JP2014218726A

JP2014218726A - 透明電極付き基板およびその製造方法、ならびにタッチパネル

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Publication number: JP2014218726A
Application number: JP2013100526A
Authority: JP
Inventors: 拓明上田; Takuaki Ueda
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-11-20

Abstract

【課題】透明電極層のパターンに沿った皺の発生が抑制され、パターンが視認され難い透明電極付き基板の製造方法を提供する。【解決手段】透明フィルム１１の少なくとも片面に１層以上の透明誘電体層１２とパターニングされた透明電極層２０とがこの順に積層された透明電極付き基板の製造方法において、透明誘電体層１２を製膜する工程としてドライ製膜工程を含み、ドライ製膜工程は、ロール・トゥ・ロール法で搬送される基板にスパッタリング法で製膜するスパッタリング工程と、スパッタリング工程の直前にインラインで行なうプレスパッタ工程とを有しており、プレスパッタ工程は、スパッタリング工程より高圧で行う第一プレスパッタ工程と、第一プレスパッタ工程よりも低圧で行う第二プレスパッタ工程とを含み、第一プレスパッタ工程の時間をＴ１、前記第二プレスパッタ工程の時間をＴ２とした場合、Ｔ１＞Ｔ２、Ｔ１＞１０分の関係を満たすことを特徴とする透明電極付き基板の製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、静電容量方式タッチパネルに好適に用いられる透明電極付き基板およびその製造方法に関する。また、本発明は当該透明電極付き基板を備えるタッチパネルに関する。

フィルムやガラス等の透明基板上に透明電極層が形成された透明電極付き基板は、タッチパネル等のディスプレイや発光素子、光電変換素子等の透明電極として使用される。透明電極付き基板が静電容量方式タッチパネルの位置検出に使用される場合、透明電極層には微細なパターニングが施される。パターニング方法としては、例えば、透明基板上の略全面に透明電極層が形成された後、面内の一部において透明電極層がエッチング等によって除去される方法が用いられる。これによって、基板上に、電極層形成部（「非エッチング部」ともいう）と電極層非形成部（「エッチング部」ともいう）とにパターニングされた透明電極層を有する透明電極付き基板が得られる。

ディスプレイの画像を鮮明に表示するためには、透明電極付き基板の透明性を向上させることが重要である。さらに、透明電極層がパターニングされた透明電極付き基板においては、透明電極層のパターンが視認され難いことが求められる。

例えば、特許文献１、２では、透明フィルム上に２層の透明誘電体層を介して透明電極層が形成された透明電極付き基板が提案されている。特許文献１では、各透明誘電体層の膜厚および屈折率を所定の値とすることで、電極層形成部と電極層非形成部との透過率差および△ｂ^＊を低減させることが提案されている。特許文献２では、各透明誘電体層の膜厚および屈折率を所定の値とすることで、電極層形成部と電極層非形成部との反射率差を低減させて、パターンの視認を抑止することが提案されている。

特許文献３には、ＩＴＯを黒化させることなくＩＴＯ上に酸化物誘電体薄膜を形成する手段として、アルゴンガスのみでプレスパッタ、アルゴンと酸素ガスでプレスパッタを交互に行う方法が開示されている。また、特許文献４には２工程の製膜速度で形成することにより、結晶性を有する透明導電膜を形成する手段が記載されており、第２工程においてプレスパッタしたターゲットを使用することが記載されている。また、特許文献５の実施例１の６には透明導電層製膜前に圧力１Ｐａの条件下でプレスパッタを行う例が記載されている。

しかしながら、特許文献３〜５では、透明電極層がパターニングされた場合のパターン視認に関しては、何ら検討がなされていない。また特許文献５には透明誘電体層製膜や、その前のプレスパッタに関しては記載されていない。

特開２０１０−１５８６１号公報特開２０１０−２３２８２号公報特開平０４−２６４７２６号公報特開２００３−１１５６０１号公報特開２０１１−１９５９２４号公報分光エリプソメトリー及びエネルギー可変陽電子消滅法によるシリカスパッタ薄膜の細孔構造解析 Journal of the Ceramic Society of Japan 112[6] 338-341

本発明者らの検討によれば、透明電極層がパターニングされた透明電極付き基板では、電極層形成部と電極層非形成部との透過率差や△ｂ^＊を低減させても、パターンが視認される場合があることが判明した。このようなパターン視認の問題に鑑みてさらに検討したところ、パターニングされた透明電極層を有する透明電極付き基板は、透明電極層のパターンに沿った皺が生じており、皺の形状に応じて光が反射されるために、パターンが視認されやすくなる傾向があることが判明した。

また、本発明者らが、上記特許文献３に開示されているようなガス組成のプレスパッタを交互に行って透明誘電体層を形成した透明電極付き基板や、特許文献４に記載されているように透明導電層の製膜前にプレスパッタを行った透明電極付き基板の透明導電体層をパターニングして、透明電極付き基板の視認性を確認したところ、透明電極層のパターンに沿った皺が生じており、パターンが視認されることが判明した。

上記に鑑み、本発明は、透明電極層のパターンに沿った皺の発生が抑制され、パターンが視認され難い透明電極付き基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らの検討によれば、透明誘電体層とパターニングされた透明導電層とがこの順に積層された透明電極付き基板の製造方法において、前記透明導電層直下の透明誘電体層製膜前のプレスパッタを所定の条件で二段階で行うことによりパターン皺の発生を抑制できることを見出し、本発明に至った。すなわち本発明は、透明フィルムの少なくとも片面に１層以上の透明誘電体層とパターニングされた透明電極層とがこの順に積層された透明電極付き基板の製造方法において、前記透明誘電体層を製膜する工程としてドライ製膜工程を含んでおり、前記ドライ製膜工程は、ロール・トゥ・ロール法で搬送される基板にスパッタリング法で製膜するスパッタリング工程と、該スパッタリング工程の直前にインラインで行なうプレスパッタ工程とを有しており、前記プレスパッタ工程は、前記スパッタリング工程より高圧で行う第一プレスパッタ工程と、第一プレスパッタ工程よりも低圧で行う第二プレスパッタ工程とを含み、前記第一プレスパッタ工程の時間をＴ_１、前記第二プレスパッタ工程の時間をＴ_２とした場合、Ｔ_１＞Ｔ_２、Ｔ_１＞１０分の関係を満たすことを特徴とする透明電極付き基板の製造方法である。

本発明の透明電極付き基板は、透明フィルムと透明電極層との間に透明誘電体層を備える。透明誘電体層の形成前に２段階のプレスパッタを行い、１段階目のプレスパッタにおいて高圧または大流量で行うことにより、当該透明電極付き基板は、透明電極層がパターニングされた際に、透明電極層のパターンに沿った皺の発生が抑制され、パターンが視認され難いため、静電容量方式タッチパネルに用いられた場合は、視認性の向上に寄与し得る

一実施形態にかかる透明電極付き基板の模式的断面図である。２段階プレスパッタ及び製膜工程における圧力変化を示した模式図である。パターン皺の抑制された透明電極付き基板（実施例１）の断面ＴＥＭ図である。パターン皺の抑制されていない透明電極付き基板（比較例３）の断面ＴＥＭ図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、透明フィルム基材１０上に、透明電極層２０を有する透明電極付き基板１００を示している。図１に示す実施形態において、透明フィルム基材１０は、透明フィルム１１の透明電極層２０形成面側に透明誘電体層１２を備える。

透明フィルム基材１０を構成する透明フィルム１１は、少なくとも可視光領域で無色透明であり、透明電極層形成温度における耐熱性を有していれば、その材料は特に限定されない。透明フィルムの材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフテレート（ＰＢＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂やシクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース系樹脂等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレートやシクロオレフィン系樹脂が好ましく用いられる。

透明フィルム１１の厚みは特に限定されないが、１０μｍ〜４００μｍが好ましく、５０μｍ〜３００μｍがより好ましい。厚みが上記範囲内であれば、透明フィルム１１が耐久性と適度な柔軟性とを有し得るため、その上に各透明誘電体層および透明電極層をロール・トゥ・ロール方式により生産性高く製膜することが可能である。

本発明において、透明フィルム１１上には、酸化物を主成分とする透明誘電体層１２が形成されている。透明誘電体層１２を構成する酸化物としては、少なくとも可視光領域で無色透明であり、抵抗率が１×１０^−２Ω・ｃｍ以上であるものが好ましく、例えば、Ｓｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆからなる群から選択される１以上の元素の酸化物が好適に用いられる。中でも、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）および酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）が好ましい。なお、本明細書において、ある物質を「主成分とする」とは、当該物質の含有量が５１重量％以上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％であることを指す。本発明の機能を損なわない限りにおいて、各層には、主成分以外の成分が含まれていてもよい。

透明誘電体層１２は、その上に透明電極層２０が形成される際に、透明フィルム１１から水分や有機物質が揮発することを抑制するガスバリア層として作用し得るとともに、膜成長の下地層としても作用し得る。本発明においては、透明誘電体層１２上に透明電極層２０が製膜されることで、透明電極層を低抵抗化することができる。透明誘電体層にこれらの機能を持たせる観点から、透明誘電体層１２の膜厚は４ｎｍ〜１００ｎｍであることが好ましく、５ｎｍ〜８５ｎｍであることがより好ましく、６ｎｍ〜７０ｎｍであることがさらに好ましい。

透明誘電体層の製膜開始前に、基材をボンバード工程に供することもできる。ボンバード工程においては、ＳＵＳターゲット等を用いて、アルゴン等の不活性ガスを主成分とするガス供給下で放電を行い、プラズマを発生させる。基材をボンバード工程に供することで、基材がプラズマに曝され、基材表面の酸化膜や有機成分等が除去されるため、その上に製膜される誘電体層、および誘電体層上に製膜される透明電極層の膜質を向上することができる。

透明フィルム１１上への透明誘電体層１２への形成方法は、スパッタリング法やウエット法が用いられるが、透明電極層の直下の層はスパッタリング法が用いられる。

各透明誘電体層がスパッタリング法により製膜される場合、ターゲットとしては金属、金属酸化物、金属炭化物等を用いることができる。電源としては、ＤＣ，ＲＦ，ＭＦ電源等が使用できる。生産性の観点からはＤＣ電源が好ましい。製膜時の印加電力は特に限定されないが、透明フィルムに過剰な熱を与えず、かつ生産性を損なわない範囲で調整されることが好ましい。例えば、透明誘電体層１２としてＳｉＯ_ｘ層が形成される場合、パワー密度は０．２〜１０Ｗ／ｃｍ^２が好ましい。

各透明誘電体層の製膜圧力は適宜に設定され得る。透明電極層の直下に形成される透明誘電体層１２は、０．４未満の圧力下で、スパッタリング法により製膜されることが好ましい。透明誘電体層の製膜圧力は、０．３５Ｐａ以下がより好ましく、０．２５Ｐａ以下がさらに好ましい。第三誘電体層の製膜圧力を低くすることで、透明電極層形成面側の表面を平滑として、算術平均粗さＲａや空孔を小さくすることができる。

透明誘電体層がドライ製膜工程において低圧条件で製膜されると、その上に形成される透明電極層がエッチング等によってパターニングされた際のパターン皺の発生が抑制される傾向がある。皺は透明導電層の形成部と非形成部において応力差があるため発生すると考えられるが、本発明者らが鋭意検討した結果、透明導電層の製膜条件よりもドライ製膜における透明誘電体層の製膜条件の調整がパターン皺の抑制に有効であり、特に透明誘電体層の製膜前に二段階のプレスパッタを行うことが有効であることを見出した。パターン皺を抑制できた理由は、透明誘電体層への透明導電層材料の浸入を抑制し、ＩＴＯ形成部と非形成部の応力差を低減できるからと考えられる。

図３にパターン皺を抑制されたサンプルの断面ＴＥＭ像、図４にパターン皺が発生したサンプルの断面ＴＥＭ像を記載した。図３においてはＳｉＯ_２とＩＴＯの界面が明確に分かれているが、図４においては界面の下のＳｉＯ_２側にコントラストが異なる濃い部分が存在する。この部分はＳｉＯ_２層である透明誘電体層にＩＴＯの成分であるインジウムや錫が浸入したものと考えられる。図３において、透明電極層の厚さは２５ｎｍであり、透明誘電体層と透明電極層の間の透明誘電体材料−透明電極材料混合層は、０．１〜３．０ｎｍであった。また、図４において、透明電極の厚さは２４ｎｍであり、透明誘電体層と透明電極層の間の透明誘電体材料−透明電極材料混合層は、約５．０ｎｍであった。インジウムや錫がＳｉＯ_２層に浸入することにより、ＳｉＯ_２層の応力を変化させ、ＩＴＯ形成部と非形成部の応力差を大きくしていると考えている。

非特許文献１には低圧で製膜したＳｉＯ_２は空孔サイズが小さくなることが記載されており、低圧で製膜することにより空孔サイズが小さくし、インジウムや錫の浸入を抑制しているものと考えられる。低圧製膜することにより空孔サイズが小さくなる理由は低圧になることでスパッタ粒子がアルゴン粒子と衝突しにくくなることと、製膜時の電圧が高くなり（電力固定なので電流は小さくなる）スパッタ粒子の運動エネルギーが増大することによって基板に高エネルギーで入射し、マイグレーションして密に充填されるからと考えられる。

ドライ製膜工程で透明誘電体層を製膜する前に、２段階のプレスパッタを行うことにより、パターン皺をより抑制できる。プレスパッタを行うこと自体は知られており、２段階目のプレスパッタがそれにあたる。パターン皺の抑制に有効なのは１段階目のプレスパッタであり、これを高圧または大流量で行うことによりパターン皺を抑制することができる。

プレスパッタの条件調整を行うことにより、パターン皺が抑制できる理由はターゲット表面を均質に洗浄できるからと考えられる。ターゲット表面を均質に洗浄することがパターン皺の抑制に有効である理由は、スパッタ粒子の運動エネルギーのバラつきを低減し、空孔サイズのバラつきを低減しているからと考えられる。スパッタ粒子の運動エネルギーにはバラつきがあり、特にターゲットの表面状態の影響を大きく受ける。たとえば金属ターゲットを用いた反応性スパッタの場合、製膜モードで大きく異なる。金属ターゲット表面をスパッタする金属モードでは高スパッタ率（高エネルギー）になり、ターゲット表面の酸化膜をスパッタする酸化物モードでは低スパッタ率（低エネルギー）となる。１段階目の高圧プレスパッタによりターゲット表面を均質に洗浄できる理由は、高圧プレスパッタ時は電流が大きくなり電圧が低くなるため、ターゲットに入射するアルゴンイオンは多く、スパッタ率が低くなる。そのためターゲット表面を緻密に削り、均質に洗浄できると考えられる。製膜条件と同じ低圧条件でプレスパッタすると高電圧・小電流となり、少ないアルゴンイオンで粗く削ることになるため、原子レベルで考えると十分に表面の酸化物などを除去できない部分が残り、運動エネルギー、空孔サイズにもバラつきが生じていると考えられる。

第一プレスパッタを実施する時間は１０分より長く、かつ第二プレスパッタより長く行うことが好ましい。第一プレスパッタを長時間行うことによってターゲットの表面処理が促進されるため、第一プレスパッタは１５分以上がさらに好ましく、２０分以上がさらに好ましい。

第二プレスパッタは製膜条件での放電を安定させる程度に必要であるが、長く実施しすぎると第一プレスパッタの効果を持続させるため２時間以下が好ましく、１時間以下がさらに好ましく、４０分以下がさらに好ましい。

透明誘電体層１２は、１層のみからなるものでもよく、２層以上からなるものであってもよい。透明誘電体層１２が２層以上からなる場合、各層の厚みや屈折率を調整することにより、透明電極付き基板の透過率や反射率を調整して、表示装置の視認性を高めることができる。また、静電容量方式タッチパネル用の透明電極付き基板においては、透明電極層２０の面内の一部がエッチング等によりパターニングされて用いられる。この場合、透明誘電体層の厚みや屈折率を調整することにより、電極層がエッチングされずに残存している電極形成部と、電極層がエッチングにより除去された電極非形成部との透過率差、反射率差、色差を低減して、皺だけでなく色目の観点から電極パターンの視認を抑止することができる。

電極パターンの視認を抑止するための透明誘電体層１２の構成の一例としては、透明フィルム１１側から、屈折率が１．４５〜１．９５で膜厚が１ｎｍ〜２５ｎｍの中屈折率透明誘電体層、屈折率が２．００〜２．３５で膜厚が５ｎｍ〜１０ｎｍの高屈折率透明誘電体層、および屈折率が１．４５〜１．５５で膜厚が３５ｎｍ〜５５ｎｍの低屈折率透明誘電体層の３層からなるものが挙げられる。このような３層の具体例としては、酸化シリコン（ＳｉＯｘ、ただし、１．５≦ｘ＜２）を主成分とする中屈折率透明誘電体層、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）を主成分とする高屈折率透明誘電体層、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とする低屈折率透明誘電体層の組み合わせが挙げられる。

透明誘電体層１２が２層以上からなるものである場合、透明電極層に２０に接する層以外はウェットコーティングなど均一に製膜できる方法なら他の手段で作製してもよい。

ウェットコーティングを使用する構成の一例としては、透明フィルム１１側から、屈折率が１．５０〜１．９０で膜厚が１０ｎｍ〜５０ｎｍの高屈折率透明誘電体層、および屈折率が１．４５〜１．５５で膜厚が１０ｎｍ〜６０ｎｍの低屈折率透明誘電体層の２層からなるものが挙げられる。このような２層の具体例としては、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）や酸化チタン（ＴｉＯ_２）を主成分とし、アクリル系樹脂などに分散させた高屈折率透明誘電体層、アクリル系樹脂や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を主成分とする低屈折率透明誘電体層の組み合わせが挙げられる。このようにウェットコーティングにより屈折率の異なる光学調整層を設けたフィルムをインデックスマッチングフィルムとも呼ぶ。

また光学調整層の塗布液は以下のように作製することができる。しかし、この作製方法は一例であり、この方法に厳密に従うものではない。

［低屈折率制御層塗布液Ａ］
アクリル樹脂（商品名：ダイヤナールＢＲ−１０２、三菱レイヨン製）をメチルセロソルブに溶解した。固形分濃度は３０重量％とした。

この樹脂溶液をバーコート法により、３マイクロメートルの厚みに塗布し、１２５℃で１５分間乾燥させることで、１マイクロメートル厚の樹脂層を形成した。この低屈折率層の屈折率は１．４９であった。

［中屈折率制御層塗布液Ｂ］
アクリル樹脂（商品名：ダイヤナールＢＲ−１０２、三菱レイヨン製）をメチルセロソルブに溶解した。固形分濃度は３０重量％とした。この樹脂溶液に、酸化ジルコニウム（商品名：ジルコニア粒子ＴＺ−３Ｙ−Ｅ、東ソー製）を、アクリル樹脂に対して１重量％添加して十分に撹拌することで、中屈折率制御層塗布液を作成した。

この樹脂溶液をバーコート法により、３マイクロメートルの厚みに塗布し、１２５℃で１５分間乾燥させることで、１マイクロメートル厚の樹脂層を形成した。この低屈折率層の屈折率は１．５３であった。

［高屈折率制御層塗布液Ｃ］
アクリル樹脂（商品名：ダイヤナールＢＲ−１０２、三菱レイヨン製）をメチルセロソルブに溶解した。固形分濃度は３０重量％とした。この樹脂溶液に、酸化チタン（商品名：チタニア粒子ＴＥＣＮＡＰＯＷ−ＴＩＯ_２、エアブラウン製）を、アクリル樹脂に対して４重量％添加して十分に撹拌することで、中屈折率制御層塗布液を作成した。

この樹脂溶液をバーコート法により、３マイクロメートルの厚みに塗布し、１２５℃で１５分間乾燥させることで、１マイクロメートル厚の樹脂層を形成した。この低屈折率層の屈折率は１．６５であった。

透明フィルム基材１０は、上記透明誘電体層１２以外に、透明フィルム１１の片面または両面にハードコート層等の機能性層（不図示）が形成されたものであってもよい。透明フィルム基材に適度な耐久性と柔軟性を持たせるためには、ハードコート層の厚みは３〜１０μｍが好ましく、３〜８μｍがより好ましく、５〜８μｍがさらに好ましい。ハードコート層の材料は特に制限されず、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等を、塗布・硬化させたもの等を適宜に用いることができる。なお、ハードコート層等の機能性層が、透明フィルム１１の透明電極層２０形成面側に形成される場合、当該機能性層は、透明フィルム１１と透明誘電体層１２との間に形成されることが好ましい。

透明フィルム基材１０の透明電極層形成面側表面の算術平均粗さＲａは、１ｎｍ以下が好ましく、０．８ｎｍ以下がより好ましく、０．６ｎｍ以下がさらに好ましい。透明フィルム１１の表面に透明誘電体層１２が形成されている場合は、透明誘電体層１２表面の算術平均粗さが上記範囲であることが好ましい。算術平均粗さＲａは、走査プローブ顕微鏡を用いた非接触法により測定された表面形状（粗さ曲線）に基づいて、ＪＩＳＢ０６０１：２００１（ＩＳＯ１３０２：２００２）に準拠して算出される。透明フィルム基材１０の表面を平滑とすることで、パターン皺が抑制された透明電極層が得られ易くなる。

本発明の透明電極付き基板は、前記透明フィルム基材１０の少なくとも一方の面に、結晶質のインジウム・スズ複合酸化物を主成分とする透明電極層２０を備える。本発明において、低抵抗化のためには、この透明電極層２０は、透明フィルム基材１０の透明誘電体層１２上に直接形成されていることが好ましい。

透明電極層２０は、抵抗率が３．５×１０^−４Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。また、透明電極層２０の表面抵抗は、１５０Ω／□であることが好ましく、１００Ω／□であることがより好ましい。透明電極層が低抵抗であれば、静電容量方式タッチパネルの応答速度向上等に寄与し得る。

透明電極層を低抵抗かつ高透過率とする観点から、透明電極層２０の膜厚は、１５ｎｍ〜４０ｎｍであることが好ましく、１７ｎｍ〜３５ｎｍであることがより好ましく、１９ｎｍ〜３０ｎｍであることがさらに好ましい。

［透明電極層の形成方法］
透明電極層の形成方法としては、透明フィルム基材１０上に、非晶質のＩＴＯを主成分とする非晶質透明電極層が形成された後、加熱によりＩＴＯが結晶化される方法が好ましい。透明フィルム基材１０上への非晶質透明電極層の形成方法としては、スパッタリング法が好ましい。スパッタ電源としては、ＤＣ，ＲＦ，ＭＦ電源等が使用できる。中でも、本発明においては、生産性および低抵抗化の観点から、ＤＣ電源が好適に用いられる。

スパッタリング製膜に用いられるターゲットとしては金属、金属酸化物等が用いられる。特に、酸化インジウムと酸化スズを含有する酸化物ターゲットが好適に用いられる。酸化物ターゲット中の酸化スズの含有量は、酸化インジウムと酸化スズとの合計１００重量部に対して、１重量部〜１５重量部であることが好ましく、３重量部〜１２重量部であることがより好ましく、５〜１０重量部であることがさらに好ましい。

非晶質透明電極層がスパッタリング法により製膜される際の基板温度は、透明フィルム基材が耐熱性を有する範囲であればよいが、−３５℃〜３５℃であることが好ましく、−３０℃〜３０℃であることがより好ましく、−２５℃〜２５℃であることがさらに好ましい。基板温度を３５℃以下とすることで、透明フィルム基材からの水分や有機物質（例えばオリゴマー成分）の揮発等が起こり難くなり、ＩＴＯの結晶化が起こりやすくなり、また非晶質膜が結晶化された後の透明電極層の抵抗率の上昇を抑制することができる。また、基板温度を−３５℃以上とすることで、透明電極層の透過率の低下や、透明フィルム基材の脆化を抑制することができる。

スパッタリング製膜に用いられる導入ガスとしては、アルゴン等の不活性ガスを主成分とするものが好ましい。ここで、「不活性ガスを主成分とする」とは、使用するガスのうち、アルゴン等の不活性ガスを５０％以上含むことを意味する。導入ガスは、アルゴン等の不活性ガス単独でもよく、２種類以上の混合ガスでもよい。中でも、アルゴンと酸素の混合ガスが好ましい。アルゴンと酸素の混合ガスは、酸素を０．０１〜５．００体積％含むことが好ましく、０．１０〜４．００体積％含むことがより好ましい。上記体積の酸素を供給することで、透明電極層の透明性および導電性を向上させることができる。なお、アルゴンと酸素の混合ガスには、本発明の機能を損なわない限りにおいて、その他のガスが含まれていてもよい。

透明フィルム基材上に製膜された非晶質透明電極層は、加熱されることにより結晶化され、透明電極層が得られる。結晶化のための加熱条件は特に限定されないが、例えば、１２０℃〜１５０℃のオーブン中で、３０分〜９０分程度の比較的低温、短時間の加熱が好ましい。あるいは、より低温（例えば５０℃〜１２０℃程度）で、１日〜３日程度の加熱によっても、結晶化が可能である。

静電容量方式タッチパネルに用いられる場合、透明電極層は、電極層形成部と電極層非形成部とにパターニングされる。パターニングは、例えば透明電極層を面内の一部においてエッチング等によって除去することにより行われる。透明電極層のエッチング方法としては、ウェットプロセスおよびドライプロセスのいずれでもよいが、透明電極層２０のみが選択的に除去されやすいという観点から、ウェットプロセスが適している。

ウェットプロセスとしては、フォトリソグラフィ法が好適である。フォトリソグラフィに使用されるフォトレジスト、現像液およびリンス剤としては、透明電極層２０を侵すことなく、所定のパターンを形成し得るものを任意に選択し得る。エッチング液としては、透明電極層２０を除去可能であり、かつ透明誘電体層を侵さないものが好適に用いられる。

透明電極層のパターニングは、透明電極層の結晶化前に行われてもよい。また、透明電極層の結晶化のための加熱処理は、下記のようなタッチパネル形成のための加熱処理を兼ねるものであってもよい。

タッチパネルの形成においては、上記透明電極付き基板上に、導電性インクやペーストが塗布されて、熱処理されることで、引き廻し回路用配線としての集電極が形成される。加熱処理の方法は特に限定されず、オーブンやＩＲヒータ等による加熱方法が挙げられる。加熱処理の温度・時間は、導電性ペーストが透明電極に付着する温度・時間を考慮して適宜に設定される。例えば、オーブンによる加熱であれば１２０〜１５０℃で３０〜６０分、ＩＲヒータによる加熱であれば１５０℃で５分等の例が挙げられる。なお、引き廻し回路用配線の形成方法は、上記に限定されず、ドライコーティング法によって形成されてもよい。また、フォトリソグラフィによって引き廻し回路用配線が形成されることで、配線の細線化が可能である。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

各透明誘電体層および透明電極層の膜厚は、透明電極付き基板の断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により求めた値を使用した。透明電極層の表面抵抗は、低抵抗率計ロレスタＧＰ（ＭＣＰ‐Ｔ７１０、三菱化学社製）を用いて四探針圧接測定により測定した。透明電極層の抵抗率は、前記表面抵抗の値と膜厚との積により算出した。

［製造例１］
透明フィルムとして、ウレタン系樹脂からなるハードコート層が両面に形成された厚み１００μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（品名：ＧＳＡＢ−Ｒきもと株式会社）が用いられた。

この基材の一方の面上に、ロール・トゥ・ロール方式の巻取り式スパッタリング装置を用いて、酸化珪素及び酸化ニオブが順次形成された透明誘電体層が形成された。

まず、基材Ａに中屈折率透明誘電体層が形成された。Ｂ−Ｓｉをターゲットとして用い、酸素／アルゴン（２０ｓｃｃｍ／４００ｓｃｃｍ）混合ガスを装置内に導入しながら、装置内圧力０．１Ｐａ、基板温度−２０℃、パワー密度１．４Ｗ／ｃｍ^２、電圧６２０Ｖの条件でスパッタリングが行われた。得られたＳｉＯ_ｘ層は、膜厚が５ｎｍ、屈折率が１．６５であった。

このＳｉＯ_ｘ層上に、高屈折率透明誘電体層が形成された。ニオブ（Ｎｂ）をターゲットとして用い、酸素／アルゴン（８０ｓｃｃｍ／４００ｓｃｃｍ）混合ガスを装置内に導入しながら、装置内圧力０．２Ｐａ、基板温度−２０℃、パワー密度５．１Ｗ／ｃｍ^２の条件でスパッタリングが行われた。得られた酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）層は、膜厚が７ｎｍ、屈折率が２．１８であった。以下、本製造例で得られたフィルム基材を「基材Ａ」とする。

［製造例２］
ハードコート層が両面に形成された厚み５０μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルムの一方の面に光学調整層が塗布されたインデックスマッチングフィルム（品名：ライトナビＣＷ２３００Ｌ／ＮＰ−５０日油株式会社）も用いられた。以下、このフィルムを「基材Ｂ」とする。

［製造例３］
透明フィルムとして、ウレタン系樹脂からなるハードコート層が両面に形成された厚み１００μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルム（品名：ＧＳＡＢ−Ｒきもと株式会社）が用いられた。以下、このフィルムを「基材Ｃ」とする。

［実施例および比較例］
上記で得られた各透明フィルム基材の透明誘電体層上に、ロール・トゥ・ロール方式の巻取り式スパッタリング装置を用いて、表１に示す２段階プレスパッタ条件でホウ素添加Ｓｉ（Ｂ−Ｓｉ）ターゲットを処理し、膜厚５０ｎｍのＳｉＯ_２透明誘電体層及び膜厚２５ｎｍの非晶質ＩＴＯ透明電極層が順次形成された。実施例７においてのみ２ｎｍのＳｉＯ２透明誘電体層が形成された。

［実施例１］
基板Ａ上に、ロール・トゥ・ロール方式の巻取り式スパッタリング装置を用いて二段階のプレスパッタを行った後、透明誘電体層が形成された。第一段階のプレスパッタはフィルムを搬送速度１．０ｍ／ｍｉｎで搬送しながらＢ−Ｓｉをターゲットとして用い、酸素／アルゴン（１００ｓｃｃｍ／２０００ｓｃｃｍ）混合ガスを装置内に導入しながら、装置内圧力１．１Ｐａ、基板温度−２０℃、パワー密度１０．２Ｗ／ｃｍ^２、電圧６８０Ｖの条件で３０分間プレスパッタが行われた。次に放電を切ることなく条件を変え、第二段階のプレスパッタが行われた。酸素／アルゴン（１６５ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ）混合ガスを装置内に導入しながら、装置内圧力０．１３Ｐａ、基板温度−２０℃、パワー密度１０．２Ｗ／ｃｍ^２の条件で３分間プレスパッタが行われた。次に放電を切ることなくフィルムの搬送速度を２ｍ／ｍｉｎに上げ、スパッタリング製膜が行われた。得られたＳｉＯ_ｘ層（ｘ＝２）は、膜厚が５０ｎｍ、屈折率が１．４７であった。

上記透明フィルム基材の透明誘電体層上に、ロール・トゥ・ロール方式の巻取り式スパッタリング装置を用いて、非晶質ＩＴＯ透明電極層が形成された。スパッタ製膜は、インジウム・スズ複合酸化物（酸化スズ含有量５重量％）をターゲットとして用い、酸素／アルゴン（２ｓｃｃｍ／１０００ｓｃｃｍ）混合ガスを装置内に導入しながら、装置内圧力０．４Ｐａ、基板温度−２０℃、パワー密度５．２Ｗ／ｃｍ^２の条件で行われた。得られた透明電極層は、膜厚が２５ｎｍであった。

上記非晶質ＩＴＯ透明電極層が形成された透明導電フィルムを、１４０℃で９０分間加熱することによりＩＴＯの結晶化が行われた。

その後、フォトリソグラフィによる透明電極層のパターニングが行われた。まず透明電極層上に、フォトレジスト（製品名ＴＳＭＲ−８９００（東京応化工業製））がスピンコートにより約２μｍ程度の膜厚で塗布された後、９０℃のオーブンでプリベークされた。フォトマスクを介して、４０ｍＪの紫外光が照射された。その後１１０℃でフォトレジスト層がポストベークされた後、現像液（製品名ＮＭＤ−Ｗ（東京応化工業製））を用いてパターニングされた。さらに、エッチング液（製品名：ＩＴＯ０２（関東化学製））を用いて透明電極層がエッチングされた。最後にリンス液（製品名１０４（東京応化工業製））を用いて残ったフォトレジストが除去された。

透明電極付き基板のパターン皺の有無は、目視にて判定した。透明電極層のパターン形成方向と直管式蛍光灯の反射光とが略直交するように配置された状態で、蛍光灯からの反射光を観察し、蛍光灯の反射像が直線状に見えるもの（パターン皺レベル＝５：皺なし）から反射像が歪んで見えるもの（パターン皺レベル＝１：皺あり）までの５段階で評価を行った。その結果パターン皺レベルは５だった。

［実施例２〜５、比較例１〜３］
第一、第二プレスパッタ時のアルゴンの導入量、圧力を表１に示すように変更された。それ以外は、実施例１と同様にして、透明誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層の熱処理及びパターニングが行われた。

［実施例６］
基材をＢに変更された。また透明誘電体層は２ｎｍ製膜された。それ以外は、実施例１と同様にして、透明誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層の熱処理及びパターニングが行われた。

［実施例７］
基材をＣに変更された。それ以外は、実施例１と同様にして、透明誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層の熱処理及びパターニングが行われた。

［比較例４］
基材をＢに変更された。また透明誘電体層は２ｎｍ製膜された。それ以外は、比較例３と同様にして、透明誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層の熱処理及びパターニングが行われた。

［比較例５］
基材をＣに変更された。それ以外は、比較例３と同様にして、透明誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層の熱処理及びパターニングが行われた。

各実施例および比較例において用いられた透明フィルム基材、透明誘電体層の製膜前のプレスパッタ条件・時間、パターン皺レベルを表１に示す。

実施例１，２，５と比較例３を対比すると、第一プレスパッタのアルゴン流量を増やし、圧力を高めることにより、パターン皺の緩和された透明電極付き基板が得られることがわかる。実施例２，３と比較例２とを対比すると、第一プレスパッタ時間が長いほどパターン皺の緩和された透明電極付き基板が得られることがわかる。実施例３，４と比較例１とを対比すると、通常の第二プレスパッタ時間が短いほどパターン皺の緩和された透明電極付き基板が得られることがわかる。

実施例１，６，７と比較例３，４，５を対比すると、異なる基板に対しても高圧の第一プレスパッタを行うことによりパターン皺の緩和された透明電極付き基板が得られることがわかる。

本発明の透明電極付き基板は、ディスプレイや発光素子、光電変換素子等の透明電極として用いることができ、タッチパネル用の透明電極として好適に用いられる。中でも、透明電極層が低抵抗であることから、静電容量方式タッチパネルに好ましく用いられる。

１０透明フィルム基材
１１透明フィルム
１２透明誘電体層
２０透明電極層
１００透明電極付き基板

Claims

透明フィルムの少なくとも片面に１層以上の透明誘電体層とパターニングされた透明電極層とがこの順に積層された透明電極付き基板の製造方法において、
前記透明誘電体層を製膜する工程としてドライ製膜工程を含んでおり、
前記ドライ製膜工程は、ロール・トゥ・ロール法で搬送される基板にスパッタリング法で製膜するスパッタリング工程と、該スパッタリング工程の直前にインラインで行なうプレスパッタ工程とを有しており、
前記プレスパッタ工程は、前記スパッタリング工程より高圧で行う第一プレスパッタ工程と、第一プレスパッタ工程よりも低圧で行う第二プレスパッタ工程とを含み、
前記第一プレスパッタ工程の時間をＴ_１、前記第二プレスパッタ工程の時間をＴ_２とした場合、Ｔ_１＞Ｔ_２、Ｔ_１＞１０分の関係を満たすことを特徴とする透明電極付き基板の製造方法。
前記第一プレスパッタ工程の圧力をＰ_１、前記第二プレスパッタ工程の圧力をＰ_２とした場合、０．０１＜Ｐ_２／Ｐ_１＜０．９０の関係を満たす請求項１に記載の透明電極付き基板の製造方法。
前記第一プレスパッタ工程のアルゴン流量をＶ_１、前記第二プレスパッタ工程のアルゴン流量をＶ_２とした場合、０．０１＜Ｖ_２／Ｖ_１＜０．９０の関係を満たす請求項１又は２のいずれかに記載の透明電極付き基板の製造方法。
前記透明誘電体層が複数の層からなり、前記ドライ製膜工程で製膜する層以外の透明誘電体層をウエット製膜工程で製膜する請求項１〜３のいずれかに記載の透明電極付き基板の製造方法。
前記ドライ製膜工程で製膜される透明誘電体層はＳｉＯｘ（ｘ≧１．５）を主成分とし、膜厚が１ｎｍ〜８０ｎｍのシリコン酸化物層を含んでおり、前記透明電極層は、インジウム・スズ複合酸化物を主成分とする、膜厚が１０ｎｍ〜４０ｎｍの導電性金属酸化物層である請求項１〜４のいずれかに記載の透明電極付き基板の製造方法。
前記ドライ製膜工程で製膜される透明誘電体層はＳｉＯ_２を主成分とするシリコン酸化物層を含んでおり、該透明誘電体層の屈折率は１．４８以上である請求項１〜５のいずれかに記載の透明電極付き基板の製造方法。
基板透明フィルムの少なくとも片面に１層以上の透明誘電体層とパターニングされた透明電極層とがこの順に積層され、前記透明誘電体層と透明電極層の間に透明誘電体材料−透明電極材料混合層を０．１〜３．０ｎｍ有する透明電極付き基板。