JP5997146B2 - タッチパネル - Google Patents
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Description
本発明は、タッチパネルに関するものである。
最近、多様な電子製品でディスプレイ装置に表示された画像に指またはスタイラス（stylus）などの入力装置を接触する方式により入力するタッチパネルが適用されている。
タッチパネルは、抵抗膜方式のタッチパネルと静電容量方式のタッチパネルとに大別される。抵抗膜方式のタッチパネルは入力装置の圧力によって電極が短絡されて位置が検出される。静電容量方式のタッチパネルは、指が接触した時、電極間の静電容量の変化を感知して位置が検出される。
このようなタッチパネルが多様なディスプレイ装置に適用される場合、ロゴ及び飛散防止フィルムが形成された基板と透明電極が形成されたフィルムを別途に製作してこれらを光学的に透明な接着剤（optically clear adhesive：ＯＣＡ）を用いて接着する。
しかしながら、加工性の低い光学的に透明な接着剤を使用するので、接着不良が発生することがあり、フィルムと基板などが多層で積層されて透過率が低下する。また、透明電極が形成されたフィルムを大体輸入に依存して値段が高いので製造コストが上昇する。
本発明の目的は、透過率を向上し、不良及び製造コストが低減できるタッチパネルを提供することにある。
本発明に従うタッチパネルは、互いに反対になる第１面及び第２面を含む基板、基板の第１面に形成される中間層、及び中間層に形成される透明電極を含む。
また、本発明に従うタッチパネルは、互いに反対になる第１面及び第２面を含む基板、基板の第１面に形成される透明電極、及び透明電極に形成される反射防止膜を含む。
本発明に従うタッチパネルによれば、周辺ダミー層と透明電極とを同一な基板の上に形成するので、加工性の低い光学的に透明な接着剤を使用しなくてもよい。これによって、不良を低減して信頼性を向上させることができる。また、タッチパネルの積層構造を単純化して透過率を向上させることができ、厚さ及び製造コストを減らすことができる。
一方、本発明に従うタッチパネルによれば、基板と透明電極との間にインデックスマッチングを行うことができる中間層を介して、透過率、反射率、及び色差（b*、yellowish）特性を向上させながらも透明電極を中間層の上に直接形成することができる。したがって、透過率を向上させながらも製造コストを低減することができる。さらに、インデックスマッチングによって透明伝導性物質で形成された透明電極を見えないように（invisible）することができる。これによって、タッチパネルが適用されたディスプレイの視認性を向上させることができる。
一方、他の実施形態に従うタッチパネルでは、基板に透明電極を蒸着後、透明電極に反射防止膜を蒸着して反射防止効率を高めて、透過率を向上させながらも製造コストを低減することができる。また、これによるタッチパネルが適用されたディスプレイ装置の視認性を向上させることができる。
本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの「上（on）」に、または「下（under）」に形成されるという記載は、直接（directly）または他の層を介して形成されることを全て含む。また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。
図面において、各層（膜）、領域、パターン、または構造物の厚さやサイズは説明の明確性及び便宜のために変形できるので、実際のサイズを完全に反映するものではない。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明すれば、次の通りである。
図１乃至図３を参照して第１実施形態に従うタッチパネルを詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態に従うタッチパネルの概略的な平面図であり、図２は図１のII-II線に沿って切断した断面図である。図３は図１のＡ部分を拡大して示す平面図である。
図１及び図２を参照すると、第１実施形態に従うタッチパネル１００には、入力装置の位置を感知する有効領域ＡＡと、この有効領域ＡＡの周辺に位置するダミー領域ＤＡが定義される。
ここで、有効領域ＡＡには入力装置が感知できるように透明電極４０が形成される。そして、ダミー領域ＤＡには透明電極４０に連結される配線５０及びこの配線５０を外部回路（図示せず：以下同様）に連結する印刷回路基板６０などが位置する。このようなダミー領域ＤＡには周辺ダミー層２０が形成され、この周辺ダミー層２０にはロゴ（logo）２０ａなどが形成される。このようなタッチパネル１００をより詳しく説明すれば、次の通りである。
図２を参照すると、基板１０に、周辺ダミー層２０、中間層３０、及び透明電極４０が形成される。そして、この透明電極４０に配線５０が連結され、この配線５０に印刷回路基板６０が連結される。そして、透明電極４０、配線５０、及び印刷回路基板６０を覆いながら飛散防止フィルム７０が形成される。
基板１０は、この上に形成される周辺ダミー層２０、中間層３０、透明電極４０、配線５０などを支持することができる多様な物質で形成される。このような基板１０は、一例として、ガラス基板またはプラスチック基板から形成することができる。
基板１０の第１面（以下、「下面」）１２の周辺領域ＤＡに周辺ダミー層２０が形成される。周辺ダミー層２０は配線５０及び印刷回路基板６０などが外部から見えないように所定の色を有する物質を塗布して形成される。周辺ダミー層２０は、所望の外観に適合した色を有することができるが、一例として、黒色顔料などを含んで黒色を表すことができる。そして、この周辺ダミー層２０には多様な方法により所望のロゴ（図１の参照符号２０ａ）などを形成することができる。このような周辺ダミー層２０は、蒸着、印刷、湿式コーティングなどによって形成される。
この基板１０の下面１２に周辺ダミー層２０を覆いながら中間層３０が形成される。このような中間層３０は下面１２の全面に形成される。
この中間層３０は、酸化物または弗化物を含むことができる。酸化物または弗化物の屈折率は１．３５乃至２．７でありうる。
中間層３０は、マグネシウム弗化物（フッ化マグネシウム）、珪素酸化物（酸化ケイ素）、アルミニウム酸化物（酸化アルミニウム）、セリウム弗化物（フッ化セリウム）、インジウム酸化物（酸化インジウム）、ハフニウム酸化物（酸化ハフニウム）、ジルコニウム酸化物（酸化ジルコニウム）、鉛酸化物（酸化鉛）、チタニウム酸化物（酸化チタニウム）、タンタリウム酸化物（酸化タンタル）、ニオビウム酸化物（酸化ニオビウム）、アルミニウム弗化物（フッ化アルミニウム）、または硫化亜鉛などを含むことができる。中間層３０は、特定の屈折率を有するようにしてインデックスマッチング（index matching）するようにする。
中間層３０は、特定の屈折率を有することができるように単一または多層で形成される。一例として、中間層３０が高屈折率の第１層２２と低屈折率の第２層２４を基板１０の上に順次に形成して有効領域ＡＡでタッチパネル１００の透過率を向上することができる。
一例として、第１層２２は屈折率の高いタンタリウム酸化物、チタニウム酸化物、ニオビウム酸化物、ジルコニウム酸化物、鉛酸化物、または硫化亜鉛を含むことができ、第２層２４は屈折率の低い珪素酸化物またはアルミニウム弗化物を含むことができる。一例として、チタニウム酸化物の屈折率が２．２、ニオビウム酸化物の屈折率が２．４、珪素酸化物の屈折率が１．４でありうる。この場合、タッチパネル１００の透過率を９０％以上、好ましくは９２％以上、最大９９％まで向上できる。図面では１つの第１層２２と１つの第２層２４とが積層されたものを図示したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の第１層２２と第２層２４とが交互に積層することもできる。
中間層３０の反射率は透明電極４０の反射率と対応できる。即ち、透明電極４０の反射率は透明電極４０をなす物質によって変えることができ、透明電極４０の反射率と対応するように中間層３０の反射率を実現することができる。即ち、中間層３０の交互積層した形態を異にして、中間層３０の反射率が透明電極４０の反射率と対応するようにすることができる。
このような中間層３０は蒸着などによって形成される。この際、中間層３０は反応性スパッタリング（reactive sputtering）により形成される。即ち、金属蒸着源と蒸着ターゲットのためのスパッタ装置の内に不活性気体（Ａｒ、Ｎｅ）と共に酸素（Ｏ2）及び／または窒素（Ｎ2）を追加して、金属蒸着源が酸化されながら蒸着ターゲットに蒸着されるようにすることができる。
このような中間層３０に透明電極４０が形成される。透明電極４０は指などの入力装置が接触されたか否かが感知できる多様な形状に形成される。
一例として、図３に示すように、透明電極４０は第１電極４２及び第２電極４４を含むことができる。第１及び第２電極４２、４４は、指などの入力装置が接触されたか否かを感知するセンサー部４２ａ、４４ａと、このようなセンサー部４２ａ、４４ａを連結する連結部４２ｂ、４４ｂとを含む。第１電極４２の連結部４２ｂは、センサー部４２ａを第１方向（図面の左右方向）に連結し、第２電極４４の連結部４４ｂはセンサー部４４ａを第２方向（図面の上下方向）に連結する。
第１電極４２の連結部４２ｂと第２電極４４の連結部４４ｂとが互いに交差する部分には、これらの間に絶縁層４６が位置して第１電極４２と第２電極４４の電気的短絡を防止することができる。このような絶縁層４６は、連結部４２ｂ、４４ｂが絶縁できる透明絶縁性物質で形成される。一例として、絶縁層４６はシリコン酸化物のような金属酸化物、またはアクリルなどの樹脂などからなることができる。
実施形態では、一例として、第１及び第２電極４２、４４のセンサー部４２ａ、４４ａが同一の層から形成されてセンサー部４２ａ、４４ａを単一層に形成することができる。これによって、透明伝導性物質層の使用を最小化することができ、タッチパネル１００の厚さを薄くすることができる。
このようなタッチパネル１００に指などの入力装置が接触されれば、入力装置が接触された部分で静電容量の差が発生し、この差が発生した部分を接触位置として検出することができる。実施形態では、透明電極４０が静電容量方式のタッチパネルに適用される構造を有するものを例示したが、これに限定されるものではない。したがって、透明電極４０を抵抗方式のタッチパネルに適用される構造に形成することもできる。
このような透明電極４０は、光の透過を妨害せずに電気を流すことができるような透明伝導性物質を含むことができる。このために、透明電極４０は、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide）、インジウム亜鉛酸化物（indium zinc oxide）、銅酸化物（copper oxide）、銀ナノワイヤー、炭素ナノチューブ（carbon nano tube：ＣＮＴ）などの多様な物質を含むことができる。
銀ナノワイヤーは、溶剤、触媒剤、金属混合物、及び添加剤と共に合成して形成できる。透明電極４０は銀ナノワイヤーを含むことによって、透過率及び電気的特性がより向上できる。
このような透明電極４０は蒸着などによって形成できるが、一例として、反応性スパッタリングにより形成できる。この際、透明電極４０がインジウムスズ酸化物で形成される場合、スズの含有量が１０％以下であることがある。これによって、透過率を向上させ、以後にアニーリング（annealing）工程によりインジウムスズ化合物を結晶化して電気伝導度を向上させることができる。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、多様な方法により透明電極４０が形成できることは勿論である。
また、図２を参照すると、基板１０のダミー領域ＤＡで透明電極４０に連結される配線５０及びこの配線５０に連結される印刷回路基板６０が形成される。このような配線５０は、ダミー領域ＤＡに位置するので、電気伝導性に優れる金属からなることができる。印刷回路基板６０には多様な形態の印刷回路基板が適用できるが、一例として、フレキシブルプリント回路基板（flexible printed circuit board：ＦＰＣＢ）などが適用できる。
この中間層３０、透明電極４０、配線５０、及び印刷回路基板６０を覆いながら飛散防止フィルム７０が形成される。飛散防止フィルム７０は、タッチパネル１００が衝撃により破損される時、破片の飛散を防止するためのものであって、多様な物質及び構造で形成される。実施形態では、飛散防止フィルム７０が基板１０の下面１２側に位置したものを例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、飛散防止フィルム７０は多様な位置に形成できる。
実施形態に従うタッチパネル１００では、周辺ダミー層２０と透明電極４０とを同一な基板１０の上に形成するので、周辺ダミー層が形成された基板と透明電極フィルムを別に製造して接着する必要がない。したがって、加工性の低い光学的に透明な接着剤を使用しなくてもよいので、これによる不良を低減して信頼性を向上させることができる。また、タッチパネル１００の積層構造を単純化して透過率を向上させることができ、これと共にタッチパネル１００の厚さを薄くしながら製造コストを低減することができる。
基板１０と透明電極４０との間にインデックスマッチングできる中間層３０を介して、透明電極４０を中間層３０の上に形成することができる。このようなインデックスマッチングによって、透過率、反射率、色差（b*、yellowish）特性を最適化することができる。
即ち、従来は透過率などを考慮してポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）フィルムにインジウムスズ酸化物が形成された高価な素材を透明電極４０の形成のために使用した。しかしながら、本実施形態ではインデックスマッチングを行う中間層３０による透過率が少なくとも９０％以上であるので、タッチパネル１００の透過率、反射率、色差特性を向上させながらも透明電極４０を中間層３０の上に直接形成することができる。したがって、高価な素材を使用しないので製造コストを低減しながらも透過率を向上させることができる。
さらに、インデックスマッチングによって透明伝導性物質で形成された透明電極４０を見えないように（invisible）することができる。特に、中間層３０の反射率が透明電極４０の反射率と対応するように具現することができ、これによって透明電極４０のパターンが見えないようにすることができる。したがって、タッチパネル１００が適用されたディスプレイ装置の視認性を向上させることができる。
以下、図４を参照して第２実施形態に従うタッチパネルをより詳しく説明する。明確で、かつ簡略な説明のために、第１実施形態と同一または極めて類似の部分に対しては詳細な説明を省略し、互いに異なる部分のみを詳細に説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に従うタッチパネルの断面図である。
図４を参照すると、第２実施形態に従うタッチパネル２００では、基板１０の上面１４に周辺ダミー層２０が位置し、これを覆いながら保護層８０が形成される。
この周辺ダミー層２０はダミー領域ＤＡに形成され、特定のロゴなどが形成される。保護層８０は、高屈折率を有するチタニウム酸化物、ニオビウム酸化物、タンタリウム酸化物、ジルコニウム酸化物、鉛酸化物などを含むことができる。このような高屈折率の保護層８０によって透過率をより向上させることができる。また、このような保護層８０をハードコーティング（hard coating）層で形成してスクラッチが防止できる。
以下、図５を参照して第３実施形態に従うタッチパネルをより詳しく説明する。
図５は、本発明の第３実施形態に従うタッチパネルの断面図である。
図５を参照すると、第３実施形態に従うタッチパネル３００では、透明電極４０に反射防止膜３５が形成される。具体的には、このような反射防止膜３５は透明電極４０の背面に形成される。
反射防止膜３５は、反射による眩しさや画面が見えない現象を防ぐために、可視光領域の光の反射率を低下させる役割をする。即ち、反射防止膜３５は反射の悪影響を効果的に減少させて優れた解像度を提供することができ、視認性を向上させることができる。また、タッチパネル３００の透過率を９０％以上、好ましくは９２％以上、最大９９％まで向上させる役割をすることができる。
このような反射防止膜３５は、屈折率が１．３５乃至２．７の酸化物または弗化物を含むことができる。このような屈折率は、反射防止に適合した範囲に決まったものであり、このような反射防止膜３５は互いに異なる屈折率を有する物質を一層以上積層して形成される。
具体的には、反射防止膜３５は、マグネシウム弗化物、珪素酸化物、アルミニウム酸化物、セリウム弗化物、インジウム酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、鉛酸化物、チタニウム酸化物、タンタリウム酸化物、ニオビウム酸化物、アルミニウム弗化物、または硫化亜鉛などを含むことができる。
本実施形態では、反射防止膜３５を一層以上に形成することができる。具体的に、反射防止膜３５は、基板１０の下面１２に形成される第１屈折率の第１層３２と、第１層３２に形成され、第１屈折率より小さな第２屈折率の第２層３４を含むことができる。即ち、反射防止膜３５が相対的に高い屈折率の第１層３２と相対的に低い屈折率の第２層３４を基板１０の上に順次に形成して反射を防止する役割と共に有効領域ＡＡでタッチパネル３００の透過率を向上させることができる。
この際、第１層３２が高屈折率材料で形成され、第２層３４が中屈折率材料または低屈折率材料で形成される。または、第１層３２が中屈折率材料で形成され、第２層３４が低屈折率材料で形成される。
一例に、低屈折率材料に、ＭｇＦ2、ＳｉＯ2などが使用できる。ＭｇＦ2は屈折率が１．３８でありえ、ＳｉＯ2は屈折率が１．４６でありえる。
中屈折率材料に、Ａｌ2Ｏ3、ＣｅＦ3、ＳｉＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＨｆＯ2などが使用できる。Ａｌ2Ｏ3の屈折率が１．６２、ＣｅＦ3の屈折率が１．６３、ＳｉＯ、Ｉｎ2Ｏ3、及びＨｆＯ2の屈折率が２．００でありうる。
高屈折率材料に、ＺｒＯ2、Ｐｂ5Ｏ11、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2などが使用できる。ＺｒＯ2の屈折率が２．１０、Ｐｂ5Ｏ11とＴｉＯ2とを共に使用した場合の屈折率が２．１０、Ｔａ2Ｏ5の屈折率が２．１５、Ｎｂ2Ｏ5の屈折率が２．２〜２．４、ＴｉＯ2の屈折率が２．２〜２７でありうる。
図面では、１つの第１層３２と１つの第２層３４とが積層されたものを図示したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、複数の第１層３２と第２層３４とが交互に積層されることもできる。
上述の実施形態では、相対的に高い屈折率の第１層３２を形成した後、相対的に低い屈折率の第２層３４を基板１０の上に形成したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、相対的に低い屈折率の第２層３４を先に形成した後、相対的に高い屈折率の第１層３２を形成することができる。
反射防止膜３５の屈折率は空気の屈折率と一致しうる。具体的には、反射防止膜３５の屈折率は１．０にできる。これによって、低い反射率を具現することができ、タッチパネル３００の全体透過率を向上させることができる。
この際、反射防止膜３５は、スパッタリング（sputtering）やロールツーロール（roll to roll）工程により形成される。スパッタリングはイオン化した原子を電界により加速させてソース材料（source material）に衝突させ、この衝突によりソース材料の原子が蒸着される方法である。ロールツーロール工程は紙やフィルムのような素材をロールに巻いてそのまま加工する工程をいう。
本実施形態では、インデックスマッチングを行う反射防止膜３５により透過率が最小９０％以上であるので、タッチパネル１００の透過率を向上させながらも透明電極４０を基板１０の上に直接形成することができる。したがって、高価の素材を使用しないので製造コストを低減し、かつ透過率を向上させることができる。
以下、図６を参照して第４実施形態に従うタッチパネルをより詳しく説明する。
図６は、本発明の第４実施形態に従うタッチパネルの断面図である。
図６を参照すると、第４実施形態に従うタッチパネル４００では、基板１０の第２面（上面）１４に周辺ダミー層２０が位置し、これを覆いながら保護層８０が形成される。
以下、図７を参照して第５実施形態に従うタッチパネルをより詳しく説明する。
図７は、本発明の第５実施形態に従うタッチパネルの断面図である。
図７を参照すると、第５実施形態に従うタッチパネル５００は、中間層３０及び反射防止膜３５を全て含む。具体的に、基板１０の下面に中間層３０が位置し、中間層３０の下面に透明電極４０が位置し、透明電極４０の背面に反射防止膜３５が位置する。したがって、第５実施形態に従うタッチパネル５００は、中間層３０及び反射防止膜３５を全て含むことによって、透過率及び反射率が最適化したタッチパネルを提供することができる。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
Claims (2)
- 第１面及び前記第１面と反対の第２面を含む基板と、
前記基板の前記第１面に形成される周辺ダミー層と、
前記基板の前記第１面と前記周辺ダミー層に形成された中間層と、
前記中間層に形成される透明電極と、
前記透明電極と連結される配線と、
を含み、
前記透明電極は、第１電極及び第２電極を含み、
前記第１電極及び第２電極は、同一層に形成され、
前記基板の周辺領域において前記透明電極の一部と配線とは積層するように配置されることを特徴とする、タッチパネル。 - 前記透明電極は、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide）、インジウム亜鉛酸化物（indium zinc oxide）、銅酸化物、銀ナノワイヤー、及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなる群から選択された物質をいずれか１つ含むことを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。
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