静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器
【課題】製造プロセスの簡素化を図りながら、透光性基板上のパターンやパターン同士の交差部を目立たなくすることのできる静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器を提供する。
【解決手段】入力機能付き表示装置100の入力装置10は静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15の一方面には、膜厚が20nmで屈折率が1.91のITO膜からなる第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている。また、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側には、膜厚が5nmで屈折率が2.30のニオブ酸化膜、および膜厚が55nmで屈折率が1.45のシリコン酸化膜からなる多層膜が形成されている。
【解決手段】入力機能付き表示装置100の入力装置10は静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15の一方面には、膜厚が20nmで屈折率が1.91のITO膜からなる第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている。また、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側には、膜厚が5nmで屈折率が2.30のニオブ酸化膜、および膜厚が55nmで屈折率が1.45のシリコン酸化膜からなる多層膜が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、指の接触位置を静電容量の変化として検出可能な静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの表面にタブレット型の入力装置が配置され、液晶装置の画像表示領域に表示された指示画像を参照しながら、この指示画像が表示されている箇所に指などを触れることで、指示画像に対応する情報の入力が行えるものがある。
【0003】
このような入力装置(タッチパネル)には、抵抗膜型、静電容量型などがあるが、抵抗膜型の入力装置は、フィルムとガラスの2枚構造でフィルムを押下してショートさせる構造のため、動作温度範囲の狭さや、経時変化に弱いという欠点を有している。
【0004】
これに対して、静電容量型の入力装置は、一枚の基板に透光性導電膜を形成すればよいという利点がある。かかる静電容量型の入力装置では、例えば、互いに交差する方向に電極を延在させて、指などが接触した際、電極間の静電容量が変化することを検知して入力位置を検出するタイプのものがある(例えば、特許文献1)。
【0005】
また、静電容量型の入力装置としては、透光性導電膜の両端に同相、同電位の交流を印加し、指が接触あるいは近接してキャパシタが形成される際に流れる微弱電流を検知して入力位置を検出するタイプのものもある。
【0006】
【特許文献1】特開2007−122326号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
静電容量型入力装置においては、例えば、液晶装置で表示された画像を入力装置の入力面側から透過して視認するため、基板および電極には透光性に優れたものが用いられるが、それでも、透光性電極などが形成されている領域と、透光性電極などが形成されていない領域との間で反射率が大きく異なると、透光性電極の存在が目立ってしまい、好ましくない。しかるに第1の透光性電極と第2の透光性電極を透光性基板の表面および裏面に各々形成すると、第1の透光性電極と第2の透光性電極との間に透光性基板が介在するため、第1の透光性電極が形成されている領域、第2の透光性電極が形成されている領域、これらの透光性電極が形成されていない領域で光学的な構成が大きく相違する結果、各領域間で反射率に大きな差が発生し、透光性電極の存在が目立ってしまうという問題点がある。
【0008】
また、透光性基板の同一面側に第1の透光性電極および第2の透光性電極を形成した場合でも、透光性基板に通常用いられるガラス基板と、透光性電極に通常用いられるITO膜(Indium Tin Oxide)との間には屈折率に大きな差があるため、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域との間で反射率に差が生じ、透光性電極の存在が目立ってしまい、好ましくない。
【0009】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、製造プロセスの簡素化を図りながら、透光性基板上のを目立たなくすることのできる静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明では、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に形成され、異なる屈折率を備えた複数の透光性薄膜を含み、当該複数の透過性薄膜の一つの透過性薄膜がニオブ酸化膜である多層膜と、前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、第1の方向に延在する複数の第1の透光性電極と、前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数の第2の透光性電極と、を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明に係る静電容量型入力装置では、透光性基板の同一面上に第1の透光性電極および第2の透光性電極が形成されているため、第1の透光性電極と第2の透光性電極との間に透光性基板が介在しないので、反射防止技術を用いれば、第1の透光性電極が形成されている領域、第2の透光性電極が形成されている領域、これらの透光性電極が形成されていない領域での反射率の差を小さくして、透光性電極を目立たなくするのが容易であるとともに、製造プロセスを簡素化できる。また、本発明では、反射防止技術として、第1の透光性電極と透光性基板との層間、および第2の透光性電極と透光性基板との層間に、ニオブ酸化膜を含み、異なる屈折率を備えた透光性薄膜の多層膜を形成し、逆位相の光によって、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域での反射率の差を圧縮しているため、透光性電極を目立たなくすることができる。すなわち、屈折率が異なる界面を透過する際、媒体間の界面で反射が発生するため、透光性基板上に透光性電極が形成されている場合には、透光性電極に対して入力面側の媒体層/透光性電極の界面と、透光性電極/透光性基板との界面とが存在するため、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域とでは反射率に差が発生し、透光性電極の存在が見えてしまう結果になるが、多層膜を用い、各界面で反射した光の位相を逆転させ打ち消し合うようにすれば、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域との反射率の差を解消できるので、透光性電極の存在が目立たなくすることができる。ここで、本発明では、多層膜には、屈折率の高いニオブ酸化膜を用いたため、透光性電極にITO膜などの屈折率の高い材料を用いても透光性電極を目立たなくすることができるとともに、透光性電極に膜厚の厚いITO膜などを用いることができ、透光性電極の低抵抗化を図ることができる。
【0012】
本発明において、前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極とは、同一構成の前記多層膜上に同一材料で形成され、前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極との交差部分では、前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極のうちの一方の電極が繋がっている一方、他方の電極は途切れており、少なくとも前記交差部分における前記一方の電極の上層側に透光性の層間絶縁膜が形成されているとともに、当該層間絶縁膜の上層には、当該交差部分で途切れている前記他方の電極同士を電気的に接続する透光性の中継電極が形成されていることが好ましい。このように構成すると、第1の透光性電極と第2の透光性電極とが同一構成であるので、第1の透光性電極および第2の透光性電極を同一プロセスで形成することができ、製造プロセスの簡素化を図ることができる。また、第1の透光性電極と第2の透光性電極とを異なる層間に形成して交差させると、かかる交差部分の膜構成は、第1の透光性電極および第2の透光性電極と相違してしまい、液晶装置などで表示された画像を入力装置の入力面側からみた際、透光性電極などが形成されている領域と、透光性電極などが形成されていない領域との間での反射率の差が小さくなるように透光性電極を形成して、透光性電極を目立たなくしても交差部分が目立ってしまうことになるが、本発明では、交差部分において電極が途切れており、かかる途切れた電極同士は、透光性の層間絶縁膜の上層に形成された透光性の中継電極によって電気的に接続されている。このため、交差部分が占める面積が狭い。また、交差部分は、透光性の薄膜が積層された構造になっているので、交差部分の存在を目立たなくすることができる。それ故、本発明によれば、入力装置の入力面側からみた際、交差部分の存在が目立たないので、入力装置の背面側に画像生成装置を配置した場合、品位の高い画像を表示することができる。
【0013】
本発明において、前記多層膜は、前記入力領域において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されていない領域を含む全領域に形成されていることが好ましい。このように構成すると、第1の透光性電極および第2の透光性電極のパターニング形成を容易かつ効率よく行うことができるので、製造プロセスの簡素化を図ることができる。
【0014】
本発明において、前記透光性基板はガラス基板であり、前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極は、ITO膜からなり、前記多層膜は、前記透光性基板上に形成されたニオブ酸化膜と、該ニオブ酸化膜上に積層されたシリコン酸化膜とからなる構成を採用することができる。
【0015】
この場合、前記ニオブ酸化膜は、膜厚が4nm〜6nm、かつ、屈折率が2.22〜2.37であり、前記シリコン酸化膜は、膜厚が52nm〜60nmあるいは70nm〜78nm、かつ、屈折率が1.425〜1.49であり、前記ITO膜は、膜厚が17nm〜23nm、かつ、屈折率が1.87〜1.945であることが好ましい。このように構成すると、第1の透光性電極および第2の透光性電極を構成するITO膜の膜厚が厚いので、透光性電極の低抵抗化を図ることができる。
【0016】
本発明では、前記透光性基板において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されている側の面は、少なくとも透光性樹脂層で覆われている構成を採用することができ、このような透光性樹脂層は、層間絶縁膜や粘着剤層によって構成される。このように構成すると、透光性樹脂層を設ける前の状態で透光性電極の存在が多少目立っても、透光性樹脂層を設けた後は、透光性電極の存在が目立たなくなる。
【0017】
本発明を適用した静電容量型入力装置を用いて入力機能付き表示装置を構成する場合、前記静電容量型入力装置における入力面とは反対側に画像生成装置が重ねて配置される。
【0018】
本発明を適用した入力機能付き表示装置は、携帯電話、電子手帳、POS端末などの端末装置などといった電子機器に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【0020】
[実施の形態1]
(全体構成)
図1(a)、図1(b)は各々、本発明を適用した入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図、およびこの入力機能付き表示装置の平面的な構成を模式的に示す説明図である。なお、図1(b)において、第1の透光性電極パターン(第1の透光性電極)および第2の透光性電極パターン(第2の透光性電極)について実線で簡略化して示してあり、それらの数も減らして示してある。
【0021】
図1(a)において、本形態の入力機能付き表示装置100は概ね、画像生成装置としての液晶装置50と、この画像生成装置において表示光を出射する側の面に重ねて配置されたパネル状の入力装置10(タッチパネル)とを有している。液晶装置50は、透過型、反射型あるいは半透過反射型のアクティブマトリクス型の液晶パネル50aを備えており、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネルの場合、表示光の出射側とは反対側にバックライト装置(図示せず)が配置される。また、液晶装置50においては、液晶パネル50aに対して位相差板や偏光板(図示せず)が重ねて配置される。液晶パネル50aは、素子基板51と、素子基板51に対して対向配置された対向基板52と、対向基板52と素子基板51との間に保持された液晶層とを備えており、素子基板51において、対向基板52の縁から張り出した領域にはフレキシブル基板53が接続されている。素子基板51には駆動用ICがCOG実装されることもある。いずれの場合も、液晶装置50は動画や静止画を表示可能であり、入力装置10に対する入力を行う際、入力情報に対応する指示画像を表示する。従って、利用者は、入力装置10で表示された指示画像を指で接触すれば、情報の入力を行うことができる。
【0022】
入力装置10は静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15と、この透光性基板15に後述する粘着剤層(透光性樹脂層)を介して貼り合わされた透光性のカバー基板40と、透光性基板15の端部に接続されたフレキシブル基板19とを備えている。フレキシブル基板19には、入力装置10において入力位置の検出を行うための駆動回路(図示せず)が接続されている。入力装置10においては、カバー基板40の上面によって入力面10bが構成されており、カバー基板40の略中央領域が指先による入力が行われる入力領域10aになっている。
【0023】
図1(b)に示すように、透光性基板15の入力面10b側の面のうち、入力領域10aに相当する領域には、矢印Xで示す第1の方向に延在する複数列の第1の透光性電極パターン11と、矢印Yで示す第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数列の第2の透光性電極パターン12とが形成されている。
【0024】
このような構成の入力装置10では、複数の第1の透光性電極パターン11および複数の第2の透光性電極パターン12に順次、電圧印加し、電荷を与えた際、入力領域10aにおけるいずれかの箇所に導電体である指が触れると、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12と、指との間でも容量を持ち、その結果として静電容量が低下するので、いずれの箇所に指が触れたかを検出することができる。
【0025】
(入力装置10の詳細構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図3(a)、図3(b)、図3(c)は各々、本発明の実施の形態1に係る入力装置を図2のA1−A1’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図、および光学干渉を利用した反射防止技術の説明図である。なお、図2においては、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの一部を抜粋して示してある。
【0026】
図1(b)、図2および図3(a)に示すように、本形態の入力装置10において、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とは透光性基板15の同一面上に同一層により形成されている。また、入力領域10aにおいて、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とは透光性基板15の同一面上に同一層により形成されているため、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18が複数、存在する。
【0027】
そこで、本形態では、複数の交差部分18のいずれにおいても、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12のうちの一方の電極パターンは、交差部分18でも繋がっている一方、他方の電極パターンは途切れている構成になっている。本形態では、複数の交差部分18のいずれにおいても、第1の透光性電極パターン11が繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている構成になっている。
【0028】
また、交差部分18における第1の透光性電極パターン11の上層側には、透光性の層間絶縁膜4aが形成されているとともに、この層間絶縁膜4aの上層には、交差部分18で途切れている第2の透光性電極パターン12同士を電気的に接続する透光性の中継電極5aが形成されている。このため、第2の透光性電極パターン12は第2の方向で電気的に接続されている。
【0029】
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は各々、交差部分18で挟まれた領域に菱形形状の大面積のパッド部(大面積部分)11a,12aを備えており、第1の透光性電極パターン11において交差部分18に位置する接続部分11cは、パッド部(大面積部分)11aより幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極5aも、パッド部(大面積部分)11a,12aより幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
【0030】
さらに、透光性基板15において第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている側の面には、入力領域10aに粘着剤層30(透光性樹脂層)により透光性のカバー基板40が貼られている。
【0031】
図1(a)、図1(b)、および図3(b)に示すように、透光性基板15において入力領域10aの外側領域には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の各々に電気的に接続する複数の金属配線9aが形成されており、これらの金属配線9aの端部は、フレキシブル基板19を接続するための端子19aを構成している。
【0032】
このように構成した入力装置10において、本形態では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差に起因して、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまい、見栄えを低下させる。本形態では、かかる見栄えの低下を防止することを目的に、図3(c)を参照して以下に説明する光学干渉を利用した反射防止技術に基づいて、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の材質および厚さを設定してある。
【0033】
光学干渉を利用した反射防止技術とは、図3(c)に示すように、射光が薄膜の表面、および基板と薄膜の界面で反射した際、この表面反射光と界面反射光の位相を逆転させ打ち消しあうことで反射光を軽減する技術である。すなわち、図3(c)において、空気層の屈折率(n0)と、薄膜の屈折率(n1)と膜厚(d1)と、基板の屈折率(n2)が、下記の式
(n1)2=n0×n2
n1×d1=λ/4
を満たす場合、波長λ(nm)における反射率が0%となる。ここで、反射防止効果は波長依存性があり、薄膜の膜依存性もあることから、光学シミュレーションを行ったところ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12も含めて、上記の光学干渉を利用した反射防止技術を利用すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差が解消され、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を見えなくできるという結論を得た。
【0034】
そこで、本形態では、まず、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12はITO膜3aにより形成され、第1の透光性電極パターン11と透光性基板15との層間、および第2の透光性電極パターン12と透光性基板15との層間には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12とともに、図3(c)を参照して説明した反射防止構造を実現するための多層膜20が形成されている。
【0035】
本形態では、多層膜20として、透光性基板15の表面に形成されたニオブ酸化膜1aと、このニオブ酸化膜1aの上層に形成されたシリコン酸化膜2aとが用いられ、かかる多層膜20は、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側に下地膜として、パターニングされずにベタパターンとして形成され、入力領域において第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域を含む全領域に形成されている。ニオブ酸化膜1aはNb2O5と表されるが、成膜条件によってはニオブ原子と酸素原子との比がシフトすることがあり、このようなシフトによって屈折率もシフトする。また、シリコン酸化膜2aはSiO2と表されるが、成膜条件によってはシリコン原子と酸素原子との比がシフトすることもあり、このようなシフトによって屈折率もシフトする。また、ITO膜3aも、成膜条件によっては、インジウム原子や錫原子と酸素原子の比がシフトすることもあり、このようなシフトによって屈折率もシフトする。
【0036】
このような多層膜20を用いて反射防止構造を実現するにあたって、本形態では、透光性基板15の屈折率、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成するITO膜3aの膜厚や屈折率などを考慮して、ニオブ酸化膜1aおよびシリコン酸化膜2aの膜厚を最適化してある。また、ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2a、およびITO膜3aについては成膜条件によって、屈折率が相違することから、本形態では、図4〜図6に示す検討結果に基づいて、各層の屈折率や膜厚は、以下に示す条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nmあるいは75nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
に設定してある。
【0037】
(ニオブ酸化膜1aの構成と、ITO膜3aの有無での反射率差との関係)
図4を参照して、本発明を適用した入力装置におけるニオブ酸化膜1aの屈折率および膜厚と、ITO膜3aの有無による反射率差との関係を説明する。図4(a)、図4(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるニオブ酸化膜1aの膜厚および屈折率と、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフである。
【0038】
図4(a)には、各種検討結果のうち、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ニオブ酸化膜1aの膜厚を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0039】
また、図4(b)には、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ニオブ酸化膜1aの屈折率を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0040】
図4(a)、図4(b)に示すように、ニオブ酸化膜1aの膜厚を5nmとし、屈折率を2.30に設定すると、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差を最小とすることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくすることができる。
ニオブ酸化膜1aは、膜厚を5nm、屈折率を2.30に設定した場合にITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差が最小となるが、図4(a)、図4(b)に示すように、反射率差が0.1%以下となる範囲の膜厚(4nm〜6nm)及び屈折率(2.22〜2.37)に設定すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくする効果が得られる。
【0041】
(シリコン酸化膜2aの構成と、ITO膜3aの有無での反射率差との関係)
図5を参照して、本発明を適用した入力装置におけるシリコン酸化膜2aの屈折率および膜厚と、ITO膜3aの有無による反射率差との関係を説明する。図5(a)、図5(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるシリコン酸化膜2aの膜厚および屈折率と、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフである。
【0042】
図5(a)には、各種検討結果のうち、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、シリコン酸化膜2aの膜厚を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0043】
また、図5(b)には、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、シリコン酸化膜2aの屈折率を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0044】
図5(a)、図5(b)に示すように、シリコン酸化膜2aの膜厚を55nmあるいは75nmとし、屈折率を1.45に設定すると、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差を最小とすることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくすることができる。
シリコン酸化膜2aは、膜厚を55nmあるいは75nm、屈折率を1.45に設定した場合にITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差が最小となるが、図5(a)、図5(b)に示すように、反射率差が0.05%以下となる範囲の膜厚(52nm〜60nmあるいは70nm〜78nm)及び屈折率(1.425〜1.49)に設定すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくする効果が得られる。
【0045】
(ITO膜3aの構成と、ITO膜3aの有無での反射率差との関係)
図6を参照して、本発明を適用した入力装置におけるITO膜3aの屈折率および膜厚と、ITO膜3aの有無による反射率差との関係を説明する。図6(a)、図6(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるITO膜3aの膜厚および屈折率と、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフである。
【0046】
図6(a)には、各種検討結果のうち、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ITO膜3aの膜厚を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0047】
また、図6(b)には、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ITO膜3aの屈折率を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0048】
図6(a)、図6(b)に示すように、ITO膜3aの膜厚を20nmとし、屈折率を1.91に設定すると、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差を最小とすることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくすることができる。
ITO膜3aは、膜厚を20nm、屈折率を1.91に設定した場合にITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差が最小となるが、図6(a)、図6(b)に示すように、反射率差が0.1%以下となる範囲の膜厚(17nm〜23nm)及び屈折率(1.87〜1.945)に設定すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくする効果が得られる。
【0049】
(入力装置10の製造方法)
図7(a)〜図7(e)は、本発明の実施の形態1に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図7(a)〜図7(e)には、透光性電極パターン、交差部および金属配線を纏めて示してあり、左側には図3(a)に相当する部分を示し、右側には図3(b)に相当する部分を示してある。
【0050】
本形態の入力装置10を製造するには、まず、図7(a)に示すように、透光性基板15(ガラス基板)の一方の面全体に、膜厚が5nmのニオブ酸化膜1a、膜厚が55nmのシリコン酸化膜2、および膜厚が20nmの多結晶のITO膜3を形成した後、金属膜9を形成する。このようにして、ニオブ酸化膜1aとシリコン酸化膜2との多層膜20(下地膜)の上にITO膜3および金属膜9を積層した状態とする。
【0051】
次に、金属膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で金属膜をエッチングし、図7(b)に示すように、金属配線9aをパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
【0052】
次に、金属配線9aおよびITO膜3などの上層側に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で、ITO膜3をエッチングし、図7(c)に示すように、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を同時にパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。このようにして形成した第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18において、第1の透光性電極パターン11は、パッド部(大面積部分)11aが接続部分11cを介して繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている。本形態でも、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12をパターニング形成する際、多層膜20をパターニングしない分、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12のパターニング形成を容易かつ効率よく行うことができるので、製造プロセスの簡素化を図ることができる。
【0053】
次に、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の表面側にアクリル樹脂を塗布した後、露光現像し、図7(d)に示すように、第1の透光性電極パターン11の接続部分11cを覆うように層間絶縁膜4aを形成する。
【0054】
次に、層間絶縁膜4aの上層側にアモルファスのITO膜を形成した後、ITO膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でITO膜をエッチングし、図7(e)に示すように、層間絶縁膜4aの上層に、第2の透光性電極パターン12の途切れ部分を繋ぐように中継電極5aを形成する。しかる後には、温度が200℃以上の条件、例えば、温度が220℃、時間が20分〜30分の条件で焼成を行い、中継電極5aを構成するITO膜を多結晶のITO膜とする。アモルファスのITO膜であればシュウ酸などでエッチングでき、シュウ酸であれば多結晶のITO膜をエッチングしないので、中継電極5aをパターニング形成する際、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成するITO膜3aが損傷することがない。また、焼成により、中継電極5aを構成するITO膜を多結晶のITO膜とするため、中継電極5aの電気的抵抗を低減することもできる。
【0055】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側は、異なる屈折率を備えた透光性薄膜同士が重なるように形成された多層膜20(ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2a)が形成されているため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差を解消することできる。すなわち、本形態では、透光性基板15がガラス基板であって、厚さが20nmのITO膜3aからなる第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12に対して、膜厚が5nmのニオブ酸化膜1aと膜厚が55nmのシリコン酸化膜2aからなる多層膜20を下地膜として積層し、各界面で反射した光の位相を逆転させ打ち消し合う構成になっている。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差を解消できるので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまうことを防止することができる。
【0056】
逆に言えば、本発明では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12に対して、膜厚が5nmのニオブ酸化膜1aと膜厚が55nmのシリコン酸化膜2aからなる多層膜20を下地膜として積層してあるため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12として、20nmという厚いITO膜3aを用いることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の電気抵抗を低減した場合でも、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまうことを防止することができる。
【0057】
特に本形態では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が大面積のパッド部(大面積部分)11a,12aを備えているため、目立ちやすい形状であるが、本発明を適用すれば、かかる形状の第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を形成した場合でも、目立つのを確実に防止することができる。
【0058】
また、本形態では、透光性基板15の同一面上に第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されているため、透光性基板15の表面および裏面の各々に第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化できる。しかも、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とが同一層により形成されているため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を異なる層により形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化することができる。
【0059】
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を透光性基板15の同一面側に同一層により形成すると、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とを交差させる必要があり、かかる交差部分18の膜構成は、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12と相違してしまう。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくしても、交差部分18の存在が目立ってしまう。しかるに本形態では、第2の透光性電極パターン12の途切れ部分については、層間絶縁膜4aの上層に形成された中継電極5aによって、電気的に接続する構成を採用し、かつ、第1の透光性電極パターン11において交差部分18に位置する接続部分11c、および中継電極5aを細幅にしたため、交差部分18が占める面積が狭い。また、中継電極5aは膜厚が10nm〜15nmのITO膜からなり、層間絶縁膜4aは、アクリル樹脂からなるため、交差部分18についても、その存在が目立たない。それ故、本発明によれば、入力装置10の入力面10b側からみた際、交差部分18の存在が目立たないので、液晶装置50などで表示された画像を入力装置10の入力面10b側からみた際、画像の品位が高い。
【0060】
[実施の形態2]
(全体構成)
図8は、本発明の実施の形態2に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図9(a)、図9(b)は各々、本発明の実施の形態2に係る入力装置を図8のA2−A2’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、および透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。
【0061】
図8および図9(a)において、本形態の入力装置10も、実施の形態1と同様、静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15の入力面10bのうち、入力領域10aには、第1の方向に延在する複数列の第1の透光性電極パターン11と、第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数列の第2の透光性電極パターン12とが形成されている。第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12はいずれも、透光性基板15の同一面上に対してITO膜3aにより構成され、その下層側には、多層膜20(ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2a)が形成されている。また、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18において、第1の透光性電極パターン11は繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている。さらに、透光性基板15において第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている側の面には、入力領域10aに粘着剤層30(透光性樹脂層)により透光性のカバー基板40が貼られている。
【0062】
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の上層側には、透光性の層間絶縁膜4b(透光性樹脂層)が入力領域10aの略全体に形成され、かかる層間絶縁膜4bの上層には、層間絶縁膜4bのコンタクトホール4cを介して、交差部分18で途切れている第2の透光性電極パターン12同士を電気的に接続する透光性の中継電極5aが形成されている。このため、第2の透光性電極パターン12は第2の方向で電気的に接続されている。
【0063】
本形態においても、実施の形態1と略同様、各層の屈折率や膜厚は、以下のリスト
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
層間絶縁膜4b:屈折率=1.52、厚さ=1500nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
に示す条件に設定してある。
【0064】
実施形態1の図4(a)、図4(b)は、ニオブ酸化膜の膜厚と屈折率、図5(a)、図5(b)は、シリコン酸化膜の膜厚と屈折率、図6(a)、図6(b)は、ITO膜の膜厚と屈折率を変化させた場合であり、且つ層間絶縁膜4b無し(厚さ=0nm)で粘着剤層を有した場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示したものである。本実施形態2は、層間絶縁膜4bの屈折率(=1.52)が粘着剤層の屈折率(=1.48)に近く、層間絶縁膜4bの膜厚(=1500nm)が粘着剤層の膜厚(=225000nm)に比べ著しく薄いため、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の数値の結果は略同等である。すなわち、図4(a)、図4(b)は、ニオブ酸化膜の膜厚と屈折率、図5(a)、図5(b)は、シリコン酸化膜の膜厚と屈折率、図6(a)、図6(b)は、ITO膜の膜厚と屈折率を変化させた場合であり、且つ層間絶縁膜4b(厚さ=1500nm、屈折率=1.52)で粘着剤層(厚さ=225000nm、屈折率=1.48)を有した場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示したものである。
【0065】
第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は各々、交差部分18で挟まれた領域に菱形形状のパッド部を備えており、第1の電極パターンにおいて交差部分18に位置する接続部分11cは、パッド部より幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極5aも、パッド部より幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
【0066】
図9(b)に示すように、透光性基板15において入力領域10aの外側領域には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の各々に電気的に接続する複数の金属配線9aが形成されており、これらの金属配線9aの端部は、フレキシブル基板を接続するための端子19aを構成している。
【0067】
(入力装置10の製造方法)
図10(a)〜図10(e)は、本発明の実施の形態2に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図10(a)〜図10(e)には、透光性電極パターン、交差部および金属配線を纏めて示してあり、左側には図9(a)に相当する部分を示し、右側には図9(b)に相当する部分を示してある。
【0068】
本形態の入力装置10を製造するには、まず、図10(a)に示すように、透光性基板15(ガラス基板)の一方の面全体に、膜厚が5nmの多結晶のニオブ酸化膜1a、膜厚が55nmのシリコン酸化膜2、および膜厚が20nmの多結晶のITO膜3を形成した後、金属膜9を形成する。
【0069】
次に、金属膜9の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で金属膜をエッチングし、図10(b)に示すように、金属配線9aをパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
【0070】
次に、金属配線9aなどの上層側に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で、ITO膜3をエッチングし、図10(c)に示すように、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成するITO膜3aをパターニング形成する。次に、エッチングマスクを除去する。
【0071】
次に、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の表面側にアクリル樹脂を塗布した後、露光現像し、図10(d)に示すように、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12の交差部分18に重なるように層間絶縁膜4bを形成する。その際、層間絶縁膜4bにはコンタクトホール4cが同時形成される。
【0072】
次に、層間絶縁膜4bの上層側に多結晶のITO膜を形成した後、ITO膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でITO膜をエッチングし、中継電極5aを形成する。その際、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は、層間絶縁膜4bで覆われているので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が損傷することがない。また、多結晶のITO膜の代わりに、アモルファスのITO膜を形成し、感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でシュウ酸によりエッチングし、パターン形成後にアニールして多結晶のITO膜にしても良い。
【0073】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態でも、実施の形態1と同様、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側には多層膜(ニオブ酸化膜1aおよびシリコン酸化膜2a)が形成されているため、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差を解消することできるので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が目立たないなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0074】
[その他の実施の形態]
上記形態では、金属配線9aの端部をそのまま、端子19aとして利用したが、金属配線9aの端部の上層にITO層を中継電極5aと同時形成し、端子19aとしてもよい。また、実施の形態2では、入力領域10aのみに層間絶縁膜4bを形成したが、端子19aの表面を除く略全面に層間絶縁膜4bを形成してもよい。
【0075】
また、上記実施の形態では、薄膜光学干渉を用いた多層膜構成の例として、シリコン酸化膜2aの膜厚を厚さ=55nmを中心に説明したが、図5(a)に示す結果に基づいて75nmとしてもよい。
【0076】
また、ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2aおよびITO膜3aの膜厚、屈折率については、10%程度の許容範囲を設定しても、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差をかなり圧縮することができる。
【0077】
上記形態では、画像生成装置としての液晶装置50を用いたが、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置を画像生成装置として用いてもよい。
【0078】
[電子機器への搭載例]
次に、上述した実施形態に係る入力機能付き表示装置100を適用した電子機器について説明する。図11(a)に、入力機能付き表示装置100を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ2000は、表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。図11(b)に、入力機能付き表示装置100を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、入力機能付き表示装置100に表示される画面がスクロールされる。図11(c)に、入力機能付き表示装置100を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が入力機能付き表示装置100に表示される。
【0079】
なお、入力機能付き表示装置100が適用される電子機器としては、図11に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末などの端末機器等などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図、およびこの入力機能付き表示装置の平面的な構成を模式的に示す説明図。
【図2】本発明の実施の形態1に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図。
【図3】(a)、(b)、(c)は各々、本発明の実施の形態1に係る入力装置を図2のA1−A1’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図、および光学干渉を利用した反射防止技術の説明図。
【図4】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるニオブ酸化膜の膜厚および屈折率と、ITO膜(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフ。
【図5】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるシリコン酸化膜の膜厚および屈折率と、ITO膜(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフ。
【図6】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるITO膜の膜厚および屈折率と、ITO膜(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフ。
【図7】本発明の実施の形態1に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図。
【図8】本発明の実施の形態2に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図。
【図9】(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態2に係る入力装置を図8のA2−A2’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、および透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図。
【図10】本発明の実施の形態2に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図。
【図11】本発明に係る入力機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図。
【符号の説明】
【0081】
1a…ニオブ酸化膜、2a…シリコン酸化膜、3a…ITO膜、4a,4b…層間絶縁膜、5a…中継電極、9a…金属配線、10…入力装置、11…第1の透光性電極パターン、12…第2の透光性電極パターン、15…透光性基板、18…交差部分、11a,12a…パッド部(大面積部分)、11c…接続部分、50…画像生成装置としての液晶装置、100…表示ユニットとしての入力機能付き表示装置。
【技術分野】
【0001】
本発明は、指の接触位置を静電容量の変化として検出可能な静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの表面にタブレット型の入力装置が配置され、液晶装置の画像表示領域に表示された指示画像を参照しながら、この指示画像が表示されている箇所に指などを触れることで、指示画像に対応する情報の入力が行えるものがある。
【0003】
このような入力装置(タッチパネル)には、抵抗膜型、静電容量型などがあるが、抵抗膜型の入力装置は、フィルムとガラスの2枚構造でフィルムを押下してショートさせる構造のため、動作温度範囲の狭さや、経時変化に弱いという欠点を有している。
【0004】
これに対して、静電容量型の入力装置は、一枚の基板に透光性導電膜を形成すればよいという利点がある。かかる静電容量型の入力装置では、例えば、互いに交差する方向に電極を延在させて、指などが接触した際、電極間の静電容量が変化することを検知して入力位置を検出するタイプのものがある(例えば、特許文献1)。
【0005】
また、静電容量型の入力装置としては、透光性導電膜の両端に同相、同電位の交流を印加し、指が接触あるいは近接してキャパシタが形成される際に流れる微弱電流を検知して入力位置を検出するタイプのものもある。
【0006】
【特許文献1】特開2007−122326号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
静電容量型入力装置においては、例えば、液晶装置で表示された画像を入力装置の入力面側から透過して視認するため、基板および電極には透光性に優れたものが用いられるが、それでも、透光性電極などが形成されている領域と、透光性電極などが形成されていない領域との間で反射率が大きく異なると、透光性電極の存在が目立ってしまい、好ましくない。しかるに第1の透光性電極と第2の透光性電極を透光性基板の表面および裏面に各々形成すると、第1の透光性電極と第2の透光性電極との間に透光性基板が介在するため、第1の透光性電極が形成されている領域、第2の透光性電極が形成されている領域、これらの透光性電極が形成されていない領域で光学的な構成が大きく相違する結果、各領域間で反射率に大きな差が発生し、透光性電極の存在が目立ってしまうという問題点がある。
【0008】
また、透光性基板の同一面側に第1の透光性電極および第2の透光性電極を形成した場合でも、透光性基板に通常用いられるガラス基板と、透光性電極に通常用いられるITO膜(Indium Tin Oxide)との間には屈折率に大きな差があるため、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域との間で反射率に差が生じ、透光性電極の存在が目立ってしまい、好ましくない。
【0009】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、製造プロセスの簡素化を図りながら、透光性基板上のを目立たなくすることのできる静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明では、透光性基板と、前記透光性基板の一方の面に形成され、異なる屈折率を備えた複数の透光性薄膜を含み、当該複数の透過性薄膜の一つの透過性薄膜がニオブ酸化膜である多層膜と、前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、第1の方向に延在する複数の第1の透光性電極と、前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数の第2の透光性電極と、を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明に係る静電容量型入力装置では、透光性基板の同一面上に第1の透光性電極および第2の透光性電極が形成されているため、第1の透光性電極と第2の透光性電極との間に透光性基板が介在しないので、反射防止技術を用いれば、第1の透光性電極が形成されている領域、第2の透光性電極が形成されている領域、これらの透光性電極が形成されていない領域での反射率の差を小さくして、透光性電極を目立たなくするのが容易であるとともに、製造プロセスを簡素化できる。また、本発明では、反射防止技術として、第1の透光性電極と透光性基板との層間、および第2の透光性電極と透光性基板との層間に、ニオブ酸化膜を含み、異なる屈折率を備えた透光性薄膜の多層膜を形成し、逆位相の光によって、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域での反射率の差を圧縮しているため、透光性電極を目立たなくすることができる。すなわち、屈折率が異なる界面を透過する際、媒体間の界面で反射が発生するため、透光性基板上に透光性電極が形成されている場合には、透光性電極に対して入力面側の媒体層/透光性電極の界面と、透光性電極/透光性基板との界面とが存在するため、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域とでは反射率に差が発生し、透光性電極の存在が見えてしまう結果になるが、多層膜を用い、各界面で反射した光の位相を逆転させ打ち消し合うようにすれば、透光性電極が形成されている領域と、透光性電極が形成されていない領域との反射率の差を解消できるので、透光性電極の存在が目立たなくすることができる。ここで、本発明では、多層膜には、屈折率の高いニオブ酸化膜を用いたため、透光性電極にITO膜などの屈折率の高い材料を用いても透光性電極を目立たなくすることができるとともに、透光性電極に膜厚の厚いITO膜などを用いることができ、透光性電極の低抵抗化を図ることができる。
【0012】
本発明において、前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極とは、同一構成の前記多層膜上に同一材料で形成され、前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極との交差部分では、前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極のうちの一方の電極が繋がっている一方、他方の電極は途切れており、少なくとも前記交差部分における前記一方の電極の上層側に透光性の層間絶縁膜が形成されているとともに、当該層間絶縁膜の上層には、当該交差部分で途切れている前記他方の電極同士を電気的に接続する透光性の中継電極が形成されていることが好ましい。このように構成すると、第1の透光性電極と第2の透光性電極とが同一構成であるので、第1の透光性電極および第2の透光性電極を同一プロセスで形成することができ、製造プロセスの簡素化を図ることができる。また、第1の透光性電極と第2の透光性電極とを異なる層間に形成して交差させると、かかる交差部分の膜構成は、第1の透光性電極および第2の透光性電極と相違してしまい、液晶装置などで表示された画像を入力装置の入力面側からみた際、透光性電極などが形成されている領域と、透光性電極などが形成されていない領域との間での反射率の差が小さくなるように透光性電極を形成して、透光性電極を目立たなくしても交差部分が目立ってしまうことになるが、本発明では、交差部分において電極が途切れており、かかる途切れた電極同士は、透光性の層間絶縁膜の上層に形成された透光性の中継電極によって電気的に接続されている。このため、交差部分が占める面積が狭い。また、交差部分は、透光性の薄膜が積層された構造になっているので、交差部分の存在を目立たなくすることができる。それ故、本発明によれば、入力装置の入力面側からみた際、交差部分の存在が目立たないので、入力装置の背面側に画像生成装置を配置した場合、品位の高い画像を表示することができる。
【0013】
本発明において、前記多層膜は、前記入力領域において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されていない領域を含む全領域に形成されていることが好ましい。このように構成すると、第1の透光性電極および第2の透光性電極のパターニング形成を容易かつ効率よく行うことができるので、製造プロセスの簡素化を図ることができる。
【0014】
本発明において、前記透光性基板はガラス基板であり、前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極は、ITO膜からなり、前記多層膜は、前記透光性基板上に形成されたニオブ酸化膜と、該ニオブ酸化膜上に積層されたシリコン酸化膜とからなる構成を採用することができる。
【0015】
この場合、前記ニオブ酸化膜は、膜厚が4nm〜6nm、かつ、屈折率が2.22〜2.37であり、前記シリコン酸化膜は、膜厚が52nm〜60nmあるいは70nm〜78nm、かつ、屈折率が1.425〜1.49であり、前記ITO膜は、膜厚が17nm〜23nm、かつ、屈折率が1.87〜1.945であることが好ましい。このように構成すると、第1の透光性電極および第2の透光性電極を構成するITO膜の膜厚が厚いので、透光性電極の低抵抗化を図ることができる。
【0016】
本発明では、前記透光性基板において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されている側の面は、少なくとも透光性樹脂層で覆われている構成を採用することができ、このような透光性樹脂層は、層間絶縁膜や粘着剤層によって構成される。このように構成すると、透光性樹脂層を設ける前の状態で透光性電極の存在が多少目立っても、透光性樹脂層を設けた後は、透光性電極の存在が目立たなくなる。
【0017】
本発明を適用した静電容量型入力装置を用いて入力機能付き表示装置を構成する場合、前記静電容量型入力装置における入力面とは反対側に画像生成装置が重ねて配置される。
【0018】
本発明を適用した入力機能付き表示装置は、携帯電話、電子手帳、POS端末などの端末装置などといった電子機器に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【0020】
[実施の形態1]
(全体構成)
図1(a)、図1(b)は各々、本発明を適用した入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図、およびこの入力機能付き表示装置の平面的な構成を模式的に示す説明図である。なお、図1(b)において、第1の透光性電極パターン(第1の透光性電極)および第2の透光性電極パターン(第2の透光性電極)について実線で簡略化して示してあり、それらの数も減らして示してある。
【0021】
図1(a)において、本形態の入力機能付き表示装置100は概ね、画像生成装置としての液晶装置50と、この画像生成装置において表示光を出射する側の面に重ねて配置されたパネル状の入力装置10(タッチパネル)とを有している。液晶装置50は、透過型、反射型あるいは半透過反射型のアクティブマトリクス型の液晶パネル50aを備えており、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネルの場合、表示光の出射側とは反対側にバックライト装置(図示せず)が配置される。また、液晶装置50においては、液晶パネル50aに対して位相差板や偏光板(図示せず)が重ねて配置される。液晶パネル50aは、素子基板51と、素子基板51に対して対向配置された対向基板52と、対向基板52と素子基板51との間に保持された液晶層とを備えており、素子基板51において、対向基板52の縁から張り出した領域にはフレキシブル基板53が接続されている。素子基板51には駆動用ICがCOG実装されることもある。いずれの場合も、液晶装置50は動画や静止画を表示可能であり、入力装置10に対する入力を行う際、入力情報に対応する指示画像を表示する。従って、利用者は、入力装置10で表示された指示画像を指で接触すれば、情報の入力を行うことができる。
【0022】
入力装置10は静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15と、この透光性基板15に後述する粘着剤層(透光性樹脂層)を介して貼り合わされた透光性のカバー基板40と、透光性基板15の端部に接続されたフレキシブル基板19とを備えている。フレキシブル基板19には、入力装置10において入力位置の検出を行うための駆動回路(図示せず)が接続されている。入力装置10においては、カバー基板40の上面によって入力面10bが構成されており、カバー基板40の略中央領域が指先による入力が行われる入力領域10aになっている。
【0023】
図1(b)に示すように、透光性基板15の入力面10b側の面のうち、入力領域10aに相当する領域には、矢印Xで示す第1の方向に延在する複数列の第1の透光性電極パターン11と、矢印Yで示す第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数列の第2の透光性電極パターン12とが形成されている。
【0024】
このような構成の入力装置10では、複数の第1の透光性電極パターン11および複数の第2の透光性電極パターン12に順次、電圧印加し、電荷を与えた際、入力領域10aにおけるいずれかの箇所に導電体である指が触れると、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12と、指との間でも容量を持ち、その結果として静電容量が低下するので、いずれの箇所に指が触れたかを検出することができる。
【0025】
(入力装置10の詳細構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図3(a)、図3(b)、図3(c)は各々、本発明の実施の形態1に係る入力装置を図2のA1−A1’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図、および光学干渉を利用した反射防止技術の説明図である。なお、図2においては、第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの一部を抜粋して示してある。
【0026】
図1(b)、図2および図3(a)に示すように、本形態の入力装置10において、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とは透光性基板15の同一面上に同一層により形成されている。また、入力領域10aにおいて、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とは透光性基板15の同一面上に同一層により形成されているため、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18が複数、存在する。
【0027】
そこで、本形態では、複数の交差部分18のいずれにおいても、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12のうちの一方の電極パターンは、交差部分18でも繋がっている一方、他方の電極パターンは途切れている構成になっている。本形態では、複数の交差部分18のいずれにおいても、第1の透光性電極パターン11が繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている構成になっている。
【0028】
また、交差部分18における第1の透光性電極パターン11の上層側には、透光性の層間絶縁膜4aが形成されているとともに、この層間絶縁膜4aの上層には、交差部分18で途切れている第2の透光性電極パターン12同士を電気的に接続する透光性の中継電極5aが形成されている。このため、第2の透光性電極パターン12は第2の方向で電気的に接続されている。
【0029】
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は各々、交差部分18で挟まれた領域に菱形形状の大面積のパッド部(大面積部分)11a,12aを備えており、第1の透光性電極パターン11において交差部分18に位置する接続部分11cは、パッド部(大面積部分)11aより幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極5aも、パッド部(大面積部分)11a,12aより幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
【0030】
さらに、透光性基板15において第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている側の面には、入力領域10aに粘着剤層30(透光性樹脂層)により透光性のカバー基板40が貼られている。
【0031】
図1(a)、図1(b)、および図3(b)に示すように、透光性基板15において入力領域10aの外側領域には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の各々に電気的に接続する複数の金属配線9aが形成されており、これらの金属配線9aの端部は、フレキシブル基板19を接続するための端子19aを構成している。
【0032】
このように構成した入力装置10において、本形態では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差に起因して、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまい、見栄えを低下させる。本形態では、かかる見栄えの低下を防止することを目的に、図3(c)を参照して以下に説明する光学干渉を利用した反射防止技術に基づいて、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の材質および厚さを設定してある。
【0033】
光学干渉を利用した反射防止技術とは、図3(c)に示すように、射光が薄膜の表面、および基板と薄膜の界面で反射した際、この表面反射光と界面反射光の位相を逆転させ打ち消しあうことで反射光を軽減する技術である。すなわち、図3(c)において、空気層の屈折率(n0)と、薄膜の屈折率(n1)と膜厚(d1)と、基板の屈折率(n2)が、下記の式
(n1)2=n0×n2
n1×d1=λ/4
を満たす場合、波長λ(nm)における反射率が0%となる。ここで、反射防止効果は波長依存性があり、薄膜の膜依存性もあることから、光学シミュレーションを行ったところ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12も含めて、上記の光学干渉を利用した反射防止技術を利用すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差が解消され、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を見えなくできるという結論を得た。
【0034】
そこで、本形態では、まず、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12はITO膜3aにより形成され、第1の透光性電極パターン11と透光性基板15との層間、および第2の透光性電極パターン12と透光性基板15との層間には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12とともに、図3(c)を参照して説明した反射防止構造を実現するための多層膜20が形成されている。
【0035】
本形態では、多層膜20として、透光性基板15の表面に形成されたニオブ酸化膜1aと、このニオブ酸化膜1aの上層に形成されたシリコン酸化膜2aとが用いられ、かかる多層膜20は、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側に下地膜として、パターニングされずにベタパターンとして形成され、入力領域において第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域を含む全領域に形成されている。ニオブ酸化膜1aはNb2O5と表されるが、成膜条件によってはニオブ原子と酸素原子との比がシフトすることがあり、このようなシフトによって屈折率もシフトする。また、シリコン酸化膜2aはSiO2と表されるが、成膜条件によってはシリコン原子と酸素原子との比がシフトすることもあり、このようなシフトによって屈折率もシフトする。また、ITO膜3aも、成膜条件によっては、インジウム原子や錫原子と酸素原子の比がシフトすることもあり、このようなシフトによって屈折率もシフトする。
【0036】
このような多層膜20を用いて反射防止構造を実現するにあたって、本形態では、透光性基板15の屈折率、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成するITO膜3aの膜厚や屈折率などを考慮して、ニオブ酸化膜1aおよびシリコン酸化膜2aの膜厚を最適化してある。また、ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2a、およびITO膜3aについては成膜条件によって、屈折率が相違することから、本形態では、図4〜図6に示す検討結果に基づいて、各層の屈折率や膜厚は、以下に示す条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nmあるいは75nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
に設定してある。
【0037】
(ニオブ酸化膜1aの構成と、ITO膜3aの有無での反射率差との関係)
図4を参照して、本発明を適用した入力装置におけるニオブ酸化膜1aの屈折率および膜厚と、ITO膜3aの有無による反射率差との関係を説明する。図4(a)、図4(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるニオブ酸化膜1aの膜厚および屈折率と、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフである。
【0038】
図4(a)には、各種検討結果のうち、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ニオブ酸化膜1aの膜厚を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0039】
また、図4(b)には、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ニオブ酸化膜1aの屈折率を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0040】
図4(a)、図4(b)に示すように、ニオブ酸化膜1aの膜厚を5nmとし、屈折率を2.30に設定すると、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差を最小とすることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくすることができる。
ニオブ酸化膜1aは、膜厚を5nm、屈折率を2.30に設定した場合にITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差が最小となるが、図4(a)、図4(b)に示すように、反射率差が0.1%以下となる範囲の膜厚(4nm〜6nm)及び屈折率(2.22〜2.37)に設定すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくする効果が得られる。
【0041】
(シリコン酸化膜2aの構成と、ITO膜3aの有無での反射率差との関係)
図5を参照して、本発明を適用した入力装置におけるシリコン酸化膜2aの屈折率および膜厚と、ITO膜3aの有無による反射率差との関係を説明する。図5(a)、図5(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるシリコン酸化膜2aの膜厚および屈折率と、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフである。
【0042】
図5(a)には、各種検討結果のうち、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、シリコン酸化膜2aの膜厚を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0043】
また、図5(b)には、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、シリコン酸化膜2aの屈折率を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0044】
図5(a)、図5(b)に示すように、シリコン酸化膜2aの膜厚を55nmあるいは75nmとし、屈折率を1.45に設定すると、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差を最小とすることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくすることができる。
シリコン酸化膜2aは、膜厚を55nmあるいは75nm、屈折率を1.45に設定した場合にITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差が最小となるが、図5(a)、図5(b)に示すように、反射率差が0.05%以下となる範囲の膜厚(52nm〜60nmあるいは70nm〜78nm)及び屈折率(1.425〜1.49)に設定すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくする効果が得られる。
【0045】
(ITO膜3aの構成と、ITO膜3aの有無での反射率差との関係)
図6を参照して、本発明を適用した入力装置におけるITO膜3aの屈折率および膜厚と、ITO膜3aの有無による反射率差との関係を説明する。図6(a)、図6(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるITO膜3aの膜厚および屈折率と、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフである。
【0046】
図6(a)には、各種検討結果のうち、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:屈折率=1.91
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ITO膜3aの膜厚を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0047】
また、図6(b)には、以下の条件
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
ITO膜3a:厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
を固定して、ITO膜3aの屈折率を変えた場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示してある。
【0048】
図6(a)、図6(b)に示すように、ITO膜3aの膜厚を20nmとし、屈折率を1.91に設定すると、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差を最小とすることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくすることができる。
ITO膜3aは、膜厚を20nm、屈折率を1.91に設定した場合にITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差が最小となるが、図6(a)、図6(b)に示すように、反射率差が0.1%以下となる範囲の膜厚(17nm〜23nm)及び屈折率(1.87〜1.945)に設定すれば、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくする効果が得られる。
【0049】
(入力装置10の製造方法)
図7(a)〜図7(e)は、本発明の実施の形態1に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図7(a)〜図7(e)には、透光性電極パターン、交差部および金属配線を纏めて示してあり、左側には図3(a)に相当する部分を示し、右側には図3(b)に相当する部分を示してある。
【0050】
本形態の入力装置10を製造するには、まず、図7(a)に示すように、透光性基板15(ガラス基板)の一方の面全体に、膜厚が5nmのニオブ酸化膜1a、膜厚が55nmのシリコン酸化膜2、および膜厚が20nmの多結晶のITO膜3を形成した後、金属膜9を形成する。このようにして、ニオブ酸化膜1aとシリコン酸化膜2との多層膜20(下地膜)の上にITO膜3および金属膜9を積層した状態とする。
【0051】
次に、金属膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で金属膜をエッチングし、図7(b)に示すように、金属配線9aをパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
【0052】
次に、金属配線9aおよびITO膜3などの上層側に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で、ITO膜3をエッチングし、図7(c)に示すように、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を同時にパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。このようにして形成した第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18において、第1の透光性電極パターン11は、パッド部(大面積部分)11aが接続部分11cを介して繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている。本形態でも、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12をパターニング形成する際、多層膜20をパターニングしない分、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12のパターニング形成を容易かつ効率よく行うことができるので、製造プロセスの簡素化を図ることができる。
【0053】
次に、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の表面側にアクリル樹脂を塗布した後、露光現像し、図7(d)に示すように、第1の透光性電極パターン11の接続部分11cを覆うように層間絶縁膜4aを形成する。
【0054】
次に、層間絶縁膜4aの上層側にアモルファスのITO膜を形成した後、ITO膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でITO膜をエッチングし、図7(e)に示すように、層間絶縁膜4aの上層に、第2の透光性電極パターン12の途切れ部分を繋ぐように中継電極5aを形成する。しかる後には、温度が200℃以上の条件、例えば、温度が220℃、時間が20分〜30分の条件で焼成を行い、中継電極5aを構成するITO膜を多結晶のITO膜とする。アモルファスのITO膜であればシュウ酸などでエッチングでき、シュウ酸であれば多結晶のITO膜をエッチングしないので、中継電極5aをパターニング形成する際、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成するITO膜3aが損傷することがない。また、焼成により、中継電極5aを構成するITO膜を多結晶のITO膜とするため、中継電極5aの電気的抵抗を低減することもできる。
【0055】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側は、異なる屈折率を備えた透光性薄膜同士が重なるように形成された多層膜20(ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2a)が形成されているため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差を解消することできる。すなわち、本形態では、透光性基板15がガラス基板であって、厚さが20nmのITO膜3aからなる第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12に対して、膜厚が5nmのニオブ酸化膜1aと膜厚が55nmのシリコン酸化膜2aからなる多層膜20を下地膜として積層し、各界面で反射した光の位相を逆転させ打ち消し合う構成になっている。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている領域と、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されていない領域との反射率の差を解消できるので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまうことを防止することができる。
【0056】
逆に言えば、本発明では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12に対して、膜厚が5nmのニオブ酸化膜1aと膜厚が55nmのシリコン酸化膜2aからなる多層膜20を下地膜として積層してあるため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12として、20nmという厚いITO膜3aを用いることができ、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の電気抵抗を低減した場合でも、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が見えてしまうことを防止することができる。
【0057】
特に本形態では、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が大面積のパッド部(大面積部分)11a,12aを備えているため、目立ちやすい形状であるが、本発明を適用すれば、かかる形状の第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を形成した場合でも、目立つのを確実に防止することができる。
【0058】
また、本形態では、透光性基板15の同一面上に第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されているため、透光性基板15の表面および裏面の各々に第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化できる。しかも、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とが同一層により形成されているため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を異なる層により形成した場合と比較して製造プロセスを簡素化することができる。
【0059】
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を透光性基板15の同一面側に同一層により形成すると、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12とを交差させる必要があり、かかる交差部分18の膜構成は、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12と相違してしまう。このため、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在を目立たなくしても、交差部分18の存在が目立ってしまう。しかるに本形態では、第2の透光性電極パターン12の途切れ部分については、層間絶縁膜4aの上層に形成された中継電極5aによって、電気的に接続する構成を採用し、かつ、第1の透光性電極パターン11において交差部分18に位置する接続部分11c、および中継電極5aを細幅にしたため、交差部分18が占める面積が狭い。また、中継電極5aは膜厚が10nm〜15nmのITO膜からなり、層間絶縁膜4aは、アクリル樹脂からなるため、交差部分18についても、その存在が目立たない。それ故、本発明によれば、入力装置10の入力面10b側からみた際、交差部分18の存在が目立たないので、液晶装置50などで表示された画像を入力装置10の入力面10b側からみた際、画像の品位が高い。
【0060】
[実施の形態2]
(全体構成)
図8は、本発明の実施の形態2に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図9(a)、図9(b)は各々、本発明の実施の形態2に係る入力装置を図8のA2−A2’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、および透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図である。なお、本形態の基本的な構成は実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにしてそれらの説明を省略する。
【0061】
図8および図9(a)において、本形態の入力装置10も、実施の形態1と同様、静電容量型のタッチパネルであり、透光性基板15の入力面10bのうち、入力領域10aには、第1の方向に延在する複数列の第1の透光性電極パターン11と、第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数列の第2の透光性電極パターン12とが形成されている。第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12はいずれも、透光性基板15の同一面上に対してITO膜3aにより構成され、その下層側には、多層膜20(ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2a)が形成されている。また、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12との交差部分18において、第1の透光性電極パターン11は繋がっている一方、第2の透光性電極パターン12は途切れている。さらに、透光性基板15において第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が形成されている側の面には、入力領域10aに粘着剤層30(透光性樹脂層)により透光性のカバー基板40が貼られている。
【0062】
ここで、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の上層側には、透光性の層間絶縁膜4b(透光性樹脂層)が入力領域10aの略全体に形成され、かかる層間絶縁膜4bの上層には、層間絶縁膜4bのコンタクトホール4cを介して、交差部分18で途切れている第2の透光性電極パターン12同士を電気的に接続する透光性の中継電極5aが形成されている。このため、第2の透光性電極パターン12は第2の方向で電気的に接続されている。
【0063】
本形態においても、実施の形態1と略同様、各層の屈折率や膜厚は、以下のリスト
粘着剤層30:屈折率=1.48、厚さ=225000nm
層間絶縁膜4b:屈折率=1.52、厚さ=1500nm
ITO膜3a:屈折率=1.91、厚さ=20nm
シリコン酸化膜2a:屈折率=1.45、厚さ=55nm
ニオブ酸化膜1a:屈折率=2.30、厚さ=5nm
透光性基板15(ガラス):屈折率=1.52、厚さ=500000nm
に示す条件に設定してある。
【0064】
実施形態1の図4(a)、図4(b)は、ニオブ酸化膜の膜厚と屈折率、図5(a)、図5(b)は、シリコン酸化膜の膜厚と屈折率、図6(a)、図6(b)は、ITO膜の膜厚と屈折率を変化させた場合であり、且つ層間絶縁膜4b無し(厚さ=0nm)で粘着剤層を有した場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示したものである。本実施形態2は、層間絶縁膜4bの屈折率(=1.52)が粘着剤層の屈折率(=1.48)に近く、層間絶縁膜4bの膜厚(=1500nm)が粘着剤層の膜厚(=225000nm)に比べ著しく薄いため、ITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の数値の結果は略同等である。すなわち、図4(a)、図4(b)は、ニオブ酸化膜の膜厚と屈折率、図5(a)、図5(b)は、シリコン酸化膜の膜厚と屈折率、図6(a)、図6(b)は、ITO膜の膜厚と屈折率を変化させた場合であり、且つ層間絶縁膜4b(厚さ=1500nm、屈折率=1.52)で粘着剤層(厚さ=225000nm、屈折率=1.48)を有した場合におけるITO膜3a(透光性電極パターン)の有無による反射率差の変化を示したものである。
【0065】
第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は各々、交差部分18で挟まれた領域に菱形形状のパッド部を備えており、第1の電極パターンにおいて交差部分18に位置する接続部分11cは、パッド部より幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極5aも、パッド部より幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
【0066】
図9(b)に示すように、透光性基板15において入力領域10aの外側領域には、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の各々に電気的に接続する複数の金属配線9aが形成されており、これらの金属配線9aの端部は、フレキシブル基板を接続するための端子19aを構成している。
【0067】
(入力装置10の製造方法)
図10(a)〜図10(e)は、本発明の実施の形態2に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図10(a)〜図10(e)には、透光性電極パターン、交差部および金属配線を纏めて示してあり、左側には図9(a)に相当する部分を示し、右側には図9(b)に相当する部分を示してある。
【0068】
本形態の入力装置10を製造するには、まず、図10(a)に示すように、透光性基板15(ガラス基板)の一方の面全体に、膜厚が5nmの多結晶のニオブ酸化膜1a、膜厚が55nmのシリコン酸化膜2、および膜厚が20nmの多結晶のITO膜3を形成した後、金属膜9を形成する。
【0069】
次に、金属膜9の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で金属膜をエッチングし、図10(b)に示すように、金属配線9aをパターニング形成した後、エッチングマスクを除去する。
【0070】
次に、金属配線9aなどの上層側に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態で、ITO膜3をエッチングし、図10(c)に示すように、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12を構成するITO膜3aをパターニング形成する。次に、エッチングマスクを除去する。
【0071】
次に、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の表面側にアクリル樹脂を塗布した後、露光現像し、図10(d)に示すように、第1の透光性電極パターン11と第2の透光性電極パターン12の交差部分18に重なるように層間絶縁膜4bを形成する。その際、層間絶縁膜4bにはコンタクトホール4cが同時形成される。
【0072】
次に、層間絶縁膜4bの上層側に多結晶のITO膜を形成した後、ITO膜の表面に感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でITO膜をエッチングし、中継電極5aを形成する。その際、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12は、層間絶縁膜4bで覆われているので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12が損傷することがない。また、多結晶のITO膜の代わりに、アモルファスのITO膜を形成し、感光性樹脂などからなるエッチングマスクを形成した状態でシュウ酸によりエッチングし、パターン形成後にアニールして多結晶のITO膜にしても良い。
【0073】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態でも、実施の形態1と同様、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の下層側には多層膜(ニオブ酸化膜1aおよびシリコン酸化膜2a)が形成されているため、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差を解消することできるので、第1の透光性電極パターン11および第2の透光性電極パターン12の存在が目立たないなど、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0074】
[その他の実施の形態]
上記形態では、金属配線9aの端部をそのまま、端子19aとして利用したが、金属配線9aの端部の上層にITO層を中継電極5aと同時形成し、端子19aとしてもよい。また、実施の形態2では、入力領域10aのみに層間絶縁膜4bを形成したが、端子19aの表面を除く略全面に層間絶縁膜4bを形成してもよい。
【0075】
また、上記実施の形態では、薄膜光学干渉を用いた多層膜構成の例として、シリコン酸化膜2aの膜厚を厚さ=55nmを中心に説明したが、図5(a)に示す結果に基づいて75nmとしてもよい。
【0076】
また、ニオブ酸化膜1a、シリコン酸化膜2aおよびITO膜3aの膜厚、屈折率については、10%程度の許容範囲を設定しても、透光性電極パターンが形成されている領域と、透光性電極パターンが形成されていない領域との反射率の差をかなり圧縮することができる。
【0077】
上記形態では、画像生成装置としての液晶装置50を用いたが、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置を画像生成装置として用いてもよい。
【0078】
[電子機器への搭載例]
次に、上述した実施形態に係る入力機能付き表示装置100を適用した電子機器について説明する。図11(a)に、入力機能付き表示装置100を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ2000は、表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。図11(b)に、入力機能付き表示装置100を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、入力機能付き表示装置100に表示される画面がスクロールされる。図11(c)に、入力機能付き表示装置100を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が入力機能付き表示装置100に表示される。
【0079】
なお、入力機能付き表示装置100が適用される電子機器としては、図11に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末などの端末機器等などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【0080】
【図1】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図、およびこの入力機能付き表示装置の平面的な構成を模式的に示す説明図。
【図2】本発明の実施の形態1に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図。
【図3】(a)、(b)、(c)は各々、本発明の実施の形態1に係る入力装置を図2のA1−A1’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図、および光学干渉を利用した反射防止技術の説明図。
【図4】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるニオブ酸化膜の膜厚および屈折率と、ITO膜(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフ。
【図5】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるシリコン酸化膜の膜厚および屈折率と、ITO膜(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフ。
【図6】(a)、(b)は各々、本発明を適用した入力装置におけるITO膜の膜厚および屈折率と、ITO膜(透光性電極パターン)の有無による反射率差との関係を示すグラフ。
【図7】本発明の実施の形態1に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図。
【図8】本発明の実施の形態2に係る入力装置に形成した第1の透光性電極パターンおよび第2の透光性電極パターンの平面的な構成を示す説明図。
【図9】(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態2に係る入力装置を図8のA2−A2’線に相当する位置で切断したときの様子を模式的に示す断面図、および透光性電極パターンと金属配線との接続構造を示す断面図。
【図10】本発明の実施の形態2に係る入力装置の製造方法を示す工程断面図。
【図11】本発明に係る入力機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図。
【符号の説明】
【0081】
1a…ニオブ酸化膜、2a…シリコン酸化膜、3a…ITO膜、4a,4b…層間絶縁膜、5a…中継電極、9a…金属配線、10…入力装置、11…第1の透光性電極パターン、12…第2の透光性電極パターン、15…透光性基板、18…交差部分、11a,12a…パッド部(大面積部分)、11c…接続部分、50…画像生成装置としての液晶装置、100…表示ユニットとしての入力機能付き表示装置。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面に形成され、異なる屈折率を備えた複数の透光性薄膜を含み、当該複数の透過性薄膜の一つの透過性薄膜がニオブ酸化膜である多層膜と、
前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、第1の方向に延在する複数の第1の透光性電極と、
前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数の第2の透光性電極と、を備えることを特徴とする静電容量型入力装置。
【請求項2】
前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極とは、同一構成の前記多層膜上に同一材料で形成され、
前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極との交差部分では、前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極のうちの一方の電極が繋がっている一方、他方の電極は途切れており、
少なくとも前記交差部分における前記一方の電極の上層側に透光性の層間絶縁膜が形成されているとともに、当該層間絶縁膜の上層には、当該交差部分で途切れている前記他方の電極同士を電気的に接続する透光性の中継電極が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型入力装置。
【請求項3】
前記多層膜は、前記入力領域において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されていない領域を含む全領域に形成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の静電容量型入力装置。
【請求項4】
前記透光性基板はガラス基板であり、
前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極は、ITO膜からなり、
前記多層膜は、前記透光性基板上に形成されたニオブ酸化膜と、該ニオブ酸化膜上に積層されたシリコン酸化膜とからなることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の静電容量型入力装置。
【請求項5】
前記ニオブ酸化膜は、膜厚が4nm〜6nm、かつ、屈折率が2.22〜2.37であり、
前記シリコン酸化膜は、膜厚が52nm〜60nmあるいは70nm〜78nm、かつ、屈折率が1.425〜1.49であり、
前記ITO膜は、膜厚が17nm〜23nm、かつ、屈折率が1.87〜1.945であることを特徴とする請求項4に記載の静電容量型入力装置。
【請求項6】
前記透光性基板において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されている側の面は、少なくとも透光性樹脂層で覆われていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の静電容量型入力装置。
【請求項7】
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置であって、
前記静電容量型入力装置における入力面とは反対側に画像生成装置が重ねて配置されていることを特徴とする入力機能付き表示装置。
【請求項8】
請求項7に記載の入力機能付き表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項1】
透光性基板と、
前記透光性基板の一方の面に形成され、異なる屈折率を備えた複数の透光性薄膜を含み、当該複数の透過性薄膜の一つの透過性薄膜がニオブ酸化膜である多層膜と、
前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、第1の方向に延在する複数の第1の透光性電極と、
前記透光性基板の入力領域の前記多層膜の上層に形成され、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数の第2の透光性電極と、を備えることを特徴とする静電容量型入力装置。
【請求項2】
前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極とは、同一構成の前記多層膜上に同一材料で形成され、
前記第1の透光性電極と前記第2の透光性電極との交差部分では、前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極のうちの一方の電極が繋がっている一方、他方の電極は途切れており、
少なくとも前記交差部分における前記一方の電極の上層側に透光性の層間絶縁膜が形成されているとともに、当該層間絶縁膜の上層には、当該交差部分で途切れている前記他方の電極同士を電気的に接続する透光性の中継電極が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型入力装置。
【請求項3】
前記多層膜は、前記入力領域において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されていない領域を含む全領域に形成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の静電容量型入力装置。
【請求項4】
前記透光性基板はガラス基板であり、
前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極は、ITO膜からなり、
前記多層膜は、前記透光性基板上に形成されたニオブ酸化膜と、該ニオブ酸化膜上に積層されたシリコン酸化膜とからなることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の静電容量型入力装置。
【請求項5】
前記ニオブ酸化膜は、膜厚が4nm〜6nm、かつ、屈折率が2.22〜2.37であり、
前記シリコン酸化膜は、膜厚が52nm〜60nmあるいは70nm〜78nm、かつ、屈折率が1.425〜1.49であり、
前記ITO膜は、膜厚が17nm〜23nm、かつ、屈折率が1.87〜1.945であることを特徴とする請求項4に記載の静電容量型入力装置。
【請求項6】
前記透光性基板において前記第1の透光性電極および前記第2の透光性電極が形成されている側の面は、少なくとも透光性樹脂層で覆われていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の静電容量型入力装置。
【請求項7】
請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置であって、
前記静電容量型入力装置における入力面とは反対側に画像生成装置が重ねて配置されていることを特徴とする入力機能付き表示装置。
【請求項8】
請求項7に記載の入力機能付き表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−259203(P2009−259203A)
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−300513(P2008−300513)
【出願日】平成20年11月26日(2008.11.26)
【出願人】(304053854)エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年11月26日(2008.11.26)
【出願人】(304053854)エプソンイメージングデバイス株式会社 (2,386)
【Fターム(参考)】
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