JP2015135606A - 透明導電体及びタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】低い表面抵抗値と波長555nmにおいて高い全光線透過率を有し、エッチング特性及び保存信頼性に優れた透明導電体を提供すること。【解決手段】透明基材、第1の金属酸化物層、金属層、及び第2の金属酸化物層がこの順で積層されており、第1及び第2の金属酸化物層の少なくとも一方は、Al2O3、ZnO、SnO2、及びGa2O3の4成分を含有し、4成分の合計に対する、Al2O3とZnOとの合計、SnO2、及びGa2O3のモル比率をそれぞれX,Y及びZとしたときに、X,Y,Zが、図2の三角図に示される(X,Y,Z)座標において、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)、及び点f(67.5,7.5,25.0)を結ぶ線分で囲まれる領域内又は該線分上にあり、4成分に対するAl2O3のモル比率が1.5〜3.5mol%である透明導電体を提供する。【選択図】図2
Description
本発明は、透明導電体及びこれを用いたタッチパネルに関する。
透明導電体は、透過率と導電性を兼ね備えるため、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、及びエレクトロルミネッセンスパネル(有機EL、無機EL)などのディスプレイ、並びに、太陽電池などの透明電極として使用されている。また、これらの他に、電磁波遮断膜及び赤外線防止膜等にも使用されている。
透明導電体としては、酸化インジウム(In2O3)に錫(Sn)を添加したITO、酸化亜鉛(ZnO)にガリウム(Ga)を添加したGZO、及び酸化錫(SnO2)にアンチモン(Sb)を添加した材料等が知られている。これらの中でも、ITOが広く用いられている。
近年、スマートフォン及びタブレット端末等、タッチパネルを備えた端末が急速に普及している。これらは、液晶パネルの上にタッチセンサー部を設け、最表面にカバーガラスを備えた構成を有している。タッチセンサー部は、ガラス又はフィルム基材の片面、或いは両面にスパッタリングでITOを成膜したものを、1枚又は2枚貼り合わせて構成されている。
タッチパネル用の透明導電体は、他の用途よりも高い可視光透過率が求められる。人間の目は、波長ごと光を感じ取る強さが異なっており、波長555nmで最大となる。そのため、タッチパネル用の透明導電体では、波長555nmでの透過率を高くすることが求められる。
一方で、スマートフォン、タブレット端末や、タッチセンサーを備えたPCの普及等により、タッチパネルの大型化が急速に進んでいる。大型のタッチパネルでは、高い透過率を維持したまま抵抗値を低くすることが求められている。また、大型化に伴う重量増加に対応するため、透明導電体を設ける基材を、ガラスからフィルムに置き換えて軽量化することが検討されている。
ところが、ITO膜において低抵抗化を実現するためには、ITOの膜厚を厚くする、又は、熱アニールによりITO膜の結晶化を行う必要がある。しかし、ITO膜は厚膜化すると透過率が低下してしまう。また、通常、フィルムは、高温で熱アニールを行うことが難しい。このため、フィルム基材上に設けたITO膜の場合、高い透過率を維持したまま低抵抗化することは難しい状況にある。
このような事情の下、金属酸化物層と金属層との積層構造により構成された積層型の透明導電体が提案されている。また、近年、レアアース元素であるインジウム(In)の資源が枯渇することが懸念されており、Inを用いなくても種々の特性を満足できる透明導電体が求められている。そのような透明導電体の材料として、酸化亜鉛(ZnO)が検討されている。
例えば、特許文献1では、Gaを添加したZnO(GZO)の透明酸化物層と、銀(Ag)等の金属層と、GZOの透明酸化物層を積層した積層体が提案されている。特許文献2においては、Zn−Sn−O系酸化物膜、及びこれにGa又はAlを加えた膜と、Agを主成分とする金属膜との積層体が提案されている。
ところが、本発明者らの検討によれば、特許文献1のような積層体を高温高湿度の環境下におくと、ZnOの耐湿性が低いため、白濁してしまうことが懸念される。また、特許文献2のようなZn−Sn−O系酸化物膜、或いはこれにGa又はAlを加えた膜の場合、エッチングが困難な材料となってしまうことが懸念される。エッチングが困難な材料であると、タッチパネル等の用途でパターニングをすることが困難となり、用途が限定されることとなる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低い表面抵抗値と波長555nmにおいて高い全光線透過率を有し、エッチング特性及び保存信頼性に優れた透明導電体を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような透明導電体を用いることによって、表示が鮮明であるとともに保存信頼性に優れたタッチパネルを提供することを目的とする。
本発明は、一つの側面において、透明基材、第1の金属酸化物層、金属層、及び第2の金属酸化物層がこの順で積層されており、第1の金属酸化物層及び第2の金属酸化物層の少なくとも一方は、Al2O3、ZnO、SnO2、及びGa2O3の4成分を含有し、該4成分の合計に対する、Al2O3とZnOとの合計、SnO2、及びGa2O3のモル比率をそれぞれX、Y、Zとしたときに、X,Y,Zが、図2の三角図に示される(X,Y,Z)座標において、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)、及び点f(67.5,7.5,25.0)を結ぶ線分で囲まれる領域内又は該線分上にあり、4成分に対するAl2O3のモル比率が1.5〜3.5mol%である透明導電体を提供する。
本発明の透明導電体は、インジウム(In)を含んでいなくても、低い表面抵抗値と波長555nmにおいて高い全光線透過率とを有するとともに、エッチング性及び保存信頼性に優れる。
本発明は、別の側面において、スペーサを介してパネル板とセンサフィルムとが対向配置されているタッチパネルであって、センサフィルムが上述の透明導電体であるタッチパネルを提供する。
このような透明導電体は、上述の特徴を有する透明導電体が設けられていることから、表示が鮮明であるとともに保存信頼性に優れる。
本発明によれば、低い表面抵抗値と波長555nmにおいて高い全光線透過率とを有し、エッチング特性及び保存信頼性に優れた透明導電体を提供することができる。また、本発明は、そのような透明導電体を用いることによって、表示が鮮明であるとともに保存信頼性に優れたタッチパネルを提供することができる。
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではない。なお、図面において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、場合により重複する説明は省略する。
図1は、透明導電体の一実施形態を示す模式断面図である。透明導電体100は、フィルム状の透明基材10と金属酸化物層12と、金属層16と、金属酸化物層12とが順次積層された積層構造を有する。すなわち、金属層16は、一対の金属酸化物層12の間に配置されている。一対の金属酸化物層12のうち、透明基材10側に配置される層を第1の金属酸化物層14といい、この第1の金属酸化物層14よりも透明基材10から離れて配置される層を第2の金属酸化物層18という。
本明細書における「透明」とは、可視光が透過することを意味しており、光をある程度散乱してもよい。光の散乱度合いについては、透明導電体100の用途によって要求されるレベルが異なる。一般に半透明といわれるような光の散乱があるものも、本明細書における「透明」の概念に含まれる。光の散乱度合いは小さい方が好ましく、透明性は高い方が好ましい。透明導電体100全体の全光線透過率は、例えば86%以上であり、好ましくは90%以上である。
透明基材10としては、特に限定されず、可撓性を有する有機樹脂フィルムであってもよい。有機樹脂フィルムは有機樹脂シートであってもよい。有機樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルム、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム、ノルボルネンフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、並びにトリアセチルセルロースフィルム等が挙げられる。これらのうち、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルムが好ましい。
透明基材10は、剛性の観点からは厚い方が好ましい。一方、透明基材10は、透明導電体100を薄膜化する観点からは薄い方が好ましい。このような観点から、透明基材10の厚みは、例えば10〜200μmである。透明基材の屈折率は、光学特性に優れる透明導電体とする観点から、例えば1.50〜1.70である。なお、本明細書における屈折率は、λ=633nm、温度20℃の条件下で測定される値である。
透明基材10は、加熱時の寸法安定性が高いことが好ましい。一般に、可撓性の有機樹脂フィルムはフィルム作製過程において、加熱によって膨張や収縮による寸法変化を生じる。1軸延伸又は2軸延伸では、低コストで厚みが薄い透明基材10を作製することができる。引出し電極を形成する際に、透明導電体100を加熱すると、熱収縮することによって寸法変化が生じる。このような寸法変化は、ASTM D1204−02又はJIS−C−2151に準拠して測定することができる。加熱処理前後の寸法変化率は、加熱前の寸法をLo、加熱後の寸法をLとしたとき、以下の式で求められる。
寸法変化率(%)=100×(L−Lo)/Lo
寸法変化率(%)=100×(L−Lo)/Lo
寸法変化率(%)がプラスの場合は、加熱処理によって膨張したことを表し、マイナスの場合は、加熱処理によって収縮したことを表す。2軸延伸された透明基材10の寸法変化率は、延伸時の進行方向(MD方向)と横方向(TD方向)の両方において測定することができる。透明基材10の寸法変化率は、例えばMD方向にて−1.0〜−0.3%、TD方向にて−0.1〜+0.1%である。
透明基材10は、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、及びオゾン処理からなる群より選ばれる少なくとも一つの表面処理が施されたものであってもよい。透明基材は、樹脂フィルムであってもよい。樹脂フィルムを用いることによって、透明導電体100を柔軟性に優れたものとすることができる。これによって、タッチパネル用途の透明導電体に限らず、フレキシブルな有機EL照明等の透明電極用、又は電磁波シールドとしても用いることできる。
例えば、透明導電体100を、タッチパネルを構成するセンサフィルムとして用いる場合、指及びペン等の外部入力に対して適度に変形できるように、透明基材10は可撓性を有する有機樹脂フィルムであることが好適である。一方、透明導電体100を、入力側(表面側)の透明電極パネル板と対向して配置される内部側の透明電極パネル板として用いる場合、可撓性は要求されないことから、透明基材10は、可撓性を有しないガラス板であってもよい。
金属酸化物層12は、酸化物を含む透明の層であり、該酸化物として、Al2O3、ZnO、SnO2、及びGa2O3の4成分を含む。金属酸化物層12は、光学特性の調整、金属層16の保護、及び導電性の確保といった機能を兼ね備える。金属酸化物層12は、その機能を大きく損なわない範囲で、上記4成分の他に、微量成分や不可避的成分を含んでいてもよい。ただし、十分に高い特性を有する透明導電体100とする観点から、金属酸化物層12における該4成分の合計の割合は高い方が好ましい。その割合は、例えば99質量%以上である。
金属酸化物層12は、4成分の合計に対する、Al2O3、ZnO、SnO2及びGa2O3のモル比率を、それぞれα、β、Y及びZ(mol%)とし、α+β=Xとして、図2に示す(X,Y,Z)座標で表したときに、点a、点b、点c、点d、点e、及び点fを結ぶ線分(点線)で囲まれる領域内又は該線分上(境界線上)の組成を有する。なお、α,β,Y,Zは、α+β+Y+Z=100を満足する。
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)
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)
上記組成において、上記4成分に対するAl2O3のモル比率、すなわちα/(X+Y+Z)の値は、1.5〜3.5mol%である。α/(X+Y+Z)の値が1.5mol%未満又は3.5mol%を超えると、導電性が低下して表面抵抗を低くすることができない。これは、α/(X+Y+Z)の値が、1.5〜3.5mol%の範囲外となると、金属酸化物層12が絶縁状態になるためと推察される。
図2は、Al2O3とZnOとの合計、SnO2、及びGa2O3を頂点とする、金属酸化物層12の組成を示す三角図である。すなわち、Al2O3、ZnO、Ga2O3及びSnO2の4成分を三角座標上であらわすため、Al2O3とZnOの組成の和であるAl2O3+ZnOを1成分とし、Al2O3+ZnOとSnO2とGa2O3との3成分を頂点としている。この図2の三角図を用いて、本実施形態の金属酸化物層12における組成は、X,Y,Zの三角座標で表わすことができる。図2には、上記点a、点b、点c、点d、点e、及び点fがプロットされている。金属酸化物層12は、隣り合う2点を結ぶ直線によって囲まれる領域、又は当該直線上の組成を有する。上記直線は領域の境界線をなす。
点aは(Al2O3−ZnO)95(SnO2)5(Ga2O3)0の組成に対応する点と(Ga2O3)100の組成に対応する点を結ぶ線上のGa2O3=25mol%の点であり、点bは、同線上のGa2O3=10mol%の点である。点cは、(Al2O3−ZnO)80(SnO2)20(Ga2O3)0の組成に対応する点と、(Ga2O3)100の組成に対応する点とを結ぶ線上のGa2O3=5mol%の点である。点dは、(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30(Ga2O3)0の組成に対応する点と、(Ga2O3)100の組成に対応する点とを結ぶ線上のGa2O3=5mol%の点であり、点eは、同線上のGa2O3=15mol%の点である。点fは、(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10(Ga2O3)0の組成に対応する点と、(Ga2O3)100の組成に対応する点とを結ぶ線上のGa2O3=25mol%の点である。なお、括弧の後に付した下付き数字は各成分のモル比率を示す。
金属酸化物層12の厚さは、例えば、種々のタッチパネルに適した厚さとする観点から、20〜70nmである。
金属酸化物層12は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はCVD法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び、成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、DCマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとしては、酸化物ターゲット、金属又は半金属ターゲットを用いることができる。
金属酸化物層12のうち、透明基材10側に設けられる第1の金属酸化物層14、及び、透明基材10から離れて設けられる第2の金属酸化物層18は、厚み、構造及び組成の点で、同一であってもよく、異なっていてもよい。
第2の金属酸化物層18の上には配線電極等が設けられてもよい。後述する金属層16を導通する電流は、第2の金属酸化物層18を通って、第2の金属酸化物層18の上に設けられる配線電極等に導かれる。このため、第2の金属酸化物層18は、高い導電性を有することが好ましい。このような観点から、第2の金属酸化物層18の比抵抗は、例えば1000Ω・cm以下であってもよく、100Ω・cm以下であってもよい。
金属層16は、主成分として金属を含む層である。金属層16が高い導電性を有するため、透明導電体の表面抵抗値を十分に低くすることができる。金属としては銀(Ag)又は銀を含む合金(Ag合金)が好ましい。金属層16は、透明導電体100の全光線透過率及び抵抗値を調整する機能を有する。Agは、波長555nmにおいて高い全光線透過率を有するとともに低い抵抗値を有する金属である。金属層16は、過酷な高温高湿環境下での腐食及び凝集を十分に抑制する観点から、微量の添加物を含有することが好ましい。
Ag合金を構成する金属元素としては、Au、Pd、Nd、Bi,Cu、Sb、Bi、In、Sn、Ge、Nb、Ti、Ru、Al、Ga及びGdから選ばれる少なくとも1種が挙げられる。好ましいAg合金としては、Ag−Pd、Ag−Cu、Ag−Bi、Ag−Nd、Ag−In及びAg−Nbが挙げられる。このようなAg合金は、添加物を含有していてもよい。したがって、金属層16は、3種以上の金属元素を含有していてもよい。金属層16における添加物の含有量は、例えば0.3〜2.5重量%である。該含有量が0.3重量%よりも少ない場合、耐食性向上の効果が得難くなる傾向にある。一方、該含有量が、2.5重量%を超えると、全光線透過率が低下する傾向、又は抵抗値が高くなる傾向にある。金属層16の厚さは、種々の用途に適した厚さとする観点から、例えば3〜15nmである。
金属層16は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はCVD法などの真空成膜法によって作製することができる。これらのうち、成膜室を小型化できる点、及び成膜速度が速い点で、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法としては、DCマグネトロンスパッタリングが挙げられる。ターゲットとしては、金属ターゲットを用いることができる。
図3は、本発明の透明導電体の別の実施形態を示す模式断面図である。透明導電体101は、透明基材10を挟むようにして一対のハードコート層20を備える点で、透明導電体100と異なっている。その他の構成は、透明導電体100と同様である。
透明導電体101は、一対のハードコート層20として、透明基材10の第1の金属酸化物層14側の主面上に第1のハードコート層22と、透明基材10の第1の金属酸化物層14側とは反対側の主面上に第2のハードコート層24とを備える。すなわち、透明導電体101は、第2のハードコート層24、透明基材10、第1のハードコート層22、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18がこの順に積層された積層構造を有している。第1のハードコート層22と第2のハードコート層24の厚み、構造及び組成は、同一であってもよく異なっていてもよい。また、必ずしも第1のハードコート層22と第2のハードコート層24の両方を備える必要はなく、どちらか一方のみを備えていてもよい。
ハードコート層20を設けることによって、透明基材10に発生する傷を十分に抑制することができる。ハードコート層20は、樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物を含有する。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂組成物、紫外線硬化性樹脂組成物、及び電子線硬化性樹脂組成物から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、及びメラミン系樹脂から選ばれる少なくとも一種を含んでもよい。
樹脂組成物は、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基等のエネルギー線反応性基を有する硬化性化合物を含む組成物である。なお、(メタ)アクリロイル基なる表記は、アクリロイル基及びメタクリロイル基の少なくとも一方を含む意味である。硬化性化合物は、1つの分子内に2つ以上、好ましくは3つ以上のエネルギー線反応性基を含む多官能モノマー又はオリゴマーを含んでいることが好ましい。
硬化性化合物は、好ましくはアクリル系モノマーを含有する。アクリル系モノマーとしては、具体的には、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、及び3−(メタ)アクリロイルオキシグリセリンモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。ただし、必ずしもこれらに限定されるものではない。例えば、ウレタン変性アクリレート、及びエポキシ変性アクリレート等も挙げられる。
硬化性化合物として、ビニル基を有する化合物を用いてもよい。ビニル基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールジビニルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジビニルエーテル、トリメチロールプロパンジビニルエーテル、エチレンオキサイド変性ヒドロキノンジビニルエーテル、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサビニルエーテル、及び、ジトリメチロールプロパンポリビニルエーテル等が挙げられる。ただし、必ずしもこれらに限定されるものではない。
樹脂組成物は、硬化性化合物を紫外線によって硬化させる場合、光重合開始剤を含む。光重合開始剤としては、種々のものを用いることができる。例えば、アセトフェノン系、ベンゾイン系、ベンゾフェノン系、及びチオキサントン系等の公知の化合物から適宜選択すればよい。より具体的には、ダロキュア1173、イルガキュア651、イルガキュア184、イルガキュア907(以上商品名、チバスペシャルティケミカルズ社製)、及び、KAYACURE DETX−S(商品名、日本化薬(株)製)が挙げられる。
光重合開始剤は、硬化性化合物の重量に対して、0.01〜20重量%、又は0.5〜5重量%程度とすればよい。樹脂組成物は、アクリル系モノマーに光重合開始剤を加えた公知のものであってもよい。アクリル系モノマーに光重合開始剤を加えたものとしては、例えば、紫外線硬化型樹脂であるSD−318(商品名、大日本インキ化学工業(株)製)、及び、XNR5535(商品名、長瀬産業(株)製)等が挙げられる。
樹脂組成物は、塗膜の強度を高めること、及び/又は、屈折率を調整すること等のために、有機微粒子及び/又は無機微粒子を含んでいてもよい。有機微粒子としては、例えば、有機珪素微粒子、架橋アクリル微粒子、及び架橋ポリスチレンン微粒子等が挙げられる。無機微粒子としては、例えば、酸化珪素微粒子、酸化アルミニウム微粒子、酸化ジルコニウム微粒子、酸化チタン微粒子、及び酸化鉄微粒子等が挙げられる。これらのうち、酸化珪素微粒子が好ましい。
微粒子は、その表面がシランカップリング剤で処理され、(メタ)アクリロイル基、及び/又はビニル基等のエネルギー線反応性基が表面に膜状に存在しているものも好ましい。このような反応性を有する微粒子を用いると、エネルギー線照射の際に、微粒子同士が反応したり、微粒子と多官能モノマー又はオリゴマーとが反応したりして、膜の強度を強くすることができる。(メタ)アクリロイル基を含有するシランカップリング剤で処理された酸化珪素微粒子が好ましく用いられる。
微粒子の平均粒径は、ハードコート層20の厚みよりも小さく、十分な透明性を確保する観点から、100nm以下であってもよく、20nm以下であってもよい。一方、コロイド溶液の製造上の観点から、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよい。有機微粒子及び/又は無機微粒子を用いる場合、有機微粒子及び無機微粒子の合計量は、硬化性化合物100重量部に対して、例えば5〜500重量部であってもよく、20〜200重量部であってもよい。
エネルギー線で硬化する樹脂組成物を用いると、紫外線等のエネルギー線を照射することによって、樹脂組成物を硬化させることができる。したがって、このような樹脂組成物を用いることが製造工程上の観点からも好ましい。
第1のハードコート層22は、樹脂組成物の溶液又は分散液を、透明基材10の一方面上に塗布して乾燥し、樹脂組成物を硬化させて作製することができる。この際の塗布は、公知の方法により行うことができる。塗布方法としては、例えば、エクストルージョンノズル法、ブレード法、ナイフ法、バーコート法、キスコート法、キスリバース法、グラビアロール法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、カーテン法、及びスクイズ法などが挙げられる。第2のハードコート層24も、第1のハードコート層22と同様にして、透明基材10の他方面上に作製することができる。
第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24の厚みは、例えば0.5〜10μmである。厚みが10μmを超えると、厚みムラやシワなどが生じ易くなる傾向にある。一方、厚みが0.5μmを下回ると、透明基材10中に可塑剤又はオリゴマー等の低分子量成分が相当量含まれている場合に、これらの成分のブリードアウトを十分に抑制することが困難になる場合がある。なお、反りを抑制する観点から、第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24の厚みは、同程度にすることが好ましい。
第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24の屈折率は、例えば1.40〜1.60である。透明基材10と第1のハードコート層22の屈折率の差の絶対値が0.1以下であること好ましい。透明基材10と第2のハードコート層24の屈折率の差の絶対値も0.1以下であること好ましい。第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24と透明基材10との屈折率の差の絶対値を小さくすることで、第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24の厚みのムラによって発生する干渉ムラの強度を抑制することができる。
透明導電体100,101を構成する各層の厚みは、以下の手順で測定することができる。集束イオンビーム装置(FIB,Focused Ion Beam)によって透明導電体100を切断して断面を得る。透過電子顕微鏡(TEM)を用いて当該断面を観察し、各層の厚みを測定する。測定は、任意に選択された10箇所以上の位置で測定を行い、その平均値を求めることが好ましい。断面を得る方法として、集束イオンビーム装置以外の装置としてミクロトームを用いてもよい。厚みを測定する方法としては、走査電子顕微鏡(SEM)を用いてもよい。また蛍光X線装置を用いても膜厚を測定することが可能である。
透明導電体100,101の厚みは、200μm以下であってもよく、150μm以下であってもよい。このような厚みであれば、薄化の要求レベルを十分に満足することができる。波長555nmにおける透明導電体100,101の全光線透過率は、例えば85%以上もの高い値とすることができる。また、表面抵抗値は、例えば30Ω/□以下にすることが可能であり、20Ω/□以下にすることもできる。
上述の構成を備える透明導電体100,101は、図2に示される点a、点b、点c、点d、点e、及び点fで囲まれる領域内又は領域の境界線上の組成を有するとともに、上記4成分に対するAl2O3のモル比率、すなわちα/(X+Y+Z)の値が、1.5〜3.5mol%である。金属層16とともに、このような組成を有する第1の金属酸化物層14、及び/又は、第2の金属酸化物層18を備えることから、透明導電体100,101は、波長555nmにおいて高い全光線透過率を有するとともに、低い表面抵抗値、優れたエッチング性及び優れた保存信頼性を有する。このような透明導電体100,101は、表示が鮮明であるとともに保存信頼性に優れたタッチパネルを提供することができる。
図4は、一対のセンサフィルムを備えるタッチパネル200の断面の一部を拡大して示す模式断面図である。図5(A)及び図5(B)は、上述の透明導電体100を用いたセンサフィルム100a及び100bの平面図である。タッチパネル200は、光学のり17を介して対向配置される一対のセンサフィルム100a,100bを備える。タッチパネル200は、接触体のタッチ位置を、画面となるパネル板70に平行な二次元座標(X−Y座標)平面における座標位置(横方向位置と縦方向位置)として算出することが可能なように構成されている。
具体的には、タッチパネル200は、光学のり17を介して貼り合わせられた、縦方向位置検出用のセンサフィルム100a(以下、「Y用センサフィルム」と言う)と、横方向位置検出用のセンサフィルム100b(以下、「X用センサフィルム」と言う)とを備える。X用センサフィルム100bの下面側には、X用センサフィルム100bと、表示装置のパネル板70との間に、スペーサ92が設けられている。
縦方向位置を検出するY用センサフィルム100aと、横方向位置を検出するX用センサフィルム100bは、上述の透明導電体100で構成される。具体的には、Y用センサフィルム100aは、X用センサフィルム100bとの対向面に、センサ電極16aを有する。このセンサ電極16aは、金属酸化物層12及び金属層16で構成される。図5(A)に示すように、センサ電極16aは、縦方向(y方向)のタッチ位置を検出できるように、縦方向(y方向)に複数本延在している。複数本のセンサ電極16aは、縦方向(y方向)に沿って、互いに平行に並べて配置されている。センサ電極16aの一端は、銀ペーストで形成される導体線路50を介して、駆動用IC側の電極80と接続されている。
横方向位置を検出するX用センサフィルム100bは、Y用センサフィルム100aとの対向面に、センサ電極16bを有する。このセンサ電極16bは、金属酸化物層12及び金属層16で構成される。図5(B)に示すように、センサ電極16bは、横方向(x方向)のタッチ位置を検出できるように、横方向(x方向)に複数本延在している。複数本のセンサ電極16bは、横方向(x方向)に沿って、互いに平行に並べて配置されている。センサ電極16bの一端は、銀ペーストで形成される導体線路50を介して、駆動用IC側の電極80と接続されている。
Y用センサフィルム100aとX用センサフィルム100bは、それぞれのセンサ電極16a,16bが互いに直交し且つ対向するように、光学のり17を介して重ね合わせられて、タッチパネル200を構成する。導体線路50及び電極80は、金属(例えばAg)等の導電性材料によって構成される。導体線路50及び電極80は、例えば、スクリーン印刷によってパターン形成される。透明基材10は、タッチパネル200の表面を覆う保護フィルムとしての機能をも有する。
各センサフィルム100a,100bにおけるセンサ電極16a,16bの形状及び数は、図4、図5(A)及び図5(B)に示す形態に限定されるものではない。例えば、センサ電極16a,16bの数を増やしてタッチ位置の検出精度を高めてもよい。
X用センサフィルム100bのY用センサフィルム100a側とは反対側には、スペーサ92を介してパネル板70が設けられる。スペーサ92は、センサ電極16a,16bの形状に対応する位置と、センサ電極16a,16bの全体を取り囲む位置とに設けることができる。スペーサ92は、透光性を有する材料、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂で形成されていてもよい。スペーサ92の一端は、光学のり或いはアクリル系又はエポキシ系等の透光性を有する接着剤90によって、X用センサフィルム100bの下面に接着される。スペーサ92の他端は、接着剤90によって表示装置のパネル板70に接着される。このように、スペーサ92を介してX用センサフィルム100bとパネル板70とを対向配置することによって、X用センサフィルム100bと表示装置のパネル板70との間に隙間Sを形成することができる。
電極80には、制御部(IC)が電気的に接続される。タッチパネル200のY用センサフィルム100aが接触体で押圧されると、X用センサフィルム100bとY用センサフィルム100aが撓んで、センサ電極16a,16bが表示装置のパネル板70に接近する。制御部は、この変形によって生じる各センサ電極16a,16bの容量変化をそれぞれ測定し、測定結果に基づいて接触体のタッチ位置を座標位置(X軸方向の位置とY軸方向の位置の交点)として算出することができる。なお、センサ電極の駆動方法、及び、座標位置の算出方法は、上述の他に、公知の各種の方法を採用することが可能である。
タッチパネル200は以下の手順で製造することができる。透明導電体100を準備した後、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18のエッチングを行って、パターニングを形成する。具体的には、フォトリソグラフィーの技術を用いて第2の金属酸化物層18の表面にスピンコーティングによりレジスト材料を塗布する。その後、密着性を向上させるためにプリベークを行ってもよい。続いて、マスクパターンを配置して露光し、現像液で現像することによって、レジストパターンを形成する。次に、酸又はアルカリ溶液のエッチング液に、レジストパターンを形成した透明導電体100を浸漬し、レジストパターンが形成されて無い部分における第1の金属酸化物層14、第2の金属酸化物層18及び金属層16を溶解除去する。その後、レジストを除去して、センサ電極16aが形成されたY用センサフィルム100aと、センサ電極16bが形成されたX用センサフィルム100bが得られる。
続いて、例えば銀ペーストなどの金属ペーストを塗布して、導体線路50及び電極80を形成する。このようにして、制御部とセンサ電極16a,16bとが電気的に接続される。次に、Y用センサフィルム100aとX用センサフィルム100bを、光学のり17を用いて、それぞれのセンサ電極16a,16bが互いに直交し且つ対向するように貼り合わせる。このようにして、タッチパネル200を製造することができる。
タッチパネル200は、Y用センサフィルム100a及びX用センサフィルム100bとして、透明導電体100を用いていることから、十分に薄型化することができる。なお、Y用センサフィルム100a及びX用センサフィルム100bの双方に、透明導電体100を用いる必要はなく、どちらか一方は、別の透明導電体を用いてもよい。このようなタッチパネルであっても、表示を十分に鮮明にすることができる。また、センサフィルムとして、透明導電体100ではなく、透明導電体101を用いてもよい。
このように、透明導電体100,101は、タッチパネル用に好適に用いることができる。ただし、その用途はタッチパネルに限定されるものではなく、例えば、金属酸化物層12及び金属層16をエッチングによって所定形状に加工して、金属酸化物層12及び金属層16を有する部分(導電部)と、金属酸化物層12及び金属層16を有しない部分(非導電部)とを形成し、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスパネル(有機EL、無機EL)、エレクトロクロミック素子、及び電子ペーパーなどの各種表示装置において、透明電極用、帯電防止用、電磁波シールド用として用いることができる。また、アンテナとして用いることもできる。
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の透明導電体101は一対のハードコート層20を有しているが、第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24のどちらか一方のみを備えていてもよい。また、透明導電体100,101には、その機能が大きく損なわれない範囲で、上述の層以外に任意の位置に任意の層を設けてもよい。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに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。
[製造例1]
(透明導電体101の作製)
図2に示すような、透明導電体101を作製した。透明導電体101は、第2のハードコート層24、透明基材10、第1のハードコート層22、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18がこの順で積層された積層構造を有していた。透明導電体101を以下の要領で作製した。
(透明導電体101の作製)
図2に示すような、透明導電体101を作製した。透明導電体101は、第2のハードコート層24、透明基材10、第1のハードコート層22、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18がこの順で積層された積層構造を有していた。透明導電体101を以下の要領で作製した。
厚さが100μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ株式会社製、品番:U48)を準備した。このPETフィルムを透明基材10として用いた。第1のハードコート層22、及び第2のハードコート層24作製用の塗料を以下の手順で調製した。まず、以下の原材料を準備した。
・反応性基装飾コロイダルシリカ(分散媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、不揮発分:40重量%):100重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:48重量部
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート:12重量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン):2.5重量部
・反応性基装飾コロイダルシリカ(分散媒:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、不揮発分:40重量%):100重量部
・ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:48重量部
・1,6−ヘキサンジオールジアクリレート:12重量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン):2.5重量部
上述の原材料を、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGMA))で希釈して混合し、各成分を溶剤中に分散させた。これによって、不揮発分(NV)が25.5重量%の塗料を調整した。このようにして得られた塗料を、第1のハードコート層22及び第2のハードコート層24作製用の塗料として用いた。
透明基材10の一方面上に、第1のハードコート層22作製用の塗料を塗布して、塗布膜を作製した。80℃に設定した熱風乾燥炉において塗布膜中の溶剤を除去した後、UV処理装置を用いて積算光量400mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させた。このようにして、透明基材10の一方面に、厚さ5μmの第1のハードコート層22を作製した。同様にして、透明基材10の他方面上に、厚さ5μmの第2のハードコート層24を作製した。
第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成した。第1の金属酸化物層14は、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットを用いて形成した。第1の金属酸化物層14の厚さは40nmとした。金属層16は、AgPdCu(Ag:Pd:Cu=99.0:0.5:0.5(質量%))ターゲットを用いて形成した。金属層16の厚さは9nmとした。第2の金属酸化物層18は、第1の金属酸化物層14の形成に用いたターゲットと同じものを用いて形成した。第2の金属酸化物層18の厚さは40nmとした。
組成比の異なるAl2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットを複数準備して、表1に示すとおり、組成が異なる第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18を有するサンプル1〜7の透明導電体101を作製した。製造例1では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)100(SnO2)0]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させて、複数種類のサンプルを作製した。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。製造例1の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は表1に示すとおりである。製造例1の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、図2の三角図において、白抜き四角の点で表される。
(透明導電体101の評価)
波長555nmにおける全光線透過率は、ヘイズメーター(商品名:NDH−7000、日本電色工業社製)を用いて測定した。この結果は表1に示すとおりである。全光線透過率が85%以上の場合は「A」、85%未満の場合は「B」と判定した。表面抵抗値は、4端子抵抗率計(商品名:ロレスタGP、三菱化学株式会社製)を用いて測定した。表面抵抗値が30Ω/□以下の場合は「A」、30Ω/□を超える場合は「B」と判定した。
波長555nmにおける全光線透過率は、ヘイズメーター(商品名:NDH−7000、日本電色工業社製)を用いて測定した。この結果は表1に示すとおりである。全光線透過率が85%以上の場合は「A」、85%未満の場合は「B」と判定した。表面抵抗値は、4端子抵抗率計(商品名:ロレスタGP、三菱化学株式会社製)を用いて測定した。表面抵抗値が30Ω/□以下の場合は「A」、30Ω/□を超える場合は「B」と判定した。
エッチング特性は、以下の手順で評価した。まず、リン酸、酢酸、硝酸の比率がそれぞれ56重量%、42重量%、2重量%であるエッチング液を準備した。このエッチング液に透明導電体101を室温で1分間浸漬してエッチングを行った。その後、波長555nmにおける全光線透過率測定を行って、金属酸化物層12及び金属層16が溶解されているか否かを判定した。具体的には、エッチング後のサンプルの全光線透過率が、透明基材10のみの全光線透過率と一致した場合は「A」、一致しなかった場合は「B」と判定した。保存信頼性は、透明導電体101を85℃及び85%RHの環境下に50時間保存して評価した。目視にて、保存後の透明導電体101に変色が見られた場合は「B」、見られなかった場合は「A」と判定した。また、ヘイズメーターを用いて保存前後のヘイズ値の測定を行った。
上述の評価項目を行った結果、全ての評価項目が「A」である場合を、総合判定で「A」とし、一つの評価項目でも「B」がある場合を、総合判定で「B」とした。総合判定が「A」のものは実施例、「B」のものは比較例であることを、備考欄に表示した。結果を表1に示す。
表1に示すとおり、サンプル1〜7の全光線透過率とエッチング特性の評価は全て「A」であった。しかしながら、これらのサンプルの保存信頼性の評価は全て「B」であった。全てのサンプルにおいて、85℃及び85%RHの環境下に保存した後、膜全体の変色が発生していた。この変色は、金属酸化物層の変質によるものと考えられる。この変色に伴って、ヘイズ値が大幅に増加していた。Ga2O3が30mol%であるサンプル7は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためであると考えられる。[(Al2O3−ZnO)100(SnO2)0]100−γ(Ga2O3)γ、且つα=2mol%の組成比において、総合判定が「A」となる組成は存在しなかった。
[製造例2]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル8〜14の透明導電体101を製造した。製造例2では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)95(SnO2)5]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル8〜14の透明導電体101を製造した。製造例2では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)95(SnO2)5]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例2の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表2に示すとおりである。製造例2の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、図2の三角図において、白抜き丸の点で表される。製造例2の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表2に示す。
表2に示すとおり、サンプル8〜14の全光線透過率とエッチング特性の評価は全て「A」であった。Ga2O3が30mol%であるサンプル14は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためと考えられる。サンプルの保存信頼性は、Ga2O3が0〜5mol%であるサンプル8,9の評価が「B」であった。これは、85℃及び85%RHの環境下に保存した後、膜全体の変色が発生していたことによるものである。この変色は、金属酸化物層の変質によるものと考えられる。この変色に伴って、ヘイズ値が大幅に増加していた。以上から、[(Al2O3−ZnO)95(SnO2)5]100−γ(Ga2O3)γ、且つα=2mol%の組成比において、総合判定が「A」となるGa2O3の比率は10〜25mol%であった。表2のサンプル13が図2における点aであり、サンプル10が図2における点bである。
[製造例3]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル15〜21の透明導電体101を製造した。製造例3では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル15〜21の透明導電体101を製造した。製造例3では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例3の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表3に示すとおりである。製造例3の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、図2の三角図において、三角の点で表される。製造例3の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表3に示す。
表3に示すとおり、サンプル15〜21の全光線透過率とエッチング特性の評価は全て「A」であった。Ga2O3が30mol%であるサンプル21は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためと考えられる。サンプルの保存信頼性は、Ga2O3が0〜5mol%であるサンプル15,16の評価が「B」であった。これは、85℃及び85%RHの環境下に保存した後、膜全体の変色が発生していたことによるものである。この変色は、金属酸化物層の変質によるものと考えられる。この変色に伴って、ヘイズ値が大幅に増加していた。表3に示すとおり、[(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10]100−γ(Ga2O3)γ、且つα=2mol%の組成比において、総合判定が「A」となるGa2O3の比率は10〜25mol%であった。表3のサンプル20が図2における点fである。
[製造例4]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル22〜28の透明導電体101を製造した。製造例4では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)80(SnO2)20]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル22〜28の透明導電体101を製造した。製造例4では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)80(SnO2)20]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例4の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表4に示すとおりである。製造例4の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、図2の三角図において、菱形の点で表される。製造例4の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表4に示す。
表4に示すとおり、サンプル22〜28の全光線透過率とエッチング特性の評価は全て「A」であった。Ga2O3が25mol%及び30mol%であるサンプル27及び28は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためと考えられる。サンプルの保存信頼性は、Ga2O3が0mol%であるサンプル22の評価が「B」であった。これは、85℃及び85%RHの環境下に保存した後、膜全体の変色が発生していたことによるものである。この変色は、金属酸化物層の変質によるものと考えられる。この変色に伴って、ヘイズ値が大幅に増加していた。表4に示すとおり、[(Al2O3−ZnO)80(SnO2)20]100−γ(Ga2O3)γ、且つα=2mol%の組成比において、総合判定が「A」となるGa2O3の比率は5〜20mol%であった。表4のサンプル23が図2における点cである。
[製造例5]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル29〜35の透明導電体101を製造した。製造例5では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル29〜35の透明導電体101を製造した。製造例5では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例5の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表5に示すとおりである。製造例5の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、図2の三角図において、黒四角の点で表される。製造例5の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表5に示す。
表5に示すとおり、サンプル29〜35の全光線透過率と保存信頼性の評価は全て「A」であった。Ga2O3が20〜30mol%であるサンプル33〜35は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためであると考えられる。サンプルのエッチング特性は、Ga2O3が0mol%であるサンプル29の評価が「B」であった。これは、第1及び第2の金属酸化物層14,18がエッチング液に溶解しなかったことによる。表5に示すとおり、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γ、且つα=2mol%の組成比において、総合判定が「A」となるGa2O3の比率は5〜15mol%であった。表5のサンプル30が図2における点dであり、サンプル32が点eである。
[製造例6]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル36〜42の透明導電体101を製造した。製造例6では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル36〜42の透明導電体101を製造した。製造例6では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γを0〜30mol%の範囲で変化させた。このとき、Al2O3の比率、すなわちαは2mol%で固定とした。
製造例6の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表6に示すとおりである。製造例6の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、図2の三角図において、黒丸の点で表される。製造例6の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表6に示す。
表6に示すとおり、サンプル36〜42の全光線透過率と保存信頼性の評価は全て「A」であった。しかしながら、Ga2O3が5〜30mol%であるサンプル36〜42は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためと考えられる。サンプル36〜41のエッチング特性は「B」であった。これは、第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18がエッチング液に溶解しなかったことによる。表6に示すとおり、[(Al2O3−ZnO)60(SnO2)40]100−γ(Ga2O3)γ、且つα=2mol%の組成比において、総合判定が「A」となるGa2O3の組成範囲は存在しなかった。
[製造例7]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル43〜48の透明導電体101を製造した。製造例7では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γ=20mol%として、Al2O3の比率、すなわちαを0〜6mol%の範囲で変化させた。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル43〜48の透明導電体101を製造した。製造例7では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γ=20mol%として、Al2O3の比率、すなわちαを0〜6mol%の範囲で変化させた。
製造例7の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表7に示すとおりである。製造例7の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表7に示す。α=2mol%のサンプル45は、表3のサンプル19と同一である。
表7に示すとおり、サンプル43〜48の全光線透過率、エッチング特性及び保存信頼性の評価は全て「A」であった。しかしながら、Al2O3が0及び4.0〜6.0mol%であるサンプル43及び47〜48は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためであると考えられる。表7に示すとおり、[(Al2O3−ZnO)90(SnO2)10]80(Ga2O3)20の組成比において、総合判定が「A」となるAl2O3の比率は1.5〜3.5mol%であった。
[製造例8]
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル49〜54の透明導電体101を製造した。製造例8では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γ=5mol%として、Al2O3の比率、すなわちαを0〜6mol%の範囲で変化させた。
製造例1と同様にして、第1のハードコート層22の上に、DCマグネトロンスパッタリングによって、第1の金属酸化物層14、金属層16及び第2の金属酸化物層18を順次形成し、サンプル49〜54の透明導電体101を製造した。製造例8では、Al2O3−ZnO−SnO2−Ga2O3ターゲットの組成比を、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]100−γ(Ga2O3)γとしたときに、γ=5mol%として、Al2O3の比率、すなわちαを0〜6mol%の範囲で変化させた。
製造例8の第1の金属酸化物層14及び第2の金属酸化物層18の組成は、表8に示すとおりである。製造例8の各サンプルの評価を製造例1と同様に行った。結果を表8に示す。α=2mol%のサンプル51は、表5のサンプル30と同一である。これらのサンプルは、図2における点dである。
表8に示すとおり、サンプル49〜54の全光線透過率、エッチング特性及び保存信頼性の評価は全て「A」であった。しかしながら、Al2O3が0及び4.0〜6.0mol%であるサンプル49及び53〜54は、表面抵抗値が不安定であり、測定不可能であった。これは、金属酸化物層の導電性が大きく低下し、絶縁状態になったためであると考えられる。表8に示すとおり、[(Al2O3−ZnO)70(SnO2)30]95(Ga2O3)5の組成比において、総合判定が「A」となるAl2O3の比率は1.5〜3.5mol%であった。
以上の結果から、ZnOとAl2O3のみの場合、全光線透過率及びエッチング特性は良好であるものの、保存信頼性が不良であることが確認された。SnO2とGa2O3を所定範囲で添加することによって保存信頼性を大きく改善することが可能である。ただし、これらの添加量が多すぎると導電性が低下してしまう。また、SnO2を増やしすぎるとエッチング特性も低下する傾向ある。Al2O3は、所定量添加することによって、導電性を向上させて、表面抵抗値を改善することができる。
本発明によれば、低い表面抵抗値と波長555nmにおいて高い全光線透過率を有し、エッチング特性及び保存信頼性に優れた透明導電体を提供することができる。また、本発明は、そのような透明導電体を用いることによって、表示が鮮明であるとともに保存信頼性に優れたタッチパネルを提供することができる。
10…透明基材、12…金属酸化物層、14…第1の金属酸化物層、16…金属層、16a,16b…センサ電極、18…第2の金属酸化物層、20…ハードコート層、22…第1のハードコート層、24…第2のハードコート層、50…導体線路、70…パネル板、80…電極、90…接着剤、92…スペーサ、100,101…透明導電体、100a…Y用センサフィルム、100b…X用センサフィルム、200…タッチパネル。
Claims (2)
- 透明基材、第1の金属酸化物層、金属層、及び第2の金属酸化物層がこの順で積層されており、
前記第1の金属酸化物層及び前記第2の金属酸化物層の少なくとも一方は、Al2O3、ZnO、SnO2、及びGa2O3の4成分を含有し、
前記4成分の合計に対する、Al2O3とZnOとの合計、SnO2、及びGa2O3のモル比率をそれぞれX、Y、Zとしたときに、
X,Y,Zが、図2の三角図に示される(X,Y,Z)座標において、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)、及び点f(67.5,7.5,25.0)を結ぶ線分で囲まれる領域内又は該線分上にあり、
前記4成分に対するAl2O3のモル比率が1.5〜3.5mol%である透明導電体。 - パネル板とセンサフィルムとが対向配置されているタッチパネルであって、
前記センサフィルムが請求項1に記載の透明導電体であるタッチパネル。
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