JP2010086684A

JP2010086684A - 透明導電配線膜付き光学薄膜

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Publication number: JP2010086684A
Application number: JP2008251985A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwata; 寛岩田; Bungo Okudera; 文吾奥寺; Takashi Muto; 孝志武藤
Original assignee: Kuramoto Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Kuramoto Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】タッチパネル、特に静電容量方式によるタッチパネルをＬＣＤなどの表示素子の上に装着した場合に、透明導電配線膜のパターンが目立つことにより見栄えが優れないなど視認性に課題があった。そこで本発明において、配線パターンを目立たなくステルス化し、しかも高透過率で低反射率の優れた光学特性を有する透明導電配線膜付き光学薄膜を提供すること。
【解決手段】透明基板上に、ＩＴＯ等からなる透明導電膜から配線パターンを形成し、その上に、ＳｉＯ_２等の低屈折率誘電体材料からなる層と、Ｎｂ_２Ｏ_５等の高屈折率誘電体材料からなる層とを交互に所望の膜厚で積層することにより、それらの各層による光干渉効果により、配線パターンがステルス化し、ニュートラルな色調を併せて持ち、薄型軽量で、Ｓ／Ｎ比が十分に大きく取れる静電容量方式のタッチパネルを提供できる。

【選択図】図２

Description

本発明は、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)などへの直接入力に使用されるデバイス、詳しくは、透明導電配線膜を有する静電容量方式のタッチパネルに関する。

タッチパネルは、銀行ＡＴＭ、自動販売機、携帯用情報機器などに広く用いられている。動作原理的には、抵抗膜方式、表面弾性波（超音波）方式、赤外線方式、漸次誘導方式、静電容量方式などに区別されている。そのうち、携帯用情報機器において現在はタッチパネルの９割ほどが価格が安価な点で抵抗膜方式を採用しており、残りの多くが静電容量方式を採用している。

そのなかで、静電容量方式は多点検出が可能なため、ある程度複雑な操作が可能で、価格面においても１点検出の抵抗膜式とは遜色が無くなりつつあることから、市場の占有率が拡大している。また、抵抗膜方式よりも静電容量方式をタッチパネルに用いることでＳ／Ｎ比が比較的大きく取れるため、誤動作を招くことを大幅に減少させる利点がある。

しかし、上記いずれの方式においてもタッチパネルとしてＬＣＤなどの表示素子の上に装着した場合に、例えば、格子状に配列した透明導電配線膜（以下、「配線パターン」ともいう。）が目立つことにより見栄えが優れないなど視認性に課題があった。そこで本発明において、配線パターンを目立たなくする（以下、「ステルス化」ともいう。）ことが主要な目的である。

従来技術の例をあげれば、特許文献１は、配線材料の透明導電膜と同等な屈折率を持つ絶縁体材料を当該導電膜配線の上あるいは下あるいは上下両方に設けた技術である。しかし、基板と透明導電膜の屈折率の差が大きいため、ニュートラルな色調は実現できても、透明導電膜による配線パターンをステルス化する上では、十分な効果を見出せていない。

特許文献２は、高屈折率誘電体材料と低屈折率誘電体材料の重ね合わせによって成る光学薄膜の最表面に透明導電膜が形成されるが、効果としてニュートラルな色調は実現できても、透明導電膜による配線パターンをステルス化する上では、十分な効果を出せていない。

特許文献３は、透明導電膜による配線パターンをステルス化することは実現できるが、ニュートラルな色調を同時に実現できなかった。また、円偏光板という部品が余分に必要であるため、薄型軽量化に難があった。加えて、透明導電膜のシート抵抗値が250Ω/sqと高く、静電容量型のタッチパネルに使用する上ではＳ／Ｎ比が十分に大きく取れず、誤動作を招くことが多くあった。
特開２００４−１３３７６５公報特開２００７−２９９５３４公報特開２００７−２７２２５９公報

以上のとおりの背景から、本発明の解決しようとする課題は、タッチパネルの配線パターンに起因する視認性を向上させることにある。詳しくは、配線パターン部位と、それ以外の部位とで、可視光線における透過率および反射率のそれぞれの差異を極力無くす、つまりステルス化することが主要な課題であった。

本発明の透明導電配線膜付き光学薄膜は、上記の課題を解決するものとして、請求項１に係る発明は、ガラス基板上に透明導電配線膜を形成し、当該配線膜が存在する部位における透過率と当該配線膜が存在しない部位における透過率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きガラス基板である。なお、本発明で言う「等しくなるような」とは、「略等しい」の意味で具体的には、透過率のときの差異は３％以内、反射率のときの差異は２％以内であることを意味する。

請求項２に係る発明は、ガラス基板上に透明導電配線膜を形成し、当該配線膜が存在する部位における反射率と当該配線膜が存在しない部位における反射率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きガラス基板である。

請求項３に係る発明は、プラスチック基板上に透明導電配線膜を形成し、当該配線膜が存在する部位における透過率と当該配線膜が存在しない部位における透過率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項４に係る発明は、プラスチック基板上に透明導電膜の配線を形成し、当該配線膜が存在する部位における反射率と当該配線膜が存在しない部位における反射率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項５に係る発明は、上記基板の上に設けた透明導電膜配線の更に上に誘電体光学多層膜を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項６に係る発明は、上記透明導電配線膜が存在する部位における透過率と当該透明導電配線膜が存在しない部位における透過率の差が３％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項７に係る発明は、上記配線膜が存在する部位における反射率と当該配線膜が存在しない部位における反射率の差が２％以下であることを特徴とする請求項２または４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項８に係る発明は、上記透過率および反射率の波長範囲が、少なくとも可視光域すべての波長で満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項９に係る発明は、上記透明導電配線膜が、少なくともスズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）より成る群から選択される１種以上を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１０に係る発明は、上記誘電体光学多層膜が、高屈折率誘電体材料と低屈折率誘電体材料の重ね合わせによって成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１１に係る発明は、上記ガラス基板が、少なくともソーダライムガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラス、光学ガラス、低熱膨張ガラスより成る群から選択される何れかであることを特徴とする請求項１乃至請求項２のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板である。

請求項１２に係る発明は、上記プラスチック基板が、少なくともポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル、ノボラック系材料の１種類以上から成ることを特徴とする請求項３乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１３に係る発明は、上記高屈折誘電体材料が少なくともタンタル（Ｔａ），ニオブ（Ｎｂ），ジルコニウム（Ｚｒ），ハフニウム（Ｈｆ），チタン（Ｔｉ）の材料の１種類以上から成る酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１４に係る発明は、上記低屈折誘電体材料が少なくとも二酸化ケイ素（シリカ、ＳｉＯ_２）およびフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）であることを特徴とする請求項１０に記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１５に係る発明は、上記透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１６に係る発明は、上記反射率が１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１７に係る発明は、上記誘電体光学多層膜が５０層以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

請求項１８に係る発明は、上記透明導電膜のシート抵抗値が２００Ω/ｓｑ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板である。

本発明による第１の効果は、配線パターンを有する部位と、配線パターンが無い部位とをそれぞれ可視光領域で比較すると、透過率においても反射率においても、それぞれ差異が僅少でほぼ同等であるために、従来技術の欠点であった配線パターンが見えるという欠点が解決されるとともに、ニュートラルな色調も併せて実現することができる。

本発明による第２の効果は、円偏光板を使用しないため構造が簡単になり、薄型軽量化を実現できる。

本発明による第３の効果は、透明導電膜のシート抵抗値が２００Ω/sq以下に低くでき、特に５０Ω/sqのものは、静電容量型のタッチパネルに使用することでＳ／Ｎ比が十分に大きく取れ、誤動作を招くことを大幅に減少させることができる。

（実施の形態）
図１は静電容量式タッチパネルに用いられる本発明による透明導電配線膜付き基板の断面模式図である。基板はガラス基板０またはプラスチック基板０からなり、ガラス基板０は少なくともソーダライムガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラス、光学ガラス、低熱膨張ガラスより成る群から選択される何れかであり、プラスチック基板０は少なくともポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル、ノボラック系材料の１種類以上から成っている。

上記ガラス基板０またはプラスチック基板０上には、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）より成る群から選択される１種以上を含む透明導電膜を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて配線パターン１を配設する。

その配線パターン１上に順次、低屈折誘電体材料の酸化物として二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）膜２を成膜し、連続して高屈折誘電体材料の酸化物として五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）膜３を積層し、その上に再度繰り返して二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）膜４を成膜し、連続して五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）膜５、および二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）膜６を順次積層する。この繰り返しによって１００層程度に積層して光学薄膜とすることも知られているが、成膜コストを考慮して本発明による所望の光学特性を得るには５０層以内、少なければ６層程度にすることで可能となる。

本発明の成膜方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法（エレクトロンビーム法）、イオンプレーティング法（ＩＰ法）、抵抗加熱法などを用いることができる。

上記高屈折誘電体材料としてＮｂのほかにＴａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉの酸化物であっても良く、上記低屈折誘電体材料が少なくともＳｉＯ_２のほかにＭｇＦ_２であっても良い。

以上のように、高屈折率誘電体層と低屈折率誘電体層を繰り返して積層することによって、各層の境界面による光干渉効果により、特に可視光線域（波長４００〜７００ｎｍ程度）における反射率が低下するとともに、透過率が上昇する。各層の屈折率および膜厚の積による光学膜厚などをパラメータとして変動して最適な光学特性を有する積層膜が得られる。

本発明によれば、配線パターン１をステルス化することによって、視認性が優れ、ニュートラルな色調を併せ持つタッチパネルを得ることが可能である。したがって、上記に示した通りの最適な光学特性を得る手段を応用することにより、配線パターン１を有する部位と、配線パターン１を有しない部位のそれぞれの透過率差および反射率差を限りなく０に近づけるように光学膜厚などのパラメータを鋭意調整することによって、配線パターン１をステルス化することが可能となる。

次に実施例につき説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。本実施例において、透明ガラス基板０として廉価なソーダライムガラスを用いた。その上に、１層目の透明導電膜としてＩＴＯ膜をスパッタリング法により成膜した。成膜は、カルーセル式マグネトロンスパッタ装置を用い、真空排気した後、Ａｒを２００ｃｃｍとＯ_２を１．４ｓｃｃｍを導入して成膜圧力を１．４ｍＴｏｒｒに保ち、ヒーター温度を２５０℃(以下の各層も同じ温度)に設定して、ＤＣ電力２．９Ｗ／ｃｍ^２で約９分間のスパッタリングを行った。その結果ＩＴＯ膜の膜厚は３０ｎｍであった。このＩＴＯ膜を公知のフォトリソグラフィにより格子状（図示しない。）に配線パターン１を形成した。

引き続き、１層目の配線パターン１部（ＩＴＯ膜３００ｎｍ）と、当該配線パターン１部が無い部位（透明ガラス基板０）のそれぞれ上に同時に、２層目としてＳｉＯ_２を成膜した。成膜は、Ａｒを２００ｃｃｍとＯ_２を１２０ｓｃｃｍを導入して成膜圧力を２．４ｍＴｏｒｒに保ち、ＤＣ電力５．０Ｗ／ｃｍ^２で約５６分間のスパッタリングを行った。その結果ＳｉＯ_２膜の膜厚は５１ｎｍであった。

前記２層目のＳｉＯ_２膜の上に、第３層としてＮｂ_２Ｏ_５を成膜した。成膜は、Ａｒを２００ｃｃｍとＯ_２を０．５ｓｃｃｍ導入して成膜圧力を１．５ｍＴｏｒｒに保ち、ＤＣ電力５．０Ｗ／ｃｍ^２で約１４分間のスパッタリングを行った。その結果をＮｂ_２Ｏ_５膜の膜厚は２１ｎｍであった。

引き続き、上記ＳｉＯ_２膜、および、Ｎｂ_２Ｏ_５膜の成膜条件と同様にし、スパッタリング時間を適宜変えて膜厚調整しながら、上記第３層目の上に第４層目としてＳｉＯ_２膜を４０ｎｍ、第５層目としてＮｂ_２Ｏ_５膜を２９ｎｍ、さらにその上に第６層目としてＳｉＯ_２膜を９７ｎｍで積層成膜を行った。

上記の通りの本実施例により、全体としてソーダライムガラス上に、ＩＴＯ配線パターン／ＳｉＯ_２／Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２／Ｎｂ_２Ｏ_５／ＳｉＯ_２の６層（ＩＴＯ配線パターンのない部位は５層）による積層膜を作製した。

ＩＴＯ配線パターン１を有する部位の前記６層による積層膜の各層における膜材質および膜厚を表１に示す。なお、ガラス基板０上から順番に何番目の層であるかを数えた。

本発明により表１で示した６層構成による配線パターンが存在する部位と、配線パターンが存在しない部位（第１層のＩＴＯ膜がない部位。）の各部位について、それぞれ透過率と反射率のスペクトルを図２に示した。

図２により、透明導電配線膜であるＩＴＯ配線パターン１が存在する部位における透過率とＩＴＯ配線パターン１が存在しない部位における透過率の差が３％以下であるとともに、反射率の差が２％以下であることが判明した。このことにより、配線パターンのステルス化が実証できる。

さらに、図２により、可視光線全域（波長４００〜７００ｎｍ）において、透過率は低くみても９０％以上もあり、かつ、反射率は高くみても１０％以下であることも確認できた。このことにより、タッチパネルとして所望されている以上に、可視光線透過率が高く、反射率が低いことも実証できる。なお、透過率および反射率の光学特性値は、ガラス基板もしくはプラスチック基板を含めた積層膜における値である。

ＬＣＤなどの表示デバイスに搭載、あるいは、一体化して使用されるタッチパネルに利用できる。詳しくは、配線パターンがステルス化し、ニュートラルな色調を併せて持ち、薄型軽量で、Ｓ／Ｎ比が十分に大きく取れるため、静電容量方式のタッチパネルとして大いに利用できる可能性が高い。

本発明の実施の形態である透明導電配線膜付き光学薄膜の断面模式図である。配線パターンが存在する部位と、存在しない部位における透過率・反射率の光学特性（スペクトル）図である。

符号の説明

０ガラス基板またはプラスチック基板
１第１層：配線パターン（実施の形態ではＩＴＯ膜をパターン形成）
２第２層：ＳｉＯ_２膜
３第３層：Ｎｂ_２Ｏ_５膜
４第４層：ＳｉＯ_２膜
５第５層：Ｎｂ_２Ｏ_５膜
６第６層：ＳｉＯ_２膜

Claims

ガラス基板上に透明導電配線膜を形成し、当該配線膜が存在する部位における透過率と当該配線膜が存在しない部位における透過率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きガラス基板。
ガラス基板上に透明導電配線膜を形成し、当該配線膜が存在する部位における反射率と当該配線膜が存在しない部位における反射率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きガラス基板。
プラスチック基板上に透明導電配線膜を形成し、当該配線膜が存在する部位における透過率と当該配線膜が存在しない部位における透過率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きプラスチック基板。
プラスチック基板上に透明導電膜の配線を形成し、当該配線膜が存在する部位における反射率と当該配線膜が存在しない部位における反射率が等しくなるような誘電体光学多層膜を設けたことを特徴とする透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記基板の上に設けた透明導電膜配線の更に上に誘電体光学多層膜を設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記透明導電配線膜が存在する部位における透過率と当該透明導電配線膜が存在しない部位における透過率の差が３％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記配線膜が存在する部位における反射率と当該配線膜が存在しない部位における反射率の差が２％以下であることを特徴とする請求項２または４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記透過率および反射率の波長範囲が、少なくとも可視光域すべての波長で満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記透明導電配線膜が、少なくともＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＷＯ_３より成る群から選択される１種以上を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記誘電体光学多層膜が、高屈折率誘電体材料と低屈折率誘電体材料の重ね合わせによって成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記ガラス基板が、少なくともソーダライムガラス、無アルカリガラス、耐熱ガラス、光学ガラス、低熱膨張ガラスより成る群から選択される何れかであることを特徴とする請求項１乃至請求項２のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板。
上記プラスチック基板が、少なくともポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル、ノボラック系材料の１種類以上から成ることを特徴とする請求項３乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記高屈折誘電体材料が少なくともＴａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉの酸化物であることを特徴とする請求項１０に記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記低屈折誘電体材料が少なくともＳｉＯ_２およびＭｇＦ_２であることを特徴とする請求項１０に記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記透過率が９０％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記反射率が１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記誘電体光学多層膜が５０層以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。
上記透明導電膜のシート抵抗値が２００Ω/ｓｑ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の透明導電配線膜付きガラス基板または透明導電配線膜付きプラスチック基板。