JP5659684B2 - タッチパネル基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル式液晶ディスプレイ等に用いられる、タッチパネル機能を有するタッチパネル基板に関し、タッチパネル電極をガラス基板の表面に形成したタッチパネル基板及びその製造方法に関する。

アクティブマトリックス方式のカラー液晶表示装置では、一般に、ガラス基板上に各画素ごとにアクティブ素子（薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）を形成したアレイ基板と、ガラス基板上にカラーフィルタと一様な透明電極を形成したカラーフィルタ基板とが、間に液晶を挟んで対向して配置されている。なお、アレイ基板の各ＴＦＴ素子のスイッチング作用によって各画素の液晶のシャッター作用を制御している。

近年、カラー液晶表示装置は、液晶カラーテレビや液晶表示装置一体型のノートパソコンとして大きな市場を形成するに至っている。また、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、タッチパネルを液晶表示パネルと一体型で構成した、タッチパネル式液晶ディスプレイが市場に普及してきた。タッチパネルは、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、静電容量型タッチパネルは、1枚の基板上に透光性導電膜（透光性電極）を有し、指またはペン等が接触（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事によって被接触位置を特定するもので、指示される内容を入力信号として受け取り液晶表示装置を駆動する。静電容量型タッチパネルは、抵抗膜型タッチパネルと比べて、より高い透過率が得られる利点がある。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、基板上に透明導電性薄膜からなる、Ｘ軸方向に等間隔に配置し相互に平行配列する複数のＸ軸トレース、及び、Ｙ軸方向に等間隔に配置し相互に平行配列する複数のＹ軸トレースを備え、並びに、Ｘ軸トレース及びＹ軸トレースは、同一平面上において行列式に交差配置されており、個別のＸ軸トレース上の各センサユニットは相互連結し、個別のＹ軸トレース上の各センサユニットは連結せず間隔を空けて配列し、導電性の材料よりなるジャンパーを介して電気的に接続している、コンデンサ式タッチパッド（静電容量型タッチパネル電極）が開示されている。なお、パネル端部のセンサには金属電極が存在し、電気信号を検出するための検出器に接続される。

上記した、静電容量型のタッチパネル電極を形成する場合、ＸＹ電極の重なり部分に、例えば、ＭＡＭ（Ｍｏモリブデン／Ａｌアルミニウム／Ｍｏモリブデン）等の金属やＩＴＯ（酸化インジウムすず）等でジャンパーを形成し、ＸＹを認識可能な電極形成を行なう。ジャンパーをＩＴＯで形成する場合、センサ層の導電体用ＩＴＯの成膜・パターニング、ジャンパー用ＩＴＯの成膜・パターニング、金属電極用金属膜の成膜・パターニングと、３回のスパッタリングとエッチングが必要となる。そこで、金属膜（ＭＡＭ）でジャンパー形成を行うと、センサ層の導電体用ＩＴＯの成膜・パターニング、ジャンパー及び金属電極用金属膜の成膜・パターニングの、２回のスパッタリングとエッチングでタッチパネル電極の形成が可能となり、ＩＴＯ１層分の工程が省略できるため製造コストの削減が可能となる。

登録実用新案第３１４４５６３号公報 登録実用新案第３１４４２４１号公報

しかしながら、この場合、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い表示装置の品位が低下する問題がある。すなわち、ジャンパー部を金属で形成する場合には、金属膜の反射率を低下させ視認性を抑える必要がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、静電容量型のタッチパネル電極を透明基板の表面に形成し、かつ、静電容量型のタッチパネル電極のＸＹ電極の重なり部を金属膜ジャンパーで形成を行なう場合において、製品の品位低下の問題を軽減し、且つ、工程削減によるコストダウンにも繋がるタッチパネル基板とその製造方法を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基板の表面の同一レイヤーに、X軸方向及びこれと直交するY軸方向に間欠的に配列される複数の第１の透光性電極と前記X軸方向及び前記Y軸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の透光性電極と第２の透光性電極とは透明絶縁膜によって互いに絶縁され、X軸方向に整列する前記第１の透光性電極の各々は前記第１の透光性電極上の前記透明絶縁膜のコンタクトホールを通じて前記X軸方向及び前記Y軸方向に配列される導電性材料からなる複数のジャンパーによって相互に電気的に接続され、前記第１の透光性電極と第２の透光性電極とのパネル端部のそれぞれには電気信号を検出するための検出器に接続されている金属電極を備える、タッチパネル基板において、
前記ジャンパーは、金属薄膜の上に透明導電性薄膜が積層された導電性材料から形成され、
前記金属薄膜は、ＭＡＭ（Ｍｏモリブデン／Ａｌアルミニウム／Ｍｏモリブデン）であり、前記透明導電性薄膜は、ＩＴＯ（酸化インジウムすず）であり、前記ＩＴＯ（酸化インジウムすず）の膜厚は５２．５ｎｍ±１７．５ｎｍであることを特徴とするタッチパネル基板である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記ジャンパーと前記金属電極とが同じ導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載するタッチパネル基板である。

次に、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載するタッチパネル基板の製造方法であって、前記ジャンパーと前記金属電極とを一括して所定の位置に形成する工程を含むことを特徴とするタッチパネル基板の製造方法である。

本発明のタッチパネル基板は、上記したように、ジャンパーが金属薄膜の上に透明導電性薄膜が積層された導電性材料から形成されていることで、反射率を低下させ視認性を抑えられた金属ジャンパーが使用できるため、製品の品位低下の問題が軽減された表示装置用のタッチパネル基板を提供できる。さらに、ジャンパーと金属電極とを一括して形成することで、別々のエッチングが不要となって工程が削減されコストダウンが可能となる。

本発明に係るタッチパネル基板の、一実施形態例を斜視で説明する模式図である。 図１に示すタッチパネル基板の、タッチパネル電極の配線結合を平面で示す模式図である。 金属薄膜（ＭＡＭ）上にＩＴＯを積層した場合の、ＩＴＯ膜厚と反射率の測定結果のグラフである。 本発明のタッチパネル基板の、ジャンパー部及び電極部の製造工程の１例を断面で示す説明図である 本発明のタッチパネル基板の、一実施形態のジャンパー部を反射及び断面で示す模式図である

本発明のタッチパネル基板を、一実施形態に基いて以下に詳細に説明する。

一般に、タッチパネル式液晶表示装置は、表示パネル、パネル駆動部、タッチ位置検出部等から構成され、表示パネルはアレイ基板と対向基板および液晶層からなる。本発明のタッチパネル基板は、複数の画素部とタッチ位置を感知するための信号ラインとが形成された対向基板として、アレイ基板との中間に液晶層を挟持する形で用いられる。

図１は、本発明に係るタッチパネル基板の、一実施形態例を断面で説明する模式図である。また、図２は、そのタッチパネル電極の配線結合を平面で示す模式図である。本発明に係るタッチパネル基板は、図１及び図２に示すように、透明基板２の表面の同一レイヤーに、X軸方向及びこれと直交するY軸方向に間欠的に配列される複数の第１の透光性電極３とX軸方向及びY軸方向に配列されると共に各々が第１の透光性電極３の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極４とを備え、第１の透光性電極３と第２の透光性電極４とは透明絶縁膜６によって互いに絶縁され、X軸方向に整列する第１の透光性電極３の各々は第１の透光性電極上の透明絶縁膜６の図示しないコンタクトホールを通じてX軸方向及びY軸方向に配列される導電性材料からなる複数のジャンパー７によって相互に電気的に接続される。また、第１の透光性電極３と第２の透光性電極４とのそれぞれのパネル端部には電気信号を検出するための図示しない検出器に接続されている金属電極８を備える。さらに、その上に透明絶縁性の保護膜９を備える。

なお、本発明のタッチパネル基板を、カラー液晶表示装置に適用する場合には、透明基板２の裏面には、図示しないが、ブラックマトリックスで画定された赤（R）、緑（G）、青（B）等複数色の着色画素と、一様な透明電極が形成されているカラーフィルタ層が形成される。なお、本発明のタッチパネル基板は、裏面側の構成に制限されるものではない。

透明基板２は、可視光に対してある程度の透過率を有するものが好ましく、好ましくは８０％以上の透過率を有するものを用いることができる。一般に液晶表示装置に用いられているものでよく、ガラス等の無機透明基板、またはポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、環状オレフィンコポリマー等の透明樹脂基板が使用可能である。本発明に係るタッチパネル機能は静電容量型であるため、従来のタッチスクリーン方式のように外力による歪みの必要は無く、適用する表示パネルの仕様によって材質及び厚みは適宜選択できる。

図２に示すように、このタッチパネル電極１は、同一レイヤー内に、X軸方向及びこれ
と直交するY軸方向に間欠的に配列される複数の第１の透光性電極３と、X軸方向及びY軸方向に配列されると共に各々が第１の透光性電極３の行間及び列間に配置される複数の第２の透光性電極４とを備える。まず、ＩＴＯ等インジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などの金属酸化物の複合酸化物の透光性導電材料を用いて、蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の真空成膜手法を用いた同一工程で透明基板２上全面に透明導電膜を形成する。その後、この透明導電膜を公知の手法でパターニングして、所定形状の第１の透光性電極と第２の透光性電極を形成する。

次に、透光性の絶縁材料を透光性電極３、透光性電極４及び透明基板２の表面全体を覆うように積層することにより絶縁膜６を形成する。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の所定位置と透光性電極３、透光性電極４のパネル端部の金属電極を設ける部分の所定位置の絶縁膜には、フォトリソ法により透光性電極表面に達するコンタクトホールが設けられる。

次に、ジャンパー７及び金属電極８を形成する。ジャンパーは、金属薄膜の上に透明導電性薄膜が積層された導電性材料から形成され、透明基板２の表面にX軸方向及びY軸方向に行列状に配列されている。ジャンパー８の各々は、X軸方向に整列する第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１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で所定の位置に形成される。また、金属電極８は、第１の透光性電極３と第２の透光性電極４とのそれぞれのパネル端部で電気信号を検出するための検出器に接続する所定の位置に形成する。

ジャンパーは、メタル（ＭＡＭ、ＡＰＣその他）からなる金属薄膜の上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムすず）等の透明導電性薄膜が積層された導電性材料から形成されたものを用いるが、本発明のタッチパネル基板ではは、ジャンパーと金属電極とが同じ導電性材料で形成されていることが好ましいく、ジャンパーと金属電極とを一括して所定の位置に形成することが工程削減の点で好ましい。また、さらに、ジャンパーと金属電極とが、ＩＴＯ（酸化インジウムすず）とＭＡＭとの積層膜で形成されていることが好ましい。ここで、ＭＡＭは、Ｍｏ（モリブデン）／Ａｌ（アルミニウム）／Ｍｏの略称で３層構造の導電材料である。また、ＡＰＣは銀／パラジウム／銅の合金である。

ジャンパーの上記した構成は、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜をＭＡＭ等の金属薄膜の上に積層配置することで、ＩＴＯ等から反射する光とＭＡＭ等から反射する光の位相を打ち消しあうようにして反射光を抑えるものである。反射光を抑えるためには、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜の膜厚ｄを最適化する必要があり、この時の反射光を弱める最適膜厚ｄは、ｄ＝Ｎλ／４ｎ（Ｎ：１，３，５・・・の奇数）で現される（ここで、λ：光の波長、ｎ：ＩＴＯ等の屈折率）。可視光領域の４００〜７００ｎｍの中間点の５５０ｎｍで、ＩＴＯの一般的な屈折率ｎ＝２．０とした場合、ＩＴＯ膜厚ｄは６９nmの時にＭＡＭとの反射光を弱めあい、ＩＴＯ膜厚ｄは１３８nmの時にはＭＡＭとの反射光は弱くならないことが予測される。

図３は、金属薄膜（ＭＡＭ）上にＩＴＯを積層した場合の、ＩＴＯ膜厚と反射率の測定結果のグラフである。ジャンパーの金属材料として３層構造からなるＭｏ（５０ｎｍ）／Ａｌ（２００ｎｍ）／Ｍｏ（５０ｎｍ）を用い、ジャンパー上の透明材料には透明導電体であるＩＴＯを各種膜厚で積層した。ＭＡＭの反射率は５０％以上あり、適切な膜厚のＩＴＯを積層することでＭＡＭの反射率は大幅に低減することを示している。本発明の主旨であるジャンパーの視認性を抑える観点からは、反射率を２０％以下とすることが望ましく、可視光波長範囲での屈折率の変動等の要因を考慮した場合、ＩＴＯ膜厚は５２．５ｎｍ±１７．５ｎｍ程度が推奨される。

Ｘ軸方向に整列する第１の透光性電極３の各々は、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、コンタクトホールを介してジャンパー７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、X軸方向及びY軸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、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。ジャンパー及び金属電極を形成した後、さらに、その上に透明絶縁性の保護膜９を全面に形成してタッチパネル基板とする。

以上、本発明のタッチパネル基板の一実施形態を説明したが、上記したジャンパー及び金属電極を形成する工程を始めに行い、透光性電極の形成を後にすることも可能である。

以下に、本発明の具体的実施例として、透明基板としてのガラス基板にジャンパー及び金属電極を一括形成した結果を説明する。

図４は、本発明のタッチパネル基板の、ジャンパー部及び金属電極部の製造工程の１例を断面で示す模式図である。はじめに、図４（ａ）に示すように、ガラス基板にＭＡＭとＩＴＯをスパッタリング法で成膜して、ＩＴＯとＭＡＭとの積層膜を形成した。ガラス基板側から、Ｍｏ（５０ｎｍ）、Ａｌ（２００ｎｍ）、Ｍｏ（５０ｎｍ）、ＩＴＯ（６０ｎｍ）とした。次に、図４（ｂ）に示すように、上記した積層膜上に、感光性の有機絶縁膜Ｗをコーターで全面に塗布し減圧乾燥・成膜した。次に、図４（ｃ）に示すように、有機絶縁膜Ｗをジャンパー部及び金属電極部の位置に対応したマスクで露光し、アルカリ現像液でパターニングした。

次に、図４（ｄ）に示すように、この基板を、酸性のエッチング液を用いてエッチングすることで、有機絶縁膜Ｗの無い部分を除去した。この時、エッチング液の液温は４３℃で、エッチング時間は１４０秒で有機絶縁膜Ｗ／ＩＴＯ／ＭＡＭ積層膜のみを残すことができた。ＭＡＭ単体のエッチング時間８０秒に対してエッチングレートが低下し、ＩＴＯの線幅がＭＡＭより若干細くなるが、ＩＴＯ／ＭＡＭは一括エッチングが可能であることが分かった。すなわち、スパッタリングの回数削減には至らないが、エッチング工程は削減できることが判った。

さらに、図４（ｅ）に示すように、上記基板を剥離液に浸し、有機絶縁膜を剥離してジャンパー部及び金属電極部を同時に形成できた。この後、公知の方法でX軸方向及びY軸方向に配列される第１の透光性電極と第２の透光性電極４とを形成し、さらに、その上に透明絶縁性の保護膜を全面に形成してタッチパネル基板を作成した。図５は、このようにして作製された本発明のタッチパネル基板のジャンパー部を反射及び断面で示す模式図である。やや青味がかった紫色であるがジャンパーの視認性が抑制されていることが判る。即ち、本発明のタッチパネル基板ではジャンパー部の透過でのコントラスト差が小さく、画像品質に影響が少なく、且つ、製造時にはエッチング工程の一層分の削減が可能であることがわかった。

１・・・タッチパネル電極 ２・・・透明基板 ３・・・第１の透光性電極
４・・・第２の透光性電極 ５・・・（第２の透光性電極の）接続部 ６・・・絶縁膜
７・・・ジャンパー ８・・・金属電極 ９・・・保護膜

Claims (3)

1. 透明基板の表面の同一レイヤーに、X軸方向及びこれと直交するY軸方向に間欠的に配列される複数の第１の透光性電極と前記X軸方向及び前記Y軸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の透光性電極と第２の透光性電極とは透明絶縁膜によって互いに絶縁され、X軸方向に整列する前記第１の透光性電極の各々は前記第１の透光性電極上の前記透明絶縁膜のコンタクトホールを通じて前記X軸方向及び前記Y軸方向に配列される導電性材料からなる複数のジャンパーによって相互に電気的に接続され、前記第１の透光性電極と第２の透光性電極とのパネル端部のそれぞれには電気信号を検出するための検出器に接続されている金属電極とを備えるタッチパネル基板において、前記ジャンパーは、金属薄膜の上に透明導電性薄膜が積層された導電性材料から形成され、
   前記金属薄膜は、ＭＡＭ（Ｍｏモリブデン／Ａｌアルミニウム／Ｍｏモリブデン）であり、
   前記透明導電性薄膜は、ＩＴＯ（酸化インジウムすず）であり、
   前記ＩＴＯ（酸化インジウムすず）の膜厚は５２．５ｎｍ±１７．５ｎｍであることを特徴とするタッチパネル基板。
2. 前記ジャンパーと前記金属電極とが同じ導電性材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載するタッチパネル基板。
3. 請求項１または２に記載するタッチパネル基板の製造方法であって、前記ジャンパーと前記金属電極とを一括して所定の位置に形成する工程を含むことを特徴とするタッチパネル基板の製造方法。