JP5416682B2 - Touch panel sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、透明導電膜およびこれと接続する配線を有するタッチパネルセンサーに関するものである。   The present invention relates to a touch panel sensor having a transparent conductive film and wiring connected to the transparent conductive film.

画像表示装置の前面に配置された、画像表示装置と一体型の入力スイッチとして用いられるタッチパネルセンサーは、その使い勝手のよさから、銀行のATMや券売機、カーナビ、PDA、コピー機の操作画面など幅広く使用されている。その入力ポイントの検出方式には、抵抗膜方式、静電容量方式、光学式、超音波表面弾性波方式、圧電式等が挙げられる。これらのうち、抵抗膜方式や静電容量方式が、コストがかからず構造が単純である等の理由から最も広く用いられている。   The touch panel sensor, used as an input switch integrated with the image display device, is located on the front of the image display device. Due to its ease of use, the touch panel sensor is widely used for bank ATMs, ticket vending machines, car navigation systems, PDAs, and copy machine operation screens. It is used. Examples of the input point detection method include a resistance film method, a capacitance method, an optical method, an ultrasonic surface acoustic wave method, and a piezoelectric method. Of these, the resistive film type and the capacitive type are most widely used because they are not costly and have a simple structure.

静電容量方式のタッチパネルセンサーは、1枚の基板(例えばガラス基板やフィルム基板)の表面及び裏面に透明導電膜をそれぞれX軸方向、Y軸方向に形成した構成など等があり、その表面を保護層(例えばガラスやフィルム)で保護した構造となっている。この様な構成のタッチパネルセンサーにおける上記保護層を、指やペン等でタッチすると透明導電膜との間での静電容量の変化が発生し、これを感知することでタッチした位置が検出される。   A capacitive touch panel sensor has a configuration in which a transparent conductive film is formed on the front and back surfaces of a single substrate (for example, a glass substrate or a film substrate) in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively. It has a structure protected by a protective layer (for example, glass or film). When the protective layer in the touch panel sensor having such a configuration is touched with a finger, a pen, or the like, a capacitance change occurs with the transparent conductive film, and the touched position is detected by detecting this change. .

上記タッチパネルセンサーを製造するプロセスにおいて、透明導電膜と制御回路を接続するための引き回し配線や透明導電膜間を接続する金属配線などの配線は、一般に、銀ペーストなどの導電性ペーストや導電性インクを、インクジェットやその他の印刷方法で印刷することにより形成される。しかし、純銀または銀合金からなる配線は、ガラスや樹脂等との密着性が悪く、また、外部装置との接続部分において基板上で凝集することにより、電気抵抗の増加や断線等による不良を招く、といった問題がある。   In the process of manufacturing the touch panel sensor, the wiring such as the lead wiring for connecting the transparent conductive film and the control circuit and the metal wiring for connecting the transparent conductive film is generally conductive paste such as silver paste or conductive ink. Is formed by printing with an inkjet or other printing method. However, wiring made of pure silver or a silver alloy has poor adhesion to glass, resin, etc., and causes aggregation due to aggregation on the substrate at the connection portion with an external device, leading to defects due to increased electrical resistance or disconnection. There is a problem such as.

更にタッチパネルセンサーは、人の指等による接触を感知するセンサーであり、画面を指などで滑らせたりするなどし、タッチ時に加わる応力により一時的にたわみが生じる。タッチパネルの度重なる使用により、このたわみが繰り返し生じ、配線にも応力が繰り返し加わる。よって、上記配線には、特に耐久性(応力に対する耐性)も要求される。しかし、純銀または銀合金からなる導電性ペーストを用いて形成された配線は、上記耐久性が十分であるとは言い難く、タッチパネル使用中に配線が損傷し易い。配線が損傷すると、該配線の電気抵抗が大きくなり電圧降下が生じて、タッチパネルセンサーの位置検出の精度が低下し易くなる。また、ペンタッチ方式を採用する場合には、上記配線の狭ピッチ化が必要であるが、ペーストを用いる場合には塗布法で形成するため、狭ピッチ化が難しい。   Furthermore, the touch panel sensor is a sensor that senses contact with a human finger or the like, and the screen is slid with a finger or the like, and a temporary deflection occurs due to stress applied at the time of touch. Due to repeated use of the touch panel, this deflection is repeatedly generated, and stress is repeatedly applied to the wiring. Accordingly, the wiring is particularly required to have durability (resistance to stress). However, it is difficult to say that the wiring formed using a conductive paste made of pure silver or a silver alloy has sufficient durability, and the wiring is easily damaged during use of the touch panel. If the wiring is damaged, the electrical resistance of the wiring increases and a voltage drop occurs, so that the accuracy of position detection of the touch panel sensor tends to decrease. Further, when the pen touch method is adopted, it is necessary to reduce the pitch of the wiring. However, when the paste is used, it is difficult to reduce the pitch because it is formed by a coating method.

一方、電気抵抗率の十分に低い純Alを配線の材料に適用することも考えられる。しかし、配線の材料に純Alを使用すると、タッチパネルセンサーにおける透明導電膜と純Al膜の間に絶縁性の酸化アルミニウムが形成され、電気伝導性を確保することができない、といった問題が発生する。そこで、Alの酸化を防止して電気伝導性を確保するためにMo、Tiなどの高融点金属からなるバリアメタル層を透明導電膜と純Al膜との間に介在させて下地層として用いたり、純Alの代わりに耐熱性などに優れたNdを含むAl−Nd合金を用いる方法が提案されている。また、本願出願人は、透明導電膜と直接接続させても低い電気抵抗を示すと共に、経時的な電気抵抗の増加や断線も生じ難いAl膜として、Niおよび/またはCoを所定量含むAl−Ni/Co合金膜(単層の配線材料)を特許文献1に開示している。   On the other hand, it is also conceivable to apply pure Al having a sufficiently low electrical resistivity to the wiring material. However, when pure Al is used as the wiring material, there arises a problem that insulating aluminum oxide is formed between the transparent conductive film and the pure Al film in the touch panel sensor, and electrical conductivity cannot be ensured. Therefore, in order to prevent Al oxidation and ensure electric conductivity, a barrier metal layer made of a refractory metal such as Mo or Ti is used as a base layer by interposing between a transparent conductive film and a pure Al film. A method of using an Al—Nd alloy containing Nd having excellent heat resistance instead of pure Al has been proposed. Further, the applicant of the present invention shows an Al film containing a predetermined amount of Ni and / or Co as an Al film that exhibits low electrical resistance even when directly connected to a transparent conductive film, and that hardly increases in electrical resistance or breaks over time. A Ni / Co alloy film (single-layer wiring material) is disclosed in Patent Document 1.

特開2009−245422号公報JP 2009-245422 A

本発明の目的は、特に横方向に対する耐久性に優れており、断線や経時的な電気抵抗の増加が起こり難い、信頼性の高いタッチパネルセンサーを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly reliable touch panel sensor that is particularly excellent in durability in the lateral direction and is less likely to cause disconnection or increase in electrical resistance over time.

上記課題を解決し得た本発明のタッチパネルセンサーは、透明導電膜、および前記透明導電膜と接続する配線を有するタッチパネルセンサーにおいて、前記配線は、基板側から順に、高融点金属膜と、Al合金膜と、高融点金属膜とから構成されており、前記Al合金膜は、希土類元素を0.05〜5原子%含有し、且つ、ヤング率は80〜200GPaであり、結晶粒の定方向接線径(Feret径)の最大値が100〜350nmであるところに要旨を有するものである。   The touch panel sensor of the present invention capable of solving the above problems is a touch panel sensor having a transparent conductive film and a wiring connected to the transparent conductive film, wherein the wiring is in order from the substrate side, a refractory metal film, and an Al alloy. The Al alloy film contains a rare earth element in an amount of 0.05 to 5 atomic%, and has a Young's modulus of 80 to 200 GPa. The main point is that the maximum value of the diameter (Feret diameter) is 100 to 350 nm.

本発明の好ましい実施形態において、前記希土類元素は、Nd、Gd、La、Y、Ce、PrおよびDyよりなる群から選択される1種以上の元素である。   In a preferred embodiment of the present invention, the rare earth element is one or more elements selected from the group consisting of Nd, Gd, La, Y, Ce, Pr and Dy.

本発明の好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、酸化インジウム錫(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)からなるものである。   In a preferred embodiment of the present invention, the transparent conductive film is made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).

本発明によれば、タッチパネルセンサー用配線として、希土類元素を含むAl合金膜の上および下に高融点金属膜が配置された配線材料を用いたタッチパネルセンサーにおいて、上記Al合金膜のヤング率および結晶粒の定方向接線径(Feret径)の最大値を適切に制御しているため、特に、横方向に対する耐久性に優れており、断線や経時的な電気抵抗の増加が起こり難く、信頼性の高いタッチパネルセンサーを提供することができた。本発明のタッチパネルは、例えば携帯ゲーム機やタブレット型コンピュータなどのように画面を指などで多方向になぞって操作する静電容量式のタッチパネルセンサーに好適に用いられる。   According to the present invention, in a touch panel sensor using a wiring material in which a refractory metal film is disposed above and below an Al alloy film containing a rare earth element as a touch panel sensor wiring, the Young's modulus and crystal of the Al alloy film are used. Since the maximum value of the constant direction tangent diameter (Feret diameter) of the grain is appropriately controlled, it is particularly excellent in durability in the lateral direction, and it is difficult to cause disconnection or increase in electrical resistance over time, and reliability. We were able to provide a high touch panel sensor. The touch panel of the present invention is suitably used for a capacitive touch panel sensor that is operated by tracing the screen in multiple directions with a finger or the like, such as a portable game machine or a tablet computer.

本発明者らは、タッチパネルセンサー用配線として汎用されている配線材料、すなわち、希土類元素を含むAl合金膜(以下、Al−希土類元素合金膜、または単にAl合金膜と略記する場合がある。)の上および下にMoなどの高融点金属膜が積層された配線材料を有するタッチパネルセンサーにおいて、特に、人の指やペンなどでタッチしたときに加わるたわみによって生じる横方向の変形に対して適度な耐性を有しており、断線や剥離を防止し得、更にはこれらに伴う経時的な電気抵抗の増加を防止することが可能な配線材料を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、上記Al−希土類元素合金膜として、所定のヤング率と結晶粒の定方向接線径(Feret径)の最大値(以下、最大粒径と略記する場合がある。)を有するAl合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors have widely used wiring materials as touch panel sensor wirings, that is, Al alloy films containing rare earth elements (hereinafter sometimes abbreviated as Al-rare earth element alloy films or simply Al alloy films). The touch panel sensor having a wiring material in which a refractory metal film such as Mo is laminated above and below is particularly suitable for lateral deformation caused by deflection applied when touched with a human finger or pen. In order to provide a wiring material that has resistance, can prevent disconnection and peeling, and further can prevent an increase in electrical resistance with time, it has been studied. As a result, as the Al-rare earth element alloy film, an Al alloy film having a predetermined Young's modulus and a maximum value of the tangential diameter (Feret diameter) of crystal grains (hereinafter sometimes abbreviated as the maximum grain size). As a result, it was found that the intended purpose was achieved, and the present invention was completed.

すなわち、本発明の特徴部分は、高融点金属膜と共に用いられる配線用Al−希土類合金膜として、ヤング率が80〜200GPaであり、最大粒径が100〜350nmのAl合金膜を採用したところにある。   That is, the characteristic part of the present invention is that an Al alloy film having a Young's modulus of 80 to 200 GPa and a maximum particle size of 100 to 350 nm is adopted as an Al-rare earth alloy film for wiring used together with a refractory metal film. is there.

まず、Al−希土類合金膜のヤング率は80〜200GPaとする。タッチパネルには、タッチしたとき(使用時)の変形能(追随性)に優れており、特に画面を指などでなぞるなどしてたわみが生じ、センサー端部に応力が一時的に集中して配線が変形したり劣化したりしても配線の断線、破断、剥離などが発生しない程度の横方向に対する耐久性も備えていることが要求される。上記ヤング率はこのような観点から設定されたものであり、Al合金膜の上下に配置される高融点金属膜のヤング率とのバランスも考慮して設定されたものである。   First, the Young's modulus of the Al-rare earth alloy film is 80 to 200 GPa. The touch panel is excellent in deformability (followability) when touched (in use), especially when the screen is bent with a finger or the like, and stress is temporarily concentrated on the sensor edge. It is also required to have durability in the lateral direction to such an extent that disconnection, breakage, peeling, etc. of the wiring does not occur even if the wire is deformed or deteriorates. The Young's modulus is set from such a viewpoint, and is set in consideration of the balance with the Young's modulus of the refractory metal films disposed above and below the Al alloy film.

詳細には、配線を構成する配線材料のヤング率が小さい(軟らかすぎる)場合には、応力集中により配線の変形が繰り返されて配線が劣化し、破断や剥離等が生じて電気抵抗が増加する等の不具合が生じる場合がある。一方、配線材料のヤング率が大きい(硬すぎる)と、押し込み荷重に対して変形が起こり難くなるため、微小なクラックが入ったり剥がれなどの劣化が生じ得る。また、本発明のようにAl合金膜と高融点金属膜との積層物を配線材料として用いる場合は、Al合金膜のヤング率を設定するに当たり、高融点金属膜のヤング率とのバランスも更に考慮する必要があり、Al合金膜のヤング率の上限は、高融点金属膜を構成する高融点金属とおおむね同程度のヤング率に制御することが良く、一方、Al合金膜のヤング率の下限は、ガラス基板に代表される基板のヤング率とあまり差が大きくならない方が良い。このような観点に基づき、本発明では、Al合金膜のヤング率を80GPa以上200GPa以下と定めた。好ましくは85GPa以上180GPa以下である。なお、Al合金膜のヤング率は、後記する実施例に記載の方法で測定した値である。   Specifically, when the Young's modulus of the wiring material constituting the wiring is small (too soft), the wiring is repeatedly deformed due to stress concentration, and the wiring deteriorates, causing breakage, peeling, etc., and increasing the electric resistance. Such a problem may occur. On the other hand, when the Young's modulus of the wiring material is large (too hard), deformation is difficult to occur with respect to the indentation load, so that deterioration such as microcracking or peeling may occur. Further, when a laminate of an Al alloy film and a refractory metal film is used as a wiring material as in the present invention, when setting the Young's modulus of the Al alloy film, the balance with the Young's modulus of the refractory metal film is further increased. It is necessary to consider that the upper limit of the Young's modulus of the Al alloy film should be controlled to be approximately the same as the Young's modulus of the refractory metal constituting the refractory metal film, while the lower limit of the Young's modulus of the Al alloy film It is better that the difference in Young's modulus of a substrate typified by a glass substrate is not so great. Based on such a viewpoint, in the present invention, the Young's modulus of the Al alloy film is set to 80 GPa or more and 200 GPa or less. Preferably, it is 85 GPa or more and 180 GPa or less. The Young's modulus of the Al alloy film is a value measured by the method described in the examples described later.

更に本発明に用いられるAl合金膜の最大粒径[結晶粒の定方向接線径(Feret径)の最大値]は、100〜350nmを満足するものである。上述したように本発明では、Al合金膜のヤング率を所定範囲に制御する必要があるが、通常、ヤング率は最大粒径と、おおむね密接な関係を有し、希土類元素の含有量が本発明の範囲内(5原子%以下)にあるときは、最大粒径が大きくなると、ヤング率が小さくなる傾向にある。本発明では、Al合金膜のヤング率の下限(80GPa)を確保するとの観点から、最大粒径の上限を350nmと定め、Al合金膜のヤング率の上限(200GPa)を確保するとの観点から、最大粒径の下限を100nmと定めた。好ましい最大粒径は130nm以上、320nm以下である。   Furthermore, the maximum particle diameter [maximum value of the tangential diameter (Feret diameter) of crystal grains] of the Al alloy film used in the present invention satisfies 100 to 350 nm. As described above, in the present invention, it is necessary to control the Young's modulus of the Al alloy film within a predetermined range. Normally, the Young's modulus is generally closely related to the maximum particle size, and the rare earth element content is When it is within the range of the invention (5 atomic% or less), the Young's modulus tends to decrease as the maximum particle size increases. In the present invention, from the viewpoint of securing the lower limit of the Young's modulus of the Al alloy film (80 GPa), the upper limit of the maximum particle size is set to 350 nm, and from the viewpoint of securing the upper limit of the Young's modulus of the Al alloy film (200 GPa), The lower limit of the maximum particle size was set to 100 nm. A preferable maximum particle size is 130 nm or more and 320 nm or less.

ここで最大粒径とは、結晶粒の定方向接線径(Feret径またはGreen径とも呼ばれる)の最大値を意味する。具体的には粒子を挟む一定方向の二本の平行線の間隔(距離)であり、結晶粒に凹みがある場合は投影図の平行外接線間距離であり、結晶粒に凹みがない場合(球)は周長さをπで割った値である。   Here, the maximum grain size means the maximum value of the tangential diameter of crystal grains (also referred to as Feret diameter or Green diameter). Specifically, it is the distance (distance) between two parallel lines in a certain direction across the particle, and when there is a dent in the crystal grain, it is the distance between the parallel external tangents in the projection, and when there is no dent in the crystal grain ( (Sphere) is a value obtained by dividing the circumference by π.

以上、本発明を最も特徴付けるAl合金膜のヤング率および最大粒径について説明した。   The Young's modulus and maximum particle size of the Al alloy film that characterize the present invention have been described above.

本発明に用いられるAl合金膜は、希土類元素を0.05〜5原子%含有し、残部:Alおよび不可避的不純物である。本発明では、使用するAl合金膜の組成に特徴はなく、希土類元素を含むAl合金膜が耐熱性を有しており、配線材料として用いられることは知られているが、特に、接触式のタッチパネルセンサーに好適な素材を提供するとの観点からヤング率および最大粒径が制御されたAl合金膜はこれまで開示されていない。希土類元素の含有量の下限は、耐熱性作用を有効に発揮させるために定められたものであり、一方、その上限は、本発明で規定するヤング率および最大粒径の範囲を確保するために定められたものである。希土類元素の含有量が多くなるにつれ、ヤング率は増加し最大粒径は減少する傾向にある。   The Al alloy film used in the present invention contains 0.05 to 5 atom% of rare earth elements, and the balance is Al and inevitable impurities. In the present invention, the composition of the Al alloy film to be used is not characterized, and the Al alloy film containing rare earth elements has heat resistance and is known to be used as a wiring material. From the viewpoint of providing a material suitable for the touch panel sensor, an Al alloy film in which the Young's modulus and the maximum particle size are controlled has not been disclosed so far. The lower limit of the rare earth element content is determined in order to effectively exhibit the heat resistance action, while the upper limit is to ensure the Young's modulus and the maximum particle size range defined in the present invention. It is determined. As the rare earth element content increases, the Young's modulus increases and the maximum particle size tends to decrease.

本発明に用いられる希土類元素としては、ランタノイド元素(周期表において、原子番号57のLaから原子番号71のLuまでの合計15元素)に、Sc(スカンジウム)とY(イットリウム)とを加えた元素群が挙げられる。本発明ではこれらの元素を、単独または2種以上を併用して用いることができ、上記希土類元素の含有量とは、単独で含むときは単独の量であり、2種以上を含むときはその合計量である。好ましい希土類元素は、Nd、Gd、La、Y、Ce、PrおよびDyよりなる群から選択される1種以上の元素である。   As the rare earth element used in the present invention, an element obtained by adding Sc (scandium) and Y (yttrium) to a lanthanoid element (a total of 15 elements from La of atomic number 57 to Lu of atomic number 71 in the periodic table). Groups. In the present invention, these elements can be used alone or in combination of two or more. The rare earth element content is a single amount when contained alone, and when two or more kinds are contained, Total amount. Preferred rare earth elements are one or more elements selected from the group consisting of Nd, Gd, La, Y, Ce, Pr, and Dy.

本発明では、配線材料として、上記のAl合金膜の上下に高融点金属膜が積層されたものを用いる。上述したように高融点金属膜は、Alの酸化を防止するためにAl合金膜の下地層などとして汎用されており、本発明でも、Mo、Ti、Cr、W、またはこれらの合金を用いることができる。Al合金膜の上下に配置される高融点金属膜の組成は、上および下の夫々において同一であっても良いし、異なっていても良い。   In the present invention, a wiring material in which a refractory metal film is laminated on the top and bottom of the Al alloy film is used. As described above, the refractory metal film is widely used as an underlayer of the Al alloy film in order to prevent the oxidation of Al. In the present invention, Mo, Ti, Cr, W, or an alloy thereof is used. Can do. The composition of the refractory metal films disposed above and below the Al alloy film may be the same or different at the top and bottom.

上記Al合金膜の好ましい厚さは、おおむね150〜600nmであり、高融点金属膜の好ましい厚さは、おおむね30〜150nmである。   The preferable thickness of the Al alloy film is about 150 to 600 nm, and the preferable thickness of the refractory metal film is about 30 to 150 nm.

本発明において、ヤング率および最大粒径が適切に制御されたAl合金膜を得るためには、所定の希土類元素を含有するAl合金膜を用いることに加え、スパッタリング時の条件を適切に制御することが好ましい。すなわち本発明では、細線化や膜内の合金成分の均一化を図り、添加元素量を容易にコントロールできるなどの観点から、Al合金膜をスパッタリング法で形成することが推奨されるが、スパッタリング時の成膜温度をおおむね、230℃以下、Arガス圧をおおむね、20mTorr以下に制御することが好ましい。またスパッタリング時の基板温度をおおむね、180℃以下に制御することが好ましい。基板温度や成膜温度が高いほど形成される膜の膜質はバルクに近づき、緻密な膜が形成され易く、膜のヤング率が増加する傾向にある。また、Arガス圧を上げるほど膜の密度が低下し、膜のヤング率が低下する傾向にある。この様な成膜条件の調整は、膜の構造が疎となって腐食が生じやすくなるのを抑制する観点からも好ましい。   In the present invention, in order to obtain an Al alloy film whose Young's modulus and maximum particle size are appropriately controlled, in addition to using an Al alloy film containing a predetermined rare earth element, the conditions during sputtering are appropriately controlled. It is preferable. That is, in the present invention, it is recommended to form an Al alloy film by sputtering from the viewpoint of thinning and homogenizing the alloy components in the film and controlling the amount of added elements easily. It is preferable to control the film forming temperature to about 230 ° C. or lower and the Ar gas pressure to about 20 mTorr or lower. Moreover, it is preferable to control the substrate temperature at the time of sputtering to about 180 ° C. or lower. The higher the substrate temperature and the film formation temperature, the closer the film quality of the formed film becomes to that of the bulk, and a dense film tends to be formed, and the Young's modulus of the film tends to increase. Further, as the Ar gas pressure is increased, the density of the film decreases, and the Young's modulus of the film tends to decrease. Such adjustment of the film forming conditions is also preferable from the viewpoint of suppressing the sparseness of the film structure and easily causing corrosion.

なお、上記のようにしてスパッタリング法により成膜した後のAl合金膜は、室温〜230℃の範囲内で熱処理(アニール)することが好ましい。タッチパネルの製造プロセスでは、一般に室温〜約250℃程度の熱履歴を被ることが多いが、アニール温度が高くなると、希土類元素の析出およびAl合金の粒成長のため、ヤング率が低下し、最大粒径が増加するようになる。具体的には希土類元素の添加量などに応じて、適切なアニール温度を設定すれば良いが、より好ましくは150〜230℃である。 In addition, it is preferable to heat-treat (anneal) the Al alloy film after forming into a film by sputtering method as mentioned above in the range of room temperature-230 degreeC. In the touch panel manufacturing process, a thermal history of about room temperature to about 250 ° C. is generally applied. However, when the annealing temperature increases, the Young's modulus decreases due to the precipitation of rare earth elements and the growth of Al alloy grains. The diameter increases . Specifically, an appropriate annealing temperature may be set in accordance with the amount of rare earth element added, but it is more preferably 150 to 230 ° C.

本発明では、透明導電膜と接続するAl合金膜と高融点金属膜の積層からなる配線に特徴があり、それ以外の構成は特に限定されず、タッチパネルセンサーの分野で通常用いられる公知の構成を採用することができる。   In the present invention, there is a feature in the wiring composed of a laminated layer of an Al alloy film and a refractory metal film connected to the transparent conductive film, and the other configurations are not particularly limited, and a known configuration usually used in the field of touch panel sensors is used. Can be adopted.

例えば、抵抗膜方式のタッチパネルセンサーは、次の様にして製造することができる。即ち、基板上に透明導電膜を形成してから、レジスト塗布、露光、現像、エッチングを順次行った後、高融点金属膜、Al合金膜、高融点金属膜を順次形成して、レジスト塗布、露光、現像、エッチングを実施して配線を形成し、次いで、該配線を被覆する絶縁膜等を形成して、上部電極とすることができる。また、基板上に透明導電膜を形成してから、上部電極と同様にフォトリソグラフィを行い、次いで、上部電極の場合と同様に、高融点金属膜、Al合金膜、高融点金属膜からなる配線を形成してから、該配線を被覆する絶縁膜を形成し、マイクロ・ドット・スペーサ等を形成して下部電極とすることができる。そして、上記の上部電極、下部電極、および別途形成したテール部分を張り合わせて、タッチパネルセンサーを製造することができる。   For example, a resistive film type touch panel sensor can be manufactured as follows. That is, after forming a transparent conductive film on a substrate, resist coating, exposure, development, and etching are sequentially performed, and then a refractory metal film, an Al alloy film, and a refractory metal film are sequentially formed, and resist coating, Exposure, development, and etching are performed to form a wiring, and then an insulating film or the like that covers the wiring is formed to form an upper electrode. Also, after forming a transparent conductive film on the substrate, photolithography is performed in the same manner as the upper electrode, and then the wiring made of a refractory metal film, an Al alloy film, and a refractory metal film, as in the case of the upper electrode. Then, an insulating film covering the wiring is formed, and a micro dot spacer is formed to form a lower electrode. Then, the touch panel sensor can be manufactured by laminating the upper electrode, the lower electrode, and the tail portion separately formed.

上記透明導電膜は特に限定されず、代表例として、酸化インジウム錫(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)からなるものを使用することができる。また、上記基板(透明基板)は、一般的に使用されているものとして、例えばガラス、ポリカーボネート系、またはポリアミド系のものを使用することができ、例えば、固定電極である下部電極の基板にガラスを用い、可撓性の必要な上部電極の基板にポリカーボネート系等のフィルムを用いることができる。   The said transparent conductive film is not specifically limited, As a typical example, what consists of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) can be used. In addition, as the substrate (transparent substrate), for example, glass, polycarbonate, or polyamide can be used as a commonly used substrate. For example, the substrate of the lower electrode that is a fixed electrode is made of glass. And a polycarbonate film or the like can be used for the substrate of the upper electrode that needs flexibility.

また、本発明のタッチパネルセンサーは、上記抵抗膜方式以外に、静電容量方式や超音波表面弾性波方式等のタッチパネルセンサーとしても用いることができる。   The touch panel sensor of the present invention can also be used as a touch panel sensor such as a capacitive method or an ultrasonic surface acoustic wave method in addition to the resistive film method.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited by the following examples, and can be implemented with modifications within a range that can be adapted to the above and the following points, They are all included in the technical scope of the present invention.

実施例1
無アルカリ硝子板(板厚0.7mm、直径4インチ)を基板とし、その表面に、DCマグネトロンスパッタリング法で、下記表1に示すように希土類元素の種類および含有量(単位は原子%であり、残部:Alおよび不可避的不純物)が異なるAl合金膜(膜厚はいずれも約500nm)を形成した。成膜は、成膜前にチャンバー内の雰囲気を一旦、到達真空度:3×10-6Torrにしてから、各Al合金膜と同一の成分組成の直径4インチの円盤型ターゲットを用い、表1に示すように成膜温度およびArガス圧を種々変化させて行なった。これら以外のスパッタリング条件は以下のとおりである。次に、成膜後のAl合金について、窒素雰囲気中、表1に記載の種々のアニール温度にて30分間熱処理を行なった。表1中、「−」とは加熱なし(すなわち室温)を意味する。尚、形成されたAl合金膜の組成は、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)質量分析法で確認した。
(スパッタリング条件)
・Arガス圧:2mTorr
・Arガス流量:30sccm
・スパッタパワー:260W
・基板温度:室温
Example 1
A non-alkali glass plate (plate thickness 0.7 mm, diameter 4 inches) is used as a substrate, and the surface of the substrate is subjected to DC magnetron sputtering, as shown in Table 1 below, and the type and content of rare earth elements (unit is atomic%) Then, Al alloy films (thicknesses are both about 500 nm) having different balances: Al and inevitable impurities were formed. Before film formation, the atmosphere in the chamber is once set to an ultimate vacuum of 3 × 10 −6 Torr, and then a disk-type target having the same component composition as each Al alloy film and having a diameter of 4 inches is used. As shown in FIG. 1, the film formation temperature and the Ar gas pressure were varied. The sputtering conditions other than these are as follows. Next, the Al alloy after film formation was heat-treated at various annealing temperatures shown in Table 1 for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. In Table 1, “-” means no heating (that is, room temperature). In addition, the composition of the formed Al alloy film was confirmed by inductively coupled plasma (ICP) mass spectrometry.
(Sputtering conditions)
Ar gas pressure: 2 mTorr
Ar gas flow rate: 30sccm
・ Sputtering power: 260W
・ Substrate temperature: Room temperature

上記の様にして得られたAl合金膜を用いて、ナノインデンターによる膜の硬度試験を行い、ヤング率を測定した。この試験では、Agilent Technologies社製Nano Indenter G200(解析用ソフト:Test Works 4)を用い、XPチップを用いて連続剛性測定を行った。押し込み深さを500nmとし、15点を測定した結果の平均値を求めた。   Using the Al alloy film obtained as described above, the hardness test of the film with a nanoindenter was performed, and the Young's modulus was measured. In this test, continuous stiffness measurement was performed using an XP chip using a Nano Indenter G200 (analysis software: Test Works 4) manufactured by Agilent Technologies. The indentation depth was 500 nm, and the average value of the results of measuring 15 points was determined.

更に上記の様にして得られたAl合金膜を倍率15万倍でTEM観察し、測定視野(一視野は1.2μm×1.6μm)中に観察される結晶粒の粒径(定方向接線径、Feret径)を測定した。測定は合計3視野で行い、3視野中の最大値を最大粒径とした。   Further, the Al alloy film obtained as described above was observed with a TEM at a magnification of 150,000 times, and the grain size (constant tangent line) observed in the measurement field (one field is 1.2 μm × 1.6 μm). Diameter, Feret diameter). The measurement was performed in a total of three fields, and the maximum value in the three fields was taken as the maximum particle size.

Al合金膜の代わりに純Al膜を形成した試料についても、上記と同様にしてヤング率および最大粒径を測定した。   For a sample in which a pure Al film was formed instead of the Al alloy film, Young's modulus and maximum particle diameter were measured in the same manner as described above.

これらの結果を表1に併記する。   These results are also shown in Table 1.

Figure 0005416682
Figure 0005416682

表1中、No.4〜22は、いずれも希土類元素としてNdを含むAl合金膜の例である。スパッタリング条件およびアニール温度がすべて同じ場合、Nd量の増加に伴ってヤング率は増加する傾向にあり[例えばアニール温度が室温(−)の場合、No.7、10、20を参照]、一方、最大粒径はやや減少する傾向にある。またNd量およびスパッタリング条件が同じであっても、アニール温度が本発明の好ましい範囲を超えて高くなると、ヤング率が減少し最大粒径が増加するため[例えばNo.18と19を参照]、ヤング率および最大粒径を所定範囲内に制御するためには、アニール温度の上限を230℃に制御することが有効であることが分かる。   In Table 1, No. 4 to 22 are examples of Al alloy films containing Nd as a rare earth element. When the sputtering conditions and the annealing temperature are all the same, the Young's modulus tends to increase as the amount of Nd increases [for example, when the annealing temperature is room temperature (−), No. 7, 10, 20], on the other hand, the maximum particle size tends to decrease slightly. Even if the Nd amount and the sputtering conditions are the same, if the annealing temperature increases beyond the preferable range of the present invention, the Young's modulus decreases and the maximum particle size increases [for example, No. 18 and 19], it can be seen that it is effective to control the upper limit of the annealing temperature to 230 ° C. in order to control the Young's modulus and the maximum grain size within the predetermined ranges.

表1中、No.23〜40は、Nd以外の希土類元素を含むAl合金膜を用いた例である。これらはいずれも、本発明で規定する希土類元素の含有量を含み、且つ、スパッタリング条件およびアニール温度を本発明の好ましい範囲に制御して作製したため、ヤング率および最大粒径が本発明の範囲内に制御されていた。また、Nd以外の上記希土類元素を用いた場合にも、上述したNdと同様の実験結果が見られることを実験により確認している(表1には示さず)。   In Table 1, No. 23 to 40 are examples using an Al alloy film containing a rare earth element other than Nd. All of these were prepared by controlling the sputtering conditions and the annealing temperature within the preferred range of the present invention, including the rare earth element content defined in the present invention, so that the Young's modulus and the maximum particle size were within the scope of the present invention. Was controlled. Further, it has been confirmed by experiments that the same experimental results as those of Nd described above are observed when the rare earth elements other than Nd are used (not shown in Table 1).

これらの結果より、本発明のAl−希土類元素合金膜を用いれば、横方向に対する耐久性に優れており、断線や経時的な電気抵抗の増加が起こり難い、信頼性の高いタッチパネルセンサーを提供できることが大いに期待される。   From these results, when the Al-rare earth element alloy film of the present invention is used, it is possible to provide a highly reliable touch panel sensor that has excellent durability in the lateral direction and is less likely to cause disconnection or increase in electrical resistance over time. Is highly expected.

これに対し、No.1〜3は、希土類元素を含まない純Alの例であり、アニール温度にかかわらず、本発明で規定するヤング率および最大粒径に制御することはできなかった。   In contrast, no. Nos. 1 to 3 are examples of pure Al containing no rare earth element, and it was not possible to control the Young's modulus and maximum particle size defined in the present invention regardless of the annealing temperature.

Claims (5)

透明導電膜、および前記透明導電膜と接続する配線を有するタッチパネルセンサーにおいて、
前記配線は、基板側から順に、高融点金属膜と、Al合金膜と、高融点金属膜とから構成されており、
前記Al合金膜は、希土類元素を0.05〜5原子%含有し、且つ、ヤング率は80〜200GPaであり、結晶粒の定方向接線径(Feret径)の最大値が100〜350nmであることを特徴とするタッチパネルセンサー。
In the touch panel sensor having a transparent conductive film and a wiring connected to the transparent conductive film,
The wiring is composed of a refractory metal film, an Al alloy film, and a refractory metal film in order from the substrate side.
The Al alloy film contains 0.05 to 5 atomic% of a rare earth element, has a Young's modulus of 80 to 200 GPa, and the maximum value of the tangential diameter (Feret diameter) of crystal grains is 100 to 350 nm. Touch panel sensor characterized by this.
前記Al合金膜は、スパッタリング時の成膜温度を230℃以下、Arガス圧を20mTorr以下に制御してスパッタリングした後、室温〜230℃でアニールすることによって形成されたものである請求項1に記載のタッチパネルセンサー。2. The Al alloy film is formed by performing sputtering at a room temperature to 230 ° C. after sputtering while controlling a film forming temperature during sputtering to 230 ° C. or less and an Ar gas pressure to 20 mTorr or less. The touch panel sensor described. 前記希土類元素は、Nd、Gd、La、Y、Ce、PrおよびDyよりなる群から選択される1種以上の元素である請求項1または2に記載のタッチパネルセンサー。 The rare earth element, touch panel sensor according Nd, Gd, La, Y, Ce, to claim 1 or 2 is one or more elements selected from the group consisting of Pr and Dy. 前記透明導電膜は、酸化インジウム錫(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)からなる請求項1〜3のいずれかに記載のタッチパネルセンサー。 The transparent conductive film, a touch panel sensor according to any one of claims 1-3 made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). 請求項1、3または4のいずれかに記載のタッチパネルセンサーの製造方法であって、It is a manufacturing method of the touch panel sensor in any one of Claims 1, 3, or 4,
スパッタリング時の成膜温度を230℃以下、Arガス圧を20mTorr以下に制御してスパッタリングした後、室温〜230℃でアニールしてAl合金膜を形成することを特徴とするタッチパネルセンサーの製造方法。A method for manufacturing a touch panel sensor, comprising sputtering at a deposition temperature of 230 ° C. or less and an Ar gas pressure of 20 mTorr or less during sputtering, and annealing at room temperature to 230 ° C. to form an Al alloy film.
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