TWI438668B - A substrate having a transparent electrode, a method for manufacturing the same, and a touch panel - Google Patents

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Description

附透明電極的基板、其製造方法以及觸控面板
本發明係關於頗適於靜電容式觸控面板使用的附透明電極的基板及其製造方法。又，本發明係關於包括 有該附透明電極的基板的觸控面板。
在諸如薄膜、玻璃等透明基板上有形成透明電極層之附透明電極的基板，係使用為諸如觸控面板等顯示器的透明電極。特別係當附透明電極的基板被使用於靜電容式觸控面板的位置檢測時，對透明電極層施行細微的圖案化。圖案化方法有採用例如在透明基板上的略整面上形成透明電極層之後，再於面內其中一部分處利用蝕刻等將透明電極層予以除去之方法。藉此，便獲得在基板上，設有經圖案化為電極層形成部(亦稱「非蝕刻部」)與電極層非形成部(亦稱「蝕刻部」)之透明電極層的附透明電極的基板。
為使顯示器的影像能鮮豔顯示，提升附透明電極的基板之透明性與色調便屬重要。又，透明電極層已圖案化之附透明電極的基板，要求透明電極層的圖案不易被檢視到。
例如專利文獻1、2有提案在透明薄膜基板上隔著2層介電層形成透明電極層的附透明電極之基板。專利文獻1有提案：藉由將各介電層的厚度與折射率設為既定值，而降低 電極層形成部與電極層非形成部間之穿透率差與△b* 。專利文獻2有提案：藉由將各介電層的厚度與折射率設為既定值，而降低電極層形成部與電極層非形成部間之反射率差，俾抑制圖案的檢視。
此處所謂「色調」係由JIS Z8730所規定的值，能 依CIE亮度L* 、與色座標a* 及b* 表示。a* 軸係表示綠~紅色，負係呈綠色，正係呈紅色。b* 軸係表示藍~黃色，負係呈藍色，正係呈黃色。又，2個光的色調差異係可利用下式所示色差△E進行評價。
△E={(△L* )2 +(△a* )2 +△b* }2 }1/2
為抑制透明電極層的圖案檢視，電極層形成部與 電極層非形成部間之色差，就穿透光與反射光二者均必需較小。由上式得知，為降低色差△E，不僅降低△b* ，就連△L* 與△a* 亦必需降低。
上述專利文獻1中，雖穿透光的△b* 較小，但並未 考量到各波長下的穿透率差、與△L* 、△a* 。專利文獻2雖有揭示450~650nm波長範圍的反射率差，但其他相關可見光區域的380~450nm、650~780nm波長範圍之反射率差卻未考量到。
專利文獻3、4有揭示：在透明薄膜基板與透明電 極層之間，具有既定厚度與折射率的3層薄膜層之附透明電極的基板，係具有高穿透率、且具有既定範圍內的穿透光b* 。然而，專利文獻3、4主要係揭示電阻膜方式觸控面板所使用的附透明電極之基板，但相關透明電極層已圖案化時的圖案檢視卻無任何檢討。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-15861號公報
[專利文獻2]日本專利特開2010-23282號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-184477號公報
[專利文獻4]日本專利特開2010-69675號公報
本發明者等針對如專利文獻3、4所揭示包括有3層薄膜層的附透明電極之基板，將其透明電極層施行圖案化而確認檢視性。結果，得知就反射光與穿透光二者，若電極層形成部與電極層非形成部的色差△E較大，則圖案便會被檢視到。
再者，在薄膜基材上，具有經圖案化透明導電層的附透明電極之基板，會產生沿透明電極層圖案的皺紋。所以，得知將配合皺紋的形狀將光予以反射，便會有圖案更容易被檢視到的傾向。
有鑑於上述，本發明目的在於提供：降低電極層形成部與電極層非形成部間之穿透光色差及反射光色差，且抑制生成沿透明電極層圖案的皺紋，圖案不易被檢視到的附透明電極之基板。
本發明者等經深入鑽研的結果，發現當在透明薄膜基板與透明電極層之間設置具既定折射率與厚度的介電 層，且透明電極層具有既定折射率與電阻率時，便可解決上述課題，遂完成本發明。
本發明相關的附透明電極的基板，係在透明薄膜基板至少其中一面上，依序設有第一介電層、第二介電層、第三介電層、及經圖案化透明電極層。上述第一介電層係膜厚1nm~25nm的矽氧化物層。上述第二介電層係以從Nb、Ta、Ti、Zr、Zn、及Hf所構成群組中選擇1以上金屬的氧化物為主成分、膜厚5nm以上且未滿10nm的金屬氧化物層。上述第三介電層係膜厚35nm~55nm的矽氧化物層。上述透明電極層係以銦．錫複合氧化物為主成分、且膜厚20nm~35nm的層。上述第一介電層的折射率n1 、上述第二介電層的折射率n2 、及上述第三介電層的折射率n3 係滿足n3 <n1 <n2 的關係。另外，將第一介電層主成分的矽氧化物表示為SiOx 、將第三介電層主成分的矽氧化物表示為SiOy 時，滿足1.5≦x<y。
上述透明電極層係折射率n4 在1.88以下，電阻率在5.0×10-4 Ω．cm以下。上述透明電極層係相對於氧化銦與氧化錫合計100重量份之下，氧化錫較佳係含有4重量份~14重量份。
本發明中，第三介電層靠上述透明電極層側界面的算術平均粗糙度較佳係1nm以下。上述第二介電層較佳係以Nb2 O5 為主成分的金屬氧化物層。
再者，本發明係關於上述附透明電極的基板之製造方法。本發明的附透明電極的基板，係藉由在透明薄膜基板上，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電 極層而製得。上述第三介電層較佳係在未滿0.4Pa壓力下，利用濺鍍法施行製膜。又，上述第一介電層亦是較佳在0.4Pa壓力下，利用濺鍍法施行製膜。
本發明的附透明電極的基板係電極層形成部與電極層非形成部間之穿透光色差及反射光色差較小，且抑制透明電極層生成沿圖案的皺紋。所以，抑制透明電極層的圖案檢視。本發明的附透明電極的基板係抑制圖案的檢視，且透明電極層呈低電阻，因而頗適用於靜電容式觸控面板。
1‧‧‧透明薄膜基板
21‧‧‧第一介電層
22‧‧‧第二介電層
23‧‧‧第三介電層
4‧‧‧透明電極層
4a‧‧‧電極層形成部(非蝕刻部)
4b‧‧‧電極層非形成部(蝕刻部)
100‧‧‧附透明電極的基板
圖1係一實施形態的附透明電極的基板之示意剖視圖。
圖2係實施例與比較例的附透明電極的基板之分光光度光譜。(a)係表示實施例3，(b)係表示比較例2。
以下，針對本發明較佳實施形態，參照圖式進行說明。圖1所示係在透明薄膜基板1上，依序設有：折射率n1 的第一介電層21、折射率n2 的第二介電層22、折射率n3 的第三介電層23及折射率n4 的透明電極層4之附透明電極的基板100。透明電極層4係經圖案化為電極層形成部4a與電極層非形成部4b。此種附透明電極的基板係例如在透明薄膜基板1上形成第一介電層21、第二介電層22、第三介電層23及透明電極層4後，利用蝕刻等對透明電極層4施行圖案化而形成。
透明薄膜基板1係至少在可見光區域呈無色透 明，若在透明電極層形成溫度下能具有耐熱性，便可使用該材料，並無特別的限定。透明薄膜基板的材料係可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯樹脂；環烯烴系樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、纖維素系樹脂等。其中，較佳係使用聚對苯二甲酸乙二酯、環烯烴系樹脂。
透明薄膜基板1的厚度並無特別的限定，較佳係 10μm~400μm、更佳係50μm~300μm。若厚度在上述範圍內，透明薄膜基板1便可具有耐久性與適度柔軟性，因而可生產性高的在其上面利用輥輪對輥輪方式形成各介電層及透明電極層。
透明薄膜基板1亦可在透明薄膜的單面或雙面上 形成諸如硬塗層等功能性層(未圖示)。為使薄膜基板具有適度的耐久性與柔軟性，硬塗層的厚度較佳係3~10μm、更佳係3~8μm、特佳係5~8μm。硬塗層的材料並無特別的限制，可適當使用諸如胺甲酸乙酯系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚矽氧系樹脂等經塗佈‧硬化者等等。
在透明薄膜基板1上，依序形成第一介電層21、 第二介電層22、及第三介電層23。另外，就從提高薄膜基板與介電層間之密接性的觀點，亦可在第一介電層形成之前，便對透明薄膜基板表面施行諸如電暈放電處理、電漿處理等表面處理。
本發明中，第一介電層的折射率n1 、第二介電層的折射率n2 、及第三介電層的折射率n3 係滿足n3 <n1 <n2 的 關係。藉由各介電層的折射率具有此種大小關係，介電層界面處的反射率便受適當控制，可獲得檢視性優異的附透明電極的基板。另外，各介電層及透明電極層的折射率係利用分光橢圓儀所測定之相對於波長550nm光的折射率。另外，各層的膜厚係利用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察截面而求得。
第一介電層係形成以SiOx 為主成分的矽氧化物 層。另外，本說明書中，將某物質設為「主成分」，係指該物質的含量達51重量%以上、較佳係達70重量%以上、更佳係達90重量%。在不致損及本發明功能之前提下，在各層中亦可含有主成分以外的成分。
第一介電層21的膜厚d1 係1nm~25nm。d1 較佳係 2nm以上、更佳係3nm以上、特佳係4nm以上。d1 較佳係22nm以下、更佳係20nm以下、特佳係15nm以下。第一介電層的折射率n1 較佳係1.45~1.95、更佳係1.47~1.85、特佳係1.49~1.75。
本發明中，藉由在透明薄膜基板1與屬於高折射 率層的第二介電層22之間，設有當作第一介電層21用的矽氧化物層，便可降低電極層形成部與電極層非形成部間之色差△E，俾抑制圖案的檢視。又，在透明薄膜基板上直接形成高折射率層的形態下，於透明電極層被圖案化時會有發生沿圖案之皺紋的傾向。針對此現象，本發明藉由在透明薄膜基板1上形成矽氧化物層，便抑制當透明電極層被圖案化時發生圖案皺紋，俾使圖案不易被檢視到。
第二介電層22係形成金屬氧化物層。第二介電層 22的膜厚d2 係5nm以上且未滿10nm。d2 較佳係6nm~9nm。若第二介電層22的膜厚d2 在上述範圍內，電極層形成部與電極層非形成部在可見光短波長域中的反射率差及穿透率差會縮小，因而反射光色差及穿透光色差二者均可縮小。第二介電層的折射率n2 較佳係2.00~2.35、更佳係2.05~2.30、特佳係2.10~2.25。具有此種折射率的金屬氧化物，較佳係從Nb、Ta、Ti、Zr、Zn、及Hf所構成群組中選擇的金屬之氧化物、或以該等金屬的複合氧化物為主成分者。第二介電層22較佳係在可見光的短波長域中之吸收較小。就從此項觀點，第二介電層22的材料較佳係氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化鉭(Ta2 O5 )、氧化鈦(TiO2 )或氧化鋯(ZrO2 )，其中最好使用氧化鈮。上述材料相較於諸如氧化銦、氧化錫、氧化鈰等金屬的氧化物、或該等的複合金屬氧化物之下，在短波長側的穿透率較高，因而較容易將附透明電極的基板之穿透光及反射光的b* 調整於較佳範圍內。
第三介電層係形成以SiOy 為主成分的矽氧化物層。此處，第三介電層所使用的矽氧化物SiOy ，相較於第一介電層所使用的矽氧化物SiOx 之下，氧含量較大。即，y>x。一般而言，矽氧化物係氧含量越大則折射率越小，因而藉由設為y>x，便可將第三介電層的折射率n3 形成較小於第一介電層的折射率n1 。另外，為將第一介電層的折射率n1 形成於上述較佳範圍內，便滿足x≧1.5。即，第一介電層主成分的SiOx 及第三介電層主成分SiOy 的氧組成比x及y係滿足1.5≦x<y。因為矽氧化物的化學計量組成係SiO2 ，y的理論上限值係2。
第三介電層23的膜厚d3 係35nm~55nm。d3 較佳 係40nm以上、更佳係45nm以上。又，d3 較佳係52nm以下、更佳係50nm以下。第三介電層的折射率n3 較佳係1.43~1.51、更佳係1.45~1.50、特佳係1.47~1.49。
第三介電層23靠透明電極層形成側界面的算術平 均粗糙度Ra，較佳係1nm以下、更佳係0.8nm以下、特佳係0.6nm以下。藉由將第三介電層的表面形成平滑，便會促進在其上面所形成透明電極層4的結晶化，而有降低折射率與電阻率的傾向。算術平均粗糙度Ra係根據使用掃描探針顯微鏡的非接觸法所測定之表面形狀(粗糙度曲線)，並依照JIS B0601：2001(ISO1302：2002)進行計算。
本發明的附透明電極的基板，係藉由將各介電層 的折射率與厚度調整於上述範圍內，便將界面處的光之多重干擾調節於適當。所以，降低電極層形成部4a與電極層非形成部4b間之穿透光及反射光的色差，俾抑制透明電極層的圖案被檢視到。
為能更有效地抑制透明電極層的圖案檢視，依第 一介電層的折射率n1 與膜厚d1 之乘積所表示的光學膜厚n1 d1 ，較佳係2nm~40nm。n1 d1 更佳係4nm以上、特佳係6nm以上。n1 d1 更佳係36nm以下、特佳係32nm以下。同樣的，第二介電層的光學膜厚n2 d2 較佳係11nm~20nm。n2 d2 較佳係12nm以上、更佳係13nm以上。n2 d2 較佳係19nm以下、更佳係18nm以下。第三介電層的光學膜厚n3 d3 較佳係50nm~80nm。n3 d3 更佳係55nm以上、特佳係60nm以上。n3 d3 更佳係75nm以下、特佳係70nm以下。
透明電極層4係形成以銦.錫複合氧化物(ITO)為 主成分的導電性氧化物層。透明電極層4的膜厚d4 係20nm~35nm。d4 較佳係22nm以上、更佳係24nm以上。d4 較佳係32nm以下、更佳係29nm以下。藉由將透明電極層的厚度設定為20nm以上，便可期待透明電極層的電阻率降低。另一方面，藉由將透明電極層的厚度設定為35nm以下，便可期待色差降低及穿透率提升。
透明電極層的折射率n4 係1.88以下。藉由降低透明電極層的折射率，便會有透明電極層被低電阻化的傾向。又，當在第三介電層上形成低折射率的透明電極層時，會有抑制經諸如蝕刻等對透明電極層施行圖案化後出現圖案皺紋的傾向。n4 更佳係1.86以下、特佳係1.84以下。n4 的下限並無特別的限定。如前述專利文獻1~4所記載，在薄膜基板上所形成ITO薄膜的折射率，一般係達1.90以上，在本發明中，藉由形成較該等習知技術更低折射率的ITO，便使透明電極層呈低電阻化，且抑制發生圖案皺紋。
就從抑制圖案檢視的觀點，較佳係透明電極層4的折射率n4 較小於第二介電層的折射率n2 、且較大於第一介電層的折射率n1 。即，本發明附透明電極的基板之各層折射率較佳係滿足n3 <n1 <n4 <n2 的關係。如後所詳述，透明電極層的折射率n4 係藉由調整ITO中的氧化錫含量、屬於基底層的介電層之製膜條件、表面粗糙度等，便可形成於上述範圍內。
透明電極層4的電阻率較佳係5.0×10-4 Ω‧cm以下、更佳係4.5×10-4 Ω‧cm以下、特佳係3.5×10-4 Ω‧cm以下。若 透明電極層的電阻率在上述範圍內，當使用為靜電容式觸控面板用的附透明電極之基板時，便可提高響應速度。又，透明電極層的薄片電阻較佳係250Ω/□以下、更佳係200Ω/□以下、特佳係150Ω/□以下。
為將電阻率設定為上述範圍，透明電極層中的氧 化錫含量係相對於氧化銦與氧化錫合計100重量份，較佳為4重量份~14重量份。其中，更佳為5重量份以上，又，更佳為10重量份以下。當氧化錫含量在4重量份以上時，透明電極層中的載子密度會變大，會有低電阻化的傾向。另一方面，當氧化錫含量在14重量份以下時，因為較容易進行ITO的結晶化，因而電阻率容易降低，且亦會有抑制穿透率降低的傾向。
第一介電層21、第二介電層22、第三介電層23、 及透明電極層的製膜方法，係在屬於能形成均勻薄膜的方法之前提下，其餘並無特別的限定。製膜方法係可舉例如：濺鍍法、蒸鍍法等PVD法；各種CVD法等乾式塗敷法；旋塗法、輥塗法、噴霧塗佈、浸漬塗佈等濕式塗敷法。上述製膜方法之中，就從較容易形成奈米水準薄膜的觀點，較佳係乾式塗敷法。特別係就從依數奈米單位控制各層的厚度，俾抑制透明電極層的圖案檢視之觀點，較佳為濺鍍法。
當各介電層係利用濺鍍法進行製膜時，靶材係可使用諸如金屬、金屬氧化物、金屬碳化物等。電源係可使用諸如DC、RF、MF電源等，就從生產性的觀點，較佳係MF電源。製膜時的施加電力並無特別的限定，較佳係調整於不會對透明薄膜基板賦予過剩的熱、且不會損及生產性的範圍。具體而 言，第一介電層製膜時的功率密度較佳係0.5~10W/cm2 ，第二介電層製膜時的功率密度較佳係0.5~8W/cm2 ，第三介電層製膜時的功率密度較佳係0.2~10W/cm2 。
各介電層的製膜壓力係可適當設定，但第三介電 層23較佳係在未滿0.4的壓力下利用濺鍍法進行製膜。第三介電層的製膜壓力較佳係0.35Pa以下、更佳係0.25Pa以下。 藉由降低第三介電層的製膜壓力，便可將透明電極形成面的表面形成平滑，並減小算術平均粗糙度Ra。又，藉由第三介電層係依未滿0.4Pa的低壓進行製膜，便可輕易地使在其上所製膜的透明電極層呈低折射率化、低電阻化。
再者，當第三介電層係依低壓條件進行製膜時， 會有抑制在其上面所形成透明電極層，因蝕刻等施行圖案化時發生圖案皺紋的傾向。藉由調整第三介電層的製膜條件，而抑制透明電極層之圖案皺紋的理由雖尚無法確定，但可屬於基底層的第三介電層之結晶性、表面形狀、表面性等會對透明電極層的膜成長造成影響，係可認為原因之一。例如第三介電層的物性會對構成透明電極層的ITO膜結晶性、膜內殘留應力等造成影響，推定消除電極層形成部與電極層非形成部間之界面應力不均衡等，對圖案皺紋的抑制便具有貢獻。
再者，第一介電層亦是較佳在未滿0.4的壓力下， 利用濺鍍法進行製膜。第一介電層的製膜壓力更佳係0.35Pa以下、特佳係0.25Pa以下。除降低第三介電層的製膜壓力之外，藉由亦降低第一介電層的製膜壓力，便有抑制圖案皺紋發生的傾向。藉由調整第一介電層的製膜條件，而抑制透明電極 層的圖案皺紋之理由雖尚未明確，但第一介電層的結晶性、表面形狀、表面性等，經由第二介電層，會對第三介電層及透明電極層的膜成長造成影響便屬原因之一。
當透明電極層4係利用濺鍍法進行製膜時，靶材 係可使用諸如金屬、金屬氧化物等。製膜所使用的導入氣體，較佳係以諸如氬等惰性氣體為主成分。此處所謂「以惰性氣體為主成分」係指所使用氣體中，諸如氬等惰性氣體含有達50%以上。導入氣體可單獨為諸如氬等惰性氣體，亦可為2種以上的混合氣體。其中，較佳係氬與氧的混合氣體。氬與氧的混合氣體較佳係含有氧0.2~5體積%、更佳係含有1.0~4體積%。藉由供應上述體積的氧，便可提升透明電極層的透明性與導電性。另外，在氬與氧的混合氣體中，於不致損及本發明功能之前提下，尚可含有其他的氣體。
為使透明電極層成為低折射率且低電阻的ITO 膜，最好於製膜後再施行加熱處理。藉由加熱處理而進行ITO的結晶化，會有使透明電極層呈低折射率化、低電阻化，且增加穿透率的傾向。透明電極層的加熱處理係例如在120℃~150℃烤箱中施行30~60分鐘。或者依85℃~120℃施行1日~3日等較低溫的長時間加熱。透明電極層的加熱處理係可任意在透明電極層圖案化前實施、或圖案化後實施。又，透明電極層的加熱處理亦可兼具為係路線佈線形成時的加熱處理等，為形成觸控面板的加熱退火處理。另外，當施行透明導電層的加熱處理時，加熱處理後的透明導電層折射率n4 較佳係設定為上述範圍。此情況，加熱處理前的透明導電層折射率亦 可超過1.88。
本發明的附透明電極的基板100係透明電極層4 被圖案化為電極層形成部4a與電極層非形成部4b。圖案化係例如在形成透明電極層後，於面內其中一部分處，利用蝕刻等去除透明電極層而實施。
透明電極層的蝕刻方法係可任意為濕式製程及乾 式製程，就從選擇性僅去除透明電極層4的觀點，最好採取濕式製程。本發明中，因為依穿透光的色差及反射光的色差縮小之方式，調整各介電層的厚度，因而當施行透明電極層4的圖案化時，最好在介電層未被除去之情況下，選擇性僅去除透明電極層4。
濕式製程較佳係光學微影法。光學微影所使用的 光阻、顯影液及清洗劑，係可任意選擇不會侵蝕透明電極層4，並能形成既定圖案者。蝕刻液最好使用能去除透明電極層4，且不會侵蝕第三介電層的矽氧化物者。
本發明附透明電極的基板係因為電極層形成部與 電極層非形成部的穿透光色差及反射光色差均較小，因而會抑制圖案的檢視。電極層形成部與電極層非形成部的穿透光色差較佳係0.8以下、更佳係0.4以下、特佳0.3以下、最佳係0.2以下。電極層形成部與電極層非形成部的反射光色差較佳係2.4以下、更佳係1.9以下、特佳係1.6以下、最佳係1.4以下。
就從使觸控面板形成時的畫面色調呈良好之觀 點，本發明附透明電極的基板，其電極層形成部的穿透光b* 較佳係-2~1的藍色~無色、更佳係-1~0.5。
本發明附透明電極的基板係除電極層形成部與電極層非形成部的色差較小之外，透明電極層不易發生沿圖案的皺紋，因而能更有效地抑制圖案檢視。
另外，本發明附透明電極的基板係在不致損及本發明功能之前提下，亦可於透明薄膜基板1與第一介電層21之間、或在透明電極層4上、或在透明薄膜基板1靠透明電極非形成面側的表面上設有其他層。本發明附透明電極的基板亦可在透明薄膜基板1的雙面上設有透明電極層。當在透明薄膜基板1的雙面上形成透明電極層時，只要在其中一透明電極層與基板之間形成第一介電層21、第二介電層22及第三介電層23，則其他透明電極層與基板之間的層構造亦可不同於上述。
本發明附透明電極的基板最好使用為觸控面板用的透明電極。其中，就從圖案不易被檢視、透明電極層呈低電阻的觀點，最好使用於靜電容式觸控面板。
觸控面板形成時，於上述附透明電極的基板上塗佈著導電性油墨或糊膏，並施行熱處理，藉此便可形成當作路線電路用佈線用的集電極。熱處理的方法並無特別的限定，可利用例如烤箱、IR加熱器等進行的加熱方法。熱處理的溫度、時間係經考慮導電性糊膏附著於透明電極上的溫度、時間之後再適當設定。例如若利用烤箱施行加熱，便依120~150℃施行30~60分鐘，若利用IR加熱器施行加熱，便依150℃施行5分鐘等例子。另外，路線電路用佈線的形成方法並不僅侷限於上述，亦可利用乾式塗敷法形成。又，藉由利用光學微影形成路線電路用佈線，便可達佈線細線化。
以下舉實施例針對本發明進行更具體說明，惟本發明併不僅侷限該等實施例。
各介電層及透明電極層的折射率係施行分光橢圓儀測定，並利用cauchy模型及tauc-lorentz模型進行擬合，而求得相對於波長550nm光的值。另外，測定之際，為排除因硬塗層所造成干擾的影響，可使用透明導電層非形成面側表面經研磨處理過的試料。施行擬合之際，各介電層及透明電極層的膜厚，係使用附透明電極的基板的截面經穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察而求得的值。使用各介電層及透明導電層的折射率、衰減係數及膜厚之測定值，利用模擬而計算的穿透率及反射率，確認係與利用分光光度計進行的測定值一致，確認到上述擬合的準確度。
透明電極層的表面電阻係使用低電阻率計LORESTA GP(MCP-T710、三菱化學公司製)，利用四點探針壓接測定進行測定。透明導電層的電阻率係由上述表面電阻值與膜厚的乘積進行計算。附透明電極的基板之穿透率及反射率，係使用分光光度計(U-4000、日立高科技公司製)進行測定。反射光及穿透光的色差係根據JIS Z8730進行計算。
介電層表面的表面形狀係使用切取為5mm四方的試料，利用掃描探針顯微鏡(Pacific Nanotechnology公司製Nano-R)施行測定。算術平均粗糙度Ra係根據利用非接觸模式依0.7μm範圍所測定的表面形狀(粗糙度曲線)，依照JIS B0601：2001(ISO1302：2002)進行計算。
附透明電極的基板有無圖案檢視性及圖案皺紋，均依目視進行判定。穿透光的圖案檢視性係觀察在暗室中靜置於燈盒上的附透明電極之基板，將無法分辨有無圖案者評為「A」，將能分辨者評為「B」。反射光的圖案檢視性係在螢光燈下，觀察來自附透明電極之基板的反射光，將無法分辨有無圖案者評為「A」，將能分辨者評為「B」。圖案皺紋之有無，係依透明電極層的圖案形成方向與直管式螢光燈的反射光呈略正交方式配置的狀態，觀察來自螢光燈的反射光，將螢光燈的反射像觀看到呈直線狀者評為「A」(無皺紋)，將觀看到反射像呈歪斜者評為「B」(有皺紋)。
(實施例1)
在雙面已形成由胺甲酸乙酯系樹脂構成的硬塗層(折射率1.53)、且厚度188μm的PET薄膜其中一面上，使用輥輪對輥輪方式的捲取式濺鍍裝置，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層。
首先，在基板上形成第一介電層的SiOx 層。將SiC使用為靶材，一邊將氧/氬(14sccm/160sccm)混合氣體導入裝置內，一邊在裝置內壓力0.3Pa、基板溫度25℃、功率密度3.0W/cm2 條件下，依動態速率20.7nm‧m‧min-1 施行濺鍍。所獲得SiOx 層係膜厚為20nm、折射率為1.55。
在第一介電層上形成第二介電層的氧化鈮層。將氧化鈮(NbO)使用為靶材，一邊將氧/氬(5sccm/100sccm)混合氣體導入裝置內，一邊在裝置內壓力0.2Pa、基板溫度25℃、功率密度1.5W/cm2 條件下，依動態速率12.6nm‧m‧min-1 施行 濺鍍。所獲得氧化鈮(Nb2 O5 )層係膜厚為7nm、折射率為2.18。
在第二介電層上形成第三介電層的SiO2 層。將SiC使用為靶材，一邊將氧/氬(16sccm/160sccm)混合氣體導入裝置內，一邊在裝置內壓力0.3a、基板溫度25℃、功率密度3.0W/cm2 條件下，依動態速率8.0nm‧m‧min-1 施行濺鍍。所獲得SiOy 層係膜厚為50nm、折射率為1.47。該第三介電層表面的算術平均粗糙度Ra係0.5nm。
在第三介電層上形成透明電極層的ITO層。將銦‧錫複合氧化物(錫氧化物含量5重量%)使用為靶材，一邊將氧/氬(2sccm/160sccm)混合氣體導入裝置內，一邊在裝置內壓力0.3Pa、基板溫度25℃、功率密度1.5W/cm2 條件下，依動態速率32.5nm‧m‧min-1 施行濺鍍。所獲得SiOy 層係膜厚為50nm、折射率為1.47。所獲得ITO層的膜厚係25nm。
然後，利用光學微影施行透明電極層的圖案化。首先，在透明電極層上，將光阻劑(製品名TSMR-8900(東京應化工業製))利用旋塗依約2μm左右的膜厚施行塗佈後，再利用90℃烤箱施行預烘烤。隔著光罩照射40mJ紫外光。然後，依110℃對光阻層施行後烘烤後，使用顯影液(製品名NMD-W(東京應化工業製))施行圖案化。又，使用蝕刻液(製品名：ITO02(關東化學製))對透明電極層施行蝕刻。最後，使用清洗液(製品名104(東京應化工業製))去除殘留的光阻。
然後，於150℃烤箱內施行60分鐘的熱處理。經熱處理後的ITO層折射率係1.85。
(實施例2~4、比較例1、2)
將第二介電層的膜厚變更如表1所示。除此之外其餘均與實施例1同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(實施例5~7、比較例3,4)
除將第三介電層的膜厚變更如表1所示。除此之外其餘均與實施例1同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(實施例8)
第一介電層製膜時所導入氣體的混合比係變更為氧/氬=5sccm/160sccm，並依動態速率9.2nm‧m‧min-1 施行濺鍍。所獲得SiOx 層係膜厚為5nm、折射率為1.75。除此之外其餘均與實施例1同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(比較例5)
除第一介電層係依30nm膜厚形成之外，其餘均與實施例8同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(實施例9)
除透明電極層製膜時的靶材係使用錫氧化物含量10重量%的靶材之外，其餘均與實施例1同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(實施例10)
除透明電極層係依30nm膜厚形成之外，其餘均與實施例9同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(比較例6)
除透明電極層製膜時的靶材係使用錫氧化物含量3重量%的靶材之外，其餘均與實施例1同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
(實施例11、比較例7~10)
藉由調整氬及氧的導入量，而將第一介電層及第三介電層製膜時的裝置內壓力變更為如表1所示。除此之外其餘均與實施例1同樣的，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層後，再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
實施例11(第一介電層及第三介電層的製膜壓
力：0.3Pa)、比較例9(第一介電層及第三介電層的製膜壓力：0.5Pa)、及比較例10(第一介電層及第三介電層的製膜壓力：0.8Pa)，第三介電層的算術平均粗糙度分別為0.7nm、1.3nm、4.5nm。從實施例1、11、及比較例9、10的比對得知，第三介電層的製膜壓力越低，則表面越平滑。
(比較例11)
沒有形成第一介電層，而是在有形成硬塗層的PET薄膜上直接形成第二介電層的氧化鈮層。除此之外其餘均與實施例1同樣的，依序形成第二介電層、第三介電層及透明電極層後， 再施行透明電極層的圖案化與熱處理。
上述各實施例及比較例的各層折射率及膜厚、第一介電層及第三介電層的製膜條件、以及透明電極層(ITO)的氧化錫含量、薄片電阻及電阻率，係如表1所示。又，各附透明電極之基板的檢視性評價結果(色差及目視判定結果)，合併記於表1中。另外，任一實施例及比較例中，第二介電層的折射率均為2.18，第三介電層的折射率均為1.47。實施例3及比較例2的附透明電極之基板，其分光光度光譜係如圖2所示。
[表1]
根據表1得知，本發明的附透明電極之基板係穿 透光及反射光在電極層形成部與電極層非形成部的色差均較小。又，本發明附透明電極的基板係經抑制圖案皺紋的發生，得知不易檢視到透明電極層的圖案。
若實施例1~4與比較例1、2進行比對，得知當第 二介電層的厚度在既定範圍內時，穿透光及反射光的色差會降低、不易檢視到透明電極層的圖案。
根據圖2，得知第二介電層厚度為10nm的比較例 2(圖2(b))，電極層形成部在可見光短波長區域的穿透率較高，穿透光的b* 較小。然而，比較例2則在電極層形成部與電極層非形成部之間，於可見光的短波長區域中的穿透率及反射率會出現差異，△b* 較大。所以，判斷電極層的圖案容易被檢視到。相對於此，第二介電層厚度為8nm的實施例3(圖2(a))，得知即便在短波長區域中，電極層形成部與電極層非形成部之間的穿透率差及反射率差較小，不易檢視到透明電極層的圖案。
若由實施例1、5~7及比較例3、4進行比對，得 知當第三介電層為既定範圍內時，穿透光及反射光的色差會降低，不易檢視到透明電極層的圖案。又，從實施例1、8與比較例5的比對，得知第一介電層的折射率及厚度對抑制圖案檢視具有貢獻。
由上述得知，本發明藉由調整第一介電層、第二 介電層及第三介電層的材料與膜厚，便可降低電極層形成部與電極層非形成部間之色差，俾抑制透明電極層的圖案檢視。
由實施例1、9、10、與比較例6進行比對，得知 當ITO中的氧化錫含量較大時，透明電極層會呈低電阻化‧低折射率化，且抑制圖案皺紋的發生。由該等結果，可謂為抑制圖案皺紋的發生，ITO中的氧化錫含量較佳係4%以上。
再者，由實施例1、11、及比較例9、10進行比對， 得知藉由降低第三介電層的製膜壓力，會有第三介電層的表面呈平滑，在其上面所形成透明電極層呈低電阻化‧低折射率化，且抑制圖案皺紋發生的傾向。
沒有形成第一介電層，而是在基板上直接形成第 二介電層的比較例11，雖電極層形成部與電極層非形成部間之色差較小，但會發生沿透明電極層圖案的皺紋。又，由實施例11與比較例8的比對，二者僅第一介電層的製膜壓力不同，第三介電層的製膜條件及透明電極層的製膜條件係相同。實施例11的透明電極層相較於比較例8的透明電極層之下，呈較低電阻且低折射率，且抑制圖案皺紋的產生，因而本發明中，可認為不僅第三介電層，就連第一介電層亦對透明電極層的低電阻化及抑制圖案皺紋具有貢獻。
1‧‧‧透明薄膜基板
21‧‧‧第一介電層
22‧‧‧第二介電層
23‧‧‧第三介電層
4‧‧‧透明電極層
4a‧‧‧電極層形成部(非蝕刻部)
4b‧‧‧電極層非形成部(蝕刻部)
100‧‧‧附透明電極的基板

Claims (7)

  1. 一種附透明電極的基板，在透明薄膜基板至少其中一面上，依序設有第一介電層、第二介電層、第三介電層、及經圖案化透明電極層；上述第一介電層係以SiOx (x≧1.5)為主成分，且膜厚1nm~25nm的矽氧化物層；上述第二介電層係以從Nb、Ta、Ti、Zr、Zn、及Hf所構成群組中選擇1個以上金屬的氧化物為主成分，且膜厚5nm以上且未滿10nm的金屬氧化物層；上述第三介電層係以SiOy (y>x)為主成分，且膜厚35nm~55nm的矽氧化物層；上述透明電極層係以銦．錫複合氧化物為主成分，且膜厚20nm~35nm的導電性金屬氧化物層；上述第一介電層的折射率n1 、上述第二介電層的折射率n2 、及上述第三介電層的折射率n3 ，係滿足n3 <n1 <n2 之關係；上述透明電極層係折射率n4 在1.88以下，電阻率在5.0×10-4 Ω．cm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之附透明電極的基板，其中，上述透明電極層係相對於氧化銦與氧化錫的合計100重量份，含有氧化錫4重量份~14重量份。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之附透明電極的基板，其中，上述第三介電層靠透明電極層側界面的算術平均粗糙度係1nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之附透明電極的基板，其中，上述第二介電層係以Nb2 O5 為主成分的金屬氧化物層。
  5. 一種附透明電極的基板之製造方法，製造申請專利範圍第1至4項中任一項之附透明電極的基板的方法；在透明薄膜基板上，依序形成第一介電層、第二介電層、第三介電層及透明電極層；上述第三介電層係在未滿0.4Pa的壓力下，利用濺鍍法進行製膜。
  6. 如申請專利範圍第5項之附透明電極的基板之製造方法，其中，上述第一介電層係在未滿0.4Pa的壓力下，利用濺鍍法進行製膜。
  7. 一種靜電容式觸控面板，包括有申請專利範圍第1至4項中任一項之附透明電極的基板。
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