JP2012064188A - 静電容量方式のタッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターニングされた透明電極以外の部分をエッチングまたは食刻する工程を省略することでタッチパネルの製造工程を単純化し、エッチングまたは食刻の際に残る残留物による問題を解決するための静電容量方式タッチパネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】静電容量方式のタッチパネルは、透明基板３０、透明基板３０の一面に形成された透明電極３２、及び透明基板３０の他面に形成された電極配線３５を含み、透明基板３０を貫いて透明電極３２と電極配線３５を通電させるために充填材３４が充填された貫通ホール３３が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は静電容量方式のタッチパネル及びその製造方法に関する。

デジタル技術を用いるコンピュータが発達するにつれてコンピュータの補助装置も一緒に開発されており、パソコン、携帯用伝送装置、その外の個人専用情報処理装置などはキーボード、マウスのような多様な入力装置を利用してテキスト及びグラフィック処理を行う。

しかし、情報化社会の急速な進行によってコンピュータの用途がますます拡がっている趨勢にあるが、現在入力装置の役目を担うキーボード及びマウスだけでは効率的な製品の駆動が難しい問題点がある。よって、簡単で誤操作が少ないのみならず、誰でも易しく情報入力が可能な器機の必要性が高まっている。

また、入力装置に関する技術は一般的な機能を満たす水準を越えて信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工関連技術などに関心が移っており、このような目的を達成するために、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能な入力装置としてタッチパネル（Ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ）が開発された。

このようなタッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、Ｅｌ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などの平板ディスプレイ装置及びＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）のような画像表示装置の表示面に設置され、使用者が画像表示装置を見ながら所望の情報を選択するのに利用する道具である。

タッチパネルの種類は、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、電磁気場方式（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｙｐｅ）、ＳＡＷ方式（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｔｙｐｅ）及び赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）に区分される。このような多様な方式のタッチパネルは、信号増幅の問題、解像度の差、設計及び加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性及び経済性を考慮して電子製品に採用されるが、現在広範囲な分野で最も脚光を浴びている方式は静電容量方式タッチパネルである。

特に、静電容量方式タッチパネルに透明電極を形成する場合において、透明電極をパターニングした後、電極配線形成のためにパターニングされた透明電極以外の部分をエッチングまたはレーザー食刻を利用して除去することになる。エッチングまたはレーザー食刻された部分に電極配線を形成するために、シルバーペースト方法などを利用する。このようにパターニングされた透明電極部分とシルバーペーストなどを利用して形成された電極配線を電気的に連結することでタッチパネルが完成される。

しかし、前記のような従来のタッチパネルの製造方法はさまざまな問題点があった。一つ目、電極配線と透明電極間の接着力減少及び接触抵抗の増加の問題、二つ目、透明電極と配線材料の不要な接触面積増加の問題、三つ目、電極配線に使われるシルバーペーストを薄く塗布する限界による上下方向の段差の発生によるタッチパネルの耐久性が減少する問題、四つ目、シルバーペーストを塗布した後、これを高温で硬化（ｃｕｒｉｎｇ）する過程で透明電極として使われる伝導性高分子の変性などの問題、五つ目、タッチパネルの製造工程においてパターニングされた透明電極以外の部分をエッチングまたはレーザー食刻することによる工程の面倒さ及び製造コストの上昇、六つ目、エッチングまたはレーザー食刻によって伝導性高分子が除去された部分に残留物が残ることによる電極配線の電気的短絡発生、七つ目、電極配線を透明電極と同一平面に形成することによるタッチパネルのベゼル領域の増加、八つ目、透明電極を形成する伝導性高分子と電極配線が直接的に接触することによってエレクトロマイグレーション（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ）が発生して透明電極の性質が変性される問題点などがあった。

したがって、本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、タッチパネルの透明基板の一面に透明電極をパターニングした後、透明基板の他面に電極配線を形成し、透明電極と電極配線を連結するための貫通ホールを形成して充填材を充填させることで、パターニングされた透明電極以外の部分をエッチングまたは食刻する工程を省略することによりタッチパネルの製造工程を単純化し、エッチングまたは食刻の際に残る残留物による問題を解決するための静電容量方式タッチパネル及びその製造方法を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の好適な実施形態による静電容量方式タッチパネルは、透明基板；前記透明基板の一面に形成された透明電極；及び前記透明基板の他面に形成された電極配線；を含み、前記透明基板を貫いて前記透明電極と前記電極配線を通電させるために充填材が充填された貫通ホールが形成される。

前記透明電極は伝導性高分子で形成されることができる。
前記伝導性高分子は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことができる。

前記充填材は、カーボン系物質、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの組合せで形成されることができる。
前記カーボン系物質は炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）を含むことができる。

また、前記目的を達成するために、本発明の好適な実施形態による静電容量方式タッチパネルの製造方法は、透明基板の一面に伝導性高分子を塗布する段階；前記伝導性高分子上に透明電極パターンを形成する段階；前記透明基板の他面に電極配線を形成する段階；前記透明電極上に前記透明基板を貫いて前記透明電極と前記電極配線を連結する貫通ホールを形成する段階；及び前記貫通ホールに充填材を充填する段階；を含む。

前記伝導性高分子は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことができる。

前記充填材は、カーボン系物質、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの組合せで形成されることができる。
前記カーボン系物質は炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）を含むことができる。

本発明の特徴及び利点は添付図面に基づいた以降の詳細な説明からより明らかになるであろう。
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に使用された用語や単語は通常的で辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。

本発明によれば、透明電極に形成された貫通ホールを通じて透明電極と電極配線が電気的に連結されることにより、電極配線と透明電極間の接触信頼性を向上させる効果がある。
また、充填材を貫通ホールに充填させて透明電極と電極配線を導通させることにより、接触抵抗を軽減させる効果がある。
また、電極配線をシルバーペーストで薄く形成する限界によって電極配線と透明電極による段差が発生することを防止することにより、タッチパネルの耐久性を向上させる効果がある。

また、電極配線形成のためにシルバーペーストを塗布した後、高温で硬化する過程で高温による透明電極の変性を防止する効果がある。
また、タッチパネルの製造において、透明電極をパターニングした後、透明電極以外の部分を電極配線形成のためにエッチングまたはレーザー食刻する工程を省略することができるので、製造コストの節減及び製造工程の単純化による生産性の向上の効果がある。

また、透明電極をパターニングした後、透明電極以外の部分を電極配線形成のためにエッチングまたはレーザー食刻工程を行っても完全に除去されないで残った残留物質による電極配線の電気的短絡を防止する効果がある。
また、透明電極が形成される面の反対面に電極配線が形成されることにより、タッチパネルの非活性領域であるベゼル領域を最小化することができる効果がある。

また、透明電極を形成する伝導性高分子と電極配線が直接接触して発生し得るエレクトロマイグレーション（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ）を防止して透明電極の変性を防止することによりタッチパネルの作動信頼性を向上させる効果がある。

本発明の好適な実施形態による静電容量方式のタッチパネルの斜視図である。 図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。 本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造方法を示す図である。

本発明の目的、特定の利点及び新規の特徴は、添付図面を参照する以下の詳細な説明及び好適な実施形態から一層明らかに理解可能であろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるにあたり、同じ構成要素がたとえ他の図面に図示されていても、できるだけ同じ符号を付けることにする。本発明の説明において、本発明の要旨を不要にあいまいにすることができると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本明細書において、“第１”、“第２”などの用語はある構成要素を他の構成要素と区別するために使用したもので、構成要素が前記用語に制限されるものではない。

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の好適な実施形態による静電容量方式のタッチパネルの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。

本発明の好適な実施形態による静電容量方式のタッチパネルは、透明基板３０、透明基板３０の一面に形成された透明電極３２、及び透明基板３０の他面に形成された電極配線３５を含み、透明基板３０を貫いて透明電極３２と電極配線３５を通電させるために充填材３４が充填された貫通ホール３３が形成されたことを特徴とする。

透明基板３０は所定強度以上を有する材質であれば特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、環状オレフィン高分子（ＣＯＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、２軸配向ポリスチレン（Ｋレジン含有、ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＰＳ；ＢＯＰＳ）、ガラスまたは強化ガラスなどで形成することが好ましい。また、透明基板３０の一面には透明電極３２が形成されるので、透明基板３０と透明電極３２間の接着力を向上させるために、透明基板３０の一面に高周波処理またはプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）処理などを行って表面処理層を形成することができる。

透明電極３２は、使用者がタッチするとき、信号を発生させて制御部（図示せず）で座標を認識するようにする役目をするもので、透明基板３０の一面に形成される。ここで、透明電極３２は伝導性高分子で形成される。伝導性高分子の例としては、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンなどがあるが、このような種類に限定されるものではない。本発明は、透明電極３２と後述する電極配線３５を貫通ホール３３に充填材３４を充填して連結させることで、透明電極３２と電極配線３５との接触力を向上させるだけでなく接触抵抗を減少させることができる。

電極配線３５は透明電極３２と制御部（図示せず）間の電気的信号を伝達する役目をするもので、透明基板３０の他面に形成される。後述する貫通ホール３３を介して透明電極３２と電極配線３５が電気的に連結される。電極配線３５はシルクスクリーン法、グラビア印刷法またはインクジェット印刷法などを用いて形成することができる。電極配線３５の材料は電気伝導度にすぐれたシルバーペースト（Ａｇ ｐａｓｔｅ）または有機銀で組成された物質を使うことが好ましいが、これに限定されるものではなく、伝導性高分子、カーボンブラック（ＣＮＴ含み）、ＩＴＯのような金属酸化物や金属類など、抵抗が低い金属を使うことができるのはいうまでもない。電極配線３５は、透明基板３０を貫いて透明電極３２と連結される貫通ホール３３に充填材３４を充填することで電気的に連結される。よって、電極配線３５は貫通ホール３３に充填物質と接触するように形成されることが好ましい。

貫通ホール３３は透明基板３０を貫いて透明電極３２と電極配線３５を通電させるためのもので、貫通ホール３３には透明電極３２と電極配線３５の通電のための充填材３４が充填される。貫通ホール３３はパターニングされた透明電極３２の長手方向の両端に形成されることが好ましい。これはタッチパネルの視認性の阻害を最小化するためで、貫通ホール３３の位置が必ずしもこれに限定されるものではない。貫通ホール３３は透明電極３２と電極配線３５を電気的に接触させるためのもので、接触部分に貫通ホール３３を形成することが好ましく、その形成位置や個数がこれに制限されるものではない。

充填材３４は貫通ホール３３に充填されて透明電極３２と電極配線３５の電気的連結を成すようにする。また、透明電極３２として伝導性高分子３１が使われる場合、伝導性高分子３１と電極配線３５が直接接触して通電される場合に発生し得るエレクトロマイグレーション（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ）による伝導性高分子３１の変性などを防止することができる。充填材３４は透明電極３２と電極配線３５の電気的連結をなさなければならないので、カーボン系物質、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの組合せで形成可能であるが、必ずしもこのような物質に限定されるものではない。カーボン系物質は電子伝導性が卓越した炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）またはカーボンナノファイバー（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｆｉｂｅｒ：ＣＮＦ）を含むカーボン系物質を使うことができるのはいうまでもない。また、充填材３４はペースト状に製造して貫通ホール３３に充填できる。

図２は図１のＡ−Ａ’線についての断面図である。図２に示すように、２層（ｔｗｏ ｌａｙｅｒ）型の静電容量方式のタッチパネルの場合、いずれか１層に本発明のような方式を採択して透明電極３２及び電極配線３５を連結し、他の１層は一般的な方式による透明基板１０、透明電極１１及び電極配線を形成して接着層２０で結合することができる。ここで、接着層２０の材質は特に制限されるものではないが、タッチパネルの視認性を阻害することを防止するために、光学透明接着剤（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＯＣＡ）を用いることが好ましい。その外に、前述した部分と重複する説明はここで省略する。

図３〜図１２は、本発明の好適な実施形態によるタッチパネルの製造工程を示す図である。以下、同図に基づいて本発明による静電容量方式タッチパネルの製造方法を説明する。前述した部分と重複する部分の説明は省略する。

本発明の好適な実施形態による静電容量方式タッチパネルの製造方法は、透明基板３０の一面に伝導性高分子３１を塗布する段階、前記伝導性高分子３１上に透明電極パターンを形成する段階、前記透明基板３０の他面に電極配線３５を形成する段階、前記透明電極３２上に前記透明基板３０を貫いて前記透明電極３２と前記電極配線３５を連結する貫通ホール３３を形成する段階、及び前記貫通ホール３３に充填材３４を充填する段階を含む。

図３は透明基板３０の一面に伝導性高分子３１を塗布する段階を示す平面図、図４は図３のＢ−Ｂ’線についての断面図である。伝導性高分子３１は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを使うことができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、同等な性質を持つ物質を使うことができるのはいうまでもない。透明基板３０に伝導性高分子３１を塗布する場合は透明基板３０の全面に塗布することになり、透明電極３２をパターニングするために、後続の段階で伝導性高分子をエッチングまたはレーザー食刻する工程を経ることになる。

図５は透明基板３０に形成された伝導性高分子３１上に透明電極３２をパターニングする段階を示す図、図６は図５のＣ−Ｃ’線についての断面図である。この段階では、伝導性高分子３１上に透明電極３２のパターンを形成する。図５は一実施形態としてバー（ｂａｒ）パターンの透明電極３２をパターニングすることを示す。透明電極３２をパターニングする場合、従来には、透明電極３２をパターニングし、パターニングされた透明電極３２以外の部分も一緒にエッチングまたはレーザー食刻工程によって除去した。これは伝導性高分子３１が除去された部分に電極配線３５を形成するためであった。しかし、本発明では、透明電極３２のパターンを形成するために、レーザーで透明電極３２のパターンの縁部を食刻し、パターニングされた透明電極３２以外の伝導性高分子３１部分に付加のエッチングやレーザー食刻による除去工程を行わない。後述する貫通ホール３３を加工して透明電極３２と電極配線３５を連結することができるからである。

図７は透明基板３０の他面に電極配線３５を形成する段階を示す図、図８は図７のＤ−Ｄ’線についての断面図である。この段階では、透明基板３０の透明電極３２が形成された部分の反対面に電極配線３５を形成する。電極配線３５の材料は電気伝導度にすぐれたシルバーペースト（Ａｇ ｐａｓｔｅ）または有機銀で組成された物質を使うことができ、電極配線３５の形成はシルクスクリーン法、グラビア印刷法またはインクジェット印刷法などによって行うことができる。

図９は透明電極３２上に透明基板３０を貫いて透明電極３２と電極配線３５を連結する貫通ホール３３を形成する段階を示す図、図１０は図９のＥ−Ｅ’線についての断面図である。貫通ホール３３はパターニングされた透明電極３２の長手方向の両端に形成されることが好ましい。これはタッチパネルの視認性の阻害を最小化するためであるが、貫通ホール３３の位置が必ずしもこれに限定されるものではない。また、貫通ホール３３は透明電極３２と電極配線３５の電気的連結のために適切な位置と個数で形成されることが好ましい。

図１１は透明電極３２上に形成された貫通ホール３３に充填材３４を充填する段階を示す図、図１２は図１１のＦ−Ｆ’線についての断面図である。充填材３４は透明電極３２と電極配線３５の電気的連結をなさなければならないので、カーボン系物質、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの組合せで形成されることができ、必ずしもこのような物質に限定されるものではない。また、充填材３４はペースト状に製造して貫通ホール３３に充填されることができる。

以上、本発明を具体的な実施形態に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのもので、本発明による静電容量方式タッチパネル及びその製造方法はこれに限定されなく、本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を持つ者によって多様な変形及び改良が可能であろう。本発明の単純な変形ないし変更はいずれも本発明の範疇内に属するもので、本発明の具体的な保護範囲は特許請求範囲によって明らかに決まるであろう。

本発明は、パターニングされた透明電極以外の部分をエッチングまたは食刻する工程を省略することでタッチパネルの製造工程を単純化し、エッチングまたは食刻の際に残る残留物による問題を解決するための静電容量方式タッチパネル及びその製造方法に適用可能である。

２０ 接着層
３０ 透明基板
３１ 伝導性高分子
３２ 透明電極
３３ 貫通ホール
３４ 充填材
３５ 電極配線

Claims (9)

1. 透明基板；
   前記透明基板の一面に形成された透明電極；及び
   前記透明基板の他面に形成された電極配線；を含み、
   前記透明基板を貫いて前記透明電極と前記電極配線を通電させるために充填材が充填された貫通ホールが形成されたことを特徴とする静電容量方式タッチパネル。
2. 前記透明電極は伝導性高分子で形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の静電容量方式タッチパネル。
3. 前記伝導性高分子は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする、請求項２に記載の静電容量方式タッチパネル。
4. 前記充填材は、カーボン系物質、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの組合せで形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の静電容量方式タッチパネル。
5. 前記カーボン系物質は炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）を含むことを特徴とする、請求項４に記載の静電容量方式タッチパネル。
6. 透明基板の一面に伝導性高分子を塗布する段階；
   前記伝導性高分子上に透明電極パターンを形成する段階；
   前記透明基板の他面に電極配線を形成する段階；
   前記透明電極上に前記透明基板を貫いて前記透明電極と前記電極配線を連結する貫通ホールを形成する段階；及び
   前記貫通ホールに充填材を充填する段階；を含むことを特徴とする、静電容量方式タッチパネルの製造方法。
7. 前記伝導性高分子は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン、ポリアセチレンまたはポリフェニレンビニレンを含むことを特徴とする、請求項６に記載の静電容量方式タッチパネルの製造方法。
8. 前記充填材は、カーボン系物質、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの組合せで形成されたことを特徴とする、請求項６に記載の静電容量方式タッチパネルの製造方法。
9. 前記カーボン系物質は炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の静電容量方式タッチパネルの製造方法。

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