JP6092416B2 - タッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示はタッチパネル技術に関し、特にタッチパネル及びその製造方法に関する。

タッチ制御技術の発達に伴い、タッチパネルは、携帯電子製品であるスマートホンやタブレット、デジタルカメラ、ｅ−ブック、ＭＰ３プレーヤーなどの様々な消費者向け電子機器に広く用いられている。タッチパネルは、また、操作や制御のための装置の表示画面に適用可能である。タッチパネルは、ユーザに対し入力操作の利便性を提供するだけでなく、その薄型、軽量、価格競争力における利点をも有している。

タッチパネルは典型的に、基板、検出電極層、遮蔽層、保護層を含む。保護層は、検出電極層と遮蔽層との上に形成され、物理的、化学的ダメージから検出電極層を保護する。

しかしながら、遮蔽層の厚さは、検出電極層よりも（約十から百倍）厚い。これらの厚さの違いに起因して、遮蔽層と検出電極層との間には「ステップ」が形成される。保護層は、以降のプロセスで遮蔽層と検出電極層との上に形成されるため、ステップは容易に保護層の不均一性、保護層の色差の発生を引き起こす。色差はタッチパネルの透明性に打撃を与える。

本発明の目的は、タッチパネル及びその製造方法に関する。

本開示の１つによれば、保護層の構造を変化させ、プロセスを調整する手段によって、２つの部分を有する保護層が検出電極層と遮蔽層上にそれぞれ堆積するように設計されている。保護層の２つの部分は独立して形成されるため、遮蔽層と検出電極層との間の厚さの違いが存在するにもかかわらず、各部分の不均一なコーティングは発生しない。

上記の目的を達成するために、本発明の実施形態によれば、タッチパネルが提供される。タッチパネルは、非表示領域と、当該非表示領域に対応する表示領域を規定する。タッチパネルは、基板の面上に配置され、遮蔽層によって覆われた基板が前記非表示領域を規定する遮蔽層と、前記遮蔽層と同じ面の前記基板上に配置され、少なくとも検出電極層の一部が前記表示領域に重畳する検出電極層と、前記表示領域上に配置され、前記検出電極層を覆う第１保護層と、前記非表示領域上に配置され、前記遮蔽層を覆う第２保護層と、を備える。

本開示の他の実施形態においては、タッチパネルの製造方法が提供される。タッチパネルは、表示領域と、当該表示領域に対応する非表示領域で規定される。当該方法は、基板板の面上に、遮蔽層によって覆われた領域が前記非表示領域を規定する遮蔽層を形成し、前記遮蔽層と同じ面の前記基板上に、少なくとも検出電極層の一部が前記表示領域に重畳する検出電極層を形成し、少なくとも前記表示領域上に、前記検出電極層を覆うように第１保護層を形成し、前記非表示領域上に、前記遮蔽層を覆うように第２保護層を形成する。

この結果、色差を回避することができ、本開示においてタッチパネルの透明性を低下させる要因を弱めることができる。また、本開示の保護層は、異なる材料で作ることができる二つの異なる部分を有する。保護に加えて、第１保護層は検出電極層を覆い、検出電極以上の屈折率を有することで、屈折率の差が最小化される。保護に加えて、遮蔽層と信号伝送層を対応して覆う第２保護層は、また、遮蔽層への信頼性のある接着性を提供する。全体として、タッチパネルの表示品質を向上させることが可能となる。

本発明に関する理解を促進するために、以下の実施形態は、本発明の開示を容易にするように図面とともに提供される。

本開示の第１の実施形態に係るタッチパネルの断面図である。 図１の第１保護層の詳細を示す拡大斜視図である。 本開示の第２の実施形態に係るタッチパネルの断面図である。 本開示の第３の実施形態に係るタッチパネルの断面図である。 本開示の実施形態に係るタッチパネルの製造方法のフローチャートである。

上記図面及び以下の詳細な説明は、本発明の範囲を説明するための例示である。本発明に関連する他の目的及び利点は、後の説明及び添付図面に示される。

実施形態の説明では、タッチパネルの「上」、「下」の向きは、相対的な位置を表すためにのみ用いられる。本開示の図面において、タッチパネルの「上側」はユーザから最も遠い側であることを意味し、タッチパネルの「下側」はユーザに最も近い側であることを意味する。また、実施形態のタッチパネルは、非表示領域と表示領域を規定する。一般的には、非表示領域は、表示領域の少なくとも一つの周辺側に割り当てられる。本開示の実施形態の全ては、非表示領域が表示領域を囲む条件で記載されている。

図１を参照する。図１は、本開示の第１の実施形態に係るタッチパネルの断面図を示す。本実施形態のタッチパネル１００は、基板１１０、遮蔽層１３０、検出電極層１２０、第１保護層１５１、第２保護層１５２を含む。基板１１０は、ガラス等の透明材料からなる。基板１１０は、下面１１０ａと、これと反対側の上面１１０ｂとを有している。下面１１０ａは、ユーザの操作面となっている。上面１１０ｂは、タッチパネル１００の各要素を形成するために用いられ、以下の説明において実施例が詳細に説明される。また、本実施形態において、基板１１０の下面１１０ａは、強化、耐スクラッチ処理、アンチグレア処理、抗菌及び／又は反射防止処理などの表面処理によって処理することができる。支持に加えて、下面１１０ａの表面処理は基板１１０を保護することを可能にする。

遮蔽層１３０は、基板１１０の上面１１０ｂの周辺部に配置され、遮蔽層１３０によって覆われた領域は非表示領域１００Ｂを規定する。本実施形態では、遮蔽層１３０は、黒色又は他の色のポリイミド層又はインク層などの不透明な絶縁層である。遮蔽層１３０は、堆積、リソグラフィ及びエッチング工程によって形成することができる。

検出電極層１２０及び遮蔽層１３０は、基板１１０の同じ側、すなわち上側に設けられている。少なくとも検出電極層１２０の一部は、ユーザのタッチ感度を提供するために、基板１１０の上面１１０ｂ上で表示領域１００Ａ内に設けられている。具体的には、検出電極層１２０は、行方向に配置された複数の第１電極１２１と、列方向に配置された複数の第２電極（図１では不図示）と、同じ列において２つの直接隣接する一対の第２電極（不図示）を連結する接続部１２４とを含む。同じ行において直接隣接する各２つの第１電極１２１は、ブリッジ部１２３のいずれかによって互いに接続されている。検出電極層１２０は、その各々が一対のブリッジ部１２３と接続部１２４との間に挟まれた複数の絶縁部１２２を備えている。上述の要素の配置（すなわち、検出電極層１２０の第１電極１２１、第２電極、接続部１２４、ブリッジ部１２３及び絶縁部１２２）は、検出電極層１２０上のエッチング領域１２０Ａと非エッチング領域１２０Ｂを規定する。

少なくとも第１保護層１５１の一部は表示領域１００Ａ内に配置され、物理的又は化学的な損傷から検出電極層１２０を保護するために表示領域１００Ａにおいて検出電極層１２０を覆っている。もちろん、エッチング領域１２０Ａ及び非エッチング領域１２０Ｂは検出電極層１２０上において規定されているため、第１保護層１５１は、検出電極層１２０の非エッチング領域１２０Ｂを覆うだけでなく、エッチング領域１２０Ａから露出している基板１１０の一部も覆っている。第２保護層１５２は非表示領域１００Ｂに配置され、遮蔽層１３０に重畳している。非表示領域１００Ｂを規定するための遮蔽層１３０は表示領域１００Ａを囲んでいるため、本実施形態では、第２保護層１５２は枠状の形状を有している。

上述の実施形態のように、第１保護層１５１及び第２保護層１５２のための特定の設計により、タッチパネル１００の全体構造にバックエンドプロセスで製造される保護層１５０は、（１．５μｍから２０μｍの間の範囲の厚さを有する）遮蔽層１３０と、（２５０Åから３００Åの間の範囲の厚さを有する）検出電極層１２０との厚さの差に大きく影響されない。保護層１５０の製造において、保護層１５０の不均一なコーティングに起因する色差を効果的に回避することができ、タッチパネル１００の透明性を低下させる因子を弱めることができ、タッチパネル１００の製造歩留まりを増加させることができる。

さらなる説明のため、本実施形態において、一連のステップ、すなわち、遮蔽層１３０を形成した後、検出電極層１２０を形成することは単なる例示である。また、検出電極層１２０は、非表示領域１００Ｂに配置される遮蔽層１３０の上面まで延在してもよい。一実施形態では、図１に示すように、表示領域１００Ａ内の部分及び非表示領域１００Ｂ内の他の部分を有する検出電極層１２０は、同じプロセスで製造される。他の実施形態では、非表示領域１００Ｂ内の部分は独立した接続部であり、表示領域１００Ａ内の他の部分を製造するためのプロセスではなく、付加的なプロセスによって製造される。しかしながら、上記の製造は、本開示の範囲を制限するために用いられるものではない。

本実施形態のタッチパネル１００は、信号伝送層１６０をさらに含む。信号伝送層１６０は、遮蔽層１３０と第２保護層１５２との間に配置され、検出電極層１２０と外部コントローラ（不図示）との間で信号を伝送するために、検出電極層１２０に電気的に接続されている。このため、本実施形態では、非表示領域１００Ｂの第２保護層１５２は、遮蔽層１３０を被覆するだけでなく、物理的又は化学的損傷から信号伝送層１６０を保護するため、信号伝送層１６０を覆っている。例えば、信号伝送層１６０は、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ層の積層体である。これらの二つのＭｏ層の間に挟まれたＡｌ層は化学的に反応性が高いため、Ａｌ層が空気にさらされたときに、Ａｌ層は容易に酸化し、絶縁性の酸化アルミニウム膜を形成する。従って、Ａｌ層の酸化を防止するために、第２保護層１５２は空気から信号伝送層１６０を分離し、Ｍｏ層の損傷に起因するＡｌ層の爆発の可能性を減少させる。

なお、本実施形態の第１保護層１５１は屈折率補償層であり、第２保護層１５２は接着層であってもよいことについて言及する価値がある。その結果、検出電極層１２０上を対応して覆う第１保護層１５１は、保護の機能を提供するだけでなく、検出電極層１２０上のエッチング領域１２０Ａと非エッチング領域１２０Ｂとの間のエッチングラインが視覚的に見えなくなるように、補償を行い、検出電極層１２０の屈折率と一致させる。遮蔽層１３０及び信号伝送層１６０を対応して覆う第２保護層１５２は、保護の機能を提供することに加えて、遮蔽層１３０に信頼性の高い接着力を提供する。

一実施形態では、屈折率補償層は、金属酸化物、非金属酸化物、シリコン系材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択される材料からなる。屈折率補償層の構造は、単一又は複数の層で設計することができる。本実施例の屈折率補償層の屈折率をｎ１とし、検出電極層の屈折率をｎ２とする。この場合、屈折率補償層の屈折率ｎ１は、本実施形態の検出電極層の屈折率ｎ２以上である。従って、エッチング領域１２０Ａ及び非エッチング領域１２０Ｂの可視光に対する屈折率の差が最小化される。また、異なる屈折率に起因する低表示品質を回避することができ、タッチパネル１００のより良好な表示品質を達成することができる。

図２を参照する。図２は、図１の第１保護層の詳細を示す拡大斜視図である。具体的には、本実施形態の第１保護層１５１は、当該第１保護層１５１が屈折率補償層となるよう設計され、第１保護層１５１を多層複合化する第１屈折率層１５１１と第２屈折率層１５１２を含む。第１屈折率層１５１１は検出電極層１２０を覆い、第２屈折率層１５１２は第１屈折率層１５１１上に配置されている。

本実施形態における第１屈折率層１５１１と第２屈折率層１５１２の積層構造により、多層複合化された屈折率補償層の屈折率は、表示領域１００Ａ内に配置された検出電極層１２０以上である。

一実施形態では、第１屈折率層１５１１の屈折率ｎ３は検出電極層１２０の屈折率よりも小さく、第２屈折率層１５１２の屈折率ｎ４は検出電極層１２０の屈折率よりも大きい。具体的には、検出電極層１２０の第１電極１２１と第２導電パターン（不図示）が、１．８６の屈折率を有するパターニングされたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層である場合、第１屈折率層１５１１はより小さい屈折率を有する層であり、例えば、３０ｎｍから５０ｎｍの間の範囲の厚さで１．４６の屈折率を有する二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層である。第２屈折率層１５１２は、１．８６よりも大きい屈折率である層、例えば、２．３５の屈折率で５ｎｍから１０ｎｍの間の範囲の厚さを有する五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）であってもよい。他の実施形態では、第１屈折率層１５１１は、Ｎｂ_２Ｏ_５層であり、第２屈折率層１５１２は、ＳｉＯ_２層である。つまり、多層複合材料である屈折率補償層は、例えば、実際の検出電極層１２０の屈折率に応じて、ＳｉＯ_２層とＮｂ_２Ｏ_５層で形成することができる。

一実施形態では、接着層は有機材料層である。接着層の材料の特性は、遮蔽層１３０と同一又は類似であり、接着層は遮蔽層１３０により信頼性の高い接着力を提供する。有機材料からなる接着層は、クロスカットテープ試験（ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−９３）を受け、接着層の遮蔽層１３０への接着度は少なくとも４Ｂである。剥離度は５％未満である。従って、接着層と遮蔽層１３０との間に配置された信号伝送層１６０は完全に保護され、空気から分離され、信号伝送層１６０の酸化の確率は低下する。

一実施形態において、有機材料は、ポリイミド（ＰＩ）材料、インク材料、アルコール材料又はそれらの組み合わせであってもよい。ポリイミド材料の組成物は、シラン及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む。インク材料の組成物は、顔料、樹脂及び補助剤を含み、顔料は二酸化チタン又はトナーであり、補助剤は硬化剤又は増粘剤でありうる。アルコール材料は、エチレングリコール、プロピレングリコール、エタノール、イロプロピルアルコール又はそれらの組み合わせであってもよい。接着層の接着は、遮蔽層１３０により良好な接着を提供するために、各成分の含有量を調整することによって最適化することができる。

以下の説明について、図３を参照する。図３は、本開示の第２の実施形態に係るタッチパネルの断面図を示す。図３に示すように、本実施形態のタッチパネルの構成は、図１に示す第１の実施形態と実質的に同様である。本実施形態において異なる点は、第１保護層１５１が非表示領域１００Ｂまで延びており、第２保護層１５２の表面上に形成されている点である。その結果、第２保護層１５２の剥離を防止することができる。本実施形態の第１保護層１５１は、完全に第２保護層１５２の表面上に形成されている。もちろん、実際の設計の要求に応じて、第１保護層１５１はまた、第２保護層１５２の一部分のみに形成してもよく、本発明の範囲を限定することを意図してない。

図４を参照する。図４は、本開示の第３の実施形態に係るタッチパネルの断面図を示す。図４に示すように、本実施形態のタッチパネルの構成は、図１に示す第１の実施形態と実質的に同様である。本実施形態において異なる点は、タッチパネル１００の検出電極層１２０と遮蔽層１３０の積層順序である。本実施の形態では、一連の処理は、検出電極層１２０を配置した後に、遮蔽層１３０を形成するように設計されている。すなわち、非表示領域１００Ｂ内の検出電極層１２０は、遮蔽層１３０の下面に形成されている。しかし、本実施形態の構造の設計に基づいて、遮蔽層１３０上に開口部が形成され、すでに形成された検出電極層１２０と信号伝送層１６０との間の電気通信が可能となる。さらに、電気接続層１４０が、開口部内に導電性材料を充填することによって形成される。その結果、検出電極層１２０は、開口部を通って延びる電気接続層１４０によって、信号伝送層１６０に電気的に接続される。

図５を参照する。図５は、本開示の実施形態に係るタッチパネルの製造方法のチャートフローである。まず、ステップＳ１において、基板が用意される。ステップＳ２において、遮蔽層が基板の面に形成され、遮蔽層１３０によって覆われた基板の領域がタッチパネルの非表示領域１００Ｂを規定する。

ステップＳ３において、検出電極層は遮蔽層と同じ面の基板上に形成される。本実施形態では、少なくとも検出電極層の一部がタッチパネルの表示領域の基板の表面上に形成され、加えて、検出電極層はさらに、非表示領域まで延びて、ステップＳ２において形成された非表示領域の遮蔽層の上面上に配置される。

もちろん、他の実施形態では、上記ステップＳ２と上記ステップＳ３の順序を交換することができる。すなわち、検出電極が形成され、続いて遮蔽層が形成される。従って、非表示領域まで延びる検出電極層は、遮蔽層の下面に配置される。

ステップＳ４では、検出電極層に電気的接続するために、信号伝送層が遮蔽層上に形成される。

ステップＳ５では、第１保護層が、少なくとも表示領域において、検出電極層を覆うように形成される。

ステップＳ６において、非表示領域において、第２保護層が遮蔽層と信号伝送層を覆うように形成される。本実施形態のタッチパネルは、上記のステップを実行することによって製造される。

他の実施形態では、上記ステップＳ５とステップＳ６の順序も交換することができる。すなわち、第２保護層が形成され、その後第１保護層が形成される。その結果、第１保護層は、単に、表示領域に形成されるだけでなく、非表示領域の第２保護層の表面まで延在するように設計され、第２保護層の剥離を防止する。

最後に、追加の説明を加える。上記各実施形態では、順に実行されるコーティング、リソグラフィ及びエッチングプロセスにより、絶縁部を製造することができる。また、絶縁部は、例えば、エポキシ層、ポリイミド層又はメチルメタクリレート層等により形成される。さらに、第一電極、第二電極又は信号伝送層もまた、堆積、リソグラフィ、エッチングプロセス等によって製造することができる。

上記の堆積プロセスは、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）である。物理蒸着（ＰＶＤ）は蒸着（エバポレーション）又はスパッタリング堆積などであり、化学蒸着は低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）、または光化学蒸着（ＰＨＯＴＯ ＣＶＤ）などである。上記のエッチングプロセスは、化学エッチング又はレーザーエッチングプロセスである。

また、前述した実施形態の第１電極、第２電極は、透明導電性材料で作製することができる。透明導電材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、カドミウム錫酸化物（ＣＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウム錫亜鉛酸化物（ＩＴＺＯ）、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩｎＧａＺｎＯ）、インジウムガリウム亜鉛酸化マグネシウム（ＩｎＧａＺｎＭｇＯ）、インジウムガリウム酸化マグネシウム（ＩｎＧａＭｇＯ）、又はインジウムガリウム酸化アルミニウム（ＩｎＧａＡｌＯ）などである。また、信号伝送層１６０は、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム又はそれらの組み合わせからなり、信号伝送層１６０の構造は、モリブデン／アルミニウム／モリブデンの積層であり、アルミニウム層が二つのモリブデン層の間に挟まれる。

これにより、色差を回避することができ、タッチパネルの透明性を低下させる要因を弱めることができる。また、保護層は、異なる材料からなる二つの異なる部分を有する。保護に加えて、第１保護層は検出電極層を覆い、検出電極以上の屈折率を有することで、屈折率の差が最小化する。保護に加えて、第２保護層は、対応して遮蔽層を覆い、遮蔽層に信頼性の高い接着力を提供する。全体として、タッチパネルの表示品質を向上させることができる。

上記の記載の説明は、本発明の好ましい実施形態を単純化するものである。しかしながら、本発明の特徴は、これに限定されるものではない。当業者によって適宜考慮される全ての変更、修正、改良は、以下の特許請求の範囲によって記述される本発明の範囲内に包含されるものとみなされる。

Claims (17)

1. 非表示領域と表示領域を規定するタッチパネルであって、
   前記タッチパネルは、
   基板の面上に配置され、遮蔽層によって覆われた基板の領域が前記非表示領域を規定する遮蔽層と、
   前記遮蔽層と同じ面の前記基板上に配置され、少なくとも検出電極層の一部が前記表示領域に重畳する検出電極層と、
   前記表示領域上に配置され、前記検出電極層を覆う第１保護層と、
   前記非表示領域上に配置され、前記遮蔽層を覆う第２保護層と、
   前記遮蔽層と前記第２保護層との間に配置され、前記検出電極層に電気的に接続された信号伝送層と、
   を備える。
2. 前記第１保護層は屈折率補償層であり、前記第２保護層は接着層である、請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記屈折率補償層は、金属酸化物、非金属酸化物、シリコン系材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択される材料からなる、請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記屈折率補償層は多層複合材料である、請求項２に記載のタッチパネル。
5. 前記屈折率補償層は、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層と五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）層によって形成される、請求項４に記載のタッチパネル。
6. 前記二酸化シリコン層は５０ｎｍから３０ｎｍの間の範囲の厚さを有し、前記五酸化ニオブ層は、５ｎｍから５０ｎｍの間の範囲の厚さを有する、請求項５に記載のタッチパネル。
7. 前記屈折率補償層の屈折率は前記検出電極層の屈折率以上である、請求項２〜６のいずれか１項に記載のタッチパネル。
8. 前記接着層は有機材料からなる、請求項２〜７のいずれか１項に記載のタッチパネル。
9. 前記有機材料は、ポリイミド材料、インク材料、アルコール材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項８に記載のタッチパネル。
10. 前記遮蔽層はポリイミド層又はインク層からなる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のタッチパネル。
11. 前記第１保護層は前記非表示領域まで延びており、第２保護層上に形成される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のタッチパネル。
12. 前記検出電極層は前記非表示領域まで延びており、前記遮蔽層の上又は下面に形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のタッチパネル。
13. 表示領域と非表示領域を規定するタッチパネルの製造方法であって、
    前記方法は、
    基板の面上に、遮蔽層によって覆われた基板の領域が前記非表示領域を規定する遮蔽層を形成し、
    前記遮蔽層と同じ面の前記基板上に、少なくとも検出電極層の一部が前記表示領域に重畳する検出電極層を形成し、
    少なくとも前記表示領域上に、前記検出電極層を覆うように第１保護層を形成し、
    前記非表示領域上に、前記遮蔽層を覆うように第２保護層を形成し、
    前記第２保護層を形成する前に、前記遮蔽層の表面上に、前記検出電極層に電気的に接続する信号伝送層をさらに形成する。
14. 前記第１保護層は屈折率補償層であり、前記第２保護層は接着層である、請求項１３に記載のタッチパネルの製造方法。
15. 前記第１保護層は非表示領域まで延びており、前記第２保護層の表面上に形成される、請求項１３又は１４に記載のタッチパネルの製造方法。
16. 前記検出電極層は前記非表示領域まで延びており、前記遮蔽層を形成する前に前記検出電極層が形成され、前記検出電極層が前記遮蔽層の下面上に形成される、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のタッチパネルの製造方法。
17. 前記検出電極層は前記非表示領域まで延びており、前記遮蔽層を形成した後に前記検出電極層が形成され、前記検出電極層が前記遮蔽層の上面上に形成される、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のタッチパネルの製造方法。

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