(57)【要約】      （修正有）【課題】耐摩耗性、視覚的透明度及び美観を改良した複合基板構造と、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】複合基板構造１０を有するタッチパネルであって、第一の面１０１と、第一の面に平行な第二の面１０２とを有する透明基板１００と、透明基板の第一の面に配置され、厚みが１５ナノメートル以下であるダイヤモンドライクカーボン層２００と、透明基板の第二の面の下に配置されたタッチ制御ユニットとを含む。ダイヤモンドライクカーボン層２００は、透明基板１００に配置されており、その厚みは約１５ナノメートル以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板に設けられているダイヤモンドライクカーボン層と、
を含み、
前記ダイヤモンドライクカーボン層の厚みは、１５ナノメートル以下である、
複合基板構造。
【請求項２】
前記ダイヤモンドライクカーボン層におけるｓｐ３結合の含有率は、１５％以上である、
請求項１に記載の複合基板構造。
【請求項３】
疎水層を更に含み、
前記疎水層は、前記ダイヤモンドライクカーボン層を挟んで前記透明基板と反対側に配置されている、
請求項１に記載の複合基板構造。
【請求項４】
前記疎水層の、前記ダイヤモンドライクカーボン層と対向する面と反対側の面は、１１０度よりも大きい接触角を有する、
請求項３に記載の複合基板構造。
【請求項５】
接着層を更に含み、
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の間に配置されており、
前記接着層は、シリコン系材料を含む、
請求項１又は３に記載の複合基板構造。
【請求項６】
前記ダイヤモンドライクカーボン層と前記疎水層の間に配置された中間層を更に含み、
前記中間層は、炭化ケイ素系材料によって形成されている、
請求項３に記載の複合基板構造。
【請求項７】
前記透明基板と前記ダイヤモンドライクカーボン層の間に配置された反射防止フィルムを更に含み、
前記反射防止フィルムは、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、
前記第二反射防止層は、それぞれ、前記第一反射防止層の夫々の屈折率よりも小さい屈折率を有し、
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は、交互に積層されている、
請求項１に記載の複合基板構造。
【請求項８】
前記第一反射防止層は、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、
請求項７に記載の複合基板構造。
【請求項９】
前記第一反射防止層のうちの一つは、前記透明基板に対して接するように配列され、
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対して接するように配列される、
請求項７に記載の複合基板構造。
【請求項１０】
前記透明基板と前記反射防止フィルムの間に配置された接着層を更に含み、
前記第一反射防止層のうちの一つは、前記接着層に接するように配置され、
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接するように配置される、
請求項７に記載の複合基板構造。
【請求項１１】
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、
請求項７に記載の複合基板構造。
【請求項１２】
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、
前記透明基板の前記第一の面に配置され、厚みが１５ナノメートル以下である、ダイヤモンドライクカーボン層と、
前記透明基板の前記第二の面の下に配置されたタッチ制御ユニットと、
を含む、
タッチパネル。
【請求項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に配置されたタッチ感知電極層を含む、
請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項１４】
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配置された第一の支持基板を含み、
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たタッチ感知電極層を含む、
請求項１２に記載のタッチパネル。
【請求項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配置され、
前記第三の支持基板は、前記第二の支持基板の下に配置される、
請求項１２に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、改良した基板構造に関し、特に、タッチパネルに適用される複合基板構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、電子デバイスの分野において幅広く実用されている。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、その他の大抵の携帯電子製品においては、表示画面にタッチパネルが操作制御装置として利用されている。
【０００３】
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、自分の指で、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する。そして、基板表面において、指やスタイラスによる押下やスライドが行われる。透明な基板もあれば、半透明若しくは不透明な基板もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の開示は、複合基板構造と、複合基板構造を有するタッチパネルと、を提供し、その表面にダイヤモンドライクカーボン層を有する複合構造を介して、透明基板の表面の耐摩耗性を改良するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この開示の１つの実施形態においては、複合基板構造は、透明基板と、前記透明基板に設けられているダイヤモンドライクカーボン層と、を含む。前記ダイヤモンドライクカーボン層の厚みは、約１５ナノメートル以下である。
【０００６】
この開示の他の実施形態においては、複合基板構造を有するタッチパネルは、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、前記透明基板の前記第一の面に配置されたダイヤモンドライクカーボン層と、前記透明基板の前記第二の面の下に配置されたタッチ制御ユニットと、を含む。前記ダイヤモンドライクカーボン層の厚みは、約１５ナノメートル以下である。
【０００７】
本開示についての理解を進めるために、本開示の開示を容易にすべく、図に沿って下記の実施の形態を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図1は、本開示の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】図2は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図３】図3は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図４】図4は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図５】図5は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図６】図6は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図７】図7は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図８】図8は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図９】図9は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。
【図１０】図10は、本開示の様々な実施形態の図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１１】図11は、本開示の様々な実施形態の図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１２】図12は、本開示の様々な実施形態の図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１３】図13は、本開示の様々な実施形態の図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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上記の図面と、下記の詳細な説明とは、本開示のスコープを更に説明することを目的とした例示である。本開示に関連する他の目的やアドバンテージは、後続の説明及び添付の図面によって示される。
【００１０】
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」は図示と説明、及び構成要素の相対的な配置のためにのみ提供されるものであって、開示された精密な形状は本開示を総括若しくは限定するものではない。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近く、複合基板構造の下側はユーザから相対的遠い。
【００１１】
図１を参照して、本開示にかかる複合基板構造を説明する。図１は、本開示の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、ポリエーテルスルホン、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート又はガラス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、曲がったボード、又は、その他の形状のボードである。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を更に含む。ダイヤモンドライクカーボン層２００は、第一の面１０１に配置されているが、本開示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の一つの面又は複数の面に配置されていればよい。
【００１２】
複合基板構造１０のダイヤモンドライクカーボン層２００は、様々な目的のために構成される。ここで、以下の2つが考えられる。
【００１３】
第一に、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、ｓｐ２結合黒鉛構造と、ｓｐ３結合ダイヤモンド立方晶構造とを有し得る。ｓｐ３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が、内部応力が高く、透明基板１００との結合力が弱い。従って、ｓｐ３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との接着性が悪い。そのため、透明基板１００上でダイヤモンドライクカーボン層２００を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との接着性を改良する。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らされる。
【００１４】
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、ｓｐ２結合黒鉛構造が、ｓｐ３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。具体的には、ダイヤモンドライクカーボン層２００に含まれる、ｓｐ２結合を有する黒鉛構造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悪くなる。ダイヤモンドライクカーボン層２００に含まれる、ｓｐ２結合を有する黒鉛構造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良くなる。
【００１５】
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の厚みは約１５ナノメートル以下とし、ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ３結合の含有率は約１５％以上とすることが好ましい。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ３結合の含有率は、具体例として、必要に応じて、約３０％、又は、約５０％とする。
【００１６】
一部の実施の形態では、本開示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ｓｐ３結合の含有率は、水素ガスの流速と解離エネルギーと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におけるｓｐ３結合の含有率は、水素ガスの流速が１２ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minute）を超えるように制御されるとともに、解離エネルギーが１００〜７００ｅＶ（電子ボルト）に制御されるとき、約１５％以上となり得る。
【００１７】
複合基板構造１０の視覚的な透明度と接着性については上述の通りであるが、本開示においては、複合基板構造１０の視覚的効果については考慮すべき事項が他にも幾つか有る。
【００１８】
複合基板構造１０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。実験結果によれば、複合基板構造１０のダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが大きいほど、複合基板構造１０の視覚的な透明度が悪くなり、関連分野で黄変現象として知られる、黄色がはっきりと目立つようになる。ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みを約１０ナノメートルよりも大きくすると、黄変現象が肉眼でも視認できるようになる。ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが約１５ナノメートルを超えるようになると、複合基板構造１０の視覚的効果が悪影響を受けるほど黄変現象が深刻になる。
【００１９】
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の厚みは、約１０ナノメートル未満とすることが好ましい。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の厚みを約２ナノメートル〜約５ナノメートルとしており、これによれば複合基板構造１０の透明度は約８９％を超え、複合基板構造１０の視覚的な効果と接着特性の最適化を可能とする。上記の透明度は、以降においても同様に、透過光量を入射光量で除したものに１００％を掛けたものとして記載される。なお、この入射光の波長は約５５０ナノメートルである。
【００２０】
図２を参照されたい。図２は、本開示の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の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。一部の実施形態では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、ダイヤモンドライクカーボン層２００が透明基板１００を取り囲んで覆うように、透明基板１００のすべての面に配置されている。
【００２１】
図３を参照されたい。図３は、本開示の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又は図２の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。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を挟んで透明基板１００と反対側に配置された疎水層３００を更に含む。疎水層３００の、ダイヤモンドライクカーボン層２００とは反対側の面の接触角は、１１０度よりも大きい。従って、ダイヤモンドライクカーボン層２００とは反対側では、疎水層３００の表面全体が好ましい疎水特性を発揮できる。実験結果によれば、物体の表面の接触角が９０度よりも大きいと、見たところ物体の表面において液滴は弾かれており、物体を容易には濡らすことなく、物体の表面を自在に移動していた。一部の実施の形態では、疎水層３００の材料は、複合基板構造３０の疎水性を改善するために、フッ素、窒素、酸素のうち少なくとも１つを含む化合物を含む。
【００２２】
以下、複合基板構造２０及び複合基板構造３０に対して夫々耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を実施したことを報告する。
【００２３】
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用いて７０Nの力で試験を行った。
【００２４】
実験結果：
疎水層３００を有する複合基板構造３０は、疎水層３００を有しない複合基板構造２０と比較して、より良い耐擦傷性と耐摩耗性を有していた。
【００２５】
実験結果の説明：
疎水層３００を有する複合基板構造３０は、疎水層３００を有しない複合基板構造２０の表面摩擦係数よりも低い表面摩擦係数を有する。複合基板構造の耐擦傷性及び耐摩耗性は、表面摩擦係数に関連している。具体的には、複合基板構造の表面摩擦係数が大きいほど、耐擦傷性と耐摩耗性が悪くなる。複合基板構造１０の表面摩擦係数が小さいほど、耐擦傷性と耐摩耗性が良くなる。
【００２６】
従って、疎水層３００は、複合基板構造３０の疎水性を改善し、複合基板構造３０の表面に油や水が付着するのを阻止する。加えて、疎水層３００を有する複合基板構造３０は、表面摩擦係数が低いので、複合基板構造３０に対して外部から引っ掻くような力が作用した際に引っかき傷が入りにくく摩耗も少ない。
【００２７】
疎水層３００における疎水性原子の含有率が大きいほど、疎水層３００における疎水性原子の疎水性が向上し、表面摩擦係数が小さくなる。本開示の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（例えばフッ素）の含有率は、５０％よりも大きい。
【００２８】
更に、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。
【００２９】
ＳｉＯ結合に対するＣＦ結合の比率をパラメータとして、疎水層３００を有する複合基板構造３０について耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を行ったので以下に報告する。
【００３０】
実験条件：
クラス１００の無塵衣を複合基板構造３０上に配置し、２００ｇの重りを無塵衣の上に配置する。複合基板構造３０に対して、１００ｍｍ／ｍｉｎの速度下で耐擦傷性試験及び耐摩耗性試験を行った。
【００３１】
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３０は、約０．１以下の表面摩擦係数を有する。疎水層３００の表面は、好ましい平滑度を有し、耐擦傷性及び耐摩耗性が改善された。
【００３２】
実験結果の説明：
疎水層３００は、複合基板構造３０の表面の平滑度を改善する。そのため、外部から引っ掻かれるような状況下における複合基板構造３０の耐擦傷性及び耐摩耗性を高めている。
【００３３】
本開示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るので疎水層３００の好ましい密度が得られる。疎水層３００の密度が大きいほど、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３０は、明確に改善された耐擦傷性及び耐摩耗性を呈する。
【００３４】
しかしながら、疎水層３００の厚みが大きくなるほど、視覚的な透明度が悪くなる。疎水性と視覚的な透明度を最適化するために、疎水層３００の厚みは、約５ナノメートル〜約３０ナノメートルとすることが好ましい。
【００３５】
図４を参照されたい。図４は、本開示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１〜図３の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。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を更に含む。接着層４００は、シリコン系材料を含む。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構成される。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、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、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００の結合を改善させ、それらの接着性を向上させる。本実施の形態では、接着層４００は二酸化ケイ素層であるが、本開示はこれに限定されるものではない。
【００３６】
一部の実施の形態では、接着層４００を配置することで、ダイヤモンドライクカーボン層２００と透明基板１００との組成の違い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。一方で、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、その後にダイヤモンドライクカーボン層２００を積層するのに良好な平面度を有する面を提供し得る。
【００３７】
しなしながら、接着層４００の厚みが大きいほど、その視覚的な透明度は悪くなる。そこで、接着性と視覚的な透明度を最適化すべく、接着層４００の厚みは、約５ナノメートル〜約１０ナノメートルとするとよい。
【００３８】
図５を参照されたい。図５は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。図１〜図４の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。一部の実施形態において、複合基板構造５０は、ダイヤモンドライクカーボン層２００に設けられた疎水層３００を更に有する。
【００３９】
図６を参照されたい。図６は、本開示のとある実施形態にかかる複合基板構造の断面図である。図１〜図５の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。一部の実施形態では、複合基板構造６０は、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００の間に配置される中間層５００を更に含む。例えば、中間層５００は、炭化ケイ素系材料から形成される。中間層５００のＳｉ含有率は約１０〜約２０％であり、Ｃ含有率は約８０〜約９０％である。
【００４０】
一部の実施の形態では、中間層５００を介することで、中間層５００とダイヤモンドライクカーボン層２００との結合インターフェース、及び、中間層５００と疎水層３００との結合インターフェースは、似たような原子構造を有することができ、もって、疎水層３００がダイヤモンドライクカーボン層２００に強固に結合される。加えて、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００との組成の違い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。
【００４１】
しかしながら、中間層５００の厚みが大きくなるほど、複合基板構造６０の視覚的な透明度が悪くなる。視覚的な透明度と複合基板構造６０の接着性を最適化すべく、中間層５００の厚みは、約１０ナノメートル〜約１３ナノメートルとすることが好ましい。
【００４２】
図７を参照されたい。図７は、本開示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。上述の実施形態の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。一部の実施形態では、複合基板構造７０は、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００の間に配置される接着層４００を更に含む。
【００４３】
図８を参照されたい。図８は、本開示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１〜図７の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。一部の実施形態では、複合基板構造８０は、透明基板１００とダイヤモンドライクカーボン層２００の間に配置される反射防止フィルム１０１０を更に含む。反射防止フィルム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。第一反射防止層１０１１、１０１３及び第二反射防止層１０１２、１０１４は、交互に積層されている。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から外方へ向かって順次積層されている。一部の実施の形態では、反射防止フィルム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、本開示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よりも多くてもよい。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はそれぞれ交互に積層されている。
【００４４】
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フィルム１０１０において、第一反射防止層１０１１は、透明基板１００に対して接するように配列され、第二反射防止層１０１４は、ダイヤモンドライクカーボン層２００に対して接するように配列される。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、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、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、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、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。
【００４５】
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（ＴｉＯ２、Ｔｉ３Ｏ５、Ｔｉ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸窒化シリコン、又は、窒化シリコンを主成分として形成される。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を主成分として形成される。
【００４６】
透明基板１００に配置された反射防止フィルム１０１０を介して、複合基板構造８０の視覚的な透明度は改善されており、複合基板構造８０は約９２％よりも大きい透明度を有することができる。環境における外部光が透明基板１００に与える影響を大幅に抑制している。透明基板１００の反射防止効果は改善され、複合基板構造８０の光学的特性が強化される。
【００４７】
一部の実施形態において、複合基板構造８０は、複合基板構造８０の疎水性を改善し、複合基板構造８０の表面摩擦係数を小さくすべく、ダイヤモンドライクカーボン層２００上に配置される疎水層３００（図８では不図示）を更に含んでもよい。加えて、疎水層３００を有する複合基板構造８０においては、中間層５００（図８では不図示）を、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００との間に適宜配置してもよく、この場合、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。
【００４８】
図９を参照されたい。図９は、本開示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１〜図８の構成要素と同様の構成要素についてはもう説明しない。一部の実施の形態では、複合基板構造９０は、透明基板１００と反射防止フィルム１０１０の間に配置された接着層４００を更に含み、第一反射防止層１０１１が接着層４００に対して接するように配列され、第二反射防止層１０１４がダイヤモンドライクカーボン層２００に対して接するように配列される。
【００４９】
同様に、一部の実施形態では、複合基板構造９０は、ダイヤモンドライクカーボン層２００上に配置された疎水層３００（図９では不図示）を更に含んでいてもよく、これにより複合基板構造９０の疎水性が改善され、複合基板構造９０の表面摩擦係数が小さくなる。加えて、疎水層３００を有する複合基板構造９０においては、ダイヤモンドライクカーボン層２００と疎水層３００の間に中間層５００（図９では不図示）が適宜配置されており、これにより疎水層３００がダイヤモンドライクカーボン層２００に強力に結合される。
【００５０】
図１０を参照されたい。図１０は、本開示の様々な実施形態の図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１０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、ポリエーテルスルホン、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、又は、ガラス等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、曲がったボード、又は、その他の形状のボードである。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。
【００５１】
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を更に含む。以下、実施の形態の具体例についてのみ説明する。本具体例では、ダイヤモンドライクカーボン層２００は透明基板１００の第一の面１０１に配置されている。ダイヤモンドライクカーボン層２００を第一の面１０１に配置した理由は以下の通りである。タッチパネル１は、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）に適用するように構成されている。他の構成要素とアッセンブルされてタッチ制御電子デバイスを構成するタッチパネル１では、タッチ制御電子デバイスを操作するためにもユーザによってタッチされる透明基板１００の第一の面１０１は露出している必要がある。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。ユーザーがタッチすると第一の面１０１に引っ掻き（スクラッチ）や凹み（cavities）を招くような外力が発生する。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を防護するために構成される。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の下に配置され、本開示はこれに限られない。
【００５２】
特に、タッチパネル１のダイヤモンドライクカーボン層２００は、タッチパネルの仕様を満たすべく設計されている。以下の2つが考えられる。
【００５３】
第一に、ダイヤモンドライクカーボン層２００は、ｓｐ２結合黒鉛構造と、ｓｐ３結合ダイヤモンド立方晶構造とを有し得る。ｓｐ３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が、比較的に高い内部応力と、透明基板１００との悪い粘着性とを有する。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上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との接着性を改善する。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らされる。
【００５４】
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、ｓｐ２結合黒鉛構造が、ｓｐ３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において、ｓｐ２結合を有する黒鉛構造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悪くなる。ダイヤモンドライクカーボン層２００において、ｓｐ２結合を有する黒鉛構造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良くなる。
【００５５】
それゆえ、ダイヤモンドライクカーボン層２００の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の厚みは約１５ナノメートル以下とし、ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ３結合の含有率は約１５％以上とすることが好ましい。ダイヤモンドライクカーボン層２００におけるｓｐ３結合の含有率は、具体例として、必要に応じて、約３０％、又は、約５０％とする。
【００５６】
一部の実施の形態では、本開示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ｓｐ３結合の含有率は、水素ガスの流速と解離エネルギーと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におけるｓｐ３結合の含有率は、水素ガスの流速が１２ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minute）を超えるように制御されるとともに、解離エネルギーが１００〜７００ｅＶ（電子ボルト）に制御されるとき、約１５％以上となり得る。
【００５７】
タッチパネル１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、と言及する価値がある。実験結果によれば、タッチパネル１のダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが大きいほど、タッチパネル１の視覚的な透明度が悪くなり、関連分野で黄変現象として知られる、黄色がはっきりと目立つようになる。ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みを約１０ナノメートルよりも大きくすると、黄変現象が肉眼でも視認できるようになる。ダイヤモンドライクカーボン層２００の厚みが約１５ナノメートルを超えるようになると、タッチパネル１の視覚的効果が悪影響を受けるほど黄変現象が深刻になる。
【００５８】
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の厚みは、約１０ナノメートル未満とすることが好ましい。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の厚みを約２ナノメートル〜約５ナノメートルとしており、これによればタッチパネル１の透明度は約８９％を超え、タッチパネル１の視覚的な効果と接着特性の最適化を可能とする。
【００５９】
他の実施形態におけるタッチパネルでは、図３〜図７で説明した複合基板構造３０、４０、５０、６０、又は、７０がタッチパネル１に適用され、これにより、表面の耐擦傷性と耐摩耗性を改善し、タッチパネル１は継続して望まれる光学効果を発揮し得る。
【００６０】
図１１を参照されたい。図１１は、本開示の様々な実施形態の図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に配置されたタッチ感知電極層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容易にするように構成される。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）、酸化錫カドミウム（CTO）、アルミニウム亜鉛酸化物（AZO）、インジウム錫亜鉛酸化物（ITZO）、酸化亜鉛、酸化カドミウム（CdO）、酸化ハフニウム（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酸化マグネシウム（InGaZnMgO）、インジウムガリウム酸化マグネシウム（InGaMgO）、インジウムガリウム酸化アルミニウム（InGaAlO）、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェンなどのように視覚的に透明な導電性材料から形成される。
【００６１】
タッチ感知電極層６００には、複数の第一軸の電極（図示略）と複数の第二軸の電極が設けられている。本開示では、複数の第一軸の電極と複数の第二軸の電極はいずれも透明基板１００の第二の面１０２に配置されている。
【００６２】
図１２を参照されたい。図１２は、本開示の様々な実施形態の図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の下に配置された第一の支持基板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には、複数の第一軸の電極（図示略）と複数の第二軸の電極と、が設けられている。本開示では、複数の第一軸の電極（図示略）と複数の第二軸の電極は何れも、第一の支持基板７００の同じ面に配置されている。実施の形態の一部では、複数の第一軸の電極は、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。或いは、複数の第二軸の電極は、第一の支持基板７００の下側の面に配置されており、複数の第一軸の電極は、第一の支持基板７００の上側の面に配置されている。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。或いは、複数の第二軸の電極は、透明基板１００の第二の面１０２に配置されており、複数の第一軸の電極は、透明基板１００の第二の面１０２に平行な面に配置されている。
【００６３】
図１３を参照されたい。図１３は、本開示の様々な実施形態の図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の下側に配置され、第三の支持基板９００は、第二の支持基板８００の下側に配置されている。タッチ感知電極層６００の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（又は、上側の面）に平行な面に配置さる。
【００６４】
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、エチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、又は、ガラス等の材料で形成されている。加えて、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、曲がったボード、又は、その他の形状を有するボードである。
【００６５】
本開示の実施の形態によれば、透明基板の耐擦傷性と耐摩耗性が改善された、複合基板構造と、複合基板構造を有するタッチパネルが提供された。更に、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。
【００６６】
本開示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面の操作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が要求される表面として使用される。
【００６７】
更に、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、本開示の複合基板構造に適用され、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が要求される表面として使用される。
【００６８】
以上、説明した記載は、好ましい本開示の実施の形態を容易に明らかにする。しかし、本開示の特徴は、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開示のスコープにより、包含されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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