评价。评价结果示于表6中。
[表6]
如表6所示，试样36～42的全光线透过率和保存可靠性的评价全都是“A”。然而，Ga2O3为5～30mol％的试样36～42的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。试样36～41的蚀刻特性为“B”。这是由于第1金 属氧化物层14以及第2金属氧化物层18不溶解于蚀刻液所引起的。如表6所述，对于[(Al2O3-ZnO)60(SnO2)40]100-γ(Ga2O3)γ并且α＝2mol％的组成比来说综合判定为“A”的Ga2O3的组成范围不存在。
[制造例7]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而制造出试样43～48的透明导电体101。在制造例7中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)90(SnO2) 10]100-γ(Ga2O3)γ时，γ＝20mol％，使Al2O3的比率即α在0～6mol％范围内变化。
制造例7的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表7中。与制造例1相同对制造例7的各个试样实行评价。评价结果示于表7中。α＝2mol％的试样45与表3的试样19相同。
[表7]
如表7所示，试样43～48的全光线透过率、蚀刻特性以及保存可靠性的评价全都是“A”。然而，Al2O3为0以及4.0～6.0mol％的试样43以及47～48的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。如表7所述，对于[(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10]80(Ga2O3)20的组成比来说综合判定为“A”的Al2O3的比率为1.5～3.5mol％。
[制造例8]
与制造例1相同，由DC磁控溅射法依次将第1金属氧化物层14、金属层16以及第2金属氧化物层18形成于第1硬质涂层22上，从而制造出试样49～54的透明导电体101。在制造例8中，在将Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶材的组成比设定为[(Al2O3-ZnO)70(SnO2) 30]100-γ(Ga2O3)γ时，γ＝5mol％，使Al2O3的比率即α在0～6mol％范围内变化。
制造例8的第1金属氧化物层14以及第2金属氧化物层18的组成示于表8中。与制造例1相同对制造例8的各个试样实行评价。评价结果示于表8中。α＝2mol％的试样51与表5的试样30相同。这些试样为图2中的点d。
[表8]
如表8所示，试样49～54的全光线透过率、蚀刻特性以及保存可靠性的评价全都是“A”。然而，Al2O3为0以及4.0～6.0mol％的试样49以及53～54的表面电阻值不稳定，因而不能够测定。这可以认为原因在于金属氧化物层的导电性大幅降低，成为绝缘状态。如表8所述，对于[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]95(Ga2O3)5的组成比来说综合判定为“A”的Al2O3的比率为1.5～3.5mol％。
根据以上结果确认了，在只有ZnO和Al2O3的情况下，虽然全光线透过率以及蚀刻特性良好，但是保存可靠性不好。通过将SnO2和Ga2O3按规定范围添加，从而能够大幅度改善保存可靠性。但是，如果这些物质的添加量过多的话则导电性会降低。另外，如果过于增多SnO2的话则蚀刻性也呈降低的倾向。Al2O3通过按规定量添加，从而就能够提高导电性并能够改善表面电阻值。

Claims (2)

1.一种透明导电体，其特征在于：
透明基材、第1金属氧化物层、金属层以及第2金属氧化物层按顺序层叠，
所述第1金属氧化物层以及所述第2金属氧化物层中的至少一方含有Al2O3、ZnO、SnO2以及Ga2O3这四种成分，
在将Al2O3和ZnO的合计、SnO2以及Ga2O3相对于所述四种成分的合计的摩尔比率分别设定为X、Y、Z时，
X,Y,Z位于图2的三角图所示的(X,Y,Z)坐标系中，由连接点a(71.2,3.8,25.0)、点b(85.5,4.5,10.0)、点c(76.0,19.0,5.0)、点d(66.5,28.5,5.0)、点e(59.5,25.5,15.0)以及点f(67.5,7.5,25.0)的线段所围的区域内或者该线段上，
Al2O3相对于所述四种成分的合计的摩尔比率为1.5～3.5mol％。
2.一种触摸面板，其特征在于：
是面板与感应薄膜被相对配置的触摸面板，
所述感应薄膜为权利要求1所述的透明导电体。
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