JP5503651B2 - 静電容量型入力装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
このように、操作者の視認側に金属酸化物層を形成することにより、各層間における光の干渉を利用して、導電体膜の反射率を低下させることができる。
導電部材のような微細な形状は、透過光では視認されなくとも、反射光の向きによっては視認可能となることがあるが、反射率を低下させることにより、この問題を解消できる。
そして、金属層と金属酸化物層をそれぞれ複数積層すると、さらに反射率を低下させることができる。その結果、導電体膜によって形成される導電部材、接続端子、配線パターンがより視認しにくくなり、入力部及び出力部において均一に透明性が向上した静電容量型入力装置を提供することができる。
なお、「視認側」とは、静電容量型入力装置において、操作者が視認する側を指すものである。より詳細には、透明基板上で、入力部と出力部とが形成された側(表面)から操作者が視認する場合は、導電体膜の最上層を指す。一方、入力部と出力部とが形成されていない側(裏面)から操作者が視認する場合は、導電体膜の最下層を指すものである。
このように、導電体膜において操作者の視認側に金属酸化物層を形成し、透明性を向上させることによって導電部材を形成する際、導電部材の幅を7〜40μmとするとよい。導電部材を金属層のみで構成した場合と異なり、金属酸化物層を視認側に形成した場合、より透明性が向上するため、導電部材の幅を大きくした場合であっても視認されにくくなる。ただし、金属酸化物層を視認側に形成しても、導電部材の幅を40μmよりも大きくした場合、僅かではあるが導電部材が視認されるようになるため好ましくない。また、7μmよりも小さくするとエッチング等によるパターニングの精度が低下するため好ましくない。
これらの金属材料は抵抗値が小さいため、導電部材と、接続端子と、配線パターンを上記金属の薄膜を含む複層とすることにより、消費電力の小さい静電容量型入力装置を得ることができる。また、抵抗値が小さいため、配線ピッチを狭くすることができ、その結果、配線パターンが配設される額縁面積(出力部)を狭くすることができる。さらにまた、配線ピッチが狭小化可能であることから、同設置面積で配線パターンを増やすことが可能となり、高い位置精度で入力信号を検出することができる。
また、上記金属材料は、エッチングによる加工が容易であるため、本発明の静電容量型入力装置の製造に適している。
このように、金属層を上記材料によって形成し、さらに金属酸化物層を上記材料とすることにより、導電体膜をエッチングにより一括で加工することができる。その結果、製造工程が煩雑となることがなく、製造時の費用を削減することができる。
このような構成、すなわち図6のような構成とすると、絶縁膜を第1の電極パターンと第2の電極パターンとの交差部のみに配設するだけでよい。本構成によると、透明基板上に、導電部材が形成されているため、その後、交差部にのみ絶縁膜を形成するだけで、第1の電極パターンと第2の電極パターンの絶縁が保持される。したがって、各部(各部材)を積層させて形成する際、より容易に形成することができる。
一方、透明基板上に第1及び第2透明導電膜と、第2の電極パターンにおける接続部が先に成膜された構成、すなわち図4のような構成とした場合、導電部材は最後に形成される。この時、導電部材は第1透明電導膜のみを電気的に接続しなくてはならないため、第1透明導電膜と導電部材が接続する部分以外の部分は、全て絶縁膜で覆われている必要がある。
したがって、本構成によると、絶縁膜を設ける範囲が第1の電極パターンと第2の電極パターンとの交差部のみに限定されるため、第1の電極パターン及び第2の電極パターン上には保護膜のみが成膜される構成となる。その結果、全体の膜厚が薄くなるため、膜厚が厚い時に問題となる干渉色による透明性の低下を防ぐことができる。
さらに本構成によると、透明基板上に先に透明導電膜が成膜された構成(図4の構成)とは異なり、図6の構成とすると、絶縁膜において導電部材を貫通させるための微小な接触孔を設ける必要がなく、さらに導電部材をその接触孔に貫通させるといった微細なパターニングを施す必要がない。したがって、比較的簡単な構成とすることができ、その結果、静電容量型入力装置の入力部を成膜する際、歩留まりが良くなる。
このように、導電体膜において最上層又は最下層として金属酸化物層を備えることにより、透明性の高い導電体膜とすることができる。このとき、少なくとも視認側に金属酸化物層を備えている必要がある。
また、導電体膜において金属層と金属酸化物層を交互に積層させることにより、各層間における光の干渉を利用して、より反射率の低い導電体膜とすることができる。その結果、入力部及び出力部の透明性が高い静電容量型入力装置を提供することができる。
このように、導電体膜において金属酸化物層を最上層または最下層に形成し、導電部材の幅を上記範囲とすることにより、導電部材を視認しにくくすることができるため、より透明性の高い静電容量型入力装置を提供することができる。
さらに、金属層と金属酸化物層とを交互に積層させて導電体膜を形成し、さらに金属酸化物層を操作者の視認側に配設することにより、導電体膜の視認性を低下させることができる。そして、このように構成された導電体膜によって形成される導電部材の幅を、7〜40μmとすることにより、入力部の透明性を確保することができる。
また、導電部材、絶縁膜、透明導電膜の順に成膜された構成とすると、絶縁膜は電極パターンの交差部にのみ成膜されるだけでよく、全体の膜厚を薄くすることができる。その結果、干渉色による影響が軽減されるため、透明性の高い静電容量型入力装置を提供することができる。
1a 入力部
1b 出力部
2 画像表示装置
3 フレキシブルフラットケーブル
4 透明基板
20 第1の電極パターン(入力部)
21,31 パッド部
21a,21c 第1透明導電膜
31a,31d 第2透明導電膜
21b,31b,41a,41b 絶縁膜
22 接触孔
30 第2の電極パターン(入力部)
31c、31e 接続部
40 交差部
50,60 配線パターン(出力部)
50a,60a 接続端子(出力部)
51a,51b 導電部材
52a,52b 接触部
71 保護膜
100 入力装置
本発明の実施形態に係る静電容量型入力装置1は、図1に示すように、画像表示装置2と組み合わせて構成されることにより、入力装置100として用いられる。入力装置100は、少なくとも静電容量型入力装置1と、画像表示装置2とフレキシブルフラットケーブル3を備えている。入力装置100において、静電容量型入力装置1は、画像表示装置2の目視側、すなわちユーザーが操作する側に重ねて配設され、静電容量型入力装置1の表面には、操作者が入力操作を行うための入力部1aと、入力部1aからの信号を外部へ出力するための出力部1bが備えられている。
入力装置100においては、電流量の比率を計測することにより、その位置を判別する静電容量方式を採用している。以下、その操作を説明する。
さらに静電容量型入力装置1において、各膜を積層させた透明基板4上の全面は保護膜71により覆われている。
これにより、導電部材51aの幅は、導電体膜を金属層と金属酸化物層との積層体で構成した場合、40μm以下とするとよいことが確認された。なお、導電部材51aを7μm未満の幅で形成しようと試みたが、エッチング精度が低く、要求される許容範囲内の精度でパターニングすることができなかった。
まず、透明基板4上に、第1透明導電膜21a、第2透明導電膜31a及びその接続部31cを各部同時に成膜する。第1透明導電膜21a、第2透明導電膜31a及びその接続部31cの成膜方法を以下に説明する。
静電容量型入力装置1の透明基板4上において、全領域にわたって真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を用いて透明導電膜を成膜する。その後、スピンコーターや吹きつけにより、フォトレジストを塗布し、成膜される第1透明導電膜21a、第2透明導電膜31a及びその接続部31cが透明基板4上の適切な位置に配設されるようにマスクを用いて露光する。なおこの時、操作面側から見て、菱形に形成された第1透明導電膜21a、第2透明導電膜31aの一辺がそれぞれ4〜8mm、第1透明導電膜21aと第2透明導電膜31aの間隔が50〜200μmとなるように設計する。
[スパッタリング条件]
DCパワー:2KW、スパッタガス:Ar+O2、ガス圧:3mTorr、O2/Ar:1〜2%、基板温度:250℃
また、現像液としては有機塩基溶液、無機塩基溶液を用いることができるが、無機塩基溶液の使用時は、金属イオンが混入する可能性があるため、有機塩基溶液を用いると好ましい。具体的には、TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxyde)水溶液等が挙げられる。本実施形態では東京応化(株)社製PMERを用いた。さらにこの時、エッチング溶液として、シアン系、王水系、ヨウ素系、シュウ酸系等のエッチング溶液を用いることができる。本実施形態では、硝酸、臭化水素酸、塩化第2鉄溶液を用いた。さらに、フォトレジストを洗浄する溶剤としてはアルカリ溶液が用いられ、好ましくはTMAHを用いる。本実施形態においてもTMAHを用いた。
なお、本実施形態においては、比較的安価で大量生産が可能なウェットエッチングによる方法を示したが、ドライエッチングにより第1透明導電膜21a、第2透明導電膜31a及びその接続部31cをパターニングしてもよい。
第1透明導電膜21a、第2透明導電膜31a及びその接続部31cを成膜した後、絶縁膜21b、31b及び41aを含む絶縁膜(不図示)を、静電容量型入力装置1の透明基板4上において全領域にわたって成膜する。
絶縁膜として感光性の樹脂を用いることもできる。印刷あるいはディッピングによる樹脂の塗布の後、マスクを通しての露光により必要な部分を硬化させ、その後、不要な未硬化部分を除去する。製造工程としては、より簡略化される。
[スパッタリング条件]
DCパワー:5KW、スパッタガス:Ar+O2、ガス圧:3〜5mTorr、O2/Ar:20〜40%、基板温度:200℃
なお、本実施形態においては、比較的安価で大量生産が可能なウェットエッチングによる方法を示したが、ドライエッチングにより絶縁膜21b、31b及び41aを含む全領域をパターニングしてもよい。
不図示の絶縁膜(絶縁膜21b、31b及び41aを含む全領域)を成膜、パターニングした後、導電部材51a、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aを形成する。導電部材51a、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aは、以下のようにエッチング工程を経ることにより形成する。
[スパッタリング条件]
DCパワー:7KW、スパッタガス:Ar、ガス圧:2〜4mTorr、基板温度:100℃
なお、本実施形態においては、比較的安価で大量生産が可能なウェットエッチングによる方法を示したが、ドライエッチングにより導電部材51a、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aを成膜してもよい。
上述のように導電部材51a、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aを成膜した後、各膜を積層させた透明基板4上の全面に保護膜71を成膜することにより、静電容量型入力装置1を得る。この時、保護膜71として、SiO2、Al2O3などを蒸着法、スパッタリング法、ディッピング法等により形成した絶縁膜、スクリーン印刷法によるポリイミドフィルムなどが用いられる。好ましくは、耐熱性および耐薬品性が高く、接着性の高いポリイミドフィルムを用いるのがよい。
実施形態1の導電部材51aに従来と同様に透明導電膜(ITO膜)を採用したものを比較例とし、実施形態1と抵抗値を比較する。なお、比較例において、導電部材51aを透明導電膜(ITO膜)とした以外、その他の構成は実施形態1と同様の部材配置、材料である。また、実施形態1において、導電部材51aはフルヤ金属製のAPC(銀、パラジウム、銅の合金)薄膜とした。
R=(ρ×L)/S・・・(1)
ここで、Lはその導体の長さ(cm)、Sは導体の断面積(cm2)を示す。
本発明の実施形態2に係る静電容量型入力装置1は、上述の実施形態1における各膜の積層順序(構成)及び形状を変更した以外、対応する各膜は上述の実施形態1(図3及び図4)と同様の材料により構成され、さらに各膜は同様の成膜方法により形成される。以下、図5及び図6を参照し、実施形態1と比較して異なる点を詳細に説明する。
まず、透明基板4上に、以下のように導電部材51b、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aを成膜する。
導電部材51b、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aは、以下のようにエッチング工程を経ることにより形成される。まず、静電容量型入力装置1の透明基板4上の全領域にわたって真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を用いて導電体膜を成膜する。この時、導電体膜としては、実施形態1と同様に、金属層のみを成膜しても良いし、金属層及び金属酸化物層を交互に積層させて成膜しても良い。
導電部材51b、配線パターン50、60及び接続端子50a、60aを成膜した後、絶縁膜41bを成膜する。絶縁膜41bは、以下のようにエッチング工程を経ることにより形成される。まず、静電容量型入力装置1の透明基板4上の全領域にわたって真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を用いて不図示の絶縁膜を成膜する。その後、スピンコーターや吹きつけにより、フォトレジストを塗布し、絶縁膜41bが、接続部31eと、導電部材51bが電気的に接続されない範囲に形成されるように、マスクを用いて露光する。露光後、各膜が積層された透明基板4を現像液に浸すことにより、不要な部分(すなわち、絶縁膜41bに相当しない部分)のフォトレジストを除去する。フォトレジストを除去した後、各膜が積層された透明基板4をエッチング溶液に浸すことにより、フォトレジストに覆われていない部分の絶縁膜を腐食させ、除去する。その後、溶剤を用いてフォトレジストを完全に除去することにより、絶縁膜41bを形成する。
絶縁膜として感光性の樹脂を用いることもできる。印刷あるいはディッピングによる樹脂の塗布の後、マスクを通しての露光により必要な部分を硬化させ、その後、不要な未硬化部分を除去する。製造工程としては、より簡略化される。
絶縁膜41bを成膜した後、第1透明導電膜21c、第2透明導電膜31d及びその接続部31eを成膜する。第1透明導電膜21c、第2透明導電膜31d及びその接続部31eは、以下のようにエッチング工程を経ることにより形成される。まず、静電容量型入力装置1の透明基板4上の全領域にわたって真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法等を用いて透明導電膜を成膜する。
上述のように第1透明導電膜21c、第2透明導電膜31d及びその接続部31eを成膜した後、各膜を積層させた透明基板4上の全面に保護膜71を成膜することにより、静電容量型入力装置1を得る。この時、成膜条件は上述の実施形態1における保護膜71の成膜時と同様である。
Claims (10)
- 入力操作が行われる入力部と、該入力部からの信号を出力するための出力部と、を有し、前記入力部及び前記出力部が、透明基板の同一面上に備えられた静電容量型入力装置であって、
前記出力部は、前記信号を出力する接続端子と、前記入力部と前記接続端子とを電気的に接続する配線パターンと、を有し、
前記入力部は、前記透明基板上の第1方向に隣り合って配設される複数の第1透明導電膜と、該第1透明導電膜を電気的に接続する導電部材と、で構成される複数の第1の電極パターンと、
前記第1方向と交差する第2方向に隣り合って配設される複数の第2透明導電膜と、
該複数の第2透明導電膜と連続して形成されると共に前記導電部材と交差する位置に配設される接続部と、で構成される複数の第2の電極パターンと、
前記導電部材と前記接続部との間に配設され、前記導電部材と前記接続部との絶縁を維持する絶縁膜と、を有し、
前記導電部材と前記接続端子と前記配線パターンとは同一の導電体膜によって形成され、
該導電体膜は、少なくとも1層以上の金属層を含む複層からなり、
前記導電部材は、線状に形成されていることを特徴とする静電容量型入力装置。 - 前記導電体膜は金属層と金属酸化物層とが交互に積層された複層からなり、
前記導電体膜において、前記金属酸化物層が、視認側に形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型入力装置。 - 前記導電部材の前記第2方向の幅が7〜40μmであることを特徴とする請求項2に記載の静電容量型入力装置。
- 前記金属層の材料は、銀、銀合金、銅、銅合金、MAM(MoもしくはMo合金/AlもしくはAl合金/MoもしくはMo合金の3層構造化合物)より選択されるいずれかの金属であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の静電容量型入力装置。
- 前記金属層の材料は、銀、銀合金、銅、銅合金、MAM(MoもしくはMo合金/AlもしくはAl合金/MoもしくはMo合金の3層構造化合物)より選択されるいずれかの金属であり、
前記金属酸化物層は、インジウム複合酸化物が含有されてなることを特徴とする請求項2又は3に記載の静電容量型入力装置。 - 前記導電部材と前記接続部の交差部において、
前記透明基板上に、前記導電部材と、前記絶縁膜と、前記接続部とが、この順に積層されてなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の静電容量型入力装置。 - 入力操作が行われる入力部と、該入力部からの信号を出力するための出力部と、を有し、前記入力部及び前記出力部が、透明基板の同一面上に備えられた静電容量型入力装置の製造方法であって、
前記透明基板上の全面に、透明導電膜を成膜する透明導電膜成膜工程と、
前記透明導電膜に対し、前記透明基板上の第1方向に隣り合って配設される複数の第1透明導電膜と、前記第1方向と交差する第2方向に配設される複数の第2透明導電膜と、該複数の第2透明導電膜と連続して形成される接続部と、をエッチングして形成する透明導電膜パターニング工程と、
前記透明基板上の全面に、絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、
前記絶縁膜をパターニングして、前記第1透明導電膜上において、前記第2透明導電膜と連続して形成される接続部を介在させて両側に接触孔を形成する接触孔形成工程と、
前記透明基板上の全面に、少なくとも1層以上の金属層を含む複層からなる導電体膜を成膜する導電体膜成膜工程と、
前記導電体膜に対し、前記出力部が前記信号を出力するために備えられる接続端子と、該接続端子と前記入力部とを接続する配線パターンと、前記複数の第1透明導電膜を電気的に接続すると共に前記接続部と交差する位置に配設される線状の導電部材と、をエッチングすることにより形成する導電体膜パターニング工程と、
を備えることを特徴とする、静電容量型入力装置の製造方法。 - 入力操作が行われる入力部と、該入力部からの信号を出力するための出力部と、を有し、前記入力部及び前記出力部が、透明基板の同一面上に備えられた静電容量型入力装置の製造方法であって、
前記透明基板上の全面に、少なくとも1層以上の金属層を含む複層からなる導電体膜を成膜する導電体膜成膜工程と、
前記導電体膜に対し、前記出力部が前記信号を出力するために備えられる接続端子と、該接続端子と前記入力部とを接続する配線パターンと、前記透明基板上の第1方向に隣り合って配設される複数の第1透明導電膜を電気的に接続すると共に前記第1方向に沿って形成される線状の導電部材と、をエッチングして形成する導電体膜パターニング工程と、
前記透明基板上の全面に、絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と、
前記絶縁膜において、前記導電部材と、前記第2方向に隣り合って配設される複数の第2透明導電膜と連続して形成されると共に前記導電部材と交差する位置に配設される接続部と、を絶縁する位置以外の部分を除去する絶縁膜パターニング工程と、
前記透明基板上の全面に、透明導電膜を成膜する透明導電膜成膜工程と、
前記透明導電膜に対し、前記第1透明導電膜と、複数の前記第2透明導電膜と、前記接続部と、をエッチングして形成する透明導電膜パターニング工程と、
を備えることを特徴とする、静電容量型入力装置の製造方法。 - 前記導電体膜成膜工程において、最初又は最後に金属酸化物層を成膜する工程を備えると共に、
前記金属層を成膜する工程と、前記金属酸化物層を成膜する工程とを交互に備えることを特徴とする請求項7又は8に記載の静電容量型入力装置の製造方法。 - 前記導電体膜パターニング工程において、前記導電部材の前記第2方向の幅が7〜40μmとなるように形成することを特徴とする請求項9に記載の静電容量型入力装置の製造方法。
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