WO2013118314A1 - 入力装置 - Google Patents

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WO2013118314A1
WO2013118314A1 PCT/JP2012/059963 JP2012059963W WO2013118314A1 WO 2013118314 A1 WO2013118314 A1 WO 2013118314A1 JP 2012059963 W JP2012059963 W JP 2012059963W WO 2013118314 A1 WO2013118314 A1 WO 2013118314A1
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transparent
layer
input device
ito
bridge wiring
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正宜 竹内
佐藤 清
鈴木 徹也
大悟 青木
学 矢沢
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アルプス電気株式会社
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    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04111Cross over in capacitive digitiser, i.e. details of structures for connecting electrodes of the sensing pattern where the connections cross each other, e.g. bridge structures comprising an insulating layer, or vias through substrate

Definitions

  • the present invention relates to an input device that can detect an operation position on an operation surface, and more particularly, to a configuration of a bridge wiring that connects between transparent electrodes formed on the surface of a transparent substrate.
  • Patent Document 1 discloses an input device in which a bridge wiring that electrically connects a plurality of transparent electrodes (described in Patent Document 1 as an intersection portion and a relay electrode) is formed of ITO.
  • Patent Document 2 discloses an input device in which a bridge wiring for electrically connecting a plurality of transparent electrodes is formed of Mo, Al, Au or the like.
  • An insulating layer is interposed between the transparent base material forming the transparent electrode forming surface and the bridge wiring. That is, the bridge wiring is electrically connected between the transparent electrodes through the surface of the insulating layer.
  • Patent Document 1 there is a problem that the bridge wiring is made of ITO and the wiring resistance of the bridge wiring is increased.
  • the wiring resistance of the bridge wiring can be made lower than that formed with ITO, but good invisible characteristics, that is, the bridge wiring must not be visible. It was necessary to ensure good adhesion with the insulating layer constituting the bridge wiring formation surface. In addition, it was necessary to improve the environmental resistance (humidity resistance and heat resistance) of the bridge wiring.
  • the present inventors selected Au as a low-resistance metal, for example.
  • Au is used as a bridge wiring, particularly with good invisible characteristics.
  • a structure for ensuring good adhesion with the insulating layer is not disclosed.
  • the present invention is for solving the above-mentioned conventional problems, and in particular, it is possible to ensure good invisible characteristics and good adhesion to the transparent substrate side, and in addition, improve the environment resistance of the bridge wiring.
  • An object of the present invention is to provide an input device that can be made to operate.
  • the input device in the present invention is A transparent substrate, a plurality of transparent electrodes formed on the first surface of the transparent substrate, a bridge wiring electrically connecting the transparent electrodes, and formed between the transparent substrate and the bridge wiring. And an insulating layer,
  • the bridge wiring includes an underlayer made of ITO in contact with the surface of the insulating layer and a metal layer formed on the surface of the underlayer.
  • the underlayer made of ITO functions as a barrier layer against moisture caused by the water absorption of the insulating layer. Furthermore, the underlayer made of ITO can appropriately follow the shrinkage of the insulating layer due to environmental changes. Thus, good environmental resistance (moisture resistance, heat resistance) can be secured.
  • the metal layer is preferably Au, Au alloy, CuNi, or Ni. Of these, the metal layer is more preferably formed of Au. As a result, good invisible characteristics can be secured and low resistance can be realized.
  • a conductive oxide protective layer is formed on the surface of the metal layer.
  • the metal layer is not exposed on the surface of the bridge wiring, and the surface of the metal layer is covered with the conductive oxide protective layer, so that the conductive oxide protective layer flows into the bridge wiring from the surface side. Therefore, the environment resistance of the bridge wiring can be improved more effectively. Moreover, invisible characteristics can be further improved.
  • the conductive oxide protective layer is preferably made of ITO.
  • the resistance of the bridge wiring can be lowered and the resistance to electrostatic breakdown can be improved.
  • the transparent electrode includes a plurality of first transparent electrodes and a plurality of second transparent electrodes, and each first transparent electrode is connected in a first direction, and the first electrode A second direction in which each of the second transparent electrodes intersects with the first direction by the bridge wiring formed through the insulating surface of the insulating layer. It can be configured to be connected to.
  • the present invention can be preferably applied to a configuration in which the insulating layer constituting the insulating surface is formed of a novolac resin.
  • the present invention can be preferably applied to a configuration in which an optical transparent adhesive layer that is a bonding material between transparent substrates is in contact with the surface of the bridge wiring. Moreover, it can apply preferably to the structure which joins between the 1st surface side of a transparent base material, and the panel whose surface is an operation surface by the said optical transparent adhesion layer.
  • the input device of the present invention good invisible characteristics can be secured, low resistance can be realized, and adhesion between the bridge wiring and the insulating layer can be improved.
  • the underlayer made of ITO functions as a barrier layer against moisture caused by the water absorption of the insulating layer. Furthermore, the underlayer made of ITO can appropriately follow the shrinkage of the insulating layer due to environmental changes. Thus, good environmental resistance (moisture resistance, heat resistance) can be secured.
  • FIG. 1 is a plan view showing each transparent electrode and wiring portion formed on the surface of a transparent substrate constituting the input device (touch panel) in the present embodiment.
  • 2 (a) is an enlarged plan view of the input device shown in FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a portion of the input device as seen from the direction of the arrow when FIG. 2 (a) is cut along AA.
  • FIG. 2C is an enlarged longitudinal sectional view, and FIG. 2C is a partially enlarged longitudinal sectional view of an input device that is partially different from FIG.
  • FIG. 3A is an enlarged longitudinal sectional view of the bridge wiring in the first embodiment, and
  • FIG. 3B is an enlarged longitudinal sectional view of the bridge wiring in the second embodiment.
  • FIG. 4 is a process diagram illustrating a method of manufacturing the input device according to the present embodiment, in which the right diagram in FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view, and the left diagram in FIG.
  • FIG. 1 is a plan view showing each transparent electrode and wiring portion formed on the surface of a transparent substrate constituting the input device (touch panel) in this embodiment
  • FIG. 2 (a) is an input shown in FIG. 2B is an enlarged plan view of the input device
  • FIG. 2B is a partially enlarged longitudinal sectional view of the input device as seen from the direction of the arrow cut along the line AA in FIG. 2A.
  • transparent and “translucent” indicate a state where the visible light transmittance is 50% or more (preferably 80% or more). Further, it is preferable that the haze value is 6 or less.
  • FIG. 1 shows the transparent electrodes 4 and 5 and the wiring portion 6 formed on the surface (first surface) 2a of the transparent base material 2 constituting the input device 1, but actually FIG. As shown in b), since the transparent panel 3 is provided on the surface side of the transparent base material 2 and there is a decorative layer at the position of the wiring part 6, the wiring part 6 is viewed from the surface side of the panel 3. I can't. Although the transparent electrode is transparent, it cannot be visually recognized, but FIG. 1 shows the outer shape of the transparent electrode.
  • the transparent substrate 2 is formed of a film-like transparent substrate such as polyethylene terephthalate (PET) or a glass substrate.
  • the transparent electrodes 4 and 5 are formed of a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) by sputtering or vapor deposition.
  • a plurality of first transparent electrodes 4 and a plurality of second transparent electrodes are displayed in a display area 11 (a display screen that can be operated with an operating body such as a finger and facing the display).
  • An electrode 5 is formed.
  • the plurality of first transparent electrodes 4 are formed on the surface 2a of the transparent substrate 2, and each first transparent electrode 4 is connected to the Y1 via the elongated connecting portion 7. -It is connected in the Y2 direction (first direction).
  • the first electrodes 8 composed of a plurality of first transparent electrodes 4 connected in the Y1-Y2 direction are arranged at intervals in the X1-X2 direction.
  • the plurality of second transparent electrodes 5 are formed on the surface 2a of the transparent substrate 2. As described above, the second transparent electrode 5 is formed on the same surface as the first transparent electrode 4 (the surface 2a of the transparent substrate 2). As shown in FIGS. 1 and 2A, each second transparent electrode 5 is connected to the X1-X2 direction (second direction) via an elongated bridge wiring 10.
  • the second electrodes 12 including a plurality of second transparent electrodes 5 connected in the X1-X2 direction are arranged at intervals in the Y1-Y2 direction.
  • an insulating layer 20 is formed on the surface of the connecting portion 7 that connects the first transparent electrodes 4 together. As shown in FIG. 2B, the insulating layer 20 fills the space between the connecting portion 7 and the second transparent electrode 5, and is somewhat on the surface of the second transparent electrode 5.
  • the bridge wiring 10 is formed from the surface 20a of the insulating layer 20 to the surface of each second transparent electrode 5 located on both sides of the insulating layer 20 in the X1-X2 direction. Has been.
  • the bridge wiring 10 electrically connects the second transparent electrodes 5.
  • an insulating layer 20 is provided on the surface of the connecting portion 7 that connects the first transparent electrodes 4, and each second transparent electrode is provided on the surface of the insulating layer 20.
  • a bridge wiring 10 that connects the five is provided.
  • the insulating layer 20 is interposed between the connecting portion 7 and the bridge wiring 10, and the first transparent electrode 4 and the second transparent electrode 5 are electrically insulated.
  • the 1st transparent electrode 4 and the 2nd transparent electrode 5 can be formed in the same surface (surface 2a of the transparent base material 2), and thickness reduction of the input device 1 is realizable.
  • the connecting portion 7, the insulating layer 20, and the bridge wiring 10 are all located in the display area 11 and are configured to be transparent and translucent like the transparent electrodes 4 and 5.
  • the display area 11 is surrounded by a frame-shaped decoration area (non-display area) 25.
  • the display area 11 is transparent and translucent, but the decorative area 25 is opaque and non-translucent. Therefore, the wiring part 6 and the external connection part 27 provided in the decoration area 25 cannot be seen from the surface of the input device 1 (the surface of the panel 3).
  • Each wiring part 6 has a metal material such as Cu, Cu alloy, CuNi alloy, Ni, Ag, Au, and the like.
  • each wiring part 6 constitutes an external connection part 27 that is electrically connected to a flexible printed circuit board (not shown).
  • OCA optical Clear Adhesive
  • the panel 3 is not particularly limited in material, but a glass substrate or a plastic substrate is preferably applied.
  • the optical transparent adhesive layer (OCA) 30 is an acrylic adhesive or a double-sided adhesive tape.
  • the contact position of the finger F can be calculated.
  • the position of the finger F detects the X coordinate based on the capacitance change with the first electrode 8 and detects the Y coordinate based on the capacitance change with the second electrode 12 ( Self-capacitance detection type).
  • a drive voltage is applied to one row of the first electrodes of the first electrode 8 and the second electrode 12, and a change in capacitance between the finger F is detected by the other second electrode.
  • a mutual capacitance detection type in which the Y position is detected by the second electrode and the X position is detected by the first electrode may be used.
  • the bridge wiring 10 includes a transparent underlayer 35 made of ITO formed from the surface 20a of the insulating layer 20 to the surface 5a of the second transparent electrode 5.
  • a two-layer structure is formed with a transparent metal layer 36 formed on the surface of the base layer 35 and having a lower resistance than that of the base layer 35.
  • the metal layer 36 is preferably formed of any one of Au, Au alloy, CuNi, and Ni. Among these, it is more preferable to select Au.
  • the reason for selecting Au is that it is a material that does not oxidize even in heat resistance, moisture resistance, and environmental tests, has a small resistance change, and can maintain a low resistance.
  • the underlayer 35 made of ITO also functions as a barrier layer against moisture caused by the water absorption of the insulating layer 20.
  • the underlayer 35 made of ITO can increase the electrostatic breakdown voltage value (withstand voltage value) and can improve the electrostatic breakdown resistance.
  • a novolac resin resist
  • the gap between the second transparent electrode 5 and the connecting portion 7 can be appropriately filled. Further, the surface 20a of the insulating layer 20 can be formed smoothly, and the unevenness can be reduced.
  • the underlayer 35 made of ITO in the present embodiment functions as a barrier layer against moisture caused by the water absorption of the novolak resin, and can appropriately follow the shrinkage of the insulating layer 20 due to environmental changes.
  • favorable environmental resistance moisture resistance, heat resistance
  • the electrostatic breakdown voltage value (withstand voltage value) can be increased by the laminated structure of the base layer 35 and the metal layer 36 made of ITO, and the electrostatic breakdown resistance can be improved.
  • the maximum thickness of the insulating layer 20 is about 0.5 to 4 ⁇ m
  • the thickness of the underlayer 35 is about 5 to 40 nm
  • the thickness of the metal layer 36 is about 2 to 20 nm.
  • the width dimension (length dimension in the Y1-Y2 direction) of the bridge wiring is about 5 to 50 ⁇ m
  • the length dimension (length dimension in the X1-X2 direction) is about 150 to 500 ⁇ m.
  • the bridge wiring 10 is compared with the case where the bridge wiring is formed with a single ITO film.
  • the invisible characteristics can be improved by forming the metal layer 36 with a small thickness and a small width.
  • ITO for the underlayer 35 made of ITO and the transparent electrodes 4 and 5, it is possible to ensure good electrical bonding as well as good adhesion.
  • the bridge wiring 10 includes a transparent underlayer 35 made of ITO formed from the surface 20a of the insulating layer 20 to the surface 5a of the second transparent electrode 5. And a transparent metal layer 36 formed on the surface of the underlayer 35 and having a resistance lower than that of the underlayer 35 and a transparent protective layer 37 made of ITO formed on the surface of the metal layer 36.
  • the thickness of the conductive oxide protective layer 37 made of ITO is about 5 to 40 nm.
  • the surface of the metal layer 36 is covered with a conductive oxide protective layer 37 made of ITO, so that the conductive oxide protective layer 37 is replaced with the acrylic pressure-sensitive adhesive shown in FIG. It can be made to function as a barrier layer against moisture caused by the water absorption of the optically transparent adhesive layer (OCA) 30 formed by, for example.
  • the conductive oxide protective layer 37 is most preferably made of highly transparent ITO. Thereby, the resistance of the bridge wiring can be lowered and the electrostatic breakdown resistance can be improved.
  • ZnO or In 2 O 3 can be used as the conductive oxide protective layer.
  • the reflectance of the bridge wiring 10 can be suppressed, and as a result, the transmittance / reflectance ratio can be increased, and the invisible characteristics can be further increased. It can be improved effectively.
  • adhesion between the bridge wiring 10 and the insulating layer 20 is improved by laying the base layer 35 made of ITO under the metal layer 36. be able to. Further, the base layer 35 can also function as a barrier layer against moisture caused by the water absorption of the insulating layer 20. Therefore, as shown in FIG. 3B, by providing the base layer 35 made of ITO and the conductive oxide protective layer 37 on the front and back surfaces of the metal layer 36, the environmental resistance can be improved more effectively. Can do.
  • the underlayer 35 made of ITO can increase the electrostatic breakdown voltage value (withstand voltage value) and improve the electrostatic breakdown resistance. Further, by using ITO for the underlayer 35 made of ITO and the transparent electrodes 4 and 5, it is possible to ensure good electrical bonding as well as good adhesion.
  • the surface of the metal layer 36 is in contact with the optically transparent adhesive layer (OCA) 30, but the two-layer structure is shown in the experimental results described below.
  • Environmental resistance that can be used as the input device 1 was obtained.
  • the transparent electrodes 4 and 5, the insulating layer 20, and the bridge wiring 10 are provided on the surface 2 a facing the panel 3 of the transparent substrate 2.
  • bridging wiring 10 can also be provided in the back surface 2b (1st surface) side of the transparent base material 2.
  • OCA optical transparent adhesive layer
  • the connecting portion 7 that connects the first transparent electrodes 4 can be formed of ITO. That is, each first transparent electrode 4 and the connecting portion can be integrally formed.
  • amorphous ITO can be used as the ITO constituting the base layer 35 and the conductive oxide protective layer 37 of the bridge wiring 10.
  • the base layer 35 and the conductive oxide protective layer 37 can also be formed of crystalline ITO.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing the input device 1 in the present embodiment.
  • the left figure of FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view, and the right figure is a plan view. The left figure and the right figure have different dimensional ratios.
  • the partial vertical sectional view shown in FIG. 4 is cut along the X1-X2 direction in the same manner as the partial vertical sectional view shown in FIG. In FIG. 4, the transparent electrodes 4 and 5 are shown.
  • the transparent electrodes 4 and 5 made of ITO are formed on the surface 2a of the transparent substrate 2.
  • the connecting portion 7 for connecting the first transparent electrodes 4 and 4 is formed integrally with the first transparent electrode 4 from ITO.
  • an insulating layer made of a novolac resin or the like that covers the top of the connecting portion 7 and fills the space between the second transparent electrodes 5 located on both sides of the connecting portion 7 in the X1-X2 direction. 20 is formed. At this time, it is preferable to perform bleaching to make the insulating layer 20 transparent by overall exposure.
  • each transparent electrode 4, 5, the surface of the insulating layer 20, and the surface of the transparent substrate 2 is a base layer 35 made of ITO / metal layer 36 made of Au alloy or the like.
  • a bridge wiring 10 having a two-layer structure, or a three-layer structure of an underlayer 35 / Au made of ITO, a metal layer 36 made of Au alloy or the like, and a conductive oxide protective layer 37 made of ITO is formed.
  • each layer of the base layer 35, the metal layer 36, and the conductive oxide protective layer 37 is formed by sputtering or vapor deposition.
  • the bridge wiring 10 is elongated in the X1-X2 direction from the surface of the insulating layer 20 to the surface of the second transparent electrode 4 located on both sides of the insulating layer 20 by using a photolithography technique or the like. Leave in shape. At this time, it is preferable to perform selective etching so that the surfaces of the transparent electrodes 4 and 5 are not scraped. Thereby, the second transparent electrodes 5 and 5 can be electrically connected via the bridge wiring 10.
  • the surface 2 a side of the transparent substrate 2 and the panel 3 whose surface is the operation surface 3 a are joined via the optical transparent adhesive layer 30.
  • the input device in this embodiment is used for a mobile phone, a digital camera, a PDA, a game machine, a car navigation system, and the like.
  • a transparent electrode (ITO) having a structure shown in FIG. 2, an insulating layer (novolak resin), and a bridge wiring were formed on a transparent substrate.
  • the bridge wirings connecting the second transparent electrodes are amorphous ITO (underlayer) / Au (metal layer) / amorphous ITO (conductive oxide protective layer) of Examples 1 to 3 shown in Table 1 below.
  • Table 1 shows the thickness of each layer, the width of the bridge wiring (the length in the Y1-Y2 direction shown in FIG. 2A), and the length of the bridge wiring (X1-X2 shown in FIG. 2A). Direction length).
  • the transmittance and reflectance shown in Table 1 were measured in a state (solid film state) formed on the entire surface of the substrate before processing into the shape of the bridge wiring.
  • the invisible rank shown in Table 1 is based on the ITO single layer film of Comparative Example 3.
  • a bridge wiring made of ITO was seen.
  • indicates that the bridge wiring is not visible compared to Comparative Example 3, but the bridge wiring is visible when tilted, ⁇ indicates that 10% or less of the total number of bridge wiring is visible when tilted, and ⁇ indicates the bridge wiring when tilted Is invisible.
  • the sheet resistance value Rs of the bridge wiring the case where it is larger than 60 ⁇ / ⁇ is rated as “X”, 40-60 ⁇ / ⁇ is evaluated as “ ⁇ ”, and the value less than 40 ⁇ / ⁇ is evaluated as “ ⁇ ”.
  • the change rate is ⁇ 100% or more, or ⁇ when the wire is disconnected, and the change rate is ⁇ 30% or more ⁇
  • the case where it was less than 100% was evaluated as ⁇ , and the case where the rate of change was within ⁇ 30% was evaluated as ⁇ .
  • the adhesiveness in the environmental test in a dry atmosphere at 85 ° C. was evaluated as x when there was a disconnection and ⁇ when there was no disconnection.
  • ESD Electro-Static Discharge
  • Comparative Example 1 As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the ESD characteristics (electrostatic breakdown voltage) were lowered, and it became unusable. In Comparative Example 2, disconnection occurred in the environmental resistance test. In Comparative Example 2, Ti as a base could not follow the shrinkage of the insulating layer (novolak resin), and peeled off and disconnected.
  • the three-layered Examples 1 to 3 in which ITO is formed on the front and back surfaces of Au can suppress the reflectivity compared with Examples 4 to 6 in which the ITO / Au two-layered structure is used. As a result, the transmittance / reflectance ratio could be increased, and good invisible characteristics could be obtained.

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Abstract

 特に、良好な不可視特性及び、透明基材側との良好な密着性を確保でき、加えて、ブリッジ配線の耐環境性を向上させることが可能な入力装置を提供することを目的とする。 透明基材2と、透明基材2の第1の面に形成された複数の透明電極5と、前記透明電極5間を電気的に接続するブリッジ配線10と、前記透明基材2と前記ブリッジ配線10間に形成された絶縁層20と、を有し、ブリッジ配線10は、絶縁層20の表面20aと接するITOからなる下地層35と、下地層35の表面に形成され下地層35よりも低抵抗の金属層36と、を有して構成される。

Description

入力装置
 本発明は、操作面の操作位置を検知可能な入力装置に係り、特に、透明基材表面に形成された透明電極間を接続するブリッジ配線の構成に関する。
 特許文献1には、複数の透明電極間を電気的に接続するブリッジ配線(特許文献1には交差部分、中継電極と記載されている)をITOで形成した入力装置が開示されている。
 また特許文献2には、複数の透明電極間を電気的に接続するブリッジ配線をMo、Al、Au等で形成した入力装置が開示されている。
 なお透明電極の形成面を構成する透明基材と、ブリッジ配線との間には絶縁層が介在している。すなわちブリッジ配線は絶縁層の表面を通って各透明電極間を電気的に接続している。
特開2008-310550号公報 特開2010-271796号公報
 特許文献1では、ブリッジ配線をITOで形成しており、ブリッジ配線の配線抵抗が大きくなる問題があった。
 また特許文献2のように、金属材料でブリッジ配線を形成することで、ブリッジ配線の配線抵抗をITOで形成するより低くできるが、良好な不可視特性、すなわちブリッジ配線が見えてはならず、さらにブリッジ配線の形成面を構成する絶縁層との間の良好な密着性を確保することが必要であった。加えて、ブリッジ配線の耐環境性(耐湿性や耐熱性)を向上させることが必要であった。
 特に、絶縁層との密着性の悪い低抵抗の金属を用いた場合、良好な不可視特性とともに良好な密着性を確保することが必要であった。
 後述の実験に示すように本発明者らは、例えば低抵抗の金属としてAuを選択したが、特許文献1及び特許文献2にはブリッジ配線としてAuを用いた際、特に、良好な不可視特性とともに絶縁層との良好な密着性を確保するための構造が開示されていない。
 そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、良好な不可視特性及び、透明基材側との良好な密着性を確保でき、加えて、ブリッジ配線の耐環境性を向上させることが可能な入力装置を提供することを目的とする。
 本発明における入力装置は、
 透明基材と、前記透明基材の第1の面に形成された複数の透明電極と、前記透明電極間を電気的に接続するブリッジ配線と、前記透明基材と前記ブリッジ配線間に形成された絶縁層と、を有し、
 前記ブリッジ配線は、前記絶縁層の表面と接するITOからなる下地層と、前記下地層の表面に形成された金属層と、を有して構成されることを特徴とするものである。
 これにより良好な不可視特性を確保できるとともに、ブリッジ配線の低抵抗を実現でき、さらにブリッジ配線と絶縁層との間の密着性を良好にできる。また、ITOからなる下地層は、絶縁層の吸水性に起因する水分に対するバリア層として機能する。さらに環境変化に伴う絶縁層の収縮に対してITOからなる下地層は適切に追従できる。このように良好な耐環境性(耐湿性、耐熱性)も確保できる。
 本発明では、前記金属層は、Au、Au合金、CuNi、あるいはNiであることが好ましい。このうち、前記金属層は、Auで形成されることがより好ましい。これにより、良好な不可視特性を確保でき、また低抵抗を実現できる。
 また本発明では、前記金属層の表面に導電性酸化物保護層が形成されることが好ましい。このようにブリッジ配線の表面に金属層を露出させず、金属層の表面を導電性酸化物保護層で覆うことで、導電性酸化物保護層を、ブリッジ配線の表面側から流入してくる水分に対するバリア層として機能させることができ、ブリッジ配線の耐環境性をより効果的に向上させることができる。また、不可視特性をより向上させることができる。
 また本発明では、導電性酸化物保護層がITOからなることが好ましい。導電性酸化物保護層をITOで形成することにより、ブリッジ配線の低抵抗化と静電破壊耐性を向上させることができる。
 また本発明では、前記透明電極は、複数の第1の透明電極と、複数の第2の透明電極とを備え、各第1の透明電極が第1の方向に連結されており、前記第1の透明電極の連結位置に前記絶縁層が形成され、前記絶縁層の絶縁表面を通って形成された前記ブリッジ配線により各第2の透明電極が、前記第1の方向と交叉する第2の方向に連結されている構成にできる。
 また本発明は、前記絶縁表面を構成する絶縁層を、ノボラック樹脂で形成する構成に好ましく適用できる。
 また本発明は、前記ブリッジ配線の表面に、透明基材間の接合材である光学透明粘着層が接している構成に好ましく適用できる。また、透明基材の第1の面側と、表面が操作面であるパネル間を前記光学透明粘着層により接合する構成に好ましく適用できる。
 本発明の入力装置によれば、良好な不可視特性を確保できるとともに、低抵抗を実現でき、さらにブリッジ配線と絶縁層との間の密着性を良好にできる。また、ITOからなる下地層は、絶縁層の吸水性に起因する水分に対するバリア層として機能する。さらに環境変化に伴う絶縁層の収縮に対してITOからなる下地層は適切に追従できる。このように良好な耐環境性(耐湿性、耐熱性)も確保できる。
図1は、本実施形態における入力装置(タッチパネル)を構成する透明基材の表面に形成された各透明電極及び配線部を示す平面図である。 図2(a)は、図1に示す入力装置の拡大平面図であり、図2(b)は、図2(a)をA-Aに沿って切断し矢印方向から見た入力装置の部分拡大縦断面図であり、図2(c)は、図2(b)とは一部異なる入力装置の部分拡大縦断面図である。 図3(a)は、第1の実施形態におけるブリッジ配線の拡大縦断面図であり、図3(b)は、第2の実施形態におけるブリッジ配線の拡大縦断面図である。 図4は、本実施形態における入力装置の製造方法を示す工程図であり、図4の右図が部分縦断面図、図4の左図が平面図である。
 図1は、本実施形態における入力装置(タッチパネル)を構成する透明基材の表面に形成された各透明電極及び配線部を示す平面図であり、図2(a)は、図1に示す入力装置の拡大平面図であり、図2(b)は、図2(a)をA-Aに沿って切断し矢印方向から見た入力装置の部分拡大縦断面図であり、図2(c)は、図2(b)とは一部異なる入力装置の部分拡大縦断面図である。
 なおこの明細書において、「透明」「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。更にヘイズ値が6以下であることが好適である。
 なお図1には、入力装置1を構成する透明基材2の表面(第1の面)2aに形成された各透明電極4,5及び配線部6を図示したが、実際には図2(b)のように、透明基材2の表面側に透明なパネル3が設けられ、また配線部6の位置には加飾層が存在するので、配線部6をパネル3の表面側から見ることはできない。なお透明電極は透明なので視認できないが、図1では透明電極の外形を示している。
 透明基材2は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のフィルム状の透明基材やガラス基材等で形成される。また各透明電極4,5は、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電材料でスパッタや蒸着等により成膜される。
 図1に示すように、表示領域11(指などの操作体により操作を行うことができる、表示ディスプレイが対向する表示画面)内には複数の第1の透明電極4と複数の第2の透明電極5とが形成される。
 図1、図2(a)に示すように複数の第1の透明電極4は、透明基材2の表面2aに形成され、各第1の透明電極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4からなる第1の電極8がX1-X2方向に間隔を空けて配列されている。
 また図1、図2(a)に示すように複数の第2の透明電極5は、透明基材2の表面2aに形成される。このように、第2の透明電極5は、第1の透明電極4と同じ面(透明基材2の表面2a)に形成される。図1、図2(a)に示すように、各第2の透明電極5は、細長いブリッジ配線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5からなる第2の電極12がY1-Y2方向に間隔を空けて配列されている。
 図2(a)(b)に示すように、第1の透明電極4間を連結する連結部7の表面には絶縁層20が形成されている。図2(b)に示すように、絶縁層20は、連結部7と第2の透明電極5との間の空間を埋め、また第2の透明電極5の表面にも多少、乗り上げている。
 そして図2(a)(b)に示すように、ブリッジ配線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5の表面にかけて形成されている。ブリッジ配線10は、各第2の透明電極5間を電気的に接続している。
 図2(a)(b)に示すように各第1の透明電極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、この絶縁層20の表面に各第2の透明電極5間を接続するブリッジ配線10が設けられる。このように連結部7とブリッジ配線10との間には絶縁層20が介在し、第1の透明電極4と第2の透明電極5とは電気的に絶縁された状態となっている。そして本実施形態では、第1の透明電極4と第2の透明電極5とを同じ面(透明基材2の表面2a)に形成することができ、入力装置1の薄型化を実現できる。
 なお連結部7、絶縁層20及びブリッジ配線10はいずれも表示領域11内に位置するものであり、透明電極4,5と同様に透明、透光性で構成される。
 図1に示すように、表示領域11の周囲は額縁状の加飾領域(非表示領域)25となっている。表示領域11は透明、透光性であるが、加飾領域25は不透明、非透光性である。よって加飾領域25に設けられた配線部6や外部接続部27は入力装置1の表面(パネル3の表面)から見ることはできない。
 図1に示すように、加飾領域25には、各第1の電極8及び各第2の電極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。各配線部6は、Cu、Cu合金、CuNi合金、Ni、Ag、Au等の金属材料を有して形成される。
 図1に示すように、各配線部6の先端は、フレキシブルプリント基板(図示しない)と電気的に接続される外部接続部27を構成している。
 図2(b)に示すように、透明基材2の表面2a側とパネル3との間が光学透明粘着層(OCA;Optical Clear Adhesive)30を介して接合されている。パネル3は特に材質を限定するものではないが、ガラス基材やプラスチック基材が好ましく適用される。光学透明粘着層(OCA)30は、アクリル系粘着剤や両面粘着テープ等である。
 図1に示す静電容量式の入力装置1では、図2(b)に示すようにパネル3の操作面3a上に接触させると、指Fと指Fに近い第1の透明電極4との間、及び第2の透明電極5との間で静電容量が生じる。このときの静電容量変化に基づいて、指Fの接触位置を算出することが可能である。指Fの位置は、第1の電極8との間の静電容量変化に基づいてX座標を検知し、第2の電極12との間の静電容量変化に基づいてY座標を検知する(自己容量検出型)。また、第1の電極8と第2の電極12の一方の第1の電極の一列に駆動電圧を印加し、他方の第2の電極により指Fとの間の静電容量の変化を検知して第2の電極によりY位置を検知し、第1の電極によりX位置を検知する相互容量検出型であってもよい。
 本実施形態では、第2の透明電極5間を連結するブリッジ配線10の構造に特徴的部分がある。
 図3(a)に示すように、第1の実施形態のブリッジ配線10は、絶縁層20の表面20aから第2の透明電極5の表面5aにかけて形成されたITOからなる透明な下地層35と、下地層35の表面に形成され下地層35よりも低抵抗で透明な金属層36との2層構造である。
 金属層36は、Au、Au合金、CuNi、Niのうちいずれかにより形成されることが好適である。この中でも特にAuを選択することがより好適である。Auを選択した理由は、耐熱、耐湿、環境試験でも酸化せず抵抗変化が小さく、低抵抗を維持できる材料のためである。
 本実施形態の構成によれば、良好な不可視特性を確保できるとともに、ブリッジ配線10と絶縁層20との間の密着性を向上させることができる。またITOからなる下地層35は、絶縁層20の吸水性に起因する水分に対するバリア層としても機能する。またITOからなる下地層35は、静電破壊電圧値(耐圧値)を増加させることができ、静電破壊耐性を向上できる。本実施形態では、絶縁層20にノボラック樹脂(レジスト)を使用することができ、第2の透明電極5と連結部7との間の隙間を適切に埋めることができる。また絶縁層20の表面20aをなだらかに形成でき、凹凸を小さくできる。本実施形態におけるITOからなる下地層35は、ノボラック樹脂の吸水性に起因する水分に対するバリア層として機能し、さらに環境変化に対する絶縁層20の収縮に適切に追従できる。このようにITOからなる下地層35と金属層36との積層構造により良好な耐環境性(耐湿性、耐熱性)をも得ることができる。
 また、ITOからなる下地層35と金属層36との積層構造により静電破壊電圧値(耐圧値)を増加させることができ、静電破壊耐性を向上させることができる。
 ここで絶縁層20の最大膜厚は、0.5~4μm程度であり、下地層35の膜厚は、5~40nm程度であり、金属層36の膜厚は、2~20nm程度である。またブリッジ配線の幅寸法(Y1-Y2方向への長さ寸法)は、5~50μm程度であり、長さ寸法(X1-X2方向への長さ寸法)は、150~500μm程度である。
 本実施形態では、ITOよりも十分に低い電気抵抗率を有するAu等の金属層36を薄く且つ幅細で形成してもITOの単層膜でブリッジ配線を形成した場合に比べてブリッジ配線10を低抵抗化でき、しかも本実施形態では金属層36の膜厚を薄く幅寸法を小さく形成したことで不可視特性を向上させることができる。
 またITOからなる下地層35と各透明電極4,5にITOを用いることで、良好な密着性とともに、良好な電気的接合を確保することができる。
 また図3(b)に示すように、第2の実施形態のブリッジ配線10は、絶縁層20の表面20aから第2の透明電極5の表面5aにかけて形成されたITOからなる透明な下地層35と、下地層35の表面に形成され下地層35よりも低抵抗で透明な金属層36と、金属層36の表面に形成されたITOからなる透明な保護層37との3層構造である。ITOからなる導電性酸化物保護層37の膜厚は、5~40nm程度である。
 図3(b)のように、金属層36の表面をITOからなる導電性酸化物保護層37で覆うことで、導電性酸化物保護層37を、図3(b)に示すアクリル系粘着剤等で形成された光学透明粘着層(OCA)30の吸水性に起因する水分に対するバリア層として機能させることができる。また、導電性酸化物保護層37には透明性の高いITOを用いることが最も好ましい。これによりブリッジ配線の低抵抗化と静電破壊耐性を向上させることができる。また、そのほか、導電性酸化物保護層としてZnOやIn23を用いることができる。また、金属層36の表面をITOからなる導電性酸化物保護層37で覆うことで、ブリッジ配線10の反射率を抑制でき、結果として透過率/反射率の比を大きくでき、不可視特性をさらに効果的に向上させることができる。
 なお図3(b)に示す第2の実施形態においても、金属層36の下にITOからなる下地層35を敷いたことで、ブリッジ配線10と絶縁層20との間の密着性を向上させることができる。また、下地層35を、絶縁層20の吸水性に起因する水分に対するバリア層としても機能させることができる。よって図3(b)に示したように、金属層36の表裏面にITOからなる下地層35と導電性酸化物保護層37とを設けることで、より効果的に耐環境性を向上させることができる。
 またITOからなる下地層35は、静電破壊電圧値(耐圧値)を増加させることができ、静電破壊耐性を向上できる。またITOからなる下地層35と各透明電極4,5にITOを用いることで、良好な密着性とともに良好な電気的接合を確保できる。
 なお、図3(a)の2層構造とすると金属層36の表面は、光学透明粘着層(OCA)30と接する状態となるが、2層構造としても、後述の実験結果に示すように、入力装置1として使用可能な耐環境性を得ることができた。
 なお本実施形態では図2(b)に示すように、透明基材2のパネル3側に向く表面2aに各透明電極4,5、絶縁層20、ブリッジ配線10を設けているが、図2(c)に示すように、透明基材2の裏面2b(第1の面)側に各透明電極4,5、絶縁層20及びブリッジ配線10を設けていることもできる。図2(c)では、透明基材2の裏面2bと、別の透明基材26との間の接合材である光学透明粘着層(OCA)28が、ブリッジ配線10に接している。
 また第1の透明電極4間を連結する連結部7はITOで形成できる。すなわち各第1の透明電極4と連結部とを一体的に形成することができる。
 またブリッジ配線10の下地層35や導電性酸化物保護層37を構成するITOには、アモルファスITOを用いることができる。ただし、下地層35や導電性酸化物保護層37を結晶ITOで形成することもできる。
 図4は、本実施形態における入力装置1の製造方法を示す工程図である。図4の左図は部分縦断面図であり、右図は平面図である。なお左図と右図とでは寸法比が異なる。図4に示した部分縦断面図は図2(b)に示す部分縦断面図と同様にX1-X2方向に沿って切断したものである。なお図4には、透明電極4,5の部分を図示した。
 図4(a)の工程では、透明基材2の表面2aにITOからなる各透明電極4,5を形成する。このとき、第1の透明電極4,4間を連結する連結部7を前記第1の透明電極4と一体的にITOにより形成する。
 次に図4(b)の工程では、連結部7上を覆うとともに、連結部7のX1-X2方向の両側に位置する第2の透明電極5との間を埋めるノボラック樹脂等からなる絶縁層20を形成する。このとき全面露光により絶縁層20を透明にするブリーチングを行うことが好適である。
 続いて図4(c)の工程では、各透明電極4,5の表面、絶縁層20の表面及び透明基材2の表面にITOからなる下地層35/Au、Au合金等からなる金属層36の2層構造、あるいは、ITOからなる下地層35/Au、Au合金等からなる金属層36/ITOからなる導電性酸化物保護層37の3層構造からなるブリッジ配線10を形成する。このとき、下地層35、金属層36及び導電性酸化物保護層37の各層をスパッタや蒸着法等で形成する。
 そして図4(d)では、ブリッジ配線10を、フォトリソグラフィ技術等を用いて絶縁層20の表面から、絶縁層20の両側に位置する第2の透明電極4の表面にかけてX1-X2方向に細長い形状で残す。なおこのとき、各透明電極4,5の表面が削られないように選択エッチングを行うことが好適である。これにより第2の透明電極5,5間をブリッジ配線10を介して電気的に接続することができる。
 その後、図2(b)に示すように透明基材2の表面2a側と表面が操作面3aとされたパネル3間を光学透明粘着層30を介して接合する。
 本実施形態における入力装置は、携帯電話機、デジタルカメラ、PDA、ゲーム機、カーナビゲーション等に使用される。
 実験では、透明基材上に図2に示す構造の透明電極(ITO)、絶縁層(ノボラック樹脂)、及びブリッジ配線を形成した。第2の透明電極間を連結するブリッジ配線を、以下の表1に示す実施例1~実施例3のアモルファスITO(下地層)/Au(金属層)/アモルファスITO(導電性酸化物保護層)の3層構造、実施例4~実施例6のアモルファスITO(下地層)/Au(金属層)の2層構造、比較例1のCuNi(下地層)/Au(金属層)の2層構造、比較例2のTi(下地層)/Au(金属層)の2層構造、比較例3~比較例5のITO単層膜で形成した。
 表1には、各層の膜厚、ブリッジ配線の幅寸法(図2(a)で示すY1-Y2方向の長さ)、及びブリッジ配線の長さ寸法(図2(a)に示すX1-X2方向の長さ)が示されている。なお表1に示す透過率、反射率についてはブリッジ配線の形状に加工する前に、基材表面に全体に形成した状態(ベタ膜状態)で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示す不可視ランクであるが、×は、比較例3のITO単層膜を基準とした。なお比較例3では、ITOからなるブリッジ配線が見えた。△は、比較例3に比べてブリッジ配線は見えないが、傾けるとブリッジ配線が見える状態、○は、傾けると、ブリッジ配線総数の10%以下が見える状態、◎は、傾けても、ブリッジ配線が全く見えない状態である。
 またブリッジ配線のシート抵抗値Rsについては、60Ω/□より大きい場合を×、40~60Ω/□を○、40Ω/□未満を◎とした。
 また、加速試験として温度を85℃、湿度を85%RHとした環境試験における電気抵抗変化については、変化率が±100%以上または断線した場合には×とし、変化率が±30%以上±100%未満である場合を△とし、変化率が±30%以内である場合を○とした。
 また、85℃で乾燥雰囲気中での環境試験における密着性については、断線があれば×、断線がなければ○とした。
 また、ESD(Electro-Static Discharge)試験(静電破壊電圧試験)については、1kv未満を×、1kV以上2kV未満を△、2kV以上を○とした。
 表1に示すように、比較例1では、ESD特性(静電破壊電圧)が低下し使用不能となった。また比較例2では、耐環境試験で断線が生じた。比較例2では、下地としてのTiが絶縁層(ノボラック樹脂)の収縮に追従できずに、剥離し断線した。
 表1に示す比較例3~比較例5では、不可視特性、シート抵抗値Rsのいずれかが×となった。
 これに対して実施例では、シート抵抗値Rs、不可視特性、環境試験のいずれにおいても×がなかった。また実施例では良好なESD特性(静電破壊電圧)を得ることができた。
 Auの表裏面にITOを形成した3層構造の実施例1~実施例3のほうが、ITO/Auの2層構造とした実施例4~実施例6に比べて、反射率を抑制でき、結果として透過率/反射率の比を高くでき、良好な不可視特性を得ることができた。
1 入力装置
2 透明基材
3 パネル
4 第1の透明電極
5 第2の透明電極
6 配線部
7 連結部
10 ブリッジ配線
11 表示領域
20 絶縁層
25 加飾領域
30 光学透明粘着層(OCA)
35 下地層
36 金属層
37 導電性酸化物保護層

Claims (9)

  1.  透明基材と、前記透明基材の第1の面に形成された複数の透明電極と、前記透明電極間を電気的に接続するブリッジ配線と、前記透明基材と前記ブリッジ配線間に形成された絶縁層と、を有し、
     前記ブリッジ配線は、前記絶縁層の表面と接するITOからなる下地層と、前記下地層の表面に形成された金属層と、を有して構成されることを特徴とする入力装置。
  2.  前記金属層は、Au、Au合金、CuNi、あるいはNiである請求項1記載の入力装置。
  3.  前記金属層は、Auで形成される請求項2記載の入力装置。
  4.  前記金属層の表面に導電性酸化物保護層が形成される請求項1ないし3のいずれか1項に記載の入力装置。
  5.  前記導電性酸化物保護層は、ITOからなる請求項4記載の入力装置。
  6.  前記透明電極は、複数の第1の透明電極と、複数の第2の透明電極とを備え、各第1の透明電極が第1の方向に連結されており、前記第1の透明電極の連結位置に前記絶縁層が形成され、前記絶縁層の絶縁表面を通って形成された前記ブリッジ配線により各第2の透明電極が、前記第1の方向と交叉する第2の方向に連結されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の入力装置。
  7.  前記絶縁層は、ノボラック樹脂で形成される請求項1ないし6のいずれか1項に記載の入力装置。
  8.  前記ブリッジ配線の表面には、透明基材間の接合材である光学透明粘着層が接している請求項1ないし7のいずれか1項に記載の入力装置。
  9.  透明基材の第1の面側と、表面が操作面であるパネル間が前記光学透明粘着層により接合されている請求項8記載の入力装置。
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