JP5162600B2 - タッチパネル、タッチパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はタッチパネルの技術分野に関する。

従来より、タッチパネルはＡＴＭや、自動販売機や、携帯情報端末、携帯ゲーム機、電子案内表示板、カーナビゲーション、携帯電話等に広く用いられている。
タッチパネルは一般に、表面にＩＴＯ薄膜等の透明電極膜が形成された２枚のパネルを、透明電極膜同士を対向した状態で貼り合わせて作成される。２枚のパネルのうち、少なくとも一方のパネルは可撓性を有しており、可撓性パネルを押圧すると、押圧した場所で透明電極膜同士が導通する。このようなタッチパネルにはマトリックス方式と呼ばれるものと、抵抗膜方式と呼ばれるものがある。

いずれの方式のものも、透明電極膜同士を直接又は間接的に接触させることで、導通させるから、同じ場所を繰り返し押圧すると、摩擦によって透明電極膜に白濁化やひび割れ（クラック）が生じることがある。特に、可撓性パネルで押圧される側のパネルの、透明電極に対する対応が求められている。
特開２０００−０８１９５２号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、耐久性の高いタッチパネルを提供するものである。

本発明は、第一、第二の基板と、前記第一、第二の基板上にそれぞれ配置された第一、第二の透明電極とをそれぞれ有する第一、第二のパネルが、前記第一、第二の透明電極が配置された面を互いに対向させた状態で離間して配置され、前記第一、第二のパネルのいずれか一方又は両方を押圧すると、前記第一、第二の透明電極が接触するタッチパネルであって、前記第一の透明電極は、透明導電膜と、前記透明導電膜の表面に盛り上がって形成され、前記透明導電膜の表面に島状に点在する保護体とを有し、前記保護体の表面には金属材料の窒化物と、前記金属材料の酸化物のいずれか一方又は両方を含有する保護膜が露出し、前記保護体の平面形状の大きさは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下にするタッチパネルである。
本発明はタッチパネルであって、前記金属材料はＴｉと、Ｎｂと、Ｚｒと、Ｔａと、Ｓｉとからなる金属群より選択されるいずれか１種類以上の金属からなり、前記透明導電膜は前記保護膜よりも低抵抗であるタッチパネルである。
本発明は、第一の基板表面上に第一の透明電極を形成して第一のパネルを作成し、第二の基板表面上に第二の透明電極が形成された第二のパネルと、前記第一のパネルとを、前記第一、第二の透明電極が対向するよう貼り合せるタッチパネルの製造方法であって、前記第一の透明電極の形成は、前記第一の基板の表面に透明酸化物を主成分とする透明導電膜を形成した後、前記透明導電膜の表面に盛り上がり、前記透明導電膜の表面に島状に点在する保護体を形成するタッチパネルの製造方法であって、前記保護体は、前記透明導電膜の表面に、Ｔｉと、Ｎｂと、Ｚｒと、Ｔａと、Ｓｉとからなる金属群より選択されるいずれか１種類以上の金属を析出させて複数の金属凝集体を形成する工程と、前記金属凝集体を酸化させる酸化反応と、前記金属凝集体を窒化させる窒化反応のいずれか一方又は両方を行い、保護膜を形成する工程とで形成し、前記保護体の平面形状の大きさは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下にするタッチパネルの製造方法である。
本発明はタッチパネルの製造方法であって、前記金属凝集体を形成する工程と、前記保護膜を形成する工程とを交互に繰り返すタッチパネルの製造方法である。

本発明は上記のように構成されており、保護体が透明導電膜より高く突き出されているから、第一、第二の透明電極が接触する際には、第二の透明電極は、先ず保護体に接触し、次いで透明導電膜に接触する。透明導電膜に係る荷重は保護体により軽減されるから、透明導電膜は磨耗し難い。
保護体と透明導電膜とが同じ材質で構成されていると、繰り返し透明電極が押圧される度に保護体が平坦化し、結局、透明電極の表面が平坦になって、耐摩耗性が低下する。

本発明は、透明導電膜がＩＴＯやＡＺＯ等の透明酸化物で構成され、保護体の少なくとも表面部分（保護膜）が、透明導電膜を構成する透明酸化物とは異なる酸化物及び／又は窒化物で構成されることで、保護体の機械的強度が透明導電膜よりも高くなっている。従って、保護体が繰り返し押圧されても、第一の透明電極の表面が平坦にならず、透明導電膜が保護される。

保護体は一部を金属単体で構成してもよいが、金属単体は、その金属の酸化物や窒化物に比べて機械的強度が弱いので、保護体の少なくとも表面は金属酸化物及び／又は金属窒化物で構成することが望ましい。

第一の透明電極は透明性が優れているだけでなく、耐摩耗性が高いから、繰り返し押圧してもクラックや白濁化が起こらず、タッチパネルの寿命が長くなる。保護体を成膜中に、金属ターゲットの表面が酸化又は窒化されず、スパッタ速度が低下しないから、保護体の成膜速度が速い。基板が高温にならないから、可撓性の高いプラスチック基板を用いることができる。

第一例のタッチパネルを説明するための断面図 本発明に用いる成膜装置を説明するための断面図 第二例のタッチパネルを説明するための断面図 摺動試験機を説明するための模式的な断面図 比較例１のＳＥＭ写真 比較例２のＳＥＭ写真 実施例１のＳＥＭ写真 実施例２のＳＥＭ写真 実施例３のＳＥＭ写真 実施例４のＳＥＭ写真 実施例５のＳＥＭ写真 実施例６のＳＥＭ写真 実施例９のＳＥＭ写真 実施例１１のＳＥＭ写真 比較例１、実施例１、１ａ、実施例６、６ａ、６ｂのＳＥＭ写真 実施例１３のＳＥＭ写真 実施例１４のＳＥＭ写真 実施例１５のＳＥＭ写真

符号の説明

１、４……タッチパネル １０……第一のパネル（表示装置） １１……基板（第一の基板） ２０……可撓性パネル（第二のパネル） ２１……可撓性フィルム（第二の基板） ２７……上部電極層（第二の透明電極） ３０……下部電極層（第一の透明電極） ３１……透明導電膜 ３２……保護体

図１の符号１はタッチパネルの一例を示しており、タッチパネル１は表示装置１０（第一のパネル）と、可撓性パネル２０（第二のパネル）とを有している。
表示装置１０は、ＬＣＤ（液晶表示装置）やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等の板状の表示パネル１９を有しており、表示パネル１９の表面又は裏面のうち、いずれか一方を表示面２４として、該表示面２４に図形や文字等の画像情報が表示されるように構成されている。

ここでは、表示装置１０は表示パネル１９の他に、表示面２４上に配置された透明な基板１１（第一の基板）と、基板１１表面上に配置された反射防止層１５と、反射防止層１５表面上に配置された下部電極層３０（第一の透明電極）とを有しているが、基板１１を表示パネル１９の一部で構成し、基板１１の反射防止層１５が積層される側の面で表示面２４を構成してもよい。更に、反射防止層１５を設けず、下部電極層３０を基板１１の表面に直接形成してもよい。
下部電極層３０表面には複数のスペーサ２９が間隔をあけて配置されている。

可撓性パネル２０は、樹脂フィルム等の可撓性フィルム２１（第二の基板）と、可撓性フィルム２１表面上に形成された上部電極層２７（第二の透明電極）とを有しており、可撓性パネル２０は、上部電極層２７が形成された面を下部電極層３０に向けた状態で、スペーサ２９上に乗せられている。従って、上部電極層２７と下部電極層３０の間は、スペーサ２９の高さだけ離間している。

可撓性フィルム２１と、上部電極層２７と、下部電極層３０と、反射防止層１５と、基板１１はそれぞれ透明であり、表示面２４に表示される画像情報を、可撓性パネル２０側から観察することができる。
反射防止層１５は、屈折率の異なる透明膜１２〜１４が複数（ここでは３層）積層されて構成されている。

太陽光や照明光等の外光が可撓性パネル２０を透過して下部電極層３０表面で反射する光を表面反射光とすると、各透明膜１２〜１４の屈折率及び膜厚は、表面反射光に対し、各透明膜１２〜１４表面で反射する界面反射光の位相がずれ、表面反射光が界面反射光で減衰されるように設計されている。従って、本発明の表示パネル１９の表示する画像を鮮明に観察できる。

上部電極層２７の材質及び膜厚は、可撓性フィルム２１と一緒に変形可能にされており、可撓性パネル２０を押圧し、可撓性フィルム２１が曲がると、上部電極層２７が一緒に変形し、可撓性パネル２０全体が変形可能になっている。

タッチパネル１の使用者は、表示パネル１９の画像情報を観察し、その画像情報に基づき位置を選択し、選択した位置で可撓性パネル２０を押圧する。可撓性パネル２０は押圧された場所が湾曲し、その押圧場所で上部電極層２７が下部電極層３０に近づく。

下部電極層３０は基板１１表面に配置された透明導電膜３１と、透明導電膜３１の表面に点在する保護体３２とを有している。保護体３２は透明導電膜３１の表面に島状に盛り上がっているから、押圧により、上部電極層２７が下部電極層３０に近づくと、上部電極層２７表面が保護体３２に接触する。

保護体３２間には透明導電膜３１の表面が露出している。保護体３２の厚みは２．５ｎｍ未満（膜を形成した場合の狙い値）と薄く、保護体３２の平面形状の大きさ（直径）は３０Å以上１０００Å以下（３ｎｍ以上１００ｎｍ以下）と小さいから、押圧により、上部電極層２７は保護体３２間に露出する透明導電膜３１の表面にも接触する。

保護体３２の少なくとも表面部分（保護膜）は、Ｔｉ及び／又はＮｂからなる金属材料の酸化物と、当該金属材料の窒化物のいずれか一方又は両方を主成分とする。即ち、保護膜は、Ｎｂ酸化物と、Ｔｉ酸化物と、Ｎｂ窒化物と、Ｔｉ窒化物とからなる群より選択されるいずれか１種類以上の反応生成物を主成分とする。

これに対し、透明導電膜３１は、ＩＴＯやＡＺＯのような、上記保護膜の主成分よりも低抵抗な材料を主成分としており、上部電極層２７が透明導電膜３１の表面に接触すると、上部電極層２７と下部電極層３０とが電気的に接続される。

上部電極層２７と下部電極層３０はそれぞれ分析装置に接続されており、タッチパネル１が抵抗膜方式の場合は、押圧した位置に応じた値の電圧値から押圧位置が分かり、マトリックス方式の場合は、押圧によって導通した配線の位置から押圧位置が分かる。

保護体３２の表面部分は透明導電膜３１よりも機械的強度が高く、第一の透明電極３０が繰り返し押圧されても、保護体３２は破損しない。また、保護体３２は透明導電膜３１の表面から高く突き出されているから、第一の透明電極３０が押圧される時に、透明導電膜３１に係る荷重は、保護体３２で軽減される。従って、透明導電膜３１も破損せず、第一の透明電極３０に曇りや亀裂が生じない。

次に、第一のパネルの製造に用いる成膜装置について説明する。図２の符号５０は成膜装置の一例を示している。
この成膜装置５０は、真空槽５１と、回転軸５３と、金属ターゲット６１と、無機ターゲット６２と、透明導電材料ターゲット６３と、イオンガン５５とを有している。

回転軸５３は真空槽５１内部に配置されており、回転軸５３には回転体５２が固定されている。回転軸５３は不図示の回転手段に接続されている。回転手段から動力が伝達されると、回転軸５３は回転軸５３の中心を通る中心軸線（回転軸線）を中心に回転し、回転体５２は回転軸５３と一緒に、同じ回転軸線を中心として真空槽５１内で回転する。

回転体５２の側面には不図示の保持装置が設けられている。保持装置に保持対象基板を保持させる。該保持対象基板は、成膜面が回転軸線と反対側に向けられ、回転軸線と平行にされた状態で回転体５２に固定され、回転軸５３が回転すると、保持対象基板は回転体５２と一緒に回転軸線を中心として回転する。
イオンガン５５は放出口６９を回転体５２の側面と対面させた状態で、少なくとも放出口６９が設けられた部分が真空槽５１内部に位置するよう配置されている。

真空槽５１にはスパッタガス導入系５９が接続されており、イオンガン５５にはそのスパッタガス導入系５９又は他の導入系から希ガスが導入されるようになっている。イオンガン５５は導入された希ガスをプラズマ化し、プラズマ化した希ガスを放出口６９から引き出し、イオンビームとして回転体５２の側面に向けて放出する。

金属ターゲット６１と、無機ターゲット６２と、透明導電材料ターゲット６３は、放出口６９が位置する真空槽５１と同じ真空槽５１内部にそれぞれ配置され、真空槽５１内部の、保持対象基板が回転移動する円周よりも外側であって、該円周に沿って並べられている。

放出口６９と、金属ターゲット６１と、無機ターゲット６２と、透明導電材料ターゲット６３の高さは、保持対象基板が保持装置に保持される時の高さと略等しく、保持対象基板は回転移動する時に、放出口６９と対面する位置と、金属ターゲット６１と対面する位置と、無機ターゲット６２と対面する位置と、透明導電材料ターゲット６３と対面する位置とを通過する。

スパッタガス導入系５９は各ターゲット６１〜６３と回転体５２側面との間の空間にスパッタガスを供給するようになっている。各ターゲット６１〜６３には電源６６〜６８が接続されている。

真空槽５１には真空排気系５７が接続されており、真空排気系５７により真空槽５１を真空排気し、スパッタガス導入系５９からスパッタガス（Ａｒ，Ｋｒ等）を導入しながら、真空槽５１を接地電位に置いた状態で、ターゲット６１〜６３に電源６６〜６８から電圧を印加すると、ターゲット６１〜６３がスパッタリングされ、ターゲット６１〜６３の構成材料の粒子（スパッタ粒子）が回転体５２の側面に向けて放出される。
従って、保持対象基板は、ターゲット６１〜６３と対面する位置を通過する時に、表面に各ターゲット６１〜６３の構成材料の粒子が到達する。

真空槽５１には反応ガス供給系５８が、放出口６９と、回転体５２側面との間の空間に反応ガスを供給するように取り付けられている。
反応ガスを供給しながら、放出口６９からイオンビームを放出すると、反応ガスがプラズマ化される。保持対象基板は、放出口６９と対面する位置を通過する時に、反応ガスのプラズマに曝される。

ターゲット６１〜６３をスパッタリングし、反応ガスをプラズマ化しながら回転体５２を回転させると、ターゲット６１〜６３と対面する位置を通過する時に保持対象基板の表面にスパッタ粒子が到達して原子層が形成され、放出口６９と対面する位置を通過する時にプラズマ化した反応ガスと原子層が反応し、反応生成物の層ができる。

この方法はメタモードと呼ばれ、反応ガスは放出口６９と回転体５２との間に直接供給され、反応ガスを真空槽５１に多量に供給しなくても原子層を反応ガスと反応させることができる。
従って、反応ガスがターゲット６１〜６３と反応可能なものであっても、ターゲット６１〜６３表面に反応ガスとの反応生成物が形成されない程度に、真空槽５１内の反応ガス分圧を低く抑えることができる。
真空槽５１のバックグラウンドが悪いと、メタモードであってもターゲット６１〜６３表面に窒化物や酸化物等、反応ガスの反応生成物が形成されることがある。

ターゲット６１〜６３表面に反応生成物が形成されるのを確実に防止するためには、ターゲット６１〜６３が置かれた真空雰囲気（真空槽５１内部）に、還元ガス導入系８１〜８３から還元ガス（還元剤）を供給する。
その還元ガスにターゲット６１〜６３表面を曝し、当該ターゲット６１〜６３を還元ガスを含む真空雰囲気中でスパッタリングする。
反応ガスのプラズマが、ターゲット６１〜６３近傍に回りこんでも、還元ガスと反応して還元されるから、ターゲット６１〜６３表面には反応生成物が形成されない。

還元ガスは水素ガス（Ｈ₂）と、化学構造中に水素原子を含むガスのいずれか一方又は両方を用いることができる。化学構造中に水素原子を含むガスとは、例えば、メタン（ＣＨ₄）、エタンガス（Ｃ₂Ｈ₆）等である。
尚、イオンガン５５に供給されるガス（例えば希ガス）は、上記スパッタガスと同じガス、又は、各ターゲット６１〜６３の構成材料と反応しないガスである。

このように、ターゲット６１〜６３表面はいずれのガスとも反応せず、従来の反応性スパッタ法のように、ターゲット表面に、反応ガスとの反応生成物が形成されてスパッタ速度が落ちることがない。

次に、この成膜装置５０を用いて第一のパネルを製造する工程について説明する。
真空槽５１内部を真空排気系５７で真空排気して、所定圧力の真空雰囲気を形成し、該真空雰囲気を維持しながら、保持対象基板として、１又は複数枚の基板１１（第一の基板）を真空槽５１内部に搬入し、各基板１１を保持装置に保持させ、回転体５２に取り付ける。
真空槽５１の真空排気を続け、回転体５２を回転させながら、無機ターゲット６２（例えばＳｉターゲット）をスパッタリングし、反応ガス（例えばＯ₂）をプラズマ化する。

基板１１は無機ターゲット６２と対面する位置を通過する時に、表面に無機ターゲット６２から放出されたスパッタ粒子が到達して原子層（Ｓｉ層）が形成され、放出口６９と対面する位置を通過する時に、該原子層がプラズマ化した反応ガスと反応して透明絶縁材料（ＳｉＯ₂）からなる透明膜１２が形成される。

無機ターゲット６２のスパッタリングと、反応ガスのプラズマ化を続けながら、回転体５２を回転させれば、原子層の形成と、反応ガスとの反応とが繰り返し行われ、透明膜１２の膜厚が成長し、基板１１の表面が透明膜１２で覆われる。

１層目の透明膜１２が所定膜厚に成長したら、回転体５２の回転と、反応ガスのプラズマ化を続けながら、無機ターゲット６２のスパッタリングを停止し、他の無機ターゲット（ここでは金属ターゲット６１）をスパッタリングし、１層目と屈折率の異なる透明膜１３（ここではＮｂＯ膜）を、１層目の透明膜１２の表面全部を覆うように形成する。

２層目の透明膜１３が所定膜厚に達したらスパッタリングを停止し、２層目とは異なる無機ターゲット６２をスパッタリングして、２層目と屈折率の異なる透明膜１４（ここではＳｉＯ₂膜）を、２層目の透明膜１３表面を覆うように形成し、反射防止層１５を形成する。
尚、反射防止層１５は屈折率の異なる透明膜１２〜１４が積層されるのであれば、スパッタリングするターゲットの種類及び順番と、透明膜１２〜１４の数は特に限定されるものではない。

反射防止層１５を成膜後、反応ガスのプラズマ化と、無機ターゲット６２のスパッタリングとを停止し、スパッタガスの導入と回転体５２の回転とを続けながら、透明導電材料ターゲット６３をスパッタリングして、透明導電材料からなる透明導電膜３１を、反射防止層１５表面を覆うように形成する。尚、透明導電膜３１を成膜する際には、必要であれば、酸素欠損を補充するために、真空槽５１内部に酸素を導入する。
透明導電膜３１が所定膜厚まで成長したら、透明導電材料ターゲット６３のスパッタリングを停止する。

真空槽５１の真空排気を続けながら、反応ガス（酸化ガス及び又は窒化ガス）を、金属ターゲット６１の表面に反応ガスとの生成物が生成されない程度供給し、該反応ガスをプラズマ化し、ＴｉとＮｂのいずれか一方又は両方を含有する金属ターゲット６１をスパッタリングしながら、回転体５２を回転させる。

金属ターゲット６１の表面に反応生成物は生成されないから、金属ターゲット６１からはスパッタ粒子として金属粒子（Ｔｉ及び／又はＮｂ）が放出され、基板１１が金属ターゲット６１と対面する位置を通過する時に、透明導電膜３１表面に金属粒子が到達する。
酸化又は窒化されていない金属は凝集性が高いから、金属粒子は透明導電膜３１上で凝集して盛り上がり、金属原子層（金属凝集体）が形成される。

回転体５２の回転速度、即ち、基板１１の移動速度は、基板１１が金属ターゲット６１と対面する位置を１回通過した時に、透明導電膜３１の表面全部が金属原子層で覆われず、金属原子層が点在して形成される程度に速くなっている。従って、金属原子層の間には透明導電膜３１が露出する。
基板１１が放出口６９と対面する位置を通過する時に、金属原子層を構成する金属原子がプラズマ化した反応ガスと反応する。

金属原子層は、金属原子が数個積み重なったものであるから、基板１１が放出口６９と対面する位置を１回通過すると、金属原子層を構成する金属原子全部が反応ガスと反応し、反応生成物からなる保護体３２が形成される。
尚、反応生成物は、反応ガスが窒化ガスの場合は金属窒化物であり、酸化ガスの場合は金属酸化物であり、窒化ガスと酸化ガスの混合ガスの場合は金属酸化物と金属窒化物の混合物である。

金属ターゲット６１のスパッタリングと、反応ガスのプラズマ化とを続けながら、回転体５２の回転を続け、金属原子層の形成と、反応生成物の生成とを交互に繰り返すと、各保護体３２の膜厚と平面形状が大きくなる。

保護体３２の平面形状の直径が３０Å以上１０００Å以下に成長したら、透明導電膜３１の表面全部が保護体３２で覆われる前に、金属ターゲット６１のスパッタリングと、反応ガスのプラズマ化を停止し、成膜を終了させる。

保護体３２が形成された状態の基板１１を真空槽５１から搬出し、表示パネル１９の表示面２４に貼り合せ、下部電極層３０の表面にスペーサ２９を配置してから、表示装置１０を可撓性パネル２０とを貼り合わせれば、図１に示したようなタッチパネル１が得られる。
従来技術のように、基板をターゲットやイオンガンに対して静止させて成膜を行うと、基板が高温に加熱されるので、基板はガラス基板等耐熱性のものに限定された。

上述したメタモードでは、基板１１がターゲット６１〜６３やイオンガン５５に対して静止しないため、基板１１が高温にならず、基板１１としてはガラス基板の他にも樹脂フィルム等のプラスチック基板も用いることができる。

従って、保持対象基板として可撓性フィルム２１を用い、可撓性フィルム２１の表面上に、上述した工程で、透明導電膜４１と保護体４２とを有する第一の透明電極（上部電極層４５）を形成して、可撓性パネル４０を製造してもよい。

下部電極層４９が透明導電膜で構成された表示装置１０を用意し、該表示装置１０と、可撓性パネル４０とを、上部電極層４５と下部電極層４９とを対面させた状態で、スペーサ２９を挟んで貼り合せれば、図３に示すようなタッチパネル４が得られる。

このタッチパネル４の可撓性パネル４０を押圧すると、先ず、保護体４２が下部電極層４９に接触し、次いで、保護体４２間に露出する透明導電膜４１が下部電極層４９に接触する。荷重は透明導電膜４１よりも保護体４２に多く係るから、透明導電膜４１は破損し難い。

以上は、可撓性パネルと表示装置のいずれか一方を第一のパネルとし、上部電極層と下部電極層（第一、第二の透明電極）のいずれか一方に保護体３２、４２を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。上部電極層と下部電極層の両方、即ち、第一、第二の透明電極の両方を、透明導電膜と、保護体とで構成し、第一、第二の透明電極の両方に、透明導電膜と保護体とを露出させてもよい。

保護体３２の膜厚は特に限定されないが、保護体３２が成長しすぎると、膜厚だけでなく平面形状も大きくなり、隣接する保護体３２と一体化して、透明導電膜３１が覆われてしまうので、保護体３２が膜厚２．５ｎｍ未満（膜を形成した場合の狙い値）になるよう成膜時間を短くすることが望ましい。
第一、第二の透明電極を確実に導通させるためには、保護体３２の平面形状は直径３０Å以上１０００Å以下（３ｎｍ以上１００ｎｍ以下）にすることが望ましい。

以上は、保護体３２の全部を金属酸化物及び又は金属窒化物で構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、原子層を厚く形成し、その原子層の表面部分だけが酸化及び又は窒化されるように反応ガスのプラズマに曝せば、金属原子層の表面部分に金属酸化物及び又は金属窒化物の保護膜が形成された保護体が得られる。

原子層の形成と、酸化及び又は窒化は、別の真空槽内で行ってもよいし、同じ真空槽内で行ってもよい。例えば、図２の成膜装置５０の内部で、反応ガスをプラズマ化させずに金属ターゲット６１をスパッタリングして原子層を形成した後、金属ターゲット６１のスパッタリングを停止して反応ガスをプラズマ化させて酸化及び又は窒化を行う。

保護体３２の成膜はスパッタ法に限定されない。例えば、真空雰囲気中で、ＴｉとＮｂのいずれか一方又は両方からなる金属材料の蒸気を発生させ、該蒸気を基板１１上の透明導電膜３１表面に到達させて金属原子層を形成する。

次いで、金属原子層をプラズマ化した反応ガス（窒化ガス及び又は酸化ガス）に晒せば、金属原子層の少なくとも表面部分に金属窒化物及び又は金属酸化物が生成され、保護体３２が形成される。

更に、保護体３２の構成材料（金属酸化物又は金属窒化物）を溶媒に分散させた原料液をインクジェットプリンタのタンクに注入し、該インクジェットプリンタのノズルから、透明導電膜３１の表面に、原料液を吐出して、透明導電膜３１の表面に点在する液滴を形成し、余分な溶剤を乾燥除去し、保護体３２を形成してもよい。

保護体３２に用いる金属は、ＴｉとＮｂに限定されない。例えば、Ｎｂと、Ｔｉと、Ｍｇと、Ｚｒと、Ｖと、Ｔａと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｗと、Ｆｅと、Ｎｉと、Ｐｄと、Ｐｔと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｚｎと、Ａｌと、Ｉｎと、Ｃと、Ｓｉと、Ｓｎとからなる群より選択されるいずれか１種類以上の金属を含有する金属ターゲットをスパッタリングして、金属原子層を形成してもよい。

この場合、保護膜の少なくとも表面部分は、Ｎｂと、Ｔｉと、Ｍｇと、Ｚｒと、Ｖと、Ｔａと、Ｃｒと、Ｍｏと、Ｗと、Ｆｅと、Ｎｉと、Ｐｄと、Ｐｔと、Ｃｕと、Ａｇと、Ａｕと、Ｚｎと、Ａｌと、Ｉｎと、Ｃと、Ｓｉと、Ｓｎとからなる群より選択されるいずれか１種類以上の金属材料の酸化物と、該金属材料の窒化物のいずれか一方又は両方を含む。
上記金属の中でも、Ｎｂと、Ｔｉと、Ｚｒと、Ｔａと、Ｓｉとが反応生成物の透明性、機械的強度等の点から特に望ましい。

金属酸化物と、金属窒化物と、それらの混合物はいずれも透明性が高いが、金属窒化物は金属酸化物に比べて黄色に着色される傾向があるので、保護体の少なくとも表面部分は金属酸化物を主成分とするのが望ましい。金属酸化物は、具体的には、酸化チタン（ＴｉＯ、ＴｉＯ₂、Ｔｉ₂Ｏ₃、Ｔｉ₂Ｏ₅等）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅等）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅等）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂等）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂、Ｓｉ₂Ｏ₃、Ｓｉ₃Ｏ₄等）である。

透明導電膜３１は特に限定されないが、例えば、Ｉｎ₂Ｏ₃を主成分とし、２Ａ族、４Ａ族、２Ｂ族、４Ｂ族からなる元素群より選択される少なくとも１種の元素を０．１原子％以上２０原子％以下含む透明酸化物、ＺｎＯを主成分として１Ａ族、３Ａ族、４Ａ族、１Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ族とからなる元素群より選択される少なくとも１種の元素を０．１原子％以上２０原子％以下含む透明酸化物、又は、ＳｎＯ₂を主成分として３Ａ族、５Ａ族、３Ｂ族、５Ｂ族とからなる元素群より選択される少なくとも１種の元素を０．１原子％以上２０原子％以下含む透明酸化物で構成する。

反応ガスとしては、化学構造中に酸素原子を含有する酸化ガスと、化学構造中に窒素原子を含有する窒化ガスのいずれか一方又は両方を用いることができる。酸化ガスとしてはＯ₂、Ｏ₃、Ｈ₂Ｏ等を、窒化ガスとしてはＮ₂、ＮＨ₃等を用いることができる。これらの反応ガスは１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上の混合ガスを用いてもよい。

反射防止層１５は、表示装置１０に設ける場合に限定されず、可撓性パネル２０の上部電極層２７と、可撓性フィルム２１との間に設けてもよい。また、表示装置１０に反射防止層１５を設けず、下部電極層３０を基板１１（又は表示面２４）に直接設けてもよいし、反射防止層１５を表示装置１０と可撓性パネル２０の両方に設けてもよい。

本発明は、第一の透明電極３０の表面に、保護体３２と透明導電膜３１が露出する場合に限定されず、第一の透明電極３０の表面をＩＴＯやＳｉＯ₂等の他の透明膜で覆ってもよい。

基板１１の温度が低すぎると金属の凝集が起こり難くなるので、保護体３２を成膜する時の基板１１の温度は８０℃以上が望ましい。また、プラスチック基板の場合、温度が高すぎると変形する虞があるので、保護体３２を成膜する時の基板１１の温度は１００℃以下が望ましい。

図２の成膜装置５０の回転体５２に基板１１を取り付け、反応ガスとして酸素ガスを用い、Ｎｂからなる金属ターゲット６１と、Ｓｉからなる無機ターゲット６２を用い、上述した工程でＳｉＯ₂（Ｓｉ_xＯ_y、ｘ、ｙは実数）膜と、Ｎｂ₂Ｏ₅（Ｎｂ_xＯ_y、ｘ、ｙは実数）膜と、ＳｉＯ₂（Ｓｉ_xＯ_y、ｘ、ｙは実数）膜を記載した順番に積層して反射防止層１５を形成した。

次いで、酸素欠損補充最適量の酸素を真空槽５１に導入しながら、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃を主成分とし、ＳｎＯ₂が１０重量％添加されたもの）又は、ＡＺＯ（ＺｎＯを主成分とし、Ａｌ₂Ｏ₃が２重量％添加されたもの）からなる透明導電材料ターゲット６３をスパッタリングし、反射防止層１５の表面に透明導電膜３１を形成し、処理対象物とした。

処理対象物のうち、透明導電膜３１がＩＴＯで構成された処理対象物を用いて、下記実施例１〜１０、比較例１、２の試験片を作成し、透明導電膜３１がＡＺＯで構成された処理対象物を用いて、下記実施例１１、１２、比較例３の試験片を作成した。

＜実施例１＞
処理対象物を成膜装置５０から取り出し、スパッタ装置の真空槽に搬入した。該真空槽にＮｂからなる金属ターゲット６１を配置しておき、処理対象物を該金属ターゲット６１と対面させた。真空槽を真空排気し、金属ターゲット６１と処理対象物の間の空間に反応ガス（酸素ガス）とスパッタガスの両方を供給しながら、金属ターゲット６１をスパッタリングし、島状のＮｂ酸化物（Ｎｂ_xＯ_y）薄膜を形成し、保護体３２とした（反応性スパッタ）。成膜時間から算出し、Ｎｂ_xＯ_y薄膜の膜厚は０．５ｎｍであった。

＜実施例２＞
処理対象物を成膜装置５０の回転体５２に取り付けたまま、回転体５２を回転させ、Ｎｂからなる金属ターゲット６１をスパッタリングし、酸素ガスからなる反応ガスをプラズマ化して、上述したメタモードにより、島状のＮｂ_xＯ_y薄膜を形成し、保護体３２とした。成膜時間から算出し、Ｎｂ_xＯ_y薄膜の膜厚は０．５ｎｍであった。

＜実施例３＞
処理対象物を成膜装置５０から取り出し、スパッタ装置の真空槽に搬入した。真空槽を真空排気しながら、該真空槽にスパッタガスとしてＡｒガスを導入し、該真空槽内でＮｂからなる金属ターゲット６１をスパッタリングして、透明導電膜３１の表面に点在する原子層（Ｎｂ原子層）を形成した。

次いで、真空槽内に酸素ガスからなる反応ガスを導入しながら、イオンガンから処理対象物に向けてイオンビームを照射し、Ｎｂ原子層と、Ｎｂ原子層を覆うＮｂ_xＯ_yの保護膜とからなる保護体３２を形成した。成膜時間から算出し、保護体の膜厚は０．５ｎｍであった。

＜実施例４＞
処理対象物を成膜装置５０から取り出し、スパッタ装置の真空槽に搬入した。該真空槽に反応ガスを導入せず、スパッタガスだけを導入しながら、金属ターゲット６１をスパッタリングして、透明導電膜３１表面に点在する原子層（Ｎｂ原子層）を形成した。

原子層が形成された処理対象物の表面に、実施例１と同じ条件でＮｂ_xＯ_y薄膜を形成し、Ｎｂ原子層とＮｂ_xＯ_y膜とからなる保護体３２を形成した。成膜時間から算出し、Ｎｂ原子層と、Ｎｂ_xＯ_y薄膜の膜厚はそれぞれ０．５ｎｍであった。

＜実施例５＞
実施例４と同じ条件で処理対象物の表面に保護体３２を形成した後、スパッタ装置の真空槽内にスパッタガスと反応ガス（Ｏ₂）とを導入しながら、該真空槽内部でＩＴＯからなる透明導電材料ターゲット６３をスパッタし、保護体３２の上にＩＴＯ薄膜を形成した。成膜時間から算出し、Ｎｂ原子層と、Ｎｂ_xＯ_y薄膜と、ＩＴＯ薄膜の膜厚はそれぞれ０．５ｎｍであった。

＜実施例６＞
金属ターゲット６１をＴｉからなるターゲットに変えた以外は、実施例３と同じ条件で、Ｔｉ酸化物（Ｔｉ_xＯ_y、ｘ、ｙは実数）薄膜からなる保護体３２を形成した。成膜時間から算出し、Ｔｉ_xＯ_y薄膜の膜厚は０．５ｎｍであった。

＜実施例７＞
金属ターゲット６１をＴｉからなるターゲットに変えた以外は、実施例４と同じ条件で、Ｔｉ原子層と、Ｔｉ_xＯ_yの保護膜とからなる保護体３２を形成した。成膜時間から算出し、Ｔｉ原子層と、Ｔｉ_xＯ_yの保護膜の膜厚はそれぞれ０．５ｎｍであった。

＜実施例８＞
反応ガスを窒素（Ｎ₂）ガスに代えた以外は上記実施例７と同じ条件でＴｉ原子層と、Ｔｉ窒化物（Ｔｉ_xＮ_y、ｘ、ｙは実数）の保護膜を形成し、保護体３２とした。成膜時間から算出し、Ｔｉ原子層と、Ｔｉ_xＮ_y保護膜の膜厚はそれぞれ０．５ｎｍであった。

＜実施例９＞
反応ガスを窒素（Ｎ₂）ガスと酸素ガス（Ｏ₂）の混合ガスに代えた以外は上記実施例７と同じ条件でＴｉ原子層と、Ｔｉ酸化物とＴｉ窒化物の混合物（Ｔｉ_xＯ_yＮ_z、ｘ、ｙ、ｚは実数）の保護膜を形成し、保護体３２とした。成膜時間から算出し、Ｔｉ原子層と、Ｔｉ_xＯ_yＮ_zの保護膜の膜厚はそれぞれ０．５ｎｍであった。

＜実施例１０＞
実施例７と同じ条件で保護体３２を形成した。スパッタ装置の真空槽内部にＳｉからなるターゲットを予め配置しておき、該ターゲットと処理対象物との間の空間に、スパッタガスと酸素ガスを導入しながら、該ターゲットをスパッタリングし、Ｓｉ_xＯ_y薄膜（ｘ、ｙは実数）を形成した。成膜時間から算出し、Ｓｉ_xＯ_y薄膜の膜厚は０．５ｎｍであった。

＜実施例１１＞
透明導電膜３１がＡＺＯ薄膜からなる処理対象物を用いた以外は、上記実施例４と同じ条件で保護体３２を形成した。

＜実施例１２＞
透明導電膜３１がＡＺＯ薄膜からなる処理対象物を用いた以外は、上記実施例７と同じ条件で保護体３２を形成した。

＜比較例１＞
透明導電膜３１がＩＴＯからなる処理対象物をそのまま試験片とした。

＜比較例２＞
酸素ガスの導入とイオンビームの放出を行わず、Ｎｂからなるターゲットをスパッタリングしながら、処理対象物を取り付けた回転体５２を回転させ、Ｎｂ原子層からなる保護体３２を島状に形成した。成膜時間から算出し、Ｎｂ原子層の膜厚は０．５ｎｍであった。

＜比較例３＞
透明導電膜３１がＡＺＯ薄膜からなる処理対象物をそのまま試験片とした。
尚、膜厚０．５ｎｍは薄すぎるため物理的に膜厚を測定することは困難である。そのため、膜厚を測定可能な厚膜を成膜し、膜厚と成膜時間との関係を予め求めた。その関係から、０．５ｎｍの薄膜の成膜に必要な成膜時間を求め、該成膜時間をかけて成膜したものの膜厚（狙い値）を０．５ｎｍとした。

＜表面状態の観察＞
比較例１、２、実施例１〜６、実施例９、実施例１１の試験片の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、倍率１０万倍にて撮影した。比較例１、２、実施例１〜６、実施例９、実施例１１のＳＥＭ写真をそれぞれ図５〜１４に示す。

図５を見ると、保護体３２を形成しないと、透明導電膜３１の表面は平坦なままであることが分かる。

図６を見ると、Ｎｂ原子層が島状に盛り上がって分散して形成されている。酸化も窒化もされていない金属原子は凝集しやすいことが分かる。

図７は、図６、図８〜図１４に比べ、島状になった保護体３２が少なかった。実施例１の保護体３２が反応性スパッタにより成膜された膜である。反応性スパッタは、ターゲットと基板１１の間に反応ガスが供給されるため、ターゲット表面が酸化又は窒化し、基板１１上には金属酸化物又は金属窒化物が到達する。そのため、凝集が起こらなかったと推測される。

これに対し、図８を見ると、保護体３２が島状に盛り上がって分散形成されている。実施例２は、金属原子層を形成する工程と、該金属原子層を反応ガスと反応させる工程とを繰り返しており（メタモード）、金属原子層が形成される時に凝集が起こると推測される。

図９〜図１４も同様に、保護体３２が島状に盛り上がっており、成膜方法や金属及び反応ガスの種類に関わらず、一旦金属原子層を形成すれば凝集が起こることが確認された。

即ち、透明導電膜３１の表面に、金属原子層を形成してから、該金属原子層をプラズマ化した反応ガスと反応させるか、該金属原子層の上に、金属と反応ガスとの反応物の層を反応性スパッタにより成膜させれば、島状の保護体３２が形成されることが分かる。

尚、図１４も保護体３２が島状に盛り上がっており、透明導電膜３１の種類に関わらず、本発明の成膜方法によれば、島状の保護体３２が形成されることが確認された。

上記実施例１〜１２、比較例１〜３の試験片を用いて、下記に示す摺動特性試験を行った。

＜摺動特性試験＞
図４の符号９０は摺動試験機を示しており、摺動試験機９０は台９１を有しており、台９１上にはボールベアリング９６が配置され、ボールベアリング９６上にステージ９８が乗せられている。
各試験片と、図１の可撓性パネル２０とを、保護体３２が形成された面と上部電極層２７とが対向するよう両面テープで貼りあわせて試験用パネルを作成した。

各試験用パネルを、可撓性パネル２０側の面を上方に向けた状態でステージ９８上に乗せ、ステージ９８上の振動子９４下端に樹脂製の振動子先端部９５を取り付けた。
更に、振動子９４と振動子先端部９５と荷重９３との合計が、２５０ｇｆになるように、振動子９４上端に荷重９３を取り付けた。振動子先端部９５で可撓性パネル２０を押圧しながら、荷重２５０ｇｆで振動子９４を往復移動させた。

１０万回往復移動後と、２０万回往復移動後と、３０万回往復移動後に、試験用パネルの下部電極層３０表面を観察し、下部電極層３０表面に傷が見られないものを○、部分的に傷が見られたものを△、摺動した部分全体に傷が見られたものを×として評価した。評価結果を下記表１に記載する。

上記表１から明らかなように、保護体３２の少なくとも表面部分に、金属の酸化物と金属窒化物のいずれか一方又は両方を含有する保護膜が形成されていれば、耐摩耗性が高いことが確認された。

＜表面状態と摺動性試験＞
上記比較例１、実施例１、６の試験片について、９５０ｎｍ×１２７０ｎｍ（１．２μｍ²）の観察エリア内にある島（保護体３２）の数を数えた。観察エリア内の島の数と、その数を１μｍ²当たりの個数に換算した数（密度）とを下記表２に記載する。

更に、島の数が増えるように成膜時間を長くした以外は、実施例１、６と同じ条件で試験片をそれぞれ作成した。これらの試験片についても、実施例１、６と同じ条件で、ＳＥＭ写真を撮影した。

図１５（ａ）〜（ｆ）は試験片のＳＥＭ写真であって、図１５（ａ）は比較例１、図１５（ｂ）は実施例１、図１５（ｃ）は実施例１の成膜時間を長くした実施例１ａ、図１５（ｄ）は実施例６、図１５（ｅ）は実施例６の成膜時間を長くした実施例６ａ、図１５（ｆ）は実施例６ａよりも更に成膜時間を長くした実施例６ｂである。

ＳＥＭ写真から、比較例１、実施例１、６と同じ条件で各試験片の島の数を測定し、島の密度を算出した。更に、上記摺動特性試験も行った。その結果を上記表２に記載する。

上記表２から分かるように、実施例１は反応性スパッタで保護体３２を成膜したため、島の数が少なく、摺動特性も劣るが、実施例１と同じ反応性スパッタ法でも、実施例１ａのように成膜時間を長くすれば、島の個数が増大して、摺動特性が向上する。

しかし、最初に金属原子層を形成する実施例６、６ａ、６ｂは、実施例１、１ａに比べて島の数が多い。反応性スパッタは成膜速度も遅いことから、本発明では、該金属原子層を反応ガスと反応させた方が、最初から金属と反応ガスの反応物の層を形成する反応性スパッタ法よりも優れていることが分かる。

実施例１ａと、実施例６、６ａ、６ｂは実用上十分な摺動特性を有している。実施例の島のサイズ（直径）は１００Å以上６００Å以下（１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下）であったことから、実用上十分な摺動特性を得るためには、直径が１０ｎｍ以上６０ｎｍ以下の保護体３２を、１μｍ²当たり３個以上３６４個以下になるよう、成膜時間を制御する必要がある。

尚、上記成膜装置５０で金属ターゲット６１をスパッタリングしながら、反応ガスをプラズマ化し、メタモードで成膜したところ、反応ガスを導入せずに金属ターゲット６１をスパッタリングした場合と比べて、スパッタ速度が殆ど変らなかった。このことから、メタモードでは、金属ターゲット６１の表面に反応生成物が生成されないことが分かる。

これに対し、従来の反応性スパッタ装置で、Ｓｉターゲットと処理対象物の間の空間にスパッタガスとＯ₂ガスとを供給してスパッタリングしたところ、スパッタガスだけを供給してスパッタリングした場合に比べて、スパッタ速度が１／３に低下した。スパッタ速度が遅いと、当然成膜速度が遅くなる。従って、金属原子層を形成してから、該金属原子層を反応ガスと反応させる方法が、最も効率がよい。

＜金属材料の種類＞
金属ターゲット６１の構成材料をＮｂから、Ｚｒと、Ｔａと、Ｓｉに変えた以外は、実施例３と同じ条件で実施例１３〜１５の試験片を作成し、ＳＥＭ写真の撮影と、上記「摺動特性試験」を行った。実施例１３〜１５のＳＥＭ写真を図１６〜図１８に示し、摺動特性試験の結果を下記表３に記載する。

上記表３中Ｚｒ_xＯ_y（ｘ、ｙは実数）はＺｒＯ₂等の酸化ジルコニウムであり、Ｔａ_xＯ_y（ｘ、ｙは実数）はＴａ₂Ｏ₅等の酸化タンタルであり、Ｓｉ_xＯ_y（ｘ、ｙは実数）はＳｉＯ₂等の酸化シリコンである。

図１３〜１６から、表面に島状の保護体が形成されていることが確認された。また、摺動特性試験の結果も良好であり、金属材料をＺｒと、Ｔａと、Ｓｉに変えても、保護体の耐摩耗性が高いことが分かった。

Claims (4)

1. 第一、第二の基板と、前記第一、第二の基板上にそれぞれ配置された第一、第二の透明電極とをそれぞれ有する第一、第二のパネルが、前記第一、第二の透明電極が配置された面を互いに対向させた状態で離間して配置され、
   前記第一、第二のパネルのいずれか一方又は両方を押圧すると、前記第一、第二の透明電極が接触するタッチパネルであって、
   前記第一の透明電極は、透明導電膜と、前記透明導電膜の表面に盛り上がって形成され、前記透明導電膜の表面に島状に点在する保護体とを有し、
   前記保護体の表面には金属材料の窒化物と、前記金属材料の酸化物のいずれか一方又は両方を含有する保護膜が露出し、
   前記保護体の平面形状の大きさは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下にするタッチパネル。
2. 前記金属材料はＴｉと、Ｎｂと、Ｚｒと、Ｔａと、Ｓｉとからなる金属群より選択されるいずれか１種類以上の金属からなり、
   前記透明導電膜は前記保護膜よりも低抵抗である請求項１記載のタッチパネル。
3. 第一の基板表面上に第一の透明電極を形成して第一のパネルを作成し、
   第二の基板表面上に第二の透明電極が形成された第二のパネルと、前記第一のパネルとを、前記第一、第二の透明電極が対向するよう貼り合せるタッチパネルの製造方法であって、
   前記第一の透明電極の形成は、前記第一の基板の表面に透明酸化物を主成分とする透明導電膜を形成した後、
   前記透明導電膜の表面に盛り上がり、前記透明導電膜の表面に島状に点在する保護体を形成するタッチパネルの製造方法であって、
   前記保護体は、
   前記透明導電膜の表面に、Ｔｉと、Ｎｂと、Ｚｒと、Ｔａと、Ｓｉとからなる金属群より選択されるいずれか１種類以上の金属を析出させて複数の金属凝集体を形成する工程と、
   前記金属凝集体を酸化させる酸化反応と、前記金属凝集体を窒化させる窒化反応のいずれか一方又は両方を行い、保護膜を形成する工程とで形成し、
   前記保護体の平面形状の大きさは、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下にするタッチパネルの製造方法。
4. 前記金属凝集体を形成する工程と、前記保護膜を形成する工程とを交互に繰り返す請求項３記載のタッチパネルの製造方法。