JP2016074582A - 膜付きガラス板、タッチセンサ、膜及び膜付きガラス板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着やスパッタを使用せずに製造することが可能であって、金属膜を備えた膜がガラス板側から見た場合に黒色である膜付きガラス板、膜及び膜付きガラス板の製造方法を提供すること。
【解決手段】膜付きガラス板１は、複数の膜を積層してなる積層膜２がガラス板３上に形成されている。積層膜２は、ガラス板３上に形成された少なくとも貴金属を含む無機物膜４と、無機物膜上に形成されためっき金属膜５と、めっき金属膜５上に形成された金属膜６を備える。積層膜２は、ガラス板３側から見た場合に黒色である。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜付きガラス板、タッチセンサ、膜及び膜付きガラス板の製造方法に関するものである。

周知のように、近年では、電子機器等の発達に伴って、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（サーフェイスエミッションディスプレイを含む）およびエレクトロルミネッセンスディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）やセンサの基板、あるいは固体撮像素子やレーザダイオード等の半導体パッケージ用カバー、さらには薄膜化合物太陽電池の基板等の多種に亘るガラス板が使用されている。

ところで、例えばテレビ、パーソナルコンピュータ、スマートフォン等に使用されるディスプレイ装置では、ガラス板等の透明基材上に電極を形成したものを透明基材側がユーザ側になるように画面上に配置した場合、電極がユーザに視認される事態や、画像の黒浮き等の現象が発生する可能性があった。そして、このような問題を解決するために、電極の透明基材側を黒色化することが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−８９６８９号公報

一方、ガラス板上に電極を作製するために、ガラス板上に金属膜を形成する場合に使用される方法としては、一般的には、蒸着やスパッタ等が挙げられる。

しかしながら、蒸着やスパッタでは、減圧環境を必要とする場合が多く、製造設備が大掛かりなものとなり、製造コストが高騰する。また、蒸着やスパッタでは、処理中に、ガラス板の周囲が高温となる場合が多く、これに起因してガラス板と金属膜に応力が発生し、これにより、金属膜が剥離する可能性がある。また、蒸着やスパッタでは、形成された金属膜の表面粗さが大きくなる可能性もある。

本発明は、上記事情に鑑み、蒸着やスパッタを使用せずに製造することが可能であって、金属膜を備えた膜がガラス板側から見た場合に黒色である膜付きガラス板、膜及び膜付きガラス板の製造方法を提供することを技術的課題とする。

前記課題を解決するために創案された本発明の膜付きガラス板は、複数の膜を積層してなる積層膜がガラス板上に形成された膜付きガラス板であって、前記積層膜は、前記ガラス板上に形成された少なくとも貴金属を含む無機物膜と、該無機物膜上に形成されためっき金属膜とを備え、前記積層膜が前記ガラス板側から見た場合に黒色であることを特徴とする。

この構成では、金属膜はめっきで形成されるので、蒸着やスパッタを使用せずに、金属膜を備えた積層膜を形成することができる。従って、製造に減圧環境が不要となって大掛かりな製造設備が不要となり、製造コストを抑制できる。また、処理中に、ガラス板の周囲が高温となることがなく、熱に起因するガラス板と金属膜での応力の発生が無く、これにより、金属膜が剥離することを抑制できる。また、金属膜は、めっきで形成されるので、蒸着やスパッタに比較して、金属膜の表面粗さを小さくできる。このように、本発明の膜付きガラス板によれば、蒸着やスパッタを使用せずに製造することが可能であって、金属膜を備えた膜がガラス板側から見た場合に黒色である膜付きガラス板を提供することができる。

この構成で、積層膜がガラス板側から見た場合に黒色となる理由は、まだはっきりとは解明されていないが、例えば、次のようなことが考えられる。ガラス板上に形成された貴金属を含む無機物膜だけでは、ガラス板側から見た場合に濃い赤色である。そして、この無機物膜上にめっき金属膜を形成した後に、積層膜がガラス板側から見た場合に黒色となる。このことから、無機物膜中の貴金属とめっき金属膜中の金属とが何らかの反応を起こして生じた化合物（例えば臭化金、塩化銀、塩化白金、塩化パラジウム、酸化ルテニウム等）に起因してガラス板側から見た場合に黒色となると考えられる。

上記の構成において、前記めっき金属膜が無電解めっきによって形成されたことが好ましい。

この構成であれば、貴金属を含む無機物膜を無電解めっきの触媒とすることができるので、無電解めっきによってめっき金属膜を容易に形成することができる。

上記の構成において、前記積層膜が、更に、前記めっき金属膜上に電解めっきによって形成された金属膜を備えたことが好ましい。

この構成であれば、電解めっきは、無電解めっきに比較して、金属膜の形成速度が速いので、積層膜の金属膜部分を効率よく形成できる。

上記の構成において、無電解めっきによって形成された前記めっき金属膜が、銅又はニッケルで構成されていることが好ましい。

この構成であれば、銅やニッケルは、微細エッチングが可能な金属材料なので、積層膜に対して微細エッチングが可能となる。

上記の何れかの構成において、前記ガラス板の板厚が、３００μｍ以下であることが好ましい。

この構成であれば、ガラス板が可撓性を有するので、画面が曲面であるディスプレイ等の電子機器に使用可能になる。

上記の何れかの構成において、前記積層膜が、タッチセンサ用の電極形状に加工されていれば、この膜付きガラス板はタッチセンサに好適となる。また、この構成の膜付きガラス板を具備することを特徴とするタッチセンサも前記課題を解決することができる。

また、前記課題を解決するために創案された本発明の膜は、ガラス板上に形成された少なくとも貴金属を含む無機物膜と、該無機物膜上に形成されためっき金属膜とを備え、前記ガラス板側から見た場合に黒色であることを特徴とする。

この構成では、冒頭で説明した膜付きガラス板と実質的に同一の作用効果を得ることができる。

また、前記課題を解決するために創案された本発明の膜付きガラス板の製造方法は、複数の膜を積層してなる積層膜をガラス板上に形成する膜付きガラス板の製造方法であって、前記積層膜を、前記ガラス板上に少なくとも貴金属を含む無機物膜を形成した後に、該無機物膜上にめっき金属膜を形成することによって形成し、前記積層膜が前記ガラス板側から見た場合に黒色であることを特徴とする。

この構成では、冒頭で説明した膜付きガラス板と実質的に同一の作用効果を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、蒸着やスパッタを使用せずに製造することが可能であって、金属膜を備えた膜がガラス板側から見た場合に黒色である膜付きガラス板、膜及び膜付きガラス板の製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る膜付きガラス板を示す断面図である。 ガラス板側から積層膜の反射率を波長ごとに測定した結果を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る膜付きガラス板を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る膜付きガラス板を示す断面図である。この膜付きガラス板１は、複数の膜を積層してなる積層膜２がガラス板３上に形成されている。積層膜２は、ガラス板３上に形成された少なくとも貴金属を含む無機物膜４と、無機物膜４上に形成されためっき金属膜５とを備える。そして、積層膜２がガラス板３側から見た場合に黒色である。貴金属としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム等が挙げられる。

本実施形態では、めっき金属膜５が、無機物膜４を触媒とした無電解めっきによって形成されている。また、積層膜２は、更に、めっき金属膜５上に電解めっきによって形成された金属膜６を備えている。

ガラス板３の材料は、特に限定されるものでは無く、例えば、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス等が挙げられ、また、強化ガラスとして用いられるアルミシリケートガラスであってもよい。

ガラス板３の板厚も、特に限定されるものでは無いが、例えば、１０μｍ〜３００μｍ、好ましくは２０μｍ〜２００μｍ、最も好ましくは５０μｍ〜１００μｍである。ガラス板３の板厚が１０μｍ未満の場合には、めっき金属膜５の応力によりガラス板が反ったり、皺が寄ったりする可能性がある。また、ガラス板３の板厚が３００μｍを超える場合には、ガラス板３に可撓性がほとんど無くなるので、画面が曲面であるディスプレイ等の電子機器に使用することができなくなる可能性がある。

少なくとも貴金属を含む無機物膜４としては、例えば、ガラス板３に吸着しやすい塩化錫、塩化亜鉛、塩化銅等に、亜硫酸金ナトリウム、塩化銀、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸６水和物、塩化パラジウム、塩化ルテニウム等を付与したものが挙げられる。無機物膜４は、上記の貴金属に加えて、例えば、ニッケル、コバルト、銅等の無電解めっきの触媒となる金属を含んでもよい。本実施形態では、無機物膜４は、例えば、次のように形成する。ガラス板３を錫、亜鉛、銅のうち一種類もしくは複数種類以上を含む溶液に浸漬し、それらの金属イオンをガラス板３の表面に吸着させ、次に、貴金属を含む水溶液に浸漬する。これによって、イオン化傾向の差によって、錫、亜鉛、銅等の金属イオンと貴金属イオンが置換され、ガラス板３上に貴金属あるいは貴金属化合物を主成分とする膜が形成される。そして、この膜が形成されたガラス板３を還元性溶液に浸漬する。これにより、膜の表面近傍の貴金属を還元し、無電解めっきの触媒作用を有する状態にする。このようにして形成された無機物膜４は、銅やニッケルのエッチング液でエッチング可能な物質である。

無機物膜４の膜厚は、例えば０．０７μｍ〜１．０μｍであり、０．１μｍ〜０．７μｍが更に好ましく、０．２μｍ〜０．５μｍが最も好ましい。無機物膜４の膜厚が０．０７μｍ未満の場合、無電解めっきのめっき速度が非常に遅くなる可能性がある。無機物膜４の膜厚が１．０μｍを超える場合には、積層膜２をガラス板３側から見た場合に、無機物膜４が有する赤色の影響で黒色にならない可能性がある。

めっき金属膜５は、特に限定されるものでは無いが、銅又はニッケルは、微細エッチングが可能な金属材料という観点から好ましい。銅は、電気抵抗が低く、無電解めっきでは、膜の均一性がよい。また、ニッケルは、銅と比較して反射率が低い（黒い）というメリットを有し、面積の小さいディスプレイ装置に好適である。また、無電解めっきニッケルは、無機物膜４に対する密着性が良好という長所も有する。

めっき金属膜５の膜厚は、例えば０．０５μｍ〜５．０μｍであり、０．１μｍ〜１．０μｍが更に好ましく、０．２μｍ〜０．５μｍが最も好ましい。めっき金属膜５の膜厚が０．０５μｍ未満の場合には、積層膜２をガラス板３側から見た場合に、黒色にならない可能性がある。めっき金属膜５の膜厚が５．０μｍを超える場合には、成膜に時間が掛かり、生産効率が低下する可能性がある。

金属膜６は、特に限定されるものでは無いが、電極としての用途を考慮すると、電気抵抗が低いことが好ましく、この観点から銅とニッケルが好適である。体積抵抗率は、無電解めっき銅及び電解めっき銅で３μΩ・ｃｍ、電解めっきニッケルでは８μΩ・ｃｍである。また、銅又はニッケルは、上述したように、微細エッチングが可能な金属材料という観点からも好ましい。

金属膜６の膜厚は、例えば０．１μｍ〜５．０μｍであり、０．３μｍ〜３．０μｍが更に好ましく、０．５μｍ〜２．０μｍが最も好ましい。金属膜６の膜厚が０．１μｍ未満の場合には、金属膜６の特長が十分に得られない可能性がある。金属膜６の膜厚が５．０μｍを超える場合には、製造コストが増大する可能性がある。

めっき金属膜５を無電解めっき銅、金属膜６を電解めっき銅で構成した場合には、膜厚均一性が良好な低抵抗率の積層膜２が短時間で得られる。また、めっき金属膜５を無電解めっきニッケル、金属膜６を電解めっきニッケルで構成することもできるが、めっき金属膜５を無電解めっきニッケル、金属膜６を電解めっき銅で構成すれば、積層膜２の抵抗率をより低下させることができる。

めっき金属膜５を無電解めっき銅、金属膜６を無電解めっき銅で構成した場合には、ともに銅により構成されるため、エッチングによる微細加工が容易になる。

めっき金属膜５を無電解めっき銅、金属膜６を無電解めっきニッケルまたは電解めっきニッケルで構成した場合には、表面がニッケルで構成されるため、耐食性に優れる。

めっき金属膜５を無電解めっきニッケル、金属膜６を電解めっき銅で構成した場合には、安価なめっき浴を使用できるため、低抵抗な 積層膜２を、安価に生産性良く形成することができる。

めっき金属膜５を無電解めっきニッケル、金属膜６を無電解めっき銅で構成した場合には、膜厚均一性が良好な積層膜２が形成できる。また、めっき浴として安価な硫酸銅水溶液を使用しても、めっき金属膜５が変質せず、無機物膜４との密着性が低下するおそれがない。

めっき金属膜５を無電解めっきニッケル、金属膜６を無電解めっきニッケルまたは電解めっきニッケルで構成した場合には、ともにニッケルにより構成されるため、エッチングによる微細加工が容易になる。また、表面がニッケルで構成されるため、耐食性に優れる。

図２は、ガラス板３側から積層膜２の反射率を波長ごとに測定した結果を示す図である。なお、この測定に使用した積層膜２は、ガラス板３上に形成された銀を含む無機物膜４と、無機物膜４上に形成されためっき金属膜５とで構成されたもの（図１で金属膜６が形成されていないもの）で、めっき金属膜５は、無電解めっきニッケルである。また、この図の反射率は、ガラス板３と空気の界面からの４％程度の反射光を除去したものである。

実線で示すデータが、積層膜２の反射率であり、点線で示すデータが、比較のための銅の反射率である。銅の反射率に比較して、積層膜２の反射率は低く、１０％以下となっており、しかも波長による反射率の差が小さいことが分かる。そのため、積層膜２がガラス板３側から見た場合に黒色となっており、画面上に配置される電極とした場合にユーザに視認される事態や画像の黒浮き等の現象を抑制する効果が大きいことが理解できる。

なお、積層膜２の反射率は、３０％以下が好ましく、１０％以下が最も好ましい。

以上のように構成された本実施形態の膜付きガラス板３では、以下の効果を享受できる。

蒸着やスパッタを使用せずに、めっき金属膜５や金属膜６を備えた積層膜２を形成することができる。従って、製造に減圧環境が不要となって大掛かりな製造設備が不要となり、製造コストを抑制できる。また、処理中に、ガラス板３の周囲が高温となることがなく、熱に起因するガラス板３とめっき金属膜５や金属膜６における応力の発生が無く、これにより、めっき金属膜５や金属膜６が剥離することを抑制できる。また、めっき金属膜５や金属膜６は、めっきで形成されるので、蒸着やスパッタに比較して、めっき金属膜５や金属膜６の表面粗さを小さくできる。このように、本実施形態によれば、蒸着やスパッタを使用せずに製造することが可能であって、めっき金属膜５や金属膜６を備えた積層膜２がガラス板３側から見た場合に黒色である膜付きガラス板３を提供することができる。

また、無機物膜４は、めっき金属膜５と金属膜６を銅又はニッケルで構成した場合に、めっき金属膜５と金属膜６と共に、同一のエッチング液で一括エッチングすることが可能である。これにより、積層膜２にエッチングによる加工を行う場合に、加工精度を向上させることが可能であり、また、生産効率を向上させることが可能である。また、エッチングする場合に、無機物膜４まで残渣無くエッチング可能なので、エッチングされた箇所は、ガラス板３が露出し、光が透過した際に光散乱が無く、良好な光学特性が得られる。

次に、本発明の第２実施形態に係る膜付きガラス板３について説明する。

図３に示すように、本実施形態では、ガラス板３の両面に、積層膜２、２が形成されている。本実施形態の膜付きガラス板３は、積層膜２、２がタッチセンサ用の電極形状に加工されているもので、詳述すれば、積層膜２、２が、エッチングによりパターニング（加工）されて、タッチセンサ用の電極の形状となっている。積層膜２、２は、いわゆるメッシュ型電極パターンとなっている。つまり、積層膜２、２は、ガラス板３の両面のそれぞれで、平面視で複数が間隔を置いて並列して直線状に延びている。そして、平面視でガラス板３の一方の面側の積層膜２は他方の面側の積層膜２に対して直交している。

本実施形態では、積層膜２、２のめっき金属膜５、５は、無電解めっき銅膜であり、積層膜２、２の金属膜６、６は、電解めっき銅である。そして、金属膜６、６の表面には、黒色の酸化銅被膜７、７が形成されている。従って、ガラス板３を何れの面の側から見た場合にも積層膜２、２は黒色となる。従って、ガラス板３の何れの面をユーザ側に配置した場合にも、電極がユーザに視認される事態や画像の黒浮き等の現象を抑制する効果が得られる。

本実施形態のように、ガラス板３の両面に方向が異なる直線状の電極が形成されている場合には、モアレムラが生じる可能性がある。しかし、ガラス板３の板厚を、例えば２００μｍ以下にすると、ガラス板３の両面の電極パターンの目合わせ精度が向上し、モアレムラが発生し難くなる。ガラス板３の板厚を、更に、１００μｍ以下にすると、ガラス板３の両面の電極パターンの目合わせ精度が更に向上する。そして、斜めから見た時の視差も小さくなることで、ディスプレイ全面に渡って、画素と画素との間に電極を配置できるようになり、タッチセンサの電極パターンにおける開口率のロスが少なくなるメリットが得られる。

また、ガラス板３は、樹脂フィルムに比較して、膨張や収縮が無く、外部から印加された力による伸びや皺が無く、精度良くメッシュ型電極パターンを形成することができる。特に、本実施形態のようにガラス板３の両面に電極が形成される場合には、この効果が顕著となる。この効果と相俟って、フォトリソグラフィー工程において、両面の同時露光をせずに、片面をパターニング後に裏返して、既に形成されたパターンに目合わせしてもう一つの面をパターニングすることで、高精度の位置合わせが実現できる。

また、本実施形態のように、膜付きガラス板１がタッチセンサに使用される場合には、画質の低下を抑制するために電極の幅は、例えば３μｍまで微細にする必要があり、高精度なエッチングが要求される。これに対し、銅とニッケルはともに加水硫酸の液でエッチング可能な材料であるので、めっき金属膜５と金属膜６を銅又はニッケルで構成すれば、同一のエッチング液で一括エッチングすることにより、加工精度を高くすることができる。

本願の発明者らは、本発明に係る膜付きガラス板について、積層膜の加工性を評価した。

評価対象の膜付きガラス板は、ガラス板として、日本電気硝子社製ＯＡ−１０Ｇ（板厚２００μｍ）を使用した。このガラス板の一面に無機物膜とめっき金属膜と金属膜とからなる積層膜を形成した。無機物膜は、上述した方法で形成した。めっき金属膜は、無電解めっきニッケルで膜厚０．４μｍ、金属膜は電解めっき銅で膜厚３μｍであった。

上記の膜付きガラス板の積層膜に対して、次のように、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行った。電解めっき銅の表面を、アセトンで超音波洗浄し、イソプロピルアルコールで置換後水洗し、スピン乾燥した。次に、電解めっき銅の表面にフォトレジストをＡＺ社製ＡＺ１５００によってスピン塗布した。フォトレジストの塗布後、ホットプレート上で１００℃９０秒間のプリベークを行った。次に、コンタクト方式の露光機によりマスクパターン露光を行った。現像は、東京応化製ＮＭＤ−３のＴＭＡＨアルカリ液で行った。そして、これを水洗し、乾燥後１２０℃２分間のポストベークをすることで、エッチングマスクとしてのレジストパターンが完成した。

エッチングは、まず、加水硫酸液により銅とニッケル膜をエッチングした。本実施例では、加水硫酸液の組成として、過酸化水素濃度を１．５％、硫酸濃度を５％の水溶液を用いた。この溶液を６０℃に加熱してエッチングを行った。積層膜を３分でエッチングできた。この加水硫酸液では、無機物膜のエッチング速度が遅いため、三菱ガス化学製銅のエッチング液であるＣＰＢ−４０Ｎを用いて無機物膜のエッチングを行った。具体的にはＣＰＢ−４０Ｎを水で１０倍希釈した溶液を６０℃に加熱した液に浸漬すると、９０秒でガラス板が透明になり、残渣もなくエッチングできた。

本発明は、上記説明に限定されるものでは無く、その技術的思想の範囲内で、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、積層膜は、無機物膜及びめっき金属膜に加え、電解めっきによって形成した金属膜を備えていたが、この金属膜は無くてもよい。また、上記実施形態では、膜付きガラス板は、その積層膜が電極として使用されていたが、単に黒く見える板として装飾等に使用されてもよい。

１ 膜付きガラス板
２ 積層膜
３ ガラス板
４ 無機物膜
５ めっき金属膜
６ 金属膜

Claims (9)

1. 複数の膜を積層してなる積層膜がガラス板上に形成された膜付きガラス板であって、
   前記積層膜は、前記ガラス板上に形成された少なくとも貴金属を含む無機物膜と、該無機物膜上に形成されためっき金属膜とを備え、
   前記積層膜が前記ガラス板側から見た場合に黒色であることを特徴とする膜付きガラス板。
2. 前記めっき金属膜が無電解めっきによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の膜付きガラス板。
3. 前記積層膜が、更に、前記めっき金属膜上に電解めっきによって形成された金属膜を備えたことを特徴とする請求項２に記載の膜付きガラス板。
4. 無電解めっきによって形成された前記めっき金属膜が、銅又はニッケルで構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜付きガラス板。
5. 前記ガラス板の板厚が、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の膜付きガラス板。
6. 前記積層膜が、タッチセンサ用の電極形状に加工されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の膜付きガラス板。
7. 請求項６に記載の膜付きガラス板を具備することを特徴とするタッチセンサ。
8. ガラス板上に形成された少なくとも貴金属を含む無機物膜と、該無機物膜上に形成されためっき金属膜とを備え、
   前記ガラス板側から見た場合に黒色であることを特徴とする膜。
9. 複数の膜を積層してなる積層膜をガラス板上に形成する膜付きガラス板の製造方法であって、
   前記積層膜を、前記ガラス板上に少なくとも貴金属を含む無機物膜を形成した後に、該無機物膜上にめっき金属膜を形成することによって形成し、
   前記積層膜が前記ガラス板側から見た場合に黒色であることを特徴とする膜付きガラス板の製造方法。

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