JP2014069572A

JP2014069572A - 透明導電性基材及びこれを含むタッチパネル

Info

Publication number: JP2014069572A
Application number: JP2013186438A
Authority: JP
Inventors: Eui-Soo Kim; 義洙金; Seung Won Park; 承元朴
Original assignee: Samsung Corning Precision Materials Co Ltd
Current assignee: Corning Precision Materials Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-04-21
Also published as: CN103713765A; US20140092324A1; KR20140042318A

Abstract

【課題】本発明は、透明導電性基材及びこれを含むタッチパネルに関し、より詳しくは、タッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）においてタッチ位置の検出のために用いられる透明導電性基材及びこれを含むタッチパネルに関する。
【解決手段】本発明は、基板と、前記基板上に形成され、透明導電膜がコートされたパターン部および前記基板が露出する非パターン部からなる透明導電層と、屈折率が１．４〜１．６の樹脂からなり、前記非パターン部を充填し前記透明導電層上に形成され前記パターン部からの厚さが１〜１０００μｍである高分子樹脂層とを含み、前記透明導電膜は、前記基板上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍの第１薄膜と、前記第１薄膜上に形成され、厚さが５〜１５ｎｍの金属薄膜と、前記金属薄膜上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍの第２薄膜とを含むことを特徴とする透明導電性基材を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明導電性基材及びこれを含むタッチパネルに関し、より詳しくは、タッチスクリーンパネル（ＴＳＰ）においてタッチ位置の検出のために用いられる透明導電性基材及びこれを含むタッチパネルに関する。

一般に、タッチパネルとは、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬなどといったディスプレイ装置の表面に設けられ、ユーザがディスプレイ装置を見ながら指先またはスタイラスなどの入力装置で画面に触れることにより信号を出力できる装置であって、近年に入り、ＰＤＡ、ノート型ＰＣ、ＯＡ機器、医療機器、およびカーナビゲーションシステムなどの様々な電子機器に広く利用されている。

このようなタッチパネルを実現する方式には、位置検出の方法によって抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、赤外線方式などがある。

抵抗膜方式は、透明電極層（ＩＴＯ膜）がコートされている２枚の基板をドットスペーサを挟んで透明電極層が互いに向き合うように貼り合わせる構造からなる。指先やペンなどにて上部基板に触れたときに位置検出のための信号が印加され、下部基板の透明電極層に触れたときに電気的信号を検出して位置を決める。この方式は、応答速度や経済性が高い反面、耐久性が悪いため破損しやすいという大きな短所がある。

静電容量方式では、タッチ画面センサを構成する基材フィルムの片面に伝導性金属物質をコーティング処理して透明電極を形成し、一定量の電流をガラス表面に流す。ユーザが画面に触れたときの人体内の静電容量を用いて電流の量が変化した部分を認識し、その大きさを計算して位置を決める。耐久性や透過率に優れている反面、人体の静電容量を用いるため、ペンや手袋などをはめた手では操作が不可能であるという不具合がある。

超音波方式では、圧電効果を応用した圧電素子を用いてタッチパネルへの接触時に発生する表面波をＸとＹ方向に交互に発生させ、それぞれの入力点までの距離を求めて位置を決める。解像度や光透過率が高い反面、センサの汚染と液体に脆弱であるという短所がある。

赤外線方式は、発光素子と受光素子とをパネルの周囲に複数配置するマトリックス構造を有する。ユーザによって光線が遮断されると、その遮断された部分に係るＸ、Ｙ座標を得て入力座標を判断するようになる。光透過率が高く且つ外部衝撃や擦り傷に対する強い耐久性を持つ反面、体積が大きく且つ不正確なタッチに対する識別性が低く、応答速度もまた遅いという不具合がある。

中でも近年、最も多用されている方式は静電容量方式であり、また、この方式にはタッチ位置の検出のために酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような透明導電性薄膜が用いられている。

このような透明導電性薄膜は、タッチ位置の検出のためにパターニングされ、このパターニングによってパターン部と非パターン部間で反射率の差が生じ、パターンの形態が視覚的に目立ってしまうという不具合が生じる。そこで、前記パターン部と非パターン部との反射率の差を１％以下、好ましくは０．５％以下に低減するために、ウィンドウカバーガラスと透明導電性薄膜との間に屈折率整合層を介挿している。一般に、屈折率整合層は、Ｎｂ_２Ｏ_５からなる中屈折薄膜層及びＳｉＯ_２からなる低屈折薄膜層からなる。

一方、ディスプレイが大面積化すると、タッチ位置の検出のための配線長さが長くなり、このため、より高い電気伝導性を有する透明導電性薄膜を必要とする。一例として、現在の携帯電話またはスマートフォンなどのようなモバイルフォン向けに用いられる透明導電性薄膜は、１７０〜２５０Ω内外の範囲の面抵抗を有することが要求されているが、タブレット向けの場合は１２０Ω前後、モニタ向けの場合は５０Ω以下の面抵抗を有することが要求されている。

このように、透明導電性薄膜を低抵抗で実現するためには、透明導電性薄膜を厚く形成する方法が考えられるが、この場合、屈折率整合層を介挿してもパターンが視覚的に認識されてしまうという不具合が生じる。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、低抵抗特性及び非視認性特性を有し、且つ高い透過率を有する透明導電性基材及びこれを用いたタッチパネルを提供することである。

このために、本発明は、基板と、前記基板上に形成され、透明導電膜がコートされたパターン部及び前記基板が露出する非パターン部とからなる透明導電層と、屈折率が１．４〜１．６の樹脂からなり、前記非パターン部を充填し前記透明導電層上に形成され前記パターン部からの厚さが１〜１０００μｍである高分子樹脂層とを含み、前記透明導電膜は、前記基板上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍの第１薄膜と、前記第１薄膜上に形成され、厚さが５〜１５ｎｍの金属薄膜と、前記金属薄膜上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍの第２薄膜とを含むことを特徴とする透明導電性基材を提供する。

ここで、前記第１薄膜及び第２薄膜は、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、及びＴａ_２Ｏ_５のいずれかを含むものであってよい。

また、前記金属薄膜は、ＡｇまたはＡｇ合金からなり、厚さが８〜１２ｎｍであることが好ましい。

そして、前記高分子樹脂層は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂からなるものであってよい。

また、前記パターン部と非パターン部との反射率の差は、１％以下であることが好ましい。

そして、前記透明導電性基材の光吸収率は、５％以下であることが好ましい。

また、前記透明導電性基材は、前記第１薄膜と前記金属薄膜との間に形成され、前記第１薄膜を平坦化させる平坦化層をさらに含んでいてよく、ここで、前記平坦化層は、ＺｎＯからなり、３〜７ｎｍの厚さを有し、前記第１薄膜と前記平坦化層の厚さの総和は、３０〜５０ｎｍであることが好ましい。

また、前記透明導電性基材は、前記金属薄膜と前記第２薄膜との間に形成され、前記金属薄膜の酸化を防止する酸化防止層をさらに含んでいてよく、ここで、前記酸化防止層は、ＺｎＯからなり、３〜７ｎｍの厚さを有し、前記第２薄膜と前記酸化防止層の厚さの総和は、３０〜５０ｎｍであることが好ましい。

また、本発明は、上述した透明導電性基材を含むことを特徴とするタッチパネルを提供する。

本発明によれば、透明導電性基材が、２０Ω以下の低抵抗特性、及びパターン部と非パターン部間の反射率の差が１％以下である非視認性特性を有し、且つ高い透過率を有する。

また、本発明に係る透明導電性基材は、製造が容易で、且つコーティング速度が高いため、生産性に優れている。

さらに、本発明に係る透明導電性基材は、高価な酸化インジウムスズを用いずに済むため、製造コストが低廉である。

図１は、本発明の一実施形態による透明導電性基材の概略的な断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態に係る透明導電性基材及びこれを含むタッチパネルについて詳しく説明することにする。

図１を参照すると、本発明による透明導電性基材は、基板１００、透明導電層２００、及び高分子樹脂層３００を含むものであってよい。

基板１００は、タッチパネルのカバーガラスの役割を果たし、ガラス、好ましくは、化学強化ガラスからなるものであってよい。ガラスは、通常、１ｍｍ以下の厚さのものを使用し、透過率が高いソーダ石灰または無アルカリ系のアルミノシリケート材質からなるものであってよい。ガラスは、プラスチック素材が持つ透過度、長期耐久性、タッチ感などの問題点を解決するという物性を有するものの、衝撃に弱いという短所がある。特に、タッチパネルは、各種の機器のディスプレイ部に張り付けられ、特に小型で薄い携帯電話などに張り付ける際には、外部衝撃に対する耐久性が保障できる強度を持つ必要がある。そこで、ソーダ石灰系のガラスにおいて、ナトリウム（Ｎａ）成分をカリウム（Ｋ）に置き換える化学処理によって強度を高めた化学強化ガラスを使用することが好ましい。より好ましくは、基板１００としては、フレキシブルガラスを使用してよく、０.１ｍｍ以下の厚さを有するものであってよい。

透明導電層２００は、基板１００上に形成され、透明導電膜２１０がコートされたパターン部（ａ）と基板が露出する非パターン部（ｂ）とからなる。

このような透明導電層２００は、本発明に係る透明導電性基材がタッチパネルに使用される場合、タッチ位置の検出のための電極の役割を果たし得る。

透明導電膜２１０は、基板１００上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍである第１薄膜２１１と、第１薄膜２１１上に形成され、厚さが５〜１５ｎｍである金属薄膜２１２と、金属薄膜２１２上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍである第２薄膜２１３とを含む。

ここで、第１薄膜２１１及び第２薄膜２１３は、Ｎｂ_２Ｏ_５またはＴｉＯ_２を含むものであってよい。

また、金属薄膜２１２は、８〜１２ｎｍの厚さを有し、ＡｇまたはＡｇ合金からなるものであってよい。ＡｇまたはＡｇ合金からなる金属薄膜の厚さが１２ｎｍを超過すると、金属薄膜２１２の光吸収率が２％を超えてしまい、透明導電性基材の透過率が低くなり、このため、これをタッチパネルに使用することが困難である。

透明導電層２００のパターン部（ａ）と非パターン部（ｂ）とを形成するパターニング工程は、先ず、基板１００上に第１薄膜２１１、金属薄膜２１２、第２薄膜２１３をＤＣマグネトロンスパッタリング方法にてコートし、第２薄膜２１３上にドライフィルムフォトレジストをラミネートした後、所定のパターンが連続して交差したパターンフィルムを載せ、紫外線を照射してドライフィルムフォトレジスト領域を現像した後、酸性またはアルカリ性エッチング溶液にて紫外線が照射されたドライフィルムフォトレジスト領域のみを剥離して施される。

このようにして形成されたパターン部（ａ）と非パターン部（ｂ）との反射率の差は、１％以下、好ましくは、０．５％以下であってよい。

高分子樹脂層３００は、屈折率が１．４〜１．６の樹脂からなり、非パターン部（ｂ）を充填し透明導電層２００上に形成され、パターン部（ａ）からの厚さが１〜１０００μｍとなるように形成される。すなわち、非パターン部（ｂ）中に樹脂を充填しパターン部（ａ）から１〜１０００μｍの厚さとなるように樹脂をコートして、高分子樹脂層３００を形成する。高分子樹脂層の厚さは、工程上の便宜のために前記厚さでコートするだけであって、１μｍ以上の厚ささえ有していれば特にその厚さには制限がなく、その厚さによる本発明に係る透明導電性基材の特性への影響はさほどない。

高分子樹脂層３００は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂からなるものであってよい。高分子樹脂層３００は、パターン部（ａ）と非パターン部（ｂ）とにパターニングされた透明導電層２００上に高分子樹脂をドクターブレード方法にてコートすることにより形成していてよい。

このように、本発明は、ガラス／コーティング層／樹脂層の屈折率及び厚さを制御して最適化することで、透明導電性基材が２０Ω、好ましくは、１０Ω以下の低抵抗特性、及びパターン部（ａ）と非パターン部（ｂ）との反射率の差が１％以下である非視認性特性とともに、高い透過率を持つようにした。すなわち、本発明に係る透明導電性基材は、従来より、タッチパネルに使用されていた屈折率整合層上に酸化インジウムスズがコートされている透明導電性基材と同様な機能を果たすことができる。また、本発明に係る透明導電性基材は、従来の透明導電性基材に比べて製造が容易であり、コーティング速度が高いため生産性が高く、且つ高価な酸化インジウムスズを用いずに済むため製造コストを削減することができる。

一方、本発明に係る透明導電性基材を高透過率が求められるディスプレイ用に使用するためには、透明導電性基材の光吸収率は５％以下、好ましくは、３％以下であることが好ましい。

また、本発明に係る透明導電性基材は、第１薄膜２１１と金属薄膜２１２との間に形成され、第１薄膜２１１を平坦化させる平坦化層（図示せず）をさらに含んでいてよい。

平坦化層は、第１薄膜２１１を平坦化して、金属薄膜２１２の伝導性を向上する。ここで、平坦化層は、３〜７ｎｍの厚さを有するＺｎＯからなるものであってよい。

また、本発明に係る透明導電性基材は、金属薄膜２１２と第２薄膜２１３との間に形成され、金属薄膜２１３の酸化を防止する酸化防止層（図示せず）をさらに含んでいてよい。

酸化防止層は、第２薄膜２１３のコーティング過程で金属薄膜２１２が酸化されることで伝導性が低下することを防止する。ここで、酸化防止層は、３〜７ｎｍの厚さを有するＺｎＯからなるものであってよい。

以下、本発明を、下記実施例に基づいてより詳細に説明することにする。なお、下記実施例は、本発明を例示するためのものであるに過ぎず、本発明を限定するものではない。

実施例１
実施例１に係る透明導電性基材は、有機基板と、ガラス基板上に形成され、３１ｎｍの厚さを有しＮｂ_２Ｏ_５からなる第１薄膜と、第１薄膜上に形成され、５ｎｍの厚さを有しＺｎＯからなる平坦化層と、平坦化層上に形成され、１０ｎｍの厚さを有しＡｇからなる金属薄膜と、金属薄膜上に形成され、５ｎｍの厚さを有しＺｎＯからなる酸化防止層と、酸化防止層上に形成され、３１ｎｍの厚さを有しＮｂ_２Ｏ_５からなる第２薄膜と、第２薄膜上に５μｍの厚さを有して形成された樹脂層とからなる。ここで、樹脂層は、ＳａｍｙａｎｇＥｍｓ社製のＳＯＣ３００６Ｕ樹脂を使用して形成した。

実施例２
実施例２に係る透明導電性基材は、３５ｎｍの厚さを有しＴａ_２Ｏ_５からなる第１薄膜、及び３６ｎｍの厚さを有しＴａ_２Ｏ_５からなる第２薄膜を除いては、実施例１と同様な構成を有する。

比較例１
比較例１に係る透明導電性基材は、３８ｎｍの厚さを有しＴａ_２Ｏ_５からなる第１薄膜、４０ｎｍの厚さを有しＴａ_２Ｏ_５からなる第２薄膜、及び１２ｎｍの厚さを有しＡｇからなる金属薄膜を除いては、実施例１と同様な構成を有する。

比較例２
比較例２に係る透明導電性基材は、有機基板上に１４ｎｍの厚さを有しＮｂ_２Ｏ_５からなる中屈折薄膜と、中屈折薄膜上に形成され、４０ｎｍの厚さを有しＳｉＯ_２からなる低屈折薄膜と、低屈折薄膜上に形成され、５０ｎｍの厚さを有しＩＴＯからなる透明導電膜、及び透明導電膜上に５μｍの厚さを有して形成された高分子樹脂層とからなる。ここで、高分子樹脂層は、ＳａｍｙａｎｇＥｍｓ社製のＳＯＣ３００６Ｕ樹脂を使用して形成した。

下の［表１］は、前記実施例１、２及び比較例１、２に係る透明導電性基材の透過特性、反射率、視認性、及び面抵抗を表す表である。

前記［表１］における視認性は、高分子樹脂層を除いた多層膜をパターニングしてパターン部と非パターン部とを形成した後、非パターン部に樹脂を充填し多層膜上に高分子樹脂層を形成した後、パターン部と非パターン部との反射率の差を測定して得た値である。

前記［表１］に示すように、本発明に係る透明導電膜の場合、１０Ω以下の面抵抗を有しつつも、パターン部と非パターン部との反射率の差が０．２％以下と非常に低い。さらには、約９０％に近い高い透過率を有することが分かる。これに対して、通常のＬｏｗ−Ｅ構造と同様な構造にて形成された比較例１の場合、透過率及び視認性が本発明に比べて非常に劣化することが分かる。また、従来のタッチパネル用透明導電性基材と同様な構造にて形成された比較例２の場合、透過率及び視認性が本発明に比べて非常に劣化するのみならず、面抵抗が非常に高いことが分かる。

以上のように、本発明を限定された実施例や図面に基づいて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から種々の修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲や特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。

ａパターン部
ｂ非パターン部
１００基板
２００透明導電層
２１０透明導電膜
２１１第１薄膜
２１２金属薄膜
２１３第２薄膜
３００高分子樹脂層

Claims

基板と、
前記基板上に形成され、透明導電膜がコートされたパターン部及び前記基板が露出する非パターン部からなる透明導電層と、
屈折率が１．４〜１．６の樹脂からなり、前記非パターン部を充填し前記透明導電層上に形成され前記パターン部からの厚さが１〜１０００μｍである高分子樹脂層
とを含み、
前記透明導電膜は、
前記基板上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍの第１薄膜と、
前記第１薄膜上に形成され、厚さが５〜１５ｎｍの金属薄膜と、
前記金属薄膜上に形成され、屈折率が２．１〜２．７で厚さが３０〜５０ｎｍの第２薄膜
とを含むことを特徴とする透明導電性基材。
前記第１薄膜及び第２薄膜は、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、及びＴａ_２Ｏ_５のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記金属薄膜は、ＡｇまたはＡｇ合金からなり、厚さが８〜１２ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記高分子樹脂層は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記パターン部と非パターン部との反射率の差は、１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記透明導電性基材の光吸収率は、５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記第１薄膜と前記金属薄膜との間に形成され、前記第１薄膜を平坦化させる平坦化層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記平坦化層は、ＺｎＯからなり、３〜７ｎｍの厚さを有し、前記第１薄膜と前記平坦化層の厚さの総和は、３０〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載の透明導電性基材。
前記金属薄膜と前記第２薄膜との間に形成され、前記金属薄膜の酸化を防止する酸化防止層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の透明導電性基材。
前記酸化防止層は、ＺｎＯからなり、３〜７ｎｍの厚さを有し、前記第２薄膜と前記酸化防止層の厚さの総和は、３０〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項９に記載の透明導電性基材。
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の透明導電性基材を含むことを特徴とするタッチパネル。