JP5531707B2 - タッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
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静電容量式のタッチパネル装置においては、配列された透明電極と、操作者の指の間での静電気結合による静電容量の変化、並びに、それにより発生する誘導電流を利用してタッチパネル上の位置座標を検知する。
典型的には、静電容量式タッチパネルセンサは、X軸透明電極及びY軸透明電極により構成され、X、Y軸透明電極は互いに絶縁されてタッチパネルセンサ内に設置され、各々制御回路に接続される。
そこで、このような欠点を解消するため、図5に示すように、X軸、Y軸の透明電極を同一平面上に配列した構造の静電容量式タッチパネルセンサが提案されている(例えば特許文献1)。
タッチパネルセンサ100は、ガラス基板や透明樹脂フィルム等からなる透明基板101、タッチパネルの表示画面に相当する有効領域102に配置される複数のX軸透明電極103およびY軸透明電極104、X軸透明電極103とY軸透明電極104を絶縁する絶縁層(図示せず)、透明基板101の周辺部に配設され、X軸透明電極103およびY軸透明電極104と制御回路(図示せず)とを接続する配線導体105を少なくとも含んで構成される。
なお、図5において、X軸透明電極103は同一平面上で連結されているが、Y軸透明電極104は、X軸透明電極103との短絡を避けるためにX軸透明電極103と交差する部位で分断されており、連結透明電極106により連結されている。
なお、図6における第2絶縁層108は、通常、第1絶縁層107と同じ材料であって、第1絶縁層107の形成工程で同時に形成されるものであり、X軸透明電極103およびY軸透明電極104を覆うように形成される。この第2絶縁層108は、除去されていても良い。
そして上記のX軸透明電極103およびY軸透明電極104の製造方法は、通常、基板加熱しながら、アルゴンと酸素の混合ガスを用いたスパッタリング法により、多結晶ITOを成膜し、フォトリソグラフィ法で所望のパターンを形成後、王水で不要ITOをエッチングする方法が用いられる。ここで、上記の基板加熱の温度は、ITO結晶化のために、通常、200℃〜250℃である(特許文献2、3)。
図7に示すように、カラーフィルタ200は、ガラス基板や透明樹脂フィルム等からなる透明基板201、その上にマトリックス状に配設される遮光体(ブラックマトリックス)202、遮光体202の間に配設される複数色の着色体203、その上に配設される透明電極204を、少なくとも含んで構成される。
なお、着色体203と透明電極204の間には、各種プロセスにおいて着色体203を保護するための透明な保護膜が設けられていても良い(図示せず)。
透明電極204は、液晶分子の配列を変更させて光の透過率を調節するための共通電極として機能するものである。典型的には、透明電極204は、多結晶ITOが用いられている。
上述の方法(PVAモード)においては、通常、着色体上に透明な保護膜(オーバーコート)を形成し、その上にITOのような透明電極の薄膜を形成した後に、フォトリソグラフィ法によって切開パターンを形成する。
それゆえ、共通する透明基板を挟んで、その一方の面にタッチパネルセンサ部が形成され、他方の面にカラーフィルタ部が形成されているタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタが用いられてきている。
すなわち、本発明によれば、カラーフィルタ部の透明電極はシュウ酸を主成分とする弱酸を用いてエッチング加工されるため、タッチパネルセンサ部の表面に露出している結晶化したITO(例えば、連結透明電極)に浸食が生じることはなく、それゆえ保護膜を設ける工程を省くことができる。
まず、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタについて説明する。
図1は、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの例を示す概略断面図である。図1に示されるタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタ1においては、ガラス基板等からなる透明基板2を挟んで、その一方の面にタッチパネルセンサ部20が形成され、他方の面にカラーフィルタ部30が形成され、前記カラーフィルタ部にはパターン加工された第3透明電極34が形成されている。
本発明に係るタッチパネルセンサ部20の構成は、基本的に、従来のタッチパネルセンサの構成と同じであってよい。ここでは、X軸透明電極に相当する第1透明電極とY軸透明電極に相当する第2透明電極の透明電極を同一平面上に配列した構造の静電容量式タッチパネルセンサの例に基づいて説明する。この場合、タッチパネルセンサ部の平面図は上述の図5に示したものと同様であってよい。
なお、図1における第2絶縁層25は、第1絶縁層24と同じ材料であって、第1絶縁層24の形成工程で同時に形成されるものであり、第1透明電極22および第2透明電極23を覆うように形成される。この第2絶縁層25は、除去されていても良い。
第1透明電極22、第2透明電極23、連結透明電極26は、通常、同じ材料により形成される。第1透明電極22と第2透明電極23は同一平面に同時に形成されるため同じ材料であることが好ましく、また、均一な透明性や導電性を得るために、連結透明電極26も、第1透明電極22、第2透明電極23と同じ材料であることが好ましいからである。
配線導体21は、第1透明電極22および第2透明電極23と制御回路とを電気的に接続するためのものであり、透明基板2の周辺部に配設される。
配線導体21は表示領域外に形成されるので透明性は必要ないが、抵抗値の小さい材料から形成される必要がある。それゆえ、配線導体21の材料として、好ましくは、前述の透明電極材料より高い導電性を有する材料が用いられる。例えば、配線導体21は、アルミニウム、銀や銅またはそれらの合金等による金属薄膜や、銀ペースト等の導電性ペーストにより形成される。
第1絶縁層24は、第1透明電極22と、第2透明電極23および連結透明電極26を絶縁するために設けられるものである。第1絶縁層24は、第1透明電極22と第2透明電極23が交差する部位に、第1透明電極22を覆うように形成される。そして、連結透明電極26は、第1絶縁層24を跨ぐように形成され、分断された第2透明電極23を電気的に接続する。
次にカラーフィルタ部30について説明する。
カラーフィルタ部30は、図1に示すように、透明基板2を挟んで、タッチパネルセンサ部20が形成された面とは反対側の面に形成されており、マトリックス状に配設される遮光体(ブラックマトリックス)31、遮光体31の間に配設される複数色の着色体32、パターン加工された第3透明電極34を、少なくとも含んで構成される。
また、着色体32と透明電極34の間には、第3透明電極34をパターン加工する際のエッチングから着色体32を保護するために、透明な保護膜33が設けられていることが好ましい。
遮光体31は、液晶表示装置のバックライトの光もれや着色体32の混色防止のために設けられるものである。
遮光体31は、スパッタリング法、真空蒸着法等により厚み100〜200nm程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして形成したもの、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を含有させたポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂層を形成し、この樹脂層をパターニングして形成したもの、および、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を含有させた感光性樹脂層を形成し、この感光性樹脂層をパターニングして形成したもの等、遮光性を有するものを用いることができる。
着色体32は、カラーフィルタ画素として、液晶を通過したバックライトの色を調整するものであり、通常、赤色、青色、緑色の3種の着色体が形成される。
赤色の着色体に用いられる着色剤としては、例えば、ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
青色の着色体に用いられる着色剤としては、例えば、銅フタロシアニン系顔料、アントラキノン系顔料、インダンスレン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
緑色の着色体に用いられる着色剤としては、例えば、ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料もしくはハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料等のフタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料等が挙げられる。これらの顔料もしくは染料は単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。
着色体32と第3透明電極34の間には、第3透明電極34をパターン加工する際のエッチングから着色体32を保護するために、透明な保護膜33が設けられていることが好ましい。
保護膜の材料としては、珪素、アルミニウム、亜鉛またはスズの酸化物または酸窒化物からなる透明材料、あるいはアクリル樹脂等の有機絶縁膜を挙げることができる。
第3透明電極34は、液晶分子の配列を変更させて光の透過率を調節するための共通電極として機能するものである。図1に示すように、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタにおいては、液晶分子をカラーフィルタ面に対し垂直に配向し、共通電極に一定の切開パターンを形成して視野角を広くする方法(PVAモード)に対応するため、第3透明電極34に切開パターンが形成されている。
アモルファス状のITOはシュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸でエッチングできるが、多結晶ITOや、アニール処理して結晶化したITOはシュウ酸を主成分とする弱酸ではエッチングされないという特性を利用するものである。
次に、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法について説明する。
1.第1の実施形態
本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法の第1の実施形態は、透明基板の一方の主面上に多結晶ITO薄膜層を形成し、王水等のハロゲン化水素酸を主成分とする強酸でエッチング加工してタッチパネルセンサ部に透明電極を形成する工程と、前記タッチパネルセンサ部の透明電極を形成した後に、前記透明基板の他方の主面上にアモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより前記アモルファス状のITOを結晶化させて前記カラーフィルタ部に透明電極を形成する工程を備えたことを特徴とするものであり、アモルファス状のITOはシュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸でエッチングできるが、多結晶ITOはシュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸ではエッチングされないという特性を利用するものである。
その他の構成要素の製造方法については、上述した構成を有するタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタを得ることができる方法であれば、特に限定されるものではない。
第1透明電極22、第2透明電極23を形成する多結晶ITOは、200℃〜250℃に基板加熱しながら、アルゴンと酸素の混合ガスを用いたスパッタリング法により成膜される。そして、フォトリソグラフィ法でパターンを形成後、王水等のハロゲン化水素酸を主成分とする強酸で不要ITOをエッチングする方法により、所望の形状に加工される。
第1絶縁層24および第2絶縁層25を形成する方法は、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、UV硬化性のアクリル樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法により所望の形状の第1絶縁層24および第2絶縁層25を形成することができる。
連結透明電極26を形成する多結晶ITOは、上記の第1透明電極22および第2透明電極23と同様に、200℃〜250℃に基板加熱しながら、アルゴンと酸素の混合ガスを用いたスパッタリング法により成膜される。そして、フォトリソグラフィ法でパターンを形成後、王水等のハロゲン化水素酸を主成分とする強酸で不要なITOをエッチングする方法により、所望の形状に加工される。
以上の工程により、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタのタッチパネルセンサ部が形成される。
遮光体31を形成する方法は、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、スパッタリング法により厚み100〜200nm程度のクロムの金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングして所望の形状の遮光体31を形成することができる。
着色体32を形成する方法は、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば、各色の顔料を含んだ着色感光性樹脂を塗布し、パターン露光、現像、ベークして、所望の着色体32を形成することができる。赤色、青色、緑色の3種の着色体を形成する場合は、上記の工程を3回行う。
以上により、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタ1を得ることが出来る。
次に、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法の第2の実施形態について説明する。
本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法の第2の実施形態は、透明基板の一方の主面上にアモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより、前記アモルファス状のITOを結晶化させて前記タッチパネルセンサ部の透明電極を形成する工程と、前記タッチパネルセンサ部の透明電極を形成した後に、前記透明基板の他方の主面上にアモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより前記アモルファス状のITOを結晶化させて前記カラーフィルタ部に透明電極を形成する工程を備えたことを特徴とするものであり、アモルファス状のITOはシュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸でエッチングできるが、アニール処理して結晶化したITOはシュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸ではエッチングされないという特性を利用するものである。
その他の構成要素の製造方法については、上述した構成を有するタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタを得ることができる方法であれば、特に限定されるものではない。
第1透明電極22および第2透明電極23を形成するアモルファス状のITO薄膜は、SnO2比率が1〜10重量%のITOターゲットを用い、基板加熱を行わずに、アルゴンと酸素の混合ガスを用いたスパッタリング法により成膜する。続いて、フォトリソグラフィ法でパターンを形成し、シュウ酸水溶液等のシュウ酸を主成分とする弱酸で不要ITOをエッチングする方法により、所望の形状に加工する。最後に、140〜250℃で5〜40分アニール処理して前記ITOを結晶化させ、低抵抗な第1透明電極22および第2透明電極23を得る。
(実施例1)
上述で説明した製造方法に従って、図1に示すような構成の本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタを製造した。
まず、透明基板2として旭硝子株式会社製ANガラスを準備し、その一方の面にアルミニウムをスパッタリング法により成膜し、燐酸、酢酸、水を4:1:4:4の割合で配合してなる燐硝酢酸水でエッチング加工して配線導体21を形成した。
タッチパネルセンサ部の第1透明電極22、第2透明電極23および連結透明電極26の形成を、アモルファス状のITO薄膜を成膜し、パターン加工した後にアニール処理して形成した以外は実施例1と同様にして、本発明に係るタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタを製造した。
2 透明基板
20 タッチパネルセンサ部
21 配線導体
22 第1透明電極
23 第2透明電極
24 第1絶縁層
25 第2絶縁層
26 連結用透明電極
30 カラーフィルタ部
31 遮光体
32 着色体
33 保護膜
34 第3透明電極
100 タッチパネルセンサ
101 透明基板
102 有効領域
103 X軸透明電極
104 Y軸透明電極
105 配線導体
106 連結透明電極
107 第1絶縁層
108 第2絶縁層
200 カラーフィルタ
201 透明基板
202 遮光体
203 着色体
204 透明電極
Claims (8)
- 透明基板の一方の主面上にタッチパネルセンサ部を有し、前記透明基板の他方の主面上にカラーフィルタ部を有するタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法において、
前記透明基板の一方の主面上に、第1の多結晶ITO薄膜層を形成し、ハロゲン化水素酸を主成分とする強酸でエッチング加工して前記タッチパネルセンサ部の第1透明電極および第2透明電極を形成する工程と、
前記第1透明電極を被覆する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を形成した面に、第2の多結晶ITO薄膜層を形成し、ハロゲン化水素酸を主成分とする強酸でエッチング加工して、前記絶縁層を跨ぐようにして前記第2透明電極と電気的に接続される前記タッチパネルセンサ部の連結透明電極を形成する工程と、
前記タッチパネルセンサ部の連結透明電極を形成した後に、前記透明基板の他方の主面上に、アモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより、前記アモルファス状のITOを結晶化させて前記カラーフィルタ部に透明電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。 - 前記タッチパネルセンサ部の第1透明電極および第2透明電極を形成する第1の多結晶ITO薄膜層、並びに連結透明電極を形成する第2の多結晶ITO薄膜層が、200℃〜250℃の基板加熱を伴うスパッタリング成膜により形成されたことを特徴とする請求項1に記載のタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。
- 前記タッチパネルセンサ部の第1透明電極および第2透明電極を形成する第1の多結晶ITO薄膜層、並びに連結透明電極を形成する第2の多結晶ITO薄膜層のエッチング加工に用いられるハロゲン化水素酸を主成分とする強酸が、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、王水、塩酸にヨウ素を加えた水溶液、または塩酸に塩化第2鉄を加えた水溶液のいずれか一種を含む水溶液であり、前記カラーフィルタ部の透明電極のエッチング加工に用いられるシュウ酸を主成分とする弱酸が、シュウ酸水溶液であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。
- 透明基板の一方の主面上にタッチパネルセンサ部を有し、前記透明基板の他方の主面上にカラーフィルタ部を有するタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法において、
前記透明基板の一方の主面上に、第1のアモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより、前記アモルファス状のITOを結晶化させて前記タッチパネルセンサ部の第1透明電極および第2透明電極を形成する工程と、
前記第1透明電極を被覆する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を形成した面に、第2のアモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより前記アモルファス状のITOを結晶化させて、前記絶縁層を跨ぐようにして前記第2透明電極と電気的に接続される前記タッチパネルセンサ部の連結透明電極を形成する工程と、
前記タッチパネルセンサ部の連結透明電極を形成した後に、前記透明基板の他方の主面上に、第3のアモルファス状のITO薄膜層を形成し、シュウ酸を主成分とする弱酸でエッチング加工し、その後、アニール処理することにより、前記アモルファス状のITOを結晶化させて前記カラーフィルタ部に透明電極を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。 - 前記タッチパネルセンサ部の第1透明電極および第2透明電極を形成する第1のアモルファス状のITO薄膜層、並びに連結透明電極を形成する第2のアモルファス状のITO薄膜層が、SnO2比率が1〜10重量%のITOターゲットを用いて、基板加熱を伴わないスパッタリング成膜により形成されたことを特徴とする請求項4に記載のタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。
- 前記タッチパネルセンサ部の第1透明電極および第2透明電極を形成するアモルファス状のITO、並びに連結透明電極を形成するアモルファス状のITOを結晶化させるためにアニール処理する温度が、140〜250℃であることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。
- 前記カラーフィルタ部の透明電極を形成するアモルファス状のITO薄膜層が、SnO2比率が1〜10重量%のITOターゲットを用いて、基板加熱を伴わないスパッタリング成膜により形成されたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。
- 前記カラーフィルタ部の透明電極を結晶化させるためにアニール処理する温度が、140〜250℃であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のタッチパネルセンサ一体型カラーフィルタの製造方法。
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