JP2015518518A - タッチパネルで使用される透明体ならびにその製作方法および装置 - Google Patents
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Abstract
タッチスクリーンパネルで使用する透明体を製作するプロセスが提供される。このプロセスは、第１の透明層スタック（１２）を透明基板（１４）の上に堆積させることであり、前記第１の透明層スタック（１２）が、第１の屈折率をもつ少なくとも１つの第１の誘電体膜（１６）と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜（１８）とを含む、堆積させることと、第１の透明層スタック（１２）および構造化された透明導電膜（２２）がこの順序で基板（１４）の上に配置されるように構造化された透明導電膜（２２）を設けることであり、構造化された透明導電膜が１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する、設けることと、第２の透明層スタックを透明導電膜の上に堆積させることであり、前記第２の透明層スタックが、第３の屈折率をもつ少なくとも１つの第３の誘電体膜と、第４の屈折率をもつ第４の誘電体膜または透明接着剤を含み、第１の透明層スタック、構造化された透明導電膜、および第２の透明層スタックがこの順序で設けられる、堆積させることとを含む。
Description
本開示の実施形態は、タッチパネルで使用される透明体を製作するためのプロセスおよびシステム、ならびにこれらのプロセスにより製造される透明体に関する。
タッチパネルは、表示区域内のタッチを検出し、位置を決めることができる特定の種類の電子視覚ディスプレイである。通例、タッチパネルは、スクリーンの上に配置され、タッチを感知するように構成された透明体を含む。そのような透明体は実質的に透明であり、その結果、スクリーンによって放出される可視スペクトルの光は透明体を通して送出されうる。少なくともいくつかの既知のタッチパネルは、基板の上に順に形成されたバリアおよび透明導体によって構成された透明体を含む。そのようなパネルの表示区域にタッチすると、通例、透明体の領域のキャパシタンスの測定可能な変化がもたらされる。キャパシタンスの変化は様々な技術を使用して測定することができ、その結果、タッチの位置を決定することができる。
タッチパネルで使用される透明体はいくつかの特定の要件に制約される。特に、１つの重要な要件は、透明体がスクリーンへの多数の接触および厳しい条件に耐えるために十分に安定であり、その結果、タッチスクリーンの信頼性がある期間にわたって損なわれないことである。しかし、頑健であると見なされるタッチスクリーンに含まれる少なくともいくつかの既知の透明体は、例えば透明体を形成する層の厚さ、組成物、および構造に起因して、透明体を通る光の適切な透過を妨げる。その上、例えば均一で欠陥のないバリアをもつ高品質のそのような安定な透明体を製造することは困難である。
さらに、タッチパネル用の様々なタイプの透明体があることが考慮されるべきである。キャパシタンスの変化を測定するための導電層が構造化導電層である透明体では、光学特性、例えばユーザへの見栄えに関する特定の考慮がなされなければならない。
考慮すべきさらなる側面はディスプレイの着実に増加しているサイズであり、上述の光学特性以上に、さらに、電気的特性がますます注目されている。それに関して、不可視物体を備え、導電率に関してパターン化され（タッチセンサ構造体のように）、従来の構造体と比較して強化された光学および電気性能を示す薄膜ベースフラットパネルディスプレイの設計およびタッチスクリーン技術が望まれる。
それ故に、可視スペクトルの光の適切な透過および改善された電気特性を損なうことなしに透明体が基板の上に安定に形成されるように、タッチパネルで使用される高品質透明体を形成するプロセスおよび装置が望ましい。
上述に照らして、独立請求項１に記載の方法、独立請求項６に記載のデバイス、および独立請求項１４に記載の装置が提供される。本発明のさらなる態様、利点、および特徴は、従属請求項、説明、および添付図面から明らかである。
１つの実施形態によれば、タッチパネルで使用される透明体を製作する方法が提供される。この方法は、オプションとして、透明基板の上に第１の透明層スタックを堆積させることを含み、前記第１の透明層スタックが、第１の屈折率をもつ少なくとも第１の誘電体膜と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜とを含む。この方法は、構造化された透明導電膜を第１の透明層スタックの上に堆積させることであって、構造化された透明導電膜が１００オーム／スクエア以下のシート抵抗に対応する、堆積させることと、第２の透明層スタックを透明導電膜の上に堆積させることであって、前記第２の透明層スタックが、第３の屈折率をもつ少なくとも第３の誘電体膜と、第３の屈折率と異なる第４の屈折率をもつ第４の誘電体膜とを含み、第１の透明層スタックが設けられ、構造化された透明導電膜、および第２の透明層スタックがこの順序で設けられる、堆積させることとを含む。代替実施形態によれば、第３の屈折率と異なる第４の屈折率を有する透明接着剤を、第４の誘電体膜の代わりに設けることができる。
別の実施形態によれば、タッチパネルで使用するように構成された透明体が提供される。透明体は、透明基板と、オプションとして、透明基板の上に堆積され、第１の屈折率をもつ少なくとも第１の誘電体膜と、第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜とを含む第１の透明層スタックとを含む。層スタックは、第１の透明層スタックの上に堆積された透明導電膜であって、構造化された透明導電膜が１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する、透明導電膜と、透明導電膜の上に堆積された第２の透明層スタックであって、第３の屈折率をもつ少なくとも第３の誘電体膜、および第３の屈折率と異なる第４の屈折率をもつ第４の誘電体膜を含む第２の透明層スタックとを含む。代替の実施形態によれば、第３の屈折率と異なる第４の屈折率を有する透明接着剤を、第４の誘電体膜の代わりに設けることができる。
別の実施形態によれば、タッチパネルで使用される透明体を製作するための堆積装置が提供される。この装置は、第１の透明層スタックを基板の上に堆積させるように構成された第１の堆積アセンブリであって、前記第１の透明層スタックが、第１の屈折率をもつ少なくとも第１の誘電体膜、および第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜を含む、第１の堆積アセンブリと、透明導電膜を堆積させるように構成された第２の堆積アセンブリと、第２の透明層スタックを透明導電膜の上に堆積させるように構成された第３の堆積アセンブリであって、前記第２の透明層スタックが、第３の屈折率をもつ少なくとも第３の誘電体膜、および第３の屈折率と異なる第４の屈折率をもつ第４の誘電体膜を含む、第３の堆積アセンブリとを含み、前記第１の堆積アセンブリ、前記第２の堆積アセンブリ、および第３の堆積アセンブリが、第１の透明層スタック、透明導電膜、および第２の透明層スタックがこの順序で基板の上に配置されるように配列され、第１の堆積アセンブリまたは第２の堆積アセンブリまたは第３の堆積アセンブリのうちの少なくとも１つが、ターゲットに動作可能に結合されたスパッタリングシステムを含み、前記スパッタリングシステムが、ターゲットのスパッタリングによって、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、第３の誘電体膜、第４の誘電体膜、または透明導電膜のうちの少なくとも１つを堆積させるように構成される。
驚くべきことに、タッチパネルで使用される少なくともいくつかの既知の透明体と比較して追加の誘電体膜を有し、誘電体膜の第２の透明層スタックと組み合わせた屈折率の特性組合せをもち、本開示の実施形態に従って堆積され、膜のうちの少なくとも１つがターゲットのスパッタリングによって堆積される誘電体膜の組合せは、光の適切な透過をもたらすだけでなくある期間にわたって安定な性能をもたらす高品質透明体の製作を促進する。さらに、タッチパネルの既存の「不可視」層スタックまたは透明体と比較して、抵抗を減少させることができ、それは、例えば、大面積タッチパネルに有用である。
実施形態は、さらに、開示するプロセスを実行し、説明するプロセスステップを行うための装置部品を含む装置に関する。その上、実施形態は、さらに、説明する装置が動作する、または説明する装置が製作される方法に関する。この方法は、装置の機能を実行するか、または装置の一部を製作するための方法ステップを含むことができる。方法ステップは、ハードウェア構成要素、ファームウェア、ソフトウェア、適切なソフトウェアでプログラムされたコンピュータによって、それらの任意の組合せによって、または任意の他の方法で行うことができる。
当業者向けの、本発明の最良の形態を含む、完全で実施可能な開示が、添付図の参照を含めて、本明細書の残りの部分により詳細には記載される。
次に、様々な実施形態が詳細に参照され、それらの１つまたは複数の例が図に示される。各例は、説明のために提供され、本発明の限定を意味しない。１つの実施形態の要素は、有利には、さらなる詳述なしに他の実施形態で利用することができると考えられる。
本明細書の実施形態によれば、第１の透明層スタック１２が、図１Ａに示すように、基板１４の上に堆積される。本明細書で使用する「基板」という用語は、インフレキシブル基板、例えば、ウエハ、またはサファイアなどのような透明結晶の薄片、またはガラス板と、ウエブまたはフォイルなどのフレキシブル基板との両方を包含するものとする。本明細書で使用する「透明な」という用語は、比較的低い散乱で光を透過し、その結果、例えば、構造体を通して透過される光を実質的に明瞭に見ることができるような構造体の性能を特に含むものとする。フレキシブル基板の場合には、基板１４はその上に形成される硬化被覆２４を有することが一般的である。
典型的な実施形態によれば、層スタックは、積み重ねて形成された（例えば、堆積によって）いくつかの膜で構成される。特に、本明細書の実施形態は、複数の誘電体膜、すなわち、電気を実質的に伝導しない膜で構成することができる第１の透明層スタックを堆積させることを含む。特に、図１Ａに例示的に示すように、第１の透明層スタック１２は、第１の誘電体膜１６と、第２の誘電体膜１８とを含むことができる。それによって、第１の透明層スタックは、タッチパネルで使用されるバリアを構成することができる。
図１Ａに示すように、構造化透明導電性酸化物（ＴＣＯ）膜２２が、透明層スタックの上に設けられる。典型的な実施形態によれば、構造化ＴＣＯ層は、構造化ＴＣＯ層を設けるために、ＴＣＯ層を堆積させ、ＴＣＯ層をパターン化することによって設けることができる。代替として、構造化ＴＣＯ層を堆積させるために、マスクおよび／またはフォトレジストを設けることができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、透明導電性酸化物層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層、ドープＩＴＯ層、不純物ドープＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、およびＣｄＯ、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）、ＡＺＯ（ＺｎＯ：Ａｌ）、ＩＺＯ（ＺｎＯ：Ｉｎ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ：Ｇａ）、多成分酸化物（ＺｎＯ、ｌｎ２Ｏ３、およびＳｎＯ２の組合せを含むかまたはそれらからなる）、少なくともＩＴＯ層と金属層とからの層スタック、例えば、ＩＴＯ／金属／ＩＴＯスタック、または金属／ＩＴＯ／金属スタックとすることができる。
タッチパネル用の従来の層スタックまたは透明体は、機能スクリーン（タッチスクリーンのような）をもたらすことができる。しかし、日光可読性の劣等と、下にあるディスプレイからの生成された画像に関するスクリーンの発色（反射率）および色変化と、機能スクリーンの構造化コア層（例えば、パターン化透明導電性酸化物、ＴＣＯ）からの可視パターンの過不足とが多くの場合に得られる。さらに、導電率が、大面積タッチパネル、例えば、７インチ以上の対角線のサイズをもつタッチパネル、特に、２０インチを超える対角線をもつタッチスクリーンで十分でないことがある。
透明層スタックの構造のために、透明体を通る光の最適透過を導電膜が損なわないことが促進される。特に、本明細書の実施形態による透明層スタックは、以下でさらに論じるように、導電膜、さらに構造化導電膜が反射色の中性に影響を与えないことを支援する。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、構造化ＴＣＯ層のシート抵抗は、１００オーム／スクエア以下、例えば、１０から５０オーム／スクエアである。一般に、シート抵抗はこの文脈において参照される物理量であるけれども、この値は十分に大きい面積をもつ、すなわち、小さいパターンでない層の抵抗を表す。構造化ＴＣＯパターン、例えば、ラインは、オーム単位の線抵抗に対応する。しかし、シート抵抗は、関連パラメータであり、試験区域の堆積によって決定することができ、またはパターン化構造体の抵抗および構造体形状寸法に基づいて決定もしくは計算することができる。それ故に、構造体層のシート抵抗を直接に（さらに間接的に）決定することができず、むしろ非構造化層の抵抗を参照するとしても、当業者は、構造化層の値に対応するシート抵抗にかかわることになる。
様々な実施形態によれば、ＴＣＯ膜、例えばＩＴＯは、比較的高い温度で、または代替としてより低い温度で堆積させることができ、後者の場合、シート抵抗などの所望の層特性を達成するために、堆積後のアニーリングステップを行うことができる。
それによって、例えば、２０ｎｍ以上、例えば５０ｎｍから１５０ｎｍのＴＣＯ層厚を利用することができる。追加としてまたは代替として、バルクＩＴＯで１３０〜４５０μΩｃｍ、すなわち、優れた電気特性である、様々なプロセス方式で生成されるＩＴＯの一般的な抵抗範囲よりも低い固有抵抗をもつが、劣った光学特性をもつ透明導電性酸化物が使用されることがある。例えば、構造化ＴＣＯ層が厚いほど容易に見える傾向があるので、シート抵抗の減少および／またはＴＣＯ層厚の増加は層スタックのさらなる改善への希望をもたらす。
本明細書で説明する実施形態によれば、そのような不可視物体、例えば、タッチセンサを製作する強化された構造体および方法が、パターン化ＴＣＯ厚およびその導電率への制限を越えるために提供される。ディスプレイなどに設けられる、本明細書で説明するような層スタックまたは透明体は、空気（屈折率１）の環境に置かれたときに不可視と見なされ、ＩＴＯ（「不可視」ＩＴＯ）などのＴＣＯ層をもつ区域とＴＣＯ層をもたない区域との間の光学的外観の差はごくわずかである。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、少なくとも物体の１つの側で隣接する媒体が１と異なる屈折率、例えば１．３から１．７を有するような方法で、例えば、ディスプレイに一体化されるかまたは装着される不可視物体のための様々なスタックおよび装着方式がある。この手段により、不可視スタックは２０オーム／スクエア以下のシート抵抗を支持することができ、それは、以前の構想と比較して光学的性能を損なうことなしに１０倍の改善である。
図１Ａに示すように、第２の透明層スタック１１２がＴＣＯ層２２の上に設けられる。典型的な実施形態によれば、第２の層スタックは、積み重ねて形成された（例えば、堆積によって）いくつかの膜で構成される。特に、本明細書の実施形態は、複数の誘電体膜、すなわち、電気を実質的に伝導しない膜で構成することができる第２の透明層スタックを堆積させることを含む。特に、図１Ａに例示的に示すように、第２の透明層スタック１１２は、第３の誘電体膜１１６と、第４の誘電体膜１１８とを含むことができる。それによって、改善された屈折率整合を行うことができる。さらに、下のＴＣＯ層のパッシベーションを行うことができる。さらに、全体透過率を、被覆のない基板と比較して提供することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる本明細書で説明する典型的な実施形態によれば、第１の透明層スタック１２の第１の誘電体膜１６、すなわち、基板の上の第１の透明誘電体膜は、例えば１．８以上の屈折率をもつ高屈折率膜である。さらなる代替または追加の変形によれば、透明導電性酸化物層が、低屈折率（１．５以下）誘電体膜と高屈折率（１．８以上）誘電体膜との間に、例えば、それらの間に直接設けられる。さらに、追加としてまたは代替として、基板の上の最後の誘電体膜は低屈折率誘電体膜とすることができる。それによって、最後の誘電体膜は、タッチパネル透明体の最後の誘電体膜と呼ばれ、すなわち、その後、透明接着剤または空隙が、色フィルタ、第２の基板、または光電子装置への結合インターフェースに設けられる。
特に、より厚いＴＣＯ層をもつ層スタックまたは透明体の場合に空隙を設けていたタッチパネルディスプレイの以前の設計と比較して、本明細書で説明する実施形態は、少なくとも第１の屈折率整合層スタック、例えば１つまたは複数の誘電体膜と、１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する屈折率整合層スタックの上のＴＣＯ層と、第２の屈折率整合層スタックとを有する層スタックまたは透明体を提供する。透明接着剤を、透明体上に、すなわち、本明細書で説明する実施形態による透明体に接触して設けることができる。本明細書で説明する実施形態の透明体を光電子装置に装着するために空隙を使用することができるけれども、光透過性接着剤を使用することもできる。それによって、本実施形態は、低抵抗をさらに可能にする「不可視」タッチパネル構造体を提供する。２つの透明層スタック間にＴＣＯを挟み、低抵抗「不可視」ＴＣＯパターンの解決策を得るための第２の透明層スタックは、ＴＣＯ層を上に有する構造体であって、この構造体がタッチスクリーンディスプレイの隣接する構成要素上に透明接着剤で結合される、例えば、光学的に結合される前の構造体を指す。第２の透明層スタックを利用することによって、ＴＣＯパターンの最終パターン「不可視性」を達成することができる。
本明細書の実施形態によれば、第１の透明層スタック１２は、図１Ｂに示すように、基板１４の上に堆積される。フレキシブル基板の場合には、基板１４はその上に形成された硬化被覆２４を有することが一般的である。
典型的な実施形態によれば、層スタック１２および構造化された透明導電膜２２は、図１Ａに関して説明した実施形態と同様に設けることができる。
図１Ｂに示すように、第２の透明層スタック１１２がＴＣＯ層２２の上に設けられる。典型的な実施形態によれば、第２の層スタックは、積み重ねて形成された（例えば、堆積によって）いくつかの膜または層で構成される。特に、第２の透明層スタック１１２は、第３の誘電体膜１１６と、屈折率整合が行われるように第３の誘電体膜と異なる屈折率をもつ透明接着剤２４とを含むことができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる本明細書で説明する典型的な実施形態によれば、第１の透明層スタック１２の第１の誘電体膜１６、すなわち、基板の上の第１の透明誘電体膜は、例えば１．８以上の屈折率をもつ高屈折率膜である。さらなる代替または追加の変形によれば、透明導電性酸化物層が、低屈折率（１．５以下）誘電体膜と高屈折率（１．８以上）誘電体膜との間に、例えば、それらの間に直接設けられる。
特に、より厚いＴＣＯ層をもつ層スタックの場合に空隙を設けていたタッチパネルディスプレイの以前の設計と比較して、本明細書で説明する実施形態は、少なくとも第１の屈折率整合層スタック、例えば１つまたは複数の誘電体膜と、１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する屈折率整合層スタックの上のＴＣＯ層と、第２の屈折率整合層スタックとを有する層スタックを提供する。透明接着剤を、透明体上に、すなわち、本明細書で説明する実施形態による透明体に接触して設けることができる。図１Ａおよび１Ｂに関して示すように、透明接着剤は、第２の屈折率整合層スタックの一部とすることができ、または、例えば第４の誘電体膜を有することによって、主として結合目的のために設けることができる。
本明細書で説明する実施形態の透明体を光電子装置に装着するために空隙を使用することができるけれども、光透過性接着剤を使用することもできる。それによって、本実施形態は、低抵抗をさらに可能にする「不可視」タッチパネル構造体を提供する。２つの透明層スタック間にＴＣＯを挟み、低抵抗「不可視」ＴＣＯパターンの解決策を得るための第２の透明層スタックは、ＴＣＯ層を上に有する構造体であって、この構造体がタッチスクリーンディスプレイの隣接する構成要素上に透明接着剤で結合される、例えば、光学的に結合される前の構造体を指す。第２の透明層スタックを利用することによって、ＴＣＯパターンの最終パターン「不可視性」を達成することができる。
図２に示すように、透明接着剤２４は、例えば、基板１４、層スタック１２、構造化ＴＣＯ層２２、および第２の層スタック１１２を有するタッチパネル層スタックまたは透明体をディスプレイに結合するために設けられる。図２において、ディスプレイは、色フィルタ３２およびピクセルアレイまたはディスプレイ３４によって例示的に示される。それに関して、透明体１０は、図１Ａと比較して反転して示されている。それ故に、基板１４は、例えば、タッチパネルディスプレイのカバーレンズとすることができる。カバーレンズという用語は、一般に、タッチパネルの一番上のガラスとして使用される。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、透明体１０は、色フィルタガラスに、ディスプレイ構造体の偏光板に、または液晶ディスプレイ構造体自体に透明接着剤、例えばＯＣＡ（光透過性接着剤）で結合させることができる。
本発明による実施形態は、基板、例えばカバーガラスと多層のスタックとで構成され、ディスプレイの上に透過性接着剤で、すなわち、空隙なしに、装着される層スタックまたは透明体に関する。第１および第２の層スタックは、高い屈折率および低い屈折率をもつ透明絶縁材料（ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＯｘＮｙ、ＭｇＦ２、ＴａＯｘのような）と、透明導電性酸化物、例えば、ＩＴＯのような透明導電性材料とを含む。実施態様によれば、層被覆または層堆積の方法は化学気相堆積または物理的気相堆積とすることができる。
一例によれば、層スタックまたは透明体は以下のように製作することができ、最終ＴＳＰ（タッチスクリーンパネル）／ディスプレイ製品内の改善された視覚不可視性および耐変色性と、減少した電気抵抗とを提供することができる。基板、例えば、０．１ｍｍ以上、例えば０．５ｍｍの厚さを有するガラスなどのカバーレンズ上に層が続いて堆積される通りに、層は番号付けされる。層１：５〜２００ｎｍ厚、例えば８ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層２：２０〜１５０ｎｍ厚、例えば３５ｎｍ厚のＳｉＯ２。層３：２０〜２００ｎｍ厚、例えば１５０ｎｍ厚のＩＴＯ、ここで、堆積の後のパターニングが実施される。一般に、ＩＴＯ層は、例えば、３００℃の基板温度で回転可能なターゲットからのスパッタリングによって堆積させることができる。層４：５〜２００ｎｍ厚、例えば１００ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層５：２０〜１５０ｎｍ、例えば８７ｎｍまたは９０ｎｍのＳｉＯ２。例えば、タッチセンサで使用されるＩＴＯ厚は、１５オーム／スクエア以下の非常に低いシート抵抗を可能にする。被覆された基板の反射は５％未満であり、ＩＴＯをもつ区域とＩＴＯのない区域との間の反射差は、０．２％未満である。視覚透過率ＴＹは９２％を超える。ＩＴＯをもつ区域とＩＴＯのない区域との間の光色差ｄＥ＊ａｂは０．９未満である。基板を含む層スタックまたは透明体は、反射および透過においてＩＴＯをもつ区域とＩＴＯのない区域で中性色を有し、例えば、｜ａ＊｜および｜ｂ＊｜は共に１．０未満である。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、基板に堆積される第１の誘電体膜は、一般に、例えば少なくとも１．８の屈折率をもつ高屈折率層でありうる。例えば、ニオブ酸化物含有膜は、第１の誘電体膜として基板に堆積させることができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、１４５ｎｍ未満、例えば、７５ｎｍなどの２０ｎｍから１３０ｎｍのＴＣＯ厚は、上述の値のようにさらにより良好な不可視性特性をもたらすことになる。
さらなる異なる例によれば、層スタックまたは透明体は以下のように製作することができ、最終ＴＳＰ（タッチスクリーンパネル）／ディスプレイ製品内の改善された視覚不可視性および耐変色性と、減少した電気抵抗とを提供することができる。基板、例えば、０．１ｍｍ以上、例えば０．５ｍｍの厚さを有するガラスなどのカバーレンズ上に層が続いて堆積される通りに、層は番号付けされる。層１：５〜２００ｎｍ厚、例えば８ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層２：２０〜１５０ｎｍ厚、例えば３１ｎｍ厚のＳｉＯ２。層３：３０〜７０ｎｍ厚、例えば４０ｎｍ厚のＩＴＯ、ここで、堆積の後のパターニングが実施される。一般に、ＩＴＯ層は、例えば、３００℃の基板温度で回転可能なターゲットからのスパッタリングによって堆積させることができる。層４：５〜２００ｎｍ厚、例えば９８ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層５：２０〜１５０ｎｍ、例えば８７ｎｍまたは９０ｎｍのＳｉＯ２。例えば、タッチセンサで使用されるＩＴＯ厚は、５０オーム／スクエア以下の非常に低いシート抵抗を可能にする。被覆された基板の反射は５％未満であり、ＩＴＯをもつ区域とＩＴＯのない区域との間の反射差は、０．４％未満である。視覚透過率ＴＹは９４％を超える。ＩＴＯをもつ区域とＩＴＯのない区域との間の光色差ｄＥ＊ａｂは１．３未満である。基板を含む層スタックまたは透明体は、反射および透過においてＩＴＯをもつ区域とＩＴＯのない区域で中性色を有し、例えば、｜ａ＊｜および｜ｂ＊｜は共に１．０未満である。
さらなる異なる例によれば、層スタックまたは透明体は以下のように製作することができ、最終ＴＳＰ（タッチスクリーンパネル）／ディスプレイ製品内の改善された視覚不可視性および耐変色性と、減少した電気抵抗とを提供することができる。基板、例えば、０．１ｍｍ以上、例えば０．５ｍｍの厚さを有するガラスなどのカバーレンズ上に層が続いて堆積される通りに、層は番号付けされる。層１：５〜２００ｎｍ厚、例えば９ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層２：２０〜１５０ｎｍ厚、例えば２８ｎｍ厚のＳｉＯ２。層３：４０〜８０ｎｍ厚、例えば６０ｎｍ厚のＩＴＯ、ここで、堆積の後のパターニングが実施される。一般に、ＩＴＯ層は、例えば、３００℃の基板温度で回転可能なターゲットからのスパッタリングによって堆積させることができる。層４：５〜２００ｎｍ厚、例えば９８ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層５：２０〜１５０ｎｍ、例えば８９ｎｍのＳｉＯ２。例えば、タッチセンサで使用されるＩＴＯ厚は、３０オーム／スクエア以下の非常に低いシート抵抗を可能にする。上述と同様の値を、さらなる例で提供することができる。
さらなる異なる例によれば、層スタックまたは透明体は以下のように製作することができ、最終ＴＳＰ（タッチスクリーンパネル）／ディスプレイ製品内の改善された視覚不可視性および耐変色性と、減少した電気抵抗とを提供することができる。基板、例えば、０．１ｍｍ以上、例えば０．５ｍｍの厚さを有するガラスなどのカバーレンズ上に層が続いて堆積される通りに、層は番号付けされる。層１：５〜２００ｎｍ厚、例えば７ｎｍのＮｂ２Ｏ５。層２：２０〜１５０ｎｍ厚、例えば２３ｎｍ厚のＳｉＯ２。層３：２０〜８０ｎｍ厚、例えば４５ｎｍ厚のＩＴＯ、ここで、堆積の後のパターニングが実施される。一般に、ＩＴＯ層は、例えば、３００℃の基板温度で回転可能なターゲットからのスパッタリングによって堆積させることができる。層４：２０〜１５０ｎｍ、例えば２３ｎｍのＳｉＯ２。層５：５〜５０ｎｍ厚、例えば７ｎｍのＮｂ２Ｏ５。上述と同様の値を、さらなる例で提供することができる。
それ故に、上述に照らして、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、例えば上述の層５の第４の屈折率は、例えば上述の層４の第３の屈折率よりも高くすることができる。
さらなる典型的な実施形態によれば、誘電体膜１６、１８、１１６、および１１８は、酸化物、窒化物、または酸窒化物を含む層とすることができ、それぞれの酸化物、窒化物、または酸窒化物は、少なくとも７０重量％、一般的には少なくとも９０重量％のそれぞれの酸化物化合物、窒化物化合物、または酸窒化物化合物を含む。それによって、以下で説明するように、高い透明度の層構造体または改善された透過特性をもつ層構造体のいずれかを提供することができる。
より具体的には、本明細書の実施形態によれば、第２の、オプションとして、第４の誘電体膜またはさらなる誘電体膜は、例えばＮｂ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４などからなる第１の誘電体膜よりも低い屈折率を有する、例えばＳｉＯ２からなる膜とすることができる。本明細書の実施形態に従って製作された透明体の第１の透明層スタック、例えば２層タイプスタック、および第２の透明層スタック、例えば２層タイプスタックは、タッチパネルで使用される少なくともいくつかの既知の透明体と比較しての追加の誘電体膜と、異なる屈折率をもつ膜の独特な組合せとを考慮して、透明体を通る光の適切な透過を容易にするバリアを提供する。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、例えば１．５０よりも低い、またはより具体的には１．４７よりも低い、またはさらにより具体的には１．４５よりも低いより低い屈折率をもつ誘電体膜と、例えば、少なくとも１．８０、またはより具体的には少なくとも２．１０、またはさらにより具体的には少なくとも２．４０のより高い屈折率をもつ誘電体膜とが、交互に設けられる。それに関して、より低い屈折率を有する膜は、ＳｉＯｘ、ＭｇＦ、ＳｉＯｘＮｙなどを含む膜によって設けることができる。例えば、より高い屈折率を有する膜は、ＮｂＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＴｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＡｌＯｘＮｙ、ＴａＯｘなどを含む膜によって設けることができる。
本明細書で説明する実施形態によれば、透明体１０は、限定はしないが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、特に、結晶性ＩＴＯまたは１００オーム／スクエア以下のシート抵抗をもつＩＴＯなどの透明導電膜２２を含む。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる様々な実施形態によれば、一般に、結晶性ＩＴＯでは組成物９７％Ｉｎ２Ｏ３および３％ＳｎＯ２をもつＩＴＯ、および／または非結晶性ＩＴＯでは組成物９０％Ｉｎ２Ｏ３および１０％ＳｎＯ２をもつＩＴＯを使用することができる。
図３Ａから３Ｄは、例えば、タッチパネルディスプレイで使用することができる透明層スタックまたは透明体の製作を示す。図３Ａに示すように、層スタック１２が透明基板１４の上に設けられる。様々な実施形態によれば、透明基板は、フレキシブル基板もしくは剛体基板、有機基板または無機基板とすることができ、ガラスまたはフォイルとすることができ、直線または円偏光、四分の一波長リターダ（ｌａｍｂｄａ ｑｕａｒｔｅｒ ｒｅｔａｒｄｅｒ）、または非偏光であるような他の特性を有することができる。一般に、透明基板は、３８０ｎｍから７８０ｎｍの可視範囲で高度の透明度を有することができる。
さらなる例によれば、透明基板１４は、ガラス（フレキシブルまたは剛体）およびプラスチック（フレキシブルまたは剛体）を含むことができ、それらはさらに、薄膜層または硬化被覆、直線もしくは円偏光板材料、または四分の一波長リターダで既に覆っていてもよい。特に、ガラス基板では、ガラス基板への堆積プロセスおよび製作方法は、プラスチック基板と比較してより高い温度で行うことができる。例えば、１５０℃以上の温度、またはさらに３００℃などの２００℃以上の温度を、ガラス基板上にタッチパネルディスプレイ用透明体を製作するのに利用することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、層スタック１２は、一般に、少なくとも第１および第２の誘電体膜を有する屈折率整合層スタックであり、第１の屈折率は第１の誘電体膜によって与えられ、第２の屈折率は第２の誘電体膜によって与えられ、第２の屈折率は第１の屈折率よりも低い。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる例示的な実施態様によれば、屈折率の連続的変化、または準連続的（例えば、小さい階段をもつ階段様）変化を透明層スタック１２に発生させることができるように、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、および複数のさらなる誘電体膜を堆積させることができる。典型的な実施態様によれば、誘電体膜は、化学気相堆積または物理的気相堆積、例えば、スパッタリングもしくは蒸発によって製作することができる。代表例は、高い屈折率および低い屈折率をもつ絶縁材料、例えば、ＳｉＯｘ、ＭｇＦ、ＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＯｘ、ＡｌＯｘＮｙ、ＴａＯｘ、およびそれらの組合せとすることができる。
図３Ａに示すように、透明導電性酸化物層３２２が層スタック１２の上に堆積される。本明細書で説明する実施形態によれば、透明導電層スタックは、層厚の増加または層材料の固有抵抗の減少を行うことによって増加した導電率を有する。それによって、例えば、４０ｎｍ以上、例えば５０ｎｍから１５０ｎｍのＴＣＯ層厚を利用することができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、透明導電性酸化物層は、１つまたは複数の透明導電性酸化物膜を有する透明導電性酸化物層スタックとして設けることもできる。製作の間、透明導電性酸化物膜または透明導電膜スタックは、堆積の間または後、例えば、熱加熱によって、またはＲＴＰフラッシュライトによって加熱することができる。一般に、透明導電性酸化物は、８０℃以上の温度に加熱することができる。透明導電性酸化物膜の製作は、化学気相堆積または物理的気相堆積、例えばスパッタリングもしくは蒸発で行うことができる。製作の高い歩留を与えるために、例えば、回転可能なターゲットからの透明導電性酸化物層のＤＣスパッタリングを行うことができる。透明導電性酸化物または透明導電性酸化物層スタックの代表例は、ＩＴＯ、ドープＩＴＯ、不純物ドープＺｎＯ、ｌｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、およびＣｄＯ、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）、ＡＺＯ（ＺｎＯ：Ａｌ）、ＩＺＯ（ＺｎＯ：Ｉｎ）、ＧＺＯ（ＺｎＯ：Ｇａ）、多成分酸化物（ＺｎＯ、ｌｎ２Ｏ３、およびＳｎＯ２の組合せを含むかまたはそれらからなる）、少なくともＩＴＯ層と金属層とからの層スタック、例えば、ＩＴＯ／金属／ＩＴＯスタック、または金属／ＩＴＯ／金属スタックとすることができる。
図３Ｂに示すように、透明導電性酸化物層３２２（図３Ａを参照）を構造化して、構造化透明導電性酸化物層２２を設ける。構造化ＴＣＯ層は、構造化ＴＣＯ層を設けるためにＴＣＯ層を堆積させ、ＴＣＯ層をパターン化することによって設けることができる。さらに、構造化ＴＣＯ層を堆積させるために、マスクおよび／またはフォトレジストを設けることができる。
図３Ｃは、構造化ＴＣＯ層２２の上への第２の透明層スタック１１２の堆積を示す。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、層スタック１１２は、一般に、第２の透明スタックの少なくとも第１の誘電体膜と、第２の透明スタックの第２の誘電体膜とを有する屈折率整合層スタックであり、第１の屈折率は第１の誘電体膜によって与えられ、第２の屈折率は第２の誘電体膜によって与えられ、第２の屈折率は第１の屈折率よりも低い。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる例示的な実施態様によれば、屈折率の連続的変化、または準連続的（例えば、小さい階段をもつ階段様）変化を、透明層スタック１２に発生させることができるように、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、および複数のさらなる誘電体膜を第２の透明層スタックに堆積させることができる。典型的な実施態様によれば、誘電体膜は、化学気相堆積または物理的気相堆積、例えば、スパッタリングもしくは蒸発によって製作することができる。代表例は、高い屈折率および低い屈折率をもつ絶縁材料、例えば、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＯｘ、ＴａＯｘ、およびそれら組合せとすることができる。
図３Ｄは、透明体をディスプレイ３４に結合させるために光透過性接着剤などの透明接着剤２４を示す。様々な実施形態によれば、透明接着剤は、第２の基板または偏光板、すなわち、ディスプレイ３４の基板または偏光板に近い屈折率をもつ光透過性接着剤ラミネートまたは液体光透過性接着剤とすることができる。例えば、屈折率は、例えば１．４８と１．６との間の範囲のガラスの屈折率（１．４８）またはＰＭＭＡの屈折率（１．６）に近くすることができる。さらなる実施形態によれば、透明接着剤は、９５％以上、９７％以上、またはさらに９９％以上の視覚透過率を有することができる。
本明細書で説明する実施形態によれば、構造化ＴＣＯ層、例えばＩＴＯ層と、２つの屈折率整合層と、ディスプレイ、色フィルタ、電気−光学装置などに結合させるように構成された透明接着剤とは、ＴＣＯ層の両側の２つの屈折率整合層がＴＣＯの構造体の不可視性を本質的に実現するように設けられる。それ故に、層スタック、例えばタッチパネル層スタックまたは透明体は、改善された視覚および電気特性を伴ってディスプレイ装置に結合するかまたは一体化することができる。本明細書で説明するように、層スタックまたは透明体に注目する。これらの用語は、ここでは同義的に使用され、例えば、透明体は層または膜のスタックによっても設けられ、すなわち、透明体は層スタックでもあることが認識されよう。
図４は、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態を示す。図４に示すように、例えばタッチパネルで使用することができる透明体の基板が提供される。基板は、例えば、透明タッチ本体がディスプレイなどのような電気−光学装置に結合された後、カバーレンズとすることができる。図４に関して説明する実施形態は、透明層スタックを形成する４つの誘電体層１６、１８、２０、および４１６を含む。透明層スタックの上に、構造化された透明導電膜２２が設けられる。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、透明導電性酸化物膜は、ＤＣスパッタリングによって回転可能なターゲットから堆積されるＴＣＯ層とすることができる。しかし、他の堆積技法を適用することもできる。回転可能なターゲットからのスパッタリングは、例えば、大面積デバイスの製作に有用である。
いくつかの実施形態によれば、大面積基板またはそれぞれのキャリア（キャリアは複数の基板を有する）は、少なくとも０．１７４ｍ２のサイズを有することができる。一般に、サイズは、約０．６７ｍ２（０．７３×０．９２ｍ−Ｇｅｎ ４．５）から約８ｍ２まで、より一般には、約２ｍ２から約９ｍ２まで、またはさらに１２ｍ２までとすることができる。一般に、本明細書で説明する実施形態による構造体、カソードアセンブリなどの装置、および方法があてがわれる基板またはキャリアは、本明細書で説明するような大面積基板である。例えば、大面積基板またはキャリアは、約０．６７ｍ２基板（０．７３×０．９２ｍ）に対応するＧＥＮ ４．５、約１．４ｍ２基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に対応するＧＥＮ ５、約４．２９ｍ２基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に対応するＧＥＮ ７．５、約５．７ｍ２基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に対応するＧＥＮ ８．５、またはさらに約８．７ｍ２基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に対応するＧＥＮ １０とすることができる。ＧＥＮ １１およびＧＥＮ １２などのさらに大きい世代および対応する基板面積を同様に実施することができる。
図４に示すような屈折率整合層スタック１２は、誘電体層１１６および１１８を有する第２の透明層スタックと一緒に、改善した光学特性をもたらす。ＴＣＯ層の構造は、そのような装置のユーザには２つの透明層スタックのおかげで本質的に不可視である。本明細書で説明する実施形態によれば、これは、１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する透明導電膜、例えば、２０ｎｍ以上またはさらに１００ｎｍ以上の透明導電性酸化物層を可能にすることができる。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる様々な実施形態によれば、２つ以上の誘電体層を透明層スタック１２に設けることができる。
さらなる実施形態によれば、２つ以上の層は、例えば、層スタックの屈折率の勾配が設けられるような複数の誘電体層または膜とすることができる。例えば、第１の誘電体膜は第１の屈折率で設けることができ、屈折率は透明層スタックのさらなる堆積の間に変化させることができる。この変化は、連続的または階段様とすることができる。それ故に、屈折率を透明層スタック中で得ることができるさらなる誘電体膜（１６〜２０、４１６）を設けることができる。それに関して、例えば、ＳｉＯｘＮｙを堆積させることができ、酸素および窒素の量は、ｙ＝１からｙ＝０まで、およびｘ＝０からｘ＝２まで、または逆も同様に連続的にまたは階段的に変えられる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、透明層スタック１２および透明導電膜の組合せは、２回、３回、またはさらに４回繰り返すことができる。図５は、基板１４の上に堆積された透明層スタック１２を示す。構造化された透明導電膜２２が、透明層スタック１２上に設けられる。その後、第２の透明層スタック１１２およびさらなる透明導電膜５２２が堆積される。そこで、異なる屈折率が、隣接する膜に対して設けられる。第２の透明導電膜５２２は、第２の透明層スタック１１２の上に設けられる。図５に示す断面は、第２の透明導電膜５２２の構造化を示していない。しかし、構造化は、紙の面と比較して異なる方向で適用することができる。例えば２つのさらなる誘電体膜を含むさらなる透明層スタック５１２が、第２のＴＣＯ層５２２の上に堆積される。透明接着剤２４が、さらなる透明層スタック５１の上に設けられ、ディスプレイなどのような電気−光学装置に透明体を結合させるように構成される。
いくつかの実施形態によれば、第１の透明層スタック、透明導電膜、および第２の透明層スタック１１２は、製作された透明体のａ＊およびｂ＊値が１．５、または特に１、またはより具体的には０．７、またはさらに具体的には０．２未満であるように堆積される。特に、本明細書の実施形態によれば、第１の透明層スタック、透明導電膜、および透明接着剤によってのみ形成され、実質的に透明な基板の上に置かれた構造体のａ＊およびｂ＊値は、これらの値を採用することができる。
図６は堆積装置６００を示す。例示的に、層を中で堆積させるための１つの真空チャンバ６０２が示される。図６に示すように、さらなるチャンバをチャンバ６０２に隣接して設けることができる。真空チャンバ６０２は、バルブハウジング６０４およびバルブユニット６０５を有するバルブによって隣接するチャンバから分離することができる。それによって、基板１４が上にあるキャリア６１４が、矢印１で示すように、真空チャンバ６０２に挿入された後、バルブユニット６０５は閉じることができる。それ故に、真空チャンバの雰囲気は、例えばチャンバ６０２に接続された真空ポンプを用いて工業的真空（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｖａｃｕｕｍ）を発生させることによって、および／またはチャンバの堆積領域にプロセスガスを挿入することによって個別に制御することができる。
典型的な実施形態によれば、プロセスガスは、アルゴンなどの不活性ガス、および／または酸素、窒素、水素およびアンモニア（ＮＨ３）などの反応性ガス、オゾン（Ｏ３）、または活性ガスなどを含むことができる。チャンバ６０２の内部に、基板１４を上に有するキャリア６１４をチャンバ６０２におよびチャンバ６０２から移送するためにローラ６１０が設けられる。
チャンバ６０２の内部に、図６では、２つの異なる群の堆積源６２２および６２４が示される。以下でより詳細に説明するように、堆積源の群は、一般に、異なる堆積プロセスが堆積源の群によって行われる場合、異なるチャンバに設けることができる。
堆積源は、例えば、基板に堆積されるべき材料のターゲットを有する回転可能なカソードとすることができる。一般に、カソードは、マグネトロンを中にもつ回転可能なカソードとすることができる。それによって、層を堆積させるためにマグネトロンスパッタリングを実施することができる。カソード６２２は、カソードを交互にバイアスすることができるようにＡＣ電源６２３に接続される。
本明細書で使用する「マグネトロンスパッタリング」は、磁石アセンブリ、すなわち、磁場を発生させることができるユニットを使用して行われるスパッタリングを指す。一般に、そのような磁石アセンブリは永久磁石からなる。この永久磁石は、一般に、回転可能なターゲット表面の下方に発生される発生磁場の内部に自由電子がトラップされるように回転可能なターゲットの内部に配列されるかまたは平面ターゲットに結合される。そのような磁石アセンブリを平面カソードに配列して結合させることもできる。
それに関して、マグネトロンスパッタリングは、限定はしないが、ＴｗｉｎＭａｇ（商標）カソードアセンブリなどのダブルマグネトロンカソード、すなわち、カソード６２２によって実現することができる。特に、シリコンターゲットからのＭＦスパッタリングでは、ダブルカソードを含むターゲットアセンブリを適用することができる。典型的な実施形態によれば、堆積チャンバ内のカソードは交換可能とすることができる。それ故に、シリコンが消耗された後、ターゲットは交換される。
典型的な実施形態によれば、誘電体層は、ＡＣ電源を有する回転可能なカソードのスパッタリング、例えば、マグネトロンスパッタリングによって堆積させることができる。一般に、ＭＦスパッタリングは、誘電体層を堆積させるために適用することができる。それによって、典型的な実施形態によれば、シリコンターゲット、例えば、溶射シリコンターゲットからのスパッタリングが、中間周波数スパッタリングであるＭＦスパッタリングによって実施される。本明細書の実施形態によれば、中間周波数は、５ｋＨｚから１００ｋＨｚ、例えば、１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの範囲の周波数である。
透明導電性酸化物膜用のターゲットからのスパッタリングは、一般に、ＤＣスパッタリングとして実施される。カソード６２４は、スパッタリング中に電子を収集するアノード６２５と一緒にＤＣ電源６２６に接続される。したがって、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、透明導電性酸化物層、例えばＩＴＯの層は、ＤＣスパッタリング、すなわち、カソード６２４を有するアセンブリでスパッタリングすることができる。
簡単にするために、カソード６２２および６２４は１つの真空チャンバ６０２に設けられるように示されている。一般に、異なる層を堆積させるためのカソードは、図６の下方のカソード６２２で示されるように、異なる真空チャンバに、例えば、チャンバ６０２と、真空チャンバ６０２に隣接する真空チャンバとに設けられる。これは、酸化物層、窒化物層、または酸窒化物層とすることができる本明細書で説明する誘電体層は、ターゲット材料がターゲットから解放された後、ターゲット材料は酸素および／または窒素と反応する反応性堆積プロセスで堆積させることができるので特に適正である。カソードの群を異なるチャンバに設けることによって、適切な処理ガスおよび／または適切な程度の工業的真空による雰囲気を、各堆積区域に提供することができる。
さらなる実施形態によれば、基板１４に堆積される誘電体層の数に応じて、２つ以上の群のカソード６２２を堆積装置６００に設けることができる。
典型的な実施形態によれば、堆積は、１つまたは複数の回転可能なターゲットのスパッタリングによって行われる。より具体的には、本明細書の実施形態によれば、上述で参照した膜のうちの少なくとも１つは回転可能なターゲットのスパッタリングで堆積され、その結果、安定な透明体を高品質で形成することが促進される。例えば、本明細書の実施形態によれば、より高い均一性を有し、低い密度の欠陥および汚染粒子をもつ膜を堆積させることができる。それによって、それは、光の適切な透過をもたらすだけでなくある期間にわたって安定な性能をもたらす高品質透明体の製作を促進する。その上、１つまたは複数の回転可能なターゲットのスパッタリングを含む製作プロセスは、他の堆積方法と比較してより高い製作レートとより少ない数の汚染物質粒子の生成とをさらに促進することができる。
図７００は、本明細書で説明するような透明体を製作するためのプロセスを示す流れ図７００を示す。ステップ７０２において、第１の透明層スタック（例えば、層スタック１２）が透明基板の上に堆積される。それによって、層スタックは少なくとも２つの誘電体膜を含み、誘電体膜の屈折率は互いに異なり、より高い屈折率をもつ膜とより低い屈折率をもつ膜とを交互に堆積させることができる。ステップ７０４において、構造化された透明導電膜、例えば構造化ＩＴＯ層が、透明層スタック１２の上に堆積される。本明細書で説明する他の実施態様と組み合わせることができる様々な実施態様によれば、構造化された透明導電膜は、導電膜のスタックとすることもできる。例えば、ＴＣＯ／金属／ＴＣＯスタックをステップ７０４において設けることができる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態によれば、構造化手順は、（１）レーザスクライビング、（２）フォトリソグラフィ、（３）印刷吸着バリアパターン（例えば、油状物）と、その後に続くＴＣＯ堆積、（４）リフトオフプロセス（基板上へのフォトレジストパターンの形成と、その後に続くＴＣＯ堆積およびフォトレジスト溶媒によるリフトオフ）、（５）シャドウマスクを使用する膜堆積、またはそれらの組合せからなる群から選択することができる。
いくつかの実施形態によれば、チャンバのうちの１つまたはいくつかは、マグネトロンアセンブリなしでスパッタリングを行うように構成することができる。１つまたはいくつかのチャンバ、例えば追加のチャンバは、限定はしないが、化学気相堆積またはパルスレーザ堆積などの他の方法で堆積を行うように構成することができる。
不可視ＩＴＯ解決策は、光学的性質（透過および反射での色値）の光学的均一性に対して非常に高い要求を有する。これは、技術的には、膜厚に関する均一膜の堆積と光分散の性質とに対応する。それ故に、本明細書で説明するような堆積装置は、第１の層スタックまたは透明導電膜のうちの少なくとも１つに関する部分を形成する膜のうちの少なくとも１つに関する光学的性質を堆積の間測定するように構成された測定システム６３８をさらに含むことができる。
さらに、上述のように、誘電体膜は、一般に、反応的にスパッタリングすることができる。それ故に、第１の堆積アセンブリ（６２２）は、反応性スパッタリングで誘電体膜を堆積させるように構成することができる。典型的な実施形態によれば、Ｓｉ含有層またはＡｌ含有層は反応的にスパッタリングすることができ、かつ／またはＮｂ含有層、Ｔｉ含有層、またはＩＴＯ含有層は、セラミックターゲットからスパッタリングすることができる。
いくつかの実施形態によれば、例示的なプロセス７００は、堆積の前に基板のガス抜きのための基板の加熱処置をさらに含むことができる。例えば、基板は、基板速度に応じて６０℃と３６０℃との間の温度で加熱することができる。いくつかの実施形態によれば、例示的なプロセス７００は、１ｋＷと３ｋＷとの間の電力で基板のＤＣおよび／または中波（ＭＦ）前処置を行うことを含むことができる。さらに、例示的なプロセス７００は、例えば酸素リッチ前処置などのアルゴンおよび／または酸素雰囲気での基板の前処置を行うことを含むことができる。本明細書の実施形態によれば、中波は、５ｋＨｚから１００ｋＨｚ、例えば、３０ｋＨｚから５０ｋＨｚの範囲の周波数である。
例示的な堆積装置または本明細書の実施形態による装置のスパッタ被覆源は、平面または回転可能なターゲット（限定はしないが、セラミックＩＴＯなど）をもつＤＣカソード、および平面または回転可能なターゲット（ＳｉＯ２、またはＳｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙを堆積させるためのドープシリコンターゲット、特に、溶射Ｓｉターゲット）、または本明細書で開示する他の誘電体層のうちの１つを堆積させるための材料を含むターゲットとすることができる。
本明細書で説明するように、透明導電膜は１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する。これは、比較的厚い透明導電層を提供する、かつ／または低い比抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）をもつＴＣＯ材料を利用することによって実現することができる。これは、パターン不可視性、色中性、および高い透過率レベルなどの必要とされる高い光学的性能を達成するためにより複雑な屈折率整合状況を招く。それ故に、ステップ７０６において、第２の透明層スタック（例えば、層スタック１２）が透明基板の上に堆積される。それによって、層スタックは少なくとも２つの誘電体膜を含み、誘電体膜の屈折率は互いに異なり、より高い屈折率をもつ膜とより低い屈折率をもつ膜とを交互に堆積させることができる。さらなるオプションのステップにおいて、ディスプレイ、モバイル電話のディスプレイ、タッチパネルテレビのディスプレイ、タッチパネルコンピュータのディスプレイなどのような電気−光学装置に透明体を結合させるために、透明接着剤、例えば、光透過性接着剤が提供される。
上述のように、本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、透明体、すなわち、薄膜スタックは、回転ターゲットからのマグネトロンスパッタリングを関与させることにより生成される。不可視ＩＴＯ解決策は、光学的性質（透過および反射での色値）の光学的均一性に対して非常に高い要求を有しているので、それは、技術的には、膜厚に関する非常に均一な膜の堆積と光分散の性質とに対応する。それ故に、目標とするスパッタリング高さよりも長いターゲットを利用することがある。それによって、回転ターゲットからのスパッタリングは、歩留、材料利用、機械稼働時間、および最終的に生成コストに関して利点を提供するが、一方、平面ターゲットは堆積ゾーンを有し、堆積ゾーンは増強された粒子発生に関与し、したがって、粒子のない均一な膜を可能にするために回転ターゲットよりも非常に長いことが必要である。
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示し、当業者が本発明を行い使用できるようにするために例を使用している。本発明が様々な特定の実施形態に関して説明されているが、当業者は、特許請求の範囲の趣旨および範囲内の変形を用いて本発明を実践することができることを認識するであろう。特に、上述の実施形態の例および実施形態またはその変形の互いに非排他的な特徴は、互いに組み合わせることができる。
前述は本発明の実施形態に関するが、本発明の他のおよびさらなる実施形態を本発明の基本範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
本明細書の実施形態によれば、第１の透明層スタック１２が、図１Ａに示すように、基板１４の上に堆積される。本明細書で使用する「基板」という用語は、インフレキシブル基板、例えば、ウエハ、またはサファイアなどのような透明結晶の薄片、またはガラス板と、ウエブまたはフォイルなどのフレキシブル基板との両方を包含するものとする。本明細書で使用する「透明な」という用語は、比較的低い散乱で光を透過し、その結果、例えば、構造体を通して透過される光を実質的に明瞭に見ることができるような構造体の性能を特に含むものとする。フレキシブル基板の場合には、基板１４はその上に形成される硬化被覆１５を有することが一般的である。
本明細書で説明する実施形態によれば、そのような不可視物体、例えば、タッチセンサを製作する強化された構造体および方法が、パターン化ＴＣＯ厚およびその導電率への制限を越えるために提供される。ディスプレイなどに設けられる、本明細書で説明するような層スタックまたは透明体は、空気（屈折率１）の環境に置かれたときに不可視と見なされ、ＩＴＯ（「不可視」ＩＴＯ）などのＴＣＯ層をもつ区域とＴＣＯ層をもたない区域との間の光学的外観の差はごくわずかである。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるいくつかの実施形態によれば、少なくとも物体の１つの側で隣接する媒体が１と異なる屈折率、例えば１．３から１．７を有するような方法で、例えば、ディスプレイに一体化されるかまたは装着される不可視物体のための様々なスタックおよび装着方式が提供される。この手段により、不可視スタックは２０オーム／スクエア以下のシート抵抗を支持することができ、それは、以前の構想と比較して光学的性能を損なうことなしに１０倍の改善である。
本明細書の実施形態によれば、第１の透明層スタック１２は、図１Ｂに示すように、基板１４の上に堆積される。フレキシブル基板の場合には、基板１４はその上に形成された硬化被覆１５を有することが一般的である。
図３Ｃは、構造化ＴＣＯ層２２の上への第２の透明層スタック１１２の堆積を示す。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、層スタック１１２は、一般に、第２の透明層スタックの少なくとも第１の誘電体膜と、第２の透明層スタックの第２の誘電体膜とを有する屈折率整合層スタックであり、第１の屈折率は第１の誘電体膜によって与えられ、第２の屈折率は第２の誘電体膜によって与えられ、第２の屈折率は第１の屈折率よりも低い。本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができる例示的な実施態様によれば、屈折率の連続的変化、または準連続的（例えば、小さい階段をもつ階段様）変化を、第２の透明層スタック１１２に発生させることができるように、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、および複数のさらなる誘電体膜を第２の透明層スタックに堆積させることができる。典型的な実施態様によれば、誘電体膜は、化学気相堆積または物理的気相堆積、例えば、スパッタリングもしくは蒸発によって製作することができる。代表例は、高い屈折率および低い屈折率をもつ絶縁材料、例えば、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ、ＮｂＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＯｘ、ＴａＯｘ、およびそれら組合せとすることができる。
さらなる実施形態によれば、２つ以上の層は、例えば、層スタックの屈折率の勾配が設けられるような複数の誘電体層または膜とすることができる。例えば、第１の誘電体膜は第１の屈折率で設けることができ、屈折率は透明層スタックのさらなる堆積の間に変化させることができる。この変化は、連続的または階段様とすることができる。それ故に、屈折率の変化を透明層スタック中で得ることができるさらなる誘電体膜（１６〜２０、４１６）を設けることができる。それに関して、例えば、ＳｉＯｘＮｙを堆積させることができ、酸素および窒素の量は、ｙ＝１からｙ＝０まで、およびｘ＝０からｘ＝２まで、または逆も同様に連続的にまたは階段的に変えられる。
本明細書で説明する他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、透明層スタック１２および透明導電膜の組合せは、２回、３回、またはさらに４回繰り返すことができる。図５は、基板１４の上に堆積された透明層スタック１２を示す。構造化された透明導電膜２２が、透明層スタック１２上に設けられる。その後、第２の透明層スタック１１２およびさらなる透明導電膜５２２が堆積される。そこで、異なる屈折率が、隣接する膜に対して設けられる。第２の透明導電膜５２２は、第２の透明層スタック１１２の上に設けられる。図５に示す断面は、第２の透明導電膜５２２の構造化を示していない。しかし、構造化は、紙の面と比較して異なる方向で適用することができる。例えば２つのさらなる誘電体膜を含むさらなる透明層スタック５１２が、第２のＴＣＯ層５２２の上に堆積される。透明接着剤２４が、さらなる透明層スタック５１２の上に設けられ、ディスプレイなどのような電気−光学装置に透明体を結合させるように構成される。
簡単にするために、カソード６２２および６２４は１つの真空チャンバ６０２に設けられるように示されている。一般に、異なる層を堆積させるためのカソードは、図６の下方のカソード６２２および６２４で示されるように、異なる真空チャンバに、例えば、チャンバ６０２と、真空チャンバ６０２に隣接する真空チャンバとに設けられる。これは、酸化物層、窒化物層、または酸窒化物層とすることができる本明細書で説明する誘電体層は、ターゲット材料がターゲットから解放された後、ターゲット材料は酸素および／または窒素と反応する反応性堆積プロセスで堆積させることができるので特に適正である。カソードの群を異なるチャンバに設けることによって、適切な処理ガスおよび／または適切な程度の工業的真空による雰囲気を、各堆積区域に提供することができる。
図７は、本明細書で説明するような透明体を製作するためのプロセスを示す流れ図７００を示す。ステップ７０２において、第１の透明層スタック（例えば、層スタック１２）が透明基板の上に堆積される。それによって、層スタックは少なくとも２つの誘電体膜を含み、誘電体膜の屈折率は互いに異なり、より高い屈折率をもつ膜とより低い屈折率をもつ膜とを交互に堆積させることができる。ステップ７０４において、構造化された透明導電膜、例えば構造化ＩＴＯ層が、透明層スタック１２の上に堆積される。本明細書で説明する他の実施態様と組み合わせることができる様々な実施態様によれば、構造化された透明導電膜は、導電膜のスタックとすることもできる。例えば、ＴＣＯ／金属／ＴＣＯスタックをステップ７０４において設けることができる。
本明細書で説明するように、透明導電膜は１００オーム／スクエア以下のシート抵抗を有する。これは、同程度に厚い透明導電層を提供する、かつ／または低い比抵抗（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）をもつＴＣＯ材料を利用することによって実現することができる。これは、パターン不可視性、色中性、および高い透過率レベルなどの必要とされる高い光学的性能を達成するためにより複雑な屈折率整合状況を招く。それ故に、ステップ７０６において、第２の透明層スタック（例えば、層スタック１１２）が透明基板の上に堆積される。それによって、層スタックは少なくとも２つの誘電体膜を含み、誘電体膜の屈折率は互いに異なり、より高い屈折率をもつ膜とより低い屈折率をもつ膜とを交互に堆積させることができる。さらなるオプションのステップにおいて、ディスプレイ、モバイル電話のディスプレイ、タッチパネルテレビのディスプレイ、タッチパネルコンピュータのディスプレイなどのような電気−光学装置に透明体を結合させるために、透明接着剤、例えば、光透過性接着剤が提供される。
Claims (15)
- タッチスクリーンパネルで使用される透明体（１０）を製作する方法であって、
第１の透明層スタック（１２）を透明基板（１４）の上に堆積させることであり、前記第１の透明層スタック（１２）が、第１の屈折率をもつ少なくとも第１の誘電体膜（１６）と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜（１８）とを含む、堆積させることと、
前記第１の透明層スタック（１２）および透明導電膜（２２）がこの順序で前記基板（１４）の上に配置されるように構造化された前記透明導電膜（２２）を設けることであり、構造化された前記透明導電膜が１００オーム／スクエア以下のシート抵抗に対応する、設けることと、
第２の透明層スタックを前記透明導電膜の上に堆積させることであり、前記第２の透明層スタックが、
第３の屈折率から前記第３の屈折率と異なる第４の屈折率までの傾斜した屈折率をもつ第３の誘電体膜を含む層スタックと、
第３の屈折率をもつ少なくとも第３の誘電体膜、および、それぞれ、前記第３の屈折率と異なる第４の屈折率をもつ第４の誘電体膜または透明接着剤を含む層スタックと
からなる群から選択され、
構造化された前記透明導電膜および前記第２の透明層スタックがこの順序で設けられる、堆積させることと
を含む方法。 - 前記第１の誘電体膜（１６）、前記第２の誘電体膜（１８）、または前記透明導電膜（２２）のうちの少なくとも１つが、ターゲット、特に回転ターゲットのスパッタリングによって堆積される、請求項１に記載の方法。
- 構造化された前記透明導電膜を設けることが、構造化されていない堆積された透明導電膜をパターン化することを含む、請求項１または２に記載の方法。
- 前記第１の誘電体膜が少なくとも１．８の屈折率を有し、前記第２の誘電体膜が１．５以下の屈折率を有し、かつ／または前記第３の誘電体膜が少なくとも１．８の屈折率を有し、前記第４の誘電体膜が１．５以下の屈折率を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記誘電体膜が、ＭＦスパッタリングによって、一般に、回転可能なターゲットからスパッタリングされ、かつ前記透明導電膜が、ＤＣスパッタリングによって、一般に、回転可能なターゲットからスパッタリングされる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
- タッチスクリーンパネルで使用するように構成された透明体であって、
透明基板と、
前記透明基板の上に堆積された第１の透明層スタックであり、前記透明層スタック（１２）が、第１の屈折率をもつ少なくとも第１の誘電体膜（１６）、および前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜（１８）を含む、第１の透明層スタックと、
屈折率層スタックの上に堆積された透明導電膜であり、構造化された前記透明導電膜が１００オーム／スクエア以下のシート抵抗に対応する、透明導電膜と、
前記透明導電膜の上の第２の透明層スタックであり、
第３の屈折率から前記第３の屈折率と異なる第４の屈折率までの傾斜した屈折率をもつ第３の誘電体膜を含む層スタックと、
第３の屈折率をもつ少なくとも第３の誘電体膜、および、それぞれ、前記第３の屈折率と異なる第４の屈折率をもつ第４の誘電体膜または透明接着剤を含む層スタックと
からなる群から選択される、第２の透明層スタックと
を含む、透明体。 - 前記第１の誘電体膜が少なくとも１．８の屈折率を有し、前記第２の誘電体膜が１．５以下の屈折率を有し、かつ／または前記第３の誘電体膜が少なくとも１．８の屈折率を有し、前記第４の誘電体膜が１．５以下の屈折率を有する、請求項６に記載の透明体。
- 前記透明基板が、剛体基板、フレキシブル基板、有機基板、無機基板、ガラス、プラスチックフォイル、偏光板材料基板、および四分の一波長リターダ基板からなる群から選択される、請求項６または７に記載の透明体。
- 前記第１の透明層スタックおよび前記第２の透明層スタックが屈折率整合層スタックであり、かつ／またはＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＡｌＯｘ、ＡｌＯｘＮｙ、ＴｉＯｘ、ＴａＯｘ、ＭｇＦｘ、およびＮｂＯｘからなる群から選択される、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の透明体。
- 前記透明導電膜が、２０ｎｍ以上、特に、５０ｎｍから１５０ｎｍの厚さを有する、請求項６ないし９のいずれか一項に記載の透明体。
- 前記透明導電膜がインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む、請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の透明体。
- 前記透明導電膜が、１．５以下の屈折率をもつ誘電体膜上に設けられ、かつ１．８以上の屈折率をもつ誘電体膜が、前記透明導電膜上に設けられる、請求項６ないし１１のいずれか一項に記載の透明体。
- 透明接着剤が、前記層スタックを前記タッチスクリーンパネルに結合させるために提供される、請求項６ないし１２のいずれか一項に記載の透明体。
- タッチスクリーンパネルで使用される透明体（１０）を製作するための堆積装置（６００）であって、前記堆積装置は、
第１の透明層スタック（１２）を基板（１４）の上に堆積させるように構成された第１の堆積アセンブリ（６２２）であり、前記第１の透明層スタック（１２）が、第１の屈折率をもつ少なくとも第１の誘電体膜（１６）と、前記第１の屈折率と異なる第２の屈折率をもつ第２の誘電体膜（１８）とを含む、第１の堆積アセンブリ（６２２）と、
透明導電膜（２２）を堆積させるように構成された第２の堆積アセンブリ（６２４）と、
第２の透明層スタック（１２）を前記透明導電膜（１４）の上に堆積させるように構成された第３の堆積アセンブリ（６２２）であり、前記第２の透明層スタック（１２）が、第１の屈折率をもつ少なくとも第３の誘電体膜（１６）を含む、第３の堆積アセンブリ（６２２）とを含み、
前記第１の堆積アセンブリ（６２２）、前記第２の堆積アセンブリ（６２４）、および前記第３の堆積アセンブリが、前記第１の透明層スタック（１２）、前記透明導電膜（２２）、および前記第２の透明層スタックがこの順序で前記基板（１４）の上に配置されるように配列され、前記第１の堆積アセンブリ（６２２）または前記第２の堆積アセンブリまたは第３の堆積アセンブリのうちの少なくとも１つが、ターゲットに動作可能に結合されたスパッタリングシステムを含み、前記スパッタリングシステムが、前記ターゲットのスパッタリングによって、前記第１の誘電体膜（１６）、前記第２の誘電体膜（１８）、前記第３の誘電体膜、第４の誘電体膜、または前記透明導電膜（２２）のうちの少なくとも１つを堆積させるように構成される、装置。 - 前記第１の堆積アセンブリ（６２２２）、前記第２の堆積アセンブリ（６２４）、または前記第３の堆積アセンブリが、前記第１の透明スタック（１２）、前記第２の透明スタック（１１２）、および前記透明導電膜（２２）を、マグネトロンスパッタリング、一般に、回転可能なターゲットからのマグネトロンスパッタリングによって堆積させるように構成される、請求項１４に記載の装置。
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