JP2002041243A

JP2002041243A - 透明導電膜

Info

Publication number: JP2002041243A
Application number: JP2000220015A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kanda; 広行神田; Hideaki Gondaira; 英昭権平; Shigeo Yamada; 茂男山田
Original assignee: Nippon Soda Co Ltd
Current assignee: Nippon Soda Co Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】接触抵抗式タッチパネルにおいて、主に非タッ
チ側である透明導電性基体上の透明導電膜表面を改良
し、よりタッチ性の優れたタッチパネルを提供できる透
明導電膜を提供すること。【解決手段】（1００）面配向の柱状結晶の集合体から
なり,グレンサイズが３０〜１００ｎｍの範囲であり、
且つ表面凹凸が５〜２０ｎｍである透明導電膜とし、好
ましくは該導電膜はインジウム−スズの複合酸化物から
なり、好ましくは、膜中のスズ含有量がインジウムに対
して０．０５〜２．０重量％又は１０〜４０重量％と
し、更に好ましくは膜厚が、１０〜３０ｎｍの範囲とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極に用いられる
透明導電膜に関し、更に詳しくは接触抵抗膜式タッチパ
ネル用に用いられる透明導電膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】接触抵抗膜式タッチパネルは、主に非タ
ッチ側／タッチ側が、ガラス／フィルムの組み合わせか
らなる透明絶縁性基体にＩＴＯ（酸化インジウム・ス
ズ）等をスパッタリング法等により成膜し、必要に応じ
てエッチング等により所望の電極パターンを形成させた
後、絶縁性スペーサーを介して両電極膜面を対向配置し
製作されるのが一般的である。

【０００３】かかる透明タッチパネルでは、タッチ側の
パネル面を指やペン等でタッチ（押圧）することによ
り、必要な情報が電気的な信号として入力され、そして
その結果はＬＣＤ等の画面に表示されるようになってい
る。この入力のためのタッチにより、タッチ側の電極膜
が非タッチ側の電極膜に接触して正確に電気的な信号が
供給される。また、逆にタッチを解放すれば瞬時に離
れ、元の状態に復帰するものでなくてはならず、かかる
タッチの感触（以下、タッチ性と呼称する）は、可能な
限り軽い方が好ましい。

【０００４】前記タッチ性に関しては、両電極膜面の表
面状態によって、大きく影響することが知られている。
例えば、表面状態を粗面化すればタッチした時にくっつ
きにくくなるので、タッチ性は改良されることになる。
例えば、特開平８−７７８７１号公報には、タッチ側の
透明性基体の両面、もしくはタッチ側の透明絶縁性基体
の非タッチ側に対向配置される面に、エンボス加工によ
り中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０５〜２．０μｍかつ最
大高さ（Ｒｍａｘ）０．６〜３．０μｍの範囲にある微
細凹凸を無数に賦形した透明タッチパネルが記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に示した
方法では、微細な凹凸を表面に賦形するには限界があ
り、より精度の高い位置認識、及びより感度のよいタッ
チ性を求めることができないという問題があった。ま
た、フィルムを上記に示したような特殊加工を必要と
し、商業的にはコストが高くなるという問題があっ
た。更に、非タッチ側においては、主にガラスを基板と
して用いることから、その表面を微細加工することは困
難であった。本発明は、接触抵抗式タッチパネルにおい
て、主に非タッチ側である透明導電性基体上の透明導電
膜表面を改良し、よりタッチ性の優れたタッチパネルを
提供できる透明導電膜を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決しようとうする手段】本発明者等は、上記
課題を解決するため鋭意検討した結果、成膜方法及び条
件を選択することにより、平滑な基材上に直接微細な表
面構造及び電気的特性を満足する膜を成膜することで上
記課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至
った。

【０００７】即ち、本発明は、（１）（1００）面配向
の柱状結晶の集合体からなり,グレンサイズが３０〜１
００ｎｍの範囲であり、且つ表面凹凸が５〜２０ｎｍで
あることを特徴とする透明導電膜に関し、（２）インジ
ウム−スズの複合酸化物からなることを特徴とする
（１）に記載の透明導電膜に関し、（３）膜中のスズ含
有量がインジウムに対して０．０５〜２．０重量％又は
１０〜４０重量％であることを特徴とする（１）又は
（２）に記載の透明導電膜に関し、（４）膜厚が、１０
〜３０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項（１）
〜（３）のいずれかに記載の透明導電膜に関し、（５）
表面抵抗値が２００〜２０００Ω／□の範囲であること
を特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の透明導
電膜に関し、（６）光直線透過率が８０％以上であるこ
とを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の透明
導電膜に関し、（７）（１）〜（６）のいずれかに記載
の透明導電膜を用いた接触抵抗膜式タッチパネルに関す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、透明導電膜を構成して
いる結晶が、基板面に対して（１００）方向に結晶配向
している柱状結晶からなることを特徴とする。膜表面を
エッチングして電極加工を行う場合、エッチングが結晶
粒界及び結晶軸に沿って進行するため、このことによっ
て、エッチング速度が一定となるばかりでなく、エッチ
ングパターンの肩崩れが小さく、直線性の優れた電極パ
ターンが得られる。

【０００９】また、グレンサイズが３０〜１００ｎｍで
あり、結晶粒界が明瞭であることを特徴とする。結晶粒
界は、例えばＩＴＯ膜においては、スズの過度の偏析や
格子欠陥による歪みが、ある限界に達したときにでる。
よって結晶粒界では、欠陥が多いため、その部分ではキ
ャリアが捕獲されやすくなる。接触抵抗式タッチパネル
では、高抵抗な透明導電膜が望ましく、結晶粒界が明瞭
であり、しかもグレンサイズが３０〜１００ｎｍと比較
的小さい多結晶膜は、比抵抗値を５×１０^-4以上の値に
制御するためには好ましい。また、スズを結晶中に均一
に分布させることにより、より結晶粒界を明瞭にするこ
とができる。

【００１０】グレンサイズが３０ｎｍ以下では、膜強度
が低くなり耐久性の点で問題となり、１００ｎｍ以上で
は、キャリアの移動度が高くなり比抵抗値を高い水準で
制御するのが困難となる。グレンサイズは、ＴＥＭを用
いて表面を観察し、結晶粒界の最大幅を計測し、任意に
選んだ１０個の値の平均値として求めることができる。

【００１１】更に本発明は、表面の凹凸が５〜２０ｎｍ
であることを特徴とする。ここに、表面の凹凸とは透明
導電膜の表面における、最大凹部と最大凸部との間の距
離意味し、例えば、以下の方法で求めることができる。
測定器として、触針式表面粗さ計（例えば、スローン社
製ＤＥＴＡＫ３０３０）を用い、これを透明導電膜上の
任意の位置で２０ｍｇの荷重下で、１ｎｍにわたって掃
引させ、最大凹部と最大凸部との間の距離を測定する。
この測定を５回繰り返し、その平均値を、本発明におけ
る表面凹凸とする。また、原子間力顕微鏡を用いて透明
導電膜の数箇所を測定し、各部分最大凹部、最大凸部の
差を計測し、その平均値を本発明の表面凹凸部とするこ
ともできる。表面の凹凸が５ｎｍ以下では、表面が平滑
になり、タッチ性を改善することができない。また、特
に高抵抗透明導電膜では、膜厚が１０〜３０ｎｍと薄い
ため２０ｎｍ以上の凹凸がある場合、キャリアの移動度
が悪化し、エッチングの直線性が損なわれる。

【００１２】本発明の構造を有する透明導電膜におい
て、導電膜が設けられている透明基板は、可視光の透過
率が７０％い所である電気絶縁基板であれば特に限定さ
れず、具体的には、アルカリガラス、石英ガラス等のガ
ラス、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリアリレート等のポリエステル、ポリエーテルス
ルホン系樹脂、アモルファスポリオレフィン、ポリスチ
レン、アクリル樹脂等からなるフィルムもしくはシート
等が挙げられる。これらの材質は、最終的に用いる製品
の用用途に応じて最適なものが適宜選択される。これら
の基板はそのまま用いることもできるし、基板の両面も
しくは片面に反射防止膜を設けたもの、また、基材中か
ら基材成分を移行を抑制する処理を施したもの等も使用
することができる。

【００１３】本発明の構造を有する膜の材質は、導電性
を有し透明な膜であれば特に限定されないが、具体的に
は、スズがドープされた酸化インジウム膜（ＩＴＯ
膜）、フッ素がドープされた酸化スズ膜（ＦＴＯ膜）、
アンチモンがドープされた酸化亜鉛膜やインジウムがド
ープされた酸化亜鉛膜等を例示することができ、中でも
アナログタッチパネル等の接触抵抗式タッチパネル等に
汎用されるＩＴＯ膜で好適に用いられる。

【００１４】以下、接触抵抗膜式タッチパネルに用いら
れるＩＴＯ膜を例にあげ本発明を詳細に説明する。接触
抵抗式タッチパネルに用いるＩＴＯ膜は、表面抵抗値が
２００〜３０００Ω／□でしかも抵抗値の均一性に優
れ、更に透明性の高い膜が要求される。表面抵抗値を上
記値の範囲にするためには、膜厚を薄くする、及び／又
は比抵抗値を高くする必要がある。膜厚を１０ｎｍ以下
のように極端に薄くした場合、抵抗値の均一性が損なわ
れるため好ましくない。１０〜３０ｎｍの範囲にするの
がのが好ましい。また、比抵抗値を高くして膜厚を厚く
する方法も考えられるが、膜の透明性を損なうため好ま
しくない。膜の透明性は５５０ｎｍでの直線透過率が８
０％以上ある膜が好ましい。

【００１５】比抵抗値を高くするためには、キャリア密
度及び／又は移動度を小さくする必要がある。インジウ
ムにスズをドープすることにより、移動度は、徐々に低
下する傾向にある。また、キャリア密度は、スズドープ
量が０〜３重量％の範囲で増大し、３〜１０重量％の範
囲で最大となり、１０重量％以上で単調減少する傾向が
ある。以上のことをふまえ、上記表面抵抗値の範囲を維
持するため、膜中のスズ量をインジウムに対して０．０
５〜２．０重量％、又は１０〜４０重量％の範囲にする
のが好ましい。

【００１６】本発明の構造を有するＩＴＯ膜を成膜する
方法は、特に限定されず、具体的には、スパッタ法、電
子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相成
膜法、、パイロゾル法等を例示することができる。得ら
れる膜の透明性、化学エッチングのし易さ等は成膜方法
によって条件は異なるが、一般的に、ＬＣＤ用の低抵抗
ＩＴＯ膜を成膜する条件で、Ｓｎのドープ量を変えるこ
とで対処することが可能である。

【００１７】即ち、スパッター法では、ターゲットのＳ
ｎの組成を変え、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティ
ング法ではペレットのスズ組成を変え、ＣＶＤ法、パイ
ロゾル法では、原料中のスズ組成を変更することで対処
することができる。また、Ｓｎドープ量が１０〜４０重
量％のＩＴＯ膜で８×１０^-4Ω・ｃｍ以上の比抵抗を得
たい場合、成膜後、酸素を含むガスを導入し、例えば２
００℃以上の温度で処理することにより、抵抗値の均一
性の良好な高抵抗の膜を得ることができる。また、通常
の成膜後、空気中で冷却し、上記のように抵抗値を高く
した後、還元性の雰囲気下で、熱処理することにより、
所定の抵抗値に調整することもできる。

【００１８】以下実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明の範囲は実施例に限定されるものではな
い。

【００１９】

【実施例】実施例１平均粒径０．２μｍのＩｎ２Ｏ３粉末と平均粒径０．６
μｍのＳｎＯ２粉末とをＩｎに対して０．４重量％にな
るように配合し、ボールミル中で５時間粉砕した後、こ
の混合粉末を８００℃、４００ｋｇ／ｃｍ２の条件でホ
ットプレスして焼結体を得た。これをターゲットとして
用い、スパッター成膜を行った。スパッター条件は、Ｒ
Ｆスパッター装置を用い、ガラス基板上に成膜した。ガ
ラス基板の厚さは１ｍｍで１０ｃｍ角のソーダライムガ
ラス上に８０ｎｍのＳｉＯ２膜がコートされたものを用
いた。ＲＦ出力２００Ｗ、ガス組成は、Ａｒ：Ｏ２＝９
８：２、基板温度＝３００℃、成膜時間４分で行った。
その後、空気封入し、室温まで冷却後、６００ｐｐｍエ
タノールを含む空気の循環した雰囲気中４００℃で１０
分間焼成した。

【００２０】得られたＩＴＯ膜は、膜中のＳｎをＩＣＰ
発光分光法で分析したところ、０．３重量％であり、膜
厚２５ｎｍ、表面抵抗値５００Ω／□、比抵抗値、１．
２５×１０^-3Ω・ｃｍであった。また表面抵抗値の均一
性は±２５Ω／□以内であり電気的特性は良好であっ
た。表面をＡＦＣで５個所測定し表面凹凸を測定したと
ころ１０ｎｍであった。更に、また、ＡＦＣにより結晶
粒径を測定したところ２５ｎｍであった、更にＸ線回折
を測定したところ（４００）面に吸収が見られた。ま
た、５５０ｎｍの光線倒壊率は９１％であった。

【００２１】このＩＴＯ膜を成膜した基板上に、感光性
アクリル樹脂を用いて直径４０μｍ、高さ５μｍのドッ
トを２ｍｍピッチで格子状にスクリーン印刷し、紫外光
で硬化させた。タッチ側としてＰＥＴ上にＩＴＯ膜を成
膜したシートを用い、ＩＴＯ膜を内側にして対向させ、
周囲を厚さ０．５ｍｍ、幅５ｍｍの両面テープで接着固
定し、テスト用具とした。これを、広業社製キーボード
打鎚試験機を使用し、荷重３００ｇ、打鎚速度３回／秒
で１０万回打鎚後のくっつきの有無を目視で判断した。
その結果、くっつきは全く見られなかった。

【００２２】実施例２パイロゾル成膜法においてＩＴＯ膜を成膜するに際し、
インジウム原料として、０．１５モル／ｌのＩｎＣｌ₃
のメチルアルコール溶液にドープ用スズ原料として０．
２モル／ｌのＳｎＣｌ₄のメチルアルコール溶液をＩｎ
に対してＳｎが２５重量％になるように添加した溶液を
調整した。基板にソーダライムガラス上に１００ｎｍの
ＳｉＯ₂膜をコートしたものを用い、パイロゾル成膜装
置に基板をセットし、５００℃に加熱し、超音波により
先に調整した溶液を２ｍｌ／ｍｉｎの速度で霧化させ基
板に導入し、２分間かけて成膜した。その後、エタノー
ルを６００ｐｐｍ含む空気雰囲気下で室温まで１０分か
けて冷却した。

【００２３】得られたＩＴＯ膜は、膜中のＳｎをＩＣＰ
発光分光法で分析したところ、１９．６重量％であり、
膜厚２４ｎｍ、表面抵抗値４２０Ω／□、比抵抗値、
１．００×１０^-3Ω・ｃｍであった。また表面抵抗値の
均一性は±３０Ω／□以内であり電気的特性は良好であ
った。表面をＡＦＣで５個所測定し表面凹凸を測定した
ところ１５ｎｍであった。更に、また、ＡＦＣにより結
晶粒径を測定したところ２８ｎｍであった、更にＸ線回
折を測定したところ（４００）面に吸収が見られた。ま
た、５５０ｎｍの光線倒壊率は９２％であった。実施例
１と同様に、テスト用具を作成し同様のテストを行った
ところ、くっつきは全く見られなかった。

【００２４】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明の構造を有
する透明導電膜を用いることにより、特に接触抵抗膜式
タッチパネルに使用した場合、タッチ側のくっつきが全
く見られず、長期にわたってタッチパネルにおける位置
認識を正確に行うことが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田茂男千葉県市原市五井南海岸12−８日本曹達株式会社千葉工場内Ｆターム(参考） 4K029 AA09 BA50 BC09 CA05 DC05 DC09 GA01 5B087 AA09 CC14 CC36 5G307 FA01 FA02 FB01 FC02 FC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（1００）面配向の柱状結晶の集合体から
なり,グレンサイズが３０〜１００ｎｍの範囲であり、
且つ表面凹凸が５〜２０ｎｍであることを特徴とする透
明導電膜。
【請求項２】インジウム−スズの複合酸化物からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜。
【請求項３】膜中のスズ含有量がインジウムに対して
０．０５〜２．０重量％又は１０〜４０重量％であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の透明導電膜。
【請求項４】膜厚が、１０〜３０ｎｍの範囲であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透明導電
膜。
【請求項５】表面抵抗値が２００〜２０００Ω／□の範
囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の透明導電膜。
【請求項６】光直線透過率が８０％以上であることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の透明導電膜。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の透明導電
膜を用いた接触抵抗膜式タッチパネル。