JP2011028474A - 入力装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、低抵抗化と細線化を実現できるとともに気泡の発生を抑制でき、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を備える入力装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】 基材と、前記基材の表面に形成された電極パターンと、前記電極パターンに電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線パターンは、入力領域の外側に位置する縁部領域（非入力領域）内に配置されている。縁部領域における基材２０の表面２０ａには、最深部２１ａから前記基材２０の表面２０ａにかけて徐々に幅が広がる溝２１が形成されており、前記溝２１内に導電層２２が埋め込まれて前記配線パターン１６が構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、入力座標位置を検出可能な入力装置に係り、特に配線構造に関する。

図８は、静電容量型タッチパネル１の斜視図である。
図８に示すようにタッチパネル１には、指の入力座標位置を検知可能な光透過性の入力領域２が設けられ、前記入力領域２の周囲に非入力領域である縁部領域４が設けられる。

入力領域２にはＩＴＯ等からなる多数の電極パターンが配置されており、前記電極パターンの端部に電気的に接続される多数の配線パターン３が前記縁部領域４内で引き回されている。

配線パターン３は例えば銀塗膜から成り、図９に示すように前記電極パターンが形成される基材５と同じ表面５ａ上にスクリーン印刷等により形成される。

タッチパネル１の縁部領域４の幅寸法Ｔ１は、前記タッチパネル１と高さ方向にて対向配置される液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）７側の縁部領域８の幅寸法Ｔ２に左右される。すなわち前記液晶ディスプレイ７の縁部領域８の幅寸法Ｔ２が小さくなればタッチパネル１の縁部領域４の幅寸法Ｔ１も小さく形成される。

ところで図８に示すように、各配線パターン３は引き回されて配線長さが長くなっており、各配線パターン３を低抵抗化するには、各配線パターン３の断面積を大きくしなければならなかった。

しかしながら上記のように、タッチパネル１の縁部領域４の幅寸法Ｔ１が小さくなると、図９のように基材５の表面５ａに平板型で形成された配線パターン３の幅寸法Ｔ３を大きくして断面積を大きくするにも限界があった。

しかも、図８に示すように、タッチパネル１の縁部領域４には複数本の配線パターン３が延出形成されているので、各配線パターン３間の間隔Ｔ４（図９参照）を確保しつつ、各配線パターン３を細線化して高密度に配置することが必要であり、低抵抗化のために平板型の各配線パターン３の幅寸法Ｔ３を大きくすることができない構造となっていた。

また平板型の配線パターン３は印刷やエッチング等の薄膜技術を用いてパターン形成されるが、厚さ寸法を厚くするにも限界があり低抵抗化が困難であった。

特開２００８−７７３３２号公報

特許文献１に記載された発明には、基材の上面をエッチングして溝部を形成し、前記溝部内に導電材料を塗布して配線パターンを形成して成るタッチパネルが開示されている。

しかしながら特許文献１に記載された前記溝部の溝幅は略一定であるため、導電材料を溝部に埋め込んだときに溝部内の全ての空気が抜けづらく、前記溝部に埋め込まれた導電層内に気泡が形成されやすかった。

また、特許文献１に記載された発明では、エッチングにて溝部を形成しており、前記溝部の形状が安定しなかった。

したがって特許文献１に記載された発明の配線構造では電気的安定性及び信頼性に欠けるものであった。

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、低抵抗化と細線化を実現できるとともに気泡の発生を抑制でき、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を備える入力装置及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明における入力装置は、
基材と、前記基材の表面に形成された電極パターンと、前記電極パターンに電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線パターンは、非入力領域内に配置されており、
前記基材の表面には、最深部から前記基材の表面にかけて徐々に幅が広がる溝が形成されており、前記溝内に導電層が埋め込まれて前記配線パターンが構成されていることを特徴とするものである。

このように本発明では基材の表面に溝を形成し、この溝内に導電層を埋め込んで配線パターンを形成している。このためパターン幅が狭くても深溝を形成して溝内に埋め込まれる前記導電層の厚さ寸法を厚くすることで前記配線パターンの低抵抗化を実現できる。そして本発明では配線パターンの幅細化を実現できるから縁部領域の狭小化を促進できる。

しかも本発明では、溝を最深部から基材表面に向って徐々に溝幅が広がる形状で形成しているため、前記溝内に埋め込まれた導電層に気泡が生じにくく、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を実現できる。

本発明では、前記溝はＶ溝形状であることが好ましい。これにより、前記溝内に埋め込まれた導電層に気泡が生じるのをより効果的に抑制できる。

また本発明では、複数本の前記電極パターンが光透過性の前記入力領域内に配置され、各電極パターンの端部に電気的に接続される複数本の前記配線パターンが前記入力領域の外側に位置する前記非入力領域である縁部領域内にて間隔を空けて引き回されている構成に効果的に適用できる。本発明では、低抵抗化とともに配線パターンの幅細化を実現できるので、より多くの配線パターンを高密度に配置でき、前記縁部領域の狭小化を促進できる。

また本発明では、前記電極パターンの端部と前記配線パターンの端部間は、前記基材の表面に形成された接続導体層を介して電気的に接続されていることが好ましい。これにより確実に、電極パターンと配線パターン間を電気的に接続でき、電気的安定性を向上させることができる。

また本発明における入力装置の製造方法は、
基材と、前記基材の表面に形成された電極パターンと、前記電極パターンに電気的に接続された配線パターンとを有し、非入力領域内に配置される前記配線パターンを以下の工程により形成することを特徴とするものである。

前記基板の表面に、最深部から前記基材の表面にかけて徐々に溝幅が広がる溝を形成する工程、
前記溝内に導電層を埋め込んで前記配線パターンを形成する工程。

これにより、パターン幅を狭くしても深溝を形成して溝内に埋め込まれる前記導電層の厚さ寸法を厚くすることで前記配線パターンを低抵抗化できる。

さらに本発明では、溝を最深部から基材表面に向って徐々に溝幅が広がる形状で形成しているため、導電層を前記溝内に埋め込み形成したときに前記導電層に気泡が生じにくく、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を形成できる。

上記において本発明では、前記溝をプレス加工にて形成することが好ましい。これにより形状にばらつきが小さい溝を形成でき、より効果的に、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を形成できる。

また本発明では、前記溝をＶ溝形状で形成することが好ましい。これにより、導電層を前記溝内に埋め込み形成したときに、より効果的に、前記導電層に気泡が生じないようにでき、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を形成できる。

また本発明では、前記導電層を溝内に印刷形成することが好ましい。これにより前記導電層を深溝で形成された前記溝内に適切且つ簡単に埋め込むことができる。

本発明によれば、パターン幅が狭くても深溝を形成して導電層の厚さ寸法を厚くすることで配線パターンの低抵抗化を実現できる。そして本発明では配線パターンの幅細化を実現できるから縁部領域の狭小化を促進できる。

しかも本発明では、溝を最深部から基材表面に向って徐々に溝幅が広がる形状で形成しているため、前記溝内に埋め込まれた導電層に気泡が生じにくく、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を実現できる。

本実施形態の入力装置の平面図、 図１のＡ−Ａ線から切断し矢印方向から見た入力装置のうち特に配線構造を示す部分拡大断面図、 本実施形態における電極パターンの延出方向から配線パターンの延出方向に沿って切断した部分拡大縦断面図、 本実施形態の入力装置と液晶ディスプレイとの斜視図、 本実施形態の入力装置の部分縦断面図、 図５とは異なる構造の本実施形態における入力装置の展開平面図、 本実施形態における入力装置の特に配線パターンの製造方法を示す工程図（部分縦断面図）、 従来における入力装置と液晶ディスプレイとの斜視図、 従来における入力装置の配線構造を示す部分拡大縦断面図。

本実施形態における入力装置は例えば入力領域を指で操作したときに入力領域内部に配置された上部電極及び下部電極と指の間で生じる容量変化に基づいて、指の操作座標位置を検出する静電容量式タッチパネルを構成する。

図１は本実施形態の入力装置１０の平面図である。なお図１及び図６には、波線が図示されており、かかる箇所での形態を省略している。

図１に示すように、入力装置１０には、光透過性の入力領域１１が設けられ、入力領域１１に指で入力操作したときに容量変化に基づいて指の操作座標位置を検出できる。入力領域１１の外側の周囲は非入力領域である縁部領域１２である。

図１に示すように、入力領域１１には、複数本の上部電極パターン１３と複数本の下部電極パターン１４とが配置されている。各電極パターン１３，１４はいずれも基材表面にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料でスパッタや蒸着により成膜される。なお図１では、上部電極パターン１３と下部電極パターン１４とを区別しやすいように、上部電極パターン１３を実線で、下部電極パターン１４を点線で示した。

電極パターン１３，１４が表面に形成される基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明基材で形成される。

図１に示すように各上部電極パターン１３はＸ−Ｙ平面の例えばＹ１−Ｙ２方向に沿って延出し、且つ各上部電極パターン１３がＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配置されている。

図１に示すように各上部電極パターン１３にはＹ１−Ｙ２方向に所定の間隔を空けて複数の幅広電極部１３ａが連設されている。

また図１に示すように各下部電極パターン１４はＸ−Ｙ平面の例えばＸ１−Ｘ２方向に沿って延出し、且つ各下部電極パターン１４がＹ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配置されている。

図１に示すように各下部電極パターン１４にはＸ１−Ｘ２方向に所定の間隔を空けて複数の幅広電極部１４ａが連設されている。

図１に示すように、平面視にて、上部電極パターン１３の幅広電極部１３ａと下部電極パターン１４の幅広電極部１４ａとが重ならないように、前記幅広電極部１３ａは、前記幅広電極部１４ａの非形成領域に厚さ方向に対向して形成され、前記幅広電極部１４ａは、前記幅広電極部１３ａの非形成領域に厚さ方向に対向して形成される。

図１に示すように、各上部電極パターン１３のＹ２側の端部には配線パターン１６が電気的に接続され、各下部電極パターン１４のＸ１側あるいはＸ２側の端部には配線パターン１６が電気的に接続されている。これら配線パターン１６は電極パターン１３，１４が形成される同じ基材上に形成される。

図１に示すように、各配線パターン１６は、縁部領域１２内にて引き回されている。図１のように、下部電極パターン１４と電気的に接続される複数本の配線パターン１６を下部電極パターン１４のＸ１側の端部からと、各下部電極パターン１４のＸ２側の端部からとに分けて引き出すことで、狭い各縁部領域１２内に配線パターン１６を複数本づつ、所定のパターン幅にて形成することができる。縁部領域１２内に配置される配線パターン１６は、透明導電材料で形成されなくてもよい。例えば、配線パターン１６は、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の良導体で形成される。

図１に示すように、入力装置１０のＹ２側には突出形状の接続領域１７が設けられており、各配線パターン１６は、前記接続領域１７の表面１７ａにまで引き回される。そして前記接続領域１７では幅広の電極パッド１８が構成され、各電極パッド１８はＸ１−Ｘ２方向に所定間隔を空けて一列に並んで形成される。例えば前記接続領域１７は、電極パターン１３，１４を形成する基材と一体化して形成されている。

本実施形態では図２（図１の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）に示すように、配線パターン１６は、基材２０の表面２０ａに配線パターン１６の延出形状に画定された溝２１内に導電層２２が埋め込まれて構成される。

図２に示すように溝２１は、最深部２１ａから前記基材２０の表面２０ａに向うにしたがって徐々に溝幅が広がるＶ溝形状で形成される。図２に示すように最深部２１ａは尖った形状（角を備える形状）であることが好適であるが、最深部２１ａが多少丸みを帯びた形状であってもよい。また溝２１の側面２１ｂは図２に示すように直線状であっても湾曲状であってもよい。

一例を示すと、溝２１の深さ（導電層２２の厚さ寸法）Ｔ５は、５〜５０μｍ程度、溝２１の幅寸法Ｔ６（パターン幅）は、１０〜５０μｍ程度、各配線パターン１６間の間隔Ｔ７は、１０〜３０μｍ程度である。

また図１に示す縁部領域１２の幅寸法Ｔ８は、０．８〜２ｍｍ程度、図４に示す液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０の縁部領域３１の幅寸法Ｔ９は、０．８〜２ｍｍ程度である。

図３は電極パターン１３，１４の延出方向から配線パターン１６の延出方向に沿って切断した部分拡大縦断面図である。図１，図３に示すように、各電極パターン１３，１４の端部１３ｂ，１４ｂと、各配線パターン１６の端部１６ａの間は基材２０の表面２０ａに形成された接続導体層２３を介して電気的に接続されている。接続導体層２３を設けることで、各電極パターン１３，１４と各配線パターン１６間を確実に電気的に接続できる。前記接続導体層２３が、入力領域１１内に設けられる場合、透明導電材料で形成され、前記接続導体層２３が縁部領域１２に設けられる場合、透明性の有無は問われない。

図１，図２，図３に示すように本実施形態の入力装置１０では、基材２０の表面２０ａに溝２１を形成し、この溝２１内に導電層２２を埋め込んで配線パターン１６を形成している。このため、パターン幅を狭くしても深溝を形成して溝２１内に埋め込まれる前記導電層２２の厚さ寸法Ｔ５を厚くすることで配線パターン１６（導体層２２）の断面積を大きくでき、したがって図１のように引き回されて配線長さが長い各配線パターン１６の低抵抗化を実現することが出来る。

ところで、本実施形態の入力装置１０の下部側には液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３０が対向配置される。図４に示すように、液晶ディスプレイ３０の画面表示部３２の周囲には縁部領域３１が設けられ、前記画面表示部３２と入力装置（タッチパネル）１０の入力領域１１とが高さ方向で一致し、縁部領域１２，３１同士が高さ方向で一致するように、入力装置１０と液晶ディスプレイ３０とが位置合わせされる。

液晶ディスプレイ３０の縁部領域３１は昨今、益々狭小化され、具体的には１ｍｍよりも小さくなっている。このため、それに追従して、入力装置１０の縁部領域１２の幅寸法Ｔ８を小さく形成することが必要になる。例えば、入力装置１０の縁部領域１２の幅寸法Ｔ８は、液晶ディスプレイ３０の縁部領域３１の幅寸法Ｔ９よりも更に小さく形成される。

しかも検出精度の向上等を図るべく電極パターン１３，１４の本数を多くすると、益々、縁部領域１２内に引き回される配線パターン１６の本数が多くなる。

上記した状況において本実施形態では、配線パターン１６のパターン幅を狭くしても深溝を形成してその溝２１内に導電層２２を埋め込んで配線パターン１６を構成することで、配線パターン１６の低抵抗化と細線化とを実現できる。したがって、より多くの配線パターン１６を高密度に配置でき、前記縁部領域１２の狭小化を促進できる。

しかも本実施形態では、溝２１を最深部２１ａから基材表面２０ａに向うにしたがって徐々に溝幅が広がる形状（好ましくは図２に示すＶ溝形状）で形成しているため導電層２２を前記溝２１内に埋め込み形成しても前記導電層２２内に気泡は生じにくく、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を実現できる。

図５には入力装置（静電容量型タッチパネル）１０の部分縦断面図（一例）を示す。図５に示すように入力装置１０には、例えば上部側から下部側に向けて加飾層４０、接着層４１、プラスチックやガラス基材の天板４２、接着層４３、上部電極パターン１３、基材２０、下部電極パターン１４、絶縁層４４、表面にシールド層が設けられたシールド部材４５が積層されている。そして、入力装置１０の下部側に液晶ディスプレイ３０が配置されている。

図５に示す実施形態では、基材２０の上下面に電極パターン１３，１４が形成されている。図５に示す実施形態では、上部電極パターン１３及び下部電極パターン１４を形成する基材２０が１層で足りるため、入力装置１０の薄型化を実現できる。そして図１に示す接続領域１７は、例えば前記基材２０と一体になって形成されている。前記接続領域１７の同じ表面１７ａに全ての電極パッド１８が配置されるようにするには、例えば基材２０を上下に貫通する貫通配線４６を接続導体層２３の位置に設けて、一方の電極パターンに接続される配線パターン１６を他方の電極パターンに接続される配線パターン１６の形成表面側へ引き回せばよい。

あるいは、基材上に上部電極パターン１３が形成された上部基板と、基材上に下部電極パターン１４が形成された下部基板とを別々に用意してもよい。

または図６のように上部電極パターン１３と下部電極パターン１４とが一枚の透明な基材５０上に形成され、前記基材５０を境界部５１の位置から折り曲げて上部電極パターン１３と下部電極パターン１４と高さ方向に対向させてなる入力装置の構成とすることも出来る。なお、境界部５１には折り曲げを補助する孔、スリット、凹部（基材５０の厚さが薄くされた部分）等の補助部５２が設けられている。図６の形態では、基材５０の同一表面５０ａに、上部電極パターン１３、下部電極パターン１４、配線パターン１６、及び電極パッド１８を全て形成できる。

図７を用いて、本実施形態における入力装置１０の特に配線パターン１６の製造方法を説明する。

図７（ａ）に示す工程では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明基材で形成された基材２０の縁部領域１２となる表面２０ａに、先端部６０ａの縦断面が略Ｖ字状に尖った押し子６０を押圧して、配線パターン１６の延出形状を画定する溝２１を形成する（図７（ｂ）参照）。

図７（ｂ）に示すように各溝２１は、最深部２１ａから基材２０の表面２０ａに向けて徐々に溝幅が広がる形状（図７（ｂ）のようにＶ溝が好ましい）で形成される。

本実施形態では、このように溝２１をプレス加工で形成するから、形状にばらつきが小さい溝２１を形成できる。

次に図７（ｃ）に示す工程では、導電層２２を各溝２１内に埋め込み形成する。図７（ｃ）に示すようにスキージ６２を用いて、導電ペースト６３を溝２１内に埋め込むスクリーン印刷法を用いることで、深溝で形成された各溝２１内に導電層２２を適切に且つ簡単に埋め込むことが出来る。

本実施形態の配線パターン１６の製造方法では、パターン幅を狭くしても深溝を形成して前記溝２１内に埋め込む前記導電層２２の厚さ寸法を厚くして断面積を大きくすることで、配線長さの長い前記配線パターン１６の低抵抗化を実現できる。

さらに本実施形態では、溝２１を最深部２１ａから基材表面２０ａに向って徐々に溝幅が広がる形状で形成しているため、導電層２２を前記溝２１内に埋め込み形成したときに気泡が生じるのを効果的に抑制できる。したがって導電層２２に対して熱が加わった場合等に、導電層２２が気泡の膨らみによって損傷（例えば破裂）を受ける等の不具合は生じず、電気的安定性及び信頼性に優れた配線構造を形成できる。

なお本実施形態では、溝２１をエッチング等で形成することもできるが上記のようにプレス加工し、また導電層２２をスパッタ等で形成することもできるが印刷形成することで、寸法精度に優れたパターン幅で且つＶ字形状の配線パターン１６を簡単且つ適切に形成でき、したがって限られた面積の縁部領域１２内に複数本の配線パターン１６を高密度に配置でき、効果的に、縁部領域１２の狭小化を促進できる。また製造費用も低減でき製造時間も短くて済み製造効率を向上させることができる。

１０ 入力装置
１１ 入力領域
１２ （入力装置の）縁部領域（非入力領域）
１３ 上部電極パターン
１４ 下部電極パターン
１６ 配線パターン
１７ 接続領域
１８ 電極パッド
２０、５０ 基材
２０ａ （基材の）表面
２１ 溝
２１ａ （溝の）最深部
２２ 導電層
２３ 接続導体層
３０ 液晶ディスプレイ
３１ （液晶ディスプレイの）縁部領域
６０ 押し子
６０ａ （押し子の）先端部
６２ スキージ
６３ 導電ペースト

Claims (8)

1. 基材と、前記基材の表面に形成された電極パターンと、前記電極パターンに電気的に接続された配線パターンとを有し、前記配線パターンは、非入力領域内に配置されており、
   前記基材の表面には、最深部から前記基材の表面にかけて徐々に幅が広がる溝が形成されており、前記溝内に導電層が埋め込まれて前記配線パターンが構成されていることを特徴とする入力装置。
2. 前記溝はＶ溝形状である請求項１記載の入力装置。
3. 複数本の前記電極パターンが光透過性の入力領域内に配置され、各電極パターンの端部に電気的に接続される複数本の前記配線パターンが前記入力領域の外側に位置する前記非入力領域である縁部領域内にて間隔を空けて引き回されている請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記電極パターンの端部と前記配線パターンの端部間は、前記基材の表面に形成された接続導体層を介して電気的に接続されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の入力装置。
5. 基材と、前記基材の表面に形成された電極パターンと、前記電極パターンに電気的に接続された配線パターンとを有し、非入力領域内に配置される前記配線パターンを以下の工程により形成することを特徴とする入力装置の製造方法。
   前記基板の表面に、最深部から前記基材の表面にかけて徐々に溝幅が広がる溝を形成する工程、
   前記溝内に導電層を埋め込んで前記配線パターンを形成する工程。
6. 前記溝をプレス加工にて形成する請求項５記載の入力装置の製造方法。
7. 前記溝をＶ溝形状で形成する請求項５又は６に記載の入力装置の製造方法。
8. 前記導電層を溝内に印刷形成する請求項５ないし７のいずれか１項に記載の入力装置の製造方法。

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