JP5278759B2 - 静電容量型入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、同一レイヤに配列された複数の透光性電極を備え、指等が接触した電極の位置を検出できる静電容量型入力装置に関するものである。

近年、携帯電話機や、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、様々な電子機器の操作部にタッチパネルが採用されている。タッチパネルは、液晶パネル等の表示装置の表示画面上に、指等の接触位置を検出可能な入力装置を貼り合わせて構成される。タッチパネルを構成する入力装置には、その構造及び検出方式の違いにより、抵抗膜型や静電容量型等の様々なタイプがある。このうち、静電容量型入力装置は、１枚の基板上に透光性導電膜（透光性電極）を有し、指等がタッチすることによって形成される静電容量を介して流れる微弱電流量の変化を検出することによって被接触位置を特定するものであり、抵抗膜型入力装置と比べて、より高い透過率が得られるという利点がある。

図６は、特許文献１に記載されている従来の静電容量型入力装置の概略構成を示す平面図であり、図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩラインの拡大断面図である。

静電容量型入力装置９１は、基板９２上に、Ｘ軸方向（図の上下方向）に延びる複数のＸ軸トレース９３と、Ｙ軸方向（図の左右方向）に延び、Ｘ軸トレース９３と交差して配置される複数のＹ軸トレース９４とを備え、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における指等の接触位置をそれぞれ検出する。

Ｘ軸トレース９３は、Ｘ軸方向に整列する複数の透明電極９５を相互に連結することによって形成されている。一方、Ｙ軸トレース９４は、Ｙ軸方向に間欠的に配置される複数の透明電極９６を導電性の材料よりなるジャンパー９９を介して電気的に接続することによって形成されている。ジャンパー９９は、Ｘ軸トレースの一部（隣接する一対の透明電極９５の連結部分）の上方を跨ぐように、Ｘ軸トレース９３及びＹ軸トレース９４上に積層された絶縁膜９７上に形成され、透明電極９６上に位置するスルーホール９８を通じて透明電極９６に接続されている。

このように、特許文献１に記載された構成では、Ｘ軸トレース９３とこれを跨いで形成されるジャンパー９９との間を絶縁するために、基板９２の全面に絶縁膜を成膜し、ジャンパー９９と透明電極９６との接続箇所にのみスルーホール９８を設けている。

また、特許文献２には、基板の全面に絶縁膜を設ける代わりに、ジャンパーが跨ぐ部分にのみ絶縁膜を形成した構成が記載されている。

登録実用新案第３１４４５６３号公報 登録実用新案第３１４４２４１号公報

上記の従来の静電容量型入力装置は、基板上に、透光性電極、絶縁膜、ジャンパー（導電体）をこの順に積層することにより形成される。この場合、次のような問題がある。

第１に、ジャンパーが人に近い側（液晶パネルと反対側）に形成されるので、ジャンパーを金属光沢を有する導電材料で形成した場合、ジャンパーが見た目に目立ちやすくなってしまう。

第２に、絶縁膜の一部がオーバーハング状態にある場合、ジャンパーがオーバーハング部分を跨ぐ可能性が高く、ジャンパーの断線に繋がりやすいという問題がある。

図８は、図６に示す静電容量型入力装置において、絶縁膜のオーバーハングが発生した場合を説明するための平面図であり、図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸラインの断面図である。

スルーホール９８は、基板９２上の全体に渡って絶縁膜９７を積層した後、その一部を選択的にエッチングすることによって形成される。しかしながら、エッチングの処理時間が長くなり過ぎると、絶縁膜９７の表面から深い部分でエッチングがより進行して、図９の断面図に示すように、絶縁膜９７の表面側の部分がスルーホール９８の中心側に向かってせり出した形状（オーバーハング）となる場合がある。

例えば、図８に示す矢印で示した範囲にオーバーハングが生じると、図９の二点鎖線で模式的に示すように、隣接する一対の透明電極９６を接続するためのジャンパー９９が断線し、Ｙ軸トレース９４の導通状態が得られなくなってしまう。ここで、スルーホールの半周にオーバーハングが生じると仮定すると、およそ５０％の確率でジャンパー９９の形成領域とオーバーハング領域とが重なるので、かなりの確率で断線が生じてしまうことがわかる。

図１０は、特許文献２に記載の従来の静電容量型入力装置において、絶縁膜のオーバーハングが発生した場合を説明するための平面図であり、図１１は、図１０に示すＸＩ−ＸＩラインの断面図である。

同様の問題は、ジャンパー９９がＸ軸トレース９３を跨ぐ部分にのみ絶縁膜９７を設けた特許文献２に記載の構造でも生じ得る。例えば、図１０に矢印で示した範囲（絶縁膜９７の短辺部分）にオーバーハングが生じると、図１１の二点鎖線で模式的に示すように、ジャンパー９９が断線してしまい、Ｙ軸トレース９４が導通しなくなる。

それ故に、本発明は、同一レイヤに２軸方向の透光性電極を配列した構造であって、一方の軸方向の透光性電極を相互に接続するジャンパーが目立ちにくく、断線する可能性の低い構造を有する静電容量型入力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る静電容量型入力装置は、基板と、基板上において第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の導電体と、複数の導電体及び基板を覆うように形成される絶縁膜と、絶縁膜上において第１及び第２の方向に配列される複数の第１の透光性電極と、絶縁膜上において第１及び第２の方向に配列されると共に、各々が第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを備える。第１の方向に整列する第１の透光性電極の各々は、絶縁膜に形成されたスルーホールを通じて、導電体によって相互に電気的に接続され、第１の透光性電極の各々は、スルーホールの開口部全体を、スルーホールの周りから覆って形成されており、第１の透光性電極の各々は、絶縁膜の表面から絶縁膜に形成されたスルーホールの内壁に沿って導電体の表面に到達することで、導電体によって相互に電気的に接続され、第２の方向に整列する第２の透光性電極の各々は、絶縁膜上において相互に接続される。

また、本発明に係る静電容量型入力装置は、基板と、基板の表面に形成され、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の導電体と、複数の導電体の各々を部分的に覆うように、導電体の表面と基板の表面とに渡って形成され、複数の導電体の各々に対して１対１で対応するように設けられる複数の絶縁膜と、第１及び第２の方向に配列される複数の第１の透光性電極と、第１及び第２の方向に配列されると共に、各々が第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを備える。第１の方向に整列する第１の透光性電極の各々は、絶縁膜の表面と、導電体のうち、絶縁膜によって覆われていない部分と、基板の表面とに渡って形成され、導電体のうち、絶縁膜によって覆われていない部分に当接することで、導電体によって相互に電気的に接続され、第２の方向に整列する第２の透光性電極の各々は、絶縁膜の表面と基板の表面とに渡って形成され、絶縁膜上において相互に接続される。

本発明によれば、同一レイヤに複数の透光性電極を配列した静電容量型入力装置において、透光性電極同士を接続するために用いられる導電体が基板上（すなわち、入力装置の内部）に形成されるため、導電体を目立ちにくくすることができる。また、導電体のうち絶縁層で覆われていない部分の全体を覆うように第１の透光性電極の各々を形成することにより、絶縁膜の断面形状にかかわらず、導電体の断線を防止することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る静電容量型入力装置の概略構成を示す平面図 図１に示すＩＩ−ＩＩラインの拡大断面図 図１に示すスルーホール近傍の拡大図 本発明の第２の実施形態に係る静電容量型入力装置の概略構成を示す平面図 図４に示すＶ−Ｖラインの拡大端面図 従来の静電容量型入力装置の概略構成を示す平面図 図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩラインの拡大断面図 図６に示す静電容量型入力装置において、絶縁膜のオーバーハングが発生した場合を説明するための平面図 図８に示すＩＸ−ＩＸラインの断面図 従来の静電容量型入力装置において、絶縁膜のオーバーハングが発生した場合を説明するための平面図 図１０に示すＸＩ−ＸＩラインの断面図

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電容量型入力装置の概略構成を示す平面図であり、図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩラインの拡大断面図である。また、図３は、図１に示すスルーホール近傍の拡大図である。

静電容量型入力装置１は、基板２と、複数のジャンパー８と、絶縁膜６と、複数の第１の透光性電極３と、複数の第２の透光性電極４とを備える。ジャンパー８、絶縁膜６、透光性電極（第１の透光性電極３及び第２の透光性電極４）は、基板２上にこの順序で形成されたものである。

ジャンパー８は、導電性を有する材料によって形成され、基板２の表面に行列上に配列されている。ジャンパー８の各々は、第１の透光性電極３をＸ軸方向に接続するためのものであり、両端部がＸ軸方向に隣接する一対の第１の透光性電極３の各々と重なり合うような位置及び寸法に形成されている。ジャンパー８は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層体、Ａｇ、Ａｇ合金、導電性高分子により形成することができる。

絶縁膜６は、絶縁材料をジャンパー８及び基板２の表面全体を覆うように積層することにより形成され、第１の透光性電極３とジャンパー８とが重なり合う部分には、ジャンパー８の表面にまで達するスルーホール７が設けられている。

第１の透光性電極３及び第２の透光性電極４は、同一レイヤ内で、Ｘ軸方向及びこれと直交するＹ軸方向にマトリクス状に配列されている。第１の透光性電極３及び第２の透光性電極４は、ＩＴＯ等の透光性の導電材料を用いて、同一工程で形成される。

第１の透光性電極３の各々は、図１に示されるように、絶縁膜６上においてはＸ軸方向及びＹ軸方向のいずれにも相互に接続されていないが、スルーホール７を介して基板２上のジャンパー８に接続されている。この結果、Ｘ軸方向に整列する第１の透光性電極３が相互に電気的に接続された状態となる。

一方、第２の透光性電極４の各々は、第１の透光性電極３の行間及び列間に配置され、絶縁膜６上において、第２の透光性電極４と同時にパターニングされる接続部５を介してＹ軸方向に相互に連結されている。

Ｘ軸方向に接続される第１の透光性電極３と、Ｙ軸方向に接続される第２の透光性電極４とを同一レイヤに配列する場合、交差部分が生じるため、いずれか一方向の接続を行うためにジャンパー８のような配線部が必要となる。本実施形態に係る静電容量型入力装置１では、ジャンパー８を基板２の表面に形成し、その上方に絶縁膜６と第１及び第２の透光性電極３及び４を形成しているため、表面側から見た際にジャンパー８を目立ちにくくすることができる。

本実施形態では、スルーホール７の開口部全体が第１の透光性電極３によって覆われているため、例えば、図３に示す矢印の範囲に絶縁膜のオーバーハング（図９参照）が生じた場合でも、オーバーハングのないスルーホール７の内壁に沿って第１の透光性電極３がジャンパー８の表面に到達することができる。したがって、スルーホール７内壁の断面形状にかかわらず、ジャンパー８の断線を防止することができる。

上述したように、ジャンパー８は導電性を有する様々な材料によって形成することができるが、遮光性を有する材料を用いる場合、更に以下のような利点がある。

ジャンパー８を遮光性材料で形成する場合、ジャンパー８のパターニングと同一工程で、ジャンパー８と同一材料を用いて基板２上に位置決め用のアライメントマークを形成することができる。この結果、アライメントマーク形成プロセスを削減することができると共に、２層目以降の膜を形成するために用いる露光機に特段の改造を施すことなく、標準的な読み取り機構を用いて露光時の位置決めをすることが可能となる。

また、２層目以降の膜の形成時に顕微鏡等で目視確認して位置合わせを行う場合、１層目のジャンパー８が遮光性材料で形成されていることによって、視認性が向上するので、位置合わせを容易に行うことが可能となる。

更に、遮光性材料として導電性高分子材料を採用することもできる。一般に、高分子膜は、透光性と導電性がトレードオフの関係にあるが、ジャンパー８が形成される限られた範囲であれば遮光性があっても入力装置全体の光透過性に与える影響は小さい。また、導電性についても、ＩＴＯ程度の抵抗値を有する材料であれば良いため、生産性の高い導電性高分子を利用することができる。

遮光性材料として金属を用いる場合、ジャンパー８と、基板２上の図示しない金属配線層（透光性電極に接続される配線等）とを、１工程で同時にパターニングすることができるので、工程数を削減してコストダウンを図ることも可能となる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る静電容量型入力装置の概略構成を示す平面図であり、図５は、図４に示すＶ−Ｖラインの拡大端面図である。

本実施形態に係る静電容量型入力装置は、第１の実施形態と同様に、基板２上にジャンパー８、絶縁膜６、透光性電極（第１の透光性電極３及び第２の透光性電極４）を順に積層して構成されているが、絶縁膜６の形成領域が第１の実施形態とは相違する。以下、本実施形態と第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態では、隣接する第２の透光性電極４を接続する接続部５と交差する部分にのみ絶縁膜６が設けられている。より詳細には、絶縁膜６は、ジャンパー８と隣接する第１の透光性電極３の各々とが重なり合う部分のうち一部（斜線部）を除いて、ジャンパー８の各々を部分的に覆うように形成されている。尚、本実施形態では、ジャンパー８の両方の端部に絶縁膜６で覆われていない部分が設けられているが、絶縁膜６で覆われない領域は、必ずしも端部である必要はなく、ジャンパー８と透光性電極との重なり部分の一部であれば良い。

また、第１の透光性電極３の各々は、ジャンパー８の表面のうち、絶縁膜６によって覆われていない一部（斜線部）の全体を覆うように形成され、ジャンパー８の当該一部に当接する。これにより、Ｘ軸方向に整列する第１の透光性電極３が相互に電気的に接続された状態となる。一方、Ｙ軸方向に整列する第２の透光性電極４の各々は、ジャンパー８を覆う絶縁膜６上において、接続部５を介して接続されている。

本実施形態に係る静電容量型入力装置１においても、ジャンパー８を基板２の表面に形成し、その上に絶縁膜６と第１及び第２の透光性電極３及び４を形成しているため、表面側から見た際にジャンパー８を目立ちにくくすることができる。

また、本実施形態に係る静電容量型入力装置１では、絶縁膜６によって覆われていないジャンパー８の一部と、第１の透光性電極３とが面接触できるので、エッチング処理によって、図５の断面に示すように、オーバーハング（絶縁膜６の外周壁の断面のうち、絶縁膜６の表面側の部分がより外方にせり出した状態）が生じた場合でも、第１の透光性電極３とジャンパー８との接続を確保することができる。

尚、上記の各実施形態では、透光性電極のＸ軸方向の接続をジャンパーを介して行った例を示したが、図１の例のＸ軸とＹ軸とを逆にして、Ｘ軸方向の透光性電極の接続を接続部を介して行い、Ｙ軸方向の透光性電極の接続をジャンパーで行っても良い。

本発明は、各種電子機器の入出力機器として用いられるタッチパネル等を構成するために利用できる。

１ 静電容量型入力装置
２ 基板
３ 第１の透光性電極
４ 第２の透光性電極
６ 絶縁膜
７ スルーホール
８ ジャンパー

Claims (10)

1. 静電容量型入力装置であって、
   基板と、
   前記基板上において第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の導電体と、
   複数の前記導電体及び前記基板を覆うように形成される絶縁膜と、
   前記絶縁膜上において前記第１及び第２の方向に配列される複数の第１の透光性電極と、
   前記絶縁膜上において前記第１及び第２の方向に配列されると共に、各々が前記第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを備え、
   前記第１の方向に整列する前記第１の透光性電極の各々は、前記絶縁膜に形成されたスルーホールを通じて、前記導電体によって相互に電気的に接続され、
   前記第１の透光性電極の各々は、前記スルーホールの開口部全体を、前記スルーホールの周りから覆って形成されており、
   前記第１の透光性電極の各々は、前記絶縁膜の表面から前記絶縁膜に形成されたスルーホールの内壁に沿って前記導電体の表面に到達することで、前記導電体によって相互に電気的に接続され、
   前記第２の方向に整列する前記第２の透光性電極の各々は、前記絶縁膜上において相互に接続される、静電容量型入力装置。
2. 静電容量型入力装置であって、
   基板と、
   前記基板の表面に形成され、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の導電体と、
   複数の前記導電体の各々を部分的に覆うように、前記導電体の表面と前記基板の表面とに渡って形成され、複数の前記導電体の各々に対して１対１で対応するように設けられる複数の絶縁膜と、
   前記第１及び第２の方向に配列される複数の第１の透光性電極と、
   前記第１及び第２の方向に配列されると共に、各々が前記第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを備え、
   前記第１の方向に整列する前記第１の透光性電極の各々は、前記絶縁膜の表面と、前記導電体のうち、前記絶縁膜によって覆われていない部分と、前記基板の表面とに渡って形成され、前記導電体のうち、前記絶縁膜によって覆われていない部分に当接することで、前記導電体によって相互に電気的に接続され、
   前記第２の方向に整列する前記第２の透光性電極の各々は、前記絶縁膜の表面と前記基板の表面とに渡って形成され、前記絶縁膜上において相互に接続される、静電容量型入力装置。
3. 前記第１の透光性電極の各々は、前記導電体のうち、前記絶縁膜によって覆われていない部分の全体を覆うように形成される、請求項１または２に記載の静電容量型入力装置。
4. 前記導電体は、遮光性を有する材料よりなる、請求項１または２に記載の静電容量型入力装置。
5. 前記基板上に、前記導電体と同一材料より形成され、製造時の位置決めに用いられるアライメントマークを更に備える、請求項４に記載の静電容量型入力装置。
6. 前記導電体の材料が金属であり、
   前記基板上に、前記導電体と同一材料より形成され、前記第１の透光性電極及び前記第２の透光性電極に接続される金属配線層を更に備える、請求項４または５に記載の静電容量型入力装置。
7. 静電容量型入力装置の製造方法であって、
   基板上に、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の導電体を形成する第１の工程と、
   複数の前記導電体及び前記基板を覆うように絶縁膜を形成する第２の工程と、
   前記第１及び第２の方向に配列される複数の第１の透光性電極と、前記第１及び第２の方向に配列されると共に、各々が前記第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを形成する第３の工程とを含み、
   前記第１の工程で形成される前記導電体は、前記基板の表面に形成され、
   前記第２の工程で形成される前記絶縁膜は、前記第１の透光性電極と前記導電体とが重なり合う部分には、前記導電体の表面にまで達するスルーホールが設けられており、
   前記第１の透光性電極の各々は、前記スルーホールの開口部全体を、前記スルーホールの周りから覆って形成されており、
   前記第１の透光性電極の各々は、前記絶縁膜の表面から前記絶縁膜に形成されたスルーホールの内壁に沿って前記導電体の表面に到達することで、前記導電体によって相互に電気的に接続され、
   前記第２の方向に整列する前記第２の透光性電極の各々は、前記絶縁膜上において相互に接続される、静電容量型入力装置の製造方法。
8. 静電容量型入力装置の製造方法であって、
   基板上に、第１の方向及びこれと直交する第２の方向に配列される複数の導電体を形成する第１の工程と、
   複数の前記導電体の各々を部分的に覆うように、複数の前記導電体の各々に対して１対１で対応するように設けられる複数の絶縁膜を形成する第２の工程と、
   前記第１及び第２の方向に配列される複数の第１の透光性電極と、前記第１及び第２の方向に配列されると共に、各々が前記第１の透光性電極の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極とを形成する第３の工程とを含み、
   前記第１の工程で形成される前記導電体は、前記基板の表面に形成され、
   前記第１の方向に整列する前記第１の透光性電極の各々は、前記導電体のうち、前記絶縁膜によって覆われていない部分に当接することで、前記導電体によって相互に電気的に接続され、
   前記第２の方向に整列する前記第２の透光性電極の各々は、前記絶縁膜上において相互
   に接続される、静電容量型入力装置の製造方法。
9. 前記導電体の材料が遮光性を有する材料であり、
   前記第１の工程で、同時に、前記導電体と同一材料で、製造時の位置決めに用いられるアライメントマークを形成する、請求項７または８に記載の静電容量型入力装置の製造方法。
10. 前記導電体の材料が金属であり、
    前記第１の工程で、同時に、前記導電体と同一材料で、前記第１の透光性電極及び前記第２の透光性電極に接続される金属配線層を形成する、請求項７~９のいずれかに記載の静電容量型入力装置の製造方法。

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