JP7356578B2 - 静電容量式センサおよび入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量式センサおよびかかる静電容量式センサを備える入力装置に関する。
特許文献１には、透光性を有する基材と、前記基材の一方の主面の検出領域において第１の方向に沿って並んで配置され、透光性を有する複数の第１の透明電極と、前記検出領域において前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って並んで配置され、透光性を有し、導電性ナノワイヤを含む複数の第２の透明電極と、前記第１の透明電極に一体として設けられ、隣り合う２つの前記第１の透明電極を互いに電気的に接続する連結部と、前記第２の透明電極とは別体として設けられ、隣り合う２つの前記第２の透明電極を互いに電気的に接続し、アモルファス酸化物系材料を含むブリッジ配線部と、前記第２の透明電極および前記ブリッジ配線部を覆うようにして設けられたカバー層を有し、該カバー層が、前記第２の透明電極の屈折率よりも高く、前記ブリッジ配線部の屈折率よりも低いことを特徴とする静電容量式センサが開示されている。
特許文献２には、透明電極がＩＴＯから形成され、ブリッジ配線部がＩＺＯを含む積層構造を有する場合について記載がある（特に段落００４２、図４）。特許文献３には、ブリッジ配線部が透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）で備えられる場合に、その厚さを５ｎｍ以上乃至７０ｎｍ以下で備えられることができることについて記載がある（特に段落００４４）。
国際公開２０１８／０６６２１４号公報 特開２０１５－１１８５３７号公報 特開２０１５－５２９８９９号公報
特許文献１に開示される静電容量式センサでは、ブリッジ配線部は第１の透明電極とは絶縁された状態を維持できるように、ブリッジ配線部と第１の透明電極との間には、絶縁層が配置される。このため、ブリッジ配線部の材料として透光性に優れるアモルファスＩＺＯを用いたとしても、ブリッジ配線部の近傍は他の部分に比べて複雑な構造となり、視認されやすい。
本発明は、ブリッジ配線部の材料としてアモルファスＩＺＯを用い、ブリッジ配線部に電気的に接続される透明電極およびブリッジ配線部と絶縁層を介して積層される透明電極の材料として結晶性ＩＴＯを用いた場合に、ブリッジ配線部の加工性や耐環境性を考慮しつつブリッジ配線部を含む領域の不可視性を高めることができる静電容量式センサ、およびかかる静電容量式センサを備える入力装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明は、一態様において、透光性を有する基材と、前記基材の第１の方向に沿って並んで配置され、透光性を有する複数の第１の透明電極部と、前記第１の透明電極部に一体として設けられ、隣り合う２つの前記第１の透明電極部を互いに電気的に接続する連結部を備える第１の透明電極と、前記基材に前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って並んで配置され、透光性を有する複数の第２の透明電極部と、前記第２の透明電極部とは別体として設けられて隣り合う２つの前記第２の透明電極部を互いに電気的に接続するブリッジ配線部とを備えた第２の透明電極と、前記第１の透明電極と前記ブリッジ配線部との間に形成された絶縁層と、を備え、前記第２の透明電極部は結晶性ＩＴＯで形成され、前記ブリッジ配線部はアモルファスＩＺＯで形成され、前記第２の透明電極部の厚さをＴＥ、前記ブリッジ配線部の厚さをＴＢとしたとき、下記式（１）および下記式（２）を満たすことを特徴とする静電容量式センサである。
０．２８×ＴＥ＋８３ｎｍ≦ＴＢ≦０．６９×ＴＥ＋１０５ｎｍ （１）
３０ｎｍ≦ＴＥ≦５０ｎｍ （２）
第２の透明電極部の厚さＴＥおよびブリッジ配線部の厚さＴＢが上記の２式で表される範囲にある静電容量式センサは、耐環境性に優れ、加工性（選択エッチング性）に優れ、かつ不可視性に優れる。特に、ＴＢ＝０．５４×ＴＥ＋９３ｎｍに近いほど、良好な不可視性が得られやすい。
上記の静電容量式センサにおいて、前記基材が樹脂フィルムを有し、基材上に設けられる結晶性ＩＴＯの透明電極（第２の透明電極部）がアモルファスＩＴＯから結晶化熱処理などが施されて形成されたものであっても、良好な不可視性が実現される。
上記の静電容量式センサにおいて、前記第１の透明電極は結晶性ＩＴＯから形成されていてもよく、この場合において前記第１の透明電極の厚さは前記第２の透明電極部の厚さに等しく、前記第１の透明電極と前記ブリッジ配線とが前記絶縁層を介して交差していても、良好な不可視性が実現される。
上記の静電容量式センサにおいて、前記絶縁層は樹脂系材料からなり、屈折率が１．５以上２．０以下である場合には、特に良好な不可視性が実現される。
本発明は、他の一態様として、上記の静電容量式センサと、前記静電容量式センサの前記基材側に設けられた光源とを備えることを特徴とする入力装置を提供する。前記光源が有機ＥＬ発光素子であってもよい。前記光源は、複数の発光体の集積体からなり、前記複数の発光体の配列ピッチは２０μｍ以下であってもよい。
本発明によれば、耐環境性に優れ、加工性（選択エッチング性）に優れ、かつ不可視性に優れる静電容量式センサおよびかかる静電容量式センサを備える入力装置が提供される。
本発明の一実施形態に係る静電容量式センサを表す平面図である。 図１に示した領域Ａ１を拡大した平面図である。 図２に表した切断面にＣ１－Ｃ１における断面図である。 図２に表した切断面にＣ２－Ｃ２における断面図である。 アモルファスＩＺＯのエッチング液が、結晶性ＩＴＯからなる第１の透明電極部および第２の透明電極部に与える、ブリッジ配線部の構成材料のエッチング残りの影響を確認した結果を示す図である。 （ａ）有機ＥＬ発光素子の白色光の分光光度データＳｗ（λ）のスペクトルデータを示す図、（ｂ）有機ＥＬ発光素子の緑色光の分光光度データＳｇ（λ）のスペクトルデータを示す図、および（ｃ）ＸＹＺ表色系の等色関数の３つの刺激値ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を示す図である。 白色光を光源とする場合の電極厚さＴＥおよびブリッジ厚さＴＢが色差ΔＥに与える影響を示すグラフである。 白色光を光源とする場合の電極厚さＴＥおよびブリッジ厚さＴＢと色差ΔＥに関する変化率Ｒとの関係を示すグラフである。 電極厚さＴＥおよびブリッジ厚さＴＢと色差ΔＥに関する変化率Ｒとの関係に光源が与える影響を示すグラフである。 白色光を光源とする場合における、異なる電極厚さＴＥでのブリッジ厚さＴＢと変化率Ｒとの関係を示すグラフである。 変化率Ｒが０％または５０％となったときの電極厚さＴＥとブリッジ厚さＴＢとの関係を示したグラフである。 観察した試験用構造体の構造を概念的に示す図である。 ３種類の試験用構造体について、光源が白色の場合と緑色の場合とにおける観察画像を示す図である。 本発明の一実施形態に係る入力装置の説明図である。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
図１は、本実施形態に係る静電容量式センサ１を表す平面図である。図２は、図１に表した領域Ａ１を拡大した平面図である。図３は、図２に表した切断面Ｃ１－Ｃ１における断面図である。図４は、図２に表した切断面Ｃ２－Ｃ２における断面図である。なお、透明電極は透明なので本来は視認できないが、図１および図２では理解を容易にするため透明電極の外形を示している。
本願明細書において「透明」および「透光性」とは、可視光線透過率が５０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。さらに、ヘイズ値が６％以下であることが好適である。本願明細書において「遮光」および「遮光性」とは、可視光線透過率が５０％未満（好ましくは２０％未満）の状態を指す。
図１～図４に表したように、本実施形態に係る静電容量式センサ１は、絶縁性の基材２と、導電性の第１の透明電極部４と、導電性の第２の透明電極部５と、導電性の連結部７と、導電性のブリッジ配線部１０と、絶縁性のカバー層３と、を備える。第１の透明電極部４と第２の透明電極部５との間には絶縁部２１が設けられて、第１の透明電極部４と第２の透明電極部５とは電気的に絶縁されている。ブリッジ配線部１０からみて基材２と反対側にカバー層３が設けられている。基材２とカバー層３との間には、絶縁性の光学透明粘着層（ＯＣＡ；Optical Clear Adhesive）３０が設けられている。基材２とブリッジ配線部１０との間には、絶縁部２１を埋めるとともに、ブリッジ配線部１０と基材２との間に位置する連結部７を覆うように絶縁層２０が設けられている。図３に表したように、ブリッジ配線部１０が設けられた部分においては、光学透明粘着層３０は、ブリッジ配線部１０とカバー層３との間に設けられている。
基材２は、透光性を有し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ；Polyethylene terephthalate）、ポリオレフィン系ポリマー（ＣＯＣ；Cyclic Olefin Copolymer，ＣＯＰ；Cyclic Olefin Polymer）、ポリカーボネート（ＰＣ；Polycarbonate）等の樹脂フィルム
を含む樹脂系基材やガラス基材等で形成される。樹脂系基材の耐熱性は、一般的に１５０℃程度であるため、基材２として樹脂系基材を用いる場合には、その上に積層される部材の熱処理温度も概ね１５０℃が上限となる。基材２の屈折率は特に限定されないが、基材２が樹脂系基材からなる場合には、基材２の屈折率は１．４から１．６の範囲となる場合がある。なお、基材２には、屈折率調整層（インデックスマッチング層）が設けられている場合がある。屈折率調整層は、基材２と基材２に設けられた透明導電材料（第１の透明電極部４および第２の透明電極部５）とからなる積層構造と、基材２との間で干渉により透明導電材料が設けられた部分の不可視性が低下することを抑制する機能を有する。以降の説明では、基材２と基材２に設けられた透明導電材料（第１の透明電極部４および第２の透明電極部５）とからなる積層構造と、この積層構造にさらに絶縁層２０およびブリッジ配線部１０が積層された構造との間での不可視性について検討した結果が示されており、この不可視性には、基材２に屈折率調整層が設けられているか否かは影響を与えない。
基材２の一方の主面（基材２におけるＺ１－Ｚ２方向に沿った方向を法線とする主面のうちＺ１側に位置する主面であり、以下「おもて面２ａ」という。）には、第１の透明電極部４および第２の透明電極部５が設けられている。この詳細については、後述する。図３に表したように、カバー層３は、ブリッジ配線部１０からみて基材２とは反対側に設けられ、透光性を有する。カバー層３の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン系ポリマー（ＣＯＣ，ＣＯＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ；Polymethylmethacrylate）等の樹脂系基材、ガラス基材などが挙げられる。樹脂系基材上に、透光性の無機微粒子（ジルコニアやチタニアが例示される。）が樹脂マトリックスに分散してなるハードコート層が設けられていてもよい。
図１に表したように、静電容量式センサ１は、カバー層３側の面の法線に沿った方向（Ｚ１－Ｚ２方向）からみて、検出領域１１と非検出領域２５とからなる。検出領域１１は、指などの操作体により操作を行うことができる領域であり、非検出領域２５は、検出領域１１の外周側に位置する額縁状の領域である。非検出領域２５は、図示しない加飾層によって遮光され、静電容量式センサ１におけるカバー層３側の面から基材２側の面への光（外光が例示される。）および基材２側の面からカバー層３側の面への光（静電容量式センサ１と組み合わせて使用される表示装置のバックライトからの光が例示される。）は、非検出領域２５を透過しにくくなっている。
図１に表したように、基材２のおもて面２ａには、第１の透明電極８と、第２の透明電極１２と、が設けられている。第１の透明電極８は、検出領域１１に配置され、複数の第１の透明電極部４を有する。図３および図４に示すように、複数の第１の透明電極部４はおもて面２ａに設けられている。各第１の透明電極部４は、細長い連結部７を介してＹ１－Ｙ２方向（第１の方向）に連結されている。そして、Ｙ１－Ｙ２方向に連結された複数の第１の透明電極部４を有する第１の透明電極８が、Ｘ１－Ｘ２方向に間隔を空けて配列されている。連結部７は、第１の透明電極部４と等しい材料からなり、連設される第１の透明電極部４に一体として形成されている。連結部７は、隣り合う２つの第１の透明電極部４を互いに電気的に接続している。
第１の透明電極部４および連結部７は、透光性を有し、結晶性ＩＴＯから形成される。基材２上に結晶性ＩＴＯが直接的に成膜されてもよいし、基材２上にアモルファスＩＴＯを成膜し、熱処理により結晶化させてもよい。結晶化することにより、抵抗値を低下させ導電性を高めることができる。後述するように、静電容量式センサ１の用途の一つである入力装置では、表示素子の発光体のサイズが小さくなってきており、例えば配列ピッチが２０μｍ程度またはそれ以下となってきている。このとき、表示素子に重なるように配置される透明電極の抵抗値を低下させることが、透明電極の設計自由度を確保する観点から求められている。具体的には、連結部７の幅を狭くする要求が高まっており、この要求に応えるためには連結部７を構成する透明導電材料の抵抗値を低下させる必要がある。このため、連結部７を構成するＩＴＯはアモルファスとしてではなく結晶性ＩＴＯであることが望ましい。基材２上に形成される膜状の第１の透明電極部４および連結部７の厚さは、例えば２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲であり、２０ｎｍから６０ｎｍの範囲であることが好ましい場合があり、３０ｎｍから５０ｎｍの範囲であることがより好ましい場合がある。
第２の透明電極１２は、検出領域１１に配置され、複数の第２の透明電極部５を有する。図３および図４に示すように、複数の第２の透明電極部５は、基材２のおもて面２ａに設けられている。このように、第２の透明電極部５は、第１の透明電極部４と同じ面（基材２のおもて面２ａ）に設けられている。各第２の透明電極部５は、細長いブリッジ配線部１０を介してＸ１－Ｘ２方向（第２の方向）に連結されている。そして、Ｘ１－Ｘ２方向に連結された複数の第２の透明電極部５を有する第２の透明電極１２が、Ｙ１－Ｙ２方向に間隔を空けて配列されている。ブリッジ配線部１０は、第２の透明電極部５とは別体として形成されている。なお、Ｘ１－Ｘ２方向は、Ｙ１－Ｙ２方向と交差している。例えば、Ｘ１－Ｘ２方向は、Ｙ１－Ｙ２方向と垂直に交わっている。
第２の透明電極部５は、透光性を有する導電性材料から形成される。第２の透明電極部５は、第１の透明電極部４の材料と同様に結晶性ＩＴＯから形成されることが好ましい。後述するように、静電容量式センサ１において、第２の透明電極部５の厚さは３０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第２の透明電極部５の厚さは第１の透明電極部４および連結部７の厚さと等しくてもよい。
ブリッジ配線部１０は、透光性を有し、アモルファス酸化物系材料を含む材料により形成される。アモルファス酸化物系材料としては、アモルファスＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、アモルファスＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファスＧＺＯ（Gallium-doped Zinc Oxide）、アモルファスＡＺＯ（Aluminum-doped Zinc Oxide）およびアモルファスＦＴＯ（Fluorine-doped Zinc Oxide）よりなる群から選択された少なくとも１つが用いら
れる。抵抗値が低く、加工性（結晶性ＩＴＯに対する選択エッチング性）に優れ、不可視性にも優れる観点から、ブリッジ配線部１０はアモルファスＩＺＯからなることが好ましい。
図２～図４に示すように、各第１の透明電極部４間を連結する連結部７の表面には、絶縁層２０が設けられている。図３に示すように、絶縁層２０は、連結部７と第２の透明電極部５との間の空間を埋め、第２の透明電極部５の表面にも乗り上げている。絶縁層２０としては、樹脂系材料、例えば感光性のある透明樹脂（ノボラック系やアクリル系を含む材料が例示される。）の硬化物が用いられる。絶縁層２０の屈折率は１．５から２．０の範囲であることが好ましい場合がある。第１の透明電極部４および第２の透明電極部５を構成する結晶性ＩＴＯの屈折率が１．８から２．３の範囲であり、ブリッジ配線部１０を構成するアモルファス酸化物系材料の具体例としてアモルファスＩＺＯの屈折率が１．９から２．３の範囲であることから、絶縁層２０の屈折率が１．５から２．０の範囲であることにより、ブリッジ配線部１０とその近傍に位置する部材との屈折率差が少なくなり、ブリッジ配線部１０の不可視性が向上しやすい。ブリッジ配線部１０の不可視性をより安定的に向上させる観点から、絶縁層２０の屈折率は１．８から２．０の範囲であることがより好ましい場合がある。
図３および図４に示すように、ブリッジ配線部１０は、絶縁層２０の表面２０ａから絶縁層２０のＸ１－Ｘ２方向の両側に位置する各第２の透明電極部５の表面にかけて設けられている。ブリッジ配線部１０は、隣り合う２つの第２の透明電極部５を互いに電気的に接続している。ブリッジ配線部１０の幅Ｌ１は、ブリッジ配線部１０に求められる電気特性（特に抵抗値）、後述するブリッジ配線部１０の厚さ（ブリッジ厚さＴＢ）、およびブリッジ配線部１０の不可視性などを考慮して決定される。近時、ブリッジ配線部１０の不可視性を高めることへの要請が高まっているため、ブリッジ配線部１０の幅Ｌ１は狭くなる傾向がある。具体的には、ブリッジ配線部１０の幅Ｌ１は、１００μｍ以下であることが好ましく、８０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。静電容量式センサ１が光源の上に配置される場合には、発光体の微細化が進んでいるため、ブリッジ配線部１０の幅Ｌ１は、４０μｍ以下であることが好ましい場合があり、２０μｍ以下であることがより好ましい場合がある。
図３および図４に示すように、各第１の透明電極部４間を接続する連結部７の表面には絶縁層２０が設けられており、絶縁層２０の表面に各第２の透明電極部５間を接続するブリッジ配線部１０が設けられている。このように、連結部７とブリッジ配線部１０との間には絶縁層２０が介在し、第１の透明電極部４と第２の透明電極部５とは電気的に絶縁された状態となっている。また、本実施形態では、第１の透明電極部４と第２の透明電極部５とが同じ面（基材２のおもて面２ａ）に設けられているため、静電容量式センサ１の薄型化を実現できる。
なお、図２～図４に表した連結部７は、第１の透明電極部４に一体として形成され、Ｙ１－Ｙ２方向に延びている。また、図２～図４に表したブリッジ配線部１０は、連結部７を覆う絶縁層２０の表面２０ａに第２の透明電極部５とは別体として形成され、Ｘ１－Ｘ２方向に延びている。但し、連結部７およびブリッジ配線部１０の配置形態は、これだけには限定されない。例えば、連結部７は、第１の透明電極部４に一体として形成され、Ｘ１－Ｘ２方向に延びていてもよい。この場合には、連結部７は、隣り合う２つの第２の透明電極部５を互いに電気的に接続する。ブリッジ配線部１０は、連結部７を覆う絶縁層２０の表面２０ａに第１の透明電極部４とは別体として形成され、Ｙ１－Ｙ２方向に延びていてもよい。この場合には、ブリッジ配線部１０は、隣り合う２つの第１の透明電極部４を互いに電気的に接続する。本実施形態に係る静電容量式センサ１の説明では、ブリッジ配線部１０が、連結部７を覆う絶縁層２０の表面２０ａに第２の透明電極部５とは別体として形成され、Ｘ１－Ｘ２方向に延びた場合を例に挙げる。
図１に示すように、非検出領域２５には、各第１の透明電極８および各第２の透明電極１２から引き出された複数本の配線部６が形成されている。第１の透明電極８および第２の透明電極１２のそれぞれは、接続配線１６を介して配線部６と電気的に接続されている。各配線部６は、図示しないフレキシブルプリント基板と電気的に接続される外部接続部２７に接続されている。すなわち、各配線部６は、第１の透明電極８および第２の透明電極１２と、外部接続部２７と、を電気的に接続している。外部接続部２７は、例えば導電ペースト、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＮｉ合金、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を有する材料を介して、図示しないフレキシブルプリント基板と電気的に接続されている。
各配線部６は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＮｉ合金、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を有する材料により形成される。接続配線１６は、ＩＴＯ、金属ナノワイヤ等の透明導電性材料で形成され、検出領域１１から非検出領域２５に延出している。配線部６は、接続配線１６の上に非検出領域２５内で積層され、接続配線１６と電気的に接続されている。
配線部６は、基材２のおもて面２ａにおける非検出領域２５に位置する部分に設けられている。外部接続部２７も、配線部６と同様に、基材２のおもて面２ａにおける非検出領域２５に位置する部分に設けられている。
図１では、理解を容易にするために配線部６や外部接続部２７が視認されるように表示しているが、実際には、非検出領域２５に位置する部分には、遮光性を有する加飾層（図示せず）が設けられている。このため、静電容量式センサ１をカバー層３側の面からみると、配線部６および外部接続部２７は加飾層によって隠蔽され、視認されない。加飾層を構成する材料は、遮光性を有する限り任意である。加飾層は絶縁性を有していてもよい。
本実施形態に係る静電容量式センサ１では、図３に示すように例えばカバー層３の面３ａ上に操作体の一例として指を接触させると、指と指に近い第１の透明電極部４との間、および指と指に近い第２の透明電極部５との間で静電容量が生じる。静電容量式センサ１は、このときの静電容量変化に基づいて、指の接触位置を算出することが可能である。静電容量式センサ１は、指と第１の透明電極８との間の静電容量変化に基づいて指の位置のＸ座標を検知し、指と第２の透明電極１２との間の静電容量変化に基づいて指の位置のＹ座標を検知する（自己容量検出型）。
あるいは、静電容量式センサ１は、相互容量検出型であってもよい。すなわち、静電容量式センサ１は、第１の透明電極８および第２の透明電極１２のいずれか一方の電極の一列に駆動電圧を印加し、第１の透明電極８および第２の透明電極１２のいずれか他方の電極と指との間の静電容量の変化を検知してもよい。これにより、静電容量式センサ１は、他方の電極により指の位置のＹ座標を検知し、一方の電極により指の位置のＸ座標を検知する。
本実施形態に係る静電容量式センサ１では、第２の透明電極部５の厚さをＴＥ、ブリッジ配線部１０の厚さをＴＢとしたとき、下記式（１）および下記式（２）が満たされる。
０．２８×ＴＥ＋８３ｎｍ≦ＴＢ≦０．６９×ＴＥ＋１０５ｎｍ （１）
３０ｎｍ≦ＴＥ≦５０ｎｍ （２）
以下、これらの範囲について説明する。
図１から図４に示されるように、ＣＯＰフィルムからなる基材２上に、いずれも結晶性ＩＴＯからなる第１の透明電極部４および第２の透明電極部５がパターン形成して設けられ、隣り合う第１の透明電極部４およびこれらを電気的に接続する連結部７の上に、感光性レジスト樹脂の硬化物からなる絶縁層２０を介してアモルファスＩＺＯからなるブリッジ配線部１０が設けられ、ブリッジ配線部１０によって隣り合う２つの第２の透明電極部５が電気的に接続される構造体（以下、「試験用構造体」という。）を、ブリッジ配線部１０の厚さを複数異ならせて用意した。この構造体を８５℃８５％ＲＨの環境に２４０時間放置する環境試験を行った。ブリッジ配線部１０を含む第２の透明電極１２の抵抗値を環境試験前後で測定し、時間あたりの変化率（単位：％／時、［試験後の抵抗値－試験前の抵抗値］／試験前の抵抗値×１００／試験時間）を求めた。その結果を表１に示す。
Figure 0007356578000001
ブリッジ配線部１０の厚さが厚いほど時間あたりの抵抗変化率は低くなる傾向が確認され、ブリッジ配線部１０の厚さが８０ｎｍ以上であれば、通常環境（２５℃５０％ＲＨ）においても１０００時間経過しても時間あたりの抵抗変化率が十分に低くなると想定される。耐環境性に優れる観点から、ブリッジ配線部１０の厚さは、９０ｎｍ以上であることがより好ましく、１００ｎｍ以上であることが特に好ましい。
ブリッジ配線部１０の厚さが異なる試験用構造体について、ブリッジ配線部１０のパターン形成加工を行う際に用いるアモルファスＩＺＯを溶解除去する弱酸性のエッチング液が、結晶性ＩＴＯからなる第１の透明電極部４および第２の透明電極部５に与える影響を確認した。具体的には、ブリッジ配線部１０の構成材料のエッチング残りの程度を確認した。その結果を図５に示す。
図５に示されるように、ブリッジ配線部１０の厚さが１４０ｎｍまでは、ブリッジ配線部１０の形状加工を行った後に、結晶性ＩＴＯからなる第１の透明電極部４および第２の透明電極部５の表面は影響を受けず、残渣が残るといった不具合は認められなかった。これに対し、ブリッジ配線部１０の厚さが１６０ｎｍの場合には、第１の透明電極部４および第２の透明電極部５の表面全体に残渣が認められた。この残渣は第１の透明電極部４および第２の透明電極部５の着色原因となったり、透過率の低下の原因となったりする。したがって、第１の透明電極部４および第２の透明電極部５が結晶性ＩＴＯからなり、ブリッジ配線部１０がアモルファスＩＺＯからなる場合には、ブリッジ配線部１０の厚さは１６０ｎｍ未満とすることが好ましい。
基材２の厚さが４０μｍ、絶縁層２０の厚さが１．５μｍの試験用構造体であって、第１の透明電極部４および第２の透明電極部５の厚さ（以下、「電極厚さＴＥ」という。）ならびにブリッジ配線部１０の厚さ（以下、「ブリッジ厚さＴＢ」という。）が異なるものを用意し、分光測色計（コニカミノルタ社製「ＣＭ３７００Ａ」）を用いて、基材２と第１の透明電極部４とが積層してなる部分（ベース部）の透過分光データｔＥ（λ）および基材２と第１の透明電極部４と絶縁層２０とブリッジ配線部１０とが積層してなる部分（ブリッジ部）の透過分光データｔＢ（λ）を測定した。
光源情報として、有機ＥＬ発光素子の白色光の分光光度データＳｗ（λ）および緑色光の分光光度データＳｇ（λ）を測定した。それぞれのスペクトルデータを図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。
測定されたベース部の透過分光データｔＥ（λ）および白色光の分光光度データＳｗ（λ）、ならびにＸＹＺ表色系の等色関数の３つの刺激値ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を用いて、ベース部のＸＹＺ表色系の混色量Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を求めた。なお、ＸＹＺ表色系の等色関数の３つの刺激値ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を図６（ｃ）に示した。
同様にして、測定されたブリッジ部の透過分光データｔＢ（λ）および白色光の分光光度データＳｗ（λ）、ならびにＸＹＺ表色系の等色関数の刺激値ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を用いて、ブリッジ部のＸＹＺ表色系の混色量Ｘ、Ｙ、Ｚを求めた。
これらの値から、次の式（３）に基づいて、白色光の場合の色差ΔＥを求めた。
ΔＥ＝｛（Ｘ－Ｘ０）2＋（Ｙ－Ｙ０）2＋（Ｚ－Ｚ０）2｝1/2 （３）
電極厚さＴＥが５０ｎｍについては、緑色についても同様に、色差ΔＥを求めた。
得られた色差ΔＥを表２にまとめて示す。
Figure 0007356578000002
各電極厚さＴＥの条件で最も色差ΔＥが小さくなったブリッジ厚さＴＢの色差である最小色差ΔＥ０に対する変化率Ｒ（単位：％、［色差ΔＥ－最小色差ΔＥ０］／最小色差ΔＥ０×１００）を求めた。結果を表３に示す。表３においてＲが「０％」となるブリッジ厚さＴＢは、その電極厚さＴＥにおいて最小色差ΔＥ０を与えるブリッジ厚さＴＢである。
Figure 0007356578000003
表２の結果を図７に示し、表３における白色光源の結果を図８に示し、表３の結果のうち電極厚さＴＥが５０ｎｍの場合の光源の影響を図９に示した。
表２および図７に示されるように、ベース部において第２の透明電極部５が設けられていない（電極厚さＴＥ＝０ｎｍ）場合に比べて、ベース部に第２の透明電極部５が設けられていることにより、ブリッジ厚さＴＢに関わらず、色差ΔＥが低くなる基本的傾向がみられた。また、いずれの電極厚さＴＥの場合でも、ブリッジ厚さＴＢと色差ΔＥとの関係は単調増加、単調減少といった関係ではなく、所定のブリッジ厚さＴＢにおいて特異的に色差ΔＥが低くなる傾向が確認された。
この傾向は、表３および図８において、より明確に確認される。すなわち、白色光源の場合には、電極厚さＴＥが０ｎｍの場合には最小色差ΔＥ０を与えるブリッジ厚さＴＢは１００ｎｍであり、電極厚さＴＥが３０ｎｍおよび３５ｎｍの場合には最小色差ΔＥ０を与えるブリッジ厚さＴＢは１１０ｎｍであり、電極厚さＴＥが５０ｎｍの場合には最小色差ΔＥ０を与えるブリッジ厚さＴＢは１２０ｎｍであった。このように、電極厚さＴＥが０ｎｍが厚くなるほど最小色差ΔＥ０を与えるブリッジ厚さＴＢも厚くなる傾向が見られた。これは、ベース部を通る光とブリッジ部を通る光とが干渉することが関係している可能性がある。
また、図９に示されるように、白色光源の場合よりも、緑色の光源の場合の方が、最小色差ΔＥ０と他のブリッジ厚さＴＢでの色差ΔＥとの変化が顕著となることが確認された。
表３に基づき、光源が白色である場合において、異なる電極厚さＴＥのそれぞれについて、変化率Ｒが１００％および５０％になるブリッジ厚さＴＢを内挿により求めた。その結果を表３に示したデータに追加した表４として示す。表４では、変化率Ｒが０％の結果に下線を付し、変化率Ｒが５０％の結果を太字で示し、変化率Ｒが１００％の結果を斜文字で示した。
Figure 0007356578000004
図１０は表４の内容をグラフ化したものである。図１０では、変化率Ｒが５０％の場合を白丸（○）で示し、変化率Ｒが１００％の場合を黒丸（●）で示した。これらの結果から、電極厚さＴＥが大きくなると、変化率Ｒが０％になるブリッジ厚さＴＢが大きくなる傾向が確認された。同様に、電極厚さＴＥが大きくなると、変化率Ｒが５０％以下になるブリッジ厚さＴＢの範囲の全体が図１０で右側（ブリッジ厚さＴＢが大きい側）にシフトする傾向が確認される。
図１１は、表４において変化率Ｒが０％となる結果および変化率Ｒが５０％となる結果を、電極厚さＴＥを横軸としブリッジ厚さＴＢを縦軸とする座標系（以下、「ＴＥ－ＴＢ座標系」という。）にプロットした結果を示すグラフである。図１１において、変化率Ｒが０％となる結果を黒丸（●）で示し、変化率Ｒが５０％となる結果を白丸（○）で示した。電極厚さＴＥが０ｎｍの場合は、他の場合に比べて状況が異なるため、電極厚さＴＥが３０ｎｍ、３５ｎｍおよび５０ｎｍの結果に基づき、近似式を求めた。その結果が図１１に表されている。
表４において変化率Ｒが０％となる結果（具体的には、ＴＥ－ＴＢ座標系において（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（３０，１１０）、（３５，１１０）、（５０，１２０）となる点）を用いて近似式を求めた。得られた近似式は下記式（４）により表すことができる。下記式（４）を図１１には一点鎖線Ｍ０として示した。
ＴＢ＝０．５４×ＴＥ＋９３ｎｍ （４）
表４において変化率Ｒが５０％以下となる範囲の上限となる結果（具体的には、ＴＥ－ＴＢ座標系において（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（３０，１２７）、（３５，１２７）、（５０，１４０）となる点）を用いて、変化率Ｒが１００％以下となる範囲の上限の式を求めた。その結果、下記式（５）が得られた。下記式（５）を図１１には破線Ｍ１として示した。
ＴＢ＝０．６９×ＴＥ＋１０５ｎｍ （５）
同様に、変化率Ｒが５０％以下となる範囲の下限となる結果（具体的には、ＴＥ－ＴＢ座標系において（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（３０，９１）、（３５，９４）、（５０，９７）となる点）を用いて、変化率Ｒが１００％以下となる範囲の下限の式を求めた。その結果、下記式（６）が得られた。下記式（６）を図１１には破線Ｍ２として示した。
ＴＢ＝０．２８×ＴＥ＋８３ｎｍ （６）
電極厚さＴＥは、第１の透明電極部４および第２の透明電極部５の電気特性、不可視性（色味の薄さ）および加工性（熱処理による結晶化のしやすさ）の観点から、下記式（２）の範囲に設定される。
３０ｎｍ≦ＴＥ≦５０ｎｍ （２）
電極厚さＴＥが過小である場合には抵抗値が高くなりやすい。基材２が樹脂系基材からなる場合には、その上に設けられるＩＴＯは、まずアモルファスとして成膜され、熱処理により結晶化して抵抗値が低下する方法により形成される場合があるが、電極厚さＴＥが過小である場合にはこの熱処理による結晶化が進行しにくくなることもある。一方、電極厚さＴＥが過大である場合には着色原因となる。また、第１の透明電極部４と第２の透明電極部５との間の絶縁部２１は、導電性を有するＩＴＯを除去することによって形成される場合があり、この場合には電極厚さＴＥが厚いほど加工性（パターンエッチング性）が低下し、加工後の形状精度も低下しやすい。
したがって、上記式（１）および上記式（２）を満たすように電極厚さＴＥおよびブリッジ厚さＴＢを設定することにより、耐環境性、加工性および不可視性に優れた静電容量式センサ１を得ることが可能となる。なお、上記式（１）および上記式（２）を満たすことは、換言すれば、ＴＥ－ＴＢ座標系において、次のＰ１からＰ４の４点により形成される四角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４の範囲内となるように電極厚さＴＥおよびブリッジ厚さＴＢを設定することを意味する。
Ｐ１（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（５０，１４０）
Ｐ２（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（３０，１２６）
Ｐ３（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（３０，９１）
Ｐ４（ＴＥ［ｎｍ］，ＴＢ［ｎｍ］）＝（５０，９７）
上記式（１）および上記式（２）をいずれも満たす場合と、ブリッジ厚さＴＢが薄すぎる場合と、ブリッジ厚さＴＢが厚すぎる場合とについて、具体的に試験用構造体を観察した結果を以下に示す。
図１２は、観察視野内の試験用構造体の構造を概念的に示す図である。図１２に示されるように、観察視野には、第１の透明電極部４および第２の透明電極部５、絶縁部２１、絶縁層２０、ならびにブリッジ配線部１０が配置されている。図１２において略矩形で表される絶縁層２０は３００μｍ×３４０μｍの大きさであった。
図１３は３種類の配線構造体について、光源が白色の場合と緑色の場合とにおける観察画像を示す図である。比較例１に係る配線構造体では、電極厚さＴＥが５０ｎｍ、ブリッジ厚さＴＢが９０ｎｍであり、実施例１に係る配線構造体では、電極厚さＴＥが５０ｎｍ、ブリッジ厚さＴＢが１２０ｎｍであり、比較例２に係る配線構造体では、電極厚さＴＥが５０ｎｍ、ブリッジ厚さＴＢが１５０ｎｍであった。各実施例に係る配線構造体を緑色の光源で観察して不可視性を官能評価した結果が図１３の下段に示されている。なお、緑色は、人間の目において輝度変化への感受性が最も高い色であることから、官能評価における光源を緑色とした。
官能評価は、具体的に、以下の方法で行った。有機ＥＬ発光素子を発光体とする光源の光照射面に配線構造体を配置し、その上に、ブリッジ配線部１０の橋渡し方向（Ｘ１－Ｘ２方向）に沿う透過方向を有する偏光板を配置して、観察対象を用意した。観察対象を、太陽光の下、および蛍光灯下にて、偏光板が配置された側から目視で観察した。観察する際は、観察対象の積層方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に沿って観察したり、この積層方向からやや傾いた方向から観察したりして、視線を移動させながら観察対象を観察した。目視での観察であるから、ブリッジ配線部１０の形状を直接視認することはできないが、観察対象において図１２で示される領域を観察して、ブリッジ配線部１０がその周囲に位置する第１の透明電極部４や第２の透明電極部５との対比で目立っておらず、視線を動かしたときにちらつきが視認されにくい場合には、不可視性が良好（図１３では「Ａ」で示した。）であると判定した。これに対し、ブリッジ配線部１０がその周囲に位置する第１の透明電極部４や第２の透明電極部５との対比で目立ち、視線を動かしたときにちらつきが視認されやすい場合には、不可視性が不良（図１３では「Ｂ」で示した。）であると判定した。
その結果、図１３に示されるように、図１１において変化率Ｒが５０％以下になるブリッジ厚さＴＢの範囲に位置する実施例１の積層構造体では、良好な不可視性が得られた。これに対し、図１１において変化率Ｒが５０％を超えるブリッジ厚さＴＢの範囲に位置する比較例１および比較例２の積層構造体では、良好な不可視性は得られなかった。したがって、図１１において四角形Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４の範囲内となるように電極厚さＴＥおよびブリッジ厚さＴＢを設定することにより、不可視性が良好な静電容量式センサ１が得られることが確認された。
図１４は、本発明の一実施形態に係る入力装置の説明図である。図１４に示されるように、本実施形態に係る入力装置１００は、光源と、上記の本実施形態に係る静電容量式センサ１と光源２００とを備える。静電容量式センサ１は、その基材２側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）を光源２００に対向させている。光源２００は、Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側に光を照射可能であり、光源２００の具体例として、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ）、液晶光学素子と光源とを含む積層構造体、マイクロＬＥＤが基板上に配列されたマイクロＬＥＤアレイなどが挙げられる。光源２００が複数の発光体の集積体からなり、複数の発光体の配列ピッチが２０μｍ以下であっても、本実施形態に係る静電容量式センサ１は電気特性（特に抵抗値）を適切に有しつつ、不可視性を有することができる。
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
１ ：静電容量式センサ
２ ：基材
２ａ ：おもて面
３ ：カバー層
３ａ ：面
４ ：第１の透明電極部
５ ：第２の透明電極部
６ ：配線部
７ ：連結部
８ ：第１の透明電極
１０ ：ブリッジ配線部
１１ ：検出領域
１２ ：第２の透明電極
１６ ：接続配線
２０ ：絶縁層
２０ａ ：表面
２１ ：絶縁部
２５ ：非検出領域
２７ ：外部接続部
３０ ：光学透明粘着層
１００ ：入力装置
２００ ：光源
Ａ１ ：領域
Ｌ１ ：ブリッジ配線部の幅
Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２ ：ＴＥ－ＴＢ座標系の近似直線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ ：ＴＥ－ＴＢ座標系の点
Ｒ ：変化率
ＴＢ ：ブリッジ厚さ
ＴＥ ：電極厚さ
ΔＥ ：色差

Claims (7)

  1. 透光性を有する基材と、
    前記基材の第１の方向に沿って並んで配置され、透光性を有する複数の第１の透明電極部と、前記第１の透明電極部に一体として設けられ、隣り合う２つの前記第１の透明電極部を互いに電気的に接続する連結部を備える第１の透明電極と、
    前記基材に前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って並んで配置され、透光性を有する複数の第２の透明電極部と、前記第２の透明電極部とは別体として設けられて隣り合う２つの前記第２の透明電極部を互いに電気的に接続するブリッジ配線部とを備えた第２の透明電極と、
    前記第１の透明電極と前記ブリッジ配線部との間に形成された絶縁層と、を備え、
    前記第２の透明電極部は結晶性ＩＴＯで形成され、前記ブリッジ配線部はアモルファスＩＺＯで形成され、
    前記第２の透明電極部の厚さをＴＥ、前記ブリッジ配線部の厚さをＴＢとしたとき、下記式（１）および下記式（２）を満たすことを特徴とする静電容量式センサ。
    ０．２８×ＴＥ＋８３ｎｍ≦ＴＢ≦０．６９×ＴＥ＋１０５ｎｍ （１）
    ３０ｎｍ≦ＴＥ≦５０ｎｍ （２）
  2. 前記基材が樹脂フィルムを有する、請求項１に記載の静電容量式センサ。
  3. 前記第１の透明電極は結晶性ＩＴＯから形成され、前記第１の透明電極の厚さは前記第２の透明電極部の厚さに等しく、前記第１の透明電極と前記ブリッジ配線部とは前記絶縁層を介して交差する、請求項１または請求項２に記載の静電容量式センサ。
  4. 前記絶縁層は樹脂系材料からなり、屈折率が１．５以上２．０以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の静電容量式センサ。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の静電容量式センサと、前記静電容量式センサの前記基材側に設けられた光源とを備えることを特徴とする入力装置。
  6. 前記光源が有機ＥＬ発光素子である、請求項５に記載の入力装置。
  7. 前記光源は、複数の発光体の集積体からなり、前記複数の発光体の配列ピッチは２０μｍ以下である、請求項５または請求項６に記載の入力装置。
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