JP5097840B2 - 入力装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等と組み合わせて用いられる入力装置（タッチパネル）及びその製造方法に関する。

タッチパネルは、例えば特許文献１に示すように、透明な表層パネル（透明基板２３）と、表層パネル下の加飾領域に形成される加飾層（遮光層２４）と、表層パネル及び加飾層の下面全域に形成される透明な平坦化層（オーバーコート層２５）と、前記平坦化層の下面に形成される透明電極（透明導電層２６）等を有して構成される。

特許文献１では、感光性のアクリル樹脂等の透明な樹脂をスピンコートして平坦化層を形成している。

しかしながら、このように平坦化層を、スピンコートによる樹脂層で形成する構成では、特に表層パネルと加飾層との間の段差等により平坦化層の平坦化度が低くなり、そのため、透明電極を平坦化面に形成できずセンサ感度が低下するといった問題があった。

また特許文献１では平坦化層を必要とするためにタッチパネルの厚みが大きくなり薄型化に適切に対応できない問題があった。

特許文献２に記載されたタッチパネルにおいても、表層パネル（単一基板１１）下の加飾領域に加飾層（マスク層１２）、平坦化層（平滑層１５）及び透明電極（センス回路１３）を積層しており、上記特許文献１と同様の問題が生じる。

特開２００９−３０１７６７号公報 特開２００９−１９３５８７号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、良好なセンサ感度を備えた薄型の入力装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明における入力装置は、
表面が操作面である透明パネルと、前記透明パネルの裏面であって透明入力領域に形成された透明電極と、前記裏面であって前記透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に形成された非透光性の加飾層と、前記加飾層の表面に形成された配線層と、前記配線層と前記透明電極との間を電気的に接続する透明導電接続層と、を有し、
前記透明導電接続層は、透明導電インクを塗布あるいは印刷して形成されたものであることを特徴とするものである。

本発明における入力装置の製造方法は、
表面が操作面である透明パネルの裏面であって透明入力領域に透明電極を形成する工程、
前記透明基材の前記裏面であって前記透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に非透光性の加飾層を形成する工程、
前記加飾層の表面に配線層を形成する工程、
前記配線層と前記透明電極との間に透明導電インクを塗布あるいは印刷して、前記透明導電インクからなる透明導電接続層により前記配線層と前記透明電極との間を電気的に接続する工程、
を有することを特徴とするものである。

本発明では、加飾層と透明電極の双方を、透明基材の同じ第１の面に形成している。本発明では、加飾層の表面に配線層を形成するため、配線層が透明入力領域に現れることはない。そして本発明では、透明電極と配線層間を、透明電極とは別の透明導電接続層により電気的に接続することで、安定した電気特性を得ることができる。透明入力領域には、透明電極のほかに、透明導電接続層の一部が現れるが、いずれも透明であるから透光性が問題にならない。本発明では透明導電接続層により透明電極と配線層間を繋ぐことで、配線層の引き回しに必要な最小限の幅にて加飾層を形成でき、入力領域を効果的に広げることができる。

以上のように、本発明では透明電極を加飾層と同じ平坦な第１の面に形成できるため、スピンコート等によって形成された平坦化層の表面に透明電極を形成するよりも平坦化面に形成でき、優れたセンサ感度を得ることができる。また従来のように平坦化層を形成する必要が無いために、従来よりも薄型化を実現することが出来る。

また本発明では、前記透明導電接続層を、透明導電インクを塗布あるいは印刷して形成できるため、簡単かつ確実に透明導電接続層により透明電極と配線層間を電気的に接続することができる。

また本発明では、前記透明導電インクは、ＰＥＤＯＴ含有インクであることが好適である。

また本発明では、前記透明基材は、表面が操作面とされた透明パネルである。これにより、操作面と透明電極間の距離を最小にでき、高いセンサ感度を得ることができるとともに、入力装置の薄型化を効果的に促進できる。

また本発明では、前記透明電極を、１層構造で構成することができ、これにより、入力装置の薄型化を効果的に促進することができる。
本発明では、前記透明電極に透明絶縁層を介して第２の透明電極が積層されている構成にできる。また本発明では、前記第２の透明電極は、前記加飾層の表面に形成された第２の配線層と第２の透明導電接続層により電気的に接続されていることが好ましい。
また本発明では、前記透明電極は、ＩＴＯであることが好ましい。また本発明では、前記加飾層と前記配線層との間に絶縁層が形成されている構成にできる。また、前記入力装置は、静電容量式タッチパネルであることが好ましい。

本発明によれば、透明電極を加飾層と同じ平坦な第１の面に形成できるため、スピンコート等によって形成された平坦化層の表面に透明電極を形成するよりも平坦化面に形成でき、優れたセンサ感度を得ることができる。また従来のように平坦化層を形成する必要が無いために、従来よりも薄型化を実現することが出来る。また、配線層と透明電極間に、透明導電インクを塗布あるいは印刷して、前記透明導電インクよりなる透明導電接続層により配線層と透明電極間を電気的に接続することで、簡単且つ確実に配線層と透明電極間を接続できるとともに、透明入力領域を効果的に広げることができる。

本実施形態における静電容量式のタッチパネル（入力装置）の平面図、 図２（ａ）は、図１に示すタッチパネルの一部を拡大して示した部分拡大裏面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すタッチパネルをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、 図２（ｂ）とは別の実施形態におけるタッチパネルの部分拡大縦断面図、 図２（ｂ）とは別の実施形態におけるタッチパネルの部分拡大縦断面図、 本実施形態におけるタッチパネルの製造方法を示す一工程図（縦断面図）、

図１は、本実施形態における静電容量式のタッチパネル（入力装置）の平面図、図２（ａ）は、図１に示すタッチパネルの一部を拡大して示した部分拡大裏面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すタッチパネルをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図である。

本実施形態におけるタッチパネル１は、表層に位置する透明パネル５、加飾層３、透明電極４、配線層６及び透明導電接続層１２等を有して構成される。

ここで、「透明」、「透光性」とは可視光線透過率が６０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。更にヘイズ値が６以下であることが好適である。

なお図２（ａ）は裏面図であり、図２（ａ）の縦断面図である図２（ｂ）では、表層である透明パネル５を下側にして図示した。よって図２（ｂ）では、透明パネル５の下面が操作面９である。

透明パネル５は、ガラスや透明なプラスチック等で形成され特に材質を限定するものでない。また透明パネル５は全体が平板状のものであってもよいし、あるいは筐体の形状とされていてもよい。

図２（ｂ）に示すように透明パネル５の第１の面（操作面９に対して反対側の裏面）５ａであって透明入力領域１ａに透明電極４が形成されている。図１に示すように透明入力領域１ａはタッチパネル１の中央の広範囲にわたって設けられる。この実施形態では透明入力領域１ａが矩形状で構成されているが形状を限定するものでない。

図１に示すように透明電極４は、夫々、分離形成された第１の透明電極４ａと第２の透明電極４ｂとを一組として、Ｙ方向に間隔を空けて複数組、形成されている。本実施形態では、第１の透明電極４ａ及び第２の透明電極４ｂの各形状を限定するものでないが、第１の透明電極４ａ及び第２の透明電極４ｂはＸ方向に向けてＹ方向への幅寸法が漸次的あるいは段階的に変化するように形成されている。

透明電極４は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料をスパッタや蒸着して成膜されたものであり、図１に示す形状となるようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成されている。

図１に示すように、各第１の透明電極４ａ及び各第２の透明電極４ｂのＸ方向の端部から配線層６が延出して形成されている。

図１に示すように、配線層６は、透明入力領域１ａの周囲を囲む加飾領域１ｂ内に延出形成される。後述のように加飾領域１ｂには加飾層３が形成されるので、実際には図１のようにタッチパネル１の操作面９側から配線層６を見ることはできないが、図１では、加飾層３を透視して配線層６を図示した。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、透明パネル５の第１の面５ａであって加飾領域１ｂに有色の加飾層３が形成されている。図２（ａ）では、裏面側から見える加飾層３の形成領域を斜線で示した。

図１に示すように加飾領域１ｂは、透明入力領域１ａの周囲を囲む形状で設けられる。加飾層３は例えばスクリーン印刷で形成される。加飾層３の形成された加飾領域１ｂは、非透光性となり、透明入力領域１ａは透光性となっている。加飾層３の材質は問わないが加飾層３が導電性を有する場合には、加飾層３の表面３ａ全域に絶縁層を重ねて形成することが必要である。この絶縁層は透光性、非透光性のどちらであってもよいが、前記絶縁層が加飾層３の側面から透明入力領域１ａ内へはみ出すような場合には透明とする。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、複数本の配線層６が、加飾層３の表面３ａに印刷形成されている。配線層６の数は、各透明電極４ａ，４ｂの数と同じである。

ここでの「加飾層３の表面３ａ」とは、操作面９から見ればタッチパネル１の裏面側にあたる面であり、あるいは操作面９を上面側に向ければ下面側にあたる。

配線層６は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ｍｏ、ＣｕＮｉ合金、Ｎｉ等の金属材料を有して形成され、例えばＡｇペーストを印刷して形成される。

各配線層６は、加飾層３の表面３ａ内にて引き回されて図１に示すように、フレキシブルプリント基板（図示しない）と接続する部分に集められる。各配線層６の先端は、フレキシブルプリント基板（図示しない）と電気的に接続される外部接続部６ａを構成している。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、各配線層６と各透明電極４ａ，４ｂとの間が各透明導電接続層１２により電気的に接続されている。

透明導電接続層１２は、透明導電インクを塗布あるいは印刷して形成されたものである。透明導電インクにはＰＥＤＯＴ含有（例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリエチレンスルホン酸）の導電インクを提示できる。

図２（ｂ）には図示しないが、透明電極４、透明導電接続層１２及び配線層６の露出面にハードコートフィルム（透明保護層）を、光学透明粘着層（ＯＣＡ）を介して貼着してもよい。

図１，図２に示すタッチパネル１では、タッチパネル１の表層に位置する透明パネル５の操作面９に操作者が例えば指を接触あるいは近接させると指に近い第１の透明電極４ａとの間、及び指に近い第２の透明電極４ｂとの間の静電容量が変化する。そしてこの静電容量変化に基づいて指の操作位置を算出することが可能である。

図３に示すように、加飾層３及び透明電極４を、ＰＥＴフィルム等の透明基材１８の第１の面１８ａに形成し、ガラスや透明なプラスチックからなる透明パネル５を透明基材１８の第２の面１８ｂ（第１の面１８ａに対し反対側の面）に光学透明粘着層（ＯＣＡ）１９を介して貼着した構造としてもよい。ただし図２に示すように表層の透明パネル５に加飾層３及び透明電極４を形成すれば部品点数を少なくでき、またタッチパネル１の薄型化、更にはセンサ感度の向上を図ることができ好適である。

図４に示すタッチパネルでは、２層の透明電極１５，１６を透明絶縁層１７を介して積層した積層構造としている。このとき、例えば、透明電極１５は、Ｘ方向に向けて延出し、Ｙ方向に間隔を空けた複数本で構成され、透明電極１６はＹ方向に向けて延出し、Ｘ方向に間隔を空けた複数本で構成される。

図４では、透明電極１５と配線層６との間を透明導電接続層１２により電気的に接続しているが、透明電極１６も図示しない配線層６と図示しない位置で透明導電接続層１２により電気的に接続されている。

ただし本実施形態では、図１，図２に示すように、透明電極４を１層構造で構成することが可能であり、これによりタッチパネル１の薄型化を促進することができて好適である。

図５は本実施形態のタッチパネル１の製造方法を示す工程図である。
図５（ａ）の工程では、透明パネル５の第１の面５ａに透明電極４を形成する。本実施形態では透明パネル５の材質を特に限定するものでない。透明パネル５の第１の面５ａは平坦面であるが、操作面９側は平坦でなくてもよい。また、透明パネル５は筐体の一部を構成していてもよい。

透明電極４は、ＩＴＯ等の透明導電材料を第１の面５ａ全面にスパッタや蒸着により形成した後、フォトリソグラフィ技術によりパターン化して形成される。透明電極４は透明入力領域１ａ内に図１に示す形状によりパターン形成されるが、加飾領域１ｂに位置する透明導電膜を全てエッチングにより除去しなくてもよい。すなわち、図２（ｂ）や図５では、加飾領域１ｂにも成膜されていた透明導電膜を全て除去した図となっているが、この加飾領域１ｂに透明導電膜が一部、残されていても、加飾領域１ｂに残された透明導電膜と透明電極４及び後工程で形成される透明導電接続層１２との間で電気的な接続が無ければ問題はない。

次に図５（ｂ）の工程では、透明パネル５の第１の面５ａであって、加飾領域１ｂに加飾層３をスクリーン印刷する。このとき図５（ｂ）では、透明電極４と加飾層３との間に若干の間隔２０を空けているが、間隔２０を空けなくてもよい。例えば透明電極４を加飾領域１ｂにまで延出させて形成し透明電極４の一部と加飾層３とが重なるように形成することができる。これにより、加飾領域１ｂも一部、入力領域として使用することが可能になる。

次に図５（ｃ）の工程では、加飾層３の表面３ａに複数本の配線層６をスクリーン印刷する。

次に図５（ｄ）の工程では、各配線層６と各透明電極４ａ，４ｂ間に夫々、透明導電インクを塗布あるいは印刷して、前記透明導電インクからなる透明導電接続層１２により配線層６と透明電極４間を電気的に接続する。

本実施形態では、加飾層３と透明電極４の双方を、透明パネル５の同じ第１の面５ａに形成している。また本実施形態では、加飾層３の表面３ａに配線層６を形成するため、配線層６が透明入力領域１ａ内に現れることはない。そして本実施形態では、透明電極４と配線層６間を、透明電極４とは別の透明導電接続層１２により電気的に接続することで、安定した電気特性を得ることができる。透明入力領域１ａには、透明電極４のほかに、透明導電接続層１２の一部が現れるが、いずれも透明であるから透光性が問題にならない。本実施形態では透明導電接続層１２により透明電極と配線層間を繋ぐことで、配線層６の引き回しに必要な最小限の幅にて加飾層３を形成でき、透明入力領域１ａを効果的に広げることができる。

以上のように、本実施形態では透明電極４を加飾層３と同じ平坦な第１の面５ａに形成できるため、スピンコート等によって形成された平坦化層の表面に透明電極を形成するよりも平坦化面に形成でき、優れたセンサ感度を得ることができる。また従来のように平坦化層を形成する必要が無いために、従来よりも薄型化を実現することが出来る。

また、本実施形態では、例えばＰＥＤＯＴ含有の透明導電インクを塗布あるいは印刷により透明導電接続層１２を形成している。ここで、加飾層３の厚みは数μｍ〜数十μｍ程度であり、一方、ＩＴＯ等からなる透明電極４の厚みは数Å〜数十Å程度である。このように両者の膜厚の差は大きいが、透明導電インクを塗布あるいは印刷することで、加飾層３と透明電極４間を簡単且つ確実に電気接続することが可能である。

本実施形態におけるタッチパネル１は静電容量式であり、タッチパネル１の裏面側（操作面９と反対側）には液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（図示しない）が配置されている。液晶ディスプレイの表示形態をタッチパネル１の透明入力領域１ａから見ることができ、また本実施形態では透明入力領域１ａに映し出された表示形態を見ながら入力操作を可能としている。

本実施形態におけるタッチパネル（入力装置）は、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ゲーム機、カーナビゲーション等に使用される。

１ タッチパネル
１ａ 透明入力領域
１ｂ 加飾領域
３ 加飾層
４、４ａ、４ｂ、１５、１６ 透明電極
５ 透明パネル
５ａ 第１の面
６ 配線層
９ 操作面
１２ 透明導電接続層
１８ 透明基材

Claims (13)

1. 表面が操作面である透明パネルと、前記透明パネルの裏面であって透明入力領域に形成された透明電極と、前記裏面であって前記透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に形成された非透光性の加飾層と、前記加飾層の表面に形成された配線層と、前記配線層と前記透明電極との間を電気的に接続する透明導電接続層と、を有し、
   前記透明導電接続層は、透明導電インクを塗布あるいは印刷して形成されたものであることを特徴とする入力装置。
2. 前記透明導電インクは、ＰＥＤＯＴ含有インクである請求項１記載の入力装置。
3. 前記透明電極は、１層構造で構成される請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記透明電極に透明絶縁層を介して第２の透明電極が積層されている請求項１又は２に記載の入力装置。
5. 前記第２の透明電極は、前記加飾層の表面に形成された第２の配線層と第２の透明導電接続層により電気的に接続されている請求項４記載の入力装置。
6. 前記透明電極は、ＩＴＯである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の入力装置。
7. 前記加飾層と前記配線層との間に絶縁層が形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の入力装置。
8. 前記入力装置は、静電容量式タッチパネルである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の入力装置。
9. 表面が操作面である透明パネルの裏面であって透明入力領域に透明電極を形成する工程、
   前記透明基材の前記裏面であって前記透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に非透光性の加飾層を形成する工程、
   前記加飾層の表面に配線層を形成する工程、
   前記配線層と前記透明電極との間に透明導電インクを塗布あるいは印刷して、前記透明導電インクからなる透明導電接続層により前記配線層と前記透明電極との間を電気的に接続する工程、
   を有することを特徴とする入力装置の製造方法。
10. 前記透明導電インクに、ＰＥＤＯＴ含有インクを用いる請求項９記載の入力装置の製造方法。
11. 前記裏面に前記透明電極を１層構造により形成する請求項９又は１０に記載の入力装置の製造方法。
12. 前記透明電極を、ＩＴＯで形成する請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の入力装置の製造方法。
13. 前記入力装置は、静電容量式タッチパネルである請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の入力装置の製造方法。

Images