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JP6185462B2 - タッチパネル及びその製造方法 - Google Patents

タッチパネル及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、タッチパネル及びその製造方法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できる。抵抗膜方式のタッチパネルは、入力装置の圧力によりガラスと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、電極間の静電容量が変化することを感知して位置が検出される。
特に、前記静電容量方式のタッチパネルは、マルチタッチ（Multi-touch）が可能であるという長所がある。マルチタッチは、同時に多数個のタッチポイントを認識する技術であって、一般的な１つのタッチポイントのみ認識することより、一層多様な操作をすることができる。タッチを通じて位置変化のみ入力できたので、多様な操作のために、補助ボタンのような別途の操作を必要とした既存のタッチ方式とは異なり、感知されるタッチポイントの個数に従ってタッチに対する装置の反応を指定することもでき、タッチポイント間隔変化を通じた操作も可能であるので、より直観的で、やさしく、かつ便利に操作することができる。
最近、このようなマルチタッチが可能なタッチパネルに曲面ガラス（glass）を適用したタッチパネルが求められている。
本発明の目的は、厚さを減少することができ、ベゼル（斜面）（bezel）を減らすことができるタッチパネル及びその製造方法を提供することにある。
本発明に従うタッチパネルは、基板、前記基板のある一面に位置し、透明電極が位置する透明電極用基材、前記透明電極用基材のある一面に位置し、一方向に延びる第１透明電極、及び前記透明電極用基材のある一面に位置し、前記第１透明電極と交差する方向に延びる第２透明電極を含む。
本発明に従うタッチパネルの製造方法は、基板及び透明電極用基材を準備するステップ、前記透明電極用基材に透明電極を形成するステップ、前記透明電極用基材に配線電極物質を蒸着するステップ、及び前記透明電極用基材に反射防止層を形成するステップを含む。
本発明に従うタッチパネルは、透明電極が透明電極用基材であるポリエチレンテレフタレート（poly（ethylene terephthalate）：ＰＥＴ）フィルムに形成されるため、タッチパネルの柔軟性（flexibility）を確保することができる。
前記透明電極は第１透明電極及び第２透明電極を含み、前記第１透明電極及び前記第２透明電極が互いに異なる層に位置する。これを通じて、センシングをより敏感にすることができ、タッチの正確性を向上することができる。また、最近、注目されているマルチセンシングが可能なタッチパネルを提供することができる。特に、マルチタッチが可能で、曲面ガラス（glass）を適用したタッチパネルを提供することができる。
本実施形態では、基板に直ちに透明電極が形成されるものではないので、前記透明電極の電気的特性の制御が容易である。また、前記透明電極が前記透明電極用基材に形成されるので、薄い厚さを維持することができる。
前記透明電極用基材は、ハードコーティング層を含むことができる。前記ハードコーティング層及び前記絶縁層がインデックスマッチング（index matching）できる。このようなインデックスマッチングにより、透過率、反射率、色差（b*、yellowish）特性を最適化することができる。さらに、インデックスマッチングにより透明伝導性物質で形成された第１及び第２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装置の視認性を向上することができる。
一方、実施形態に従うタッチパネルは、曲面を含む基板を含むことができる。これによって、実施形態に従うタッチパネルが適用されたディスプレイ装置は、曲面の視覚的な安定感を与えることができる。また、前記タッチパネルのタッチ感度を向上させることができる。特に、前記タッチパネルが携帯電話に適用された時、使用性が向上し、前記携帯電話を手に握った時、グリップ感が良くて安定感を与えることができる。また、前記携帯電話で通話時、顔ラインに密着する感じを与えて使用感を向上させることができる。
一方、実施形態に従うタッチパネルの製造方法において、配線電極が薄い線幅で形成されて狭いダミー領域を具現することができる。これによって、有効領域の面積が広くなり、デザインの多様性を確保することができる。
本発明の実施形態に従うタッチパネルの概略的な平面図である。 図１のＡ部分を拡大して示す平面図である。 図１のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面を示す断面図である。 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。 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。 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。 本発明の実施形態に従うタッチパネルの製造方法のフローチャートである。
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／の上（on）」に、または「下／の下（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／の上または下／の下に対する基準は、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されることがあるので、実際のサイズを全的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。
まず、図１から図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、本発明の実施形態に従うタッチパネルの概略的な平面図である。図２は、図１のＡ部分を拡大して示す平面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面を示す断面図である。
図１から図３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の外郭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３０が形成できる。そして、ダミー領域ＤＡには透明電極３０に連結される配線４０及びこの配線４０を外部回路（図示せず、以下、同一）に連結する印刷回路基板などが位置することができる。このようなダミー領域ＤＡには、外郭ダミー層２０が形成されることができ、この外郭ダミー層２０にはロゴ（logo）２０ａなどが形成できる。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。
第１実施形態に従うタッチパネル１００は、基板１０、外郭ダミー層２０、光学用透明接着剤６０、透明電極３０、配線４０、絶縁層５０、透明電極用基材７０、及び反射防止層８０を含むことができる。
前記基板１０は、ガラス基板またはプラスチック基板からなることができる。
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、前記基板１０は曲面成形されたガラス（glass）でありうる。したがって、前記基板１０の少なくともある一面は曲面を含むことができる。前記曲面は凹な形状でありうる。または、前記曲面は凸な形状でありうる。
これによって、実施形態に従うタッチパネル１００が適用されたディスプレイ装置は、曲面の視覚的な安定感を与えることができる。また、前記タッチパネル１００のタッチ感度を向上させることができる。特に、前記タッチパネル１００が携帯電話に適用された時、使用性が向上することができ、前記携帯電話を手に握った時、グリップ感が良くて安定感を与えることができる。また、前記携帯電話で通話時、顔ラインに密着する感じを与えて使用感を向上させることができる。
前記基板１０と前記透明電極用基材７０との間に光学用透明接着剤６０（optically clear adhesive：ＯＣＡ）が位置することができる。前記光学用透明接着剤６０は、前記基板１０と前記透明電極用基材７０とを合着することができる。前記光学用透明接着剤６０は、タッチパネルの透過率を大きく低下させずに、前記基板１０及び前記透明電極用基材７０を合着することができる。
次に、前記透明電極用基材７０は、前記基板１０のある一面に位置することができる。前記透明電極用基材７０は、ポリエチレンテレフタレート（poly（ethylene terephthalate）：ＰＥＴ）フィルムを含むことができる。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、前記透明電極３０が形成できる多様な物質を含むことができる。
前記透明電極３０は、第１透明電極３２及び第２透明電極３４を含むことができる。
前記第１及び第２透明電極３２、３４は、指などの入力装置が接触したかを感知するセンサー部３２ａ、３４ａと、このようなセンサー部３２ａ、３４ａを連結する連結部３２ｂ、３４ｂを含む。第１透明電極３２の連結部３２ｂはセンサー部３２ａを第１方向（図面の左右方向）に連結し、第２透明電極３４の連結部３４ｂはセンサー部３４ａを第２方向（図面の上下方向）に連結する。
前記透明電極３０は、指などの入力装置が接触したか否かを感知することができる多様な形状に形成できる。
このような透明電極３０は、光の透過を妨害せずに電気を流すことができるように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３０はインジウムすず酸化物（indium tin oxide）、インジウム亜鉛酸化物（indium zinc oxide）、銅酸化物（copper oxide）、すず酸化物（tin oxide）、亜鉛酸化物（zinc oxide）、チタニウム酸化物（titanium oxide）などの金属酸化物や炭素ナノチューブ（carbon nano tube：ＣＮＴ）、伝導性高分子物質などの多様な物質を含むことができる。
前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４は、前記透明電極用基材７０の同じ面に位置することができる。具体的に、前記透明電極用基材７０の一面に前記第２透明電極３４が位置し、前記第２透明電極３４の上に前記第１透明電極３２が位置することができる。
前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４は前記透明電極用基材７０であるポリエチレンテレフタレート（poly（ethylene terephthalate）：ＰＥＴ）フィルムに形成されるため、タッチパネルの柔軟性（flexibility）を確保することができる。
従来は、タッチパネルの厚さを薄くするために、基板１０に直接透明電極が形成された。特に、前記基板１０が曲面を含む場合、前記曲面部分に位置した透明電極の電気的特性を制御し難いという問題があった。
本実施形態では、基板１０に直ちに透明電極が形成されるものではないので、前記透明電極の電気的特性の制御が容易である。また、前記透明電極３０は前記透明電極用基材７０に形成されるので、薄い厚さを維持することができる。
次に、前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４の間に絶縁層５０が位置することができる。即ち、前記第２透明電極３４に全面的に絶縁層５０が位置できる。これによって、前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４の電気的短絡を防止することができる。
前記絶縁層５０はシリコン酸化物のような金属酸化物、ポリマー、及びアクリル系樹脂などからなることができる。
このような第１及び第２透明電極３２、３４を絶縁層５０を挟んで互いに異なる層に位置させることによって、センシングをより敏感にすることができ、これによってタッチ（接触）の正確性を向上することができる。また、最近、注目されているマルチタッチが可能なタッチパネルを提供することができる。特に、マルチタッチが可能で、曲面ガラス（glass）を適用したタッチパネルを提供することができる。マルチタッチは、同時に多数個のタッチポイントを認識する技術であって、一般的な１つのタッチポイントのみ認識することより、一層多様な操作をすることができる。タッチを通じて位置変化のみ入力できたので、多様な操作のために補助ボタンのような別途の操作を必要とした既存のタッチ方式とは異なり、感知されるタッチポイントの個数に従ってタッチに対する装置の反応を指定することもでき、タッチポイントの間隔変化を通じた操作も可能であるので、より直観的で、やさしく、かつ便利に操作することができる。
前記透明電極用基材７０は、ハードコーティング層（図示せず、以下、同じ）を含むことができ、前記ハードコーティング層及び前記絶縁層５０はインデックスマッチング（index matching）できる。このようなインデックスマッチングにより、透過率、反射率、色差（b*、yellowish）の特性を最適化することができる。さらに、インデックスマッチングにより透明伝導性物質で形成された第１及び第２透明電極３２、３４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１００が適用されたディスプレイ装置の視認性を向上することができる。
このようなタッチパネル１００に指などの入力装置が接触すれば、入力装置が接触し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。
基板１０のダミー領域ＤＡに透明電極３０に連結される配線４０及びこの配線４０に連結される印刷回路基板（図示せず、以下、同じ）が形成される。このような配線４０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、フレキシブル印刷回路基板（flexible printed circuit board：ＦＰＣＢ）などが適用できる。
前記反射防止層８０は、反射による眩しさや画面が見えない現象を防止するために、可視光領域の光の反射率を低下する役割をする。即ち、反射防止層８０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、視認性を向上することができる。また、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％まで向上する役割をすることができる。
このような反射防止層８０は、屈折率が１．３５から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定されたものであり、このような反射防止層８０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できる。
前記反射防止層８０が前記透明電極用基材７０に密着して形成されることによって、タッチパネルの厚さを減少することができる。
図面に図示してはいないが、前記透明電極３０及び配線４０を覆いながら飛散防止フィルムが形成できる。飛散防止フィルムは、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な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。
第２実施形態に従うタッチパネル２００では、前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４が前記透明電極用基材７０を挟んで互いに異なる面に位置することができる。即ち、前記第１透明電極３２が前記透明電極用基材７０の上面に位置することができ、前記第２透明電極３４が前記透明電極用基材７０の下面に位置することができる。
前記透明電極用基材７０は、前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４の電気的短絡を防止することができる。したがって、別途の絶縁層を省略することができる。
従来は、透明電極用基材７０に１つの透明電極のみ形成されて２層（２ layer）静電容量方式のタッチパネルでは、２つ以上の透明電極用基材７０及びこれを接着する多数の光学用透明接着剤６０を必要とした。これによって、タッチパネルの厚さが厚くなり、透過率及び視認性が低下するという問題があった。
本実施形態では、１つの透明電極用基材７０に第１及び第２透明電極３２、３４が全て形成できるので、このような問題点を改善することができる。
また、このような第１及び第２透明電極３２、３４を透明電極用基材７０を挟んで互いに異なる層に位置させることによって、センシングをより敏感にすることができ、これによってタッチの正確性を向上することができる。
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説明する。明確で、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な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。
第３実施形態に従うタッチパネル３００は、前記反射防止層８０が反射防止フィルムで形成できる。即ち、前記反射防止層８０はフィルム形態に形成できる。第３実施形態に従うタッチパネル３００は、前記反射防止層８０がフィルム形態である点を除いては、前記第１実施形態に従うタッチパネル１００と同一である。
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説明する。明確で、簡略な説明のために、第２実施形態と同一または極めて類似な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。
第４実施形態に従うタッチパネル４００は、前記反射防止層８０が反射防止フィルムで形成できる。即ち、前記反射防止層８０はフィルム形態に形成できる。第４実施形態に従うタッチパネル４００は、前記反射防止層８０がフィルム形態である点を除いては、前記第２実施形態に従うタッチパネル２００と同一である。
図７を参照して、実施形態に従うタッチパネルの製造方法を説明する。
図７は、本発明の実施形態に従うタッチパネルの製造方法のフローチャートである。
実施形態に従うタッチパネルの製造方法は、基板及び透明電極用基材を準備するステップ（ＳＴ１００）、透明電極を形成するステップ（ＳＴ２００）、配線電極物質を形成するステップ（ＳＴ３００）、及び反射防止層を形成するステップ（ＳＴ４００）を含むことができる。
前記基板及び透明電極用基材を準備するステップ（ＳＴ１００）では基板を準備することができ、前記透明電極用基材にはポリエチレンテレフタレートフィルムを準備することができる。前記基板は曲面を含むことができる。
次に、前記透明電極を形成するステップ（ＳＴ２００）は、前記透明電極用基材に透明電極を形成することができる。前記透明電極を形成するステップ（ＳＴ２００）では、一方向に延びる第１透明電極及び前記第１透明電極と交差する方向に延びる第２透明電極を形成するステップを含むことができる。
図３及び図５を参照すると、前記透明電極を形成するステップ（ＳＴ２００）は、前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４が前記透明電極用基材７０の同一な面に形成され、前記第１透明電極３２及び前記第２透明電極３４の間に絶縁層５０を形成するステップをさらに含むことができる。
前記第１及び第２透明電極３２、３４は蒸着などにより形成できるが、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、第１及び第２透明電極３２、３４がインジウムすず酸化物で形成される場合に、すずの含有量が１０％以下でありえる。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すず化合物を結晶化して電気伝導度を向上することができる。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、多様な方法により第１及び第２透明電極３２、３４を形成することができることは勿論である。
前記絶縁層を形成するステップは絶縁物質をコーティングするステップを含み、前記絶縁物質は有機物を含むことができる。前記コーティングするステップでは、湿式コーティングがなされることができる。この際、前記絶縁物質はポリマーまたはアクリル系樹脂を含むことができる。
また、前記絶縁層を形成するステップは絶縁物質を蒸着するステップを含み、前記絶縁物質が無機物を含むことができる。この際、前記絶縁物質は窒化シリコン（ＳｉＮx）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）を含むことができる。
次に、配線電極物質を形成するステップ（ＳＴ３００）は、前記透明電極用基材でなされることができる。このステップで、配線電極物質は前述した透明電極形成方法と同一な方法により蒸着することができる。したがって、配線電極物質はスパッタリングまたは反応性スパッタリング方法により蒸着することができる。反応性スパッタリング工程により配線電極を形成する場合、酸素または窒素の雰囲気で進行できる。
配線電極物質は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びモリブデン（Ｍｏ）、またはこれらを含む合金を含むことができる。
しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではないので、配線電極物質がクロム（Ｃｒ）酸化物、アルミニウム（Ａｌ）酸化物、銀（Ａｇ）酸化物、銅（Ｃｕ）酸化物、ニッケル（Ｎｉ）酸化物、及びモリブデン（Ｍｏ）酸化物を含むことができる。
配線電極物質を形成するステップ（ＳＴ３００）の以後に、前記配線電極物質をエッチングして配線電極を形成するステップをさらに含むことができる。具体的には、配線電極物質を湿式エッチング（wet etching）方法により形成することができる。湿式エッチングは化学薬品を用いる方法であって、化学薬品の中に含まれた成分がエッチングしようとする物質と化学反応を起こしてエッチングしようとする成分が薬品溶液の中に溶けて流れながらエッチングされる技術をいう。一例に、本実施形態では、ＦｅＣｌ3水溶液またはＮａＯＨ水溶液を用いてエッチングすることができる。
このような湿式エッチング方法により薄い線幅を有する配線電極を形成することができる。具体的には、配線電極の線幅を１０μｍから１００μｍにすることができる。
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、前記配線電極物質を形成するステップ（ＳＴ３００）では印刷工程により配線電極を形成することができる。一例として、前記配線電極はダイレクトプリンティング（direct printing）方式により形成できる。これによって、簡単な工程により配線電極を形成することができる。
本実施形態では、配線電極の線幅を薄く形成して狭いダミー領域を具現することができる。一例として、ダミー領域（図１の参照符号ＤＡ、以下、同じ）が２ｍｍに形成されてタッチパネルの有効領域（図１の参照符号ＡＡ、以下、同じ）、及びデザインの多様性を確保することができる。また、配線電極の線幅が狭いため、ダミー領域ＤＡの中で多数の配線電極が形成でき、タッチパネルの解像度を高めることができる。
次に、前記反射防止層を形成するステップ（ＳＴ４００）は、反射防止物質をコーティングするステップを含むことができる。
図３及び図４を参照すると、前記反射防止層８０がコーティングにより形成されて前記透明電極用基材７０に密着して形成できる。したがって、タッチパネルの厚さを減少することができる。
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、前記反射防止層を形成するステップ（ＳＴ４００）は反射防止フィルムを形成するステップを含むことができる。
図５及び図６を参照すると、前記透明電極用基材７０の下面に反射防止フィルムが形成できる。
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。ひいては、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、本発明を限定するものでなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、以上に例示していない多様な変形及び応用が可能であることが分かる。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る。そして、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 (3)

  1. 基板と、
    前記基板の下部に位置する透明電極用基材と、
    前記透明電極用基材の一面の上に位置し、第１方向に延びる第１透明電極と、
    前記透明電極用基材の一面の上に位置し、第２方向に延びる第２透明電極と、
    前記第１透明電極及び前記第２透明電極の間に配置される絶縁層と、
    前記第１透明電極に連結される第１配線電極と、
    前記第２透明電極に連結される第２配線電極と、を含み、
    前記基板の少なくともいずれか一面は曲面を含み、
    前記第１透明電極、前記第２透明電極、前記第１配線電極及び前記第２配線電極は、前記透明電極用基材の同一な一面の上部に配置され、
    前記基板は、ガラスを含み、
    前記透明電極用基材は、ポリエチレンテレフタレート（poly（ethylene terephthalate）：ＰＥＴ）フィルムを含み、
    前記第１配線電極または前記第２配線電極の線幅は、１０μｍから１００μｍであり、
    前記透明電極用基材は、ハードコーティング層を含み、
    前記ハードコーティング層及び前記絶縁層がインデックスマッチングされ、
    前記基板の上部面には入力装置が接触し、
    前記透明電極用基材の一面は、前記基板の下部面と対向する面として定義され、
    前記透明電極用基材は、有効領域及びダミー領域を含み、
    前記第１透明電極及び前記第２透明電極は、前記有効領域の上に配置され、
    前記絶縁層は、前記有効領域の上のみに配置され、
    前記第２透明電極の少なくとも一部は、前記第１配線電極及び前記第２配線電極と同一層に形成され、
    前記第１配線電極及び前記第２配線電極のそれぞれは、単一層であることを特徴とするタッチパネル。
  2. 前記透明電極用基材の下部に位置する反射防止層をさらに含む、請求項１に記載のタッチパネル。
  3. 前記基板及び前記透明電極用基材の間に光学用透明接着剤（optically clear adhesive：ＯＣＡ）が含まれる、請求項１または２に記載のタッチパネル。
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