(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジウムを含む金属膜からなる下地金属層を有し、スパッタリング法により形成された、インジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜であって、表面に高さ２０〜１００ｎｍの突起を１μｍ四方あたり２０個以上有する透明導電膜。
【請求項２】
透明導電膜が実質的にインジウム、スズおよび酸素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】
透明導電膜が実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素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４】
真空槽内に設置した基体上にインジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜をスパッタリング法により形成する透明導電膜の製造方法において、前記基体上にインジウムを含む金属膜からなる下地金属層を形成した後、真空層内を１×１０−２Ｐａ以下に保持した状態で、前記下地金属層上にインジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜を形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法。
【請求項５】
基体上に形成する下地金属層が金属インジウム膜からなることを特徴とする請求項４に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項６】
基体上に形成する下地金属層がインジウム合金膜からなることを特徴とする請求項４に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項７】
インジウム合金が、インジウム−スズ合金であることを特徴とする請求項６に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項８】
インジウム合金が、インジウム−スズ−マグネシウム合金であることを特徴とする請求項６に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項９】
基体上に形成する下地金属層の厚さが、０．１〜５ｎｍであることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項１０】
透明導電膜が、実質的にインジウム、スズおよび酸素からなることを特徴とする請求項４〜９に記載の透明導電膜の製造方法。
【請求項１１】
透明導電膜が、実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなることを特徴とする請求項４〜９に記載の透明導電膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明導電膜、特にタッチパネル用透明導電膜に好適な薄膜およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗膜式タッチパネルは、プラスチックなどのフィルム表面に透明導電膜を形成した上部電極と、やはり同様な透明導電膜を形成したガラス基板またはフィルムからなる下部電極が、スペーサーを介して対向する構造となっている。指やペンなどで上部電極にタッチすることにより上部電極が下部電極に接触し、その時の電流値からタッチされた場所を検出する仕組みとなっている。
【０００３】
このようなタッチパネルでは、タッチ位置を検出する際の位置精度を向上させるため、比較的高いシート抵抗（５００〜１０００Ω／□）で、極めて高い透過率を持った透明導電膜が要求されている。
【０００４】
透明導電膜として最も一般的なＩＴＯ（Ｔｉｎ  ｄｏｐｅｄ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）薄膜を用いて、前述のような５００〜１０００Ω／□といったシート抵抗を得ようとすると、膜厚は２〜４ｎｍとなってしまう。このような薄い膜は、基板上に島状に形成されて不連続な膜となるため、基板上での抵抗値が不均一となり、抵抗膜式のタッチパネルには不向きである。
【０００５】
一方、膜厚ではなく薄膜の抵抗率（体積抵抗率）でシート抵抗を制御しようとすると、例えば、膜厚１０ｎｍ程度で上記のシート抵抗を得るには、抵抗率として５００〜１０００μΩｃｍ程度の膜が適当となる。しかし、ＩＴＯを用いてこのような膜を作製しようとすると、酸素分圧に対して抵抗率が大幅に変化する領域を製膜条件として選択せざるを得なくなり、生産の安定性を考慮すると得策ではない。
【０００６】
ＩＴＯ膜に換わって、ＺｎＯにＡｌをドープした透明導電膜は、５００μΩ・ｃｍ程度の抵抗値が得られるが、膜の耐久性が劣るためこれも好ましくない。
【０００７】
このような理由から、抵抗率として５００〜１０００μΩ・ｃｍ程度の値を、工業的に安定生産できるような透明導電膜であって、透過率が高く、ＩＴＯと同様に微細加工が可能な膜が望まれていた。
【０００８】
このような問題を解決するため、ＩＴＯにマグネシウムを添加する方法が報告された（例えば、特許文献１参照）。このマグネシウム含有ＩＴＯ膜は、薄膜の抵抗率が高く１０ｎｍ程度の膜厚で５００〜１０００μΩ・ｃｍのシート抵抗を確保でき、さらにＩＴＯ膜よりも耐候性（耐熱性および耐湿性）に優れるといった特徴を有していた。
【０００９】
タッチパネルでは、次々とタッチされる位置を精度良く検出するためにタッチした部分の対向する基板同士がすぐに離れる必要がある。このためには、対向するガラス基板またはフィルムのいずれか一方の膜表面に突起を形成させるのが有効であることが知られているが（例えば、非特許文献１参照）、前記のマグネシウム含有ＩＴＯ膜の表面には突起が無く平坦な膜となっているため、タッチパネルとして使用した際、ペンまたは指によってタッチされた部分のフィルムが対向側のガラス基板またはフィルムと接触したまま離れなくなるという新たな問題を生じた。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１５１５７２号報
【００１１】
【非特許文献１】第１０回フラットパネルディスプレイ専門技術展  部品・材料コース  専門技術セミナーテキスト、２０００年、Ｐ．４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、タッチパネルとして好適な多くの突起を有する透明導電膜およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、ＩＴＯ薄膜の成長メカニズムの検討を行い、基体表面にインジウムあるいはインジウム合金の液滴を存在させることによりＶＬＳ（Ｖａｐｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｓｏｌｉｄ）モデルにより突起が形成されるとの知見を得た。そして、下地金属層としてインジウムあるいはインジウム合金からなる金属膜を形成した後、透明導電膜を形成することにより、基板表面全体で前記ＶＬＳが起こり、ＶＬＳによる突起の成長が促進されるため、凸凹の多い膜が形成されることを見いだし、本発明を完成した。
【００１４】
即ち、本発明は、薄膜表面に高さ２０〜１００ｎｍの突起を１μｍ四方あたり２０個以上持つ透明導電膜および該透明導電膜の製造方法に関する。
【００１５】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
本発明の透明導電膜は、スパッタリング法により形成された、インジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜（以下、ＩＴＯ系透明導電膜と称す）であって、表面に高さ２０〜１００ｎｍの突起を１μｍ四方あたり２０個以上有する透明導電膜であり、この透明導電膜は、実質的にインジウム、スズおよび酸素からなる透明導電膜、又は、実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなる透明導電膜であることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の透明導電膜の製造方法は、真空槽内に設置した基体上にインジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜をスパッタリング法により形成する透明導電膜の製造方法において、前記基体上にインジウムを含む金属膜からなる下地金属層を形成した後、真空層内を１×１０−２Ｐａ以下に保持した状態で、前記下地金属層上にインジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜（ＩＴＯ系透明導電膜）を形成することを特徴とする透明導電膜の製造方法である。該下地金属層は金属インジウム膜又はインジウム合金膜からなることが好ましく、インジウム合金としては、インジウム−スズ合金又はインジウム−スズ−マグネシウム合金が好ましい。また、該下地金属層上に形成するＩＴＯ系透明導電膜は、実質的にインジウム、スズおよび酸素からなる透明導電膜、又は、実質的にインジウム、スズ、マグネシウムおよび酸素からなる透明導電膜であることが好ましい。
【００１８】
本発明で用いる基体としては主にガラス基板あるいはインジウムまたはインジウム合金の融点よりもガラス転移温度が高い樹脂製の基体等が例示される。なお、後述するように、ＩＴＯ系透明導電膜の形成に際して、該基体を下地金属層を構成する金属の融点以上に加熱するため、該基体の耐熱温度は前記金属の融点以上であることが必要である。さらに、ＩＴＯ系透明導電膜形成時の基体の温度は、形成するＩＴＯ系透明導電膜の結晶化温度以上とすることが好ましいので、該基体の耐熱温度はこの結晶化温度以上であることが好ましい。
【００１９】
本発明の透明導電膜の製造方法で使用されるターゲットは特に限定されず、市販のターゲットを用いることができる。
【００２０】
最初に基体上に下地金属層となる金属インジウム層またはインジウム合金層を形成する。この下地金属層の膜厚は、０．１〜５ｎｍが好ましく、より好ましくは１〜３ｎｍ、特に好ましくは１．５〜２．５ｎｍである。下地金属層が薄すぎた場合、下地金属層の上に形成される透明導電膜の表面に突起が形成されなくなる。また、厚すぎた場合には光の透過率が低下するという問題が生じる。下地金属層形成時の基体の温度は、該下地金属層を構成する金属の融点以下かつ使用する基体の耐熱温度以下であれば特に限定されない。
【００２１】
下地金属層形成後、基体を前記下地金属層を構成する金属の融点以上かつ基体の耐熱温度以下まで加熱する。下地金属層上に形成するインジウム、スズおよび酸素を含む透明導電膜（ＩＴＯ系透明導電膜）は、結晶化させることにより耐熱・耐湿抵抗安定性が向上するため、透明導電膜形成時の基体の温度は形成するＩＴＯ系透明導電膜の結晶化温度（１５０℃）以上とすること、すなわち、下地金属層を構成する金属の融点以上、かつ、ＩＴＯ系透明導電膜の結晶化温度以上とすることが好ましい。
【００２２】
形成するＩＴＯ系透明導電膜の結晶化温度以上に加熱された基体上にＩＴＯ系透明導電膜をスパッタリング法により形成する。こうすることにより、ＶＬＳにより表面凸凹が多量に発生し、多くの突起を有する膜が形成される。下地金属層上に形成するＩＴＯ系透明導電膜としてＭｇを添加したＩＴＯ膜を用いると、ＩＴＯ膜を用いた場合と比べて耐熱・耐湿安定性が向上するので好ましい。添加するＭｇの量は、Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）の原子比で０．１〜２０％が好ましい。より好ましくは０．３〜１０％、さらに好ましくは０．５〜５％である。
【００２３】
本発明の透明導電膜の製造方法では、下地金属層を形成した後、ＩＴＯ系透明導電膜を形成するまでの間は、高真空を保つ必要がある。保つべき真空度としては、１×１０−２Ｐａ以下が好ましく、より好ましくは１×１０−３Ｐａ以下である。こうすることにより、下地金属層が酸化せず、突起の形成が容易となる。ここで大気解放した場合には、下地金属層が酸化されＶＬＳが起こらず、従って突起が形成されなくなり、本発明の効果が得られなくなる。
【００２４】
スパッタリングに際しては、スパッタリングガスとして、アルゴンなどの不活性ガスに必要に応じて酸素ガスなどが加えられ、通常２〜１０ｍＴｏｒｒにこれらのガス圧を制御しながら行われる。スパッタリングのための電力印加方式としては、ＤＣ、ＲＦあるいはこれらを組み合わせたものが使用可能である。
【００２５】
本発明の成膜方法を用いた場合、得られる薄膜表面には高さ２０〜１００ｎｍの突起が１μｍ四方あたり２０個以上形成されタッチパネルの貼り付きを効果的に防止できる。
【００２６】
また、本発明のＩＴＯ系透明導電膜は、付加機能を持たせることを目的として、例えば、Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ等の元素を１種以上さらに添加したものであっても良い。これら元素の添加量は、特に限定されるものではないが、ＩＴＯの優れた電気光学的特性を劣化させないため、（添加元素の酸化物の総和）／（ＩＴＯ＋添加元素の酸化物の総和）で０％を超え２０％以下（重量比）とすることが好ましい。
【００２７】
基板上に形成された薄膜は、必要に応じて所望のパターンにエッチングされた後、タッチパネル等の機器を構成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
上述したように、本発明によれば、表面に多くの突起を有するＩＴＯ系透明導電膜を形成することが可能となる。そして、このような透明導電膜をタッチパネルの透明導電膜として用いることにより、透過率が高く、微細加工が可能で、かつ、タッチされた部分に貼り付きの生じることのない優れた透明導電膜を得ることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例をもって更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１
市販のインジウムターゲットと基体となるガラス基板（コーニング＃１７３７）をスパッタリング装置内に設置し、以下の条件で基体上に成膜を行い下地金属層を形成した。
（スパッタリング条件）
基板温度：室温、スパッタリングガス：Ａｒ、スパッタリングガス圧：０．５Ｐａ、電力印加方式：ＤＣマグネトロン、膜厚：２ｎｍ
次に、ガラス基板を２００℃に加熱し、市販のＩＴＯターゲット（ＳｎＯ２＝１０重量％）を用いて前記下地金属層上に透明導電膜を以下の条件で形成した。
（スパッタリング条件）
基板温度：２００℃、スパッタリングガス：Ａｒ＋Ｏ２、酸素分圧：最適酸素分圧（抵抗率が極小となる分圧）、スパッタリングガス圧：０．５Ｐａ、電力印加方式：ＤＣマグネトロン、膜厚：下地金属層との合計で１８ｎｍ
得られた膜の表面状態をＤｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＡＦＭ：Ｎａｎｏ−ＳｃｏｐｅIIIａを用いて観察した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起の数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３１】
実施例２
下地金属層の膜厚を１ｎｍとした以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３２】
実施例３
下地金属層の膜厚を３ｎｍとした以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３３】
実施例４
下地金属層の膜厚を５ｎｍとした以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。しかし、若干の透過率の低下が観察された。
【００３４】
実施例５
下地金属層を１０重量％のスズを含有したインジウム合金層とした以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３５】
実施例６
下地金属層を１０重量％のスズおよび２％のマグネシウムを含有したインジウム合金層とした以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３６】
実施例７
下地金属層上に透明導電膜を形成する際に、５重量％のＭｇを含有するＩＴＯターゲットを用いた以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３７】
実施例８
下地金属層を基板温度２００℃で形成した以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。多量の突起を有するタッチパネルに好適な膜が得られた。
【００３８】
比較例１
下地金属層を形成せず、実施例１に記載のＩＴＯ膜の成膜条件でスパッタリングを行い、基板上に直接ＩＴＯ膜を形成した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。薄膜表面に形成された突起は、少量であった。
【００３９】
比較例２
下地金属層を形成せず、５重量％のＭｇを含有したＩＴＯターゲットを用い、実施例１に記載のＩＴＯ膜の成膜条件でスパッタリングを行い、基体上に直接Ｍｇ含有ＩＴＯ膜を形成した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。薄膜表面には、突起が形成されなかった。
【００４０】
比較例３
下地金属層を形成した後、一度大気解放（１５分間）した以外は、実施例１と同じ条件で薄膜を作製した。１μｍ四方あたりに形成された高さ２０〜１００ｎｍの突起数を表１にまとめる。薄膜表面には全く、突起が形成されなかった。
【００４１】
【表１】
0004734835.tif 000002