JP2012133779A - タッチパネルの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 タッチパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、タッチパネルの製造方法を提供し、第一基板と、第一基板と相対して設置される第二基板を含むディスプレイパネルを提供するステップと、ディスプレイパネルを薄くして、薄型ディスプレイパネルを形成するステップと、薄型ディスプレイパネルの外表面に、タッチパネルを形成するステップと、を含む。
【選択図】 図２Ｄ

Description

本発明は、パネルに関するものであって、特に、タッチパネルに関するものである。
科学技術の飛躍的な進歩に伴い、消費家電製品の応用もますます多様化している。各種電子製品において、タッチパネルは、軽く、薄く、短く、小さいので、携帯電子製品（例えば、ＰＤＡや携帯電話）に幅広く用いられている。
公知のタッチセンサとディスプレイパネルは、別々に製造されて、その後、組み立てられ、タッチパネルを形成する。タッチパネルには、感圧式、静電容量式、表面音波光学式等の複数の種類のタッチパネルがある。
図１は、公知の静電容量式タッチパネル１０を示す図である。静電容量式タッチパネル１０は、ディスプレイパネル２０と、反対に設置されたタッチセンサ４０とを含み、接着層３０が、ディスプレイパネル２０とタッチセンサ４０間に設置される。ディスプレイパネル２０は、ＴＦＴ基板２１、液晶層２３、及びカラーフィルタ基板２５を含み、タッチパネル４０は、基板４１、金属層４３、絶縁層４５、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層４７、及び保護層４９を含む。タッチセンサ４０は、一定の厚さがあるので、静電容量式タッチパネル１０の総厚さと重量を減少させるのは困難である。この他、光線が接着層３０を通過する時、光線の一部が接着層３０を通過し、残りは反射する。よって、一般の静電容量式タッチパネル１０の透過率は、接着層３０の存在のため減少する。更に、ディスプレイパネル２０が公知の静電容量式タッチパネル１０のタッチセンサ４０に接着されるときに、位置ずれが発生する。
よって、タッチパネルの厚さと重量を減少させ、製造プロセスを簡潔にし、プロセスコストを減少させることが必要とされる。
本発明は、タッチパネルの製造方法を提供し、上述の問題を解決することを目的とする。
本発明は、タッチパネルの製造方法を提供し、この製造方法は、第一基板と第一基板に相対して設置される第二基板とを含むディスプレイパネルを提供するステップと、ディスプレイパネルを薄くし、薄型ディスプレイパネルを形成するステップと、薄型ディスプレイパネルの外表面に、タッチパネルを形成するステップと、を含む。
本発明によれば、タッチパネルの厚さと重量を減少させ、製造プロセスを簡潔にし、プロセスコストを減少させることができる。
公知技術の断面図である。 本発明によるタッチパネルの断面図である。 本発明によるタッチセンサの断面図である。 本発明の具体例によるタッチパネルの製造の各段階の断面図である。 本発明の別の具体例によるタッチパネルの製造の各段階の断面図である。
図２Ａは、本発明の具体例によるタッチパネル２００の断面図である。タッチパネル２００は、第一基板２１０、液晶層２２０、第二基板２３０、及びタッチセンサ２４０を含み、第二基板２３０は、第一基板２１０の反対に設置され、液晶層２２０が、第一基板２１０と第二基板２３０間に設置される。本発明の主な特徴は、タッチセンサ２４０が、液晶層２２０から離れた第二基板２３０の表面２３２上に直接形成され、タッチセンサ２４０はパターン化された透明導電層を含むことである。
一具体例では、第一基板２１０は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板であり、第二基板２３０はカラーフィルタ基板である。更に、特に、薄膜トランジスタ装置は、第二基板２３０に近い第一基板２１０表面上に形成され、カラーフィルタ装置は、第一基板２１０に近い第二基板２３０表面上に形成される。別の具体例では、第一基板２１０はカラーフィルタ基板であり、第二基板２３０は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板である。更に、特に、カラーフィルタ装置は、第二基板２３０に近い第一基板２１０表面上に形成され、薄膜トランジスタ装置は、第一基板２１０に近い第二基板２３０表面上に形成される。
ＴＦＴ基板は、サブ基板とアレイ層を含み、サブ基板の材料は、ガラス、石英、プラスチック、樹脂、又は他の適当な材料を含む。ガラスは、幅広く、サブ基板として用いられている。アレイ層は、薄膜トランジスタ、画素電極、スキャンライン、及びデータラインを含む。
カラーフィルタ基板は、カラーフィルタ層とブラックマトリクス（ＢＭ）を含む。カラーフィルタ層は、赤カラーフィルタ、青カラーフィルタ、及び緑カラーフィルタを含み、ブラックマトリクスは、異なる色のカラーフィルタ層間に形成される。
図２Ａにおいて、第一基板２１０と第二基板２３０は、厚さ約０．５ｍｍであり、液晶層２２０はより小さい約２−５μｍ厚さである。よって、タッチパネル２００の厚さは、第一基板２１０と第二基板２３０の厚さの合計に制限される。
別の具体例では、第一基板２１０と第二基板２３０の厚さが減少される。図２Ｂ−２Ｄを参照すると、薄型第一基板２１０ａ、又は、薄型第二基板２３０ａが提供され、薄厚方法（例えば、物理研磨、又は、化学エッチング方法）により形成される。
図２Ｂを参照すると、薄型第一基板２１０ａが提供され、厚さは、０．３ｍｍ以下、好ましくは、約０．１５−０．３０ｍｍである。
図２Ｃを参照すると、薄型第二基板２３０ａが提供され、厚さは、０．３ｍｍ以下、好ましくは、約０．１５−０．３０ｍｍである。
図２Ｄで示されるように、薄型第一基板２１０ａと薄型第二基板２３０ａが提供され、独立して、０．３ｍｍ以下、好ましくは、約０．１５−０．３０ｍｍの厚さを有する。
これにより、図２Ｂ−２Ｄのタッチパネル２００の厚さは、約０．８０−０．３０ｍｍに減少して、薄型の光電子製品の実装要求を満たすことになる。
図３Ａは、本発明の具体例による第二基板２３０上に形成されるタッチセンサ２４０の断面図である。タッチセンサ２４０は、パターン化透明導電層２４１、金属層２４３、誘電層２４５、及び、保護層２４７を含み、パターン化透明導電層２４１は、複数の平面パターン化透明導電層２４１ａとブリッジパターン化透明導電層２４１ｂを含む。
図３Ａの装置は、以下のステップにより製造される。最初に、平面パターン化透明導電層２４１ａは、蒸着プロセスとパターン化プロセスにより、透明層の蒸着とパターン化により形成される。その後、金属層２４３が、蒸着プロセスにより、平面パターン化透明導電層２４１ａ外側に形成される。次に、誘電層２４５が、各平面パターン化透明導電層２４１ａの間に形成される。ブリッジパターン化透明導電層２４１ｂが、誘電層２４５の上、及び、隣接する平面パターン化透明導電層２４１ａの間に設置され、互いに電気的に接続するように設計される。最後に、保護層２４７が、第二基板２３０、平面パターン化透明導電層２４１ａ、ブリッジパターン化透明導電層２４１ｂ、金属層２４３、及び、誘電層２４５の上に設置され、外部の湿度と粉塵公害から保護する。
図３Ｂは、本発明の別の具体例による第二基板２３０上に形成されるタッチセンサ２４０の断面図である。タッチセンサ２４０は、パターン化透明導電層２４１、金属層２４３、誘電層２４５、及び、保護層２４７を含み、金属層２４３は、複数の平面金属２４３ａとブリッジ金属層２４３ｂを含む。
図３Ｂは、以下のステップにより形成される。最初に、パターン化透明導電層２４１が、蒸着プロセスとパターン化プロセスにより、透明層の蒸着とパターン化により形成される。その後、誘電層２４５が、各パターン化透明導電層２４１の間に形成される。その後、平面金属層２４３ａが、蒸着プロセスの実行により、パターン化透明導電層２４１の外側に形成される。次に、ブリッジ金属層２４３ｂが誘電層２４５の上、及び、隣接するパターン化透明導電層２４１の間に設置され、互いに電気的に接続するように設計される。最後に、保護層２４７が、第二基板２３０、パターン化透明導電層２４１、平面金属層２４３ａ、ブリッジ金属層２４３ｂ、誘電層２４５の上に形成され、外部の湿度と粉塵公害から保護する。
注意すべきことは、図３Ａと図３Ｂ間の差異は、互いに電気的に接続するように設計された隣接するパターン化透明導電層２４１が、図３Ａのブリッジパターン化透明導電層２４１ｂ、及び、図３Ｂのブリッジ金属層２４３ｂにより接続されることである。
パターン化プロセスは、フォトレジストコーティング（photoresist coating）、ソフトベーキング（soft baking）、マスク整合（mask aligning）、露光、後露光、現像フォトレジスト、及び、ハードベーキングプロセス（hard baking processes）等のフォトリソグラフィプロセス（photolithography process）を含む。これらのプロセスは公知技術であるので、ここで詳細は省略する。
パターン化透明導電層２４１は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＺＯ）、カドミウムスズ酸化物（ＣＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウムスズ亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）酸化亜鉛、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、インジウムガリウム酸化亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）、インジウムガリウム亜鉛酸化マグネシウム（ＩｎＧａＺｎＭｇＯ）、インジウムガリウム酸化マグネシウム（ＩｎＧａＭｇＯ）、又は、インジウムガリウム酸化アルミニウム（ＩｎＧａＡｌＯ）を含む。
一具体例では、透過率が９０％以上なので、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）が、パターン化透明導電層２４１として用いられる。
更に、パターン化透明導電層２４１は、独立したマトリクス構造、又は、交差マトリクス構造を含む。一具体例において、ＩＴＯ透明導電マトリクスは、独立したマトリクス感知素子として用いられる。別の具体例では、二個の絶縁された水平方向（columns）及び垂直方向（column）のＩＴＯ透明導電層が、ロウ及びカラムの感知素子の交差マトリクスとして用いられる。
蒸着プロセス、例えば、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、又は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）により、タッチセンサ２４０のパターン化透明導電層２４１が形成される。
好ましい具体例では、透明導電層は、直接、第二基板２３０上に蒸着され、パターン化されて、パターン化透明導電層２４１を形成する。
この他、図１を参照すると、公知技術中、ディスプレイパネル２０とタッチセンサ４０は接着剤３０により結合される。よって、タッチセンサ４０の基板４１は一定の厚さがあり、接着剤３０が不可欠である。注意すべきことは、公知技術と比較すると、本発明のタッチセンサ２４０は、直接、第二基板２３０上に形成され、よって、タッチパネルの基板（例えば、図１の基板４１）と接着層（例えば、図１の接着層３０）の除外により、タッチセンサ２４０の厚さが減少するということである。この他、パターン化透明導電層２４１が電極として用いられと、パターン化透明導電層２４１は自己周波数を生成する。パターン化透明導電層２４１の自己周波数は、ディスプレイパネル（第一基板２１０、液晶層２２０、及び、第二基板２３０により形成）の周波数により影響されないので、パターン化透明導電層２４１は遮蔽層として用いられる。
図４Ａ−４Ｄは、本発明の具体例によるタッチパネル製造の各種段階の断面図である。図４Ａを参照すると、第一基板２１０と第二基板２３０を含むディスプレイパネル３１０が提供され、第一基板２１０は厚さ約ｄ１であり、第二基板２３０は厚さ約ｄ２であり、ｄ１とｄ２は、同じであっても異なっていてもよい。ある具体例において、第一基板２１０は、第一基板２１０、又は、第二基板２３０の外側周辺に形成されるシーリング剤２１５により、第二基板２３０に接着される。よって、第一基板２１０は、第二基板２３０の反対に設置され、開口２１７を有するシーリング空間２３５を形成する。
その後、図４Ｂを参照すると、ディスプレイパネル３１０が薄くされる。図４Ｂにおいて、第一基板２１０と第二基板２３０が薄くされて、薄型第一基板２１０ａと薄型第二基板２３０ａが形成され、よって、第一基板２１０の厚さはｄ１からｄ３に減少し、第二基板２３０の厚さはｄ２からｄ４に減少する。ｄ３とｄ４は、同じであっても異なっていてもよい。別の具体例では、第一基板２１０、又は、第二基板２３０が薄くされる。基板は、薄型方法（例えば、物理研磨、又は、化学エッチング方法）により薄くされる。
注意すべきことは、ある具体例において、第一基板２１０と第二基板２３０の厚さは０．５ｍｍから０．３ｍｍに減少することである。よって、ディスプレイパネル３１０の総厚さは１．０ｍｍから０．６ｍｍに減少する。好ましい具体例では、０．４ｍｍの薄型ディスプレイパネル３１０ａが得られる。
次に、図４Ｃを参照すると、タッチセンサ２４０は、薄型ディスプレイパネル３１０ａの外表面２３２上に形成され、つまり、タッチセンサ２４０は、薄型第一基板２１０ａから離れた薄型第二基板２３０ａの外表面２３２上に形成される。
ある具体例において、タッチセンサ２４０は、蒸着プロセスにより、薄型第一基板２１０ａから離れた薄型第二基板２３０ａの表面２３２上に、直接、透明導電層を形成することにより形成される。蒸着プロセスは、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、又は、物理的気相成長法（ＰＶＤ）プロセスを含む。蒸着プロセスの後、透明導電層がパターン化されて、パターン化透明導電層を形成する。パターン化透明導電層形成後、金属層、誘電層、及び、保護層が、連続して、パターン化透明導電層上に形成される。
別の具体例では、タッチセンサ２４０は、接着層により、薄型第一基板２１０ａから離れた薄型第二基板２３０ａの表面２３２上に形成される。
更に、図４Ｄのステップで処理される前、別に、焼きなましステップが、タッチセンサ２４０、特に、タッチセンサ２４０のパターン化透明導電層２４１に導入される。焼きなましステップの目的は、透明導電層のシート抵抗を減少させることである。
その後、図４Ｄにおいて、タッチセンサ２４０の形成後、液晶層２２０は、薄型第一基板２１０ａと薄型第二基板２３０ａと間の開口２１７により、シーリング空間２３５に注入される。最後に、開口２１７が封じられ、液晶が漏れるのを防止する。
更に別の具体例では、タッチセンサ２４０の形成前、液晶層２２０がシーリング空間２３５に注入される。例えば、図４Ｂの薄型化ステップの前に、注入ステップが導入されるか、又は、図４Ａの組み立てステップの後に、注入ステップが導入される。
更に、液晶層２２０が高温の焼きなましステップ後に形成される場合、他にも長所が得られ、高温の焼きなましステップにより生じる液晶層２２０の色ずれ問題が解決される。
図５Ａ−５Ｃは、本発明の別の具体例によるタッチパネルの製造の各種段階の断面図で、類似素子は、図４Ａ−４Ｄの同じ参照符号で示され、詳細を省略する。
図５Ａを参照すると、第一基板２１０と第二基板２３０を含むディスプレイパネル３１０が提供され、液晶層２２０は、第一基板２１０と第二基板２３０との間に形成される。第一基板２１０は厚さ約ｄ１であり、第二基板２３０は厚さ約ｄ２であり、ｄ１とｄ２は同じであっても異なっていてもよい。
ある具体例において、第一基板２１０は、第一基板２１０、又は、第二基板２３０の外側周辺に形成されるシーリング剤２１５により、第二基板２３０に接着される。よって、第一基板２１０は、第二基板２３０と反対に設置されて、開口２１７を有するシーリング空間２３５を形成する。その後、液晶層２２０がシーリング空間２３５に注入される。
別の具体例では、まず、シーリング剤２１５が、第一基板２１０の外側に形成され、液晶層２２０は、液晶滴下注入（ＯＤＦ）方法により、第一基板２１０上に形成される。最後に、第一基板２１０と第二基板２３０が組み立てられて、第一基板２１０と第二基板２３０との間に、液晶層２２０が形成される。また、最初に、シーリング剤２１５が、第二基板２３０の外側周辺に形成され、液晶層２２０は、液晶滴下注入（ＯＤＦ）方法により、第二基板２３０上に形成される。その後、注入ステップと組み立てステップが連続して実行される。
その後、図５Ｂを参照すると、ディスプレイパネル３１０が薄くされる。図５Ｂにおいて、第一基板２１０と第二基板２３０が薄くされて、薄型第一基板２１０ａと薄型第二基板２３０ａが形成され、よって、第一基板２１０の厚さはｄ１からｄ３に減少し、第二基板２３０の厚さはｄ２からｄ４に減少する。ｄ３とｄ４は、同じであっても異なっていてもよい。別の具体例では、第一基板２１０、又は、第二基板２３０が薄くされる。基板は、薄厚方法（例えば、物理研磨や化学エッチング方法）により薄くされる。
次に、図５Ｃを参照すると、タッチセンサ２４０が薄型ディスプレイパネル３１０ａの外表面２３２上に形成され、つまり、タッチセンサ２４０は、薄型第一基板２１０ａから離れた薄型第二基板２３０ａの外表面２３２上に形成される。タッチセンサの形成ステップは図４Ｄと同じであるので、説明を省略する。
本発明のタッチパネルの形成は、以下のステップが続けられる。例えば、偏光板がタッチパネル上に形成され、カバーガラスが偏光板上に形成され、第二偏光板は薄型第一基板２１０ａ下に形成される。別の素子は、実際の必要に応じて、タッチパネル上、又は、下に形成される。
なお、タッチセンサ２４０が、直接、第二基板２３０上に形成されるので、タッチパネルは“オンセル（on-cell）タッチパネル”とも称される。操作の際には、ユーザは、スタイラス、又は、指により、タッチセンサ２４０にタッチすることができ、パターン化透明導電層２４１の容量変化を検出することにより信号が生成される。
注意すべきことは、公知技術と比較すると、本発明のタッチセンサ２４０は、直接、第二基板２３０上に形成されるので、タッチパネルの基板（例えば、図１の基板４１）と接着層（例えば、図１の接着層３０）の除外により、タッチセンサ２４０の厚さが減少するということである。更に、図１の接着剤３０の除外によって、タッチパネルの透過率も改善される。更に、タッチパネルのディスプレイ品質が改善される。
タッチセンサをディスプレイパネルに直接形成し、第一基板、又は、第二基板を薄くすることにより、タッチパネルの総厚さと重量が減少する。これにより、タッチパネルは、薄型の光電子製品の実装要求を満たすことができる。
本発明のタッチパネルは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）、例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ ＬＣＤｓ）、又は、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ ＬＣＤｓ）に適用される。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
本発明は、タッチパネルの厚さと重量を減少させ、製造プロセスを簡潔にし、プロセスコストを減少させることができるという効果を有し、電子製品のタッチパネル等として有用である。
１０ 静電容量式タッチパネル
２０ ディスプレイパネル
２１ ＴＦＴ基板
２３ 液晶層
２５ カラーフィルタ基板
３０ 接着層
４０ タッチセンサ
４１ 基板
４３ 金属層
４５ 絶縁層
４７ インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層
４９ 保護層
２００ タッチパネル
２１０ 第一基板
２１０ａ 薄型第一基板
２１５ シーリング剤
２１７ 開口
２２０ 液晶層
２３０ 第二基板
２３０ａ 薄型第二基板
２３２ 表面
２３５ シーリング空間
２４０ タッチセンサ
２４１ パターン化透明導電層
２４１ａ 平面パターン化透明導電層
２４１ｂ ブリッジパターン化透明導電層
２４３ 金属層
２４５ 誘電層
２４７ 保護層
３１０ ディスプレイパネル

Claims (14)

  1. タッチパネルの製造方法であって、
    第一基板と、前記第一基板と反対の第二基板とを含むディスプレイパネルを提供するステップと、
    前記ディスプレイパネルを薄くして、薄型ディスプレイパネルを形成するステップと、
    前記薄型ディスプレイパネルの外表面に、タッチパネルを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする製造方法。
  2. 前記ディスプレイパネルを薄くするステップは、前記第一基板、又は、前記第二基板を薄くするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  3. 前記ディスプレイパネルを薄くするステップは、前記第一基板及び前記第二基板を薄くするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  4. 前記ディスプレイパネルの製造工程として、
    前記第一基板と前記第二基板を提供するステップと、
    液晶滴下注入方法により、前記第一基板、又は、前記第二基板上に、液晶層を形成するステップと、
    前記第一基板と前記第二基板を組み立てて、前記第一基板と前記第二基板間に、前記液晶層を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  5. 前記タッチセンサの形成後に、更に、
    前記第一基板と前記第二基板との間に、液晶層を注入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  6. 前記タッチセンサの形成前に、更に、
    前記第一基板と前記第二基板との間に、液晶層を注入するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  7. 更に、
    前記第一基板に近い前記第二基板の第一表面上に、カラーフィルタ装置を形成するステップと、
    前記第一基板から離れた前記第二基板の第二表面上に、タッチセンサを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  8. 前記タッチセンサを形成するステップは、
    蒸着プロセスにより、前記第一基板から離れた前記第二基板の前記第二表面上に、透明導電層を直接形成するステップと、
    前記透明導電層をパターン化して、パターン化透明導電層を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネルの製造方法。
  9. 前記パターン化透明導電層の形成後に、更に、
    前記パターン化透明導電層を焼きなますステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のタッチパネルの製造方法。
  10. 前記蒸着プロセスは、化学気相蒸着、又は、物理的気相成長法を含むことを特徴とする請求項８に記載のタッチパネルの製造方法。
  11. 前記パターン化透明導電層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＺＯ）、カドミウムスズ酸化物（ＣＴＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）、インジウムスズ酸化亜鉛（ＩＴＺＯ）酸化亜鉛、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、インジウムガリウム酸化亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）、インジウムガリウム亜鉛酸化マグネシウム（ＩｎＧａＺｎＭｇＯ）、インジウムガリウム酸化マグネシウム（ＩｎＧａＭｇＯ）、又は、インジウムガリウム酸化アルミニウム（ＩｎＧａＡｌＯ）を含むことを特徴とする請求項８に記載のタッチパネルの製造方法。
  12. 前記タッチセンサを形成するステップは、
    接着層により、前記第一基板から離れた前記第二基板の前記第二表面上に、前記タッチセンサを接着するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネルの製造方法。
  13. 更に、
    前記第一基板に近い前記第二基板の第一表面上に、薄膜トランジスタ装置を形成するステップと、
    前記第一基板から離れた前記第二基板の第二表面上に、タッチセンサを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
  14. 更に、前記タッチパネル上に、偏向板を形成するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルの製造方法。
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