JP2016222951A - メタルマスク及びタッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】被成膜基板に均一に密着させて成膜パターンのぼやけの発生を抑制する。
【解決手段】幅の広いセンサ電極部６と幅の狭い配線パターン７とを有し、細線状の分離ライン５によって分離された複数の透明電極４を形成するためのメタルマスクであって、前記分離ライン５に対応する金属細線８により仕切られて複数の開口パターン９を設けた磁性金属シート１を備えて構成され、前記開口パターン９の前記センサ電極部６に対応する部分の前記金属細線８の幅ｄ_１を前記開口パターン９の前記配線パターン７に対応する部分の前記金属細線８の幅ｄ_２よりも広くしたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、細線状の分離ラインによって分離された複数の薄膜パターンを形成するためのメタルマスクに関し、特に被成膜基板に均一に密着させて成膜パターンのぼやけの発生を抑制し得るメタルマスク及びタッチパネルに係るものである。

従来のこの種のメタルマスクは、磁性金属シートに少なくとも１つ以上の開口パターンが存在するものであって、磁性金属シートの一方の面に上記開口パターンを横切るようにサポートラインが接続され、磁性金属シートの他方の面と上記サポートラインとの間に隙間が存在するものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３３０９１０号公報

しかし、このような従来のメタルマスクにおいては、開口パターンの開口率が大きく、該開口パターンの外形形状を規制する磁性金属細線の配置密度が低くなっているときには、基板の成膜面とは反対側に配置されたマグネットシートの磁場による上記磁性金属細線に作用する吸引力が低下して、メタルマスクが基板の成膜面に密着せず、メタルマスクと上記成膜面との間に隙間が生じることがあった。そのため、開口パターンに対応して基板の成膜面に成膜される薄膜パターンがぼやけて薄膜パターンを精度よく形成することができなかった。

特に、このような従来のメタルマスクを使用し、透明導電膜をスパッタリング成膜して製造されるタッチパネルにおいては、メタルマスクの隣接する開口パターンを仕切る磁性金属細線に対応した位置の基板の成膜面の部分にも透明導電膜が付着し、隣接する透明電極が短絡するという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被成膜基板に均一に密着させて成膜パターンのぼやけの発生を抑制し得るメタルマスク及びタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるメタルマスクは、幅の広い拡大部と幅の狭い狭小部とを有し、細線状の分離ラインによって分離された複数の薄膜パターンを形成するためのメタルマスクであって、前記分離ラインに対応する金属細線により仕切られて複数の開口パターンを設けた磁性金属シートを備えて構成され、前記開口パターンの前記拡大部に対応する部分の前記金属細線の幅を前記開口パターンの前記狭小部に対応する部分の前記金属細線の幅よりも広くしたものである。

また、本発明によるタッチパネルは、透明基板の一面に複数の透明電極を形成したタッチパネルであって、前記透明電極は、幅の広いセンサ電極部と幅の狭い配線パターンとを有し、細線状の分離ラインによって分離されており、前記センサ電極部に対応する前記分離ラインの幅を前記配線パターンに対応する前記分離ラインの幅よりも広くしたものである。

本発明によれば、薄膜パターンの拡大部に対応する開口率の高い開口パターンの部分を仕切る金属細線の幅を、薄膜パターンの狭小部に対応する開口率の低い開口パターンの部分を仕切る金属細線の幅よりも幅広に形成しているので、開口率の高い開口パターンの部分の金属細線にもマグネットシートの磁場による大きな吸引力を作用させることができる。したがって、開口率の高い開口パターンの部分も被成膜基板への密着性を上げることができる。それ故、被成膜基板に均一に密着させて成膜パターンのぼやけの発生を抑制することができる。

本発明によるメタルマスクの一実施形態を示す斜視図である。 図１の平面図である。 図２の要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面図である。 本発明によるタッチパネルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部拡大平面図である。 タッチパネルの透明電極を仕切る分離ラインの幅の拡幅について示す説明図である。 本発明によるメタルマスクの製造におけるマスク層形成工程を示す説明図である。 本発明によるメタルマスクの製造におけるサポート層形成工程を示す説明図である。 本発明によるメタルマスクの製造におけるフレーム接続工程を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるメタルマスクの一実施形態を示す斜視図であり、図２は図１の平面図である。また、図３は図２の要部拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＯ−Ｏ線断面矢視図である。このメタルマスクは、幅の広い拡大部と幅の狭い狭小部とを有し、細線状の分離ラインによって分離された複数の薄膜パターンを形成するためのもので、磁性金属シート１と、フレーム２と、を備えて構成されている。ここでは、タッチパネルの透明電極を形成するためのメタルマスクについて説明する。

図４（ａ）に示すタッチパネル３の透明電極４は、例えばカラーフィルタ基板１９のカラーフィルタを形成した面とは反対側の面や、透明なフィルムの一面に形成された例えばＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）の薄膜パターンであり、例えば、図４（ｂ）に示すように、細線状の分離ライン５によって分離されて一方向に延設された細長状の形状を有している。そして、透明電極４は、図４（ｂ）に示すように、幅の広い拡大部に相当するセンサ電極部６（最大幅が約１ｍｍ）と、幅の狭い狭小部に相当する配線パターン７（最小幅が約５０μｍ）とを備えて構成されている。

詳細には、タッチパネル３は、図４（ｂ）に示すように、センサ電極部６に対応する分離ライン５の幅Ｄ_１を配線パターン７に対応する分離ライン５の幅Ｄ_２よりも広くしている（Ｄ_１＞Ｄ_２）。

上記磁性金属シート１は、上記タッチパネル３の透明電極４を形成するためのものであり、図３（ａ）に示すように、細線状の分離ライン５によって分離された複数の透明電極４（図４（ｂ）参照）の該分離ライン５に対応する金属細線８により仕切られて、貫通する複数の開口パターン９を設けたもので、ニッケル、ニッケル合金、インバー及びインバー合金等の磁性金属材料により形成されている。そして、図３（ｂ）に示すように、上記複数の開口パターン９及び複数の金属細線８を有するマスク層１０と、開口パターン９を横断して金属細線８上に設けられた細線状のサポートライン１１を有するサポート層１２とを積層した構造となっている。

詳細には、上記金属細線８は、図３（ａ）に示すように、上記開口パターン９の、上記透明電極４の拡大部（センサ電極部６）に対応する部分の幅（ｄ_１＝約２０μｍ）を、上記開口パターン９の、上記狭小部（配線パターン７）に対応する部分の幅（ｄ_２＝約１０μｍ）よりも広く形成している（ｄ_１＞ｄ_２）。

より詳細には、金属細線８の各部の幅は、該金属細線８の長手中心軸に対して一方側に、金属細線８の上記各部に対応した、上記分離ライン５の部分によって挟まれた透明電極４の幅の設計寸法値に透明電極４のシート抵抗値の許容増加率を乗算して得られた値の１／２の増加が許容されている。

これについて具体例を挙げて説明する。図５に示すように、例えば幅Ｄの分離ライン５によって挟まれたセンサ電極部６の設計寸法がＷであり、センサ電極部６のシート抵抗値の許容増加率が例えば１０％であるとする。

即ち、センサ電極部６のシート抵抗値の許容増加率が例えば１０％であるということは、例えば厚みが同じ場合にセンサ電極部６の幅Ｗ（最大約１ｍｍ）が、その幅の１０％分だけ狭くなっても許容される（最小幅０．９Ｗまで許容される）ことを意味している。言い換えれば、図５に示すように、一方側の分離ライン５の幅Ｄをセンサ電極部６の幅Ｗの５％分（最大０．０５Ｗ＝最大約５０μｍ）だけセンサ電極部６側に広げてもよい。このことは、配線パターン７に対応した分離ライン５についても同様に適用することができる。

磁性金属シート１の上記金属細線８は、タッチパネル３の透明電極４を分離する分離ライン５に対応して同寸法で設けられるものであるため、金属細線８の幅についても透明電極４の分離ライン５と同様の考えを適用することができる。即ち、前述したように、金属細線８の各部の幅（ｄ＝Ｄ）は、該金属細線８の長手中心軸に対して一方側に、金属細線８の上記各部に対応した、上記分離ライン５の部分によって挟まれた透明電極４の幅の設計寸法値Ｗに透明電極４のシート抵抗値の許容増加率を乗算して得られた値の１／２の増加が許容されることになる。

上記磁性金属シート１の一面には、図１に示すようにフレーム２が設けられている。このフレーム２は、磁性金属シート１をその面に平行に張った状態で支持するものであり、パターン領域Ａを内包する大きさの開口部１８を有する、厚みが数ｍｍ程度の枠状のインバー又はインバー合金等の磁性金属部材であり、その端面と磁性金属シート１の一面の周縁部とがスポット溶接して接続されている。

次に、このように構成されたメタルマスクの製造について説明する。
本発明のメタルマスクは、タッチパネル３の透明基板に成膜形成される透明電極４に対応させて設けられる該透明電極４と形状寸法の同じ複数の開口パターン９と、該開口パターン９の外形を規制する金属細線８とを有する磁性金属材料から成るマスク層１０を金属母材上に電気めっきにより形成する第１ステップと、上記開口パターン９を横断させて設けられる上記磁性金属材料と同じ材料から成る複数のサポートライン１１を有するサポート層１２を、上記マスク層１０の上面に電気めっきにより設けて磁性金属シート１を形成する第２ステップと、該磁性金属シート１の一面の周縁部を枠状のフレーム２に接続する第３ステップと、を行って製造される。以下、各ステップを詳細に説明する。

図６は上記第１ステップを説明する図で、マスク層形成工程を示す説明図である。
先ず、図６（ａ）に示すように、金属母材１３上の平坦面にフォトレジスト１４が塗布される。このとき、フォトレジスト１４は、形成しようとするマスク層１０と略同じ１０μｍ程度の厚みに塗布される。

次に、図６（ｂ）に示すように、フォトマスクを使用して上記フォトレジスト１４を露光した後現像し、形成しようとする開口パターン９に対応させて該開口パターン９と形状寸法の同じ島パターン１５を溝１６によって仕切られた状態で形成する。また、開口パターン９の形成領域外の予め定められた位置に、表示パネルと位置合わせするためのアライメントマーク用の島パターンを形成してもよい。

続いて、上記金属母材１３をニッケル等の磁性金属材料のめっき浴に浸漬し、図６（ｃ）に示すように、電気めっきにより上記島パターン１５の外側の溝１６内に剥き出しとなった金属母材１３の表面に磁性金属材料を１０μｍ程度の厚みに形成する。これにより、金属母材１３上に上記島パターン１５の外側の溝１６内に形成された金属細線８と、島パターン１５に対応して位置する開口パターン９とを有するマスク層１０が形成される。

図７は上記第２ステップを説明する図で、サポート層形成工程を示す説明図である。
先ず、図７（ａ）に示すように、上記金属母材１３上に形成されたマスク層１０上にフォトレジスト１４が塗布される。このとき、フォトレジスト１４は、形成しようとするサポート層１２と略同じ１０μｍ程度の厚みに塗布される。

次に、図７（ｂ）に示すように、フォトマスクを使用して上記フォトレジスト１４を露光した後現像し、図３（ａ）に示す開口パターン９を横断して形成されるサポートライン１１に対応して、該サポートライン１１と形状寸法の同じ溝１７を上記マスク層１０に達する深さで形成する。なお、図７（ｂ）は、サポートライン１１に対応して左右に延びる溝１７の中心線断面図である。

次いで、上記金属母材１３をニッケル等の磁性金属材料のめっき浴に浸漬し、図７（ｃ）に示すように、電気めっきにより上記溝１７内に剥き出しとなったマスク層１０上にサポートライン１１の磁性金属材料を１０μｍ程度の厚みに形成する。これにより、金属母材１３上にマスク層１０とサポート層１２とが２段階の電気めっきにより形成される。

この後、金属母材１３を溶剤中又はフォトレジスト１４の剥離液中で洗浄し、フォトレジスト１４を溶解させて除去する。さらに、金属母材１３からマスク層１０とサポート層１２とを一体的に剥離する。これにより、金属細線８と開口パターン９とを形成したマスク層１０と、複数のサポートライン１１を形成したサポート層１２とを積層一体化させた図３に示す磁性金属シート１が形成される。この場合、アライメントマーク用の島パターンが設けられているときには、磁性金属シート１には、上記島パターンに対応してアライメントマークの開口パターンも形成される。

図８は上記第３ステップを説明する図で、フレーム接続工程を示す説明図である。
先ず、図８（ａ）に示すように、磁性金属シート１の一面１ａ（例えば、サポート層１２形成側の面）と枠状のフレーム２の端面２ａとを対面させた状態で、磁性金属シート１を同図に示す矢印方向に一定の張力を与えてフレーム２に架張する。

続いて、図８（ｂ）に示すように、磁性金属シート１の周縁領域にレーザ光Ｌを照射し、磁性金属シート１をフレーム２の端面２ａにスポット溶接する。これにより、本発明のメタルマスクが完成する。

次に、本発明によるメタルマスクを使用したタッチパネル３の製造について説明する。
先ず、例えばスパッタリング成膜装置の真空チャンバー内の基板ホルダーに、例えば表示パネルのカラーフィルタ基板（被成膜基板）１９がフィルタ形成面とは反対側の面（成膜面）をＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）ターゲット側として設置され、固定される。この場合、基板ホルダーにはマグネットシート（磁石）が内蔵されている。

一方、上記スパッタリング成膜装置のマスクホルダーには、本発明のメタルマスクがマスク層１０側をカラーフィルタ基板１９側として設置され、固定される。

次に、カラーフィルタ基板１９とメタルマスクとを対面させた状態で、例えばカラーフィルタ基板１９に予め形成されたアライメントマークと、メタルマスクのアライメントマークとを撮像カメラにより観察して位置合わせし、カラーフィルタ基板１９とメタルマスクとのアライメントが行われる。

続いて、基板ホルダーに内蔵されたマグネットシートの磁場をメタルマスクの磁性金属材料から成る金属細線８に作用させて、メタルマスクを吸引し、カラーフィルタ基板１９の成膜面にマスク層１０を密着させる。この場合、図２に示すように、メタルマスクのパターン領域Ａに開口パターン９の開口率が大きい領域Ｂ（タッチパネル３のセンサ電極部６が多く存在する領域に対応したメタルマスク側の領域）と開口率が小さい領域Ｃ（タッチパネル３の配線パターン７が多く存在する領域に対応したメタルマスク側の領域）とが共存するときには、開口率の小さい領域Ｃは、金属細線８の配置密度が高くて同領域に存在する磁性金属材料の量が多いため、マグネットシートの磁場による作用が大きくなって吸引力が増す。したがって、メタルマスクの領域Ｃは、カラーフィルタ基板１９の成膜面に強く密着させることができ、配線パターン７を精度よく形成することができる。

しかしながら、開口率の大きい領域Ｂは、金属細線８の配置密度が低くて同領域に存在する磁性金属材料の量が少ないため、マグネットシートの磁場による作用が小さくなって吸引力が低下する。したがって、メタルマスクの領域Ｂは、カラーフィルタ基板１９の成膜面に密着せず、メタルマスクとカラーフィルタ基板１９の成膜面との間に僅かな隙間が生じることになる。それ故、金属細線８の幅が何れの部位も同じである従来のメタルマスクを使用して成膜するタッチパネル３の製造においては、開口パターン９の開口率の大きい領域Ｂにおいて形成される透明電極４は、上記隙間への透明導電膜の回り込み付着により外形がぼやけて不鮮明なものとなる。最悪の場合には、隣接する透明電極４のパターンが繋がってしまって、タッチパネル３の製造不良となるおそれがある。

一方、本発明によれば、図３（ａ）に示すように、タッチパネル３のセンサ電極部６に対応するメタルマスクの開口パターン９を仕切る金属細線８の幅ｄ_１が、配線パターン７に対応する開口パターン９を仕切る金属細線８の幅ｄ_２よりも幅広（ｄ_１＞ｄ_２）に形成されているため、開口パターン９の開口率の大きい領域Ｂに存在する磁性金属材料の体積が増して、同領域に対する磁場の作用が、各部の金属細線８の幅を等しく形成した場合に比べて強くなる。したがって、メタルマスクの上記開口パターン９の開口率が大きい領域Ｂもカラーフィルタ基板１９の成膜面に密着させることができ、透明電極４のセンサ電極部６のパターンを精度よく形成することができる。

基板ホルダーにマグネットシート及びメタルマスクに挟まれて一体化されたカラーフィルタ基板１９が設置されると、真空チャンバーの蓋を閉じて、真空チャンバー内の真空度が所定の真空度となるまでチャンバー内の空気を排気する。チャンバー内の真空度が所定の真空度に達すると、所定量の例えばアルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスが導入される。そして、基板ホルダーと、ＩＴＯターゲットを保持したターゲットホルダーとの間に高電圧が付与される。これにより、カラーフィルタ基板１９とＩＴＯターゲットとの間にプラズマが生成され、透明導電膜のスパッタリングが開始される。

プラズマの生成によりイオン化されたアルゴンイオンは、ターゲット側に引き寄せられてターゲットに衝突し、ＩＴＯのターゲット粒子を弾き飛ばす。弾き飛ばされたターゲット粒子は、カラーフィルタ基板１９に向かって飛翔し、メタルマスクの開口パターン９を通ってカラーフィルタ基板１９の成膜面に堆積する。これにより、カラーフィルタ基板１９の成膜面上には、マスク層１０の開口パターン９に対応して透明導電膜が成膜され、タッチパネル３の透明電極４が形成される。この場合、上記サポートライン１１とカラーフィルタ基板１９の成膜面との間には、マスク層１０の厚みと同じ約１０μｍの隙間が存在するため、上記ターゲット粒子は、サポートライン１１の下側にも回り込んで、サポートライン１１の下側の成膜面にも堆積する。これにより、図４に示す本発明のタッチパネル３が完成する。

なお、上記実施形態においては、メタルマスクがフレーム２を備えたものである場合について説明したが、本発明はこれに限られず、フレーム２は無くてもよい。この場合、磁性金属シート１をその面に平行な側方に一定の張力を与えた状態でマスクホルダーに保持し、被成膜基板としての例えばカラーフィルタ基板１９の成膜面に密着させるとよい。

また、上記実施形態において、スパッタリング装置は、被成膜基板とＩＴＯターゲットとを静止させた状態で成膜するものであるが、被成膜基板とＩＴＯターゲットとを相対的に移動しながら成膜するものであってもよい。また、透明導電膜の成膜は、スパッタリングに限られず、真空蒸着等、他の公知の成膜技術が適用されてもよい。さらに、透明導電膜は、ＩＴＯ薄膜に限られず、酸化亜鉛や、酸化スズ等の薄膜であってもよい。

さらに、以上の説明においては、本発明のメタルマスクをタッチパネルの透明電極４の形成に使用する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、メタルマスクは、例えばプリント基板の配線パターン等、他の薄膜パターの形成に使用してもよい。

１…磁性金属シート
３…タッチパネル
４…透明電極（薄膜パターン）
５…分離ライン
６…センサ電極部（拡大部）
７…配線パターン（狭小部）
８…金属細線
９…開口パターン
１１…サポートライン
１９…カラーフィルタ基板（透明基板）

Claims (6)

1. 幅の広い拡大部と幅の狭い狭小部とを有し、細線状の分離ラインによって分離された複数の薄膜パターンを形成するためのメタルマスクであって、
   前記分離ラインに対応する金属細線により仕切られて複数の開口パターンを設けた磁性金属シートを備えて構成され、前記開口パターンの前記拡大部に対応する部分の前記金属細線の幅を前記開口パターンの前記狭小部に対応する部分の前記金属細線の幅よりも広くしたことを特徴とするメタルマスク。
2. 前記薄膜パターンは、透明電極であり、
   前記金属細線の各部の幅は、該金属細線の長手中心軸に対して一方側に、前記金属細線の前記各部に対応した、前記分離ラインの部分によって挟まれた前記透明電極の幅の設計寸法値に該透明電極の抵抗値の許容増加率を乗算して得られた値の１／２の増加が許容されることを特徴とする請求項１記載のメタルマスク。
3. 前記金属シートの一面に前記複数の開口パターンを横断して細線状のサポートラインを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のメタルマスク。
4. 透明基板の一面に複数の透明電極を形成したタッチパネルであって、
   前記透明電極は、幅の広いセンサ電極部と幅の狭い配線パターンとを有し、細線状の分離ラインによって分離されており、
   前記センサ電極部に対応する前記分離ラインの幅を前記配線パターンに対応する前記分離ラインの幅よりも広くしたことを特徴とするタッチパネル。
5. 前記分離ラインの各部の幅は、該分離ラインの長手中心軸に対して一方側に、該分離ラインの前記各部に対応した部分によって挟まれた前記透明電極の幅の設計寸法値に該透明電極の抵抗値の許容増加率を乗算して得られた値の１／２の増加が許容されることを特徴とする請求項４記載のタッチパネル。
6. 前記透明電極は、前記透明基板の一面の一方向に延設されていることを特徴とする請求項４又は５記載のタッチパネル。