JP2012150944A - 透明導電膜 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性を有するタッチパネルにおいて、銅配線のパターニング工程においての付着性を向上させると共に、透明導電膜の抵抗が安定に保持されることができる透明導電膜を提供する。
【解決手段】本発明の透明導電膜は、プラスチック材料からなり、一面の中央に作動エリア１３と、外周縁に該作動エリア１３を取り囲んだ縁枠エリア１４とが画成されているベース板１と、ベース板１の一面に形成された透明導電膜層２と、縁枠エリア１４内にベース板１から離れて透明導電膜層２の上に形成された銅配線層３と、透明導電膜層及び銅配線層の間に接して形成されたアンカー層４とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＣＲＴ（ブラウン管）などの画面上に設置し、画面の指示に従って指やペンなどで上から画面を押圧することにより入力が行われるタッチパネルに用いられる透明導電膜に関し、特に銅配線を有する透明導電膜に関する。

従来、タッチパネルとしては、例えば抵抗膜方式のものがある。例えば、金属メッキ膜形成技術を用いてタッチパネルに回路配線を形成したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。その提案において、透明導電ガラスベース板の外縁近傍にてそのベース板のＸ軸方向及びＹ軸方向に延伸され且つ互いに直交する複数の回路配線が、例えば、スクリーン印刷法を用いて銀ペーストを透明導電膜上の所定位置に直接塗布して形成され、形成された回路配線は可撓性ケーブルを介して制御素子に電気的に接続され、タッチパネルが押圧されたときに得られた電圧差を検出するようになっているが、銀ペーストの塗布によって形成された回路配線層では、銀ペースト及び透明導電膜間の付着性が悪く、塗布層の均一性もよくないため、抵抗が不安定になるなどの問題点が生じることがあった。

これらの問題を解決するために、特許文献１では、スパッタリング法で導電性金属を透明導電膜上に直接蒸着することによって回路配線層が形成されることを提案している。

台湾特許公告第Ｉ２３５６２３号

スパッタリング法を用いて回路配線として金属パターンを形成することで、回路信号の品質がよくなり、可視領域の面積が広くなり、信号のフィードバック性の向上を図ることができるが、スパッタリング法を用いて透明導電膜上に金属フィルムを形成し、リソグラフィー術及びエッチング技術によってパターニングされ、所定の回路配線が形成される場合、透明導電ガラス板をベース板とした場合と比べ、可撓性を有するプラスチック板をベース板とした方が、金属配線及び透明導電膜の間の付着性が悪い問題点がある。

一方、導体として銅を用いて回路配線が形成される場合、銅は不動態特性を有するため、適用可能なエッチング液が限定される。また、銅をエッチングする場合、適用される酸性エッチング液が下の透明導電膜までをエッチングしてしまって、透明導電膜の表面を傷つけることになり、抵抗が上がることがよくある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、可撓性を有するタッチパネルにおいて、銅配線のパターニング工程にての付着性を向上させると共に、透明導電膜の抵抗が安定に保持されることができる透明導電膜を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の透明導電膜は、プラスチック材料からなり、一面の中央に作動エリアと、外周縁に該作動エリアを取り囲んだ縁枠エリアとが画成されているベース板と、前記ベース板の前記一面に形成された透明導電膜層と、前記縁枠エリア内に前記ベース板から離れて前記透明導電膜層の上に形成された銅配線層と、前記透明導電膜層及び前記銅配線層の間に接して形成されたアンカー層とを備えていることを特徴とする。

本発明の透明導電膜において、前記アンカー層としては、金属からなり、且つモリブテン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）で構成する群から選択されるものからなることが好ましい。

本発明の透明導電膜において、前記透明導電膜層は、前記作動エリア内に配置され、パターニングされた容量ユニットと、前記容量ユニットと所定の間隔をおいて前記縁枠エリア内に配置された回路ユニットとを有し、前記アンカー層は、前記回路ユニット及び前記銅配線層の間に接するアンカー部を有することが好ましい。

本発明の透明導電膜において、前記アンカー層は、層厚が５〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。

また、本発明の透明導電膜において、前記アンカー層としては、金属酸化物からなり、且つ酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、及びアルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）とからなる群から選択されるものがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選択されるものからなってもよい。

本発明の透明導電膜において、前記透明導電膜層は、前記作動エリア内に配置され、パターニングされた容量ユニットと、前記容量ユニットと所定の間隔をおいて前記縁枠エリア内に配置された回路ユニットとを有し、前記アンカー層は、前記回路ユニット及び前記銅配線層の間に接するように形成されたアンカー部を有することが好ましい。

本発明の透明導電膜において、前記アンカー層は、前記容量ユニット上に接続されるように形成された保護部を更に有することが好ましい。

本発明の透明導電膜において、前記アンカー層は、層厚が３〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。

本発明の透明導電膜によれば、透明導電膜層及び銅配線層の間にアンカー層が接するように形成されているので、銅配線層の透明導電膜層への付着性の向上を図ることができ、また、製造中、エッチング液の透明導電膜層への腐食を防ぐことができる。これにより、銅配線の付着性を上げることができ、且つ、透明導電膜の表面を傷つけることなく抵抗を安定化することができる。

本発明の透明導電膜の第１の実施形態を概略的に示す上面図である。 図１の一部断面図である。 本発明の透明導電膜の第２の実施形態を概略的に示す一部断面図である。 本発明の透明導電膜の第３の実施形態を概略的に示す一部断面図である。 本発明の透明導電膜の第４の実施形態を概略的に示す一部断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、同一構成及び機能を有する構成要素については、同一番号を付してその説明を省略する。

（第１の実施形態）
本発明の透明導電膜の第１の実施形態は、図１及び２に示すように、概ね、ベース板１と、透明導電膜層２と、銅配線層３と、アンカー層４とを備え、可撓性を有するリボンケーブル５を介して制御素子６に電気的に接続されてなる。

ベース板１は、プラスチック材料からなり、片面側の中央にユーザーの押圧を検出するための作動エリア１３と、外周縁に該作動エリア１３を取り囲んだ縁枠エリア１４とが画成されている。ベース板として、例えば片面或いは両面に表面処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）膜を用いてよく、その表面処理として、例えば片面１１又は/及び裏面１２に傷防止効果を奏する硬化コーティング層１１１、１２１や、例えば明所でのコントラストを改善するなどの光学改良効果を奏するアンチグレア層、反射防止層、アンチニュートンリング層が形成される。

透明導電膜層２は、例えば、１〜１５％程度の酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）がドープされた酸化錫（ＳｎＯ_２）を用い、フィルム蒸着法でベース板１の硬化コーティング層の片面１１に形成されている。

アンカー層４は、フィルム蒸着法で透明導電膜層２上に形成されている。アンカー層４は、金属材料又は金属酸化物からなるとよく、例えばモリブテン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）から構成する群から選択される金属材料、又は、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、及びアルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）とからなる群から選択されるものがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）から構成する群から選択される金属酸化物などが挙げられる。Ａｌ或いはＧａを添加することによって金属酸化物の導電性を上げることができる。

アンカー層４として、金属材料からなる場合、層厚が５〜１００ｎｍの範囲であることが好ましい。アンカー層４の層厚が５ｎｍ未満になると、透明導電膜層２上に形成されたアンカー層４の層厚を均一化することができず、１００ｎｍ超えると、アンカー層４のエッチングレートが低く均一にエッチングすることが困難となることがある。

一方、アンカー層４として、金属酸化物からなる場合、層厚が３〜５０ｎｍの範囲であることが好ましい。アンカー層４の層厚が３ｎｍ未満になると、アンカー層４の層厚を均一化することができず、５０ｎｍ超えると、透明導電膜として可視域の透光率が下がり、電気特性にも悪影響を及ぼす。

銅配線層３は、例えばフィルム蒸着法で縁枠エリア１４内にベース板１から離れてアンカー層４の上に形成されている。銅配線層３は、制御素子６を介して透明導電膜に電源を供給するようになっている。これにより、作動エリア１３において押圧されると、そこで生成された電圧差を検出してリボンケーブル５を介して制御素子６へフィードバックするようになっている。

なお、本発明の透明導電膜は、抵抗膜方式或いは静電容量方式のタッチパネルに適用されるが、アンカー層４の形成材料によってその構成が異なることは注意されたい。

本発明の第１の実施形態の透明導電膜を抵抗膜方式タッチパネルに適用する場合、アンカー層４は、金属材料を用いて形成されるとよいが、本実施形態においては透光性を有しない金属材料からなるため、縁枠エリア１４内の銅配線層３及び透明導電膜層２の間に形成されることが好ましい。これによって作動エリア１３は透光可能になっている。

（第２の実施形態）
図３に示すように、本発明の透明導電膜の第２の実施形態は、第１の実施形態の構成の他、アンカー層４として金属酸化物からなっている。本実施形態においては透光性を有する金属酸化物からなるため、アンカー層４は作動エリア１３までに延伸されるように透明導電膜層２上の一面に形成可能になっている。

（第３の実施形態）
図４に示すように、本発明の透明導電膜の第３の実施形態において、第１の実施形態の構成の他、スクリーン印刷法或いはリソグラフィー術を用いて適宜容量パターンを形成した透明導電膜層２が形成される。この透明導電膜層２は、作動エリア１３内に配置された、パターニングされた容量ユニット２１と、容量ユニット２１と所定の間隔をおいて縁枠エリア１４内に配置された回路ユニット２２とを有する。アンカー層４は、回路ユニット２２及び銅配線層３の間に接したアンカー部４１と、容量ユニット２１上に接して形成された保護部４２とを有する。

この形態においてアンカー層４が金属酸化物からなると、透光性がよいので、作動エリア１３及び縁枠エリア１４の上に形成することができる。

なお、本実施形態の透明導電膜は静電容量方式のタッチパネルに適用される。

（第４の実施形態）
図５に示すように、本発明の透明導電膜の第４の実施形態において、第３の実施形態の構成と異なる点は、アンカー層４が金属材料からなることである。アンカー層４は、容量ユニット２１上に形成されず、回路ユニット２２及び銅配線層３の間に接して形成される。

アンカー層４は、容量ユニット２１上に形成されないので、透明導電膜の透光性を良好に保つことができる。

次に、いくつの実施例を掲げて本発明の透明導電膜を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

透明導電膜の構成及び製造装置を以下示す。
（１）ベース板：ＰＥＴベース板（ＫＩＭＯＴＯ社製、製品番号：ＧＳＡＢ、両面に硬化コーティング層を形成する表面処理を経た膜、膜厚：１８８μｍ、寸法９×９ｃｍ^２）
（２）蒸着装置：台湾Ｋａｏ Ｄｕｅｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐ.製のスパッタ装置、３インチ、円形のターゲットを使用する。なお、蒸着の際、金属酸化物などの誘電材料を用いたターゲットであればＲＦスパッタ法によって成膜を行う。金属などの非誘電材料を用いたターゲットであれば、ＤＣスパッタ法によって成膜を行う。
（３）エッチング液：０．５ｇの希硫酸及び０．５ｍｌの過酸化水素とを５００ｍｌのＤＩ水に常温下で溶かした希硫酸及び過酸化水素の混合溶液を用いる。

＜物性評価＞
１.付着性：
（１）９×９ｃｍ^２のベース板の片面に、スパッタ法を用いて透明導電膜層とアンカー層と銅配線層を形成してテストサンプルを作成した。アンカー層としてモリブテン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）から構成する群から選択されるものからなる金属、又は酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、及びアルミニウム（Ａｌ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）から構成する群から選択される金属酸化物を用いる。
（２）透明導電膜層、銅配線層及びアンカー層を積層した面を表向きにして、接着テープ及び両面接着テープを用いて該テストサンプルを作業台に固定した。
（３）該テストサンプルにて、Ｘ軸とＹ軸に沿ってそれぞれ１１本の切れ目を入れるクロスカットを施して、１００個の格子を形成するよう直角の格子状パターンを形成した。
（４）３Ｍ社製、型番Ｎｏ.６００のテープを用いてかかる格子状パターンを覆うように貼る。
（５）指でテストサンプルを押圧しながら接着されたテープをほぼ垂直に素早く剥がした。
（６）剥がしたテープに、格子１つにつき、１／３以上の面積の銅配線層が剥がされた格子は、カウントされない。一方、格子１つにつき、１／３以下の面積の銅配線層が剥がされた格子は、剥離なしとして１とカウントする。各テストサンプルについて「剥離なしの数／１００」値で銅配線層の付着性の良否判定を行う。
以上の過程を経た銅配線層の付着性判定結果を下記の表１、２に示した。

２.透光性：
（１）９×９ｃｍ^２のベース板の片面に、スパッタ法を用いて透明導電膜層とアンカー層と銅配線層が形成された。アンカー層としてモリブテン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）から構成する群から選択されるものからなる金属、又は酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、及びアルミニウム（Ａｌ）がドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）から構成する群から選択される金属酸化物を用いる。
（２）前記希硫酸及び過酸化水素を混合したエッチング液を用いて銅配線層を完全に腐食して除去した。
（３）アンカー層として金属を用いた場合、前記混合エッチング液を用いてアンカー層を腐食してきれいに除去した。一方、アンカー層として金属酸化物を用いた場合、エッチングを行わないとする。以上の過程を経て形成されたものをテストサンプルとする。
（４）分光計（ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ；型番：ＣＭ−３６００Ｄ）を用いてテストサンプルの数箇所に波長４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を照らした。照らした箇所の各透過率を測定してそれらの平均値を計算した結果を表１、２に示した。なお、平均透過率が１００％に近いほど透光性がよいとする。

３．抵抗変化値：
（１）９×９ｃｍ^２のベース板の片面に、スパッタ法を用いて透明導電膜層を形成した後、その抵抗値を測定して、測定した抵抗値をＲ１とする。
（２）ベース板の透明導電膜層が形成された面の上にアンカー層と銅配線層を形成した。
（３）前記希硫酸及び過酸化水素を混合したエッチング液を用いて銅配線層を完全に腐食して除去した。そして、アンカー層として金属を用いた場合、前記混合エッチング液を用いてアンカー層をきれいに腐食して除去した。一方、アンカー層として金属酸化物を用いた場合、エッチングを行わないとする。以上の過程を経て形成されたものをテストサンプルとする。
（４）テストサンプルの抵抗値を測定してＲ２とする。Ｒ２／Ｒ１の値を抵抗変化比とした結果を表１、２に示した。なお、Ｒ２／Ｒ１値が１に近づくほど安定しているとする。

そして、アンカー層を各種金属材料又は金属酸化物材料を使ってそれぞれ形成して上記評価方法を経た結果を表１、２に示す。

一方、比較例としてアンカー層を形成しないものを用いた。

表１及び表２から、付着性の試験において、比較例１、２のサンプルから接着テープを剥がしたとき、銅配線層は殆ど剥がされて残らないことが分かる。一方、金属又は金属酸化物を用いたアンカー層が形成された実施例では、銅配線層がいずれも多く残されたことから、アンカー層によって付着性が大幅に改善されたことが分かる。とりわけ、ＡＺＯ及びＴａ_２Ｏ_５を用いて形成されたアンカー層ではよりよい付着性があることが分かる。これは、透明導電膜層と銅配線層との熱膨張係数差が大きく、また銅のスパッタ工程において温度が上昇したため、比較例においては銅配線層の蒸着作業が困難であったが、本発明においてはアンカー層を形成したため、その熱膨張係数差が緩和されることになり、その積層間の熱膨張差が小さくなるので蒸着作業を良好に行えるようになり、各積層間の密着性が良好になったと考えられる。

また、表１では、各実験例において、比較例１の抵抗変化率が１.１６に対し、Ｔｉを使った実験例１の方が低く、また、実験例２〜４はほぼ変わらぬ結果が得られることから、アンカー層を形成した後必要に応じてエッチングを施してもサンプルの抵抗性に影響を及ぼすことはないことが分かる。なお、実験例４においてサンプルの抵抗値の変化が大きくなったのは、ＮｉＣｒのエッチング液に対する反応レートが遅いため、透明導電膜層がエッチング液と接する時間がより長かったためと考えられる。

表２では、各実験例において、金属酸化物を使って形成されたアンカー層についてはエッチングを行わないため、アンカー層によるブロック効果で、比較例よりも透過性はやや悪いが、抵抗値の変化については、表面を傷つけずに済むので、サンプルの抵抗値は、アンカー層の蒸着の前後であまり変らず安定して保つことができることが分かる。各実験例においてとりわけＴａ_２Ｏ_５でアンカー層が形成されたサンプルの抵抗比が１．０３と最も良好である結果が得られる。

以上により、本発明の透明導電膜によれば、アンカー層４を設けていることにより、アンカー層が形成されない比較例と比べて、明らかに銅配線層３の付着性を高めることができ、透明導電膜の製造に際して透明導電膜層２がエッチング溶液により腐食されずにすみ、良好な透過率及び抵抗比をより一層保つことができる。また、金属からなるアンカー層４は、抵抗比がやや高いが、より透過性を良好に保つことができる。一方、金属酸化物からなるアンカー層４は、透過率がやや低下するが、より小さい抵抗比が得られることが分かる。

１ ベース板
１１、１２ 面
１１１、１２１ 硬化コーティング層
１３ 作動エリア
１４ 縁枠エリア
２ 透明導電膜層
２１ 容量ユニット
２２ 回路ユニット
３ 銅配線層
４ アンカー層
４１ アンカー部
４２ 保護部
５ リボンケーブル
６ 制御素子

Claims (8)

1. プラスチック材料からなり、一面の中央に作動エリアと、外周縁に該作動エリアを取り囲んだ縁枠エリアとが画成されているベース板と、
   前記ベース板の前記一面に形成された透明導電膜層と、
   前記縁枠エリア内に前記ベース板から離れて前記透明導電膜層の上に形成された銅配線層と、
   前記透明導電膜層及び前記銅配線層の間に接して形成されたアンカー層と
   を備えていることを特徴とする透明導電膜。
2. 前記アンカー層としては、金属からなり、且つモリブテン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）及びニッケル・クロム合金（ＮｉＣｒ）で構成する群から選択されるもの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。
3. 前記透明導電膜層は、前記作動エリア内に配置され、パターニングされた容量ユニットと、前記容量ユニットと所定の間隔をおいて前記縁枠エリア内に配置された回路ユニットとを有し、
   前記アンカー層は、前記回路ユニット及び前記銅配線層の間に接したアンカー部を有することを特徴とする請求項２に記載の透明導電膜。
4. 前記アンカー層は、層厚が５〜１００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の透明導電膜。
5. 前記アンカー層としては、金属酸化物からなり、且つ酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、及びアルミニウム（Ａｌ）とガリウム（Ｇａ）とからなる群から選択されるものがドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる群から選択されるもの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。
6. 前記透明導電膜層は、前記作動エリア内に配置され、パターニングされた容量ユニットと、前記容量ユニットと所定の間隔をおいて前記縁枠エリア内に配置された回路ユニットとを有し、
   前記アンカー層は、前記回路ユニット及び前記銅配線層の間に接するように形成されたアンカー部を有することを特徴とする請求項５に記載の透明導電膜。
7. 前記アンカー層は、前記容量ユニット上に接するように形成された保護部を更に有することを特徴とする請求項６に記載の透明導電膜。
8. 前記アンカー層は、層厚が３〜５０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の透明導電膜。

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