JP2013020347A - タッチパネルおよびタッチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平面型表示装置の表示画面上に重ねて使用し、透明カバーシート一体型の投影型の静電容量式タッチパネルにおいて、優れた性能のタッチパネルを簡単な製造工程で提供すること。
【解決手段】平面型表示装置の視認側に、透明カバーシート２と一体化して、センサ電極側を平面型表示装置に相対して設けるタッチパネルであって、タッチパネル１が、２次元配置したセンサ電極３である複数の透明導電膜パターンと、透明導電膜パターン間を電気的に接続するジャンパ部４と、ジャンパ部での層間の電気的短絡を防ぐ絶縁部５と、センサ電極から配線を導いて端子部に至る配線部６とから構成され、ジャンパ部と配線部とが、良導電体金属層８を含む同一構成の多層を積層し、透明カバーシートと多層との界面を低反射率化してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カバーシートと一体化して形成したタッチパネルに関する。

タッチパネルは、表示画面上の透明な面を操作者が指またはペンでタッチすることにより、接触した位置を検出してデータ入力できる入力装置の構成要素となるものであって、キー入力より直接的、かつ直感的な入力を可能とする。このため、近年、携帯電話機や、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、様々な電子機器の操作部に多用されるようになってきた。

前記タッチパネルは、液晶パネル等の平面型表示装置の表示画面上に、入力装置として貼り合わせて使用することができる。このようなタッチパネルは、入力指示等に利用する定型画像や額縁等の装飾と表面保護とを兼ねて加飾ガラスを用いた透明カバーシートに合体したものが多く、平面型表示装置の表示画面上に貼り合わせるに当たって、優れた表示品位を確保するための工夫がなされてきた（特許文献１および特許文献２参照）。

なお、タッチパネルの検出方式には、抵抗式、静電容量式、超音波式、光学式等多種あり、その構造は多様となる。抵抗式は、製造コストと検出精度の点で比較的優れており、広く使用されているが、２枚の透明導電膜の間に空気層を設ける構造を有する抵抗式タッチパネルは、光学特性（透過率）が低く、耐久性や動作温度特性においても充分とは言えないため、改良が求められてきた。また、可動部分を有しない静電容量式タッチパネルは、光学特性（透過率）が高く、耐久性や動作温度特性においても抵抗式より優れているため、特に車載用を始めとする高信頼性用途に向けて開発が進んでいる。

静電容量式タッチパネルは、表面型と投影型とに大別でき、１０型（画面対角２５．４ｃｍサイズ）以上の大型品に表面型が、携帯機器向けの６型以下の小型品に投影型が使われることが多い。静電容量式タッチパネル用の電極板として、複雑なパターンが不要で構造が単純な表面型は、透明基板と透明導電膜と簡単な端子電極パターンと絶縁膜とから成り、大型化し易いが、２点以上の接触点を同時に検知することは困難である。一方、静電容量式タッチパネル用の電極板の構造が、透明基板に第一の透明電極パターン層と第一の絶縁層と第二の透明電極パターン層と端子電極となる金属電極パターン層と第二の絶縁層との積層構造で、各層が一般にこの順に形成される投影型もある。投影型は、構造が複雑になり、小型用に適するが、２点以上の接触点を同時に検知することが可能である。

また、投影型の静電容量式タッチパネルを平面型表示装置の表示画面上に重ねて使用する形態は、図３のタッチパネル付き平面型表示装置の構成模式図に示すとおり、図３（ａ）のタッチパネル独立型とは別に、図３（ｂ）のカバーガラス一体型もあり、後者は、簡易な構成により全体を薄型化することができる。すなわち、図３（ａ）では、液晶２３、ＴＦＴ素子基板２２、カラーフィルタ基板２４と、偏光板２１、２５とからなる平面型表示装置の表示面側にエアギャップ２６を介して、独立型のタッチパネル１２を貼り合わせ、さらにその前面に額縁１６等の加飾パターンを有して表面を保護するためのカバーガラス（前面板）１５に代表される透明カバーシートを設ける。
一方、図３（ｂ）に示すカバーガラス一体型では、前者と同様の構成からなる平面型表示装置の表示面側に同様のエアギャップ２６を介して、カバーガラス一体型タッチパネル１３を貼り合わせる。なお、タッチパネルを構成する電極や端子、配線等のパターンの向きは、パターンを直接支持する基板の位置が、図３（ａ）と（ｂ）とでは逆の関係になるので、視認側１０からの向きが反対になることに留意する。

投影型の静電容量式タッチパネルの電極構造は、簡略化するための改良が進み、図２（ａ）のカバーガラス一体型で代表される透明カバーシート一体型の例で示すように、透明カバーシート２の同一平面上に２次元配置したセンサ電極３である複数の透明導電膜パターンと、透明導電膜パターン間を電気的に接続するジャンパ部４１と、ジャンパ部での層間の電気的短絡を防ぐ絶縁部５と、センサ電極から配線を導いて端子部に至る配線部６１とから構成されるようになった。上記構成部分の内、平面型表示装置の表示画面の有効領域に重ねて使用するタッチパネルの操作平面領域は、できるだけ透明であることが望ましいので、前記ジャンパ部４１と絶縁部５には透明材料を用いる。例えば、ジャンパ部４１をセンサ電極３と同じＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜を用い、透明絶縁部形成後に別途形成する。一方、表示有効領域外に配線を導いて端子部に至る配線部は、透明性より導電性を重視するので、ＩＴＯより導電性の良好な金属材料を用いる。具体的には、透明カバーシート２の表面から順に、モリブデン膜７１／アルミニウム膜８１／モリブデン膜９１の３層構成からなる薄膜積層材料を使用する。

前記端子部や端子部に至る配線部を構成するモリブデン膜／アルミニウム膜／モリブデン膜の３層構成を図２（ｂ）に示す。平面型表示装置の表示画面に相対して設けることになる予定の、カバーガラスを用いることの多い透明カバーシートの表示装置側にあたる片側表面上に、透明カバーシートと２層目の金属との密着性を向上し、薄膜としての各種環境への耐性を補強する保護金属層としての下層モリブデン膜７１を１層目とし、導電性が良好で微細パターニングに適したアルミニウム膜８１を２層目とし、機械的強度の向上と各種環境への耐性を補強する保護金属層としての最上層モリブデン膜９１を３層目として積層し、フォトリソグラフィー法によるレジストパターン形成とエッチングにより配線パターンを形成する。

特開２００７−１７８７５８号公報 特開２００９−０６９３２１号公報

前述のように、静電容量式タッチパネルにおいて、電極構造を簡略化するための改良を施したり、タッチパネル一体型として全体の簡略化を図る等により、良好な性能のタッチパネルを簡単な製造工程で作るための技術が進展してきたが、同一平面上に規則的に配置するセンサ電極を立体的につなぐための絶縁部とジャンパ部との構造が不可欠なので、その製造工程の簡略化が行き詰まっている。

本発明は、前記の問題点に鑑みて提案するものであり、本発明が解決しようとする課題は、平面型表示装置の表示画面上に重ねて使用し、透明カバーシート一体型の投影型の静電容量式タッチパネルにおいて、優れた性能のタッチパネルを簡単な製造工程で提供することである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、平面型表示装置の視認側に、透明カバーシートと一体化して、センサ電極側を平面型表示装置に相対して設けるタッチパネルであって、タッチパネルが、２次元配置したセンサ電極である複数の透明導電膜パターンと、透明導電膜パターン間を電気的に接続するジャンパ部と、ジャンパ部での層間の電気的短絡を防ぐ絶縁部と、センサ電極から配線を導いて端子部に至る配線部とから構成され、ジャンパ部と配線部とが、良導電体金属層を含む同一構成の多層を積
層し、透明カバーシートと多層との界面を低反射率化してなることを特徴とするタッチパネルである。

また、請求項２に記載の発明は、同一構成の多層が、透明カバーシート側から順に保護金属酸化層、良導電体金属層、保護金属層の３層からなることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルである。

また、請求項３に記載の発明は、保護金属酸化層、良導電体金属層、保護金属層が、それぞれモリブデン酸化膜、アルミニウム膜、モリブデン膜からなることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルである。

また、請求項４に記載の発明は、透明カバーシートの片側表面に、ジャンパ部と配線部とを構成する層を積層して成膜した後に、フォトリソグラフィー法とエッチング法とにより両部を一括して形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルの製造方法である。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のタッチパネルの製造方法であって、ジャンパ部と配線部とを一括して形成する工程、絶縁部を形成する工程、透明導電膜パターンを形成する工程をこの順に行うことを特徴とするタッチパネルの製造方法である。

本発明は、平面型表示装置の視認側に、透明カバーシートと一体化して、センサ電極側を平面型表示装置に相対して設けるタッチパネルの各部の構成において、ジャンパ部と配線部とが、良導電体金属層を含む同一構成の多層を積層し、透明カバーシートと多層との界面を低反射率化してなるので、
平面型表示装置の表示画面上に重ねて使用し、透明カバーシート一体型の投影型の静電容量式タッチパネルにおいて、優れた性能のタッチパネルを簡単な製造工程で提供できる。

本発明のタッチパネルの一例の構成を説明するための模式図であって、（ａ）は、主要部の一部を拡大した平面図を示し、（ｂ）は、ジャンパ部と配線部との同一構成の断面図を示す。 従来のタッチパネルの一例の構成を説明するための模式図であって、（ａ）は、主要部の一部を拡大した平面図を示し、（ｂ）は、配線部の構成の断面図を示す。 ２種類のタッチパネル付き平面型表示装置の構成を比較するための構成模式図であって、（ａ）はタッチパネル独立型、（ｂ）はカバーガラス一体型を示す。 本発明のタッチパネルの製造方法の一例を説明するための工程順模式図であって、（ａ）は、ジャンパ部と配線部とを一括して形成する工程、（ｂ）は、絶縁部を追加形成する工程、（ｃ）は、センサ電極である透明導電膜パターンを追加形成する工程を示す。 従来のタッチパネルの製造方法の一例を説明するための工程順模式図であって、（ａ）は、配線部をパターン形成する工程、（ｂ）は、センサ電極である透明導電膜パターンを追加形成する工程、（ｃ）は、絶縁部を追加形成する工程、（ｄ）は、ジャンパ部を追加形成する工程を示す。 本発明の構成における多層膜の低反射率化の効果を従来例と比較するための分光反射率の測定結果のグラフである。 分光反射率の測定方法を示す概念図であって、（ａ）は、リファレンスの決め方、（ｂ）は、従来の多層膜の測定方法、（ｃ）は、本発明を構成する多層膜の測定方法である。

以下、図面に従って、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明のタッチパネルの一例の構成を説明するための模式図であって、（ａ）は、主要部の一部を拡大した平面図を示し、（ｂ）は、ジャンパ部と配線部との同一構成の断面図を示す。

本発明は、平面型表示装置の視認側に、透明カバーシート２と一体化して、センサ電極側を平面型表示装置に相対して設けるタッチパネルであって、タッチパネル１が、２次元のマトリクス状に配置したセンサ電極３である複数の透明導電膜パターンと、図で横方向の透明導電膜パターン間を立体的に電気的に接続するジャンパ部４と、ジャンパ部での層間の電気的短絡を防ぐ絶縁部５と、センサ電極からの配線を縦横方向の周辺部に導いて端子部（図示せず）に至る配線部６とから構成され、ジャンパ部４と配線部６とが、良導電体金属層８を含む同一構成の多層を積層し、透明カバーシートと多層との界面を低反射率化してなることを特徴とする。

前記同一構成の多層は、配線部６における導電性を大きくするとともに、ジャンパ部４における視認性を小さくする構成に相当する。導電性を大きくするための方策として、前記同一構成の多層に、良導電体金属層８を含むことで効果があり、視認性を小さくするための方策として、視認側から見た際の反射率を小さくすることで効果があるからである。視認側から見た際の反射率を小さくするには、反射率を高くする金属層８と透明カバーシートとの間に金属酸化層７を設けることにより、光の干渉効果により達成できる。

図２に示した従来の配線部６１において、カバーガラスを用いることの多い透明カバーシート２の表示装置側にあたる片側表面上に、透明カバーシート２と２層目の金属との密着性を向上し、薄膜としての各種環境への耐性を補強する保護金属層７１を設けた。それに対して、本例では、透明カバーシート２を通して見た際の反射率を小さくする機能も上記の機能に追加することを狙って、保護金属層７１に代えて、保護金属酸化層７を設ける。また、従来の配線部６１に設けた良導電体金属層８１と保護金属層９１とは、本例でも同様に、良好な導電性を目的とする良導電体金属層８と、機械的強度の向上と各種環境への耐性を補強する保護金属層９として、多層形成することができ、しかも、本例では、配線部６に加えてジャンパ部４にも共通に形成できる。すなわち、上記各層の積層は、透明カバーシート側から順に保護金属酸化層７、良導電体金属層８、保護金属層９の３層とすることができる。なお、本発明は、上記３層以外に例えば密着力の更なる向上やパターニング形状の向上等のために中間層を挟むことを排除しない。

また、本発明は、前記保護金属酸化層７、良導電体金属層８、保護金属層９の３層が、それぞれモリブデン酸化膜、アルミニウム膜、モリブデン膜であるように構成することができる。前述の各層が有するべき特性を、これらの具体的な膜がその特性上備えている上に、膜形成がスパッタリング法等の真空成膜技術により容易に高品質に実施でき、フォトリソグラフィー法とエッチング法とによるパターニング手段を好適に採用できる。

なお、本発明は、使用する具体的な膜として、上記モリブデン酸化膜、アルミニウム膜、モリブデン膜に限定されるものではないが、保護金属酸化層７と保護金属層９とは、共通の金属をベースに用いた方が製造上、好ましい。
本例において、モリブデン酸化膜７、アルミニウム膜８、モリブデン膜９の３層からなる多層の膜形成をスパッタリング法で行う場合は、スパッターターゲットをモリブデンとアルミニウムの２元で準備して、酸化膜の成膜時には定量の酸素ガスを導入する反応性スパッタリングにより、ソース電源を増結することなく可能である。

また、本発明のタッチパネルの製造方法は、透明カバーシート２の片側表面に、ジャン
パ部４と配線部６とを構成する層を積層して成膜した後に、フォトリソグラフィー法とエッチング法とにより両部を一括して形成することを特徴とする。従来は、ジャンパ部４と配線部６とに異なる層を設けて、別途パターン形成していたが、本発明により、製造工程を短縮できる。

図４は、本発明のタッチパネルの製造方法の一例を説明するための工程順模式図であって、（ａ）は、ジャンパ部４と配線部６とを一括して形成する工程、（ｂ）は、絶縁部５を追加形成する工程、（ｃ）は、センサ電極である透明導電膜パターン３を追加形成する工程を、それぞれ透明カバーシート２の片面に位置合わせして形成する順に示す。また、比較のために示す図５は、従来のタッチパネルの製造方法の一例を説明するための工程順模式図であって、（ａ）は、配線部６１をパターン形成する工程、（ｂ）は、センサ電極である透明導電膜パターン３を追加形成する工程、（ｃ）は、絶縁部５を追加形成する工程、（ｄ）は、ジャンパ部４１を第二の透明導電膜パターンとして追加形成する工程を、それぞれ透明カバーシート２の片面に位置合わせして形成する順に示す。
なお、図示していないが、上記本発明の方法および従来の方法のいずれも、最終工程として、透明樹脂等による全面均一な保護膜を塗布形成することができる。

図４に示すとおり、本発明のタッチパネルの製造方法は、（ａ）ジャンパ部４と配線部６とを一括して形成する工程、（ｂ）絶縁部５を形成する工程、（ｃ）透明導電膜パターン３を形成する工程を、この順に行うことを特徴とする。一連の成膜または塗布による膜形成とフォトリソグラフィー法を用いるパターン形成とを一組の大きな工程としてみると、図５に示す製造方法と比較して、４工程から３工程に短縮される。また、タッチパネルを構成する各部位の形成順が変化する。つまり、本例では、センサ電極である透明導電膜パターン３の形成より前にジャンパ部４の形成を行う。上記の理由は、本例でジャンパ部４と配線部６とを一括して形成するために、透明導電膜パターン３の形成より先行して行うというだけではなく、モリブデン酸化膜を用いた保護金属酸化層７のパターンの全体が、透明カバーシート２上に直接成膜されている方が、部分的に透明導電膜を間に挟む領域が混在するより、良導電体金属層の高反射率を均一に抑制して、視認性を均一に小さくすることができるので好ましいからである。

本発明のタッチパネルの製造方法をさらに具体的に説明すると、（ａ）ジャンパ部４と配線部６とを構成するための前述の同一構成の多層成膜を行い、フォトレジストの塗布、露光、現像、を含むフォトリソグラフィー法とその後のエッチングと残留レジストの除去を経て、一括形成する。次に、（ｂ）絶縁部５を形成するための感光性樹脂材料を塗布し、フォトリソグラフィー法により、前記ジャンパ部４と位置合わせしてパターン形成する。次に、（ｃ）センサ電極である透明導電膜パターン３を、例えばＩＴＯの成膜後に、前工程のパターン位置との合わせを前提として、フォトリソグラフィー法によるフォトレジストのパターニングを行い、その後のエッチングと残留レジストの除去を経て形成することができる。

図６は、本発明の構成における多層膜の低反射率化の効果を従来例と比較するための分光反射率の測定結果のグラフである。また、図７は、分光反射率の測定方法を示す概念図であって、（ａ）は、リファレンスの決め方、（ｂ）は、従来の多層膜の測定方法、（ｃ）は、本発明を構成する多層膜の測定方法である。

分光反射率の測定は、市販の分光光度計を利用して可能である。原理的な概念図の図７に示すように、光源（モノクロメータ）からの分光された照射光（実線表示）が測定試料、図７（ａ）ではアルミニウム単層膜８０に照射され、鏡面反射された光（実線矢印表示）を受光部３２で受光して光の強度を測定する。モノクロメータからの分光照射光の波長を連続的に変化させて分光反射率を測定する。測定におけるリファレンスをアルミニウム単層膜８０とする。すなわち、以後の各測定試料における１００％の基準をアルミニウム単層膜８０で得られた強度とする。図７（ｂ）に示すように、従来の多層膜の例として、透明カバーシート２に成膜したモリブデン膜７１、アルミニウム膜８１、モリブデン膜９１からなる多層膜を、透明カバーシート２の成膜されていない面から測定し、次に、図７（ｃ）に示すように、本発明を構成する多層膜の例として、透明カバーシート２に成膜したモリブデン酸化膜７、アルミニウム膜８、モリブデン膜９からなる多層膜を、透明カバーシート２の成膜されていない面から測定する。

図６に示すとおり、本発明を構成する多層膜は、従来の多層膜と比較して、可視光域の全域で反射率を小さくすることができる。波長４００ｎｍ未満の紫外域の測定結果は、本測定結果において正確な値を示さないため参照しない。金属酸化層と金属層との間での光の干渉効果により低反射率化する本発明の構成になる多層膜による分光反射率曲線の形は、使用する金属酸化層の屈折率特性や膜厚によって変動するが、従来の多層膜の反射率より低くできる。

次に、本発明を構成する多層膜を、従来の多層膜と総合的に比較した結果を、（表１）に示す。各評価項目別に、判定基準に対しての良否判定を○×で表中に示す。本発明を構成する多層膜が、５００〜６００ｎｍの波長における平均反射率で代表させて比較すると、反射率において、従来の多層膜より顕著な改善を示す一方、エッチング時間、シート抵抗値、下地との密着性の諸項目に関しては、同等であることが分かる。

本発明は、透明な基材と多層膜の配線パターンとの界面を簡単な方法で低反射率化して、透明な基材の多層膜を設けていない面からの配線パターンに対する視認性を小さくすることができる。同様な方策によって、他の電子部品等の表示性能に関係する特性品質を高めることが容易に考えられる。例えば、透明導電膜をさらに低抵抗化するための金属層を含む補助配線パターンの視認性を小さくすることができる。また、一般に表示装置に関係する配線を始めとして、電子部品における各種配線パターンに金属層を適用できる範囲を拡大することができ、製品設計の自由度を大幅に高めることが可能になる。

１、１１・・・タッチパネル
２・・・透明カバーシート
３・・・センサ電極（透明導電膜パターン）
４、４１・・・ジャンパ部
５・・・絶縁部
６、６１・・・配線部
７・・・保護金属酸化層（モリブデン酸化膜）
７１・・・保護金属層（モリブデン膜）
８、８１・・・良導電体金属層（アルミニウム膜）
９、９１・・・保護金属層（モリブデン膜）
１０・・・視認側
１２・・・独立型タッチパネル
１３・・・カバーガラス一体型タッチパネル
１５・・・カバーガラス（前面板）
１６・・・額縁
２１、２５・・・偏光板
２２・・・ＴＦＴ素子基板
２３・・・液晶
２４・・・カラーフィルタ基板
２６・・・エアギャップ
３１・・・光源（モノクロメータ）
３２・・・受光部
８０・・・アルミニウム単層膜

Claims (5)

1. 平面型表示装置の視認側に、透明カバーシートと一体化して、センサ電極側を平面型表示装置に相対して設けるタッチパネルであって、
   タッチパネルが、２次元配置したセンサ電極である複数の透明導電膜パターンと、透明導電膜パターン間を電気的に接続するジャンパ部と、ジャンパ部での層間の電気的短絡を防ぐ絶縁部と、センサ電極から配線を導いて端子部に至る配線部とから構成され、ジャンパ部と配線部とが、良導電体金属層を含む同一構成の多層を積層し、透明カバーシートと多層との界面を低反射率化してなることを特徴とするタッチパネル。
2. 同一構成の多層が、透明カバーシート側から順に保護金属酸化層、良導電体金属層、保護金属層の３層からなることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 保護金属酸化層、良導電体金属層、保護金属層が、それぞれモリブデン酸化膜、アルミニウム膜、モリブデン膜からなることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
4. 透明カバーシートの片側表面に、ジャンパ部と配線部とを構成する層を積層して成膜した後に、フォトリソグラフィー法とエッチング法とにより両部を一括して形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルの製造方法。
5. 請求項４に記載のタッチパネルの製造方法であって、
   ジャンパ部と配線部とを一括して形成する工程、絶縁部を形成する工程、透明導電膜パターンを形成する工程をこの順に行うことを特徴とするタッチパネルの製造方法。