JP2012155369A - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】印刷塗布時におけるマスクの位置合わせのズレ等による塗膜の空白の発生や塗膜内への気泡の発生を防ぐことができ、よって、高品質な塗膜を低コストかつ簡易な工程で形成可能な静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】基材１０上に形成された隔壁２０に囲まれた凹部３０に充填されたインク材料により電極が構成される静電容量式タッチパネルにおいて、前記凹部において基材面１１と前記隔壁の壁面２１とがなす角を９０度より大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は静電容量の変化で操作入力を検出する静電容量式タッチパネルに関し、特に高品質の印刷塗布パターニングを低コストかつ簡便に形成するものに関する。

静電容量式タッチパネルは、機構部が無いため耐久性が高く、かつ、直感的な操作が可能なため、操作パネルのタッチスイッチや情報端末のタッチパッド等、近年様々な産業分野で利用されている。静電容量式タッチパネルは、人体等の導電体が電極に接近もしくは接触した時に形成されるコンデンサの静電容量変化を検知することで動作する。この検知電極には、液晶パネル上の入力操作や光透過による演出性等を考慮し、一般に透明導電材料が用いられる。現在、透明導電材料としてＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の無機材料を用い、これをスパッタ堆積等により薄膜形成することにより検知電極を構成することが多いが、加工プロセスが大掛かりで、かつ、環境負荷が大きいといった点が産業応用上問題となっている。

そこで、近年、半導体材料（ＩＴＯ微粒子や導電ポリマーなど）が溶媒に分散された透明導電インクを塗布もしくは印刷パターニングすることで従来の加工技術を置換しようとする開発が活発になされている。塗布もしくは印刷プロセスは、スパッタリングやエッチングなど、いわゆる半導体微細加工技術に代表されるようなプロセスと比較し、大掛かりな真空装置が不要であり、また、エッチングによる大量の廃液などが発生しないため、簡便で低コストかつ低環境負荷であると言える。しかしながら、一方で、インクであるが故、塗布・印刷後のパターンに滲みが発生し易く、また、次工程への搬送途中に望まない領域にインクが流れ出るといった実用上の問題があった。

このようなインク溢流問題に対し、基材上に凸状の隔壁を形成することで凹部を形成し、凹部にインクを充填するという発明がなされてきた（特許文献１、２、３）。これらの特許文献においては、いずれも隔壁の断面形状が矩形の構成、すなわち、凹部において基材面と隔壁の壁面とのなす角を９０°とした構成が開示されている。

特開２００２−１２２７２３号公報 特開２００７−１４０２１４号公報 特開２００９−００９５７４号公報

特許文献１、２、３においては、隔壁の断面形状に関しては、単に矩形とする構成が特段の説明なく開示されているに留まる。しかし、断面形状が矩形であると、特に、スクリーン印刷によりインクの塗布を行う場合に次のような問題が生じる。

スクリーン印刷は、図８に示すように、スキージ４０の移動に伴ってインク５０をマスク６０に設けられたメッシュ様のマスク開口部７０に充填するとともに、スキージ４０の押圧によりマスク６０を変形させ、かつ、基材１０（基材面１１）と接触させながらインク５０を、基材１０（基材面１１）と隔壁２０（壁面２１）とにより形成された凹部３０に転写し、更に、スキージ４０の通過後はマスク６０自身の張力を利用して強制的かつ自動的に基材１０から離れることでインクをパターニングする手法である。

しかし、図８に示す構成のように、塗膜形成領域である凹部３０の幅とマスク開口部７０の幅が同じである場合、マスクの変形や位置合わせのわずかなズレにより、図９に示すように塗膜５１が形成されない空白部分５２が形成されてしまうことがあり、塗膜のムラにより導電性が不安定となり導電不良の原因となる。

そこで、図１０に示すように、マスク開口部７０の幅が塗膜形成領域である凹部３０の幅より広くなるように設計することで空白部分の発生の抑制を試みることが現実的な施策として考えられる。しかし、図１１に示すように、空白部分の発生の問題は解決されるものの、隔壁２０の形状が矩形である場合、隔壁２０から基材１０へと高さが急峻に変化するため、インク５０の転写時に隔壁２０の底部付近に空気を抱え込んでしまい、塗膜５１中に気泡部分５３が形成されて、視認性悪化の原因となる。この問題に対しては、従来、基材面および隔壁の壁面を改質して濡れ性を付与することで解決を図っているが、工程が煩雑でコスト高となる。

更に、マスク開口部７０の幅の拡大は、隔壁２０の凹部３０の反対側にインク溢流５４が生じ易くなるという問題も残る。

本発明の目的は、これらの問題を鑑み、印刷塗布時におけるマスクの位置合わせのズレ等による塗膜の空白の発生や塗膜内への気泡の発生を防ぐことができ、よって、高品質な塗膜を低コストかつ簡易な工程で形成可能な静電容量式タッチパネルを提供することにある。

本発明の静電容量式タッチパネルは、基材上に形成された隔壁に囲まれた凹部に充填されたインク材料により電極が構成される静電容量式タッチパネルであって、前記凹部において基材面と前記隔壁の壁面とがなす角が９０度より大きい。

本発明によれば、隔壁の断面形状の最適化により、印刷塗布時におけるマスクの位置合わせのズレ等による塗膜の空白の発生や塗膜内への気泡の発生を防ぐことができ、よって、高品質な塗膜を低コストかつ簡易な工程で形成可能な静電容量式タッチパネルを提供することができる。

本発明の静電容量型タッチパネルを構成する電極の隔壁の断面形状の構成例を示す図。 図１の構成例におけるインクの充填状態のイメージを示す図。 隔壁の他の断面形状を例示する図。 凹部が単体である場合を例示する上面図。 凹部が複数の凹部から形成されている場合を例示する上面図。 図５のＡ−Ａ断面図。 図５の別のＡ−Ａ断面図。 凹部へのインク充填の実施イメージを示す図。 凹部に空白部分が形成された状態のイメージを示す図。 図８の実施方法の改善例を示す図。 凹部に気泡部分が形成された状態のイメージを示す図。

本発明の静電容量式タッチパネル１００は、図１に示すように、基材１０上に形成された隔壁２０に囲まれた凹部３０に充填されたインク材料（例えば、透明導電材料）により電極が構成される静電容量式タッチパネルであって、凹部３０において基材面１１と隔壁の壁面２１とがなす角が９０度より大きいことを特徴とする。図２に、凹部３０に塗膜５１を形成した状態を示す。

隔壁の壁面２１にこのように傾斜を設けることで、凹部３０の底部に対し開口部に向けて両側にそれぞれ幅ｂの広がりを持たせることができるため、この傾斜面を凹部３０にインク材料を流し込むマスク開口部７０（図８参照）の位置合わせ緩衝部として機能させることができる。そのため、たとえ多少のマスクの変形やマスク開口部の位置合わせのズレがあってもインクを凹部の底部に万遍なく導くことができるため、マスク開口部の位置合わせが容易になり、なおかつ、凹部に高品質な塗膜を安定して形成することが可能となる。これにより、導電不良の発生を防ぐことができる。

加えて、印刷方向（図８の例えば矢印方向）に向け、傾斜面に沿ってインクが滑らかに追従するため、塗膜内への気泡の発生を防ぐことができる。これにより、表面改質等を行うことなく低コストに塗膜内への気泡の発生を防ぎ、よって、視認性の悪化を防ぐことができる。

なお、図１では、凹部３０において基材面１１と隔壁の壁面２１とがなす角が９０度より大きくなる隔壁２０の断面形状として台形を例示したが、基材面１１と隔壁の壁面２１とがなす角が９０度より大きいという要件を満たすのであれば他の形状であってもよい。図３は、要件を満たす他の断面形状をいくつか例示したものである。

本発明における隔壁の形成方法の例を説明する。隔壁材料を基材上に成膜した後、その上に感光性樹脂をパターニングし、さらにエッチングによって隔壁材料を加工する、いわゆるフォトリソグラフィプロセスにより形成することができる。成膜方法としては、蒸着やスパッタリング等の物理的手法や、ＣＶＤ等の化学的手法、めっき等の電気化学的手法、スピンコート等の塗布プロセスが例として挙げられる。隔壁材料に関しては、金属、樹脂、半導体等の各種材料を目的に応じて選択すればよく、特に限定するものではないが、例えば高導電配線として用いる場合、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等の金属やカーボン微粒子等を含有する材料を選択すればよい。エッチング手法としては、エッチャント液によるウェットエッチ、反応性ガスを用いたドライエッチ等の化学エッチングや、荷電粒子を用いた物理エッチング等が挙げられ、隔壁材料に適した手法を用いればよい。また、上記のような隔壁材料を成膜した後、切削によっても形成することができる。切削方法としては、フライス盤や旋盤等による機械的手法でもよいし、レーザ等を用い熱蒸散させて加工してもよい。もしくは、堆積した膜を熱プレス等によって成形加工を施してもよい。更には、スクリーン印刷等の塗布工程によって隔壁を直接パターニングして形成することもできる。この場合、隔壁材料となるインクの粘度を調整することによって、位置ズレ緩衝部を形成することが可能である。

基材に関しては特に限定されるものではないが、静電容量式タッチパネルにおいては透光性を有することが望ましい。また、曲面等への実装を考えた場合、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性樹脂シートや極薄肉のガラスシート等を用いればよい。

隔壁の厚みは、透明導電材料の塗布量等に応じて適切に設計すればよい。しかし、線幅に関しては、例えば静電容量式タッチパネルを液晶等の表示装置上で用いる場合、透明性や視認性の観点から、肉眼では確認できない程度の細線とすることが望ましく、具体的には最も太い箇所で１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下であればよい。

凹部に塗布充填する方法として、特にスクリーン印刷に着目したが、バーコーター、ダイコーター、コンマコーター、スプレーコーター、ロールコーター、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷等を用いても、本発明は同等の効果を発揮する。

本発明においては、実施の形態として静電容量式タッチパネルを挙げたが、必ずしもそれに限定されず、様々な実施形態に応用可能である。

〔変形例〕
隔壁２０によって形成される凹部３０が図４に示すように単体である場合は無論のこと、図５のように凹部内隔壁２５で凹部内を区切り、複数の凹部３１から構成されている場合においても本発明の効果は発揮される。具体的には、凹部内隔壁２５を高導電配線（電気回路）とした電極構造が例として挙げられる。この場合においても、図５のＡ−Ａ断面図である図６に示すように、凹部内隔壁２５の壁面２６と基材面１１とがなす角を９０度より大きくする。

なお、凹部内隔壁２５は、導電性を高めるためのものであるため、インクを充填した時に埋もれても構わない。そのため、例えば図７に示すように、凹部内隔壁２５の高さを外周の隔壁２０より低くしてもよい。

１０ 基材
１１ 基材面
２０ 隔壁
２１、２６ 隔壁面
２５ 凹部内隔壁
３０、３１ 凹部
４０ スキージ
５０ インク
５１ 塗膜
５２ 空白
５３ 気泡
５４ 溢流
６０ マスク
７０ マスク開口部

Claims (6)

1. 基材上に形成された隔壁に囲まれた凹部に充填されたインク材料により電極が構成される静電容量式タッチパネルであって、
   前記凹部において基材面と前記隔壁の壁面とがなす角が９０度より大きいことを特徴とする静電容量式タッチパネル。
2. 請求項１に記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記隔壁に囲まれた凹部内に更に隔壁（以下、「凹部内隔壁」という。）を有し、前記凹部内隔壁の壁面と前記基材面とがなす角が９０度より大きいことを特徴とする静電容量式タッチパネル。
3. 請求項２に記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記凹部内隔壁の高さは、それを囲む前記隔壁の高さより低いことを特徴とする静電容量式タッチパネル。
4. 請求項１乃至３に記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記インク材料は透明導電材料であることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
5. 請求項１乃至４に記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記インク材料は印刷塗布により充填されたものであることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
6. 請求項１乃至５に記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記隔壁は印刷塗布により形成されたものであることを特徴とする静電容量式タッチパネル。

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