JP2015165401A - 複合基板構造、及び、それを備えるタッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性、視覚的な透明度及び美観を高めた複合基板構造と、その複合基板構造を有するタッチパネルを提供する。【解決手段】タッチパネル２は第一の面１０１と第一の面１０１の反対側の第二の面１０２とを有する透明基板１００と、透明基板１００の第一の面１０１に形成されるダイヤモンドライクカーボン層２００と、透明基板１００側の反対側の面であるダイヤモンドライクカーボン層２００の一面に設けられる疎水層３００を含む。さらに、透明基板１００の第二の面１０２に設けられるタッチ制御ユニット１１を含み、タッチ制御ユニット１１は、タッチ感知電極層６００を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、促進させた基板構造に関し、特に、タッチパネルに利用される複合基板構造に関する。

タッチパネルは、先進的なユーザインターフェイス技術として、幅広く、電子デバイスに提供されている。例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、カメラ、電子書籍端末、ＭＰ３プレーヤー、他の携帯電子製品は、操作的な制御装置として、表示画面に利用されるタッチパネルを含む。

タッチパネルを有する製品を操作するとき、ユーザは、典型的に、自分の指又はスタイラスを用いて、タッチパネルの基板表面に接触させる。指又はスタイラスのスライドやプッシュは、基板表面に伝達する。一部の基板は透明であるが、他の基板は半透明又は不透明である。

本発明は、複合基板構造と、複合基板構造を有するタッチパネルとを提供する。複合基板構造がダイヤモンドライクカーボン層と疎水層とをその表面に有するため、透明基板の表面の耐摩耗性を促進させる。

本発明の実施の形態の一つによれば、複合基板構造は、透明基板と、前記透明基板に設けられた疎水層と、前記透明基板と前記疎水層との間に配置されたダイヤモンドライクカーボン層とを含む。前記疎水層は、０．１以下の静止摩擦係数を有する。

別の本発明の実施の形態によれば、複合基板構造を有するタッチパネルは、第一の面と、第一の面に平行な第二の面とを有する透明基板と、前記透明基板に配置され、前記第一の面に位置するダイヤモンドライクカーボン層と、前記透明基板における前記ダイヤモンドライクカーボン層の反対側の面に配置される疎水層と、前記透明基板の前記第二の面の下方に配置されたタッチ制御ユニットと、を含み、前記疎水層は、約０．１以下の動摩擦係数を有する。

本開示についての理解を進めるために、本発明の開示を容易にするための図に沿って下記の実施の形態を提供する。

図１は、本発明の、１つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。 図２は、本発明の一実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。 図３は、本発明の一実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。 図４は、本発明の一実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。 図５は、本発明の一実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。 図６は、本発明の一実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。 図７は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。 図８は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。 図９は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。 図１０は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。

上記の図面と、下記の詳細な説明とは、本発明のスコープを説明するための目的の代表例である。

なお、下記の詳細な説明における文言「上側」、「下側」、「上方」及び「下方」は、図面と説明と構成要素の位置関係とを説明する目的のために提供されるものであることに留意すべきである。開示された正確な形状は、徹底することや限定することを意図するものではない。添付した図面について、複合基板構造の上側は、ユーザに相対的に近い一方、複合基板構造の下側は、ユーザに相対的に遠い。

図１を参照して、本発明にかかる複合基板構造を説明する。図１は、本発明の、１つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。図１に示すように、複合基板構造１０は、第一の面１０１と、第一の面１０１の反対側の第二の面１０２とを有する透明基板１００を含む。第一の面１０１と第二の面１０２とは、互いに実質的に平行に配置される。一部の実施の形態では、透明基板１００は、絶縁性を有しつつ視覚的に透明な材料からなる。一部の実施の形態では、透明基板１００は、エチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエチレンテレフタレート、非晶ポリアリレート、ポリカーボネート、又は、ガラスのいずれかを含む材料から形成される。一部の実施の形態では、透明基板１００は、剛性を有するプレート、又は、柔軟性を有するプレートである。一部の実施の形態では、透明基板１００は、平らなボード、曲面を有するボード、又は、異なる形状を有するボードのいずれかである。少なくとも一つの実施の形態では、透明基板１００は、平らなボードである。

複合基板構造１０は、透明基板１００に形成されたダイヤモンドライクカーボン層２００をさらに含む。ダイヤモンドライクカーボン層２００は、第一の面１０１に位置しているが、本発明はそれに限定されない。実施の形態の一つでは、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、透明基板１００の一面又は複数の面に配置されていればよい。

複合基板構造１０のダイヤモンドライクカーボン層２００は、様々な目的を達するために設置される。ここで、二つの動機が考えられる。

第一に、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、ｓｐ^２結合黒鉛構造と、ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造とを有し得る。ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造は、より良い硬度と、より良い耐擦傷性と、より良い耐摩耗性とを有する一方、透明基板１００と比較して、高い内部応力と弱い結合力とを有する。従って、ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造をより多く含むダイヤモンドライクカーボン層２００は、透明基板１００との粘着性が劣化するおそれがある。そのため、ダイヤモンドライクカーボン層２００を透明基板１００に形成するプロセスは、ダイヤモンドライクカーボン層２００と透明基板１００との接着性を促進する。例えば、透明基板１００に形成されたダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みは、その内部応力を減らすために、減少する。

第二に、ダイヤモンドライクカーボン層２００の視覚的な透明度を考慮すると、ｓｐ^２結合黒鉛構造が、ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造と比較して、ダイヤモンドライクカーボン層２００の光学特性に大きな影響を与える。詳細には、ダイヤモンドライクカーボン層２００が、ｓｐ^２結合を有する黒鉛構造を多く含めば含むほど、ダイヤモンドライクカーボン層２００の視覚的な透明度は、ますます劣化する。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^２結合を有する黒鉛構造の含有量（含有率と称してもよい。）が少なければ少ないほど、ダイヤモンドライクカーボン層２００の視覚的な透明度は、ますます良好になる。

それゆえ、接着性と視覚的な透明度とを最適化するため、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、約１５ｎｍ以下の厚みを有し、ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^３結合の含有量は、約１５％以上である。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^３結合の含有量は、具体例として、約３０％、又は、必要に応じて、約５０％である。

一部の実施の形態では、本発明にかかるダイヤモンドライクカーボン層２００は、スパッタリングを用いて、透明基板１００の表面に形成される。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^３結合の含有量は、分解エネルギーと水素の流速を制御することにより、調整する。スパッタリングにより形成されるダイヤモンドライクカーボン層２００は、水素流速が１２ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minute）を超えるように制御されるとともに、分解エネルギーが１００〜７００ｅＶ（電子ボルト）となるように制御されるとき、約１５％以上の含有量でｓｐ^３結合を含み得る。

本発明による視覚的な透明度と接着性とについて留意に値することを述べた。複合基板構造１０への視覚的な効果へ向かう、さらなる動機がある。

複合基板構造１０への視覚的な効果は、ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが少なくとも関連する。実験結果は、複合基板構造１０のダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが大きくなれば大きくなるほど、複合基板構造１０の視覚的な透明度が劣化し、関連分野で黄変現象として知られる、黄色がはっきりと出現することを示す。もし、ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みは、約１０ｎｍよりも大きく増加する場合、黄変現象は、肉眼により確認される。もし、ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みは、約１５ｎｍよりも大きく増加する場合、黄変現象は、重大な影響を複合基板構造１０に与える。

そのため、視覚的な透明度、接着性、及び、黄変現象の観点から、一部の実施の形態では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、約１０ｎｍよりも小さな厚みを有すると好ましい。他の好ましい実施の形態では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、約２ｎｍ〜約５ｎｍの厚みを有する。これによれば、複合基板構造１０の透明度は約８９％よりも大きく、複合基板構造１０の視覚的な効果と接着特性とについての最適化を可能とする。これ以降の記載では、透明度は、入射光を１００％とした場合の入射光に対する透過光量、として記載される。この入射光は、約５５０ｎｍの波長を有する。

複合基板構造１０は、疎水層３００をさらに含み、疎水層３００はダイヤモンドライクカーボン層２００の一面に設けられ、ダイヤモンドライクカーボン層２００の一面は、透明基板１００側の反対側の面である。疎水層３００におけるダイヤモンドライクカーボン層２００側の反対側の面は、１１０°よりも大きい接触角を有する。だから、ダイヤモンドライクカーボン層２００の反対側の面では、疎水層３００の表面全体が疎水性を有すると好ましい。実験結果は以下のことを示した。対象物の接触角度が９０°よりも大きいとき、対象物の表面は、液体の一塊をはじく。そのため、液体は対象物を容易に濡らせず、その対象物の表面上を移動する。一部の実施の形態では、疎水層３００の材料は、複合基板構造１０の疎水性を改善するために、Ｆ（フッ素）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）のうち、少なくとも１つの元素を含む化合物を含む。

以下、疎水層３００を有する複合基板構造１０と、疎水層３００を含まない複合基板構造とを比較するために、第一の耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を行った。

実験条件：
ウルトラファインスチールウールに包まれた２ｃｍ四方の摩擦ヘッドを、力７０Ｎで下方に押し付けることによって、試験を行った。

実験結果：
疎水層３００を有する複合基板構造１０は、疎水層３００を含まない複合基板構造と比較して、より良い耐擦傷性と、より良い耐摩耗性を有する。

実験結果の説明：
疎水層３００を有する複合基板構造１０は、疎水層３００を含まない複合基板構造と比較して、低い表面摩擦係数を有する。複合基板構造１０の耐擦傷性と耐摩耗性とは、表面摩擦係数に関係する。具体的には、複合基板構造１０の表面摩擦係数が大きくなればなるほど、耐擦傷性と耐摩耗性とが劣化する。複合基板構造１０の表面摩擦係数が小さくなればなるほど、耐擦傷性と耐摩耗性とが向上する。

したがって、疎水層３００は、複合基板構造１０の疎水性を改良する。そのため、疎水層３００は、複合基板構造１０が油や水を引き付けることを抑制する。その他に、疎水層３００を有する複合基板構造１０は、より小さい表面摩擦係数を有する。その結果、複合基板構造１０が外部のスクラッチ力（an external scratching force）を受けたとき、生じる擦傷及び摩耗が少ない。

疎水層３００における疎水性原子の含有量が多ければ多いほど、疎水層３００における疎水性原子の疎水性が向上する。したがって、表面摩擦係数が小さくなる。本発明の、１つ又は複数の実施形態によれば、疎水層３００における疎水性原子（例えば、Ｆ（フッ素））の含有量は、５０％よりも大きい。

さらに、実際の製造プロセスでは、疎水層３００の表面摩擦係数は、ＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率（a proportion of carbon-fluorine bonds to silicon-oxygen bonds）に関係することが知られている。

様々なＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率の疎水層３００を有する複合基板構造１０について行われた第二の耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を以下に記載する。

実験条件：
クラス１００の無塵布（dustless class 100 cloth）を複合基板上に配置し、２００ｇの重りをその無塵布の上に配置する。複合基板構造において速度１００ｍｍ／ｍｉｎで耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を行う。

実験結果：
疎水層３００においてＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率が５０：１以上である複合基板構造１０は、約０．１以下の静止摩擦係数を有する。疎水層３００の表面は、好ましい平滑度を有するため、耐擦傷性及び耐摩耗性が促進される。

実験結果の説明：
疎水層３００は、複合基板構造１０の表面の平滑度を促進する。そのため、複合基板構造１０が外部のスクラッチ力を受けたときの、複合基板構造１０の耐擦傷性及び耐摩耗性を高める。

本発明の実施の形態の一部では、疎水層３００は、ベーキングプロセス又はそれに類するプロセスにより、結晶体に変化する（become crystalline）。ベーキングプロセスにより形成される疎水層３００では、分子が、非常に規則正しい微視的構造となるように配列されているため、疎水層３００が、好ましい密度を有する。疎水層３００の密度が大きくなればなるほど、疎水層３００の摩擦係数がより安定化し、低い値を維持する。約５０％を超える結晶率を有する疎水層３００を備える複合基板構造１０は、明確に促進した耐擦傷性及び耐摩耗性を有する。

さらに、疎水層３００の厚みが大きくなればなるほど、視覚的な透明度が劣化する。疎水性と視覚的な透明度とを最適化するために、疎水層３００は、約５ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有することが好ましい。

図２は、本発明の一つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図を示す。図２を参照する。図１に示される複合基板構造と共通する構成についての説明を省略する。一部の実施形態では、複合基板構造２０は、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００との間に配置される接着層４００をさらに含む。接着層４００は、シリコンを主成分とする材料を含む。一部の実施形態では、接着層４００は、ダイヤモンドライクカーボン層２００と、透明基板１００との結合を強化するために配置される。詳細には、接着層４００中のＳｉ原子は、透明基板１００（ガラス基板など）のシリカネットワーク中に入り込むことができる。また、このＳｉ原子は、ダイヤモンドライクカーボン層２００における、Ｃ原子とＨ原子とからなるメッシュ構造（the carbon-hydrogen mesh structure）にも入り込むことができる。その結果、それらの接着性を増加させる。本実施の形態では、接着層４００は二酸化ケイ素層であるが、本願発明はこれに限定されるものではない。

その反面、一部の実施の形態では、接着層４００によって、ダイヤモンドライクカーボン層２００と透明基板１００との組成の差異による内部応力により引き起こされる層間剥離が回避され、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、透明基板１００に強固に結合される。反面、細かい粒子により形成される接着層４００（二酸化ケイ素など）は、好ましい平面度の表面を有するダイヤモンドライクカーボン層２００の積層構造（後述）を供給し得る。

図３は、本発明の一つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図を示す。図３を参照する。図１及び図２に示される複合基板構造と共通する構成についての説明を省略する。一部の実施形態では、複合基板構造３０は、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００との間に配置される中間層５００をさらに含む。例えば、中間層５００は、Ｓｉ及びＣ（a silicon carbon）を主成分とした材料から形成される。中間層５００は、Ｓｉ原子を約１０〜２０％含み、Ｃ原子を約８０〜９０％含む。

一部の実施の形態では、中間層５００によって、中間層５００とダイヤモンドライクカーボン層２００との結合と、中間層５００と疎水層３００との結合とは、共通する原子構造を有することができる。疎水層３００は、ダイヤモンドライクカーボン層２００に強固に結合される。特に、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００との組成の差異による内部応力により引き起こされる層間剥離が回避される。

さらに、中間層５００の厚みが大きくなればなるほど、複合基板構造３０の視覚的な透明度が劣化する。視覚的な透明度と複合基板構造３０の接着性とを最適化するために、中間層５００は、約１０ｎｍ〜約１３ｎｍの厚みを有することが好ましい。

図４は、本発明の一つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図を示す。図４を参照する。図１、図２及び図３に示される複合基板構造と共通する構成についての説明を省略する。一部の実施形態では、複合基板構造４０は、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００との間に配置される接着層４００をさらに含む。

図５は、本発明の一つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図を示す。図５を参照する。図１、図２、図３及び図４に示される複合基板構造と共通する構成についての説明を省略する。一部の実施形態では、複合基板構造５０は、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００との間に配置される反射防止膜１０１０をさらに含む。反射防止膜１０１０は、複数の第一反射防止層１０１１、１０１３と、複数の第二反射防止層１０１２、１０１４とを含んでもよい。例えば、第一反射防止層１０１１と、第二反射防止層１０１２と、第一反射防止層１０１３と、第二反射防止層１０１４とは、透明基板１００から外方に延びる方向に順次、積層されている。一部の実施の形態では、反射防止膜１０１０は、二つの第一反射防止層と、二つの第二反射防止層とを含むが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第一反射防止層の数、又は、第二反射防止層の数は、３、４、又は、４よりも多い。なお、第一反射防止層の数は、第二反射防止層の数に一致し、第一反射防止層と第二反射防止層とは、それぞれ、交互に積層されている。

一部の実施の形態では、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００との間に配置される反射防止膜１０１０において、第一反射防止層１０１１は、透明基板１００に隣接して配列され、第二反射防止層１０１４は、ダイヤモンドライクカーボン層２００に隣接して配列される。各第二反射防止層１０１２、１０１４は、各第一反射防止層１０１１、１０１３の屈折率よりも、低い屈折率を有する。例えば、複数の第一反射防止層１０１１、１０１３は、それぞれ、約１．６よりも大きい屈折率を有し、複数の第二反射防止層１０１２、１０１４は、それぞれ、約１．５５よりも小さい屈折率を有する。好ましい一部の実施の形態では、複数の第一反射防止層１０１１、１０１３は、それぞれ、約１．８よりも大きい屈折率を有し、複数の第二反射防止層１０１２、１０１４は、それぞれ、約１．５よりも小さい屈折率を有する。

一部の実施の形態では、第一反射防止層１０１１、１０１３は、それぞれ、酸化ニオブ、酸化チタン（ＴｉＯ_２、Ｔｉ_３Ｏ_５、Ｔｉ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸窒化シリコン、又は、窒化シリコンのいずれかにより、主に形成される。第二反射防止層１０１２、１０１４は、それぞれ、酸化シリコン又はフッ化マグネシウムにより、主に形成される。

透明基板１００に配置された反射防止膜１０１０により、複合基板構造５０の視覚的な透明度は促進されている。複合基板構造５０は、約９２％よりも大きい透明度を有することができる。透明基板１００上の環境における外部から光の影響が明確に減じる。透明基板１００の反射防止効果は促進され、複合基板構造５０の光学的特性は、強化される。

一部の実施の形態では、中間層５００（図５では不図示）は、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００との間に適宜、配置されていてもよい。中間層５００が配置されると、疎水層３００はダイヤモンドライクカーボン層２００と強固に結合されている。

図６は、本発明の一つ又は複数の実施形態にかかる複合基板構造の断面図を示す。図６を参照する。図１〜図５に示される複合基板構造と共通する構成についての説明を省略する。一部の実施の形態では、複合基板構造６０は、透明基板１００と反射防止膜１０１０との間に配置された接着層４００を含み、第一反射防止層１０１１は、接着層４００に隣接して配列され、第二反射防止層１０１４は、ダイヤモンドライクカーボン層２００に隣接して配列される。

一部の実施の形態では、中間層５００（図６では不図示）は、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００との間に適宜、配置されていてもよい。中間層５００が配置されると、疎水層３００はダイヤモンドライクカーボン層２００と強固に結合されている。

図７は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図を示す。図７に示すように、タッチパネル１は、第一の面１０１と、第一の面１０１に平行な第二の面１０２とを有する透明基板１００を含む。透明基板１００は、絶縁性を有しつつ視覚的に透明な材料からなる。透明基板１００は、エチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、非晶ポリアリレート、ポリカーボネート、又は、ガラス等の、いずれかを含む材料から形成される。透明基板１００は、剛性を有するプレート、又は、柔軟性を有するプレートである。透明基板１００は、平らなボード、曲面を有するボード、又は、異なる形状を有するボードのいずれかである。一部の実施の形態では、透明基板１００は、具体例として、平らなボードである。

タッチパネル１は、透明基板１００に形成されたダイヤモンドライクカーボン層２００をさらに含む。以下、実施の形態の具体例について説明する。本具体例では、ダイヤモンドライクカーボン層２００が透明基板１００の第一の面１０１に位置する。下記の理由のため、ダイヤモンドライクカーボン層２００が第一の面１０１に位置すると好ましい。タッチパネル１が、タッチ制御電子デバイス（スマートフォン又はタブレットコンピュータ等）に適用するために、設けられる。他の構成要素と組み立てられることでタッチ制御電子デバイスを形成するためのタッチパネル１では、タッチ制御電子デバイスを操作するためにユーザによるタッチが伝達される透明基板１００の第一の面１０１は、露出される必要がある。一方、透明基板１００の他の面は、他の構成要素により、覆われている。第一の面１０１に積層されるダイヤモンドライクカーボン層２００は、引っ掻き（スクラッチ）や凹み（cavities）から第一の面１０１を防護するために、設けられる。一部の実施の形態では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、透明基板１００の他の面に積層される。例えば、透明基板１００に配置されるダイヤモンドライクカーボン層２００は第二の面１０２の下に位置し、本発明はこれに限られない。

特に、ダッチパネル１のダイヤモンドライクカーボン層２００は、タッチパネルへの利用の必要性を満たすように、設計される。ここで、少なくとも二つの動機が考えられる。

第一に、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、ｓｐ^２結合黒鉛構造と、ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造とを有してもよい。ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造は、より良い硬度と、より良い耐擦傷性と、より良い耐摩耗性とを有する一方、比較的に高い内部応力と、劣った透明基板１００との粘着性とを有する。そのため、ダイヤモンドライクカーボン層２００を透明基板１００に形成するプロセスは、ダイヤモンドライクカーボン層２００と透明基板１００との接着性を促進する。例えば、透明基板１００に形成されたダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みは、その内部応力を減らすために、減少する。

第二に、ダイヤモンドライクカーボン層２００の視覚的な透明度を考慮すると、ｓｐ^２結合黒鉛構造が、ｓｐ^３結合ダイヤモンド立方晶構造と比較して、ダイヤモンドライクカーボン層２００の光学特性に大きな影響を与える。詳細には、ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^２結合を有する黒鉛構造の含有量が多ければ多いほど、ダイヤモンドライクカーボン層２００の視覚的な透明度は、ますます劣化する。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^２結合を有する黒鉛構造の含有量が少なければ少ないほど、ダイヤモンドライクカーボン層２００の視覚的な透明度は、ますます良好になる。

それゆえ、接着性と視覚的な透明度とを最適化するため、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、約１５ｎｍ以下の厚みを有し、ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^３結合の含有量は、約１５％以上である。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^３結合の含有量は、具体例として、約３０％、又は、必要に応じて、約５０％である。

一部の実施の形態では、本発明にかかるダイヤモンドライクカーボン層２００は、スパッタリングを用いて、透明基板１００の表面に形成される。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ^３結合の含有量は、分解エネルギーと水素の流速を制御することにより、調整する。スパッタリングにより形成されるダイヤモンドライクカーボン層２００は、水素流速が１２ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minute）を超えるように制御されるとともに、分解エネルギーが１００〜７００ｅＶ（電子ボルト）となるように制御されるとき、約１５％以上の含有量でｓｐ^３結合を含み得る。

本発明による視覚的な透明度と接着性とについて留意に値することを述べた。タッチパネル１への視覚的な効果へ向かう、さらなる動機がある。

タッチパネル１への視覚的な効果は、ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが少なくとも関連する。実験結果は、タッチパネル１のダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが大きくなれば大きくなるほど、タッチパネル１の視覚的な透明度が劣化し、関連分野で黄変現象として知られる、黄色がはっきりと出現することを示す。もし、ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みは、約１０ｎｍよりも大きく増加する場合、黄変現象は、肉眼により確認される。もし、ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みは、約１５ｎｍよりも大きく増加する場合、黄変現象は、重大な影響を複合基板構造１０に与える。

そのため、視覚的な透明度、接着性、及び、黄変現象の観点から、一部の実施の形態では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、約１０ｎｍよりも小さな厚みを有すると好ましい。別の好ましい実施の形態では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、約２ｎｍ〜約５ｎｍの厚みを有する。これによれば、タッチパネルの透明度は約８９％よりも大きく、タッチパネル１の視覚的な効果と接着特性とについての最適化を可能とする。これ以降の記載では、透明度は、入射光を１００％とした場合の入射光に対する透過光量、として記載される。この入射光は、約５５０ｎｍの波長を有する。

タッチパネル１は、疎水層３００をさらに含み、疎水層３００はダイヤモンドライクカーボン層２００の一面に設けられ、ダイヤモンドライクカーボン層２００の一面は、透明基板１００側の反対側の面である。疎水層３００におけるダイヤモンドライクカーボン層２００側の反対側の面、１１０°よりも大きい接触角を有する。だから、ダイヤモンドライクカーボン層２００の反対側の面では、疎水層３００の表面全体が疎水性を有すると好ましい。（実験結果は以下のことを示した。対象物の接触角度が９０°よりも大きいとき、対象物の表面は、液体の一塊をはじく。そのため、液体は対象物を容易に濡らせず、その対象物の表面上を移動する。）疎水層３００の材料は、タッチパネル１の疎水性を改善するために、Ｆ（フッ素）、Ｎ（窒素）、Ｏ（酸素）のうち、少なくとも１つの元素を含む化合物を含む。

以下、疎水層３００を有するタッチパネル１と、疎水層３００を含まないタッチパネルとを比較するために、第一の耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を行った。

実験条件：
ウルトラファインスチールウールに包まれた２ｃｍ四方の摩擦ヘッドを、力７０Ｎで下方に押し付けることによって、試験を行った。

実験結果：
スクラッチ回数が６０００回を超えた後で、疎水層３００を含まないタッチパネルは、大きく摩滅した。

スクラッチ回数が８０００回を超えた後で、透明基板１００が大きく摩滅した。疎水層３００の接触角度は、９０°よりも大きな角度を保ち、好ましい疎水性を示した。

実験結果の説明：
疎水層３００を有するタッチパネル１は、疎水層３００を含まないタッチパネル１と比較して、低い表面摩擦係数を有する。タッチパネルの耐擦傷性と耐摩耗性とは、表面摩擦係数に関係する。具体的には、タッチパネル１の表面摩擦係数が大きくなればなるほど、耐擦傷性と耐摩耗性とが劣化する。タッチパネル１の表面摩擦係数が小さくなればなるほど、耐擦傷性と耐摩耗性とが向上する。

したがって、疎水層３００は、タッチパネル１の疎水性を改良する。そのため、疎水層３００は、タッチパネル１が油や水を引き付けることを抑制する。その他に、疎水層３００を有するタッチパネル１は、より小さい表面摩擦係数を有する。その結果、タッチパネル１が外部のスクラッチ力（an external scratching force）を受けたとき、生じる擦傷及び摩耗が少ない。

疎水層３００における疎水性原子の含有量が多ければ多いほど、疎水層３００における疎水性原子の疎水性が向上する。したがって、表面摩擦係数が小さくなる。本発明の、１つ又は複数の実施形態によれば、疎水層３００における疎水性原子（例えば、Ｆ（フッ素））の含有量は、５０％よりも大きい。

さらに、実際の製造プロセスでは、疎水層３００の表面摩擦係数は、ＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率（a proportion of carbon-fluorine bonds to silicon-oxygen bonds）に関係することが知られている。

様々なＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率の疎水層３００を有するタッチパネル１について行われた第二の耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を以下に記載する。

実験条件：
クラス１００の無塵布（dustless class 100 cloth）をタッチパネル上に配置し、２００ｇの重りをその無塵布の上に配置する。複合基板構造において速度１００ｍｍ／ｍｉｎで耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を行う。

実験結果：
疎水層３００においてＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率が５０：１以上であるタッチパネルは、約０．１以下の静止摩擦係数を有する。疎水層３００の表面は、好ましい平滑度を有するため、耐擦傷性及び耐摩耗性が促進される。

実験結果の説明：
疎水層３００は、タッチパネルの表面の平滑度を促進させる。そのため、複合基板構造１０が外部のスクラッチ力を受けたときの、タッチパネルの耐擦傷性及び耐摩耗性を高める。

本発明の実施の形態では、疎水層３００は、ベーキングプロセス又はそれに類するプロセスにより、結晶体に変化する（become crystalline）。ベーキングプロセスにより形成される疎水層３００では、分子が、非常に規則正しい微視的構造となるように配列されているため、好ましい密度を有する。疎水層３００の密度が大きくなればなるほど、疎水層３００の摩擦係数がより安定化し、低い値を維持する。約５０％を超える結晶率を有する疎水層３００を備えるタッチパネル１は、明確に促進した耐擦傷性及び耐摩耗性を有する。

さらに、疎水層３００の厚みが大きくなればなるほど、視覚的な透明度が劣化する。疎水性と視覚的な透明度とを最適化するために、本発明の実施の形態に係る疎水層３００は、約５ｎｍ〜約３０ｎｍの厚みを有することが好ましい。

以下、本発明にかかる複合基板構造の他の実施の形態について説明する。複合基板構造２０、複合基板構造３０、及び、複合基板構造４０は、タッチパネル１に適用することができる。その結果、タッチパネル１の耐擦傷性及び耐摩耗性を促進することができる。また、光学的な効果を最適化することができる。図１〜図６に示す構成と共通する構成及び手段についての説明を省略する。

図８は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。タッチパネル２はタッチ制御ユニット１１を含み、タッチ制御ユニット１１は、透明基板１００の第二の面１０２に設けられるタッチ感知電極層６００を含む。タッチ感知電極層６００は、ユーザによるタッチ制御の操作を促進するように、設けられる。タッチ感知電極層６００は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、カドミウムスズ酸化物（ＣＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウムスズ亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、カドミウム酸化物（ＣｄＯ）、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩｎＧａＺｎＯ）、インジウムガリウム亜鉛マグネシウム酸化物（ＩｎＧａＺｎＭｇＯ）、インジウムガリウムマグネシウム酸化物（ＩｎＧａＭｇＯ）、インジウムガリウムアルミニウム酸化物（ＩｎＧａＡｌＯ）、シルバーナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン等のように、視覚的に透明でありつつ伝達可能な材料から形成される。

タッチ感知電極層６００は、複数の第一軸の電極（図示略）と複数の第二軸の電極とから形成される。一つ又は複数の実施の形態では、複数の第一軸の電極と複数の第二軸の電極とは、いずれも、透明基板１００の第二の面１０２に配置されている。

図９は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。実施の形態の一部では、タッチパネル３のタッチ制御ユニット１１は、透明基板１００の下に位置する第一の支持基板７００を含む。タッチ感知電極層６００は第一の支持基板７００に配置されている。タッチ感知電極層６００は、複数の第一軸の電極（図示略）と複数の第二軸の電極とから形成される。実施の形態の一部では、複数の第一軸の電極（図示略）と複数の第二軸の電極とは、第一の支持基板７００の同じ面にいずれも配置されている。実施の形態の一部では、複数の第一軸の電極は、第一の支持基板７００の下側の面に配置されており、複数の第二軸の電極は、第一の支持基板７００の上側の面に配置されている。また、その逆に配置されている。実施の形態の一部では、複数の第一軸の電極は、透明基板１００の第二の面１０２に配置されており、複数の第二軸の電極は、透明基板１００の第二の面１０２に平行な面に配置されている。

図１０は、本発明の様々な実施形態に従う図１の複合基板構造を有するタッチパネルの断面図である。実施の形態の一部では、タッチパネル４は、第二の支持基板８００と、第三の支持基板９００とを含む。第二の支持基板８００は透明基板１００の下方に位置し、第三の支持基板９００は、第二の支持基板８００の下に位置する。タッチ感知電極層６００における複数の第一軸の電極（又は、複数の第二軸の電極）は、第二の支持基板８００の下側の面（又は、上側の面）に配置され、タッチ感知電極層６００における複数の第二軸の電極（又は、複数の第一軸の電極）は、第二の支持基板８００の下側の面に平行な（又は、上側の面）に配置さる。

第一の支持基板７００、第二の支持基板８００、及び、第三の支持基板９００は、それぞれ、絶縁性を有しつつ視覚的に透明な材料からなり、また、エチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、非晶ポリアリレート、ポリカーボネート、又は、ガラス等の、いずれかを含む材料から形成される。特に、第一の支持基板７００、第二の支持基板８００、及び、第三の支持基板９００は、平らなボード、曲面を有するボード、又は、異なる形状を有するボードのいずれかである。

本発明の実施の形態によれば、透明基板の耐擦傷性と耐摩擦性とを向上させた、複合基板構造と、複合基板構造を有するタッチパネルを提供する。さらに、提供された複合基板構造を有するタッチパネルは、好ましい耐摩耗性と、透明度と、視覚的な効果とを有する。

本発明の実施の形態に係る複合基板構造は、タッチパネルのタッチ表面として操作されることに限定されるものではなく、様々な他の製品に大いに利用することができる。例えば、複合基板構造は、カメラのフロントレンズのような、他の光学デバイスの耐摩耗性を有する表面として使用される。

さらに、製品が透明度を要求しないとき、透明基板の代わりに、金属プレート又は不透明なプラスチックプレートが、本発明の複合基板構造に利用される。また、金属プレート又は不透明なプラスチックプレートは、必要に応じて、携帯電話のサイドカバーや背面カバー、コンピュータ、カメラ、家電製品の外側ケースなどのような、様々な製品の筐体の耐摩耗性表面として使用される。

以上、説明した記載は、好ましい本発明の実施の形態を容易に明らかにする。しかし、本発明の特徴は、それによって限定されるものではない。当業者によって容易に想到される全ての変形、代替、及び、改良は、以下に記載する特許請求の範囲によって描写される本発明のスコープにより、包含されるべきである。

Claims (15)

1. 透明基板と、
   前記透明基板に設けられている疎水層と、
   前記透明基板と前記疎水層との間に配置されているダイヤモンドライクカーボン層と、を含み、
   前記疎水層は、０．１以下である静止摩擦係数を有する
   複合基板構造。
2. 前記疎水層における前記ダイヤモンドライクカーボン層と接する面の反対側の面は、１１０°よりも大きい接触角度を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合基板構造。
3. 前記ダイヤモンドライクカーボン層におけるｓｐ^３結合の含有量は、１５％以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合基板構造。
4. 接着層をさらに含み、
   前記接着層は、前記透明基板と前記ダイヤモンドライクカーボン層との間に配置され、
   前記接着層は、シリコンを主成分とする材料を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合基板構造。
5. 中間層をさらに含み、
   前記中間層は、前記ダイヤモンドライクカーボン層と前記疎水層との間に配置され、
   前記中間層は、シリコンカーボンを主成分とする材料から形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合基板構造。
6. 反射防止膜をさらに含み、
   前記反射防止膜は、前記透明基板と前記ダイヤモンドライクカーボン層との間に配置され、
   前記反射防止膜は、複数の第一反射防止層と、複数の第二反射防止層とを含み、
   前記複数の第二反射防止層は、それぞれ、前記複数の第一反射防止層よりも低い屈折率を有し、
   前記第一反射防止層の数は、前記第二反射防止層の数に一致し、
   前記第一反射防止層と前記第二反射防止層とは、それぞれ、交互に積層されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合基板構造。
7. 前記複数の第一反射防止層は、それぞれ、１．６よりも大きい屈折率を有し、
   前記複数の第二反射防止層は、それぞれ、１．５５よりも小さい屈折率を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の複合基板構造。
8. 前記複数の第一反射防止層のうちの一つは、前記透明基板に隣接して配列され、
   前記複数の第二反射防止層のうちの一つは、前記ダイヤモンドライクカーボン層に隣接して配列される
   ことを特徴とする請求項６に記載の複合基板構造。
9. 接着層をさらに含み、
   前記接着層は、前記透明基板と前記反射防止膜との間に配置され、
   前記第一反射防止層のうちの一つは、前記接着層に隣接して配列され、
   前記第二反射防止層のうちの一つは、前記ダイヤモンドライクカーボン層に隣接して配列される
   ことを特徴とする請求項６に記載の複合基板構造。
10. 前記第一反射防止層は、それぞれ、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸窒化シリコン、又は、窒化シリコンのいずれかにより、形成され、
    前記第二反射防止層は、それぞれ、酸化シリコン又はフッ化マグネシウムにより、形成される
    ことを特徴とする請求項６に記載の複合基板構造。
11. 複合基板構造を有するタッチパネルであって、
    第一の面と、前記第一の面に平行な第二の面とを有する透明基板と、
    前記透明基板に配置され、前記第一の面に位置するダイヤモンドライクカーボン層と、
    前記透明基板における前記ダイヤモンドライクカーボン層の反対側に位置する疎水層と、
    前記透明基板の前記第二の面の下に位置するタッチ制御ユニットと、を含み、
    前記疎水層は、無塵布に対して、０．１以下の動摩擦係数を有し、
    タッチパネル。
12. 前記タッチ制御ユニットは、タッチ感知電極層をさらに含み、
    前記タッチ感知電極層は、前記透明基板の前記第二の面に配置される
    ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル。
13. 前記タッチ制御ユニットは、前記透明基板の前記第二の面の下に位置する第一の支持基板を含む
    ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル。
14. 前記タッチ制御ユニットは、前記第一の支持基板に配置されるタッチ感知電極層を含む
    ことを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル。
15. 前記タッチ制御ユニットは、第二の支持基板と、第三の支持基板とを含み、
    前記第二の支持基板は、前記透明基板の前記第二の面の下に位置し、
    前記第三の支持基板は、前記第二の支持基板の下に位置する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル。

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