JP6013397B2 - タッチセンサ - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサに関する。

デジタル技術を用いるコンピュータが発達するに伴い、コンピュータの補助装置もともに開発されており、パソコン、携帯用送信装置、その他の個人用の情報処理装置などは、キーボード、マウスなどの様々な入力装置（Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ）を利用してテキスト及びグラフィック処理を行う。

しかし、情報化社会の急速な進行により、コンピュータの用途が益々拡大する傾向にあるため、現在、入力装置の役割を担当しているキーボード及びマウスだけでは、効率的な製品の駆動が困難であるという問題点がある。従って、簡単で誤操作が少なく、誰でも簡単に情報を入力することができる機器の必要性が高まっている。

また、入力装置に関する技術は、一般的な機能を満たす水準を越えて、高信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工に関する技術などが注目されており、このような目的を達成するために、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能な入力装置として、タッチセンサ（Ｔｏｕｃｈ Ｓｅｎｓｏｒ）が開発された。

このようなタッチセンサは、電子手帳、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、Ｅｌ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などの平板ディスプレイ装置及びＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などのディスプレイの表示面に設けられ、ユーザがディスプレイを見ながら所望の情報を選択するようにするために利用される機器である。

また、タッチセンサの種類は、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、電磁方式（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｙｐｅ）、表面弾性波方式（ＳＡＷ Ｔｙｐｅ；Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｔｙｐｅ）及び赤外線方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）に区分される。

このような多様な方式のタッチセンサは、信号増幅の問題、解像度の差、設計及び加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性及び経済性を考慮して電子製品に採用されるが、現在、もっとも幅広い分野で用いられている方式は、抵抗膜方式タッチセンサ及び静電容量方式タッチセンサである。

一方、タッチセンサにおいて、特許文献１のように、金属を用いて電極パターンを形成しようとする研究が活発に行われている。このように金属で電極パターンを形成する場合、電気伝導度に優れ、需給が円滑であるという長所がある。しかし、金属で電極パターンを形成すると、電極パターンがユーザに視認される可能性があるという問題点がある。特に、電極パターンを形成するためのパターニング過程における電極パターン下部のエッチングのばらつきによる微細パターン形成の困難さ、伝導性のために用いられる金属電極の不透明性によって生じる電極パターンの視認問題、露出された電極パターンの腐食による信頼性の低減など、様々な問題点があった。

特開２０１１−１７５９６７号公報

本発明は上述の従来技術の問題点を解決するためのものであって、タッチセンサの電極パターンを少なくとも二つ以上の電極層からなる積層構造に形成することで、電極パターンの露出部の耐腐食性及び電極パターンと透明基板との間の接着信頼性を向上させることを目的とする。

また、タッチセンサにおいて、ユーザにより視認される露出部の電極パターンを異種材質で形成することにより、伝導性金属による電極パターンの視認問題を解決することを目的とする。

また、タッチセンサの電極パターンを構成する多層構造の電極層を合金層で形成し、且つ耐腐食性または視認性などの特徴に応じて関連材料の含量の割合を適切に制御することにより、電極パターンの伝導性を確保するとともに、電極パターンの視認性及び耐腐食性の問題をともに解決することを目的とする。

本発明の一実施例によるタッチセンサは、透明基板と、前記透明基板上に形成された電極パターンと、を含み、前記電極パターンは、少なくとも二つ以上の電極層が積層されて形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記電極層は、前記透明基板の一面から、第１電極層である基材層及び第２電極層である導電層が順に積層されて形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記電極層は、第３電極層である表面層が前記第２電極層上にさらに積層されて形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサは、前記電極パターンの電気的な連結のために前記電極パターンに連結され、前記電極パターンのそれぞれの電極層に対応するように備えられた複数の電極配線層を有する電極配線をさらに含むことができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記電極パターンはメッシュパターンに形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサは、前記電極配線の電気的な連結のために電極配線の一端に形成されたメッシュ状の接続パッドをさらに含むことができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第２電極層は、前記第１電極層より高い導電性を有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層は、前記第２電極層より低い反射率を有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層は、ＣｕＮｉ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ及びＭｏ、またはこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一つ以上を含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第２電極層は、Ｃｕ、Ａｌ及びＡｇ、またはこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一つ以上を含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第３電極層は、ＣｕＮｉ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ及びＭｏ、またはこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一つ以上を含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層及び第３電極層は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、またはケイ素（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも一つ以上をさらに含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層及び第３電極層は、前記マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、またはケイ素（Ｓｉ）を０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を２０ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第３電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第３電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を２０ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第２電極層は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）を含有する合金で形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第２電極層は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）を含有する合金で形成され、前記ニッケル（Ｎｉ）を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層は、クロム（Ｃｒ）を３ｗｔ％〜５０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層は、クロム（Ｃｒ）を５ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第３電極層は、クロム（Ｃｒ）を３ｗｔ％〜５０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第３電極層は、クロム（Ｃｒ）を５ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有することができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記透明基板は、８５％以上の透過率を有するように形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記透明基板は樹脂層で形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋ樹脂含有ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＰＳ；ＢＯＰＳ）、またはその組み合わせで形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記透明基板は、ガラスまたは強化ガラスで形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層の積層方向の厚さが前記第２電極層の積層方向の厚さより薄く形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層の積層方向の厚さ（ｄ１）、前記第２電極層の積層方向の厚さ（ｄ２）、及び前記第３電極層の積層方向の厚さ（ｄ３）は、ｄ１＜ｄ３＜ｄ２の関係式を満たすことができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層の積層方向の厚さ（ｄ１）、前記第２電極層の積層方向の厚さ（ｄ２）、及び前記第３電極層の積層方向の厚さ（ｄ３）の和が０．０５μｍ〜２μｍとなるように形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層の積層方向の厚さが０．０１μｍ〜１．９３５μｍとなるように形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第２電極層の積層方向の厚さが０．０４μｍ〜１．９７５μｍとなるように形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第３電極層の積層方向の厚さが０．０１５μｍ〜１．９５μｍとなるように形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサにおいて、前記第１電極層の積層方向の厚さ（ｄ１）、前記第２電極層の積層方向の厚さ（ｄ２）、及び前記第３電極層の積層方向の厚さ（ｄ３）は、ｄ２／（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）×１００の値が２％〜９８．７５％を満たすことができる。

本発明によれば、電極パターンを少なくとも二つ以上の電極層で形成することにより、電極パターンの耐腐食性及び視認性を向上させることができる。

また、タッチセンサの電極パターンの多層構造により、透明基板と接触される電極パターンの電極層を薄膜層にすることで、透明基板との接着力をより向上させることができる。

また、ユーザにより視認され得る最外層に露出された電極パターンの上部電極層を、ニッケル（Ｎｉ）を含有する合金層で形成することで、ユーザによる電極パターンの視認を低減させることができる。

また、タッチセンサの電極パターンの耐腐食性を向上させるために、電極パターンの露出された電極層をマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）及びケイ素（Ｓｉ）を含有する合金で形成することで、さらに効果的に耐腐食性の信頼性を向上させることができる。

また、タッチセンサの電極パターンの透明基板と接触される部分の電極層をニッケル（Ｎｉ）を含有する合金層で薄膜に形成することで、電極パターンの形成時に行われるエッチング工程時におけるエッチングレート（ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ）を向上させて、微細パターンを具現することができる。

また、電極パターンの透明基板と接触される電極層を薄膜形態の合金層で形成することで、電極パターンの接着力を向上させて、タッチセンサの作動性能及び駆動信頼性をより効果的に確保することができる。

本発明の一実施例による電極パターンの平面図である。 本発明の一実施例によるタッチセンサの断面図である。 本発明の他の実施例によるタッチセンサの断面図である。 本発明の他の実施例によるタッチセンサの断面図である。 本発明のさらに他の実施例によるタッチセンサの断面図である。 本発明の実施例による多数の電極層からなる電極パターンの部分拡大断面図である。 本発明の実施例による多数の電極層からなる電極パターンの部分拡大断面図である。 本発明の実施例による多数の電極層からなる電極パターンの部分拡大断面図である。 本発明の一実施例によるタッチセンサの電極配線の構造を図示した図面である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による電極パターンの平面図であり、図２は、本発明の一実施例によるタッチセンサの断面図である。

本発明の一実施例によるタッチセンサは、透明基板１０と、前記透明基板１０上に形成された電極パターン２０と、を含み、前記電極パターン２０は、少なくとも二つ以上の電極層２０ａが積層されて形成されることができる。

本発明の一実施例によるタッチセンサは、透明基板１０の一面及び他面に電極パターン２０がそれぞれ形成されることができる。図１に図示したように、電極パターン２０は、第１電極パターン２１と第２電極パターン２２とが互いに交差されてバーアンドバー（Ｂａｒ＆Ｂａｒ）形に形成されることができる。バーアンドバー形は、図１に図示したように、二つのバー状の電極パターン２０が互いに交差されている形態であって、各々の電極パターン２０の幅（短方向の幅を意味する）が互いに対応するように形成されることができる。したがって、電極パターン２０は、Ｘ軸方向（一方向）の第１電極パターン２１と、この第１電極パターンと交差されるＹ軸方向（他の方向）の第２電極パターン２２と、からなって、２次元平面でのタッチ座標を抽出することができる。

図２は、上記の電極パターン２０が透明基板１０の一面上に形成されたことを図示したものであり、互いに交差する第１電極パターン２１と第２電極パターン２２とが透明基板１０の一面上にともに形成されている。一つの平面上に二つの方向に交差される電極パターン２０が形成される場合、電極パターン２０が互いに交差される地点に絶縁パターン（不図示）が形成されることで、第１電極パターン２１及び第２電極パターン２２が一つの層にともに形成されることができる。

また、図３に図示したように、本発明の一実施例によるタッチセンサは、ウィンドウ基板１０ａ上に第１電極パターン２１が直接形成された後、その第１電極パターン２１上に薄膜の樹脂層１０ｂが塗布され、その樹脂層１０ｂ上に第２電極パターン２２が形成されることができる。ウィンドウ基板１０ａ上に電極パターン２０が直接形成されることで、タッチセンサの感度が向上されるとともに、別の透明基板１０の構成が省略できるため、タッチセンサの薄型化を実現することができる。

他の実施例として、図４に図示したように、透明基板１０の一面上にＸ軸方向の第１電極パターン２１が形成され、透明基板１０の他面上に第１電極パターン２１と交差されるＹ軸方向の第２電極パターン２２が形成されることができる。互いに交差される第１電極パターン２１と第２電極パターン２２との交差角が垂直であることで図示したが、その交差角は特に限定されず、２次元平面での座標を抽出するためにＸ軸とＹ軸の座標を得ることができるように、適切な角度で交差されることが好ましい。

図５に図示したように、本発明のさらに他の実施例によるタッチセンサは、第１透明基板１１及び第２透明基板１２を含み、第１透明基板１１上に第１電極パターン２１が形成されており、第２透明基板１２には、第１電極パターン２１と向い合う第２電極パターン２２が、第１電極パターン２１と交差される方向に形成されることができる。この第１透明基板１１と第２透明基板１２とが透明接着剤などの接着層４０により結合されることで、タッチセンサが製作されることができる。本発明のさらに他の実施例によるタッチセンサは、タッチセンサの電極パターン２０を保護するための保護層として最外層に形成されたウィンドウ基板１０ａをさらに含むことができる。ウィンドウ基板１０ａは、強化ガラスなどで形成されることができ、保護層の役割をすることができる材質を用いてコーティング処理することで形成されることができる。

ここで、第１電極パターン２１または第２電極パターン２２は、透明基板１０の一面または他面から順に形成される第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３を含むことができる。ここで、全ての第１電極パターン２１及び第２電極パターン２２が上記のような第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３を含んで形成されてもよく、電極パターン２０のうち、タッチセンサのユーザに視認されるように露出された何れか一つの電極パターン２０のみが、選択的に複数の電極層２０ａを含むように形成されてもよい。

本発明の他の実施例によるタッチセンサは、透明基板１０と電極パターン２０の構造を除き、本発明の一実施例と同様に電極パターン２０が電極層２０ａの積層構造からなるものであって、この際に同様に用いられる第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の材質及び特性についての具体的な説明は後述する。

また、タッチセンサへのユーザの入力による出力値を表示するためのディスプレイ部５０が、透明基板１０の他面に接着されることができる。ディスプレイ部５０は、映像装置であって、ＬＣＤ、ＯＬＥＤなどの多様なディスプレイ装置を含み、特定種類の装置に限定されるものではない。

タッチセンサの透明基板１０は、所定程度以上の強度を有する材質であって、透過率が８５％以上で、ディスプレイ部５０の映像が出力できるものであれば特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋ樹脂含有ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＰＳ；ＢＯＰＳ）、ガラスまたは強化ガラスなどで形成されることが好ましい。また、透明基板１０の一面には、電極パターン２０が形成されることができる。したがって、透明基板１０と電極パターン２０との接着力を向上させるために、透明基板１０の一面に高周波処理またはプライマー（ｐｒｉｍｅｒ）処理などを行って表面処理層を形成することができる。

電極パターン２０は透明基板１０の一面に形成されることができる。上述したように、本発明の一実施例によるタッチセンサは、透明基板１０の一面上に、互いに交差される第１電極パターン２１と第２電極パターン２２とがともに形成されることができる。ここで、電極パターンは、金属細線からなるメッシュパターンに形成されることが好ましい。このメッシュパターンの形状は、四角形、三角形、ダイヤモンド形などの多角形の形状を含み、特定形状に限定されるものではない。電極パターン２０は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一つ以上を用いて、メッシュパターン（Ｍｅｓｈ Ｐａｔｔｅｒｎ）に形成されることができる。

電極パターン２０は、乾式工程、湿式工程、またはダイレクト（ｄｉｒｅｃｔ）パターニング工程により形成されることができる。ここで、乾式工程はスパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などを含み、湿式工程はディップコーティング（Ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、スピンコーティング（Ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（Ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（Ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）などを含み、ダイレクトパターニング工程はスクリーン印刷法（Ｓｃｒｅｅｎ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、グラビア印刷法（Ｇｒａｖｕｒｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、インクジェット印刷法（Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）などを含む。

また、フォトリソグラフィを用いて、基板上の電極パターン２０上に感光性物質を塗布し、所望のパターンに形成されたマスクを用いて光を照射する。この際、光を受けた感光性物質部分を現像液で除去するか、または光を受けていない部分を現像液で除去するなど、所望のパターンを形成するための現像工程を行った後、感光性物質が特定パターンに形成されると、感光性物質をレジストとして残りの部分をエッチング液で除去する。次いで、感光性物質を除去することにより、所望のパターンの電極パターン２０を製作することができる。

また、様々な電極材料を用いて微細な線幅の電極パターン２０を形成するために、リフトオフ（Ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）方式を用いることができる。

リフトオフ方式は、上記の蒸着工程やフォトリソグラフィなどの工程に比べ、その過程が簡単であり、別のマスク製作が不要であるだけでなく、高価の露光装置を使用しないという利点を有する。本発明の一実施例によるタッチパネルの電極配線３０や電極パターン２０を形成する際にリフトオフ方式を用いる場合を簡単に説明する。

先ず、印刷法などにより微細パターンを形成する場合、パターン線幅の精度を向上させるために、基板上に仕切り部材としてバンク（不図示）を形成する。すなわち、透明基板１０上の所定領域において、所望のパターン以外の領域を区画するためにバンクを形成する。バンクの材料としては、フォトアクリル（Ｐｈｏｔｏ Ａｃｒｙｌ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、ポリビニルクロリド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ポリアクリルアミド（ｐｏｌｙａｃｒｙｌ ａｍｉｄｅ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）などが使用できる。このような材料の選択は、電極配線３０や電極パターン２０を構成する物質が溶解または損傷されることを防止するためのものであるため、電極パターン２０の物質に応じて適切な材料が当業者により選択及び適用され得る。

次に、バンクが形成された基板上に、電極パターン２０として用いられる金属物質を塗布する。この際、スクリーン印刷、オフセット印刷、スピンコーティングなどの様々な方法が選択及び適用されることができる。

最後に、リフトオフ段階を経て電極パターン２０を形成することができる。この段階は、電極パターン２０が形成されたバンク部分をリフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）する工程を行うことで、所望の電極パターン２０を形成することができる。ここで、リフトオフ方式の一例として、バンクを構成する物質を溶解させる溶液を用いてバンクを除去することができる。この段階で、バンクの上部に形成された電極パターン２０もともに除去されることができる。これにより、バンクを含んでいない電極パターン２０のみが残ることになって、所望の電極パターン２０が得られる。

上記のようなメッシュパターンは、不透明な金属細線を用いて電極パターン２０を形成するため、ユーザによってタッチセンサの電極パターン２０が視認されやすいという問題点があった。したがって、メッシュパターンを含む電極パターン２０を微細パターンに具現するとともに、電極パターン２０の視認性を低減させる必要がある。また、金属性の細線を用いて電極パターン２０を形成することにより、電位差、または正極−負極を連結する電極配線に連結されることにより腐食されやすいなど、耐久性の問題などが発生し得る。

したがって、本発明は、この電極パターン２０の材質をより効果的に組み合わせて複数の電極層２０ａを形成し、電極パターン２０の腐食などを防止するための異種材質の金属を合金することにより、電極パターン２０の伝導性を確保するだけでなく、電極パターン２０の耐環境性及び視認性をより効果的に向上させることができるタッチセンサを提供する。

上記の耐環境性及び視認性の向上のために、本発明の電極パターン２０は、透明基板１０上の積層方向に形成された少なくとも二つ以上の電極層２０ａを含むことができる。

先ず、図６から図８に図示したように、電極パターン２０は、透明基板１０の一面から順に、基材層２０ａ−１、導電層２０ａ−２、及び表面層２０ａ−３からなってもよく（図６参照）、基材層２０ａ−１及び導電層２０ａ−２、または導電層２０ａ−２及び表面層２０ａ−３からなってもよい（図７及び図８参照）。このような層の積層数は、特に制限されるものではなく、同一または対応するかかる効果を向上させるための当業者の設計変更事項を含むことができる。但し、説明の便宜のために、基材層を第１電極層２０ａ−１、導電層を第２電極層２０ａ−２、表面層を第３電極層２０ａ−３と定義して説明する。また、このような名称及び機能に各構成の権利範囲が制限されるものではない。

透明基板１０の一面に接触される第１電極層２０ａ−１は、透明基板１０との接着力を確保するとともに、電極パターン２０の形成時に行われるエッチング工程時におけるエッチングレート（ｅｔｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ）を向上させて、微細電極パターン２０をより容易に具現できるようにする。第３電極層２０ａ−３は、電極パターン２０の腐食による電気的信頼性の低下を防止するための耐腐食性材質、または最外層でのユーザによる視認性を向上させるための材質で形成されることが好ましい。

本発明の実施例では、第１電極層２０ａ−１及び第２電極層２０ａ−２または第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２及び第３電極層２０ａ−３の各材料を、上記表１に例示されたように、実施例１〜実施例１２をそれぞれ適切に組み合わせて適用することができる。

本発明の各電極層の材料としては、基本的に、基材層である第１電極層２０ａ−１には、銅及びニッケルを含有する合金、ニッケル及びクロムを含有する合金、チタンまたはモリブデンを含有する合金を用いることができ、第２電極層２０ａ−２には、銅、アルミニウムまたは銀を用いることができ、第３電極層２０ａ−３には、銅及びニッケルを含有する合金、ニッケル及びクロムを含有する合金、チタンまたはモリブデンをそれぞれ選択して用いることができる。各実施例別に記載しているが、第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の材料は、それぞれ独立して、第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３に用いられる材料を必要に応じて選択して、各電極層を２層または３層に組み合わせて形成してもよく、各実施例に提示された第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の組み合わせに本発明が限定されるものではない。

具体的に、第１電極層２０ａ−１及び第３電極層２０ａ−３は、銅とニッケルの合金で形成されることができる。ニッケルは、電気伝導性に優れた銅からなる電極パターン２０を用いることにより発生する銅の視認性を低減させるために含有される。従来、銅からなる電極パターン２０の視認性を低減させるために黒化処理などを行う場合、黒化処理される電極パターン２０の上端面の最小面積を確保するために、電極パターン２０の厚さを所定厚さ以上に維持しなければならない限界があった。しかし、ニッケルを含有する合金で第３電極層２０ａ−３を形成して電極パターン２０の露出部に積層することにより、電極パターン２０の厚さが制限されることなく電極パターン２０の視認性を低減させることができる。第１電極層２０ａ−１及び第３電極層２０ａ−３に含有されるニッケルの含量は１０ｗｔ％〜９０ｗｔ％、より好ましくは２０ｗｔ％〜７０ｗｔ％であることができる。

また、第１電極層２０ａ−１及び第３電極層２０ａ−３は、ニッケル及びクロムを含有する合金で形成されることができる。この際、クロムは、５ｗｔ％〜７０ｗｔ％、より好ましくは３ｗｔ％〜５０ｗｔ％で含有されることができる。

また、第１電極層２０ａ−１及び第３電極層２０ａ−３は、チタンまたはモリブデンを含有する合金で形成されることができる。

また、第３電極層２０ａ−３は、電極パターン２０の耐腐食性を向上させるために、マンガン、鉄、またはケイ素をさらに含有することができる。この際、マンガン、鉄、またはケイ素は、最小限の範囲で含有されることが好ましく、０．１ｗｔ％〜１ｗｔ％で含有されることが好ましい。

第２電極層２０ａ−２は、銅、アルミニウム、またはその組み合わせで形成されることができ、電気伝導性を考慮して選択及び適用されることが好ましい。また、銅またはアルミニウムは、電気伝導性を考慮して９８ｗｔ％〜１００ｗｔ％で含有されることが好ましい。銀の場合は、８０ｗｔ％〜９７ｗｔ％で含有されることが好ましい。

また、第２電極層２０ａ−２は、銅とニッケルの合金で形成されることができる。この際、電気伝導性を考慮して、ニッケルが０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％含有されるように合金されることが好ましい。その他にも、第２電極層２０ａ−２の材質は、伝導性の金属であれば特に限定されるものではないが、第１電極層２０ａ−１及び第３電極層２０ａ−３と組み合わされた際の電極層２０ａ間の接着力、電極層２０ａ間の接触による化学的特性などを考慮して選択及び適用されることが好ましい。

次に、電極パターン２０は、上述の第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の三つの層からなってもよいが、図７及び図８に図示したように、第１電極層２０ａ−１及び第２電極層２０ａ−２、または第２電極層２０ａ−２及び第３電極層２０ａ−３の二つの電極層２０ａからなってもよい。また、電極パターン２０の電極層２０ａの積層構造において、透明基板１０と電極パターン２０との接触面に形成される第１電極層２０ａ−１、及び最外層に形成される第３電極層２０ａ−３の耐腐食性及び視認性の材質的な特性を満たすものであれば、必ずしも二つまたは三つの電極層２０ａに限定されるものではない。ただ、タッチセンサの薄型化の傾向に応じて、電極パターン２０の厚さを適切に考慮して積層構造及び数を選択することが好ましい。

次に、図６を参照して、タッチセンサの電極パターンを構成する第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の各積層方向の形成厚さについて説明する。

第１電極層２０ａ−１は、透明基板１０と電極パターン２０との接触面に形成されることができる。この際、透明基板１０と電極パターン２０との接触力を向上させるために、薄膜層に形成されることができる。一方、第３電極層２０ａ−３は、耐腐食性の向上及び電極パターン２０の視認性の低減のために形成されるものであって、積層方向の厚さが第１電極層２０ａ−１より厚いように形成されることが好ましい。

具体的に、電極パターン２０が透明基板１０の一面から順に積層された第１電極層２０ａ−１及び第２電極層２０ａ−２を含むように形成される場合、第１電極層２０ａ−１の積層方向の厚さが第２電極層２０ａ−２の積層方向の厚さより薄く形成されることが好ましい。このように相対的な薄く形成される基材層（第１電極層２０ａ−１）により、電極パターンと透明基板との接着力がより向上され、電極パターンの信頼性が向上されることができる。

第２電極層２０ａ−２上に第３電極層２０ａ−３がさらに形成される場合、第３電極層２０ａ−３の積層方向の厚さが第２電極層２０ａ−２の積層方向の厚さより薄く形成され、第３電極層２０ａ−３の積層方向の厚さが第１電極層２０ａ−１の積層方向の厚さよりは厚く形成されることが好ましい。

より具体的に、透明基板上に基材層として形成される第１電極層２０ａ−１の最小厚さは、第２電極層２０ａ−２の接着力を維持するために０．０１μｍに形成され、導電層として形成される第２電極層２０ａ−２の最小厚さは、電極パターンの電気的な信頼性を維持するために０．０４μｍに形成され、表面層として形成される第３電極層２０ａ−３の最小厚さは、電極パターンの視認性及び腐食などを防止するために０．０１５μｍに形成されることができる。

したがって、第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の各厚さの和は０．０５μｍ〜２μｍとなるように形成されることができる。

上記のような関係下で、第１電極層２０ａ−１は０．０１μｍ〜１．９４５μｍの厚さに形成されて、電極パターンの薄型化とともに、導電層である第２電極層２０ａ−２の透明基板上における接着信頼性を確保することができる。第１電極層２０ａ−１が上記の最小厚さ以下に形成される場合、接着力を失って導電層である第２電極層２０ａ−２の接着信頼性を確保することができず、１．９３５μｍを超過する厚さに形成される場合には、電極パターンの薄型化を阻害するだけでなく、導電層である第２電極層２０ａ−２との接着力をむしろ低下させて、第１電極層２０ａ−１の本来の機能ができなくなる。

導電層として形成される第２電極層２０ａ−２は、０．０４μｍ〜１．９７５μｍの厚さに形成されて、タッチセンサの電極パターンの電気的信頼性及び作動性能を確保することができる。第２電極層２０ａ−２が０．０４μｍ未満の厚さに形成される場合、導電層としての電気的信頼性を確保することができず、１．９７５μｍを超過する厚さに形成される場合、基材層である第１電極層２０ａ−１による接着力の確保を維持することができなくなる。

表面層として形成される第３電極層２０ａ−３は、０．０１５μｍ〜１．９５μｍの厚さに形成されて、電極パターンの視認性を低減させ、外部に露出された電極パターンの腐食を防止することができる。第３電極層２０ａ−３が０．０１５μｍ未満の厚さに形成される場合、導電層である第２電極層２０ａ−２の視認性を低減させるという表面層としての役割を効果的に遂行することができず、１．９５μｍを超過する厚さに形成される場合、電極パターンの薄型化を妨害するだけでなく、表面層の過度な厚さによって全体的な電極パターンの電気的信頼性が阻害されるという問題がある。

したがって、前記第１電極層２０ａ−１及び第２電極層２０ａ−２、または第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２及び第３電極層２０ａ−３の厚さを相対的に異なるようにし、それぞれの厚さを上述の範囲内で設計することにより、タッチセンサの作動信頼性を向上させるだけでなく、不透明な電極パターンの使用による視認性の低減及び露出された電極パターンの腐食をともに防止することができる利点がある。

第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の積層方向のそれぞれの厚さｄ１、ｄ２、ｄ３は、第１電極層２０ａ−１の厚さｄ１が第３電極層２０ａ−３の厚さｄ３より薄く形成され、第３電極層２０ａ−３の厚さｄ３が第２電極層２０ａ−２の厚さｄ２より薄く形成されることができる。

ここで、第１電極層２０ａ−１、第２電極層２０ａ−２、及び第３電極層２０ａ−３の特性及び材質は、上記で説明した三つの電極層２０ａの構成と同一であるため、その重複説明は省略する。

図９は、本発明の一実施例によるタッチセンサの電極配線の構造を示した図面である。

図９に図示したように、本発明の一実施例によるタッチセンサの電極配線３０は、電極パターン２０の電気的な連結のために電極パターン２０に連結され、電極パターン２０を構成する電極層２０ａに対応するように形成された複数の電極配線層３０ａを含むことができる。すなわち、タッチセンサの製造工程で、電極パターン２０の製造工程と同一の方法でともに製作されることにより、電極パターン２０の電極層２０ａと対応して同一の材質で形成される電極配線層３０ａを含むことができる。しかし、電極配線層３０ａの製造方法や材質は、特に限定されるものではなく、電極配線３０の腐食や耐環境性のための複数の電極配線層３０ａを積層して別に形成してもよいということは勿論である。

具体的に、電極配線３０は、図９に図示したように、第１電極配線層３０ａ−１、第２電極配線層３０ａ−２、及び第３電極配線層３０ａ−３が積層されて形成されることができる。この際、電極配線３０は、上述のタッチセンサの電極層２０ａと対応するように形成されるため、２層または３層以上の多様な積層構造の電極配線層３０ａからなることができるということは自明である。

また、電極配線３０の一端部には、フレキシブル印刷回路基板（不図示）などとの電気的な連結のための接続パッド３０ｂがメッシュ状に形成されることができる。この際、接続パッド３０ｂも、上述の電極配線３０の電極配線層３０ａと同様に積層及び製造されることができる。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明は、タッチセンサに適用可能である。

１０ 透明基板
１０ａ ウィンドウ基板
１０ｂ 樹脂層
１１ 第１透明基板
１２ 第２透明基板
２０ 電極パターン
２０ａ 電極層
２０ａ−１ 第１電極層
２０ａ−２ 第２電極層
２０ａ−３ 第３電極層
２１ 第１電極パターン（電極パターン）
２２ 第２電極パターン（電極パターン）
３０ 電極配線
３０ａ 電極配線層
３０ａ−１ 第１電極配線層
３０ａ−２ 第２電極配線層
３０ａ−３ 第３電極配線層
３０ｂ 接続パッド
４０ 接着層
５０ ディスプレイ部
Ｉ 絶縁パターン

Claims (27)

1. 透明基板と、
   前記透明基板上に形成された電極パターンと、を含み、
   前記電極パターンは、
   前記透明基板上に配置された第１電極層と、
   前記第１電極層上に配置された第２電極層と、
   前記第２電極層上に配置された第３電極層と、を備え、
   前記第１及び第３電極層は、ＣｕＮｉ、ＮｉＣｒ、Ｔｉ及びＭｏ、またはこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一つを含有し、前記第２電極層は、Ｃｕ、Ａｌ及びＡｇ、またはこれらの合金からなる群から選択される少なくとも一つを含有し、
   前記第３電極層は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、またはケイ素（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも一つ以上をさらに含有し、
   前記第１電極層の積層方向の厚さ（ｄ１）、前記第２電極層の積層方向の厚さ（ｄ２）、及び前記第３電極層の積層方向の厚さ（ｄ３）は、ｄ１＜ｄ３＜ｄ２の関係式を満たす、タッチセンサ。
2. 前記電極パターンの電気的な連結のために前記電極パターンに連結され、前記電極パターンのそれぞれの電極層に対応するように備えられた複数の電極配線層を有する電極配線をさらに含み、
   前記電極配線は、
   前記第１電極層に対応する第１電極配線層と、
   前記第２電極層に対応する第２電極配線層と、
   前記第３電極層に対応する第３電極配線層と、を含む、請求項１に記載のタッチセンサ。
3. 前記電極パターンはメッシュパターンに形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
4. 前記電極配線の電気的な連結のために電極配線の一端に形成されたメッシュ状の接続パッドをさらに含む、請求項２に記載のタッチセンサ。
5. 前記第２電極層は、前記第１電極層より高い導電性を有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
6. 前記第１電極層は、前記第２電極層より低い反射率を有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
7. 前記第１電極層は、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、またはケイ素（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも一つ以上をさらに含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
8. 前記第１電極層及び第３電極層は、前記マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、またはケイ素（Ｓｉ）を０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％含有する、請求項７に記載のタッチセンサ。
9. 前記第１電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
10. 前記第１電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を２０ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
11. 前記第３電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
12. 前記第３電極層は、ニッケル（Ｎｉ）を２０ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
13. 前記第２電極層は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）を含有する合金で形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
14. 前記第２電極層は、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）を含有する合金で形成され、前記ニッケル（Ｎｉ）を０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％含有する、請求項１３に記載のタッチセンサ。
15. 前記第１電極層は、クロム（Ｃｒ）を３ｗｔ％〜５０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
16. 前記第１電極層は、クロム（Ｃｒ）を５ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
17. 前記第３電極層は、クロム（Ｃｒ）を３ｗｔ％〜５０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
18. 前記第３電極層は、クロム（Ｃｒ）を５ｗｔ％〜７０ｗｔ％含有する、請求項１に記載のタッチセンサ。
19. 前記透明基板は、８５％以上の透過率を有するように形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
20. 前記透明基板は樹脂層で形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
21. 前記樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、トリアセチルセルロース（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ＴＡＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ；ＰＶＡ）フィルム、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）フィルム、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ＰＳ）、二軸延伸ポリスチレン（Ｋ樹脂含有ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ＰＳ；ＢＯＰＳ）、またはその組み合わせで形成される、請求項２０に記載のタッチセンサ。
22. 前記透明基板は、ガラスまたは強化ガラスで形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
23. 前記第１電極層の積層方向の厚さが前記第２電極層の積層方向の厚さより薄く形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
24. 前記第１電極層の積層方向の厚さ（ｄ１）、前記第２電極層の積層方向の厚さ（ｄ２）、及び前記第３電極層の積層方向の厚さ（ｄ３）の和が０．０５μｍ〜２μｍとなるように形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
25. 前記第１電極層の積層方向の厚さが０．０１μｍ〜１．９３５μｍとなるように形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
26. 前記第２電極層の積層方向の厚さが０．０４μｍ〜１．９７５μｍとなるように形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。
27. 前記第３電極層の積層方向の厚さが０．０１５μｍ〜１．９５μｍとなるように形成される、請求項１に記載のタッチセンサ。

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