KR20160048154A

KR20160048154A - 입력 장치에 사용되는 전극, 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160048154A
Application number: KR1020167007943A
Authority: KR
Inventors: 히로시 고토; 모토타카 오치; 요코 시다; 히로유키 오쿠노
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼; 가부시키가이샤 코베루코 카겐
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2016-05-03
Also published as: CN105579939A; KR101847751B1; WO2015046180A1; TW201527127A; US20160224151A1; JP6043264B2; TWI584962B; JP2015069573A

Abstract

본 발명의 전극은, 투명 기판의 반대측(표면측)으로부터 순서대로, 투명 도전막을 포함하는 제1층, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종을 포함하는 제2층, 및 반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막을 포함하는 제3층의 적층 구조를 갖는다.

Description

입력 장치에 사용되는 전극, 및 그 제조 방법{ELECTRODE TO BE USED IN INPUT DEVICE, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 입력 장치에 사용되는 전극, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이하에서는, 입력 장치의 대표예로서 터치 패널 센서를 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

터치 패널 센서는, 액정 표시 장치나 유기 EL 장치 등의 표시 장치의 표시 화면 상에 입력 장치로서 접합하여 사용된다. 터치 패널 센서는, 그 사용 편리성 때문에, 은행의 ATM이나 매표기, 카 네비게이션, PDA(Personal Digital Assistants, 개인용의 휴대 정보 단말기), 복사기의 조작 화면 등에 사용되고 있고, 최근에는 휴대 전화나 태블릿 PC에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다. 그 입력 포인트의 검출 방식에는, 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광학식, 초음파 표면 탄성파 방식, 압전식 등을 들 수 있다. 이들 중, 휴대 전화나 태블릿 PC에는, 정전 용량 방식이 응답성이 좋고 비용이 들지 않고 구조가 단순한 등의 이유로부터 바람직하게 사용되고 있다.

정전 용량 방식의 터치 패널 센서는, 유리 기판 등의 투명 기판 상에 2종류의 투명 도전막이 직교하여 배치되고, 그 표면에 보호 유리 등의 커버(절연체)가 피복된 구조를 갖고 있다. 상기 구성의 터치 패널 센서 표면을 손가락이나 펜 등으로 터치하면, 양쪽 투명 도전막 간의 정전 용량이 변화하기 때문에, 그 정전 용량을 통하여 흐르는 전류량의 변화를 센서로 감지함으로써, 터치된 개소를 파악할 수 있다.

상기 구성의 터치 패널 센서에 사용되는 투명 기판으로서, 터치 패널 센서 전용의 기판을 사용해도 되지만, 표시 장치에 사용되는 투명 기판을 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 액정 표시 장치에 사용되는 컬러 필터 기판이나, 유기 EL 장치에 사용되는 유리 기판 등을 들 수 있다. 이러한 표시 장치용 투명 기판의 사용에 의해, 터치 패널 센서에 요구되는 특성(예를 들어, 디스플레이의 콘트라스트비의 향상, 휘도의 향상, 스마트폰 등의 박형화 등)에 대응 가능하게 된다.

도 2에, 터치 패널 센서용 전극을, 도 1에 도시하는 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판(CF 기판)에 탑재했을 때의 개략 단면도를 도시한다. 도 2에서는, 블랙 매트릭스의 패턴에 맞춰서 전극이 배치되어 있다. 최근에는, 백라이트로부터의 광의 투과율 향상을 위하여, 상기 도 2에 도시하는 전극으로서, 저저항의 금속 전극의 사용이 검토되고 있다.

그러나, 금속 전극은 반사율이 높고, 사용자의 육안으로 보이기(시인되기) 때문에, 콘트라스트비가 저하된다는 문제가 있다. 그 때문에, 금속 전극을 사용하는 경우에는, 금속막에 흑색화 처리를 실시하여 반사율을 저감시키는 등의 방법이 채용되고 있다.

예를 들어 특허문헌 1에는, 도전성 투명 패턴 셀을 상호 접속하는 브리지 전극에 있어서의 시인성의 문제를 해결하기 위해서, 도전성 패턴 셀에 형성되는 절연층 상에, 흑색의 도전 재료를 사용하여 브리지 전극을 형성하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 브리지 전극으로서, Al, Au, Ag, Sn, Cr, Ni, Ti 또는 Mg의 금속을, 약품과의 반응에 의해 산화물, 질화물, 불화물 등에 흑색화시키는 방법이 예시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 금속의 흑색화 처리에 의한 브리지 전극의 반사율 저감화 기술이 개시되어 있는 것에 지나지 않고, 전기 저항률의 저감에는 전혀 유의하고 있지 않다. 그 때문에, 상기 예시 중에는, 금속의 산화물 같은 고전기 저항률의 것도 포함되어 있어, 저전기 저항률 배선용 전극에 적용할 수는 없다. 또한, 상기 특허문헌 1에는, Ag의 질화물이나 Mg의 산화물 등과 같이 반응성이 높고 위험한 물질도 포함되어 있어, 실용성이 부족하다.

일본 특허 공개 2013-127792호 공보

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 정전 용량 방식의 터치 패널 센서 등으로 대표되는 입력 장치에 사용되는 전극으로서, 전기 저항률이 낮고, 또한, 반사율이 낮은 신규의 전극; 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 정전 용량 방식의 입력 장치에 사용되는 전극은, 투명 기판 상에 형성되는 전극으로서, 상기 전극은, 투명 기판의 반대측(표면측)으로부터 순서대로, 투명 도전막을 포함하는 제1층, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종을 포함하는 제2층, 및 반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막을 포함하는 제3층의 적층 구조를 갖는 것에 요지를 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제3층의 금속막은, Mo 또는 Mo 합금 중 적어도 1종으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제2층과 상기 제3층 사이에, 투명 도전막을 포함하는 제4층을 더 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 제3층 사이에, 상기 제3층보다도 전기 저항률이 낮은 금속막을 포함하는 제5층을 더 갖는다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제5층의 금속막은, Al, Al 합금, Cu, Cu 합금, Ag, 및 Ag 합금을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제2층의 질화물 중에 포함되는 질소량은, 표면측과 투명 기판측에서 상이하다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제1층의 투명 도전막은, In 또는 Zn 중 적어도 1종을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제2층의 Mo 합금은, Nb, W, Ti, V, Cr 중 적어도 1종을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제1층의 투명 도전막의 막 두께는 35 내지 100nm이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제2층의 질화물의 막 두께는 5 내지 80nm이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제3층의 금속막의 막 두께는 20 내지 200nm이다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제4층의 투명 도전막의 막 두께는 6 내지 100nm이다.

본 발명에는, 상기 중 어느 하나에 기재된 전극을 갖는 입력 장치도 포함된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 입력 장치는 터치 패널 센서이다.

또한, 상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 전극의 제조 방법은, 질소 가스를 포함하는 반응성 스퍼터링법에 의해 상기 제2층의 질화물을 성막하는 것에 요지를 갖는다.

본 발명에 따른 적층 구조의 전극에서는, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종을 포함하는 금속막을 제2층으로서 사용하고 있기 때문에, 금속막 본래의 저전기 저항률뿐만 아니라, 저반사율도 양쪽 달성할 수 있다. 따라서, 상기 금속막(제2층) 상(표면측)에 투명 도전막을 갖고, 그 제2층 아래(투명 기판측)에 소정의 반사율과 투과율을 갖는 금속막(제3층)을 갖는 적층 구조의 본 발명 전극을 입력 장치용 전극으로서 사용하면, 투명 도전막 단독으로는 불가능했던 저전기 저항률과, 금속막 단독으로는 불가능했던 저반사율을 겸비한 전극을 구비한 입력 장치가 얻어진다.

도 1은, 일반적인 액정 표시 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는, 입력 장치용 전극을 컬러 필터 기판 상에 적용했을 때의 구성을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 전극의 구성(표면측으로부터 순서대로 제1층, 제2층, 제3층의 3층 구조)을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 전극의 다른 구성(표면측으로부터 순서대로 제1층, 제2층, 제4층, 제3층의 4층 구조)을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 전극의 다른 구성(표면측으로부터 순서대로 제1층, 제2층, 제3층, 제5층의 4층 구조)을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 전극의 다른 구성(표면측으로부터 순서대로 제1층, 제2층, 제4층, 제3층, 제5층의 5층 구조)을 모식적으로 도시하는 개략 단면도이다.

본 발명자들은, 입력 장치에 사용되는 금속막을 포함하는 전극으로서, 저전기 저항률, 또한, 저반사율의 전극을 제공하기 위해서 검토를 거듭해 왔다. 그 결과, 투명 기판의 반대측(표면측)으로부터 순서대로, 투명 도전막을 포함하는 제1층, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종을 포함하는 제2층, 및 반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막을 포함하는 제3층의 적층 구조의 전극을 사용하면, 소기의 목적이 달성되는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.

이하, 도 3 내지 도 6을 참조하면서, 본 발명에 따른 전극의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 단, 본 발명의 전극은 이 도면에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 3 내지 도 6에서는, 액정 표시 장치에의 적용을 고려하여, 투명 기판으로서 CF 기판을 사용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 액정 표시 장치가 아니라 유기 EL 표시 장치를 사용하는 경우에는, CF 기판은 불필요한 경우가 많기 때문에, 투명 기판으로서 커버 유리와 같은 유리 기판 등을 사용할 수 있다. 본 발명에 사용되는 투명 기판의 종류는 후에 상세하게 설명한다.

(1) 제1 형태: 제1층 내지 제3층으로 이루어지는 3층 구조의 전극

도 3에 도시하는 전극은, 본 발명에 따른 전극의 기본 구성을 도시하는 것이며, 투명 기판의 반대측(표면측)으로부터 순서대로, 투명 도전막을 포함하는 제1층, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종을 포함하는 제2층, 및 반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막을 포함하는 제3층의 적층 구조(3층 구조)를 갖고 있다. 여기서 「3층 구조」는, 상술한 제1층, 제2층, 제3층의 합계 3층으로 구성되어 있다고 하는 의미이며, 예를 들어 이하에 기재한 바와 같이, 제2층이 2층 이상의 복수층으로 구성되어 있는 형태의 것도 상기 「3층 구조」에 포함한다. 이하, 후기하는 「4층 구조」 및 「5층 구조」도 마찬가지이다.

제1층은 투명 도전막으로 구성된다. 이에 의해, 저반사율이 얻어진다. 상기 투명 도전막으로서는, 본 발명의 기술분야에 있어서 통상 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, In 또는 Zn 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 가공성 등도 고려하면, In-Zn-O, Zn-Al-O, Zn-O, In-O 등이 더 바람직하다.

투명 도전막 형성에 의한 저반사율 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 제1층의 막 두께를 35nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 45nm 이상이다. 그러나, 제1층의 막 두께가 100nm를 초과하면, 반사율이 상승하고, 에칭 잔사를 초래할 우려가 있기 때문에, 100nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80nm 이하이다.

제2층은, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종으로 구성되고, 본 발명을 가장 특징짓는 층이다. 상기 화합물의 사용에 의해, 금속 재료의 사용에 의한 저전기 저항률을 발휘시키면서, 반사율도 저감할 수 있다. 이에 비해, 특허문헌 1과 같이 금속의 산화물을 사용하면, 반사율을 저감할 수 있었다고 해도, 전기 저항률이 증가해버린다. 또한, 본 발명에 있어서 금속 재료 중 특히 Mo에 착안한 것은, 저전기 저항률 뿐만 아니라, 습식 에칭 가공성도 우수하기 때문이다. 즉, Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물을 사용함으로써, 저전기 저항률 외에 저반사율, 또한 고가공성의 특성이 발휘된다.

본 명세서에 있어서 「질화물」로서는, 원하는 효과가 유효하게 발휘되도록, Mo 또는 Mo 합금 중에 적어도 질소를 함유하고 있으면 되고, 반드시 화학양론 조성을 충족하는 질화물일 필요는 없다. 예를 들어 Mo의 질화물을 MoNx로 나타낸 경우, x는 약 0.1 내지 0.95여도 된다.

상기 Mo 합금은, Nb, W, Ti, V, Cr 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어, Mo-Nb 합금, Mo-W 합금, Mo-Ti 합금, Mo-V 합금, Mo-Cr 합금 등을 들 수 있다. 습식 에칭 가공성 등을 고려하면, 보다 바람직하게는 Mo-Nb 합금이다.

상기 제2층의 막 두께는, 저반사율의 관점에서, 5nm 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10nm 이상이다. 그러나, 제2층의 막 두께가 80nm를 초과하면, 반사율이 상승하는 것 이외에, 생산성의 저하를 초래할 우려가 있기 때문에, 제2층의 막 두께를 80nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 50nm 이하이다.

상기 제2층은, 상기 요건을 충족하는 한, 1종류만으로 구성되어 있어도 되고, 2종류 이상으로 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 상기 제2층은, Mo의 질화물(1종류)만으로 구성되어 있어도 되고, Mo 합금의 질화물(1종류)만으로 구성되어 있어도 된다. 또는, 상기 제2층은, Mo의 질화물과 Mo 합금의 질화물(2종류 이상)로 구성되어 있어도 된다. 또는, 상기 제2층은, Mo 합금의 종류가 다른 2종 이상의 Mo 합금 질화물로 구성되어 있어도 된다.

또한, 상기 제2층은, 상기 요건을 충족하는 한, 단일층으로 구성되어 있어도 되고, 2층 이상의 복수층으로 구성되어 있어도 된다. 복수층의 예로서는, 복수의 종류를 적층하는 형태(예를 들어, Mo의 질화물과, Mo-Nb 합금의 질화물을 2층 적층시키는 형태) 이외에, 동일한 종류로 이루어지지만 질소 함유량이 상이한 것을 적층하는 형태(예를 들어, 질소 함유량이 많은 Mo-Nb 합금의 질화물과, 질소 함유량이 적은 Mo-Nb 합금을 2층 적층시키는 형태) 등을 들 수 있다.

또한, 상기 제2층 중의 질소 함유량은, 제2층 내의 막 두께 방향에 있어서, 일정하여도 되고, 변화해도 된다(즉, 농도 분포를 갖고 있어도 된다). 본 발명에서는, 제2층 중의 질소 함유량이 표면측과 투명 기판측에서 상이한 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명 기판측의 질소 함유량에 비하여, 표면측의 질소 함유량을 적게 함으로써, 광의 흡수를 증가시키는(반사율을 저감시키는) 것이 가능하다.

제3층은, 반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막으로 구성된다. 제3층은, 적층의 전극 구조로 했을 때에 원하는 저전기 저항률을 확보하기 위하여 필요하다. 또한 본 발명에서는, 상기 제1층과 제2층 모두 반사율이 낮기 때문에, 제2층을 투과한 광이 투명 기판까지 달하는 것을 방지하기 위해서도 필요하고, 그 때문에, 반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막을 설치할 필요가 있다. 또한, 투과율은 낮을수록 바람직하고, 5％ 이하가 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는, 예를 들어, Ag 박막 등의 고투과율의 금속막은 제3층에 채용할 수 없다.

상기 요건을 충족하는 금속막으로서, 예를 들어, Mo 또는 Mo 합금, Cr 또는 Cr 합금 등을 들 수 있다. 후기하는 바와 같이 본 발명의 전극을 구성하는 각 층은, 바람직하게는 스퍼터링법에 의해 성막되기 때문에, 제조 효율 등을 고려하면, 제3층은, 제2층과 같은 금속(즉, Mo 또는 Mo 합금 중 적어도 1종)으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 제3층에 바람직하게 사용되는 Mo 합금의 종류는, 전술한 제2층과 동일하다.

제3층의 막 두께는, 저전기 저항률을 얻기 위해서, 20nm 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 25nm 이상이다. 그러나, 제3층의 막 두께가 200nm를 초과하면, 가공성의 저하나 기판의 휨 등의 우려가 있기 때문에, 제3층의 막 두께를 200nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 150nm 이하이다.

본 발명에 사용되는 투명 기판은, 본 발명의 기술분야에 통상 사용되고, 투명성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 컬러 필터 기판이나 커버 유리를 구성하는, 유리 기판, 필름 기판, 석영 기판 등을 들 수 있다.

본 발명의 전극은 상기 (1)에 기재한 바와 같이, 제1층 내지 제3층의 3층 구조를 기본 구성으로 하지만, 원하는 저전기 저항률, 저반사율의 더한층 향상을 목적으로 하여, 예를 들어, 4층 이상의 구조를 갖고 있어도 된다. 이하에, 4층 이상의 구조로 이루어지는 본 발명 전극의, 바람직한 실시 형태를 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

(2) 제2 형태: 4층 구조의 전극(첫번째)/제1층 내지 제4층의 4층 구조

도 4에 도시하는 전극은, 본 발명에 따른 전극의 바람직한 실시 형태의 하나로서, 상술한 도 3의 전극에 있어서, 제2층과 제3층 사이에 투명 도전막을 포함하는 제4층을 개재시킨 것(4층 구조)이다. 상기 제4층의 투명 도전막을 개재시킴으로써, 반사율이 일층 저감된다.

제4층에 의한 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 제4층의 막 두께를 6nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10nm 이상이다. 그러나, 제4층의 막 두께가 100nm를 초과하면, 반사율의 상승이나 에칭 잔사를 초래할 우려가 있기 때문에, 제4층의 막 두께를 100nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 80nm 이하이다.

상기 제4층의 투명 도전막은, 전술한 (1)의 제1층과 동일하고, 설명을 생략한다. 또한, 제4층과, 전술한 제1층은, 투명 도전막인 한, 동일한 종류로 구성되어 있어도 되고, 상이한 종류로 구성되어 있어도 된다.

또한, 제4층 이외의, 제1층 내지 제3층의 구성(종류 및 바람직한 막 두께)은 상기 (1)과 동일하고, 설명을 생략한다.

(3) 제3 형태: 4층 구조의 전극(두번째)/제1층 내지 제3층, 제5층의 4층 구조

도 5에 도시하는 전극은, 본 발명에 따른 전극의 다른 바람직한 실시 형태의 하나이며, 상술한 도 3의 전극에 있어서, 제3층과 투명 기판(도 5에서는 CF 기판) 사이에, 상기 제3층보다도 전기 저항률이 낮은 금속막을 포함하는 제5층을 개재시킨 것(4층 구조)이다. 상기 제5층의 금속막을 개재시킴으로써, 전기 저항률이 일층 저감된다.

상기 제5층을 구성하는 금속막의 전기 저항률은, Mo의 전기 저항률(약 12μΩ·cm) 이하인 것이 바람직하다. 이러한 금속막의 종류로서, 예를 들어, Al 또는 Al 합금(Al-Nd 합금, Al-Ni 합금 등), Cu 또는 Cu 합금(Cu-Mn 합금, Cu-Ni 합금 등), Ag 또는 Ag 합금(Ag-Bi 합금, Ag-Pd 합금, Ag-In 합금 등) 등을 들 수 있다.

제5층에 의한 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 제5층의 막 두께를 50nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 100nm 이상이다. 그러나, 제5층의 막 두께가 500nm를 초과하면, 사이드 에치의 증대에 의한 가공성의 저하 등을 초래할 우려가 있기 때문에, 제5층의 막 두께를 500nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 400nm 이하이다.

또한, 제5층 이외의, 제1층 내지 제3층의 구성(종류 및 바람직한 막 두께)은 상기 (1)과 동일하고, 설명을 생략한다.

(4) 제4 형태: 제1층 내지 제5층으로 이루어지는 5층 구조의 전극

도 6에 도시하는 전극은, 본 발명에 따른 전극의 다른 바람직한 실시 형태의 하나이며, 상술한 도 3의 전극에 있어서, 제2층과 제3층 사이에 투명 도전막을 포함하는 제4층을 개재시킴과 함께, 투명 기판과 제3층 사이에, 제3층보다도 저전기 저항률의 금속막을 포함하는 제5층을 개재시킨 것(5층 구조)이다. 상기 제4층의 투명 도전막, 및 상기 제5층의 저전기 저항률 금속막을 개재시킴으로써, 전극의 저반사율화, 저전기 저항률화가 일층 촉진된다.

상기 제4층의 구성(종류 및 바람직한 막 두께)은 상기 (2)에 기재한 바와 같으며, 상기 제5층의 구성(종류 및 바람직한 막 두께)은 상기 (3)에 기재한 바와 같으며, 설명을 생략한다. 또한, 제4층 및 제5층 이외의, 제1층 내지 제3층의 구성(종류 및 바람직한 막 두께)은 상기 (1)과 동일하고, 설명을 생략한다.

이상, 본 발명의 전극에 대하여 상세하게 설명하였다.

본 명세서에 있어서 「전극」은 전극 형상으로 가공하기 전의 배선도 포함한다. 상술한 바와 같이 본 발명의 전극은, 낮은 전기 저항률과 낮은 반사율을 겸비하고 있기 때문에, 입력 장치의 입력 영역에 사용되는 전극 뿐만 아니라, 그 전극을 연장하여 패널 외주부의 배선 영역에도 적용 가능하다.

본 발명의 전극이 적용되는 입력 장치에는, 터치 패널 등과 같이 표시 장치에 입력 수단을 구비한 입력 장치; 터치 패드와 같은 표시 장치를 갖지 않은 입력 장치의 양쪽이 포함된다. 구체적으로는 상기 각종 표시 장치와 위치 입력 수단을 조합하여, 화면 상의 표시를 누름으로써 기기를 조작하는 입력 장치나, 위치 입력 수단 상의 입력 위치에 대응하여 별도 설치되어 있는 표시 장치를 조작하는 입력 장치의 전극에도 본 발명의 전극을 사용할 수 있다.

이어서, 본 발명의 전극을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

상술한 적층 구조를 갖는 전극을 제조하는 데 있어서는, 세선화나 막 내의 합금 성분의 균일화, 또한 첨가 원소량의 제어의 용이함 등의 관점에서, 스퍼터링 타깃을 사용하여 스퍼터링법으로 성막하는 것이 바람직하다.

특히 본 발명의 전극을 특징짓는 제2층의 질화물(Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물)을 성막하기 위해서는, 생산성 및 막질 제어 등의 관점에서, 질소 가스를 포함하는 반응성 스퍼터링법을 채용하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 따른 전극의 제조 방법은, 질소 가스를 포함하는 반응성 스퍼터링법에 의해 상기 제2층을 구성하는 Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물을 성막하는 것에 특징이 있다.

상기 제2층의 질화물을 성막하기 위한 반응성 스퍼터링법의 조건은, 예를 들어, 사용하는 Mo 합금의 종류나 도입하고자 하는 질소층 등에 따라 적절하게 제어하면 되는데, 이하와 같이 제어하는 것이 바람직하다.

·기판 온도: 실온 내지 400℃

·성막 온도: 실온 내지 400℃

·분위기 가스: 질소 가스, Ar 가스

·성막 시의 질소 가스 유량: Ar 가스의 5 내지 50％

·스퍼터 파워: 200 내지 300W

·도달 진공도: 1×10^- ⁶Torr 이하

또한, 제2층의 막 두께 방향에 있어서의 질소 함유량을 변화시키는 경우에는, 예를 들어 Ar 가스와 질소 가스의 비율을 바꾸는 등하여 행하면 된다.

사용하는 스퍼터링 타깃은, 성막하고자 하는 제2층에 대응하는 Mo 또는 Mo 합금의 스퍼터링 타깃을 사용하면 된다. 또한, 스퍼터링 타깃의 형상은 특별히 한정되지 않고 스퍼터링 장치의 형상이나 구조에 따라서 임의의 형상(각형 플레이트 형상, 원형 플레이트 형상, 도넛 플레이트 형상, 원통 형상 등)으로 가공한 것을 사용할 수 있다.

단, 제2층의 성막 방법은 상기 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 미리 질화 처리된, Mo 질화물 또는 Mo 합금 질화물의 스퍼터링 타깃을 사용하고, Ar 등의 희가스 원소만을 포함하는 분위기(질소 가스의 도입없음)에서 스퍼터링하여, 원하는 제2층을 성막해도 된다.

본 발명은 상기 제2층의 성막 방법에 특징이 있고, 그 이외의 각 층의 성막 방법은, 본 발명의 기술분야에 있어서 통상 사용되는 방법을 적절히 채용할 수 있다.

상기 방법에 의하면, 주성분인 금속(합금)을 매트릭스로 하여, 수십nm 내지 수백㎛ 오더 직경의 금속 질화물이 대체로, 수십nm 이상, 수백nm 이하의 간격으로 표면에 형성되어 있다고 추정된다. 즉, 상기 방법에 의해, 금속(합금) 박막 내에서 자기 조직화적으로 적층형 전극 구조의 저반사율을 실현할 수 있었다고 생각된다. 그로 인해, 예를 들어, 전극 박막의 표면에, 입사광의 파장보다도 짧은 주기로 추형을 배열시켜서 반사 방지 효과를 얻는 소위 모스 아이(Moth Eye) 구조 등을 형성함에 있어서, 복잡하고 정교하고 치밀한 금형의 사용은 불필요하다는 장점이 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않고, 전·후술하는 취지에 적합한 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예 1

본 실시예에서는, 표 1에 나타내는 적층 구조(3층 구조 내지 5층 구조)의 시료를 성막하고, 반사율 및 전기 저항률을 측정하였다. 이하에서는, 투명 기판 측으로부터 순서대로 제5층, 제3층, 제4층, 제2층, 제1층을 성막하는 방법을 순서대로 설명하지만, 대응하는 층이 없는 경우(예를 들어 표 1의 No. 1은, 제5층 및 제4층 없음)에는 그 방법을 행하지 않는 것으로 한다.

(1) 시료의 제작

(1-1) 필요에 따라, 제5층의 성막

먼저, 투명 기판으로서 무알칼리 유리판(판 두께 0.7mm, 직경 4인치)을 사용하고, 그 표면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 표 1에 나타내는 금속막(제5층)을 성막하였다. 또한, 표 1의 제5층의 란에 있어서, 「Al-2Nd」란, Al-2원자％Nd 합금을 의미한다. 성막 시에는, 성막 전에 챔버 내의 분위기를 일단, 도달 진공도: 3×10^- ⁶Torr로 조정하고 나서, 상기 Al 합금막과 동일한 성분 조성을 갖는 직경 4인치의 원반형 스퍼터링 타깃을 사용하고, 하기 조건으로 스퍼터링을 행하였다.

(스퍼터링 조건)

·Ar 가스압: 2mTorr

·Ar 가스 유량: 30sccm

·스퍼터 파워: 260W

·기판 온도: 실온

·성막 온도: 실온

(1-2) 제3층의 성막

이어서, 상기 제5층의 표면에(제5층을 성막하지 않는 경우에는, 상기 투명 기판의 표면에), DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 표 1에 나타내는 Mo 또는 Mo 합금막(제3층)을 성막하였다. 또한, 표 1의 제3층의 란에 있어서, 「Mo-10Nb」란, Mo-10원자％ Nb 합금을 의미한다. 성막 시에는, 성막 전에 챔버 내의 분위기를 일단, 도달 진공도: 3×10^- ⁶Torr로 조정하고 나서, 각 Mo 또는 Mo 합금막과 동일한 성분 조성을 갖는 직경 4인치의 원반형 스퍼터링 타깃을 사용하고, 하기 조건으로 스퍼터링을 행하였다.

(스퍼터링 조건)

·Ar 가스압: 2mTorr

·Ar 가스 유량: 30sccm

·스퍼터 파워: 260W

·기판 온도: 실온

·성막 온도: 실온

(1-3) 필요에 따라, 제4층의 성막

필요에 따라, 상기 제3층 상에 제4층의 투명 도전막을 성막하였다. 제4층을 갖지 않는 경우(예를 들어 표 1의 No. 1)에는, 이 성막을 행하지 않았다.

상세하게는, 상기와 같이 하여 제3층의 Mo 또는 Mo 합금막을 성막한 후, 계속해서, 그 표면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 다음의 스퍼터링 조건으로 투명 도전막(제4층)을 성막하였다. 투명 도전막의 성막 시에는, 성막 전에 챔버 내의 분위기를 일단, 도달 진공도: 3×10^- ⁶Torr로 조정하고 나서, 투명 도전막과 동일한 성분 조성을 갖는 직경 4인치의 원반형 스퍼터링 타깃을 사용하여 행하였다.

(스퍼터링 조건)

·Ar 가스 유량: 30sccm

·O₂ 가스 유량: 0.8sccm

·스퍼터 파워: 260W

·기판 온도: 실온

·성막 온도: 실온

(1-4) 제2층의 성막

상기 제3층 상(또는, 상기 제4층을 성막했을 때는 상기 제4층 상)에, 계속해서, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 다음의 스퍼터링 조건으로, 표 1에 나타내는 Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물(제2층)을 성막하였다. 본 실시예에서는, 제2층 성막 시의 Ar 가스와 질소 가스의 비율은 일정하게 했다(제2층 중의 막 두께 방향 질소 함유량은 변화하지 않고, 일정하다). 또한, 표 1의 제2층의 란에 있어서, 「Mo-10Nb-N」란, Mo 10원자％ Nb 합금의 질화물을 의미한다. 성막 시에는, 성막 전에 챔버 내의 분위기를 일단, 도달 진공도: 3×10^- ⁶Torr로 조정하고 나서, 상기 질화물과 동일한 조성의 Mo 또는 Mo 합금을 갖는 직경 4인치의 원반형 스퍼터링 타깃을 사용하고, 반응성 스퍼터링법에 의해 스퍼터링을 행하였다.

(반응성 스퍼터링 조건)

·Ar 가스 유량: 26sccm

·N₂ 가스 유량: 4sccm

·스퍼터 파워: 260W

·기판 온도: 실온

·성막 온도: 실온

(1-5) 제1층의 성막

상기와 같이 하여 제2층의 Mo 질화물 또는 Mo 합금 질화물을 성막한 후, 계속해서, 그 표면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 다음의 스퍼터링 조건으로, 투명 도전막(제1층)을 성막하였다. 투명 도전막의 성막 시에는, 성막 전에 챔버 내의 분위기를 일단, 도달 진공도: 3×10^- ⁶Torr로 조정하고 나서, 투명 도전막과 동일한 조성을 갖는 직경 4인치의 원반형 스퍼터링 타깃을 사용하고, 하기 조건으로 스퍼터링을 행하였다.

(스퍼터링 조건)

·Ar 가스 유량: 8sccm

·O₂ 가스 유량: 0.8sccm

·스퍼터 파워: 260W

·기판 온도: 실온

·성막 온도: 실온

이와 같이 하여 얻어진 적층 구조의 반사율 및 전기 저항률을 이하와 같이 하여 측정하였다.

(2) 반사율의 측정

반사율은, JIS R 3106에 기초하여, D65 광원에서의 파장 380 내지 780nm의 광에 의해 가시광 반사율을 분광 광도계(니혼분코 가부시끼가이샤 제조: 가시·자외 분광 광도계 「V-570」)를 사용하여 측정하였다. 구체적으로는, 기준 미러의 반사광 강도에 대한, 상기 시료의 반사광 강도(측정값)를 「반사율」(=[시료의 반사광 강도/기준 미러의 반사광 강도]×100％)로서 산출하였다. 본 실시예에서는, λ=450nm, 550nm, 650nm의 각 파장에 있어서의 상기 시료의 반사율을 측정했을 때, 어느 파장 영역에 있어서도 모두 반사율이 30％ 이하인 것을 합격(저반사율에 우수함), 1개라도 30％ 초과인 것을 불합격으로 평가하였다.

(3) 전기 저항률의 측정

상기 시료에 10㎛폭의 라인 앤 스페이스 패턴을 형성하고, 4단자법으로 전기 저항률을 측정하였다. 본 실시예에서는, 전기 저항률이 50μΩ·cm 이하인 것을 합격(저전기 저항률에 우수함), 50μΩ·cm 초과인 것을 불합격으로 평가하였다.

이 결과를 표 1에 병기한다. 또한, 표 1 중, 「제3층」 란에 기재된 금속막은 모두, 본 발명에서 규정하는 「반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하」의 요건을 충족한다. 또한, 표 1 중, 「제5층」 란에 기재된 금속막(No. 18의 Al-Nd 합금막)은 본 발명에서 규정하는 「제3층(No. 18에서는 Mo막)보다도 전기 저항률이 낮다」라고 하는 요건을 충족한다.

표 1의 No. 1 내지 18은 모두, 본 발명의 요건을 충족하는 본 발명예이며, 반사율 및 전기 저항률의 양쪽을 낮게 억제할 수 있었다.

이에 비해, 표 1의 No. 19 내지 23은, 이하의 문제를 갖고 있다.

No. 19는 제1층(투명 도전막)의 막 두께가 본 발명의 바람직한 하한을 벗어나서 얇기 때문에, 소정의 저반사율이 얻어지지 않았다.

No. 20은 제2층(Mo의 질화물/Mo 합금의 질화물)의 막 두께가 본 발명의 바람직한 하한을 벗어나서 얇기 때문에, 역시, 소정의 저반사율이 얻어지지 않았다. 한편, No. 21은 상기 제2층의 막 두께가 본 발명의 바람직한 상한을 초과하여 두껍기 때문에, 소정의 저반사율이 얻어지지 않았다.

No. 22는 제3층(Mo/Mo 합금)의 막 두께가 본 발명의 바람직한 하한을 벗어나서 얇기 때문에, 소정의 저저항율이 얻어지지 않았다.

No. 23은, 제2층이 본 발명의 요건을 충족하지 않는 Al-N 합금으로 구성된 예이며, 반사율 및 전기 저항률의 양쪽이 상승하였다.

본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명확하다.

본 출원은, 2013년 9월 30일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2013-205502)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

본 발명은 액정 표시 장치나 유기 EL 장치 등의 입력 장치로서 사용되는 터치 패널 센서에 유용하고, 저전기 저항화나 저반사율화를 도모할 수 있다.

Claims

투명 기판 상에 형성되는 전극으로서,
상기 전극은, 투명 기판의 한쪽 면에, 상기 면으로부터 먼 순서로,
투명 도전막을 포함하는 제1층,
Mo의 질화물 또는 Mo 합금의 질화물 중 적어도 1종을 포함하는 제2층, 및
반사율이 40％ 이상, 투과율이 10％ 이하인 금속막을 포함하는 제3층의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 입력 장치에 사용되는 전극.
제1항에 있어서, 상기 제3층의 금속막이, Mo 또는 Mo 합금 중 적어도 1종으로 구성되는 전극.
제1항에 있어서, 상기 제2층과 상기 제3층 사이에, 투명 도전막을 포함하는 제4층을 더 갖는 전극.
제1항에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 제3층 사이에, 상기 제3층보다도 전기 저항률이 낮은 금속막을 포함하는 제5층을 더 갖는 전극.
제4항에 있어서, 상기 제5층의 금속막이, Al, Al 합금, Cu, Cu 합금, Ag, 및 Ag 합금을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종으로 구성되는 전극.
제1항에 있어서, 상기 제2층의 질화물 중에 포함되는 질소량이, 표면측과 투명 기판측에서 상이한 것인 전극.
제1항에 있어서, 상기 제1층의 투명 도전막이, In 또는 Zn 중 적어도 1종을 포함하는 전극.
제1항에 있어서, 상기 제2층의 Mo 합금이, Nb, W, Ti, V, Cr 중 적어도 1종을 포함하는 전극.
제1항에 기재된 전극을 갖는 입력 장치.
제1항에 기재된 전극을 갖는 터치 패널 센서.
제1항에 기재된 전극을 제조하는 방법으로서,
Mo 또는 Mo 합금을 포함하는 타깃을 사용하여 질소 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링을 행하는 방법, 또는, Mo 질화물 또는 Mo 합금 질화물을 포함하는 타깃을 사용하여 질소를 포함하지 않는 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링을 행하는 방법에 의해 상기 제2층의 질화물을 성막하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조 방법.