67●新規透明電極用スパッタリングターゲット材料の開発
アドバンストマテリアル研究所

新規ターゲットグループ

秋池
土田
召田
倉持良
裕也
雅実
豪人

これまで、タッチパネル用透明電極材料には、主に1．はじめに酸化スズ添加酸化インジウム（ITO）膜が用いられて近年、スマートフォンやタブレットなどの小型端末きた。しかしながら、ITO 膜は低抵抗と高透過率を両が普及したことで、端末メーカーによる製品の高性能立するために膜を結晶化させなければならないという化が進められている。これら端末の主な改良点は、電制約があり 2）、このときに 150℃以上のプロセス温度

話や PC としての性能以外に小型端末特有の可搬性、が必要となる 3）。

人間の直観的動作に追随可能な応答性である。前者はところが、新たなタッチパネル構造である（b）と（c）

サイズや重量の小型化や軽量化により達成され、後者では、透明電極材料の成膜時のプロセス温度に制約がはタッチパネルディスプレイの高いセンサー感度が必生じる。すなわち、（b）ではフィルム基板をタッチパ要となる。

ネル基板として用いるため、プロセス温度はフィルム

図１にタブレット端末の代表的な構造を示す。現在基板の融点、もしくはそのガラス転移点以下に抑制すのタブレットの構造は PC 部分とタッチパネル部分にる必要がある。他方（c）では、表示パネルに直接タッ分けることができ、小型軽量化に対する取り組みとしチパネルを形成、一体化した構造であるため、液晶をて主にタッチパネル部分の構造を変更するアプローチ

封じたセルに直接透明電極材料を成膜することになが採られている。

り 1）、プロセス温度は液晶分子の分解温度以下に制限

これまでに報告されている典型的なタッチパネルされる。したがって、（b）、（c）いずれの構造を用いる

1）

構造を模式的に図２に示す 。
（a）は現行品のタッチ場合でも、プロセス温度を現行より低く抑える必要がパネルディスプレイの構造、（b）は ITO 膜付ガラスをある。

ITO 膜付フィルムとした構造、（c）はディスプレイ基

さらに、タッチ位置を認識するセンサー部分は、人板の内部もしくは上部にタッチパネル構造を造り込ん間の目に認識されてはならないため、可視光領域におで一体化したインセル型もしくはオンセル型と呼ばれいて、高い透過率が必要である。このため、膜厚はる構造である。

20 ～ 50nm 程度に抑えねばならないという制限があ筐体
タッチパネル
表示パネル
メインボード

背面カバー

バッテリー

タブレット端末の構造模式図

図１（a）現行品（b）
フィルム基板使用タッチパネル（c）インセル型、オンセル型等

カバーガラス
タッチパネル（ガラス）
表示パネル

カバーガラス
タッチパネル（フィルム）
表示パネル

カバーガラス
表示パネル＋タッチパネル

図２

タッチパネルの構造模式図TOSOH Research & Technology Review Vol.59（2015）

68

る 2）。

表１

新規開発膜の電気抵抗

このような課題を解決するために、我々は、現行よ

抵抗率
シート抵抗（Ω／□） （Ω・cm）

りも低温プロセスにおいて、十分に低い電気抵抗と高い可視光透過性を、膜厚 20 ～ 50nm 程度の超薄膜で新規開発膜

97

2.9E−04

両立可能な新規透明電極用酸化インジウム系ターゲッ

ITO

117

3.5E−04

ト材料（以下、新規開発材料）の開発を行った。本稿では、新たに開発した透明電極用ターゲット材料を用膜の場合、上記の加熱処理温度で電気抵抗は 100 Ω／いて作製した膜特性を中心に紹介する。

□を下回ることはなく、新たなタッチパネル構造に必要な性能としては十分ではない。一方、新規開発膜
は、加熱処理温度 140℃で電気抵抗は 97 Ω／□であり、2．開発材料の特徴100 Ω／□以下を達成した。

［1］電気特性
図３に各サイズのタッチパネルに用いられる透明電4）［2］光学特性極材料への要求特性を示す 。現在用いられている最図４に新規開発膜の透過スペクトルを示す。比較も標準的なタブレットのサイズは 7 〜 10 インチであの た め に、 現 在 用 い ら れ て い る ITO 膜（ 加 熱 処 理ることから、要求されるシート抵抗は、上述したプロ

180℃、電気抵抗 95 Ω／□）の透過スペクトルも示した。

セス温度の制限下で 100 Ω／□以下である。この値をスペクトルは基板を含めた透過率で、膜厚は 30nm で目標値に設定した。

ある。新規開発膜と ITO 膜の透過率を比較すると、現在用いられている ITO 膜および新規開発材料を可視光領域において、透過率はほぼ同等の高い透過率用いて作製した薄膜（以下、新規開発膜）の電気抵を示していることがわかる。これは、新規開発膜が抗を比較した。成膜は、室温にて DC マグネトロンス

ITO 膜と同等の光学特性を 140℃で発現可能であるこパッタ法で行い、膜厚は 30nm とした。スパッタガスとを意味する。

は Ar と O2 を使用し、成膜後に大気中で 60 分間加熱

また、バンドギャップ由来の、紫外光領域における処理した。このときの加熱処理温度は、PET（ポリエ吸収端位置は同程度であることから、バンド吸収に起チレンテレフタレート）や PEN（ポリエチレンナフ因する色味については両者で違いはなく、現行品同様タレート）などのフィルム基板の実使用温度が 130℃の取り扱いが可能である。

～ 170℃であり、PC（ポリカーボネート）のガラス転5）

位点が 150℃であることを考慮して 140℃とした 。
表１に電気抵抗を示す。現在用いられている ITO

さらに、分光エリプソメトリーにより、図４で用いた薄膜の屈折率と消衰係数を測定した。新規開発膜の波長 550nm における屈折率は約 2.0 であり、ITO 膜とほぼ同等である。
また、新規開発膜の消衰係数は、波長 550nm にお

低温 ITO 膜（フィルム）

いて 0.0015 であり、前記 ITO 膜の 0.013 の 1 ／ 10 程度

250

高温 ITO 膜（ガラス）れている値（0.003 ～ 0.004）と比較しても 1 ／ 2 以下
1001509080
透過率（％）

透明電極 抵抗（Ω／□）

200の値であった。この値は、一般的な ITO 膜で報告さ

電子看板
黒子黒板
AM 機器

100
メタルメッシュ
50706050

新規開発膜

40

ITO 膜

302010000204060200400画面サイズ（型）図３

タッチパネルの各サイズに対する透明導電膜の要求特性

600

800

波長（nm）

図４

新規開発膜の透過スペクトル1000東ソー研究・技術報告第 59 巻（2015）

69

である 6）。これは、新規開発膜の入射光に対する吸収が、現在用いられている ITO 膜と比較して著しく小さいことを意味しており、反射以外の光学損失が非常に小さいことを示すものである。
タッチパネルにおいて、このような特性は、前述したセンサー部分の視認性向上以外に、いくつかの利点が挙げられる。
まず、隣接する液晶ディスプレイの輝度を損なわないという利点が考えられる 6）。さらにその結果として、液晶ディスプレイの黒と白のコントラストを大きくすることができ、発色性の向上に寄与する等の、ディス図６

当社円筒ターゲット

プレイの高精細化に欠かせない利点となる可能性がある 7）。

つつある高品質な ITO 円筒ターゲットの開発にも成功している（図６）。
円筒ターゲットはプレーナーターゲットと比較し［3］薄膜の信頼性
新たな構造を有したタッチパネルは、前述したように高い可搬性を有した端末に用いられるため、使用される環境も様々な国や地域の屋外である。これに加えて、以下の利点がある。
・ターゲット全面がエロージョンとなるため、利用効率が高い。て、常に人肌の接触があるため、熱や水分にさらされ・高投入パワーが可能であるため、成膜速度が速い。

やすい環境である。したがって、そのような環境下で・成膜時の異常放電現象が少なく、安定性に優れる。の安定動作が要求される。この安定性を確認するため、したがって、円筒ターゲットは高生産性が要求され新規開発膜の耐久性試験を実施した。試験方法は、薄膜を温度 85℃、湿度 85％の大気に晒したときの電気る市場用途に適していると考えられる。
本稿で紹介した新規透明電極用ターゲット材料は、プレーナーターゲットのみならず、このような特徴を抵抗の経時変化を観測する方法をとった。
図５に電気抵抗変化割合の結果を示す。新規開発膜有する円筒ターゲットの製造が可能である。と現在用いられている ITO 膜では、400 時間後に大きな差は見られず、新規開発膜は高い耐久性を有していることがわかる。

4．まとめ
我々は、タッチパネル用途として、新たな酸化インジウム系透明電極用ターゲット材料を開発した。この

3．円筒型ターゲットの開発

ターゲット材料を用いて作製した薄膜は、現在用いら

当社は、これまでに高品質の ITO プレーナーターれている ITO 膜と比較して、低温プロセスで低抵抗ゲットを中心にスパッタリングターゲットを製造・販化が可能であり、その抵抗値は 7 ～ 10 インチサイズ売してきた。さらに、近年、市場からの要求も高まりのタッチパネルに適用可能な 100 Ω／□を下回る電気抵抗を示した。さらに光学特性として、可視光領域において ITO 膜と同等の高い透過率を示した。また、電気抵抗変化割合21.8

電気抵抗の耐久性についても現行の ITO 膜と同等で新規開発膜あり、高い安定性を有している。

ITO 膜

1.6以上のような特性を有する新規開発膜を作製可能な新規開発ターゲットは、新たなタッチパネル構造への1.4適用に加え、有機基材を用いた電子機器全般での使用1.2が期待される。

10200400時間（hrs.）

図５

新規開発膜の加速劣化試験結果

600

参考文献
１）富士経済、2013 タッチパネルと構成部材市場のTOSOH Research & Technology Review Vol.59（2015）

70

将来展望上、14（2013）２） 日 経 Ｂ Ｐ 社、 タ ッ チ パ ネ ル 最 前 線 2013 − 2014、
109（2012）
３）オーム社、透明導電膜の技術

改訂 3 版、178（2014）
４）中谷健二、日経エレクトロニクス、4.15、75（2013）５） 日 経 Ｂ Ｐ 社、 タ ッ チ パ ネ ル 最 前 線 2013 − 2014、
105（2012）
６）Y. S. Jung, Thin. Solid. Film., 467, 36（2004）
７）日経ＢＰ社、タッチパネル最前線 2013 − 2014、26（2012）