JP2012168980A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネルの低コスト化を図る。
【解決手段】前記複数の第１の電極の各々は、前記第２の電極とは異なる層に形成され前記第２の電極の一つと立体交差する第１の部分と、前記複数の第２の電極とは分離して前記複数の第２の電極と同層に形成される第２の部分とを有し、前記複数の第２の電極及び前記第２の部分は、前記配線よりも上層に形成され、前記第１の部分は、前記第１の部分と前記複数の第２の電極との間の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記第２の部分に電気的に接続され、かつ前記配線と同層に形成され、前記複数の配線の各々は第１の電極と第２の電極の終端において、前記絶縁膜に形成された接続部を介して対応する電極と電気的に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タッチパネル付き表示装置に関し、特に、静電容量結合方式のタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置に関するものである。

タッチパネルの主な方式として、光の変化を検出する方式と、電気的な特性の変化を検出する方式とが知られている。また、電気的な特性の変化を検出する方式として、静電容量結合方式が知られている（下記、特許文献１、特許文献２参照）。
前述の特許文献１、特許文献２に記載されている従来の静電容量結合方式のタッチパネルでは、複数の電極（Ｘ電極）と複数の電極（Ｙ電極）とが絶縁膜を介してそれぞれ異なる導電層（下層と上層）に形成されている。このような電極構造の場合、絶縁膜及び上層の電極上に形成される保護膜は、上層の電極により膜に歪みが生じるため、加えて、反射光に対しては、下層と上層とで光路長が異なるため、下層の電極（例えば、Ｘ電極）と上層の電極（例えば、Ｙ電極）に色差が生じ、上層の電極及び下層の電極の電極パターンが顕在化する。このような電極パターンの顕在化は、光学特性の悪化を招き、タッチパネルを組み込んだ表示装置の特性低下を引き起こす要因となる。
そこで、本出願人は、新たな電極構造を採用したタッチパネルを提案し、既に出願済みである（特許文献３）。

図６乃至図８は、本出願人によって既に出願された静電容量結合方式のタッチパネルに係る図であり、図６はタッチパネルの電極パターンを示す平面図、図７は、図６のＦ−Ｆ’線に沿った断面構造を示す断面図、図８は、図６のＧ−Ｇ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図６乃至図８に示すタッチパネルでは、電極１Ｘは、電極２Ｙとは異なる層に電極２Ｙと交差するようにして形成される第１の部分１ａと、電極２Ｙと同層に電極２Ｙとは分離して形成される第２の部分１ｂとを有し、第１の部分１ａは、第１の部分１ａと電極２Ｙとの間の絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール１２ａを介して第２の部分１ｂに接続されている。このような電極構造の場合、保護膜１３に対して均一な成膜面を持たせることができるため、保護膜１３に生じる歪みを抑制でき、保護膜１３の歪みによる色差から生じる電極パターンの顕在化を抑えることができる。この結果、電極パターンの顕在化による光学特性の悪化を抑制できるため、タッチパネルを組み込んだ表示装置の特性低下を抑制することができる。
また、色差の生じる部分を最小、即ち電極１Ｘの第１の部分１ａのみとすることができるため、光路差による色差から生じる電極パターンの顕在化も抑えることができる。この結果、電極パターンの顕在化による光学特性の悪化を抑制できるため、タッチパネル２０を組み込んだ表示装置の特性低下を抑制することができる。
また、上層に形成する第１の部分１ａ（架橋部分）に欠陥が生じた場合、第１の部分１ａを形成する工程を再着工することでリペアが可能であり、電極パターンの顕在化による光学特性の悪化を抑制して加工性の向上を図ることができる。

特開２００８−６５７４８号公報 特願２００７−１７５０５０号 特願２００８−１１１４１４号

しかしながら、図６乃至図８に示すタッチパネルでは、絶縁膜１２上における上層電極（電極１Ｘの第１の部分１ａ）の形成は、形成する面積が極めて小さいにも関わらず、絶縁膜１２下における下層電極（電極１Ｘの第２の部分、並びに電極１Ｙ）の形成と同様の材料・プロセスを必要とし、プロセス、材料及びコストの何れの観点からも効率が悪い。このような低効率は、タッチパネルを組み込む表示装置のコストを押し上げる要因となるため、対策が必要である。
そこで、本発明者は、マトリクス電極（電極１Ｘ，電極１Ｙ）と電気的に接続される配線に着目し、本発明を成した。
本発明の目的は、タッチパネルの低コスト化を図ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）表示パネルと、前記表示パネルの観察者側の面上に配置される静電容量結合方式のタッチパネルとを備え、前記タッチパネルは、基板上に、第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極と、前記第１の電極と交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設される複数の第２の電極と、前記複数の第１の電極、前記複数の第２の電極の各々に電気的に接続される複数の配線とを有するタッチパネル付き表示装置であって、
前記複数の第１の電極の各々は、前記第２の電極とは異なる層に形成され、前記第２の電極と交差する第１の部分と、前記第２の電極とは分離して前記第２の電極と同層に形成される第２の部分とを有し、前記第２の電極及び前記第１の電極の前記第２の部分は、前記配線よりも上層に形成され、前記第１の電極の前記第１の部分は、前記第１の部分と前記第２の電極との間の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記第２の部分に接続され、かつ前記配線と同層に形成されている。

（２）上記（１）において、前記第２の電極及び前記第１の電極の前記第２の部分は、透明導電性材料からなり、前記配線及び前記第１の電極の前記第１の部分は、前記第２の電極及び前記第１の電極の前記第２の部分よりも抵抗値が低い導電性金属材料で形成されている。
（３）上記（１）又は（２）において、前記第２の電極は、前記第１の電極間に前記第１の電極と交差する部分の幅よりも広い幅の部分を有し、前記第１の電極の前記第２の部分は、前記第２の電極間で、前記第１の電極の前記第１の部分よりも幅広に形成される。
（４）上記（１）乃至（３）の何れかにおいて、前記表示パネルは、複数の画素が配置された表示領域と、前記表示領域の周囲に配置された非表示領域とを有し、前記第１及び第２の電極は、前記表示パネルの前記表示領域と対向する領域に配置され、前記配線は、前記表示パネルの前記非表示領域と対向する領域に配置されている。
（５）上記（１）乃至（４）の何れかにおいて、前記基板上に前記第１及び第２の電極を覆うようにして形成される保護膜を有する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、タッチパネルの低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施例のタッチパネル付き表示装置に組み込まれるタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。 図１の一部を拡大した平面図である。 図１のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 本発明の一実施例のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本出願人によって既に出願された静電容量結合方式のタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。 図６のＦ−Ｆ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図６のＧ−Ｇ’線に沿った断面構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本実施例では、表示パネルの一例として例えば液晶表示パネル上にタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置に本発明を適用した例について説明する。
図１乃至図５は本発明の一実施例のタッチパネル付き表示装置に係る図であり、
図１はタッチパネル付き表示装置に組み込まれるタッチパネルの電極パターンを示す平面図、
図２は図１の一部を拡大した平面図、
図３は図１のＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、
図４は図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図、
図５はタッチパネル付き表示装置の概略構成を示すブロック図である。
なお、図５において、タッチパネル２０は、図１のＣ−Ｃ’線に沿った断面構造を示している。

本実施例のタッチパネル付き表示装置は、図５に示すように、液晶表示パネル３０と、液晶表示パネル３０の観察者側の面上に配置された静電容量結合方式のタッチパネル２０と、液晶表示パネル３０の観察者側とは反対側の面下に配置されたバックライト４０とを備えている。液晶表示パネル３０としては、例えばＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等の液晶表示パネルが用いられている。液晶表示パネル３０は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示領域と、この表示領域の周囲に配置された非表示領域とを有している。複数の画素の各々は、画素電極及び対向電極を有している。非表示領域には、ブラックマトリクスなどの遮光膜が設けられている。
タッチパネル２０は、図１乃至図４に示すように、第１の方向（例えばＸ方向）に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向（例えばＹ方向）に所定の配列ピッチで並設される複数の電極１Ｘと、この電極１Ｘと交差して前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に所定の配列ピッチで並設される複数の電極２Ｙとを有している。
複数の電極２Ｙの各々は、第１の部分２ａと、この第１の部分２ａの幅よりも広い幅の第２の部分２ｂとが前記第２の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数の電極２Ｙの各々は、基板１１の観察者側の面上に絶縁膜１２を介して配置され、その上層に形成された保護膜１３で覆われている。基板１１としては、例えばガラス等の透明な絶縁性基板が用いられている。

複数の電極１Ｘの各々は、第１の部分１ａと、この第１の部分１ａの幅よりも広い幅の第２の部分１ｂとが前記第１の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数の電極１Ｘの各々の第１の部分１ａは、電極２Ｙとは異なる導電層に形成され、電極２Ｙの第１の部分２ａと平面的に交差している。複数の電極１Ｘの各々の第２の部分１ｂは、電極２Ｙと同層の導電層に電極２Ｙとは分離して形成されている。本実施例において、電極１Ｘの第１の部分１ａは、電極２Ｙよりも下層に形成されている。
複数の電極１Ｘの各々の第２の部分１ｂは、電極２Ｙと同様に、基板１１の観察者側の面上に絶縁膜１２を介して配置され、その上層に形成された保護膜１３で覆われている。複数の電極１Ｘの各々の第１の部分１ａは、基板１１の観察者側の面上に配置され、その上層に形成された絶縁膜１２で覆われている。
電極１Ｘの第１の部分１ａは、電極２Ｙの第１の部分２ａと平面的に交差し、この第１の部分２ａを挟んで隣り合う２つの第２の部分１ｂに、電極１Ｘの第１の部分１ａと電極２Ｙとの間の層間絶縁膜である絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的にかつ機械的に接続されている。
即ち、複数の電極１Ｘの各々は、電極２Ｙとは異なる導電層に形成され、電極２Ｙと交差する第１の部分１ａと、電極２Ｙとは分離して電極２Ｙと同層の導電層に形成される第２の部分１ｂとを有し、電極１Ｘの第１の部分１ａは、この第１の部分１ａと電極２Ｙとの間の絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール１２ａを介して電極１Ｘの第２の部分１ｂと電気的に接続されている。

電極２Ｙの第２の部分２ｂは、隣り合う２つの電極１Ｘにおいて、平面的に見たとき、各々の第１の部分１ａの間に配置されている。電極１Ｘの第２の部分１ｂは、隣り合う２つの電極２Ｙにおいて、平面的に見たとき、各々の第１の部分２ａの間に配置されている。
即ち、電極２Ｙは、電極１Ｘ間に電極１Ｘと交差する部分の幅よりも広い幅の部分を有し、電極１Ｘは、電極２Ｙ間に電極２Ｙと交差する部分の幅よりも広い幅の部分を有している。
タッチパネル２０は、複数の電極１Ｙ及び１Ｘが配置された中央領域と、この中央領域の周囲に配置された周辺領域とを有している。タッチパネル２０の周辺領域には、図１に示すように、複数の電極１Ｙ、複数の電極１Ｘの各々と電気的に接続された複数の配線ＭＬが配置されている。この複数の配線ＭＬの各々は、複数の電極１Ｙ、複数の電極１Ｘの各々とタッチ位置制御回路とを電気的に接続する配線である。

タッチパネル２０の中央領域は、液晶表示パネル３０の表示領域に対応して配置され、タッチパネル２０の周辺領域は、液晶表示パネル３０の非表示領域に対応して配置されている。即ち、タッチパネル２０の複数の電極１Ｘ及び１Ｙは、液晶表示パネル３０の表示領域と対向する領域に配置され、複数の配線ＭＬは、液晶表示パネル３０の非表示領域と対向する領域に配置されている。
図３に示すように、複数の配線ＭＬの各々は、基板１１の観察者側の面上に配置され、その上層に形成された絶縁膜１２で覆われている。複数の電極１Ｘの各々の第１の部分１ａは、複数の配線ＭＬと同層の導電層に形成されている。即ち、数の電極１Ｘの各々の第１の部分１ａは、導電膜をパターンニングして形成される複数の配線ＭＬと共に形成される。複数の配線ＭＬの各々は、電極（電極１Ｙ，電極１Ｘ）の終端において、図３に示すように、絶縁膜１２に形成された接続部１２ｂを介して、対応する電極（電極１Ｙ，電極１Ｘ）と電気的に接続されている。
なお、電極１Ｘの第２の部分１ｂと電極１Ｙは、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明性導電材料で形成されている。一方、電極１Ｘの第１の部分１ａと配線ＭＬは、電極１Ｘの第２の部分１ｂ及び電極１Ｙよりも抵抗値が低い導電性金属材料、例えば銀合金材料で形成されている。
なお、図５では、観察者の指５０と電極１Ｘとの間にＣ１，Ｃ３の容量が、観察者の指５０と電極２Ｙとの間にＣ２の容量が形成されていることを模式的に示している。本実施例のタッチパネル２０は、電極１Ｘと電極２Ｙとの結合容量の容量差を検出して、観察者の指５０がタッチした、タッチパネル２０のタッチ面内におけるタッチ位置座標を検出する。

次に、本実施例のタッチパネル２０の製造方法について、図１乃至図４を参照して説明する。
まず、基板１１の観察者側の面上に、透明性導電材料（例えばＩＴＯ）よりも抵抗値が低い導電性金属材料（例えば銀合金）からなる第１の導電膜を形成する。
次に、例えばポジ型レジストを用いて前記第１の導電膜上に配線パターン及び電極パターンからなる第１のマスクを形成し、その後、前記第１のマスクをエッチングマスクとして使用し、前記第１の導電膜をエッチングすることにより、基板１１上に配線ＭＬ及び電極１Ｘの第１の部分１ａを形成する。
次に、前記第１のマスクを除去し、その後、配線ＭＬＹ及び電極１Ｘの第１の部分１ａ上を含む基板１１上に、例えばネガ型レジストからなる絶縁膜１２を形成する。この工程において、配線ＭＬ及び電極１Ｘの第１の部分１ａは絶縁膜１２で覆われる。

次に、絶縁膜１２の必要な部分にコンタクトホール１２ａ及び接続部１２ｂを形成し、その後、コンタクトホール１２ａ内及び接続部１２ｂを含む絶縁膜１２上に、透明性導電材料（例えばＩＴＯ）からなる第２の導電膜を形成する。

次に、例えばポジ型レジストを用いて前記第２の導電膜上に電極パターンの第２のマスクを形成し、その後、前記第２のマスクをエッチングマスクとして使用し、前記第２の導電膜をエッチングすることにより、絶縁膜１２上に電極１Ｘの第２の部分１ｂ及び電極１Ｙを形成する。この工程において、上層の第２の部分１ｂは、コンタクトホール１２ａを介して下層の第１の部分１ａと電気的にかつ機械的に接続される。また、下層の第１の部分１ａは、上層の電極２Ｙの第１の部分１ａと交差する。また、電極１Ｘ及び電極１Ｙは、各々の終端が、接続部１２ｂを介して、対応する下層の配線ＭＬと電気的にかつ機械的に接続される。
次に、前記第２のマスクを除去し、その後、電極１Ｘの第２の部分１ｂ及び電極１Ｙ上を含む絶縁膜１２上に、例えばネガ型レジストからなる保護膜１３を形成することにより、図１乃至図４に示す構造となる。この工程において、電極１Ｘの第２の部分１ｂ及び電極１Ｙは保護膜１３で覆われる。
なお、周辺の配線パターンの形成は、上記の各工程間の適切な場所に挿入することができる。

ところで、図６乃至図８に示すタッチパネルでは、絶縁膜１２上における上層電極（電極１Ｘの第１の部分１ａ）の形成は、形成する面積が極めて小さいにも関わらず、絶縁膜１２下における下層電極（電極１Ｘの第２の部分、並びに電極１Ｙ）の形成と同様の材料・プロセスを必要としている。
これに対し、本実施例の静電容量結合方式のタッチパネル２０では、図１乃至図４に示すように、電極１Ｘの第１部分１ａが配線ＭＬと同層の導電層で形成されている。このような電極構造とすることにより、図６乃至図８に示すタッチパネルにおいて、電極１Ｘの第１の部分１ａに対して必要であった層を無くし、それに係る材料及びプロセスを省くことができるため、より安価にタッチパネルを製造することができる。これにより、タッチパネルを組み込むタッチパネル付き表示装置の低コスト化を図ることが可能となる。
また、電極１Ｘ及び電極１Ｙからなるマトリクス電極の大部分（電極１Ｘの第１の部分１ａを除く）を透明性導電材料で同層に形成しているので、反射光に対して光路差や絶縁膜及び保護膜の歪みによる色差から生じる電極パターンの顕在化の問題も抑えた良好な光学特性を実現することができる。
また、電極１Ｘの第１の部分１ａを、電極２Ｙ及び電極１Ｘの第２の部分１ｂよりも抵抗値が低い導電性材料（例えば銀合金）で形成しているので、１つの電極１Ｘからなる１電極ラインの低抵抗化を図ることができる。

なお、前述の実施例では、電極１Ｘの第１の部分１ａと配線ＭＬとが同層で形成された例について説明したが、本発明は、電極１Ｙの第１の部分２ａと配線ＭＬとが同層で形成された場合にも含むことは言うまでもない。
また、前述の実施例では表示パネルの一例として液晶表示パネル上にタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、有機ＥＬ表示パネルや無機ＥＬ表示パネル等の他の表示パネル上にタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置に適用することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

１Ｘ 電極
１ａ 第１の部分
１ｂ 第２の部分
２Ｙ 電極
２ａ 第１の部分
２ｂ 第２の部分
１１ 基板
１２ 絶縁膜
１２ａ コンタクトホール
１２ｂ 接続部
１３ 保護膜
ＭＬ 配線

Claims (8)

1. 静電容量結合方式のタッチパネルであって、
   基板と、前記基板上に第１の方向に延在し前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極と、前記複数の第１の電極と立体交差して前記第２の方向に延在し前記第１の方向に並設される複数の第２の電極と、前記複数の第１の電極及び前記複数の第２の電極にそれぞれ電気的に接続される複数の配線とを有し、
   前記複数の第１の電極の各々は、前記複数の第２の電極とは異なる層に形成され前記複数の第２の電極の一つと立体交差する第１の部分と、前記複数の第２の電極とは分離して前記複数の第２の電極と同層に形成される第２の部分とを有し、
   前記複数の第２の電極及び前記第２の部分は、前記配線よりも上層に形成され、
   前記第１の部分は、前記第１の部分と前記複数の第２の電極との間の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記第２の部分に電気的に接続され、かつ前記配線と同層に形成され、
   前記複数の配線の各々は第１の電極と第２の電極の終端において、前記絶縁膜に形成された接続部を介して対応する電極と電気的に接続されていることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記複数の第２の電極及び前記第２の部分は、透明導電性材料からなり、
   前記配線及び前記第１の部分は、前記第２の電極及び前記第２の部分よりも抵抗値が低い導電性金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記複数の第２の電極の各々は、隣同士の前記第１の電極間に、前記第１の部分と立体交差する部分の幅よりも広い幅の部分を有し、
   前記第２の部分は、隣同士の前記第２の電極間で、前記第１の部分よりも幅広に形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
4. 前記基板上に前記複数の第１の電極及び前記複数の第２の電極を覆うようにして形成される保護膜をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のタッチパネル。
5. 静電容量結合方式のタッチパネルであって、
   基板と、前記基板上に第１の方向に延在し前記第１の方向と交差する第２の方向に並設される複数の第１の電極と、前記複数の第１の電極と立体交差して前記第２の方向に延在し前記第１の方向に並設される複数の第２の電極と、前記複数の第１の電極及び前記複数の第２の電極にそれぞれ電気的に接続される複数の配線とを有し、
   前記複数の第１の電極の各々は、前記複数の第２の電極とは異なる層に形成され前記複数の第２の電極の一つと立体交差する第１の部分と、前記複数の第２の電極とは分離して前記複数の第２の電極と同層に形成される第２の部分とを有し、
   前記複数の第２の電極及び前記第２の部分は、前記配線よりも上層に形成され、
   前記第１の部分は、前記第１の部分と前記複数の第２の電極との間の絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して前記第２の部分に電気的に接続され、かつ前記配線と同層に形成され、
   前記複数の配線の各々は第１の電極と第２の電極の終端において、前記絶縁膜に形成された接続部を介して対応する電極と電気的に接続され、
   前記絶縁膜は、ネガ型レジストからなることを特徴とするタッチパネル。
6. 前記複数の第２の電極及び前記第２の部分は、透明導電性材料からなり、
   前記配線及び前記第１の部分は、前記第２の電極及び前記第２の部分よりも抵抗値が低い導電性金属材料で形成されていることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
7. 前記複数の第２の電極の各々は、隣同士の前記第１の電極間に、前記第１の部分と立体交差する部分の幅よりも広い幅の部分を有し、
   前記第２の部分は、隣同士の前記第２の電極間で、前記第１の部分よりも幅広に形成されることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
8. 前記基板上に前記複数の第１の電極及び前記複数の第２の電極を覆うようにして形成されるネガ型レジストからなる保護膜をさらに有することを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載のタッチパネル。

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