JP2013127792A - タッチパネルの電極パターン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はタッチパネルの電極パターン及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明に係るタッチパネルの電極パターンは、基板上に相互離隔して形成される複数の導電性パターンセルと、導電性パターンセル上に形成される絶縁層と、黒色の導電材料を用いて絶縁層上に形成されて導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極と、を含んで構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、タッチパネルの電極パターン及びその製造方法に関し、特に、電極パターンを接続するブリッジ電極が形成されたタッチパネルの電極パターン及びその製造方法に関する。

携帯端末(ＰＤＡ:ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ)、ノートブック型パソコン、ＯＡ機器、医療機器、又はカーナビゲーションシステムなどの電子機器においては、これらのディスプレイに入力手段(ポインティングデバイス)を備えるためのタッチパネルが広く用いられている。代表的なタッチパネルには、抵抗膜方式、電磁誘導方式、光学式などの他、静電容量方式が知られている。

一般的に、静電容量方式は、アナログ方式とデジタル方式とに分けられる。

アナログ方式は、センサ電極がシート状の電極であって、感知領域内にパターンが必要ないのに対し、デジタル方式は、感知領域内にセンサ用電極のパターンが必要である。このようなデジタル方式において、容量方式タッチパネルは、タッチ位置の確認が可能な基本電流を誘導するために、人体の静電気と透明電極との間で誘発された容量の変化を採用する。このような人体、例えば、タッチパネル上の指又はタッチペンのタッチ位置を検出するために、種々の容量性タッチパネルに関する技術が開発されている。

一例として、特許文献１には、タッチセンサー面上のタッチ位置を検出するための格子タッチ感知システムが開示されている。格子タッチ感知システムは、例えば、絶縁材料により分離された２つの容量性感知層を含み、各層は実質的に平行な導電性要素で構成され、２つの感知層の導電性要素は互いに実質的に直交している。各要素は、細長い導電性長方形細片で結合された一連の菱形断片で構成されている。所与の感知層の各導電性要素は、一端又は両端で対応するリード線の組の１本のリード線に電気的に接続されている。制御回路をさらに含んでも良く、制御回路は、励磁信号を対応するリード線の組を介して導電性要素の両方の組に提供し、表面上にタッチが生じた時にセンサ要素により生成される感知信号を受け取り、各層の作用を受けたバーの位置に基づいてタッチの位置を決定する。

上記のような静電容量方式は、一般的に２つの容量性感知層を含む構成からなるが、２つの容量性感知層は、層間の容量性効果を実現するために、絶縁物質を用いて相互に空間を設けて形成される。しかしながら、このような構成により、パネルの構造が非常に厚くなり、結果的に小型化に逆行することになる。さらに、従来の容量性タッチパネルは、両表面上に２つの容量性感知層がそれぞれ形成されている基板を含む。このような点で、貫通孔がバイアスの役割をするように基板上に形成されなければならず、回路層が感知層の導体要素を適切に接続するために採用されなければならない。これは容量性タッチパネルの製造を困難かつ複雑にする。

そのため、このような問題点を解決するために、２つの容量性感知層を１つに減らすための技術が用いられている。

図１は、従来技術に係るタッチパネルの電極パターンを示す図であり、図２は、従来技術に係るタッチパネルの電極パターンを説明するための断面図である。図１及び図２を参照して従来のタッチパネル及び電極パターンを説明する。

図１及び図２（ａ）に示すように、基板１１０上に第１軸(Ｒｘ)導電性パターン１２０を形成し、第２軸(Ｔｘ)導電性透明パターンセル１３１を形成する。図２にこのような電極パターンの断面が示されている。

この時、第１軸導電性パターン１２０と第２軸導電性透明パターンセル１３１の形成方法としては、エッチング、スパッタリング、又はスクリーン印刷が用いられ、透明パターンの材料としては、一般的にＩＴＯ(Ｉnｄｉｕｍ-Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)が用いられる。

その後、図２（ｂ）に示すように、フォトレジスト(ＰＲ: Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ)層１０を第２軸導電性透明パターンセル１３１上に形成した後、絶縁材料を塗布して絶縁材料塗布層４０を形成する。

次いで、フォトレジスト１０を除去して図２（ｃ）に示すように絶縁層５０を形成する。このように形成された絶縁層５０上にブリッジ電極９０を形成し、互いに離隔されていた第２軸(Ｔｘ)導電性透明パターンセル１３１を電気的に接続する。

しかしながら、従来のタッチパネルの電極パターンは、導電性透明パターンセル１３１を相互接続するブリッジ電極が、使用者の肉眼で見えるという問題が発生するため、ブリッジ電極の幅を１０μｍに形成し、それによる電気伝導度の問題によって金属を使用してブリッジ電極を構成したが、これも、金属と周辺のＬＣＤとの反射率と色の差によって肉眼で見えるという問題点があった。

なお、肉眼で見えるという問題を解決するために透明電極(ＩＴＯ)を活用する場合もあるが、この場合には、透明電極の伝導度の限界によって電極の幅を狭くする設計が不可能であり、ＩＴＯと金属を選択的にエッチングしなければならないため、追加工程が発生するという問題点があった。

米国特許第６,９７０,１６０号公報

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、１つのフィルム上に導電性パターン(Ｒｘ、Ｔｘ)を形成する時に、導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極の電気伝導度を確保しながらも、使用者の肉眼でブリッジ電極が見えるという問題を解決するためのものである。

上述した問題を解決するための本発明の一実施例に係るタッチパネルの電極パターンの製造方法は、基板上に相互離隔された複数の導電性パターンセルを形成し、導電性パターンセル上に絶縁層を形成し、絶縁層上に黒色の導電材料を用いて導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極を形成することを特徴とする。

本発明の一実施例に係るタッチパネルの電極パターンは、基板上に相互離隔して形成される複数の導電性パターンセルと、導電性パターンセル上に形成される絶縁層と、黒色の導電材料を用いて絶縁層上に形成されて導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極と、を含む。

本発明によると、１つのフィルム上に導電性パターン(Ｒｘ、Ｔｘ)を形成する時に、導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極の電気伝導度を確保しながらも、使用者の肉眼でブリッジ電極が見えるという問題を解決することができる。

なお、本発明によると、別途の工程を追加することなく、金属のターゲット交替及びガスの作用のみでもブリッジ電極の色、明暗、そして反射率の制御が可能である。

従来技術に係るタッチパネルの電極パターンを示す図である。 従来技術に係るタッチパネルの電極パターンを説明するための断面図である。 本発明の一実施例に係るタッチパネルのパターン電極を示す図である。 本発明の一実施例に係るタッチパネルのパターン電極を示す図である。 本発明の一実施例に係るタッチパネルのパターン電極を形成する方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施例に係るタッチパネルのパターン電極を形成する方法を説明するための断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の一実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

本発明の一実施例に係るタッチパネルの電極パターンを図３〜図６を参照して説明する。

図３及び図４は、本発明の一実施例に係るタッチパネルのパターン電極を示す図であり、図５及び図６は、本発明の一実施例に係るタッチパネルのパターン電極を形成する方法を説明するための断面図である。

図３でのＡ-Ａ'線の断面は図５に示されており、図４でのＡ-Ａ'線の断面は図６に示されている。

図３及び図５（ａ）に示すように、基板２００上に第１軸の方向(Ｒｘ)に連結された第１導電性パターン２２０を形成し、第２軸の方向(Ｔｘ)に互いに離隔されている第２導電性パターンセル２３１を形成する。

この時、第１導電性パターンセル２２１は、導電リード２２３により相互接続されており、第１導電性パターンセル２２１及び第２導電性パターンセル２３１、そして導電リード２２３は、ＩＴＯ、炭素ナノチューブ(ＣＮＴ： ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏ ｔｕｂｅ)、銀ナノ-ワイヤ、導電性ポリマー、又はグラフェン等で形成することができる。ここで、第１導電性パターン２２０と第２導電性パターン２３０とは、実質的に垂直となることが望ましいが、直角を除く角度で基板の表面に配列できることは明らかである。

その後、図５（ｂ）に示すように、第２導電性パターンセル２３１上にフォトレジスト(ＰＲ：Ｐｈｏｔｏ Ｒｅｓｉｓｔ)２４０を形成し、図５（ｃ）に示すように、絶縁材料を塗布して絶縁材料塗布層２５０を形成する。

次いで、フォトレジスト２４０を除去して図５（ｄ）のように第１導電性パターン連結部２２３上に絶縁層２５１を形成する。

その次、図５（ｅ）のように、第２導電性パターンセル２３１を接続する部分を除いた他の部分にフォトレジスト２６０を形成し、図５（ｆ）のように、その上に導電材料を塗布して導電材料塗布層２７０を形成する。

その後、図５（ｇ）のように、フォトレジスト２６０を除去してブリッジ電極２７１を形成する。

一般的に、ＬＣＤは、オフ時に黒色で表示され、それによりブリッジ電極２７１がＬＣＤとの反射率と色の差によって肉眼で見えるという問題点がある。

しかしながら、本発明によると、ブリッジ電極２７１を黒化して色相、明度又は反射率を調節することができる。

即ち、本発明によると、ブリッジ電極２７１をＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ又はＭｇなどの金属を材料として用いて構成し、薬品との反応により金属酸化物、窒化物、フッ化物などで黒化させる。このような黒化はガス及び薬品の含有量により色相、明度又は反射率を調節することができる。

この時、ブリッジ電極２７１の色相、明度又は反射率の調節は、基板２００、導電性パターンセル２２１、２３１又は絶縁層２５１の色相、明度又は反射率と同一に調節することが望ましい。

このようにブリッジ電極２７１を金属で形成して黒化する場合には、金属又はガスの交替のみで調節が可能であるので、別途の追加工程が必要ないという利点がある。

又、他の実施例として、図４及び図６に示すように、上述のように黒化した金属で構成されるブリッジ電極２７１の上部に金属層２７２をさらに蒸着又は塗布して電気伝導度を確保することができる。

このような金属層２７２は、上述のような金属の黒化処理後に一定以上の電気伝導度が維持されない場合に電気伝導度を確保するために形成する。例えば、下部層のブリッジ電極２７１を第１黒色、上部層の金属層２７２を第２黒色で形成することができる。

さらに、本発明のさらに他の実施例によると、ブリッジ電極２７１を黒色系の導電性物質を用いて形成することもできる。

例えば、ブリッジ電極２７１を炭素ナノチューブのようなナノ合成体を用いて形成することにより、黒色で構成されるようにする。このようにブリッジ電極２７１を炭素ナノチューブのようなナノ合成体で構成すると、ナノパウダーの含有量の制御により電気伝導度を確保しながらも、ブリッジ電極２７１の色と反射率の制御が可能であるという利点がある。

したがって、本発明によると、ブリッジ電極の電気伝導度を確保しながらも、使用者の肉眼でブリッジ電極が見えるという問題を解決することができる。

ここからは、図３、図５（ｇ）及び図６を参考して本発明の一実施例に係るタッチパネルにおける電極パターンの構成を説明する。

本発明の一実施例に係るタッチパネルの電極パターンは、基板上に相互離隔して形成される第２導電性パターンセル２３１と、第２導電性パターンセル２３１上に形成される絶縁層２５１と、黒色の導電材料を用いて絶縁層２５１上に形成されて第２導電性パターンセル２３１を相互接続するブリッジ電極２７１と、を含んで構成される。

図３に示すように、第１導電性パターンセル２２１は、基板上に第１軸の方向に配列され、第１軸の方向に導電リード２２３により相互接続され、第２導電性パターンセル２３１は、図３に示すように、基板２００上に第２軸の方向に配列される。

絶縁層２５１は、オフセット又はインクジェット工程により第１導電性パターンセル２２１を相互接続する導電リード２２３と第２導電性パターンセル２３１の上部に配置される。

ブリッジ電極２７１は、第２導電性パターンセル２３１を相互接続するように構成され、金属材料を黒化処理した金属酸化物、窒化物、フッ化物又は炭素ナノチューブで形成され、この時、基板２００、導電性パターンセル又は絶縁層２５１の明度と同一の明度で黒化処理して形成することができる。また、金属材料としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ又はＭｇが用いられる。

さらに、本発明の又他の実施例に係るタッチパネルの電極パターンは、図６に示すように、複数の導電材料を用いて複数の層で形成することもできる。

即ち、図６に示すように、ブリッジ電極は、複数の層のうち下部層２７１は黒色の導電材料で形成し、上部層２７２は金属を蒸着又は塗布して形成することができる。又、これとは異なり、ブリッジ電極の複数の層のうち下部層２７１は第１黒色の導電材料で形成し、上部層２７２は第２黒色の導電材料で形成することができる。

２００ 基板
２２０ 第１導電性パターン
２２１ 第１導電性パターンセル
２２３ 導電リード
２３１ 第２導電性パターンセル
２４０ フォトレジスト
２５０ 絶縁材料塗布層
２５１ 絶縁層
２６０ フォトレジスト
２７０ 導電材料塗布層
２７１ ブリッジ電極
２７２ 金属層

Claims (20)

1. 基板上に相互離隔される複数の導電性パターンセルを形成し、
   前記導電性パターンセル上に絶縁層を形成し、
   前記絶縁層上に黒色の導電材料を用いて前記導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極を形成する、
   ことを特徴とするタッチパネルの電極パターンの製造方法。
2. 前記ブリッジ電極の形成時には、金属材料を黒化処理した金属酸化物、窒化物、又はフッ化物を用いてブリッジ電極を形成する、請求項１に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
3. 前記ブリッジ電極の形成時には、前記基板、導電性パターンセル又は前記絶縁層の明度と同一の明度で黒化処理して前記ブリッジ電極を形成する、請求項１に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
4. 前記金属材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ又はＭｇである、請求項２に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
5. 前記ブリッジ電極の形成時には、炭素ナノチューブを用いて形成する、請求項１に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
6. 前記ブリッジ電極の形成時には、複数の導電材料を用いて複数の層で構成されるブリッジ電極を形成する、請求項１に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
7. 前記ブリッジ電極の複数の層のうち、下部層は黒色の導電材料で形成し、上部層は金属を蒸着又は塗布して形成する、請求項６に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
8. 前記ブリッジ電極の複数の層のうち、下部層は第１黒色の導電材料で形成し、上部層は第２黒色の導電材料で形成する、請求項６に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
9. 前記複数の導電性パターンセルの形成時には、
   前記基板上に第１軸の方向に配列されて第１導電性パターンセルを形成し、前記第１軸の方向に導電リードにより第１導電性パターンセルが相互接続されるように形成し、
   前記第１軸と直交する第２軸の方向に配列されるように第２導電性パターンセルを複数形成する、請求項１に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
10. 前記絶縁層の形成時には、オフセット又はインクジェット工程により、前記第１導電性パターンセルを相互接続する導電リードと前記第２導電性パターンセルの上部に前記絶縁層を形成する、請求項９に記載のタッチパネルの電極パターンの製造方法。
11. 基板上に相互離隔して形成される複数の導電性パターンセルと、
    前記導電性パターンセル上に形成される絶縁層と、
    黒色の導電材料を用いて前記絶縁層上に形成されて前記導電性パターンセルを相互接続するブリッジ電極と、
    を含むことを特徴とするタッチパネルの電極パターン。
12. 前記ブリッジ電極は、金属材料を黒化処理した金属酸化物、窒化物、又はフッ化物で形成される、請求項１１に記載のタッチパネルの電極パターン。
13. 前記ブリッジ電極は、前記基板、導電性パターンセル又は前記絶縁層の明度と同一の明度で黒化処理して形成される、請求項１１に記載のタッチパネルの電極パターン。
14. 前記金属材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ又はＭｇである、請求項１２に記載のタッチパネルの電極パターン。
15. 前記ブリッジ電極は、炭素ナノチューブで構成される、請求項１１に記載のタッチパネルの電極パターン。
16. 前記ブリッジ電極は、複数の導電材料を用いて複数の層で形成される、請求項１１に記載のタッチパネルの電極パターン。
17. 前記ブリッジ電極は、前記複数の層のうち、下部層は黒色の導電材料で形成され、上部層は金属を蒸着又は塗布して形成される、請求項１６に記載のタッチパネルの電極パターン。
18. 前記ブリッジ電極は、前記複数の層のうち、下部層は第１黒色の導電材料で形成され、上部層は第２黒色の導電材料で形成される、請求項１６に記載のタッチパネルの電極パターン。
19. 前記複数の導電性パターンセルは、
    基板上に第１軸の方向に配列され、前記第１軸の方向に導電リードにより相互接続された複数の第１導電性パターンセルと、
    前記基板上に前記第１軸と直交する第２軸の方向に配列される複数の第２導電性パターンセルと、
    を含む、請求項１１に記載のタッチパネルの電極パターン。
20. 前記絶縁層は、オフセット又はインクジェット工程により、前記第１導電性パターンセルを相互接続する導電リードと前記第２導電性パターンセルの上部に配置される、請求項１９に記載のタッチパネルの電極パターン。

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