TWI489343B - Input device - Google Patents

Description

輸入裝置

本發明係關於一種可檢測操作面之操作位置之輸入裝置，特別是關於一種將形成於透明基材正面之透明電極間連接之橋接配線之構成。

於專利文獻1中，揭示有如下之輸入裝置：由ITO(Indium Tin Oxides，氧化銦錫)形成將複數個透明電極間電性連接之橋接配線(於利文獻1中，記載為交叉部分、中繼電極)。

又，於專利文獻2中，揭示有如下之輸入裝置：由Mo、Al、Au等形成將複數個透明電極間電性連接之橋接配線。

再者，於構成透明電極之形成面之透明基材、與橋接配線之間，介隔有絕緣層。即，橋接配線係通過絕緣層之正面，將各透明電極間電性連接。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-310550號公報

[專利文獻2]日本專利特開2010-271796號公報

於專利文獻1中，由ITO而形成橋接配線，從而存在橋接配線之配線電阻變大之問題。

又，如專利文獻2般，由金屬材料而形成橋接配線，藉此可使橋接配線之配線電阻低於由ITO而形成之橋接配線之配線電阻，但需要確保良好之不可視特性、即無法觀察到橋接配線，進而需要確保與構成橋接配線之形成面之絕緣層之間之良好的密接性。除此之外，需要提高橋接配線之抗環境性(耐濕性或耐熱性)。

特別是，於使用有與絕緣層之密接性較差之低電阻之金屬的情形時，需要連同良好之不可視特性一併確保良好之密接性。

如後述之實驗所示，本發明者等人係例如選擇Au作為低電阻之金屬，但於專利文獻1及專利文獻2中並未揭示：於使用Au作為橋接配線時，特別是確保良好之不可視特性連同與絕緣層之良好密接性之構造。

因此，本發明係用以解決上述先前之課題者，目的在於提供一種特別是可確保良好之不可視特性及與透明基材側之良好之密接性，除此之外，可提高橋接配線之抗環境性之輸入裝置。

本發明之輸入裝置之特徵在於，其具有：透明基材；複數個透明電極，其形成於上述透明基材之第1面上；橋接配線，其將上述透明電極間電性連接；及絕緣層，其形成於上述透明基材與上述橋接配線間；且上述橋接配線係具有與上述絕緣層之正面接觸之包含ITO之基底層、及形成於上述基底層之正面之金屬層而構成。

藉此，可確保良好之不可視特性，並且可實現橋接配線之低電阻，進而可使橋接配線與絕緣層之間之密接性良好。又，包含ITO之基底層係作為對於因絕緣層之吸水性引起之水分之障壁層而發揮功能。進而，對於伴隨環境變化之絕緣層之收縮，包含ITO之基底層可適當地追隨。如此，亦可確保良好之抗環境性(耐濕性、耐熱性)。

較佳為，於本發明中，上述金屬層為Au、Au合金、CuNi、或者Ni。其中，更佳為上述金屬層由Au而形成。藉此，可確保良好之不可視特性，又，可實現低電阻。

又，較佳為，於本發明中，在上述金屬層之正面形成導電性氧化物保護層。如此，不使金屬層露出於橋接配線之正面，而由導電性氧化物保護層覆蓋金屬層之正面，藉此可使導電性氧化物保護層作為對於自橋接配線之正面側流入之水分之障壁層而發揮功能，從而可更有效地提高橋接配線之抗環境性。又，可更提高不可視特性。

又，較佳為，於本發明中，導電性氧化物保護層包含ITO。由ITO形成導電性氧化物保護層，藉此可提高橋接配線之低電阻化與靜電破壞耐性。

又，於本發明中，上述透明電極可為如下構成：包括複數個第1透明電極、及複數個第2透明電極，各第1透明電極於第1方向上連結，於上述第1透明電極之連結位置上形成上述絕緣層，藉由通過上述絕緣層之絕緣正面形成之上述橋接配線將各第2透明電極於與上述第1方向交叉之第2方向上連結。

又，本發明係可較佳地應用如下構成：由酚醛樹脂而形成構成上述絕緣正面之絕緣層。

又，本發明係可較佳地應用如下構成：於上述橋接配線之正面，接觸有作為透明基材間之接合材之光學透明黏著層。又，可較佳地應用如下構成：藉由上述光學透明黏著層而接合透明基材之第1面側、與正面為操作面之面板間。

根據本發明之輸入裝置，可確保良好之不可視特性，並且可實現低電阻，進而可使橋接配線與絕緣層之間之密接性良好。又，包含ITO之基底層係作為對於因絕緣層之吸水性產生之水分的障壁層而發 揮功能。進而，對於伴隨環境變化之絕緣層之收縮，包含ITO之基底層可適當地追隨。如此，亦可確保良好之抗環境性(耐濕性、耐熱性)。

1‧‧‧輸入裝置

2‧‧‧透明基材

2a‧‧‧透明基材2之正面

2b‧‧‧透明基材2之背面

3‧‧‧面板

3a‧‧‧操作面

4‧‧‧第1透明電極

5‧‧‧第2透明電極

5a‧‧‧第2透明電極5之正面

6‧‧‧配線部

7‧‧‧連結部

8‧‧‧第1電極

10‧‧‧橋接配線

11‧‧‧顯示區域

12‧‧‧第2電極

20‧‧‧絕緣層

20a‧‧‧絕緣層20之正面

25‧‧‧裝飾區域

26‧‧‧透明基材

27‧‧‧外部連接部

28‧‧‧光學透明黏著層(OCA)

30‧‧‧光學透明黏著層(OCA)

35‧‧‧基底層

36‧‧‧金屬層

37‧‧‧導電性氧化物保護層

F‧‧‧手指

X1-X2‧‧‧方向

Y1-Y2‧‧‧方向

圖1係表示形成於構成本實施形態之輸入裝置(觸控面板)之透明基材之正面的各透明電極、及配線部之平面圖。

圖2(a)係圖1所示之輸入裝置之放大平面圖，圖2(b)係沿A-A切斷圖2(a)而自箭頭方向觀察到之輸入裝置之局部放大縱剖面圖，圖2(c)係一部分不同於圖2(b)之輸入裝置之局部放大縱剖面圖。

圖3(a)係第1實施形態之橋接配線之放大縱剖面圖，圖3(b)係第2實施形態之橋接配線之放大縱剖面圖。

圖4(a)~(d)係表示本實施形態之輸入裝置之製造方法之步驟圖，圖4之左圖係局部縱剖面圖，圖4之右圖係平面圖。

圖1係表示形成於構成本實施形態之輸入裝置(觸控面板)之透明基材之正面的各透明電極、及配線部之平面圖，圖2(a)係圖1所示之輸入裝置之放大平面圖，圖2(b)係沿A-A切斷圖2(a)而自箭頭方向觀察到之輸入裝置之局部放大縱剖面圖，圖2(c)係一部分不同於圖2(b)之輸入裝置之局部放大縱剖面圖。

再者，於本說明書中，所謂「透明」「透光性」係指，可視光線透過率為50%以上(較佳為80%以上)之狀態。進而，霧度值較佳為6以下。

再者，於圖1中，圖示有形成於構成輸入裝置1之透明基材2之正面(第1面)2a之各透明電極4、5及配線部6，但實際上如圖2(b)般，於透明基材2之正面側，設置有透明之面板3，又，於配線部6之位置存 在裝飾層，因此無法自面板3之正面側觀察配線部6。再者，透明電極為透明，因此無法目測確認，但於圖1中，表示有透明電極之外形。

透明基材2係由聚對苯二甲酸乙二酯(PET，Polyethylene Terephthalate)等膜狀之透明基材或玻璃基材等而形成。又，各透明電極4、5係利用ITO(Indium Tin Oxide)等透明導電材料而藉由濺鍍或蒸鍍等成膜。

如圖1所示，於顯示區域11(可藉由手指等操作體而進行操作、顯示器對向之顯示畫面)內，形成複數個第1透明電極4及複數個第2透明電極5。

如圖1、圖2(a)所示，複數個第1透明電極4形成於透明基材2之正面2a，各第1透明電極4係經由細長之連結部7而於Y1-Y2方向上(第1方向)連結。而且，包含於Y1-Y2方向上連結之複數個第1透明電極4之第1電極8係空開間隔而排列於X1-X2方向上。

又，如圖1、圖2(a)所示，複數個第2透明電極5形成於透明基材2之正面2a。如此，第2透明電極5形成於與第1透明電極4相同之面(透明基材2之正面2a)。如圖1、圖2(a)所示，各第2透明電極5係經由細長之橋接配線10而於X1-X2方向(第2方向)上連結。而且，包含於X1-X2方向上連結之複數個第2透明電極5之第2電極12係空開間隔而排列於Y1-Y2方向上。

如圖2(a)(b)所示，於將第1透明電極4間連結之連結部7之正面形成有絕緣層20。如圖2(b)所示，絕緣層20係填埋連結部7與第2透明電極5之間之空間，又，亦稍微覆蓋第2透明電極5之正面。

而且，如圖2(a)(b)所示，橋接配線10係自絕緣層20之正面20a跨及位於絕緣層20之X1-X2方向之兩側的各第2透明電極5之正面而形成。橋接配線10係將各第2透明電極5間電性連接。

如圖2(a)(b)所示，於將各第1透明電極4間連接之連結部7之正面 設置絕緣層20，且於該絕緣層20之正面設置將各第2透明電極5間連接之橋接配線10。如此，於連結部7與橋接配線10之間，介隔絕緣層20，從而第1透明電極4與第2透明電極5成為電性絕緣之狀態。而且，於本實施形態中，可將第1透明電極4與第2透明電極5形成於相同之面(透明基材2之正面2a)上，從而可實現輸入裝置1之薄型化。

再者，連結部7、絕緣層20及橋接配線10均係位於顯示區域11內者，且與透明電極4、5相同地，以透明、透光性構成。

如圖1所示，顯示區域11之周圍係成為邊框狀之裝飾區域(非顯示區域)25。顯示區域11為透明、透光性，但裝飾區域25為不透明、非透光性。藉此，設置於裝飾區域25之配線部6或外部連接部27係無法自輸入裝置1之正面(面板3之正面)觀察到。

如圖1所示，於裝飾區域25，形成有自各第1電極8及各第2電極12拉出之複數根配線部6。各配線部6係具有Cu、Cu合金、CuNi合金、Ni、Ag、Au等金屬材料而形成。

如圖1所示，各配線部6之前端構成與軟性印刷基板(未圖示)電性連接之外部連接部27。

如圖2(b)所示，透明基材2之正面2a側與面板3之間係經由光學透明黏著層(OCA；Optical Clear Adhesive)30而接合。面板3並非特別限定材質者，但較佳地應用玻璃基材或塑膠基材。光學透明黏著層(OCA)30為丙烯酸系黏著劑或雙面黏著帶等。

於圖1所示之靜電電容式輸入裝置1中，若如圖2(b)所示般接觸到面板3之操作面3a上，則於手指F與接近手指F之第1透明電極4之間、及與第2透明電極5之間產生靜電電容。基於此時之靜電電容變化，可算出手指F之接觸位置。手指F之位置係基於與第1電極8之間之靜電電容變化而檢測X座標，基於與第2電極12之間之靜電電容變化而檢測Y座標(自電容檢測型)。又，亦可為如下之互電容檢測型：向第1電極8 與第2電極12中之一第1電極之一行施加驅動電壓，藉由另一第2電極而檢測與手指F之間之靜電電容之變化，從而藉由第2電極檢測Y位置，藉由第1電極檢測X位置。

於本實施形態中，在將第2透明電極5間連結之橋接配線10之構造中存在特徵部分。

如圖3(a)所示，第1實施形態之橋接配線10為包含ITO之透明之基底層35、與較基底層35更為低電阻且透明之金屬層36之2層構造，該基底層35係自絕緣層20之正面20a跨及第2透明電極5之正面5a而形成，該金屬層36係形成於基底層35之正面。

金屬層36係較佳為由Au、Au合金、CuNi、Ni中之任一者而形成。其中，特別是選擇Au之情形更佳。選擇Au之原因在於，其係如下之材料：耐熱、耐濕、於環境試驗中亦不會氧化而電阻變化較小，且可維持低電阻。

根據本實施形態之構成，可確保良好之不可視特性，並且可提高橋接配線10與絕緣層20之間之密接性。又，包含ITO之基底層35係亦作為對於因絕緣層20之吸水性產生之水分的障壁層而發揮功能。又，包含ITO之基底層35可增加靜電破壞電壓值(耐壓值)，從而可提高靜電破壞耐性。於本實施形態中，可於絕緣層20中使用酚醛樹脂(抗蝕劑)，從而可適當地填埋第2透明電極5與連結部7之間之間隙。又，可平穩地形成絕緣層20之正面20a，從而可使凹凸變小。本實施形態之包含ITO之基底層35係作為對於因酚醛樹脂之吸水性產生的水分之障壁層而發揮功能，進而可適當地追隨相對於環境變化之絕緣層20之收縮。如此，亦可藉由包含ITO之基底層35與金屬層36之積層構造，獲得良好之抗環境性(耐濕性、耐熱性)。

又，可藉由包含ITO之基底層35與金屬層36之積層構造，增加靜電破壞電壓值(耐壓值)，從而可提高靜電破壞耐性。

此處，絕緣層20之最大膜厚為0.5~4 μm左右，基底層35之膜厚為5~40 nm左右，金屬層36之膜厚為2~20 nm左右。又，橋接配線之寬度尺寸(向Y1-Y2方向之長度尺寸)為5~50 μm左右，長度尺寸(向X1-X2方向之長度尺寸)為150~500 μm左右。

於本實施形態中，即便較薄且寬度較細地形成具有充分低於ITO之電阻率之Au等之金屬層36，與由ITO之單層膜而形成橋接配線之情形相比，亦可將橋接配線10低電阻化，而且，於本實施形態中，藉由較薄地形成金屬層36之膜厚，且較小地形成寬度尺寸，可提高不可視特性。

又，藉由使用包含ITO之基底層35、及於各透明電極4、5中使用ITO，可連同良好之密接性一併確保良好之電性接合。

又，如圖3(b)所示，第2實施形態之橋接配線10係包含ITO之透明之基底層35、較基底層35更為低電阻且透明之金屬層36、與包含ITO之透明之保護層37之3層構造，該基底層35係自絕緣層20之正面20a跨及第2透明電極5之正面5a而形成，該金屬層36係形成於基底層35之正面，該保護層37係形成於金屬層36之正面。包含ITO之導電性氧化物保護層37之膜厚為5~40 nm左右。

如圖3(b)般，由包含ITO之導電性氧化物保護層37而覆蓋金屬層36之正面，藉此可使導電性氧化物保護層37作為對於因由圖3(b)所示之丙烯酸系黏著劑等形成之光學透明黏著層(OCA)30之吸水性產生之水分的障壁層而發揮功能。又，最佳為，於導電性氧化物保護層37中使用透明性較高之ITO。藉此，可提高橋接配線之低電阻化與靜電破壞耐性。又，除此之外，可使用ZnO或In₂ O₃ 作為導電性氧化物保護層。又，由包含ITO之導電性氧化物保護層37而覆蓋金屬層36之正面，藉此可抑制橋接配線10之反射率，結果可增大透過率/反射率之比，從而可進一步有效地提高不可視特性。

再者，於圖3(b)所示之第2實施形態中，在金屬層36之下方塗敷包含ITO之基底層35，藉此可提高橋接配線10與絕緣層20之間之密接性。又，可使基底層35作為對於因絕緣層20之吸水性產生之水分之障壁層而發揮功能。藉此，如圖3(b)所示，於金屬層36之正背面上，設置包含ITO之基底層35與導電性氧化物保護層37，藉此可更有效地提高抗環境性。

又，包含ITO之基底層35可增加靜電破壞電壓值(耐壓值)，從而可提高靜電破壞耐性。又，於包含ITO之基底層35及各透明電極4、5中使用ITO，藉此可連同良好之密接性一併確保良好之電性接合。

再者，若設為圖3(a)之2層構造，則金屬層36之正面成為與光學透明黏著層(OCA)30接觸之狀態，但即便設為2層構造，如下文將述之實驗結果所示，亦可獲得可用作輸入裝置1之抗環境性。

再者，於本實施形態中，如圖2(b)所示，於朝向透明基材2之面板3側之正面2a上，設置有各透明電極4、5、絕緣層20、橋接配線10，但如圖2(c)所示，亦可於透明基材2之背面2b(第1面)側，設置有各透明電極4、5、絕緣層20及橋接配線10。於圖2(c)中，作為透明基材2之背面2b、與其他透明基材26之間之接合材之光學透明黏著層(OCA)28與橋接配線10接觸。

又，將第1透明電極4間連結之連結部7係可由ITO而形成。即，可一體地形成各第1透明電極4與連結部。

又，於構成橋接配線10之基底層35或導電性氧化物保護層37之ITO中，可使用非晶ITO。然而，亦可由結晶ITO而形成基底層35或導電性氧化物保護層37。

圖4(a)~(d)係表示本實施形態之輸入裝置1之製造方法之步驟圖。圖4之左圖係局部縱剖面圖，右圖係平面圖。再者，左圖與右圖係尺寸比不同。圖4所示之局部縱剖面圖係與圖2(b)所示之局部縱剖面圖 相同地，沿X1-X2方向切斷者。再者，於圖4中，圖示有透明電極4、5之局部。

於圖4(a)之步驟中，在透明基材2之正面2a上，形成包含ITO之各透明電極4、5。此時，藉由ITO而與上述第1透明電極4一體地形成將第1透明電極4、4間連結之連結部7。

接著，於圖4(b)之步驟中，形成如下之包含酚醛樹脂等之絕緣層20：覆蓋連結部7之上方，並且填埋位於連結部7之X1-X2方向之兩側之第2透明電極5之間。此時，較佳為進行藉由全面曝光而使絕緣層20變透明之漂白。

繼而，於圖4(c)之步驟中，在各透明電極4、5之正面、絕緣層20之正面、及透明基材2之正面，形成包含2層構造或者3層構造之橋接配線10，該2層構造係包含ITO之基底層35/包含Au、Au合金等之金屬層36，該3層構造係包含ITO之基底層35/包含Au、Au合金等之金屬層36/包含ITO之導電性氧化物保護層37。此時，藉由濺鍍或蒸鍍法等而形成基底層35、金屬層36及導電性氧化物保護層37之各層。

而且，於圖4(d)中，使用光微影技術等，自絕緣層20之正面跨及位於絕緣層20之兩側之第2透明電極4的正面而於X1-X2方向上，以細長之形狀殘留橋接配線10。再者，此時較佳為進行選擇蝕刻，以便不會切削各透明電極4、5之正面。藉此，可經由橋接配線10而電性連接第2透明電極5、5間。

此後，如圖2(b)所示，經由光學透明黏著層30而接合透明基材2之正面2a側與正面設為操作面3a之面板3間。

本實施形態之輸入裝置使用於行動電話、數位相機、PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)、遊戲機、汽車導航等。

[實施例]

於實驗中，在透明基材上，形成圖2所示之構造之透明電極(ITO)、絕緣層(酚醛樹脂)、及橋接配線。由以下之表1所示之實施例1~實施例3之非晶ITO(基底層)/Au(金屬層)/非晶ITO(導電性氧化物保護層)的3層構造、實施例4~實施例6之非晶ITO(基底層)/Au(金屬層)之2層構造、比較例1之CuNi(基底層)/Au(金屬層)之2層構造、比較例2之Ti(基底層)/Au(金屬層)之2層構造、比較例3~比較例5之ITO單層膜形成將第2透明電極間連結之橋接配線。

於表1中，表示有各層之膜厚、橋接配線之寬度尺寸(圖2(a)所示之Y1-Y2方向之長度)、及橋接配線之長度尺寸(圖2(a)所示之X1-X2方向之長度)。再者，對於表1所示之透過率、反射率，以如下之狀態(固體膜狀態)進行測定：於加工成橋接配線之形狀前，形成於基材正面整體。

就表1所示之不可視等級而言，×係以比較例3之ITO單層膜為基 準。再者，於比較例3中，觀察到包含ITO之橋接配線。△係與比較例3相比，未觀察到橋接配線，但若傾斜，則觀察到橋接配線之狀態，○係若傾斜，則觀察到橋接配線總數之10%以下之狀態，◎係即便傾斜，亦完全無法觀察到橋接配線之狀態。

又，對於橋接配線之薄片電阻值Rs，將大於60 Ω/□之情形設為×，將40~60 Ω/□設為○，將小於40 Ω/□設為◎。

又，對於作為加速試驗而將溫度設為85℃，將濕度設為85%RH之環境試驗之電阻變化，於變化率為±100%以上或斷線之情形時設為×，將變化率為±30%以上且小於±100%之情形設為△，將變化率為±30%以內之情形設為○。

又，對於85℃且乾燥環境中之環境試驗之密接性，若存在斷線，則設為×，若無斷線，則設為○。

又，對於ESD(Electro-Static Discharge，靜電放電)試驗(靜電破壞電壓試驗)，將小於1 kV設為×，將1 kV以上且小於2 kV設為△，將2 kV以上設為○。

如表1所示，於比較例1中，ESD特性(靜電破壞電壓)下降而變得無法使用。又，於比較例2中，在耐環境試驗中發生斷線。於比較例2中，作為基底之Ti無法追隨絕緣層(酚醛樹脂)之收縮而剝離斷線。

於表1所示之比較例3~比較例5中，不可視特性、薄片電阻值Rs中之任一者變為×。

與此相對，於實施例中，薄片電阻值Rs、不可視特性、環境試驗均無×。又，於實施例中，可獲得良好之ESD特性(靜電破壞電壓)。

於Au之正背面形成ITO之3層構造之實施例1~實施例3可較設為ITO/Au的2層構造之實施例4~實施例6更抑制反射率，結果可提高透過率/反射率之比，從而可獲得良好之不可視特性。

5‧‧‧第2透明電極

5a‧‧‧第2透明電極5之正面

7‧‧‧連結部

10‧‧‧橋接配線

20‧‧‧絕緣層

20a‧‧‧絕緣層20之正面

30‧‧‧光學透明黏著層(OCA)

35‧‧‧基底層

36‧‧‧金屬層

37‧‧‧導電性氧化物保護層

Claims (10)

1. 一種輸入裝置，其特徵在於包含：透明基材；複數個透明電極，其形成於上述透明基材之第1面；橋接配線，其將上述透明電極間電性連接；及絕緣層，其形成於上述透明基材與上述橋接配線之間；上述透明電極包括複數個第1透明電極、及複數個含有ITO之第2透明電極，各第1透明電極於第1方向上連結，於上述第1透明電極之連結部表面上形成上述絕緣層，藉由通過上述絕緣層之絕緣正面形成之上述橋接配線，將各第2透明電極於與上述第1方向交叉之第2方向上連結；上述絕緣層係由酚醛樹脂而形成；上述絕緣層填埋第1透明電極之連結部與第2透明電極之間之空間，同時覆蓋第2透明電極之正面而形成；且上述橋接配線包含基底層、金屬層及導電性氧化物保護層之積層構造，上述基底層自上述絕緣層之正面跨及並接觸上述第2透明電極正面而形成且包含非晶ITO，上述金屬層僅形成於上述基底層之正面且由Au形成，上述導電性氧化物保護層僅形成於上述金屬層之正面且包含非晶ITO。
2. 如請求項1之輸入裝置，其中橋接配線具有2kV以上之ESD特性。
3. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述橋接配線之薄片電阻值Rs小於於40Ω/口。
4. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述金屬層之膜厚為2~20nm。
5. 如請求項4之輸入裝置，其中上述金屬層之膜厚為2~6nm。
6. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述基底層之膜厚為5~40nm。
7. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述導電性氧化物保護層之膜厚為5~40nm。
8. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述橋接配線之寬度尺寸為5~50μm，上述橋接配線之長度尺寸為150~500μm。
9. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述橋接配線係，在各透明電極之正面、上述絕緣層之正面及上述透明基材之正面上，重複積層上述基底層、上述金屬層及上述導電性氧化物保護層後，使用光微影技術自上述絕緣層之正面跨及上述第2透明電極的正面，以細長之形狀而殘留者。
10. 如請求項1或2之輸入裝置，其中上述絕緣層被漂白。