JP2019192216A - タッチパネル及びその直接パターニング方法 - Google Patents

タッチパネル及びその直接パターニング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製品の性能を向上させるため、ナノワイヤーを含むタッチセンシング電極の製造工程および構成を提供する。【解決手段】直接パターニング方法であって、表示領域および周辺領域を備える基板を提供し、周辺領域内には周辺回路が配置され、周辺回路はボンディングパッドを有し、その上に金属ナノワイヤー層、予備硬化層およびネガ型感光層が連続的に配置されＳ１、フォトリソグラフィ工程を行い、予備硬化層を硬化するＳ２。フォトリソグラフィ工程は、除去領域および保存領域を画定するＳ３ためのネガ型感光層の露光と、タッチセンシング電極が表示領域内に製造され、ボンディングパッドが露出されるように、現像液を用いて除去領域内のネガ型感光層、予備硬化層および金属ナノワイヤー層を除去するＳ４。【選択図】図１

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１８年３月２日に出願され、参照として本明細書に組み込まれる中国出願２０１８１０１７５９０２．７号に対する優先権を主張する。
本開示は、タッチパネルおよびその直接パターニング方法に関するものである。
透明導電体は、その優れた光透過性および電気伝導率のため、例えばタッチセンシングスクリーンなどのディスプレイ処理（display applications）において、よく使用される。一般に、透明導電体は、種々の金属酸化物、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、カドミウムスズ酸化物（ＣＴＯ）またはアルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）から作ることができる。金属酸化物薄膜は、物理的蒸着（ＰＶＤ）または化学気相蒸着（ＣＶＤ）によって形成してもよく、金属酸化物薄膜中のパターンは、レーザーアブレーション工程によって形成してもよい。しかしながら、これらの金属酸化物薄膜は柔軟性の要件に合わないことがある。また、ある場合では、パターン形成された金属酸化物薄膜は目に見えるパターンの境界を有する可能性があり、それは視聴体験に不利な影響がある。例えば、ナノワイヤーなどに基づく透明導電体は、これらの問題に対し、少なくとも部分的に対応するように開発されている。
米国特許出願公開第２０１１／０２１３４７９号明細書
しかしながら、ナノワイヤー含有材料を用いるタッチ電極の製造工程において、解決しなければならない多くの障壁がある。これらの障壁は、周辺領域におけるナノワイヤーおよび金属リード（leads）の、工程および構成（configuration）に関連するものである。例えば、従来技術において、ナノワイヤー材料は表示領域内および周辺領域内においてコーティングされ、また、周辺領域内における金属リードは、ナノワイヤー材料によって被覆されている。ナノワイヤー材料は、表示領域内では、タッチセンシング電極を製造するため、エッチング剤溶液を用いることによってパターン形成およびエッチングされる。エッチング剤溶液は、金属リードを腐食することがあり、そのため、製品の信頼性が低下する。加えて、残存するエッチング液を除去するために、追加の洗浄工程が必要となる。
さらに、ナノワイヤーを含有するタッチセンシング電極の製造工程において、ナノワイヤーの上にオーバーコートがコーティングされる。エッチング液はナノワイヤーのみを除去することができるため、上述のエッチング工程の後、オーバーコートは残存する。電極保護と接触インピーダンスのトレードオフが、残存するオーバーコートの厚さによって生じるであろう。具体的には、電極に提供される保護を増強するため、残存するオーバーコートの厚さが大きいことが好ましい。しかしながら、エッチング工程の後、もしボンディングパッド上に残存するオーバーコートの厚さが非常に大きい場合は（例えば、２０ｎｍ超）、ボンディングパッドと外部基板との間の接触インピーダンスが高すぎるため、それによって、信号損失または信号歪みを引き起こす。換言すると、製品は、ボンディングパッドと外部基板との間に挟まれた残存するオーバーコートの大きい厚さによって引き起こされる、いくつかの電気的性能の問題に直面するであろう。一方で、接触インピーダンスを減少するため、残存するオーバーコートの厚さを減少させることが好ましい。しかしながら、エッチング工程の後に、タッチセンシング電極を形成するためのナノワイヤー上に残存するオーバーコートの厚さが小さすぎると、ナノワイヤーに提供される保護が不十分である。換言すると、残存するオーバーコートの小さい厚さは、製品の低い耐久性に繋がることがある。
したがって、製品の性能を向上させるため、ナノワイヤーを含むタッチセンシング電極の製造工程および構成は、材料特有の性質に基づいた方法で再設計する必要がある。
＜概要＞
本開示のいくつかの実施形態によれば、表示領域内のタッチセンシング電極の耐久性は向上している。一方、低インピーダンスの電路（electrical path）が、ボンディングパッドと、外部基板の電極パッドとの間の直接接触構造によって形成される。さらに、本開示のいくつかの実施形態によれば、タッチ電極の直接パターニング方法は、新規のタッチパネル構造の製造を提供する。
本開示のいくつかの実施形態によれば、タッチパネルの直接パターニング方法が提供される。直接パターニング方法は、表示領域および周辺領域を備える基板を提供し、ボンディングパッドを有する周辺回路は周辺領域に配置され；表示領域内および周辺領域内に金属ナノワイヤー層を配置し、金属ナノワイヤー層は複数の金属ナノワイヤーを含み；金属ナノワイヤー層上に予備硬化膜層（pre-cured film layer）を配置し；予備硬化膜層上にネガ型感光層（negative-type photosensitive layer）を配置し；除去領域および保存領域を画定する（define）ためにネガ型感光層を露光し、かつ、タッチセンシング電極が表示領域上に製造され、周辺領域内のボンディングパッドが露出されるように、現像液を用いて除去領域内のネガ型感光層、予備硬化膜層および金属ナノワイヤー層を除去する工程を含むフォトリソグラフィ工程を行い、タッチセンシング電極は周辺回路に電気的に接続され、タッチセンシング電極は予備硬化膜層および金属ナノワイヤー層から構成され、一方、保存領域内の予備硬化膜層および金属ナノワイヤー層はネガ型感光層によって被覆され；並びに、予備硬化膜層を硬化する工程を含む。
本開示のいくつかの実施形態によれば、直接パターニング方法はさらに、除去領域内の金属ナノワイヤー層を完全に除去するための後処理工程を含む。
本開示のいくつかの実施形態によれば、後処理工程は、除去領域内の金属ナノワイヤー層を完全に除去するための機械的な手法において、有機溶液またはアルカリ溶液を使用することを含む。
本開示のいくつかの実施形態によれば、後処理工程は、除去領域内の金属ナノワイヤー層を完全に除去するために接着剤を使用することを含む。
本開示のいくつかの実施形態によれば、後処理工程は、除去領域内の金属ナノワイヤー層を完全に除去するためのマイクロ波放射工程または紫外線（ＵＶ）照射工程を使用することを含む。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ネガ型感光層の感光性は、膜の感光性より高い。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ネガ型感光層と、予備硬化膜層および金属ナノワイヤー層を備える構造と、の間の密着強度は、基板と、予備硬化膜層および金属ナノワイヤー層を備える構造と、の間の密着強度より高い。
本開示のいくつかの実施形態によれば、タッチパネルが提供される。タッチパネルは、表示領域および周辺領域を備える基板と；基板上に連続的に配置された金属ナノワイヤー層、膜層およびネガ型感光層と；基板の周辺領域内に配置された周辺回路と、を含む。周辺回路は、ボンディングパッドを備える。ネガ型感光層は、ネガ型感光層の露光によって画定された除去領域および保存領域を備える。除去領域内のネガ型感光層、膜層および金属ナノワイヤー層は、タッチセンシング電極を画定し、かつ、ボンディングパッドを露出するために除去される。タッチセンシング電極は周辺回路と電気的に接続される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、金属ナノワイヤー層は、複数の金属ナノワイヤーを含む。金属ナノワイヤーは、保存領域内の膜内に埋め込まれ、導電性ネットワークを形成する。タッチセンシング電極は、表示領域内の膜および金属ナノワイヤーで形成される。タッチセンシング電極は、残存するネガ型感光層によって被覆される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ネガ型感光層の感光性は、膜の感光性より高い。
本開示のいくつかの実施形態によれば、膜の厚さは約２００ｎｍ〜４００ｎｍである。
本開示のいくつかの実施形態によれば、表示領域と周辺領域との境界面に、金属ナノワイヤー層と周辺回路との間の重ね継手構造（lap joint structure）が形成される。例えば、重ね継手構造は、金属ナノワイヤー層が周辺回路にまたがる（climbs onto）接続構造である。
本開示のいくつかの実施形態によれば、タッチセンシング電極は周辺領域まで延在し、周辺回路を被覆しており、また、ボンディングパッドはタッチセンシング電極によって被覆されない。換言すると、ボンディングパッドは、タッチセンシング電極から露出している。
本開示のいくつかの実施形態によれば、タッチセンシング電極は、第１電極および第２電極から構成されており、また、非導電性領域は、第１電極と第２電極との間に形成される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、非導電性領域は間隙であるか、または、非導電性領域はパーコレーション閾値より低い濃度を有する金属ナノワイヤーを含む。
本開示のいくつかの実施形態によれば、非導電性領域は、隣接する周辺回路同士の間に形成される。換言すると、非導電性領域は、周辺回路の第１外周電極と周辺回路の第２外周電極との間に形成される。
図１は、本開示のいくつかの実施形態にかかるタッチパネルの製造方法のフローチャートである。 図２は、本開示のいくつかの実施形態にかかる基板の模式平面図である。 図２Ａは、図２の２Ａ−２Ａ線に沿う模式断面図である。 図３は、図１に示す製造方法のステップＳ１にかかる模式平面図である。 図３Ａは、図３の３Ａ−３Ａ線に沿う模式断面図である。 図４は、図１に示す製造方法のステップＳ２にかかる模式平面図である。 図４Ａは、図４の４Ａ−４Ａ線に沿う模式断面図である。 図５は、本開示のいくつかの実施形態にかかるタッチパネルの模式平面図である。 図５Ａは、図１に示す製造方法のステップＳ３にかかる図５のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。 図５Ｂは、図１に示す製造方法のステップＳ３にかかる図５のＢ−Ｂ線に沿う模式断面図である。 図６Ａは、図１に示す製造方法のステップＳ４にかかる図５のＡ−Ａ線に沿う模式断面図である。 図６Ｂは、図１に示す製造方法のステップＳ４にかかる図５のＢ−Ｂ線に沿う模式断面図である。 図７は、本開示のさらに他の態様の模式図である。 図８は、本開示のいくつかの実施形態にかかるタッチパネルの模式平面図である。 図９は、本開示のいくつかの実施形態にかかるタッチパネルが組み込まれた電子機器の模式図を示す。
＜詳細な説明＞
以下の実施形態は、詳細な説明のため、添付された図面と共に開示される。説明を明確にするために、多くの実施の詳細が以下の記載で説明される。しかしながら、これらの実施の詳細は本発明を限定することを意図するものではないと理解されるべきである。すなわち、これらの実施の詳細は本発明の実施形態の一部では必要ない。さらに、図面を簡略化するため、いくつかの従来の構造および要素は模式図で示されている。
本明細書における「およそ（around）」、「約（about）」または「約（approximately）」は、通常、与えられた値または範囲の２０パーセント以内、１０パーセント以内または５％以内を意味するであろう。本明細書で与えられる数量（Numerical quantities）は、用語「およそ（around）」、「約（about）」または「約（approximately）」を意味する近似（approximate）であり、もしはっきりと述べられていなかったとしても推測することができる。さらに、本明細書で使用される次の用語：「オーバーコート（ＯＣ層）」、「ポリマー」、「予備硬化膜層」および「膜層」は、異なる硬化状態における同一または同様のエレメントを意味する。説明し易くするため、本発明の開示においてこれらの用語は互換的に用いられるであろう。
図１は、本開示のいくつかの実施形態にかかるタッチパネルの直接パターニング方法のフローチャートである。実施形態にかかる直接パターニング方法は、次の工程を含む。最初に、図２および図２Ａを参照すると、基板１１０が開示されている。本開示のいくつかの実施形態によれば、基板１１０は透明基板であり、リジッド透明基板またはフレキシブル透明基板であってもよい。基板１１０は、透明材料、例えばガラス、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、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）、ポリカーボネート（ＰＣ）またはポリスチレン（ＰＳ）などから製造されてもよい。
次に、ステップＳ１では、図３および図３Ａに示すように、金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび１以上の周辺回路１２０が基板１１０上に製造される。金属ナノワイヤー層１４０Ａは、少なくとも複数の金属ナノワイヤー１４０を含むことができる。具体的には、本実施形態では、高伝導性金属（例えば、単一の銀層、単一の銅層または多層材料、例えばモリブデン／アルミニウム／モリブデン等）が、基板１１０上にあらかじめ画定された周辺領域ＰＡ内に形成される。一実施形態において、当該金属層は周辺領域ＰＡ内の１以上の周辺回路１２０としてパターン形成される。一方、各周辺回路１２０は接続部、すなわちボンディングパッド１７０をその一端に備える。次に、金属ナノワイヤー１４０を含む分散体またはインクが基板１１０にコーティングされ、次に、当該基板１１０を被覆する層を形成するために乾燥される。換言すると、金属ナノワイヤー１４０の金属ナノワイヤー層１４０Ａが、乾燥工程または硬化工程の少なくとも一つによって、基板１１０上に形成される。
基板１１０は、そこに画定された周辺領域ＰＡおよび表示領域ＶＡを備え、周辺領域ＰＡは表示領域ＶＡの隣（side）に配置される。例えば、図３に示すように、周辺領域ＰＡは、表示領域ＶＡの左側および右側の領域に配置される。また一方で、他の例では、周辺領域ＰＡは表示領域ＶＡを囲むフレーム形状の領域として画定される（すなわち、表示領域ＶＡの左側、右側、上側、下側）。他に、周辺領域ＰＡは、表示領域ＶＡの隣り合う２つのＬ型の領域に配置される。金属ナノワイヤー層１４０Ａは、表示領域ＶＡ内に第１部分（first portion）、周辺領域ＰＡ内に第２部分（second portion）を含むことができる。より具体的には、表示領域ＶＡ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａの第１部分は、基板１１０の表面に直接形成することができる。周辺領域ＰＡでは、金属ナノワイヤー層１４０Ａの第２部分は、基板１１０の表面に形成することができ、周辺回路１２０およびボンディングパッド１７０を被覆する。
本開示の一例では、分散体の溶媒は、水、アルコール類、ケトン類、エーテル類、炭化水素類または芳香族系溶媒（例えばベンゼン、トルエンおよびキシレンなどであるが、それに限定されるものではない）であってもよい。当該分散体は、添加剤、界面活性剤または接着剤、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、スルホン酸エステル、有機硫酸エステル（organosulfate）、ジスルホネート、スルホコハク酸エステル、有機リン酸または含フッ素界面活性剤などを含んでもよいが、それに限定されるものではない。金属ナノワイヤー層は、例えば、銀ナノワイヤー層、金ナノワイヤー層または銅ナノワイヤー層であってもよい。より具体的には、本開示における用語 「１または複数の金属ナノワイヤー（metal nanowire(s)）」は、複数の元素金属類、金属合金類または金属化合物類（金属酸化物類を含む）を含むワンセットの金属ワイヤーを指す集合名詞である。金属ナノワイヤーの数は、本開示の範囲では限定されない。金属ナノワイヤーの少なくとも１つの断面積の寸法（すなわち、断面積の直径）は、５００ｎｍ未満、１００ｎｍ未満または５０ｎｍ未満である。本開示における金属ナノ構造の、いわゆる「１または複数のワイヤー（wire(s)）」は、例えば１０対１００，０００などの高アスペクト比を有する。具体的には、金属ナノワイヤーのアスペクト比（すなわち、長さと断面積の直径の比）は、１０超、５０超または１００超であってもよい。金属ナノワイヤーは銀、金、銅、ニッケルおよび金でコーティングされた銀材料を含むがこれに限定されない金属から作ることができる。前述の値の範囲内の寸法およびアスペクト比を有する他の用語、例えば「シルク」、「ファイバー」または「チューブ」などもまた、本開示の範囲に含まれる。
金属ナノワイヤー１４０を含む分散体またはインクは、スクリーン印刷工程、スプレーコート工程またはローラーコート工程を含むがこれに限定されない、当該分野において既知の適した方法によって基板１１０上にコーティングすることができる。一例として、金属ナノワイヤー１４０を含む分散体またはインクは、ロールツーロール（roll-to-roll）工程を用いて基板１１０上にコーティングしてもよい。
本開示のいくつかの実施形態によれば、金属ナノワイヤー１４０は、銀ナノワイヤーまたは銀ナノファイバーを含んでもよい。金属ナノワイヤー１４０は、平均直径が約２０ｎｍ〜１００ｎｍであってもよく、また、平均長さが約２０μｍ〜１００μｍであってもよい（すなわち、アスペクト比が約１０００である）。一実施形態において、金属ナノワイヤー１４０は平均直径が約２０ｎｍ〜７０ｎｍであってもよく、また、平均長さが約２０μｍ〜７０μｍであってもよい。いくつかの実施形態によれば、金属ナノワイヤー１４０の平均直径は７０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲であって、金属ナノワイヤー１４０の平均長さは約８μｍである。
図４および図４Ａに示されたステップＳ２では、予備硬化膜層１３０は金属ナノワイヤー層１４０Ａ上に配置される。具体的には、金属ナノワイヤー層１４０Ａ上に配置された予備硬化膜層１３０は、基板１１０上に、適したポリマーまたはその混合物を含む材料がコーティングされることによって形成され、その後に予備硬化工程が行われるが、これに限定されない。より具体的には、予備硬化膜層１３０は、表示領域ＶＡ内にコーティングされた第１部分と、周辺領域ＰＡ内にコーティングされた第２部分とを含む。予備硬化膜層１３０の第１部分は、金属ナノワイヤー層１４０Ａの第１部分上に対応するように形成される。予備硬化膜層１３０の第２部分は、金属ナノワイヤー層１４０Ａの第２部分上に対応するように形成される。他の例では、ポリマーまたはその混合物は、フィラーまたはマトリックスとして金属ナノワイヤー同士の間に供給するために、金属ナノワイヤー１４０同士の間の空間に浸透するように、適したポリマーまたはその混合物が基板１１０上にコーティングされてもよい。次に、予備硬化膜層１３０を形成するように、ポリマーを部分的に凝固させるため、予備硬化工程が行われる。換言すると、金属ナノワイヤー１４０は、予備硬化膜層１３０内に埋め込まれているとみなすことができる。一例では、ポリマーまたはその混合物は予備硬化膜層１３０の境界（edge）を形成するために部分的に硬化することができるように、予備硬化工程は、加熱工程または焼成工程（約６０℃〜約１５０℃の温度条件下で）の少なくとも１つとすることができ、また、予備硬化膜層１３０は金属ナノワイヤー層１４０Ａを被覆する。予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａの物理構造は多様である。例えば、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａは二層の積層体としてもよい。他に、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａは、複合層を一体的に成形するため、互いに結合させてもよい。一実施形態において、金属ナノワイヤー１４０は、後の工程において複合電極（以下、「複合構造（composite structure, ＣＳ）」と呼ぶ）を形成するために、予備硬化膜層１３０内に埋め込まれている。
ポリマーは、限定されないが、ポリアクリル樹脂類例えばポリメタクリル酸類（例えば、ポリメタクリル酸メチル）、ポリアクリル酸類（polyacrylates）およびポリアクリロニトリル；ポリビニルアルコール；ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエステルナフタレートおよびポリカーボネート）；高芳香族性を有するポリマー、例えばフェノール樹脂類、クレゾールホルムアルデヒド、ポリスチレン、ポリビニルトルエン、ポリビニルキシレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルフィド、ポリスルホン、ポリフェニレンおよびポリフェニレンエーテル；ポリウレタン（ＰＵ）；エポキシ樹脂；ポリオレフィン類（例えば、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンおよびシクロオレフィン類）；セルロース；ポリシリコーン（polysilicone）および他のシリコン含有ポリマー類（silicon-containing polymers）（例えば、ポリシルセスオキサン類およびポリシラン類）；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）；ポリ酢酸エステル；ポリノルボルネン；合成ゴム（例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）および含フッ素ポリマー類（例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）または６フッ化ポリプロピレン（polyhexafluoropropylene）））；フッ素−オレフィン類および炭化水素オレフィンの共重合体、並びに他の同様の非導電性ポリマー類などを含んでいてもよい。リソグラフィ工程によって予備硬化膜層１３０をパターニングする要件を満たすために、感光材料をポリマー中に添加してもよい。他の例では、予備硬化膜層１３０を形成するため、無機材料を感光材料に混合してもよい。例えば、無機材料は、シリカ、ムライト、アルミナ、ＳｉＣ、炭素繊維、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ等とすることができる。
さらに、予備硬化膜層１３０のポリマーが完全に硬化された後、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳの或る化学的性質、機械的性質および光学的性質を規定することができる。例えば、複合構造ＣＳと基板１１０との間の所望の密着強度が提供され、機械強度も提供される。したがって、予備硬化膜層１３０は、マトリックス層またはフィラー層とも呼ばれる。一方で、予備硬化膜層１３０は、複合構造ＣＳが、例えば耐擦傷性および耐摩耗性などの付加的な表面保護を備えていてもよいように、或るタイプのポリマー類から作ることができる。この状況では、予備硬化膜層１３０はオーバーコート（overcoat, ＯＣ）と呼ぶことができる。一実施形態において、耐擦傷性が高くなるように、エポキシ樹脂類、ポリウレタン類、ポリシラン類、ポリシロキサン類またはポリ（シリコン−アクリル）（poly(silicon-acrylic)）からなる複合構造ＣＳは、より高い表面強度を有することができる。さらに、架橋剤、重合禁止剤、安定剤（例えば、これに限定されないが、酸化防止剤または紫外線安定剤）、界面活性剤、またはこれらの混合物等を、複合構造ＣＳの耐紫外線性または耐久性を高めるために、予備硬化膜層１３０またはポリマーに添加することができる。他の例では、予備硬化膜層１３０は腐食防止剤をさらに含んでいてもよい。しかしながら、上記の説明は、その組成物、付加的な機能および名称と同様、予備硬化膜層１３０のいくつかの可能性がある添加物を単に提供したものであり、本開示はそれに限定されるものではない。ここで、紫外線安定剤が感光性ポリマー中に添加されてもよいため、後に予備硬化膜層１３０上で行われる露光および現像の精度が影響を受ける可能性がある。しかしながら、紫外線安定剤が原因となる露光精度の影響は、露光工程におけるパラメータの調整、例えば露光強度の調整によって低減される。
次に、フォトリソグラフィ工程が行われる。本開示では、予備硬化膜層１３０の感光性を考慮し、予備硬化膜層１３０で金属ナノワイヤー層１４０Ａのパターニングを行うために、予備硬化膜層１３０の露光工程および現像工程（または合わせてフォトリソグラフィ工程と呼ぶ）を行う。フォトリソグラフィ工程は、次のステップを含んでもよい。ステップＳ３では、保存領域１３０Ａおよび除去領域１３０Ｂを画定するために、予備硬化膜層１３０を露光する。その後、ステップＳ４では、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０を除去し、同時に、除去した予備硬化膜層１３０の下にある金属ナノワイヤー層１４０Ａも除去する。換言すると、金属ナノワイヤー層１４０Ａがパターン形成されるように、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａの両方が除去される。一実施形態において、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａは、現像液（developer）（または剥離剤）を用いることによって除去される。パターン形成された予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａは、表示領域ＶＡ上にタッチセンシング電極ＴＥを形成し、また、ボンディングパッド１７０上のオーバーコートの材料および金属ナノワイヤーが除去されるため、周辺領域ＰＡ内のボンディングパッド１７０は露出している。より具体的には、除去領域１３０Ｂ内の、除去した予備硬化膜層１３０の下の露出した金属ナノワイヤー層１４０Ａも現像液によって剥離（stripped）されるように、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０を除去するために現像液が用いられる。したがって、表示領域ＶＡ上にタッチセンシング電極ＴＥを形成するために金属ナノワイヤー層１４０Ａはパターン形成され、また、ボンディングパッド１７０上の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａの材料は、周辺領域ＰＡ内のボンディングパッド１７０を露出するために取り除かれる。他の例では、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａは、現像液および適した化学物質、例えば溶媒などの組み合わせを用いることによって除去されてもよい。現像工程に関しては、当該技術分野において周知のものである。例えば、ネガ型（negative-type）の予備硬化膜層１３０において、予備硬化膜層１３０の光を受ける部分は、予備硬化膜層１３０内の化学結合を強化するためにいくつかの化学反応を起こすことができる。それに対し、予備硬化膜層１３０の光を受けない部分は現像液によって容易に溶解除去される。換言すると、ネガ型の予備硬化膜層１３０のため、露光された予備硬化膜層１３０のマスクされていない領域が保存領域１３０Ａとして画定され、一方で、露光されていない予備硬化膜層１３０のマスクされた領域は剥離除去され、除去領域１３０Ｂとして画定される。
図５は、本開示の一例において製造されたタッチパネルを示す。ステップＳ３およびステップＳ４は図５の線Ａ−Ａおよび線Ｂ−Ｂに沿う断面図を示す。図５Ａおよび図５Ｂは、除去領域１３０Ｂが画定された後の（すなわち、予備硬化膜層１３０の露光工程の後）の、それぞれ図５の線Ａ−Ａおよび線Ｂ−Ｂに沿う模式断面図である。図５の線Ａ−Ａに沿う断面図は、表示領域ＶＡおよび周辺領域ＰＡの両方の除去領域１３０Ｂを示す。線Ｂ−Ｂに沿う断面図は、表示領域ＶＡの除去領域１３０Ｂを示す。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、除去領域１３０Ｂおよび保存領域１３０Ａは、露光工程において、表示領域ＶＡおよび周辺領域ＰＡの両方に画定される。換言すると、表示領域ＶＡ内の予備硬化膜層１３０は、露光工程の後、画定された除去領域１３０Ｂおよび画定された保存領域１３０Ａを有し、また、周辺領域ＰＡ内の予備硬化膜層１３０は、露光工程の後、画定された除去領域１３０Ｂおよび画定された保存領域１３０Ａを有する。除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａを含む材料はその後除去される。すなわち、現像工程である。表示領域ＶＡ内では、保存領域１３０Ａ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａが、後の工程で透明導電層を形成する。透明導電層はさらに、タッチセンシング電極ＴＥとしての役割を果たすことができる。
一実施形態において、ステップＳ３では、パターン−画定工程が行われる。詳しくは、除去領域１３０Ｂおよび保存領域１３０Ａが画定されるように、予備硬化膜層１３０はマスクによって覆われ、露光源（例えば、ＵＶ光源）を用いることによって、露光エネルギー出力は約２００ｍＪ／ｃｍ２〜約５０００ｍＪ／ｃｍ２で、マスクのパターンが予備硬化膜層１３０に転写される。予備硬化膜層１３０は感光層であり、例えば、当該層１３０はネガ型の感光性を有するが、これに限定されない。したがって、除去領域１３０Ｂはマスクされた領域、すなわち露光されない領域であり、保存領域１３０Ａはマスクされた領域、すなわち露光領域である。次に、ステップＳ４では、剥離または除去工程が行われる。詳しくは、適した現像液が除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０／金属ナノワイヤー層１４０Ａを除去するために用いられる。例えば、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０／金属ナノワイヤー層１４０Ａは、キシレン（Ｃ６Ｈ４（ＣＨ３）２）、酢酸ブチル、芳香族炭化水素溶媒等を用いて剥離されてもよい。図６Ａおよび図６Ｂは、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０／金属ナノワイヤー層１４０Ａを剥離した後の、それぞれ図５の線Ａ−Ａおよび線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。図６Ａおよび図６Ｂもまた、本開示の実施形態において製造されたタッチパネルの構造を示すものである
ステップＳ４の後、すなわち現像ステップでは、その方法は後処理工程をさらに含む。もし残存する金属ナノワイヤーが見つかった場合、後処理工程の一つが、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａを完全に除去する。金属ナノワイヤー層１４０Ａを保護する予備硬化膜層１３０が露光工程および現像工程によって除去されるため（すなわち、除去領域１３０Ｂが形成される）、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａは適した後処理工程によって完全に除去することができる。一例として、後処理工程は除去領域１３０Ｂ内に残存する金属ナノワイヤー層１４０Ａの金属ナノワイヤーを溶媒に浸漬することによって除去することを含んでもよい。溶媒の例は、有機溶液（例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）若しくは同様の溶液）またはアルカリ溶液（例えば、テトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）、Ｎａ２ＣＯ３若しくは同様の溶液）を含む。他に、後処理工程は、機械的な手法によって除去領域１３０Ｂ内に残存する金属ナノワイヤー層１４０Ａを取り除くために、例えば、ノズルを通してターゲットに溶液を噴霧することや、超音波発振の浸漬工程などの、溶媒を用いることを含んでもよい。他の例では、後処理工程は、残存する除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａを除去するために接着剤または同様の手段を用いることを含んでもよい。他の例では、後処理工程は、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａを除去するために、また、除去領域１３０Ｂと保存領域１３０Ａとの間の境界の金属ナノワイヤー１４０を除去するために、マイクロ波放射工程、紫外線照射工程（例えば、エキシマ（Excimer）１７２ＵＶ 洗浄／処理システム）、または同様の工程を用いることを含んでもよい。換言すると、エッチングライン上の予備硬化膜層１３０の側面から突出した金属ナノワイヤー１４０が除去される。
ここで、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａは、現像工程の間、現像液によって完全に剥離することができ、それによって、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａは、基板１１０から除去される。換言すると、現像液を使用して除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａを同時に除去するために、統合現像工程（integrated developing step）が行われる。したがって、表示領域ＶＡにタッチセンシング電極ＴＥを製造するため、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａの複合層がパターン形成される。他に、もし必要であれば、残存する金属ナノワイヤー１４０を除去するために、後処理工程として、付加的な除去工程または第２の除去工程を行ってもよい。換言すると、本開示において、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー層１４０Ａを除去するタイミングは限定されない。エッチング溶液を使用せず、現像液または溶媒によって金属ナノワイヤー層１４０Ａをパターン形成できるあらゆるパターニング工程について、本開示の範囲に含まれる。
周辺回路１２０に注目してほしい。一例では、図５Ａおよび図６Ａに示すように、周辺領域ＰＡ内の除去領域１３０Ｂの位置は、周辺回路１２０のボンディングパッド１７０と対応する。したがって、ステップＳ３およびステップＳ４の後、ボンディングパッド１７０上にあった金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０が剥離されるため、ボンディングパッド１７０は露出する。よって、後の工程において（すなわち、ボンディング工程）例えば、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ）などの外部コントローラーを備える外部回路基板１８０は、本開示のタッチパネルに接続され、ボンディングパッド１７０はフレキシブルプリント回路基板の電極パッド（不図示）に接触してもよく、直接半田付けしてもよい。他の実施形態では、予備的な半田層（不図示）をボンディングパッド１７０上に形成してもよく、次に、ボンディングパッド１７０はフレキシブルプリント回路基板に結合される。他に、導電接着剤（例えば、異方性導電接着剤、不図示）がボンディングパッド１７０と、信号伝送（signal transmission）のためのフレキシブルプリント回路基板の電極パッド（不図示）との間に形成される。したがって、ボンディングパッド１７０上の金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０は完全に除去されるため、直接接触かつ低インピーダンスの信号伝送路（図９参照）が、ボンディングパッド１７０と外部回路基板１８０ａの電極パッド（不図示）との間に形成される。信号伝送路は、タッチセンシング電極ＴＥと外部コントローラーとの間の制御信号およびタッチセンシング信号を伝送してもよい。信号伝送路が低インピーダンスであるため、信号伝送損失を低減することができ、それによって、ボンディングパッド上の残存する絶縁層を有する従来の構造における高い接触インピーダンスの問題を取り除く。本例では、周辺回路１２０上の金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０、並びに隣り合う周辺回路１２０の間の金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０が、同様に完全に除去される。換言すると、ステップＳ１における周辺領域ＰＡ上にコーティングされた金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０は完全に除去され、そして形成された間隙（gap）（以降、絶縁領域または非導電性領域１３６と呼ぶ）が隣り合う周辺回路１２０の間に形成され得る。金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０は隣り合う周辺回路１２０の間の非導電性領域１３６内に存在しないため、したがって、隣り合う周辺回路１２０の間の電気的分離が生じ、それによって、単一伝送路（single transmission）のための回路構成体が得られる。換言すると、非導電性領域１３６が周辺回路１２０の第１外周電極と周辺回路１２０の第２外周電極との間に形成される。
さらに、図５Ｂ、図６Ｂおよび図５に示すように、表示領域ＶＡ内の除去領域１３０Ｂの位置は、隣り合うタッチセンシング電極ＴＥの間の絶縁領域（すなわち、以下非導電性領域１３６）に対応し、デバイス上のタッチ位置の感知のために用いられるタッチセンシング電極ＴＥを画定する。換言すると、実施形態の隣り合うタッチセンシング電極ＴＥの間の非導電性領域１３６は、金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０を有さない。隣り合うタッチセンシング電極ＴＥの間に間隙が形成される。
ある例では、非導電性領域１３６内の金属ナノワイヤー１４０は完全には除去されない。換言すると、現像液（developer solution）による剥離工程の後、金属ナノワイヤー１４０が除去領域１３０Ｂ内に残存しており、また、残存する金属ナノワイヤー１４０の濃度は、パーコレーション閾値より低い。予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０の複合構造の電気伝導率は、少なくとも次の因子によって制御される：（ａ）単一の金属ナノワイヤー１４０の伝導率、（ｂ）金属ナノワイヤー１４０の数、および（ｃ）金属ナノワイヤー１４０同士の間の接続性（接点（contact）とも呼ぶ）。残存する金属ナノワイヤー１４０の濃度がパーコレーション閾値より低いと、金属ナノワイヤー１４０の接続性は連続的な電流路を作り出すためには不十分である。したがって、除去領域１３０Ｂ内の材料全体の伝導率は、導電性ネットワークを形成するには低すぎる。結果として、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー１４０は、非導電性領域１３６を画定するために非導電性ネットワークを形成する。一実施形態において、以下の例示的なシート抵抗では、領域または構造は非導電性であるとみなされる。シート抵抗は、１０８Ω／□より高く、または、１０４Ω／□より高く、または、３０００Ω／□より高く、または、１０００Ω／□より高く、または、３５０Ω／□より高く、または、１００Ω／□より高い。
一実施形態において、パターン形成された予備硬化膜層１３０を架橋（cross-linked）し、完全に硬化させるように、ステップＳ４の後に硬化工程を含んでもよい。ある例では、硬化工程は、紫外線照射工程（強度は約１００ｍＪ／ｃｍ２〜約１５００ｍＪ／ｃｍ２）を含むか、または、加熱工程（約１３０℃〜約１５０℃の温度下で、持続時間は約１０分〜約１５分）を含む。換言すると、残存する予備硬化膜層１３０は固体膜として完全に硬化され、完全に硬化した膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳが形成される。金属ナノワイヤー１４０は、膜層１３０内の導電性ネットワークを提供できる。換言すると、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を含む、いわゆる透明導電層が形成される。上述のパターニング工程の後、透明導電層は、表示領域ＶＡ内のタッチセンシング電極ＴＥとしてパターン形成することができる。高い表示性能を達成するために、金属ナノワイヤー１４０および予備硬化膜層１３０を備える複合構造ＣＳは、約８０％超の透過性（transmission）（すなわち、可視光の範囲内における透過性）と、約１０Ω／□〜約１０００Ω／□の表面抵抗とを有していてもよい。一実施形態において、透過性は約８５％超であり、表面抵抗は約５０Ω／□〜約５００Ω／□である。
したがって、タッチセンシングのために用いられるタッチパネルが製造される。タッチパネルは、タッチセンシング電極ＴＥ（すなわち、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳ）が、基板１１０の周辺領域ＰＡ内に形成された基板１１０および周辺回路１２０の表示領域ＶＡ内に形成されることを含む。タッチセンシング電極ＴＥは、信号を伝送するため、周辺回路１２０に電気的に接続される。本実施形態では、タッチセンシング電極ＴＥの金属ナノワイヤー層１４０Ａは、表示領域ＶＡと周辺領域ＰＡの境界の周辺回路１２０上に重ね継手構造（lap joint structure）を備える。詳しくは、図６Ａに示すように、タッチセンシング電極ＴＥの金属ナノワイヤー層１４０Ａは、金属ナノワイヤー層１４０Ａの一端が周辺回路１２０に載りかつ接触するように、表示領域ＶＡから周辺領域ＰＡへとわずかに突出している。換言すると、周辺領域ＰＡは第１の領域と第２の領域におおよそ分割することができる。第１の領域は、タッチセンシング電極ＴＥ（すなわち、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳ）が延在できる保存領域１３０Ａを指し、タッチセンシング電極ＴＥが延在した部分が、周辺回路１２０上の重ね継手構造を形成する。第２の領域は、除去領域１３０Ｂを指す。周辺回路１２０は主に除去領域１３０Ｂ内に配置される。したがって、重ね継手部分以外は、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０が周辺回路１２０（ボンディングパッド１７０を含む）から除去され、また、隣り合う周辺回路１２０の間の非導電性領域１３６から除去される。
他の実施形態では、タッチセンシング電極ＴＥの金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび膜層１３０は周辺領域ＰＡまで延在し、周辺回路１２０を被覆してもよい。換言すると、金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび膜層１３０は、重ね継手構造を占めるだけでなく、周辺回路１２０の表面も占める。しかしながら、ボンディングパッド１７０は予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０によって被覆されず、外部ＦＰＣ上の電極に直接接触する。換言すると、周辺領域ＰＡは、第１の領域と第２の領域におおよそ分割することができる。第１の領域は、タッチセンシング電極ＴＥ（すなわち、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳ）が周辺領域ＰＡに延在し周辺回路１２０を被覆するように、周辺回路１２０（ボンディングパッド１７０は含まない）に対応する大きさと位置を備える保存領域１３０Ａを指す一方で、ボンディングパッド１７０はタッチセンシング電極ＴＥを被覆しない。第２の領域は、除去領域１３０Ｂを指す。膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０が周辺回路１２０のボンディングパッド１７０および非導電性領域１３６から除去されるように、ボンディングパッド１７０および隣り合う周辺回路の間の非導電性領域１３６の両方は、除去領域１３０Ｂ内に位置する。概して、周辺領域ＰＡ内の予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０は多様な構造の構成を備えることができる。ボンディングパッド１７０が露出されたこれらの構造の構成は、本開示の範囲に含まれる。
膜層１３０はボンディングパッド１７０上に残存しないため、膜層１３０に起因する接触インピーダンスの問題は解決できる。したがって、予備硬化膜層１３０を形成する工程（成膜時間など）は、予備硬化膜層１３０の厚さの増大を制御可能である。より厚い膜層１３０では金属ナノワイヤー１４０は酸化、湿気および酸性環境またはアルカリ環境から十分に保護される。ある例では、予備硬化膜層１３０の厚さは約４０ｎｍ〜約４００ｎｍまたは約２００ｎｍ〜約４００ｎｍであってもよい。予備硬化膜層１３０の厚さの範囲は、従来の膜の厚さの範囲よりも広く、また、最大厚さ（例えば、４００ｎｍ）は予備硬化膜層１３０によって提供される金属ナノワイヤー１４０の保護を大幅に強化できる。
一実施形態において、形成された金属ナノワイヤー１４０はその電気伝導率を増大させるための処理をさらに行うことができ、また、後の工程では、例えば、加熱、プラズマ、コロナ放電、ＵＶオゾンまたは圧力などの工程を含むことが可能である。例えば、金属ナノワイヤー層１４０Ａを形成するための硬化工程の後、それに対して圧力を加えるために、ローラーを用いることができる。一実施形態において、５０〜３４００ｐｓｉの圧力を１つ以上のローラーによって金属ナノワイヤー層１４０Ａに加えることができ、また、１００〜１０００ｐｓｉ、２００〜８００ｐｓｉまたは３００〜５００ｐｓｉの圧力を加えることができる。いくつかの実施形態によれば、加熱および加圧の後処理は、同時に行ってもよい。より具体的には、形成された金属ナノワイヤー１４０は、１つ以上のローラーによって加圧され、かつ、同時に加熱することができる。例えば、ローラーによって加えられる圧力は、１０〜５００ｐｓｉまたは４０〜１００ｐｓｉの範囲であってもよく、また、同時に、ローラーは約７０℃〜約２００℃または約１００℃〜約１７５℃の範囲の温度で加熱される。後処理は、少なくとも金属ナノワイヤー層１４０Ａの伝導率を向上させるために行われる。いくつかの実施形態によれば、金属ナノワイヤー１４０は、後処理の工程において、還元剤（reducing agents）に曝露してもよい。例えば、銀ナノワイヤーからなる金属ナノワイヤー１４０は、銀還元剤（silver reducing agent）に曝すことが可能である。銀還元剤は、例えば水素化ホウ素ナトリウムなどの水素化ホウ素；例えばＤＭＡＢなどのホウ素窒素化合物；または例えば（水素）Ｈ２などの気体還元剤を含む。曝露時間は約１０秒〜約３０分の範囲か、約１分〜約１０分の範囲である。上述の圧力を加える工程は、必要に応じて、膜層１３０のコーティング工程の前または後に行うことができる。
図５に示すように、本例のタッチパネルは片面であり、１以上のタッチセンシング電極ＴＥを備える非クロス（non-cross）タッチパネルである。具体的には、表示領域ＶＡ内において、複数のタッチセンシング電極ＴＥが同じ方向に延在する。各タッチセンシング電極ＴＥは、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える、長くかつ直線の電極である。除去領域１３０Ｂによって画定される非導電性領域１３６が、隣り合うタッチセンシング電極ＴＥの間に形成される。同様に、周辺領域ＰＡ内の非導電性領域１３６は、隣り合う周辺回路１２０を電気的に絶縁する。タッチパネルの金属ナノワイヤー層１４０Ａはエッチング溶液を使用せずパターン形成することが可能である。表示領域ＶＡ内のタッチセンシング電極ＴＥは、ユーザーがタッチする点またはジェスチャーを感知するように設計される。一方、制御信号およびタッチセンシング電極ＴＥによって検出されたタッチセンシング信号を、外部コントローラー（不図示）とデバイスとの間を伝送できるように、周辺領域ＰＡ内の周辺回路１２０はタッチセンシング電極ＴＥに電気的に接続する。膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０は周辺回路１２０のボンディングパッド１７０上に存在しておらず、したがってボンディングパッド１７０は外部回路基板１８０（不図示）の電極パッドに直接接触または接続できる。結果として、本実施形態では、タッチパネルの電気インピーダンスは減少し、信号伝送の性能は向上する。さらに、表示領域ＶＡ内のタッチセンシング電極ＴＥの予備硬化膜層１３０の厚さは、従来の構造の厚さよりも厚く、そのため、タッチパネルの耐酸化性、耐湿性、耐酸および耐アルカリ性が向上し、よって、製品の持続期間（duration）および信頼性が向上する。
変更した実施形態では、予備硬化膜層１３０の感光性を増大させるため、また、パターン形成工程の精度（または解像度（resolution））をさらに上げるため、ネガ型感光層１５０はステップＳ２の後に、予備硬化膜層１３０上に配置されてもよい。図７は図５の線Ａ−Ａに沿う模式図であり、ステップＳ３における露光工程の後を示す。保存領域１３０Ａおよび除去領域１３０Ｂがネガ型感光層１５０により画定される。その方法は次の工程を含むが、これに限定されない：スクリーン印刷によって、予備硬化膜層１３０上にネガ型の感光材料をコーティングする工程、スプレーコーティング工程、ローラーコーティング工程等、に続き、ネガ型の感光材料がネガ型感光層１５０として硬化されるように、約８０℃〜約１２０℃で加熱する工程。次に、ネガ型感光層１５０／予備硬化膜層１３０は、約５０ｍＪ／ｃｍ２〜約１０００ｍＪ／ｃｍ２の露光エネルギーを用いてパターン形成され、また、除去領域１３０Ｂ内の金属ナノワイヤー１４０は上述の方法を用いることによって除去される。本実施形態では、ネガ型感光層１５０の感光性は予備硬化膜層１３０の感光性よりも高く、露光エネルギーは先の実施例の感光性よりも低くすることが可能である。一方、より小さな線の幅または線の間隔のパターンは、ネガ型感光層１５０を用いることによって製造することができる。例えば、予備硬化膜層１３０の解像度（resolution）は約２０μｍ以上であり、また、ネガ型感光層１５０の解像度は約１０μｍまたは５μｍである。現像液を用いる除去領域１３０Ｂ内のネガ型感光層１５０の除去／剥離工程において、金属ナノワイヤー層１４０Ａのパターンが画定されるように、除去領域１３０Ｂ内の予備硬化膜層１３０または金属ナノワイヤー層１４０Ａの少なくとも１つも除去することができる。一例では、予備硬化膜層１３０は感光性を有しなくてもよい。現像液によって露光領域内のネガ型感光層１５０を除去する間、金属ナノワイヤー層１４０Ａのパターンが画定されるように、非感光性の予備硬化膜層１３０または金属ナノワイヤー層１４０Ａの少なくとも１つも除去される。現像液は、有機溶媒、例えばキシレン、酢酸ｎ−ブチル（ｎＢＡ）などであってもよい。さらに、構造中にネガ型感光層１５０を導入することによって、膜層１３０内に紫外線安定剤を添加したことによる、露光工程および現像工程における解像度への影響が回避される。製品の性能の観点から、当該製品がさらに耐紫外線性能を有することができるように、当該製品の用途によって、膜層１３０内に紫外線安定剤を添加してもよい。一例として、ネガ型感光層１５０と、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａの構造と、の間の密着強度は、基板１１０と、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａの構造との間の密着強度より高い。したがって、ネガ型感光層１５０を除去する間、予備硬化膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａはその条件の下で同時に除去されてもよい。
さらに、ネガ型感光層１５０の性質によって、露光されたネガ型感光層１５０はより強い化学結合を有するため、現像液によりすぐに溶解しない。したがって、パターニング工程の後、保存領域１３０Ａ内のネガ型感光層１５０は膜層１３０および金属ナノワイヤー層１４０Ａ上に残存する。例えば、ネガ型感光層１５０は表示領域ＶＡ内のタッチセンシング電極ＴＥ上に残存する。さらに、ネガ型感光層１５０の存在により、金属ナノワイヤー層１４０Ａはより強い保護を提供する。例えば、硬化工程の後、ネガ型感光層１５０および予備硬化膜層１３０から形成される保護層の厚さは５μｍ〜１０μｍとすることができるため、したがって、製品の耐久性が大幅に向上する。他の例では残存するネガ型感光層１５０の除去工程をさらに含んでもよい。
さらに他の例では、タッチセンシング電極ＴＥの金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび膜層１３０はさらに周辺領域ＰＡへ延在し、周辺回路１２０を被覆してもよい。ボンディングパッド１７０は金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび膜層１３０によって被覆されない。ネガ型感光層１５０は、金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび膜層１３０を備える複合構造ＣＳ上に積層される。換言すると、周辺領域ＰＡは、第１の領域と第２の領域に分割することができる。第１の領域は、タッチセンシング電極ＴＥ（すなわち、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳ）が周辺領域ＰＡ内の周辺回路１２０に延在し被覆するように、周辺回路１２０（ただしボンディングパッド１７０を含まず）に対応する大きさと位置を備える保存領域１３０Ａを指す一方で、ボンディングパッド１７０はタッチセンシング電極ＴＥによって被覆されない。ネガ型感光層１５０は複合構造ＣＳを被覆するように形成されてもよい。第２の領域は除去領域１３０Ｂである。ボンディングパッド１７０および非導電性領域１３６上に膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０が存在しないように、ボンディングパッド１７０および隣り合う周辺回路１２０同士の間の非導電性領域１３６は除去領域１３０Ｂ内に位置する。
後処理工程などの上述の例の説明は、本例において実施することができるため、ここでは繰り返さない。
図８は、本開示にかかるタッチパネルの他の例を示すものである。タッチパネルは、橋構造を備える片面のタッチパネルである。本例と前の例との違いを、以下に示す。基板１１０上の透明導電層（すなわち、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳ）のパターニングによって形成されたタッチセンシング電極ＴＥは、第１の方向Ｄ１に沿って配置された第１のタッチセンシング電極ＴＥ１と、第２の方向Ｄ２に沿って配置された第２のタッチセンシング電極ＴＥ２と、隣り合う第１のタッチセンシング電極ＴＥ１と電気的に接続された接続電極ＣＥとを含む。接続電極ＣＥの予備硬化膜層１３０の厚さが十分（例えば＞４０ｎｍ等）であるとき、接続電極ＣＥの膜層１３０は絶縁材料として使用することが可能であり、また、架橋線（bridging wire）１６２は、第２の方向Ｄ２に沿って隣り合う第２のタッチセンシング電極ＴＥ２に接続するために、対応する絶縁性の接続電極ＣＥ上に直接配置されてもよい。他に、例えば二酸化ケイ素等の絶縁ブロック１６４が接続電極ＣＥ上に配置されてもよく、そして、例えば銅等の架橋線１６２が絶縁ブロック１６４上に配置されてもよい。架橋線１６２は、第２の方向Ｄ２で隣り合う第２のタッチセンシング電極ＴＥ２に接続する。接続電極ＣＥと架橋線１６２とが互いに電気的に絶縁され、第１の方向のタッチ電極と第２の方向のタッチ電極とが互いに電気的に絶縁されるように、絶縁ブロック１６４が接続電極ＣＥと架橋線１６２との間に配置される。ここで、第２のタッチセンシング電極ＴＥ２の膜層１３０によって生じ得る電気絶縁性に関して、第２のタッチセンシング電極ＴＥ２の膜層１３０内に、ビアホール（via hole）（不図示）が製造されてもよい。架橋線１６２が、第２の方向Ｄ２の隣り合う第２のタッチセンシング電極ＴＥ２に電気的に接続できるように、架橋線１６２の両端がビアホールを通して接続される。
さらに、図８に示すように、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０を備える複合構造ＣＳは、周辺領域ＰＡ内の周辺回路１２０を被覆するように配置できる一方で、ボンディングパッド１７０は露出される。詳細は上述の通りであり、ここでは繰り返さない。
他の例では、第１のタッチセンシング電極ＴＥ１、第２のタッチセンシング電極ＴＥ２および接続電極ＣＥはネガ型感光層１５０によって被覆される。接続電極ＣＥの膜層１３０および残存するネガ型感光層１５０の合計の厚さが十分（例えば、＞５μｍ）であるため、接続電極ＣＥの膜層１３０および残存するネガ型感光層１５０は絶縁材料として役立つことができる。架橋線１６２は、第２の方向Ｄ２の隣り合う第２のタッチセンシング電極ＴＥ２に接続するため、ネガ型感光層１５０上に直接配置されてもよい。第２のタッチセンシング電極ＴＥ２の膜層１３０および残存するネガ型感光層１５０のそれによって生じ得る電気絶縁性に関し、第２のタッチセンシング電極ＴＥ２の膜層１３０および残存するネガ型感光層１５０内にビアホール（不図示）が製造されてもよい。架橋線１６２が第２の方向Ｄ２の隣り合う第２のタッチセンシング電極ＴＥ２に接続できるように、架橋線１６２の両端はビアホールを通して接続される。
本開示の工程はまた、両面のタッチパネルの製造にも適している。例えば、周辺回路１２０は基板１１０の対向する両面（例えば、上側および下側）に製造され、そして金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび予備硬化膜層１３０は上述の方法によって基板１１０の対向する両面に形成される。次に、パターン形成されたタッチセンシング電極ＴＥが基板１１０の対向する両面に形成されるように、両面の露光工程および現像工程が行われる。先の例と同様に、周辺領域ＰＡ内では、膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０は周辺回路１２０のボンディングパッド１７０上に形成されない。したがって、ボンディングパッド１７０は外部回路基板１８０の電極パッドに直接接触または直接接続可能であり、また、本例のタッチパネルの電気インピーダンスは減少する。表示領域ＶＡ内のタッチセンシング電極ＴＥの膜層１３０の厚さは従来の構造の厚さよりも厚く、よって、金属ナノワイヤー１４０の耐酸化性、耐湿性、耐酸および耐アルカリ性、並びに耐有機溶媒性が向上する。
一例では、基板１１０の両面の膜層１３０への露光工程の間の干渉を避けるため、露光工程の間、光源は異なる時系列で適用される。他の例では、光源は露光工程の間異なる波長を有していてもよい。換言すると、基板１１０の両面の膜層１３０は異なる波長に感光性を有する。他の例では、光ビームブロッキング層（不図示）が基板１１０の両面に形成され、そして、周辺回路１２０および金属ナノワイヤー層１４０Ａが形成される。具体的には、光ビームブロッキング層はＵＶブロッキング層であり、基板１１０の両面の膜層１３０は同じポリマーで作ることができる。次に、基板１１０の両面の膜層１３０に照射するために、両面のパターニング工程が２つの同じ波長のＵＶ光源を用いて行われる。ＵＶブロッキング層は、或る波長（例えば、合計エネルギーの少なくとも１０％、２０％、２５％または２０％〜５０％）の紫外線の一部を吸収することができ、可視光（例えば、４００〜７００ｎｍの波長）であって、例えば合計エネルギーの８５％超の可視光の透過を許容することができる。一例では、ＵＶブロッキング層は厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（登録商標：ＨＢ３−５０、帝人デュポンフィルム（Teijin DuPont Films））からなる。他の例となるＵＶブロッキング層は、厚さ１２５μｍのＰＥＴフィルム（登録商標：ＸＳＴ６７５８、帝人デュポン（Teijin DuPont））である。
一例では、周辺回路１２０は基板１１０の両面に製造され、そして、金属ナノワイヤー層１４０Ａ、膜層１３０およびネガ型感光層１５０が、上述の方法によって基板１１０の対向する両面に形成される。次に、パターン形成されたタッチセンシング電極ＴＥが基板１１０の両面に形成されるように、両面の露光工程および現像工程または同様の工程が行われる。両面の露光工程の処理条件は本例のネガ型感光層１５０に適用されてもよいため、ここでは繰り返さない。
図９は、例えばディスプレイデバイスなどの他の電子デバイスと共に組み立てたタッチパネルの例を示すものである。基板１１０、周辺回路１２０（ボンディングパッド１７０を含む）、ネガ型感光層１５０並びに、金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび予備硬化膜層１３０を備えるタッチセンシング電極ＴＥの詳細は上述されており、したがってここでは繰り返さない。さらに、例えば液晶表示素子などの表示素子１００は、視覚的に透明な接着剤（optical clear adhesive, ＯＣＡ）を介して基板１１０の底面に接着可能である。ネガ型感光層１５０は視覚的に透明な接着剤（ＯＣＡ）を介してカバーガラスＣＧ（または保護ガラス）に接着することができる。一実施形態において、視覚的に透明な接着剤（ＯＣＡ）は、構造強度が上がるように、隣り合うタッチセンシング電極ＴＥの間の非導電性領域１３６に浸透させてもよい。先の例と同様に、周辺領域ＰＡ内では、膜層１３０、金属ナノワイヤー１４０およびネガ型感光層１５０は周辺回路１２０のボンディングパッド１７０上には存在しない。したがって、ボンディングパッド１７０は、本例におけるタッチパネルの電気インピーダンスが低下するように、外部回路基板１８０の電極パッドに直接接触することができる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、予備硬化膜層１３０はパターニング工程（すなわち、露光工程および現像工程）で使用され、エッチング液は必要としない。予備硬化膜層１３０を剥離する間、同時に、表示領域内のタッチセンシング電極ＴＥを形成するために、金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび予備硬化膜層１３０を備える複合体の透明導電層がパターン形成される。エッチング液を用いる金属ナノワイヤー層１４０Ａの従来のエッチング工程は省略され、よって、残存するエッチング溶液による欠点を回避可能であるため、歩留まりが向上する。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ネガ型感光層１５０はパターニング工程（すなわち、露光工程および現像工程）で使用され、エッチング液は必要としない。ネガ型感光層１５０を剥離する間、同時に、表示領域内のタッチセンシング電極ＴＥを形成するために、金属ナノワイヤー層１４０Ａおよび予備硬化膜層１３０を備える複合体の透明導電層がパターン形成される。エッチング液を用いる金属ナノワイヤー層１４０Ａの従来のエッチング工程は省略され、よって、残存するエッチング溶液による欠点を回避可能であるため、歩留まりが向上する。
本開示のいくつかの実施形態によれば、金属ナノワイヤー層１４０Ａはエッチング溶液を使用せずにパターン形成される。したがって、エッチング溶液によってもたらされるタッチパネルの構成要素（例えば、金属材料からなる周辺回路１２０は、エッチング溶液中で腐食が容易に形成される場所である）への影響が無い。
本開示のいくつかの実施形態によれば、金属ナノワイヤー層１４０Ａの従来のエッチング工程は省略される。したがって、全体の工程が簡略化され、製造コストが減少する。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ボンディングパッド１７０上の膜層１３０および金属ナノワイヤー１４０の完全な除去によって、ボンディングパッド１７０は外部回路基板１８０に直接接触する。したがって、信号伝送損失および信号伝送歪が減少するように、低インピーダンスを有する電路が形成される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ボンディングパッド１７０上の膜層１３０、金属ナノワイヤー１４０およびネガ型感光層１５０の完全な除去によって、ボンディングパッド１７０と外部回路基板１８０とは直接接触する。したがって、信号伝送損失および信号伝送歪が減少するように、低インピーダンスを有する電路が形成される。
本開示のいくつかの実施形態によれば、ボンディングパッド１７０と外部回路基板１８０との間の接触インピーダンスを懸念する必要が無いため、表示領域内のタッチセンシング電極上の膜層１３０の厚さを厚くできる。より厚い膜層１３０による保護は、製品をより頑強にすることを可能にする。
本開示のいくつかの実施形態によれば、より厚い膜層１３０による保護により、表示領域内のタッチセンシング電極の耐久性が向上できる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、膜層１３０による保護およびネガ型感光層１５０による保護により、表示領域内のタッチセンシング電極の耐久性が向上できる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、片面または両面のタッチパネルは本工程によって大量生産可能である。
本開示を或る特定の実施形態を参照してかなり詳細に説明してきたが、他の実施形態も可能である。本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明の構造に様々な修正および変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は、本明細書に含まれる実施形態の説明に限定されるべきではない。

Claims (17)

  1. タッチパネルを形成するための直接パターニング方法であって、
    表示領域および周辺領域を備える基板を提供し、前記周辺領域内には周辺回路が配置され、前記周辺回路はボンディングパッドを有し、
    前記表示領域および前記周辺領域内に金属ナノワイヤー層を配置し、前記金属ナノワイヤー層は複数の金属ナノワイヤーを含み、
    前記金属ナノワイヤー層上に予備硬化膜層としての材料を予備硬化し、
    前記予備硬化膜層上にネガ型感光層を配置し、
    除去領域および保存領域を画定するために前記ネガ型感光層を露光し、かつ、前記周辺回路に電気的に接続されたタッチセンシング電極が前記表示領域上に製造され、前記周辺領域内の前記ボンディングパッドが露出されるように、現像液を用いて前記除去領域内の前記ネガ型感光層、前記予備硬化膜層および前記金属ナノワイヤー層を除去するフォトリソグラフィ工程を行い、前記タッチセンシング電極は前記予備硬化膜層および前記金属ナノワイヤー層を含み、前記保存領域内の前記予備硬化膜層および前記金属ナノワイヤー層は前記ネガ型感光層によって被覆され、並びに、
    膜層としての前記予備硬化膜層を硬化する工程を含む、
    タッチパネルの直接パターニング方法。
  2. 前記除去領域内の前記金属ナノワイヤー層を完全に除去するための後処理工程をさらに含む、請求項１に記載の直接パターニング方法。
  3. 前記後処理工程は、前記除去領域内の前記金属ナノワイヤー層を完全に除去するために、機械的な方法において有機溶液またはアルカリ溶液を用いることを含む、請求項２に記載の直接パターニング方法。
  4. 前記後処理工程は、前記除去領域内の前記金属ナノワイヤー層を完全に除去するため、接着剤を用いることを含む、請求項２に記載の直接パターニング方法。
  5. 前記後処理工程は、前記除去領域内の前記金属ナノワイヤー層を完全に除去するため、マイクロ波放射工程または紫外線照射工程を用いることを含む、請求項２に記載の直接パターニング方法。
  6. 前記ネガ型感光層の感光性は、前記予備硬化膜層の感光性より高い、請求項１に記載の直接パターニング方法。
  7. 前記ネガ型感光層と、前記予備硬化膜層および前記金属ナノワイヤー層を含む複合構造との間の密着強度は、前記基板と、前記予備硬化膜層および前記金属ナノワイヤー層を含む複合構造との間の密着強度よりも高い、請求項１に記載の直接パターニング方法。
  8. 表示領域および周辺領域を備える基板と、
    前記基板上に積層された金属ナノワイヤー層、膜層およびネガ型感光層と、
    前記周辺領域上に配置された周辺回路と、を備え、
    前記周辺回路はボンディングパッドを有し、前記ネガ型感光層は前記ネガ型感光層の露光後に画定された除去領域および保存領域を含み、タッチセンシング電極を画定し、かつ、ボンディングパッドを露出させるため、前記除去領域内の前記ネガ型感光層、前記膜層および前記金属ナノワイヤー層は除去され、前記タッチセンシング電極は前記周辺回路に電気的に接続される、タッチパネル。
  9. 前記金属ナノワイヤー層は、複数の金属ナノワイヤーが前記保存領域内の前記膜層中に埋め込まれ、前記複数の金属ナノワイヤーが導電性ネットワークを形成し、前記タッチセンシング電極は前記表示領域内の前記膜層および前記金属ナノワイヤーで形成され、前記タッチセンシング電極はフォトリソグラフィ工程の後に残存する前記ネガ型感光層の第２部分によって被覆される、請求項８に記載のタッチパネル。
  10. 前記ネガ型感光層の感光性は、前記膜層の感光性よりも高い、請求項８に記載のタッチパネル。
  11. 前記膜層の厚さが約２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲である、請求項８に記載のタッチパネル。
  12. 前記金属ナノワイヤー層および前記周辺回路は、前記表示領域および前記周辺領域の境界面に接続構造を形成する、請求項８に記載のタッチパネル。
  13. 前記タッチセンシング電極は前記周辺領域まで延在し、かつ、前記周辺回路を被覆し、前記ボンディングパッドは前記タッチセンシング電極によって被覆されない、請求項８に記載のタッチパネル。
  14. 前記タッチセンシング電極は、第１電極および第２電極を有し、前記第１電極と前記第２電極との間に非導電性領域が形成される、請求項８に記載のタッチパネル。
  15. 前記非導電性領域は間隙であるか、または、前記非導電性領域はパーコレーション閾値より低い濃度を有する前記金属ナノワイヤーを含む、請求項１４に記載のタッチパネル。
  16. 前記周辺回路は第１外周電極および第２外周電極を含み、非導電性領域が前記第１外周電極と前記第２外周電極との間に形成される、請求項８に記載のタッチパネル。
  17. 前記非導電性領域は間隙であるか、または、前記非導電性領域はパーコレーション閾値より低い濃度を有する前記金属ナノワイヤーを含む、請求項１６に記載のタッチパネル。
JP2019036476A 2018-03-02 2019-02-28 タッチパネル及びその直接パターニング方法 Active JP6821729B2 (ja)

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