JP2989886B2 - アナログ式タツチパネル - Google Patents

アナログ式タツチパネル

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俊夫 松原
麗司 平太
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログ式タツチパネルに関する。
〔従来の技術〕
従来、液晶デイスプレイ、エレクトロルミネツセンス
デイスプレイ、エレクトロクロミツクデイスプレイなど
の表示素子の電極、太陽電池などの光電変換素子の窓電
極、あるいは透明タツチパネルなどの入力装置の電極と
して、透明導電膜が利用されている。
表示素子および光電変換素子の電極として用いる場合
は、透明導電膜は一般に低抵抗であることが望まれる。
しかし、タツチパネルなどの入力装置の電極として用い
る場合は、タツチパネルの構造により要求特性は異なる
が、アナログ式といわれる方式では、消費電力、位置検
出精度といつた点から、透明導電膜は高抵抗であり、か
つ均一であることが望まれ、また液晶などのデイスプレ
イ上に重ね合わせて用いることから、高透明であること
も望まれ、さらに機械的強度を兼ね備えていることも要
求される。
従来公知の透明導電膜としては、金、銀、白金、パラ
ジウムなどの貴金属薄膜と、酸化インジウム、酸化第二
スズ、酸化インジウム・スズ(ITO)、酸化亜鉛などの
酸化物半導体薄膜とが知られている。前者の貴金属薄膜
は、抵抗値の低いものが容易に得られるが、透明性に劣
る。一方、後者の酸化物半導体薄膜は、抵抗値は貴金属
薄膜に比し劣るが(通常、ITOの抵抗率は8×10-4Ω・c
m程度である)、透明性はすぐれており、光透過率は一
般には82〜90%である。
これらの透明導電膜は、その用途における要求特性か
ら適宜選択して使い分けられているが、抵抗率の低下お
よび安定性の向上を目的として、酸化インジウムに酸化
第二スズを5〜15重量%ドーピングしたITOの透明導電
膜が最も広く用いられている。
アナログ式タツチパネル用の透明導電膜では、先にも
述べたように、高透明、均一性、耐環境性(たとえば高
温・高湿雰囲気下での安定性)、さらに位置検出精度、
消費電力の面から高シート抵抗であるといつた特性が望
まれる。
従来、このようなアナログ式タツチパネル用の透明導
電膜として、主に透明性などの理由から、シート抵抗が
300〜400Ω/□のITO膜が用いられることが多かつた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、最近では、タツチパネルの高性能化を
達成するべく、透明性を犠牲にせずに、さらに高抵抗
(シート抵抗が500〜2KΩ/□)の透明導電膜が望まれ
ている。
従来のITO膜でシート抵抗を高くする方法として、酸
化度を上げる方法と膜厚を薄くする方法とが一般的に知
られているが、いずれの方法を用いても得られる透明導
電膜は耐環境性(耐熱性、耐湿熱性)に劣り、抵抗値の
著しい変化を生じるといつた問題があつた。
本発明は、上記従来の事情に鑑み、高抵抗でかつ良好
な透明性を有すると共に、耐環境性にもすぐれた透明導
電膜を透明絶縁基板上に設けてなる透明導電フイルムを
用いた高性能なアナログ式タツチパネルを提供すること
を目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、酸化インジウムに酸化スズをドーピングする
にあたり、酸化スズと共に特定の金属酸化物を特定量ド
ーピングしたときに、高抵抗でかつ良好な透明性を有す
ると共に、耐環境性にもすぐれた透明導電膜が得られ、
これを透明絶縁基板上に設けてなる透明導電フイルムを
電極として用いることにより、高性能なアナログ式タツ
チパネルが得られることを知り、本発明を完成するに至
つた。
すなわち、本発明は、酸化インジウムに酸化スズと共
に酸化ケイ素または/および酸化アルミニウムがドーピ
ングされた透明導電膜であつて、下記の原子比(a); で表わされるSiまたは/およびAlの原子含量が2%以上
であり、かつ下記の原子比(b); で表わされるSnとSiまたは/およびAlとの合計原子含量
が20%以下である透明導電膜が透明絶縁基板の少なくと
も一方の面に設けられてなる透明導電フイルムを電極と
して用いたアナログ式タツチパネルに係るものである。
〔発明の構成・作用〕
本発明における透明導電膜は、上述のように、酸化イ
ンジウムを主成分として、これに酸化スズと酸化ケイ素
または/および酸化アルミニウムとがドーピングされた
ものである。
ここで、酸化ケイ素または/および酸化アルミニウム
のドーピング量は、Siまたは/およびAlの原子含量が、
下記の原子比(a); で表わされる値として、2%以上となることが必要で、
これより低い値となると抵抗値や耐環境性の改善効果が
望めない。上記原子比(a)の好ましい範囲としては、
2〜15%程度である。
また、酸化スズと上記の酸化ケイ素または/および酸
化アルミニウムとの合計ドーピング量としては、SnとSi
または/およびAlとの合計原子含量が、下記の原子比
(b); で表わされる値として、20%以下となることが必要で、
これより高い値となると透明性の著しい低下を引き起こ
す。上記原子比(b)の好ましい範囲としては、3〜17
%程度である。
なお、酸化スズのドーピング量は、特に限定されない
が、この量が過少では透明性や安定性などの面で好結果
を得にくい。このため、通常はSnの原子含量が下記の原
子比(c); で表わされる値として、1〜15%程度の範囲にあるのが
望ましい。
このような透明導電膜は、電子ビーム蒸着法、スパツ
タ蒸着法、イオンプレーテイング法などで作製すること
ができる。均一性という点では、スパツタ蒸着法で作製
するのが最も好ましい。
このスパツタ蒸着法は、インジウムとスズとケイ素ま
たは/およびアルミニウムとの合金ターゲツトを用いた
反応性DCマグネトロンスパツタ法を採用してもよいし、
酸化インジウムと酸化スズと酸化ケイ素または/および
酸化アルミニウムとの酸化物ターゲツトを用いた高周波
マグネトロンスパツタを採用してもよい。
前者の合金ターゲツトにおける各原子の配合比や、後
者の酸化物ターゲツトにおける各酸化物の配合比は、い
ずれも蒸着後の透明導電膜中の前記原子比(a)および
原子比(b)がそれぞれ前記の範囲に入るように適宜決
定される。
このように形成される透明導電膜の厚さは、一般に10
0〜700Å、好ましくは150〜400Åであるのがよい。シー
ト抵抗、一般に450〜5,000Ω/□、好ましくは500〜2,0
00Ω/□であり、光透過率としては、一般に80%以上、
好ましくは82%以上である。
本発明においては、上記の透明導電膜を透明絶縁基板
の少なくとも一方の面に設けることにより、各種電極用
などとして有用な透明導電フイルムとすることができ
る。特に、この透明導電フイルムをアナログ式タツチパ
ネルの電極として用いると、高抵抗でかつ透明性および
耐環境性にすぐれるという特徴が生かされた、非常に高
性能のタツチパネルを作製できる。
このような透明導電フイルムにおいて、透明絶縁基板
としては、厚さが通常50〜250μm程度のポリエステル
フイルム、ポリカーボネートフイルム、ポリエーテルサ
ルフオンフイルムなどの透明性にすぐれる各種の合成樹
脂フイルムが用いられる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明においては、酸化インジウムに
酸化スズと共に酸化ケイ素または/および酸化アルミニ
ウムを特定量ドーピングしたことにより、高抵抗でかつ
透明性および耐環境性にすぐれる透明導電膜が得られ、
これを透明絶縁基板上に設けた透明導電フイルムを電極
として用いたアナログ式タツチパネルを提供することが
できる。
〔実施例〕
つぎに、本発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。
実施例1 酸化インジウム(In2O3)、酸化第二スズ(SnO2)、
二酸化ケイ素(SiO2)の各粉末を重量比92:6:2に混合
し、プレス装置にて押し固めスパツタターゲツトを作製
した。このターゲツトを用い高周波マグネトロンスパツ
タ装置にてアルゴンガス雰囲気下でポリエステルフイル
ム上に透明導電膜を成膜した。
実施例2 酸化インジウム(In2O3)、酸化第二スズ(SnO2)、
二酸化ケイ素(SiO2)の各粉末を重量比97.5:1.5:1に混
合し、プレス装置にて押し固めスパツタターゲツトを作
製した。このターゲツトを用い高周波マグネトロンスパ
ツタ装置にてアルゴンガス雰囲気下でポリエステルフイ
ルム上に透明導電膜を成膜した。
実施例3 酸化インジウム(In2O3)、酸化第二スズ(SnO2)、
二酸化ケイ素(SiO2)の各粉末を重量比84:11:5に混合
し、プレス装置にて押し固めスパツタターゲツトを作製
した。このターゲツトを用い高周波マグネトロンスパツ
タ装置にてアルゴンガス雰囲気下でポリエステルフイル
ム上に透明導電膜を成膜した。
実施例4 インジウム(In)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)
の重量比が93.5:5.5:1になるように合金ターゲツトを作
製した。このターゲツトを用い反応性DCマグネトロンス
パツタ装置にてアルゴンガス・酸素混合ガス雰囲気下で
ポリエステルフイルム上に透明導電膜を成膜した。
比較例1 酸化インジウム(In2O3)、酸化第二スズ(SnO2)の
両粉末を重量比90:10に混合し、プレス装置にて押し固
めスパツタターゲツトを作製した。このターゲツトを用
い高周波マグネトロンスパツタ装置にてアルゴンガス雰
囲気下でポリエステルフイルム上に透明導電膜を成膜し
た。
比較例2 スズ(Sn)を10重量%含むインジウム(In)合金ター
ゲツトを用い、アルゴン・酸素混合ガス雰囲気下で反応
性DCマグネトロンスパツタ装置にて透明導電膜を作製し
た。
比較例3 酸化インジウム(In2O3)、酸化第二スズ(SnO2)、
二酸化ケイ素(SiO2)の各粉末を重量比81:12:7に混合
し、プレス装置にて押し固めスパツタターゲツトを作製
した。このターゲツトを用い高周波マグネトロンスパツ
タ装置にてアルゴンガス雰囲気下でポリエステルフイル
ム上に透明導電膜を成膜した。
比較例4 酸化インジウム(In2O3)、酸化第二スズ(SnO2)、
二酸化ケイ素(SiO2)の各粉末を重量比89.5:10:0.5に
混合し、プレス装置にて押し固めスパツタターゲツトを
作製した。このターゲツトを用い高周波マグネトロンス
パツタ装置にてアルゴンガス雰囲気下でポリエステルフ
イルム上に透明導電膜を成膜した。
比較例5 酸化インジウム(In2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)の
粉末を重量比99.5:0.5に混合し、プレス装置にて押し固
めスパツタターゲツトを作製した。このターゲツトを用
い高周波マグネトロンスパツタ装置にてアルゴンガス雰
囲気下でポリエステルフイルム上に透明導電膜を成膜し
た。
実施例5 実施例1の透明導電膜を厚さが100μmのポリエステ
ルフイルム上に形成して透明導電フイルムとし、このフ
イルムを用いて10cm×10cmのアナログ式タツチパネルを
作製した。
比較例6 比較例2の透明導電膜を厚さが100μmのポリエステ
ルフイルム上に形成して透明導電フイルムとし、このフ
イルムを用いて10cm×10cmのアナログ式タツチパネルを
作製した。
上記の実施例1〜4および比較例1〜5の各透明導電
膜をESCA分析したところ、ほぼターゲツト組成比と同じ
組成の膜であることが確認された。
つぎに、上記の実施例1〜4および比較例1〜5の各
透明導電膜につき、その諸特性を以下の方法で調べた。
これらの結果を第1表に示す。
<シート抵抗,抵抗率> フアン・デア・パウ法にてシート抵抗を測定した。ま
た、このシート抵抗と膜厚との積より抵抗率を求めた。
<光透過率> 自記分光光度計(島津製作所製のVU−240型)を用い
て、550nmにおける光透過率を測定した。
<耐環境性> 60℃,95%RHの雰囲気下に500時間放置したのちのシー
ト抵抗(R)を測定し、初期のシート抵抗(R0)との比
(R/R0)を算出して、耐環境性の指標とした。数値が1.
0に近いのが望ましい。
また、上記の実施例5および比較例6の各アナログ式
タツチパネルにつき、その性能(直線性)を第2表に示
す。耐環境性試験は60℃,95%RHの雰囲気下で500時間放
置した。直線性の算出方法は以下に示すが、数値は検出
位置のずれを示しており、小さいことが望ましい。
<直線性の算出方法> 第1図に示す回路により、2mm間隔にて線分ABおよびC
Dに沿つて各点Pでの電位を測定し、その測定値から各
点での入力位置と検出位置のずれの割合(E)を求め
た。
なお、各点Pでのずれの割合(E)は、測定値と理論
値(第2図の回帰直線に相当)の差をΔViとしたとき
に、次式により算出される。ただし、VA,VBは回帰直線
の始点と終点における測定値である。
直線性E; E=ΔV/(VA−VB)×100 以上の試験結果から明らかなように、本発明の透明導
電膜(実施例1〜4)は、高抵抗でかつ透明性および耐
環境性にすぐれているが、比較例1〜5の透明導電膜で
は上記特性のいずれかに著しく劣つている。また、本発
明のアナログ式タツチパネル(実施例5)は、比較例6
のものに比べ、耐環境性試験による特性変化が小さく、
よりすぐれていることも明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は直線性の試験方法を示す説明図、第2図は各線
分AB,CD方向の測定例を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02F 1/155 G02F 1/155 G06F 3/033 360 G06F 3/033 360A H01H 13/02 H01H 13/02 A 36/00 36/00 E H05K 1/09 H05K 1/09 A (56)参考文献 特開 昭62−177902(JP,A) 特開 昭62−202415(JP,A) 特開 昭63−91941(JP,A) 特開 昭64−10507(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01B 5/14 B32B 9/00 C23C 14/08 G02F 1/133 530 G02F 1/1343 G02F 1/155 G06F 3/033 360 H01H 13/02 H01H 36/00 H05K 1/09

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化インジウムに酸化スズと共に酸化ケイ
    素または/および酸化アルミニウムがドーピングされた
    透明導電膜であつて、下記の原子比(a); で表されるSiまたは/およびAlの原子含量が2%以上で
    あり、かつ下記の原子比(b); で表されるSnとSiまたは/およびAlとの合計原子含量が
    20%以下である透明導電膜が透明絶縁基板の少なくとも
    一方の面に設けられてなる透明導電フイルムを電極とし
    て用いたアナログ式タツチパネル。
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