JP2010140370A

JP2010140370A - 静電容量式タッチパネル

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Publication number: JP2010140370A
Application number: JP2008317745A
Authority: JP
Inventors: Naomi Nakayama; 尚美中山; Tsutomu Inoue; 努井上; Ryuji Ikeda; 龍司池田; Ryo Okamura; 量岡村
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: JP5262666B2

Abstract

【課題】センサ部のパターン構造が表面側から目立たなくするのに効果的でＳ／Ｎ比信頼性の高い静電容量式タッチパネルの提供を目的とする。
【解決手段】透明基板の上面に直接又は下地層を介して透明導電膜からなるパターン部を形成し、当該パターン部を覆うように粘着層を介して保護シート材を貼着してあり、パターン部は複数の第１電極と第２電極とを交互及びマトリックス状で且つ同一面上に形成してあり、行方向に配列した複数の第１電極は第１導通部で行方向に連結してあり、列方向に配列した複数の第２電極は第２導通部で列方向に連結してあり、第１導通部と第２導通部との交差部は中間絶縁層を介してあることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式タッチパネルに関し、特に、透明導電膜にて形成したパターン部を目立たなくするのに効果的なパネル構造に係る。

例えば液晶パネル等の表示画像を視認しながら、指などで接触操作をし、接触位置を入力するタッチパネルが広く用いられている。
このタッチパネルとして、近年は携帯電話機等の表示パネルで、指で触れた位置による静電容量変化を検出する静電容量式タッチパネルが普及しつつある。
従来の一般的な静電容量式タッチパネルは、第１電極パターンからなる静電容量誘導層の上に全面を覆うように絶縁層を形成し、その上に、マトリックス状に配列した第２電極パターンからなる静電容量誘導層を形成するものであったために、パネルの薄型化を図る点において不利であった。
また、操作面から電極パターンが目立たなくするために可視光の透過率の高い導電膜材料を用いることも考えられるが、透過率９０％以上の導電膜材料は電気抵抗値が約３００Ω／□と比較的高く、電極パターンの外周域にノイズが発生しやすい。
本願出願人は、ノイズ対策として電極パターンの外周域にシールド層を形成する技術を提案している（特許文献３）。
これに対して本願は、電極パターンの外周域にシールド層を形成しなくても高いＳ／Ｎ比を確保することができ、操作面から電極パターンが目立たなくなることを検討し、本発明に至った。
特許文献１，２にはマトリックス状に形成する行方向の電極と列方向の電極とを同一面上に形成し、行方向に電極を連結する導通部と列方向に電極を連結する導通部との交差部にのみ絶縁層を設けた技術を開示する。
しかし、同公報に開示するパネル構造にあっては導通部が交差するブリッジ構造部分が目立って視認される問題がある。
また、交差部を横切るように導通部を成膜する際に導通部にクラック等の欠陥が生じやすい問題もあった。

実用新案登録第３１４４２４１号公報実用新案登録第３１３４９２５号公報特願２００８−００７７５５号

本発明は上記技術的課題に鑑みて、センサ部のパターン構造が表面側から目立たなくするのに効果的でＳ／Ｎ比信頼性の高い静電容量式タッチパネルの提供を目的とする。

本発明に係る静電容量式タッチパネルは、透明基板の上面に直接又は下地層を介して透明導電膜からなるパターン部を形成し、当該パターン部を覆うように粘着層を介して保護シート材を貼着してあり、パターン部は複数の第１電極と第２電極とを交互及びマトリックス状で且つ同一面上に形成してあり、行方向に配列した複数の第１電極は第１導通部で行方向に連結してあり、列方向に配列した複数の第２電極は第２導通部で列方向に連結してあり、第１導通部と第２導通部との交差部は中間絶縁層を介してあることを特徴とする。
ここで粘着層とは、光学糊のような光学的に透明な粘着材層をいい、透明度が高いアクリル系の光学糊が好ましいが、シリコンオイルのようなオイル系でもよい。
保護シート材は化粧板のような表示パネル、表示フィルムを含む。

また、本発明は第１電極と第２電極をマトリックス状に配置するのがねらいであり、第１導通部と第２導通部とが交差するものであれば、どちらが上側にあるかは問わない。
電極と導通部には透明導電膜で形成してあり、透明導電膜としてはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化亜鉛、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛等の各種金属酸化物を採用できるが、低抵抗のＩＴＯ膜を用いるのが好ましい。

ここで中間絶縁層は、誘電率１〜２０，厚み０．１〜１０μｍの有機薄膜であるのが好ましく、さらには誘電率３〜５、厚み１〜５μｍの範囲が好ましい。
さらには中間絶縁層は、成膜後において、透明導電膜からなる導通部が上面を横切る部分の外形形状が概ね台形形状になっていて、上底の両端の角度θが１２０°以上であるのが好ましい。

本発明は透明導電膜からなるマトリックス状の電極パターンの上に光学糊等の粘着層を介して保護シートを貼着したので交差部のブリッジ構造が目立たなくなる。
さらには、誘電率の高い中間絶縁層の範囲を小さくし、且つ有機薄膜とし、その断面形状を台形形状にしたことにより、その上に形成する透明導電膜に亀裂やクラックが生じるのを防止し、寄生容量が小さくなりＳ／Ｎ比が向上する。
従来は、有機薄膜で絶縁層を形成しようとすると解像度を高くするために上面コーナーの角度が９０°になっていた。
しかし、絶縁層の上面の角度が９０°ではその上を交差する導通部にクラックが入りやすいことが実験で明らかになり、本発明は、有機薄膜の絶縁層を概ね台形形状にすることでその上の導通部のクラックを防止できた。
本発明では、ブリッジ交差部及び電極パターンが目立たなくなるので可視光透過率がやや低いが、抵抗値が７０〜１００Ω／□レベルの低抵抗値の透明導電膜を採用しても高いＳ／Ｎ比を確保することが可能になり、電極パターンの外周域にノイズ対策のシールド層を形成する必要もなくなる。

本発明に係る静電容量式タッチパネルについて、図を用いて説明する。
図１（ａ）は操作面側から見たタッチパネル１０の説明図を示し、図１（ｂ）は拡大斜視図を示す。
また、図５はタッチパネル１０の外観図を示す。
図はいずれも、分かりやすくするために模式的に表してあり、実際よりも部分的に拡大や縮小をしてある。
パターン部も実際には、ほとんど見えないが模式的に表現してある。
タッチパネル１０は、ガラス基板等の透明基板１１の一方の片面上に図３に断面図を示すようにセンサ部Ｓを有し、センサ部Ｓは同層の透明導電膜よりなる第１電極（Ｘ電極）１２と第２電極（Ｙ電極）１４及び第１導通部（Ｘ導通部）１３とを有し、第１導通部１３を横切るように透明導電膜からなる第２導通部１５を有し、第１導通部１３と第２導通部１５の間には、絶縁性の有機薄膜からなる中間絶縁層１６を有している。
第１電極１２は、パネル水平方向（Ｘ方向）に隣接する第１電極１２同士を第１導通部１３で接続してある。
これにより、第１電極１２と第１導通部１３とで行を形成し、必要に応じて、複数の行を形成し、第１電極パターンになる。
第２電極１４は、パネル垂直方向（Ｙ方向）に隣接する第２電極１４同士を第２導通部１５で接続してある。
これにより、第Ｙ電極１４と第２導通部１５とで列を形成し、必要に応じて、複数の列を形成し、第２電極パターンになる。
第１電極１２と第２電極１４は、パネルの相互に直交する方向に交互配置したマトリクス状になっている。
また、第１電極１２と第２電極１４との間に、所定の容量の電荷が蓄えられるように、所定の隙間部ｄを設けて配置してある。
第１導通部１３と第２導通部１５は、中間絶縁層１６を間に挟んで交差している。
中間絶縁層１６はおおむね第１電極１２及び第２電極１４に重ならない大きさである。

図２は、第１電極１２、第１導通部１３、第２電極１４、第２導通部１５、中間絶縁層１６を形成する方法例の説明図を示す。
先ず、図２（ａ）に示すように、透明基板１１上に第１導通部１３を形成する。
次いで図２（ｂ）に示すように、この第１導通部１３において第２導通部１５と交差する所定範囲を覆う中間絶縁層１６をフォトレジスト等で透明基板１１上にかけて形成する。
そして、図２（ｃ）に示すように、第１電極１２と第２電極１４及び第２導通部１５とを一括で形成する。
図３（ａ）にＡ−Ａ線断面図を示し、図３（ｂ）にＢ−Ｂ線断面図を示す。

図３（ａ）は、行方向に切断した断面模式図で、図３（ｂ）は、列方向に切断した断面式図である。
本実施例では、ガラス等の透明基板の上に直接センサ部Ｓを形成した例になっているが、透明導電膜で形成した電極パターン部とそれ以外の非パターン部との透過率あるいは反射率が近似するように透明薄膜からなる下地層を透明基板の上に成膜し、その上にセンサ部Ｓを形成してもよい。
下地層としては、従来技術として知られている、光屈折率が相対的に低い透明導電膜側の低屈折率層とそれよりも高屈折率の高屈折率層とからなる二層構造を採用できる。
例えば低屈折率層として酸化珪素、高屈折率層としてシリコン錫酸化物を採用することができる。
透明基板の底面側に配置した液晶画面から発せられる光を光学的に調整する膜を、下地層に用いると、本発明の、第１電極、第２電極及び中間絶縁層の構造にあって、センサ部に均一な光学的効果を与える。

図３（ｂ）に示すように、Ｘ電極とＸ電極とを導通連結した第１導通部１３に対して横切るようにＹ電極とＹ電極との第２導通部を形成する際に、第１導通部と第２導通部の間に中間絶縁層１６を形成する必要がある。
この場合に中間絶縁層の上面コーナー部θの角度が９０°に近いと、第２導通部１５をＩＴＯ膜で形成する際に、この第２導通部のコーナー部１５ｃに亀裂やクラックが生じることが明らかになった。
そこで、有機薄膜を成形する際に外形が台形形状になるようにし、上底の両端の角度θを１２０°以上になるように成膜した。
これにより導通部にクラックが発生するのを抑えることができた。
また、有機薄膜はフォトレジスト用の材料を用い誘電率１〜２０，厚み０．１〜１０μｍの範囲にすることが良いことも明らかになった。

第１導通部１３と第２導通部１５の交差部のみを有機薄膜からなる中間絶縁層１６にて絶縁し、それ以外のパターン部をＩＴＯ膜で形成したことにより、全体の寄生静電容量を小さくし、Ｓ／Ｎ比を向上させることができた。
しかし、表面から見ると交差したブリッジ部が視認され、有機薄膜にやや黄色味があることも少し気になるものであった。
そこで、図３に示すようにセンサ部Ｓを覆うように光学糊からなる粘着層２１を介して保護シート２２を貼り合せたところ、操作面からは、交差したブリッジ部を含めてパターン部が目立たなくなった。
ここで保護シートは板状でもフィルム状でもよく、化粧板となるものである。

図４は、他の製造例を示す。
第１電極１２ａ、第１導通部１３ａ、第２電極１４ａ、第２導通部１５ａ、中間絶縁層１６ｂを形成する別の方法の説明図を示す。
先ず、図４（ａ）に示すように、透明基板１１上に第１電極１２ａと第２電極１４ａ及び第２導通部１５ａを一括で形成する。
次いで、図４（ｂ）に示すように、第１電極１２ａと第２電極１４ａ及び第２導通部１５ａとを覆う中間絶縁層１６ａを形成し、図４（ｃ）に示すように、中間絶縁層１６ａにおいて第１電極１２ａ同士を第１導通部１３ａで接続するために所定範囲の中間絶縁層１６ａに穴１６ｃを形成して取り除く。
そして、図４（ｄ）に示すように第１導通部１３ａを形成した後に、図５（ｅ）に示すように、第１導通部１３ａと第２導通部１５ａの間に中間絶縁層１６ｂを残して、第１導通部１３ａと第２導通部１５ａの交差部１７付近より外側に位置する中間絶縁層を取り除く。

（ａ）は操作面側から見たタッチパネルの説明図を示し、（ｂ）は拡大斜視図を示す。第１電極、第１導通部、第２電極、第２導通部、中間絶縁層を形成する方法の説明図を示す。（ａ）はＡ−Ａ線断面図を示し、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図を示す。第１電極、第１導通部、第２電極、第２導通部、中間絶縁層を形成する別の方法の説明図を示す。タッチパネルの外観図を示す。

符号の説明

１０静電容量式タッチパネル
１１透明基板
１２、１２a 第１電極
１３、１３ａ第１導通部
１４、１４ａ第２電極
１５、１５ａ第２導通部
１６、１６ａ、１６ｂ中間絶縁層
１６ｃ中間絶縁層の穴
１７交差部
２１粘着層
２２保護シート
ｄ隙間部（非パターン部）
Ｓセンサ部

Claims

透明基板の上面に直接又は下地層を介して透明導電膜からなるパターン部を形成し、
当該パターン部を覆うように粘着層を介して保護シート材を貼着してあり、
パターン部は複数の第１電極と第２電極とを交互及びマトリックス状で且つ同一面上に形成してあり、
行方向に配列した複数の第１電極は第１導通部で行方向に連結してあり、
列方向に配列した複数の第２電極は第２導通部で列方向に連結してあり、
第１導通部と第２導通部との交差部は中間絶縁層を介してあることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
中間絶縁層は誘電率１〜２０，厚み０．１〜１０μｍの有機薄膜であることを特徴とする請求項１記載の静電容量式タッチパネル。
中間絶縁層は、成膜後において、透明導電膜からなる導通部が上面を横切る部分の外形形状が概ね台形形状になっていて、上底の両端の角度θが１２０°以上になっていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電容量式タッチパネル。