JP2005183386A - 目に見えない電極を有する透明な素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】取り扱いの容易な最終製品を得るために実施される、より容易で、より経済的な方法を提供する。
【解決手段】電極(2)および導電性経路(4)を含む、ITOなどの透明な導電性酸化物からなる導電性のパターンが、サファイアもしくは強化ガラスで作られた透明な基体(3)の一方の面上に形成され、次に、ΜgF2もしくはLiF2などの低屈折率の透明誘電体からなる第1の層(5)でコーティングされ、更に、Αl23、Ta25、もしくはDLCなどの、高屈折率の別の透明誘電体からなる第2の層(7)でコーティングされる。
【選択図】図2

Description

本発明は、反射防止効果を併せ持つ透明な誘電材料の特殊な配列により、可視光の波長範囲では輪郭が認識できない電極を含む透明な素子を製造する方法に関するものである。
「透明な素子」とは、例えば、腕時計のガラス、あるいは、液晶表示セルもしくは光電池セルの透明板の上にでも構成させることができる透明電極を有する、接眼レンズ、腕時計のガラス、タッチ式画面のことを非限定的に意味する。
反射防止効果は、高屈折率を有する透明な誘電体材料(H)の少なくとも1つの層および低屈折率を有する誘電体材料(L)からなる第2の層を含む積層を透明な基体(S)上に形成することにより既知の方法で得られる。
先行タイプの方法は、例えば、フランス特許第2751638号に開示されている。ガラス基体は、LPCVDを介してΤiO2(nは、2.35)の薄膜のガス状前駆物質(precursor)がコーティングされ、次にSiO2(nは、1.46)のより厚い膜がコーティングされる。この操作は、1回の反復が可能であり、次の「SHLHL」と簡潔に呼ばれる手順に続く。
同じタイプの手順は、米国特許第5,170,291号にも見られるが、異なった誘電体を使用し、その一例としては、順番にTiO2(nは、2.4)/Αl23(nは、1.6)/TiO2(nは、2.4)/SiO2(nは、1.48)を含むもので、手順「SHL1HL2」に対応する。
透明な基体が電極を含む必要があるとき、例えば、腕時計のガラス中に容量性タッチ画面を形成する必要があるとき、ITO膜もしくは他の透明な導電性酸化物(TCO)が最終の誘電体層上に堆積され、低屈折率を有する誘電体材料の最終コーティングで構造化される。この方法は、したがって、手順「SΗL1(TCΟ)L2」と表現されている。この方法は、非常に良好な結果を与える、即ち、電極を実用上目に見えないようにすることが可能である。しかし、いくつかの欠点を持っている。とりわけ、CVDもしくは同等の方法でいくつかの異なった膜を堆積させねばならないので高価である。この方法は実施が困難で、特に、電極の構造化の段階では、最終誘電体膜が損傷を受けるという大きなリスクがあるので干渉の問題が新たに発生し、ある電極を依然として可視状態にする。低屈折率を有する最終の誘電体層は、一般的には、MgF2(nは、1.37)であるが、低い磨耗耐性を持っており、腕時計の場合、その層がタッチ画面の装着操作の際に損傷を受けるというリスクもある。
フランス特許第2751638号 米国特許第5,170,291号
したがって、本発明の目的は、取り扱いの容易な最終製品を得るために実施される、より容易で、より経済的な方法を提供することにより、上記の先行技術の欠点を克服することである。
本発明は、より具体的には、透明素子がサファイアもしくは強化ガラスにより作られた透明な基体により形成され、その基体の一方の面上に容量性センサーを形成するための電極を含む場合に関するものである。
したがって、本発明は透明な基体上に、電極、導電性経路、接触領域を含む透明な導電性酸化物(TCO)からなる導電性パターンを形成する工程と、次の、低屈折率を有する第1の透明誘電体層(L)を堆積させる工程と、更に、第1の層よりも高い屈折率を有する別の透明誘電体からなる第2の層を堆積させる工程からなる方法に関するものである。
本明細書の最初の方で引用した先行技術に対して、本発明による方法は、手順「S(TCO)LH」に対応して、目に見えない電極を有する透明な素子を得るということに集約できる。
本方法により、非常に良好な反射防止特性を得ることができるが、最外部の層を形成するための誘電体材料の選択次第で、卓越した光学的補償と、更に良好な耐摩耗性をも得ることができる。
好ましい実施の態様において、基体は、サファイアもしくは強化ガラスからなり、本方法により容量性タッチ画面が得られ、特に、文字盤上に表示される情報がはっきりと読み取れるように完全に透明でなければならない、腕時計のガラスの形成が可能となる。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照し、非限定の例証として以下に説明される。
図1は、腕時計に装着される予定の、サファイアもしくは強化ガラスで作られたガラス1の底面図である。ガラス1は、ガラス1の外表面上に指で触れることにより作動可能な容量性タッチ方式センサー2の電極を形成する透明な導電性酸化物(TCO)のパターンを含む透明な基体3により形成される。センサー2は、導電性経路4によりそれ自体腕時計の電子的ムーブメント、および/または、時間に関係した機能、時間に関係しない機能を制御するマイクロ・プロセッサーに接続された周辺接触領域6に接続されている。図1では、コントラストが非常に誇張されているが、なんらの処理もなされていない場合は、これら導電性素子2、4、6の全てがガラス1を通して目に見え、特に斜めから見ると、よく見える。
次に図2を参照にして、センサー2、導電性経路4、必要性は少ないが接触領域6を目に見えなくする、本発明による方法を以下に説明する。接触領域はフランジもしくはベゼルによって隠すこともできる。
第1のステップでは、サファイアもしくは強化ガラスの基体3の全表面にTCO膜をコーティングする。例えば、錫および酸化インジウム(ITO)の堆積を、25〜75ナノメータ、好ましくは45〜55ナノメータの範囲の厚みで実施する。TCOは、アンチモンがドーピングされたΙn23およびSnO2から選択してもよい。次に化学エッチングを実施してセンサー2、導電性経路4、接触領域6に相当しない全ての領域のTCOを除去する。マスクの残りの部分は、適切な溶剤と用いて超音波で剥離する。
第2のステップでは、基体を密閉室に導入し、低屈折率を有する透明誘電体(L)からなる第1の層5を、既知の物理蒸着技術(PVD)もしくは関連技術(PACVD、PECVD、LICVDなど)によりターゲットから堆積させる。堆積は、TCOがITOであるときは、導電性パターン2、4、6と共に、基体3を酸素の分圧下で略250℃の温度まで上げておいてから実施することが好ましい。
第三のステップでは、基体を同じ密閉室内に維持し、第1の層5よりも高い屈折率を有する他の透明誘電体(H)の第2の層7を同一の方法に従って堆積させる。
第1および第2の層を形成するために使用可能な誘電体材料は、周知の化合物であり、例えば、以下の化合物より選択できる。屈折率が増える順に等級分けすると、MgF2、LiF、SiO2、SiOX、AlO3、Si3Ν4、ZnS、TiO2、ΑlΝ、Ta25、DLC(ダイアモンド状炭素)である。
例えば、堆積をPVDにより実施する場合は、第1の層5用に低屈折率を有するフッ化マグネシウムもしくはフッ化リチウム(L)を使用することができ、MgF2およびLiFのnは、それぞれ1.37および1.39である。この第1の層の厚さは、50〜100ナノメータであり、好ましくは約60ナノメータの厚さである。
第2の層7を形成するために、アルミナ(nは、1.70)、五酸化タンタル(nは、2.4)、またはダイアモンド状炭素などの高屈折率の誘電体材料が選択される。第2の層7の厚さは、8〜25ナノメータであり、好ましくは約16ナノメータの厚さである。この第2の、最外部の層には、良好な磨耗耐性を持つという利点もある。
最初に低屈折率材料で、次に高屈折率材料で行う、2回の誘電体堆積ステップは、少なくとも1回は繰り返すことが可能であり、手順S(TCO)LHLHに相当する。
本発明の範囲内で、手順S(TCO)LHLHがある場合も含み、SiO2/Si2Ν4もしくはAl23/AlΝなどの他のL/H誘電体対を使用することも可能である。この後者の例はまた、同一の誘電体が、この場合はAl23であるが、低屈折率の第2の誘電体と関連付けられると、タイプ「H」であるとみなされ、逆に、高屈折率(nは、AlNに対して2.38)の第2の誘電体と関連付けられると、タイプ「L」であるとみなされる。
容量性のタッチ方式センサーを含む時計ガラスの底面図である。 異なる層からなる積層の、図1の線II〜IIに沿った断面図である。
符号の説明
1 ガラス、2 容量性タッチ・タイプ・センサー、3 透明な基体、4 導電性経路、5 第1の層、6 周辺接触領域、7 第2の層

Claims (11)

  1. 一方の面に電極(2)により形成された導電性パターンと、導電性経路(4)と、接触領域(6)とが設けられた透明な基体(3)により形成された、目に見えない電極を有する透明な素子(1)を製造する方法であって、
    前記基体(3)の全表面に亘って透明な導電性酸化物の膜(TCO)を堆積させ、マスクを介して前記導電性パターン(2、4、6)を形成しないTCOの領域をエッチングにより除去し、次にマスクの残った部分を除去する工程と、
    低屈折率を有する透明誘電体材料(L)からなる第1の層(5)を堆積させる工程と、
    前記第1の層の屈折率に対して高屈折率を有する別の透明誘電体材料(H)からなる第2の層を堆積させる工程と
    を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記透明な導電性酸化物は、錫およびインジウムの酸化物(ITO)であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記基体(3)は、前記第1の誘電体層(5)の堆積が実施される前に、酸素の分圧下で略250℃まで予め温度を上げておくことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記双方の誘電体堆積(L、H)は、同じ密閉室で実施されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1の層(5)および前記第2の層(7)の前記誘電体は、屈折率が増える順に等級分けされた化合物、MgF2、LiF、SiO2、SiOX、AlO3、Si3Ν4、ZnS、TiO2、ΑlΝ、Ta25、およびDLC(ダイアモンド状炭素)の中から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記第1の層(5)の前記誘電体は、フッ化マグネシウムまたはフッ化リチウムで、かつ、前記第2の層(7)の前記誘電体は、アルミナ、五酸化タンタル、またはダイアモンド状炭素であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記第1の層(5)の厚さは、50〜100ナノメータで、好ましくは約60ナノメータの厚さであり、かつ、前記第2の層の厚さは、8〜25ナノメータで、好ましくは約16ナノメータの厚さであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記透明な基体(3)は、サファイアもしくは強化ガラスであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 前記誘電体層(5、7)の前記堆積は、順番L、Hを維持しながら、少なくとも1回は反復されることを特徴とする先行の請求項のいずれかに記載の方法。
  10. 前記電極(2)は、容量性タッチ画面のセンサーを形成することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 前記透明な素子は、腕時計のガラスであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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