選擇銅/PET薄膜

　　基于以上研究，觸摸面板研究所的研究人員認(rèn)為，要想解決觸摸面板大型化造成的透明導(dǎo)電性薄膜課題，在PET薄膜上形成金屬網(wǎng)層的方法最合適，于是從 2009年起展開(kāi)了開(kāi)發(fā)。金屬材料采用易采購(gòu)、成本低、易加工的銅膜。這種方式制作的透明導(dǎo)電性薄膜被命名為“SpiderNet”。

　　制作網(wǎng)狀圖案需要縮窄網(wǎng)格的線寬，因此采用了光刻法。另外，考慮到低成本量產(chǎn)性，選擇了能用卷對(duì)卷方式處理的干膜法。

　　銅/PET薄膜采用銅膜厚2μm的蒸鍍薄膜。由于銅膜呈紅色，原以為需要實(shí)施黑化處理，但縮小線寬的話就基本看不到了，所以無(wú)需在意顏色。使用濕法蝕刻的初期階段產(chǎn)品，線寬為10μm左右。這個(gè)寬度的話，仔細(xì)看能看到?？s小銅線寬度后，銅與PET之間的粘著力會(huì)下降，容易剝落。因此，在蝕刻后連續(xù)涂布了透明保護(hù)層。

　　圖5為網(wǎng)狀圖案示例。傳感器部以1～2mm的間距設(shè)置了多條細(xì)銅線。結(jié)合這些細(xì)銅線形成一個(gè)傳感器，與布線電極連接。該傳感器以5～6mm 的間距配置。X傳感器薄膜與Y傳感器薄膜分別設(shè)置，利用光學(xué)粘合劑（OCA）粘合。制作的觸摸面板從正面看有格子狀的圖案。

　　圖5：采用銅網(wǎng)狀圖案方式透明導(dǎo)電性薄膜的觸摸面板構(gòu)造

　　在PET薄膜上繪制X、Y傳感器線（a）。利用OCA粘貼X、Y傳感器薄膜（b）。

　　即使細(xì)銅線有一根斷了，只要剩余的銅線是好的，傳感器就能正常工作，所以采用了一個(gè)傳感器由多條細(xì)銅線形成的圖案。如果用細(xì)銅線網(wǎng)形成 ITO膜常用的棱形圖案的話，在棱形間的狹小連接部，連接的銅線數(shù)量減少，萬(wàn)一斷了，傳感器將無(wú)法工作?？赡軙?huì)導(dǎo)致成品率降低，因此此次未予采用。

　　制作的觸摸面板的透射率由細(xì)銅線的面積占有率決定，可以得出圖4所示的透射率與薄膜電阻值的關(guān)系。不過(guò)，在網(wǎng)狀圖案中，電阻適合以傳感器兩端間的電阻表示，不適合用薄膜電阻值討論。300mm長(zhǎng)的傳感器兩端間的電阻只有約50Ω，非常低。此次的銅網(wǎng)狀圖案方式與ITO薄膜和銀納米線涂布薄膜等相比，可將電阻值減小一位數(shù)以上。

　　可利用卷對(duì)卷工藝 銅網(wǎng)狀圖案方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可解決觸摸面板的大型化課題——降低布線電阻。在銅網(wǎng)狀圖案中，蝕刻銅膜時(shí)除了傳感器部分外，布線部分也能利用低電阻銅膜形成圖案。其線寬/線距可實(shí)現(xiàn)10μm/10μm。

　　圖6是利用銅網(wǎng)狀圖案方式透明導(dǎo)電性薄膜制作觸摸面板的工序。這里比較了利用ITO玻璃基板生產(chǎn)玻璃蓋板一體型觸摸面板的工序，以及利用 ITO、PET薄膜基板和銀納米線膜、PET薄膜基板等生產(chǎn)分立型觸摸面板的工序。利用玻璃基板的工序需要三道光刻工序和兩道成膜工序。利用ITO、 PET薄膜的工序需要一道光刻工序和一道布線印刷工序。

　　圖6：銅網(wǎng)狀圖案方式與其他方式觸摸面板的制造工序比較

　　銅網(wǎng)狀圖案方式的電極安裝工序少，能以卷對(duì)卷工藝制造，因此可降低制造成本。

　　而銅網(wǎng)狀圖案方式只需要一道光刻工序即可形成傳感器和布線。而且，該工序的優(yōu)點(diǎn)是可利用卷對(duì)卷工藝形成。

　　能自由彎折和纏繞 利用銅網(wǎng)狀圖案方式制作的觸摸面板的靈敏度取決于X傳感器電極和Y傳感器電極的電極間隔。該電極間隔在0.3～3mm間變化時(shí)的靈敏度如圖7所示，即使間隔擴(kuò)大，靈敏度的降幅也很小。間隔變小的話，可能是因?yàn)閄、Y傳感器電極的交點(diǎn)增加，導(dǎo)致寄生電容增加，靈敏度的增幅也比較小。另外，由于銅線的面積占有率增加，透射率也會(huì)降低。

　　圖7：基于細(xì)銅線線距的靈敏度變化

　　即使擴(kuò)大線距，靈敏度的降幅也較小，縮窄線距時(shí)的靈敏度升幅也不太大。

　　在銅網(wǎng)狀圖案透明導(dǎo)電性薄膜上粘貼玻璃蓋板時(shí)，靈敏度會(huì)隨著玻璃厚度而變化。圖8中的實(shí)線表示玻璃蓋板厚度在0～3mm間變化時(shí)的結(jié)果。由于業(yè)界普遍認(rèn)為玻璃蓋板厚度造成的靈敏度降幅比公開(kāi)的ITO膜棱形圖案觸摸面板小，為了調(diào)查個(gè)中緣由，我們實(shí)施了計(jì)算機(jī)模擬。

　　圖8：玻璃蓋板厚度依賴性

　　本圖將增加玻璃蓋板厚度時(shí)的靈敏度變化進(jìn)行了系統(tǒng)顯示。虛線通過(guò)右圖進(jìn)行模型化后，顯示了計(jì)算結(jié)果。

　　在手指與平板型傳感器的構(gòu)造中，靜電容量以C＝εS/d來(lái)表示，在網(wǎng)狀電極與手指的構(gòu)造中，靜電容量以C＝2πεL /In（2d/b）來(lái)表示。假設(shè)S為1cm見(jiàn)方，網(wǎng)狀電極的形狀為在1cm見(jiàn)方的面積中，在X、Y傳感器電極上各排列10條b＝8μm寬的細(xì)銅線。此時(shí)，當(dāng)電極與手指的間隔d只有不到約0.5mm時(shí)，平板型傳感器構(gòu)造的容量值較大，而d擴(kuò)大到0.5mm以上時(shí)，網(wǎng)狀構(gòu)造傳感器的容量值較大。我們的銅網(wǎng)狀圖案SpiderNet薄膜對(duì)靈敏度的依賴性與網(wǎng)狀電極的模擬結(jié)果相似。

　　銅/PET薄膜原來(lái)在FPC（Flexible Printed Circuits）等用途廣為人知，可彎折性出色。因此，我們測(cè)量了將SpiderNet薄膜纏繞在細(xì)棍上時(shí)的電阻變化（圖9）。在180度彎折的狀態(tài)（纏在直徑0㎜的棍上時(shí)）下未發(fā)現(xiàn)電阻增加，因此判定其具備出色的可彎折性。

　　圖9：銅網(wǎng)狀圖案方式透明導(dǎo)電性薄膜的彎曲特性

　　即使完全彎曲，電阻值也不會(huì)發(fā)生變化。

　　這種出色的可彎折性將擴(kuò)大觸摸面板的新用途。比如無(wú)框觸摸面板、卷繞式觸摸面板。

　　無(wú)框觸摸面板是指，把與普通顯示器在同一平面上的布線部分設(shè)置到顯示器側(cè)面或顯示器背面，在與顯示器相同的平面內(nèi)只設(shè)置傳感器部分的構(gòu)造。圖10（a）就是這種模式的樣品。在顯示器的邊角將觸摸面板彎曲成90度，把X、Y傳感器電極用布線配置在側(cè)面。已經(jīng)確認(rèn)在這種狀態(tài)下可進(jìn)行多點(diǎn)觸控操作。

　　圖10：能隨意彎曲和纏繞

　　通過(guò)將布線部分設(shè)置到顯示器側(cè)面，可大幅削減面板的邊框部分（a）。還可以纏繞，因此能作為纏繞式或與有機(jī)EL面板組合的方式使用（b）。

　　卷繞式觸摸面板如圖10（b）所示，將其卷繞在直徑3cm左右的圓柱上收納起來(lái)，在需要的時(shí)候拉出來(lái)使用。這種卷繞式觸摸面板適合制作卷繞式有機(jī)EL顯示器。