JP3662958B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スズをドープした酸化インジウム膜（ＩＴＯと称す）やフッ素をドープした酸化スズ膜（ＦＴＯと称す）、アンチモンをドープした酸化スズ膜（ＡＴＯと称す）、アルミニウムをドープした酸化亜鉛膜、インジウムをドープした酸化亜鉛膜はその優れた透明性と導電性を利用して、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、面発熱体、タッチパネルの電極、太陽電池の電極等に広く使用されている。この様に広い分野で使用されると、使用目的によって抵抗値、透明度は種々のものが要求される。
すなわち、フラットパネルディスプレイ用の透明導電膜では低抵抗、高透過率のものが要求されるが、タッチパネル用の透明導電膜では逆に高抵抗、高透過率の膜が要求される。特に最近開発されて市場の伸びが期待されるペン入力タッチパネル用の導電膜は、位置の認識精度が高くなくてはならないことから、シート抵抗が２００〜３０００Ω／□といった高抵抗でかつ抵抗値の均一性に優れた膜であることが要求される。
【０００３】
抵抗値の均一性を評価する方法として、リニアリティ試験がある。この方法は透明導電膜の向かい合った２辺に銀ペースト等で低抵抗の電極を作成し、両電極間に１〜１０Ｖの直流電圧を印加する。この時、両電極の間隔をＤ、印加電圧をＶとする。透明導電膜の任意の点について、マイナスの電極からの距離をｄ、マイナスの電極とその点の電位差をｖとすると（ｄ／Ｄ−ｖ／Ｖ）×１００をリニアリティ（％）と定義する。
リニアリティ値は位置と、検出した電位差から計算した位置とのずれを定義する量であり、文字や図形を認識する目的で製作されるタッチパネルでは通常リニアリティ値で±２％以内の抵抗値のバラツキであることが要求される。
更に、液晶ディスプレイの上に置くことから高透過率の膜であることが要求される。通常、高透過率を達成する方法は膜厚を薄くすることであった。しかしながら、膜厚を薄くしすぎると抵抗の安定性が悪くなり、種々の条件で環境試験を行うとリニアリティ値が増大するために、高透過率と抵抗の安定性を両立することは困難なことであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、酸化亜鉛膜等の透明導電膜材料はいずれも屈折率が基板ガラスの屈折率（ソーダライムガラスでは１．５２）より高く（１．７〜２．２）、透明導電膜の膜厚を厚くすると基板との界面での反射が大きくなり、可視光透過率が低下する。
高透過率の膜を得ようとする場合は膜厚を薄くする必要があるが、人間の目に感度良く感知される５５０ｎｍ波長で８５％の透過率を得ようとすると膜厚は３０ｎｍ以下の膜厚にする必要があり、８９％の透過率の場合には膜厚を２０ｎｍ以下の膜厚にする必要がある。膜厚を３０ｎｍ以下まで薄くすると、温度変化や湿度変化の影響を受けて抵抗値が変動しやすくなり、面内の抵抗値の均一性が悪化する。従って、種々の条件で環境試験を行うと抵抗値の均一性の悪化によりリニアリティ値が増大してしまう。
【０００５】
一般に行われる環境試験は多く、１５０〜２５０℃で３０〜６０分といった高温−短時間試験、８０〜１００℃で１００〜３００時間といった中温度−長時間試験、５０〜８０℃、９０〜１００％ＲＨで１００〜３００時間といった中温度−高湿度−長時間試験、更に５〜１０Ｖ直流電圧を印加して３０〜８０℃、９０〜１００％ＲＨで１００〜３００時間といった通電下−中温度−高湿度−長時間試験や−５０〜−２０℃で１００〜３００時間といった低温度−長時間試験がある。これらの環境試験によって抵抗が変動しても、面内全ての抵抗が均一に変動するならば、リニアリティ値は変動せず増大しないが、高温試験では酸素の出入りによって導電膜のキャリア密度が変化するために抵抗値の変動が大きく、リニアリティ値は増大する傾向を示す。また、高湿度試験では水分の吸着によって抵抗が変化することが度々ありこの場合もリニアリティ値は増大する傾向を示す。通電下−中温度−高湿度−長時間試験（通電耐湿試験と称す）ではプラス電極とマイナス電極付近での抵抗変動の仕方が異なるためにリニアリティ値は顕著に増大する傾向を示す。すなわち、プラス電極付近では酸化反応が起こり導電膜が高抵抗化するのに対し、マイナス電極付近では還元反応が起こり、導電膜は低抵抗化する。そのために、導電膜の面内抵抗は高抵抗の部分と低抵抗の部分が生じ、その結果リニアリティ値は±２％以上に増大してしまう。
【０００６】
本発明は、前述の実情からみてなされたもので、種々の環境試験においてリニアリティが変化をしない、タッチパネル用の１０〜３０ｎｍの膜厚の安定化された透明導電膜を作成する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは通電耐湿試験等の環境試験でリニアリティ値が増大しない方法について鋭意検討した結果、透明導電膜上に有機ポリシランを含有する膜をオーバーコートする方法により、抵抗安定性の良好な透明導電膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、透明ガラス基板上に形成した透明導電膜の表面を有機ポリシランを含有する薄膜で覆った透明導電膜付ガラスを用いたタッチパネルである。ここで、透明導電膜のシート抵抗値が、２００〜３０００Ω／□、リニアリティ値が±２％以内であることが望ましい。以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明の基板上に形成される透明導電膜としては、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＡｌドープＺｎＯ、ＩｎドープＺｎＯ等が用いられるが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００１０】
通常一般的に用いられている安価なソーダライムガラス（ＳＬＧと称す）を基板とした場合、シート抵抗が２００〜３０００Ω／□の導電膜で実用的な膜厚は１０〜３０ｎｍであり、この膜厚での抵抗安定性は良いとは言えず種々の環境試験を行うと、抵抗値が変動する。抵抗値が変動する原因は高温下での膜表面の酸素の授受であったり、高湿度下での水分の吸着であったり、通電高湿度下での電解酸化−還元等であり、外部との相互作用の結果抵抗値が変動すると考えられる。すなわち、導電膜に外部環境の影響を及ぼさないようにすれば、抵抗変動は起きず、リニアリティも変化しないであろう。この様な観点から導電膜上に酸化防止膜や、水分防止膜をオーバーコートすることによって目的が逹せられると考え、導電性膜の抵抗を変化させず、すなわちそれ自身導電性を持っており、且つ透過率も低下しないオーバーコート膜について探索、検討した。その結果、透明導電膜上に有機ポリシランを含有する膜をオーバーコートする方法により、種々の環境試験下でも抵抗安定性の良好な透明導電膜が得られることを見出した。
【００１１】
有機ポリシラン化合物は、ジメチルジクロルシラン、フェニルメチルジクロルシラン、ジフェニルジクロルシラン等の少なくとも１種を原料とし、金属ナトリウムを触媒、トルエン等の溶媒中でウルツカップリング反応等で合成したポリマーである。反応溶液は過剰の金属ナトリウムを含んでいるので、要すればメタノール等の溶媒中に投入して精製してもよい。
【００１２】
有機ポリシラン化合物はトルエンやキシレン等に溶解させ、通常１０％以下の濃度の溶液を調製してディップ法、スピンコート法、パイロゾル法、スプレー法等で成膜する。膜厚は厚すぎると導電性と透過率を低下させ、薄すぎると抵抗安定性の効果が無くなるので２〜５０ｎｍ、望ましくは５〜２０ｎｍの膜厚でオーバーコートする。ディップ法、スピンコート法で成膜する場合は、成膜後１００〜３００℃で乾燥する。
【００１３】
透明導電膜を成膜する方法としては、一般に知られている方法を採用できる。即ち、スパッター法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成膜法（ＣＶＤ法）、パイロゾル法、スプレー法、ディップ法等で所定の材料を所定の厚さで成膜することで達成される。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００１５】
実施例１
厚さ１ｍｍで１０ｃｍ角のソーダライムガラスを超音波霧化による常圧ＣＶＤ法（パイロゾル成膜法）成膜装置にセットし４５０℃に加熱した。ＩｎＣｌ₃ のＣＨ₃ ＯＨ溶液（濃度は０．２５ｍｏｌ／ｌ）にＳｎＣｌ₄ をＩｎに対して１０原子％添加した溶液を超音波により２．５ｍｌ／ｍｉｎ霧化させ基板に導入し、２分間成膜した。その後成膜装置より取り出し、空気中で冷却した。得られた膜は膜厚２０ｎｍのＩＴＯ結晶膜であった。この膜のシート抵抗を９点測定したところ、平均５５０Ω／□、比抵抗１．１×１０^-3Ωcmであった。シート抵抗の均一性は、平均±４５Ω／□以内であった。透過率は５５０ｎｍで９０．０％を示した。
一方、有機ポリシランを含有するディップ用溶液を次に示す方法で調製した。フェニルメチルジクロルシラン０．８５モル、ジフェニルジクロルシラン０．１５モル、金属ナトリウムを１．２倍当量をトルエン溶媒に仕込み、還流下で反応させた。反応終了後、大過剰のメタノール中に投入して精製したポリシラン化合物を得た（分子量は約１６０００であった）。精製した有機ポリシラン化合物をトルエンに溶解して０．５％の液とした。
前記したＩＴＯ付ガラスの裏面をマスクテープで保護した後、この有機ポリシラン溶液にディップし、２０ｃｍ／ｍｉｎの速度で引き上げ、２００℃で１５分乾燥した。マスクテープを剥がし、シート抵抗と透過率を測定したところ、平均シート抵抗５４０Ω／□、シート抵抗の均一性は±４５Ω／□以内であった。５５０ｎｍの透過率は８９．１％を示した。この試料について耐熱試験と通電耐湿試験を行った。
耐熱試験は、２００℃で１時間加熱後の抵抗変化を測定したところ、シート抵抗は、平均５３０Ω／□であり、シート抵抗の均一性は、平均±４８Ω／□以内であった。
通電耐湿試験については以下のように行った。まず、この試料の向かい合う辺に導電性の銀ペーストを５ｍｍ幅で塗布し電極を作成した。この２本の電極に直流５Ｖを印加してリニアリティを５列（１５ｍｍ間隔）、１０点／列（８ｍｍ間隔）で測定したところ−０．３〜０．２％の値であった。この試料の７Ｖ，４０℃，９５％ＲＨの条件下で２４０時間放置した後のリニアリティを測定したところ−０．１〜０．３％の値であり、ほとんど変化していなかった。
【００１６】
実施例２
実施例１において、フェニルメチルジクロルシラン０．５モル、ジフェニルジクロルシラン０．５モルにした以外は実施例１と全く同様の方法で行った。この反応で得られたポリシランの分子量は約１３０００であった。精製した有機ポリシラン化合物をトルエンに溶解して１ｗｔ％の溶液を調製し、実施例１と同様の方法でオーバーコートした。。マスクテープを剥がし、シート抵抗と透過率を測定したところ、シート抵抗は、平均５２０Ω／□であり、シート抵抗の均一性は、平均±４５Ω／□以内であった。透過率は５５０ｎｍで８９．０％を示した。実施例１と同様に耐熱試験と通電耐湿試験を行ったところ、耐熱試験後のシート抵抗は、平均５１０Ω／□であり、シート抵抗の均一性は、平均±４６Ω／□以内であった。通電耐湿試験前のリニアリティは−０．５〜０．１％の値であった。この試料を７Ｖ，４０℃，９５％ＲＨの条件下で２４０時間放置した後、試験前と同じ条件でリニアリティを測定したところ−０．４〜０．１％の値であり、ほとんど変化していなかった。
【００１７】
比較例１
実施例１と同様の方法でＩＴＯ成膜を行った。この膜にオーバーコートをしないで実施例１と同様に耐熱試験と通電耐湿試験を行ったところ、耐熱試験後のシート抵抗は、平均７１０Ω／□であり、シート抵抗の均一性は、平均±１４０Ω／□となった。通電耐湿試験前のリニアリティは−０．３〜０．２％の値であった。この試料を７Ｖ，４０℃，９５％ＲＨの条件下で２４０時間放置した後、試験前と同じ条件でリニアリティ値を測定したところ２．５〜３．８％に増大した。
【００１８】
ガラス基板にＩＴＯ成膜しただけの膜（比較例１）の耐熱性は悪く１．３倍程度にシート抵抗は増加し、均一性も約±２０％に悪化するのに対し、本発明によるオーバーコートを行うと、オーバーコート後のシート抵抗、均一性、透過率はそれほど変わらないのに、耐熱試験後もシート抵抗は１．１倍以下に抑えられ、均一性も±１０％以内を維持する。更に、通電耐湿試験を行った場合のリニアリティは、オーバーコートなしの膜（比較例１）が２％以上の値に増大したのに、本発明のオーバーコートにより、いずれも±１％以内のリニアリティ値を示し効果が大きいことが示された。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、加熱によるシート抵抗変化を抑制し、かつ通電耐湿試験でリニアリティ値が増大しない安定性に優れた透明導電膜付ガラスを用いたタッチパネルである。

Claims (2)

1. 透明ガラス基板上に形成した透明導電膜の表面が有機ポリシランを含有する薄膜で覆われた透明導電膜付ガラスを用いたことを特徴とするタッチパネル。
2. 透明導電膜のシート抵抗値が、２００〜３０００Ω／□、リニアリティ値が±２％以内である請求項１記載のタッチパネル。