(57)【要約】      （修正有）【課題】低温プロセスで成膜しても低抵抗かつ高透過率を達成できる透明導電膜付構造体及び前記構造体を用いた素子を提供する。【解決手段】酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルを含んでなる透明導電膜２２と、透明導電膜２２を支える基材２１とを含んでなる透明導電膜付構造体２０であって、透明導電膜２２の厚さが４０ｎｍ以下であり、１７５℃以下のプロセス温度で基材２１に成膜する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルを含んでなる透明導電膜と、当該透明導電膜を支える基材とを含んでなることを特徴とする透明導電膜付構造体。
【請求項２】
透明導電膜の厚さが４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明導電膜付構造体。
【請求項３】
透明導電膜を１７５℃以下のプロセス温度で基材に成膜す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付構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の透明導電膜付構造体を含んでなることを特徴とする素子。
【請求項５】
透明導電膜付構造体に高抵抗層を積層することを特徴とする請求項４に記載の素子。
【請求項６】
複数の透明導電膜付構造体間に高抵抗層を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の素子。
【請求項７】
製造プロセス中に当該素子及び素子の構成部材にかかる温度が１７５℃以下であることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明導電膜付構造体及び当該構造体を用いた素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現状の透明導電膜を構成材料としてタッチパネル付ディスプレイを作製した場合、微小な電極パターンが視認される点が問題となっており、透明導電膜の薄膜化と低抵抗化が必要となっている。しかしながら、透明導電膜を薄膜化すると電気抵抗の増大が不可避であり、タッチパネルの応答感度を著しく損なうことが知られており、現状の透明導電膜では十分な性能が得られていない。さらに、タッチパネルをディスプレイ内部に組み込む場合、有機物上に透明導電膜を積層することになるため、製造におけるプロセス温度がより低く制限されるようになった。特許文献１では、樹脂基板を用いて、２００℃程度のプロセス温度で抵抗の低い透明導電膜を成膜できるが、上記タッチパネル付ディスプレイでは、液晶などの分子が分解しない温度１８０℃以下の温度が必要とされている。
【０００３】
また投影型静電容量方式のタッチパネルにおいて、電極パターンを形成している透明電極材料の抵抗値がパネルの大画面化に伴い増大し、位置検出の演算量やノイズを増加させる問題につながる。投影型静電容量方式のタッチパネルは高精度でかつマルチタッチを可能とすることから、近年では検出方式の主流となっており、例えば特許文献２に記載されているような技術で薄型化が検討されているが、これの大画面化のためには、透明導電膜のさらなる低抵抗化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１８１６３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４２７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低温プロセスで成膜しても高透過率かつ低抵抗を達成できる透明導電膜付構造体及び前記構造体を用いた素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような状況に鑑み、発明者らは鋭意検討の結果、透明導電膜が特定の酸化物焼結体を含んでなる場合、低温プロセスにおいても高透過率及び低抵抗を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
以下に本発明の詳細を説明する。
【０００８】
本発明の透明導電膜付構造体（以下、単に「構造体」と言うことがある）は、酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルを含んでなる透明導電膜と、当該透明導電膜を支える基材とを含んでなることを特徴とする。酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルを含んでなる透明導電膜は、高透過率及び低抵抗を示す。
【０００９】
本発明の構造体は、波長４００ｎｍから８００ｎｍにおける平均透過率が８６％以上であり、タッチパネルのような表示素子として用いても、電極パターンが視認されない。また、本発明の構造体は、透明導電膜のシート抵抗値が１５０Ω／□以下であり、タッチパネルのような表示素子として用いても、応答速度の低下や検出感度の低下を引き起こす可能性が低い。
【００１０】
本発明の構造体は、透明導電膜がインジウム、ジルコニウム及びタンタルの含有量をそれぞれＩｎ、Ｚｒ，Ｔａとしたときに原子比で
０．９７≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）
０．００１≦Ｚｒ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）≦０．０２
０．００１≦Ｔａ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）≦０．０２
であることが好ましく、
０．９７≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）
０．００５≦Ｚｒ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）≦０．０２
０．００１≦Ｔａ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）≦０．０１
であることがより好ましく、
０．９７≦Ｉｎ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）
０．０１≦Ｚｒ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）≦０．０２
０．００１≦Ｔａ／（Ｉｎ＋Ｚｒ＋Ｔａ）≦０．００５
であることが特に好ましい。透明導電膜が上記の原子比の場合、より低抵抗な膜となる。
【００１１】
また、透明導電膜の膜厚は、抵抗率と透過率との兼ね合いによるが、４０ｎｍ以下が好ましい。膜厚が４０ｎｍを超えると、表示素子上に電極パターンが視認できるようになるおそれがある。透明導電膜の透過率を考慮した場合、１０ｎｍから３０ｎｍの膜厚がより好ましく、これに抵抗率を考慮した場合、２０ｎｍから３０ｎｍの膜厚の場合がさらに好ましい。この範囲であれば、本発明において低抵抗を維持しつつ、高い透過率を達成し、良好な視認性の表示素子、高変換効率の光電変換素子を製造することが可能となる。
【００１２】
透明導電膜を支持する基材としては、目的に応じて種々の材質、形状のものを使用することができる。一般的には、板状又はシート状のものが使用される。基材は、用途に応じて透明であっても、不透明であってもよい。基材を構成する素材としては、透明ガラス、合成樹脂、セルロース樹脂、金属、その他セラミック又は半導体基板に使用されるシリコンウエハーなどを挙げることができる。より具体的には、透明ガラスとしては、白板ガラス、青板ガラス、シリカコート青板ガラス等が挙げられ、合成樹脂、セルロース樹脂としてはポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド、ポリイミド等が挙げられ、金属としては、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等を挙げることができる。これらの基材の導電性層が形成される表面は、所望により、シランカップリング剤などの薬品処理、プラズマ処理、イオンプレーティング、スパッタリング、気相反応法、真空蒸着などの前処理を行うことができる。
【００１３】
次に本発明の製造方法について説明する。
【００１４】
本発明は、上述した透明導電膜を１７５℃以下のプロセス温度で基材に成膜することを特徴とする。透明導電膜の成膜方法としては特に限定はなく、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ（化学気相堆積法）、ＰＬＤ（パルスレーザー堆積法）、スパッタリングなどを用いることができる。タッチパネルを例とした場合、広い面積に均一で平坦な膜を形成する必要があるため、スパッタリングによる成膜で実施するのが好ましい。
【００１５】
本発明におけるプロセス温度とは、透明導電膜付構造体、素子又は電子機器の製造時に、基材を含めた構成部材自身が到達し得る温度を意味する。これは、表示素子や検出素子などにおいては有機物層と共に本発明の構造体が用いられるため、製造温度の上限が制限されるためである。プロセス温度が１７５℃を上回ると素子に用いられている有機物の分解、もしくは基材の劣化や融解が起こり、素子の破損をひき起こす可能性がある。温度の下限値は、制御の必要がない室温が好ましいが、製造時の外気温の影響が素子特性に影響を与える場合があるので、４０℃程度の下限温度制御があってもよい。
【００１６】
本発明の構造体は、表示素子、検出素子、光電変換素子などの様々な電気素子に好適に用いることができる。本発明の構造体を電気素子として用いる場合、本発明の構造体に高抵抗層を積層してもよく、複数の構造体間に高抵抗層を有する態様でも利用可能である。
【００１７】
インセル型のタッチパネルを例として本発明の構造体を用いた素子について説明する。ただし、本発明の素子の種類はこれに限定されるものではなく、例えば、アウトセル型やオンセル型の様々な静電容量方式のタッチパネルにも用いることができる。
【００１８】
上述した通り、本発明においてプロセス温度は非常に重要であり、素子の製造プロセス中に当該素子及び素子の構成部材にかかる温度は１７５℃以下とすべきである。
【発明の効果】
【００１９】
上記のような構造体は、低温プロセスで成膜しても低抵抗かつ高透過率を達成できる。また、上記構造体を用いた素子及び当該素子を用いた電子機器を開発することで、表示素子、検出素子の視認性や精度及び感度の向上が期待できる。また、有機エレクトロニクスにおいても発光素子であれば発光効率の増大、光電変換素子であれば光取り込み量の増大による変換効率の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】評価に用いたタッチパネルの模式図である。
【実施例】
【００２１】
以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
（１）透明導電膜付構造体の作製
所望の組成を有する焼結体を作製して、適切なサイズに加工した後、バッキングプレートに張り合わせてスパッタリングターゲットとした。得られたスパッタリングターゲットをＤＣマグネトロンスパッタリング法により下記条件でガラス基板上に成膜した後、熱処理を行って透明導電膜付構造体を作製した。
（スパッタリング条件）
装置                ：ＤＣマグネトロンスパッタリング装置
磁場強度            ：１０００Ｇａｕｓｓ（ターゲット直上、水平成分）
基板温度            ：室温（２５℃）
到達真空度          ：５×１０−４Ｐａ
スパッタリングガス  ：アルゴン＋酸素
スパッタリングガス圧：０．５ｐａ
ＤＣパワー          ：２００Ｗ
膜厚                ：２０〜３０ｎｍ
使用基板            ：無アルカリガラス（コーニング社製ＥＡＧＬＥ  ＸＧガラス）
厚さ０．７ｍｍ
（成膜後の後処理条件）
基板上に成膜した透明導電膜を大気中６０分間、１７０℃で熱処理を行った。
【００２３】
（２）透明導電膜の評価
得られた透明導電膜の組成、電気抵抗及び光学特性はそれぞれ以下の方法で測定した。
（透明導電膜の組成）
ＩＣＰ発光分光分析装置（セイコーインスツルメンツ社製）を用いて、ＩＣＰ発光分光分析法により定量を行った。
（透明導電膜の透過率）
基板を含めた光透過率を分光光度計Ｕ−４１００（日立製作所製）で測定し、波長４００ｎｍから８００ｎｍの透過率の平均値を可視光領域の透過率とした。透過率は以下の式で定義される。
透過率（％）＝透過した光の量／入射した光の量
（透明導電膜の電気抵抗）
透明導電膜の抵抗率は、ＨＬ５５００（日本バイオ・ラッド  ラボラトリーズ社製）を用いて測定した。
【００２４】
（３）タッチパネルの作製と性能評価
タッチパネルとしての性能評価としては、図１に示す構造の静電容量式タッチパネルを作製して行った。図１に示すように、静電容量式タッチパネル２０は、透明基板２１上に形成された透明導電膜２２と、誘電体層２３とが順次積層された構造を有している。作製したタッチパネルの応答時間を測定した結果を、参考例1で得られた値を１．００として相対値に換算した。なお、ここでいう応答時間とは、タッチパネルにタッチしてから信号が検出回路に検出されるまでに要した時間を意味し、この時間が短いほど応答速度が速く、高性能なタッチパネルといえる。完成したタッチパネルについて電極パターンが視認されるか否かも併せて確認した。
【００２５】
（実施例１〜６）
酸化インジウム、酸化ジルコニウム及び酸化タンタルを表１に記載の原子比で有する焼結体をスパッタリングターゲットとして用いてガラス基板上に成膜した。成膜後の透明導電膜は、Ｘ線回折装置によって非晶質であることを確認し、熱処理を行った後は、結晶化していることを確認した。得られた透明導電膜の組成、電気抵抗及び光学特性、並びにタッチパネルの性能について表１に示す。
【００２６】
（比較例１）
酸化インジウム及び酸化タンタルを表１に記載の原子比で有する焼結体をスパッタリングターゲットとして用いてガラス基板上に成膜した。成膜後の透明導電膜は、Ｘ線回折装置によって非晶質であることを確認し、熱処理を行った後は、結晶化していることを確認した。得られた透明導電膜の組成、電気抵抗及び光学特性、並びにタッチパネルの性能について表１に示す。
【００２７】
（比較例２）
酸化インジウム及び酸化ジルコニウムを表１に記載の原子比で有する焼結体をスパッタリングターゲットとして用いてガラス基板上に成膜した。成膜後の透明導電膜は、Ｘ線開設装置によって非晶質であることを確認し、熱処理を行った後は、結晶化していることを確認した。得られた透明導電膜の組成、電気抵抗及び光学特性、並びにタッチパネルの性能について表１に示す。
【００２８】
（参考例１）
酸化インジウム及び酸化スズを表１に記載の原子比で有する焼結体をスパッタリングターゲットとして用いてガラス基板上に成膜した。成膜後の透明導電膜は、Ｘ線回折装置によって非晶質であることを確認し、熱処理を行った後は、結晶化していることを確認した。得られた透明導電膜の組成、電気抵抗及び光学特性、並びにタッチパネルの性能について表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明により、素子の光学的性質及び感度特性を飛躍的に改善でき、これを用いた電子機器の性能や視認性を向上させることができる。さらに低い製造プロセスにおいても高い性能を発現できることから、素子を構成する材料の選択幅を広げることができる。
【符号の説明】
【００３１】
２０  静電容量式タッチパネル
２１  透明基板
２２  透明導電膜
２３  誘電体層
２４  位置検出用配線部並びに位置検出用電極（位置検出用部材）
【図１】
2016056442.tif 000004