JP2015129995A - タッチパネルセンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 タッチパネルセンサの外周金属配線が、金、銀、銅、アルミニウムの金属のうち1種の金属又は2種以上を組み合わせた合金、又は、金、銀、銅、アルミニウムの金属のうち1種以上の金属とチタン、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タンタル、白金、ニオビウム、ルテシウム、イリジウム、インジウム、タングステン及びロジウムの金属のうち1種以上の金属とを組み合わせた合金から構成されてなり、その外周金属配線を覆うように撥水層が形成されてなるタッチパネルセンサ及びその製造方法に特徴を有する。
【選択図】 図4
Description
ことを特徴とするものである。
(ただし、R1は、アルキル基又はアリール基である。R2は、ハロゲン、又は−OR3(R3は、アルキル基、アリル基、又はアリール基である。)で示される置換基である。
Xは、Si、Ti、Al、C及びSからなる郡から選択される少なくとも一つである。ここで、1≦m、1≦n、2≦m+n≦4である。)
上記の問題を解決する第11の発明の要旨は、少なくとも透明基材、センサ電極及び外周金属配線で構成され、前記外周金属配線を覆うように撥水層が形成されているタッチパネルセンサの製造方法であって、前記撥水層が気相法により前記外周金属配線上に形成される工程を含むことを特徴とするものである。
<透明基材>
透明基材は、光透過性を有するものであればよく、従来公知のタッチパネルに使用されている透明基材を用いることができる。
<センサ電極>
センサ電極は、上述した透明基材上にパターン状に形成されるものであり、外部導体(例えば、指)による入力の位置情報を検出する働きを有するものである。
<外周金属配線>
次に、本発明における外周金属配線について説明する。本発明における外周金属配線は、透明基材上に形成され、上述したセンサ部に配置された透明電極と接続された配線が形成され、上記配線上にマイグレーション抑制機能を有する撥水層が形成される領域を示し、透明基材と、配線と、撥水層とを含むものである。本発明における外周金属配線は、上記センサ部の周囲であって、少なくとも配線が配置されている領域を示すものであるが、上記センサ部の周囲であって、配線が配置されていない領域を含む場合もある。
また、スクリーン印刷等の印刷方法により配線を形成する場合には、配線の形成材料として、数十nm〜数μmの粒径の銀や銅等の金属粒子と樹脂バインダとを含有し、溶媒を用いて適度に調製された金属粒子含有ペーストが汎用される。樹脂バインダとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン等の単体あるいは混合物が用いられる。
また、外周金属配線は、その一方の端部に外部接続端子を有することができる。外部接続端子は、タッチパネルセンサとタッチパネルセンサの外部に有する情報処理部とを接続する部材である。
<撥水層>
撥水層は、透明基材に設けられた外周金属配線を覆うように気相法により形成されて撥水性を現すものである。 上記外周金属配線は、金、銀、銅、アルミニウムの金属のうち1種の金属又は2種以上を組み合わせた合金、又は、金、銀、銅、アルミニウムの金属のうち1種以上の金属とチタン、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タンタル、白金、ニオビウム、ルテシウム、イリジウム、インジウム、タングステン及びロジウムの金属のうち1種以上の金属とを組み合わせた合金から構成されるものである。
撥水層の平均厚さが1nm〜1μmである
撥水層は、水との接触角が70〜170°である
撥水層を構成する材料としては、撥水性能を有する物質である限り、特に制限されない。例えば、炭素含有基を有する有機金属化合物;炭化水素化合物;フッ素含有化合物;窒素含有化合物等が挙げられる。これらの中でも、高撥水性を有する観点から、炭素含有基を有する有機金属化合物;炭化水素化合物;フッ素含有化合物が好ましい。
以下、これらについて、それぞれ説明する。
(i)炭素含有基を有する有機金属化合物
炭素含有基を有する有機金属化合物は、分子中に少なくとも一つ以上の金属−炭素結合を有するものであれば、特に制限はされない。
(R8)3Si−O−Si(R9)3 (3)
(R8及びR9は、同一又は異なって、アルキル基又はアルコキシル基を示す。但し、3個のR8及び3個のR9のうち少なくとも2つは水素原子であってもよい。)
(R10)3Si−NH−Si(R11)3 (4)
(R7及びR10は、同一又は異なって、アルキル基又はアルコキシル基を示す。但し、3個のR10及び3個のR11のうち少なくとも2つは水素原子であってもよい。)
一般式(2)で表されるシランの具体例としては、テトラメチルシラン(TMS)、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリメチルシラン、テトラメトキシシラン(TMOS)、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
これらは、一種単独又は二種以上用いることができる。
(ii)炭化水素化合物
炭化水素化合物はC及びHからなる限り、特に制限されず、例えば、炭化水素系材料又はその重合体等が挙げられる。
(iii)フッ素含有化合物
フッ素含有化合物としては、フッ素を含んでいる限り、特に制限されない。例えば、SiaObCcHdFe(ただし、1≦a≦10、0≦b≦10、1≦c≦50、1≦d≦122、1≦e≦122を示す。)で示される有機フッ化シリコン材料又はその重合体;SiaObHdFe(ただし、1≦a≦10、0≦b≦10、1≦d≦21、1≦e≦22を示す。)で示されるフッ化シリコン系材料又はその重合体;CaObHcFd(ただし、1≦a≦50、0≦b≦10、0≦c≦102、1≦d≦102を示す。)で示されるフッ素含有炭化水素系材料又はその重合体等が挙げられる。
(iv)窒素含有化合物
窒素含有化合物としては、アミノ基を含んでいる限り、特に制限されない。例えば、メチルアミン 、エチルアミン 、メチルエチルアミン 、トリメチルアミン 、トリエチルアミン ヘキサメチレンジアミン等のアミン等が挙げられる。
さらに、深部を測定するためには、表面をアルゴン等のイオンによりスパッタリングすればよい。元素の種類により選択的なスパッタリングが生じるため、定量の際には公知の補正方法を行えばよい。
(v)自己組織化単分子膜
本発明における撥水層は、上述した他、自己組織化単分子膜であってもよい。
自己組織化単分子膜とは、通常、固体/液体界面又は固体/気体界面で、有機分子同士が自発的に集合して、会合体を形成しながら、自発的に単分子膜を形作っていく有機薄膜をいう。例えば、ある特定の材料でできた基板を、その基板材料と化学的親和性の高い有機分子の溶液又は蒸気にさらすと、有機分子は基板表面で化学反応して吸着する。その有機分子が、化学的親和性の高い官能基と、基板との化学反応を全く起こさないアルキル基との2つのパートからなり、親和性の高い官能基がその末端にある場合、分子は反応性末端が基板側を向き、アルキル基が外側を向いて吸着する。アルキル基同士が集合すると、全体として安定になるため、化学吸着の過程で有機分子同士は自発的に集合する。分子の吸着には、基板と末端官能基との間で化学反応が起こることが必要であることから、いったん基板表面が有機分子で覆われて単分子膜ができあがると、それ以降は分子の吸着は起こらない。その結果、分子が密に集合し、配向性のそろった有機単分子膜ができる。このような膜を本発明においては、自己組織化単分子膜とする。ここで、上記の基板と結合する反応性末端基を吸着基、外側を向いて配向する基を配向基とする。
R1XR2 (5)
(ここで、R1は、アルキル基、アリール基等であり、これらの基は置換基を有していてもよい。R2は、水素、ハロゲン、−OR3(R3は、アルキル基、アルケニル基、アリール基等であって、置換基を有していてもよい。)等を示す。
Xは、Si、Ti、Al、C又はSを示す。)
より具体的には、例えば下記一般式(1)で示される化合物等が挙げられる。
(R1)mX(R2)n (1)
(ここで、R1は、アルキル基、アリール基等であり、これらの基は置換基を有していてもよい。R2は、水素、ハロゲン、−OR3(R3は、アルキル基、アルケニル基、アリール基等であって、置換基を有していてもよい。)等を示す。Xは、Si、Ti、Al、C又はSを示す。mは1〜3の整数、nは1〜3の整数である。但し、XがSi、Ti又はCの場合、mとnとの合計は4である。XがAlの場合、mとnとの合計は3である。XがSの場合、mとnとの合計は2である。)
R1は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、オクチル基、ノニル基、オクタデシル基等のアルキル基;フェニル基等のアリール基;シクロヘキシル等のシクロアルキル基;アリル基、ヘキセニル基、オクテニル基等のアルケニル基;等の配向基である。炭素数は特に制限されないが、好ましくは1〜50、より好ましくは1〜30である。また、部分的に分鎖基、多重結合等を含んでいてもよい。さらに、炭素に結合する基として、フッ素、塩素等のハロゲン、水素、窒素等を含んでいてもよい。R1が上記配向基であることにより、本発明の撥水層は高い撥水性を有する。R1が有する置換基は限定的でないが、例えば、フェニル基等のアリール基、メチル基等のアルキル基が挙げられる。また、置換基の位置、数等は特に限定されない。
具体的には、例えば、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチルメトキシシラン、オクタデシルメチルジメトキシシラン、オクタデシルメトキシジクロロシラン、オクタデシルメチルジクロロシラン、オクタデシルジメチル(ジメチルアミノ)シラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、ノニルクロロシラン、オクテニルトリクロロシラン、オクテニルトリメトキシシラン、オクチルメチルジクロロシラン、オクチルメチルジエトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ペンチルトリクロロシラン、フェネチルトリクロロシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェニルジクロロシラン、フェニルジエトキシシラン、フェニルエチルジクロロシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリクロロシラン、フェニルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、テトラデシルトリクロロシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメチルクロロシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリクロロシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリエトキシシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルメチルジクロロシラン、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、イソブチルメチルジクロロシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリクロロシラン、ヘキシルトリクロロシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキセニルトリクロロシラン、ヘキシルジクロロシラン、ヘキサデシルトリクロロシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリクロロシラン、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリエトキシシラン、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリクロロシラン、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)メチルジクロロシラン、(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)ジメチルクロロシラン、エイコシルトリクロロシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリクロロシラン、ドデシルメチルジクロロシラン、ドデシルジメチルクロロシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメトキシメチル−3,3,3−トリフルオロプロピルシラン、デシルメチルジクロロシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルジメチルクロロシラン、シクロヘキシルメチルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリクロロシラン、クロロフェニルトリクロロシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシランが挙げられる。
(撥水層の形成)
本発明における撥水層の形成工程は、上述した流路形成工程により流路が形成されたセパレータ上に、気相法により、撥水層を形成する工程である。気相法を用いるため、撥水層とセパレータとの密着性が向上し、剥離が生じにくい。よって、本発明の製造方法では、密着性を高めるための前処理は行わなくてもよい。
(1)プラズマCVD法
プラズマCVD法を採用することにより、透明基材上の外周金属配線に熱的ダメージが加わらない程度の低温(−20〜200℃程度の範囲)で所望の材料の撥水層を形成でき、さらに原料ガスの種類・流量、成膜圧力、投入電力等によって、形成させる撥水層の種類及び物性を制御できる。
(2)熱CVD法
熱CVD法は、原料となる物質を気化し、基材上に均一になるように原料を送り込み、酸化、還元、置換等の反応を行うため、透明基材上の外周金属配線表面上に均一に形成することができる。
(実施例1)
まず、図2に示す情報端末装置100のカバーシート40として、約0.5mmの厚みを有する強化ガラスを用意する。
<プラズマCVD法による撥水層の形成;シリカ系薄膜層>
外周金属配線が形成されたタッチパネルの非アクティブ領域に、シリカ系薄膜を容量結合型高周波プラズマCVDにより形成した。プラズマエッチングを行った後、再度チャンバー内の真空度を1.0×10-4Pa以下にした。
(実施例2)
<外周金属配線の形成>
実施例1と同様にして、透明基材1の表裏各面にアクティブ領域にはセンサ電極、非アクティブ領域には外周金属配線3を形成した。
<熱CVD工程法による撥水層形成;自己組織化単分子膜成膜)
上記で得られたタッチパネルの外周金属配線が形成された非アクティブ領域を露出しその他の領域をフォトレジストによりカバーする。
(比較例1)
外周金属配線上にテトラメチルシランの薄膜を形成しないこと以外は、実施例1と同様にタッチパネルを形成した。外周金属配線の水との接触角は68°であった。
<マイグレーション測定>
実施例1及び2、比較例1について、以下のとおり金属マイグレーションの発生の有無を測定し、評価した。
(1)絶縁抵抗値が1.0×106(Ω)を下回った値として測定された場合に、マイグレーションが1回発生したと判定した。
(2)絶縁抵抗値が1.0×106(Ω)以下の測定が積算200回となったときに、測定を中止した。
(3)327μA以上の電流(1.0×104(Ω)以下)が計測され、配線部間でショートが確認された場合、測定中止した。
2 センサ電極
3 外周金属配線
4 撥水層
10 タッチパネルセンサ
20 タッチパネル装置
30 表示装置
40 カバーシート
50 検出制御部
60 表示制御部
100 情報端末装置
Claims (12)
- 少なくとも透明基材、センサ電極及び外周金属配線で構成されたタッチパネルセンサであって、
前記外周金属配線を覆うように撥水層が形成されてなり、
前記外周金属配線は、金、銀、銅、アルミニウムの金属のうち1種の金属又は2種以上を組み合わせた合金、又は、金、銀、銅、アルミニウムの金属のうち1種以上の金属と
チタン、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タンタル、白金、ニオビウム、ルテシウム、イリジウム、インジウム、タングステン及びロジウムの金属のうち1種以上の金属とを組み合わせた合金から構成される
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項1に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層は、気相法により形成されてなる
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項1〜2のいずれか1項に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層の表面粗さRaが5nm以上1μm以下である
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層の平均厚さが1nm以上1μm以下である
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層は、水との接触角が70°以上170°以下である
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のタッチパネルセンサにおいて
前記撥水層は、アルキル基を有する有機金属化合物、炭化水素化合物、及びフッ素含有化合物のうち少なくとも1種の化合物から構成されてなる
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項6に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層を構成する前記アルキル基を有する有機金属化合物は、SixOyCzHα(ただし、1≦x≦10、0≦y≦10、1≦z≦50、1≦α≦122)で示される有機シリコン系材料及び/又はその重合体である
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項6に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層を構成する前記フッ素含有化合物は、
1)SixOyCzHαFβ(ただし、1≦x≦10、0≦y≦10、1≦z≦50、0≦α≦121、1≦β≦122)で示される有機フッ化シリコン材料及び/又はその重合体、
2)SixOyHαFβ(ただし、1≦x≦50、0≦y≦10、0≦α≦101、1≦β≦102)
で示されるフッ化シリコン系材料及び/又はその重合体、及び
3)CxOyHzFα(ただし、1≦x≦50、0≦y≦50、0≦z≦101、1≦α≦102)
で示されるフッ素含有炭化水素系材料及び/又はその重合体、のうち少なくとも一つからなる
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項6〜8のいずれか1項に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層は、自己組織化単分子膜からなる
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のタッチパネルセンサにおいて、
前記撥水層は、自己組織化単分子膜からなり、
前記自己組織化単分子膜が、下記一般式(1)で示される化合物を原材料として形成されたものである
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。
(R1)mX(R2)n・・・(1)
(ただし、R1は、アルキル基又はアリール基である。R2は、ハロゲン、又は−OR3(R3は、アルキル基、アリル基、又はアリール基である。)で示される置換基である。
Xは、Si、Ti、Al、C及びSからなる郡から選択される少なくとも一つである。ここで、1≦m、1≦n、2≦m+n≦4である。) - 少なくとも透明基材、センサ電極及び外周金属配線で構成され、前記外周金属配線を覆うように撥水層が形成されているタッチパネルセンサの製造方法であって、
前記撥水層が気相法により前記外周金属配線上に形成される工程を含む
ことを特徴とするタッチパネルセンサの製造方法。 - 請求項11に記載のタッチパネルセンサの製造方法において、
前記気相法はCVD法である
ことを特徴とするタッチパネルセンサの製造方法。
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