TW201539276A - 透明導電體及觸控面板 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種透明導電體，其係透明基材、第1金屬氧化物層、金屬層及第2金屬氧化物層依序積層而成，第1及第2金屬氧化物層之至少一者含有Al2O3、ZnO、SnO2及Ga2O3四種成分，於將Al2O3與ZnO之合計、SnO2及Ga2O3相對於四種成分之合計之莫耳比率分別設為X、Y及Z時，X、Y、Z於圖2之三角圖所示之(X,Y,Z)座標中，位於由連接點a(71.2,3.8,25.0)、點b(85.5,4.5,10.0)、點c(76.0,19.0,5.0)、點d(66.5,28.5,5.0)、點e(59.5,25.5,15.0)、及點f(67.5,7.5,25.0)之線段所圍成之區域內或者該線段上，且Al2O3相對於四種成分之莫耳比率為1.5~3.5mol%。

Description

透明導電體及觸控面板
本發明係關於一種透明導電體及使用其之觸控面板。
透明導電體由於兼具透過率與導電性，故而可用作液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)及電致發光面板(有機EL(Electroluminescence，電致發光)、無機EL)等顯示器、以及太陽電池等之透明電極。又，除了該等之外，亦用於電磁波屏蔽膜及紅外線防止膜等。
作為透明導電體，已知有將錫(Sn)添加於氧化銦(In2O3)之ITO(Indium Tin Oxide，氧化銦錫)、將鎵(Ga)添加於氧化鋅(ZnO)之GZO(Gallium Zinc Oxide，氧化鎵鋅)、及將銻(Sb)添加於氧化錫(SnO2)之材料等。該等之中，廣泛使用ITO。
近年來，智慧型手機及平板終端等具備觸控面板之終端正急速普及。該等具有將觸控感測器部設置於液晶面板上並且於最表面具備覆蓋玻璃之構成。觸控感測器部係貼合1片或者2片藉由濺鍍將ITO成膜於玻璃或者膜基材之單面或者雙面而成者構成。
對觸控面板用之透明導電體要求具有比其他用途更高之可見光透過率。人眼對每個波長感受到之光之強度不同，於波長為555nm下成為最大。因此，對於觸控面板用之透明導電體而言要求提高於波長為555nm下之透過率。
另一方面，因智慧型手機、平板終端或具備觸控感測器之 PC(personal computer，個人電腦)之普及等，觸控面板之大型化正急速發展。對於大型觸控面板而言要求在維持較高之透過率之狀態下降低電阻值。又，為了應對伴隨大型化而產生之重量增加，研究將供透明導電體設置之基材自玻璃替換成膜來輕量化。
然而，為了於ITO膜中實現低電阻化，必須增厚ITO之膜厚或者必須藉由熱退火(thermal annealing)來進行ITO膜之結晶化。但是，若將ITO膜厚膜化，則透過率會降低。又，通常膜難以於高溫下進行熱退火。因此，於設置於膜基材上之ITO膜之情形時，在維持較高之透過率之狀態下進行低電阻化處於困難之狀況。
於此種情況下，提出由金屬氧化物層與金屬層之積層構造構成之積層型透明導電體。又，近年來，一直擔憂作為稀土元素之銦(In)之資源會枯竭，要求即便不使用In亦可滿足各種特性之透明導體。作為此種透明導電體之材料，研究有氧化鋅(ZnO)。
例如，於專利文獻1(日本專利特開平9-291355號公報)中提出將添加有Ga之ZnO(GZO)之透明氧化物層、銀(Ag)等之金屬層及GZO之透明氧化物層積層而成之積層體。於專利文獻2(日本專利特開2007-250430號公報)中提出Zn-Sn-O系氧化物膜及於其中添加有Ga或者Al之膜、與以Ag作為主成分之金屬膜之積層體。
然而，根據本發明者等人之研究，若將如專利文獻1所述之積層體放置於高溫高濕度之環境下，則由於ZnO之耐濕性較低，故而有產生白濁之虞。又，於如專利文獻2所述之Zn-Sn-O系氧化物膜或者於其中添加有Ga或Al之膜之情形時，有成為難以蝕刻之材料之虞。若為難以蝕刻之材料，則於觸控面板等用途中難以進行圖案化，用途受到限制。
本發明係鑒於上述情況而成者，其目的在於提供一種具有較低 之表面電阻值及波長555nm下較高之全光線透過率，且蝕刻特性及保存可靠性優異之透明導電體。又，本發明之目的在於提供一種藉由使用此種透明導電體而顯示鮮明並且保存可靠性優異之觸控面板。
本發明於一態樣中提供一種透明導電體，其係依序積層透明基材、第1金屬氧化物層、金屬層及第2金屬氧化物層而成者，第1金屬氧化物層及第2金屬氧化物層之至少一者含有Al2O3、ZnO、SnO2及Ga2O3四種成分，於將Al2O3與ZnO之合計、SnO2及Ga2O3相對於該四種成分之合計之莫耳比率分別設為X、Y、Z時，X、Y、Z於圖2之三角圖所示之(X,Y,Z)座標中，位於由連接點a(71.2,3.8,25.0)、點b(85.5,4.5,10.0)、點c(76.0,19.0,5.0)、點d(66.5,28.5,5.0)、點e(59.5,25.5,15.0)、及點f(67.5,7.5,25.0)之線段所圍成之區域內或者該線段上，且Al2O3相對於四種成分之莫耳比率為1.5~3.5mol%。
本發明之透明導電體即便不含銦(In)亦具有較低之表面電阻值及波長555nm下較高之全光線透過率，並且蝕刻性及保存可靠性優異。
本發明於另一態樣中提供一種觸控面板，其係面板與感測器膜隔著間隔件對向配置者，且感測器膜為上述透明導電體。
此種觸控面板由於設置有具有上述特徵之透明導電體，故而顯示鮮明並且保存可靠性優異。
根據本發明，可提供一種具有較低之表面電阻值及波長555nm下較高之全光線透過率，且蝕刻特性及保存可靠性優異之透明導電體。又，本發明可提供一種藉由使用此種透明導電體而顯示鮮明並且保存可靠性優異之觸控面板。
10‧‧‧透明基材
12‧‧‧金屬氧化物層
14‧‧‧第1金屬氧化物層
16‧‧‧金屬層
16a‧‧‧感測器電極
16b‧‧‧感測器電極
17‧‧‧光學膠
18‧‧‧第2金屬氧化層
20‧‧‧硬塗層
22‧‧‧第1硬塗層
24‧‧‧第2硬塗層
50‧‧‧導體線路
70‧‧‧面板
80‧‧‧電極
90‧‧‧接著劑
92‧‧‧間隔件
100‧‧‧透明導電體
100a‧‧‧Y用感測器膜
100b‧‧‧X用感測器膜
101‧‧‧透明導電體
200‧‧‧觸控面板
a、b、c、d、e、f‧‧‧點
P‧‧‧區域
S‧‧‧間隙
圖1係示意性地表示本發明之透明導電體之一實施形態之剖視圖。
圖2係表示本發明之透明導電體之一實施形態中之金屬氧化物層 之組成之三角圖。
圖3係示意性地表示本發明之透明導電體之另一實施形態之剖視圖。
圖4係放大本發明之觸控面板之一實施形態中之剖面之一部分而表示之示意剖視圖。
圖5(A)、(B)係構成本發明之一實施形態之觸控面板之感測器膜之俯視圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明之較佳之實施形態進行詳細說明。但是，本發明並不受以下實施形態任何限定。再者，於圖式中對相同或者同等之元件標註相同符號，並視情形省略重複之說明。
圖1係表示透明導電體之一實施形態之示意剖視圖。透明導電體100具有依序積層膜狀之透明基材10、金屬氧化物層12、金屬層16、及金屬氧化物層12而成之積層構造。即，金屬層16係配置於一對金屬氧化物層12之間。於一對金屬氧化物層12中，將配置於透明基材10側之層稱作第1金屬氧化物層14，將較該第1金屬氧化物層14離開透明基材10配置之層稱作第2金屬氧化層18。
本說明書中之「透明」係指可見光可透過，亦可以一定程度散射光。關於光之散射程度，根據透明導電體100之用途不同，所要求之等級會有所不同。一般具有被稱為半透明之光之散射者亦包含於本說明書中之「透明」之概念。光之散射程度較佳為較小，透明性較佳為較高。透明導電體100整體之全光線透過率例如為86%以上，較佳為90%以上。
作為透明基材10，並無特別限定，可為具有可撓性之有機樹脂膜。有機樹脂膜可為有機樹脂片。作為有機樹脂膜例如可列舉：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯膜、聚乙烯及 聚丙烯等聚烯烴膜、聚碳酸酯膜、丙烯酸系樹脂膜、降烯膜、聚芳酯膜、聚醚碸膜、二乙醯纖維素膜及三乙醯纖維素膜等。於該等之中，較佳為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯膜。
透明基材10就剛性之觀點而言，較佳為較厚。另一方面，透明基材10就使透明導電體100薄膜化之觀點而言，較佳為較薄。就此種觀點而言，透明基材10之厚度例如為10~200μm。透明基材之折射率就製成光學特性優異之透明導電體之觀點而言，例如為1.50~1.70。再者，本說明書中之折射率係於λ=633nm、溫度20℃之條件下測定之值。
透明基材10較佳為加熱時之尺寸穩定性較高。一般而言，可撓性之有機樹脂膜於膜製作過程中會因加熱而產生膨脹或收縮所導致之尺寸變化。若利用單軸延伸或者雙軸延伸，則可以低成本製作出厚度較薄之透明基材10。於形成引出電極時若加熱透明導電體100，則會因熱收縮而產生尺寸變化。此種尺寸變化可按照ASTM D1204-02或者JIS-C-2151來進行測定。加熱處理前後之尺寸變化率係於將加熱前之尺寸設為Lo並將加熱後之尺寸設為L時，由以下式求得。
尺寸變化率(%)=100×(L-Lo)/Lo
尺寸變化率(%)為正之情形時，表示因加熱處理而產生膨脹，尺寸變化率(%)為負之情形時，表示因加熱處理而產生收縮。經雙軸延伸之透明基材10之尺寸變化率可於延伸時之行進方向(MD方向)及橫向(TD方向)兩個方向上進行測定。透明基材10之尺寸變化率例如於MD方向上為-1.0~-0.3%，於TD方向上為-0.1~+0.1%。
透明基材10可為實施了選自由電暈放電處理、輝光放電處理、火焰處理、紫外線照射處理、電子束照射處理及臭氧處理所組成之群中之至少一種表面處理者。透明基材可為樹脂膜。藉由使用樹脂膜， 可將透明導電體100製成柔軟性優異者。藉此，不限於觸控面板用途之透明導電體，亦可用作可撓性之有機EL照明等之透明電極用或者電磁波遮罩。
例如，於將透明導電體100用作構成觸控面板之感測器膜之情形時，為了可對手指及筆等之外部輸入適度地變形，透明基材10較佳為具有可撓性之有機樹脂膜。另一方面，於將透明導電體100用作與輸入側(表面側)之透明電極面板相對向進行配置之內部側之透明電極面板之情形時，由於不要求可撓性，故而透明基材10亦可為不具有可撓性之玻璃板。
金屬氧化物層12為包含氧化物之透明之層，作為該氧化物，包含Al2O3、ZnO、SnO2以及Ga2O3四種成分。金屬氧化物層12兼聚光學特性之調整、金屬層16之保護及導電性之確保等功能。金屬氧化物層12於不過多損害其功能之範圍內可除了上述四種成分之外包含微量成分或不可避免之成分。但是，就製成具有充分高之特性之透明導電體100之觀點而言，較佳為金屬氧化物層12中之該四種成分之合計比率較高。其比率例如為99質量%以上。
金屬氧化物層12於將Al2O3、ZnO、SnO2及Ga2O3相對於四種成分之合計之莫耳比率分別設為α、β、Y及Z(mol%)，並且設定α+β=X，以圖2所示之(X,Y,Z)座標進行表示時，具有由連接點a、點b、點c、點d、點e及點f之線段(虛線)所圍成之區域內或者該線段上(邊界線上)之組成。再者，α、β、Y、Z滿足α+β+Y+Z=100。
點a(71.2,3.8,25.0)
點b(85.5,4.5,10.0)
點c(76.0,19.0,5.0)
點d(66.5,28.5,5.0)
點e(59.5,25.5,15.0)
點f(67.5,7.5,25.0)
於上述組成中，Al2O3相對於上述四種成分之莫耳比率即α/(X+Y+Z)之值為1.5~3.5mol%。若α/(X+Y+Z)之值未達1.5mol%或者超過3.5mol%，則導電性降低而無法減小表面電阻。推測其原因在於若α/(X+Y+Z)之值於1.5~3.5mol%範圍外，則金屬氧化物層12成為絕緣狀態。
圖2係將Al2O3與ZnO之合計、SnO2、及Ga2O3作為頂點之表示金屬氧化物層12之組成之三角圖。即，為了於三角座標上表示出Al2O3、ZnO、Ga2O3及SnO2四種成分，將Al2O3與ZnO之組成之和即Al2O3+ZnO設為1個成分，將Al2O3+ZnO、SnO2及Ga2O3三種成分設為頂點。可使用該圖2之三角圖將本實施形態之金屬氧化物層12中之組成以X、Y、Z之三角座標來進行表示。於圖2中描繪有上述點a、點b、點c、點d、點e及點f。金屬氧化物層12具有由連接相鄰之2點之直線所圍成之區域(區域P)或者該直線上之組成。上述直線形成區域之邊界線。
點a為連接對應於(Al2O3-ZnO)95(SnO2)5(Ga2O3)0之組成之點與對應於(Ga2O3)100之組成之點的線上之Ga2O3=25mol%之點，點b為同一線上之Ga2O3=10mol%之點。點c為連接對應於(Al2O3-ZnO)80(SnO2)20(Ga2O3)0之組成之點與對應於(Ga2O3)100之組成之點的線上之Ga2O3=5mol%之點。點d為連接對應於(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30(Ga2O3)0之組成之點與對應於(Ga2O3)100之組成之點的線上之Ga2O3=5mol%之點，點e為同一線上之Ga2O3=15mol%之點。點f為連接對應於(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10(Ga2O3)0之組成之點與對應於(Ga2O3)100之組成之點的線上之Ga2O3=25mol%之點。再者，標註於括弧後之下標數字表示各個成分之莫耳比率。
金屬氧化物層12之厚度例如就製成適合於各種觸控面板之厚度 之觀點而言為20~70nm。
金屬氧化物層12可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍敷法或者CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沈積)法等真空成膜法來進行製作。於該等之中，就可使成膜室小型化之觀點而言、及就成膜速度較快之觀點而言，較佳為濺鍍法。作為濺鍍法，可列舉DC(direct current，直流)磁控濺鍍。作為靶，可使用氧化物靶、金屬或者半金屬靶。
於金屬氧化物層12中，設置於透明基材10側之第1金屬氧化物層14及離開透明基材10設置之第2金屬氧化物層18於厚度、構造及組成方面既可相同亦可不同。
亦可於第2金屬氧化物層18上設置配線電極等。導通下文所述之金屬層16之電流係通過第2金屬氧化物層18導至設置於第2金屬氧化物層18上之配線電極等。因此，第2金屬氧化物層18較佳為具有較高之導電性。就此種觀點而言，第2金屬氧化物層18之比電阻例如可為1000Ω‧cm以下，亦可為100Ω‧cm以下。
金屬層16係包含金屬作為主成分之層。由於金屬層16具有較高之導電性，故而可充分降低透明導電體之表面電阻值。作為金屬，較佳為銀(Ag)或者包含銀之合金(Ag合金)。金屬層16具有調整透明導電體100之全光線透過率及電阻值之功能。Ag係於波長555nm下具有較高之全光線透過率並且具有較低之電阻值之金屬。金屬層16就充分抑制苛刻之高溫高濕環境下之腐蝕及凝聚之觀點而言較佳為含有微量之添加物。
作為構成Ag合金之金屬元素，可列舉選自Au、Pd、Nd、Bi、Cu、Sb、Bi、In、Sn、Ge、Nb、Ti、Ru、Al、Ga及Gd中之至少1種。作為較佳之Ag合金，可列舉Ag-Pd、Ag-Cu、Ag-Bi、Ag-Nd、Ag-In及Ag-Nb。此種Ag合金亦可含有添加物。因此，金屬層16亦可 含有3種以上之金屬元素。金屬層16中之添加物含量例如為0.3~2.5重量%。於該含量少於0.3重量%之情形時，有難以獲得耐蝕性提高效果之傾向。另一方面，若該含量超過2.5重量%，則有全光線透過率降低之傾向或者電阻值變高之傾向。金屬層16之厚度就製成適合於各種用途之厚度之觀點而言，例如為3~15nm。
金屬層16可藉由真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍敷法或者CVD法等真空成膜法來進行製作。於該等之中，就可使成膜室小型化之觀點而言及就成膜速度較快之觀點而言，較佳為濺鍍法。作為濺鍍法，可列舉DC磁控濺鍍。作為靶，可使用金屬靶。
圖3係表示本發明之透明導電體之另一實施形態之示意剖視圖。透明導電體101於以夾持透明基材10之方式具備一對硬塗層20之方面與透明導電體100不同。其他構成與透明導電體100相同。
透明導電體101具備在透明基材10之第1金屬氧物層14側之主面上之第1硬塗層22、及在透明基材10之與第1金屬氧化物層14側相反之側之主面上之第2硬塗層24作為一對硬塗層20。即，透明導電體101具有依序積層第2硬塗層24、透明基材10、第1硬塗層22、第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18而成之積層構造。第1硬塗層22與第2硬塗層24之厚度、構造及組成可相同亦可不同。又，未必必須具備第1硬塗層22與第2硬塗層24兩者，亦可僅具備任一者。
藉由設置硬塗層20，可充分抑制於透明基材10上產生之損傷。硬塗層20含有使樹脂組合物硬化而獲得之樹脂硬化物。樹脂組合物較佳為含有選自熱硬化性樹脂組合物、紫外線硬化性樹脂組合物及電子束硬化性樹脂組合物中之至少一種。熱硬化性樹脂組合物可包含選自環氧系樹脂、苯氧基系樹脂及三聚氰胺系樹脂中之至少一種。
樹脂組合物例如係含有具有(甲基)丙烯醯基、乙烯基等能量線反應性基之硬化性化合物之組合物。再者，(甲基)丙烯醯基之表述係指 含有丙烯醯基及甲基丙烯醯基中之至少一者。硬化性化合物較佳為包含於1個分子內含有2個以上、較佳為含有3個以上之能量線反應性基之多官能單體或者低聚物。
硬化性化合物較佳為含有丙烯酸系單體。作為丙烯酸系單體，具體而言可列舉1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷改性雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧乙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷環氧丙烷改性三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、及3-(甲基)丙烯醯氧基甘油單(甲基)丙烯酸酯等。但是，未必限定於該等。例如亦可列舉胺基甲酸酯改性丙烯酸酯及環氧改性丙烯酸酯等。
作為硬化性化合物，亦可使用具有乙烯基之化合物。作為具有乙烯基之化合物，例如可列舉乙二醇二乙烯基醚、季戊四醇二乙烯基醚、1,6-己二醇二乙烯基醚、三羥甲基丙烷二乙烯基醚、環氧乙烷改性對苯二酚二乙烯基醚、環氧乙烷改性雙酚A二乙烯基醚、季戊四醇三乙烯基醚、二季戊四醇六乙烯基醚、及二-三羥甲基丙烷聚乙烯基醚等。但是，未必限定於該等。
樹脂組合物於藉由紫外線來使硬化性化合物硬化之情形時含有光聚合起始劑。作為光聚合起始劑，可使用各種起始劑。例如，只要自苯乙酮系、安息香系、二苯甲酮系、及9-氧硫系等之公知之化合物中適當選擇即可。更具體而言，可列舉DAROCUR1173、IRGACURE651、IRGACURE184、IRGACURE907(以上為商品名，Ciba Specialty Chemicals公司製造)；及KAYACURE DETX-S(商品名，日本化藥股份有限公司製造)。
光聚合起始劑相對於硬化性化合物之重量只要設為0.01~20重量 %或0.5~5重量%左右即可。樹脂組合物可為將光聚合起始劑添加至丙烯酸系單體之公知者。作為將光聚合起始劑添加至丙烯酸系單體而成者，例如可列舉作為紫外線硬化型樹脂之SD-318(商品名，大日本油墨化學工業股份有限公司製造)及XNR5535(商品名，長瀨產業股份有限公司製造)等。
為了提高塗膜之強度及/或調整折射率等，樹脂組合物亦可含有有機微粒子及/或無機微粒子。作為有機微粒子，例如可列舉有機矽微粒子、交聯丙烯酸系微粒子及交聯聚苯乙烯微粒子等。作為無機微粒子，例如可列舉氧化矽微粒子、氧化鋁微粒子、氧化鋯微粒子、氧化鈦微粒子及氧化鐵微粒子等。於該等之中，較佳為氧化矽微粒子。
亦較佳為藉由利用矽烷偶合劑來處理微粒子表面，而使(甲基)丙烯醯基及/或乙烯基等能量線反應性基以膜狀存在於表面。若使用此種具有反應性之微粒子，則於照射能量線時，微粒子彼此反應，或微粒子與多官能單體或者低聚物反應，可增強膜之強度。可較佳地使用經含有(甲基)丙烯醯基之矽烷偶合劑處理之氧化矽微粒子。
微粒子之平均粒徑小於硬塗層20之厚度，就確保充分之透明性之觀點而言可為100nm以下，亦可為20nm以下。另一方面，就製造膠體溶液之觀點而言，可為5nm以上，亦可為10nm以上。於使用有機微粒子及/或無機微粒子之情形時，有機微粒子及無機微粒子之合計量相對於硬化性化合物100重量份例如可為5~500重量份，亦可為20~200重量份。
若使用利用能量線進行硬化之樹脂組合物，則藉由照射紫外線等能量線，可使樹脂組合物硬化。因此，使用此種樹脂組合物就製造步驟上之觀點而言亦較佳。
第1硬塗層22可將樹脂組合物之溶液或者分散液塗佈於透明基材10之一個面上並進行乾燥，使樹脂組合物硬化而進行製作。此時之塗 佈可藉由公知之方法進行。作為塗佈方法，例如可列舉擠壓噴嘴法、刮刀法、刀片法、棒塗法、接觸塗佈法、逆向接觸法、凹版輥法、浸漬法、逆輥法、直接輥法、簾幕法、及擠壓法等。第2硬塗層24亦可以與第1硬塗層22相同之方式製作於透明基材10之另一個面上。
第1硬塗層22及第2硬塗層24之厚度例如為0.5~10μm。若厚度超過10μm，則有容易產生厚度不均或褶皺等之傾向。另一方面，若厚度低於0.5μm，則於透明基材10中包含大量之塑化劑或者低聚物等低分子量成分之情形時，有難以充分抑制該等成分之滲出之情況。再者，第1硬塗層22及第2硬塗層24之厚度就抑制翹曲之觀點而言較佳為設為相同程度。
第1硬塗層22及第2硬塗層24之折射率例如為1.40~1.60。透明基材10與第1硬塗層22之折射率之差之絕對值較佳為0.1以下。透明基材10與第2硬塗層24之折射率之差之絕對值亦較佳為0.1以下。藉由減小第1硬塗層22及第2硬塗層24與透明基材10之折射率之差之絕對值，可抑制因第1硬塗層22及第2硬塗層24之厚度不均而產生之干涉不均之強度。
構成透明導電體100、101之各層之厚度可按以下程序進行測定。藉由聚焦離子束裝置(FIB，Focused Ion Beam)來切割透明導電體100而獲得剖面。使用穿透式電子顯微鏡(TEM)來觀察該剖面，並測定各層之厚度。測定較佳為於任意選擇之10處以上之位置進行，並求得其平均值。作為獲得剖面之方法，亦可使用切片機(microtome)作為除了聚焦離子束裝置以外之裝置。作為測定厚度之方法，亦可使用掃描式電子顯微鏡(SEM)。又，即便使用螢光X射線裝置亦可測定膜厚。
透明導電體100、101之厚度可為200μm以下，亦可為150μm以下。若為此種厚度，則可充分滿足薄化之要求等級。波長555nm下之 透明導電體100、101之全光線透過率例如可設為高達85%以上之高值。又，表面電阻值例如可設為30Ω/□以下，亦可設為20Ω/□以下。
具備上述構成之透明導電體100、101具有由圖2所表示之點a、點b、點c、點d、點e及點f所圍成之區域內或者區域邊界線上之組成，並且Al2O3相對於上述四種成分之莫耳比率即α/(X+Y+Z)之值為1.5~3.5mol%。由於具備金屬層16以及具有此種組成之第1金屬氧化物層14及/或第2金屬氧化物層18，故而透明導電體100、101於波長555nm下具有較高之全光線透過率，並且具有較低之表面電阻值、優異之蝕刻性及優異之保存可靠性。此種透明導電體100、101可提供顯示鮮明並且保存可靠性優異之觸控面板。
圖4係放大具備一對感測器膜之觸控面板200之剖面之一部分而表示之示意剖視圖。圖5係構成觸控面板之感測器膜之俯視圖。圖5(A)及(B)分別表示使用有上述透明導電體100之感測器膜100a及100b。觸控面板200具備經由光學膠17而對向配置之一對感測器膜100a、100b。觸控面板200係構成為可將接觸體之觸控位置作為平行於成為畫面之面板70之二維座標(X-Y座標)平面上之座標位置(橫向位置與縱向位置)算出。
具體而言，觸控面板200具備經由光學膠17而貼合之縱向位置檢測用之感測器膜100a(以下稱之為「Y用感測器膜」)與橫向位置檢測用之感測器膜100b(以下稱之為「X用感測器膜」)。於X用感測器膜100b之下表面側，於X用感測器膜100b與顯示裝置之面板70之間設置有間隔件92。
檢測縱向位置之Y用感測器膜100a與檢測橫向位置之X用感測器膜100b係由上述透明導電體100所構成。具體而言，Y用感測器膜100a於與X用感測器膜100b之對向面具有感測器電極16a。該感測器電 極16a係由金屬氧化物層12及金屬層16所構成。如圖5(A)所示，感測器電極16a以可檢測縱向(y方向)之觸控位置之方式於縱向(y方向)上延伸存在複數根。複數根感測器電極16a係沿著縱向(y方向)相互平行地並排配置。感測器電極16a之一端係經由由銀漿形成之導體線路50而與驅動用IC(integrated circuit，積體電路)側之電極80相連接。
檢測橫向位置之X用感測器膜100b於與Y用感測器膜100a對向之面具有感測器電極16b。該感測器電極16b係由金屬氧化物層12及金屬層16所構成。如圖5(B)所示，感測器電極16b以可檢測橫向(x方向)之觸控位置之方式於橫向(x方向)上延伸存在複數根。複數根感測器電極16b係沿著橫向(x方向)相互平行地並排配置。感測器電極16b之一端係經由由銀漿形成之導體線路50而與驅動用IC側之電極80相連接。
Y用感測器膜100a與X用感測器膜100b以各個感測器電極16a、16b相互正交並且相對向之方式經由光學膠17重疊，構成觸控面板200。導體線路50及電極80係由金屬(例如Ag)等導電性材料所構成。導體線路50及電極80例如可藉由網版印刷來形成圖案。透明基材10亦具有作為覆蓋觸控面板200之表面之保護膜之功能。
各個感測器膜100a、100b上之感測器電極16a、16b之形狀及數量並不限定於圖4、圖5(A)及圖5(B)所表示之形態。例如，亦可增加感測器電極16a、16b之數量來提高觸控位置之檢測精度。
於X用感測器膜100b之與Y用感測器膜100a側相反之側隔著間隔件92設置有面板70。間隔件92可設置於對應於感測器電極16a、16b形狀之位置與包圍感測器電極16a、16b整體之位置。間隔件92可由具有透光性之材料例如PET(聚對苯二甲酸乙二酯)樹脂形成。間隔件92之一端係藉由光學膠或者丙烯酸系或者環氧系等之具有透光性之接著劑90而接著於X用感測器膜100b之下表面。間隔件92之另一端係藉由接著劑90而接著於顯示裝置之面板70。如此，藉由隔著間隔件92將X用 感測器膜100b與面板70對向配置，可將間隙S形成於X用感測器膜100b與顯示裝置之面板70之間。
控制部(IC)係電連接於電極80。觸控面板200之Y用感測器膜100a若被接觸體按壓，則X用感測器膜100b與Y用感測器膜100a會產生彎曲，感測器電極16a、16b接近於顯示裝置之面板70。控制部可分別測定由該變形產生之各個感測器電極16a、16b之電容變化，並基於測定結果將接觸體之觸控位置作為座標位置(X軸方向之位置與Y軸方向之位置之交點)算出。再者，感測器電極之驅動方法及座標位置之計算方法除了上述之外，可採用公知之各種方法。
觸控面板200可利用以下程序製造。於準備透明導電體100之後，對第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18進行蝕刻而形成圖案。具體而言係使用光微影法之技術，藉由旋塗將抗蝕材料塗佈於第2金屬氧化物層18之表面。之後，亦可為了提高密接性而進行預烘烤。繼而，藉由配置掩模圖案進行曝光並利用顯影液進行顯影，而形成抗蝕圖案。繼而，將形成有抗蝕圖案之透明導電體100浸漬於酸或者鹼溶液之蝕刻液，溶解去除未形成抗蝕圖案之部分上之第1金屬氧化物層14、第2金屬氧化物層18及金屬層16。之後，去除抗蝕劑，獲得形成有感測器電極16a之Y用感測器膜100a與形成有感測器電極16b之X用感測器膜100b。
繼而，塗佈例如銀漿等金屬漿，形成導體線路50及電極80。如此將控制部與感測器電極16a、16b電連接。繼而，使用光學膠17，將Y用感測器膜100a與X用感測器膜100b以各個感測器電極16a、16b相互正交並且相對向之方式貼合。如此可製造出觸控面板200。
觸控面板200由於使用透明導電體100作為Y用感測器膜100a及X用感測器膜100b，故而可充分薄型化。再者，無需將透明導電體100用於Y用感測器膜100a以及X用感測器膜100b兩者，可使任一者使用 其他透明導電體。即便為此種觸控面板，亦可使顯示充分鮮明。又，亦可使用透明導電體101而非透明導電體100作為感測器膜。
如此，透明導電體100、101可較佳地用於觸控面板用。但是，其用途並不限定於觸控面板，例如可藉由蝕刻將金屬氧化物層12及金屬層16加工成特定形狀，形成具有金屬氧化物層12及金屬層16之部分(導電部)與不具有金屬氧化物層12及金屬層16之部分(非導電部)，於液晶顯示器(LCD)、電漿顯示面板(PDP)、電致發光面板(有機EL、無機EL)、電致變色元件及電子紙等各種顯示裝置中用作透明電極用、防靜電用、電磁波遮罩用。又，亦可用作天線。
以上已就本發明之較佳之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，上述透明導電體101雖然具有一對硬塗層20，但亦可僅具備第1硬塗層22及第2硬塗層24中之任一者。又，於透明導電體100、101中，於不較大地損害其功能之範圍內除了上述層之外亦可於任意位置設置任意層。
[實施例]
以下列舉實施例及比較例來進一步具體說明本發明，但本發明並不限定於該等實施例。
[製造例1]
(透明導電體101之製作)
製作如圖3所示之透明導電體101。透明導電體101具有依序積層第2硬塗層24、透明基材10、第1硬塗層22、第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18而成之積層構造。按以下要點製作透明導電體101。
準備厚度為100μm之聚對苯二甲酸乙二酯膜(東麗股份有限公司製造，產品型號：U48)。將該PET膜用作透明基材10。按以下程序製備第1硬塗層22及第2硬塗層24製作用之塗料。首先，準備以下原材 料。
‧反應性基修飾膠體二氧化矽(分散介質：丙二醇單甲醚乙酸酯，不揮發成分：40重量%)：100重量份
‧二季戊四醇六丙烯酸酯：48重量份
‧1,6-己二醇二丙烯酸酯：12重量份
‧光聚合起始劑(1-羥基環己基苯基酮)：2.5重量份
利用溶劑(丙二醇單甲醚(PGMA))稀釋上述原材料並混合，使各成分分散於溶劑中。藉此，製備出不揮發成分(NV)為25.5重量%之塗料。將如此製得之塗料用作第1硬塗層22及第2硬塗層24製作用之塗料。
於透明基材10之一個面上塗佈第1硬塗層22製作用之塗料而製作塗膜。於設定為80℃之熱風乾燥爐內去除塗膜中之溶劑，之後，使用UV(ultra violet，紫外線)處理裝置來照射累計光量為400J/cm2之紫外線而使塗膜硬化。如此於透明基材10之一個面上形成厚度為5μm之第1硬塗層22。以同樣之方式於透明基材10之另一個面上製作厚度為5μm之第2硬塗層24。
藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上。第1金屬氧化物層14係使用Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶來形成。第1金屬氧化物層14之厚度係設為40nm。金屬層16係使用AgPdCu(Ag：Pd：Cu=99.0：0.5：0.5(質量%))靶來形成。金屬層16之厚度係設為9nm。第2金屬氧化物層18係使用與用於第1金屬氧化物層14之形成之靶相同者來形成。第2金屬氧化物層18之厚度係設為40nm。
準備複數個組成比不同之Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶，如表1所示製作出具有組成不同之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之樣品1~7之透明導電體101。於製造例1中，於將Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3 靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)100(SnO2)0]100-γ(Ga2O3)γ時，使γ於0~30mol%範圍內變化，而製作出複數種樣品。此時，Al2O3之比率即α固定為2mol%。製造例1之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表1所示。製造例1之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成於圖2之三角圖中由空白方塊之點來表示。
(透明導電體101之評價)
波長555nm下之全光線透過率係使用霧度計(商品名：NDH-7000，日本電色工業公司製造)來進行測定。該結果如表1所示。於全光線透過率為85%以上時判定為「A」，於未達85%時判定為「B」。表面電阻值係使用四端子電阻率計(商品名：Loresta GP，三菱化學股份有限公司製造)來進行測定。表面電阻值為30Ω/□以下時判定為「A」，超過30Ω/□時判定為「B」。
蝕刻特性係按以下程序進行評價。首先，準備磷酸、乙酸、硝酸之比率分別為56重量%、42重量%、2重量%之蝕刻液。於室溫下將透明導電體101浸漬於該蝕刻液中1分鐘進行蝕刻。之後，進行波長555nm下之全光線透過率測定，判定金屬氧化物層12及金屬層16是否溶解。具體而言，蝕刻後之樣品之全光線透過率與僅透明基材10之全光線透過率一致時判定為「A」，於不一致時判定為「B」。保存可靠性係於85℃及85%RH之環境下將透明導電體101保存50小時並進行評價。於利用目視觀察到保存後之透明導電體101產生變色時判定為「B」，於未觀察到變色時判定為「A」。又，使用霧度計進行保存前後之霧度值之測定。
進行上述評價項目，將結果所有評價項目為「A」時設為綜合判定為「A」，將即便有一個評價項目為「B」時設為綜合判定為「B」。綜合判定為「A」者為實施例，綜合判定為「B」者為比較例，將這一情況示於備考欄中。將結果示於表1中。
如表1所示，樣品1~7之全光線透過率與蝕刻特性之評價均為「A」。然而，該等樣品之保存可靠性之評價均為「B」。於所有樣品中，於在85℃及85%RH之環境下保存後均產生膜整體之變色。該變色認為係由金屬氧化物層之變質所導致。隨著該變色，霧度值大幅增大。Ga2O3為30mol%之樣品7之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。於[(Al2O3-ZnO)100(SnO2)0]100-γ(Ga2O3)γ並且α=2mol%之組成比中，綜合判定為「A」之組成不存在。
[製造例2]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造出樣品8~14之透明導電體101。於製造例2中，於將Al2O3-ZnO-SnO2- Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)95(SnO2)5]100-γ(Ga2O3)γ時，使γ於0~30mol%範圍內變化。此時，Al2O3之比率即α固定為2mol%。
製造例2之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表2所示。製造例2之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成於圖2之三角圖中係由空白圓點進行表示。與製造例1同樣地進行製造例2之各個樣品之評價。將結果示於表2中。
如表2所示，樣品8~14之全光線透過率與蝕刻特性之評價均為「A」。Ga2O3為30mol%之樣品14之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。關於樣品之保存可靠性，Ga2O3為0~5mol%之樣品8、9之評價為「B」。其係於85℃及85%RH之環境下保存後產生膜整體之變色所導致。認為該變色係由金屬氧化物層之變質所導致。隨著該變色，霧度 值大幅度增大。綜上所述，於[(Al2O3-ZnO)95(SnO2)5]100-γ(Ga2O3)γ並且α=2mol%之組成比中，綜合判定為「A」之Ga2O3之比率為10~25mol%。表2之樣品13為圖2中之點a，樣品10為圖2中之點b。
[製造例3]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造出樣品15~21之透明導電體101。於製造例3中，於將Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10]100-γ(Ga2O3)γ時，使γ於0~30mol%範圍內變化。此時，Al2O3之比率亦即α固定為2mol%。
製造例3之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表3所示。製造例3之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成於圖2之三角圖中係由三角形之點來表示。與製造例1同樣地進行製造例3之各個樣品之評價。將結果示於表3中。
如表3所示，樣品15~21之全光線透過率與蝕刻特性之評價均為「A」。Ga2O3為30mol%之樣品21之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。關於樣品之保存可靠性，Ga2O3為0~5mol%之樣品15、16之評價為「B」。其係於85℃及85%RH之環境下保存後產生膜整體之變色所導致。認為該變色係由金屬氧化物層之變質所導致。隨著該變色，霧度值大幅度增大。如表3所示，於[(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10]100-γ(Ga2O3)γ並且α=2mol%之組成比中，綜合判定為「A」之Ga2O3之比率為10~25mol%。表3之樣品20為圖2中之點f。
[製造例4]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造 出樣品22~28之透明導電體101。於製造例4中，於將Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)80(SnO2)20]100-γ(Ga2O3)γ時，使γ於0~30mol%範圍內變化。此時，Al2O3之比率即α固定為2mol%。
製造例4之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表4所示。製造例4之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成於圖2之三角圖中係由菱形之點來表示。與製造例1同樣地進行製造例4之各個樣品之評價。將結果示於表4中。
如表4所示，樣品22~28之全光線透過率與蝕刻特性之評價均為「A」。Ga2O3為25mol%及30mol%之樣品27及28之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。關於樣品之保存可靠性，Ga2O3為0mol%之樣品22之評 價為「B」。其係於85℃及85%RH之環境下保存後產生膜整體之變色所導致。認為該變色係由金屬氧化物層之變質所導致。隨著該變色，霧度值大幅度增大。如表4所示，於[(Al2O3-ZnO)80(SnO2)20]100-γ(Ga2O3)γ並且α=2mol%之組成比中，綜合判定為「A」之Ga2O3之比率為5~20mol%。表4之樣品23為圖2中之點c。
[製造例5]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16以及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造出樣品29~35之透明導電體101。於製造例5中，於將Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]100-γ(Ga2O3)γ時，使γ於0~30mol%範圍內變化。此時，Al2O3之比率即α固定為2mol%。
製造例5之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表5所示。製造例5之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成於圖2之三角圖中係由黑方塊之點來表示。與製造例1同樣地進行製造例5之各個樣品之評價。將結果示於表5中。
如表5所示，樣品29~35之全光線透過率與保存可靠性之評價均為「A」。Ga2O3為20~30mol%之樣品33~35之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。關於樣品之蝕刻特性，Ga2O3為0mol%之樣品29之評價為「B」。其係第1及第2金屬氧化物層14、18不溶解於蝕刻液所導致。如表5所示，於[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]100-γ(Ga2O3)γ並且α=2mol%之組成比中，綜合判定為「A」之Ga2O3之比率為5~15mol%。表5之樣品30為圖2中之點d，樣品32為點e。
[製造例6]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造出樣品36~42之透明導電體101。於製造例6中，於將Al2O3-ZnO- SnO2-Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]100-γ(Ga2O3)γ時，使γ於0~30mol%範圍內變化。此時，Al2O3之比率即α固定為2mol%。
製造例6之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表6所示。製造例6之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成於圖2之三角圖中係由黑圓點來表示。與製造例1同樣地進行製造例6之各個樣品之評價。將結果示於表6中。
如表6所示，樣品36~42之全光線透過率與保存可靠性之評價均為「A」。然而，Ga2O3為5~30mol%之樣品37~42之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。樣品36~41之蝕刻特性為「B」。其係第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18不溶解於蝕刻液所導致。如表6所示，於 [(Al2O3-ZnO)60(SnO2)40]100-γ(Ga2O3)γ並且α=2mol%之組成比中，綜合判定為「A」之Ga2O3之組成範圍不存在。
[製造例7]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造出樣品43~48之透明導電體101。於製造例7中，於將Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10]100-γ(Ga2O3)γ時，設為γ=20mol%，使Al2O3之比率即α於0~6mol%範圍內變化。
製造例7之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表7所示。與製造例1同樣地進行製造例7之各個樣品之評價。將結果示於表7中。α=2mol%之樣品45與表3之樣品19相同。
如表7所示，樣品43~48之全光線透過率、蝕刻特性及保存可靠性之評價均為「A」。然而，Al2O3為0及4.0~6.0mol%之樣品43及47~48之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。如表7所述，於[(Al2O3-ZnO)90(SnO2)10]80(Ga2O3)20之組成比中，綜合判定為「A」之Al2O3之比率為1.5~3.5mol%。
[製造例8]
以與製造例1相同之方式，藉由DC磁控濺鍍依序將第1金屬氧化物層14、金屬層16及第2金屬氧化物層18形成於第1硬塗層22上，製造出樣品49~54之透明導電體101。於製造例8中，於將Al2O3-ZnO-SnO2-Ga2O3靶之組成比設為[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]100-γ(Ga2O3)γ時，設為γ=5mol%，使Al2O3之比率即α於0~6mol%範圍內變化。
製造例8之第1金屬氧化物層14及第2金屬氧化物層18之組成如表8所示。與製造例1同樣地進行製造例8之各個樣品之評價。將結果示於表8中。α=2mol%之樣品51與表5之樣品30相同。該等樣品為圖2中之點d。
如表8所示，樣品49~54之全光線透過率、蝕刻特性及保存可靠性之評價均為「A」。然而，Al2O3為0及4.0~6.0mol%之樣品49及53~54之表面電阻值不穩定，無法測定。認為其原因在於金屬氧化物層之導電性大幅降低，成為絕緣狀態。如表8所述，於[(Al2O3-ZnO)70(SnO2)30]95(Ga2O3)5之組成比中，綜合判定為「A」之Al2O3之比率為1.5~3.5mol%。
根據以上結果，確認於僅有ZnO與Al2O3之情形時，雖然全光線透過率及蝕刻特性良好，但保存可靠性不良。藉由將SnO2與Ga2O3以 特定範圍添加，可大幅改善保存可靠性。但是，若該等之添加量過多，則導電性會降低。又，若過於增多SnO2，則蝕刻性亦有降低之傾向。藉由以特定量添加Al2O3，可提高導電性，改善表面電阻值。
a、b、c、d、e、f‧‧‧點
P‧‧‧區域

Claims (2)

  1. 一種透明導電體，其係透明基材、第1金屬氧化物層、金屬層及第2金屬氧化物層依序積層而成，上述第1金屬氧化物層及上述第2金屬氧化物層之至少一者含有Al2O3、ZnO、SnO2及Ga2O3四種成分，於將Al2O3與ZnO之合計、SnO2及Ga2O3相對於上述四種成分之合計之莫耳比率分別設為X、Y、Z時，X、Y、Z於圖2之三角圖所示之(X,Y,Z)座標中，位於由連接點a(71.2,3.8,25.0)、點b(85.5,4.5,10.0)、點c(76.0,19.0,5.0)、點d(66.5,28.5,5.0)、點e(59.5,25.5,15.0)及點f(67.5,7.5,25.0)之線段所圍成之區域內或者該線段上，且Al2O3相對於上述四種成分之莫耳比率為1.5~3.5mol%。
  2. 一種觸控面板，其係面板與感測器膜對向配置者，且上述感測器膜為如請求項1之透明導電體。
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