JP2012146217A - タッチパネルセンサ、当該タッチパネルセンサの製造方法、および当該タッチパネルセンサを備えた入出力装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タッチパネルセンサ30は、基材フィルム32と、アクティブエリアAa1に設けられた第1透明導電体40と、非アクティブエリアAa2に設けられた第1アライメントマーク81と、を備えている。第1アライメントマーク81は、第1透明導電体40の材料と同一の材料を用いて第1透明導電体40とともに形成される。また、基材フィルム32は、透明なフィルム本体33と、透明なフィルム本体33の面上に形成された第1インデックスマッチング層70と、を有している。ここで、非アクティブエリアAa2内に設けられた第1アライメントマーク81に対応する領域における第1インデックスマッチング層70の厚みは、アクティブエリアAa1における第1インデックスマッチング層70の厚みと異なっている。
【選択図】図7
Description
前記基材の一方の側の面上であって、非アクティブエリア内にパターニングされた識別マークと、を備え、前記識別マークは、前記第1透明導電体の材料と同一の材料を用いて当該第1透明導電体とともに形成され、前記基材は、透明な本体部と、透明な本体部の前記第1透明導電体側の面上に形成された第1インデックスマッチング層と、を有し、前記非アクティブエリア内に設けられた前記識別マークに対応する領域における前記第1インデックスマッチング層の厚みが、前記アクティブエリアにおける第1インデックスマッチング層の厚みと異なっていることを特徴とするタッチパネルセンサである。
はじめに図1および図2を参照して、タッチパネル装置20全体について説明する。図1および図2に示されたタッチパネル装置20は、投影型の静電容量結合方式として構成され、タッチパネル装置20への外部導体(例えば、人間の指)の接触位置を検出可能に構成されている。なお、静電容量結合方式のタッチパネル装置20の検出感度が優れている場合には、外部導体がタッチパネル装置に接近しただけで当該外部導体がタッチパネル装置のどの領域に接近しているかを検出することができる。このような現象にともなって、ここで用いる「接触位置」とは、実際には接触していないが位置を検出され得る接近位置を含む概念とする。
次に図2乃至図4Cを参照して、タッチパネルセンサ30について詳述する。図2に示すように、タッチパネルセンサ30は、基材フィルム(基材)32と、基材フィルム32の一方の側(観察者側)の面32a上に所定のパターンで設けられた第1透明導電体40と、基材フィルム32の他方の側(表示装置15の側)の面32b上に所定のパターンで設けられた第2透明導電体45と、を有している。図3においては、第2透明導電体45などの、基材フィルム32の他方の側に設けられている構成要素が、便宜上、点線にて示されている。
はじめに、第1センサ電極36aおよび第2センサ電極37aについて詳述する。上述のように、第1センサ電極36aおよび第2センサ電極37aは、アクティブエリアAa1に設けられた第1透明導電体40および第2透明導電体45によりそれぞれ構成されている。これら第1透明導電体40および第2透明導電体45は、導電性を有する透明な材料から形成されている。このうち第1透明導電体40は、基材フィルム32の一方の側の面32a上に設けられるとともに、図3に示すように、x方向に略平行に延びている。また第2透明導電体45は、基材フィルム32の他方の側の面32b上に設けられるとともに、図3に示すように、x方向に直交するy方向に略平行に延びている。
次に図4A乃至図4Cを参照して、第1センサ電極36aに電気的に接続された第1取出配線36bと、第2センサ電極37aに電気的に接続された第2取出配線36bと、について詳細に説明する。
上述のように、第1取出配線36bは、その一端において第1透明導電体40に電気的に接続されるとともに、y方向に延びる第1取出導電体43と、第1取出導電体43の他端に接続された第1取出端子部44と、を含んでいる。また図4Aおよび図4Cに示すように、各第1取出導電体43および第1取出端子部44と基材フィルム32の一方の側の面32aとの間には、透明導電層からなる第1透明取出導電体42が介在されている。後述するように、第1取出導電体43および第1取出端子部44は、同一の材料から同時に形成される。
次に第2取出配線37bについて説明する。第2取出配線37bは、上述のように、その一端において第2透明導電体45に電気的に接続された第2取出導電体48と、第2取出導電体48の他端に接続された第2取出端子部49と、を含んでいる。また図4Bおよび図4Cに示すように、各第2取出導電体48および第2取出端子部49と基材フィルム32の他方の側の面32bとの間には、透明導電層からなる第2透明取出導電体47が介在されている。後述するように、第2取出導電体48および第2取出端子部49は、同一の材料から同時に形成される。
次に図5(a)(b)を参照して、基材フィルム32について詳述する。本実施の形態において、基材フィルム32は、後述するように複数の層から構成されている。ここで、基材フィルム32の各層は、接着層を介しての接合を用いることなく、スパッタリングなどにより一体に形成されている。
このような基材フィルム32において、第1高屈折率層72と第1低屈折率層73とにより第1インデックスマッチング層70が構成され、第2高屈折率層77と第2低屈折率層78とにより第2インデックスマッチング層75が構成されている。
フィルム本体33の材料としては、透明性の高い材料が好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネイト(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、脂肪族環状ポリオレフィン、ノルボルネン系の熱可塑性透明樹脂などの可撓性フィルムを挙げることができる。本実施の形態においては、フィルム本体33が、1.66の光屈折率を有するPETから形成されている。PETからなるフィルム本体33の厚みは特に限定されないが、例えば50〜200μmの範囲内となっている。
次に第1アンダーコート層71および第2アンダーコート層76について詳述する。アンダーコート層71,76は、フィルム本体33中に発生する低分子重合体(オリゴマー)が高屈折率層72,77側に入り込むのを防ぐための層であり、例えばアクリル樹脂から形成されている。アクリル樹脂からなるアンダーコート層71,76の光屈折率は例えば1.53となっており、その厚みは例えば3000nmとなっている。
次に第1インデックスマッチング層70および第2インデックスマッチング層75について詳述する。はじめに、第1インデックスマッチング層70および第2インデックスマッチング層75を設ける目的について説明する。
上述のように、フィルム本体33と透明導電体40,45との光屈折率には約0.3の差がある。このようにフィルム本体33と透明導電体40,45との光屈折率の差が大きい場合、一般に、基材フィルム32のうち透明導電体40,45が設けられている領域と設けられていない領域とにおいて、光の反射率、透過率が大きく異なることが考えられる。また、ITOからなる透明導電体40,45は一般に短波長の光を吸収する特性を有するため、基材フィルム32のうち透明導電体40,45が設けられている領域を透過した光のスペクトルが黄色くなることも考えられる。第1インデックスマッチング層70および第2インデックスマッチング層75はこのような課題を解決するために設けられる層である。
次に、第1インデックスマッチング層70および第2インデックスマッチング層75の構成について説明する。上述のように、インデックスマッチング層70,75は高屈折率層72,77と低屈折率層73,78とを含んでいる。このうち高屈折率層72,77の光屈折率は、透明導電体40,45の光屈折率よりも大きくなっている。また低屈折率層73,78の光屈折率は、透明導電体40,45の光屈折率よりも小さくなっている。このような構成からなるインデックスマッチング層70,75をフィルム本体33と透明導電体40,45との間に設けることにより、薄膜干渉の効果を生じさせることができ、これによって、基材フィルム32のアクティブエリアAa1のうち透明導電体40,45が設けられている領域における光の反射率(図5(a)において矢印(1),(3)で示す領域における光の反射率)と、透明導電体40,45が設けられていない領域における光の反射率(図5(a)において矢印(2),(4)で示す領域における光の反射率)と、の差を小さくすることができる。同様に、インデックスマッチング層70,75を設けることにより、透明導電体40,45が設けられている領域における光の透過率と、透明導電体40,45が設けられていない領域における光の透過率と、の差を小さくすることもできる。このように、透明導電体40,45が設けられている領域における光の反射率および透過率と、透明導電体40,45が設けられていない領域における光の反射率および透過率と、の差を小さくすることにより、アクティブエリアAa1内において透明導電体40,45のパターンが視認されるのを防ぐことができる。すなわち、透明導電体40,45のパターンの不可視化が達成される。
次に上述の機能を有するインデックスマッチング層70,75を設計する方法について説明する。はじめに、タッチパネルセンサ30における光学特性の目標を決定する。例えば、基材フィルム32のアクティブエリアAa1のうち、透明導電体40,45が設けられている領域における光の反射率および透過率と、透明導電体40,45が設けられていない領域における光の反射率および透過率と、の差がそれぞれ1%以下であって、基材フィルム32のうち透明導電体40,45が設けられている領域を透過した光のb*が1.5以下であることを光学特性の目標とする。
次に図6および図7を参照して、タッチパネルセンサのアライメントマークエリアAa4に設けられたアライメントマークについて詳述する。アライメントマークは、上述のように、タッチパネルセンサ30を表示装置15などと接合する際に用いられる、位置合わせ用のマークである。本実施の形態においては、図7に示すように、基材フィルム32の一方の側の面32a上に第1アライメントマーク81が形成され、基材フィルム32の他方の側の面32b上に第2アライメントマーク86が形成されている。
はじめに、図8A〜図8Dを参照して、タッチパネルセンサ30を作製するための元材としての積層体(ブランクスとも呼ばれる)50を形成する工程(図9における工程S1〜S4)について説明する。後述するように、この積層体50に成膜やパターニング等の処理(加工)を行っていくことにより、タッチパネルセンサ30が得られるようになる。
次に、図8E〜図8Jを参照して、積層体50をパターニングしてタッチパネルセンサ30を製造する工程(図9における工程S5〜S10)について説明する。
次に、以上のようにして得られたタッチパネルセンサ30を用いて、入出力装置10を製造する。はじめに、タッチパネルセンサ30を表示装置15に接着層19を介して接合する。この場合、タッチパネルセンサ30のアライメントマーク81,86に基づいて、表示装置15に対するタッチパネルセンサ30の位置合わせを実施する。その後、保護カバー12や検出制御部25の検出制御用基板などを、タッチパネルセンサ30に対して組み合わせ、これによって、入出力装置10が得られる。この場合にも、タッチパネルセンサ30のアライメントマーク81,86が、位置合わせのために用いられ得る。なお、タッチパネルセンサ30と表示装置15などとの接合が完了した後、アライメントマーク81,86が形成されているアライメントマークエリアAa4が取り除かれてもよい。
アライメントマーク81,86は、上述のように、タッチパネルセンサ30と表示装置15との間の位置合わせのために利用される。タッチパネルセンサ30と表示装置15との間の位置合わせにおいて、最も重要なことは、タッチパネルセンサ30のセンサ電極36a,37aの位置を、表示装置15に対して精度良く合わせることである。ここで本実施の形態によれば、上述のように、センサ電極36a,37aに対するアライメントマーク81,86の相対位置が精度良く設定されている。従って、このようなアライメントマーク81,86を利用することにより、タッチパネルセンサ30のセンサ電極36a,37aの位置を、表示装置15に対して精度良く合わせることが可能となる。
アライメントマーク81,86に対応する領域におけるインデックスマッチング層70,75の厚みが、アクティブエリアAa1におけるインデックスマッチング層70,75の厚みと同一である点を除いて、本発明の実施の形態によるタッチパネルセンサ30と同一であるタッチパネルセンサを準備した。次に、このタッチパネルセンサの各層の厚みおよび光屈折率に基づいて、シミュレーションにより、透明導電層52a,52bが設けられている領域における光の反射率の値と、透明導電層52a,52bが設けられていない領域における光の反射率の値との差を求めた。以下、詳細について説明する。
なおアクティブエリアAa1においては、「透明導電層52a,52bが設けられている領域」が「透明導電体40,45が設けられている領域」に対応しており、「透明導電層52a,52bが設けられてない領域」が「透明導電体40,45が設けられていない領域」に対応している。
またアライメントマークエリアAa4においては、「透明導電層52a,52bが設けられている領域」が「アライメントマーク81,86が設けられている領域」に対応しており、「透明導電層52a,52bが設けられてない領域」が「アライメントマーク81,86が設けられていない領域」に対応している。
はじめに、フィルム本体33、熱硬化型アクリル樹脂からなるアンダーコート層71,76、五酸化ニオブ(Nb2O5)からなる高屈折率層72,77、および二酸化珪素(SiO2)からなる低屈折率層73,78の光屈折率および厚みを測定した。また、ITOからなる透明導電層52a,52bの光屈折率(実数部nおよび吸収項k)および厚みを測定した。結果を表2に示す。なお、光屈折率の測定は、光波長380nm〜780nmの範囲内で光波長を5nm刻みで変化させながら行った。なお、後述するシミュレーションにおいては、大気の光屈折率(実数部nおよび吸収項k)をn=1、k=0として扱った。
次にシミュレーション条件について説明する。
透明導電層52a,52bが設けられている領域に関しては、以下の層構成を仮定して、フィルム本体とアンダーコート層の界面〜透明導電層と大気の界面の間に存在する各層による反射率を求めるシミュレーションを行った。
フィルム本体(出射側媒質)/アンダーコート層/高屈折率層/低屈折率層/透明導電層/大気(入射側媒質)
なお表2に示すように、フィルム本体33の厚みは、その他の構成要素の厚みに比べて非常に大きくなっている。従って、本比較例および後述する比較例または実施例においては、フィルム本体33の厚みを無限大に設定してすべてのシミュレーションが行われている。またすべてのシミュレーションにおいて、光の入射角度を0度(垂直入射)に設定した。
フィルム本体(出射側媒質)/アンダーコート層/高屈折率層/低屈折率層/大気(入射側媒質)
アンダーコート層71,76、高屈折率層72,77および低屈折率層73,78が設けられていない点を除いて、本発明の実施の形態によるタッチパネルセンサ30と同一であるタッチパネルセンサを準備した。次に、このタッチパネルセンサの各層の厚みおよび光屈折率に基づいて、シミュレーションにより、透明導電層52a,52bが設けられている領域における光の反射率の値と、透明導電層52a,52bが設けられていない領域における光の反射率の値との差を求めた。
透明導電層52a,52bが設けられている領域に関しては、以下の層構成を仮定して、フィルム本体と透明導電層の界面および透明導電層と大気の界面の間に存在する各層による反射率を求めるシミュレーションを行った。
フィルム本体(出射側媒質)/透明導電層/大気(入射側媒質)
フィルム本体(出射側媒質)/大気(入射側媒質)
上述の比較例1,2のいずれにおいても、透明導電層52a,52bを利用してアライメントマークを安価に形成し、かつ、アクティブエリアAa1の透明導電体40,45のパターンを不可視化するという本発明の特長を実現することができなかった。以下、本発明の技術的思想に基づいて、アライメントマークエリアAa4におけるインデックスマッチング層70,75の厚みと、アクティブエリアAa1におけるインデックスマッチング層70,75の厚みとを異ならせることにより、本発明の特長を実現した例について説明する。
また実施例2において、アライメントマーク81,86に対応する領域におけるインデックスマッチング層70,75の低屈折率層73,78の厚みを変化させることにより、外部から視認可能なアライメントマーク81,86を実現した例について説明する。
さらに実施例3において、アライメントマーク81,86に対応する領域におけるインデックスマッチング層70,75の高屈折率層72,77および低屈折率層73,78の厚みをともに変化させることにより、外部から視認可能なアライメントマーク81,86を実現した例について説明する。
アライメントマーク81,86に対応する領域におけるインデックスマッチング層70,75の高屈折率層72,77の厚みを、0,0.9,1.9,2.0,2.9,4.0,4.8,4.9,5.0または6.0nmとしたこと以外は、比較例1と同様にして、シミュレーションにより、透明導電層52a,52bが設けられている領域における光の反射によるY値と、透明導電層52a,52bが設けられていない領域における光の反射によるY値を求めた。結果を図15Aに示す。また、反射率比を算出した結果を図15Bに示す。
なお上述のように、比較例2においてはインデックスマッチング層70,75が設けられておらず、このため透明導電層52a,52bのパターンが可視化されていた。そして、この比較例2における反射率比が1.25となっていた。従って本実施例においては、反射率比が1.25以上であることが、透明導電層52a,52bのパターンが可視化されることの基準として採用されている。この基準は後述する実施例2および3においても採用されている。
また反射率比が1.51以上であることは、反射率比1に対して0.51増加であることを意味している。一方、不可視化の基準である反射率比(=1.25)は、反射率比1に対して0.25増加であることを意味している。すなわち、反射率比1に対する増加率の観点から考えると、反射率比が1.51以上であることは、不可視化の基準の場合(反射率比=1.25)よりも反射率の増加率が2倍以上となっている。
アライメントマーク81,86に対応する領域におけるインデックスマッチング層70,75の低屈折率層73,78の厚みを、0,16,17,18,20,27,33,40,42,48,50または60nmとしたこと以外は、比較例1と同様にして、シミュレーションにより、透明導電層52a,52bが設けられている領域における光の反射によるY値と、透明導電層52a,52bが設けられていない領域における光の反射によるY値を求めた。結果を図16Aに示す。また、反射率比を算出した結果を図16Bに示す。
アクティブエリアAa1におけるインデックスマッチング層70,75の厚みに対する、アライメントマーク81,86に対応する領域におけるインデックスマッチング層70,75の厚みの比率を、0,16.7,33.3,50,63.3,66.7,83.3または100%としたこと以外は、比較例1と同様にして、シミュレーションにより、透明導電層52a,52bが設けられている領域における光の反射によるY値と、透明導電層52a,52bが設けられていない領域における光の反射によるY値を求めた。結果を図17Aに示す。また、反射率比を算出した結果を図17Bに示す。
15 表示装置
20 タッチパネル装置
30 タッチパネルセンサ
32 基材フィルム
32a 面(一方の側の面)
32b 面(他方の側の面)
33 フィルム本体
36a 第1センサ電極
36b 第1取出配線
37a 第2センサ電極
37b 第2取出配線
40 第1透明導電体
41a ライン部
41b 膨出部
42 第1透明取出導電体
43 第1取出導電体
44 第1取出端子部
45 第2透明導電体
46a ライン部
46b 膨出部
47 第2透明取出導電体
48 第2取出導電体
49 第2取出端子部
50 積層体(ブランクス)
52a 第1透明導電層
52b 第2透明導電層
56a 第1感光層
56b 第2感光層
58a 第1マスク
58b 第2マスク
59a 第1マスクの遮光部(第1センサ電極および第1取出配線に対応)
59b 第1マスクの遮光部(第1アライメントマークに対応)
59c 第1マスクの開口部
60a 第2マスクの遮光部(第2センサ電極および第2取出配線に対応)
60b 第2マスクの遮光部(第2アライメントマークに対応)
60c 第2マスクの開口部
70 第1インデックスマッチング層
71 第1アンダーコート層
71a 面(一方の側の面)
72 第1高屈折率層
72a 面(一方の側の面)
73 第1低屈折率層
75 第2インデックスマッチング層
76 第2アンダーコート層
76b 面(他方の側の面)
77 第2高屈折率層
77b 面(他方の側の面)
78 第2低屈折率層
80 中間積層体
81 第1アライメントマーク
82 第1遮蔽板
86 第2アライメントマーク
87 第2遮蔽板
90 シート
95 高屈折率層用ターゲット材
96 ロール
Claims (12)
- タッチ位置を検出され得る領域に対応するアクティブエリアと、前記アクティブエリアの周縁に位置する非アクティブエリアと、を含むタッチパネルセンサにおいて、
基材と、
前記基材の一方の側の面上であって、アクティブエリア内にパターニングされた第1透明導電体と、
前記基材の一方の側の面上であって、非アクティブエリア内にパターニングされた識別マークと、を備え、
前記識別マークは、前記第1透明導電体の材料と同一の材料を用いて当該第1透明導電体とともに形成され、
前記基材は、透明な本体部と、透明な本体部の前記第1透明導電体側の面上に形成された第1インデックスマッチング層と、を有し、
前記非アクティブエリア内に設けられた前記識別マークに対応する領域における前記第1インデックスマッチング層の厚みが、前記アクティブエリアにおける第1インデックスマッチング層の厚みと異なっている
ことを特徴とするタッチパネルセンサ。 - 前記第1インデックスマッチング層は、前記本体部の前記第1透明導電体側の面上に設けられた第1高屈折率層と、当該第1高屈折率層の前記第1透明導電体側の面上に設けられた第1低屈折率層と、を有し、
前記第1透明導電体の光屈折率は、前記第1高屈折率層の光屈折率よりも小さく、かつ前記第1低屈折率層の光屈折率よりも大きい
ことを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルセンサ。 - 前記アクティブエリアにおける前記第1高屈折率層および前記第1低屈折率層の厚みに対する、前記識別マークに対応する領域における前記第1高屈折率層および前記第1低屈折率層の厚みの比率が、66.7%以下となっている
ことを特徴とする請求項2に記載のタッチパネルセンサ。 - 前記アクティブエリアにおける前記第1高屈折率層の厚みに対する、前記識別マークに対応する領域における前記第1高屈折率層の厚みの比率が、48.3%以下となっている
ことを特徴とする請求項2に記載のタッチパネルセンサ。 - 前記アクティブエリアにおける前記第1低屈折率層の厚みに対する、前記識別マークに対応する領域における前記第1低屈折率層の厚みの比率が、55%以下となっている
ことを特徴とする請求項2に記載のタッチパネルセンサ。 - 前記第1透明導電体が、16〜22nmの範囲内の厚みと1.8〜2.0の範囲内の光屈折率とを有し、
前記非アクティブエリア内において、前記第1インデックスマッチング層の第1高屈折率層が、3〜7nmの範囲内の厚みと2.1〜2.4の範囲内の光屈折率とを有し、かつ、前記第1インデックスマッチング層の第1低屈折率層が、50〜80nmの範囲内の厚みと1.4〜1.55の範囲内の光屈折率とを有する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載のタッチパネルセンサ。 - 前記基材の他方の側の面上であって、アクティブエリア内にパターニングされた第2透明導電体をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のタッチパネルセンサ。 - 前記基材は、透明な本体部の前記第2透明導電体側の面上に形成された第2インデックスマッチング層をさらに有する
ことを特徴とする請求項7に記載のタッチパネルセンサ。 - 請求項1に記載のタッチパネルセンサを製造する方法であって、
透明な本体部を準備する工程と、
透明な本体部の一方の側の面上に第1インデックスマッチング層を形成する工程と、
前記第1インデックスマッチング層上に第1透明導電層を形成する工程と、
前記第1透明導電層をパターニングして、アクティブエリア内に位置する第1透明導電体を形成するとともに、非アクティブエリア内に位置する識別マークを形成する工程と、を備え、
前記第1インデックスマッチング層の形成工程において、前記識別マークに対応する領域における前記第1インデックスマッチング層の厚みが、前記アクティブエリアにおける第1インデックスマッチング層の厚みと異なるよう、前記第1インデックスマッチング層が形成される
ことを特徴とするタッチパネルセンサの製造方法。 - 前記第1インデックスマッチング層は、前記本体部の前記第1透明導電体側の面上に設けられた第1高屈折率層と、当該第1高屈折率層の前記第1透明導電体側の面上に設けられた第1低屈折率層と、を有し、
前記第1透明導電体の光屈折率は、前記第1高屈折率層の光屈折率よりも小さく、かつ前記第1低屈折率層の光屈折率よりも大きい
ことを特徴とする請求項9に記載のタッチパネルセンサの製造方法。 - 前記第1高屈折率層および第1低屈折率層はそれぞれスパッタリングにより形成され、
前記第1高屈折率層をスパッタリングにより形成する工程、または第1低屈折率層をスパッタリングにより形成する工程の少なくとも一方において、前記本体部のうち前記識別マークに対応する領域上に遮蔽板が配置されている
ことを特徴とする請求項10に記載のタッチパネルセンサの製造方法。 - 表示装置を準備する工程と、
請求項1に記載のタッチパネルセンサを前記表示装置に接合する工程と、を備え、
前記識別マークは、アライメントマークからなり、
前記タッチパネルセンサを前記表示装置に接合する工程において、タッチパネルセンサの前記アライメントマークに基づいて、表示装置に対するタッチパネルセンサの位置合わせが実施される
ことを特徴とする入出力装置の製造方法。
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