JP2008010207A - 電極基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板の両面に良好な状態で電極を形成した電極基板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様にかかる電極基板１３は、透明基板３７と、透明基板３７の視認側の面に設けられた第１電極３１と、反視認側の面に設けられた第２電極３２とを有し、透明基板３７と第１電極３１との間には絶縁層３８が形成されている。また、第２電極３２は透明基板３７上に直接設けられており、透明基板３７の反視認側の面には絶縁層３８は形成されていない。
【選択図】図２

Description

本発明は電極基板及びその製造方法に関し、特に詳しくは、透明基板の両面に電極が形成された電極基板及びその製造方法に関する。

近年、表示装置の表示面の近傍に配置され、低温時において表示装置を温めるパネルヒータが用いられている。特に液晶表示パネルを有する表示装置においては、低温時における液晶の応答速度を改善するために、電圧印加によって液晶表示パネルを温めるパネルヒータが多用されている。

この前記パネルヒータは、例えば、ガラスからなる透明基板の両面に、透明導電膜からなる発熱用の電極が設けられた電極基板と、透明導電膜上に導電接続される可撓性配線板などの電圧印加用電極とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。この可撓性配線板を介し外部電源よりパネルヒータに電力が供給されるようになっている。

電極基板上に透明導電膜からなる電極を形成する手段としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の化学的成膜方法や、真空蒸着法、スパッタ法等の物理的成膜方法がある。近年においては、低抵抗膜を大面積に再現性よく成膜することが可能なスパッタ法が一般に使用されている。
特開平５−９３９０４号公報

ところで、従来のパネルヒータや入力装置に使用される電極基板には、以下のような問題点があった。通常、ガラスなどからなる透明基板のイオン物質の浸出を抑制するため、透明基板上に透明導電膜を形成する前に、下地として全面にＳｉＯ_２膜などの絶縁膜を成膜する。従って、従来の電極基板の製造方法では、透明基板の一方の面の略全面に絶縁膜と透明導電膜とを順次積層形成して、その後、透明基板の他方の面にも同様に、絶縁膜と透明導電膜とを順次積層形成することがある。

一般に、このような絶縁膜は、電極間に高周波（ＲＦ）電圧を印加するＲＦスパッタ法を用いて成膜する。ＲＦスパッタ法では、直流（ＤＣ）スパッタ法と異なり、電極間にＲＦ電圧を印加して行う。従って、裏面側に透明導電膜が形成されている状態で、上述のＲＦスパッタ法により絶縁膜を形成することとなる。

このように裏面側に導電膜が形成された状態でＲＦスパッタ法により絶縁膜の成膜を行うと、異常放電が生じる場合がある。異常放電が生じると、放電のインピーダンスが変化し電力がターゲットに効率よく供給されなくなって、成膜速度が低下したり、膜にピンホールが生じるというように膜質へ悪影響を及ぼし、不具合が生じる。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は透明基板の両面に良好な状態で電極を形成した電極基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る電極基板は、透明基板と、前記透明基板の第１面に設けられた第１透明電極と、前記第１面の裏側の第２面に設けられた第２透明電極とを有する電極基板であって、前記第１面及び第２面の双方の面にスパッタ絶縁層が設けられていないか、又は、前記第１面若しくは第２面のいずれか一方の面にスパッタ絶縁層が設けられていることを特徴とするものである。これにより、透明基板の両面に良好な状態で電極を形成することができる。

本発明の第２の態様に係る電極基板は、上記の電極基板において、前記透明基板は、アルカリガラス基板であるものである。このような場合においても、透明基板の両面に良好な状態で電極を形成することができる。

本発明の第３の態様に係る電極基板は、上記の電極基板において、前記透明基板は、化学強化されたガラス基板であるものである。このような場合においても、透明基板の両面に良好な状態で電極を形成することができる。

本発明の第４の態様に係る電極基板の製造方法は、透明基板と、前記透明基板の第１面に設けられた第１透明電極と、前記第１面の裏側の第２面に設けられた第２透明電極とを有する電極基板の製造方法であって、前記第１面に前記第１透明電極を形成する工程と、前記第１透明電極が形成された前記透明基板の前記第２面に、スパッタ絶縁層を形成せずに前記第２透明電極を形成する工程とを含む。これにより、透明基板の両面に良好な状態で電極を形成することができる。また、透明基板の第２面には、スパッタ絶縁層を形成しないため、製造工程を簡略化でき、生産性を向上させることができる。

本発明の第５の態様に係る電極基板の製造方法は、上記の製造方法において、前記第１面にスパッタ絶縁層を形成する工程と、前記スパッタ絶縁層上に前記第１透明電極を形成する工程とを含む。このような場合においても、透明基板の両面に良好な状態で電極を形成することができる。

本発明の第６の態様に係る電極基板の製造方法は、上記の製造方法において、前記透明基板を化学強化する工程を含む。このような場合においても、透明基板の両面に良好な状態で電極を形成することができる。

本発明によれば、透明基板の両面に良好な状態で透明導電膜を成膜した電極基板及びその製造方法を提供することができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本発明の実施の形態について、図１を参照して説明する。図１は、実施の形態にかかる加温装置１０を搭載した表示装置１００の構成の一例を示す断面図である。本実施の形態にかかる表示装置１００は、表示素子２０と表示素子２０の視認側に配置された加温装置１０とを備えている。加温装置１０は、例えば、パネルヒータであり、視認側から順にカバー１１、接着層１２、電極基板１３、及び接着層１４を備えている。また、本実施の形態において、表示素子２０は、液晶表示素子であり、視認側から順に偏光板２６、対向基板２４、ＴＦＴアレイ基板２３、偏光板２５、及びバックライトユニット２２を備えている。

まず、表示素子２０の構成について説明する。ここでは、表示素子の一例として、アクティブマトリクス型の液晶表示素子について説明する。もちろん、表示素子２０は、アクティブマトリクス型の液晶表示素子に限らず、パッシブマトリクス型の液晶表示素子であってもよい。さらには、表示素子２０は、液晶表示素子に限らず、有機ＥＬ表示素子などの他の表示素子であってもよい。表示素子２０は、入力される表示信号に基づいて画像表示を行う。表示素子２０は、液晶表示パネル２１とバックライトユニット２２を有している。液晶表示パネル２１は、対向基板２４とＴＦＴアレイ基板２３との間に液晶を封入した構成を有している。対向基板２４、及びＴＦＴアレイ基板２３は、例えば、透明なガラス基板から構成される。

ＴＦＴアレイ基板２３には、複数の走査線が一定間隔を隔てて形成されている。また、走査線の上には、複数の信号線が一定間隔を隔てて形成されている。走査線と信号線とは、絶縁膜を介して交差するよう配置されている。そして、走査線と信号線との交差点近傍にスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が配置される。このＴＦＴを介して、画素電極に信号線から表示信号が供給される。画素電極は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜から形成されている。液晶表示パネル２１の表示領域は複数の画素により構成されている。表示領域は通常、矩形状に形成される。さらに、液晶表示パネル２１には、表示領域を囲むように設けられた額縁領域が配置される。

このような液晶表示パネル２１には、駆動回路（不図示）が接続される。そして、駆動回路は、外部から入力される表示信号に基づいて、画像の表示に必要な各種の制御信号、走査電圧及び表示電圧などを出力する。駆動回路はＴＦＴアレイ基板２３の端部上にＣＯＧ（Chip On Glass）実装されていてもよい。対向基板２４は、例えば、カラーフィルタ基板である。対向基板２４には、例えば、ブラックマトリクス（ＢＭ）、及びＲ、Ｇ、Ｂの着色層が形成されている。着色層はＢＭの間に形成され、画素に対応する。この着色層とＢＭの上には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる対向電極が形成されている。画素電極と対向電極との間の電圧によって液晶の配向状態が変化する。これにより、液晶表示パネル２１を透過する光の量が調整され、表示を行うことができる。

このような、ＴＦＴアレイ基板２３と対向基板２４とがシール材を介して貼り合わせられている。ＴＦＴアレイ基板２３、及び対向基板２４の外面には、偏光板２５、２６がそれぞれ貼り合わせられている。これにより、液晶表示パネル２１が形成される。具体的には、ＴＦＴアレイ基板２２の反視認側の面には、偏光板２５が設けられている。また、対向基板２４の視認側の面には、偏光板２６が貼り合わせられている。偏光板２６及び偏光板２５は、それぞれ所定の方向に吸収軸を有している。従って、偏光板２６又は偏光板２５を通過した光は直線偏光になる。このように、表示素子２０は、一般的な構成の液晶表示パネル２１を有している。

液晶表示パネル２１の背面側には、バックライトユニット２２が備えられている。バックライトユニット２２は、液晶表示パネル２１の反視認側から液晶表示パネル２１に対して面状の光を照射する。バックライトユニット２２としては、例えば、光源、導光板、プリズムシートなどを備えた一般的な構成のものを用いる。

次に、表示素子２０の視認側に配置された加温装置１０の構成について説明する。加温装置１０は、例えば、透明な両面パネルヒータである。表示素子２０の視認側には、電極基板１３が配置される。電極基板１３の両面には、それぞれ透明電極が形成されている。この電極基板１３の構成については、後述する。電極基板１３と表示素子２０との間には、接着層１４が設けられている。接着層１４は、例えば、両面接着テープや接着材であり、表示素子２０と電極基板１３とを貼り合わせる。接着層１４は、例えば、厚さ１２５μｍの透明な樹脂材料などによって形成されている。

電極基板１３の視認側には、電極基板１３などを保護するためのカバー１１が配置されている。カバー１１は、例えば、厚さ０．８ｍｍのプラスチック板によって構成されている。カバー１１と電極基板１３との間には、接着層１２が設けられている。

接着層１２は、例えば、両面接着テープや接着材であり、カバー１１と電極基板１３とを貼り合わせる。接着層１２は、例えば、厚さ１２５μｍの透明な樹脂材料（住友スリーエム株式会社製９４８３）などによって形成されている。接着層１２及び接着層１４は、表示領域の全体に配置されている。

電極基板１３の一端には、第１ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１５と第２ＦＰＣ１６とが接続されている。第１ＦＰＣ１５は、電極基板１３の視認側の面に取り付けられ、第２ＦＰＣ１６は電極基板１３の反視認側の面に取り付けられている。この第１ＦＰＣ１５、及び第２ＦＰＣ１６によって電極基板１３に対する信号の入出力が行なわれる。

次に、電極基板１３の構成について図２〜図４を用いて説明する。図２は、電極基板１３の構成を示す図である。図３は、電極基板１３の一方の面に形成された電極のパターンを示す平面図である。図４は、電極基板１３の他方の面に形成された電極パターンを示す平面図である。

図２〜４に示すように、電極基板１３は、ガラスなどからなる透明基板３７を有している。図３に示すように、透明基板３７の一方の面上には、垂直方向に互いに平行に延設された複数の第１電極３１が形成されている。また、図４に示すように透明基板３７の他方の面上には、水平方向に互いに平行に延設された複数の第２電極３２が形成されている。従って、図２に示すように、透明基板３７には、第１電極３１と第２電極３２とが互いに交差するように形成されている。すなわち、第１電極３１と第２電極３２とは、透明基板３７を介して直交するように配置されている。

第１電極３１と第２電極３２とが形成されている領域が発熱エリア３３となる。この発熱エリア３３は、表示素子２０の表示領域に対応している。従って、発熱エリア３３は、表示素子２０の表示領域と同じ矩形状に形成される。この発熱エリア３３の外側の枠状の領域が非発熱エリア３４となる。

ここで、電極基板１３の第１電極３１が形成されている面を視認側の面、すなわち、接着層１２側の面とし、第２電極３２が形成されている面を反視認側の面、すなわち、接着層１４側の面とする。もちろん、第１電極３１及び第２電極３２が形成されている面は、それぞれ反対であってもよい。

発熱エリア３３に形成された第１電極３１及び第２電極３２は、例えば、ＩＴＯによって形成されている。また、導電膜はＩＴＯのみならず、ＩＺＯ、ＩＴＺＯなど他の透明導電膜でもよい。従って、加温装置１０の発熱エリア３３は透明であり、視認側から表示素子２０に表示されている内容を加温装置１０を介して確認することができる。

図３に示すように、電極基板１３の視認側の面には、複数の第１電極３１が一定の間隔で配置されている。そして、非発熱エリア３４には、第１電極３１と接続される第１接続配線３５が形成されている。第１接続配線３５は第１電極３１とそれぞれ接続されている。図３では、６つの第１電極３１に接続されるため、６本の第１接続配線３５が形成されている。なお、第１電極３１及び第１接続配線３５の数はこれに限られるものではない。

第１接続配線３５は、発熱エリア３３の下端において第１電極３１と接続されている。そして、第１接続配線３５は発熱エリア３３の下端から透明基板３７の下端まで延設されている。この第１接続配線３５は、例えば、第１電極３１と同じ透明導電膜とその上に形成された金属膜によって構成される。すなわち、第１接続配線３５は第１電極３１から延在された透明導電膜と金属膜との積層構造を有している。なお、ここでは図示していないが、透明基板３７の下端には、第１接続配線３５と接続される第１ＦＰＣ１５が設けられている。

一方、図４に示すように電極基板１３の反視認側の面には、複数の第２電極３２が一定の間隔で配置されている。そして、非発熱エリア３４には、第２電極３２と接続される第２接続配線３６が設けられている。第２接続配線３６は第２電極３２とそれぞれ接続されている。図４では、６つの第２電極３２に接続されるため、６本の第２接続配線３６が形成されている。なお、第２電極３２、及び第２接続配線３６の数はこれに限られるものではない。

第２接続配線３６は、発熱エリア３３の右端又は左端において第２電極３２と接続されている。そして、第２接続配線３６は発熱エリア３３の右端又は左端から透明基板３７の下端まで延設されている。この第２接続配線３６は、透明導電膜と金属膜との積層構造を有している。例えば、第２電極３２と同じ透明導電膜とその上に形成された金属膜によって、第２接続配線３６を形成することができる。もちろん、第２接続配線３５の構成はこれに限られるものではない。なお、ここでは図示していないが、透明基板３７の下端には、第２接続配線３６と接続される第２ＦＰＣ１６が設けられている。

また、図５に、図２のａ−ａ断面図を示す。図５に示すように、本実施の形態においては、透明基板３７の第１電極３１が形成されている面の略全面にＳｉＯ_２からなる絶縁層３８が形成されている。すなわち、透明基板３７の視認側の面には、絶縁層３８と第１電極３１とが順に積層されている。つまり、透明基板３７と第１電極３１との間には、絶縁層３８が形成されている。一方、透明基板３７の第２電極３２が形成されている面には、絶縁層は形成されていない。従って、透明基板３７の反視認側の面には、直接第２電極３２が形成されている。なお、絶縁層３８としては、ＳｉＯ_２これに限定されず、Ｓｉ_３Ｎ_４など他の絶縁材料を用いてもよい。

図６を参照して、本実施の形態に係る電極基板１３を用いた表示装置１００の製造方法について説明する。図６は、本実施の形態に係る表示装置１００の製造方法を説明するためのフロー図である。また、本実施の形態においては、マザー基板の上に複数の電極基板１３を形成した後に、個々の電極基板１３に分断する。

まず、図６に示すように、透明基板３７を化学強化する（ステップＳ１０１）。透明基板３７としては、Ｎａ^＋イオンを含むソーダガラスを用いた。透明基板３７を４００℃以上の硝酸カリウム（ＫＮＯ_３）溶液中に約１０時間浸漬して、透明基板３７の表面層に存在するＮａ^＋イオンをＫ^＋イオンに置換する。これにより透明基板３７の表面に圧縮応力を発生させ、透明基板３７の強度を向上させる。

その後、透明基板３７上に透明導電膜を成膜し（ステップＳ１０２）、透明導電膜をパターニングして（ステップＳ１０３）、第１電極３１、第２電極３２等を形成する。本実施の形態においては、第１電極３１を先に形成し、その後第２電極３２を形成する。具体的には、まず、透明基板３７の第１電極３１を形成する面には、全面にわたってＳｉＯ_２などの絶縁層３８を形成する。絶縁層３８の形成方法としては、ＲＦスパッタ法を用いることができる。

その後、略全面に形成した絶縁層３８の上に、第１電極３１を形成するための透明導電膜を形成する。そして、透明基板３７の裏面側に直接、第２電極３２を形成するための透明導電膜を形成する。この透明導電膜の形成方法としては、ＤＣスパッタ法を用いることができる。このように、先に第１電極３１を形成する透明基板３７の視認側の面には、絶縁層３８と透明導電膜とを積層形成し、その後第２電極３２を形成する反視認側の面には、透明導電膜のみを形成する。

すなわち、一方の面に導電性を有する透明導電膜を形成した後に、他方の面には絶縁層３８を形成しない構成とする。これにより、透明導電膜を形成した透明基板３７にＲＦスパッタにより絶縁層３８を形成しないため、異常放電を抑制することができる。従って、透明基板３７の両面にピンホール等の欠陥ない良好な成膜をすることができる。また、本実施の形態に係る電極基板１３は、加温装置１０に用いられるものであるため、絶縁層３８がなくても加温装置１０の動作には影響しない。

また、上記の構成により、透明基板３７の一方の面には絶縁層３８を形成しないため、製造工程を省略することができ、生産性を向上させることができる。また、製造コストを低減させることも可能となる。

そして、一方の面に絶縁層３８と第１電極３１となる透明導電膜とを、他方の面に第２電極３２が形成された透明基板３７の両面の透明導電膜を所定の形状にパターニングする。パターニングとしては、従来のフォトエッチング法を用いることができる。なお、第１電極３１及び第２電極３２の形成と同時に、第１接続配線３５及び第２接続配線３６もまた形成される。これにより、電極基板１３が形成される。

その後、このように形成された電極基板１３上において、配線抵抗を低減させるため、第１接続配線３５および第２接続配線３６上に金属膜を形成する。具体的には、第１電極３１および第２電極３２が形成された面に金属膜（不図示）を成膜し（ステップＳ１０４）、金属膜をパターニングして（ステップＳ１０５）、第２の接続配線３６上に金属膜を成膜する。従って、第２接続配線３６は、透明導電膜と金属膜との積層構造となる。

そして、マザー基板を切断し（ステップＳ１０６）、個々の電極基板１３を得る。その後、個々の電極基板１３において、第１接続配線３５上には第１ＦＰＣ１５を、第２接続配線３６上には第２ＦＰＣ１６をそれぞれ接続する（ステップＳ１０７）。ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）などを用いて熱圧着することにより、第１ＦＰＣ１５及び第２ＦＰＣ１６と電極基板１３とを接続することができる。

そして、接着層１２により、電極基板１３にガラス等からなるカバー１１を取り付ける（ステップＳ１０８）。これにより、加温装置１０が完成する。そして、加温装置１０と表示素子２０とを接着層１４により貼り合せ（ステップＳ１０９）、動作及び外観の検査を行い（ステップＳ１１０）、表示装置１００が完成する。

以上説明したように、電極基板１３において、第１電極３１を形成した後に第２電極３２を形成する面には、絶縁層３８をＲＦスパッタにより形成しない。このため、裏面側の成膜時において、異常放電を抑制することができ、成膜不良を低減させることができる。

もちろん、第１電極３１と第２電極３２を形成する順番は逆であってもよい。この場合には、第２電極３２を形成する面に絶縁膜３９を形成し、第１電極を形成する面には絶縁膜３９を形成しない。すなわち、先に形成する面側に絶縁膜３９を形成することができる。

また、上述した実施の形態では、電極基板１３を加温装置１０に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、２層構造の液晶表示装置用の基板として用いることも可能である。この場合、透明基板３７から液晶にイオン成分が浸入することにより、表示特性の劣化が問題となる。このため、絶縁層３８を形成した面を液晶側の面とすることができる。これにより、表示特性の劣化を防止できる。

また、本発明に係る電極基板１３を加温装置１０に適用する場合には、透明基板３７の両面とも、絶縁層３８を形成しない構成としてもよい。これにより、更に製造工程を簡略化することができ、生産性を向上させることができる。

さらに、本発明に係る電極基板１３を入力装置に適用することもできる。上述の実施形態において、加温装置１０を入力装置１０として適用する場合には、発熱エリア３３を有効エリア３３とし、非発熱エリア３４を非有効エリア３４とする。該入力装置１０の動作について説明すると、以下の通りである。第１電極３１と第２電極３２の各交差点では固定容量が形成されている。使用者がカバー１１の上から有効エリア３３内の第１電極３１に指等を接近させることによって、指先と第１電極３１の間の寄生容量及び人体の寄生容量が固定容量に並列に接続されることとなる。これにより、合成容量の値が変化し、固定容量の両端の電圧が変化する。この電圧の変化を検出回路にて検出することにより、接触した位置を検出することができる。表示素子２０が所定の表示を行なっている状態で、使用者が有効エリア３３の任意の位置に接近すると、その表示に基づいた処理が実行される。

また、透明基板３７としては、ソーダガラスや、ホウケイ酸ガラスなどのアルカリガラスでもよく、無アルカリガラスを使用してもよい。さらに、ガラス基板だけでなく、プラスチック基板を用いてもよい。

実施の形態に係る加温装置の構成を示す平面図である。 実施の形態に係る電極基板の構成を示す平面図である。 実施の形態に係る電極基板の一方の面の電極の構成を示す図である。 実施の形態に係る電極基板の他方の面の電極の構成を示す図である。 図２のａ−ａ断面図である。 実施の形態に係る電極基板の製造方法を説明するフロー図である。

符号の説明

１０ 加温装置
１１ カバー
１２ 接着層
１３ 電極基板
１４ 接着層
１５ 第１ＦＰＣ
１６ 第２ＦＰＣ
２０ 表示素子
２１ 液晶表示パネル
２２ バックライトユニット
２３ ＴＦＴアレイ基板
２４ 対向基板
２５ 偏光板
２６ 偏光板
３１ 第１電極
３２ 第２電極
３３ 発熱エリア
３４ 非発熱エリア
３５ 第１接続配線
３６ 第２接続配線
３７ 透明基板
３８ 絶縁層

Claims (6)

1. 透明基板と、
   前記透明基板の第１面に設けられた第１透明電極と、
   前記第１面の裏側の第２面に設けられた第２透明電極とを有する電極基板であって、
   前記第１面及び第２面の双方の面にスパッタ絶縁層が設けられていないか、又は、前記第１面若しくは第２面のいずれか一方の面にスパッタ絶縁層が設けられていることを特徴とする電極基板。
2. 前記透明基板は、アルカリガラス基板である請求項１に記載の電極基板。
3. 前記透明基板は、化学強化されたガラス基板である請求項１又は２に記載の電極基板。
4. 透明基板と、前記透明基板の第１面に設けられた第１透明電極と、前記第１面の裏側の第２面に設けられた第２透明電極とを有する電極基板の製造方法であって、
   前記第１面に前記第１透明電極を形成する工程と、
   前記第１透明電極が形成された前記透明基板の前記第２面に、スパッタ絶縁層を形成せずに前記第２透明電極を形成する工程とを含む電極基板の製造方法。
5. 前記第１面にスパッタ絶縁層を形成する工程と、
   前記スパッタ絶縁層上に前記第１透明電極を形成する工程とを含む請求項４に記載の電極基板の製造方法。
6. 前記透明基板を化学強化する工程を含む請求項４又は５に記載の電極基板の製造方法。
   

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