JP5262666B2 - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量式タッチパネルに関し、特に、透明導電膜にて形成したパターン部を目立たなくするのに効果的なパネル構造に係る。
例えば液晶パネル等の表示画像を視認しながら、指などで接触操作をし、接触位置を入力するタッチパネルが広く用いられている。
このタッチパネルとして、近年は携帯電話機等の表示パネルで、指で触れた位置による静電容量変化を検出する静電容量式タッチパネルが普及しつつある。
従来の一般的な静電容量式タッチパネルは、第1電極パターンからなる静電容量誘導層の上に全面を覆うように絶縁層を形成し、その上に、マトリックス状に配列した第2電極パターンからなる静電容量誘導層を形成するものであったために、パネルの薄型化を図る点において不利であった。
また、操作面から電極パターンが目立たなくするために可視光の透過率の高い導電膜材料を用いることも考えられるが、透過率90%以上の導電膜材料は電気抵抗値が約300Ω/□と比較的高く、電極パターンの外周域にノイズが発生しやすい。
本願出願人は、ノイズ対策として電極パターンの外周域にシールド層を形成する技術を提案している(特許文献3)。
これに対して本願は、電極パターンの外周域にシールド層を形成しなくても高いS/N比を確保することができ、操作面から電極パターンが目立たなくなることを検討し、本発明に至った。
特許文献1,2にはマトリックス状に形成する行方向の電極と列方向の電極とを同一面上に形成し、行方向に電極を連結する導通部と列方向に電極を連結する導通部との交差部にのみ絶縁層を設けた技術を開示する。
しかし、同公報に開示するパネル構造にあっては導通部が交差するブリッジ構造部分が目立って視認される問題がある。
また、交差部を横切るように導通部を成膜する際に導通部にクラック等の欠陥が生じやすい問題もあった。
実用新案登録第3144241号公報 実用新案登録第3134925号公報 特願2008−007755号
本発明は上記技術的課題に鑑みて、センサ部のパターン構造が表面側から目立たなくするのに効果的でS/N比信頼性の高い静電容量式タッチパネルの提供を目的とする。
本発明に係る静電容量式タッチパネルは、透明基板の上面に直接又は下地層を介して透明導電膜からなるパターン部を形成し、当該パターン部を覆うように光学的に透明な粘着層を介して保護シート材を貼着してあり、パターン部は複数の第1電極と第2電極とを交互及びマトリックス状で且つ同一面上に形成してあり、行方向に配列した複数の第1電極は第1導通部で行方向に連結してあり、列方向に配列した複数の第2電極は第2導通部で列方向に連結してあり、第1導通部は、複数の第1電極及び複数の第2電極を形成する工程よりも前の工程で形成してあり、第1導通部によって連結される両側の第1電極の少なくとも一部が、それぞれ第1導通部の両端部に乗り上げて形成してあり、第1導通部と第2導通部との交差部は誘電率1〜20,厚み0.1〜10μmのフォトレジスト用材料を用いた有機薄膜からなる中間絶縁層を介してあり、前記中間絶縁層は、成膜後において、透明導電膜からなる導通部が上面を横切る部分の外形形状が概ね台形形状になっていて、上底の両端の角度θが120°以上になっていることを特徴とする。
ここで粘着層とは、光学糊のような光学的に透明な粘着材層をいい、透明度が高いアクリル系の光学糊が好ましいが、シリコン系粘着剤でもよい。
保護シート材は化粧板のような表示パネル、表示フィルムを含む。
また、本発明は第1電極と第2電極をマトリックス状に配置するのがねらいであり、第1導通部と第2導通部とが交差するものであるが、特に第1導通部が下側にあり、第2導通部がその上側に位置するものである。
電極と導通部には透明導電膜で形成してあり、透明導電膜としてはITO( インジウム錫酸化物)、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛等の各種金属酸化物を採用できるが、低抵抗のITO膜を用いるのが好ましい。
ここで中間絶縁層は、誘電率1〜20,厚み0.1〜10μmの有機薄膜であるのが好ましく、さらには誘電率3〜5、厚み1〜5μmの範囲が好ましい。
さらには中間絶縁層は、成膜後において、透明導電膜からなる導通部が上面を横切る部分の外形形状が概ね台形形状になっていて、上底の両端の角度θが120°以上であるのが好ましい。
本発明は透明導電膜からなるマトリックス状の電極パターンの上に光学糊等の粘着層を介して保護シートを貼着したので交差部のブリッジ構造が目立たなくなる。
さらには、誘電率の高い中間絶縁層の範囲を小さくし、且つ有機薄膜とし、その断面形状を台形形状にしたことにより、その上に形成する透明導電膜に亀裂やクラックが生じるのを防止し、寄生容量が小さくなりS/N比が向上する。
従来は、有機薄膜で絶縁層を形成しようとすると解像度を高くするために上面コーナーの角度が90°になっていた。
しかし、絶縁層の上面の角度が90°ではその上を交差する導通部にクラックが入りやすいことが実験で明らかになり、本発明は、有機薄膜の絶縁層を概ね台形形状にすることでその上の導通部のクラックを防止できた。
本発明では、ブリッジ交差部及び電極パターンが目立たなくなるので可視光透過率がやや低いが、抵抗値が70〜100Ω/□レベルの低抵抗値の透明導電膜を採用しても高いS/N比を確保することが可能になり、電極パターンの外周域にノイズ対策のシールド層を形成する必要もなくなる。
本発明に係る静電容量式タッチパネルについて、図を用いて説明する。
図1(a)は操作面側から見たタッチパネル10の説明図を示し、図1(b)は拡大斜視図を示す。
また、図5はタッチパネル10の外観図を示す。
図はいずれも、分かりやすくするために模式的に表してあり、実際よりも部分的に拡大や縮小をしてある。
パターン部も実際には、ほとんど見えないが模式的に表現してある。
タッチパネル10は、ガラス基板等の透明基板11の一方の片面上に図3に断面図を示すようにセンサ部Sを有し、センサ部Sは同層の透明導電膜よりなる第1電極(X電極)12と第2電極(Y電極)14及び第1導通部(X導通部)13とを有し、第1導通部13を横切るように透明導電膜からなる第2導通部15を有し、第1導通部13と第2導通部15の間には、絶縁性の有機薄膜からなる中間絶縁層16を有している。
第1電極12は、パネル水平方向(X方向)に隣接する第1電極12同士を第1導通部13で接続してある。
これにより、第1電極12と第1導通部13とで行を形成し、必要に応じて、複数の行を形成し、第1電極パターンになる。
第2電極14は、パネル垂直方向(Y方向)に隣接する第2電極14同士を第2導通部15で接続してある。
これにより、第Y電極14と第2導通部15とで列を形成し、必要に応じて、複数の列を形成し、第2電極パターンになる。
第1電極12と第2電極14は、パネルの相互に直交する方向に交互配置したマトリクス状になっている。
また、第1電極12と第2電極14との間に、所定の容量の電荷が蓄えられるように、所定の隙間部dを設けて配置してある。
第1導通部13と第2導通部15は、中間絶縁層16を間に挟んで交差している。
中間絶縁層16はおおむね第1電極12及び第2電極14に重ならない大きさである。
図2は、第1電極12、第1導通部13、第2電極14、第2導通部15、中間絶縁層16を形成する方法例の説明図を示す。
先ず、図2(a)に示すように、透明基板11上に第1導通部13を形成する。
次いで図2(b)に示すように、この第1導通部13において第2導通部15と交差する所定範囲を覆う中間絶縁層16をフォトレジスト等で透明基板11上にかけて形成する。
そして、図2(c)に示すように、第1電極12と第2電極14及び第2導通部15とを一括で形成する。
図3(a)にA−A線断面図を示し、図3(b)にB−B線断面図を示す。
このように透明基板11上に第1導通部13を複数の第1電極12及び第2電極14を形成する工程よりも前の工程で形成した後に、第1電極12等を形成すると図3(a)に示すように第1導通部13の両側に連結される第1電極12の少なくとも一部が乗り上げて形成される。
図3(a)は、行方向に切断した断面模式図で、図3(b)は、列方向に切断した断面式図である。
本実施例では、ガラス等の透明基板の上に直接センサ部Sを形成した例になっているが、透明導電膜で形成した電極パターン部とそれ以外の非パターン部との透過率あるいは反射率が近似するように透明薄膜からなる下地層を透明基板の上に成膜し、その上にセンサ部Sを形成してもよい。
下地層としては、従来技術として知られている、光屈折率が相対的に低い透明導電膜側の低屈折率層とそれよりも高屈折率の高屈折率層とからなる二層構造を採用できる。
例えば低屈折率層として酸化珪素、高屈折率層としてシリコン錫酸化物を採用することができる。
透明基板の底面側に配置した液晶画面から発せられる光を光学的に調整する膜を、下地層に用いると、本発明の、第1電極、第2電極及び中間絶縁層の構造にあって、センサ部に均一な光学的効果を与える。
図3(b)に示すように、X電極とX電極とを導通連結した第1導通部13に対して横切るようにY電極とY電極との第2導通部を形成する際に、第1導通部と第2導通部の間に中間絶縁層16を形成する必要がある。
この場合に中間絶縁層の上面コーナー部θの角度が90°に近いと、第2導通部15をITO膜で形成する際に、この第2導通部のコーナー部15cに亀裂やクラックが生じることが明らかになった。
そこで、有機薄膜を成形する際に外形が台形形状になるようにし、上底の両端の角度θを120°以上になるように成膜した。
これにより導通部にクラックが発生するのを抑えることができた。
また、有機薄膜はフォトレジスト用の材料を用い誘電率1〜20,厚み0.1〜10μmの範囲にすることが良いことも明らかになった。
第1導通部13と第2導通部15の交差部のみを有機薄膜からなる中間絶縁層16にて絶縁し、それ以外のパターン部をITO膜で形成したことにより、全体の寄生静電容量を小さくし、S/N比を向上させることができた。
しかし、表面から見ると交差したブリッジ部が視認され、有機薄膜にやや黄色味があることも少し気になるものであった。
そこで、図3に示すようにセンサ部Sを覆うように光学糊からなる粘着層21を介して保護シート22を貼り合せたところ、操作面からは、交差したブリッジ部を含めてパターン部が目立たなくなった。
ここで保護シートは板状でもフィルム状でもよく、化粧板となるものである。
図4は、参考例として他の製造例を示す。
第1電極12a、第1導通部13a、第2電極14a、第2導通部15a、中間絶縁層16bを形成する別の方法の説明図を示す。
先ず、図4(a)に示すように、透明基板11上に第1電極12aと第2電極14a及び第2導通部15aを一括で形成する。
次いで、図4(b)に示すように、第1電極12aと第2電極14a及び第2導通部15aとを覆う中間絶縁層16aを形成し、図4(c)に示すように、中間絶縁層16aにおいて第1電極12a同士を第1導通部13aで接続するために所定範囲の中間絶縁層16aに穴16cを形成して取り除く。
そして、図4(d)に示すように第1導通部13aを形成した後に、図5(e)に示すように、第1導通部13aと第2導通部15aの間に中間絶縁層16bを残して、第1導通部13aと第2導通部15aの交差部17付近より外側に位置する中間絶縁層を取り除く。
(a)は操作面側から見たタッチパネルの説明図を示し、(b)は拡大斜視図を示す。 第1電極、第1導通部、第2電極、第2導通部、中間絶縁層を形成する方法の説明図を示す。 (a)はA−A線断面図を示し、(b)はB−B線断面図を示す。 第1電極、第1導通部、第2電極、第2導通部、中間絶縁層を形成する別の方法の説明図を示す。 タッチパネルの外観図を示す。
符号の説明
10 静電容量式タッチパネル
11 透明基板
12、12a 第1電極
13、13a 第1導通部
14、14a 第2電極
15、15a 第2導通部
16、16a、16b 中間絶縁層
16c 中間絶縁層の穴
17 交差部
21 粘着層
22 保護シート
d 隙間部(非パターン部)
S センサ部

Claims (2)

  1. 透明基板の上面に直接又は下地層を介して透明導電膜からなるパターン部を形成し、
    当該パターン部を覆うように光学的に透明な粘着層を介して保護シート材を貼着してあり、
    パターン部は複数の第1電極と第2電極とを交互及びマトリックス状で且つ同一面上に形成してあり、
    行方向に配列した複数の第1電極は第1導通部で行方向に連結してあり、
    列方向に配列した複数の第2電極は第2導通部で列方向に連結してあり、
    第1導通部は、複数の第1電極及び複数の第2電極を形成する工程よりも前の工程で形成してあり、第1導通部によって連結される両側の第1電極の少なくとも一部が、それぞれ第1導通部の両端部に乗り上げて形成してあり、
    第1導通部と第2導通部との交差部は誘電率1〜20,厚み0.1〜10μmのフォトレジスト用材料を用いた有機薄膜からなる中間絶縁層を介してあり、
    前記中間絶縁層は、成膜後において、透明導電膜からなる導通部が上面を横切る部分の外形形状が概ね台形形状になっていて、上底の両端の角度θが120°以上になっていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
  2. 前記光学的に透明な粘着層は光学糊又はシリコン系粘着剤であることを特徴とする請求項1記載の静電容量式タッチパネル。
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