KR102008047B1 - 터치 패널 센서, 터치 패널 장치 및 표시 장치 - Google Patents

터치 패널 센서, 터치 패널 장치 및 표시 장치 Download PDF

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Abstract

터치 패널 센서(30)는 기재(35)와, 검출 전극(50) 및 검출 전극에 접속된 추출 전극(45)을 포함하는 전극(40)을 구비한다. 전극은, 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층(61)을 포함한다. 검출 전극과 추출 전극과의 접속 개소에 있어서, 금속층은 일체적으로 형성되어 있다. 검출 전극은, 도선(60)이 메쉬 패턴으로 배치된 도전성 메쉬(55)를 포함하고, 도선의 높이는 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 도선의 폭은 1㎛ 이상 5㎛ 이하이다. 도전성 메쉬의 도선은, 기재측에 위치하는 기단면(66)과, 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면(67)을 포함한다.

Description

터치 패널 센서, 터치 패널 장치 및 표시 장치{TOUCH PANEL SENSOR, TOUCH PANEL DEVICE, AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 전극을 가진 터치 패널 센서에 관한 것으로, 특히, 전극이 저저항임과 함께 전극을 이루는 도선이 세선화된 터치 패널 센서에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 터치 패널 센서를 포함하는 터치 패널 장치, 및 터치 패널 센서 또는 터치 패널 장치를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
오늘날, 입력 수단으로서, 터치 패널 장치가 널리 사용되고 있다. 터치 패널 장치는, 터치 패널 센서, 터치 패널 센서 상으로의 접촉 위치를 검출하는 제어 회로, 배선 및 FPC(플렉시블 프린트 기판)를 포함하고 있다. 터치 패널 장치는, 대부분의 경우, 액정 디스플레이나 플라즈마 디스플레이 등의 화상 표시 기구가 내장된 다양한 장치 등(예를 들어, 매표기, ATM 장치, 휴대 전화, 게임기)에 대한 입력 수단으로서, 화상 표시 기구와 함께 사용되고 있다. 이러한 장치에 있어서, 터치 패널 센서는 화상 표시 기구의 표시면 상에 배치되고, 이에 의해, 터치 패널 장치는 표시 장치에 대한 극히 직접적인 입력을 가능하게 한다. 터치 패널 센서 중 화상 표시 기구의 표시 영역에 대면하는 영역은 투명하게 되어 있고, 터치 패널 센서의 이 영역이, 접촉 위치(접근 위치)를 검출할 수 있는 액티브에리어를 구성하게 된다.
터치 패널 장치는, 터치 패널 센서 상으로의 접촉 위치(접근 위치)를 검출하는 원리에 기초하여, 다양한 형식으로 구별될 수 있다. 요즘에는, 광학적으로 밝을 것, 의장성이 있을 것, 구조가 용이할 것, 기능적으로도 우수할 것 등의 이유 때문에, 용량 결합 방식의 터치 패널 장치가 주목받고 있다. 용량 결합 방식의 터치 패널 장치에 있어서는, 위치가 검지되어야 할 외부 도체(전형적으로는, 손가락)가 유전체를 개재하여 터치 패널 센서에 접촉(접근)함으로써, 새롭게 기생 용량이 발생하고, 이 정전 용량의 변화를 이용하여, 터치 패널 센서 상에 있어서의 외부 도체의 위치를 검출하게 되어 있다.
터치 패널 센서는, 통상, 기재와, 기재 상에 설치된 전극을 갖고 있다. 전극은, 액티브에리어에 위치하는 검출 전극과, 비액티브에리어에 위치하는 추출 전극을 갖고 있다. 예를 들어 JP2008-98169A에 개시되어 있는 바와 같이, 대부분의 터치 패널 센서에 있어서, 검출 전극은, 화상 표시 기구의 표시 영역에 대면하는 위치에 배치된다는 점에서, ITO 등의 투명 도전 재료를 사용하여 형성되어 있다. 단, 투명 도전 재료의 굴절률은 비교적 크고, 이로 인해, 터치 패널 센서 중 검출 전극이 배치되어 있는 영역과 검출 전극이 배치되어 있지 않은 영역 사이에 있어서의 광의 투과율 및 반사율이 크게 상이한 경우가 있다. 이렇게 영역간에 있어서의 광의 투과율 및 반사율의 차가 큰 경우, 검출 전극의 윤곽이 터치 패널 센서의 사용자로부터 시인됨으로써, 의장상의 관점에서 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 표시 장치의 화질을 현저하게 열화시켜버린다.
또한, 다른 터치 패널 센서로서, 검출 전극이 금속 재료를 사용하여 형성된 터치 패널 센서도 알려져 있다. 이 터치 패널 센서에서는, 검출 전극이 폭이 좁은 도선으로서 형성되어 있다. 이로 인해, 액티브에리어에서의 투과율을 충분히 높게 할 수 있다. 또한, 금속 재료의 도전율은 높기 때문에, 금속 도선의 폭을 좁게 해도, 터치 패널 센서의 면 저항률(단위: Ω/□)을 충분히 작게 할 수 있다. 이러한 터치 패널 센서는, 먼저 투명 기재 상에, 접착제를 개재하여 금속박을 적층하고, 이어서, 이 금속박을, 포토리소그래피 기술을 사용한 에칭에 의해 패터닝하여, 전극을 형성함으로써, 제작되어 있다.
그런데 요즘, 고화질화, 나아가서는, 태블릿이라고 불리는 휴대용 소형 단말기의 보급에 따라, 전극의 세선화가 강하게 요망되고 있다.
그러나, 전극이 금속 도선을 포함하는 종래의 터치 패널 센서에서는, 패터닝된 레지스트를 마스크로 하여, 금속박을 에칭함으로써 제작되어 있다. 공업적으로 제조되어 있는 금속박의 두께는 10㎛ 이상이다. 이러한 두께의 금속박을 에칭함으로써 안정되게 제작될 수 있는, 금속 도선의 폭은 적어도 10㎛ 이상이 된다. 그 이유는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 에칭시에 필연적으로 발생해버리는 가로 방향으로의 침식(사이드 에칭)에 의해, 인접하는 침식 개소가 레지스트의 하방에서 연결되어버리는 점에 있다. 레지스트의 하방에서 침식 개소가 연결되어버리면, 해당 레지스트 부분은 더 이상 안정되게 지지될 수 없다. 그 결과, 해당 레지스트 부분의 하방에 형성되어야 할 금속 도선은 직선성이 부족하고, 또한, 높이(두께)에 편차가 발생한다.
게다가, 도 21에 도시하는 바와 같이, 얻어진 금속 도선의 단면 형상은, 기재로부터 돌출된 삼각형 형상으로 된다. 이러한 금속 도선은, 폭이 좁은데다 높이도 낮기 때문에, 충분한 도전율을 나타내는 일은 없다. 따라서, 이 터치 패널 센서의 면 저항률은 높아져버리고, 위치 검출을 위한 센싱 감도가 저하된다. 게다가, 이러한 터치 패널 센서를, 돌출된 금속 도선이 관찰자측을 향하도록 하여 터치 패널 장치나 표시 장치에 내장한 경우, 필요한 면 저항률을 갖는 금속 도선이 시인되기 쉬워진다. 이 결과, 터치 패널 센서의 금속 도선에 기인한 농담의 불균일이나, 화상 표시 기구의 화소 배열이나 다른 터치 패널 센서의 금속 도선 등과의 간섭에 기인한 무아레(moire)가, 시인되기 쉬워진다.
일본 특허 공개 JP2008-98169A
즉, 종래의 기술에서는, 전극을 이루는 금속 도선을 충분히 세선화할 수 없었다. 본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로서, 전극이 저저항임과 함께 전극을 이루는 도선이 세선화된 터치 패널 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 제1 터치 패널 센서는,
기재와,
상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
상기 전극은 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 높이는 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 1㎛ 이상 5㎛ 이하이고,
상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖는다.
본 발명에 따른 제2 터치 패널 센서는,
기재와,
상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
상기 전극은 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고,
상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖고,
상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 상기 선단면으로부터 상기 기단면 측을 향하여 작아지도록 변화한다.
본 발명에 따른 제3 터치 패널 센서(30)는
기재와,
상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
상기 전극은 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고,
상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖고,
상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 상기 선단면보다 상기 기단면에 있어서 좁게 되어 있다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 금속층의 상기 기재와는 반대측에 설치되어 상기 선단면을 형성하는 흑화층을 더 포함하도록 해도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 금속층의 상기 기재측에 설치되어 상기 기단면을 형성하는 흑화층을 더 포함하도록 해도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은, 상기 선단면으로부터 상기 기단면을 향해, 상기 선단면으로부터 상기 기단면까지의 사이에 있어서, 작아지도록만 변화되어도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은, 상기 선단면으로부터 상기 기단면 측을 향하여 작아지도록만 변화되고, 그 후, 상기 선단면 측으로부터 상기 기단면까지 커지도록만 변화되어도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 상기 메쉬 패턴은, 2개의 분기점 사이를 연장하여 상기 개구 영역을 구획 형성하는 다수의 경계 선분으로 형성되고, 상기 메쉬 패턴에 있어서, 하나의 분기점으로부터 연장되기 시작하는 경계 선분의 수의 평균이 3.0 이상 4.0 미만이고, 또한, 상기 개구 영역이 일정한 피치로 배열되어 있는 방향이 존재하지 않도록 해도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 상기 메쉬 패턴은, 2개의 분기점 사이를 연장하여 상기 개구 영역을 구획 형성하는 다수의 경계 선분으로 형성되고, 상기 메쉬 패턴에 포함된 상기 개구 영역 중, 6개의 경계 선분에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역이, 가장 많아도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 하나의 분기점에서 접속되는 경계 선분의 수 상기 평균이 3.0보다 커도 된다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서에 있어서, 하나의 분기점에서 접속되는 경계 선분의 수 상기 평균이 3.0이어도 된다.
본 발명에 따른 터치 패널 장치는, 상술한 본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 표시 장치는, 상술한 본 발명에 따른 제1 내지 제3 터치 패널 센서 중 어느 하나, 또는, 상술한 본 발명에 따른 터치 패널 장치 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명에 따르면, 터치 패널 센서의 전극을 저저항으로 유지하면서, 상기 전극을 이루는 도선을 세선화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면으로서, 터치 패널 장치를 화상 표시 기구와 함께 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 터치 패널 장치를 화상 표시 기구와 함께 도시하는 단면도. 또한, 도 2에 도시된 단면은, 도 1의 II-II선을 따른 단면에 대략 대응하고 있는 도면.
도 3은 터치 패널 장치의 터치 패널 센서를 도시하는 상면도.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따른 단면도.
도 5는 도 4의 터치 패널 센서에 포함되는 도전성 메쉬(55)의 평면에서 본 메쉬 패턴의 일례를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도전성 메쉬의 확대도로서, 도전성 메쉬의 메쉬 패턴을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 5에 도시된 도전성 메쉬의 다른 예를 도시하는 평면도.
도 8은 도 7의 도전성 메쉬에 대하여 각 개수의 경계 선분에 의해 둘러싸인 개구 영역의 개수를 나타내는 그래프.
도 9는 도 5에 도시된 도전성 메쉬의 메쉬 패턴을 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 모점을 결정하는 방법을 도시하는 도면.
도 10은 도 5에 도시된 도전성 메쉬의 메쉬 패턴을 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 모점을 결정하는 방법을 도시하는 도면.
도 11은 도 5에 도시된 도전성 메쉬의 메쉬 패턴을 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 모점을 결정하는 방법을 도시하는 도면.
도 12의 (A) 내지 (D)는 결정된 모점군을 절대 좌표계 및 상대 좌표계에 있어서 도시하는 도면으로서, 모점군의 분산 정도를 설명하기 위한 도면.
도 13은 도 5에 도시된 도전성 메쉬의 메쉬 패턴을 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 결정된 모점으로부터 보로노이도를 제작하여 메쉬 패턴을 결정하는 방법을 도시하는 도면.
도 14의 (a) 내지 (e)는 터치 패널 센서의 제조 방법 일례를 설명하기 위한 도면.
도 15는 도 2에 대응하는 도면으로서, 터치 패널 장치의 하나의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 16은 도 4에 대응하는 도면으로서, 터치 패널 센서의 하나의 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 17은 도 4에 대응하는 도면으로서, 터치 패널 센서의 다른 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 18은 도 3에 대응하는 도면으로서, 터치 패널 센서의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 19는 도 3에 대응하는 도면으로서, 터치 패널 센서의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 20은 도 3에 대응하는 도면으로서, 터치 패널 센서의 또 다른 변형예를 설명하기 위한 도면.
도 21은 에칭 시의 문제를 설명하기 위한 도면.
도 22는 반사형 전자 현미경으로 관찰된 전극의 단면 사진.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 명세서에 첨부하는 도면에 있어서는, 도 22의 사진을 제외하고, 도시와 이해를 용이하게 하기 위해 편의상, 적절히 축척 및 종횡의 치수비 등을, 실물 치수로부터 변경하여 과장하였다.
도 1 내지 도 14는 본 발명에 따른 일 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다. 이 중 도 1은 터치 패널 장치를 표시 장치와 함께 개략적으로 도시하는 도면이며, 도 2는 도 1의 터치 패널 장치를 표시 장치와 함께 도시하는 단면도이며, 도 3 및 도 4는 터치 패널 장치의 터치 패널 센서를 도시하는 상면도 및 단면도이며, 도 5는 터치 패널 센서의 도전성 메쉬에 있어서의 메쉬 패턴의 일례를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 터치 패널 장치(20)는, 투영형 정전 용량 결합 방식으로서 구성되고, 터치 패널 장치에의 외부 도체(예를 들어, 인간의 손가락)의 접촉 위치를 검출 가능하게 구성되어 있다. 또한, 정전 용량 결합 방식의 터치 패널 장치(20)의 검출 감도가 우수할 경우에는, 외부 도체가 터치 패널 장치에 접근하는 것만으로 해당 외부 도체가 터치 패널 장치의 어느 영역에 접근하고 있는지를 검출할 수 있다. 이러한 현상에 따라, 여기서 사용하는 「접촉 위치」란, 실제로는 접촉하고 있지 않지만 위치를 검출할 수 있는 접근 위치를 포함하는 개념으로 한다.
<<<화상 표시 기구(12)>>>
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 터치 패널 장치(20)는, 화상 표시 기구(예를 들어 액정 표시 장치)(12)와 함께 조합되어 사용되고, 표시 장치(10)를 구성하고 있다. 도시된 화상 표시 기구(12)는, 일례로서 플랫 패널 디스플레이, 보다 구체적으로는 액정 표시 장치로서 구성되어 있다. 화상 표시 기구(12)는, 표시면(12a)을 형성하는 액정 표시 패널(15)과, 액정 표시 패널(15)을 배면으로부터 조명하는 백라이트(14)와, 액정 표시 패널(15)에 접속된 표시 제어부(13)를 갖고 있다. 액정 표시 패널(15)은 영상을 표시할 수 있는 표시 영역(A1)과, 표시 영역(A1)을 둘러싸도록 하여 표시 영역(A1)의 외측에 배치된 비표시 영역(프레임 영역이라고도 불림)(A2)을 포함하고 있다. 표시 제어부(13)는, 표시되어야 할 영상에 관한 정보를 처리하고, 영상 정보에 기초하여 액정 표시 패널(15)을 구동한다. 액정 표시 패널(15)은 표시 제어부(13)의 제어 신호에 의해, 소정의 영상을 표시면(12a)에 표시하게 된다. 즉, 화상 표시 기구(12)는 문자나 도면 등의 정보를 영상으로서 출력하는 출력 장치로서 역할을 담당하고 있다.
또한, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 액정 표시 패널(15)은 한 쌍의 편광판(16, 18)과, 한 쌍의 편광판(16, 18) 사이에 배치된 액정 셀(17)을 갖고 있다. 출광측에 배치된 편광판(18)의 출광측에는, 기능층(19)이 형성되어 있다. 기능층(19)은 특정한 기능을 발휘하는 것이 기대된 층이며, 화상 표시 기구(12)의 최출광측면, 즉 표시면(12a)을 형성하고 있다. 기능층(19)은 일례로서, 반사 방지층(AR층)으로서 기능하는 저굴절률층으로 할 수 있다. 또한 기능층(19)의 다른 예로서, 반사 방지층 대신에 또는 반사 방지층 외에, 방현 기능을 가진 방현층(AG층), 내찰상성(耐擦傷性)을 가진 하드 코팅층(HC층), 대전 방지 기능을 가진 대전 방지층(AS층) 등의 하나 이상을 포함하도록 구성될 수 있다.
편광판(16, 18)은, 입사한 광을 직교하는 2개의 편광 성분으로 분해하고, 한쪽 방향의 편광 성분을 투과시키고, 상기 한쪽 방향과 직교하는 다른 쪽 방향의 편광 성분을 흡수하는 기능을 가진 편광자를 갖고 있다. 이하에 있어서는, 액정 표시 패널(15)에 포함되는 한 쌍의 편광판을 구별하기 위해서, 액정 표시 패널(15)의 배치 상태에 관계없이, 입광측(백라이트측) 편광판(16)을 하측 편광판이라고 칭하고, 출광측(관찰자측) 편광판(18)을 상측 편광판이라고 칭한다.
액정 셀(17)은 한 쌍의 지지판과, 한 쌍의 지지판간에 배치된 액정을 갖고 있다. 액정 셀(17)은 하나의 화소를 형성하는 영역마다, 전계 인가가 이루어질 수 있게 되어 있다. 그리고, 전계 인가 된 액정 셀(17)의 액정 배향은 변화하게 된다. 입광측에 배치된 하측 편광판(16)을 투과한 특정 방향(투과축과 평행한 방향)의 편광 성분은, 일례로서, 전계 인가되어 있는 액정 셀(17)을 통과할 때 그 편광 방향을 90° 회전시키고, 전계 인가되어 있지 않은 액정 셀(17)을 통과할 때 그 편광 방향을 유지한다. 이로 인해, 액정 셀(17)에의 전계 인가의 유무에 따라, 하측 편광판(16)을 투과한 특정 방향의 편광 성분이, 하측 편광판(16)의 출광측에 배치된 상측 편광판(18)을 더 투과하는지, 또는, 상측 편광판(18)에서 흡수되어 차단되는지를 제어할 수 있다.
백라이트(14)는 광원을 포함하고 있고, 면 형상으로 광을 조사한다. 백라이트(14)는, 에지 라이트형(사이드 라이트형)이나 직하형으로서 구성된 기지의 면 광원 장치를 사용할 수 있다. 광원은, 발광 다이오드(LED), 냉음극관, 백열 등, 유기 EL 등의 기지의 광원으로 구성될 수 있다.
<<<터치 패널 장치(20)>>>
이어서, 터치 패널 장치(20)에 대하여 설명한다. 터치 패널 장치(20)는, 터치 패널 센서(30)를 포함하는 적층체(20a)와, 터치 패널 센서(30)에 접속된 검출 제어부(21)를 갖고 있다. 터치 패널 센서(30)를 포함하는 적층체(20a)는, 화상 표시 기구(12)의 표시면(12a)이 대면하는 위치에 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 터치 패널 장치(20)는 투영형 용량 결합 방식의 터치 패널 장치로서 구성되어 있고, 정보를 입력하는 입력 장치로서의 역할을 담당하고 있다.
도 2에 도시된 예에서는, 터치 패널 장치(20)의 적층체(20a)는 관찰자측, 즉, 화상 표시 기구(12)와는 반대 측부터 순서대로, 커버층(28), 접착층(25), 제1 터치 패널 센서(31), 접착층(24), 제2 터치 패널 센서(32), 및 저굴절률층(23)을 갖고 있다. 즉, 도 2에 도시된 예에서는, 터치 패널 장치(20)는, 2개의 터치 패널 센서(30)를 포함하고 있다.
커버층(28)은 유전체로서 기능하는 투광성을 가진 층이며, 예를 들어 유리나 수지 필름으로 형성된다. 이 커버층(28)은 터치 패널 장치(20)에의 입력면(터치면, 접촉면)으로서 기능하게 된다. 즉, 커버층(28)에 도체, 예를 들어 인간의 손가락(5)을 접촉시킴으로써, 터치 패널 장치(20)에 대하여 외부로부터 정보를 입력할 수 있게 되어 있다. 또한, 커버층(28)은 표시 장치(10)의 최관찰자 측면을 이루고 있고, 표시 장치(10)에 있어서, 터치 패널 장치(20) 및 화상 표시 기구(12)를 외부로부터 보호하는 커버로서도 기능한다.
커버층(28)은 접착층(25)을 개재하여 제1 터치 패널 센서(31)와 접합되어 있다.
또한, 제1 터치 패널 센서(31)는 접착층(24)을 개재하여 제2 터치 패널 센서(32)와 접합되어 있다. 접착층(24) 및 접착층(25)은 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)의 전극(40)과, 커버층(28)에 접촉되는 도체, 예를 들어 인간의 손가락(5) 사이에서 유전체로서 기능한다. 이러한 접착층(24) 및 접착층(25)으로서는, 다양한 접착성을 가진 재료로 이루어지는 층을 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「접착(층)」은 점착(층)도 포함하는 개념으로서 사용한다.
제2 터치 패널 센서(32)의 화상 표시 기구(12) 측에 형성된 저굴절률층(23)은 반사 방지층(AR층)으로서 기능하는 것이 기대되는 층이다. 이 저굴절률층(23)에 의하면, 화상 표시 기구(12)로부터의 화상을 형성하는 광이, 터치 패널 장치(20)의 화상 표시 기구(12) 측의 표면에서 반사되어 미광이 되어버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 저굴절률층(23)은 다수의 미소 돌기를 포함하여 이루어지는 모스아이 구조를 가진 반사 방지층으로 치환하는 것도 가능하고, 또한, 생략하는 것도 가능하다. 또한, 터치 패널 장치(20)의 적층체(20a)가 화상 표시 기구(12)의 표시면(12a)에 접착층 등을 개재하여 접합되는 것도 가능하고, 이 경우, 저굴절률층(23)은 불필요하게 된다.
또한, 터치 패널 장치(20)의 적층체(20a)에는, 도시된 예에 한정되지 않고, 특정한 기능을 발휘하는 것이 기대되는 기타 기능층이 형성되어도 된다. 또한, 하나의 기능층이 2 이상의 기능을 발휘하도록 해도 되고, 예를 들어, 터치 패널 센서(30)의 후술하는 기재(35)나, 기타 적층체(20a)에 포함되는 각 층(각 기재나, 접착층)에 기능을 부여하도록 해도 된다. 터치 패널 장치(20)의 적층체(20a)에 부여될 수 있는 기능으로서는, 일례로서, 방현(AG) 기능, 내찰상성을 가진 하드 코팅(HC) 기능, 대전 방지(AS) 기능, 전자파 차폐 기능, 방오 기능 등을 예시할 수 있다.
터치 패널 장치(20)의 검출 제어부(25)는, 터치 패널 센서(30)에 접속되고, 커버층(28)을 개재하여 입력된 정보를 처리한다. 구체적으로는, 검출 제어부(25)는, 커버층(28)에 도체(전형적으로는, 인간의 손가락)(5)가 접촉되어 있을 때, 커버층(28)에의 도체(5)의 접촉 위치를 특정할 수 있게 구성된 회로(검출 회로)를 포함하고 있다. 또한, 검출 제어부(25)는 화상 표시 기구(12)의 표시 제어부(13)와 접속되고, 처리한 입력 정보를 표시 제어부(13)에 송신할 수도 있다. 이때, 표시 제어부(13)는 입력 정보에 기초한 영상 정보를 제작하고, 입력 정보에 대응한 영상을 화상 표시 기구(12)에 표시시킬 수 있다.
또한, 「용량 결합」 방식 및 「투영형」의 용량 결합 방식이라는 용어는, 터치 패널의 기술분야에서 사용될 때의 의미와 마찬가지의 의미를 갖는 것으로서, 본건에 있어서도 사용하고 있다. 또한, 「용량 결합」 방식은, 터치 패널의 기술분야에 있어서 「정전 용량」 방식이나 「정전 용량 결합」 방식 등이라고도 불리고 있고, 본건에서는, 이 「정전 용량」 방식이나 「정전 용량 결합」 방식 등과 동의의 용어로서 취급한다. 전형적인 정전 용량 결합 방식의 터치 패널 장치는 전극(도전체층)을 포함하고 있고, 외부의 도체(전형적으로는 인간의 손가락)가 터치 패널에 접촉됨으로써, 외부의 도체와 터치 패널 장치의 전극(도전체층) 사이에서 콘덴서(정전 용량)가 형성되게 된다. 그리고, 이 콘덴서의 형성에 수반한 전기적인 상태의 변화에 기초하여, 터치 패널 상에 있어서 외부 도체가 접촉하고 있는 위치의 위치 좌표가 특정(위치 검출)되게 된다.
<<터치 패널 센서(30)>>
이어서, 터치 패널 센서(30)에 대해서, 상세하게 설명한다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 터치 패널 센서(30)는, 시트 형상의 기재(35)와, 기재(35) 상에 설치된 전극(40)을 갖고 있다. 도 2에 도시된 예에 있어서, 전극(40)은 기재(35)의 한쪽 측(관찰자측)의 면 상에 설치되어 있다.
또한, 도 2에 도시된 터치 패널 장치(20)는, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)를 포함하고 있지만, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)는 전극(40)의 배열 패턴이 상이할 뿐이며, 다른 것은 동일하게 구성될 수 있다. 이하의 설명에 있어서는, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32) 사이에 동일하게 구성될 수 있는 부분에 대해서는, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)를 구별하지 않고 터치 패널 센서(30)의 구성으로서 설명한다.
<기재(35)>
기재(35)는 전극(40)을 지지하고, 또한, 터치 패널 센서(30)에 있어서 유전체로서 기능한다. 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 기재 필름(32)은, 터치 위치가 검출될 수 있는 영역에 대응하는 액티브에리어(Aa1)와, 액티브에리어(Aa1)에 인접하는 비액티브에리어(Aa2)를 포함하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 터치 패널 센서(30)의 액티브에리어(Aa1)는, 화상 표시 기구(12)의 표시 영역(A1)에 대면하는 영역을 차지하고 있다. 한편, 비액티브에리어(Aa2)는, 직사각 형상의 액티브에리어(Aa1)를 사방에서 둘레 형상으로 둘러싸도록, 바꾸어 말하면, 프레임 형상으로 형성되어 있다. 이 비액티브에리어(Aa2)는, 화상 표시 기구(12)의 비표시 영역(A2)에 대면하는 영역에 형성되어 있다.
상세하게는 후술하는 바와 같이, 전극(40)은, 위치 검출에 사용되는 추출 전극(45)과, 추출 전극(45)에 접속된 검출 전극(50)을 갖고 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 기재(35)의 액티브에리어(Aa1) 내에, 외부 도체(5)와의 사이에서 용량 결합을 형성할 수 있는 검출 전극(50)이 설치되고, 기재(35)의 비액티브에리어(Aa2) 내에, 검출 전극(50)에 접속된 추출 전극(45)이 설치되어 있다.
액티브에리어(Aa1)를 개재하여 화상 표시 기구(12)의 화상을 관찰할 수 있도록, 기재(35)는 투명 또는 반투명으로 되어 있다. 기재(35)는, 가시광 영역에 있어서의 투과율이 80％ 이상인 것이 바람직하고, 84％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 기재(35)의 투과율은, JIS K7361-1(플라스틱-투명 재료의 전체 광투과율 시험 방법)에 의해 측정할 수 있다.
기재(35)는, 예를 들어, 유전체로서 기능할 수 있는 유리나 수지 필름으로 구성될 수 있다. 수지 필름으로서는, 광학 부재의 기재로서 사용되고 있는 다양한 수지 필름을 적절하게 사용할 수 있다. 일례로서, 복굴절성을 갖지 않는 광학 등방성 필름, 전형적으로는, 트리아세틸셀룰로오스로 대표되는 셀룰로오스에스테르로 이루어지는 필름을, 기재(35)로서 사용할 수 있다. 한편, 복굴절성을 갖지 않는 광학 등방성 필름도, 기재(35)로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 저렴하고 안정성이 우수한 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 필름을, 기재(35)로서 사용할 수 있다. 폴리에스테르 필름은, 흡습성이 낮고, 고온 다습한 환경화에 있어서도 변형 등이 발생하기 어렵다는 이점을 갖고 있다.
(기재의 광학 이방성)
그런데, 터치 패널 센서(30) 및 터치 패널 장치(20)를, 도시된 예와 같이, 화상을 형성하는 화상광이 특정한 편광 성분으로 되어 있는 화상 표시 기구(12)와 조합하여 사용하는 경우, 폴리에스테르 필름 등으로 대표되는 광학 이방성 필름을 기재(35)로서 사용하면, 색이 상이한 얼룩(이하, 「무지개 얼룩」이라고도 칭함)이 시인된다는 문제가 발생해버리는 경우가 있다. 이 점에 대하여 본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 바, 복굴절성을 갖는 광학 이방성 기재(35)가, 합계 6000㎚ 이상의 리타데이션을 가짐으로써, 무지개 얼룩을 효과적으로 눈에 띄지 않게 하는 것이 확인되었다. 이하, 이 점에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 화상 표시 기구(12)의 관찰자측이 위치하는 커버층(28)에 대해서도, 여기서 설명하는 광학 이방성 필름을 사용하는 것이, 무지개 얼룩의 불가시화에 유효하다.
기재(35)의 리타데이션은, 무지개 얼룩의 불가시화의 점에서 6000㎚ 이상인 것이 바람직하다. 한편, 기재(35)의 리타데이션 상한은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 30000㎚ 정도인 것이 바람직하다. 기재(35)의 리타데이션이 30000㎚를 초과하면, 더이상 리타데이션을 상승시켜도, 무지개 얼룩 개선 효과의 향상이 보이지 않게 되고, 또한, 기재(35)의 두께가 두꺼워지는 경향이 발생하기 때문이다. 또한, 무지개 얼룩 방지성 및 박막화의 양쪽의 관점에서는, 기재(35)의 리타데이션이, 10000 내지 20000㎚인 것이 보다 바람직하다.
또한, 여기서 사용하는 리타데이션(Re)이란, 기재(35)의 면 내에 있어서 가장 굴절률이 큰 방향(지상축방향)의 굴절률(nx)과, 지상축방향과 직교하는 방향(진상축방향)의 굴절률(ny)과, 기재(35)의 두께(d)에 의해, 다음의 식(식 1)에 의해 표현되는 것이다.
리타데이션(Re)=(nx-ny)×d …(식 1)
이 리타데이션의 값은, 예를 들어, 오지 게이소쿠 기키제 KOBRA-WR을 사용하여, 측정각 0° 및 측정 파장 548.2㎚의 조건에서 측정할 수 있다.
상기 nx-ny(이하, Δn 모두 표기함)는 0.05 이상인 것이 바람직하다. 상기 Δn이 0.05 미만이면, 충분한 무지개 얼룩의 억제 효과가 얻어지지 않는 경우가 있기 때문이다. 또, 상술한 리타데이션값을 얻기 위해 필요한 막 두께가 두꺼워지기 때문에, 바람직하지 않다. 상기 Δn의 보다 바람직한 하한은 0.07이다.
광학 이방성의 기재(35)를 구성하는 수지 재료로서는, 상술한 리타데이션의 조건을 충족하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, (메트)아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리에테르케톤계 수지, (메트)아크릴로니트릴계 수지, 및 시클로올레핀계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종이 적절하게 사용된다.
광학 이방성의 기재(35)를 얻는 방법으로서는, 상술한 리타데이션을 충족하는 방법이라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 기재(35)가 폴리에스테르 필름으로 이루어지는 경우, 재료의 폴리에스테르를 용융하고, 시트 형상으로 압출하여 성형된 미연신 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 텐터 등을 사용하여 가로 연신 후, 열처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 이 방법으로 제작한 투명 기재의 리타데이션을 6000㎚ 이상으로 제어하는 방법으로서는, 연신 배율이나 연신 온도, 제작하는 투명 기재의 막 두께를 적절히 설정하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 연신 배율이 높을수록, 연신 온도가 낮을수록, 또한, 막 두께가 두꺼울수록, 높은 리타데이션을 얻기 쉬워지고, 연신 배율이 낮을수록, 연신 온도가 높을수록, 또한, 막 두께가 얇을수록, 낮은 리타데이션을 얻기 쉬워진다.
기재(35)의 두께로서는, 그 구성 재료 등에 따라서 적절히 결정되지만, 20 내지 500㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 20㎛ 미만이면 기재(35)의 리타데이션을 6000㎚ 이상으로 할 수 없는 경우가 있고, 또한, 역학 특성의 이방성이 현저해지고, 균열, 깨짐 등을 발생하기 쉬워져, 공업 재료로서의 실용성이 현저하게 저하하는 경우가 있다. 한편, 500㎛를 초과하면, 기재가 매우 강직되고, 고분자 필름 특유의 유연함이 저하되어, 역시 공업 재료로서의 실용성이 저하되므로 바람직하지 않다. 상기 기재의 두께보다 바람직한 하한은 30㎛, 더욱 바람직한 상한은 400㎛이며, 또한 보다 바람직한 상한은 300㎛이다.
또한, 본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 바, 액정 표시 장치를 포함하는 화상 표시 기구(12)와의 조합에서는, 터치 패널 센서(30)의 광학 이방성 기재(35)의 지상축과, 화상 표시 기구(12) 상측 편광판(18)의 흡수축에 의해 이루어지는 각도가, 0°±30° 또는 90°±30°의 범위로 되도록, 터치 패널 센서(30)와 액정 표시 패널(15)이 위치 결정되어 있는 것이 바람직하고, 0°±10° 또는 90°±10°의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 0°±7° 또는 90°±7°의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 0°±3° 또는 90°±3°의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하고, 상기 각도가 0° 또는 90°가 되도록 터치 패널 센서(30)와 액정 표시 패널(15)이 위치 결정되어 있는 것이 바람직하다. 터치 패널 센서(30)의 광학 이방성 기재(35)의 지상축과, 화상 표시 기구(12) 상측 편광판(18)의 흡수축에 의해 이루어지는 각도가 상기 범위 내에 있음으로써, 무지개 얼룩이 발생하는 것을 매우 고도로 억제하는 것이 가능하게 되는 것이 확인되었다.
<전극(40)>
이어서, 기재(35) 상에 설치된 터치 패널 센서(30)의 전극(40)에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 전극(40)은 위치 검출에 사용되는 검출 전극(50)과, 검출 전극(50)에 접속된 추출 전극(45)을 갖고 있다.
전극(40)은 도전성을 가진 재료로 형성되고, 외부 도체(5)의 커버층(28)에의 접촉 위치를 검출하도록 구성된 검출 제어부(25)의 검출 회로에 전기적으로 접속되어 있다. 도 3에 도시된 예에 있어서, 전극(40)은 기재(35)의 액티브에리어(Aa1)에 배치된 다수의 검출 전극(50)과, 각 검출 전극(50)에 각각 연결되어 기재(35)의 비액티브에리어(Aa2)에 배치된 다수의 추출 전극(45)을 갖고 있다.
(검출 전극(50)의 전체 구성)
제1 터치 패널 센서(31)의 검출 전극(50)은, 제1 터치 패널 센서(31)의 기재(35)의 한쪽 측(관찰자측)의 면 상에 소정의 패턴으로 배치되어 있다. 또한, 제2 터치 패널 센서(32)의 검출 전극(50)은, 제2 터치 패널 센서(32)의 기재(35)의 한쪽 측(관찰자측)의 면 상에, 제1 터치 패널 센서(31)의 검출 전극(50)과는 상이한 패턴으로 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 터치 패널 센서(31)의 검출 전극(50)은 매크로적으로 관찰하면, 제1 터치 패널 센서(31)의 시트 면을 따른 일방향으로 나열하여 배열된 선상(線狀)으로 연장되는 도선(도전체)으로서 구성되어 있다. 한편, 제2 터치 패널 센서(32)의 검출 전극(50)은 매크로적으로 관찰하면, 상기 일방향과 교차하는 제2 터치 패널 센서(32)의 시트 면을 따른 타방향으로 나열하여 배열된 선상으로 연장되는 도선(도전체)으로서 구성되어 있다. 도시된 예에서는, 제1 터치 패널 센서(31)의 검출 전극(50)의 배열 방향인 일방향과, 제2 터치 패널 센서(32)의 검출 전극(50)의 배열 방향인 타방향은, 터치 패널 장치(20)의 패널면 상에 있어서 직교하고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)에 있어서, 전극(40)의 검출 전극(50)을 이루는 도선의 각각은, 그 배열 방향(상기 일방향 또는 상기 타방향)과 교차하는 방향으로 선상으로 연장되어 있다. 특히 도시하는 예에 있어서, 검출 전극(50)은 그 배열 방향과 직교하는 직선 방향을 따라서 연장되어 있다.
도 3에 도시된 예에 있어서, 전극(40)의 각 검출 전극(50)은 그 길이 방향으로 간격을 두고 배열된 다수의 도전성 메쉬(55)와, 인접하는 2개의 도전성(55) 사이를 접속하는 접속 도선(51)을 갖고 있다. 각 검출 전극(50)은 도전성 메쉬(55) 및 접속 도선(51)에 의해, 액티브에리어(Aa1) 내를 직선상(直線狀)으로 연장하고 있다. 후술하는 바와 같이, 도전성 메쉬(55)에서는, 미세 도선(60)이 다수의 개구 영역(71)을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 각 검출 전극(50)이 배치되어 있는 영역의 폭은, 도전성 메쉬(55)가 설치되어 있는 부분에 있어서 굵게 되어 있다. 도 3에 도시된 각 검출 전극(50)은 도전성 메쉬(55)에 있어서, 평면에서 보아 대략 정사각형 형상의 외측 윤곽을 갖게 되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 터치 패널 장치(20)의 패널면에의 법선 방향으로부터 관찰한 경우(즉, 평면에서 보아), 제1 터치 패널 센서(31)에 포함되는 각 검출 전극(50)은 제2 터치 패널 센서(32)에 포함되는 다수의 검출 전극(50)과 교차하고 있다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 터치 패널 센서(31)의 도전성 메쉬(55)는, 검출 전극(50) 상에 있어서, 인접하는 2개의 제2 터치 패널 센서(32)의 검출 전극(50)과의 교차점 사이에 배치되어 있다. 마찬가지로, 터치 패널 장치(20)의 패널면에의 법선 방향으로부터 관찰한 경우(즉, 평면에서 보아), 제2 터치 패널 센서(32)에 포함되는 각 검출 전극(50)은 제1 터치 패널 센서(31)에 포함되는 다수의 검출 전극(50)과 교차하고 있다. 그리고, 제2 터치 패널 센서(32)의 도전성 메쉬(55)도, 검출 전극(50) 상에 있어서, 인접하는 2개의 제1 터치 패널 센서(31)의 검출 전극(50)과의 교차점 사이에 배치되어 있다. 또한, 도시된 예에 있어서, 제1 터치 패널 센서(31)에 포함되는 검출 전극(50)의 도전성 메쉬(55)와, 제2 터치 패널 센서(32)에 포함되는 검출 전극(50)의 도전성 메쉬(55)는, 터치 패널 장치(20)의 패널면에의 법선 방향으로부터 관찰한 경우(즉, 평면에서 보아), 겹치지 않도록 배치되어 있다. 즉, 터치 패널 장치(20)의 패널면에의 법선 방향으로부터 관찰한 경우(즉, 평면에서 보아), 제1 터치 패널 센서(31)에 포함되는 검출 전극(50)과 제2 터치 패널 센서(32)에 포함되는 검출 전극(50)은, 검출 전극(50)의 접속 도선(51)에 있어서만 교차하고 있다.
(도전성 메쉬(55))
도전성 메쉬(55)는, 검출 전극(50)의 폭이 넓어진 부분을 형성하고 있다. 이에 의해, 커버층(28)의 어느 정도의 넓이를 가진 영역 내에 접촉하는 외부 도체(5)(예를 들어, 손가락)를, 감도 좋게 검출하는 것이 가능하게 된다. 한편, 검출 전극(50)이 설치되는 액티브에리어(Aa1)는, 화상 표시 기구(12)의 표시 영역(A1) 상에 위치하므로, 어느 정도의 가시광 투과성을 갖고 있을 필요가 있다. 그래서, 도전성 메쉬(55)는, 고도전율의 금속 재료를 사용하여 형성된 미세 도선(60)을 메쉬 패턴으로 배치함으로써, 가시광 투과성을 확보하고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)은, 다수의 분기점(72)을 포함하고 있다. 그리고, 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)은, 양단에 있어서 분기점(72)을 형성하는 다수의 경계 선분(73)의 집합으로서 구성되어 있다. 즉, 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)은, 2개의 분기점(72) 사이를 연장하는 다수의 경계 선분(73)의 집합으로서 구성되어 있다. 그리고, 분기점(72)에 있어서, 경계 선분(73)이 접속되어 감으로써, 개구 영역(71)이 구획 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 경계 선분(73)으로 둘러싸이고, 구획되어 1개의 개구 영역(71)이 구획 형성되어 있다.
또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 여기서 설명하는 예에서는, 미세 도선(60)이 경계 선분(73)만으로 구성되어 있기 때문에, 개구 영역(71)의 내부로 연장해서 들어가는 미세 도선(60)은 존재하지 않는다. 이러한 형태에 의하면, 터치 패널 센서(30)에 충분한 위치 검출 감도와 높은 가시광 투과율을 동시에 부여하는 것을 효과적으로 실현할 수 있다.
(도전성 메쉬(55)의 메쉬 패턴)
그런데, 터치 패널 센서(30)와 겹쳐서 배치되는 화상 표시 기구(12)의 표시 영역(A1)에는, 화상을 형성하기 위한 화소가 규칙적으로 배열되어 있다. 따라서, 화소 배열을 갖는 화상 표시 기구(12)에 도전성 메쉬(55)를 가진 터치 패널 센서(30)가 적층되면, 화소의 규칙적(주기적) 패턴과 도전성 메쉬(55)의 개구 영역(71)의 배열 패턴에 기인한 줄무늬 형상의 모양, 즉 무아레가 시인될 가능성이 있다. 게다가, 개구 영역(71)의 밀도 변동에 기인한 농담의 불균일이 시인될 가능성도 있다. 무아레나 농담 불균일의 불가시화 대책으로서, 다양한 방법이 알려져 있고, 기지의 방법을 도전성 메쉬(55)에 적절히 적용할 수 있다.
한편, 본건 발명자들은, 예의 연구를 거듭한 결과로서, 도전성 메쉬(55)에 있어서의 미세 도선(60)의 배열 패턴을 고안함으로써, 무아레를 매우 효과적으로 눈에 띄지 않게 하는 것이 가능하게 되고, 동시에, 농담 불균일을 매우 효과적으로 눈에 띄지 않게 하는 것이 가능하게 되는 것을 지견하였다. 이하, 도전성 메쉬(55)에 있어서의 미세 도선(60)의 평면에서 본 배열 패턴을 설명한다.
도 5 내지 도 8은, 도전성 메쉬(55)에 있어서의 메쉬 패턴의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 도전성 메쉬(55)에서는, 무아레의 발생을 방지하기 위해서, 개구 영역(71)이 반복해서 규칙성(주기적)을 가진 피치로 나열된 직선 방향이 존재하지 않게 되어 있다. 본건 발명자들은, 예의 연구를 거듭한 결과로서, 간단히 도전성 메쉬(55)의 패턴을 불규칙화하는 것이 아니고, 도전성 메쉬(55)의 개구 영역(71)이 일정한 피치로 나열된 방향이 존재하지 않도록 도전성 메쉬(55)의 패턴을 구획 형성하는 것이, 도전성 메쉬(55)를 가진 터치 패널 센서(30)와 화소 배열을 가진 화상 표시 기구(12)를 겹쳤을 때 발생할 수 있는 무아레, 또는, 도전성 메쉬(55)를 가진 터치 패널 센서(30)를 2매 겹쳤을 때 발생할 수 있는 무아레를 눈에 띄지 않게 하는 데 매우 유효하다는 것을 지견하였다.
여기서, 도 6은, 개구 영역(71)이 일정한 피치로 나열된 방향이 존재하지 않는 상태, 바꾸어 말하면, 개구 영역(71)이 규칙적으로 배열된 방향이 존재하지 않는 상태, 또한 바꾸어 말하면, 개구 영역(71)이 규칙성을 갖고 나열된 방향이 존재하지 않는 상태를 설명하기 위한 평면도이다. 도 6에 있어서는, 터치 패널 센서(30)의 시트면 상에 있어서, 임의의 위치에서 임의의 방향을 향하는 1개의 가상적인 직선 di가 선택되어 있다. 이 1개의 직선 di는, 미세 도선(60)을 이루는 경계 선분(73)과 교차하여 교차점을 형성하고 있다. 이 교차점을, 도면에서는 도면 좌측 하방 측에서부터 순서대로, 교차점 C1, C2, C3, ……, C9로서 도시하고 있다. 인접하는 교차점, 예를 들어, 교차점 C1과 교차점 C2와의 거리가, 상기 어느 하나의 개구 영역(71)의 직선 di 상에서의 치수 T1이다. 이어서, 치수 T1을 갖는 개구 영역(71)에 대하여 직선 di를 따라 인접하는 별도의 개구 영역(71)에 대해서도, 마찬가지로, 직선 di 상에서의 치수 T2가 정해진다. 그리고, 임의 위치에서 임의 방향의 직선 di에 대해서, 직선 di와 교차하는 경계 선분(73)으로부터, 임의 위치에서 임의 방향의 직선 di와 조우하는 다수의 개구 영역(71)에 대해서, 상기 직선 di 상에 있어서의 치수로서, T1, T2, T3, ……, T8이 정해진다.
그리고, T1, T2, T3, ……, T8의 수치의 배열에는, 주기성(규칙성)이 존재하지 않는다. 즉, 개구 영역(71)은 직선 방향 di를 따라 규칙성을 갖지 않도록 배열되고,
Tk≠Tk +l(k: 임의의 자연수, l: 임의의 자연수) …조건식(x)
를 만족하도록 되어 있다. 또한, 도 6에서는, 이 T1, T2, T3, ……, T8은, 알기 쉽도록 도면 하방에, 직선 di와 함께 도전성 메쉬(55)와는 분리해서 도시하고 있다.
또한, 이 직선 di를 도 6에서 도시하는 것으로부터 임의의 각도만큼 회전시켜서 별도의 방향을 향하게 하는 가상적인 직선 di+1에 대하여 각 개구 영역A의 치수 T1, T2, ‥을 구하면, 역시 도 6에서 도시된 경우와 마찬가지로, 직선 di+1 방향에 대해서도, 조건식(x)이 만족되고, 개구 영역의 치수 T1, T2, ‥에 반복 주기성(규칙성)은 보이지 않는다. 이와 같이, 개구 영역(71)이 어떠한 방향에 있어서도 조건식(x)을 만족시키는 경우, 개구 영역(71)이 일정한 피치로 나열된 방향이 존재하지 않는다, 또는, 개구 영역이 규칙적으로 배열된 방향이 존재하지 않는다, 또는, 개구 영역(71)이 반복 주기를 갖는 방향이 존재하지 않는다, 또는, 개구 영역의 배열이 규칙성을 갖지 않는다고 표현한다.
일반적으로, 도전성 메쉬의 패턴을 불규칙화하는 것이, 무아레의 불가시화에 유효하다고 생각된다. 그러나, 본건 발명자들의 연구에 의하면, 간단히 도전성 메쉬의 패턴 형상 및 배열 피치를 불규칙화했다고 해도, 항상 무아레를 충분히 눈에 띄지 않게 할 수는 없었다. 또한, 무아레를 눈에 띄지 않게 할 수 있었다고 해도, 도전성 메쉬에 농담의 불균일이 발생하는 경우도 있었다.
한편, 여기서 설명하는 도전성 메쉬(55)의 평면 패턴과 같이, 개구 영역(71)(폐회로)이 일정한 피치로 나열된 직선 방향이 존재하지 않도록 도전성 메쉬(55)를 구성하고, 또한, 다음과 같이 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균에 제약 조건을 부과하는 것에 의하면, 무아레의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능해짐과 함께, 농담 불균일의 발생을 효과적으로 방지하는 것도 가능하게 되었다. 이러한 작용 효과는, 무아레의 불가시화로서 간단히 패턴의 불규칙화를 실시해 온 종래의 기술 수준으로 보아, 예측되는 범위를 초과한 현저한 효과라고 할 수 있다.
도 5 및 도 7에 도시된 참조 부호 30의 도전성 메쉬(55)에서는, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균이 3.0 이상 4.0 미만으로 되어 있다. 이렇게 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균이 3.0 이상 4.0 미만으로 되어 있는 경우, 도전성 메쉬(55)의 배열 패턴을, 정방격자 배열에서 크게 상이한 패턴으로 할 수 있다. 또한, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균이 3.0보다 크고 4.0 미만으로 되어 있는 경우에는, 하니컴 배열로부터 규칙성을 무너뜨린 패턴으로 할 수 있다. 그리고, 본건 발명자들이 예의 연구를 거듭한 바, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균을 3.0 이상 4.0 미만으로 한 경우, 개구 영역(71)의 배열을 불규칙화하여, 개구 영역(71)이 반복 규칙성(주기성)을 갖고 나열된 방향이 안정되게 존재하지 않도록 하는 것이 가능하게 되고, 결과로서, 무아레를 매우 효과적으로 눈에 띄지 않게 하는 것이 가능하게 되는 것이 확인되었다.
또한, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균에 제약 조건을 부과하는 것에 의하면, 농담의 불균일이 눈에 띄어버리는 것도 방지할 수 있었다. 농담의 불균일을 방지할 수 있는 이유의 상세는 불분명하지만, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균에 제약 조건을 부과함으로써, 개구 영역(71)의 평면 내에 있어서의 분산이 어느 정도 균일화되기 때문이라고 추측된다.
또한, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균은, 엄밀하게는 도전성 메쉬(55) 내에 포함되는 모든 분기점(72)에 대해서, 연장되는 경계 선분(73)의 수를 조사하여 그 평균값을 산출하게 되는, 단, 실제적으로는, 미세 도선(60)에 의해 구획 형성된 1개당의 개구 영역(71)의 크기 등을 고려한 후에, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 전체적인 경향을 반영할 수 있으면 기대되는 면적을 갖는 1구획에 포함되는 분기점(72)에 대하여 연장되는 경계 선분(73)의 수를 조사하여 그 평균값을 산출하고, 산출된 값을 상기 도전성 메쉬에 관한 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균값으로서 취급하도록 해도 된다. 예를 들어, 터치 패널 센서(30)의 액티브에리어(Aa1)에 형성되는 도전성 메쉬(55)이면, 개구 영역(71)의 개구 면적은, 직경이 100㎛ 내지 600㎛인 원의 면적과 마찬가지로 된다. 이러한 치수로 개구 영역(71)이 구획 형성되는 터치 패널 센서(30)의 도전성 메쉬(55)에서는, 30㎜×30㎜의 영역 내에 포함되는 분기점(72)을 고려하여, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균값으로서 취급할 수 있다.
마찬가지로, 개구 영역(71)이 일정한 피치로 나열되어 있는 방향이 존재하는지 여부에 대해서도, 엄밀하게는 대상으로 되는 도전성 메쉬(55)의 전체 영역 내에 있어서 임의의 방향에 있어서의 개구 영역(71)의 배열을 조사하게 된다. 단, 실제적으로는, 개구 영역(71)의 배열의 전체적인 경향을 반영할 수 있다고 기대되는 면적을 갖는 1구획(예를 들어, 상술한 치수 예에서 개구 영역(71)이 형성되어 있는 도전성 메쉬(55)에 있어서는, 30㎜×30㎜의 부분)에 있어서, 그 중심의 한점을 통과함과 함께 전체 방향에 관한 주기성의 경향을 반영하는 것이라고 기대되는 정도의 각도로 등분한 각 방향(예를 들어, 상술한 치수예에서 개구 영역(71)이 형성되어 있는 도전성 메쉬(55)에 있어서는, 15° 간격의 방향)에 대해서, 개구 영역(71)의 배열을 조사하여, 개구 영역(71)이 규칙적으로 배열된 방향이 존재하는지 여부를 판단하면 된다.
도 5에 도시된 터치 패널 센서(30)의 도전성 메쉬(55)에서는, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균이 3.0보다 크고 4.0 미만으로 되어 있다. 더욱 구체적으로는, 387개의 분기점(72)에 대하여 경계 선분(73)의 수를 확인한 바, 3개의 경계 선분(73)이 연장되어 있는 분기점(72)이 373개 존재하고, 그밖의 14개의 분기점(72)으로부터는 4개의 경계 선분(73)이 연장되고, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분수(평균 분기수)는 3.04개이었다. 그리고, 도 5에 도시된 도전성 메쉬(55)를 실제로 제작하여 시판되고 있는 액정 표시 장치의 화소 배열 상에 배치한 경우, 시인될 수 있을 정도의 줄무늬 형상의 모양, 즉 무아레(간섭 줄무늬) 및 농담 불균일은 발생하지 않았다.
또한, 본건 발명자들이 여러가지 도전성 메쉬(55)의 패턴에 대하여 조사를 행한 바, 다음 조건(A), (B) 및 (C) 중의 하나 이상의 조건을 만족시키는 경우에, 농담 불균일 및 무아레의 양쪽을 보다 눈에 띄지 않게 할 수 있었다.
·조건(A): 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)이 가장 많이 포함되어 있다. 즉, 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)이, 다른 개수의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)과 비교하여, 보다 많이 도전성 메쉬(55)에 포함되어 있다.
·조건(B): 다음 조건(b1)을 만족시킨다. 바람직하게는, 다음 조건(b1)과, 조건(b2) 및 (b3)의 한쪽을 만족시킨다. 보다 바람직하게는, 다음 조건(b1), (b2) 및 (b3)의 모두를 만족시킨다.
(b1) 5개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71), 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71) 및 7개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71) 중 적어도 2종류가, 각각 복수, 도전성 메쉬(55)에 포함되어 있다.
(b2) 5개, 6개 또는 7개 중 동일 개수의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 복수의 개구 영역(71)의 면적 및 형상 중 적어도 한쪽이 일정하지 않다. 즉, 5개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 복수의 개구 영역(71)이 포함되어 있는 경우에, 상기 5개의 경계 선분(73)에 의해 구획 형성되어 있는 복수의 개구 영역(71) 중 적어도 2개가 면적 및 형상 중 적어도 한쪽에 있어서 서로 상이하고, 또한, 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 복수의 개구 영역(71)이 포함되어 있는 경우에, 상기 6개의 경계 선분(73)에 의해 구획 형성되어 있는 복수의 개구 영역(71) 중 적어도 2개가 면적 및 형상 중 적어도 한쪽에 있어서 서로 상이하고, 또한, 7개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 복수의 개구 영역(71)이 포함되어 있는 경우에, 상기 7개의 경계 선분(73)에 의해 구획 형성되어 있는 복수의 개구 영역(71) 중 적어도 2개가 면적 및 형상 중 적어도 한쪽에 있어서 서로 상이하다.
(b3) 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)이 복수 포함되어 있다.
·조건(C): k개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)의 수를 Nk로 하여,
k가 3≤k≤5를 만족하는 정수인 경우에, Nk≤Nk+1
k가 6≤k를 만족하는 정수인 경우에, Nk≥Nk+1
로 되어 있다. 즉, 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)이 가장 많이 포함되고, 개구 영역(71)을 둘러싸는 경계 선분(73)의 개수가 6개로부터 많아져 감에 따라서, 또한, 개구 영역(71)을 둘러싸는 경계 선분(73)의 개수가 6개로부터 적어져 감에 따라서, 개구 영역(71)의 수량이 적어진다.
또한, 각 조건(A) 내지 (C)를 만족하는지 여부는, 엄밀하게는 도전성 메쉬(55) 내에 포함되는 모든 개구 영역(71)에 대하여 조사하게 된다. 단, 실제적으로는, 미세 도선(60)에 의해 구획 형성된 1개당의 개구 영역(71)의 크기 등을 고려한 후에, 하나의 개구 영역(71)을 둘러싸는 경계 선분(73)의 개수의 전체적인 경향을 반영할 수 있다고 기대되는 면적을 갖는 1구획(예를 들어, 상술한 치수 예에서 개구 영역(71)이 형성되어 있는 도전성 메쉬(55)에 있어서는, 30㎜×30㎜의 부분)에 포함되는 개구 영역(71)에 대하여 둘러싸는 경계 선분(73)의 수를 조사하고, 각 조건(A) 내지 (C)가 만족되는지 여부를 판단하면 된다.
상술한 조건(A) 내지 (C)의 하나 이상을 만족하는 도전성 메쉬(55)에 의해 발휘되는 작용 효과는, 무아레의 불가시화로서 단지 패턴의 불규칙화를 실시해 온 종래의 기술 수준에 비추어, 예측될 수 있는 범위를 초과한 현저한 효과라고 할 수 있다. 그리고, 조건(A) 내지 (C) 중 하나 이상을 만족하는 도전성 메쉬(55)에 의해 이러한 작용 효과가 얻어지게 되는 이유의 상세는 불분명하지만, 다음과 같은 것이 그 이유로 되어 있는 것이라고 추정된다. 단, 본원 발명은, 이하의 추정에 한정되는 것은 아니다.
조건(A) 내지 (C) 중 하나 이상을 만족하는 차단 도전성 메쉬에서는, 개구 영역(71)의 배열이, 동일 형상의 정육각형을 규칙적으로 배치하여 이루어지는 하니컴 배열로부터, 각 개구 영역의 형상 및 배치의 규칙성을 무너뜨린 배열, 바꾸어 말하면, 하니컴 배열을 기준으로 하여 각 개구 영역의 형상 및 배치를 랜덤화한 배열로 할 수 있다. 이에 의해, 개구 영역(71)의 배열에 명백한 조밀 현상이 발생해버리는 것을 억제할 수 있고, 다수의 개구 영역(71)을 대략 균일한 밀도로, 즉 대략 균일하게 분포시킬 수 있는 것이라고 추측된다. 이 결과로서, 개구 영역(71)의 배열을 완전히 불규칙화할 수 있는 것, 즉, 개구 영역(71)이 규칙적으로 배열된 방향이 존재하지 않도록 할 수 있는 것이, 안정되게 가능하게 되고, 개구 영역의 배열을 단지 불규칙화하는 경우와 비교하여, 농담 불균일 및 무아레의 양쪽을 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있는 것이라고 추측된다.
본건 발명자들이 행한 실험의 일례로서, 도 7에 도시된 패턴의 도전성 메쉬(55)에 대하여 조사한 바, 도 8에 도시하는 바와 같이, 이 도전성 메쉬(55)에는, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개의 경계 선분(73)에 의해 둘러싸인 개구 영역(71)이 각각, 79개, 1141개, 2382개, 927개, 94개, 8개 포함되어 있었다. 또한, 이 도전성 메쉬(55)에는, 3개의 경계 선분에 의해 둘러싸인 개구 영역, 및 10개 이상의 경계 선분(73)에 의해 둘러싸인 개구 영역(71)이 포함되어 있지 않았다. 즉, 도 7에 도시된 도전성 메쉬(55)는, 조건(A), (B) 및 (C)의 모두를 만족하였다. 또한, 도 7에 도시된 도전성 메쉬(55)에서는, 개구 영역(71)이 일정한 피치로 나열되어 있는 방향이 존재하지 않고, 또한, 하나의 분기점으로부터 연장되는 경계 선분의 수의 평균이, 3.0 이상 4.0 미만으로 되어 있었다. 또한, 이상에 있어서, 경계 선분(73)이 직선의 선분으로 이루어지는 경우에는, N개의 경계 선분(73)에 의해 둘러싸인 개구 영역(71)의 형상은 N각형이 된다. 그리고, 도 7에 도시된 도전성 메쉬(55)를 실제로 제작하여 화상 표시 기구(12)의 화소 배열 상에 배치한 경우, 시인될 수 있을 정도의 줄무늬 형상의 모양, 즉 무아레(간섭 줄무늬) 및 농담 불균일은 발생하지 않았다.
여기서, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균이 3.0보다 크고 4.0 미만이며 또한 개구 영역(71)이 일정한 피치로 나열된 직선 방향이 존재하지 않는 도전성 메쉬의 패턴을 제작하는 방법의 일례를 이하에 설명한다.
이하에 설명하는 방법은, 모점을 결정하는 공정과, 결정된 모점으로부터 보로노이도를 제작하는 공정과, 보로노이도에 있어서의 하나의 보로노이 경계에 의해 연결되는 2개의 보로노이점 사이를 연장하는 경계 선분의 경로를 결정하는 공정과, 결정된 경로의 굵기를 결정하여 각 경계 선분을 획정하여 도전성 메쉬(55)(미세 도선(60))의 메쉬 패턴을 결정하는 공정을 갖고 있다. 이하, 각 공정에 대하여 순서대로 설명한다. 또한, 상술한 도 5에 도시된 도전성 메쉬(55)의 메쉬 패턴은, 실제로 이하에 설명하는 방법으로 결정된 패턴이다. 또한, 도 7에 도시된 도전성 메쉬(55)의 메쉬 패턴도, 이하에 설명하는 방법으로 결정될 수 있다.
먼저, 모점을 결정하는 공정에 대하여 설명한다. 먼저, 도 9에 도시하는 바와 같이, 절대 좌표계 O-X-Y가 임의의 위치에 첫번째의 모점(이하, 「제1 모점」이라고 칭함) BP1을 배치한다. 이어서, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 모점 BP1로부터 거리 r만큼 이격된 임의의 위치에 제2 모점 BP2를 배치한다. 바꾸어 말하면, 제1 모점 BP1을 중심으로 하여 절대 좌표계 O-X-Y 상에 위치하는 반경 r의 원주(이하, 「제1 원주」라고 칭함) 상의 임의의 위치에, 제2 모점 BP2를 배치한다. 이어서, 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 모점 BP1로부터 거리 r만큼 이격되고 또한 제2 모점 BP2로부터 거리 r 이상 이격된 임의의 위치에, 제3 모점 BP3을 배치한다. 그 후, 제1 모점 BP1로부터 거리 r만큼 이격되고 또한 그밖의 모점 BP2, BP3으로부터 거리 r 이상 이격된 임의의 위치에, 제4 모점을 배치한다.
이와 같이 하여, 다음 모점을 배치할 수 없게 될 때까지, 제1 모점 BP1로부터 거리 r만큼 이격되고 또한 그밖의 모점으로부터 거리 r 이상 이격된 임의의 위치에 모점을 배치한다. 그 후, 제2 모점 BP2를 기준으로 해서 이 작업을 계속한다. 즉, 제2 모점 BP2로부터 거리 r만큼 이격되고 또한 그밖의 모점으로부터 거리 r 이상 이격된 임의의 위치에, 다음 모점을 배치한다. 제2 모점 BP2를 기준으로 해서, 다음 모점을 배치할 수 없게 될 때까지, 제2 모점 BP2로부터 거리 r만큼 이격되고 또한 그밖의 모점으로부터 거리 r 이상 이격된 임의의 위치에 모점을 배치한다. 그 후, 기준이 되는 모점을 순서대로 변경하여, 마찬가지의 수순으로 모점을 형성한다.
이상의 수순으로, 도전성 메쉬(55)가 형성되어야 할 영역 내에 모점을 배치할 수 없게 될 때까지, 모점을 배치한다. 도전성 메쉬(55)가 형성되어야 할 영역 내에 모점을 배치할 수 없게 되었을 때, 모점을 제작하는 공정이 종료한다. 지금까지의 처리에 의해, 2차원 평면(XY 평면)에 있어서 불규칙적으로 배치된 모점군이, 도전성 메쉬(55)가 형성되어야 할 영역 내에 균일하게 분산된 상태로 된다.
이와 같은 공정에서 2차원 평면(XY 평면) 내에 분포된 모점군 BP1, BP2, ··, BP6(도 12의 (A) 참조)에 대해서, 개개의 모점간의 거리는 일정하지 않은 분포를 갖는다. 단, 임의의 인접하는 2모점간의 거리의 분포는 완전한 랜덤 분포(균등 분포)도 아니고, 평균값 RAVG를 사이에 두고 상한값 RMAX와 하한값 RMIN 사이의 범위ΔR=RMAX-RMIN 중에서 분포되어 있다. 또한, 여기서, 인접하는 2모점이지만, 모점군 BP1, BP2, ··으로부터 후술하는 보로노이도를 제작한 후, 2개의 보로노이 영역 XA가 인접하고 있었던 경우에, 그 2개의 보로노이 영역 XA의 모점끼리가 인접하고 있다고 정의한다.
즉, 여기서 설명한 모점군에 대해서, 각 모점을 원점으로 하는 좌표계(상대 좌표계 o-x-y라고 칭하고, 한편, 현실의 2차원 평면을 규정하는 좌표계를 절대 좌표계 O-X-Y라고 칭함) 상에, 원점에 둔 모점과 인접하는 전체 모점을 플롯한 도 12의 (B), 도 12의 (C), ·· 등의 그래프를 전체 모점에 대하여 구한다. 그리고, 이들 전부의 상대 좌표계 상의 인접 모점군의 그래프를, 각 상대 좌표계의 원점o를 서로 겹쳐서 표시하면, 도 12의 (D)와 같은 그래프가 얻어진다. 이러한 상대 좌표계 상에서의 인접 모점군의 분포 패턴은, 모점군을 구성하는 임의의 인접하는 2모점간의 거리가 0에서부터 무한대까지의 균등 분포가 아니고, RAVG-ΔR로부터 RAVG+ΔR까지의 유한한 범위(반경 RMIN으로부터 RMAX까지의 도너츠형 영역) 내에 분포하고 있는 것을 의미한다. 또한 도 12의 (A)에 있어서, 이들 모점군에서 얻어지는 보로노이 경계(도 13 참조)를 참고하여 파선으로 도시하였다.
이와 같이 각 모점간의 거리를 설정함으로써, 상기 모점군에서 이하에 설명하는 방법으로 얻어지는 보로노이 영역 XA, 나아가서는, 이것으로부터 얻어지는 개구 영역(71)의 면적 분포에 대해서도, 균등 분포(완전 랜덤)가 아니고, 유한한 범위 내에 분포된 것으로 된다.
또한, 이상의 모점을 결정하는 공정에 있어서, 거리 r의 크기를 변화시킴으로써, 1개당의 개구 영역(71)의 크기를 조절할 수 있다. 구체적으로는, 거리 r의 크기를 작게 함으로써, 1개당의 개구 영역(71)의 크기를 작게 할 수 있고, 반대로 거리 r의 크기를 크게 함으로써, 1개당의 개구 영역(71)의 크기를 크게 할 수 있다.
이어서, 도 13에 도시하는 바와 같이, 배치된 모점을 기준으로 해서, 보로노이도를 제작한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 보로노이도란, 인접하는 2개의 모점간에 수직 이등분선을 긋고, 그 각 수직 이등분선끼리의 교점에서 연결된 선분으로 구성되는 도면이다. 여기서, 수직 이등분선의 선분을 보로노이 경계 XB라고 칭하고, 보로노이 경계 XB의 단부를 이루는 보로노이 경계 XB끼리의 교점을 보로노이점 XP라고 칭하고, 보로노이 경계 XB로 둘러싸인 영역을 보로노이 영역 XA라고 칭한다.
도 13과 같이(제작된 보로노이도에 있어서, 각 보로노이점 XP가, 도전성 메쉬(55)의 분기점(72)을 이루도록 한다. 그리고, 하나의 보로노이 경계 XB의 단부를 이루는 2개의 보로노이점 XP 사이에, 하나의 경계 선분(73)을 설치한다. 이때, 경계 선분(73)은 도 5에 도시된 예와 같이 2개의 보로노이점 XP 사이를 직선상으로 연장하도록 결정해도 되고, 또는, 다른 경계 선분(73)과 접촉하지 않는 범위에서 2개의 보로노이점 XP 사이를 여러가지 경로(예를 들어, 원(호), 타원(호), 포물선, 쌍곡선, 정현곡선, 쌍곡선 정현곡선, 타원 함수 곡선, 베셀 함수 곡선 등의 곡선 형상, 꺾은선상 등의 경로)로 연장하도록 해도 된다. 또한, 경계 선분(73)은 도 5에 도시된 예와 같이 2개의 보로노이점 XP 사이를 직선상으로 연장하도록 결정한 경우, 각 보로노이 경계 XB가, 경계 선분(73)을 구획 형성하게 된다.
각 경계 선분(73)의 경로를 결정한 후, 각 경계 선분(73)의 선 폭(굵기)을 결정한다. 경계 선분(73)의 선 폭은, 후술하는 이유로부터, 0.2㎛ 내지 2㎛로 하는 것이 바람직하다. 즉, 도전성 메쉬(55)가 원하는 가시광 투과율 및 면저항률을 발현하도록, 결정되는 것이 바람직하다. 이상과 같이 하여, 도전성 메쉬(55)의 패턴을 결정할 수 있다.
(추출 전극(45))
이어서, 추출 전극(45)에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 전극(40)은, 이러한 검출 전극(50)에 연결된 추출 전극(45)을 갖고 있다. 추출 전극(45)은 검출 전극(50)의 각각에 대하여 접촉 위치의 검출 방법에 따라서 하나 또는 2개 설치되어 있다. 각 추출 전극(45)은, 대응하는 검출 전극(50)의 접속 도선(51) 또는 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)에 접속된 추출 도선(46)을 갖고 있다. 추출 전극(45)은 후술하는 바와 같이, 두께 방향으로 적어도 일부분에 있어서, 검출 전극(50)과 동일한 재료로 일체적으로 형성되어 있다. 추출 전극(45)은 기재(35)의 비액티브에리어(Aa2) 내를, 대응하는 추출 전극(50)으로부터 기재(35)의 단부 테두리까지 연장되어 있다. 추출 전극(45)은 그 단부에서, 도시하지 않은 외부 접속 배선(예를 들어, FPC)을 개재하여, 검출 제어부(25)에 접속된다.
(전극(40)의 단면 형상)
이어서, 전극(40)의 단면 형상에 대하여 설명한다. 도 4는, 두께 방향을 따른 단면에 있어서, 터치 패널 센서(30)가 도시되어 있다. 여기서 두께 방향이란, 시트 형상(필름 형상, 판상, 패널 형상)으로 이루어지는 터치 패널 센서(30)의 시트면(필름면, 판면, 패널면)에의 법선 방향을 따른 단면을 가리킨다. 또한, 시트면(필름면, 판면, 패널면)이란, 대상이 되는 시트 형상(필름 형상, 판상, 패널 형상)의 부재를 전체적 또한 대국적으로 본 경우에 있어서 대상이 되는 시트 형상 부재의 평면 방향과 일치하는 면을 가리킨다. 그리고, 본 실시 형태에 있어서는, 기재(35)가 한 쌍의 주표면을 갖는 시트 형상의 형상을 갖고 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 두께 방향을 따른 단면이란, 기재(35)의 표면에의 법선 방향을 따른 단면과 일치한다.
도 4는, 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)의 단면 형상을 나타내고 있지만, 검출 전극(50)의 접속 도선(51)도, 폭이 상이할 뿐이며, 미세 도선(60)과 마찬가지인 단면 형상을 갖고 있다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 검출 전극(50)을 이루는 미세 도선(60) 및 접속 도선(51)은, 기재(35) 측에 위치하는 기단면(66)과, 기단면(66)에 대향하여 배치된 평탄한 선단면(67)과, 기단면(66)과 선단면(67) 사이를 접속하는 한 쌍의 측면(68)을 갖고 있다. 그리고 도 4에 도시된 예에 있어서, 기단면(66)과 선단면(67)은 서로 평행하게 되어 있다. 그리고, 도 4에 도시하는 예에 있어서, 미세 도선(60) 및 접속 도선(51)은, 기재(35) 측에 위치하여 기단면(66)을 형성하는 금속층(61)과, 금속층(61) 상에 설치되어 선단면(67)을 형성하는 흑화층(62)을 갖고 있다. 접속 도선(51)과 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60) 사이에서, 금속층(61)은 일체적으로 형성되어 있고, 또한, 흑화층(62)도 일체적으로 형성되어 있다.
여기서 금속층(61)은 고도전율을 가진 금속 재료를 사용하여 형성된 층이며, 예를 들어, 구리, 알루미늄, 철, 은, 및 이들 합금으로 이루어지는 층이다. 그런데, 금속 재료로 이루어지는 금속층(61)은 비교적 높은 반사율을 나타낸다. 따라서, 터치 패널 센서(30)의 검출 전극(50)을 이루는 금속층(61)에 의해 외광이 반사되면, 터치 패널 장치(20)의 액티브에리어(Aa1)를 통하여 관찰되는 화상 표시 기구(12)의 화상 콘트라스트가 저하되어버린다. 그래서, 흑화층(62)이 금속층(61)의 관찰자 측에 배치되어 있다. 이 흑화층(62)에 의해, 콘트라스트를 향상시켜, 화상 표시 기구(12)에 의해 표시되는 화상의 시인성을 개선할 수 있다.
흑화층(62)으로서는, 다양한 기지의 층을 사용할 수 있다. 금속층(61)을 부분적으로 흑화 처리하여, 금속 산화물이나 금속 황화물을 포함하는 흑화층(62)을 금속층(61)의 일부분으로 형성해도 된다. 또한, 흑색 재료의 도막이나, 니켈이나 크롬 등의 도금층 등과 같이, 금속층(61) 상에 흑화층(62)을 설치해도 된다. 하나의 구체예로서, 금속층(61)이 철로 이루어지는 경우에는, 450 내지 470℃ 정도의 스팀 분위기 중에 금속층(61)을 10 내지 20분간 노출시키고, 금속층(61)의 표면에 1 내지 2㎛ 정도의 산화막(흑화막)을 형성하도록 해도 된다. 다른 방법으로서, 철로 이루어지는 금속층(61)을 짙은 질산 등으로 약품 처리하여, 금속층(61)의 표면에 산화막(흑화막)을 형성하도록 해도 된다. 또한, 금속층(61)이 구리로 이루어지는 경우에는, 황산, 황산구리 및 황산 코발트 등으로 이루어지는 전해액 내에서, 금속층(61)을 음극 전해 처리하고, 양이온성 입자를 부착시키는 캐소딩 전착이 바람직하다. 상기 양이온성 입자를 마련함으로써 보다 조화(粗化)되고, 동시에 흑색이 얻어진다. 양이온성 입자로서는, 구리 입자, 구리와 다른 금속과의 합금 입자를 적용할 수 있지만, 바람직하게는 구리-코발트 합금의 입자이다. 상기 양이온성 입자의 입경은, 흑색 농도의 관점에서, 평균 입경 0.1 내지 1㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 여기서 사용하는 흑화층(62)이란, 흑화된 층뿐만 아니라, 조화된 층도 포함한다.
또한, 추출 전극(45)의 추출 도선(46)도, 도 4에 도시된 검출 전극(50)의 미세 도선(60)이나 접속 도선(51)과 마찬가지인 단면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 추출 전극(45)의 추출 도선(46)은 기재(35) 측에 위치하는 기단면(66)과, 기단면(66)에 대향하여 배치된 평탄한 선단면(67)과, 기단면(66)과 선단면(67) 사이를 접속하는 한 쌍의 측면(68)을 갖고 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 추출 도선(46)의 기단면(66)과 선단면(67)이 서로 평행하게 되어 있어도 된다. 또한, 추출 전극(45)의 추출 도선(46)은 두께 방향의 단면에 있어서, 금속층(61)을 포함하고 있다. 그리고, 추출 전극(45)과 검출 전극(50) 사이에서, 금속층(61)은 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 전극(40)은 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그 적어도 일부분을 차지하는 금속층(61)을 포함하고 있다.
한편, 추출 전극(45)은 화상 표시 기구(12)의 비표시 영역(A2)에 대면하는 비액티브에리어(Aa2) 내에 배치되어 있다. 따라서, 추출 전극(45)의 추출 도선(46)은 흑화층(62)을 갖고 있을 필요는 없다. 단, 흑화층(62)의 패터닝 등의 번잡함을 피하기 위해서, 추출 전극(45)의 추출 도선(46)이 검출 전극(50)과 마찬가지로 흑화층(62)을 갖도록 해도 된다. 이 경우, 추출 전극(45)과 검출 전극(50) 사이에서, 흑화층(62)이 일체적으로 형성되어 있어도 된다.
또한 도시된 예에 있어서, 전극(40)은 금속층(61)과 흑화층(62)을 갖게 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 흑화층(62) 외에 또는 흑화층(62) 대신에, 금속층(61)에 다른 층이 적층되어 있어도 된다. 금속층(61)에 적층되어야 할 다른 층으로서, 예를 들어, 방청층이 예시된다.
이러한 구성으로 이루어지는 전극(40)에 있어서, 도 4에 도시된 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)의 폭(최대 폭) W, 즉, 시트 형상으로 이루어지는 터치 패널 센서(30)의 시트 면을 따른 폭(최대 폭) W를 1㎛ 이상 5㎛ 이하로 하고, 또한, 도 4에 도시된 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)의 높이(두께) H, 즉, 시트 형상으로 이루어지는 터치 패널 센서(30)의 시트면에의 법선 방향을 따른 높이(두께) H를 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이러한 치수의 도전성 메쉬(55)에 의하면, 미세 도선(60)이 충분히 세선화되어 있으므로, 전극(40)을 매우 효과적으로 불가시화할 수 있다. 동시에, 단면 형상에 있어서 평행하게 되는 기단면(66) 및 선단면(67) 사이의 높이가 충분한 높이로 되고, 즉, 미세 도선(60)의 단면 형상의 애스펙트비(H/W)가 충분히 커져, 높은 도전성을 갖게 된다. 결과적으로, 도전성 메쉬(55)에 있어서의 면 저항률을 50Ω/□ 이하, 더욱 바람직하게는 20Ω/□ 이하로 하는 것도 가능하게 된다.
즉, 이러한 단면 치수를 가진 미세 도선(60)에 의하면, 터치 패널 센서(30)의 전극(40)을 저저항으로 유지하면서, 상기 전극(40)을 이루는 미세 도선(60)을 세선화할 수 있다. 세선화한 미세 도선(60)에 의하면, 고정밀화된 화소와의 조합에 있어서, 또는, 태블릿이라고 불리는 휴대 단말기의 단 피치로 배열된 화소와의 조합에 있어서도, 충분히 검출 전극(50)을 불가시화하면서, 높은 검출 정밀도를 발휘할 수 있다.
또한, 시트 형상으로 이루어지는 터치 패널 센서(30)의 시트 면을 따른 폭 W는, 전극(40)의 불가시화의 관점에서, 5.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 3.5㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 면 저항률을 저하시키는 관점에서, 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 2㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 시트 형상으로 이루어지는 터치 패널 센서(30)의 시트면에의 법선 방향을 따른 높이(두께) H는, 전극(40)의 제조 정밀도를 안정시키는 관점에서, 2.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 1.5㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 면 저항률을 저하시키는 관점에서, 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.5㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 게다가 여기서 설명한 작용 효과를 확보하는 관점에서, 미세 도선(60)의 단면 형상의 애스펙트비(H/W)는, 0.04 이상 2.00 이하인 것이 바람직하고, 0.67 이상 7.00 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 도 4에 도시된 미세 도선(60)의 단면 형상은, 테이퍼 형상으로 되어 있고, 선단면(67)에서의 폭 W2가 기단면(66)에서의 폭 W1보다도 좁게 되어 있다. 특히, 도시된 예에서는, 미세 도선(60)의 폭은, 기단면(66) 측으로부터 선단면(67) 측을 향하여, 바꾸어 말하면 관찰자 측을 향하여, 좁아지도록만 변화되고 있다. 더욱 상세하게는, 도시된 예에 있어서, 미세 도선(60)의 폭은, 기단면(66) 측으로부터 선단면(67) 측을 향하여, 바꾸어 말하면 관찰자측을 향하여, 계속 좁아지고 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 선단면(67)이 관찰자측을 향하도록 하여, 터치 패널 센서(30)가 표시 장치(10) 및 터치 패널 장치(20)에 내장되는 경우에는, 측면(68)에 노출된 금속층(61)에서의 외광 반사에 의해, 화상 표시 기구(12)에 의해 표시되는 화상의 콘트라스트가 저하되어버릴 가능성이 있다. 이로 인해, 기단면(66)에서의 폭 W1과 선단면(67)에서의 폭 W2와의 차(W1-W2)는 1.0㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
일례로서 후술하는 바와 같이, 포토리소그래피 기술을 이용한 패터닝에 의해 미세 도선(60)을 제작하는 경우, 에칭에 의한 침식이, 깊이 방향(두께 방향)뿐만 아니라 가로 방향(면 방향)으로도 진행한다. 이 사이드 에칭 현상에 의해, 미세 도선(60)의 단면 형상을, 도 4에 도시되어 있는 테이퍼 형상으로 하는 것이 가능하게 된다.
한편, 후술하는 터치 패널 센서(30)의 제조 방법에 의하면, 검출 전극(50)의 접속 도선(51)의 높이 및 추출 전극(45)의 추출 도선(46)의 높이는, 검출 전극(50)의 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)의 높이와 동일해진다. 이 경우, 검출 전극(50)의 접속 도선(51)의 폭을 5.0㎛ 이상으로 할 수 있고, 추출 전극(45)의 추출 도선(46)의 폭을 5.0㎛ 이상으로 할 수 있다.
(터치 패널 센서(30)의 제조 방법)
이어서, 이상으로 설명한 터치 패널 센서(30)의 제조 방법 일례에 대해서, 도 14를 주로 참조하면서, 설명한다.
먼저, 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이, 기재(35)를 준비한다. 상술한 바와 같이, 유리나 수지 필름을 기재(35)로서 사용할 수 있다. 단, 기재(35)로서, 광학 이방성을 갖는 수지 필름을 사용하는 경우에는, 무지개 얼룩을 눈에 띄지 않게 하는 관점에서, 상기 수지 필름의 리타데이션 Re를 상술한 값으로 조절해 두는 것이 바람직하다.
이어서, 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이, 전극(40)의 금속층(61)을 구성하게 되는 금속막(81)을 기재(35) 상에 형성한다. 금속막(81)은, 구리박 등의 금속박을 접착제층을 개재하여 기재에 라미네이트한 것으로 형성하는 것이 아니고, 접착제층을 개재하지 않고 기재(35) 상에 직접적으로 형성한다. 즉, 입수 가능한 특정한 두께를 가진 금속박을 기재(35) 상에 적층하는 것이 아니고, 기재(35) 상에 원하는 두께를 가진 금속막(81)을 성막한다. 금속막(81)의 성막 방법으로서는, 스퍼터링, 증착, 전계 도금, 무전계 도금 등의 다양한 방법을 채용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극(40)의 높이(두께) H를 0.2 내지 2㎛로 하기 위해서, 0.2 내지 2㎛의 두께로 금속막(81)을 성막하고자 하면, 증착을 채용하는 것이 바람직하다. 증착에 의하면, 0.2 내지 2㎛의 두께의 금속막(81), 특히 0.5㎛ 이상의 두께 금속막(81)을 비교적 단시간에 저렴하게 제조할 수 있다. 또한, 다른 방법으로서, 스퍼터링과 다른 방법, 예를 들어 스퍼터링과 전계 도금을 포함하는 복수 공정에서, 금속막(81)을 성막하는 것도 유효하다. 스퍼터링에 의하면, 밀착성이 우수한 하지층을 형성할 수 있고, 또한, 그 후의 전계 도금에 의해, 금속막(81)의 두께를 비교적 신속하게 원하는 두께까지 증가시킬 수 있다.
그 후, 도 14의 (c)에 도시하는 바와 같이, 전극(40)의 흑화층(62)을 구성하게 되는 흑화막(82)을 금속막(81) 상에 형성한다. 이미 설명한 바와 같이, 금속막(81)의 표층 부분을 흑화 처리하고, 금속막(81)의 일부분이 금속 산화물이나 금속 황화물로 이루어지는 흑화막(82)을 형성해도 된다. 또한, 흑색 재료의 도막이나, 니켈이나 크롬 등의 도금층과 같이, 금속막(81) 상에 흑화막(82)을 형성해도 된다.
이어서, 포토리소그래피 기술을 사용한 패터닝에 의해, 기재(35) 상의 금속막(81) 및 흑화막(82)을 원하는 패턴으로 패터닝한다. 구체적으로는, 먼저, 흑화막(82) 상에 레지스트막(83)을 형성하고, 상기 레지스트막(83)을 패턴 노광 및 현상하여 패터닝한다(도 14(d)). 이어서, 패터닝된 레지스트막(83)을 마스크로 하여, 흑화막(82) 및 금속막(81)을 에칭한다. 이에 의해, 흑화막(82)으로부터 흑화층(62)이 형성되고, 금속막(81)으로부터 금속층(61)이 형성된다. 이와 같이 하여, 기재(35) 상에 금속층(61) 및 흑화층(62)을 포함하여 이루어지는 전극(40)이 원하는 패턴으로 형성된다(도 14의 (e)).
그 후, 전극(40) 상의 레지스트막(83)을 제거함으로써, 터치 패널 센서(30)가 얻어진다. 이상과 같은 제조 방법에 의하면, 금속층(61) 및 흑화층(62)을 포함하는 검출 전극(50)과, 마찬가지로 금속층(61) 및 흑화층(62)을 포함하는 추출 전극(45)을 일체적으로 동일한 프로세스에서 제조할 수 있어, 생산 효율상 바람직하다.
또한, 이상의 방법에서는, 에칭되는 금속막(81) 및 흑화층(62)의 두께는, 제작되어야 할 전극(40)의 두께와 동일한 두께, 예를 들어 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하로 할 수 있다. 그리고, 이 두께의 금속막(81) 및 흑화층(62)을 에칭할 경우, 큰 사이드 에칭을 일으키지 않고, 1㎛ 내지 5㎛ 정도의 세선화된 전극(40)을 제작할 수 있다. 즉, 형성되어야 할 미세 도선(60)의 선 폭에 대하여 금속막(81) 및 흑화층(62)의 두께가 너무 두껍지 않다. 이에 의해, 도 21을 참조하여 설명한 금속박을 사용한 경우와 비교하여, 에칭에 의한 침식 개소가, 레지스트막의 하방에서 연결되어버리는 일은 없다. 이에 의해, 안정되게 고정밀도로 세선화된 전극(40)(미세 도선(60))을 제작할 수 있다. 게다가, 형성되어야 할 미세 도선(60)의 선 폭에 대하여 금속막(81) 및 흑화층(62)의 적절한 두께로 설정해 둠으로써, 형성된 미세 도선(60)의 두께 방향에서의 단면 형상을 원하는 형상, 예를 들어 원하는 애스펙트비를 가진 형상으로 할 수 있다.
또한, 여기서 설명한 터치 패널 센서(30)의 제조 방법은, 단순한 일례에 불과하며, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 흑화막(82)을 액티브에리어(Aa1) 내에만 형성하도록 해도 되고, 또는, 제작된 비액티브에리어(Aa2) 내의 흑화층(62), 특히 흑화층(62) 중 FPC 등의 외부 배선과 접속 개소가 되는 부분을 제거하는 공정을 더 마련해도 된다. 또한, 금속막(81)을 패터닝하여 전극(40)의 금속층(61)을 형성한 후에, 상기 금속층(61) 상에 흑화층(62)을 제작하도록 해도 된다.
<<<작용 효과>>>
이상과 같은 본 실시 형태에 의하면, 검출 전극(50)은, 미세 도선(60)이 다수의 개구 영역(71)을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬(55)를 포함하고 있다. 이 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)의 높이는 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 미세 도선(60)의 폭 W는 1㎛ 이상 5㎛ 이하이다. 그리고, 도전성 메쉬(55)의 미세 도선(60)은, 기재(35) 측에 위치하는 기단면(66)과, 기단면(66)에 대향하여 배치된 평탄한 선단면(67)과, 기단면(66)과 선단면(67) 사이를 접속하는 한 쌍의 측면(68)을 갖고 있다. 이러한 단면 치수 및 형상을 가진 미세 도선(60)에 의하면, 터치 패널 센서(30)의 전극(40)을 저저항으로 유지하면서, 상기 전극(40)을 이루는 미세 도선(60)을 세선화할 수 있다. 세선화한 미세 도선(60)에 의하면, 고정밀화된 화소와의 조합에 있어서, 또는, 태블릿이라고 불리는 휴대 단말기의 단 피치 배열된 화소와의 조합에 있어서도, 검출 전극(50)을 충분히 불가시화하면서, 높은 위치 검출 정밀도를 발휘할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 기재(35)가 면 내의 복굴절성을 갖고, 또한, 기재(35)의 리타데이션 Re가 6000㎚ 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 화상 표시 기구(12)로부터의 화상광이 특정한 편광 성분이었다고 해도, 무지개 얼룩을 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)이 2개의 분기점(72) 사이를 연장하여 개구 영역(71)을 구획 형성하는 다수의 경계 선분(73)으로 형성되어 있고, 하나의 분기점(72)으로부터 연장되는 경계 선분(73)의 수의 평균이 3.0 이상 4.0 미만으로 되어 있고, 또한, 개구 영역(71)이 일정한 피치, 즉 일정한 반복 피치로 나열된 방향이 존재하지 않게 되어 있다. 이 결과, 규칙적(주기적)으로 화소 P가 배열된 화상 표시 기구(12)와 서로 겹쳤을 때의 무아레, 또는, 다른 터치 패널 센서(30)와 서로 겹쳤을 때의 무아레를 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 또한 동시에, 도전성 메쉬(55) 내에 있어서의 농담의 불균일도 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)이 2개의 분기점(72) 사이를 연장하여 개구 영역(71)을 구획 형성하는 다수의 경계 선분(73)으로 형성되어 있고, 도전성 메쉬(55)에 포함된 개구 영역(71) 중, 6개의 경계 선분(73)에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역(71)이 가장 많게 되어 있다. 이 결과, 규칙적(주기적)으로 화소 P가 배열된 화상 표시 기구(12)와 서로 겹쳤을 때의 무아레, 및 다른 터치 패널 센서(30)와 서로 겹쳤을 때의 무아레를 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 또한 동시에, 도전성 메쉬(55) 내에 있어서의 농담의 불균일도 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
<<<변형예>>>
또한, 상술한 실시 형태에 대하여 다양한 변경을 가하는 것이 가능하다. 이하, 도면을 참조하면서, 변형의 일례에 대하여 설명한다. 이하의 설명 및 이하의 설명에서 사용하는 도면에서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 구성될 수 있는 부분에 대해서, 상술한 실시 형태에 있어서의 대응하는 부분에 대하여 사용한 부호와 동일한 부호를 사용하는 것으로 하고, 중복되는 설명을 생략한다.
상술한 실시 형태의 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)에서는, 도 2 및 도 4에 잘 도시되어 있는 바와 같이, 기재(35)의 관찰자측의 면에, 전극(40)이 형성되어 있는 예를 나타냈다. 그러나. 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)의 하나 이상에 있어서, 기재(35)의 화상 표시 기구(12) 측의 면에, 전극(40)이 형성되어 있어도 된다.
도 15에 도시된 예에 있어서, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)의 양쪽에 있어서, 전극(40)은 기재(35)의 화상 표시 기구(12) 측의 면에 설치되어 있다. 도 15에 도시된 예에서는, 터치 패널 장치(20)의 적층체(20a)는 관찰자측, 즉, 화상 표시 기구(12)와는 반대측부터 순서대로, 커버층(28), 접착층(25), 제1 터치 패널 센서(31), 접착층(24), 제2 터치 패널 센서(32), 접착층(26), 지지층(27), 및 저굴절률층(23)을 갖고 있다.
도 16은, 도 15의 터치 패널 장치(20)에 내장될 수 있는 터치 패널 센서(30)의 일례를 도시하고 있다. 도 16에 도시된 터치 패널 센서(30)는, 기재(35)와, 기재(35) 상에 설치된 전극(40)을 갖고 있다. 전극(40)은, 기재(35) 측에 위치하여 기단면(66)을 형성하는 흑화층(62)과, 흑화층(62) 상에 설치되어 선단면(67)을 형성하는 금속층(61)을 갖고 있다. 즉, 도 16에 도시된 예에서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 흑화층(62)이 금속층(61)의 관찰자 측에 배치되어 있다. 도 16에 도시된 전극(40)은, 기재(35) 상에의 금속층(61)과 흑화층(62)의 적층 순서가 상이하다는 점에 있어서, 상술한 실시 형태의 전극(40)과 상이하고, 다른 점에 있어서 상술한 실시 형태의 전극(40)과 동일하게 구성될 수 있다. 또한, 도 16에 도시된 흑화층(62) 및 금속층(61)은 상술한 다양한 방법에 의해 제작될 수 있다. 일례로서, 기재(35) 상에 스퍼터링에 의해 성막된 니켈 또는 크롬으로 흑화층(62)을 제작할 수 있고, 또는, 기재(35) 상에 도포된 염료나 안료 등을 갖는 도막으로부터 흑화층(62)을 제작할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 전극(40)의 두께 방향을 따른 단면 형상, 특히, 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)의 두께 방향을 따른 단면 형상이, 기단면(66) 측으로부터 선단면(67) 측을 향하여 선단이 가늘어져 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 17에 도시하는 바와 같이, 전극(40), 특히 미세 도선(60)의 단면 형상에 있어서, 선단면(67)에서의 폭 W2가 기단면(66)에서의 폭 W1보다도 넓어지도록 해도 된다. 특히, 도 17에 도시된 예에서는, 미세 도선(60)의 폭은, 선단면(67) 측으로부터 기단면(66) 측을 향하여, 바꾸어 말하면 화상 표시 기구(12) 측을 향하여, 좁아지도록만 변화되고 있다. 더욱 상세하게는, 도 17에 도시된 예에 있어서, 미세 도선(60)의 폭은, 선단면(67) 측으로부터 기단면(66) 측을 향하여, 바꾸어 말하면 화상 표시 기구(12) 측을 향하여, 계속 좁아지고 있다. 도 17에 도시되어 있는 바와 같이, 선단면(67)이 관찰자측을 향하도록 하고, 터치 패널 센서(30)이 표시 장치(10) 및 터치 패널 장치(20)에 내장되는 경우, 금속층(61)보다도 관찰자 측에 배치된 흑화층(62)에 의해, 금속층(61)을 보다 보이기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해, 콘트라스트를 향상시켜, 화상 표시 기구(12)에 의해 표시되는 화상의 시인성을 개선할 수 있다.
또한, 흑화층(62)에 의해 금속층(61)을 관찰되기 어렵게 하여 콘트라스트를 향상시킨다는 관점에서는, 전극(40)(미세 도선(60))의 폭이, 선단면(67) 측으로부터 기단면(66) 측을 향하여, 바꾸어 말하면 화상 표시 기구(12) 측을 향하여, 좁아지도록만 변화되어 있을 필요는 없고, 또한, 전극(40)(미세 도선(60))의 폭이, 선단면(67) 측으로부터 기단면(66) 측을 향하여, 바꾸어 말하면 화상 표시 기구(12) 측을 향하여, 좁아지도록만 계속해서 변화되어 갈 필요도 없다. 도전성 메쉬(55)의 전극(40)(미세 도선(60))의 폭이, 먼저 선단면(67)으로부터 기단면(66) 측을 향하여 작아지도록만 변화되고, 그 후, 선단면(67) 측으로부터 기단면(66)을 향하여 커지게 변화되는 경우에도, 즉, 선단면(67)의 근방에서만 역테이퍼 형상으로 되어 있는 경우에도, 흑화층(62)에 의해 금속층(61)을 효과적으로 관찰되기 어렵게 하여 콘트라스트를 향상시키는 것이 가능하다. 또한, 도전성 메쉬(55)의 전극(40)(미세 도선(60))의 폭이, 먼저 선단면(67)으로부터 기단면(66) 측을 향하여 커지도록만 변화되고, 그 후, 선단면(67) 측으로부터 기단면(66)을 향하여 작아지도록 변화되는 경우에도, 즉, 기단면(66)의 근방에서만 역테이퍼 형상으로 되어 있는 경우에도, 흑화층(62)에 의해 금속층(61)을 효과적으로 관찰되기 어렵게 하여 콘트라스트를 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본건 발명자들이 예의 실험을 거듭한 바, 선단면(67)에서의 폭 W2, 기단면(66)에서의 폭 W1, 및 기단면(66)으로부터 선단면(67)까지의 두께 H가, 다음 식을 만족하는 것이 바람직하다는 것이 지견되었다.
1≤H/((W2-W1)/2)≤2
「H/((W2-W1)/2)」가 1 미만이 되면, 테이퍼가 심해져, 전극(40)이 기재(35)에 충분히 밀착하지 않게 되고, 터치 패널 센서(30)의 사용 상황 여하에 따라선, 전극(40)이 기재(35)로부터 박리되고, 나아가서는, 전극(40)에 단선이 발생해버릴 가능성이 있다. 한편, 「H/((W2-W1)/2)」가 2를 초과하면, 측면(68)에서의 반사에 기인한 콘트라스트의 저하가 인식되게 되었다.
또한, 역테이퍼 형상의 전극(40)은, 도 14를 참조하면서 설명한 상술한 제조 방법에 있어서, 금속막(81) 상에 금속 산화물로 이루어지는 흑화막(82)을 형성하고, 이어서, 패터닝된 레지스트막(83)을 개재하여 금속막(81) 및 흑화막(82)을 에칭함으로써, 제작될 수 있다. 일반적으로, 금속 재료로 이루어지는 금속막(81)과 비교하여, 상기 금속 재료의 산화물로 이루어지는 흑화막(82)은 에칭에 의해 침식되기 어려워진다. 이로 인해, 사이드 에칭에 의한 측방에의 침식은, 흑화막(82)보다도 금속막(81)에 있어서보다 진행된다. 또한, 금속막(81) 내에서도, 흑화막(82)의 근방 영역보다도, 흑화막(82)에서 이격된 기재(35) 근방의 영역에서, 사이드 에칭에 의한 측방에의 침식이 진행되기 쉬워진다. 이로 인해, 에칭 시간을 조절함으로써, 도 17에 도시된 역테이퍼 형상의 전극(40)을 제작할 수 있다.
여기서, 도 22에, 역테이퍼 형상으로 형성된 전극(40)의 일례를 도시한다. 도 22는, 반사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰된 전극의 단면 사진을 나타내고 있다. 또한, 도 22에 도시된 사진에서는, 전극(40)의 표면 및 기재의 표면 일부가 금 증착되어 있다. 이 금 증착층은, 투과형 현미경을 사용한 단면 관찰의 편의상, 샘플이 되는 터치 패널 센서(10)에 설치된 것이며, 터치 패널 센서(10)의 구성 요소를 이루는 것이 아니다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 무아레 및 농담 불균일을 불가시화하는 데 있어서 매우 효과적인 도전성 메쉬(55)의 메쉬 패턴의 일례를 설명했지만, 도전성 메쉬(55)의 메쉬 패턴은, 상술한 예에 한정되는 것이 아니다. 상술한 구성 대신에, 무아레나 농담 불균일을 불가시화하기 위한 기지의 방법을 도전성 메쉬(55)에 적절히 적용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 도전성 메쉬(55)를 이루는 미세 도선(60)의 폭이나, 하나의 도전성 메쉬(55)가 차지하는 면적에 의존하여, 무아레나 농담 불균일이 시인되기 어려워지는 경우도 있다. 따라서, 도전성 메쉬(55)의 메쉬 패턴은, 상술한 예에 한정되지 않고, 예를 들어, 정방격자 배열이나 하니컴 배열로 미세 도선(60)이 배열되어 있어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 검출 전극(50)이 접속 도선(51)과 도전성 메쉬(55)를 포함하는 예를 나타냈지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 18에 도시하는 바와 같이, 각 검출 전극(50)이 가늘고 긴 형상의 영역에 형성된 단일의 도전성 메쉬(55)로 이루어지도록 해도 된다. 도 18에 도시된 예에서는, 스트라이프 형상의 영역에 형성된 다수의 도전성 메쉬(55)로부터 검출 전극(50)이 형성되고, 또한, 각 도전성 메쉬(55)에 접속된 추출 도선(46)으로부터 추출 전극(45)이 형성되어 있다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 제1 터치 패널 센서(31) 및 제2 터치 패널 센서(32)로부터 투영형 정전 용량식의 터치 패널 장치(20)가 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 19에 도시된 터치 패널 센서(30)와 같이, 기재(35) 상에 구획 형성된 액티브에리어(Aa1) 내에 2차원 배열된 각 영역에 도전성 메쉬(55)가 형성되도록 해도 된다.
한편, 도 19에 도시된 예에서는, 각 도전성 메쉬(55)는, 접속 도선(51)을 개재하여 대응하는 추출 도선(46)에 접속되어 있다. 또한, 도 20에 도시된 예에서는, 기재(35) 상에 구획 형성된 액티브에리어(Aa1)의 전역에, 단일의 도전성 메쉬(55)가 형성되어 있다. 도전성 메쉬(55)의 네 코너로부터 추출 도선(46)에 접속되어 있다. 즉, 도 19에 도시된 터치 패널 센서(30)는 표면형 정전 용량식 터치 패널을 구성한다.
또한, 이상에 있어서 상술한 실시 형태에 대한 몇 가지의 변형예를 설명했지만, 당연히 복수의 변형예를 적절히 조합하여 적용하는 것도 가능하다.

Claims (15)

  1. 기재와,
    상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
    상기 전극은, 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
    상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
    상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 높이는 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 1㎛ 이상 5㎛ 이하이고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 금속층의 상기 기재와는 반대측에 설치되어 상기 선단면을 형성하는 흑화층을 더 포함하고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은, 상기 선단면으로부터 상기 기단면을 향해, 상기 선단면으로부터 상기 기단면까지의 사이에 있어서, 작아지도록만 변화되는, 터치 패널 센서.
  2. 기재와,
    상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
    상기 전극은, 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
    상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
    상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 높이는 0.2㎛ 이상 2㎛ 이하이고, 상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 1㎛ 이상 5㎛ 이하이고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 금속층의 상기 기재와는 반대측에 설치되어 상기 선단면을 형성하는 흑화층을 더 포함하고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은, 상기 선단면으로부터 상기 기단면 측을 향하여 작아지도록만 변화되고, 그 후, 상기 선단면 측으로부터 상기 기단면까지 커지도록만 변화되는, 터치 패널 센서.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메쉬 패턴은, 2개의 분기점 사이를 연장하여 상기 개구 영역을 구획 형성하는 다수의 경계 선분으로 형성되고,
    상기 메쉬 패턴에 있어서, 하나의 분기점으로부터 연장되는 경계 선분의 수의 평균이 3.0 이상 4.0 미만이고, 또한, 상기 개구 영역이 일정한 피치로 나열되어 있는 방향이 존재하지 않는, 터치 패널 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    하나의 분기점에서 접속되는 경계 선분의 수의 상기 평균이 3.0보다 큰, 터치 패널 센서.
  8. 제6항에 있어서,
    하나의 분기점에서 접속되는 경계 선분의 수의 상기 평균이 3.0인, 터치 패널 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 메쉬 패턴은, 2개의 분기점 사이를 연장하여 상기 개구 영역을 구획 형성하는 다수의 경계 선분으로 형성되고,
    상기 메쉬 패턴에 있어서, 하나의 분기점으로부터 연장되는 경계 선분의 수의 평균이 3.0 이상 4.0 미만이고,
    상기 메쉬 패턴에 포함된 상기 개구 영역 중, 6개의 경계 선분에 의해 주위가 둘러싸인 개구 영역이 가장 많은, 터치 패널 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    하나의 분기점에서 접속되는 경계 선분의 수의 상기 평균이 3.0보다 큰, 터치 패널 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    하나의 분기점에서 접속되는 경계 선분의 수의 상기 평균이 3.0인, 터치 패널 센서.
  12. 제1항 또는 제2항에 기재된 터치 패널 센서를 포함하는, 터치 패널 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 기재된 터치 패널 센서를 포함하는, 표시 장치.
  14. 기재와,
    상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
    상기 전극은 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
    상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
    상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 금속층의 상기 기재와는 반대측에 설치되어 상기 선단면을 형성하는 흑화층을 더 포함하고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 상기 선단면으로부터 상기 기단면 측을 향하여 작아지도록 변화되는, 터치 패널 센서.
  15. 기재와,
    상기 기재에 설치된 전극으로서, 위치 검출에 사용되는 검출 전극과 상기 검출 전극에 접속된 추출 전극을 포함하는 전극을 구비하고,
    상기 전극은 임의의 두께 방향 단면에 있어서 그의 적어도 일부분을 차지하는 금속층을 포함하고,
    상기 검출 전극과 상기 추출 전극의 접속 개소에 있어서, 상기 검출 전극의 금속층 및 상기 추출 전극의 금속층은 일체적으로 형성되어 있고,
    상기 검출 전극은, 도선이 다수의 개구 영역을 구획 형성하는 메쉬 패턴으로 배치되어 있는 도전성 메쉬를 포함하고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 기재측에 위치하는 기단면과, 상기 기단면에 대향하여 배치된 평탄한 선단면과, 상기 기단면과 상기 선단면 사이를 접속하는 한 쌍의 측면을 갖고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선은, 상기 금속층의 상기 기재와는 반대측에 설치되어 상기 선단면을 형성하는 흑화층을 더 포함하고,
    상기 도전성 메쉬의 상기 도선의 폭은 상기 선단면보다 상기 기단면에 있어서 좁아져 있는, 터치 패널 센서.
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