淺談如何利用廉價的銅布線實現大尺寸觸摸面板（一）

如今，觸摸面板是平板終端和智能手機不可或缺的輸入裝置。隨著2012年秋季“Windows 8”的亮相，觸摸面板還開始用作個人電腦的用戶界面（UI）。在日本的購物中心等，層指南和Table PC等出現了采用30英寸以上大型觸摸面板顯示器的趨勢。這個領域被稱作數字標牌，市場在不斷擴大之中。觸摸面板的用途日益擴大，預計帶觸摸面板的顯示器在日本的市場規模2015年前后將超過2萬億日元。

　　不過，大型觸摸面板在成本和性能方面存在技術課題。觸摸面板研究所通過在PET薄膜基板上形成銅布線，開發出了10英寸以上的產品也能充分發揮性能的透明導電性薄膜“SpiderNet”，并已經從2011年12月開始供貨。本文將對開發的背景和開發品的特點及特性加以介紹。

　　10英寸以下的產品中ITO占主流

　　現在，智能手機和平板終端等使用的10英寸以下的觸摸面板主要是靜電容量式，觸摸面板部采用作為獨立的外置部件提供的“分立型”（圖1）。這種觸摸面板主要分為在傳感器基板上使用ITO玻璃基板的類型和使用ITO薄膜基板的類型。“iPhone”等使用ITO玻璃基板，“iPad mini”使用ITO薄膜基板，市場目前分為樹脂膜和玻璃兩大領域。

　　圖1：基于觸摸面板截面構造的分類

　　目前以（a）分立型為主流，不過面向新一代產品，（b）玻璃蓋板一體型和（d）In-cell型的開發也日趨活躍。

　　面向新一代產品，目前的開發趨勢包括在覆蓋產品機殼表面的玻璃蓋板上配備觸摸面板功能的“OGS（One Glass Solution）型”（也稱為玻璃蓋板一體型），以及在顯示部嵌入觸摸面板功能的“In-cell型”。OGS型方面，在整張化學強化玻璃蓋板上形成 ITO層，然后切割成單張的方式最有希望量產，但強化玻璃的切割方法及其成品率還存在問題。為解決該問題，實現輕量化并降低成本，“OPS（One Plastic Solution）型”受到了關注。也就是用樹脂保護膜取代玻璃蓋板的動向，后面將要提到的高耐熱樹脂膜就是候補之一。

　　In-cell型方面，“索尼的產品”將彩色濾光片基板上的防靜電ITO層用到了傳感器電極上，而美國蘋果公司為“iPhone5”采用了在TFT基板上形成X和Y兩個傳感器電極的自主方式。兩種方式均在觸摸面板和液晶面板中共用驅動電路，所以需要同步觸摸面板和液晶面板的驅動。因此，隨著產品尺寸的增大，顯示寫入時間的比率增加，出現了難以確保觸摸檢測時間的課題。

　　尺寸增大，響應性降低

　　除了這些課題外，畫面尺寸擴大到10英寸以上后，材料方面也會出現課題。一是，目前的ITO傳感器電極的電阻變得過大，另一個是，電極數增加，邊框布線部分的面積增大。

　　靜電容量式觸摸面板為實現多點觸控，達到一定程度的位置精度，需要將傳感器電極的間隔由現在的6mm縮小至4～5mm左右。要想滿足 Windows 8的性能參數，需要5mm以下的線距。畫面尺寸一擴大，傳感器電極的數量必然會增加。比如20英寸畫面的Windows 8性能參數，X傳感器電極和Y傳感器電極合計需要150條，布線也需要150條。為了盡量縮窄設置布線的邊框部，需要將布線的線寬/線距縮減至30μm /30μm左右，而且要盡量降低電阻值。

　　另外，作為靜電容量式觸摸面板透明導電膜所需特性的基礎要素，可以將傳感器電極端子間的電阻降至10k～15kΩ以下。這是供貨傳感器驅動IC的半導體廠商的要求。

　　下面以圖2所示的棱形圖案的傳感器電極為例介紹一下這一要求的背景。該電路由電阻（R）和容量（C）兩部分構成，電路的時間常數（信號上升時間）τ以τ＝R×