JP4998919B2

JP4998919B2 - 静電容量型入力装置

Info

Publication number: JP4998919B2
Application number: JP2007157116A
Authority: JP
Inventors: 睦松尾
Original assignee: ソニーモバイルディスプレイ株式会社
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-06-14
Also published as: JP2008310551A

Description

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
（ｎ₁）²＝ｎ0×ｎ₂
ｎ₁×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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。