JP2013143079A - 装飾付きタッチセンサ、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気信号の検出が鈍くなったり、生産性が低下することなく、狭額縁化の市場ニーズに対応することができる装飾付きタッチセンサを提供する。
【解決手段】本発明の装飾付きタッチセンサは、中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された装飾付きタッチセンサであって、中央部には透明導電膜層の回路が形成され、立ち上がり形状部には該透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路および該引き回し回路を覆い隠す加飾印刷層が形成されていることを特徴とする装飾付きタッチセンサを備えるよう構成した。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の装飾付きタッチセンサは、中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された装飾付きタッチセンサであって、中央部には透明導電膜層の回路が形成され、立ち上がり形状部には該透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路および該引き回し回路を覆い隠す加飾印刷層が形成されていることを特徴とする装飾付きタッチセンサを備えるよう構成した。
【選択図】図１
Description
本発明は、ガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が転写形成された装飾付きタッチセンサの発明であって、とくにガラス基材の中央部は平坦で、外形部は立ち上がり形状になっており、中央部には透明導電膜層の回路が形成され、立ち上がり形状部には該透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路および該引き回し回路を覆い隠す加飾印刷層が形成されていることを特徴とする装飾付きタッチセンサ及びその製造方法に関する。
従来、ガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成されたフィルム基材の透明導電センサが貼り付け形成されたタッチパネルの発明として、特許文献１の発明があった。
しかし特許文献１の発明のタッチパネルは、引き回し回路を覆い隠す加飾印刷層の箇所は額縁部分となり、どうしても外形寸法の割にディスプレイ部分が小さくなる（とくに短辺方向が小さい）問題が生じる。しかし、狭額縁化の市場ニーズは高く、これに対応するには引き回し回路の線幅および線間を細く狭くするしかないが、そのようにすれば抵抗値が上がって電気信号の検出が鈍くなるだけでなく、生産性が低下する問題があった。
また、表面のガラスを化学処理などの方法で強化してもガラス基材の側面部は強化が不十分でかつ鋭利な形状になるため、携帯電話やタブレットなどの最終製品で使用している消費者が誤って落とした場合に、横又は斜め横方向から衝撃が加われば、簡単にガラス基材が割れてしまう問題があった。
本発明の第１の特徴構成は、中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が転写形成された装飾付きタッチセンサであって、中央部には透明導電膜層の回路が形成され、立ち上がり形状部には該透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路および該引き回し回路を覆い隠す加飾印刷層が形成されていることを特徴とする装飾付きタッチセンサである。
この特徴構成によると、加飾印刷層が形成される部分が主にガラス基材の側面部になるため、引き回し回路の線幅および線間を細く狭くしなくとも、視認者が上面からタッチセンサを観察した場合に、額縁部分が少なくなりディスプレイ部の割合を高くすることができる。したがって、電気信号の検出が鈍くなったり、生産性が低下することなく、狭額縁化の市場ニーズに対応することができる。
本発明の第２の特徴構成は、前記透明導電膜層が、導電繊維を含むことを特徴とする装飾付きタッチセンサである。
本発明の第３の特徴構成は、前記透明導電膜層が、チオフェン系導電ポリマーを含むことを特徴とする装飾付きタッチセンサである。
本発明の第４の特徴構成は、前記透明導電膜層が、微細なメッシュパターン化させた金属膜からなることを透明導電膜であることを特徴とする装飾付きタッチセンサである。
本発明の第５の特徴構成は、前記透明導電膜層が、自己組織化させた金属微粒子パターンからなることを特徴とする装飾付きタッチセンサである。
本発明の第６の特徴構成は、前記透明導電膜層が、グラフェンからなることを特徴とする装飾付きタッチセンサである。
これらの特徴構成によると、透明導電膜層が耐屈曲性を有するため、従来のインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）の透明導電膜では対応できなかった立ち上がりの大きい形状にも追随できる。また、クラックなどが生じにくいため、取り扱いがしやすく、貼り合わせ加工時の生産性が向上する長所もある。
本発明の第７の特徴構成は、前記ガラス基材がアルミノケイ酸ガラスであり、外形部の立ち上がり形状を形成した後、化学処理を行って強度を向上させた化学強化ガラスであることを特徴とする装飾付きタッチセンサである。この特徴構成によると、ガラス基材の側面部も強化がされるので横又は斜め横方向からの衝撃にも強くなり、消費者が誤って落とした場合でもガラス基材が割れてしまうケースが少なくなる。また、貼り合わせる際の応力にも耐えやすくなるので貼り合わせ加工時の生産性が向上する。
本発明の第８の特徴構成は、前記フィルム基材の透明導電センサが貼り付けられた箇所のガラス基材の形状が二次曲面であることを特徴とする装飾付きタッチセンサである。この特徴構成によると、フィルム基材の透明導電センサがガラス基材の形状に沿いやすく、貼り合わせる際に発生しやすいシワ等の不良が少なくなる。その結果、貼り合わせ加工時の生産性が向上する。
本発明の第９の特徴構成は、中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された転写シートを載置し、背面から弾性体のパッドでもって該転写シートをガラス基材に押圧して積層後、転写シートの基材を剥離し、透明導電膜層および加飾印刷層をガラス基材の内側面に、転写形成することを特徴とする装飾付きタッチセンサの製造方法である。この特徴構成によると、弾性体のパットが自由自在に変形するのでガラス基材の複雑な形状においても押圧を加えることができ、貼り合わせすることができる。
本発明の第１０の特徴構成は、中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された転写シートを載置し、背面から弾性体のロールを順次押圧しながら移動させることでもって該転写シートをガラス基材に押圧して積層後、転写シートの基材を剥離し、透明導電膜層および加飾印刷層をガラス基材の内側面に、転写形成することを特徴とする装飾付きタッチセンサの製造方法である。この特徴構成によると、ロールが順次押圧しながら移動するので、単位時間当たりの貼り合わせ速度が向上し、貼り合わせ加工時の生産性が向上する。
本発明の第１１の特徴構成は、転写シートの基材とグラフェンからなる透明導電膜の間に触媒金属層が設けられ、該転写シートを該転写シートをガラス基材に押圧して積層後、転写シートの基材を剥離し、触媒金属層、透明導電膜層および加飾印刷層をガラス基材の内側面に転写形成した後、触媒金属層を除去することを特徴とする装飾付きタッチセンサの製造方法である。この特徴構成によると、容易にグラフェンからなる透明導電膜をガラス基材に形成できるので、該グラフェンからなる透明導電膜の装飾付きタッチセンサを生産性よく製造できる。
以下、本発明に係る装飾付きタッチセンサの実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の装飾付きタッチセンサ１は、中央部が平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材２の内側面に透明導電膜層４および加飾印刷層５が転写形成されている（図１，２，３）。
ガラス基材２は、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラスなどの強度および透過率に優れるガラス板を選択する。強度に優れるガラス板を選択すると、ガラス基材２の厚みを薄くすることによる装飾付きタッチセンサ１の薄型化、ならびに、その装飾付きタッチセンサ１を備える携帯電話機やタブレット等の電子機器の薄型化を図ることができる。
とくに化学強化したアルミノケイ酸ガラスは、他のガラスに比べて数倍の耐圧強度を持ち、厚みの薄いガラスでも強化できるという点でとくに好ましい。化学強化の方法としては、溶融したアルミノケイ酸ガラスを８５重量％以上のカリウム塩、例えば硝酸カリウムを含有し、浴温度が３００〜６００℃の塩浴に、１〜１５時間にわたって浸漬させて、ガラスに含まれるナトリウムイオンを放出させ、代わりにカリウムイオンを取り込ませる処理が挙げられる。
ナトリウムイオンに比べてイオン半径が大きいカリウムイオンを取り込むことで、ガラス表面に圧縮応力がはたらき、強度を高めることができるからである。この浸漬処理により、厚さが約０．２ｍｍ、曲げ強度が５００Ｎ／ｍｍ2 程度の圧縮応力帯域が生成される。そして、ガラス板の外形部を立ち上がり形状に加工した後、このような化学強化を行ったガラス基材２では、平坦な中央部だけでなく立ち上がり形状の外形部についても強度が大きく増している。したがって、このように化学強化されたガラス基材２では３ｍｍ以下の厚みのガラス板でもほぼ全体に十分な強度が得られるため、電子機器の薄膜化・軽量化を図ることができる。
なお、前記立ち上がり部２２の形状は、立ち上がりの高さ２４が１〜５ｍｍが好ましく、立ち上がり部の角のアール２３は半径０．５〜５ｍｍの形状になっていることが好ましい（図４）。立ち上がりの高さ２４が１ｍｍ未満であると狭額縁化が不十分となり、５ｍｍより高いと貼り合わせが困難になるためである。また、立ち上がり部の角のアール２３を半径０．５ｍｍ以上にすることで、該外形部の角に加わる外部からの衝撃が分散されガラス基材２が割れにくくなるだけでなく、貼り付けする透明導電センサ３が追随しやすくなり貼り合わせも容易になる長所がある。
つぎに、ガラス基材２に透明導電膜層４および加飾印刷層５を転写形成するための転写シート３について説明する。転写シート３は、離型性を有する基材６上に少なくとも透明導電膜層４および加飾印刷層５が形成され、必要に応じて接着層８が形成される。そして、加飾印刷層５は平坦なディスプレイ部２５の額縁２６としての機能だけでなく（図２、図３）、透明導電膜層４の電気信号を外部回路に伝達する引き回し回路７を覆い隠す機能も果たす。しかし、加飾印刷層５がガラス基材２の平坦な中央部２１に形成されると、その分は電子機器のディスプレイ画面が小さくなることになるので、ガラス基材２の平坦な中央部２１は透明導電膜層４で、立ち上がり部２２は加飾印刷層５が主となるように位置決めしてガラス基材２の内側面に転写形成する。
転写方法は、ガラス基材２の上に転写シート３を載置し、背面から弾性体のパッド１１でもって該転写シート３を押圧してガラス基材２に透明導電膜層４および加飾印刷層５を転写形成する方法が挙げられる（図５）。この方法では、弾性体のパットが自由自在に変形するのでガラス基材の複雑な形状においても押圧を加えることができ、転写形成することができる。また、ガラス基材２の立ち上がり形状が一方向の二次曲面（図３）であれば、弾性体のパット１１の代わりに弾性体のロール１２を順次押圧しながら移動させることでもって転写シート３を押圧して転写形成することもできる（図６）。この方法では、ロールが順次押圧しながら移動するので、高速で転写できるので生産性が向上する。なお、転写シート３は沿いやすくするため予め少し曲面または立体形状に絞っておくのが好ましい。
接着層８は、グラビア、スクリーン、オフセットなどの汎用の印刷方式や塗装、ディップ、リバースコートなどで形成できる、接着層８の主な材質としてはガラス基材に接着しやすく光学的に透明性のポリアミド系、アクリル系が挙げられ、シランカップリング剤を添加させると接着性が向上する。 弾性体のパット１１としては、硬度４５〜６０程度のシリコンゴムからなるパッドが挙げられる。 弾性体のロール１２としては、硬度６０〜９０程度のシリコンゴムからなるロールが挙げられる。押圧力は０．５〜２ＭＰａ程度に設定するとよい。
透明導電膜層４の材質としては、一般的に、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物を用いることができる。ただし本願発明では、透明導電膜層４の一部が立ち上がり部にまで追随して形成される場合もあるので、これらの金属酸化物よりもよりフレキシブルな材質で形成した方が好ましい。
そのようなフレキシブルな透明導電膜層４としては、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの導体金属やカーボンからなる極細線の導体繊維（すなわち金属ナノファイバーまたは金属ナノワイヤやカーボンナノチューブ）を含有させた透明導電膜や、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの導体金属を目視で確認できない程度の細線でパターン化または自己組織化して形成させて、外観上透明に見えるようにした透明導電膜、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などのチオフェン系導電ポリマーからなる透明導電膜などが挙げられる。
極細線の導体繊維は、断面の直径が１０〜２００ｎｍ、アスペクト比が１０〜１０００００のものが光学特性、導電性の点から好ましい。該導体繊維を透明バインダーに含有させてインキ化し汎用の印刷方式にてパターン形成する方法や、全面クリアコートしてリフトオフによりパターン形成する方法などにより、透明導電膜層４をパターン形成することができる。
目視で確認できない程度の導体金属によるパターンとしては、線幅が１００μｍ以下で開口率（単位面積当たりの導体金属パターンが形成されない比率）が９０％以上の格子状パターンやハニカム状のパターンが挙げられる。このパターンはリフトオフやエッチングなどの方法により形成される。あるいは、疎水性溶媒系の溶液キャスト製膜法と水蒸気結露現象を組み合わせた自己組織化による方法で上記パターンを形成してもよいし、銀塩写真技術でもってパターンを形成してもよい。
また、グラフェンを透明導電膜４として用いる場合は、前記透明バインダーに含有させてインキ化し汎用の印刷方式にてパターン形成する方法もあるが、離型性を有する基材６上に銅、ニッケルなどの触媒金属層９を設け、グラフェンをＣＶＤなどの方法で形成しリフトオフなどでパターン化し、触媒金属層９ごと透明導電膜４を転写し、転写後に触媒金属層９を除去する方法（図７）の方が良質な透明導電膜４が形成できる点で好ましい。
触媒金属層９の厚みは薄い方が平均粗さが少なく後で除去しやすいので、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法などの方法で１０〜８０ｎｍの厚みで形成する。ＣＶＤの方法としてはプラズマＣＶＤが低温で形成できる点で好ましい。転写後に触媒金属層９を除去する方法としては、数秒間酸またはアルカリ水溶液に浸漬させ直ちに水洗する方法が挙げられる。
なお、透明導電膜層４に十分な導電性があれば、それをそのまま外部回路と接続するための端子部まで形成することができる。ただ、一般的に透明性と導電性は相反する関係にあるため、ディスプレイ部分以外は、電気信号を円滑に伝達するための引き回し回路７を別途形成する方が好ましい。引き回し回路７は銀ペーストなどの導電インキを汎用の印刷方式で形成したり、銅箔などの導体金属をリフトオフやエッチングなどの方法で形成するのが一般的である。
そして、この引き回し回路７を覆い隠すとともに、平坦なディスプレイ部２５の額縁２６としての機能を果たす加飾印刷層５を形成する。加飾印刷層５は、中央部が抜きパターンで、その周縁に額縁状のパターンになるように形成されている。中央部の抜きパターンの広さや形状は、電子機器における入力エリアや表示エリアの広さや形状に応じて設定されるが、ガラス基材２の平坦部２１と同等にするのが好ましい。そのようにすることにより、ガラス基材２に転写シートを載置した際、加飾印刷層５は側面の立ち上がり部２２に形成され、平坦部２１は殆ど透明導電膜層４からなる入力エリアとなり、究極の狭額縁化が可能となるからである。
加飾印刷層５は、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、アルキド樹脂、などをバインダとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。形成方法は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法などを用いるとよい。該印刷層の厚みは０．５〜１０μｍ程度とするのが一般的である。
また加飾印刷層５は、金属薄膜層からなるものあるいは金属薄膜層と上記印刷層との組み合わせからなるものでもよい。金属薄膜層は金属光沢を表現するものであり、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法、などにより形成される。この場合、表現したい金属光沢色に応じて、アルミニウム、ニッケル、金、白金、クロム鉄、銅、スズ、インジウム、銀、チタニウム、鉛、亜鉛、などの金属、これらの合金または化合物を使用できる。金属薄膜層の厚みは０．０５μｍ程度とするのが一般的である。また、金属薄膜層を設ける際に、他の層との密着性を向上させるために前アンカー層や後アンカー層を設けてもよい。
離型性を有する基材６は、ポリ塩化ビニル系、ポリプロピレン系、ポリエチレンテレフタレート系、などの安価で加工性に優れた樹脂フィルムを使用するとよい。フィルム基材の厚みは１５〜５０μｍ程度とするのが一般的である。なお、上記樹脂フィルムにメラミン系やシリコン系の樹脂からなる離型層を汎用の印刷方式で形成すると、離型性が向上するので好ましい。また、上記樹脂フィルムまたは離型層上にアクリル系やビニル系の樹脂からなる剥離層を汎用の印刷方式で形成すると、剥離性が向上するのでより好ましい。
１ 装飾付きタッチセンサ
２ ガラス基材
３ 転写シート
４ 透明導電膜層
５ 加飾印刷層
６ 離型性を有する基材
７ 引き回し回路
８ 接着層
９ 触媒金属層
１１ 弾性体のパット
１２ 弾性体のロール
２１ 平坦部
２２ 立ち上がり部
２３ 立ち上がり部の角のアール
２４ 立ち上がり部の高さ
２５ 平坦部分のディスプレイ部
２６ 額縁
２ ガラス基材
３ 転写シート
４ 透明導電膜層
５ 加飾印刷層
６ 離型性を有する基材
７ 引き回し回路
８ 接着層
９ 触媒金属層
１１ 弾性体のパット
１２ 弾性体のロール
２１ 平坦部
２２ 立ち上がり部
２３ 立ち上がり部の角のアール
２４ 立ち上がり部の高さ
２５ 平坦部分のディスプレイ部
２６ 額縁
Claims (11)
- 中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された装飾付きタッチセンサであって、中央部には透明導電膜層の回路が形成され、立ち上がり形状部には該透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路および該引き回し回路を覆い隠す加飾印刷層が形成されていることを特徴とする装飾付きタッチセンサ。
- 前記透明導電膜層が、導電繊維を含む請求項１に記載の装飾付きタッチセンサ。
- 前記透明導電膜層が、チオフェン系導電ポリマーを含む請求項１に記載の装飾付きタッチセンサ。
- 前記透明導電膜層が、微細なメッシュパターン化させた金属膜からなる透明導電膜である請求項１に記載の装飾付きタッチセンサ。
- 前記透明導電膜層が、自己組織化させた金属微粒子パターンである請求項１に記載の装飾付きタッチセンサ
- 前記透明導電膜層が、グラフェンからなる請求項１に記載の装飾付きタッチセンサ。
- 前記ガラス基材がアルミノケイ酸ガラスであり、外形部の立ち上がり形状を形成した後、化学処理を行って強度を向上させた化学強化ガラスであることを特徴とする請求項１〜６に記載の装飾付きタッチセンサ。
- 前記ガラス基材の立ち上がり形状が二次曲面であることを特徴とする請求項１〜７に記載の装飾付きタッチセンサ。
- 中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された転写シートを載置し、背面から弾性体のパッドでもって該転写シートをガラス基材に押圧して積層後、転写シートの基材を剥離し、透明導電膜層および加飾印刷層をガラス基材の内側面に、転写形成することを特徴とする請求項１〜８に記載の装飾付きタッチセンサの製造方法。
- 中央部は平坦で外形部は立ち上がり形状のガラス基材の内側面に、透明導電膜層および加飾印刷層が形成された転写シートを載置し、背面から弾性体のロールを順次押圧しながら移動させることでもって該転写シートをガラス基材に押圧して積層後、転写シートの基材を剥離し、透明導電膜層および加飾印刷層をガラス基材の内側面に、転写形成する請求項８に記載の装飾付きタッチセンサの製造方法。
- 転写シートの基材とグラフェンからなる透明導電膜の間に触媒金属層が設けられ、該転写シートを該転写シートをガラス基材に押圧して積層後、転写シートの基材を剥離し、触媒金属層、透明導電膜層および加飾印刷層をガラス基材の内側面に転写形成した後、触媒金属層を除去することを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の装飾付きタッチセンサの製造方法。
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