TWI382428B - Touch panel sensor - Google Patents

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TWI382428B
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Hiroshi Goto
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Tomoya Kishi
Akira Nanbu
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Kobe Steel Ltd
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Description

觸控面板感應器
本發明係關於一種觸控面板感應器，特別是具有透明導電膜及與其直接連接之鋁合金膜所成之圍繞配線之觸控面板感應器。
配置於圖像顯示裝置的前面、與圖像顯示裝置一體成形之使用作為輸入開關之觸控面板感應器，由於其使用方便之好處，廣泛用於銀行的ATM(自動櫃員機)、票券販賣機、導航機、數位個人助理(PDA)、複印機的操作畫面等。其輸入點的檢出方式，例如電阻膜方式、靜電容量方式、光學式、超音波表面彈性波方式、壓電方式等。此等之中，以電阻膜方式，由於不耗費成本、構造單純等的理由，最被廣泛使用。
電阻膜方式的觸控面板感應器，大致上由上部電極、下部電極及出線部份所構成，由設置於構成上部電極之基板(例如薄膜基板)上之透明導電膜與設置於構成下部電極之基板(例如玻璃基板)上之透明導電膜，隔著間隔構件相對所構成。如此構成之觸控面板感應器之上述薄膜面，被手指、筆等碰觸時，上述兩透明導電膜接觸，介由透明導電膜兩端的電極，電流流通，藉由測定上述各透明導電膜的電阻造成之分壓比，可檢出被碰觸之位置。
於製造上述觸控面板感應器之製程，透明導電膜與控制電路連接用之圍繞配線，一般以銀膠等導電性糊料、導電性油墨，以噴墨、其他印刷方法藉由印刷而形成。但是，純銀或銀合金所成的配線，因與玻璃、樹脂等的密合性差，且與外部裝置的連接部份在基板上凝集，有導致電阻增加、斷線等不良之問題。
作為提高銀膠之圍繞配線的信賴性之技術，於專利文獻1，已揭露以鍍敷或金屬箔形成配線的一部份之方法。但是，於該方法，因以鍍敷或金屬箔所形成的配線與外部裝置的連接部份，因沒有改變，仍使用銀膠，配線與外部裝置的連接部份之強度不易更進一步提高。
再者，觸控面板感應器係可感應人的手指之按壓之感應器，因碰觸時所加的應力而產生短暫的細微變形。由於觸控面板的重複使用，重複產生該細微變形，對圍繞配線重複賦予應力。因此，於上述配線，亦要求耐久性(對應力之耐性)。但是，使用純銀或銀合金所成的導電性糊料所形成的圍繞配線，不便說具有充分的上述耐久性，觸控面板使用中，圍繞配線容易損壞。圍繞配線損壞時，該配線的電阻變大，產生電壓下降，觸控面板的位置檢出精度容易降低。而且，於採用筆觸控方式的情況，上述配線的間隔需要狹窄化，使用糊料的情況下因以塗佈法形成，而間隔不易狹窄化。
於專利文獻2，揭露由銀粉、有機樹脂及溶劑所成者，作為耐久性佳之導電性糊料。但是，使用該銀粉、有機樹脂及溶劑所成的導電性糊料所得之圍繞配線，因電阻率為1×10-4 Ω‧cm程度(約鋁的塊狀電阻率的30倍)，不適合視為電阻非常低之配線。
另一方面，考慮電阻率非常低之純鋁應用於圍繞配線的材料。但是，使用純鋁作為圍繞配線的材料時，觸控面板感應器之透明導電膜與純鋁之間，形成絕緣性的氧化鋁，產生無法確保導電性之問題。
專利文獻1：特開2007-18226號公報
專利文獻2：特開2006-59720號公報
本發明係有鑑於如此之情事而成者，其目的在於提供不易引起斷線、歷久的電阻之增加且顯示低電阻，同時具有可確保與透明導電膜之導電性、可直接與該透明導電膜連接之圍繞配線之信賴性高的觸控面板感應器。
本發明的要旨係如以下所示。
(1)觸控面板感應器，其係具有透明導電膜及與其直接連接之由鋁合金膜所構成的圍繞配線之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有合計0.2～10原子%之選自Ni及Co所成之X群中至少1種元素，且前述鋁合金膜的硬度為2～15GPa。
此外，上述鋁合金膜稱為「第1鋁合金膜」。
(2)如(1)記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜進而含有合計0.05原子%以上之選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Ge、Si及Mg所成之Z群中至少1種元素，且選自前述X群中的至少1種元素與選自前述Z群中的至少1種元素之合計量為10原子%以下。
(3)如(1)記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜進而含有合計0.15原子%以上之選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Ge、Si及Mg所成之Z群中至少1種元素，且選自前述X群中的至少1種元素與選自前述Z群中的至少1種元素之合計量為10原子%以下。
(4)如(2)或(3)記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有稀土族元素作為選自Z群中的至少1種元素，且稀土族元素之量為0.05原子%以上，同時選自前述X群中的至少1種元素與稀土族元素之合計量為10原子%以下。
(5)如(2)～(4)中任一項記載之觸控面板感應器，其中前述稀土族元素為選自Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr及Dy所成群之1種以上的元素。
(6)如(2)～(5)中任一項記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有Cu作為選自Z群中的至少1種元素，且Cu 的量為0.05原子%以上。
(7)觸控面板感應器，其係具有透明導電膜及與其直接連接之由鋁合金膜所構成的圍繞配線之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有合計0.02原子%以上之選自Ni及Co所成之X群中至少1種元素且含有0.2原子%以上的Ge，以及選自前述X群中的至少1種元素與Ge之合計量為10原子%以下且前述鋁合金膜的硬度為2～15GPa。
此外，上述鋁合金膜稱為「第2鋁合金膜」。
(8)如(7)記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜進而含有合計0.05原子%以上之選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Si及Mg所成之Z’群中至少1種元素，且選自前述X群中的至少1種元素、Ge及選自前述Z’群中的至少1種元素之合計量為10原子%以下。
(9)如(8)記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有稀土族元素作為選自Z’群中的至少1種元素，且稀土族元素之量為0.05原子%以上，同時選自前述X群中的至少1種元素、Ge及稀土族元素之合計量為10原子%以下。
(10)如(8)或(9)記載之觸控面板感應器，其中前述稀土族元素為選自Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr及Dy所成群之1種以上的元素。
(11)如(8)～(10)中任一項記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有Cu作為選自Z’群中的至少1種元素，且Cu的量為0.05原子%以上。
(12)如(1)～(11)中任一項記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜之電阻率為50μΩ‧cm以下。
(13)如(1)～(12)中任一項記載之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜之電阻率為25μΩ‧cm以下。
(14)如(1)～(13)中任一項記載之觸控面板感應器，其中前述透明導電膜實質上係由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)所成。
而且，上述鋁合金膜的硬度，可藉由奈米壓痕機之膜的硬度測試而求得。於該測試，使用MTS公司製Nano Indenter XP(解析用軟體：Test Works 4)，使用XP晶片，進行連續剛性測定。以壓入深度為300nm、激發振動頻率：45Hz、振幅：2nm的條件下，求出測定15點的結果之平均值，可求出鋁合金膜的硬度。
根據本發明，因觸控面板感應器的圍繞配線係由規定的鋁合金膜所成，上述配線的電阻可變小，同時透明導電膜與上述配線可直接連接，又連接外部裝置(控制器)時不易引起連接不良，因不易產生歷久的電阻增加、斷線，可提供信賴性高的觸控面板感應器。而且，以濺鍍法形成規定的鋁合金膜，採用實施微影、蝕刻的步驟，可實施細微的加工。再者，在觸控面板感應器的製造步驟，對於所使用的顯像液、光阻剝離液之耐性亦可提高。再者，透明導電層與鋁合金膜之間，因無需形成確保導電性用之介在層，在不增加製程下，以簡易的製程，可製造觸控面板感應器。
如上述，於觸控面板感應器，圍繞配線的材料使用純鋁的情況下，在透明導電膜與純鋁膜的接觸界面形成絕緣性的氧化鋁，產生所謂損害上述界面的導電性之問題。所以，於本發明，為了改善如此的純鋁之問題點，著眼於鋁合金材料，檢討其成份組成。
可是，如上述，觸控面板感應器於一般使用時，感應器的端部產生暫時的應力集中，因配線的變形而產生斷線等，有電阻增加等不良的情況。特別是構成圍繞配線的鋁合金膜太軟的情況下，因應力集中而重複使配線變形，配線劣化，產生所謂引起斷裂、剝離之問題。另一方面，上述鋁合金膜太硬時，因對按壓的負重不易引起變形，產生細微龜裂、剝離等的劣化。由於以上之情事，於本發明，構成圍繞配線之鋁合金膜(第1鋁合金膜、第2鋁合金膜)的硬度規定為2GPa以上(較理想為2.5GPa以上)且15GPa以下(較理想為10GPa以下，更理想為8GPa以下)。
本發明人等得知作為顯示上述適當的硬度，不易引起斷線、歷久的電阻增加且顯示低電阻，同時可確保與透明導電膜的導電性之圍繞配線，只要是由含有一定量的Ni及/或Co之鋁合金膜(第1鋁合金膜)所成。以下，說明第1鋁合金膜。
於觸控面板感應器之圍繞配線是由上述鋁合金膜所成的情況，可確保與透明導電膜的導電性的理由，雖然沒有被充分瞭解，但被認為可抑制絕緣性高的氧化鋁之形成；以及/或因於透明導電膜與鋁合金膜的界面形成導電通道而可確保與透明導電膜的導電性。而且，藉由含有上述Ni及/或Co，因固溶強化而可實現上述顯示適當的硬度之膜。
如此，顯示上述適當的硬度，低電阻率且可確保與透明導電膜的導電性之鋁合金膜(第1鋁合金膜)之獲得，必須使其含有合計0.2原子%以上(較理想為0.3原子%以上)之選自Ni及Co所成之X群中至少1種元素(以下稱為「X群元素」)。另一方面，上述X群元素的含量太多時，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，選自Ni及Co所成之X群中至少1種元素合計為10原子%以下(較理想為8原子%以下)。
在實現上述適當的硬度之鋁合金膜上，如上述含有規定量的X群元素(依需要含有下述Z群元素)，採用濺鍍法作為成膜法，使該X群元素均勻分散，同時作為鋁合金膜的成膜條件，調整濺鍍時的基板溫度、Ar氣體壓力較理想。基板溫度越高，所形成的膜之膜性質越接近塊狀，容易形成緻密的膜，膜的硬度有增加之傾向。而且，Ar氣體壓力越高，膜的密度降低，膜的硬度有降低的傾向。如此的成膜條件之調整，從抑制膜的構造變疏而容易產生腐蝕的觀點較理想。
而且，除上述X群元素，進而可含有選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Ge、Si及Mg所成之Z群中至少1種元素(以下稱為「Z群元素」)。而且，作為本發明所使用的稀土族元素，係指類鑭元素(週期表中，原子序57的La至原子序71的Lu之共15個元素)中加上Sc(鈧)及Y(釔)之元素群(以下相同)。
藉由含有上述Z群元素，更容易調整膜的硬度，同時亦可提高對於製造過程所使用的強鹼性顯像液、光阻剝離液之耐性。具體地，例如可抑制在藉由TMAH(氫氧化四甲基銨水溶液)之光阻顯像步驟、胺系剝離液之光阻剝離‧洗淨步驟之鋁的溶出、腐蝕，結果可抑制配線的斷線等。
在充分發揮上述效果上，含有合計0.05原子%以上之Z群元素較理想。含有合計0.15原子%以上(更加理想為0.2原子%以上)之Z群元素更理想。但是，含有太多的Z群元素時，與上述X群元素的情況相同，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，Z群元素的含量係使前述X群元素與Z群元素的合計量為10原子%以下(更理想為7原子%以下)較理想。
含有稀土族元素作為上述Z群元素且稀土族元素的量為0.05原子%以上較理想。更理想為0.1原子%以上。但是，含有太多的稀土族元素時，與上述X群元素的情況相同，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，稀土族元素的含量係使前述X群元素與該稀土族元素的合計量為10原子%以下(更理想為7原子%以下)較理想。
上述稀土族元素係選自Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr及Dy所成群之1種以上的元素較理想。
上述Z群元素中，例如使用La、Nd、Cu、Ge、Gd更理想，使用此等中1種或2種以上之任意組合更理想。
上述Z群元素中，特別是藉由含有Cu，可使X群元素，即Ni及/或Co的析出物細微地分散，結果可提高對光阻剝離液的耐性(剝離液耐性)。
在充分發揮上述效果上，含有0.05原子%以上的Cu較理想，更理想為0.1原子%以上。
而且，對含於鋁合金膜之X群元素的量，含有一定以上的Cu時，可顯著地顯現上述效果。具體地，Cu(原子%)/X群元素(原子%)為0.3以上，效果顯著。前述Cu(原子%)/X群元素(原子%)為0.5以上更理想。此外，Cu(原子%)/X群元素(原子%)的上限雖無特別限制，但由上述Cu的量之下限值及上述X群元素的量之上限值，Cu(原子%)/X群元素(原子%)的上限變成2.5。
作為上述第1鋁合金膜，例如Al-2原子%Ni-0.35原子%La合金膜、Al-1原子%Ni-0.5原子%Cu-0.35原子%La合金膜、Al-0.6原子%Ni-0.5原子%Cu-0.3原子%La合金膜。
於本發明，作為觸控面板感應器之圍繞配線所使用的鋁合金膜，係含有合計0.02原子%以上之X群元素(選自Ni及Co所成之x群中至少1種元素)且含有0.2原子%以上的Ge，亦規定前述X群元素與Ge之合計量為10原子%以下之鋁合金膜(第2鋁合金膜)。
第2鋁合金膜之X群元素，係在實現作為圍繞配線時顯示適當的硬度，不易引起斷線、歷久的電阻增加，顯示低電阻且與透明導電膜的導電性佳者上為有效的元素。作為上述可確保與透明導電膜的導電性佳之理由，被認為藉由與上述Ge的複合添加，與(1)第1鋁合金膜的情況相同，可抑制絕緣性高的氧化鋁之形成，以及/或(2)於透明導電膜與鋁合金膜的界面形成導電通道，可確保與透明導電膜的導電性。
如上述以Ge與X群元素之複合添加，即使X群元素的含量較少的情況下，可確保與ITO膜之優異的導電性。從如此的觀點，第2鋁合金膜之X群元素的下限為合計0.02原子%。第2鋁合金膜之X群元素的量，較理想為0.05原子%以上，更理想為0.07原子%以上。另一方面，上述X群元素的量太多時，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，X群元素的量係與Ge的合計量為10原子%以下(更理想為7原子%以下)。
Ge相當於前述第1鋁合金膜依需要所含有之Z群元素，於第2鋁合金膜，後述的一定量以上的Ge，即使在X群元素的含量較少的情況下，可發揮所謂可確保與ITO膜之優異的導電性之效果。再者，Ge在提高對於鹼性水溶液，例如強鹼性的顯像液、胺系光阻剝離液的水溶液等耐性上為有效的元素，而且係可賦予些許鋁合金膜的硬度之提高的元素。
在發揮上述Ge的添加效果上，使其含有0.2原子%以上的Ge。較理想為0.3原子%以上，更理想為0.4原子%以上，更加理想為0.5原子%以上。另一方面，含有太多的Ge時，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，第2鋁合金膜之Ge的量，如上述與X群元素的合計量為10原子%以下(更理想為7原子%以下)。
而且，於第2鋁合金膜，除上述X群元素與Ge，可進而含有選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Si及Mg所成之Z’群中至少1種元素(以下稱為「Z’群元素」)。
藉由含有上述Z’群元素，與上述Z群元素的情況相同，膜的硬度變得更容易提高，同時可提高對於製造過程所使用的強鹼性顯像液、光阻剝離液之耐性。具體地，例如可抑制在藉由TMAH(氫氧化四甲基銨水溶液)之光阻顯像步驟、胺系剝離液之光阻剝離‧洗淨步驟之鋁的溶出、腐蝕，結果可抑制配線的斷線等。
在充分發揮上述效果上，含有合計0.05原子%以上之Z’群元素較理想。更理想為0.1原子%以上。但是，含有太多的Z’群元素時，與上述X群元素、Ge的情況相同，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，Z’群元素的含量係使前述x群元素、Ge與Z’群元素的合計量為10原子%以下(更理想為7原子%以下)較理想。
含有稀土族元素作為上述Z’群元素且稀土族元素的量為0.05原子%以上較理想。更理想為0.1原子%以上。但是，含有太多的稀土族元素時，與上述x群元素、Ge的情況相同，鋁合金膜本身的電阻率變得容易增加，同時膜的硬度也容易變成高於需要。所以，稀土族元素的含量係使前述X群元素、Ge與該稀土族元素的合計量為10原子%以下(更理想為7原子%以下)較理想。
上述稀土族元素係選自Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr及Dy所成群之1種以上的元素較理想。
作為含有上述X群元素、Ge與該稀土族元素之第2鋁合金膜，例如Al-0.1原子%x群元素-Ge-0.3原子%以上的Nd或La合金膜(例如Al-0.1原子%Ni-0.5原子%Ge-0.5原子%Nd合金膜)、Al-0.2原子%Ni-0.5原子%Ge-0.2原子%La合金膜、Al-0.2原子%Ni-0.5原子%Ge-0.2原子%La合金膜、Al-0.1原子%Ni-0.5原子%Ge-0.3原子%Nd合金膜、Al-0.2原子%Co-0.5原子%Ge-0.2原子%La合金膜、Al-0.1原子%Co-0.5原子%Ge-0.3原子%Nd合金膜等。
而且，上述Z’群元素中特別是藉由含有Cu，可使X群元素，亦即Ni及/或Co的析出物細微地分散，結果可提高對剝離液的耐性。
在充分發揮上述效果上，含有0.05原子%以上的Cu較理想。更理想為0.07原子%以上。
而且，對含於第2鋁合金膜之x群元素的量，含有一定以上的Cu時，可顯著地顯現上述效果。具體地，Cu(原子%)/X群元素(原子%)為0.3以上，效果顯著。前述Cu(原子%)/X群元素(原子%)為0.5以上更理想。此外，Cu(原子%)/X群元素(原子%)的上限雖無特別限制，但由上述Cu的量之下限值及上述X群元素的量之上限值，Cu(原子%)/X群元素(原子%)的上限變成25。
在獲得上述適當的硬度之第2鋁合金膜上，含有規定量的X群元素及Ge(依需要含有Z’群元素)，作為鋁合金膜的成膜條件，調整濺鍍時的基板溫度、Ar氣體壓力較理想。基板溫度越高，所形成的膜之膜性質越接近塊狀，容易形成緻密的膜，膜的硬度有增加之傾向。而且，Ar氣體壓力越高，膜的密度降低，膜的硬度有降低的傾向。如此的成膜條件之調整，從抑制膜的構造變疏而容易產生腐蝕的觀點較理想。
關於本發明之第1鋁合金膜及第2鋁合金膜，硬度的提高可藉由Al結晶粒的細微化達成。Al結晶粒的細微化，對應製造過程所受的鋁合金膜的熱經歷而進行合金元素的添加為有效，於鋁合金膜的熱經歷(例如鋁合金膜成膜後的絕緣膜(SiN膜)形成時的熱處理溫度)高(約250℃以上)的情況，藉由添加稀土族元素、高熔點金屬(Ta、Ti、Cr、Mo、W)作為合金元素，可使Al結晶粒細微化，或者於鋁合金膜的熱經歷低(約200℃以下)的情況，添加Ge作為合金元素，可使Al結晶粒細微化。
關於本發明之第1鋁合金膜及第2鋁合金膜(以下此等統稱為「鋁合金膜」)的成份組成係如上述，其餘部份為鋁及不可避免之雜質。作為不可避免之雜質，例如包含在上述鋁合金膜的製造過程等混入的不可避免之雜質(例如氧(O)等)。
以上述之構成，作為構成觸控面板感應器的圍繞配線之鋁合金膜，可實現電阻率為50μΩ‧cm以下，較理想為25μΩ‧cm以下(更理想為20μΩ‧cm以下)者。
本發明雖沒有規定形成上述鋁合金膜之方法，而從謀求細線化、膜內的合金成份的均勻化的觀點，以濺鍍法形成較理想。此外，以蒸鍍法雖可形成上述鋁合金膜，從容易控制添加的元素量之觀點，以濺鍍法較理想。
本發明的觸控面板感應器，與透明導電膜直接連接之由鋁合金膜所成的圍繞配線以外之構成無特別限制，可採用在該領域習知所有的構成。
例如電阻膜方式的觸控面板感應器，可由以下的方式製造。亦即，於基板上形成透明導電膜後，依序進行光阻塗佈、曝光、顯像、蝕刻後，形成鋁合金膜，實施光阻塗佈、曝光、顯像、蝕刻，形成圍繞配線，然後形成覆蓋該配線之絕緣膜等，可成為上部電極。此外，於基板上形成透明導電膜後，與上部電極同樣地進行微影，然後，與上部電極的情況相同地形成由鋁合金膜所成的圍繞配線後，形成覆蓋該配線之絕緣膜，形成微點間隔(micro‧dot‧spacer)等，可成為下部電極。然後，貼合上述上部電極、下部電極及另外形成的出線部份，可製造觸控面板感應器。
上述透明導電膜沒有特別指定，作為代表例，可使用由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)所成者。而且，上述基板(透明基板)可使用一般所使用者，例如玻璃、聚碳酸酯系或聚醯胺系者，例如於固定電極之下部電極的基板，使用玻璃，於需要可撓性之上部電極的基板，可使用聚碳酸酯系的薄膜。
而且，本發明的觸控面板感應器，除上述電阻膜方式以外，可使用作為靜電容方式、超音波表面彈性波方式等的觸控面板感應器。
實施例
以下，關於本發明的鋁合金膜，為了確認適合作為觸控面板感應器的圍繞配線，進行硬度測試、與透明導電膜的導電性之評價、鋁合金膜的電阻率之測定及對顯像液或剝離液的耐性之評價。
而且，於本實施例可更具體地說明本發明，但本發明不限於本實施例，當然可在適合上述‧下述的主旨之範圍加上適當的改變而實施，此等皆包含於本發明的技術範圍內。
〈實施例1〉(藉由奈米壓痕機(Nano indenter)之硬度測試)
以無鹼玻璃板(板厚0.7mm、直徑4吋)作為基板，於其表面，以直流(DC)磁控濺鍍法，形成下述表1～6所示的鋁合金膜(膜厚皆約為300nm)。成膜係於成膜前腔體內的環境一旦達到真空度：3×10-6 Torr(托)後，使用與各鋁合金膜相同的成份組成的直徑4吋的圓盤型濺鍍靶，以下述所示的條件進行。而且，所形成的鋁合金膜之組成係以感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma:ICP)質譜分析法確認。
(濺鍍條件)
‧Ar氣體壓力：2mTorr
‧Ar氣體流量：30sccm
‧濺鍍功率：260W
‧基板溫度：室溫
使用如上述所得的鋁合金膜，進行藉由奈米壓痕機之膜的硬度測試。於該測試，使用MTS公司製Nano Indenter XP(解析用軟體：Test Works 4)，使用XP晶片，進行連續剛性測定。以壓入深度為300nm、激發振動頻率：45Hz、振幅：2nm的條件下，求出測定15點的結果之平均值。而且，以形成純鋁膜之樣品，取代鋁合金膜，進行相同的測定。
上述測定結果之一例表示於圖1(又圖1中樣品No.係在測定方便上賦予之編號，與表1～6的No.無關連)。於圖1係表示Al-2原子%Ni-0.35原子%La合金膜的情況，對表1～6的鋁合金膜及純鋁膜，進行相同的測定。
結果表示於表1～6。由表1～6可進行如下的研究。伴隨合金元素(第1鋁合金膜中的X群元素、Z群元素，第2鋁合金膜中的X群元素、Ge、稀土族元素)的添加，得知鋁合金膜的硬度有增加的傾向，於第1鋁合金膜，於添加Z群元素的情況，該硬度為10GPa以下，X群元素及Z群元素的含量之上限為10原子%。
〈實施例2〉(下部：透明導電膜與上部：鋁合金膜的導電性之評價)
以下，測定透明導電膜、鋁合金膜依序層合的情況之兩者的接觸部份的連接電阻值，評價該層合構造之鋁合金膜的與透明導電膜之導電性。
以無鹼玻璃板(板厚0.7mm、直徑4吋)作為基板，於其表面，以DC磁控濺鍍法，於室溫下形成氧化物透明導電膜之ITO膜或IZO膜(膜厚皆約為50nm以下)，進行藉由微影、蝕刻之圖型化。然後於其上部，與上述實施例1同樣地使表1～6的鋁合金膜(膜厚皆約為300nm)成膜。然後對鋁合金膜，實施光阻塗佈、曝光、藉由氫氧化四甲基銨水溶液(TMAH)之顯像，形成Kelvin圖型(透明導電膜與鋁合金膜的接觸面積為80μm四方)。
使用該Kelvin圖型，透明導電膜與鋁合金膜的界面之連接電阻值以四探針克耳文(Kelvin)法測定。上述測定係使用四端子的手動探針台及半導體參數分析儀「HP4156A」(HP公司製)。
然後，上述連接電阻值為150Ω以下者判斷為良好，超過150Ω者判斷為不良。而且，以形成純鋁膜之樣品，取代鋁合金膜，進行相同的測定。但是，形成純鋁膜之樣品因電性接觸不良而無法測定。
上述測定結果合倂記錄於表1～6。由表1～6，得知只要是X群元素的含量為0.2原子%以上，可確保透明導電膜之導電性。
〈實施例3〉(下部：透明導電膜與上部：鋁合金膜的導電性之評價)
以下，測定透明導電膜、鋁合金膜依序層合的情況之兩者的接觸部份的連接電阻值，評價該層合構造之鋁合金膜的與透明導電膜之導電性。
以無鹼玻璃板(板厚0.7mm、直徑4吋)作為基板，於其表面，與上述實施例1同樣地使表1～6的鋁合金膜(膜厚皆約為300nm)成膜。然後，對此等樣品，模擬製造過程之熱經歷，施以270℃、10分鐘的熱處理。熱處理的環境為真空(真空度：3×10-4 Pa以下)或氮氣環境。然後，進行藉由微影、蝕刻之圖型化。然後於其上部，與上述實施例2同樣地使ITO膜或IZO膜(膜厚：50nm以下)成膜後，進行微影、蝕刻，形成Kelvin圖型(透明導電膜與鋁合金膜的接觸面積為80μm四方)，與上述實施例2同樣地連接電阻值以四探針克耳文法進行測定。
上述連接電阻值之測定，係如上述形成的剛沈積的Kelvin圖型及鋁合金膜成膜後，以真空或氮氣環境，施以250℃、30分鐘的熱處理，然後模擬上述熱經歷進行270℃、10分鐘的熱處理後，如上述對所形成Kelvin圖型進行。
然後，上述連接電阻值為150Ω以下者判斷為良好，超過150Ω者判斷為不良。而且，以形成純鋁膜之樣品，取代鋁合金膜，進行相同的測定。但是，形成純鋁膜之樣品因電性接觸不良而無法測定。
上述測定結果合倂記錄於表1～6。由表1～6，得知於第1鋁合金膜的情況只要是X群元素的含量為0.2原子%以上，於第2鋁合金膜的情況只要是X群元素的含量為0.02原子%以上且Ge的量為0.2原子%以上，可確保透明導電膜之導電性。
而且，由表1～6，形成鋁合金膜後施以250℃、30分鐘的熱處理之樣品，與不進行該熱處理的樣品比較，可確認與透明導電膜的連接電阻有變小的傾向。
此係被認為藉由上述熱處理，使含於鋁合金中的合金元素析出鋁結晶粒外，在透明導電膜與鋁合金膜的界面附近形成導電通道。
藉由實施熱處理，進一步具有以下的優點。亦即，圍繞配線圖型化用之藉由TMAH的光阻顯像步驟前，以真空或不活性氣體環境將鋁合金膜施以250℃以上的溫度之熱處理時，因鋁合金的組織變化，可減少‧消滅針孔、貫通粒界等的空隙。而且，加熱使基板溫度至100℃以上的溫度，形成鋁合金膜，同時在圍繞配線圖型化用之藉由TMAH的光阻顯像步驟前，以真空或不活性氣體環境施以100℃以上的溫度之熱處理時，改善鋁合金膜的覆蓋性(特別是氧化物透明導電膜圖型端的覆蓋性)，可防止因顯像液等藥液的滲入之腐蝕。
再者，藉由進行熱處理，可抑制電位差腐蝕(Galvanic corrosion)。電位差腐蝕係指例如ITO等的氧化物透明導電膜與純鋁膜，異種金屬間電極電位差大的情況下產生。例如相對光阻的鹼顯像液之氫氧化四甲基銨(TMAH)水溶液中的Ag/AgCl標準電極之電極電位，非晶質-ITO約為-0.17V，多晶系-ITO約為-0.19V，而純鋁非常低，約為-1.93V。再者，純鋁係如上述，非常容易被氧化。因此，浸漬於TMAH水溶液中，在純鋁膜與氧化物透明導電膜的界面，產生電池反應而產生腐蝕。TMAH水溶液沿著純鋁膜上產生的針孔、貫通的粒界，侵入與氧化物透明導電膜的界面，在該界面，產生電位差腐蝕時，產生各種不良狀況，例如氧化物透明導電膜的黑化，因其造成之像素的黑化，配線變細‧斷線等的圖型形成不良，純鋁膜與氧化物透明導電膜的連接電阻變大，因其造成之顯示(點燈)不良。
於本發明，藉由實施上述熱處理，可進而抑制上述電位差腐蝕。其理由被認為在於藉由該熱處理，促進鋁合金膜中Ni及/或Co的析出，鋁合金膜的電極電位變高，因縮小與透明導電膜的電極電位差而可抑制電位差腐蝕。
由以上之情事，為了進一步提高與透明導電膜的導電性、耐腐蝕性，如上述熱處理可實施於鋁合金膜。
〈實施例4〉(鋁合金膜的電阻率之測定)
以無鹼玻璃板(板厚0.7mm、直徑4吋)作為基板，於其表面，與上述實施例1同樣地使表1～6的鋁合金膜(膜厚皆約為300nm)成膜。然後，成膜後不進行熱處理，進行藉由TMAH之微影及蝕刻，加工成寬度100μm、長度10mm的條狀圖型(電阻率測定用圖型)後，該圖型的電阻係使用探針之直流4探針法於室溫下進行測定。於是，評價電阻率超過50μΩ‧cm者為不良，50μΩ‧cm以下者為良好。而且，以形成純鋁膜之樣品，取代鋁合金膜，進行相同的測定。
上述測定結果合倂記錄於表1～6。由表1～6，得知第1鋁合金膜中合金元素(X群元素及Z群元素)的量、第2鋁合金膜中合金元素(X群元素、Ge及稀土族元素)的量越多，電阻率變大，從降低電阻率的觀點，第1鋁合金膜中X群元素及Z群元素的合計量、第2鋁合金膜中X群元素、Ge及稀土族元素的合計量為10原子%以下即可。
〈實施例5〉(對剝離液的耐性之評價)
以無鹼玻璃板(板厚0.7mm、直徑4吋)作為基板，於其表面，與上述實施例1同樣地使表1～6的鋁合金膜(膜厚皆約為300nm)成膜。
然後，對上述鋁合金膜，模擬製造過程之熱經歷，在氮氣氣流中進行320℃、30分鐘的熱處理後，浸漬胺系剝離液(東京應化工業公司製：「TOK106」)的水溶液(調整為pH10)5分鐘。然後，浸漬後的鋁合金膜可見到的黑點數，與上述浸漬後的Al-2原子%Ni-0.35原子%La合金膜可見到的黑點數比較時，評價非常少的情況為A(優良)，少的情況為B(良好)，相等的情況為C，多的情況為D(不良)。
而且，以形成純鋁膜之樣品，取代鋁合金膜，進行相同的評價。
該結果合倂記錄於表1～6。由表1～6，得知為了提高對剝離液之耐性，含有0.05原子%以上的Z群元素、Z’群元素，較理想為0.15原子%以上。特別是藉由含有Cu，使來自X群元素之析出物細微化，結果即使暴露於剝離液水溶液，不易產生巨大的腐蝕，確認顯示更佳的剝離液耐性。
而且，進行上述浸漬後的鋁合金膜表面的光學顯微鏡觀察。其觀察例表示於圖2。由圖2，得知Al-Ni-La合金中再添加In(非本發明規定之合金元素)，膜的一面可見到黑點，無法得到上述對剝離液的耐性。相對地，於Al-Ni-La合金中再添加Mg之關於本發明的鋁合金膜之情況，得知黑點數少。如此的效果，對Mg以外的Z群元素、Z’群元素亦被確認。因此，得知藉由添加推薦量之Z群元素、Z’群元素，可確保對剝離液的耐性。
〈實施例6〉(對顯像液的耐性之評價)
以無鹼玻璃板(板厚0.7mm、直徑4吋)作為基板，於其表面，與上述實施例1同樣地使表1～6的鋁合金膜(膜厚皆約為300nm)成膜。
然後，對上述鋁合金膜，實施光阻塗佈、曝光、藉由顯像液(TMAH)(2.38質量%)之顯像後，以丙酮除去光阻，鋁合金膜的膜厚以階差計進行測定。然後，求得換算藉由TMAH之鋁合金的蝕刻速率(每1分鐘的膜厚減少量)，該每1分鐘的膜厚減少量與Al-2.5原子%Ni合金膜的情況比較時，少的情況為A(良好)，相等的情況為B，多的情況為C(不良)。
而且，以形成純鋁膜之樣品，取代鋁合金膜，進行相同的評價。
該結果合倂記錄於表1～6。由表1～6，藉由添加Z群元素、Z’群元素，浸漬於顯像液時的鋁合金膜之上述膜厚減少量(蝕刻量)減少，確認Z群元素、Z’群元素之添加賦予鋁合金對顯像液之耐性的提高。而且，得知要充分發揮如此的效果，含有0.05原子%以上的Z群元素、Z’群元素即可。
而且，以圖3作為鋁合金膜的組織觀察之一例，顯示(a)Al-2原子%Ni-0.35原子%La合金膜；(b)Al-0.1原子%Ge-0.1原子%Gd合金膜的剖面TEM(穿透式電子顯微鏡)相片。比對圖3(a)(b)的各部份A時，得知滿足本發明的成份組成之(a)Al-2原子%Ni-0.35原子%La合金膜，結晶粒變細。
而且，滿足膜硬度2～15GPa之鋁合金膜的導電性之評價良好(連接電阻值150Ω以下)，滿足電阻率50μΩ‧cm以下，對剝離液的耐性之評價為A～C，且對顯像液的耐性之評價為A或B者，在綜合判定規定為A，其他規定為B。
參照特定的實施態樣詳細地說明本發明，但熟悉本技藝者可在不脫離本發明的精神及範圍進行各種變更、修正。
本申請案係基於2008年2月22日申請的日本專利申請(特願2008-041662)，此處參照其內容。
產業上的利用可能性
根據本發明，觸控面板感應器的圍繞配線係由規定的鋁合金膜所成，上述配線的電阻變小，同時透明導電膜與上物配線可直接連接，再者連接外部裝置(控制器)時不易引起連接不良，因不易產生歷久的電阻增加、斷線，可提供信賴性高的觸控面板感應器。而且，規定的鋁合金膜係以濺鍍法形成，採用實施微影、蝕刻之製造步驟，可實施細微加工。再者，在觸控面板感應器的製造過程，可提高對所使用的顯像液、光阻剝離液之耐性。再者，透明導電層與鋁合金膜之間，無需形成確保導電性用之介在層，在不增加製程下可以簡單的製程製造觸控面板感應器。
圖1係表示藉由奈米壓痕機之膜的硬度測試結果之一例。
圖2係表示對剝離液之耐性的評價結果之一例的光學顯微鏡相片。
圖3係表示(a)Al-2原子%Ni-0.35原子%La合金膜；(b)Al-0.1原子%Ge-0.1原子%Gd合金膜的剖面TEM相片。

Claims (16)

  1. 一種觸控面板感應器，其係具有透明導電膜及與其直接連接之由鋁合金膜所構成的圍繞配線之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有合計0.2～10原子%之選自Ni及Co所成之X群中至少1種元素，且前述鋁合金膜的硬度為2～15GPa。
  2. 如申請專利範圍第1項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜進而含有合計0.05原子%以上之選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Ge、Si及Mg所成之Z群中至少1種元素，且選自前述X群中的至少1種元素與選自前述Z群中的至少1種元素之合計量為10原子%以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜進而含有合計0.15原子%以上之選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Ge、Si及Mg所成之Z群中至少1種元素，且選自前述X群中的至少1種元素與選自前述Z群中的至少1種元素之合計量為10原子%以下。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有稀土族元素作為選自Z群中的至少1種元素，且稀土族元素之量為0.05原子%以上，同時選自前述X群中的至少1種元素與稀土族元素之合計量為10原子%以下。
  5. 如申請專利範圍第4項之觸控面板感應器，其中前述稀土族元素為選自Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr及Dy所成群之1種以上的元素。
  6. 如申請專利範圍第2或3項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有Cu作為選自Z群中的至少1種元素，且Cu的量為0.05原子%以上。
  7. 如申請專利範圍第4項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有Cu作為選自Z群中的至少1種元素，且Cu的量為0.05原子%以上。
  8. 一種觸控面板感應器，其係具有透明導電膜及與其直接連接之由鋁合金膜所構成的圍繞配線之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有合計0.02原子%以上之選自Ni及Co所成之X群中至少1種元素且含有0.2原子%以上的Ge，以及選自前述X群中的至少1種元素與Ge之合計量為10原子%以下且前述鋁合金膜的硬度為2～15GPa。
  9. 如申請專利範圍第8項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜進而含有合計0.05原子%以上之選自稀土族元素、Ta、Ti、Cr、Mo、W、Cu、Zn、Si及Mg所成之Z’群中至少1種元素，且選自前述X群中的至少1種元素、Ge及選自前述Z’群中的至少1種元素之合計量為10原子%以下。
  10. 如申請專利範圍第9項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有稀土族元素作為選自Z，群中的至少1種元素，且稀土族元素之量為0.05原子%以上，同時選自前述X群中的至少1種元素、Ge及稀土族元素之合計量為10原子%以下。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之觸控面板感應器，其中前述稀土族元素為選自Nd、Gd、La、Y、Ce、Pr及Dy所成群之1種以上的元素。
  12. 如申請專利範圍第9或10項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有Cu作為選自Z’群中的至少1種元素，且Cu的量為0.05原子%以上。
  13. 如申請專利範圍第11項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜含有Cu作為選自Z’群中的至少1種元素，且Cu的量為0.05原子%以上。
  14. 如申請專利範圍第1或8項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜之電阻率為50μΩ‧cm以下。
  15. 如申請專利範圍第1或8項之觸控面板感應器，其中前述鋁合金膜之電阻率為25μΩ‧cm以下。
  16. 如申請專利範圍第1或8項之觸控面板感應器，其中前述透明導電膜實質上係由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)所成。
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