JP4998919B2 - 静電容量型入力装置 - Google Patents

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本発明は、指の接触位置を静電容量の変化として検出可能な静電容量型入力装置に関するものである。
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの表面にタブレット型の入力装置が配置され、液晶装置の画像表示領域に表示された指示画像を参照しながら、この指示画像が表示されている箇所に指などを触れることで、指示画像に対応する情報の入力が行えるものがある。
このような入力装置(タッチパネル)には、抵抗膜型、静電容量型などがあるが、抵抗膜型の入力装置は、フィルムとガラスの2枚構造でフィルムを押下してショートさせる構造のため、動作温度範囲の狭さや、経時変化に弱いという欠点を有している。
これに対して、静電容量型の入力装置は、一枚の基板に透光性導電膜を形成すればよいという利点がある。かかる静電容量型の入力装置では、例えば、複数の透光性電極パターンを形成して、指などが接触した際、電極間の静電容量が変化することを検知して入力位置を検出するタイプのものがある(例えば、特許文献1)。
また、静電容量型の入力装置としては、透光性導電膜の両端に同相、同電位の交流を印加し、指が接触あるいは近接してキャパシタが形成される際に流れる微弱電流を検知して入力位置を検出するタイプのものもある。
特開2007−122326号公報
この種の入力装置においては、液晶装置で表示された画像を入力装置の入力面側から透過して視認するため、基板および透光性電極パターンには透光性に優れたものが用いられるが、それでも、透光性電極パターンなどが形成されている領域と、透光性電極パターンなどが形成されていない領域との間で反射率が大きく異なると、透光性電極パターンの存在が目立ってしまい、好ましくない。
ここに、本願発明者は、透光性電極パターンを多層膜で形成し、各界面で反射した光の位相を逆転させ打ち消し合うことにより、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差を解消し、透光性電極パターンの存在を目立たなくすることを提案するものである。但し、かかる構成を採用すると、多層膜に含まれる一層の導電膜のみが電極として駆動回路に接続することになるため、透光性電極パターンの電気抵抗が増大し、応答速度が低下するなどの問題点がある。また、透光性電極パターンの電気抵抗が大きいと、ノイズに起因する誤動作が発生しやすくなる。
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、透光性電極パターンの存在を目立たなくした場合でも、透光性電極パターンの電気抵抗を低減することのできる静電容量型入力装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明では、透光性基板の入力領域に透光性電極パターンが形成された静電容量型入力装置において、前記透光性電極パターンは、少なくとも、第1の透光性導電膜、該第1の透光性導電膜と異なる屈折率を有する透光性絶縁膜、および該透光性絶縁膜と異なる屈折率を有する第2の透光性導電膜が順に積層された3層以上の多層膜により形成され、当該透光性電極パターンにおいて、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とは、当該透光性導電膜の双方の側面に接する透光性の短絡用導電膜により電気的に接続されている。
本発明では、前記透光性電極パターンにおいて、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とは、これらの透光性導電膜の外周縁の全体あるいは略全体にわたって前記短絡用導電膜が形成されて連続的に電気的に接続されている構成、あるいは、これらの透光性導電膜の外周縁のうち、離間する複数個所に前記短絡用導電膜が充填されて電気的に接続されている構成のいずれを採用してもよい。
本発明において、透光性電極パターンは多層膜により形成され、かかる多層膜によれば、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差を小さくできるので、入力装置をその入力面側からみた場合、透光性電極パターンが目立たない。すなわち、屈折率が大きく異なる複数の媒体中を光が進行する際、入射光は、媒体間の界面で反射する。従って、透光性基板上に透光性電極パターンが形成されている場合には、入力面側の空気層/透光性電極パターンの界面と、透光性電極パターン/透光性基板との界面とが存在するため、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域とでは反射率に差が発生し、透光性電極パターンの存在が見えてしまう結果になるが、多層膜を用い、各界面で反射した光の位相を逆転させ打ち消し合うようにすれば、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差を解消できる。それ故、透光性電極パターンの存在が目立たなくすることができる。このように構成した場合において、多層膜に含まれる第1の透光性導電膜のみ、あるいは第2の透光性導電膜のみを駆動回路に接続すると、透光性電極パターンの電気抵抗が増大するが、本発明では、第1の透光性導電膜と第2の透光性導電膜とは並列に電気的に接続された状態にあるので、透光性電極パターンの電気抵抗を低減することができる。よって、動作速度の向上およびノイズに起因する誤動作の発生防止を図ることができるとともに、入力装置の大面積化にも対応することができる。
本発明では、前記透光性電極パターンにおいて、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とは、当該透光性導電膜の双方の側面に接する透光性の短絡用導電膜により電気的に接続されていることが好ましい。このように構成すると、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とを平面的に狭い領域で電気的に接続することができ、かつ、電気的な接続が確実である。
本発明において、前記透光性電極パターンには、第1の方向に延在する複数の第1の透光性電極パターンと、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数の第2の透光性電極パターンとが含まれ、前記第1の透光性電極パターンと前記第2の透光性電極パターンとは前記透光性基板の同一面上に形成され、前記第1の透光性電極パターンと前記第2の透光性電極パターンとの交差部分では、前記第1の透光性電極パターンおよび前記第2の透光性電極パターンのうちの一方の電極パターンが繋がっている一方、他方の電極パターンは途切れており、少なくとも前記交差部分における前記一方の電極パターンの上層側に透光性の層間絶縁膜が形成されているとともに、当該層間絶縁膜の上層には、当該交差部分で途切れている前記他方の電極パターン同士を電気的に接続する透光性の中継電極が形成され、当該中継電極と前記短絡用導電膜とは同一層により形成されていることが好ましい。
このように構成すると、透光性基板の同一面上に第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンが形成されているため、透光性基板の表面および裏面の各々に第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンを形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化できる。ここで、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンを透光性基板の同一面側に形成すると、第1の透光性電極パターンと第2の透光性電極パターンとを交差させる必要があり、かかる交差部分の膜構成は、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンと相違してしまう。このため、液晶装置などで表示された画像を入力装置の入力面側からみた際、透光性電極パターンなどが形成されている領域と、透光性電極パターンなどが形成されていない領域との間での反射率の差が小さくなるように透光性電極パターンを形成して、透光性電極パターンを目立たなくしても交差部分が目立ってしまうことになる。しかるに、交差部分において電極パターンが途切れており、かかる途切れた電極パターン同士は、透光性の層間絶縁膜の上層に形成された透光性の中継電極によって電気的に接続されている構成を採用すると、交差部分が占める面積が狭い。また、交差部分は、透光性の薄膜が積層された構造になっているので、交差部分の存在を目立たなくすることができる。それ故、本発明によれば、入力装置の入力面側からみた際、交差部分の存在を目立たなくすることができる。
本発明において、前記第1の透光性電極パターンと前記第2の透光性電極パターンとは同一部材により形成され、前記中継電極と前記短絡用導電膜とは同一部材により形成されていることが好ましい。第1の透光性電極パターンと第2の透光性電極パターンとを同一の層により形成すると、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンを異なる層により形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化することができる。また、中継電極と短絡用導電膜を同一の層により形成すると、中継電極および短絡用導電膜を異なる層により形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化することができる。
この場合、前記層間絶縁膜は、前記入力領域のうち、前記交差部分のみに形成されている構成を採用することができる。
また、前記層間絶縁膜は、前記入力領域の全域あるいは略全域に形成され、当該層間絶縁膜には、前記中継電極を前記交差部分で途切れている前記他方の電極パターンに接続させるための第1のコンタクトホールと、前記短絡用導電膜を前記第1の透光性導電膜の側面および前記第2の透光性導電膜の側面に接続させるための第2のコンタクトホールとが形成されている構成を採用してもよい。
本発明において、前記第1の透光性導電膜、前記第2の透光性導電膜、および前記短絡用導電膜としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透光性の導電性金属酸化膜を用いることができ、前記透光性絶縁膜としては、シリコン酸化膜やシリコン窒酸化膜などといった透光性のシリコン化合物を用いることができる。本発明においては、前記第1の透光性導電膜、前記第2の透光性導電膜、および前記短絡用導電膜のいずれにもITO膜を用い、前記透光性絶縁膜にはシリコン酸化膜を用いることが好ましい。
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
[実施の形態1]
(全体構成)
図1(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置付き表示装置の構成を模式的に示す説明図、およびこの入力装置付き表示装置の平面的な構成を模式的に示す説明図である。なお、図1(b)において、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンについては簡略化して実線で示してあり、それらの数も減らして示してある。
図1(a)において、本形態の入力装置付き表示装置100は概ね、画像生成装置としての液晶装置50と、この画像生成装置において表示光を出射する側の面に重ねて配置されたパネル状の入力装置10(タッチパネル)とを有している。液晶装置50は、透過型、反射型あるいは半透過反射型のアクティブマトリクス型の液晶パネル50aを備えており、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネルの場合、表示光の出射側とは反対側にバックライト装置(図示せず)が配置される。また、液晶装置50においては、液晶パネル50aに対して位相差板や偏光板(図示せず)が重ねて配置される。液晶パネル50aは、素子基板51と、素子基板51に対して対向配置された対向基板52と、対向基板52と素子基板51との間に保持された液晶層とを備えており、素子基板51において、対向基板52の縁から張り出した領域にはフレキシブル基板53が接続されている。素子基板51には駆動用ICがCOG実装されることもある。いずれも場合も、液晶装置50は動画や静止画を表示可能であり、入力装置表示装置100に対する入力を行う際、入力情報に対応する指示画像を表示する。従って、利用者は、入力装置表示装置100で表示された指示画像を指で接触すれば、情報の入力を行うことができる。
入力装置10は静電容量型のタッチパネルであり、1枚の透光性基板15と、透光性基板15の端部に接続されたフレキシブル基板19とを備えている。フレキシブル基板19には、入力装置10において入力位置の検出を行うための駆動回路(図示せず)が接続されている。入力装置10においては、透光性基板15の上面によって入力面10bが構成されており、透光性基板15の入力面10bの略中央領域が指先による入力が行われる入力領域10aになっている。
図1(b)に示すように、透光性基板15の入力面10bのうち、入力領域10aには、第1の方向(矢印Xで示す方向)に延在する複数列の第1の透光性電極パターン11と、第1の方向に交差する第2の方向(矢印Yで示す方向)に延在する複数列の第2の透光性電極パターン12とが形成されている。
このような構成の入力装置10では、複数の第1の透光性電極パターン11および複数の第2の透光性電極パターン12に順次、電圧印加し、電荷を与えた際、いずれかの箇所に導電体である指が触れると、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12と、指との間でも容量を持ち、その結果として静電容量が低下するので、いずれの箇所に指が触れたかを検出することができる。
(入力装置10の詳細構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図3(a)、(b)、(c)は各々、本発明の実施の形態1に係る入力装置のA1−A1′断面図、透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図、および光学干渉を利用した反射防止技術の説明図である。なお、図2においては、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの一部を抜粋して示してある。
図1(b)、図2および図3(a)に示すように、本形態の入力装置10において、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とは透光性基板15の同一面上に同一層により形成されている。また、透光性基板15の入力領域10aにおいて、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とは透光性基板15の同一面上に同一層により形成されているため、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18が複数、存在する。
そこで、本形態では、複数の交差部分18のいずれにおいても、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12のうちの一方の電極パターンは、交差部分18でも繋がっている一方、他方の電極パターンは途切れている構成になっている。本形態では、複数の交差部分18のいずれにおいても、第1の透光性電極パターン11が繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている構成になっている。
また、交差部分18における第1の透光性電極パターン11の上層側には、透光性の層間絶縁膜4aが選択的に形成されているとともに、この層間絶縁膜4aの上層には、交差部分18で途切れている第2の透光性電極パターン12同士を電気的に接続する透光性の中継電極5aが形成されている。このため、第2の透光性電極パターン12は第2の方向で電気的に接続されている。なお、層間絶縁膜4aは交差部分18のみに形成され、他の領域には形成されていない。
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は各々、交差部分18で挟まれた領域に菱形形状の大面積のパッド部11a、12a(大面積部分)を備えており、第1の透光性電極パターン11において交差部分18に位置する接続部分11cは、パッド部11aより幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極5aも、パッド部11a、12aより幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
図1(a)、(b)、および図3(b)に示すように、透光性基板15において入力領域10aの外側領域には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の各々に電気的に接続する複数の金属配線9aが形成されており、これらの金属配線9aの端部には、フレキシブル基板19を接続するための端子19aが形成されている。
このように構成した入力装置10において、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域とで反射率に大きな差があると、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまう。かかる現象を防止することを目的に、本形態では、図3(c)を参照して以下に説明する光学干渉を利用した反射防止技術に基づいて、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の材質および厚さを設定してある。
まず、図3(c)に示すように、光学干渉を利用した反射防止技術とは、入射光が透光性薄膜の表面、および基板と透光性薄膜の界面で反射した際、この表面反射光と界面反射光の位相を逆転させ打ち消しあうことで反射光を軽減する技術である。すなわち、図3(c)において、透光性薄膜の屈折率(n1)と膜厚(d1)と、基板の屈折率(n2)が、下記の式
(n12=n0×n2
1×d1=λ/4
を満たす場合、波長λ(nm)における反射率が0%となる。ここで、反射防止効果は波長依存性があり、透光性薄膜の膜厚依存性もあることから、光学シミュレーションを行ったところ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を、異なる屈折率を備えた透光性薄膜同士が重なるように形成された多層膜、例えば、透光性の導電性金属酸化膜、および透光性のシリコン化合物が積層されてなる構造を採用すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差が解消され、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を見えなくできるという結論を得た。
そこで、本形態では、透光性基板15がガラス基板(屈折率=1.52)であることから、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成する多層膜については、膜厚が10〜20nmの第1のITO膜1a(屈折率=1.80/第1の透光性導電膜)、膜厚が40〜60nmのシリコン酸化膜2a(屈折率=1.46/透光性絶縁膜)、および膜厚が10〜20nmの第2のITO膜3a(屈折率=1.80/第2の透光性導電膜)が順に積層されてなる構造を採用してある。より具体的には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成する多層膜については、第1のITO膜1a、シリコン酸化膜2a、および第2のITO膜3aの膜厚を各々10nm、40nmおよび10nmの条件、あるいは15nm、50nmおよび15nmの条件に設定してある。
このため、本形態の入力装置10において、中継電極5aは、第2の透光性電極パターン12において最上層に積層された第2のITO膜3aに接続されていることになる。また、金属配線9aは、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12において最上層に積層された第2のITO膜3aに接続されていることになる。
ここで、中継電極5aは薄膜のITO膜(膜厚は、10〜15nm)からなる。層間絶縁膜4aは、感光性樹脂からなり、本形態において、層間絶縁膜4aは、厚さが1〜2μmのアクリル樹脂(屈折率=1.52)からなる。このため、交差部分18についても、中継電極5aは、細幅形状で面積が小さく、その存在が目立たないようになっている。
さらに、本形態では、図2および図3(a)に示すように、第1の透光性電極パターン11の外周縁の略全体、および第2の透光性電極パターン12の外周縁の全体に沿うように短絡用導電膜5bが形成されており、かかる短絡用導電膜5bは、第1のITO膜1aの側面および第2のITO膜3aの側面の双方に接している。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12において、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aは並列に電気的に接続された状態にあり、第1のITO膜1aおよび第2のITO膜3aの双方が金属配線9aに電気的に接続している。ここで、短絡用導電膜5bは中継電極5aと同時形成されたITO膜からなる。
(入力装置10の製造方法)
図4(a)〜(e)は、本発明の実施の形態1に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図4(a)〜(e)には、透光性電極パターン、交差部および金属配線を纏めて示してあり、左側には図3(a)に相当する部分を示し、右側には図3(b)に相当する部分を示してある。
本形態の入力装置10を製造するには、まず、図4(a)に示すように、透光性基板15(ガラス基板)の一方の面全体に、膜厚が10〜20nmの多結晶の第1のITO膜1、膜厚が40〜60nmのシリコン酸化膜2、および膜厚が10〜20nmの多結晶の第2のITO膜3aを順に形成した後、金属膜9を形成する。
次に、金属膜9の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で金属膜9をエッチングし、図4(b)に示すように、金属配線9aをパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
次に、金属配線9aおよび第2のITO膜3などの上層側に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で、第1のITO膜1、シリコン酸化膜2、および第2のITO膜3をエッチングし、図4(c)に示すように、3層の多層膜からなる第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12をパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。ここで、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18においては、第1の透光性電極パターン11は接続部分11cを介して繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている。
次に、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の表面側にアクリル樹脂を塗布した後、露光現像し、図4(d)に示すように、第1の透光性電極パターン11の接続部分11cを覆うように層間絶縁膜4aを形成する。
次に、層間絶縁膜4aの上層側にアモルファスのITO膜を形成した後、ITO膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でITO膜をエッチングし、図4(e)に示すように、層間絶縁膜4aの上層に、第2の透光性電極パターン12の途切れ部分を繋ぐように中継電極5aを形成する。その際、第1の透光性電極パターン11の外周縁、および第2の透光性電極パターン12の外周縁の各々に沿うようにITO膜を残し、短絡用導電膜5bを形成する。なお、中継電極5aおよび短絡用導電膜5bを形成するためのITO膜を形成した後、所定領域に中継電極5aおよび短絡用導電膜5bを残すにあたっては、例えば、フォトリソグラフィ技術によるマスクの形成工程、およびエッチング工程を各々行い、同時に形成する。
しかる後には、温度が200℃以上の条件、例えば、温度が220℃、時間が20〜30分の条件で焼成を行い、中継電極5aおよび短絡用導電膜5bを構成するITO膜を多結晶のITO膜とする。アモルファスのITO膜であればシュウ酸などでエッチングでき、シュウ酸であれば多結晶のITO膜をエッチングしないので、中継電極5aをパターニング形成する際、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成する第2のITO膜3aが損傷することがない。また、焼成により、中継電極5aを構成するITO膜を多結晶のITO膜とするため、中継電極5aの電気抵抗を低減することもできる。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態において、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は、大面積のバッド部11a、12aを備えているため、入力位置を精度よく検出できる一方、目立ちやすい形状である。しかるに本形態において、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は、第1のITO膜1a、シリコン酸化膜2a、および第2のITO膜3aが順に形成された多層膜により形成され、かかる多層膜によれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差を小さくできる。それ故、入力装置10をその入力面10b側からみた場合、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が目立たない。
また、本形態では、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとを短絡用導電膜5bにより電気的に接続してあるため、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとは並列に電気的に接続された状態にあり、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の電気抵抗を低減することができる。従って、動作速度の向上およびノイズに起因する誤動作の発生防止を図ることができるとともに、入力装置10の大面積化にも対応することができる。
さらに、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとを電気的に接続して第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の電気抵抗を低減してあるので、光学的特性の面から、第1のITO膜1aおよび第2のITO膜3aの膜厚を、例えば10nm程度まで薄くした場合でも、入力装置10に対する入力を応答性よく検出することができる。
さらにまた、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aは、それらの側面に接する短絡用導電膜5bにより電気的に接続されているため、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとを平面的に狭い領域で電気的に接続することができ、かつ、電気的な接続が確実である。
また、本形態では、透光性基板15の同一面上に第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されているため、透光性基板15の表面および裏面の各々に第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化できる。しかも、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とが同一層により形成されているため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を異なる層により形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化することができる。また、中継電極5aと短絡用導電膜5bとが同一層により形成されているため、中継電極5aおよび短絡用導電膜5bを異なる層により形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化することができる。
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を透光性基板15の同一面側に同一層により形成すると、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とを交差させる必要があり、かかる交差部分18の膜構成は、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12と相違してしまう。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくしても、交差部分18の存在が目立ってしまう。しかるに本形態では、第2の透光性電極パターン12の途切れ部分については、層間絶縁膜4aの上層に形成された中継電極5aによって、電気的に接続する構成を採用し、かつ、第1の透光性電極パターン11において交差部分18に位置する接続部分11c、および中継電極5aを細幅にしたため、交差部分18が占める面積が狭い。また、中継電極5aは膜厚が10〜15nmのITO膜からなり、層間絶縁膜4aは、アクリル樹脂からなるため、交差部分18についても、その存在が目立たない。それ故、本発明によれば、入力装置10の入力面10b側からみた際、交差部分18の存在が目立たないので、液晶装置50などで表示された画像を入力装置10の入力面10b側からみた際、画像の品位が高い。
[実施の形態2]
図5は、本発明の実施の形態2に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図6(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態2に係る入力装置のA2−A2′断面図、および透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。
図5および図6(a)において、本形態の入力装置10も、実施の形態1と同様、静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15の入力面10bのうち、入力領域10aには、第1の方向(矢印Xで示す方向)に延在する複数列の第1の透光性電極パターン11と、第1の方向に交差する第2の方向(矢印Yで示す方向)に延在する複数列の第2の透光性電極パターン12とが形成されている。第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12はいずれも、透光性基板15の同一面上に対して、異なる屈折率を備えた透光性薄膜同士が重なるように形成された多層膜からなる。第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18において、第1の透光性電極パターン11は繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている。
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の上層側には、透光性の層間絶縁膜4bが入力領域10aの略全体に形成され、かかる層間絶縁膜4bの上層には、層間絶縁膜4bのコンタクトホール4c(第1のコンタクトホール)を介して、交差部分18で途切れている第2の透光性電極パターン12同士を電気的に接続する透光性の中継電極5aが形成されている。このため、第2の透光性電極パターン12は第2の方向で電気的に接続されている。
本形態においても、実施の形態1と同様、第2の透光性電極パターン12は、膜厚が10〜20nmの第1のITO膜1a、膜厚が40〜60nmのシリコン酸化膜2a、および膜厚が10〜20nmの第2のITO膜3aが順に積層されてなる多層膜からなり、中継電極5aは、第2の透光性電極パターン12において最上層に積層された第2のITO膜3aに接続されている。本形態において、中継電極5aはITO膜からなる。また、層間絶縁膜4bは、感光性樹脂からなり、本形態において、層間絶縁膜4bは、厚さが1〜2μmのアクリル樹脂からなる。
第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は各々、交差部分18で挟まれた領域に菱形形状のパッド部11a、12aを備えており、第1の電極パターンにおいて交差部分18に位置する接続部分11cは、パッド部より幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極5aも、パッド部より幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
図6(b)に示すように、透光性基板15において入力領域10aの外側領域には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の各々に電気的に接続する複数の金属配線9aが形成されており、これらの金属配線9aの端部には、フレキシブル基板を接続するための端子19aが形成されている。ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12はいずれも、第1のITO膜1a、シリコン酸化膜2a、および第2のITO膜3aが順に積層されてなる多層膜からなるため、金属配線9aは、第1の透光性電極パターン11配線および第2の透光性電極パターン12において最上層に積層された第2のITO膜3aに接続されている。
さらに、本形態では、図5および図6(a)に示すように、層間絶縁膜4bには、第1の透光性電極パターン11の外周縁と重なる位置、および第2の透光性電極パターン12の外周縁と重なる位置に複数のコンタクトホール4dが互いに離間した位置に形成されている。また、複数のコンタクトホール4dの各々には短絡用導電膜5bが充填されており、かかる短絡用導電膜5bは、第1のITO膜1aの側面および第2のITO膜3aの側面の双方に接している。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12において、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aは並列に電気的に接続された状態にあり、第1のITO膜1aおよび第2のITO膜3aの双方が金属配線9aに電気的に接続している。ここで、短絡用導電膜5bは中継電極5aと同時形成されたITO膜からなる。
(入力装置10の製造方法)
図7(a)〜(e)は、本発明の実施の形態2に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図7(a)〜(e)には、透光性電極パターン、交差部および金属配線を纏めて示してあり、左側には図6(a)に相当する部分を示し、右側には図6(b)に相当する部分を示してある。
本形態の入力装置10を製造するには、まず、図7(a)に示すように、透光性基板15(ガラス基板)の一方の面全体に、膜厚が10〜20nmの多結晶の第1のITO膜1a、膜厚が40〜60nmのシリコン酸化膜2a、および膜厚が10〜20nmの多結晶の第2のITO膜3aを順に形成した後、金属膜9を形成する。
次に、金属膜9の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で金属膜9をエッチングし、図7(b)に示すように、金属配線9aをパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
次に、金属配線9aなどの上層側に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で、第1のITO膜1a、シリコン酸化膜2a、および第2のITO膜3aをエッチングし、図7(c)に示すように、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12をパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
次に、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の表面側にアクリル樹脂を塗布した後、露光現像し、図7(d)に示すように、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12の交差部分18に重なるように層間絶縁膜4bを形成する。その際、層間絶縁膜4bにはコンタクトホール4c、4dが同時形成される。
次に、層間絶縁膜4bの上層側に多結晶のITO膜を形成した後、ITO膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でITO膜をエッチングし、層間絶縁膜4bの表面およびコンタクトホール4cの内側に中継電極5aを形成する。その際、コンタクトホール4dの内側に短絡用導電膜5bを残す。その際、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は、層間絶縁膜4bで覆われているので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が損傷することがない。なお、中継電極5aおよび短絡用導電膜5bを形成するためのITO膜を形成した後、所定領域に中継電極5aおよび短絡用導電膜5bを残すにあたっては、例えば、フォトリソグラフィ技術によるマスクの形成工程、およびエッチング工程を各々い、同時に形成する。また、多結晶のITO膜の代わりに、アモルファスのITO膜を形成し、感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でシュウ酸によりエッチングし、パターン形成後にアニールして多結晶のITO膜にしても良い。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態でも、実施の形態1と同様、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は、第1のITO膜1a、シリコン酸化膜2a、および第2のITO膜3aが順に形成された多層膜により形成されているため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差を小さくできる。それ故、入力装置10をその入力面10b側からみた場合、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が目立たない。また、本形態では、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとを短絡用導電膜5bにより電気的に接続してあるため、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとは並列に電気的に接続された状態にあり、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の電気抵抗を低減することができる。従って、入力装置10を大面積化した場合でも、入力装置10に対する入力を応答性よく検出することができるなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
[その他の実施の形態]
上記実施の形態1、2では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を3層の多層膜により形成したが、少なくとも、第1の透光性導電膜、透光性絶縁膜、および第2の透光性導電膜が順に積層され、かつ、第1の透光性導電膜と第2の透光性導電膜とが電気的に接続されている構成であれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が3層以上の多層膜によって形成されている構成を採用してもよい。例えば、5層の多層膜構成として、膜厚が15nmの多結晶の第1のITO膜、膜厚が35nmの第1のシリコン酸化膜、膜厚が15nmの多結晶の第2のITO膜、膜厚が35nmの第2のシリコン酸化膜、膜厚が15nmの多結晶の第3のITO膜が考えられる。この場合も、最上層が透光性導電膜からなる構成を採用すれば、中継電極5aおよび金属配線9aと、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12との電気的な接続が容易である。
上記実施の形態1、2では、第1の透光性導電膜と第2の透光性導電膜との電気的な接続に中継電極5aと同一層のITO膜を用いたが、第1の透光性導電膜と第2の透光性導電膜とが一部の透光性絶縁膜を除去して直接、接している構成を採用してもよい。
上記実施の形態1では、接続部分11aの周りを除く第1の透光性電極パターン11の外周縁の略全体、および第2の透光性電極パターン12の外周縁の全体に沿うように短絡用導電膜5bを形成したが、第1のITO膜1aと第2のITO膜3aが並列に電気的に接続することができれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の外周縁の全体あるいは略全体に短絡用導電膜5bを形成した構成の他、互いに離間する複数個所で第1のITO膜1aと第2のITO膜3aとを電気的に接続した構成を採用してもよい。
また、上記実施の形態2では、第1の透光性電極パターン11の外周縁、および第2の透光性電極パターン12の外周縁と重なる位置にスポット状にコンタクトホール4dおよび短絡用導電膜5bを形成したが、第1の透光性電極パターン11の外周縁、および第2の透光性電極パターン12の外周縁の全体あるいは略全体に沿うように溝状のコンタクトホール4dを形成し、その内側に短絡用導電膜5bを形成してもよい。
上記実施の形態1、2では、金属配線9aの端部をそのまま、端子19aとして利用したが、金属配線9aの端部の上層にITO層を中継電極5aと同時形成し、端子19aとしてもよい。また、実施の形態2では、入力領域10aのみに層間絶縁膜4bを形成したが、端子19aの表面を除く略全面に層間絶縁膜4bを形成してもよい。
上記実施の形態1、2では、透光性基板上に透光性電極パターンが第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12として構成されていたが、透光性基板上に1種類の透光性電極パターンが形成されている場合に本発明を適用してもよい。
上記形態では、画像生成装置としての液晶装置50を用いたが、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置を画像生成装置として用いてもよい。
[電子機器への搭載例]
次に、上述した実施形態に係る入力装置付き表示装置100を適用した電子機器について説明する。図8(a)に、入力装置付き表示装置100を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ2000は、表示ユニットとしての入力装置付き表示装置100と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。図8(b)に、入力装置付き表示装置100を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての入力装置付き表示装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、入力装置付き表示装置100に表示される画面がスクロールされる。図8(c)に、入力装置付き表示装置100を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての入力装置付き表示装置100を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が入力装置付き表示装置100に表示される。
なお、入力装置付き表示装置100が適用される電子機器としては、図8に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した入力装置付き表示装置100が適用可能である。
(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置付き表示装置の構成を模式的に示す説明図、およびこの入力装置付き表示装置の平面的な構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態1に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。 (a)、(b)、(c)は各々、本発明の実施の形態1に係る入力装置のA1−A1′断面図、透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図、および光学干渉を利用した反射防止技術の説明図である。 本発明の実施の形態1に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態2に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。 (a)、(b)は各々、本発明の実施の形態2に係る入力装置のA2−A2′断面図、および透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態2に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。 本発明に係る入力装置付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
符号の説明
1a・・第1のITO膜、2a・・シリコン酸化膜、3a・・第2のITO膜、4a、4b・・層間絶縁膜、5a・・中継電極、5b・・短絡用導電膜、9a・・金属配線、10・・入力装置、11・・第1の透光性電極パターン、12・・第2の透光性電極パターン、15・・透光性基板、18・・交差部分、11a、12a・・パッド部(大面積部分)、11c・・接続部分、50・・液晶装置(画像生成装置)、100・・入力装置付き表示装置

Claims (8)

  1. 透光性基板の入力領域に透光性電極パターンが形成された静電容量型入力装置において、
    前記透光性電極パターンは、少なくとも、第1の透光性導電膜、該第1の透光性導電膜と異なる屈折率を有する透光性絶縁膜、および該透光性絶縁膜と異なる屈折率を有する第2の透光性導電膜が順に積層された3層以上の多層膜により形成され、
    当該透光性電極パターンにおいて、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とは、当該透光性導電膜の双方の側面に接する透光性の短絡用導電膜により電気的に接続されている静電容量型入力装置。
  2. 前記透光性電極パターンにおいて、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とは、これらの透光性導電膜の外周縁の全体あるいは略全体にわたって前記短絡用導電膜が形成されて連続的に電気的に接続されている請求項1に記載の静電容量型入力装置。
  3. 前記透光性電極パターンにおいて、前記第1の透光性導電膜と前記第2の透光性導電膜とは、これらの透光性導電膜の外周縁のうち、離間する複数個所に前記短絡用導電膜が充填されて電気的に接続されている請求項1に記載の静電容量型入力装置。
  4. 前記透光性電極パターンには、第1の方向に延在する複数の第1の透光性電極パターンと、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数の第2の透光性電極パターンとが含まれ、
    前記第1の透光性電極パターンと前記第2の透光性電極パターンとは前記透光性基板の同一面上に形成され、
    前記第1の透光性電極パターンと前記第2の透光性電極パターンとの交差部分では、前記第1の透光性電極パターンおよび前記第2の透光性電極パターンのうちの一方の電極パターンが繋がっている一方、他方の電極パターンは途切れており、
    少なくとも前記交差部分における前記一方の電極パターンの上層側に透光性の層間絶縁膜が形成されているとともに、当該層間絶縁膜の上層には、当該交差部分で途切れている前記他方の電極パターン同士を電気的に接続する透光性の中継電極が形成される請求項1に記載の静電容量型入力装置。
  5. 前記第1の透光性電極パターンと前記第2の透光性電極パターンとは同一部材により形成され、前記中継電極と前記短絡用導電膜とは同一部材により形成されている請求項4に記載の静電容量型入力装置。
  6. 前記層間絶縁膜は、前記入力領域のうち、前記交差部分のみに形成されている請求項4または5に記載の静電容量型入力装置。
  7. 前記層間絶縁膜は、前記入力領域の全域あるいは略全域に形成され、
    当該層間絶縁膜には、前記中継電極を前記交差部分で途切れている前記他方の電極パターンに接続させるための第1のコンタクトホールと、前記短絡用導電膜を前記第1の透光性導電膜の側面および前記第2の透光性導電膜の側面に接続させるための第2のコンタクトホールとが形成されている請求項4または5に記載の静電容量型入力装置。
  8. 前記第1の透光性導電膜、前記第2の透光性導電膜、および前記短絡用導電膜は、ITO膜であり、
    前記透光性絶縁膜は、シリコン酸化膜である請求項1に記載の静電容量型入力装置。
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