CN101896879B - 触摸面板、触摸面板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及触摸面板以及触摸面板的制造方法。本发明提供一种耐久性高的触摸面板。在显示装置(10)和挠性面板(20)中的一方或两方的电极层(上部电极层(27)、下部电极层(30))的表面,呈岛状形成保护体(32),透明导电膜(31)表面在保护体(32)之间露出。由于保护体(32)从透明导电膜(31)的表面较高地突出,所以,按压挠性面板(20),上部电极层(27)和下部电极层(30)接触时,施加在透明导电膜(31)上的负荷被保护体(32)减轻,透明导电膜(31)不会破损。
Description
技术领域
本发明涉及触摸面板的技术领域。
背景技术
一直以来,触摸面板广泛用于ATM、自动售货机、便携信息终端、便携游戏机、电子引导显示板、汽车导航装置、便携电话等。
触摸面板通常是将在表面形成有ITO薄膜等透明电极膜的两个面板以使透明电极膜彼此对置的状态贴合而制成的。两个面板中的至少一个面板具有挠性,当按压挠性面板时,在按压处,透明电极膜彼此导通。作为这种触摸面板,存在被称为矩阵方式的面板和被称为电阻膜方式的面板。
任意方式的触摸面板都通过使透明电极膜彼此直接或间接接触来导通,因而,当反复按压相同的位置时,往往因摩擦而在透明电极膜上产生白浊化或破裂(裂缝)。特别是,寻求应对被挠性面板按压的一侧的面板的透明电极的方法。
专利文献1:日本特开2000-081952号公报
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的,其目的在于提供一种耐久性高的触摸面板。
本发明提供一种触摸面板,分别具有第一、第二基板以及在所述第一、第二基板上分别配置的第一、第二透明电极的第一、第二面板在使配置有所述第一、第二透明电极的面彼此对置的状态下分离配置,当按压所述第一、第二面板中的任意一个或者这二者时,所述第一、第二透明电极接触,其特征在于,所述第一透明电极具有透明导电膜和保护体,该保护体突起地形成在所述透明导电膜的表面、并且呈岛状散布在所述透明导电膜的表面,含有金属材料的氮化物和所述金属材料的氧化物中的任意一方或者这二者的保护膜在所述保护体的表面露出。
本发明的触摸面板的特征在于,所述金属材料由从由Ti、Nb、Zr、 Ta、Si构成的金属组中所选择的任意一种以上的金属构成,所述透明导电膜与所述保护膜相比为低电阻。
本发明提供一种触摸面板的制造方法,在第一基板表面上形成第一透明电极,做成第一面板,将在第二基板表面上形成有第二透明电极的第二面板和所述第一面板以所述第一、第二透明电极对置的方式贴合,其特征在于,所述第一透明电极的形成是在所述第一基板的表面形成以透明氧化物为主要成分的透明导电膜后进行的,在所述透明导电膜的表面析出从由Ti、Nb、Zr、Ta、Si构成的金属组中选择的任意一种以上的金属,形成多个金属凝聚体,进行使所述金属凝聚体氧化的氧化反应和使所述金属凝聚体氮化的氮化反应中的任意一方或这二者,形成保护膜。
本发明的触摸面板的制造方法的特征在于,交替地反复进行形成所述金属凝聚体的工序和形成所述保护膜的工序。
本发明如上述那样构成,由于保护体从透明导电膜较高地突出,所以,在第一、第二透明电极接触时,第二透明电极首先接触到保护体,接着接触到透明导电膜。由于施加在透明导电膜上的负荷被保护体减轻,所以,透明导电膜难以磨损。
当保护体和透明导电膜由相同的材质构成时,每当反复按压透明电极时,保护体平坦化,结果,透明电极的表面变平坦,耐磨损性降低。
在本发明中,透明导电膜由ITO或AZO等透明氧化物构成,保护体的至少表面部分(保护膜)由与构成透明导电膜的透明氧化物不同的氧化物以及/或者氮化物构成,从而保护体的机械强度比透明导电膜高。因此,即使保护体被反复按压,第一透明电极的表面也不会变平坦,透明导电膜被保护。
保护体的一部分可以由金属单体构成,但是,金属单体与该金属的氧化物或氮化物相比机械强度弱,因而优选保护体的至少表面由金属氧化物以及/或者金属氮化物构成。
由于第一透明电极不仅透明性优越而且耐磨损性优越,所以,即使反复按压,也不会引起破裂或白浊化,触摸面板的寿命变长。在对保护体成膜过程中,金属靶的表面没有被氧化或氮化,溅射速度没有下降,因此,保护体的成膜速度快。由于基板不会变成高温,所以,能够使用挠性高的塑料基板。
附图说明
图1是用于说明第一例的触摸面板的剖视图。
图2是用于说明在本发明中使用的成膜装置的剖视图。
图3是用于说明第二例的触摸面板的剖视图。
图4是用于说明滑动试验机的示意性剖视图。
图5是比较例1的SEM照片。
图6是比较例2的SEM照片。
图7是实施例1的SEM照片。
图8是实施例2的SEM照片。
图9是实施例3的SEM照片。
图10是实施例4的SEM照片。
图11是实施例5的SEM照片。
图12是实施例6的SEM照片。
图13是实施例9的SEM照片。
图14是实施例11的SEM照片。
图15是比较例1、实施例1、1a、实施例6、6a、6b的SEM照片。
图16是实施例13的SEM照片。
图17是实施例14的SEM照片
图18是实施例15的SEM照片。
其中,附图标记说明如下:
1、4·····触摸面板
10·····第一面板(显示装置)
11·····基板(第一基板)
20·····挠性面板(第二面板)
21·····挠性薄膜(第二基板)
27·····上部电极层(第二透明电极)
30·····下部电极层(第一透明电极)
31·····透明导电膜
32·····保护体
具体实施方式
图1的附图标记1表示触摸面板的一例,触摸面板1具有显示装置10(第一面板)和挠性面板20(第二面板)。
显示装置10以如下方式构成:具有LCD(液晶显示装置)或PDP(等离子体显示器面板)等板状的显示面板19,并且,将显示面板19的表面或背面中的任意一方作为显示面24,在该显示面24上显示图形或文字等图像信息。
在此,显示装置10除了具有显示面板19之外,还具有配置在显示面24上的透明的基板11(第一基板)、配置在基板11表面上的防反射层15、配置在防反射层15表面上的下部电极层30(第一透明电极),但是,也可以由显示面板19的一部分构成基板11,用基板11的层叠有防反射层15的一侧的面构成显示面24。进而,也可以不设置防反射层15而将下部电极层30直接形成在基板11的表面。
在下部电极层30的表面,空开间隔地配置有多个间隔物29。
挠性面板20具有树脂薄膜等挠性薄膜21(第二基板)和在挠性薄膜21表面形成的上部电极层27(第二透明电极),挠性面板20在将形成有上部电极层27的面朝向下部电极层30的状态下装载在间隔物29上。因此,上部电极层27和下部电极层30之间离开间隔物29的高度。
挠性薄膜21、上部电极层27、下部电极层30、防反射层15、基板11分别是透明的,能够从挠性面板20侧观察在显示面24上显示的图像信息。
防反射层15通过层叠多层(在此为3层)折射率不同的透明膜12~14而构成。
当将太阳光或照明光等外部光通过挠性面板20并在下部电极层30表面反射的光作为表面反射光时,各透明膜12~14的折射率以及膜厚以如下方式设计:相对于表面反射光,在各透明膜12~14表面反射的界面反射光的位相发生偏移,表面反射光因界面反射光而被衰减。因此,能够鲜明地观察本发明的显示面板19显示的图像。
对于上部电极层27的材质以及膜厚来说,设计为能够与挠性薄膜21一起变形,当按压挠性面板20使挠性薄膜21弯曲时,上部电极层27一起变形,从而能够使挠性面板20整体发生变形。
触摸面板1的使用者观察显示面板19的图像信息,基于该图像信息,选择位置,在所选择的位置,按压挠性面板20。挠性面板20的被 按压之处发生弯曲,在该按压处,上部电极层27接近下部电极层30。
下部电极层30具有在基板11表面配置的透明导电膜31和在透明导电膜31的表面散布的保护体32。保护体32呈岛状在透明导电膜31的表面突起,因此,当通过按压使上部电极层27接近下部电极层30时,上部电极层27表面接触到保护体32。
透明导电膜31的表面在保护体32之间露出。保护体32的厚度小于2.5nm(形成了膜的情况下的目标值)较薄,保护体32的平面形状的大小(直径)为30 以上且1000 以下(3nm以上且100nm以下)较小,因此,通过按压,上部电极层27也接触到在保护体32之间露出的透明导电膜31的表面。
保护体32的至少表面部分(保护膜)以由Ti以及/或者Nb构成的金属材料的氧化物和该金属材料的氮化物中的至少一方或两方为主要成分。即,保护膜以从由Nb氧化物、Ti氧化物、Nb氮化物、Ti氮化物构成的组中所选择的任意一种以上的反应生成物为主要成分。
相对于此,透明导电膜31以如ITO或AZO那样的与上述保护膜的主要成分相比为低电阻的材料为主要成分,当上部电极层27接触到透明导电膜31的表面时,上部电极层27与下部电极层30被电连接。
上部电极层27和下部电极层30分别连接到分析装置,在触摸面板1为电阻膜方式的情况下,根据与所按压的位置相应的值的电压值,得知按压位置,在矩阵方式的情况下,根据因按压而导通的布线的位置,得知按压位置。
保护体32的表面部分的机械强度比透明导电膜31的机械强度高,即使反复按压第一透明电极30,保护体32也不会破损。另外,保护体32从透明导电膜31的表面较高地突出,因而在按压第一透明电极30时,施加在透明导电膜31上的负荷被保护体32减轻。因此,透明导电膜31也不会破损,在第一透明电极30不会产生模糊不清或龟裂。
接着,对在第一面板的制造中采用的成膜装置进行说明。图2的附图标记50表示成膜装置的一例。
该成膜装置50具有真空槽51、旋转轴53、金属靶61、无机靶62、透明导电材料靶63、离子枪55。
旋转轴53配置在真空槽51内部,在旋转轴53上固定有旋转体52。旋转轴53连接到未图示的旋转单元。当从旋转单元传递动力时,旋转 轴53以通过旋转轴53的中心的中心轴线(旋转轴线)为中心进行旋转,旋转体52与旋转轴53一起以相同的旋转轴线为中心在真空槽51内旋转。
在旋转体52的侧面设置有未图示的保持装置。使保持对象基板保持在保持装置上。对于该保持对象基板来说,成膜面朝向与旋转轴线相反的一侧,在与旋转轴线平行的状态下固定在旋转体52上,当旋转轴53旋转时,保持对象基板与旋转体52一起以旋转轴线为中心旋转。
离子枪55以如下方式配置:在使放出口69与旋转体52的侧面相面对的状态下,至少设置有放出口69的部分位于真空槽51内部。
在真空槽51上连接有溅射气体导入系统59,从该溅射气体导入系统59或其他导入系统向离子枪55导入稀有气体。离子枪55将所导入的稀有气体等离子体化,从放出口69引出等离子体化的稀有气体,作为离子束向旋转体52的侧面放出。
金属靶61、无机靶62、透明导电材料靶63分别配置在与放出口69所处的真空槽51相同的真空槽51内部,并且,在真空槽51内部的比保持对象基板进行旋转移动的圆周更靠外侧,沿着该圆周排列。
放出口69、金属靶61、无机靶62、透明导电材料靶63的高度与保持对象基板被保持在保持装置上时的高度大致相等,在保持对象基板进行旋转移动时,通过与放出口69相面对的位置、与金属靶61相面对的位置、与无机靶62相面对的位置、与透明导电材料靶63相面对的位置。
溅射气体导入系统59向各靶61~63与旋转体52侧面之间的空间供给溅射气体。在各靶61~63上连接有电源66~68。
在真空槽51上连接有真空排气系统57,当一边利用真空排气系统57对真空槽51进行真空排气,从溅射气体导入系统59导入溅射气体(Ar、Kr等),一边在将真空槽51置于接地电位的状态下,从电源66~68向靶61~63施加电压时,靶61~63被溅射,靶61~63的构成材料的粒子(溅射粒子)向旋转体52的侧面放出。
因此,在保持对象基板通过与靶61~63相面对的位置时,各靶61~63的构成材料的粒子到达表面。
在真空槽51上安装有反应气体供给系统58,以向放出口69和旋转体52侧面之间的空间供给反应气体。
当一边供给反应气体一边从放出口69放出离子束时,反应气体被 等离子体化。保持对象基板在通过与放出口69相面对的位置时,被暴露于反应气体的等离子体中。
当一边对靶61~63进行溅射,使反应气体等离子体化,一边使旋转体52旋转时,在通过与靶61~63相面对的位置时,溅射粒子到达保持对象基板的表面,形成原子层,在通过与放出口69相面对的位置时,等离子体化的反应气体与原子层发生反应,能够形成反应生成物的层。
该方法被称为Meta-Mode(メタモ一ド),反应气体能够直接供给到放出口69和旋转体52之间,即使不向真空槽51大量地供给反应气体,也能够使原子层与反应气体发生反应。
因此,即使反应气体是能够与靶61~63发生反应的气体,也能够将真空槽51内的反应气体分压抑制得低,成为在靶61~63表面不形成与反应气体的反应生成物的程度。
当真空槽51的背景环境(background)较差时,即使是Meta-Mode,往往也在靶61~63表面形成氮化物或氧化物等的反应气体的反应生成物。
为了可靠地防止在靶61~63表面形成反应生成物,从还原气体导入系统81~83向置放了靶61~63的真空环境(真空槽51内部)供给还原气体(还原剂)。
将靶61~63表面暴露于该还原气体中,在含有还原气体的真空环境中对该靶61~63进行溅射。
即使反应气体的等离子体绕到靶61~63附近,由于与还原气体发生反应被还原,所以,不会在靶61~63表面形成反应生成物。
作为还原气体,能够使用氢气(H2)和在化学结构中含有氢原子的气体的任意一方或这二者。在化学结构中含有氢原子的气体是例如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)等。
此外,供给到离子枪55中的气体(例如稀有气体)是与上述溅射气体相同的气体或者不与各靶61~63的构成材料发生反应的气体。
这样,靶61~63表面不与任意一种气体发生反应,不会如以往的反应性溅射法那样在靶表面形成与反应气体的反应生成物,导致溅射速度下降。
接着,对使用该成膜装置50制造第一面板的工序进行说明。
利用真空排气系统57对真空槽51内部进行真空排气,形成预定压 力的真空环境,一边维持该真空环境,一边将作为保持对象基板的一个或多个基板11(第一基板)搬入到真空槽51内部,使各基板11保持在保持装置上,并安装在旋转体52上。
一边持续真空槽51的真空排气,并使旋转体52旋转,一边对无机靶62(例如Si靶)进行溅射,并使反应气体(例如O2)等离子体化。
基板11在通过与无机靶62相面对的位置时,从无机靶62放出的溅射粒子到达表面,形成原子层(Si层),在通过与放出口69相面对的位置时,该原子层与等离子体化的反应气体发生反应,形成由透明绝缘材料(SiO2)构成的透明膜12。
若一边持续无机靶62的溅射和反应气体的等离子体化,一边使旋转体52旋转,则反复进行原子层的形成和与反应气体的反应,使透明膜12的膜厚成长,基板11的表面被透明膜12覆盖。
若第一层的透明膜12成长到预定膜厚,则一边持续旋转体52的旋转和反应气体的等离子体化,一边停止无机靶62的溅射,对其他无机靶(在此为金属靶61)进行溅射,以覆盖第一层的透明膜12的整个表面的方式形成折射率与第一层不同的透明膜13(在此为NbO膜)。
若第二层的透明膜13达到预定膜厚,则停止溅射,对折射率与第二层不同的无机靶62进行溅射,以覆盖第二层的透明膜13表面的方式形成折射率与第二层不同的透明膜14(在此为SiO2膜),形成防反射层15。
此外,若防反射层15是层叠了折射率不同的透明膜12~14而成的层,则溅射的靶的种类以及顺序和透明膜12~14的数量并不特别限定。
在形成防反射层15后,一边停止反应气体的等离子体化和无机靶62的溅射,并持续溅射气体的导入和旋转体52的旋转,一边对透明导电材料靶63进行溅射,以覆盖防反射层15表面的方式形成由透明导电材料构成的透明导电膜31。此外,在形成透明导电膜31时,如果需要,为了补充氧缺陷,向真空槽51内部导入氧。
若透明导电膜31成长到预定膜厚,则停止透明导电材料靶63的溅射。
一边持续真空槽51的真空排气,一边以在金属靶61的表面不产生与反应气体的生成物的程度,供给反应气体(氧化气体以及/或者氮化气体),并且,一边使该反应气体等离子体化,对含有Ti和Nb中的任一方或这两者的金属靶61进行溅射,一边使旋转体52旋转。
由于不会在金属靶61的表面生成反应生成物,所以,从金属靶61放出作为溅射粒子的金属粒子(Ti以及/或者Nb),在基板11通过与金属靶61相面对的位置时,金属粒子到达透明导电膜31表面。
由于未被氧化或氮化的金属的凝聚性高,所以,金属粒子在透明导电膜31上凝聚而突起,形成金属原子层(金属凝聚体)。
旋转体52的旋转速度即基板11的移动速度较快,为如下程度:在基板11通过1次与金属靶61相面对的位置时,透明导电膜31的整个表面不会被金属原子层覆盖,金属原子层散布形成。因此,透明导电膜31在金属原子层之间露出。
在基板11通过与放出口69相面对的位置时,构成金属原子层的金属原子与等离子体化的反应气体进行反应。
金属原子层是堆积多个金属原子而形成的,所以,当基板11通过1次与放出口69相面对的位置时,构成金属原子层的全部金属原子与反应气体进行反应,形成由反应生成物构成的保护体32。
此外,反应生成物在反应气体为氮化气体的情况下是金属氮化物,在氧化气体的情况下为金属氧化物,在氮化气体和氧化气体的混合气体的情况下,为金属氧化物和金属氮化物的混合物。
当一边持续金属靶61的溅射和反应气体的等离子体化,一边持续旋转体52的旋转,交替反复进行金属原子层的形成和反应生成物的生成时,各保护体32的膜厚和平面形状变大。
将形成有保护体32的状态下的基板11从真空槽51中搬出,贴合在显示面板19的显示面24上,在下部电极层30的表面配置间隔物29之后,若使显示装置10与挠性面板20贴合,则获得如图1所示那样的触摸面板1。
当如现有技术那样,使基板相对靶或离子枪静止进行成膜时,基板被加热到高温,因而基板被限定为玻璃基板等耐热性的基板。
在上述的Meta-Mode中,由于基板11相对靶61~63或离子枪55不静止,所以,基板11不会成为高温,作为基板11,除了玻璃基板之外,还能够使用树脂薄膜等塑料基板。
因此,也可以使用挠性薄膜21作为保持对象基板,在挠性薄膜21的表面上以上述的工序形成具有透明导电膜41和保护体42的第一透明电极(上部电极层45),制造挠性面板40。
准备由透明导电膜构成下部电极层49的显示装置10,若将该显示装置10和挠性面板40在使上部电极层45和下部电极层49相面对的状态下隔着间隔物29贴合,则获得如图3所示那样的触摸面板4。
当按压该触摸面板4的挠性面板40时,首先,保护体42接触到下部电极层49,接着,在保护体42之间露出的透明导电膜41接触到下部电极层49。施加在保护体42上的负荷多于施加在透明导电膜41的负荷,因此透明导电膜41难以破损。
以上,对将挠性面板和显示装置中的任意一方作为第一面板、并在上部电极层和下部电极层(第一、第二透明电极)中的任意一个上设置保护体32、42的情况进行了说明,但是,本发明并不限于此。也可以由透明导电膜和保护体构成上部电极层和下部电极层这二者即第一、第二透明电极这二者,使透明导电膜和保护体在第一、第二透明电极这两者露出。
保护体32的膜厚并不特别限定,但是,当保护体32过度成长时,不仅膜厚,平面形状也变大,与邻接的保护体32一体化,导致覆盖透明导电膜31,因而,优选缩短成膜时间,使得保护体32的膜厚小于2.5nm(形成了膜的情况下的目标值)。
为了使第一、第二透明电极可靠地导通,优选保护体32的平面形状为直径30 以上且1000 以下(3nm以上且100nm以下)。
以上,对由金属氧化物以及/或者金属氮化物构成整个保护体32的情况进行了说明,但是,本发明并不限于此。例如,若将原子层形成得厚,并以仅该原子层的表面部分被氧化以及/或者氮化的方式暴露于反应气体的等离子体中,则能够获得在金属原子层的表面部分形成有金属氧化物以及/或者金属氮化物的保护膜的保护体。
原子层的形成和氧化以及/或者氮化可以在不同的真空槽内进行,也可以在同一真空槽内进行。例如,在图2的成膜装置50的内部,不使反应气体等离子体化,在对金属靶61进行溅射并形成原子层后,停止金属靶61的溅射,使反应气体等离子体化,进行氧化以及/或者氮化。
保护体32的成膜并不限于溅射法。例如,在真空环境中,产生由 Ti和Nb中的任意一种或这两种构成的金属材料的蒸气,使该蒸气到达基板11上的透明导电膜31表面,形成金属原子层。
接着,若将金属原子层暴露于等离子体化的反应气体(氮化气体以及/或者氧化气体)中,则在金属原子层的至少表面部分生成金属氮化物以及/或者金属氧化物,形成保护体32。
进而,也可以将使保护体32的构成材料(金属氧化物或者金属氮化物)分散在溶剂中的原料液注入到喷墨打印机的墨盒(tank)中,从该喷墨打印机的喷嘴向透明导电膜31的表面喷出原料液,形成散布在透明导电膜31的表面的液滴,对多余的溶剂进行干燥除去,形成保护体32。
用于保护体32的金属并不限于Ti和Nb。例如,对含有从由Nb、Ti、Mg、Zr、V、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、In、C、Si、Sn构成的组中选择的任意一种以上的金属的金属靶进行溅射,形成金属原子层。
在该情况下,保护膜的至少表面部分含有从由Nb、Ti、Mg、Zr、V、Ta、Cr、Mo、W、Fe、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Al、In、C、Si、Sn构成的组中选择的任意一种以上的金属材料的氧化物和该金属材料的氮化物中的任意一方或这两者。
在上述金属中,从反应生成物的透明性、机械强度等角度考虑,特别优选Nb、Ti、Zr、Ta、Si。
金属氧化物、金属氮化物、它们的混合物的透明性都高,但是,金属氮化物与金属氧化物相比,有被着色为黄色的趋势,因此,优选保护体的至少表面部分以金属氧化物为主要成分。具体地说,金属氧化物为氧化钛(TiO、TiO2、Ti2O3、Ti2O5等)、氧化铌(Nb2O5等)、氧化钽(Ta2O5等)、氧化锆(ZrO2等)、氧化硅(SiO2、Si2O3、Si3O4等)。
透明导电膜31并不特别限定,但是,由例如如下透明氧化物构成:以In2O3为主要成分,含有0.1原子%以上且20原子%以下的从由2A族、4A族、2B族、4B族构成的元素组中选择的至少一种元素的透明氧化物;以ZnO为主要成分,含有0.1原子%以上且20原子%以下的从由1A族、3A族、4A族、1B族、3B族、4B族构成的元素组中选择的至少一种元素的透明氧化物;或者,以SnO2为主要成分,含有0.1原子%以上20原子%以下的从由3A族、5A族、3B族、5B族构成的元素组中选择的 至少一种元素的透明氧化物。
作为反应气体,能够采用化学结构中含有氧原子的氧化气体和在化学结构中含有氮原子的氮化气体的任意一方或这两者。作为氧化气体,能够使用O2、O3、H2O等,作为氮化气体,能够使用N2、NH3等。这些反应气体可以单独使用一种,也可以使用两种以上的混合气体。
防反射层15并不限于设置在显示装置10上的情况,也可以设置在挠性面板20的上部电极层27和挠性薄膜21之间。另外,可以在显示装置10上不设置防反射层15,而将下部电极层30直接设置在基板11(或显示面24)上,也可以将防反射层15设置在显示装置10和挠性面板20这两者上。
本发明并不限于在第一透明电极30的表面露出保护体32和透明导电膜31的情况,也可以由ITO或SiO2等其他透明膜覆盖第一透明电极30的表面。
当基板11的温度过低时,难以引起金属的凝聚,因此,优选形成保护体32时的基板11的温度是80℃以上。另外,在塑料基板的情况下,当温度过高时,存在发生变形的危险,因此优选形成保护体32时的基板11的温度是100℃以下。
实施例
在图2的成膜装置50的旋转体52上安装基板11,作为反应气体使用氧气,并使用由Nb构成的金属靶61和由Si构成的无机靶62,以上述工序将SiO2(SixOy,x、y为实数)膜、Nb2O5(NbxOy,x、y为实数)膜、SiO2(SixOy,x、y为实数)膜按记载的顺序层叠,形成防反射层15。
接着,一边向真空槽51中导入氧缺陷补充最适量的氧,一边对由ITO(以In2O3为主要成分、并且添加了10重量%的SnO2)或者AZO(以ZnO为主要成分、并且添加了2重量%的Al2O3)构成的透明导电材料靶63进行溅射,在防反射层15的表面形成透明导电膜31,作为处理对象物。
使用处理对象物中的透明导电膜31由ITO构成的处理对象物,做成下述实施例1~10、比较例1、2的试验片,使用透明导电膜31由AZO构成的处理对象物,做成下述实施例11、12、比较例3的试验片。
<实施例1>
从成膜装置50中取出处理对象物,并搬入到溅射装置的真空槽中。在该真空槽中预先配置由Nb构成的金属靶61,使处理对象物与该金属靶61相面对。一边对真空槽进行真空排气,并向金属靶61和处理对象物之间的空间供给反应气体(氧气)和溅射气体这二者,一边对金属靶61进行溅射,形成岛状的Nb氧化物(NbxOy)薄膜,作为保护体32(反应性溅射)。根据成膜时间计算,NbxOy薄膜的膜厚为0.5nm。
<实施例2>
保持将处理对象物安装在成膜装置50的旋转体52上的状态不变,使旋转体52旋转,对由Nb构成的金属靶61进行溅射,使由氧气构成的反应气体等离子体化,通过上述的Meta-Mode,形成岛状的NbxOy薄膜,作为保护体32。根据成膜时间计算,NbxOy薄膜的膜厚为0.5nm。
<实施例3>
从成膜装置50中取出处理对象物,并搬入到溅射装置的真空槽中。一边对真空槽进行真空排气,一边向该真空槽中导入作为溅射气体的Ar气体,在该真空槽内对由Nb构成的金属靶61进行溅射,形成散布在透明导电膜31的表面上的原子层(Nb原子层)。
接着,一边向真空槽内导入由氧气构成的反应气体,一边从离子枪向处理对象物照射离子束,形成由Nb原子层和覆盖Nb原子层的NbxOy的保护膜构成的保护体32。根据成膜时间计算,保护体的膜厚为0.5nm。
<实施例4>
从成膜装置50中取出处理对象物,并搬入到溅射装置的真空槽中。一边不向该真空槽导入反应气体,而仅导入溅射气体,一边对金属靶61进行溅射,形成散布在透明导电膜31表面上的原子层(Nb原子层)。
在形成有原子层的处理对象物的表面,以与实施例1相同的条件形成NbxOy薄膜,形成由Nb原子层和NbxOy膜构成的保护体32。根据成膜时间计算,Nb原子层和NbxOy薄膜的膜厚分别为0.5nm。
<实施例5>
在以与实施例4相同的条件在处理对象物的表面形成保护体32后,一边向溅射装置的真空槽内导入溅射气体和反应气体(O2),一边在该真空槽内部对由ITO构成的透明导电材料靶63进行溅射,在保护体32上形成ITO薄膜。根据成膜时间计算,Nb原子层、NbxOy薄膜和ITO 薄膜的膜厚分别为0.5nm。
<实施例6>
除了将金属靶61换成由Ti构成的靶以外,以与实施例3相同的条件,形成由Ti氧化物(TixOy,x、y为实数)薄膜构成的保护体32。根据成膜时间计算,TixOy薄膜的膜厚为0.5nm。
<实施例7>
除了将金属靶61换成由Ti构成的靶以外,以与实施例4相同的条件,形成由Ti原子层和TixOy的保护膜构成的保护体32。根据成膜时间计算,Ti原子层和TixOy的保护膜的膜厚分别为0.5nm。
<实施例8>
除了将反应气体换成氮气(N2)以外,以与上述实施例7相同的条件,形成Ti原子层和Ti氮化物(TixNy,x、y为实数)的保护膜,作为保护体32。根据成膜时间计算,Ti原子层和TixNy保护膜的膜厚分别为0.5nm。
<实施例9>
除了将反应气体换成氮气(N2)和氧气(O2)的混合气体以外,以与上述实施例7相同的条件,形成Ti原子层、Ti氧化物和Ti氮化物的混合物(TixOyNz,x、y、z为实数)的保护膜,作为保护体32。根据成膜时间计算,Ti原子层、TixOyNz的保护膜的膜厚分别为0.5nm。
<实施例10>
以与实施例7相同的条件形成保护体32。在溅射装置的真空槽内部预先配置由Si构成的靶,一边向该靶和处理对象物之间的空间导入溅射气体和氧气,一边对该靶进行溅射,形成SixOy薄膜(x、y为实数)。根据成膜时间计算,SixOy薄膜的膜厚为0.5nm。
<实施例11>
除了使用透明导电膜31由AZO薄膜构成的处理对象物以外,以与上述实施例4相同的条件形成保护体32。
<实施例12>
除了使用透明导电膜31由AZO薄膜构成的处理对象物以外,以上述实施例7相同的条件形成保护体32。
<比较例1>
将透明导电膜31由ITO构成的处理对象物直接作为试验片。
<比较例2>
一边不进行氧气的导入和离子束的放出,对由Nb构成的靶进行溅射,一边使安装有处理对象物的旋转体52,将由Nb原子层构成的保护体32形成为岛状。根据成膜时间计算,Nb原子层的膜厚为0.5nm。
<比较例3>
将透明导电膜31由AZO薄膜构成的处理对象物直接作为试验片。
此外,由于膜厚为0.5nm过薄,所以,物理上难以测定膜厚。因此,形成能够测定膜厚的厚膜,预先求出膜厚与成膜时间的关系,根据该关系,求出0.5nm的薄膜的成膜所需的成膜时间,将花费该成膜时间形成的薄膜的膜厚(目标值)作为0.5nm。
<表面状态的观察>
以扫描型电子显微镜(SEM)并以倍率10万倍拍摄比较例1、2、实施例1~6、实施例9、实施例11的试验片的表面。在图5~14中分别示出比较例1、2、实施例1~6、实施例9、实施例11的SEM照片。
观察图5可知,当没有形成保护体32时,透明导电膜31的表面保持平坦不变。
观察图6可知,Nb原子层呈岛状突起并分散形成。未被氧化也未被氮化的金属原子容易凝聚。
图7与图6、图8~图14相比,呈岛状的保护体32少。实施例1的保护体32是通过反应性溅射形成的膜。反应性溅射向靶和基板11之间供给反应气体,因此,靶表面氧化或氮化,金属氧化物或金属氮化物到达基板11上。因此,推测出没有引起凝聚。
相对于此,观察图8,保护体32呈岛状突起并分散形成。实施例2中反复进行形成金属原子层的工序和使该金属原子层与反应气体进行反应的工序(Meta-Mode),推测出在形成金属原子层时引起凝聚。
图9~图14也同样,保护体32呈岛状突起,确认与成膜方法或金属、以及反应气体的种类无关地,若一旦形成金属原子层,则引起凝聚。
即,可知,在透明导电膜31的表面形成金属原子层之后,若使该金属原子层与等离子体化的反应气体进行反应或在该金属原子层上通过反应性溅射形成金属与反应气体的反应物的层,则形成岛状的保护体32。
此外,图14也同样,保护体32呈岛状突起,确认与透明导电膜31 的种类无关地,若采用本发明的成膜方法,则形成岛状的保护体32。
使用上述实施例1~12、比较例1~3的试验片,进行下述所示的滑动特性试验。
<滑动特性试验>
图4的附图标记90表示滑动试验机,滑动试验机90具有台91,在台91上配置有滚珠轴承96,在滚珠轴承96上放置工作台98。
将各试验片和图1的挠性面板20用双面胶带以形成有保护体32的面和上部电极层27对置的方式贴合,做成试验用面板。
将各试验用面板以挠性面板20侧的面朝向上方的状态放置在工作台98上,在工作台98之上的振动件94下端安装有树脂制的振动件前端部95。
进而,在振动件94上端安装有负荷93,使得振动件94、振动件前端部95、负荷93总计为250gf。一边用振动件前端部95按压挠性面板20,一边以负荷250gf使振动件94往复移动。
在10万次往复移动后、20万次往复移动后、30万次往复移动后,观察试验用面板的下部电极层30表面,将在下部电极层30表面没有观察到损伤的情况评估为○,将局部观察到损伤的情况评估为△,将在滑动的整个部分观察到损伤的情况评估为×。评估结果记载在下述表1中。
表1
表1:保护体的组成、成膜方法、滑动试验的结果
○:没有观察到损伤;△:局部观察到损伤;×:在滑动部整个区域观察到损伤
从上述表1可知,若在保护体32的至少表面部分形成含有金属的氧化物和金属氮化物中任一方或这二者的保护膜,则磨损性提高。
<表面状态和滑动性试验>
关于上述比较例1、实施例1、6的试验片,数出位于950nm×1270nm(1.2μm2)的观察区域内的岛(保护体32)的数量。观察区域内的岛的数量和将该数量换算成每1μm2的个数后的数量(密度)记载在下述表2中。
表2
表2:保护体(岛)的数量和滑动试验的结果
○:没有观察到损伤;△:局部观察到损伤;×:在滑动部整个区域观察到损伤
进而,除了增加成膜时间使得岛的数量增加以外,以与实施例1、6相同的条件分别做成试验片。对于这些试验片,也以与实施例1、6相同的条件拍摄SEM照片。
图15(a)~(f)是试验片的SEM照片,图15(a)是比较例1的SEM照片,图15(b)是实施例1的SEM照片,图15(c)是增加实施例1的成膜时间的实施例1a的SEM照片,图15(d)是实施例6的SEM照片,图15(e)是增加实施例6的成膜时间的实施例6a的SEM照片,图15(f)是相比实施例6a进一步增加成膜时间的实施例6b的SEM照片。
根据SEM照片,以与比较例1、实施例1、6相同的条件测定各试验片的岛的数量,计算出岛的密度。进而,也进行上述滑动特性试验。将其结果记载在上述表2中。
从上述表2可知,实施例1中通过反应性溅射形成保护体32,因而岛的数量少,滑动特性也差,但是,也通过与实施例1相同的反应性溅射法,若如实施例1a那样增加成膜时间,则岛的个数增大,滑动特性也提高。
但是,最初形成金属原子层的实施例6、6a、6b与实施例1、1a相比,岛的数量多。由于反应性溅射的成膜速度也慢,因而可知,在本发明中,使该金属原子层与反应气体发生反应与最初形成金属和反应气体 的反应物的层的反应性溅射法相比优越。
实施例1a、实施例6、6a、6b在实用上具有充分的滑动特性。实施例的岛的尺寸(直径)为100 以上且600 以下(10nm以上且60nm以下),因而为了在实用上获得充分的滑动特性,需要控制成膜时间,使得直径10nm以上且60nm以下的保护体32每1μm2为3个以上且364个以下。
此外,在上述成膜装置50中一边对金属靶61进行溅射,一边使反应气体等离子体化,通过Meta-Mode进行成膜时,与不导入反应气体而对金属靶61进行溅射的情况相比,溅射速度几乎不变。由此可知,在Meta-Mode中,在金属靶61的表面没有生成反应生成物。
相对于此,在以往的反应性溅射装置中,向Si靶和处理对象物之间的空间供给溅射气体和O2气,进行溅射,其结果,与仅供给溅射气体进行溅射的情况相比,溅射速度下降到1/3。当溅射速度慢时,成膜速度也当然变慢。因此,形成金属原子层后,使该金属原子层与反应气体进行反应的方法的效率最好。
<金属材料的种类>
除了将金属靶61的构成材料从Nb换成Zr、Ta、Si以外,以与实施例3相同的条件做成实施例13~15的试验片,进行SEM照片的拍摄和上述“滑动特性试验”。将实施例13~15的SEM照片表示在图16~图18中,将滑动特性试验的结果记载在下述表3中。
表3
表3:保护体的组成、成膜方法、滑动试验的结果
○:没有观察到损伤;△:局部观察到损伤;×:在滑动部整个区域观察到损伤
上述表3中,ZrxOy(x、y为实数)是ZrO2等的氧化锆,TaxOy(x、y为实数)是Ta2O5等的氧化钽,SixOy(x、y为实数)是SiO2等的氧化 硅。
从图13~16确认,在表面形成有岛状的保护体。另外,滑动特性试验的结果也良好,即使将金属材料换为Zr、Ta、Si,保护体的耐磨损性也高。
Claims (4)
1.一种触摸面板,分别具有第一、第二基板以及在所述第一、第二基板上分别配置的第一、第二透明电极的第一、第二面板在使配置有所述第一、第二透明电极的面彼此对置的状态下分离配置,
所述第一透明电极具有透明导电膜,
当按压所述第一、第二面板中的任意一个或者这二者时,所述透明导电膜和所述第二透明电极接触,其特征在于,
所述第一透明电极具有保护体,该保护体突起地形成在所述透明导电膜的表面、并且呈岛状散布在所述透明导电膜的表面,
含有金属材料的氮化物和所述金属材料的氧化物中的任意一方或者这二者的保护膜在所述保护体的表面露出,
所述金属材料由从由Ti、Nb、Zr、Ta、Si构成的金属组中所选择的任意一种以上的金属构成,
所述保护体的直径为30nm以上且100nm以下。
2.如权利要求1所述的触摸面板,其特征在于,
所述透明导电膜与所述保护膜相比为低电阻。
3.一种触摸面板的制造方法,
在第一基板表面上形成第一透明电极,做成第一面板,
将在第二基板表面上形成有第二透明电极的第二面板和所述第一面板以所述第一、第二透明电极对置的方式贴合,其特征在于,
所述第一透明电极的形成是在所述第一基板的表面形成以透明氧化物为主要成分的透明导电膜后进行的,
在所述透明导电膜的表面析出从由Ti、Nb、Zr、Ta、Si构成的金属组中选择的任意一种以上的金属,形成多个金属凝聚体,
进行使所述金属凝聚体氧化的氧化反应和使所述金属凝聚体氮化的氮化反应中的任意一方或这二者以形成保护膜,形成直径为30nm以上且100nm以下的保护体,当按压所述第一、第二面板的任意一个或者这二者时,所述透明导电膜与所述第二透明电极接触。
4.如权利要求3所述的触摸面板的制造方法,其特征在于,
交替地反复进行形成所述金属凝聚体的工序和形成所述保护膜的工序。
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