JP2013089181A - タッチパネルセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】透明電極パターンが形成されたフィルムに生じるうねりを小さくすることができる、静電容量方式のタッチパネルセンサを提供する。
【解決手段】本発明に係るタッチパネルセンサは、第１フィルムと、この第１フィルム上に形成された第１透明電極パターンと、この第１透明電極パターンを覆うように第１フィルム上に積層された第１接着層と、この第１接着層上に積層された第２フィルムと、この第２フィルム上に積層された第２接着層と、前記第２接着層上に積層された第３フィルムと、この第３フィルム上に形成された第２透明電極パターンと、を備え、第２フィルムと第２接着層との合計の厚さＤａ、及び第１透明電極パターンと第２透明電極パターンとの距離Ｄｂで規定される、Ｄａ／Ｄｂが０．５〜０．９である。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルセンサに関する。

近年、タッチパネルセンサの需要は大きく増大し、それに伴って種々のタッチパネルセンサが提案されている。特に、静電容量方式のタッチパネルセンサについては多数の提案がなされており、例えば、特許文献１には、下部電極パターンが形成された下部基板と、第１の粘着剤層と、上部電極パターンが形成された上部基板と、第２の粘着剤層と、表面部材（カバーレンズともいう）とがこの順に積層された静電容量方式のタッチパネルセンサが開示されている。

特開２０１１−１７０５１１号公報

しかしながら、上記のようなタッチパネルセンサでは，次のような問題があった。すなわち、上部基板として薄いフィルムを用いると、透明電極のある部分と無い部分とでフィルムの収縮挙動が異なるために、うねり（waviness）が生じることがある。このようなうねりは、例えば、高さ３０ｎｍの透明電極パターンを形成したときには、透明電極のある部分と無い部分とで約１．５μｍもの高低差が生じ、製品としての外観性状が大きく低下するという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、透明電極パターンが形成されたフィルムに生じるうねりを小さくすることができる、静電容量方式のタッチパネルセンサを提供することを目的とする。

本発明に係るタッチパネルセンサは、第１フィルムと、前記第１フィルム上に形成された第１透明電極パターンと、前記第１透明電極パターンを覆うように前記第１フィルム上に積層された第１接着層と、前記第１接着層上に積層された第２フィルムと、前記第２フィルム上に積層された第２接着層と、前記第２接着層上に積層された第３フィルムと、前記第３フィルム上に形成された第２透明電極パターンと、を備え、前記第２フィルムと前記第２接着層との合計の厚さＤａ、及び前記第１透明電極パターンと前記第２透明電極パターンとの距離Ｄｂで規定される、Ｄａ／Ｄｂが０．５〜０．９である。

この構成によれば、第２透明電極パターンが積層される第３フィルムを、第２接着層を介して第２フィルムによって支持しているため、第３フィルムの厚さが小さい場合でも、透明電極パターンの形成時に生じるうねりを小さくすることができる。また、第２フィルムと第２接着層との合計の厚さＤａ、及び第１透明電極パターンと第２透明電極パターンとの距離Ｄｂ、で規定されるＤａ／Ｄｂを、０．５〜０．９としているため、第３フィルムの厚さを小さくしても、Ｄｂの距離を適度に保つことができるため、タッチパネルセンサのタッチ感度を高めることができる。すなわち、うねりの低減とタッチ感度の向上の両立が可能となる。なお、Ｄａ／Ｄｂが０．５未満である場合には、うねりによって、透明電極のある部分と無い部分との高低差が０．７μｍ以上となることがあり、製品性状として採用できないおそれがある。

上記タッチパネルセンサにおいては、Ｄａが、５０〜２４０μｍであることが好ましい。

また、上記タッチパネルセンサにおいては、Ｄｂが、１００〜３００μｍであることが好ましい。

上記タッチパネルセンサにおいては、第２透明電極パターンを覆うように第３フィルム上に積層された第３接着層と、この第３接着層上に積層された保護層と、をさらに備えることができる。

本発明に係るタッチパネルセンサによれば、透明電極パターンが形成されたフィルムに生じるうねりを小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係るタッチパネルセンサの断面図である。 実施例におけるうねりの測定を示す概略図である。

以下、本発明に係るタッチパネルセンサの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、このタッチパネルセンサの断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１の上側を「上」、下側を「下」として説明を行うが、各部材の配置される位置、向きなどは、これに限定されない。

本実施形態に係るタッチパネルセンサは、静電容量方式のタッチパネルに用いられるセンサであり、図１に示すように、３層のフィルムを接着層を介して積層したものである。具体的には、第１フィルム１、この第１フィルム１上に形成された第１透明電極パターン１０、この第１透明電極パターン１０を埋設するように第１フィルム上に積層された第１接着層１１、第１接着層１１上に積層された第２フィルム２、第２フィルム２上に積層された第２接着層２１、第２接着層２１上に積層された第３フィルム３、及び第３フィルム３上に形成された第２透明電極パターン２０を有する。さらに、第２透明電極パターン２０を埋設するように第３フィルム３上には第３接着層３１が積層され、その上にはさらにカバーレンズ４が配置されている。

このタッチパネルセンサでは、以下のように寸法を設定することができる。まず、第２フィルム２と第２接着層２１の合計厚さＤａを適度に大きくすることが好ましい。これは、Ｄａが大きくなることで、第３フィルム３を強固に支持できるため、後述するように、第２透明電極パターン２０の形成時に発生するうねりを小さくすることができるためである。このような観点から、Ｄａは、５０〜２４０μｍとすることが好ましく、５５〜２００μｍとすることがさらに好ましい。また、第１透明電極パターン１０と第２透明電極パターン２０との距離Ｄｂを適度に大きくすることが好ましい。これは、Ｄｂが大きくなると、両透明電極パターン１０、２０間の静電容量が小さくなり、その結果、指がカバーレンズ４に触れた際に生じる静電容量の変化率が大きくなるため、タッチの有無をより確実に検出しやすくなるからである。このような観点から、Ｄｂは、１００〜３００μｍとすることが好ましく、１１０〜２５０μｍとすることがさらに好ましい。なお、Ｄａ，Ｄｂが大きすぎると、タッチパネルセンサが厚くなり、適切ではないため、上記のように設定することが好ましい。さらに、第２透明電極パターン２０の形成時のうねりを防止するという観点から、第２フィルム２、第２接着層２１、及び第３フィルム３の合計層さＤｃを７５〜２５０μｍとすることが好ましく、１００〜２００μｍとすることがさらに好ましい。そして、上述したＤａ及びＤｂに関し、うねりの低減とタッチ感度向上の両立のため、Ｄａ／Ｄｂを０．５〜０．９とすることが好ましく、０．６〜０．８とすることがさらに好ましい。

次に、上記タッチパネルセンサを構成する各層について説明する。
（１）フィルム
上述した第１及び第３フィルム１，３は、それぞれ第１及び第２透明電極パターン１０，２０を支持するものである。これらの厚さは薄い方がよく、それぞれ、１５〜５５μｍであることが好ましく、２０〜３０μｍであることがさらに好ましい。このように厚さを薄くすることで、透明電極の成膜条件が良くなり、電気伝導性や品質に優れた透明電極パターンが得ることができる。

また、上述した第２フィルム２は、第１及び第２透明電極パターン１０，２０間の距離Ｄｂを適度に保つために、上記第３フィルムよりも大きいことが好ましい。具体的には、上記第２フィルム２の厚さは、３０〜２３０μｍであることが好ましく、４０〜２００μｍであることがさらに好ましい。また、第２フィルム２の１ＭＨｚにおける誘電率は、タッチ感度を高める観点から小さいほうがよく、２〜３であることが好ましい。

上記第１、第２、及び第３フィルム１，２，３は、種々の材料で形成できるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（３．２)、ポリシクロオレフィン（２．３）またはポリカーボネート（２．９）を用いることが好ましい。括弧内の数値は、各材料の１ＭＨｚにおける誘電率を表す。また、各フィルム１，２，３の片面または両面には易接着層やハードコート層を形成することもできる。なお、各フィルム１，２，３を形成する材料はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。

（２）透明電極パターン
上述した第１及び第２透明電極パターン１０、２０は、タッチ位置を検出するためのセンサである。各透明電極パターン１０、２０は、通常、フィルム端部に形成された引き回し配線（図示せず）に電気的に接続され、上記引き回し配線は、コントローラｌＣ（図示せず）と接続される。このような第１及び第２透明電極パターン１０、２０は、例えば、いずれか一方をＸ座標用の電極とし、もう−方をＹ座標用の電極として、格子状に配置することができる。また、各透明電極パターン１０、２０の形状は、ストライプ状やひし形状など任意の形状にすることができる。

また、各透明電極パターン１０、２０は、代表的には、透明導電体により形成される。透明導電体は、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）で透過率が高く（８０％以上）、且つ単位面積当りの表面抵抗値（Ω／□：ohms per square）が５００Ω／口以下である材料である。具体的には、例えば、インジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化インジウム−酸化亜鉛複合酸化物を用いることができる。上記透明電極パターンを形成する透明導電体が、インジウムスズ酸化物である場合、当該透明導電体の表面抵抗値は、好ましくは３００Ω／□以下であり、さらに好ましくは２００〜３００Ω／□である。このような表面抵抗値を有する透明導電体は、例えば、酸化インジウムを９７重量パーセント、酸化スズを３．３重量％含むインジウムスズ酸化物を、厚み１５〜５５μｍのフィルム上に成膜し、得られたインジウムスズ酸化物層を加熱処理して結晶化させることにより、得ることができる。また、各透明電極パターン１０、２０の高さは、１０〜１００ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることがさらに好ましい。各透明電極パターン１０、２０は、種々の方法で形成することができる。例えば、まず、フィルムに対して、スパッタ法または真空蒸着法により透明導電体層を形成する。その後、形成した透明導電体層を、エッチング処理によりパターニングすることで、透明電極パターンを形成するといった方法を挙げることができる。

（３）接着層
上記第１及び第３接着層１１，３１は、上述したように、各透明電極パターン１０、２０を埋設するものであり、感圧接着剤（粘着剤ともいう）を用いることができる。感圧接着剤は、例えば、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。また、市販の光学透明粘着剤（ＯＣＡ：Optical Clear Adhesive）から適宜選択して用いることもできる。第１接着層１１の厚さは、例えば、１０〜５０μｍであることが好ましく、第３接着層３１の厚さは、例えば、１０〜２００μｍであることが好ましい。一方、第２接着層２１は、感圧接着剤に加え、硬化接着剤を用いることもできる。第２接着層２１として感圧接着剤を用いる場合、その貯蔵弾性率は、０．１〜１０ＭＰａであることが好ましい。このような弾性率を有することにより、耐収縮性が向上し、より一層うねりを小さくすることができる。感圧接着剤としては、第１及び第３接着層１１，３１と同じ材料を用いることができる。また、硬化接着剤は、例えば、積層するフィルムに悪影響がないような温度で硬化できる点で、活性エネルギー線硬化型接着剤を用いることが好ましく、紫外線硬化型接着剤層を用いることがさらに好ましい。第２接着層２１の厚みは、感圧接着剤層である場合は、例えば、１５〜５０μｍであることが好ましく、硬化接着剤層である場合は、例えば、０．１〜１０μｍであることが好ましい。

（４）カバーレンズ
上記カバーレンズ４は、タッチパネルセンサの最表面に配置され、当該タッチパネルセンサを外部からの衝撃や擦れから保護するための保護層として用いられる。上記カバーレンズは４、一般的には、使用者がその表面をタッチすることで入力操作を行う入力領域と、その周囲に加飾印刷により形成された非透光性の非入力領域を有する。カバーレンズ４を形成する材料は、例えば、プラスチックやガラスであり、その厚みは、例えば、０．５〜１．５ｍｍとすることができる。

次に、上述したタッチパネルの製造方法の一例について説明する。まず、第３フィルム３の上面に透明導電体層を形成する。次に、この第３フィルム３の下面に、第２接着剤２１を塗布し、この接着剤２１を介して第２フィルム２を積層する。続いて、第３フィルム３上の透明導電体層にエッチングを施すことで、例えば、ストライプ状の第２透明電極パターン２０を形成する。その後、この第２透明電極パターン２０が埋設するように第３フィルム３の上面に第３接着剤３１を塗布し、この接着剤３１を介してカバーレンズ４を配置する。これと並行して、第１フィルム１の上面に透明導電体層を積層し、エッチングを施すことで、例えば、ストライプ状の第１透明電極パターン１０を第１フィルム１上に形成しておく。なお、このストライプのパターンは、第２透明電極パターン２０とは、直交するものである。これに続いて、透明電極パターン１０が形成された第１フィルム１の上面に、第１透明電極パターン１０が埋設するように第１接着層１１を塗布し、これを第２フィルム２の下面に接着する。こうして、完成したタッチパネルセンサは、種々の用途に適用され、例えば、スマートフォンや，タブレット端末（Slate PCともいう）等に用いることができる。この場合、各透明電極パターン１０，２０に引き回し配線が適宜接続され、ディスプレイ上に配置される。

上記のように構成されたタッチパネルセンサは、次のように用いられる。すなわち、カバーレンズ４のいずれかの位置を指でタッチすると、その位置における第１透明電極パターン１０と第２透明電極パターン２０との間の静電容量が変化する。すなわち、ストライプ状に形成された各パターンのいずれかの静電容量が変化するため、静電容量が変化した各パターンの交点がタッチされた位置であることを演算することができる。

以上のように、本実施形態によれば、第２透明電極パターン２０が積層される第３フィルム３を、第２接着層２１を介して第２フィルム２によって支持しているため、第３フィルム３の厚さが小さい場合でも、透明電極パターン２０の形成時に生じるうねりを小さくすることができる。また、第２フィルム２と第２接着層２１との合計の厚さＤａ、及び第１透明電極パターン１０と第２透明電極パターン２０との距離Ｄｂ、で規定されるＤａ／Ｄｂを、０．５〜０．９としているため、第３フィルム３の厚さを小さくしても、Ｄｂの距離を適度に保つことができるため、タッチパネルセンサのタッチ感度を高めることができる。その結果、うねりの低減とともに、タッチ感度の向上も可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、透明電極パターンの態様は、ストライプ以外でも種々の態様が可能であり、要求される機能、性能に応じて種々のパターンが可能である。

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。以下では、上記実施形態で示した形態を有する３種類の実施例と、第２フィルム及び第２接着層を設けない比較例を作製した。

（１）実施例１
酸化インジウム９７重量％、酸化スズ３．３重量％の焼結体ターゲットを備えるスパッタ装置を準備した。次に、厚み２５μｍのポリエチレンテレフタレートからなる第３フィルム上に、上記スパッタ装置を用いて厚み２７ｎｍのインジウムスズ酸化物層を形成した。そして、このインジウムスズ酸化物層は、１４０℃の加熱オーブンで３０分間加熱処理をして結晶化させた。得られたインジウムスズ酸化物層の表面抵抗値を４端子法で測定したところ、２７０Ω／□であり、優れた電気伝導性を示した。

次に、上記第３フィルムのインジウムスズ酸化物層とは反対側の面に、厚み２５μｍのアクリル系粘着剤からなる第２接着層を積層した。そして、この第２接着層を介して第３フィルムに厚み１２５μｍのポリエチレンテレフタレートからなる第２フィルムを積層した。続いて、上記インジウムスズ酸化物層の表面に、ストライプ状パターンのフオトレジストを形成した後、塩酸に浸漬してエッチング処理を施した。そして、１２０℃で５分間乾燥させることで、高さ２７ｎｍ，幅２ｍｍ，ピッチ６ｍｍのストライプ状の第２透明電極パターンを形成した。

次に、上記第３フィルムにおいて、第２透明電極パターンが形成されている側に、当該透明電極パターンが埋設するように、厚み１００μｍのアクリル系粘着剤からなる第３接着層を塗布し、これを介してカバーレンズを積層した。

上記工程と並行して、ポリエチレンテレフタレートからなる第１フィルム上に、上記第３フィルムと同様に、インジウムスズ酸化物層を形成した。そして、上記と同様の方法で、インジウムスズ酸化物にエッチングを施し、第１透明電極パターンを形成した。但し、第２透明電極パターンとはストライプパターンが直交するように形成した。続いて、この第１フィルムに、第１透明電極パターンが埋設するように厚み２５μｍのアクリル系粘着剤からなる第１接着層を塗布し、この第１接着層を、上述した第２フィルムの下面、つまり第２接着層が積層されている側とは反対側の面に接着した。

このようにして得られたタッチパネルセンサは、第２フィルムと第２接着層の厚みの合計Ｄａが１５０μｍであり、第１透明電極パターンと第２透明電極パターンとの距離Ｄｂが２００μｍであった。したがって、Ｄａ／Ｄｂは０．７５であった。なお、これらＤａ，Ｄｂのほか、各部材の膜厚は、膜厚計（Peacock社製デジタルダイアルゲージＤＧ−205）を用いて測定した。

（２）実施例２
実施例１との相違は、第２フィルムの厚みだけであり、これ以外は、実施例１と同様の方法でタッチパネルセンサを作製した。第２フィルムの厚みは１００μｍとした。したがって、Ｄａは１２５μｍ、Ｄｂは１７５μｍ、Ｄａ／Ｄｂは０．７１であった。

（３）実施例３
実施例１との相違は、第２フィルムの厚みだけであり、これ以外は、実施例１と同様の方法でタッチパネルセンサを作製した。第２フィルムの厚みは５０μｍとした。したがって、Ｄａは７５μｍ、Ｄｂは１２５μｍ、Ｄａ／Ｄｂは０．６であった。

（４）比較例
実施例１との相違は、第２フィルム及び第２接着剤が設けられていないことである。製造方法としては、第３フィルムにインジウムスズ酸化物層を形成した後、第２フィルムを積層することなくエッチングを施して第２透明電極パターンを形成した。その後、第１接着層を介して、第１透明電極パターンが形成された第１フィルムを第３フィルムの下面に積層した。したがって、Ｄａは０μｍとなり、Ｄｂは５０μｍとなるので、Ｄａ／Ｄｂは０となる。

（５）うねりの測定
上記各実施例及び比較例において、第２透明電極パターンが形成された時点で、うねりを測定した。すなわち、実施例１〜３については、第２透明電極パターン、第２及び第３フィルム，及び第２接着層で形成されたフィルム積層体、比較例については第２透明電極パターンと第３フィルムで形成されたフィルム積層体を平坦なテーブル上に配置し、図２に示すように、透明電極パターンのある部分と無い部分との高低差を、光学式プロファイロメーター（Veecolnstruments社製Optical ProfilometerNT3300）を用いて測定した。結果は、以下の通りである。

上記実施例１〜３によれば、Ｄａが大きくなるほど、厚さの小さい第３フィルムをしっかりと支持できているため、比較例と比べると、高低差が１／３以下に小さくなっているのが分かる。また、Ｄａの厚さに伴って、Ｄｂも大きくなるため、両透明電極パターン間の距離も大きくなる。そのため、指がカバーレンズに触れた際に生じる静電容量変化の変化率が大きくなり、タッチ感度を向上できることが分かる。そして、実施例１〜３では、Ｄａ，Ｄｂにより規定されるＤａ／Ｄｂが、上述した０．５〜０．９の範囲内となっているため、うねりの減少とタッチ感度の向上を両立できることが分かる。

１ 第１フィルム
１１ 第１接着層
２ 第２フィルム
２１ 第２接着層
３ 第３フィルム
３１ 第３接着層
１０ 第１透明電極パターン
２０ 第２透明電極パターン
４ カバーレンズ（保護層）

Claims (4)

1. 第１フィルムと、
   前記第１フィルム上に形成された第１透明電極パターンと、
   前記第１透明電極パターンを覆うように前記第１フィルム上に積層された第１接着層と、
   前記第１接着層上に積層された第２フィルムと、
   前記第２フィルム上に積層された第２接着層と、
   前記第２接着層上に積層された第３フィルムと、
   前記第３フィルム上に形成された第２透明電極パターンと、を備え、
   前記第２フィルムと前記第２接着層との合計の厚さＤａ、及び前記第１透明電極パターンと前記第２透明電極パターンとの距離Ｄｂで規定される、Ｄａ／Ｄｂが０．５〜０．９である、タッチパネルセンサ。
2. 前記Ｄａが、５０〜２４０μｍである、請求項１に記載のタッチパネルセンサ。
3. 前記Ｄｂが、１００〜３００μｍである、請求項１または２に記載のタッチパネルセンサ。
4. 前記第２透明電極パターンを覆うように前記第３フィルム上に積層された第３接着層と、
   前記第３接着層上に積層された保護層と、
   をさらに備えている、請求項１から３のいずれかに記載のタッチパネルセンサ。
   

Images