JP2021086256A

JP2021086256A - ハーフミラー、ハーフミラー一体型タッチパネル、及びその製造方法

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Publication number: JP2021086256A
Application number: JP2019213069A
Authority: JP
Inventors: 吉川　実; Minoru Yoshikawa; 実吉川; 英機籠嶋; Hideki Kagoshima; 智広谷地田; Tomohiro Yachita; 大野　直人; Naoto Ono; 直人大野
Original assignee: MICRO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Micro Gijutsu Kenkyusho KK
Current assignee: MICRO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Micro Gijutsu Kenkyusho KK
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-06-03

Abstract

【課題】簡単かつ低コストで製造することができ、かつ、鏡面状態の優れたハーフミラー、ハーフミラー一体型タッチパネル、及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネル１５は、透明な基板１の上にスパッタリング成膜により金属膜２を形成し、金属膜２をエッチング加工して網目パターンのスリット５を形成し、スリット５が形成された金属膜２の上に酸化防止剤を印刷して保護層６を形成してハーフミラー７を製造し、さらに、保護層６の上に導電膜１０及び絶縁膜１１からなる静電センサを積層して静電容量式タッチパネル８を一体化することにより製造される。【選択図】図７

Description

本発明は、鏡面仕様の家電製品等に利用可能なハーフミラー、ハーフミラー一体型タッチパネル、及びその製造方法に関する。

近年、家電製品等において、デザイン性を考慮してミラーを取り付けた鏡面仕様の商品が流通している。その機能としては、通常時に鏡として利用でき、必要時にはミラー越しに表示画面や動作ランプ等が現れるものである。そのため、商品に取り付けられるミラーは全反射型ではなく透過性を有するハーフミラーでなければならず、また画面と対応して条件等を入力するにはタッチスイッチ機能が必要である。この場合のタッチスイッチ機能は、静電スイッチがミラーと一体で組み込まれることが好ましい。

ただし、通常のミラーはアルミニウム（Ａｌ）等の金属からなるため、導通性を有している。このため、一般的に４０％程度の透過率を求めるには、誘電体多層膜、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）／五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）等を５〜１０層成膜する方法や、不連続メタル、例えばスズ（Ｓｎ）膜＋アルミニウム（Ａｌ）合金を成膜する方法など、真空成膜方法で作製された半透過型ミラーを活用することが多い。ところが、これらの方法を用いてハーフミラーを製造すると、成膜方法が複雑な分コストが高くなってしまい、また成膜層が多い分だけ鏡面状態にも課題を抱えることになる。

なお、下記の特許文献１には、ハーフミラー調の多層フィルムを使用したハーフミラー調タッチセンサに関する発明が開示されている。

特開２０１１−１２９１１０号公報

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡単かつ低コストで製造することができ、かつ、鏡面状態の優れたハーフミラー、ハーフミラー一体型タッチパネル、及びその製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係るハーフミラーは、透明な基板と、前記基板の上に成膜された金属膜と、前記金属膜にエッチング加工された網目パターンのスリットと、前記金属膜の酸化を防止する保護層と、を備えたことを特徴とする。

前記の構成からなるハーフミラーにおいて、前記保護層がカラークリア印刷またはスモーク印刷を施した加飾層であっても良い。

前記の構成からなるハーフミラーにおいて、前記網目パターンのスリットのラインが前記基板の一辺に対して傾斜角度を持たせて設定されていることが好ましい。

また、本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルは、前記の構成からなるハーフミラーと、前記保護層の上に導電膜及び絶縁膜からなる静電センサが積層された静電容量式タッチパネルと、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るハーフミラーの製造方法は、透明な基板の上にスパッタリング成膜により金属膜を形成する工程と、前記金属膜をエッチング加工して網目パターンのスリットを形成する工程と、前記スリットが形成された金属膜の上に酸化防止剤を印刷して保護層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルの製造方法は、前記のハーフミラーの製造方法において、前記保護層を形成する工程の後に、前記保護層の上に導電膜及び絶縁膜からなる静電センサを積層する工程をさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、単純成膜した金属膜をエッチング加工するだけで良く、成膜層が少ないため、鏡面状態の優れたハーフミラーを簡単かつ低コストで製造することができる。また、金属膜に網目パターンのスリットを設けたことにより、ハーフミラー効果と絶縁性の両方を兼ね備えることができ、ハーフミラーに静電容量式タッチパネルを一体化することが可能になる。さらに、保護層をカラークリア印刷やスモーク印刷による加飾層とすることで、デザイン性や高級感を高めることができる。

本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルを製造するための大型ガラス板を示す平面図。本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルの製造方法における成膜加工工程を示す断面図。本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルの製造方法におけるエッチング加工工程を示す断面図。スリットのＤＯＴ径と開口率の関係を示すグラフ。網目パターンのスリットの構成例を示す拡大図。本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルの製造方法における印刷加工工程を示す断面図。本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルの製造方法における静電センサ加工工程を示す断面図。本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネルを電子レンジのミラーガラスパネルに適用した例を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態では薄型かつ大型の透明な基板１を使用し、この基板１に成膜加工、エッチング加工、印刷加工、及び静電センサ加工を施した後、切断して個片化することによって、ハーフミラーと静電容量式タッチパネルを一体化したハーフミラー一体型タッチパネル１５が製造される。以下、その製造方法を工程順に従って説明する。

（１）成膜加工工程
図２に示す成膜加工工程は、一般的な成膜方法を用いて、基板１の上に金属膜２を形成する工程である。

本実施形態では、透明な基板１として、薄型かつ大型のガラス板を使用した。図２（Ａ）において、ガラス板の板厚ｔ１は特に限定されないが、タッチパネルの薄型化の要請や加工性等を考慮すると、０．４〜１．１ｍｍ程度が好適である。ガラス板の大きさは、例えば板厚ｔ１が０．４ｍｍであれば５００ｍｍ角、板厚ｔ１が０．７ｍｍであれば１０００ｍｍ角のものを使用することが可能である。加工前のガラス板の大きさは、取り扱い性を考慮して板厚ｔ１との関係で決定される。なお、透明な基板１としては、ガラス板に代えてポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂板を使用しても良い。

次に、図２（Ｂ）に示すように、基板１のガラス板を研磨した後、片面全面にわたって例えばスパッタリング成膜法を用いて金属膜２を形成する。金属膜２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属粒子を均一にコーティングしたアルミニウム（Ａｌ）薄膜からなり、表面が平坦な全反射型の鏡面状態となる。金属膜２の膜厚ｔ２は、反射率や透過率を考慮して、約４０〜５０ｎｍとするのが好ましい。なお、金属膜２の形成方法としては、スパッタリング成膜法に代えて、ＰＶＤやＣＶＤ等の蒸着成膜法を採用しても良い。

（２）エッチング加工工程
図３に示すエッチング加工工程は、一般的なエッチング方法を用いて、金属膜２に網目パターンのスリット５を形成する工程である。

本実施形態では、写真製版プロセスによるフォトエッチング加工を採用した。まず、図３（Ａ）に示すように、金属膜２の表面にフォトレジスト３をラミネートする。また、フォトレジスト３の上から網目パターンの原版４を被せてＵＶ光を照射し、フォトレジスト３を感光させて網目パターンを転写する。

次に、図３（Ｂ）に示すように、転写された金属膜２に現像処理を行い、不要部分のフォトレジスト３を除去する。また、マスキングされた金属膜２にエッチング液を吹き付けて金属膜２を部分的に溶解除去する。

最後に、金属膜２の表面に残ったフォトレジスト３を剥離することにより、図３（Ｃ）に示すように、金属膜２に網目パターンのスリット５が形成される。このスリット５の開口部は、目に見えないほど微細なものであるが光を透過する。したがって、全反射型の鏡面状態であった金属膜２に、スリット５による半透過型の鏡面状態となるハーフミラー効果を付与することができる。

ここで、スリット５のパターン形状としては、四角形の格子状の網目パターンに限られない。このほかにも、三角形、五角形、六角形等の多角形の網目パターンや、これらを組み合わせた幾何学模様の網目パターン等を採用することができる。そして、これらの網目パターンを構成するスリット５のライン幅や開口率を変化させることによって、金属膜２の反射率と透過率の比率を自由に設計することができる。

図４はスリットのＤＯＴ径と開口率の関係を示したグラフである。ＤＯＴ径を小さくすれば開口率が上がって反射率が低下し、ＤＯＴ径を大きくすれば開口率が下がって透過率が低下する関係にあることがわかる。ここで、スペース（スリット５のライン幅）が１５μｍのとき、ＤＯＴ径が２５０μｍを超えると金属膜２のシールド効果が現れて、タッチパネルの誤動作につながってしまう。したがって、ＤＯＴ径は５０μｍ（開口率約４０％）〜２５０μｍ（開口率約１０％）の範囲内、好ましくは１００〜１２０μｍ（開口率約２５〜２０％）程度に設定するのが良い。

また、網目パターンを構成するスリット５のラインが液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示画面の画素パターンの上に重なったときに、視覚的にモアレ（干渉縞）が発生することがある。そこで、このモアレ現象を未然に防止するため、図５に示すように、スリット５のラインが基板１の一辺に対して所定の傾斜角度を持たせて設定されていることが好ましい。液晶ディスプレイの画素数にも関係するが、その傾斜角度は約２２．５°（±１５％）が最適である。

（３）印刷加工工程
図６に示す印刷加工工程は、スリット５が形成された金属膜２の上に酸化防止剤を印刷して、保護層６を形成する工程である。

本実施形態では、金属膜２を構成するアルミニウム（Ａｌ）薄膜が酸化により劣化しやすいため、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化クロム（ＣｒＯ₃）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）等の酸化防止剤を印刷し、均一にコーティングされた保護層６を形成する。ここで、保護層６の構成としては、スクリーン印刷を用いて無色透明のメジウムを塗布するクリア印刷を施しても良い。また、メジウムに着色剤を混合したインキを塗布するカラークリア印刷や、メジウムと墨インキを混合したインキを塗布するスモーク印刷を施しても良い。さらには、カラーレジンを塗布したり、透過性カラーフィルターを貼付したりしても良い。これにより、保護層６を、金属膜２の酸化を防止する機能に加えて、色味やデザイン性、高級感を付与する加飾層として機能させることができる。

以上の（１）成膜加工工程、（２）エッチング加工工程、及び（３）印刷加工工程を経ることによって、半透過型のハーフミラー７が製造される。

（４）静電センサ加工工程
図７に示す静電センサ加工工程は、ハーフミラー７に静電センサを積層して、静電容量式タッチパネル８を一体化する工程である。

まず、図７（Ａ）に示すように、保護層６の上に、真空蒸着法を用いてアルミニウム（Ａｌ）等の金属膜からなる配線電極９を形成する。また、保護層６の上に、スパッタリング成膜法を用いて酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる無色透明な導電膜１０を形成する。無色透明な導電膜１０は、Ｘ軸方向の静電容量の変化を検知する導電膜（Ｘ電極）１０Ａと、Ｙ軸方向の静電容量の変化を検知する導電膜（Ｙ電極）１０Ｂの２枚の膜からなり、両者の間に絶縁膜１１を挟んで積層され、配線電極９に接続される。

次に、図７（Ｂ）に示すように、保護層６の上に透過防止層１２を形成する。透過防止層１２は、基板１の裏面側からの光、例えば液晶ディスプレイのバックライト等による白色透過を防ぐ機能を有するものである。その形成方法としては、例えばスクリーン印刷を用いて、白色、灰色、黒色等の耐熱樹脂インキを塗布して形成される。

最後に、図７（Ｃ）に示すように、基板（ガラス板）１を機械加工により切断する。切断方法としては、ダイヤモンドカッター、超硬合金製ホイールカッター、あるいはレーザーやダイヤモンドツール等の切断機１３を使用して、製品の外形となるカットライン１４に沿って切断する。これにより、１枚の大型ガラス板からなる基板１が複数枚に切り離され、ハーフミラー７と静電容量式タッチパネル８を一体化したハーフミラー一体型タッチパネル１５が完成する。

以上の工程を経て製造されたハーフミラー一体型タッチパネル１５によれば、従来の多層膜を成膜してハーフミラーを製造する方法に比べて、単純成膜した金属膜２をエッチング加工するだけで良く、成膜層が少ないため、鏡面状態が優れており、しかも低コストで製造することが可能である。また、全反射型ミラーを用いるとミラーのシールド効果により静電センサが使えないが、金属膜２に網目パターンのスリット５を設けたことにより、シールド効果が薄れ、ハーフミラー効果と絶縁性の両方を兼ね備えることができ、ハーフミラー７に静電容量式タッチパネル８を一体化することが可能になる。さらに、保護層６をカラークリア印刷やスモーク印刷による加飾層とすることで、デザイン性や高級感を高めることができる。

例えば、図８に示すように、本発明に係るハーフミラー一体型タッチパネル１５を電子レンジのミラーガラスパネルに適用することができる。このミラーガラスパネルは、図８（Ａ）の表面がハーフミラー７になっており、図８（Ｂ）の裏面にフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）に接続される静電容量式タッチパネル８が一体化されている。これにより、電子レンジの「自動モード」と「手動モード」の切り替えや「取消」をタッチスイッチ機能によって操作することができる。また、ハーフミラー効果によって、調理中のみバックライトで液晶ディスプレイの表示が透過部１６に浮き上がって見えるが、未使用時はミラーガラスに反射して表示が隠れて見えなくなるため、洗練された高級感のあるデザインの家電製品を提供することができる。

このように、本発明を利用することにより、多様なインテリアに合わせた様々な鏡面仕様デザインを提供することができる。その用途としては、電子レンジのような家電製品に限らず、例えばスマートフォン向け保護ガラス（ミラー用途）、内装材、車載向けドアミラーやバックミラーのカメラ埋め込み材料、アミューズメント関連製品など、様々な製品に利用することができる。

１：基板
２：金属膜
３：フォトレジスト
４：原版
５：スリット
６：保護層
７：ハーフミラー
８：静電容量式タッチパネル
９：配線電極
１０：導電膜
１１：絶縁膜
１２：透過防止層
１３：切断機
１４：カットライン
１５：ハーフミラー一体型タッチパネル
１６：透過部

Claims

透明な基板と、
前記基板の上に成膜された金属膜と、
前記金属膜にエッチング加工された網目パターンのスリットと、
前記金属膜の酸化を防止する保護層と、を備えたことを特徴とするハーフミラー。
請求項１に記載のハーフミラーにおいて、
前記保護層がカラークリア印刷またはスモーク印刷を施した加飾層であることを特徴とするハーフミラー。
請求項１または２に記載のハーフミラーにおいて、
前記網目パターンのスリットのラインが前記基板の一辺に対して傾斜角度を持たせて設定されていることを特徴とするハーフミラー。
請求項１から３のいずれか１項に記載のハーフミラーと、
前記保護層の上に導電膜及び絶縁膜からなる静電センサが積層された静電容量式タッチパネルと、を備えたことを特徴とするハーフミラー一体型タッチパネル。
透明な基板の上にスパッタリング成膜により金属膜を形成する工程と、
前記金属膜をエッチング加工して網目パターンのスリットを形成する工程と、
前記スリットが形成された金属膜の上に酸化防止剤を印刷して保護層を形成する工程と、を含むことを特徴とするハーフミラーの製造方法。
請求項５に記載のハーフミラーの製造方法において、
前記保護層を形成する工程の後に、前記保護層の上に導電膜及び絶縁膜からなる静電センサを積層する工程をさらに含むことを特徴とするハーフミラー一体型タッチパネルの製造方法。