浅谈如何利用廉价的铜布线实现大尺寸触摸面板

铜/PET薄膜采用铜膜厚2μm的蒸镀薄膜。由于铜膜呈红色，原以为需要实施黑化处理，但缩小线宽的话就基本看不到了，所以无需在意颜色。使用湿法蚀刻的初期阶段产品，线宽为10μm左右。这个宽度的话，仔细看能看到。缩小铜线宽度后，铜与PET之间的粘着力会下降，容易剥落。因此，在蚀刻后连续涂布了透明保护层。

　　图5为网状图案示例。传感器部以1～2mm的间距设置了多条细铜线。结合这些细铜线形成一个传感器，与布线电极连接。该传感器以5～6mm 的间距配置。X传感器薄膜与Y传感器薄膜分别设置，利用光学粘合剂（OCA）粘合。制作的触摸面板从正面看有格子状的图案。

　　图5：采用铜网状图案方式透明导电性薄膜的触摸面板构造

　　在PET薄膜上绘制X、Y传感器线（a）。利用OCA粘贴X、Y传感器薄膜（b）。

　　即使细铜线有一根断了，只要剩余的铜线是好的，传感器就能正常工作，所以采用了一个传感器由多条细铜线形成的图案。如果用细铜线网形成 ITO膜常用的棱形图案的话，在棱形间的狭小连接部，连接的铜线数量减少，万一断了，传感器将无法工作。可能会导致成品率降低，因此此次未予采用。

　　制作的触摸面板的透射率由细铜线的面积占有率决定，可以得出图4所示的透射率与薄膜电阻值的关系。不过，在网状图案中，电阻适合以传感器两端间的电阻表示，不适合用薄膜电阻值讨论。300mm长的传感器两端间的电阻只有约50Ω，非常低。此次的铜网状图案方式与ITO薄膜和银纳米线涂布薄膜等相比，可将电阻值减小一位数以上。

　　可利用卷对卷工艺 铜网状图案方式的另一个优点是，可解决触摸面板的大型化课题——降低布线电阻。在铜网状图案中，蚀刻铜膜时除了传感器部分外，布线部分也能利用低电阻铜膜形成图案。其线宽/线距可实现10μm/10μm。

　　图6是利用铜网状图案方式透明导电性薄膜制作触摸面板的工序。这里比较了利用ITO玻璃基板生产玻璃盖板一体型触摸面板的工序，以及利用 ITO、PET薄膜基板和银纳米线膜、PET薄膜基板等生产分立型触摸面板的工序。利用玻璃基板的工序需要三道光刻工序和两道成膜工序。利用ITO、 PET薄膜的工序需要一道光刻工序和一道布线印刷工序。

　　图6：铜网状图案方式与其他方式触摸面板的制造工序比较

　　铜网状图案方式的电极安装工序少，能以卷对卷工艺制造，因此可降低制造成本。

　　而铜网状图案方式只需要一道光刻工序即可形成传感器和布线。而且，该工序的优点是可利用卷对卷工艺形成。

　　能自由弯折和缠绕 利用铜网状图案方式制作的触摸面板的灵敏度取决于X传感器电极和Y传感器电极的电极间隔。该电极间隔在0.3～3mm间变化时的灵敏度如图7所示，即使间隔扩大，灵敏度的降幅也很小。间隔变小的话，可能是因为X、Y传感器电极的交点增加，导致寄生电容增加，灵敏度的增幅也比较小。另外，由于铜线的面积占有率增加，透射率也会降低。

　　图7：基于细铜线线距的灵敏度变化

　　即使扩大线距，灵敏度的降幅也较小，缩窄线距时的灵敏度升幅也不太大。

　　在铜网状图案透明导电性薄膜上粘贴玻璃盖板时，灵敏度会随着玻璃厚度而变化。图8中的实线表示玻璃盖板厚度在0～3mm间变化时的结果。由于业界普遍认为玻璃盖板厚度造成的灵敏度降幅比公开的ITO膜棱形图案触摸面板小，为了调查个中缘由，我们实施了计算机模拟。

　　图8：玻璃盖板厚度依赖性

　　本图将增加玻璃盖板厚度时的灵敏度变化进行了系统显示。虚线通过右图进行模型化后，显示了计算结果。

　　在手指与平板型传感器的构造中，静电容量以C＝εS/d来表示，在网状电极与手指的构造中，静电容量以C＝2πεL /In（2d/b）来表示。假设S为1cm见方，网状电极的形状为在1cm见方的面积中，在X、Y传感器电极上各排列10条b＝8μm宽的细铜线。此时，当电极与手指的间隔d只有不到约0.5mm时，平板型传感器构造的容量值较大，而d扩大到0.5mm以上时，网状构造传感器的容量值较大。我们的铜网状图案SpiderNet薄膜对灵敏度的依赖性与网状电极的模拟结果相似。

　　铜/PET薄膜原来在FPC（Flexible Printed Circuits）等用途广为人知，可弯折性出色。因此，我们测量了将SpiderNet薄膜缠绕在细棍上时的电阻变化（图9）。在180度弯折的状态（缠在直径0㎜的棍上时）下未发现电阻增加，因此判定其具备出色的可弯折性。

　　图9：铜网状图案方式透明导电性薄膜的弯曲特性

　　即使完全弯曲，电阻值也不会发生变化。

这种出色的可弯折性将扩大触摸面板的新用途。比如无框触摸面板、卷绕式触