JP6014128B2 - 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 - Google Patents
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Description
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、本発明の一実施形態にかかる透明電極付き基板を模式的に表す断面図である。図1において、透明電極付き基板100は、透明フィルム1上に、屈折率n1の第一誘電体層21、屈折率n2の第二誘電体層22および屈折率n3の第三誘電体層23の3層からなる透明誘電体層2と、屈折率n4の透明電極層4とをこの順に有する。図1において、透明電極層4は、電極層形成部4aと電極層非形成部4bとにパターニングされている。このような透明電極付き基板は、例えば、透明フィルム1上に第一誘電体層21、第二誘電体層22、第三誘電体層23および透明電極層4が製膜された後、エッチング等によって透明電極層4がパターニングされることにより形成される。
透明フィルム1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1上には、酸化物を主成分とする透明誘電体層2が形成される。透明誘電体層2は、その上に透明電極層4が形成される際に、透明フィルム1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、透明誘電体層上に透明電極層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とともに、透明電極層がパターニングされた際のシワを低減する観点から、透明誘電体層2の膜厚は、5nm以上が好ましく、30nm以上がより好ましく、55nm以上が更に好ましい。一方、透明性の観点からは、誘電体層2の膜厚は、100nm以下が好ましく、85nm以下がより好ましく、70nm以下がさらに好ましい。
透明電極層4としては、インジウム・スズ複合酸化物(ITO)を主成分とする導電性酸化物層が形成される。透明電極層4の膜厚d4は、15〜110nmが好ましい。透明電極付き基板100が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4の膜厚d4は、15nm〜40nmであることが好ましく、21nm〜35nmであることがより好ましく、23nm〜30nmであることがさらに好ましい。透明電極層の膜厚を前記範囲とすることで、低抵抗かつ高透過率の透明電極層が得られる。また、透明電極層のパターンの視認を効果的に抑止するためには、d4は32nm以下がさらに好ましく、26nm以下が特に好ましい。
透明電極付き基板100は、透明フィルム1上に、透明誘電体層2および透明電極層4を形成することにより得られる。
△E={(△L*)2+(△a*)2+△b*)2}1/2
各透明誘電体層および透明電極層の屈折率は、分光エリプソメトリー測定を行い、cauchyモデルおよびtauc‐lorentzモデルでフィッティングすることにより、波長550nmの光に対する値を求めた。なお、測定に際しては、ハードコート層による干渉の影響を排除するために、透明導電層非形成面側表面が研磨処理された試料が用いられた。フィッティングに際して、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。各透明誘電体層および透明導電層の屈折率、消衰係数および膜厚の測定値を用いたシミュレーションにより算出された透過率および反射率が、分光光度計による測定値と一致することを確認して、上記フィッティングの確度を確認した。
ウレタン系樹脂からなるハードコート層(屈折率1.53)が両面に形成された厚み188μmの二軸延伸PETフィルムの一方の面上に、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、シリコン酸化物(SiOx層)からなる中屈折率透明誘電体層(第一誘電体層)、酸化ニオブからなる高屈折率透明誘電体層(第二誘電体層)、およびシリコン酸化物(SiO2)からなる低屈折率誘電体層(第三誘電体層)が順次形成された。
第二誘電体層の膜厚d2、および第三誘電体層の膜厚d3および透明電極層の膜厚が表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、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
スパッタリング装置に装着する永久磁石を変更することにより、透明電極層を製膜する際の磁束密度が16mTに調整された。スパッタ製膜時のMF電源の電圧は、511Vであった。それ以外は上記実施例1と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
透明電極層製膜時のターゲットとして、スズ酸化物含量10重量%のターゲットが用いられたこと以外は、実施例10と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
透明電極層が30nmの膜厚で形成されたこと以外は、実施例10と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
透明電極層製膜時のターゲットとして、スズ酸化物含量3重量%のターゲットが用いられたこと以外は、実施例10と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。比較例4の透明電極付き基板の電極層形成部の透過率は、87.2%であった。
製膜時のアルゴンおよび酸素の導入量を調整することにより、第一誘電体層および第三誘電体層製膜時の装置内圧力が表1に示すように変更された。それ以外は、実施例10と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
第一誘電体層製膜時の導入ガス中の酸素の相対比率を減少させてスパッタリングが行われた。得られたSiOx層は、膜厚が5nm、屈折率が1.75であった。それ以外は、実施例10と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
第一誘電体層が30nmの膜厚で形成されたこと以外は、実施例14と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
スパッタリング装置に装着する永久磁石を変更することにより、透明電極層を製膜する際の磁束密度が76mTに調整された。スパッタ製膜時のMF電源の電圧は、306Vであった。それ以外は実施例8と同様にして、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。実施例15の透明電極付き基板の電極層形成部の透過率は、89.4%であった。
二軸延伸PETフィルムの一方の面上に、中屈折率透明誘電体層(第一誘電体層)を形成せずに、酸化ニオブからなる高屈折率透明誘電体層(第二誘電体層)が直接形成され、その上に、実施例10と同様にして、シリコン酸化物(SiO2)からなる低屈折率誘電体層(第三誘電体層)および透明電極層が順次形成された後、透明電極層のパターニングおよび熱処理が行われた。
透明電極層製膜時の磁束密度と膜特性の関係についてさらに検討するため、以下の参考例1〜8では、誘電体層の構成および透明電極層製膜時の磁束密度を変更して、透明電極付き基板が製造された。
2 透明誘電体層
21 第一誘電体層
22 第二誘電体層
23 第三誘電体層
10 透明フィルム基材
4 透明電極層
4a 電極層形成部(非エッチング部)
4b 電極層非形成部(エッチング部)
100 透明電極付き基板
Claims (16)
- 透明フィルムの少なくとも一方の面に、第一誘電体層;第二誘電体層;第三誘電体層;および電極層形成部と電極層非形成部とにパターニングされた透明電極層、をこの順に有する透明電極付き基板であって、
前記第一誘電体層は、SiOx(x≧1.5)を主成分とする膜厚が1nm〜25nmのシリコン酸化物層であり、
前記第二誘電体層は、Nb,Ta,Ti,Zr,Zn,およびHfからなる群より選択される1以上の金属の酸化物を主成分とする、膜厚が5nm以上、10nm未満の金属酸化物層であり、
前記第三誘電体層は、SiOy(y>x)を主成分とする、膜厚が35nm〜80nmのシリコン酸化物層であり、
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20nm〜35nmの導電性金属酸化物層であり、
前記第一誘電体層の屈折率n1、前記第二誘電体層の屈折率n2、および前記第三誘電体層の屈折率n3が、n3<n1<n2の関係を満たし、
前記透明電極層は、抵抗率が5.0×10−4Ω・cm以下であり、
透明電極層付き基板の電極層形成部における透過率が87%以上である、透明電極付き基板。 - 前記透明電極層は、屈折率n4が1.88以下である、請求項1に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層の屈折率n4が、前記第一誘電体層の屈折率n1より大きく、かつ前記第二誘電体層の屈折率n2より小さい、請求項1または2に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層は、抵抗率が3.7×10−4Ω・cm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層におけるインジウム・スズ複合酸化物の平均結晶粒径が110nm〜700nmである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層におけるインジウム・スズ複合酸化物の結晶粒径の変動係数が0.35以上である、請求項5に記載の透明電極付き基板。
- 前記第三誘電体層の透明電極層側界面の算術平均粗さが1nm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記第二誘電体層が、Nb2O5を主成分とする金属酸化物層である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層のキャリア密度が、6.1×1020/cm3以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記透明電極層は、酸化インジウムと酸化スズの合計100重量部に対して、酸化スズを4重量部〜14重量部含有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 前記第三誘電体層の膜厚が、膜厚が55nmを超え80nm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の透明電極付き基板。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の透明電極付き基板を製造する方法であって、
透明フィルム上に、第一誘電体層、第二誘電体層、第三誘電体層および透明電極層がこの順に形成され、
前記透明電極層は、スパッタリング法により非晶質のインジウム・スズ複合酸化物を主成分とする非晶質透明電極層を形成する非晶質層形成工程;および前記非晶質透明電極層を結晶化して結晶質透明電極層を得る結晶化工程、により形成され、
前記非晶質層形成工程におけるスパッタリング時のターゲット表面の磁束密度が30mT以上である、透明電極付き基板の製造方法。 - 前記第三誘電体層が、0.4Pa未満の圧力下でスパッタリング法により製膜される、請求項12に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 前記第一誘電体層が、0.4Pa未満の圧力下でスパッタリング法により製膜される、請求項13に記載の透明電極付き基板の製造方法。
- 透明フィルム基材の少なくとも一方の面に、酸化物を主成分とする誘電体層;および電極層形成部と電極層非形成部とにパターニングされた透明電極層、をこの順に有する透明電極付き基板であって、
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20nm〜35nmの導電性金属酸化物層であり、前記透明電極層の抵抗率が5.0×10−4Ω・cm以下であり、
前記透明電極層における前記インジウム・スズ複合酸化物は、平均結晶粒径が110nm〜700nmであり、かつ結晶粒径の変動係数が0.35以上である、透明電極付き基板。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の透明電極付き基板を備える、静電容量方式タッチパネル。
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