(57)【要約】【課題】ストレッチャブルタッチスクリーン、その製造方法及びこれを用いた表示装置を提供すること。【解決手段】基材として弾性復元力の高い材料を使用し、ここに凹部を定義してタッチ電極の形成部位を定めた後、ナノワイヤーで上記凹部を満たしてタッチ電極を形成することによって、基材自体の弾性復元力とナノワイヤーのワイヤー間電気的連結を維持する特性によって、いかなる方向に延伸してもタッチ電極が割れ、又は破たんすることがなく、また電気抵抗の増加がないため、高信頼性のストレッチャブルタッチスクリーンを提供することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の第１表面から一定の厚さが除去されて定義された複数個の第１凹部と、
前記複数個の第１凹部に満たされたナノワイヤーからなる複数個の第１電極と、
前記第１電極を覆う保護膜と、
を有する、ストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項２】
前記基材は、モジュラスが１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であるシリコーン系フィルム又はポリウレタン系フィルムである、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項３】
前記複数個の第１凹部は互いに平行であり、前記基材の一辺に沿う進行方向を有する、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項４】
前記保護膜は、表面を平坦化する有機膜である、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項５】
前記保護膜上に、前記第１電極と交差する方向に配置される複数個の第２電極と、
前記第２電極と重ならず、互いに隣接している前記第１電極によって電気的に連結され、前記第２電極と交差する方向に配置された第１接続電極と、をさらに含み、
前記第２電極及び前記第１接続電極はナノワイヤーである、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項６】
前記保護膜は、有機膜及び無機膜の積層である、請求項５に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項７】
前記保護膜上に、前記第２電極及び前記第１接続電極を覆うバリア膜をさらに有する、請求項６に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項８】
前記基材の第２面に設けられ、前記第１凹部と交差する方向に前記基材の第２面から一定の厚さが除去されて設けられた複数個の第２凹部と、
前記第２凹部に満たされたナノワイヤーからなる複数個の第２電極と、をさらに有する、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項９】
基材の第１表面に、第１深さを有し、同一直線方向に進行する複数個の第１凹部を形成するステップと、
前記第１凹部内にナノワイヤーを満たして第１電極を形成するステップと、
前記第１電極及び前記基材の第１表面を覆う保護膜を形成するステップと、
を含む、ストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１０】
前記第１凹部を形成するステップは、前記基材を射出成形してなる、請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１１】
前記保護膜を選択的に除去して、前記複数個の第１電極の両端が露出されるコンタクトホールを形成するステップと、
前記コンタクトホールを満たし、前記保護膜上にナノワイヤーをコーティングするステップと、
前記ナノワイヤーを選択的に除去して前記保護膜上に前記コンタクトホールを通して隣接した第１電極の両端に接続される第１接続電極及び前記第１接続電極と交差する方向の複数個の第２電極を形成するステップと、
を含む、請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１２】
前記第１接続電極及び前記第２電極を含む前記保護膜を覆うバリア膜を形成するステップをさらに有する、請求項１１に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１３】
前記基材の第２表面に、第２深さを有し、前記同一直線方向に進行する複数個の第２凹部を形成するステップと、
前記複数個の第２凹部にナノワイヤーで複数個の第２電極を形成するステップと、
を含む、請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１４】
前記複数個の第１凹部及び前記複数個の第２凹部は、同じ射出成形工程で定義される、請求項１３に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１５】
前記基材は、モジュラスが１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である、請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１６】
請求項１から８のいずれか一項に記載のストレッチャブルタッチスクリーンと、
前記ストレッチャブルタッチスクリーンと接着層によって貼り合わせられた表示パネルと、
を有する、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランダムな延伸に対しても動作の信頼性を有するストレッチャブルタッチスクリーン、ストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法及びこれを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の具体例としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ：ＬＣＤ）、有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ  ｄｅｖｉｃｅ：ＰＤＰ）、量子点表示装置（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ：ＦＥＤ）、電気泳動表示装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｄｅｖｉｃｅ：ＥＰＤ）などを挙げることができ、これらはいずれも、画像を表示する平板表示パネルを必須の構成要素としている。この平板表示パネルは、固有の発光、偏光或いはその他の光学物質層を介在して１対の透明絶縁基板を対向するようにして貼り合わせた構成を有する。
【０００３】
これらの中でも、現在、光源の省略によって軽量化が可能であり、色表現が豊富な有機発光表示装置が注目されている。
【０００４】
また、近年、表示装置の大型化によって、空間占有の少ない形態への要求が増大しているが、このような要求が拡張して、最近では表示装置をフレキシブルな形態で利用しようとする要求がある。
【０００５】
したがって、表示装置はその厚さが次第に減って延伸可能なフレキシブル表示装置へと発展しており、様々な形態への変形が要求されている。その例として、曲げ又は畳んで巻くことのできるベンダブル（ｂｅｎｄａｂｌｅ）やローラブル（ｒｏｌｌａｂｌｅ）を含めて、ランダムな方向に延伸して利用するストレッチャブル（ｓｔｒｅｔｃｈａｂｌｅ）な形態への変形まで要求されている。
【０００６】
そして、表示装置は単なる表示機能だけでなく、ユーザの特定要求に相応し得るようにタッチ検出機能を付加したタッチスクリーンをさらに含むことが要求されることもある。
【０００７】
しかしながら、現在まで知られたタッチスクリーンは、硬くて衝撃に弱い透明電極をタッチ電極として用いており、このようなフレキシブル表示装置に適用するときには、ストレスによってタッチ電極が割れ、又は破たんして電気抵抗が大きくなるか、酷い場合にはタッチ感知が不可能なこともある。特に、タッチ電極は、送信又は受信方向において電気的に長く連結されるように一方向に長く形成され、或いは一定のパターンで分けて形成され、分けられているパターン間の接続が要求されるが、前者の場合は、ストレッチャブル表示装置として実現する際、延伸によるストレスを一方向に長く受けてクラックができ易く、後者の場合は、電極間の接続部において分離やクラックが起きて電気的連結が切れ易いという、ストレッチャブル表示装置に適用し難い構造的な問題点があった。
【０００８】
したがって、フレキシブル表示装置の様々な変形にも信頼性を有するタッチスクリーンに対する研究が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためのものであり、ランダムな延伸に対しても動作の信頼性を有するストレッチャブルタッチスクリーン、その製造方法及びこれを用いた表示装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のストレッチャブルタッチスクリーン及びこれを用いた表示装置は、タッチスクリーンをなす基材及び電極の成分を変更し、その形成方式を変更することによって、ランダムな方向の延伸に対しては電極の損傷無しに元の状態に戻りやすく、延伸状態では電極の信頼性を有することができる。
【００１１】
本発明の一実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンは、モジュラスが１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である基材と、上記基材の第１表面から一定の厚さが除去されて定義された複数個の第１凹部と、上記複数個の第１凹部に満たされたナノワイヤーからなる複数個の第１電極と、上記第１電極を覆う保護膜とを有することができる。
【００１２】
上記基材は、シリコーン系フィルム又はポリウレタン系フィルムであってもよい。
【００１３】
上記複数個の第１凹部は互いに平行であり、それぞれ、上記基材の一辺に沿う進行方向を有することができる。
【００１４】
そして、上記保護膜は、表面を平坦化する有機膜であってもよい。
【００１５】
また、上記保護膜上に、上記第１電極と交差する方向に配置される複数個の第２電極と、上記第２電極と重ならず、互いに隣接している上記第１電極によって電気的に連結され、上記第２電極と交差する方向に配置された第１接続電極と、をさらに含み、上記第２電極及び上記第１接続電極はナノワイヤーであってもよい。
【００１６】
ここで、上記保護膜は、有機膜及び無機膜の積層であってもよい。
【００１７】
また、上記保護膜上に、上記第２電極及び上記第１接続電極を覆うバリア膜をさらに有してもよい。
【００１８】
上記基材の第２面に設けられ、上記第１凹部と交差する方向に上記基材の第２面から一定の厚さが除去されて設けられた複数個の第２凹部と、上記第２凹部に満たされたナノワイヤーからなる複数個の第２電極をさらに有することができる。
【００１９】
同目的を達成するための本発明のタッチスクリーンの製造方法は、モジュラスが１００ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である基材の第１表面に、第１深さを有し、同一直線方向に進行する第１凹部を形成するステップと、上記第１凹部内にナノワイヤーを満たして第１電極を形成するステップと、上記第１電極及び上記基材の第１表面を覆う保護膜を形成するステップとを含むことができる。
【００２０】
上記第１凹部を形成するステップは、上記基材を射出成形してなってもよい。
【００２１】
または、上記保護膜を選択的に除去して、上記複数個の第１電極の両端が露出されるコンタクトホールを形成するステップと、上記コンタクトホールを満たし、上記保護膜上にナノワイヤーをコーティングするステップと、上記ナノワイヤーを選択的に除去して上記保護膜上に上記コンタクトホールを通して隣接した第１電極の両端に接続される第１接続電極及び上記第１接続電極の方向と交差する方向の複数個の第２電極を形成するステップとを含むことができる。
【００２２】
この場合、上記第１接続電極及び上記第２電極を含む上記保護膜を覆うバリア膜を形成することができる。
【００２３】
或いは、上記基材の第２表面に、第２深さを有し、上記同一直線方向に進行する複数個の第２凹部を形成するステップと、上記複数個の第２凹部にナノワイヤーで複数個の第２電極を形成するステップとを含むことができる。
【００２４】
上記複数個の第１凹部及び上記第２凹部は、同じ射出成形工程で定義されてもよい。
【００２５】
また、同目的を達成するための本発明の表示装置は、上述したストレッチャブルタッチスクリーンと、上記ストレッチャブルタッチスクリーンと接着層によって貼り合わせられた表示パネルとを有することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のストレッチャブルタッチスクリーン、その製造方法及びこれを用いた表示装置は、次のような効果がある。
【００２７】
基材として弾性復元力の高い材料を使用し、これに凹部を定義してタッチ電極の形成部位を定めた後、ナノワイヤーで上記凹部を満たしてタッチ電極を形成する。したがって、基材自体の弾性復元力とナノワイヤーのワイヤー間電気的連結を維持する特性によって、いかなる方向に延伸してもタッチ電極が割れ、又は破たんせず、また電気抵抗の増加無しに高信頼性のストレッチャブルタッチスクリーンを具備することができる。
【００２８】
そして、このようなタッチスクリーンをフレキシブルな表示パネルに取り付けることによって、表示装置をストレッチャブル可能に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ストレッチャブル表示装置の一例を示す写真である。
【図２】本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンを示す平面図である。
【図３】図２のＩ〜Ｉ’線に沿う断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図４Ｃ】本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図５】図２のタッチ電極をなすナノワイヤーの構造を示す拡大写真である。
【図６】本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンを示す平面図である。
【図７】図６のII〜II’線に沿う断面図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図８Ｃ】本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図８Ｄ】本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図８Ｅ】本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【図９】本発明の第３実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンを示す断面図である。
【図１０】本発明のストレッチャブルタッチスクリーンを用いた表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述される様々な実施例から明らかになるであろう。しかしながら、本発明は、以下に開示れる様々な実施例に限定されるものではなく、その他の様々な形態で実現されてもよい。単に、本発明の様々な実施例は、本発明の開示を完全にさせ、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。したがって、本発明は請求項の範ちゅうによって定義される。
【００３１】
本発明の様々な実施例を説明するための図面に開示した形状、大きさ、比率、角度、個数などは例示的なものであり、本発明は図面に示す事項に限定されるものではない。本明細書全体を通じて同一の図面符号は同一の構成要素を指し示す。また、本発明の説明において、関連した公知技術に関する具体的な説明が却って本発明の要旨を曖昧にさせ得ると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。本明細書上で「含む」、「有する」、「なされる」などが使われる場合、「〜だけ（のみ）」が使われない限り、他の部分が追加されてもよい。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む場合も含む。
【００３２】
本発明の様々な実施例に含まれた構成要素を解釈する際に、別の明示的記載がなくても、誤差範囲を含むものと解釈する。
【００３３】
本発明の様々な実施例を説明するとき、位置関係に関して、例えば、「〜上に」、「〜上部に」、「〜下部に」、「〜側に」などによって２つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」又は「直接」が使われない限り、２つの部分の間に１つ以上の他の部分が位置してもよい。
【００３４】
本発明の様々な実施例を説明するとき、時間関係に関して、例えば、「〜後に」、「〜に続いて」、「〜次に」、「〜前に」などによって時間的先後関係が説明される場合、「直ちに」又は「直接」が使われない限り、連続しない場合も含むことができる。
【００３５】
本発明の様々な実施例を説明するとき、「第１〜」、「第２〜」などを様々な構成要素を説明するために使うことができるが、これらの用語は、互いに同一又は類似の構成要素を区別をするために使うだけである。したがって、本明細書において「第１〜」と称される構成要素は、別の言及がない限り、本発明の技術的思想内で「第２〜」称される構成要素と同一であってもよい。
【００３６】
本発明の様々な実施例のそれぞれの特徴が部分的に又は全体的に互いに結合又は組合せ可能であり、技術的に様々な連動及び駆動が可能であり、様々な実施例をそれぞれ独立して実施することもでき、関連付けて共に実施することもできる。
【００３７】
以下、本発明のストレッチャブルタッチスクリーン、その製造方法及びこれを用いた表示装置について図面を参照して具体的に説明する。
【００３８】
図１は、ストレッチャブル表示装置の一例を示す写真である。
【００３９】
図１に示すように、ストレッチャブル表示装置とは、表示がなされる基材の短方向、長方向或いは対角線方向などのいずれの方向にも延伸可能な表示装置のことをいい、延伸後の復元も可能である。例えば、薄いフィルムのように、自由自在に延伸可能であり、そこに表示が可能な装置をストレッチャブル表示装置という。
【００４０】
本発明は、図１のようなストレッチャブル表示装置にタッチスクリーンの機能を付加したものであり、一般的なタッチスクリーンがＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような材料の透明電極をパターニングしてタッチ電極をなすとき、延伸過程でタッチ電極が割れる現象が発生することを考慮して、このような電極のクラックや破たんを防止するようにタッチスクリーンの構造を変更したストレッチャブルタッチスクリーンに関する。本発明のストレッチャブルタッチスクリーンは、電極の方向性や延伸にかかわらずタッチ電極の電気抵抗の変化無しに元の状態への復元が容易なものであり、一般的なタッチスクリーンのタッチ電極の問題点を解決することができる。
【００４１】
＜本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーン＞
【００４２】
図２は、本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンを示す平面図であり、図３は、図２のＩ〜Ｉ’線に沿う断面図である。
【００４３】
図２及び図３に示すように、本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンは、モジュラスが１００ＭＰａ〜２００ＭＰａである基材１００と、上記基材１００の第１表面（図面上の基材上部面）から一定の厚さが除去されて定義された複数個の凹部１００ａと、上記複数個の凹部１００ａに満たされたナノワイヤー（ｎａｎｏｗｉｒｅ）からなる複数個の電極１１０と、上記電極１１０を覆う保護膜１２０とを含む。
【００４４】
ここで、上記基材１００は、シリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）系フィルム又はポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）系フィルムであってよい。しかし、列挙された材料に限らず、モジュラス（ｍｏｄｕｌｕｓ）が１００〜２００ＭＰａであって、フレキシブルディスプレイで用いられるタッチスクリーンに用いられる基材であるＰＡＣ（ＰｏｌｙＡｌｕｍｉｎｕｍ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＣＯＰ（Ｃｙｃｌｏ  Ｏｌｅｆｉｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＣ（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ）などのプラスチックフィルムが有するモジュラス４〜１０ＧＰａに比べて低い係数を有するとともに、物理的に如何なる方向にも延長可能であり、弾性復元力を有する成分の有機フィルム材料であれば、いずれも使用可能である。
【００４５】
モジュラス（Ｍｏｄｕｌｕｓ）とは、材料の引張に対する弾性係数を表すものであって、係数が高いほど弾性力が少なく、係数が低いほど弾性力が大きいことを意味する。一方、本発明の基材１００は１００ＭＰａ〜２００ＭＰａ範囲のモジュラスを有することができる。２００ＭＰａを超えると、一般的なＰＥＴと同様に、弾性復元力が小さいため、装置を一定以上延伸すると基材が割れることなどにより元の状態に復元し難く、１００ＭＰａ未満になれば、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンはタッチ電極アレイ工程を進行する上で当該基材が支持力を失って形状が歪むことがある。
【００４６】
そして、本発明の基材１００は、ストレイン（ｓｔｒａｉｎ）が１０％を超える。ストレインとは、初期状態の２次元で増え得る面積の程度を意味し、本発明の基材１００は初期状態から１０％以上の面積だけ増え得るものである。この場合の延伸は、２次元において、すなわち、面内におけるいずれの方向にも延伸可能であることを意味する。
【００４７】
また、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンにおいて、上記凹部１００ａ内に設けられる電極１１０は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属成分のナノワイヤーからなり、これは、特定方向への延伸があっても、数ｎｍの大きさで微細に分けられたワイヤーが連結されているため、延伸による内部組織の疎密にかかわらず、切れや破たん無しで電気的な連結状態を維持しており、装置の信頼性を維持することができる。
【００４８】
また、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンにおいて、特定のモジュラスを有する材料を基材１００に用いた理由は、基材１００そのものが有する延伸性を確保するためである。また、凹部１００ａをあらかじめ設けて電極１１０を形成した理由は、ナノワイヤーの性質上、パターンの明確な区分のためである。そして、基材１００に凹部１００ａをあらかじめ定義し、その中にナノワイヤー成分の電極１１０を設けると、延伸力が加えられる際に主に力を受ける部分は基材１００となり、凹部１００ａ内の電極１１０までは力が加えられず、延伸に対する電極１１０のストレス減少構造が可能である。
【００４９】
一方、本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンはセルフキャパシタンス方式であり、それぞれの電極に信号が印加され、各電極１１０で信号変化を読み込み、その信号変化が一定値以上の場合、タッチとして判断する方式である。したがって、電極１１０は、互いに平行であり、同じ方向、例えば、Ｘ方向又はＹ方向の一方向に配置することができる。また、基材１００の一辺の方向に沿ってもよい。
【００５０】
一方、上記ストレッチャブルタッチスクリーンは、凹部内に形成された電極１１０及び上記基材１００の第１表面を覆う保護膜１２０を有することができる。これは、電気的信号が流れる電極１１０の露出を防止するとともに、表面を平坦化するためであり、このために、有機膜を用いることができる。場合によって、上記有機膜の上部に無機膜成分のバリア膜がさらに設けられてもよい。
【００５１】
また、上記電極１１０のナノワイヤーと同じ金属で薄い線幅のルーティング配線１１２を具備し、ルーティング配線の端部表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような透明電極がパターニングされ、パッド電極１１５として用いることができる。この場合、電極１１０とルーティング配線１１２を同時にナノワイヤーで形成することができる。これは、ナノワイヤーは、個別ワイヤーの幅がナノサイズ（１０−９ｍ＝０．００１μｍ）であり、数μｍの幅を有するルーティング配線にも適用可能なためである。一方、パッド電極１１５は、基材１００の一辺に限定して設けられるものであり、延伸力が基材１００に加えられても基材１００の中央領域とは違い、延伸力が大きく印加されず、クラックなどの問題は発生しない。
【００５２】
以下、本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法について説明する。
【００５３】
図４Ａ乃至図４Ｃは、本発明の第１実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【００５４】
図４Ａに示すように、シリコーンエラストマ又はポリウレタンのようにモジュラスが１００ＭＰａ〜２００ＭＰａである基材１００を準備した後、上記基材１００内に行方向又は列方向に複数個の凹部１００ａを形成する。
【００５５】
上記凹部１００ａは一定の深さ、例えば、基材１００が略１００μｍ〜２００μｍの厚さを有するとき、基材１００の第１表面から１μｍ〜１０μｍの深さとなるように射出成形して形成する。
【００５６】
続いて、図４Ｂに示すように、上記凹部１００ａ内に、ナノワイヤーを含む溶媒を満たして、上記凹部１００ａの形状のまま複数個の電極１１０を形成する。上記電極１１０を形成した後、溶媒の液状成分を揮発させる。この場合、溶媒の液状成分の例としてＤＩウォーター（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ）を挙げることができる。
【００５７】
ここで、上記凹部１００ａは電極１１０の形成部位をあらかじめ定義したものであり、ナノワイヤーのように、ワイヤーが鎖状に連結されていてコーティング及びエッチング過程で微細にパターンを定義し難いという点を克服することができる。
【００５８】
次に、図４Ｃに示すように、上記凹部１００ａ内に満たされた電極１１０の表面と上記基材１００の第１表面に保護膜１２０を形成し、ストレッチャブルタッチスクリーンの電極が形成されている表面を保護することができる。上記保護膜１２０は、高誘電率の有機膜であってもよく、数μｍの厚さで形成されて、表面を平坦化し、電極１１０を保護するように機能する。そして、上記保護膜１２０は、パッド電極を除く電極１１０及びルーティング配線１１２を覆うことができる。
【００５９】
上記基材の材料は弾性復元力が高いものであり、そのモジュラスが１００ＭＰａ〜２００ＭＰａである。したがって、２次元の初期面積から増え得る延伸率が１０％〜４０％程度であり、ストレッチャブル装置に適用可能である。また、基材１００の凹部１００ａに含まれる電極１１０も、延伸が初期状態から２０％増える場合にも、ナノワイヤーの内部構造は疎な密度を有するが、電気的な連結状態を維持するため、初期状態の電気抵抗に比べて１０％未満の変化を有するだけである。これは、ストレッチャブル表示装置において、延伸による深刻なストレスに対しても電気的信頼性を維持できるということを意味する。
【００６０】
図５は、図２のタッチ電極をなすナノワイヤーの構造を示す拡大写真である。
【００６１】
図５に示すように、電極をなすナノワイヤーの内部構造は、ナノスケールの微細なワイヤーが絡み合って電気的接続をなしており、延伸によって絡み合っている空間が広くなろうと狭くなろうと電気的接続が維持され、電気抵抗の変化がほとんどなく、ストレッチャブルタッチスクリーンの延伸に対する電気的信頼性を確保することができる。
【００６２】
＜本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーン＞
【００６３】
図６は、本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンを示す平面図であり、図７は、図６のII〜II’線に沿う断面図である。
【００６４】
図６及び図７に示すように、本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンはミューチュアルキャパシタンス（ｍｕｔｕａｌ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）方式であり、互いに交差する複数個のＲｘ電極及びＴｘ電極からなる。
【００６５】
図６の平面図には、上記Ｒｘ電極及びＴｘ電極が１つの列と行で菱形パターンが連続して設けられて連結された例を示しているが、これに限定されず、必要によって、他の形態の多角形や円形に変形してもよい。
【００６６】
また、同図で、Ｒｘ電極は縦方向に離隔された第１菱形パターン２３１を、他の層に位置するブリッジ電極２５１がコンタクトホールを通して連結する構成を有し、これと交差してＴｘ電極は横方向に第２菱形パターン２３３間を全て連結する一体型の連結電極２３３ａを含む。ここで、Ｒｘ電極とＴｘ電極の方向は互いに反対方向であってもよく、また、図示とは逆に、Ｒｘ電極が列方向に配置された菱形パターンとその間の一体型のパターンからなり、Ｔｘ電極が行方向に配置された菱形パターンとその間のブリッジ電極によって連結されてもよい。
【００６７】
第２実施例に係る本発明のストレッチャブルタッチスクリーンでは、図７に示すように、上記Ｒｘ電極及びＴｘ電極、すなわち、第１菱形パターン２３１、第２菱形パターン２３３、ブリッジ電極２５１、連結電極２３３ａが全てナノワイヤーからなる点と、上記ブリッジ電極２５１が弾性復元力の高い基材２００の凹部２００ａに位置している点、に特徴がある。
【００６８】
ここで、上記ブリッジ電極２５１と上記第１菱形パターン２３１の層間には第１層間絶縁膜２１０及び第２層間絶縁膜２２０が設けられ、上記ブリッジ電極２５１の両端に対応して、上記第１層間絶縁膜２１０及び第２層間絶縁膜２２０の層間にコンタクトホール２２０ａが設けられる。上記第１層間絶縁膜２１０は、例えば、下側に設けられているブリッジ電極２５１の表面を安定化するように有機膜成分の絶縁膜であってもよく、上記第２層間絶縁膜２２０は、有機膜成分に水分が侵入することを防止するための窒化膜などの無機膜からなるバリア膜２２０であってもよい。上記バリア膜２２０は、その上部に形成する上記第１菱形パターン２３１及び第２菱形パターン２３３、及び上記第２菱形パターンと一体型の連結電極２３３ａの形成時に用いられるエッチング液に対して下部コンポーネントを保護し、外気又は水分の侵入を防止することができる。
【００６９】
また、上記第１菱形パターン２３１及び第２菱形パターン２３３、並びに上記第２菱形パターン２３３と一体型の連結電極２３３ａの形成時に、上記コンタクトホール２２０ａにも上記第１菱形パターン２３１と連結されるナノワイヤー金属が満たされて、ブリッジ電極２５１との電気的接続が形成される。
【００７０】
また、このような第２実施例に係る本発明のストレッチャブルタッチスクリーンの構造にも、上記第１菱形パターン２３１、第２菱形パターン２３３及び連結電極２３３ａを覆う保護膜２６０が設けられてもよい。
【００７１】
一方、上述した構成において説明していないパッド電極２４０は、上述したように、下側のナノワイヤー金属の配線層と上部のＩＴＯなどの透明金属で形成することができ、ルーティング配線２３０は第１菱形パターン２３１及び第２菱形パターン２３３に比べて薄い幅の凹部２００ａを具備し、上記凹部２００ａにブリッジ電極２５１と同一層のナノワイヤー金属が通るようにして定義することができる。
【００７２】
そして、ＤＡはデッド領域、ＡＡはアクティブ領域を意味し、デッド領域（ＤＡ）はセンシングがなされず、パッド部或いは信号を印加する配線が通る領域であり、アクティブ領域（ＡＡ）は、Ｒｘ、Ｔｘ電極が設けられて実質的にタッチがセンシングされる領域を意味する。
【００７３】
一方、異方性導電フィルム５２５は、パッド電極２４０と表示パネルとをボンディングさせるために設けられる異方性導電フィルムである。
【００７４】
以下、上述した本発明の第２実施例に係る本発明のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法について説明する。
【００７５】
図８Ａ〜図８Ｅは、本発明の第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法を示す工程断面図である。
【００７６】
図８Ａに示すように、モジュラスが１００ＭＰａ〜２００ＭＰａである基材２００の第１表面から略１μｍ〜１０μｍの深さを有し、同一直線方向において複数個の離隔した第１凹部２００ａを形成する。ここで、上記基材２００はその厚さが１００μｍ〜２００μｍであり、第１凹部２００ａの深さが十分に薄いため、第１凹部２００ａの形成後にも基材２００自体の延伸力には変化がない。上記第１凹部２００ａは、射出成形によって定義することができる。
【００７７】
図８Ｂに示すように、上記第１凹部２００ａ内にナノワイヤーを満たしてブリッジ電極２５１を形成する。
【００７８】
続いて、図８Ｃに示すように、上記ブリッジ電極２５１を含む上記基材２００の第１表面に順に、有機膜成分の第１層間絶縁膜２１０及び無機膜成分の第２層間絶縁膜２２０を形成する。
【００７９】
次に、上記第２層間絶縁膜２２０及び第１層間絶縁膜２１０を共に選択的にエッチングして、上記ブリッジ電極２５１のそれぞれの両端が露出されるコンタクトホール２２０ａを形成する。
【００８０】
続いて、図８Ｄに示すように、上記コンタクトホール２２０ａを満たし、上記第２層間絶縁膜２２０上にナノワイヤーをコーティングした後、これを選択的にエッチングして除去し、ブリッジ電極２５１と重なる部位だけを除いては、互いに交差する形状の列と行（或いは、行と例）の第１菱形パターン２３１と第２菱形パターン２３３、及び互いに隣接する上記第２菱形パターン２３３同士を一体型に連結する連結電極２３３ａを形成する。
【００８１】
続いて、図８Ｅに示すように、上記第１菱形パターン２３１、第２菱形パターン２３３及び連結電極２３３ａを覆う無機膜成分の保護膜２６０を形成する。
【００８２】
一方、上述した第２実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンにおいて、電極の機能上、第１菱形パターン２３１及びブリッジ電極２５１を総じて第１電極といえ、第２菱形パターン２３３及び連結電極２３３ａを総じて第２電極といえる。
【００８３】
また、構成上、エッチング過程後に第２層間絶縁膜２２０の上部に露出される第１菱形パターン２３１、第２菱形パターン２３３及び連結電極２３３ａは、ナノワイヤーのエッチング後のパターン自体が完全に正菱形或いは正多角形の形状にパターン化されず、ワイヤーが縁から突出しても、各パターンが十分に数μｍの間隔で離隔しているため、少なくともタッチのようなイベントがない限り、交差するＲｘ電極及びＴｘ電極は電気的な離隔関係を維持することができる。
【００８４】
また、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンでは、基材２００内に第１凹部２００ａで既にブリッジ電極２５１を形成し、同じ成分のブリッジ電極２５１及び第１菱形パターン２３１が電気的に連結され、これと交差する方向において第２菱形パターン２３３及び連結電極２３３ａが電気的に連結されるため、各方向では一体化して作用する。したがって、基材２００を特定方向に延伸するとき、各方向の電極は独立してナノワイヤー成分同士が絡んでおり、延伸に対するストレスを少なく受け、また、ナノワイヤーの構造上、一部の延伸によって密度が疎になる部分があっても電気的な連結状態は維持しており、タッチ動作において装置の信頼性が維持される。
【００８５】
＜本発明の第３実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーン＞
【００８６】
図９は、本発明の第３実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンを示す断面図である。
【００８７】
図９に示すように、本発明の第３実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンは、ミューチュアルキャパシタンス方式実現する他の形態の実施例であり、第１方向の第１電極３１０と交差する第２方向の第２電極３２０が基材３００の異なる面に設けられている状態を示す。
【００８８】
この場合、同一工程で第１面及び第２面にそれぞれ第１凹部３００ａ及び第２凹部３００ｂを設けて基材３００を射出成形した後、順に、各面の凹部３００ａ，３００ｂに、ナノワイヤーからなる第１電極３１０及び第２電極３２０を満たす。
【００８９】
また、上記第１電極３１０を含む基材３００の第１面は、その表面を保護するように第１保護膜３３０で覆い、第２電極３２０を含む基材３００の第２面は、その表面を保護するように第２保護膜３４０で覆う。
【００９０】
ここで、上記第１保護膜３３０及び第２保護膜３４０は透明な有機膜であってもよく、上部に無機膜成分のバリア膜をさらに含んでもよい。
【００９１】
このような第３実施例に係るストレッチャブルタッチスクリーンは、単一の基材３００においてその両面に電極の形成領域が設けられ、互いに異なる信号が伝達されるＲｘ、Ｔｘ電極を具備するので、ナノワイヤーからなる電極のパターン化が容易であり、別途のコンタクトホールやナノワイヤー自体のエッチング工程が要求されず、比較的に信号干渉のないミューチュアルキャパシタンス方式で実現することができる。
【００９２】
一方、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンを用いた表示装置を説明する。
【００９３】
図１０は、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンを用いた表示装置を示す断面図である。
【００９４】
図１０に示すように、本発明の表示装置は、上述したストレッチャブルタッチスクリーンを含んでなり、次のような表示パネル６００を含む。
【００９５】
すなわち、表示パネル６００は、複数個のサブ画素をアクティブ領域に具備し、各サブ画素は少なくとも一つの薄膜トランジスタと有機発光ダイオードを含むことができる。
【００９６】
上記表示パネル６００も同様、軟性化及びストレッチャブル表示装置に対応するために、フレキシブルな基材（図示せず）上に薄膜トランジスタと有機発光ダイオードを含むことができる。場合によっては、表示パネル６００の一部の構成も、上述したストレッチャブルタッチスクリーンの構成が有する凹部と、上記凹部内にナノワイヤーからなる電極を満たす構成を適用することができる。
【００９７】
上述したストレッチャブルタッチパネル１０００は、接着層７００を介して表示パネル６００に付着され、ストレッチャブルな特性を維持する。
【００９８】
一方、本発明のストレッチャブルタッチスクリーンは、シリコーンエラストマ又はポリウレタンのように、２次元延伸率が１０％〜４０％のレベルである材料を用いるため、ストレッチャブルに適しており、また、ここに射出成形された凹部内にナノワイヤー成分の電極を満たすため、組織であるナノワイヤーによって互いに不規則なチェーン構造を有する電極の特性の上、延伸があっても電気抵抗の変化がほとんどなく、ストレッチャブルが繰り返されても動作の信頼性を維持できる利点がある。
【００９９】
また、ナノワイヤーは、パターニングよりも、凹部内に満たす方式をまず適用することによって、エッチングの適用時に、領域別に感度の差が出る現象を防止することができ、無定形性を有するナノワイヤーの短所を克服し、正確な形状に電極の形状を維持することができる。
【０１００】
上述した実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例に限定されるものではない。さらに、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは、実施例の属する分野の通常の知識を有する者によって、他の実施例に対しても組合せ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組合せや変形に関わる内容は本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
【０１０１】
また、以上では実施例を中心に説明してきたが、これは例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。したがって、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示されていない様々なの変形及び応用が可能であることが理解できるだろう。例えば、実施例に具体的に現れた各構成要素は変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１００      基材
１１０      第１電極
１１０ａ    凹部
１１２    ルーティング配線
１２０        保護膜
【図１】
2019212333.tif 000003
【図２】
2019212333.tif 000004
【図３】
2019212333.tif 000005
【図４Ａ】
2019212333.tif 000006
【図４Ｂ】
2019212333.tif 000007
【図４Ｃ】
2019212333.tif 000008
【図５】
2019212333.tif 000009
【図６】
2019212333.tif 000010
【図７】
2019212333.tif 000011
【図８Ａ】
2019212333.tif 000012
【図８Ｂ】
2019212333.tif 000013
【図８Ｃ】
2019212333.tif 000014
【図８Ｄ】
2019212333.tif 000015
【図８Ｅ】
2019212333.tif 000016
【図９】
2019212333.tif 000017
【図１０】
2019212333.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月5日(2019.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
延伸率が１０％以上であるストレッチャブル基材と、
前記ストレッチャブル基材の第１表面から一定の第１深さが除去されて定義され、前記第１深さは前記ストレッチャブル基材の厚さの１／２００から１／１０までである複数個の第１凹部と、
前記複数個の第１凹部を満たす第１ナノワイヤー群からなり、前記第１ナノワイヤー群は、互いに接続する複数のナノワイヤーを有し、各ナノワイヤーはナノサイズの幅を有する複数個の第１電極と、
前記第１電極を覆う保護膜と、
を有する、ストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項２】
前記ストレッチャブル基材は、シリコーン系フィルム又はポリウレタン系フィルムである、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項３】
前記複数個の第１凹部は互いに平行であり、前記ストレッチャブル基材の一辺に沿う進行方向に配置された、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項４】
前記保護膜は、表面を平坦化する有機膜である、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項５】
前記保護膜上に、前記第１電極と交差する方向に配置される複数個の第２電極と、
前記第２電極と重ならず、互いに隣接している前記第１電極と電気的に連結され、前記第２電極と交差する方向に配置された複数個の第１接続電極と、をさらに含み、
前記第２電極及び前記第１接続電極もまた第２ナノワイヤー群を含み、前記第２ナノワイヤー群は、互いに接続する複数のナノワイヤーを有し、各ナノワイヤーはナノサイズの幅を有する、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項６】
前記保護膜は、有機膜及び無機膜の積層である、請求項５に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項７】
前記保護膜上に、前記第２電極及び前記第１接続電極を覆うバリア膜をさらに有する、請求項６に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項８】
前記ストレッチャブル基材の第２表面上の前記第１凹部と交差する方向に設けられ、前記ストレッチャブル基材の第２表面から一定の第２深さが除去されて設けられ、前記第２深さは前記ストレッチャブル基材の厚さの１／２００から１／１０までである複数個の第２凹部と、
前記複数個の第２凹部を満たす第２ナノワイヤー群からなり、前記第２ナノワイヤー群は、互いに接続する複数のナノワイヤーを有し、各ナノワイヤーはナノサイズの幅を有する複数個の第２電極と、をさらに有する、請求項１に記載のストレッチャブルタッチスクリーン。
【請求項９】
延伸率が１０％以上であるストレッチャブル基材を準備し、
前記ストレッチャブル基材の第１表面から、前記ストレッチャブル基材の厚さの１／２００から１／１０までである第１深さであり同一直線方向に進行する複数個の第１凹部を形成するステップと、
前記第１凹部内に第１ナノワイヤー群を満たして第１電極を形成し、前記第１ナノワイヤー群は、互いに接続する複数のナノワイヤーを有し、各ナノワイヤーはナノサイズの幅を有するステップと、
前記第１電極及び前記ストレッチャブル基材の第１表面を覆う保護膜を形成するステップと、
を含む、ストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１０】
前記第１凹部を形成するステップは、前記ストレッチャブル基材を射出成形してなる、請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１１】
前記保護膜を選択的に除去して、前記複数個の第１電極の両端が露出されるコンタクトホールを形成するステップと、
前記コンタクトホールを満たし、前記保護膜に第２ナノワイヤー群をコーティングし、前記第２ナノワイヤー群は、互いに接続する複数のナノワイヤーを有し、各ナノワイヤーはナノサイズの幅を有するステップと、
前記第２ナノワイヤー群を選択的に除去して前記保護膜上に前記コンタクトホールを通して隣接した前記第１電極の両端に接続される複数個の第１接続電極及び前記第１接続電極と交差する方向の複数個の第２電極を形成するステップと、
を更に含む、請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１２】
前記第１接続電極及び前記第２電極を含む前記保護膜を覆うバリア膜を形成するステップをさらに有する、請求項１１に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１３】
前記ストレッチャブル基材の第２表面から第２深さを有し、前記同一直線方向に進行する複数個の第２凹部を形成するステップと、
前記複数個の第２凹部に第２ナノワイヤー群で複数個の第２電極を形成するステップと、を更に含み、
前記第２ナノワイヤー群は、互いに接続する複数のナノワイヤーを有し、各ナノワイヤーはナノサイズの幅を有する請求項９に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１４】
前記複数個の第１凹部及び前記複数個の第２凹部は、同じ射出成形工程で定義される、請求項１３に記載のストレッチャブルタッチスクリーンの製造方法。
【請求項１５】
請求項１から８のいずれか一項に記載のストレッチャブルタッチスクリーンと、
前記ストレッチャブルタッチスクリーンと接着層によって貼り合わせられた表示パネルと、
を有する、表示装置。