JP5091625B2 - 透明導電基板およびそれを用いたタッチパネル - Google Patents
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透明導電膜、6ページより(シーエムシー出版)
DLC膜ハンドブック、495ページより(NTS社出版) また上記特許文献1〜3にもカーボン膜を被覆層とする透明導電膜の記載がある。これらの炭素膜はアルゴンガスを用いたカーボン材料をスパッタリングにより製膜を行ったものであり、生成するカーボン膜は水素を含まないアモルファスカーボン膜である。このようなカーボン膜は、硬い膜を製膜することが可能であるが、水分や熱に対して電気特性を安定に維持することについては効果がない。本発明では、構造中に水素を含有するカーボン膜として使用することで、酸化亜鉛透明導電膜の水分や熱に対して前記特性を安定に維持可能であることを見出した。
図1は、本発明に係る透明導電基板の断面説明図である。この透明導電基板は厚さ0.05〜1.5mmの基板1上に、酸化亜鉛を主成分とする透明導電層2が設けられる。カーボン膜3は透明導電層2の表面(および基板と透明導電層との間(図2))に被覆される。さらに透明導電膜の最表面には極薄膜の酸化亜鉛透明導電層4が形成される。この最表面の酸化亜鉛透明導電層4は、タッチパネルにおける対電極と接触したときに電気を効率よく流すためのコンタクト性向上の効果がある。
気相堆積法で透明導電層を形成する場合、基板の温度は、基板の軟化温度により変化するが、室温〜基板のガラス転移温度以下が好ましく、さらに好ましくは室温〜基板のガラス転移温度より30℃程度低温が好ましい。基板の温度が低すぎると、結晶性が悪くなり、透明性や導電性が目的を達成できない可能性がある。基板の温度が高すぎると基板に付与した位相差が損失する可能性がある。透明導電層の形成には必要に応じてプラズマ放電を利用することができる。プラズマのパワーには特に制限はないが、生産性や結晶性の観点から10W〜600Wが好ましい。低すぎる場合には製膜されない可能性がある。高すぎる場合には基板へのダメージや装置へのダメージが懸念される。透明導電層の形成に使用するキャリアガスは一般的な気相堆積法に使用されるガスを使用することができる。例えばアルゴンや水素、酸素や窒素ガスを使用することができる。
透明導電膜の表面抵抗は、JISK7194に記載されている四探針圧接測定で測定した。表面抵抗の値は、タッチパネルに必要とされる特性により異なるが、200〜2000Ω/□が好ましい。これ以上大きい表面抵抗では、透明導電層の膜厚が薄過ぎ、透明導電膜の表面抵抗が安定にならず、特に高温高湿環境下に放置すると表面抵抗が容易に上昇する。逆にこれ以上小さい表面抵抗では、透明導電層の膜厚が大きくなり、その応力により透明導電層が割れやすくなることや、また透過率の低下やコスト面での課題が発生する。
550nmの波長での光線透過率は、JISK7105に記載されている積分球式光線透過率測定装置を用いて測定した。
無アルカリガラス(商品名OA−10、膜厚0.7mm、日本電気硝子社製)に、酸化亜鉛をスパッタ製膜した。製膜条件は、基板温度を200℃、キャリアガスとしてアルゴンガスを20sccm使用し、8Paの圧力で200WのDCパワーをかけ、5分間製膜することで、500Åの酸化亜鉛透明導電層を作製した。さらにその上にカーボン膜をプラズマCVD法で製膜した。製膜条件は、基板温度を200℃とし、メタンガス、水素ガスをそれぞれ10sccm、200sccm流しながら、70Paの圧力に調圧した後、200WのRFパワーをかけ、40分間製膜することで、50Åのカーボン膜を作製した。さらにその上に酸化亜鉛をスパッタ製膜した。製膜条件は、基板温度を200℃、キャリアガスとしてアルゴンガスを20sccm使用し、8Paの圧力で200WのDCパワーをかけ、1分間製膜することで、100Åの酸化亜鉛透明導電層を形成し、上部電極板を作製した。このようにして作製した透明導電膜の表面抵抗は290Ω/□であり、550nmの波長での光線透過率は88%であった。他方、無アルカリガラス(商品名OA−10、膜厚0.7mm、日本電気硝子社製)に、インジウム−錫複合酸化物膜(ITO)を250Å製膜し、さらにその全面に粒径5μmのウレタンアクリレート樹脂からなるドットスペーサーを5mmの間隔で印刷塗布し、下部電極板を作製した。上記上部電極板と下部電極板とを透明導電層が対面するように対向配置し、四辺をシールすることでタッチパネル構造体を作製した。この両電極に金属線を取り付け、デジタル電気テスターCDM−17Dの各端子と金属線をそれぞれ接続した。電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通った。このタッチパネル構造体を60℃・95%RHの環境下で10日間放置した後、再度テスターで測定したところ、電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通った。
ポリシクロオレフィンフィルム(商品名ゼオノアフィルムZF−14、膜厚100μm、日本ゼオン社製)に、カーボン膜をプラズマCVD法で製膜した。製膜条件は、基板温度を200℃とし、メタンガス、水素ガスをそれぞれ10sccm、200sccm流しながら、70Paの圧力に調圧した後、200WのRFパワーをかけ、40分間製膜することで、50Åのカーボン膜を作製した。その上に実施例1と同様に酸化亜鉛透明導電層、カーボン膜、酸化亜鉛透明導電層を形成した。このようにして作製した透明導電膜の表面抵抗は280Ω/□であり、550nmの波長での光線透過率は85%であった。この透明導電膜を用いて、実施例1と同様にタッチパネル構造体を作製した。この両電極に金属線を取り付け、デジタル電気テスターCDM−17Dの各端子と金属線をそれぞれ接続した。電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通ることがわかった。このタッチパネル構造体を60℃・95%RHの環境下で10日間放置した後、再度テスターで測定したところ、電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通った。
実施例1で作製した上部電極と同じものにウレタンアクリレート樹脂からなるドットスペーサーを5mmの間隔で印刷塗布し、下部電極板を作製した。実施例1で作製した上部電極との組み合わせでタッチパネル構造体を作製した。この両電極に金属線を取り付け、デジタル電気テスターCDM−17Dの各端子と金属線をそれぞれ接続した。電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通ることがわかった。このタッチパネル構造体を60℃・95%RHの環境下で10日間放置した後、再度テスターで測定したところ、電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通った。
実施例2で作製した上部電極と同じものにウレタンアクリレート樹脂からなるドットスペーサーを5mmの間隔で印刷塗布し、下部電極板を作製した。実施例1で作製した上部電極との組み合わせでタッチパネル構造体を作製した。この両電極に金属線を取り付け、デジタル電気テスターCDM−17Dの各端子と金属線をそれぞれ接続した。電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通ることがわかった。このタッチパネル構造体を60℃・95%RHの環境下で10日間放置した後、再度テスターで測定したところ、電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1000Ωとなり、電気が通った。
無アルカリガラス(商品名OA−10、膜厚0.7mm、日本電気硝子社製)に、酸化亜鉛をスパッタ製膜した。製膜条件は、基板温度を200℃、キャリアガスとしてアルゴンガスを20sccm使用し、8Paの圧力で200WのDCパワーをかけ、5分間製膜することで、500Åの酸化亜鉛透明導電層を作製した。さらにその上にカーボン膜をプラズマCVD法で製膜した。製膜条件は、基板温度を200℃とし、メタンガス、水素ガスをそれぞれ10sccm、200sccm流しながら、70Paの圧力に調圧した後、200WのRFパワーをかけ、40分間製膜することで、50Åのカーボン膜を作製した。このようにして作製した透明導電膜の表面抵抗は290Ω/□であり、550nmの波長での光線透過率は87%であった。この透明導電膜を用いて、実施例1と同様にタッチパネル構造体を作製した。この両電極に金属線を取り付け、デジタル電気テスターCDM−17Dの各端子と金属線をそれぞれ接続した。電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1500Ωとなり、電気が通った。このタッチパネル構造体を60℃・95%RHの環境下で10日間放置した後、再度テスターで測定したところ、電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなった。
最表面の酸化亜鉛透明導電層の膜厚を300Åにする以外は実施例1と同様に透明導電膜を作製した。透明導電膜の表面抵抗は350Ω/□であり、550nmの波長での光線透過率は85%であった。この透明導電膜を用いて、実施例1と同様にタッチパネル構造体を作製した。この両電極に金属線を取り付け、デジタル電気テスターCDM−17Dの各端子と金属線をそれぞれ接続した。電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値は1500Ωとなり、電気が通った。このタッチパネル構造体を60℃・95%RHの環境下で10日間放置した後、再度テスターで測定したところ、電極を押さえない場合は、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなり絶縁状態であった。電極の中心に80g重の力を加えたところ、テスターの抵抗値はオーバーレンジとなった。
2 透明導電層
3 カーボン膜
4 透明導電層
5 下部電極(ガラス/ITO/ドットスペーサー)
Claims (4)
- 透明基板の少なくとも片面に透明導電膜が形成された透明導電基板であって、
前記透明基板上に、酸化亜鉛を主成分とする300〜600Åの膜厚である透明導電層、前記透明導電層上に形成された20〜250Åの膜厚であるカーボン膜、およびさらにその上に形成された最表面の層であり200Å以下の膜厚である酸化亜鉛を主成分とする透明導電層を有する、透明導電基板。 - 透明基板の少なくとも片面に透明導電膜が形成された透明導電基板であって、
前記透明基板上に、20Å〜250Åの膜厚であるカーボン膜、その上に形成された酸化亜鉛を主成分とする300〜600Åの膜厚である透明導電層、前記透明導電層上に形成された20〜250Åの膜厚であるカーボン膜、およびさらにその上に形成された最表面の層であり200Å以下の膜厚である酸化亜鉛を主成分とする透明導電層を有する、透明導電基板。 - 上記カーボン膜が、水素を含むカーボン膜であることを特徴とする、請求項1または2に記載の透明導電基板。
- 一対の透明導電基板のそれぞれの透明導電膜同士が向かい合うように配置されており、表面側の透明導電基板を押すことにより一対の透明導電基板を接触させて位置検出を行うタッチパネルにおいて、
前記一対の透明導電基板のうち少なくとも一方が、請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明導電基板であることを特徴とするタッチパネル。
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