JP2003157723A

JP2003157723A - 透明導電膜付き基板及びこれを用いたタッチパネル

Info

Publication number: JP2003157723A
Application number: JP2001358715A
Authority: JP
Inventors: Yukio Noguchi; 幸雄野口; Wataru Saito; 渉齋藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高抵抗でかつ抵抗値の均一性に優れ、しかも高
い光透過率を有する透明導電膜付き基板を提供する。【解決手段】透明絶縁基板１上に、インジウム、錫、ゲ
ルマニウム、酸素を構成元素とし、錫をＳｎＯ₂換算で
０．５〜５．０重量％、ゲルマニウムをＧｅＯ₂換算で
０．５〜５．０重量％、残部が実質的にインジウムと酸
素とからなる複合酸化物よりなる透明電極膜２を形成し
て透明導電膜付き基板を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い光透過率を有
するとともに、適度な表面抵抗率を有する透明導電膜付
き基板及びこれを用いたタッチパネルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
液晶表示装置による画像表示が注目されているが、携帯
情報端末等の普及に伴い、その入力手段として液晶表示
装置上にタッチパネルを搭載し、画面を見ながら入力を
行うことが望まれるようになっている。

【０００３】図３に一般的なタッチパネルの断面図を示
すように、このタッチパネル２０は抵抗膜方式のもの
で、透明絶縁基板３１上に透明電極膜３２を備えた二枚
の透明電極膜付き基板を、互いに透明電極膜３２同士を
対向させるとともに、隙間を設けて設置し、その外周部
を接着剤層２３を介して接合したもので、図中、上方に
ある透明電極膜付き基板を入力側基板２１、下方にある
透明電極膜付き基板を保持側基板２２としてある。

【０００４】また、保持側基板２２の透明電極膜３２上
には、所定の間隔でドットスペーサー２４が配置されて
おり、入力操作を行うには、入力側基板２１の所定箇所
をペン（不図示）で押圧し、押圧位置にある入力側基板
２１の透明電極膜３２を保持側基板２２の透明電極膜３
２と接触させることにより、その位置を電気的に検出す
るようになっていた。

【０００５】そして、このようなタッチパネル２０の入
力側基板２１及び保持側基板２２を形成する透明電極膜
付き基板には、適度な剛性と透光性を有するとともに、
電気的特性を兼ね備えたものを用いる必要があることか
ら、透明絶縁基板３１をシリコン系樹脂やポリアミド系
樹脂などの透明樹脂やガラスにより形成するとともに、
透明導電膜３２を、酸化錫と酸化インジウムとからなる
ＩＴＯ膜により形成したものが用いられていた。

【０００６】ところが、近年、抵抗膜方式のタッチパネ
ル２０には、入力精度の高精度化に対する要望が高まっ
ており、この要望を満足するためには、表面抵抗率が２
００〜２０００Ω／□の透明電極膜３２を用いることが
提案されているが、従来のＩＴＯ膜は表面抵抗率が１０
０〜１５０Ω／□と抵抗値が低いために位置認識精度が
低くなり、誤入力の原因となってしまうといった問題が
あり、近年要求されている入力精度の高精度化に対応す
ることができないといった課題があった。

【０００７】そこで、このような課題を解決するものと
して、入力側基板２１及び保持側基板２２を形成する透
明電極膜付き基板の透明電極膜３２を、インジウムと
錫、及びチタン、イリジウム、イットリウム、クロム、
亜鉛、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、コバル
ト、ビスマス、マンガンのうち一種の金属元素を構成元
素とし、表面抵抗率を８００〜１００００Ω／□とした
複合酸化物より形成することが提案されている（特開平
９−１６１５４２号公報参照）。

【０００８】ところが、透明電極膜３２に、インジウム
と錫、及びチタン、イリジウム、イットリウム、クロ
ム、亜鉛、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、コバ
ルト、ビスマス、マンガンのうち一種の金属元素を構成
元素とした複合酸化物を用いたものでは、タッチパネル
２０に要求されている入力精度の高精度化に対応した表
面抵抗率を得ることができるものの、透光性を向上させ
ることができず、十分に満足できるものではなかった。

【０００９】特に、携帯情報端末等の入力手段として用
いられるタッチパネル２０には、バックライトを持たな
い液晶表示装置に搭載されることもあり、このような場
合、透明電極膜付き基板を形成する透明電極膜３２には
より高い光透過率を有するものが必要となるが、上述し
た複合酸化物からなる透明導電膜３２は、例えば５５０
ｎｍの波長光に対する透過率が高いものでも８９．５％
までであり、満足できるものではなかった。

【００１０】

【発明の目的】本発明は上述した課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、適度な表面抵抗率を安定して
得ることができ、かつ高い光透過率を有する透明導電膜
付き基板を提供するともに、この透明導電膜付き基板を
用いてタッチパネルを製作することにより、入力精度を
向上させることができるとともに、バックライトを持た
ない液晶表示装置にも搭載できるようにすることにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、請求項１に係る発明は、透明絶縁基板上に、インジ
ウム、錫、ゲルマニウム、酸素を構成元素とし、錫をＳ
ｎＯ₂換算で０．５〜５．０重量％、ゲルマニウムをＧ
ｅＯ₂換算で０．５〜５．０重量％、残部が実質的にイ
ンジウムと酸素とからなる複合酸化物よりなる透明電極
膜を形成して透明導電膜付き基板を構成したことを特徴
とする。

【００１２】請求項２に係る発明は、上記透明導電膜の
膜厚を２０ｎｍ〜２５０ｎｍとするとともに、５５０ｎ
ｍの波長光に対する透過率を９０％以上としたことを特
徴とする。

【００１３】請求項３に係る発明は、上記透明導電膜付
き基板を入力側基板及び／又は保持側基板に用いてタッ
チパネルを構成したことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１５】図１は本発明の透明電極膜付き基板を示す
断面図で、１は透明絶縁基板、２は透明絶縁基板１上に
形成した、インジウム、錫、ゲルマニウム、酸素を構成
元素とする複合酸化物よりなる透明電極膜である。

【００１６】透明絶縁基板１は、電気絶縁性を有すると
ともに、可視光線の透過率が７０％以上を有するものが
良く、さらに使用用途に応じて適度な剛性を有する材質
により形成すれば良く、このような材質としては、例え
ば、ポリカーボネイト樹脂、ポリアクリレート樹脂、ア
クリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン
樹脂等の透明樹脂材や透明ガラス材を用いることができ
る。

【００１７】また、透明絶縁基板１上に形成する透明電
極膜２は、インジウム、錫、ゲルマニウム、酸素を構成
元素し、錫をＳｎＯ₂換算で０．５〜５．０重量％、ゲ
ルマニウムをＧｅＯ₂換算で０．５〜５．０重量％、残
部が実質的にインジウムと酸素とからなる複合酸化物に
より形成してある。

【００１８】このように、透明導電膜２を形成する複合
酸化物の構成元素として、インジウム、錫、及び酸素以
外にゲルマニウムを含有させることにより、表面抵抗率
を高くすることができるとともに、可視光線に対する透
過率を従来のＩＴＯ膜と比較して向上させることができ
る。

【００１９】そして、錫の含有量をＳｎＯ₂換算で０．
５〜５．０重量％としたのは、錫の含有量がＳｎＯ₂換
算で０．５重量％未満になると、複合酸化物の電子密度
が小さくなり、透明導電膜２の表面抵抗率を高める効果
が小さくなり、また錫の含有量がＳｎＯ₂換算で５．０
重量％を越えると、複合酸化物の電子密度が飽和し、錫
による電子移動度が低下して透明導電膜２の表面抵抗率
を高める効果が小さくなるからである。好ましい錫の含
有量は、ＳｎＯ₂換算で１．０〜４．０重量％とするこ
とが良い。

【００２０】また、ゲルマニウムの含有量をＧｅＯ₂換
算で０．５〜５．０重量％としたのは、ゲルマニウムの
含有量がＧｅＯ₂換算で０．５重量％未満又は５．０重
量％を越えると、表面抵抗率がばらつき易くなるととも
に、可視光線の透過率を十分に高める効果が得られない
からである。好ましいゲルマニウムの含有量はＧｅＯ ₂
換算で１．０〜３．０重量％とすることが良い。

【００２１】なお、残部が実質的にインジウムと酸素と
からなるとは、インジウムと酸素以外の成分が殆ど含ま
れていないことを言い、仮に含まれていたとしてもそれ
らは不純物として０．１重量％以下の範囲で含有するも
のを言う。

【００２２】このような組成を有する透明電極膜２は、
表面抵抗率を２００〜２０００Ω／□とすることがで
き、例えば、タッチパネルの入力側基板や保持側基板に
要求される表面抵抗率を得ることができる。また、透明
電極膜２の膜厚Ｔを２５０ｎｍ以下とすることにより、
５５０ｎｍの波長光に対する透過率を９０％以上にまで
高めることができるため、例えば、タッチパネルの表示
性能を向上させることができる。

【００２３】ただし、このような透光性を有するために
は、透明電極膜２の膜厚Ｔを２０ｎｍ〜２５０ｎｍとす
ることが好ましい。

【００２４】なぜなら、膜厚Ｔが２５０ｎｍを超える
と、透明電極膜２の膜厚Ｔが厚くなり過ぎるため、透光
性を高められると言えども５５０ｎｍの波長光に対する
透過率を９０％以上とすることができないからであり、
逆に膜厚Ｔが２０ｎｍ未満となると、成膜時の膜厚ばら
つきが大きくなってしまうといった不具合があるからで
ある。

【００２５】ところで、このような透明電極膜付き基板
を製造するには、透明絶縁基板１に上述した透明電極膜
２を、スパッタリング法、イオンプレーティング法、真
空蒸着法によって被着することにより形成することがで
き、例えば、スパッタリング法を用いて透明導電膜２を
成膜する場合、まず、ターゲット材を用意する。ターゲ
ット材は、酸化錫を０．５〜５．０重量％、酸化ゲルマ
ニウムを０．５〜５．０重量％、残部を酸化インジウム
として秤量し、これらを混練乾燥して造粒粉を製作した
後、この造粒粉を一軸加圧成形法によって所定形状に成
形し、しかる後、１３００〜１７００℃の大気雰囲気中
あるいは酸素雰囲気中で焼成することにより製作する。

【００２６】このようにして得られたターゲット材をチ
ャンバー内に設置するとともに、透明絶縁基板１を所定
位置に配置し、不活性ガス雰囲気下で透明絶縁基板１に
スパッタリングを施すことにより、インジウム、錫、ゲ
ルマニウム、酸素を構成元素とし、錫をＳｎＯ₂換算で
０．５〜５．０重量％、ゲルマニウムをＧｅＯ₂換算で
０．５〜５．０重量％、残部が実質的にインジウムと酸
素とからなる複合酸化物よりなる透明電極膜２を被着す
ることができ、スパッタリング時間を調整して透明電極
膜２の膜厚Ｔを２０ｎｍ〜２５０ｎｍとすることにより
透明電極膜付き基板を得ることができる。

【００２７】なお、スパッタリング法により透明導電膜
２を被着する場合、経時劣化の少ない結晶性の膜を得る
ため、透明絶縁基板１は予め加熱しておくことが好まし
い。また、透明導電膜２を被着した後、２００〜５００
℃の温度で加熱処理（アニール処理）を行っても良く、
このような加熱処理（アニール処理）を施すことによっ
ても結晶性の膜を得ることができ、透明導電膜２の表面
抵抗率のバラツキを抑えることができるとともに、光の
透過率を向上させることができる。

【００２８】次に、本発明の透明電極膜付き基板を入力
側基板に用いたタッチパネルを図２に基づいて説明す
る。

【００２９】このタッチパネル１０は抵抗膜方式のもの
で、透明絶縁基板１，３上に透明電極膜２，４を備えた
二枚の透明電極膜付き基板を、互いに透明電極膜２，４
同士を対向させるとともに、隙間を設けて設置し、その
外周部を接着剤層１３を介して接合したもので、図中、
上方にある透明電極膜付き基板を入力側基板１１、下方
にある透明電極膜付き基板を保持側基板１２としてあ
り、保持側基板１２には従来より用いられている、ガラ
ス製の透明絶縁基板３上に透明電極膜４としてＩＴＯ膜
を被着した透明導電膜付き基板を用い、入力側基板１１
には、透明樹脂製の透明絶縁基板１に、インジウム、
錫、ゲルマニウム、酸素を構成元素とし、錫をＳｎＯ₂
換算で０．５〜５．０重量％、ゲルマニウムをＧｅＯ₂
換算で０．５〜５．０重量％、残部が実質的にインジウ
ムと酸素とからなる複合酸化物よりなる透明導電膜２を
２０ｎｍ〜２５０ｎｍの膜厚で被着した透明導電膜付き
基板を用いたものである。

【００３０】また、保持側基板１２の透明電極膜４上に
は、所定の間隔でドットスペーサー１４を配置してあ
る。

【００３１】そして、このタッチパネル１０を用いてタ
ッチ入力操作を行うには、入力側基板１１の所定箇所を
ペン（不図示）で押圧し、押圧位置にある入力側基板１
１の透明電極膜２を保持側基板１２の透明電極膜４と接
触させることにより、その位置を電気的に検出すること
ができる。

【００３２】この時、入力側基板１１には本発明の透明
導電膜付き基板を用い、表面抵抗率が２００〜２０００
Ω／□である透明導電膜２を有することから、位置認識
精度を高めることができ、誤入力の発生を低減すること
ができるため、入力精度を向上させることができる。

【００３３】また、本発明の透明導電膜付き基板の透明
導電膜２は、その膜厚を２０ｎｍ〜２５０ｎｍとしてあ
ることから、５５０ｎｍの波長光に対する透過率を９０
％以上とすることができ、表示特性を高めることができ
るとともに、例えばバックライトを持たない液晶表示装
置に搭載したとしても表示情報を確認することができる
タッチパネル１０とすることができる。

【００３４】なお、図２では入力側基板１１に本発明の
透明電極膜付き基板を適用した例を示したが、保持側基
板１２に用いても良く、さらに好ましくは、入力側基板
１１及び保持側基板１２の両方に本発明の透明導電膜付
き基板を用いることにより、より一層入力精度が高く、
かつ表示特性に優れたタッチパネルを提供することがで
きる。

【００３５】以上、本発明の実施形態について示した
が、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば改良や
変更したものにも適用できることは言う迄もない。

【００３６】

【実施例】（実施例１）ここで、透明絶縁基板上に、イ
ンジウム、錫、ゲルマニウム、酸素を構成元素とする透
明導電膜を被着した透明導電膜付き基板を製作し、上記
錫及びゲルマニウムの含有量を異ならせた時の光透過率
と透明電極膜の表面抵抗率について調べる実験を行っ
た。

【００３７】本実験にあたっては、まず透明導電膜を形
成するためのスパッタリングターゲット材を製作した。
具体的には、出発原料として純度９９．９９％の酸化イ
ンジウム粉末に対し、純度９９．９９％の酸化錫粉末を
０．３〜１０．０重量％、純度９９．９９％の酸化ゲル
マニウム粉末を０．３〜１０．０重量％の範囲で添加
し、さらに蒸留水と有機系バインダーを加えて混合する
ことによりスラリーを製作し、次いで得られたスラリー
を２００℃にて噴霧乾燥させることにより造粒粉を製作
し、この造粒粉を金型内に充填してプレス成形を行うこ
とにより円板状の成形体を成形し、しかる後、脱脂処理
を施した後、１６００℃の温度で３時間程度焼成するこ
とにより、酸化錫、酸化ゲルマニウム、及び酸化インジ
ウムからなる複合酸化物焼結体を製作し、研削加工にて
直径２０３．２ｍｍ、厚み６ｍｍの円板状体に仕上げる
ことによりスパッタリングターゲットを得た。

【００３８】そして、製作した此処のスパッタリングタ
ーゲット材を用い、ＤＣスパッタリング法により、石英
からなる透明絶縁基板上に、表１に示すような組成を有
する複合酸化物からなる透明導電膜を３００ｎｍの膜厚
みで被着して透明電極膜付き基板を製作した。なお、Ｄ
Ｃスパッタリング法の条件は、投入電力１０００Ｗ、ア
ルゴンと酸素の混合ガス圧を１Ｐａとした。

【００３９】そして、得られた透明電極膜付き基板の５
５０ｎｍの波長光に対する透過率（％）を分光光度計に
て測定するとともに、透明電極膜の表面抵抗率（Ω／
□）をＪＩＳＫ７１９４に準拠した四探針式抵抗計
にて測定し、光透過率が９０％以上を有するとともに、
透明電極膜の表面抵抗率が近年要求されているタッチパ
ネルの入力精度に対応した２００〜２０００Ω／□の範
囲にあるものを良好と判断した。

【００４０】また、比較例として、透明電極膜に、酸化
錫の含有量が１０．０重量％、酸化インジウムの含有量
が９０．０重量％のＩＴＯ膜を用いた従来の透明導電膜
付き基板も用意し、同様の実験を行った。

【００４１】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００４２】

【表１】

【００４３】この結果、試料Ｎｏ．１４の従来の透明導
電膜付き基板は、透過率及び表面抵抗率とも範囲外であ
った。

【００４４】また、試料Ｎｏ．１及び６のように、錫の
含有量がＳｎＯ₂換算で０．５重量％未満又は５．０重
量％を超えるものは、表面抵抗率が高くなり過ぎるとと
もに、透過率も９０％未満であった。

【００４５】さらに、試料Ｎｏ．７及び１２のように、
ゲルマニウムの含有量がＧｅＯ₂換算で０．５重量％未
満又は５．０重量％を超えるものは、透過率を高める効
果が小さく９０％未満であった。

【００４６】これに対し、試料Ｎｏ．２〜５、８〜１
１、及び１３のように、錫の含有量がＳｎＯ₂換算で
０．５重量％〜５．０重量％、ゲルマニウムの含有量が
ＧｅＯ₂換算で０．５重量％〜５．０重量％の範囲にあ
るものは、透過率を９０％以上、透明電極膜の表面抵抗
率を２００〜２０００Ω／□とすることができ、優れて
いた。（実施例２）次に、インジウム、錫、ゲルマニウム、酸
素を構成元素とする透明導電膜のうち、錫の含有量をＳ
ｎＯ₂換算で３．０重量％、ゲルマニウムの含有量をＧ
ｅＯ₂換算で２．０重量％に固定し、膜厚みを異ならせ
て実施例１と同様の実験を行った。なお、透明導電膜の
膜厚は形状測定計にて測定した。

【００４７】結果は表２に示す通りである。

【００４８】

【表２】

【００４９】この結果、試料Ｎｏ．１５のように、透明
電極膜の膜厚みが２０ｎｍ未満となると、均一な膜を再
現性良く形成することができず、また、試料Ｎｏ．１９
のように、透明電極膜の膜厚みが２５０ｎｍを超える
と、光の透過率が悪くなるとともに、透明電極膜の表面
抵抗率も２００Ω／□を切るものが出始めた。

【００５０】これに対し、試料Ｎｏ．１６〜１８のよう
に、透明電極膜の膜厚みが２０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲
にあるものは、５５０ｎｍの波長光に対する透過率９０
％以上を満足することができ、また、表面抵抗率も２０
０〜２０００Ω／□とすることができた。

【００５１】この結果、透光性を向上させるとともに、
表面抵抗率を近年要求されているタッチパネルの入力精
度に対応した値とするには、透明電極膜の膜厚みを２０
ｎｍ〜２５０ｎｍとすることが良いことが分かる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、透明絶縁基板上に、インジウム、錫、ゲルマニウ
ム、酸素を構成元素とし、錫をＳｎＯ₂換算で０．５〜
５．０重量％、ゲルマニウムをＧｅＯ₂換算で０．５〜
５．０重量％、残部が実質的にインジウムと酸素とから
なる複合酸化物よりなる透明電極膜を形成して透明導電
膜付き基板を構成したことによって、透明導電膜の表面
抵抗率を２００〜２０００Ω／□という高抵抗を安定し
て得ることができるとともに、さらには光の透過率を向
上させることができる。

【００５３】請求項２に係る発明によれば、上記透明導
電膜の膜厚を２０ｎｍ〜２５０ｎｍとしたことから、２
００〜２０００Ω／□の表面抵抗率を安定して得ること
ができるとともに、高い透過率を得ることができ、５５
０ｎｍの波長光に対する透過率を９０％以上とすること
ができる。

【００５４】請求項３に係る発明によれば、上記透明導
電膜付き基板を入力側基板及び／又は保持側基板に用い
てタッチパネルを構成するようにしたことから、位置認
識精度を高めることができるとともに、表示特性を高め
ることができ、例えばバックライトを持たない液晶表示
装置に搭載しても十分に表示情報を認識することが可能
なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透明電極膜付き基板を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の透明電極膜付き基板を入力側基板に用
いたタッチパネルを示す断面図である。

【図３】一般的なタッチパネルを示す断面図である。

【符号の説明】

１，３：透明絶縁基板２，４：透明導電膜１０，２０：タッチパネル１１，２１：入力側基板１２，２２：保持側基板１３，２３：接着剤層１４，２４：ドットスペーサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明絶縁基板上に透明電極膜を備えてな
り、該透明電極膜は、インジウム、錫、ゲルマニウム、
酸素を構成元素とする複合酸化物であって、錫をＳｎＯ
₂換算で０．５〜５．０重量％、ゲルマニウムをＧｅＯ₂
換算で０．５〜５．０重量％、残部が実質的にインジウ
ムと酸素とからなることを特徴とする透明導電膜付き基
板。
【請求項２】上記透明導電膜の膜厚が２０ｎｍ〜２５０
ｎｍであるとともに、５５０ｎｍの波長光に対する透過
率が９０％以上であることを特徴とする請求項１に記載
の透明導電膜付き基板。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の透明導電膜
付き基板を入力側基板及び／又は保持側基板として用い
たことを特徴とするタッチパネル。