JP6096195B2 - タッチパネルで使用される透明体を製造するための方法およびシステム - Google Patents

タッチパネルで使用される透明体を製造するための方法およびシステム Download PDF

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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造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従って製作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知し、位置を特定することができる特定の種類の電子視覚表示器である。一般に、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設定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た可視スペクトルの光は透明体を通って送出され得る。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、一般に、透明体のある領域内でキャパシタンスの測定可能な変化が生じる。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するための透明体はいくつかの特定の要件で制約される。特に、１つの重要な要件は、スクリーンに対する多数の接触および厳しい条件に耐えるのに十分なだけ透明体が安定であり、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、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、および構造に起因して透明体を通る光の適切な透過を強く妨げると考えられる。さらに、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した透明体を製作することは困難である。
したがって、透明体が可視スペクトルの光の適切な透過を損なうことなく基板の上に安定して形成されるように、タッチパネルで使用される高品質の透明体を形成するためのプロセスおよび装置が望ましい。
さらに、タッチパネル用途のための普通の製造プロセスはスパッタリングプロセスとすることができ、タッチパネルコーティングはロールツーロールスパッタウエブコーターを使用してプラスチックフィルムに堆積される。市販されているいくつかのタイプのタッチパネルコーティングがある。一般に、あるタッチパネルプロセスから次のプロセスに変わるとき、スパッタターゲットまたはカソードの変更が行われる。そのために、機械は通気され開けられる。スパッタターゲットは取り外され、異なるターゲット材料と入れ替えられる。この手順は時間を消費し、故障（例えば、水漏れ）を起こすことがある。したがって、タッチパネル製造システムのオペレータへの所有コストを改善し、付加価値を提供することがさらに望まれる。
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造する方法が提供される。この方法は、第１のケイ素含有誘電体膜、第２のケイ素含有誘電体膜、および第３のケイ素含有誘電体膜をもつ第１の透明層スタックを基板の上に堆積させることを含む。第１および第３のケイ素含有誘電体膜は低い屈折率を有し、第２のケイ素含有誘電体膜は高い屈折率を有する。この方法は、第１の透明層スタックおよび透明導電膜が基板の上にこの順序で配置されるように透明導電膜を堆積させることをさらに含む。第１のケイ素含有誘電体膜、第２のケイ素含有誘電体膜、第３のケイ素含有誘電体膜、または透明導電膜のうちの少なくとも１つはターゲットからのスパッタリングによって堆積される。
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造するための堆積装置が提供される。この装置は、第１のケイ素含有誘電体膜、第２のケイ素含有誘電体膜、および第３のケイ素含有誘電体膜を含む第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り、第１および第３のケイ素含有誘電体膜は低い屈折率を有し、第２のケイ素含有誘電体膜は高い屈折率を有する、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を含む。第１の堆積アセンブリおよび第２の堆積アセンブリは、第１の透明層スタックおよび透明導電膜が基板の上にこの順序で配置されるように配列される。第１の堆積アセンブリまたは第２の堆積アセンブリの少なくとも一方は、ターゲット、例えば回転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む。スパッタリングシステムは、第１のケイ素含有誘電体膜、第２のケイ素含有誘電体膜、第３のケイ素含有誘電体膜、または透明導電膜のうちの少なくとも１つをターゲットによるスパッタリングによって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する本開示の実施形態に従って堆積され、屈折率の特有の組合せをもち、膜のうちの少なくとも１つがターゲットによる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、ある期間にわたり安定した性能をもたらす高品質の透明体の製造を可能にする。加えて、ケイ素含有誘電体膜のために用意されるケイ素含有スパッタリングターゲットの組合せは、３つのケイ素含有誘電体層を含むスタック、２つのケイ素含有誘電体層を含むスタック、または１つのケイ素含有層の異なるタイプを含むスタックを含む多様な層スタックを可能にする。したがって、タッチパネル前駆体のウエブコーターのオペレータは異なるタイプのタッチパネルを切り替えることができる。これは、例えば、フレキシブル基板（ウエブ）の異なるロール間で、またはフレキシブル基板の１つのロールの異なる部分にさえ行うことができる。こうして、異なるプロセス間の変更の時間が減少され、それによって、所有コストおよび／または所有者の付加価値（例えば、柔軟性）が提供され得る。
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。
実施形態は、さらに、開示するプロセスを実行するための装置であり、説明するプロセスステップを行うための装置部分を含む装置を対象とする。さらに、実施形態は、説明する装置が動作する方法、または説明する装置が製造される方法も対象とする。この方法は、装置の機能を実行するため、または装置の一部を製造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、適正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、または他の方法で行うことができる。
当業者を対象とした、本発明の最良の形態を含む完全で実施可能な開示は、添付の図の参照を含めて明細書の残りの部分でより詳細に記載される。
本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される例示の透明体の概略図である。 本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される透明体を製造するための例示の堆積装置の概略図である。 本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される透明体を製造するための別の例示の堆積装置の概略図である。 タッチパネルで使用される既知の透明体の反射率を図示するグラフである。 本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される例示の透明体の反射率を図示するグラフである。 図４および５に示した反射率の直接比較によるグラフである。 図４の既知の透明体の構造をもつ透明体および図５の例示の透明体の構造をもつ透明体のｂ＊値を図示するグラフである。 図５の例示の透明体の構造をもつ透明体のｂ＊値を図示するグラフである。 本明細書の実施形態に従って製造された透明体の安定した性能を示す様々なグラフである。 好適なタッチパネルで使用される透明体を製造するための例示のプロセスを図示する流れ図である。 本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される透明体を製造するための別の例示の堆積装置の概略図である。
次に、様々な実施形態が詳細に説明され、それらの１つまたは複数の例が図で示される。各例は説明のために提供され、本発明の限定を意味するものではない。１つの実施形態の要素は、さらなる記述なしに、他の実施形態で有利に利用することができることが意図される。
本明細書で説明する実施形態は、タッチパネルで使用される透明体を製造するプロセスを含む。特に、本開示の実施形態は、タッチパネルのバリアとなるように構成された第１の透明スタックと、タッチパネルの透明導体となるように構成された透明導電膜とを含む透明体を含む。それによって、本明細書の実施形態による透明体は、タッチパネルに実装されたときタッチ感知を可能にする。
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１に示されるように、基板１４の上に堆積される。本明細書で使用される「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を包含するものとする。本明細書で使用される「透明な」という用語は、比較的低い散乱で光を送出し、その結果、例えば、構造を通って送出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の機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たハードコート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）いくつかの膜によって構成される。特に、本明細書の実施形態は、複数の誘電体膜、すなわち、実質的に電気を伝導しない膜によって構成されてもよい第１の透明層スタックの堆積を含む。特に、図１に例示的に示されるように、第１の透明層スタック１２は、第１のケイ素含有誘電体膜１６、第２のケイ素含有誘電体膜１８、および第３のケイ素含有誘電体膜２０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。典型的な実施形態によれば、第１のケイ素含有誘電体膜１６、第２のケイ素含有誘電体膜１８、および第３のケイ素含有誘電体膜２０は、この順序で積み重ねて堆積される。
さらなる典型的な実施形態によれば、第１のケイ素含有誘電体膜１６は、少なくとも９０重量％のＳｉＯ２をもつＳｉＯ２層とすることができ、第２のケイ素含有誘電体膜１８は、少なくとも７０重量％、一般には少なくとも９０重量％のＳｉ３Ｎ４をもつＳｉ３Ｎ４層とすることができ、第３のケイ素含有誘電体膜２０は、少なくとも９０重量％のＳｉＯ２をもつＳｉＯ２層とすることができる。それによって、高い透明性の層構造または透過特性の改善された層構造のいずれかを、以下で説明するように、提供することができる。
そのために、少なくとも３つのシリコンスパッタターゲットアセンブリ、一般にＭＦツインターゲットが使用される。異なる層および異なる層の性質は、処理ガスによって、例えばアルゴン−酸素含有混合ガスを使用することによって、またはアルゴン−窒素含有混合ガスを使用することによって発生される。したがって、２つの異なる３層スタックを使用するために、一般に溶射シリコンターゲットを有する３つのシリコンターゲットアセンブリを、異なる処理ガスおよび／または堆積パラメータを利用することによって使用することができる。
プロセスのさらなるオプションの変形により、第１のケイ素含有誘電体膜のみを、少なくとも９０重量％のＳｉＯ２をもつＳｉＯ２層として堆積させることができ、または第１のケイ素含有誘電体膜は、少なくとも７０重量％、一般には少なくとも９０重量％のＳｉ３Ｎ４層をもつＳｉ３Ｎ４として堆積させることができ、第２のケイ素含有誘電体膜は、少なくとも９０重量％のＳｉＯ２をもつＳｉＯ２層として堆積させることができる。上述のように、タッチパネルのための少なくとも４つの異なるタイプの透明層スタックを、説明したターゲットアセンブリを用いて製造することができる。さらに、方法は、第１のタイプの透明層スタックの堆積と、さらなるタイプ、例えばタイプ２、３、または４のうちの１つまたは複数の透明層スタックの後続の堆積とを含むことができる。異なる透明層スタック間の切替えは、処理ガス、層厚（例えば以下の図１１の説明を参照）、およびプロセスパラメータの調節に基づき、同じＳｉターゲットアセンブリのスパッタリングの間に行うことができる。こうして、異なるタッチパネル製品間の変更に対して負担が少ない汎用タッチパネルスパッタコーターを提供することができる。
上述の切替え機能により、第１のタイプの透明層スタックの製造と、さらなる異なるタイプの透明層スタックの製造との間で技術的真空が維持されると説明できる。これは、ターゲット、すなわちスパッタリングカソードを交換するのに堆積装置を開ける必要がないことに由来する。真空の維持は、さらに、システムの通気および排気も時間を消費するという意味で有益である。しかし、真空の維持は、主として、ターゲットまたはカソードを交換しないこととして理解されるべきである。
３層透明層スタックが堆積される本明細書で説明する実施形態によれば、第１および第３のケイ素含有誘電体膜は低い屈折率を有し、第２のケイ素含有誘電体膜は高い屈折率を有する。
より具体的には、本明細書で説明する実施形態によれば、例えばＳｉＯ２からなる第１および第３のケイ素含有誘電体膜は、例えばＳｉ３Ｎ４からなる第２のケイ素含有誘電体膜よりも低い屈折率を有する。本明細書の実施形態に従って製造された透明体の第１の透明層スタック、例えば３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誘電体膜を追加することと、異なる屈折率をもつ膜を独特に組み合わせることとを考慮して、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。
本明細書で使用するとき、低い屈折率とは、特定の透明体がその特定用途にとって充分であるように光を送出できるようにするのに十分な低さの屈折率である。本明細書で使用するとき、高い屈折率とは、特定の透明体がその特定用途にとって充分であるように光を送出できるようにするのに十分な高さの屈折率である。いくつかの実施形態によれば、低い屈折率は１．５０未満の屈折率である。いくつかの実施形態によれば、高い屈折率は少なくとも１．８０の屈折率である。一般に、第１の透明層スタックの誘電体膜の屈折率は、光が本開示の実施形態による透明体を通して送出されるように選ばれる。例えば、第１および第３の誘電体膜は、１．５０よりも低い、またはより具体的には１．４７、またはさらにより具体的には１．４５の低い屈折率を有することができ、第２の誘電体膜は少なくとも１．８０、またはより具体的には２．１０、またはさらにより具体的には２．４０の屈折率を有することができる。本開示に列記された屈折率の値は、５１５ｎｍの波長の緑色光の屈折を指す。
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４００オーム／スクエア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異なる実施形態によれば、一般に、結晶性ＩＴＯのための９７％Ｉｎ２Ｏ３および３％ＳｎＯ２の組成をもつＩＴＯ、および／または非晶質ＩＴＯのための９０％Ｉｎ２Ｏ３および１０％ＳｎＯ２の組成をもつＩＴＯを使用することができる。特に、ＩＴＯ堆積は、一般に、ＤＣスパッタリング堆積であるので、２つのターゲット（例えば、２つの回転ターゲット）をもつターゲットアセンブリは、結晶性ＩＴＯのためのＩＴＯターゲットと、非晶質ＩＴＯのためのＩＴＯターゲットとを装備することができる。これは、堆積装置の柔軟性をさらに改善し、顧客は、透明導電性酸化物膜のタイプを進行中に変えることができる。すなわち、この構成により、カソードのいずれかのものを使用することによって非晶質ＩＴＯと結晶性ＩＴＯとの間のさらなる切替えが可能になる。
典型的な実施形態によれば、図１に例示的に示されるように、堆積は、第１の透明層スタック１２および透明導電膜２２が基板１４の上にこの順序で配置されて透明体を形成するように行われる。すなわち、第１の透明層スタックを基板の上に形成し、導電膜をその上に形成することができる。
図１は、構造化した（例えば、パターニングによって）透明導電膜２２を示す。本明細書の実施形態は構造化してない（例えば、非パターン化または実質的に均一な膜の）透明導電膜２２をさらに含むことに留意されたい。典型的な実施形態では、透明層スタックの構造のおかげで、透明体を通る光の最適透過に導電膜が害を与えないことが可能になる。特に、本明細書の実施形態による透明層スタックは、導電膜、さらに、構造化された導電膜が以下でさらに説明するように反射色の中性（ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ）に影響を与えないことに役立つ。
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ターゲットのスパッタリングで行われる。より具体的には、本明細書の実施形態によれば、上述した膜のうちの少なくとも１つは回転ターゲットのスパッタリングによって堆積され、その結果、安定した透明体の高品質での形成が可能になる。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、欠陥および汚染粒子の密度の低い膜を堆積させることができる。それによって、光の適切な透過がもたらされるだけでなく、ある期間にわたって安定な性能がもたらされる高品質の透明体の製造が可能になる。その上、１つまたは複数の回転ターゲットのスパッタリングを含む製造プロセスは、さらに、他の堆積方法と比較してより高い製造速度と、より少数の汚染物質粒子の生成とを可能にすることができる。
そのために、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は、中央周波数（ｍｉｄｄｌｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）スパッタリングであるＭＦスパッタリングによって行われる。本明細書の実施形態によれば、中央周波数は、５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲、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行われる。
他の「見えない」タッチパネル透明層スタックと比較して、ケイ素含有層を使用することの別の利点は、高屈折率材料酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）のターゲット価格と比較した溶射Ｓｉのターゲット価格が低減されることである。さらに、回転ターゲットを上述のように使用すると、ターゲット寿命が増加し、平面ターゲットによる構成と比較して必要なターゲット交換時間が少ない。さらに、平面カソードと比較して回転カソードからの粒子生成が少ないので、コーティングの品質が改善される。したがって、少なくとも３つの溶射シリコン回転ターゲットアセンブリがあると、３層スタック、２層スタック、および１層スタックを含むタッチパネル用途のための透明層スタックを選ぶ際に十分な柔軟性が可能になり、所有コストが改善される。
いくつかの実施形態によれば、透明体１０の製造は透明導電膜２２のパターニングをさらに含む。それによって、投影型容量性タッチを実装するタッチパネルのための透明体の形成が可能になる。
しかし、パターン化透明導電膜２２は、さらに、タッチパネルで使用される透明体を通る光の適切な透過を損なうことがある。例えば、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は、２つの層、すなわち、ＳｉＯ２層（バリアを形成する）と、透明ＩＴＯ層（透明導体、すなわち、電気伝導性コーティングを形成する）とで被覆される。場合によっては、透明ＩＴＯ層はエッチングで部分的に除去される。それによって、光学的性質、特に反射率および透過率が未変更の堆積ＩＴＯ層をもつ透明体と比較して変更される。特に、ＳｉＯ２／ＩＴＯ層の反射率／透過率はＳｉＯ２層の反射率／透過率と異なる。結果として生じるコントラスト／色差（例えば、１９７６年に国際照明委員会（ＣＩＥ）によって定義されたようなｂ＊値）が見えることがあり、ユーザーにとって悩ましいことがある。この影響が図４に例示される。
図４は、タッチパネルで使用される既知の透明体４１６の反射率を０％と約５０％との間の反射率範囲で図示するグラフ４１８を示す。既知の透明体４１６は、ＰＥＴ基板４０４、ＰＥＴ基板４０４上に形成されたハードコート４０６、ハードコート４０６上に形成された酸化ケイ素膜４０８、および酸化ケイ素膜４０８上に形成されたパターン化ＩＴＯ膜４１０を含む。ＩＴＯ膜４１０は、１５ｎｍの典型的な厚さおよび４００オーム／スクエアのシート抵抗を有することができる。酸化ケイ素膜４０８は１５ｎｍの典型的な厚さを有することができる。図４には、酸化ケイ素膜４０８上の反射光４１２およびパターン化ＩＴＯ膜４１０上の反射光４１４がさらに図示される。グラフ４１８は、ハードコートされたＰＥＴ膜上の酸化ケイ素およびパターン化ＩＴＯの算出した反射率を図示する。特に、グラフ４１８は、酸化ケイ素の反射率４００（酸化ケイ素膜４０８の反射光４１２に対応する）と、酸化ケイ素およびＩＴＯの反射率４０２（パターン化ＩＴＯ膜４１０の反射光４１４に対応する）とを含む。
グラフ４１８から、６６０ｎｍから４００ｎｍまでパターン化ＩＴＯ膜４１０の反射光４１４の反射率の増加があり、この増加は、酸化ケイ素膜４０８の反射光４１２の実質的に中性の（すなわち、一定の）反射率と比較してわずかに「青い」反射を生成することを理解することができる。反射のこの増加は、ＩＴＯのパターン化領域にわずかな黄色の外観がもたらされるようなパターン化ＩＴＯ膜４１０の透過率の減少に対応する。この増加と対照的に、酸化ケイ素膜４０８の反射／透過色は実質的に中性である。すなわち、パターン化導電層は「見える」ようになる。しかし、パターン化ＩＴＯ膜４１０と酸化ケイ素膜４０８との間の反射率／透過率のこの差を最小化することが望ましいことになる。言い換えれば、透明体の安定性および品質を損なうことなく導電層が見えない透明体を設計することが望ましいことになる。
膜のうちの少なくとも１つが回転ターゲットのスパッタリングによって堆積される本開示の実施形態に従って堆積された誘電体膜を組み合わせることによって、透明体の色中性はパターン化導電層を含む場合でさえ可能になる。すなわち、バリアに２つの追加の層を使用すると、一般に、透明導電膜が上部層である透明体の区域と誘電体膜が上部層である区域との間のコントラストを著しく減少させることが可能になる。言い換えれば、本明細書の実施形態に従って製造された透明体はコントラスト／色差を「見えなく」することが可能である。
上述のように、ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２透明層スタックの製造により、透明性および／またコントラスト／色特性が改善される。その上、Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２透明層スタックまたはＳｉＯ２透明層スタックではコストが低減され、それは、より低い品質で十分なタッチパネルにとって好ましい選択となり得る。本明細書で説明する方法および装置は、ターゲットの交換なしに、すなわち、プロセス間の切替えのとき真空を維持しながら、より洗練された透明誘電体層スタック間の切替えと、コスト負担のより少ない層スタックとを可能にする。
図５は、本開示の実施形態による、０％と約２５％との間の反射率範囲で透明体５１６の酸化ケイ素の反射率５００を図示するグラフ５１８を示す。例示の透明体５１６は、ＰＥＴ基板５０４、ＰＥＴ基板５０４上に形成されたハードコート５０６、ハードコート５０６上に形成された酸化ケイ素（例えばＳｉＯ２）膜５０８ａ、酸化ケイ素膜５０８ａ上に形成された窒化ケイ素膜５０８ｂ、膜５０８ｂ上に形成された酸化ケイ素（例えばＳｉＯ２）膜５０８ｃ、および酸化ケイ素膜５０８ｃ上に形成されたパターン化ＩＴＯ膜５１０（酸化ケイ素膜５０８ａは１５ｎｍの厚さを有し、窒化ケイ素膜５０８ｂは１５ｎｍの厚さを有し、酸化ケイ素膜５０８ｃは４０ｎｍと６０ｎｍとの間の厚さを有し、パターン化ＩＴＯ膜５１０は１５ｎｍの厚さを有する）を含む。
図５は、さらに、パターン化ＩＴＯ膜５１０の反射光５１４を図示する。すなわち、グラフ５１８は、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２−ＳｉＯ２−ＩＴＯ構造で構成することができ、ＩＴＯがパターニングされている層スタックと比較して、ハードコートされたＰＥＴ上のＳｉＯ２−Ｓｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２で構成することができる層スタックの算出した反射率を図示する。特に、グラフ５１８は、酸化ケイ素の反射率５００（パターン化ＩＴＯ膜５１０なしの透明体５１６などの透明体の反射光に対応する）と、酸化ケイ素およびＩＴＯの反射率５０２（パターン化ＩＴＯ膜５１０の反射光５１４に対応する）とを含む。
グラフ５１８から、反射率曲線がほとんど同一であり、その結果、導電膜のエッチングされた部分とエッチングされなかった部分との間に目に見える差が実質的に存在しないことを理解することができる。すなわち、一体化した導電層、この場合、ＩＴＯをもつ透明体の反射率は、パターン化導電層（例えば、エッチングプロセスによって部分的に除去された）をもつ透明体の反射率とほとんど同一である。透過率（図示せず）は対応する挙動を示す。図４のＳｉＯ２−ＩＴＯ構造などのタッチパネル用の少なくともいくつかの既知の透明体の反射率とは対照的に、透明体５１６の反射／透過色は実質的に中性（すなわち、０に近いｂ＊値）である。驚くべきことに、グラフ５１８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に対して、２つの追加の膜をもつ透明体の透過率のわずかな増加を示すことに留意されたい。
図６は、図４からの酸化ケイ素およびＩＴＯの反射率４０２と図５からの酸化ケイ素およびＩＴＯの反射率５０２とを直接比較するグラフ６１８を０％と約２４％との間の反射率範囲で示す。この図から、「２層」システムと比較して、本明細書の実施形態による「４層」システムは、透明体の反射率を可視スペクトルの青色領域で増加させないのに役立つことをさらに理解することができる。すなわち、本明細書の実施形態に従って製造された透明体は、一般に、色中性の改善に役立つ。
したがって、少なくとも３つの溶射シリコン回転ターゲットアセンブリがあると、３層スタック、２層スタック、および１層スタックを含むタッチパネル用途のための透明層スタックを選ぶ際に十分な柔軟性が可能になり、所有コストが改善される。
いくつかの実施形態によれば、透明層スタックおよび透明導電膜は、製造した透明体のｂ＊値が１．５未満、または特に１、またはより具体的には０．７、またはさらにより具体的には０．２とな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の透明層スタックおよび透明導電膜によって単に形成され、実質的に透明な基板の上に載置された構造のｂ＊値は、これらの値を採ることができる。
いくつかの実施形態によれば、第１の透明層スタックおよび透明導電膜に含まれる膜の厚さおよび／または屈折率は、製造した透明体のｂ＊値が１．５未満、または特に１、またはより具体的には０．７、またはさらにより具体的には０．２となるように選ぶことができる。例示の透明体の膜の厚さの値は以下で説明される。透明導電膜の異なる厚さまたは組成では、特定のｂ＊値を達成するのに透明体の他の膜の厚さを相対的に適応させることが必要であることがあることに特に留意されたい。
図７は、パターン化ＩＴＯ膜４１０およびパターン化ＩＴＯ膜５１０の異なる厚さに対する、図４の既知の透明体と同様の構造をもつ透明体の−７．５から−１．５の範囲のｂ＊値７０４（グラフ７００）、および図５の例示の透明体と同様の構造をもつ透明体の−２．５から５の範囲のｂ＊値７０６（グラフ７０２）を図示する２つのグラフ７００、７０２を示す。図７から、図４の既知の「２層」透明体４１６の色は約−４．５の算出したｂ＊値（反射率）を有することを認識することができる。透明体４１６と対照的に、本明細書の実施形態に従って堆積された例示の透明体５１６はゼロに近いｂ＊値を有する。
さらに、グラフ７００とグラフ７０２との間の比較によれば、本明細書の実施形態に従って堆積された透明体は、少なくともいくつかの既知の透明体の「２層」構造と比較して、導電膜（本例では、パターン化ＩＴＯ膜５１０）の厚さの変動に対するｂ＊値の敏感さを著しく弱めるのに役立つことが示されている。したがって、本明細書の実施形態に従って堆積された透明体は、特に、導電層の厚さなどの製造パラメータのあり得る変動の観点から、ｂ＊値などの透明体の光学的性質をより良く制御するのに役立つ。
図８は、図５の例示の透明体の構造をもつ透明体の−１０から２．５の範囲のｂ＊値８０２を示すグラフ８００を図示する。グラフ８００から、例示の透明体５１６、すなわち、１５ｎｍのＩＴＯ層厚をもつ本明細書の実施形態に従って堆積され透明体は、その上の導電膜の有無にかかわらず実質的に中性の反射率を有することをさらに理解することができる。したがって、本明細書の実施形態のうちの少なくともいくつかに従って堆積された透明体は、製造した膜の安定性を損なうことなく実質的に中性の反射色をもつタッチパネルで使用される透明体の製造を可能にする。
本開示の実施形態は、光の適切な透過をもたらすだけでなく、図９で示すようにある期間にわたって安定性能をもたらす製造プロセスを提供する。特に、図９は、本明細書の実施形態に従って製造された透明体の安定性能を示す２つのグラフ９００、９０２を示す。
グラフ９００は、本明細書の実施形態に従って透明体の一部を形成するＩＴＯ膜の耐候試験の前の抵抗（Ｒ）と、ＩＴＯ膜の耐候試験の後の抵抗（Ｒ０）と間の比（Ｒ／Ｒ０）の変動を示す。グラフ９００から、本明細書の実施形態に従って製造された透明体は、厳しい気候条件の下でさえ、ある期間にわたり導電膜の安定した抵抗を可能にすることを理解することができる。グラフ９０２は、耐候試験の間の経時的なｂ＊値の変動を示す。グラフ９０２から、本明細書の実施形態に従って製造された透明体は、厳しい気候条件の下でさえ、ある期間にわたり安定したｂ＊値を可能にすることを理解することができる。
したがって、本明細書の実施形態に従って製造された透明体は、厳しい条件の下でさえ、タッチパネルの適切で安定した光学性能を可能にする。
図２は、本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される透明体を製造するための堆積装置１００の一例を概略的に図示する。例示の装置は、第１のケイ素含有誘電体膜１６、第２のケイ素含有誘電体膜１８、および第３のケイ素含有誘電体膜２０を含む第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１０２を含む。典型的な実施形態によれば、層スタック１２の各膜は個別の堆積チャンバまたは堆積チャンバの個別の区画内で堆積される。特に、例示の堆積装置１００は、第１のケイ素含有誘電体膜１６を堆積させるように構成された第１のケイ素含有誘電体膜堆積チャンバ１０６、第２のケイ素含有誘電体膜１８を堆積させるように構成された第２のケイ素含有誘電体膜堆積チャンバ１０８、および第３のケイ素含有誘電体膜２０を堆積させるように構成された第３のケイ素含有誘電体膜堆積チャンバ１１０を含む。例示の堆積装置１００は、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１０４をさらに含む。特に、例示の堆積装置１００は、透明導電膜２２を堆積させるように構成された導電膜堆積チャンバ１１２を含む。
本明細書の実施形態によれば、第１の堆積アセンブリ１０２および第２の堆積アセンブリ１０４は、第１の透明層スタック１２および透明導電膜２２が基板１４の上にこの順序で配置されるように配列される。例示の実施形態では、基板１４は堆積経路に沿って堆積方向１４０にコンベヤシステム（図示せず）によってチャンバを通って搬送される。例示の実施形態では、第１の堆積アセンブリ１０２は、第２の堆積アセンブリ１０４に対して上流に配列され、その結果、透明導電膜２２は第１の透明スタック１２の上に堆積される。
典型的な実施形態によれば、堆積装置１００は、低い屈折率を有する第１および第３の誘電体膜と、高い屈折率を有する第２の誘電体膜とを堆積させるように構成される。しかし、そのために、第１、第２、および第３の堆積チャンバは、チャンバが多様な目的に役立つことができるようなシリコンスパッタターゲットを備え、装置１００は、タッチパネル用途のための１つ、２つ、３つ、またはそれを超える誘電体膜からなる異なるタイプの透明層スタック間の切替えの柔軟性を改善した。
典型的な実施形態によれば、第１の堆積アセンブリ１０２は第１の誘電体膜１６、第２の誘電体膜１８、および第３の誘電体膜２０を基板の上にこの順序で堆積させるように構成される。例示の実施形態では、第１の誘電体膜堆積チャンバ１０６、第２の誘電体膜堆積チャンバ１０８、および第３の誘電体膜堆積チャンバ１１０はこの順序で堆積経路に沿って配置され、その結果、第１の誘電体膜１６、第２の誘電体膜１８、および第３の誘電体膜２０が基板１４の上にこの順序で、特に、積み重ねて堆積される。
堆積チャンバは、堆積装置１００が本開示の実施形態に従って透明体を堆積させることができるようにする任意の好適な構造、構成、配列、および／または構成要素を含むことができる。例えば、限定はしないが、堆積チャンバは、コーティング源、電源、個別の圧力制御、堆積制御システム、および温度制御を含む好適な堆積システムを含むことができる。
典型的な実施形態によれば、チャンバは個別のガス供給源を備える。そのために、異なるケイ素含有層を、チャンバのうちの１つの処理ガスを変更することによって堆積させることができる。チャンバは、典型的には、良好なガス分離を行うために互いに分離される。例えば、堆積チャンバは、特定のチャンバに直接供給されるガスに対する他のチャンバから特定のチャンバに広がるガスの比が少なくとも１から１００であるように互いに分離することができる。本明細書の実施形態による堆積装置１００は堆積チャンバの数に制限がない。例えば、限定はしないが、堆積装置１００は３個、５個、６個、または１２個の堆積チャンバを含むことができる。
典型的な実施形態によれば、堆積装置１００の膜堆積チャンバのいずれも、一般に回転ターゲットからのマグネトロンスパッタリングなどのスパッタリングによって堆積を行うように構成することができる。特に、第１の堆積アセンブリ１０２はマグネトロンスパッタリングによって第１の透明スタック１２を堆積させるように構成することができ、かつ／または第２の堆積アセンブリ１０４はマグネトロンスパッタリングによって堆積を行うように構成することができる。
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、磁界を生成す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。典型的には、そのような磁石アセンブリは永久磁石で構成される。この永久磁石は、典型的には、回転ターゲット表面より下で発生した発生磁界内部に自由電子がトラップされるように回転ターゲット内部に配置されるか、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は平面カソードに結合されるように配列することもできる。
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によって実現することもできる。特に、シリコンターゲットからのＭＦスパッタリングでは、二重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。しかし、上述のように、本発明の実施形態は、ターゲットを変更する必要なしにタッチパネルの透明層スタックのタイプ間の切替えを可能にする。したがって、ターゲットは、シリコンが消耗された後に取り替えられる。
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によって堆積を行う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、第１の堆積アセンブリ１０２または第２の堆積アセンブリ１０４の少なくとも一方は、回転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む。これらの実施形態によれば、スパッタリングシステムは第１のケイ素含有誘電体膜１６、第２のケイ素含有誘電体膜１８、第３のケイ素含有誘電体膜２０、または透明導電膜２２のうちの少なくとも１つを回転ターゲットからのスパッタリングによって堆積させるように構成される。特定の実施形態によれば、第２の堆積アセンブリ１０４は、透明導電膜２２を回転ターゲットのスパッタリングによって堆積させるために回転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１２７を含む。
いくつかの実施形態によれば、少なくとも第１の堆積アセンブリ１０２は、第１のケイ素含有誘電体膜１６、第２のケイ素含有誘電体膜１８、または第３のケイ素含有誘電体膜２０のうちの少なくとも１つを回転ターゲットのＭＦスパッタリングによって堆積させるために回転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む。いくつかの実施形態によれば、少なくとも第１の堆積アセンブリ１０２は、少なくとも第１の誘電体膜１６および第２の誘電体膜１８を回転ターゲットのスパッタリングによって堆積させるために回転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む。
いくつかの実施形態によれば、第１の堆積アセンブリ１０２および第２の堆積アセンブリ１０４は複数のターゲットを含み、ターゲットのうちの１つ、いくつか、またはすべては回転可能であり、第１の誘電体膜１６、第２の誘電体膜１８、第３の誘電体膜２０、および透明導電膜２２がターゲットのスパッタリングによって堆積され得るように構成することができる。例示の実施形態では、堆積装置１００の堆積チャンバの各々はスパッタリングシステムを含む。特に、第１の誘電体膜堆積チャンバ１０６はスパッタリングシステム１２０を備え、第２の誘電体膜堆積チャンバ１０８はスパッタリングシステム１２３を備え、第３の誘電体膜堆積チャンバ１１０はスパッタリングシステム１２５を備え、導電膜堆積チャンバ１１２はスパッタリングシステム１２７を備える。
特に、いくつかの実施形態によれば、堆積装置１００の堆積システムの各々はそれぞれの膜の堆積のためにそれぞれの回転ターゲットに動作可能に結合される。例示の実施形態では、スパッタリングシステム１２０はターゲット１２２（例えば、回転ターゲットとするか、または平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合され、スパッタリングシステム１２３はターゲット１２４（例えば、回転ターゲットとするか、または平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合され、スパッタリングシステム１２５は回転ターゲット１２６（代替として、例えば、平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合され、スパッタリングシステム１２７はターゲット１２８（例えば、回転ターゲットとするか、または平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合される。典型的な実施形態によれば、回転ターゲットは、基板１４の上に膜を堆積させるように適切に配列された１つまたは複数の円筒状ターゲットによって形成される。一般に、回転シリコンターゲットは溶射シリコンターゲットによって用意される。
典型的な実施形態によれば、スパッタリングは反応性スパッタリングで行うことができ、それによって、処理ガスは、誘電体層のタイプ、例えばＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４を決定するように使用される。
典型的な実施形態によれば、堆積装置１００は、第１の透明層スタック１２の一部を形成する膜のうちの少なくとも１つまたは透明導電膜２２の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１３８を含む。例えば、堆積装置１００は膜の堆積の間インライン光学分光光度測定を実行することができる。それによって、堆積プロセスのオンラインモニタリングが可能になる。
堆積装置１００は、第１の透明層スタック１２の少なくとも１つの一部を形成する膜のうちの少なくとも１つまたは透明導電膜の堆積を閉ループ制御するために測定システム１３８に動作可能に結合された制御システム１４２を含むことができる。それによって、各層の堆積は個別に制御することができ、その結果、膜厚、組成、または光学的性質を高精度で制御することができる。膜の性質の個別制御により、最適化された光透過率を有する安定した透明体の形成が可能になる。
典型的な実施形態によれば、堆積装置１００は、堆積経路の異なる区域、または前処理モジュールもしくは後処理モジュールなどの堆積装置１００の他のモジュールの温度を制御するための温度制御システム（図示せず）を含む。さらに、いくつかの実施形態によれば、そのような温度制御システムは堆積チャンバにおける基板１４の温度を個別に制御することができる。
図２の例示の実施形態は、堆積に先立って基板１４の前処理を行うために前処理チャンバ１３６をさらに含むことができる。例えば、前処理チャンバ１３６は、１ｋＷまたは３ｋＷの間の電力（基板速度に応じて）で基板１４のＤＣおよび／またはＭＦ前処理を行うように構成することができる。さらに、前処理チャンバ１３６は、アルゴンおよび／または酸素雰囲気で基板１４の前処理を行うように構成することができ、その結果、例えば、酸素リッチ前処理（ｏｘｙｇｅｎ ｒｉｃｈ ｐｒｅ−ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を行うことができる。
いくつかの実施形態によれば、堆積装置１００は、透明体１０のパターニングを行うためにパターニングチャンバ１１４を含むことができる。特に、パターニングチャンバ１１４は、透明導電膜２２を、例えば、透明導電膜２２をエッチングすることによってパターニングするためのスパッタリングシステム１３０を含むことができる。それによって、透明体１０は、投影型容量性タッチを実装するタッチパネルに好適となるように製作され得る。典型的な実施形態では、パターニングチャンバ１１４は、透明導電膜２２のパターニング（例えば、エッチング）によってＸ−Ｙ格子を形成し、その結果、電極の格子パターンが基板１４の上に形成されるように構成することができる。この場合、本明細書の実施形態による透明体１０は、パターン化導電層に起因する表示区域の上の反射率の変動の補正が前述のように透明体の安定性および品質を損なうことなく可能になるので特に有利である。
典型的な実施形態によれば、基板１４はハードコートされたＰＥＴフォイルなどのフレキシブル基板で構成され、堆積装置１００は、堆積に先立つ基板１４の巻き出し、および本明細書の実施形態による透明体の形成の後の基板１４の巻取りのために巻出しローラ１３２および巻返しローラ１３４を含むことができる。堆積装置１００は、様々な処理チャンバを通して基板１４を移行させるためにローラシステム（図示せず）を含むことができる。特に、本明細書の実施形態による堆積装置は、プラスチックフィルム上のロールツーロール堆積のためのスパッタロールコーターとして構成され得る。
図面の以下の説明の中では、同じ参照番号は同様の構成要素を表す。一般に、個々の実施形態に関する差のみが説明される。図３は、本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される透明体を製造するための例示の堆積装置３００の概略図である。例示の堆積装置３００は、巻出しモジュール３０２、巻取りモジュール３０４、およびそれらの間に配置されたプロセスモジュール３０８を含むロールツーロールシステムとして構成される。プロセスモジュール３０８は、図２に関して論じたものと同様の第１のケイ素含有誘電体膜堆積チャンバ１０６、第２のケイ素含有誘電体膜堆積チャンバ１０８、第３のケイ素含有誘電体膜堆積チャンバ１１０、および導電膜堆積チャンバ１１２を含むが、処理ドラム３０６のまわりに放射状に配置される。
プロセスモジュール３０８は、基板１４を処理ドラム３０６に適切に送り込み、かつ処理済み基板１４’をプロセスモジュール３０８から巻取りモジュール３０４に送り込むのを可能にするために補助ローラ３１０、３１２をさらに含むことができる。堆積装置３００は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓによって製造され、本開示の実施形態に従って透明体を製造するのに適合するＳｍａｒｆＷｅｂ（商標）とすることができる。本明細書の実施形態に従って適合させることができるロールツーロール堆積装置の例は、２００４年２月１８日に出願され、公開番号ＥＰ１５６１８３７Ａ１の下で公開された「Ｓｔｒｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｖａｃｕｕｍ ｃｈａｍｂｅｒ ａｎｄ ａ ｃｏａｔｉｎｇ ｃｙｌｉｎｄｅｒ」という名称の欧州特許出願ＥＰ２００４０００３５７４に記載されており、その出願は、本開示と矛盾しない範囲で参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態によれば、堆積装置３００は、基板１４または処理済み基板１４’に追加の処理を行うために追加の処理モジュールをさらに含む。さらに、本明細書の実施形態による透明体の生産性を拡大するために複数の堆積装置３００を直列に配置することができる。本明細書の実施形態に従って適合させることができる拡大可能な堆積システムの例は、２００４年４月１３日に出願され、公開番号ＥＰ１５８９１３０Ａ１の下で公開された「Ｇｕｉｄｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｇｕｉｄｅ ｒｏｌｌ ｆｏｒ ｇｕｉｄｉｎｇ ｗｅｂｓ ｉｎ ｗｅｂ ｔｒｅａｔｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ」という名称の欧州特許出願ＥＰ２００４０００８６９９に記載されており、その出願は、本開示と矛盾しない範囲で参照により本明細書に組み込まれる。
図３の例示の実施形態では、スパッタリングシステム１２０は回転ターゲット３２２（代替として、平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合され、スパッタリングシステム１２３は回転ターゲット３２４（代替として、平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合され、スパッタリングシステム１２５は回転ターゲット３２６（代替として、平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合され、スパッタリングシステム１２７は回転ターゲット３２８（代替として、平面カソードに適合することができる）に動作可能に結合される。
図１０は、例示の透明体１０などの透明体を製造するための例示のプロセス２００を図示する流れ図である。そのようなプロセスは、例えば、図２または図３の例示の装置のいずれでも行うことができる。
例示のプロセス２００は、第１のケイ素含有誘電体膜、第２のケイ素含有誘電体膜、および第３のケイ素含有誘電体膜を含む第１の透明層スタックを基板の上に堆積させること２０２を含み、第１および第３の誘電体膜は低い屈折率を有し、第２の誘電体膜は高い屈折率を有する。いくつかの実施形態によれば、堆積２０２は、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、および第３の誘電体膜が基板の上にこの順序で、最終的には積み重ねて配置されるように行われる。
いくつかの実施形態によれば、第１のケイ素含有誘電体膜および／または第３のケイ素含誘電体膜は酸化ケイ素（特に、ＳｉＯ２）を含むか、または酸化ケイ素（特に、ＳｉＯ２）から構成される。いくつかの実施形態によれば、第２のケイ素含有誘電体膜は窒化ケイ素（特にＳｉ３Ｎ４）を含むか、または窒化ケイ素（特にＳｉ３Ｎ４）から構成される。例示のプロセス２００は、第１の透明層スタックおよび透明導電膜が基板の上にこの順序で配置されるように透明導電膜を堆積させること２０４をさらに含む。例示のプロセス２００において、第１の誘電体膜、第２の誘電体膜、第３の誘電体膜、または透明導電膜のうちの少なくとも１つは、回転ターゲットからのスパッタリングによって堆積される。例示のプロセス２００は、透明導電膜をパターニングすること２０６をさらに含むことができる。例えば、堆積された透明導電膜の一部はエッチングすることができる。いくつかの実施形態によれば、透明導電膜は、透明体が投影型容量性タッチパネルに実装されるように構成されるようにパターニングされる。特定の実施形態では、透明導電膜は、透明体がタッチパネルの相互容量性センサに実装されるように構成されるようにパターニングされる。
いくつかの実施形態によれば、例示のプロセス２００は、堆積に先立って基板のガス抜きを行うための基板の加熱処理を含む。例えば、基板は、基板速度に応じて６０℃と２００℃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、例示のプロセス２００は、１ｋＷまたは３ｋＷの間の電力（基板速度に応じて）で基板のＤＣおよび／または中間周波数（ＭＦ：ｍｅｄｉｕｍ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）前処理を行うことを含むことができる。さらに、例示のプロセス２００は、例えば、酸素リッチ前処理などのアルゴンおよび／または酸素雰囲気で基板の前処理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、中間周波数は、５ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲、例えば、３０ｋＨｚから５０ｋＨｚの範囲の周波数である。
例示の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コーティング源は、平面または回転ターゲット（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ターゲット（ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４を堆積させるためのドープトシリコンターゲット、特に、溶射Ｓｉターゲットなど）とすることができる。典型的な実施形態によれば、透明体の膜は１つの連続運転で堆積される。特に、膜は個々の堆積チャンバにおいて異なるガス分圧（例えば、Ｏ２分圧）で堆積させることができる。
さらなる段階として、プロセス２００は、タッチパネルのための異なるタイプの透明誘電体層スタックの製造に切り替えることを含むことができる。そのために、例えば、装置は、フレキシブル基板のロールへの堆積を終了した後に、またはフレキシブル基板のロールへの堆積中に停止することができる。プロセスガスは、単一層透明スタックまたは二重層透明スタックを発生させるために、１つのＳｉＯ２含有層のみが堆積されるか、または１つのＳｉＯ２含有層が１つのＳｉ３Ｎ４含有層上に堆積されるように交換することができる。それによって、特に、２つ以上のシリコンターゲットアセンブリを、１つの層の堆積のために使用することができる。
例えば、図３を参照すると、ＳｉＯ２層がＳｉ３Ｎ４層よりも大きい厚さを有するＳｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２スタックが製造されなければならない場合、ターゲット３２２をＳｉ３Ｎ４層のために使用することができ、両方のターゲット３２４および３２６をＳｉＯ２層のために使用することができる。それによって、一般に、層厚と堆積速度の比の最も大きい層によって制限される処理速度は、２つ以上のターゲットアセンブリ３２４および３２６を利用することによって厚いＳｉＯ２層を製造することができるので改善することができる。
典型的な実施形態によれば、少なくとも３つのケイ素含有ターゲットアセンブリ、例えば回転ＭＦツインカソードは、ターゲット交換のために装置を開ける必要なしに、少なくとも標準ＩＴＯ透明体、第１の見えないＩＴＯ透明体、高透過率ＩＴＯ透明体、および第２の見えないＩＴＯ透明体の製造を可能にする。さらに、追加として、同じ装置は、ターゲット交換のために装置を開ける必要なしに基板上の他の反射防止コーティングに適用することもできる。標準ＩＴＯ透明体は、一般に、互いの上に堆積されるハードコート、ＳｉＯ２層、およびＩＴＯ層をもつ基板（例えば、ＰＥＴフィルム）を含む。それによって、図１に示した３つの層１６〜２０のうちの２つを省略することができる。ＳｉＯ２層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと酸素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。さらに、ＳｉＯ２誘電体膜のための典型的なプロセス圧力は２×１０−３ｍｂａｒと８×１０−３ｍｂａｒとの間とすることができる。さらに、典型的な堆積速度は２０ｎｍ／ｍｉｎと４０ｎｍ／ｍｉｎとの間（平面カソードが使用される場合）、または３０ｎｍ／ｍｉｎと６０ｎｍ／ｍｉｎとの間（円筒状カソードが使用される場合）とすることができる。ＩＴＯはＤＣスパッタリングプロセスで堆積される。一般に、膜厚は、ＳｉＯ２層に対して１０ｎｍから３０ｎｍであり、ＩＴＯ層に対して１０ｎｍから３０ｎｍである。
第１の見えないＩＴＯ透明体は、一般に、互いの上に堆積されるハードコート、第１のＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、第２のＳｉＯ２層、およびＩＴＯ層をもつ基板（例えば、ＰＥＴフィルム）を含む。第１および第３のＳｉＯ２層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと酸素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。Ｓｉ３Ｎ４層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと窒素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。さらに、誘電体膜のための典型的なプロセス圧力は２×１０−３ｍｂａｒと８×１０−３ｍｂａｒとの間とすることができる。さらに、典型的な堆積速度は２０ｎｍ／ｍｉｎと４０ｎｍ／ｍｉｎとの間（平面カソードが使用される場合）、または３０ｎｍ／ｍｉｎと６０ｎｍ／ｍｉｎとの間（円筒状カソードが使用される場合）とすることができる。ＩＴＯはＤＣスパッタリングプロセスで堆積される。一般に、膜厚は、第１のＳｉＯ２層に対して１０ｎｍから３０ｎｍ、Ｓｉ３Ｎ４層に対して１０ｎｍから４０ｎｍ、第２のＳｉＯ２層に対して２０ｎｍから６０ｎｍ、およびＩＴＯ層に対して１０ｎｍから３０ｎｍである。
高透過率ＩＴＯ透明体は、一般に、互いの上に堆積されるハードコート、第１のＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層、第２のＳｉＯ２層、およびＩＴＯ層をもつ基板（例えば、ＰＥＴフィルム）を含む。第１および第３のＳｉＯ２層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと酸素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。Ｓｉ３Ｎ４層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと窒素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。さらに、誘電体膜のための典型的なプロセス圧力は２×１０−３ｍｂａｒと８×１０−３ｍｂａｒとの間とすることができる。さらに、典型的な堆積速度は２０ｎｍ／ｍｉｎと４０ｎｍ／ｍｉｎとの間（平面カソードが使用される場合）、または３０ｎｍ／ｍｉｎと６０ｎｍ／ｍｉｎとの間（円筒状カソードが使用される場合）とすることができる。ＩＴＯはＤＣスパッタリングプロセスで堆積される。一般に、膜厚は、第１のＳｉＯ２層に対して１０ｎｍから３０ｎｍ、Ｓｉ３Ｎ４層に対して３０ｎｍから８０ｎｍ、第２のＳｉＯ２層に対して３０ｎｍから９０ｎｍ、およびＩＴＯ層に対して１０ｎｍから３０ｎｍである。
第２の見えないＩＴＯ透明体は、一般に、互いの上に堆積されるハードコート、Ｓｉ３Ｎ４層、ＳｉＯ２層、およびＩＴＯ層をもつ基板（例えば、ＰＥＴフィルム）を含む。それによって、図１に示した３つの層１６〜２０のうちの１つを省略することができる。Ｓｉ３Ｎ４層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと窒素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。ＳｉＯ２層は、例えば、堆積チャンバ内にアルゴンなどの不活性ガスと酸素とが存在する状態で、ＭＦスパッタリングプロセスを用いて反応性スパッタリングによって堆積される。さらに、誘電体膜のための典型的なプロセス圧力は２×１０−３ｍｂａｒと８×１０−３ｍｂａｒとの間とすることができる。さらに、典型的な堆積速度は２０ｎｍ／ｍｉｎと４０ｎｍ／ｍｉｎとの間（平面カソードが使用される場合）、または３０ｎｍ／ｍｉｎと６０ｎｍ／ｍｉｎとの間（円筒状カソードが使用される場合）とすることができる。ＩＴＯはＤＣスパッタリングプロセスで堆積される。一般に、膜厚は、Ｓｉ３Ｎ４層に対して１０ｎｍから４０ｎｍ、ＳｉＯ２層に対して２０ｎｍから６０ｎｍ、およびＩＴＯ層に対して１０ｎｍから３０ｎｍである。
同様のターゲット（少なくとも３つのケイ素含有ターゲットおよび少なくとも１つのＩＴＯターゲット）が使用されることに照らして、異なるタイプの透明体間の切替えを実現することができる。
図４のグラフ４１８および図５のグラフ５１８の反射率を算出するのに、裏側反射があり、外側基板がなく、ビーム反転がないＰＥＴ基板（屈折率１．６０）、空気媒体（屈折率１．００）、および０度の光入射角が仮定されていたことに留意されたい。さらに、図７および８のｂ＊値は、図に示されたように、２度および光源Ｄ６５による反射を表す。
図１１は、本明細書の実施形態によるタッチパネルで使用される透明体を製造するための堆積装置１０００の一例を概略的に図示する。例示の装置には、５つのターゲットアセンブリ１０２０−１から１０２０−５を有し、第１のケイ素含有誘電体膜１６、第２のケイ素含有誘電体膜１８、および第３のケイ素含有誘電体膜２０を含む第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の堆積アセンブリが含まれる。典型的な実施形態によれば、層スタック１２の各膜は個別の堆積チャンバまたは堆積チャンバの個別の区画内で堆積される。例示の堆積装置１０００は、透明導電膜２２を堆積させるように構成された第２の堆積アセンブリをさらに含む。
本明細書の実施形態によれば、第１の堆積アセンブリおよび第２の堆積アセンブリは、第１の透明層スタック１２および透明導電膜２２が基板１４の上にこの順序で配置されるように配列される。例示の実施形態では、基板１４は堆積経路に沿って堆積方向１４０にコンベヤシステム（図示せず）によってチャンバを通って搬送される。例示の実施形態では、第１の堆積アセンブリは、第２の堆積アセンブリに対して上流に配列され、その結果、透明導電膜２２は第１の透明スタック１２の上に堆積される。
典型的な実施形態によれば、堆積装置１０００は、低い屈折率を有する第１および第３の誘電体膜と、高い屈折率を有する第２の誘電体膜とを堆積させるように構成される。
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いくつかの実施形態によれば、装置１０００は、６つの区画、チャンバ、またはサブチャンバを含むことができ、その結果、各区画は、個々の処理パラメータの下で、特に個々の処理ガスで動作することができる。図１１に示すように、装置は、溶射Ｓｉターゲット管１０２２を装備する５つの回転ＭＦカソードまたはターゲットアセンブリ１０２０−１から１０２０−５を含むことができる。他の１つの区画は、ＤＣモードで電力供給される２つのＩＴＯ回転ターゲット１０２８−１および１０２８−２をもつターゲットアセンブリ１０２７を装備する。代替として、６つの区画またはチャンバをもつ装置は、溶射Ｓｉターゲット管を装備した４つの回転ＭＦカソードまたはターゲットアセンブリを含むことができる。他の２つの区画またはチャンバは、ＤＣモードで電力供給されるＩＴＯ回転ターゲットを有するターゲットアセンブリを装備する。
それによって、３つのケイ素含有誘電体膜を有する３層透明層スタックは、例えば、３つの層のうちの１つまたは複数を２つ以上のターゲットアセンブリ１０２０で製造させることによって効率的に製造することができる。したがって、他の誘電体膜の厚さよりも大きい厚さを有する、かつ／または他の誘電体膜の堆積速度よりも小さい堆積速度をもたらす堆積パラメータを有するＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４の層のそれぞれは、２つ以上のターゲットアセンブリで製造することができる。それによって、この層によるスループットの制限を避けるか、または減少させることができる。これは、同様に、２つのケイ素含有誘電体膜を有する２層透明層スタックに、さらに、１つのケイ素含有誘電体膜を有する１層透明層スタックに当てはまり、１つのシリコン含有膜の厚さはやはり２つ以上のシリコンターゲットアセンブリによって生じさせることができる。
上述のように、Ｓｉターゲット１０２２をもつＭＦカソードは、Ａｒ／酸素がスパッタガスとして使用される場合、低い屈折率層としてのＳｉＯ２の堆積を可能にする。代替として、高い屈折率層をもつＳｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）は、Ａｒ／Ｎ２スパッタガスを使用することによって堆積させることができる。これには、いくつかのタイプのタッチパネルコーティングが同じカソード／ターゲット構成で堆積させることができるという利点がある。
１つのターゲットアセンブリ１０２０−１のみについて、および１つのターゲット１０２８−１のみについて図１１に例示的に示すように、それぞれのＭＦ電源およびＤＣ電源１１２０および１１２８が設けられている。他のターゲットアセンブリおよびターゲットは対応して装備される（図示せず）。
さらなる実施形態によれば、特に、ＤＣスパッタリングで動作されるターゲットアセンブリ１０２７を装備した区画は、区画内に異なるターゲット１０２８−１および１０２８−２を有することができる。例えば、２つのタイプのＩＴＯ材料は、例えば、非晶質ＩＴＯのための９０％Ｉｎ２Ｏ３および１０％ＳｎＯ２の組成をもつ、または結晶性ＩＴＯのための９７％Ｉｎ２Ｏ３および３％ＳｎＯ２の組成（焼もどしの段階の後で）をもつ透明導電性酸化物膜のために使用することができる。図１１では、これは、異なるターゲット１０２８−１および１０２８−２によって示されている。したがって、装置の柔軟性は、ＩＴＯターゲットセクション（図１１のターゲットアセンブリ１０２７）において、一方の回転カソードが９０／１０ＩＴＯを装備し、他方の回転カソードが９７／３ＩＴＯを装備している場合、さらに向上することができる。これにより、カソードのいずれかのものを使用することによって非晶質ＩＴＯと結晶性ＩＴＯとの間の切替えも可能になる。
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、特に、屈折率が異なるケイ素ベース誘電体膜を製造するように適合された複数のケイ素含有ターゲットをもつ装置は、タッチパネルの異なるタイプの透明層スタック間の切替えを可能にする。例えば、層スタックは、ＰＥＴフィルム／ＳｉＯ２／ＩＴＯ、改善された色反射層としてのＰＥＴフィルム／ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２／ＩＴＯ、高い透過率構造としてのＰＥＴフィルム／ＳｉＯ２／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２／ＩＴＯ、および３層をもつ改善された色反射層としてのＰＥＴフィルム／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２／ＩＴＯからなる群のうちの１つによって形成することができる。
さらなる実施形態によれば、図１１に示し、６つの区画、ターゲットアセンブリ、またはカソードを有する装置１０００は、例えば、８個、１０個、またはさらに１２個の区画、ターゲットアセンブリ、またはカソードまでさらに規模拡大させることもできる。一般に、層厚および／または堆積速度に基づいて基板の速度を制限している層は追加のカソードで堆積させることができるので、少なくともスループットはそのような規模拡大によって増加させることができる。カソードの類似性に照らして、スループットのこの増加はすべての層スタックに対して実現することができ、スループットの限界はケイ素含有層堆積によって定められる。スループットの限界が主としてＩＴＯ層堆積によって定められる場合、カソードアセンブリのうちの第２のものはＩＴＯターゲットを装備することができる。
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、製造方法および装置の柔軟性は、ケイ素含有誘電体層の層スタックが様々な屈折率、例えばグレーディングの屈折率を有する反射防止コーティングを堆積させる選択肢によってさらに与えられる。それによって、そのような装置の所有コストは、チャンバを通気および再排気する必要なしにシステムを利用することによってさらに低減させることができる。
本明細書で説明する実施形態は、２つのターゲット材料のみが使用される方法および装置に関する。これにより、堆積装置のオペレータは、単にスパッタパラメータを変更することによって、あるプロセスから次のプロセスに切り替えることができる。さらなるターゲット交換の必要はない。通気およびターゲットの入れ替えなしに、顧客は様々なタイプのタッチパネルコーティングを生成することができる。機械を通気することや開けることなしに、同じロールのプラスチック材料に様々なタイプのタッチパネルコーティングを堆積させることも可能である。これにより、顧客の所有コストが改善され、顧客に付加価値が与えられる。別の利点は高屈折率材料酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）のターゲット価格と比較した溶射Ｓｉのターゲット価格であり、それはタッチパネル用途の多層透明スタックでも使用することができる。
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示し、当業者が本発明を実行および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で変形して本発明を実施することができることを認識するであろう。上述の実施形態の例および実施形態またはその変形形態の相互非排他的特徴は互いに組み合わせることができる。
本発明の特許の範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含むことができる。そのような他の例は特許請求の範囲内にあるものである。
前述は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態を本発明の基本的な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。

Claims (14)

  1. タッチパネルで使用される透明体（１０）を製造する方法であって、
    第１のケイ素含有誘電体膜（１６）、第２のケイ素含有誘電体膜（１８）、および第３のケイ素含有誘電体膜（２０）を含む第１の透明層スタック（１２）を基板（１４）の上に堆積させることであり、前記第１および前記第３のケイ素含有誘電体膜が低い屈折率を有し、前記第２のケイ素含有誘電体膜が高い屈折率を有し、前記基板（１４）上に前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）が堆積され、前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）上に前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）が堆積され、前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）上に第３のケイ素含有誘電体膜（２０）が堆積される、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）が前記基板（１４）の上にこの順序で配置されるように前記透明導電膜（２２）を堆積させることと、
    前記透明導電膜（２２）をパターニングすること、を含み、
    前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）、前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）、前記第３のケイ素含有誘電体膜（２０）、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（１２２、１２４、１２６、１２８、３２２、３２４、３２６、３２８）からのスパッタリングによって堆積される、方法。
  2. 前記第１および前記第３のケイ素含有誘電体膜が１．５未満の屈折率を有し、前記第２のケイ素含有誘電体膜が少なくとも１．８の屈折率を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 第１のケイ素含有誘電体膜（１６）が、少なくとも９０重量％のＳｉＯ２をもつＳｉＯ２層であり、第２のケイ素含有誘電体膜（１８）が、少なくとも７０重量％のＳｉ３Ｎ４をもつＳｉ３Ｎ４層であり、第３のケイ素含有誘電体膜（２０）が、少なくとも９０重量％のＳｉＯ２をもつＳｉＯ２層である、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記第２のケイ素含有誘電体膜が窒化ケイ素を含む、および／または、前記第１および前記第３のケイ素含有誘電体膜が酸化ケイ素を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第１の透明層スタック（１２）を堆積させた後、および前記透明導電膜（２２）を堆積させた後、技術的真空が維持され、その後、前記方法が少なくとも第２の透明層スタックの製造に切り替えることをさらに含み、前記方法が、
    少なくともさらなる第１のケイ素含有誘電体膜を含む前記第２の透明層スタックを基板（１４）の上に堆積させることと、
    前記第２の透明層スタックおよび第２の透明導電膜が前記基板（１４）の上にこの順序で配置されるように前記第２の透明導電膜を堆積させることと、を含み、
    前記さらなる第１のケイ素含有誘電体膜および前記第２の透明導電膜の少なくとも一方がターゲットからのスパッタリングによって堆積される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第２の透明層スタックが、ＳｉＯ２含有層からなるスタック、ＳｉＯ２含有層、Ｓｉ３Ｎ４含有層、およびＳｉＯ２含有層からなるスタック、ならびにＳｉ３Ｎ４含有層およびＳｉＯ２含有層からなるスタックからなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
  7. 前記ケイ素含有誘電体膜が、ＭＦスパッタリングによってスパッタリングされ、前記透明導電膜が、ＤＣスパッタリングによってスパッタリングされる、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. タッチパネルで使用される透明体（１０）を製造するための堆積装置（１００）であって、
    第１のケイ素含有誘電体膜（１６）、第２のケイ素含有誘電体膜（１８）、および第３のケイ素含有誘電体膜（２０）を含む第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（１０２）であり、前記第１および前記第３のケイ素含有誘電体膜が低い屈折率を有し、前記第２のケイ素含有誘電体膜が高い屈折率を有し、前記基板（１４）上に前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）が堆積されており、前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）上に前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）が堆積されており、前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）上に第３のケイ素含有誘電体膜（２０）が堆積されている、第１の堆積アセンブリ（１０２）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（１０４）と、
    前記透明導電膜（２２）をパターニングするためのパターニングチャンバ（１１４）と、を備え、
    前記第１の堆積アセンブリ（１０２）および前記第２の堆積アセンブリ（１０４）は、前記第１の透明層スタック（１２）および前記透明導電膜（２２）が前記基板（１４）の上にこの順序で配置されるように配列され、
    前記第１の堆積アセンブリ（１０２）または前記第２の堆積アセンブリの少なくとも一方がターゲット（１２２、１２４、１２６、１２８、３２２、３２４、３２６、３２８）に動作可能に結合されたスパッタリングシステム（１２０、１２３、１２５、１２７）を含み、前記スパッタリングシステムが前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）、前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）、前記第３のケイ素含有誘電体膜（２０）、または前記透明導電膜（２２）のうちの少なくとも１つを前記ターゲットからのスパッタリングによって堆積させるように構成される、装置。
  9. 前記第１の堆積アセンブリ（１０２）が、前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）、前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）、および前記第３のケイ素含有誘電体膜（２０）を前記基板の上にこの順序で堆積させるように構成される、請求項８に記載の装置。
  10. 前記第１の堆積アセンブリ（１０２）および前記第２の堆積アセンブリ（１０４）が前記第１の透明層スタック（１２）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によって堆積させるように構成される、請求項８または９に記載の装置。
  11. 前記第１の透明層スタックの少なくとも１つの一部を形成する前記膜のうちの少なくとも１つまたは前記透明導電膜の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（１３８）をさらに備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記第１の堆積アセンブリ（１０２）が、前記第３のケイ素含有誘電体膜（２０）を反応性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８から１１のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記第１の堆積アセンブリ（１０２）および前記第２の堆積アセンブリ（１０４）は、前記第１のケイ素含有誘電体膜（１６）、前記第２のケイ素含有誘電体膜（１８）、前記第３のケイ素含有誘電体膜（２０）、および前記透明導電膜（２２）が回転ターゲットからのスパッタリングによって堆積され得るように構成された複数の回転ターゲット（１２２、１２４、１２６、１２８、３２２、３２４、３２６、３２８）を含む、請求項８から１２のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記第１の堆積アセンブリ（１０２）が、少なくとも４つの中央周波数ケイ素含有カソードを含み、前記第２の堆積アセンブリ（１０４）が、ＩＴＯのスパッタリングのための少なくとも１つの直流カソードを含む、請求項８から１３のいずれか一項に記載の装置。
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