JP2014110048A - 透明導電性基材及びこれを含むタッチパネル - Google Patents

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係り、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】このために、本発明は、基板、及び前記基板上に形成され、酸化インジウムスズを含んでなる透明導電膜がコートされたパターン部及び前記基板を露出させる非パターン部を有する透明導電層を含み、前記透明導電層の厚さは、１１０〜１８０ｎｍである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係り、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、タッチパネルは、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬ（electroluminescence）などのようなディスプレイ装置の表面に設けられる。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（stylus）などの入力装置にてタッチパネルをタッチすると信号を出力できるようにする装置である。近年、ＰＤＡ（personal digital assistants）、ノート型ＰＣ、ＯＡ機器、医療機器またはカーナビゲーションシステムなどの各種の電子機器に広く利用されている。

この種のタッチパネルを実現する方式には、位置検出の方法に依存して抵抗膜方式、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二枚の基板をドットスペーサ（Dot Spacer）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。指先やペンなどで上部基板に接触し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と接触したときに電気的信号を検出して位置を決定する。この方式は、応答速度や経済性が高いものの、耐久性に劣るため、破損のおそれが大きいという短所がある。

静電容量方式は、タッチ画面センサを構成する基材フィルムの一方の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方式である。ユーザが画面をタッチしたときの人体中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定する。耐久性や透過率に優れているものの、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によっては動作が難しいという短所がある。

超音波方式は、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される表面波を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定する。解像度や光透過率が高いものの、センサの汚れや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をパネルの周りに複数配置してマトリックス構造にする。ユーザによって光線が遮られると、その遮られた部分に対する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スクラッチに対する強い耐久性を持つものの、大型で且つ不正確なタッチに対する識別性が悪く、応答速度も遅いという短所がある。

このうち、最近最も多用されているものは、抵抗膜方式や静電容量方式であって、これらの方式には、タッチ位置の検出のために基板上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Indium Tin oxide）のような透明導電膜がコートされた透明導電性基材が用いられている。

透明導電性基材に関する技術は、特許文献１に開示されている。

この種の透明導電性基材には、透過率を向上し且つ透明導電膜のパターニングによるパターンの形態が視覚的に現われないようにするために、基板と透明導電膜との間に、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とを含む屈折率整合層（index matching layer）を挟み込んでいる。

一方、透明導電膜に形成されるパターンの幅を減らすためには、透明導電膜が低い比抵抗（又は抵抗率）を有する必要がある。しかしながら、低い比抵抗を有するためには、透明導電膜を厚膜にしなければならないが、そのようにした場合、透過率が低下するという問題が生じる。また、屈折率整合層上に厚い透明導電膜を形成した場合、透明導電性基材の全体的な厚さが厚くなり、これに伴い、タッチパネルの厚さも厚くなるという短所を有する。

韓国公開特許第１０-２０１１-００４９５５３号公報

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、低い比抵抗及び高い透過率を有する透明導電性基材及びこれを含む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、及び前記基板上に形成され、酸化インジウムスズを含んでなる透明導電膜がコートされたパターン部及び前記基板を露出させる非パターン部を有する透明導電層を含み、前記透明導電層の厚さは１１０〜１８０ｎｍであることを特徴とする透明導電性基材を提供する。

ここで、前記透明導電層の面抵抗は、９．４〜１５．５Ω／□（又はΩ／ｓｑ.,Ωパースクウェア）であってよい。また、前記透明導電層の厚さは、１２５〜１７０ｎｍであることが好ましく、このとき、透明導電層の面抵抗は、１０〜１３．６Ω／□であってよい。

そして、前記透明導電性基材は、前記基板の周縁に沿って形成され、有効画面領域を画定するブラックマトリックスベゼル部を更に含み、前記透明導電層は、前記基板及び前記ベゼル部上に形成されていてよい。

ここで、前記ベゼル部は、ブラック色素を含んでなるものであってよい。また、前記透明導電層は、結晶質酸化インジウムスズを含んでなるものであってよい。

そして、前記基板は、フレキシブルガラスであってよい。また、本発明は、上述した透明導電性基材を含むタッチパネルを提供する。

本発明によれば、酸化インジウムスズを含んでなる透明導電層が１１０〜１８０ｎｍの厚さを有することで、透明導電層は９．４〜１５．５Ω／□の低い面抵抗を有するようになり、その結果、パターン部と非パターン部の幅を減らすことができ、タッチ位置の検出精度を向上させることができる。

また、本発明に係る透明導電性基材は、８５％以上の高い透過率及び優れた視認性を有する。

本発明の一実施例に係る透明導電性基材の概略的な断面図である。 ＩＴＯ単一膜とＩＭＬ／ＩＴＯ積層膜の透過率を比較したグラフである。 ＩＴＯ単一膜、ＩＭＬ／ＩＴＯ積層膜、ＩＭＬ／ＩＴＯ／ＯＣＡ／ガラス積層体においてＩＴＯにパターンを形成した後にパターン部と非パターン部との反射率差を比較したグラフである。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例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。

なお、本発明を説明するにあたって、関連する公知の機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は省略することにする。

図１は、本発明の一実施例に係る透明導電性基材の概略的な断面図である。図１を参照すると、本発明に係る透明導電性基材は、基板１００及び透明導電層２００を含んでなるものであってよい。
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用い、透過率の高いソーダ石灰（soda-lime）または無アルカリ系のアルミノシリケート（Aluminoslicate）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消する物理的特性を持つものの、衝撃に弱いという短所がある。タッチパネルは、各種の機器のディスプレイに貼り付けられ、特に小さくて薄い携帯電話などに貼り付けられる際は、外部衝撃に対する耐久性が保障できる程度の強度を持たなければならない。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）に置換する化学処理を通じて強度を高めた化学強化ガラスを用いることが好ましい。より好ましくは、基板１００は、フレキシブルガラスを用いていてよく、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、酸化インジウムスズ（Indium Tin oxide、ＩＴＯ）を含んでなる透明導電膜がコートされたパターン部ａと基板１００を露出させる非パターン部ｂとからなり、１１０〜１８０ｎｍの厚さを有する。

このとき、透明導電層２００は、９．４〜１５．５Ω／□の面抵抗を有することが好ましい。

透明導電層２００は、タッチパネルにおいてタッチの識別性を向上させるために、部分的に除去された規則的なパターンを有するように構成される。透明導電層２００のパターン部ａと非パターン部ｂを形成するパターニング工程は、先ず、酸化インジウムスズからなる透明導電膜の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置し、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のエッチング溶液を用いて、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させることで実施されるものであってよい。

パターン形成の完了後、所定の温度にて透明導電層２００をアニールする熱処理工程を経て、結晶質酸化インジウムスズからなる透明導電層２００が完成する。これにより、透明導電層２００の透過度や耐久性をさらに向上させることができる。熱処理工程は、基板１００として、ガラスを用いる場合は、２５０〜３５０℃で行い、ＰＥＴフィルムのような高分子フィルムを用いる場合は、耐熱性が弱いため、１００〜１５０℃で行うことが好ましい。また、パターン化工程と熱処理工程は、透明導電性基材の製造条件に応じてその順序が入れ替わってもよいが、透明導電層２００を結晶化すればエッチングが難しくなる場合があるため、熱処理工程をパターン化工程後に施すことが好ましい。

このように、透明導電層２００が１１０〜１８０ｎｍの厚さを有することで、９．４〜１５．５Ω／□の低い面抵抗を有するようになり、その結果、パターン部ａと非パターン部ｂの幅を減らすことができ、タッチ位置の検出精度を向上させることができる。

また、１１０〜１８０ｎｍの厚さを有する透明導電層２００は、５５０ｎｍの波長で８５％以上の高い透過率を有し、さらには、パターン部ａと非パターン部ｂとの反射率差が５％以下と高い視認性を有する。すなわち、従来の透明導電性基材の場合、透過率及び視認性を向上させるために、基板と透明導電層との間に屈折率整合層（index matching layer）を挟み込むのに対し、本発明では、透明導電層の厚さを１１０〜１８０ｎｍに制御することで、屈折率整合層を挟み込むことなく透明導電性基材が高い透過率及び視認性を有するようにすることができる。

好ましくは、透明導電層２００の厚さは、１２５〜１７０ｎｍであってよい。透明導電層２００が１２５〜１７０ｎｍの厚さを有することで、１０〜１３．６Ω／□の低い面抵抗を有するようになり、その結果、５５０ｎｍ波長で８８％以上の高い透過率を有する。

以下に示す表１は、酸化インジウムスズからなる透明導電膜の厚さに依存する面抵抗及び５５０ｎｍ波長の光での透過率を測定した値である。

この表１によれば、酸化インジウムスズからなる透明導電膜が１１０〜１８０ｎｍの厚さを有する場合、９．４〜１５．５Ω／□の低い面抵抗及び８５％以上の透過率を有することが分かる。また、酸化インジウムスズからなる透明導電膜が１２５〜１７０ｎｍの厚さを有することで、１０〜１３．６Ω／□の面抵抗及び５５０ｎｍ波長の光で８８％以上の高い透過率を有することが分かる。

図２は、ＩＴＯ単一膜とＩＭＬ／ＩＴＯ積層膜の透過率を比較したグラフであり、図３は、ＩＴＯ単一膜、ＩＭＬ／ＩＴＯ積層膜、ＩＭＬ／ＩＴＯ／ＯＣＡ／ガラス積層体においてＩＴＯにパターンを形成した後にパターン部と非パターン部との反射率差を比較したグラフである。ここで、ＯＣＡ（Optical Clear adhesive）は、光学用透明接着剤であって、ＩＭＬ／ＩＴＯ積層膜とガラスとを貼り合わせるのに用いられる接着剤である。

図２に示すように、ＩＭＬ層を挟み込まなくても、ＩＴＯ単一膜が約１０Ω／□の面抵抗を有することで、ＩＴＯ単一膜は、５５０ｎｍ波長の光で約８８％の高い透過率を有することができることが分かる。さらには、ＩＴＯ単一膜からなる透明導電性基材を用いてタッチパネルを製造した場合、透明導電性基材とディスプレイパネルなどを貼り合わせるＯＣＡの影響から実際の透過率は９０％以上に向上するようになる。

また、図３に示すように、ＩＴＯ単一膜が約１０Ω／□の面抵抗を有することで、ＩＴＯ単一膜に形成されるパターン部と非パターン部との反射率差が約５％に減少することが分かる。さらには、ＩＴＯ単一膜からなる透明導電性基材を用いてタッチパネルを製造した場合、透明導電性基材とガラスとを貼り合わせるためのＯＣＡの影響から実際の反射率差は０．４％以下に減少するようになる。

また、本発明の一実施例に係る透明導電性基材は、基板１００の縁部をブラックで処理し、タッチ検出のための信号線や電源線などの配線が可視化することを防止し、また、その内側の有効画面との対比を通じて有効画面のコントラストを高めて、重厚な感じを与えて視覚的品位を高めるためのベゼル部（図示せず）を更に含んでいてよい。ベゼル部は、ブラック色相の物質を基板上に印刷、リソグラフィ、インクジェットなど各種の方法にてコートして形成することができる。

このとき、透明導電層２００は、基板１００及びベゼル部上に形成されていてよい。より具体的には、縁部に沿ってベゼル部が形成された基板上にスパッタリング蒸着法によって透明導電性物質をコートすることで基板及びベゼル部上に透明導電層を形成していてよい。

以上、本発明を限定された実施例及び図面によって説明したが、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、かかる記載から種々の修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は説明された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲及び特許の請求範囲と均等なものなどによって決められるべきである。

１００ 基板
２００ 透明導電層
ａ パターン部
ｂ 非パターン部

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に形成され、酸化インジウムスズを含んでなる透明導電膜がコートされたパターン部及び前記基板を露出させる非パターン部を有する透明導電層とを含み、
   前記透明導電層の厚さは１１０〜１８０ｎｍであることを特徴とする透明導電性基材。
2. 前記透明導電層の厚さは、１２５〜１７０ｎｍ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。
3. 前記透明導電層の面抵抗は、１０〜１３．６Ω／□であることを特徴とする請求項２に記載の透明導電性基材。
4. 前記透明導電層の面抵抗は、９．４〜１５．５Ω／□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。
5. 前記透明導電性基材は、前記基板の周縁に沿って形成され、有効画面領域を画成するベゼル部を更に含み、
   前記透明導電層は、前記基板及び前記ベゼル部上に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の透明導電性基材。
6. 前記ベゼル部は、ブラック色素を含んでなることを特徴とする請求項５に記載の透明導電性基材。
7. 前記透明導電層は、結晶質酸化インジウムスズを含んでなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の透明導電性基材。
8. 前記基板は、フレキシブルガラスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の透明導電性基材。
9. 請求項１〜８のいずれか一項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。