JP5353458B2 - 静電容量式タッチパネル用電極板 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式のタッチパネルに用いられる電極板に関するものである。

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とから、近年、多用されるようになってきた。

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、光学式等多種あるが、中でも抵抗式は、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。しかし、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。

一方、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、特に車載用等の高信頼性用途に向けて開発が進んでいる（特許文献１および特許文献２参照）。

静電容量式タッチパネルは、表面型（ｓｕｒｆａｃｅ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）と投影型（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｔｙｐｅ）に大別でき、１０型（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場合が多い。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、透明基材と透明導電膜と簡単な端子電極パターンと絶縁膜から成り、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、透明基材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。

特開昭６３−１７４１２０号公報 特開２００６−２３９０４号公報

静電容量式タッチパネル用電極板を作製するには、特に構造が複雑な投影型の場合、透明基材上に順次形成される各層のパターン間の位置を正確に合わせることが重要である。通常、フォトリソプロセスで露光機のアライメント機構により位置合わせを行う場合、また、印刷等による非露光系のプロセスで位置合わせを行う場合であっても、透明基材側に近い、先に形成された下の層のパターンを指標として、後から形成される上の層のパターン位置を決める。その場合、下の層が透明であると、位置合わせが行い難かったり、位置合わせ機構のための機器に対するパターン検出上の制約が大きくなる。

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、パターンを含む複数の層からなる静電容量式タッチパネル用電極板の各層を透明基材側から順次形成していく際に、複数のパターン間の正確な位置合わせを容易に行うことを可能にする構造を有する静電容量式タッチパネル用電極板を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、透明基材上に、金属電極パターン層と、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、第二の絶縁層とがこの順に形成され、前記金属電極パターン層は、透明基材上に最初にパターン形成され、前記金属電極パターン層は、遮光性を有し、前記金属電極パターン層は、端子電極および位置合わせマークであり、前記金属電極パターン層は、前記第一の透明電極パターン層と前記第一の絶縁層とを積層した膜厚よりも厚く形成されることを特徴とする静電容量式タッチパネル用電極板である。

また、請求項２に記載の発明は、前記第二の絶縁層は、前記第一の透明電極パターン層、前記第一の絶縁層、および前記第二の透明電極パターン層を含む範囲に被せて形成され、且つ、前記端子電極の一部に重なる構造であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル用電極板である。

また、請求項３に記載の発明は、前記金属電極パターン層は、モリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の３層構造積層膜でなり、前記第一の透明電極パターン層および第二の透明電極パターン層は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）でなり、前記第一の絶縁層は、ＳｉＯ _２ 膜でなることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式タッチパネル用電極板である。
また、請求項４に記載の発明は、前記金属電極パターン層は、印刷形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量式タッチパネル用電極板である。

本発明の静電容量式タッチパネル用電極板は、透明基材上に最初にパターン形成される層に遮光性を与えることによって、良好な位置合わせマークとして機能できる層を製造初期段階に設けることができ、複数のパターン間の正確な位置合わせを容易に行うことを可能にする構造を有する静電容量式タッチパネル用電極板を提供することができる。すなわち、静電容量式タッチパネル用電極板の製造工程において、位置合わせ機構のための特別な光学機器等を用いなくても確実に製造することができる。
また、上記良好な位置合わせマークとして機能できる層が金属電極パターン層と同一層で形成されるので、工程上の負荷を増すことなく静電容量式タッチパネル用電極板を製造できる。
また、構造が比較的複雑な投影型の静電容量式タッチパネル用の電極板を、製造上有利な構造で提供できる。

本発明の電極板の構造の一例を説明するための断面模式図である。 従来の電極板の構造の一例を説明するための断面模式図である。

本発明の静電容量式タッチパネル用電極板の構造について、以下、図面に従って説明する。図１は、本発明の電極板の構造の一例を説明するための断面模式図である。また、図２は、比較のために示す、従来の電極板の構造の一例を説明するための断面模式図である。

透明基材１は、ガラス基板、透明プラスチックフィルム等の透明な薄板素材から、最終的に静電容量式タッチパネル用電極板として利用する大きさを含むサイズに用意する。通常は、静電容量式タッチパネル用電極板の製造工程での効率を高める目的で、複数の電極板を面付けして同時作製できるように、面付け相当分のサイズに切り出すが、場合によっては、可撓性のフィルムをロール巻きしたウェブ形態で供給することも可能である。透明基材１の厚さは、製造工程上の取り扱い易さとタッチパネル用電極板としての強度と軽さ等を考慮して決めるが、通常は、０．０７〜３．０ｍｍの範囲とする。

前記透明基材１上に、端子電極となる金属電極パターン層２を形成する。金属電極の素材としては、例えば、液晶表示装置のＴＦＴ電極配線等に使用される、モリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の３層構造積層膜をスパッタリング装置等の薄膜形成手段により成膜し、耐エッチング性の感光性樹脂を用いて、レジスト塗布、露光、現像の一連の工程を含むフォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成する。その後、金属エッチング、レジスト剥膜工程を経て、パターン形成される。金属電極を構成する薄膜の厚さは、本例では下層から順に、５０ｎｍ／１００ｎｍ／５０ｎｍとすることができ、それらの層のパターンエッチングには、リン酸、硝酸、酢酸を含むエッチング液を用いてウェットエッチングすることができる。

前記金属電極パターン層２は、上記以外のＡｌ系、Ａｇ系等の金属薄膜をフォトリソ・エッチングプロセスにより、パターン形成しても良いが、導電性インキを用いて印刷形成するなど、電極板のパターン精度や導電性やサイズ等により、適宜選ぶことができる。

前記金属電極パターン層２は、透明基材１上に最初にパターン形成される層であって、透過光に対する充分な遮光性を有するので、光学的にパターンを検出し認識することは容易である。従って、金属電極パターン自身を以後のパターン形成される層に対する位置合わせの指標とすることができる。また、前記金属電極パターン層２と同一層内に位置合わせマークを独立に設けることもできる（図示せず）。独立に位置合わせのためのマークを設ける方が、一般に、パターンの認識から位置補正量を決めて、位置補正させる動きを出力する位置合わせのための工程では、高い精度を得ることができる。

従来は、図２に示すように、透明基材１上に最初に設けるパターンであった第一の透明電極パターン層３を、本例では、図１に示すように、前記金属電極パターン層２を形成した後に形成する。透明電極としては、一般的に多く使用されるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が好適であるが限定されない。静電容量式タッチパネル用の電極板の具体的な仕様により、ＩＴＯの特性、また、透明電極パターンとしての特性を選択する。例えば、ＩＴＯ膜として、膜厚２５ｎｍでシート抵抗値２００Ω／□程度の膜が用いられ、幅数ｍｍのパターンを多数形成する。パターン形成には、前述の金属電極パターン層２のパターン形成手法と同様に、フォトリソグラフィー法とエッチングが用いられる。露光時の位置合わせには、前記金属電極パターン層２内の位置合わせマークを活用することができる。

次に第一の絶縁層４を、前記第一の透明電極パターン層３の有効領域を含む範囲に被せて形成する。絶縁層４としては、ＳｉＯ_２膜を厚さ１００ｎｍ以上形成して絶縁機能を得ることはできるが、さらに容易な製造方法として、有機絶縁膜をフォトリソグラフィー法で形成することもできる。例えば、屈折率１．５３、体積固有抵抗値２×１０^１５Ω・ｃｍ、の感光性材料を膜厚１〜２μｍでパターン形成し、透過率９７％を超えるパターン状の絶縁層４とすることができる。パターン形成のための露光時の位置合わせには、前記金属電極パターン層２内の位置合わせマークを活用することができる。

次に第二の透明電極パターン層５を、前記第一の透明電極パターン層３および前記第一の絶縁層４の有効領域を含む範囲に被せて形成する。透明電極の材料およびパターン形成方法としては、前記第一の透明電極パターン層３の場合と同様な材料および方法を選択できる。

次に第二の絶縁層６を、前記第一の透明電極パターン層３、前記第一の絶縁層４、および前記第二の透明電極パターン層５の有効領域を含む範囲に被せて形成する。第二の絶縁層６としては、前記第一の絶縁層４の説明で述べた材料および方法を用いることができる。なお、第二の絶縁層６は、静電容量式タッチパネル用電極板の最外層を形成する層の一つとなるので、保護層を兼ねて、できるだけ広く配置することが望ましい。また、最初に形成された端子電極となる金属電極パターン層２の一部に重なる構造も可能である。

以上説明したように、静電容量式タッチパネル用の電極板を高品質で容易に提供できる。該電極板を表示画面に貼り合わせるとともに、電極板に電源系と電流計等の測定系、ならびに、得られた測定値による演算および評価を、目的に応じた内容で行う機能を接続付加して、タッチパネルとしての機能を発揮させることができる。

また、本発明は、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としてのタッチパネルに関してのみ述べているが、さらに一般的なタッチ入力装置に対しても同様な構造を適用することは容易に考えられる。但し、表示画面上での透明体としての性質が不要であれば、光学特性に関する制約は大幅に緩和される。

１・・・透明基材
２・・・金属電極パターン層（端子電極）
３・・・第一の透明電極パターン層
４・・・第一の絶縁層
５・・・第二の透明電極パターン層
６・・・第二の絶縁層

Claims (4)

1. 透明基材上に、金属電極パターン層と、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、第二の絶縁層とがこの順に形成され、
   前記金属電極パターン層は、透明基材上に最初にパターン形成され、
   前記金属電極パターン層は、遮光性を有し、
   前記金属電極パターン層は、端子電極および位置合わせマークであり、
   前記金属電極パターン層は、前記第一の透明電極パターン層と前記第一の絶縁層とを積層した膜厚よりも厚く形成されることを特徴とする静電容量式タッチパネル用電極板。
2. 前記第二の絶縁層は、前記第一の透明電極パターン層、前記第一の絶縁層、および前記第二の透明電極パターン層を含む範囲に被せて形成され、且つ、前記端子電極の一部に重なる構造であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル用電極板。
3. 前記金属電極パターン層は、モリブデン（Ｍｏ）／アルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）の３層構造積層膜でなり、
   前記第一の透明電極パターン層および第二の透明電極パターン層は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）でなり、
   前記第一の絶縁層は、ＳｉＯ _２ 膜でなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量式タッチパネル用電極板。
4. 前記金属電極パターン層は、印刷形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量式タッチパネル用電極板。
   
   

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