JP6224224B2

JP6224224B2 - タッチパネル及びその製造方法

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Publication number: JP6224224B2
Application number: JP2016507984A
Authority: JP
Inventors: イージョンシュー; チュンヨンジャン; リーチュンヤン; グオシューシュー; ユエンレンシー
Original assignee: ティーピーケイタッチソリューションズ（シアメン）インコーポレーテッド
Priority date: 2013-04-20
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-02-24
Also published as: CN104111746B; TW201441887A; US20140313440A1; TWM466311U; WO2014169730A1; TWI514211B; KR101763783B1; US9557863B2; JP2016515743A; KR20150140372A; CN104111746A

Description

本発明はタッチ技術に関連し、特にタッチパネル及びその製造方法に関連する。

タッチパネルは電気製品に広く用いられている。例えば家電、通信機器、及び情報技術（ＩＴ）機器に用いられている。また一般に、物理的キーボード、マウス等を代替し、各種電気機機器の操作インターフェースを満足する入力インターフェースとして用いられる。

現在においてタッチパネルはタッチオンレンズ（TOL）構造として進歩しており、かかる構造は保護カバーレンズ上に形成された検出電極を備えるものである。これらのTOLパネルは薄く軽いにもかかわらず、検出電極がエッチングされたパターンである場合、光学的な問題が生ずる。かかる光学的な問題とは色収差がタッチパネルからこれを視る人に視認されるといった問題である。これは検出電極のエッチング領域及び非エッチング領域が光に対して異なった反応を示すことによる。

開示に係る一態様はさらに検出電極に適する光学補償層の設計に係るものである。タッチパネルの色収差を効果的に改善することができる。

開示に係る一態様はタッチパネルを提供するものである。タッチパネルはカバーレンズと；光学補償層と；カバーレンズ及び光学補償層の間に位置する検出電極層とを備える。ここで検出電極層中ではエッチング領域及び非エッチング領域の区画が定められている。ここで検出電極層に対して光学補償層によって光学的な整合が図られている。また、ここで光学補償層はカバーレンズ及び検出電極層を経由した光の入射を受けることで、エッチング領域及び非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される、反射光の色調を調和させる。

開示に係る他の態様はタッチパネルの形成方法を提供するものである。かかる方法は以下を含む。カバーレンズの側において検出電極層及び光学補償層を隣り合うように形成する。ここで検出電極層はカバーレンズ及び光学補償層の間に設置される。ここで検出電極層中にエッチング領域及び非エッチング領域の境界を定める。また、ここで検出電極層に対して光学補償層によって光学的な整合が図られる。また、ここで光学補償層はカバーレンズ及び検出電極層を経由した光の入射を受けることで、エッチング領域及び非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される、反射光の色調を調和させる。

実施形態に係るタッチパネルの断面図である。

実施形態に係るタッチパネルの平面図である。

他の実施形態に係るタッチパネルの断面図である。

さらに他の実施形態に係るタッチパネルの断面図である。

図５−８はそれぞれ図１Ａ−図４のタッチパネルの製造方法の流れ図である。上に同じ。上に同じ。上に同じ。

以下、添付の図面及び本発明の特定の実施形態を参照しつつ、さらに詳細に説明する。

以下の記載は、本発明を実施するために多くの相異なる実施例を提供するものである。しかしながら、これらの実施例は、本発明を限定するものではない。さらに以下の説明において、第二の構成要素「上方に」、「の上に」、「下方に」又は「の下に」第一の構成要素が位置するという方向の表現は、第一及び第二の構成要素が直接に接していること、又は別の構成要素が第一及び第二の構成要素の間に配置されており、第一及び第二の構成要素が直接接していないこと、を表す。また、「上」及び「下」の方向の表現は単に各要素の相対的な位置関係を示すのに用いられるに過ぎない。開示に係る図面において、タッチパネルの上方とは、これを視る人に近い側であり、タッチパネルの下方とは、これを視る人から遠い側である。なお様々な構成要素の描画を省略することで図面を単純化するとともに明瞭なものとしている。

図１Ａ−図４には、様々なタッチパネル（200、300、400、及び500）の構造が表されている。全体として、各タッチパネル（200、300、400、及び500）はカバーレンズ（202、302、402、及び502）、光学補償層（208、308、408、及び508）並びに検出電極層（206、306、406、及び506）を有する。ここで、検出電極層はカバーレンズと光学補償層との間に配置されている。検出電極上でエッチング領域（検出素子で構成される領域）及び非エッチング領域（検出素子の間に挟まれた非接触領域）の区画が定められている。光学補償層を用いることで検出電極層に対して光学的な整合が図られている。光学補償層はカバーレンズ及び検出電極層を経由した光の入射を受けることで、エッチング領域及び非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される、反射光の色調を調和させる。

以下において、各タッチパネルの構造を図面に沿って詳細に説明する。

図１Ａ及び１Ｂはそれぞれ実施形態に係るタッチパネルの断面図及び平面図を表す。図１に示すように、本実施形態のタッチパネル２００にはカバーレンズ２０２、検出電極層２０６及び光学補償層２０８が備わる。カバーレンズ２０２は強化カバーレンズでもよい。かかる強化カバーレンズは検出電極層２０６を支持するだけでなく、強靭に保護する。一態様において、強化カバーレンズは化学イオン交換法又は同様の方法によって形成してもよい。実施形態おいて、カバーレンズ２０２は透明なプレートで形成される。例えばガラス又はポリマーといった組成材料で形成される。他の態様において、カバーレンズはアクリル樹脂のような熱可塑性材料で形成してもよい。またカバーレンズ２０２の厚さは約０．２〜２．０ｍｍとしてもよい。

検出電極層２０６はカバーレンズ２０２の一方の側に配置される。またカバーレンズ２０２と光学補償層２０８との間に配置される。実施形態において、検出電極層２０６はカバーレンズ底面に形成される。図１Ｂに示すように、検出電極は検出電極層２０６としてパターン形成される。検出素子は実質的に第一軸（例えばＸ軸）に沿った複数の第一電極２２０Ｘと、第二軸（例えばＹ軸）に沿った複数の第二電極２２０Ｙとを含む。各第一電極２２０Ｘは複数の第一導電ユニット２２０ＸＡ及び複数の第一接続導線２２０ＸＢを有する。ここで隣り合う２つの導電ユニット２２０ＸＡはいずれも第一接続導線２２０ＸＢにより第一軸に沿って互いに接続されるとともに電気的に結合されている。各第一電極２２０Ｙは複数の第二導電ユニット２２０ＹＡ及び複数の第一接続導線２２０ＹＢを有する。ここで隣り合う２つの導電ユニット２２０ＹＡはいずれも第一接続導線２２０ＹＢにより第二軸に沿って互いに接続されるとともに電気的に結合されている。さらに第一接続導線及び第二接続導線は縦横に交差している。実施形態において検出素子はさらに絶縁層２２２を有する。絶縁層２２２は縦横に交差している第一接続導線２２０ＸＢ及び第二接続導線２２０ＹＢの間に位置することで第一接続導線２２０ＸＢ及び第二接続導線２２０ＹＢの間を電気的に絶縁している。

検出電極２０６を形成する工程では例えば透明導電材料（インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）等）を塗布、スパッタリング等により配置してもよい。その後、透明導電材料をリソグラフィー、エッチング等によりパターニングすることで所望の検出電極２０６を形成してもよい。また検出電極層２０６は、例えばスクリーン印刷により直接形成してもよい。上述のエッチング領域は第一電極２２０Ｘ、第二電極２２０Ｙ及び絶縁層２２２を備える領域である。また非エッチング領域は第一電極２２０Ｘと第二電極２２０Ｙと絶縁層２２２との間の非接触領域である。しかしながら、接触電極層は図１Ｂに示されるパターン構造に限定されない。

タッチパネル２００はさらに検出電極層２０６の底面の上に形成される光学補償層２０８を備えてもよい。光学補償層２０８は検出電極層に対して光学的な整合を図るために用いてもよい。光学補償層はカバーレンズ及び検出電極層を経由した光の入射を受けることで、エッチング領域及び非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される、反射光の色調を調和させる。このため、光学補償層２０８は検出電極層２０６中のエッチング領域及び非エッチング領域の間の反射率の差を補償することができる。かかる反射率の差はパターニングの工程で生じる。また光学補償層２０８は高い低周波数帯の波長の光の下でのエッチング領域及び非エッチングの反射率の差を減らす。このため外部光源１００に面するタッチパネルによって反射される反射光の色調を、青色味又は黄色味を帯びないようにしつつ、自然光と同様の色調に調整することができる。

なお、光学補償層２０８は単一の層でもよく、また複数の層を備える複合的な層でもよい。光学補償層２０８はガラス、Nb₂O₅、SiO₂、ITO、TiO₂又はこれらを組み合わせたもの等の材料で形成してもよい。所定の態様において、光学補償層２０８は複数の層を備える複合層となっており、複合層は複数の高屈折率の層と複数の低屈折率の層とを交互に重ねることで形成されている。他の態様において、光学補償層２０８は二層からなる複合層となっており、第一補償層及び第二補償層を重ねることで形成されている。ここで第一補償層はSiO₂層であり、第二補償層はNb₂O₅層である。第一補償層の厚さは約5-60 nmであり、第一補償層の屈折率は1.20-1.70である。第二補償層の厚さは約1-15 nmであり、第二補償層の屈折率は1.6-2.5である。また、実際の設計における光学補償層２０８の製造時のパラメータを調整するにあたり、検出電極層２０６の光学特性（例えば屈折率）及び反射光における所望の色調を考慮してもよい。光学補償層２０８を形成する方法は高周波スパッタリング、蒸着、噴霧塗布、回転塗布又は刷毛塗りでもよい。

実施形態において、タッチパネル２００はさらに遮蔽部材２０３を備えてもよい。遮蔽部材２０３で形成される領域によってタッチパネルの不可視領域ＮＶの区画を形成する。遮蔽部材２０３は周辺回路といった不透明な構成部材（不図示）を覆っている。不透明な構成部材はタッチパネル２００内の不可視領域ＮＶに対応する。タッチパネル２００の不可視領域以外の領域は可視領域Ｖとして区画が形成されている。タッチパネル２００の構造において、不可視領域２００は概ね、少なくとも可視領域Ｖの周辺領域となるように設計される。実施形態において、遮蔽部材２０３は、不可視領域ＮＶにおいて、検出電極層２０６及び光学補償層２０８の間に配置してもよい。特に、不可視領域ＮＶにおいて、遮蔽部材２０３は、検出電極層２０６の底面上に形成してもよい。可視領域Ｖにおける光学補償層２０８の具体的な位置は、検出電極層２０６の底面側となる。また不可視領域ＮＶにおける光学補償層２０８の具体的な位置は、遮蔽部材２０３の底面側となる。

遮蔽部材２０３は光学密度７未満の遮光材料で形成してもよい。遮光材料は絶縁インク、カーボンスラリー、黒鉛片又はこれらの組み合わせ等でもよい。遮蔽部材２０３は印刷又は塗布によって形成してもよい。タッチパネル２００の外観に関して、遮蔽部材２０３の絶縁インクは黒色、茶色又はその他の色から選んでもよい。これはタッチパネル２００の不可視領域ＮＶの外観が呈する黒色、茶色又はその他の色に準ずるものである。

実施形態にかかるタッチパネル２００は光学補償層２０８の底面を覆うように配置される保護層（パッシベーション層）２１０を備える。これにより、さらに検出電極層２０６の接触検出作用に対して、外部の化学反応又は物理的な変化によって影響が生じないようにする。保護層２１０はポリエチレンテレフタレート（PET）のような透明プラスチック材料で形成してもよい。所定の実施形態において、保護層２１０を形成する方法は高周波スパッタリング、蒸着、噴霧塗布、回転塗布又は刷毛塗りでもよい。

上記実施形態に基づき光学補償層２０８を設計することでタッチパネル２００の色収差を改善することができる。このため、上記問題を解決した上で、タッチパネルの２００の可視領域Ｖの透過率を高めることができる。

図２には、他の実施形態に係るタッチパネルの断面図が示されている。タッチパネル３００は図１Ａの実施形態の構造と実質的に同様である。図１Ａと異なり、不可視領域において遮蔽部材３０３がカバーレンズ３０２及び検出電極層３０６の間に配置されてもよい。また具体的には不可視領域においてカバーレンズの底面を覆うように配置されてもよい。

図３にはさらに他の実施形態に係るタッチパネルの断面図が示されている。かかる実施形態において、検出電極層４０６、光学補償層４０８及び保護層４１０によって構成される構造は実質的に図１Ａと同様である。図１Ａと異なり、本実施形態のタッチパネル４００はさらに屈折率整合（中国語で指数匹配、英語でIndex-Matching）層４０４を備える。屈折率整合層４０４は上述の層に関してカバーレンズ４０２と同じ側に位置する。屈折率整合層４０４及び光学補償層４０８は検出電極層４０６を挟んで対称となる位置に分かれて配置されている。特に、屈折率整合層４０４はカバーレンズ３０２と検出電極３０６との間に配置されている。形成される順序としては、検出電極層４０６を形成する前に屈折率整合層４０４がカバーレンズ４０２の底面を覆うように形成される。換言すれば、本実施形態の検出電極層４０６は屈折率整合層４０４の底面を覆うように形成される。本実施形態において光学補償層４０８はさらに屈折率整合層及び検出電極層４０６との間の光学的な整合が得られるように設計することで屈折率整合層４０４及び検出電極層４０６の光学的特性を考慮してもよい。

また、検出電極層４０６の厚さは具体的な設計要求に応じて設計することができる。したがって、例えば、大型のタッチパネルであれば、検出電極層４０６は導線の電気抵抗を低減するために厚目に形成される。結果として、検出電極層４０６のパターニングにより形成されるエッチングの線はよりはっきりと見えるようになる。したがって、本実施形態では屈折率整合層４０４を追加することでエッチングの線を隠す。ここで屈折率整合層４０４は検出電極層４０６やその上に形成される層を形成する前に追加される。本実施形態において、屈折率整合層４０４は一種の反射防止層であり、エッチングの線が見えることを回避するために用いられる。また光学補償層のように、タッチパネル４００に面する外部光源１００によって反射される反射光の色を調整する機能を果たすものではない。また、屈折率整合層４０４はNb₂O₅ 又は SiO₂によって形成してもよい。屈折率整合層４０４を形成する方法はスパッタリング、蒸着、噴霧塗布、回転塗布又は刷毛塗りでもよい。

図４には、さらに他の実施形態に係るタッチパネルの断面図が示されている。本実施形態のタッチパネル５００は図３に示す実施形態と同様に、屈折率整合層５０４及び光学層５０８が検出電極層５０６を挟んで対称な位置に配置されている。図３に示す実施形態と異なる点は以下のとおりである。不可視領域ＮＶにおいて遮蔽部材５０３をカバーレンズ５０２と屈折率整合層５０４との間に配置してもよい。また、不可視領域ＮＶにおいて屈折率整合層５０４を遮蔽部材５０３と検出電極層５０６との間に配置してもよい。また、可視領域Ｖにおいて屈折率整合層５０４をカバーレンズ５０２と検出電極層５０６との間に配置してもよい。言い換えると、屈折率整合層５０４を形成する前にカバーレンズ５０２の底面を覆うように本実施形態の遮蔽部材５０３を形成してもよい。換言すれば可視領域Ｖにおいて屈折率整合層５０４はカバーレンズ５０２の底面を覆うように形成される。また不可視領域ＮＶにおいて屈折率整合層５０４は遮蔽部材５０３の底面を覆うように形成される。

図５には、図１Ａのタッチパネルを製造する方法の流れ図が示されている。検出電極層２０６（工程５１０）、遮蔽部材２０３（工程５２０）及び光学補償層２０８（工程５３０）の形成はカバーレンズ２０２の側にて順次行われる。かかる方法ではまた、工程５４０にて保護層２１０を形成してもよい。全体の構造における関係は図１Ａに示す。説明の重複を避けるため、ここでは詳述しない。

図６には、図２のタッチパネルを製造する方法の流れ図が示されている。遮蔽部材３０３（工程６１０）、検出電極層３０６（工程６２０）、及び光学補償層３０８（工程６３０）の形成はカバーレンズ３０２の側にて順次行われる。かかる方法ではまた、工程６４０にて保護層３１０を形成してもよい。換言すれば、本実施形態では遮蔽部材３０３はカバーレンズ３０２の底面を覆うように形成される。その後、検出電極層３０６がカバーレンズ３０２及び遮蔽部材３０３の底面を覆うように形成される。検出電極層３０６の形成後、検出電極層３０６の底面を覆うように光学補償層３０８が形成される。全体の構造における関係は図２に示す。説明の重複を避けるため、ここでは詳述しない。

図７には、図３のタッチパネルを製造する方法の流れ図が示されている。屈折率整合層４０４（工程７１０）、検出電極層４０６（工程７２０）、遮蔽部材４０３（工程７３０）及び光学補償層４０８（工程７４０）の形成はカバーレンズ３０２の側にて順次行われる。かかる方法ではまた、工程７５０にて保護層４１０を形成してもよい。全体の構造における関係は図３に示す。説明の重複を避けるため、ここでは詳述しない。

図８には、図４のタッチパネルを製造する方法の流れ図が示されている。遮蔽部材５０３（工程８１０）、屈折率整合層５０４（工程８２０）、検出電極層５０６（工程８３０）、及び光学補償層５０８（工程８４０）の形成はカバーレンズ３０２の側にて順次行われる。かかる方法ではまた、工程８５０にて保護層５１０を形成してもよい。全体の構造における関係は図４に示す。説明の重複を避けるため、ここでは詳述しない。

上述のタッチパネルを製造する方法を要約すると、上記工程では総じてカバーレンズの側で検出電極層及び光学補償層を形成する。ここで検出電極層はカバーレンズと光学補償層との間に形成される。検出電極層上にエッチング領域及び非エッチング領域の区画が定められている。光学補償層を用いて検出電極層に対して光学的な整合が図られる。光学補償層はカバーレンズ及び検出電極層を経由した光の入射を受けることで、エッチング領域及び非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される、反射光の色調を調和させる。

上記の通り開示した実施形態に係るタッチパネルには、さらにディスプレイモジュール（不図示）を、光学粘着層（不図示）を介して取り付けることでタッチディスプレイモジュールを形成する。タッチディスプレイモジュールは様々な電子製品に幅広く応用できる。さらに、本実施形態において開示される、特徴、材料、及び対応する部材の形成方法は実質的に同一であり、各実施形態において各々別個に説明されたわけではない。

要約すると、屈折率整合層の設計及び利用によりエッチングの線が見えることを回避することができる。したがって、タッチパネルをディスプレイモジュールに取り付けた時でもタッチディスプレイ上に明瞭なパターンは現れないようになる。さらに光学補償層を検出電極層の光学特性に基づいて設計し作成する。したがって、タッチパネル外の外部光源から入射する光が検出電極層及び光学補償層を通過したあとに、自然光のような反射光として反射させることができる。このため、タッチパネルを観察した時に青味や黄色味がかかるといった光の色の問題を解決する。また、反射光の光の色の問題が解決されることで、結果としてタッチパネルの可視領域の透過性を高めることができる。

本発明は好ましい実施態様として、実施例に基いて説明したが、本発明は開示した実施態様に限定されるわけではない。むしろ、（当業者にとって明らかな）様々な変更及び類似の形態を包含するものである。したがって別添の請求の範囲はこれらの変更及び類似の形態を全て包含するように広く解釈されるべきである。

Claims

タッチパネルであって、
カバーレンズと；
光学補償層と；
前記カバーレンズ及び前記光学補償層の間に位置する検出電極層と、
遮蔽部材であって、前記遮蔽部材で形成される領域によって前記タッチパネルの不可視領域の区画を定めるとともに、前記タッチパネルの残りの領域を可視領域の区画として定めるものと、
Nb₂O₅又はSiO₂によって形成された屈折率整合層を備え、
前記可視領域における前記光学補償層は前記検出電極層の底面側に位置するとともに、前記不可視領域における前記光学補償層は前記遮蔽部材の底面側に位置し、
前記屈折率整合層及び前記光学補償層は前記検出電極層を挟んで対称となる位置に分かれて配置され、
前記検出電極層中ではエッチング領域及び非エッチング領域の区画が定められており、
前記屈折率整合層及び前記検出電極層に対して前記光学補償層によって光学的な整合が図られており、
前記光学補償層は前記カバーレンズ及び前記検出電極層を経由した光の入射を受けることで、前記エッチング領域及び前記非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される、反射光の色調を調和させる、
タッチパネル。
前記遮蔽部材は、前記不可視領域において、前記検出電極層及び前記光学補償層の間に配置される、
請求項１に記載のタッチパネル。
前記屈折率整合層は、反射防止層であるが、前記光学補償層のように、反射光の色調を調和させる機能を果たすものではない、
請求項１に記載のタッチパネル。
前記屈折率整合層は前記カバーレンズと前記検出電極層との間に配置される、
請求項１に記載のタッチパネル。
前記遮蔽部材は、前記不可視領域において、前記カバーレンズ及び前記検出電極層の間に配置される、
請求項４に記載のタッチパネル。
前記屈折率整合層の材質及び厚さは、前記光学補償層と同一である、
請求項１に記載のタッチパネル。
前記光学補償層は、一又は二以上の層を備える複合的な層である、
請求項１に記載のタッチパネル。
前記光学補償層は複合層となっており、複数の高屈折率の層と複数の低屈折率の層とを交互に重ねることで形成されている、
請求項１に記載のタッチパネル。
前記光学補償層はガラス、Nb₂O₅、SiO₂、ITO、TiO₂又はこれらを組み合わせたものを含む。
請求項１に記載のタッチパネル。
前記光学補償層は第一補償層及び第二補償層を備える複合層となっており、
前記第一補償層はSiO₂であり、
前記第二補償層はNb₂O₅である。
請求項１に記載のタッチパネル。
前記第一補償層は、厚さが約5-60 nmであるとともに、屈折率が1.20-1.70であり、
前記第二補償層は、厚さが約1-15 nmであるとともに、屈折率が1.6-2.5である、
請求項１０に記載のタッチパネル。
前記光学補償層を覆うように配置される保護層をさらに備える、
請求項１に記載のタッチパネル。
タッチパネルの形成方法であって、
カバーレンズの側において検出電極層及び光学補償層を隣り合うように形成し、ここで前記検出電極層は前記カバーレンズ及び前記光学補償層の間に設置され、ここで前記検出電極層中にエッチング領域及び非エッチング領域の境界を定め、
遮蔽部材であって、前記遮蔽部材で形成される領域によって前記タッチパネルの不可視領域の区画を定めるとともに、前記タッチパネルの残りの領域を可視領域の区画として定めるものを形成し、ここで前記可視領域における前記光学補償層は前記検出電極層の底面側に位置するとともに、前記不可視領域における前記光学補償層は前記遮蔽部材の底面側に位置し、
さらに屈折率整合層をNb₂O₅又はSiO₂によって形成し、ここで前記屈折率整合層及び前記光学補償層は前記検出電極層を挟んで対称となる位置に分かれて配置され、
前記屈折率整合層及び前記検出電極層に対して前記光学補償層によって光学的な整合が図られ、また、ここで前記光学補償層は前記カバーレンズ及び前記検出電極層を経由した光の入射を受けることで、エッチング領域及び非エッチング領域に応じてそれぞれ形成される反射光の色調を調和させる、
タッチパネルの形成方法。
前記屈折率整合層、前記検出電極層、前記遮蔽部材、及び前記光学補償層の形成は前記カバーレンズの側にて順次行われる、
請求項１３に記載の方法。