JP2018005699A - タッチパネル及びタッチパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチングのミスによる電極間のショートの発生を回避することができるタッチパネル及びタッチパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】タッチパネル２１は、基板２２と、基板上２２に形成された受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４と、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４との間に形成される絶縁層２８と、受信側透明電極２３、送信側透明電極２４及び絶縁層２８上に形成される絶縁層３３とを備える。また、受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４を形成する前に、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とが形成される位置の間に絶縁層２８が形成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、タッチパネル及びタッチパネルの製造方法に関する。

従来より、静電容量の変化に基づいて、指の位置を検出することができる静電容量方式のタッチパネルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、従来の静電容量方式のタッチパネルの概略構成図である。タッチパネル１では、ガラス基板２上に受信側透明電極３と送信側透明電極４とが形成されている。受信側透明電極３と送信側透明電極４とは、同一の導電膜（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜）で形成されているが、互いに電気的に絶縁されている。一列上（縦線上）に並んだ複数の受信側透明電極３は電気的に互いに接続されている。一行上（横線上）に並んだ複数の送信側透明電極４は電気的に互いに接続されている。各列の両端の受信側透明電極３は、配線６を介してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）５に接続されている。また、各行の両端の送信側透明電極４は、配線６を介してＦＰＣ５に接続されている。

図２（Ａ），（Ｂ）は、図１のタッチパネルの領域７の形成工程を示す図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ），（Ｂ）のＡ−Ａ線の断面図である。

図２（Ａ）は、隣接する送信側透明電極４を結線するブリッジ層１０が絶縁層１１の下に配置され、且つ受信側透明電極３が絶縁層１１の上に配置されるケースを示す。図２（Ｂ）は、隣接する送信側透明電極４を結線するブリッジ層１０が絶縁層１１の上に配置され、且つ受信側透明電極３が絶縁層１１の下に配置されるケースを示す。図２（Ａ）又は図２（Ｂ）のいずれかの方法でタッチパネルの領域７が作成される。

図２（Ａ）では、まず、隣接する送信側透明電極４を結線するブリッジ層１０がガラス基板２上に形成される（Ｓ１Ａ）。ついで、絶縁層１１がブリッジ層１０を覆うようにブリッジ層１０上に形成される（Ｓ２Ａ）。このとき、ブリッジ層１０の両端は、送信側透明電極４に接続するために露出されている。次に、送信側透明電極４がブリッジ層１０の両端上に形成され、且つ受信側透明電極３が空隙１２を介して送信側透明電極４と重ならないようにガラス基板２上に形成される（Ｓ３Ａ）。隣接する受信側透明電極３を連結する連結部３ａは、上面視で絶縁層１１と交差するように絶縁層１１上に形成される。最後に、送信側透明電極４、受信側透明電極３、ガラス基板２（つまり、空隙１２に対応する位置のガラス基板２）及び絶縁層１１の上面全体に、絶縁層１３が形成される（Ｓ４Ａ）。絶縁層１３は点線で示されている。

図２（Ｂ）では、まず、受信側透明電極３及び送信側透明電極４が空隙１２を介して互いに重ならないようにガラス基板２上に形成される（Ｓ１Ｂ）。次に、絶縁層１１は、その両端が送信側透明電極４に接続し且つ上面視で連結部３ａと交差するように、送信側透明電極４、連結部３ａ、空隙１２に対応するガラス基板２上に形成される（Ｓ２Ｂ）。その後、ブリッジ層１０は、その両端が送信側透明電極４に接続するように、絶縁層１１上に形成される（Ｓ３Ｂ）。最後に、送信側透明電極４、受信側透明電極３、ガラス基板２（つまり、空隙１２に対応する位置のガラス基板２）、絶縁層１１及びブリッジ層１０の上面全体に、絶縁層１３が形成される（Ｓ４Ｂ）。絶縁層１３は点線で示されている。

図２（Ｃ）に示すように、Ａ−Ａ線の断面では、受信側透明電極３及び送信側透明電極４がガラス基板２上に形成され、絶縁層１３が、受信側透明電極３、送信側透明電極４及びガラス基板２上に形成されている。

特開２０１０−１９１７９７号公報

ところで、上記のＳ３Ａ及びＳ１Ｂの受信側透明電極３及び送信側透明電極４をガラス基板２上に形成する工程では、一旦、透明電極層１５をガラス基板２上に形成し、レジストパターン１６を透明電極層１５上に形成する（図３参照）。空隙１２に対応する位置には、レジストパターン１６は形成されない。その後、透明電極層１５のエッチングを行い、レジストパターン１６を除去することで、受信側透明電極３及び送信側透明電極４が形成される。

このとき、エッチングのミスにより、受信側透明電極３及び送信側透明電極４がつながってしまう（つまりショートが発生する）場合がある。この問題は、透明電極層１５の厚みが増大するほど起きやすいため、回路抵抗を小さくする必要のある大型タッチパネルでは深刻な問題となる。また、受信側透明電極３と送信側透明電極４との間の距離が狭い場合に、この問題が発生しやすい。

本発明は、エッチングのミスによる電極間のショートの発生を回避することができるタッチパネル及びタッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、明細書に開示されたタッチパネルは、基板と、前記基板上に形成された第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に形成される第１絶縁層と、前記第１電極、前記第２電極及び前記第１絶縁層上に形成される第２絶縁層とを備えることを特徴とする。

上記目的を達成するため、明細書に開示されたタッチパネルの製造方法は、基板上の第１電極が形成される位置と第２電極が形成される位置との間に、第１絶縁層を形成し、前記第１絶縁層の形成後に前記第１電極及び前記第２電極を前記基板上に形成し、第２絶縁層を前記第１電極、前記第２電極及び前記第１絶縁層上に形成することを特徴とする。

本発明によれば、エッチングのミスによる電極間のショートの発生を回避することができる。

従来の静電容量方式のタッチパネルの概略構成図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図１のタッチパネルの領域７の形成工程を示す図である。（Ｃ）は、図２（Ａ），（Ｂ）のＡ−Ａ線の断面図である。 受信側透明電極及び送信側透明電極をガラス基板上に形成する工程の説明図である。 本実施の形態に係るタッチパネルの概略構成図である。 （Ａ）は、図４のタッチパネルの領域２７の形成工程を示す図である。（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。（Ｃ）は、図４のタッチパネルの領域２７の他の形成工程を示す図である。（Ｄ）は、図５（Ｃ）のＡ−Ａ線の断面図である。（Ｅ）は、図５（Ａ），（Ｃ）のＢ−Ｂ線の断面図である。 図５（Ａ）、（Ｃ）のＢ−Ｂ線の断面の積層構造の形成工程を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、タッチパネルの動作原理を説明する図である。 コントローラに検出される容量成分Ｃと時間ｔとの関係を示す図である。 （Ａ）は、容量成分Ｃ１が大きい場合の増幅率を概略的に示す図である。（Ｂ）は、図９（Ａ）の増幅率に従ってデルタ値を増幅させる状態を示す図である。（Ｃ）は、容量成分Ｃ１が小さい場合の増幅率を概略的に示す図である。（Ｄ）は、図９（Ｃ）の増幅率に従ってデルタ値を増幅させる状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図４は、本実施の形態に係るタッチパネルの概略構成図である。本実施の形態に係るタッチパネル２１は、静電容量方式のタッチパネルである。タッチパネル２１では、ガラス基板２２上の同一平面上に受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とが形成されている。受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４は、一方が第１電極として機能し、他方が第２電極として機能する。受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とは、同一の導電膜（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜）で形成されているが、互いに電気的に絶縁されている。一列上（縦線上）に並んだ複数の受信側透明電極２３は電気的に互いに接続されている。一行上（横線上）に並んだ複数の送信側透明電極２４は電気的に互いに接続されている。各列の両端の受信側透明電極２３は、配線２６を介してフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）２５に接続されている。また、各行の両端の送信側透明電極２４は、配線２６を介してＦＰＣ２５に接続されている。

ガラス基板２２上の受信側透明電極２３と送信側透明電極２４との間には、第１絶縁層としての絶縁層２８が形成されている。絶縁層２８は、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４を形成する前に予めガラス基板２２上に形成される。

図５（Ａ）は、図４のタッチパネルの領域２７の形成工程を示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。図５（Ｃ）は、図４のタッチパネルの領域２７の他の形成工程を示す図である。図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）のＡ−Ａ線の断面図である。図５（Ｅ）は、図５（Ａ），（Ｃ）のＢ−Ｂ線の断面図である。

図５（Ａ），（Ｂ）は、隣接する送信側透明電極２４を結線するブリッジ層３０が絶縁層３１の下に配置され、且つ受信側透明電極２３が絶縁層３１の上に配置されるケースを示す。図５（Ｃ），（Ｄ）は、隣接する送信側透明電極２４を結線するブリッジ層３０が絶縁層３１の上に配置され、且つ受信側透明電極２３が絶縁層３１の下に配置されるケースを示す。図５（Ａ）又は図５（Ｃ）のいずれかの方法でタッチパネルの領域２７が作成される。

絶縁層３１は、隣接する送信側透明電極２４を結線するブリッジ層３０を受信側透明電極２３から絶縁するための層である。第２絶縁層としての絶縁層３３は、受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４を保護するために受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４上に形成される層である。

図５（Ａ），（Ｂ）では、まず、隣接する送信側透明電極２４を結線するブリッジ層３０がガラス基板２２上に形成される（Ｓ１１Ａ）。ついで、絶縁層３１がブリッジ層３０を覆うようにブリッジ層３０上に形成され、且つ絶縁層２８が受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とが形成されるガラス基板２２上の位置の間に形成される（Ｓ１２Ａ）。つまり、Ｓ１２Ａでは、絶縁層３１及び絶縁層２８が同時に形成される。絶縁層３１及び絶縁層２８は同一の材料で構成される。

ブリッジ層３０の両端は、送信側透明電極２４に接続するために露出されている。次に、送信側透明電極２４がブリッジ層３０の両端を覆うようにガラス基板２２上に形成され、且つ受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とが絶縁層２８を挟むようにガラス基板２２上に形成される（Ｓ１３Ａ）。このとき、隣接する受信側透明電極２３を連結する連結部２３ａは、上面視で絶縁層３１と交差するように絶縁層３１上に形成される。最後に、送信側透明電極２４、受信側透明電極２３、及び絶縁層２８の上面全体に、絶縁層３３が形成される（Ｓ１４Ａ）。

図５（Ｃ），（Ｄ）では、まず、絶縁層２８が、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とが形成されるガラス基板２２上の位置の間に形成される（Ｓ１１Ｂ）。次に、受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４が、絶縁層２８を挟むように、ガラス基板２２上に形成される（Ｓ１２Ｂ）。

次いで、絶縁層３１が、連結部２３ａ及び連結部２３ａの両側に隣接する絶縁層２８の上に形成される（Ｓ１３Ｂ）。さらに、ブリッジ層３０が、ブリッジ層３０の両端が隣接する送信側透明電極２４に接続されるように、絶縁層３１上に形成される（Ｓ１４Ｂ）。最後に、送信側透明電極２４、受信側透明電極２３、絶縁層２８、絶縁層３１及びブリッジ層３０の上面全体に、絶縁層３３が形成される（Ｓ１５Ｂ）。

図５（Ｅ）に示すように、Ｂ−Ｂ線の断面では、受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４がガラス基板２２上に形成され、絶縁層２８が受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４の間に形成され、絶縁層３３が、受信側透明電極２３、送信側透明電極２４及び絶縁層２８上に形成されている。

図６は、図５（Ａ）、（Ｃ）のＢ−Ｂ線の断面の積層構造の形成工程を示す図である。 まず、絶縁層２８がスパッタリングによりガラス基板２２上に形成される（Ｓ２１）。さらに、透明導電層３５が、絶縁層２８が形成されたガラス基板２２上に、スパッタリングにより形成される（Ｓ２２）。この透明導電層３５は、最終的に受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４になる。

さらに、レジストパターン３６が透明導電層３５上に形成される（Ｓ２３）。このとき、レジストパターン３６は、絶縁層２８上の透明導電層３５上には形成されない。その後、レジストパターン３６が形成されていない透明導電層３５のエッチングを行い、レジストパターン３６を除去することで、受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４が形成される（Ｓ２４）。その後、絶縁層３３が、受信側透明電極２３、送信側透明電極２４及び絶縁層２８上に、スパッタリングにより形成される（Ｓ２５）。

このように、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とを形成する前に、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４との間に絶縁層２８が形成されるので、エッチングのミスによる電極間のショートの発生を回避することができる。

図７（Ａ），（Ｂ）は、タッチパネル２１の動作原理を説明する図である。図７（Ａ）は、非タッチ状態を示し、図７（Ｂ）は、タッチ状態を示す。

静電容量方式のタッチパネル２１では、コントローラ５０が、パルス信号を送信側透明電極２４に印加し、指が絶縁層３３に触れたときの静電容量の変化を検知し、タッチの有無の判定を行っている。

コントローラ５０が検出する容量成分Ｃは、送信側透明電極２４と受信側透明電極２３との間の電気力線４１が作り出す容量成分Ｃ１と、送信側透明電極２４と受信側透明電極２３との間の電気力線４２が作り出す容量成分Ｃ２との合計値になる（Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２）。容量成分Ｃ１は、指の検出に寄与しない寄生容量である。容量成分Ｃ２は、指の検出に寄与する容量である。一般的に、容量成分Ｃ１は、容量成分Ｃ２よりも大きい。

図８は、コントローラ５０に検出される容量成分Ｃと時間ｔとの関係を示す図である。コントローラ５０は、タッチ前後の容量成分Ｃ（＝Ｃ１＋Ｃ２）のデルタ値（即ち変化量）を検出し、当該デルタ値が予め設定した閾値よりも大きい場合に、タッチパネル２１への指のタッチを検出する。しかし、デルタ値は非常に小さい値なので、コントローラ５０はデルタ値を増幅して検出している。コントローラ５０は容量成分Ｃを予め決められた増幅限界値まで増幅することができる。

図９（Ａ）は、容量成分Ｃ１が大きい場合の増幅率を概略的に示す図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の増幅率に従ってデルタ値を増幅させる状態を示す図である。図９（Ｃ）は、容量成分Ｃ１が小さい場合の増幅率を概略的に示す図である。図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）の増幅率に従ってデルタ値を増幅させる状態を示す図である。

容量成分Ｃ１が大きい場合、容量成分Ｃの増幅率は小さいので、デルタ値の増幅率も小さい。例えば、図９（Ａ）に示すように、容量成分Ｃの増幅率がＸ１倍である場合、図９（Ｂ）に示すように、増幅後のデルタ値は増幅前のデルタ値のＸ１倍である。一方、容量成分Ｃ１が小さい場合、容量成分Ｃの増幅率は大きいので、デルタ値の増幅率も大きくなる。例えば、図９（Ｃ）に示すように、容量成分Ｃの増幅率がＸ１よりも大きいＸ２倍である場合、図９（Ｄ）に示すように、増幅後のデルタ値は増幅前のデルタ値のＸ２倍である。

従って、容量成分Ｃ１を減少させることにより、デルタ値の増幅率を増加させることができ、タッチの検出感度を向上させることができる。また、指の検出に寄与する容量成分Ｃ２自体を増加させることにより、タッチの検出感度を向上させることもできる。

容量成分Ｃ１を減少させるために、送信側透明電極２４と受信側透明電極２３との間の距離（つまり図７（Ａ）の絶縁層２８の幅ｄ）を広げることが考えられる。この場合、送信側透明電極２４及び受信側透明電極２３のパターンが見えてしまい、見栄えが悪化するという問題がある。

そこで、本実施の形態では、絶縁層２８を低誘電率の材料で形成する。つまり、絶縁層２８は少なくとも絶縁層３３よりも低い誘電率の材料で形成する。このように、絶縁層２８は、絶縁層３３と異なる絶縁性の材料で形成されている。絶縁層２８として低誘電率の材料が使用されると、図７（Ａ）の電気力線４１が減衰するため、容量成分Ｃ１（寄生容量）を減少させることができる。

さらに、本実施の形態では、容量成分Ｃ２を増加させるために、絶縁層３３を高誘電率の材料で形成する。つまり、絶縁層３３は少なくとも絶縁層２８よりも高い誘電率の材料で形成する。絶縁層３３として高誘電率の材料が使用されると、図７（Ａ）の電気力線４２が増強されるため（つまり、指の検出に寄与する容量成分Ｃ２自体が増加する）、タッチの検出感度を向上させることができる。

本実施の形態では、絶縁層２８は、例えば、誘電率が２．７〜３．０のアクリル樹脂であり、絶縁層３３は、例えば、誘電率が４．０の酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は誘電率が６．０の窒化シリコン（ＳｉＮ）などである。

また、本実施の形態では、絶縁層２８は、送信側透明電極２４及び受信側透明電極２３と同等の光学特性を有することが好ましい。つまり、絶縁層２８は、透明な材料で、且つ送信側透明電極２４及び受信側透明電極２３と同等の屈折率を有する材料で形成されることが好ましい。これは、絶縁層２８を操作面側から操作者に見えないようにするためである、つまり見栄えが悪化することを回避するためである。

以上説明したように、本実施の形態によれば、受信側透明電極２３及び送信側透明電極２４を形成する前に、受信側透明電極２３と送信側透明電極２４とが形成される位置の間に絶縁層２８が形成されるので、エッチングのミスによる電極間のショートの発生を回避することができる。

尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

２１ タッチパネル
２２ 基板
２３ 受信側透明電極
２４ 送信側透明電極
２５ ＦＰＣ
２６ 配線
２８、３１、３３ 絶縁層
３０ ブリッジ層

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に形成される第１絶縁層と、
   前記第１電極、前記第２電極及び前記第１絶縁層上に形成される第２絶縁層と
   を備えることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記第１絶縁層は、前記第２絶縁層よりも低い誘電率を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 基板上の第１電極が形成される位置と第２電極が形成される位置との間に、第１絶縁層を形成し、
   前記第１絶縁層の形成後に前記第１電極及び前記第２電極を前記基板上に形成し、
   第２絶縁層を前記第１電極、前記第２電極及び前記第１絶縁層上に形成する
   ことを特徴とするタッチパネルの製造方法。
4. 前記第１電極及び前記第２電極を前記基板上に形成する場合に、前記第１絶縁層の形成後に、電極膜を前記基板及び前記第１絶縁層上に形成し、
   前記第１電極及び前記第２電極になる前記電極膜の部分上にレジストパターンを形成し、
   前記第１絶縁層上の前記電極膜をエッチングし、前記レジストパターンを除去することを特徴とする請求項３に記載のタッチパネルの製造方法。

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