JP5066272B2 - 入力装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等と組み合わせて用いられる入力装置（タッチパネル）及びその製造方法に関する。

タッチパネルは、例えば特許文献１に示すように、透明な表層パネル（透明基板２３）と、表層パネル下の加飾領域に形成される加飾層（遮光層２４）と、表層パネル及び加飾層の下面全域に形成される透明な平坦化層（オーバーコート層２５）と、前記平坦化層の下面に形成される透明電極（透明導電層２６）等を有して構成される。

特許文献１では、感光性のアクリル樹脂等の透明な樹脂をスピンコートして平坦化層を形成している。

しかしながら、このように平坦化層を、スピンコートによる樹脂層で形成する構成では、特に表層パネルと加飾層との間の段差等により平坦化層の平坦化度が低くなり、そのため、透明電極を平坦化面に形成できずセンサ感度が低下するといった問題があった。

また特許文献１では平坦化層を必要とするためにタッチパネルの厚みが大きくなり薄型化に適切に対応できない問題があった。

さらに、従来のタッチパネルの製造工程では、加飾層の印刷形成、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極の蒸着及びフォトリソグラフィによるパターン形成、基材間の貼り合わせ等があり、このように複数の複雑な製造プロセス技術を要するために、設備投資費用やプロセス技術開発費用がかかり、また製造プロセスが長くなり生産性に劣るものであった。

特許文献２に記載されたタッチパネルにおいても、表層パネル（単一基板１１）下の加飾領域に加飾層（マスク層１２）、平坦化層（平滑層１５）及び透明電極（センス回路１３）を積層しており、上記特許文献１と同様の問題が生じた。

特開２００９−３０１７６７号公報 特開２００９−１９３５８７号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、良好なセンサ感度を備えた薄型の入力装置を提供することを目的とする。

また本発明は、印刷プロセスを主体とした入力装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明における入力装置は、
操作面を有する透明パネルと、前記透明パネルの前記操作面に対して反対側の裏面であって透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に形成され、前記透明入力領域と前記加飾領域との境界を規定するとともに前記透明入力領域から離れる方向に傾斜する傾斜面で形成された側面及び平坦な表面を有する非透光性の加飾層と、前記裏面の前記透明入力領域から前記加飾層の前記側面及び前記平坦な表面にかけて形成された透明電極と、前記加飾領域にて前記透明電極と一部で重なって前記透明電極に電気的に接続されるとともに前記加飾層の前記平坦な表面に延出して形成された配線層と、を有することを特徴とするものである。

本発明では、加飾層と透明電極の双方を、透明基材の同じ裏面に形成している。このとき本発明では、透明電極を裏面の透明入力領域から加飾層の表面に乗り上げて形成し、加飾層の表面に透明電極に電気的に接続される配線層を形成した。これにより、配線層が透明入力領域に現れることなく、加飾領域にて配線層と透明電極間の電気接続性を安定したものにできる。しかも透明電極を加飾層の表面にまで形成したことで加飾領域の一部も入力領域にでき、したがって入力領域を広げることができる。

そして本発明では透明電極を加飾層と同じ平坦な裏面に形成したため、スピンコート等による平坦化層の表面に透明電極を形成するよりも平坦化面に形成でき、優れたセンサ感度を得ることができる。また従来のように平坦化層を形成する必要が無いために、従来よりも薄型化を実現することが出来る。

本発明では、前記加飾層、前記透明電極及び前記配線層が印刷形成されていることが好ましい。

また本発明では、前記第１の面側には前記透明電極及び前記配線層の表面を覆う保護層が設けられていることが好ましい。これにより透明電極及び配線層を適切に保護できる。

また本発明では、前記透明入力領域と前記加飾領域との境界を規定する前記加飾層の側面は、前記透明入力領域から離れる方向に傾斜する傾斜面であり、前記透明電極は、前記第１の面の透明入力領域から前記傾斜面にかけて形成される。これにより、簡単且つ安定して透明電極を第１の面の透明入力領域から加飾層の表面に乗り上げて形成することができる。

本発明では、前記保護層は、ＰＥＴ基材にハードコート層が形成されたハードコートフィルムであることが好ましい。また、前記透明電極に透明絶縁層を介して第２の透明電極が形成されている構成にできる。また、前記加飾層と前記配線層との間、及び前記加飾層と前記透明電極との間に絶縁層が形成されている構成にできる。また、前記透明電極は導電インクにより形成されることが好ましい。このとき、前記導電インクは、ＰＥＤＯＴ含有の導電インクであるか、あるいは、ＰＳＳ含有の導電インクであることが好ましい。また、前記入力装置は、静電容量式タッチパネルであることが好ましい。

また本発明では、前記透明電極は、１層構造で構成されることが好ましい。これにより、より効果的に入力装置の薄型化を実現できる。

また本発明における入力装置の製造方法は、
透明パネルの操作面の反対側に位置する裏面であって、透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に非透光性の加飾層を印刷形成し、このとき、前記加飾層に、前記透明入力領域と前記加飾領域との境界を規定するとともに前記透明入力領域から離れる方向に傾斜する傾斜面により形成された側面と平坦な表面とを形成する工程、
前記裏面の前記透明入力領域から前記加飾層の前記側面及び前記平坦な表面にかけて透明電極を印刷形成する工程、
前記加飾領域にて前記透明電極と一部で重なって前記透明電極に電気的に接続され、且つ前記加飾層の前記平坦な表面に延出する配線層を印刷形成する工程、
を有することを特徴とするものである。

本発明では、加飾層、透明電極及び配線層の主要プロセスを全て印刷にて形成したことで、従来に比べて複数のプロセス技術を必要とせず、設備投資費用や製造プロセス時間を抑制でき、生産性を向上させることができる。

また本発明では、前記配線層を形成後、前記第１の面側に前記透明電極及び前記配線層の表面を覆う保護層を形成する工程を有することが好ましい。また、前記第１の面に前記透明電極を１層構造により形成することが好ましい。

本発明の入力装置によれば、透明電極を加飾層と同じ平坦な第１の面に形成したため、スピンコート等による平坦化層の表面に透明電極を形成するよりも平坦化面に形成でき、優れたセンサ感度を得ることができる。また従来のように平坦化層を形成する必要が無いために、従来よりも薄型化を実現することが出来る。

また本発明の入力装置の製造方法によれば、加飾層、透明電極及び配線層の主要プロセスを全て印刷にて形成したことで、従来に比べて複数のプロセス技術を必要とせず、設備投資費用や製造プロセス時間を抑制でき、生産性を向上させることができる。

本実施形態における静電容量式のタッチパネル（入力装置）の平面図、 図２は、図１に示すタッチパネルをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た縦断面図、 参考例におけるタッチパネルの部分拡大縦断面図、 図２とは別の実施形態におけるタッチパネルの部分拡大縦断面図、 本実施形態におけるタッチパネルの製造方法を示す一工程図（縦断面図）、

図１は、本実施形態における静電容量式のタッチパネル（入力装置）の平面図、図２は、図１に示すタッチパネルをＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た縦断面図（ただし、操作面９側を下向きに示した）である。

本実施形態におけるタッチパネル１は、表層に位置する透明パネル５、加飾層３、透明電極４、配線層６及び保護層２１等を有して構成される。

ここで、「透明」、「透光性」とは可視光線透過率が６０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。更にヘイズ値が６以下であることが好適である。

なお図１の縦断面図である図２では、表層である透明パネル５を下側にして図示した。よって図２では、透明パネル５の下面が操作面９である。

透明パネル５は、ガラスや透明なプラスチック等で形成され特に材質を限定するものでない。また透明パネル５は全体が平板状のものであってもよいし、あるいは筐体の形状とされていてもよい。

図２に示すように透明パネル５の第１の面（操作面９に対して反対側の裏面）５ａであって加飾領域１ｂには有色の加飾層３が形成されている。加飾領域１ｂは透明入力領域１ａの周囲を囲む形状で設けられている。加飾層３は例えばスクリーン印刷で形成されるが印刷方法を特に限定するものではない。加飾層３の形成された加飾領域１ｂは、非透光性となり、透明入力領域１ａは透光性となっている。加飾層３の材質は問わないが加飾層３が導電性を有する場合には、加飾層３の表面３ａ全域に絶縁層を重ねて形成することが必要である。この絶縁層は透光性、非透光性のどちらであってもよいが、前記絶縁層が加飾層３の側面から透明入力領域１ａへはみ出すような場合には透明とする。

図２に示すように、透明パネル５における第１の面５ａの透明入力領域１ａから加飾層３の表面３ａにかけて透明電極４が形成されている。ここでの「加飾層３の表面３ａ」とは、操作面９から見ればタッチパネル１の裏面側にあたる面であり、あるいは操作面９を上面側に向ければ下面側にあたる。図１に示すように透明入力領域１ａはタッチパネル１の中央の広範囲にわたって設けられる。この実施形態では透明入力領域１ａが矩形状で構成されているが形状を限定するものでない。

図１に示すように透明電極４は、夫々、分離形成された第１の透明電極４ａと第２の透明電極４ｂとを一組として、Ｙ方向に間隔を空けて複数組、形成されている。本実施形態では、第１の透明電極４ａ及び第２の透明電極４ｂの各形状を限定するものでないが、第１の透明電極４ａ及び第２の透明電極４ｂはＸ方向に向けてＹ方向への幅寸法が漸次的あるいは段階的に変化するように形成されている。

透明電極４は、印刷形成可能な導電材料であれば特に材質を限定するものではない。例えば導電材料にはＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ含有の導電インク、Ａｇナノワイヤ含有の導電インク、カーボンナノチューブ含有の導電インクを提示できる。印刷方法もスクリーン印刷、インクジェット印刷、熱転写等を問わない。加飾層３や配線層６の印刷方法についても同様である。

図２に示すように透明入力領域１ａと加飾領域１ｂとの境界Ｂを規定する加飾層３の側面３ｂは、透明入力領域１ａから離れる方向に傾斜する傾斜面（以下、傾斜面３ｂと称する）となっている。そして図２に示すように透明電極４は第１の面５ａの透明入力領域１ａから加飾層３の傾斜面３ｂにかけて形成されている。

図１，図２に示すように、複数本の配線層６は夫々、各透明電極４と一部で重なって形成されるとともに、加飾層３の平坦な表面３ａに延出して形成される。このように配線層６は加飾層３の表面３ａに形成されるため、実際には図１のようにタッチパネル１の操作面９側から配線層６を見ることはできないが、図１では、加飾層３を透視して配線層６を図示した。配線層６は、例えばスクリーン印刷により形成されるが特に印刷方法を限定するものでない。

配線層６は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＮｉ合金、Ｎｉ等の金属材料を有して形成され、例えばＡｇペーストを印刷して形成される。

各配線層６は、加飾層３の表面３ａ内にて引き回されて図１に示すように、フレキシブルプリント基板（図示しない）と接続する部分に集められる。各配線層６の先端は、フレキシブルプリント基板（図示しない）と電気的に接続される外部接続部６ａを構成している。

図２に示すように、透明パネル５の第１の面５ａ側には、透明電極４及び配線層６の表面を覆う保護層２１が設けられている。保護層２１は、薄いＰＥＴ基材の表面にウレタンアクリレート樹脂等のハードコート層が形成されたハードコートフィルム（透明保護層）であり、保護層２１を透明電極４及び配線層６の露出面に光学透明粘着層（ＯＣＡ）を介して貼着することができる。ただし、外部接続部６ａの表面には保護層２１が覆われておらず、外部接続部６ａは露出してフレキシブルプリント基板と接続できるようになっている。

図１，図２に示すタッチパネル１では、タッチパネル１の表層に位置する透明パネル５の操作面９に操作者が例えば指を接触あるいは近接させると指に近い第１の透明電極４ａとの間、及び指に近い第２の透明電極４ｂとの間の静電容量が変化する。そしてこの静電容量変化に基づいて指の操作位置を算出することが可能である。

図３に示すように、加飾層３及び透明電極４を、ＰＥＴフィルム等の透明基材１８の第１の面１８ａに形成し、ガラスや透明なプラスチックからなる透明パネル５を透明基材１８の第２の面１８ｂ（第１の面１８ａに対し反対側の面）に光学透明粘着層（ＯＣＡ）１９を介して貼着した構造としてもよい。ただし図２に示すように表層の透明パネル５に加飾層３及び透明電極４を形成すれば部品点数を少なくでき、またタッチパネル１の薄型化、更にはセンサ感度の向上を図ることができ好適である。

図４に示すタッチパネルでは、２層の透明電極１５，１６を透明絶縁層１７を介して積層した積層構造としている。このとき、例えば、透明電極１５は、Ｘ方向に向けて延出し、Ｙ方向に間隔を空けた複数本で構成され、透明電極１６はＹ方向に向けて延出し、Ｘ方向に間隔を空けた複数本で構成される。

図４に示すように透明電極１５を透明パネル５における第１の面５ａの透明入力領域１ａから加飾層３の表面３ａにかけて印刷形成したが、透明電極１６については、ＰＥＴフィルム等の透明基材２３の表面にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料をスパッタや蒸着して成膜し、更にフォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成した構成を提示できる。そして、透明電極１６が形成された透明基材２３と、透明電極１５が形成された透明パネル５間を光学透明粘着層（ＯＣＡ）（透明絶縁層１７）を介して貼着することができる。

ただし本実施形態では、図１，図２に示すように、透明電極４を１層構造で構成することが可能であり、これによりタッチパネル１の薄型化を促進することができて好適である。

図５は本実施形態のタッチパネル１の製造方法を示す工程図である。
図５（ａ）の工程では、透明パネル５の第１の面５ａであって加飾領域１ｂに加飾層３をスクリーン印刷等により印刷形成する。なお、透明パネル５の第１の面５ａは平坦面であるが、操作面９側は平坦でなくてもよい。また、透明パネル５は筐体の一部を構成していてもよい。

次に図５（ｂ）の工程では、透明パネル５の第１の面５ａであって透明入力領域１ａから加飾層３の傾斜面３ｂ及び平坦な表面３ａにかけて透明電極４をスクリーン印刷等により図１に示す平面形状にて印刷形成する。

このとき、加飾層３の側面は傾斜面３ｂとなっているため、透明電極４を第１の面５ａから加飾層３の表面３ａにかけて簡単且つ安定して形成することができる。

次に図５（ｃ）の工程では、各透明電極４ａ，４ｂ（図１参照）と膜厚方向で重なり、且つ加飾層３の平坦な表面３ａに延出する複数本の配線層６をスクリーン印刷等により印刷形成する。

そして図５（ｄ）の工程では、透明パネル５の第１の面５ａ側に透明電極４及び配線層６の露出表面を覆う保護層２１を形成する。この保護層２１は、例えば、薄いＰＥＴ基材の表面にウレタンアクリレート樹脂等のハードコート層が形成されたハードコートフィルム（透明保護層）であり、保護層２１を透明電極４及び配線層６の表面に光学透明粘着層（ＯＣＡ）を介して貼着することができる。

本実施形態では、加飾層３と透明電極４の双方を、透明パネル５の同じ第１の面５ａに形成している。このとき本実施形態では、透明電極４を第１の面５ａの透明入力領域１ａから加飾層３の表面にまで乗り上げて形成し、加飾層３の表面に透明電極４に電気的に接続される配線層６を形成した。これにより、配線層６が透明入力領域１ａに現れることはなく、加飾領域１ｂにて配線層６と透明電極４間の電気接続性を安定したものにできる。しかも透明電極を加飾層３の表面にまで形成したことで加飾領域の一部も入力領域にでき、したがって入力領域を広げることができる。

そして本実施形態では透明電極４を加飾層６と同じ平坦な第１の面５ａに形成できるため、スピンコート等による平坦化層の表面に透明電極を形成するよりも平坦化面に形成でき、優れたセンサ感度を得ることができる。また従来のように平坦化層を形成する必要が無いために、従来よりも薄型化を実現することが出来る。

また本実施形態におけるタッチパネル１の製造方法では、加飾層３、透明電極４及び配線層６の主要プロセスを全て印刷にて形成したことで、従来に比べて複数のプロセス技術を必要とせず、設備投資費用や製造プロセス時間を抑制でき、生産性を向上させることができる。

本実施形態におけるタッチパネル１は静電容量式であり、タッチパネル１の裏面側（操作面９と反対側）には液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）（図示しない）が配置されている。液晶ディスプレイの表示形態をタッチパネル１の透明入力領域１ａから見ることができ、また本実施形態では透明入力領域１ａに映し出された表示形態を見ながら入力操作を可能としている。

本実施形態におけるタッチパネル（入力装置）は、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ゲーム機、カーナビゲーション等に使用される。

１ タッチパネル
１ａ 透明入力領域
１ｂ 加飾領域
３ 加飾層
３ｂ 傾斜面
４、４ａ、４ｂ、１５、１６ 透明電極
５ 透明パネル
５ａ 第１の面
６ 配線層
９ 操作面
１８、２３ 透明基材
２１ 保護層

Claims (19)

1. 操作面を有する透明パネルと、前記透明パネルの前記操作面に対して反対側の裏面であって透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に形成され、前記透明入力領域と前記加飾領域との境界を規定するとともに前記透明入力領域から離れる方向に傾斜する傾斜面で形成された側面及び平坦な表面を有する非透光性の加飾層と、前記裏面の前記透明入力領域から前記加飾層の前記側面及び前記平坦な表面にかけて形成された透明電極と、前記加飾領域にて前記透明電極と一部で重なって前記透明電極に電気的に接続されるとともに前記加飾層の前記平坦な表面に延出して形成された配線層と、を有することを特徴とする入力装置。
2. 前記加飾層、前記透明電極及び前記配線層が印刷形成されている請求項１記載の入力装置。
3. 前記裏面側には前記透明電極及び前記配線層の表面を覆う保護層が設けられている請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記保護層は、ＰＥＴ基材にハードコート層が形成されたハードコートフィルムである請求項３記載の入力装置。
5. 前記透明電極は、１層構造で構成される請求項１ないし４のいずれか１項に記載の入力装置。
6. 前記透明電極に透明絶縁層を介して第２の透明電極が形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の入力装置。
7. 前記加飾層と前記配線層との間、及び前記加飾層と前記透明電極との間に絶縁層が形成されている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の入力装置。
8. 前記透明電極は導電インクにより形成される請求項１ないし７のいずれか１項に記載の入力装置。
9. 前記導電インクは、ＰＥＤＯＴ含有の導電インクである請求項８記載の入力装置。
10. 前記導電インクは、ＰＳＳ含有の導電インクである請求項８又は９に記載の入力装置。
11. 前記入力装置は、静電容量式タッチパネルである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の入力装置。
12. 透明パネルの操作面の反対側に位置する裏面であって、透明入力領域の周囲を囲む加飾領域に非透光性の加飾層を印刷形成し、このとき、前記加飾層に、前記透明入力領域と前記加飾領域との境界を規定するとともに前記透明入力領域から離れる方向に傾斜する傾斜面により形成された側面と平坦な表面とを形成する工程、
    前記裏面の前記透明入力領域から前記加飾層の前記側面及び前記平坦な表面にかけて透明電極を印刷形成する工程、
    前記加飾領域にて前記透明電極と一部で重なって前記透明電極に電気的に接続され、且つ前記加飾層の前記平坦な表面に延出する配線層を印刷形成する工程、
    を有することを特徴とする入力装置の製造方法。
13. 前記配線層を形成後、前記裏面側に前記透明電極及び前記配線層の表面を覆う保護層を形成する工程を有する請求項１２記載の入力装置の製造方法。
14. 前記保護層には、ＰＥＴ基材にハードコート層が形成されたハードコートフィルムを用いる請求項１３記載の入力装置の製造方法。
15. 前記裏面に前記透明電極を１層構造により形成する請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の入力装置の製造方法。
16. 前記透明電極を導電インクにより形成する請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の入力装置の製造方法。
17. 前記導電インクには、ＰＥＤＯＴ含有の導電インクを用いる請求項１６記載の入力装置の製造方法。
18. 前記導電インクには、ＰＳＳ含有の導電インクを用いる請求項１６又は１７に記載の入力装置の製造方法。
19. 前記入力装置は、静電容量式タッチパネルである請求項１２ないし１８のいずれか１項に記載の入力装置の製造方法。

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