JP2009050868A - 基板製造方法及び基板を用いた静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 二層に貼り合わされた透明導電性フィルムの内部の導電膜を任意の形状で、且つ、個別に加工できるレーザ加工方式、及びこの方式によって形成される静電容量式タッチパネルの提供を目的としている。
【解決手段】 本発明の静電容量式タッチパネルの加工方式は、紫外線吸収層を有する粘着層を用いて、予め貼り合わされた透明導電性フィルムの内部の導電層にレーザ光を照射し、二層の導電層を個別にパターニングすることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は静電容量式タッチパネル及び静電容量式タッチパネルの製造方法に関し、特にレーザーパターニングによる透明電極の加工技術に関する。

パーソナルデジタルアシスタント（PDA）、ノートPC、OA機器、医療機器、或いはカーナビゲーションシステム等の電子機器においては、これらのディスプレイに入力手段（ポインティングデバイス）を兼ね備えるためのタッチパネルが広く用いられている。代表的なタッチパネルには、抵抗膜式、電磁誘導方式等のほか、静電容量式が知られている。

一般的な静電容量式タッチパネルは、例えば所定の誘電特性を有する２枚の透明樹脂フィルムを有し、それぞれの片面にストライプ状にレーザーパターニングされた透明導電膜（ライン電極）を備える。そして、当該透明樹脂フィルムを前記ストライプ状の透明導電膜が直交するように対向させつつ、その間に絶縁層を介して構成される。一方の透明樹脂フィルムの透明導電膜が配設されていない片面が入力面となり、当該入力面が外部に露出されるように配設される。

この静電容量式タッチパネルでは、駆動時には各透明導電膜に対し、外部から接続された駆動回路により一定期間ごとに交互に測定電圧を印加する。この状態でユーザーが透明樹脂フィルム上の任意の位置を指で押圧すると、当該押圧位置で、ユーザーの指（接地）、透明樹脂フィルム、各透明導電膜による複数の容量（コンデンサ）構造が形成される。
この複数のコンデンサの電流変化をそれぞれ監視し、その最大変化がある位置を入力位置として検出する。これにより、パネル上の前記接触部分の座標を認識し、適切なインターフェイス機能が図られるようになっている。

透明電極付樹脂フィルムのパターニングをレーザーパターニングすることで、湿式法における溶液・排液の管理が不要の他、当該他の方法に比べてアブレーション（固体からの爆発的な粒子放出現象）により微細な加工が可能な利点がある。

そこで近年では、波長が355nm付近の紫外線レーザーを第三高調波として用いたレーザーパターニング技術が開発されている（特許文献1）。波長355nmの紫外線レーザーは透明樹脂フィルムでの吸収率が低く、且つ導電膜での吸収率が高いため、レーザーパワーをそれほど上げなくても、導電膜のみを選択的にレーザーパターニングできる。また短波長で集光性が良好のため、微細なパターニングが可能になっている。

さらに特許文献２、３には、複数の樹脂フィルム及び透明導電膜を積層してなるフィルム積層体に対し、外部より第三高調波レーザーを照射して、中間層のみを選択的にアブレーションする加工技術が開示されている。この加工技術によれば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下PETフィルムと略す）等の一定の透明樹脂フィルムにレーザーを透過させ、その下の加工対象面にレーザーパワーを集中しやすくなるメリットがある。また、フィルム基板の収容や搬送に伴う傷付き等の損傷を防止できることを示している。
特開2003-37314号公報 特開2004-202498号公報 特開2003-23230号公報

しかしながら、特許文献１、２及び３等の従来技術をタッチパネルの製造方法に適用するに当たっては、幾つかの課題がある。
現在、市場におけるLCD等のディスプレイの高精細化の動向に伴い、当該ディスプレイに装着されるタッチパネルについても同様に精密化・高精細化が要求されている。そのためには透明樹脂フィルム上にレーザーパターニングされる透明電極を高精細で形成し、且つ、各透明樹脂フィルム毎の透明電極を互いに精度良くアライメントする必要があるが、このようなアライメント工程はタッチパネルの製造効率を低下させるおそれがある。

また、高精細な透明電極を透明樹脂フィルム上でレーザ加工する際、アブレーションによって飛散した導電物質が導電パターンの短絡を引き起こし、性能の劣化を起こすことが予想される。

さらに、静電容量式タッチパネルの二層の電極は、パターン形状が異なっているため、内部のパターン形成は困難である。

以上のように、静電容量式タッチパネルにおいて微細なレーザーパターニングを行う上では、未だ解決すべき課題が存在する。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、微細な透明電極構造を有しつつ、精度よくアライメントが可能な静電容量式タッチパネルの製造方法と、当該方法により作製した透明電極付樹脂フィルムを用いることによって、良好な視認性及び入力性能を呈する静電容量式タッチパネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された製造方法は、少なくともレーザ光に対して透明である樹脂基板からレーザ光を照射し、照射側の樹脂基板上に積層されている透明電極をパターニングし、さらに、反対側の樹脂基板側からレーザ光を照射し、照射側の樹脂基板上に積層されている透明電極をパターニングすることにより、所定の回路パターンを形成することを特徴とする。

また、請求項２に記載された製造方法は、請求項１に記載されたレーザ光に対して、前記粘着材料層が光吸収材料であることを特徴とする。

請求項３に記載された製造方法は、請求項2に記載された粘着材料層が、紫外線吸収剤を含有する粘着フィルム、芯材に該レーザ光を吸収する樹脂フィルムを有する粘着フィルム、芯材に紫外線吸収剤を塗布した樹脂フィルムを有する粘着フィルム、芯材に紫外線吸収剤を含有した樹脂フィルムを有する粘着フィルムのいずれかであることを特徴とする。

請求項４に記載された製造方法は、請求項１、２または３に記載されたレーザ光に対して、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザー光源から出射されたＹＡＧ第三高調波レーザ光であることを特徴とする。

請求項５に記載された製造方法は、請求項1、２、３または４の基板製造方法において、上記樹脂基板が絶縁性透明基板であり、かつ、上記導電膜が透明導電膜であり、上記レーザ光で該絶縁性透明基板上の該透明導電膜を除去することにより、該絶縁性透明基板上に透明電極を形成すること特徴とする。
なお、前記製造方法において、絶縁性透明基板としてPETフィルムを用いることができる。また、前記透明導電膜として酸化インジウム錫（以下ITOと略す）膜、スズ酸化膜、アルミニウム添加酸化亜鉛膜のうちの一種以上を用いることができる。

請求項６に記載された製造方法は、請求項３記載の該レーザ光を吸収する樹脂フィルムがポリエチレンナフタレートフィルム（以下PENフィルムと略す）であることを特徴とする。

また、請求項７に記載された発明は、請求項１ないし請求項６のいづれか1項に記載の基板製造方法によって作製される静電容量方式のタッチパネルであり、透明性が高く、良好な視認性を有する静電容量式タッチパネルである。

このタッチパネル製造方法においては、一対の透明樹脂基板の透明導電膜側が対向するように粘着層で貼り合せて用いることができる。また、一対の透明樹脂基板の透明導電膜側が並行するように粘着層で貼り合せて用いることもできる。いずれの場合も、前述の本発明の製造方法により前記透明導電膜がパターニングされ、静電容量式タッチパネルが構成できる。

本発明のタッチパネルの製造方法によれば、以下の各効果が奏される。 本発明によれば、レーザパターニングに際して紫外線レーザの第三高調波を用いることにより、透明導電膜のみを選択的に加工するすることができ、紫外線吸収層をITO膜間に挿入することにより、二層のITO膜を選択的にパターニングすることができる。さらに、加工パターンを変更することにより多品種少量生産に対応可能である。また、予め貼り合わせを行っているため、パターニング後の貼り合わせの不良を無くする効果がある。

以下に、本発明の各実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の基板製造方法に使用するレーザー加工装置の概略構成図である。本レーザー加工装置は、パルス状のレーザ光を繰り返し出射するレーザ光源としてのYAGレーザ装置1、第三高調波（THG）発生器２、レーザ光を集束させ対象物に照射する伝送系３、及び、加工対象物を固定し照射位置を移動させるXYテーブル４から構成されている。

上記YAGレーザ装置１はYAGロッド及びQスイッチを内蔵したレーザヘッド部とQスイッチを駆動するQスイッチ駆動部とYAGロッドにレーザ発振用の駆動電流を供給するレーザ電源を有している。
上記Qスイッチ駆動部は、YAGレーザ装置１に附属した制御システム（図示せず）から送り出されたレーザ制御信号に基づいてQスイッチを制御する。第三高調波（THG）発生器２との組合せで、上記Qスイッチを駆動する制御信号の繰り返し周波数は15〜300KHzの範囲で変化させることができる。
第三高調波（THG）発生器２は、レーザヘッドからの近赤外光（波長λ＝1064ｎｍ）を3倍の振動数に変換する装置であり、変換された波長（λ＝355ｎｍ）においては、透明導電膜であるＩＴＯ膜の吸収率が高まるのでＩＴＯ膜の除去を効率良く行うことができる。

XYテーブル４の寸法の一例は430mm×330mmであり、最大ワーク速度500mm/sec、位置決め精度±5μmで駆動することができる。積層ＩＴＯフィルム５はXYテーブル４に吸引及び機械的な位置決め機構等によって固定される。さらに、図には示していないが、必要に応じてアテネータ（減衰器）を伝送系に挿入することができる。

当該加工対象物は、図1に示す積層ＩＴＯフィルム５である。透明樹脂基板（レーザ出射側）、透明導電膜（レーザ出射側）、粘着材料層、透明導電膜（レーザ入射側）、透明樹脂基板（レーザ入射側）を同順に積層して構成される。すなわち該積層ＩＴＯフィルム５は透明樹脂基板にＩＴＯ膜層が形成されたＩＴＯフィルムの導電面側どうしを対向させ、粘着材料層で貼り合せたものである。
また、透明樹脂基板（レーザ出射側）、透明導電膜（レーザ出射側）、粘着材料層、透明樹脂基板（レーザ入射側）、透明導電膜（レーザ入射側）を同順に積層してもよい。

前記透明樹脂基板材料には、一定の弾力性及び透明性を有する各種プラスチックフィルムが使用できるが、本発明では略355nm付近に比較的高い吸収率を有さない材料を用いる必要がある。それは、レーザ照射時に透明樹脂基板の下層にある透明導電膜を選択的にアブレーションするためである。透明樹脂フィルムの厚みとしては、通例のように20〜500μmのものを用いることができる。

粘着材料層としては、前記透明樹脂基板と同様の一般的な市販材料が適用できる。具体的な材料としては、アクリル系粘着材、シリコン系粘着材、天然ゴム系粘着材が挙げられる。層厚みとしては、通例は10〜150μmのものが用いられる。

さらに、該粘着材料層にレーザ光の吸収層としての機能を持たせるために、紫外線吸収剤を使用することができる。ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチルテレフタレート樹脂等)やアクリル系粘着材には、ベンゾトリアゾール系やトリアジン系の紫外線吸収剤を用いることができる。

透明導電膜としては、一般的な材料を用いることができるが、本発明では略355nm付近に高い吸収率を有する材料を用いる。 例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウム錫）、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、酸化亜鉛−酸化錫系、酸化インジウム−酸化錫系等の透明導電材料、スズ酸化膜などが考えられる。またこれらの材料を重ねて形成してもよい。このうち1種だけを使用するようにしてもよい。

透明樹脂フィルム上への透明導電膜の成膜は、透明導電膜材料の特質・膜厚等の条件に応じて、 スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のPVD法、あるいは、CVD法等のいずれかの方法が適宜選択される。

透明樹脂基板と粘着材料層と透明導電膜との構成例を図２に示すが、これに限定されるものではない。図２の（a）では、透明樹脂基板１０に透明導電膜１５が形成された二層が、紫外線吸収剤を含有する粘着フィルム２２で貼り合わされている。

図２の（ｂ）では、透明樹脂基板１０に透明導電膜１５が形成された二層が、芯材に該レーザ光を吸収する樹脂フィルム２４を用い、芯材の両面の粘着材２０で貼り合わされている。

図２の（ｃ）では、透明樹脂基板１０に透明導電膜１５が形成された二層が、芯材に紫外線吸収剤を塗布した樹脂フィルム２６を用い、芯材の両面の粘着材２０で貼り合わされている。

図２の（ｄ）では、透明樹脂基板１０に透明導電膜１５が形成された二層が、芯材に紫外線吸収剤を含有した樹脂フィルム２８を用い、芯材の両面の粘着材２０で貼り合わされている。

次に、積層ＩＴＯフィルム５へのレーザ加工について説明する。透明樹脂基板としてPETフィルムを用いることができる。当然ながら、加工に際しては、透明導電膜の材料、厚み、ＸＹテーブルの速度、レーザパワー、レーザパルス繰り返し周波数等の条件を設定する必要がある。さらに、加工幅が所定の値になるように、焦点距離を調節する。
YAGレーザの第三高調波（波長355nm）を用いれば、レーザ入射側PETフィルムに与える熱影響を低減でき、微細加工に好適である。また透明導電膜付樹脂基板としてITO膜付PETフィルムを用いる場合には、ＩＴＯとPETフィルムとの吸収率の差を利用して、専らＩＴＯ膜のみを選択的に効率よく加工することができる。

積層ＩＴＯフィルム５にはレーザ入射側及びレーザ出射側に合計二層のＩＴＯ膜が存在するため、本発明の一実施形態ではアブレーション対象となる加工対象面はレーザー入射側ITO膜に対して設定される。レーザ入射側及びレーザ出射側のいずれのITO膜にも加工する場合には、順次積層ＩＴＯフィルム５を裏返してＸＹテーブル上にセットし加工すればよい。
しかしながら、紫外線吸収層を有しない粘着材料層の場合、該積層ＩＴＯフィルム５に入射したレーザビームのエネルギーはレーザ入射側のＩＴＯ膜をアブレーションするだけでなく、レーザ出射側のＩＴＯ膜までアブレーションを起こす可能性があり、不要なパターニング加工が行われる場合がある。

以上に基づき、以下、本発明の具体的な実施例について説明する。

まず、PETフィルム（125μｍ）の片面に、ＩＴＯ膜をスパッタリング（約0.02μｍ厚）した透明導電性基板を用意し、それぞれのＩＴＯ膜側を内側にして、紫外線吸収剤（ベンゾトリアゾール系）入りの粘着フィルム（約25μｍ厚）を用いて貼り合せ、積層ＩＴＯフィルムを作製した。
続いて、図１に示すYAGレーザ装置（Spectra-Physics社製、HIPPO High Power Q-SwitchedLaser）を用いてレーザ照射をおこなった。照射条件は、発振周波数160KHｚ、焦点レンズ50ｍｍ、駆動用LD電流61％、XYテーブル速度100ｍｍ/秒である。この時のパワー密度は20ｍW/平方ｃｍ であった。上下方向の焦点位置を調整し、約15μｍ幅の絶縁層で分離されたライン電極を作製した。さらに、積層ＩＴＯフィルムを裏返し、XYテーブル上で位置決めを行い、再度、同条件でレーザ照射を行い、ライン電極を作製した。上下のライン電極は直交する配置となっている。図３は実施例１の説明図で、３図左はレーザー加工時を、３図右はレーザ加工終了時の状況を示す。

上述の加工を行った基板に引き出し電極を印刷し、静電容量式タッチパネルを作製した。引き出し電極は銀ペーストをスクリーン印刷して作製した。その際、電極材料としてカーボンペースト等の公知の材料を用いてもよい。また、作製方法としては、スクリーン印刷、マスク印刷等の方法を用いることができる。

実施例１と同様にスパッタリングを行った透明導電性基板を用意し、ＩＴＯ膜の上にアクリル系の粘着フィルム（約25μｍ厚）を貼り合わせ、PENフィルム（約6μm厚）、粘着フィルムを積層し、さらに、透明導電性基板をPETフィルム側から貼り合わせ、積層ＩＴＯフィルムを作製した。図４は実施例２の説明図で、４図左はレーザー加工時を、４図右はレーザ加工終了時の状況を示す。
続いて、実施例１と同様な方法を用いてライン電極を作製し、PETフィルム面を接触面とする静電容量式タッチパネルを作製した。

実施例１、実施例２のいずれの場合においても、レーザ照射されたＩＴＯ膜部分には残留分は無く、ライン電極間は完全に絶縁されていた。その結果、視認性がよく、透明性の高い静電容量式タッチパネルを実現することができた。

本発明は、例えばノートパソコンや携帯電話、携帯情報端末機器、カーナビゲーションシステム、ゲーム機器等で使用されるタッチパネル付ディスプレイとその製造方法に利用することが可能である。

本発明の基板製造方法に使用するレーザー加工装置の概略構成図 本発明の透明樹脂基板と粘着材料層と透明導電膜との構成例説明図 本発明の実施例の説明図 本発明の他の実施例の説明図

符号の説明

１ YAGレーザ装置
２ 第三高調波（THG）発生器
３ 伝送系
４ XYテーブル
５ 積層ＩＴＯフィルム
１０ 透明樹脂基板
１５ 透明導電膜
２０ 粘着材
２２ 紫外線吸収剤を含有する粘着フィルム
２４ レーザ光を吸収する樹脂フィルム
２６ 紫外線吸収剤を塗布した樹脂フィルム
２８ 紫外線吸収剤を含有した樹脂フィルム

Claims (7)

1. 樹脂基板上に形成された導電膜に、レーザ加工装置を用いてレーザ光を照射し、該基板上に回路パターンを形成する基板製造方法において、導電膜を有する樹脂基板を粘着材料層を用いて二層に貼り合せた後、二層の樹脂基板の両面からレーザ光を照射し、回路パターンを形成することを特徴とする基板製造方法。
2. 請求項１の基板製造方法において、該粘着材料層に該レーザ光を吸収する層を設けたことを特徴とする基板製造方法。
3. 請求項１または２の基板製造方法において、上記該レーザ光を吸収する層が、紫外線吸収剤を含有する粘着フィルム、または、芯材に該レーザ光を吸収する樹脂フィルムを有する粘着フィルム、または、芯材に紫外線吸収剤を塗布した樹脂フィルムを有する粘着フィルム、または、芯材に紫外線吸収剤を含有した樹脂フィルムを有する粘着フィルムからなることを特徴とする基板製造方法。
4. 請求項１、２または３の基板製造方法において、上記レーザ加工装置の光源が、Ｑスイッチを有するＹＡＧレーザ光源であり、かつ、上記レーザー光がＹＡＧ第三高調波であることを特徴とする基板製造方法。
5. 請求項１、２、３または４の基板製造方法において、上記樹脂基板が絶縁性透明基板であり、かつ、上記導電膜が透明導電膜であることを特徴とする基板製造方法。
6. 請求項３記載の該レーザ光を吸収する樹脂フィルムがポリエチレンナフタレートフィルムであることを特徴とする基板製造方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいづれか１項に記載の基板製造方法を用いて作製された静電容量式タッチパネル。

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