JP2013191069A - 透明導電性積層体およびタッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】導電膜層の電極のパターンの中に、非導電層部分のダミーパターンと同じ形状のパターンを形成することで、電極のパターンを目立たなくさせて視認性を向上させた透明導電性積層体を提供する。
【解決手段】透明導電性積層体は、少なくとも、透明基板と、透明基板の一方の面に形成された透明導電膜とを備え、透明導電膜には、導電性パターン領域と、ダミーパターンが形成された非導電性パターン領域とが形成されており、導電性パターン領域には、ダミーパターンと見かけ上連続して並ぶパターンが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力デバイスである透明なタッチパネル等の電極材として用いられる透明導電性積層体に関する。

近年、様々な電子機器のディスプレイ上に入力デバイスとして、透明なタッチパネルが取り付けられている。タッチパネルの方式としては、抵抗膜式、静電容量式などが挙げられる。抵抗膜式では上下の電極が接触することでタッチ位置を検出する。また静電容量式では指先などが触れた際の表面の静電容量の変化でタッチ位置を検出する。

静電容量式のタッチパネルは大きく表面容量型と投影型に分けられる。投影型では、静電容量の変化を検出する電極として、透明導電積層体に導電層の有る部分と無い部分をエッチング処理などにより形成（パターニング）して用いる。この際導電層の有る部分と無い部分で光学特性が違うことで、導電層のパターンが目立ち、視認性が悪くなる。

この導電層のパターンが目立たなくなるように導電層の内部分に、不連続な小面積の形状の導電膜層を残すようにパターニングするダミーパターンを形成することで、パターンを見えづらくする方法も提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１-１８６７１７号公報

しかし電極としての導電膜層のパターンと、非導電層部分の小面積のダミーパターンの形状が異なることで、導電層のパターンが際立ち視認性が悪くなる。

本発明は上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、導電膜層の電極のパターンの中に、非導電層部分のダミーパターンと同じ形状のパターンを形成することで、電極のパターンを目立たなくさせて視認性を向上させた透明導電性積層体を提供することを目的としている。

第１の発明の透明導電性積層体は、少なくとも、透明基板と、前記透明基板の一方の面に形成された透明導電膜とを備え、前記透明導電膜には、導電性パターン領域と、ダミーパターンとが形成された非導電性パターン領域とが形成されており、前記導電性パターン領域には、前記ダミーパターンと見かけ上連続して並ぶパターンが形成されていることを特徴とする。

前述のダミーパターンと呼ばれるパターンは、導電性パターン領域の透明導電膜層と同じ構成の膜で形成されることにより、導電性パターン領域と非導電性パターン領域との光学的な差を無くしてパターンを目立たなくすることを目的として形成される。

また、第２の発明の透明導電性積層体は、第１の発明の透明導電性積層体において、前記非導電性パターン領域の前記ダミーパターンは、複数の相互に不接続の小面積の形状で構成されたパターンであることを特徴とする。

小面積のダミーパターンの形状は、例えば、三角形、矩形、台形、ストリップ形、多角形、円形等の各種幾何パターンである。また、該ダミーパターンは、例えば、一つ或いは複数種類の幾何パターンにより形成される透明導電積層体である。

また、第３の発明の透明導電性積層体は、第１の発明の透明導電性積層体において、前記導電性パターン領域の前記パターンは、複数の相互に接続した小面積の形状で構成されたパターンであることを特徴とする。

小面積のパターンの形状は、例えば、三角形、矩形、台形、ストリップ形、多角形、円形等の各種幾何パターンである。また、該パターンは、例えば、一つ或いは複数種類の幾何パターンにより形成される透明導電積層体である。小面積の形状のパターンは相互に連続であるため、電極としての役割を果たすことができる。

また、第４の発明の透明導電性積層体は、第１の発明の透明導電性積層体において、前記非導電性パターン領域の前記ダミーパターンは、複数の相互に不接続の小面積の形状で構成されたパターンであって、一つあるいは複数種類の幾何パターンが見かけ上連続的に並ぶように形成されており、前記導電性パターン領域の前記パターンは、複数の相互に接続した小面積の形状で構成されたパターンであって、一つあるいは複数種類の幾何パターンが見かけ上連続的に並ぶように形成されていることを特徴とする。

これにより、導電性領域の電極パターンを目立たなくさせて視認性を向上させることができる。

また、第５の発明のタッチパネルは、第１の発明から第４の発明までの何れかの透明導電性積層体を電極材として用いたことを特徴としている。

本発明によれば、透明基板層の少なくとも一方の面に透明導電膜層を形成し、該透明導電膜の導電性パターン領域に、非導電性パターン領域のダミーパターンと見かけ上連続するパターンを形成することで、電極のパターン形状を目立たなくして視認性を向上させる透明導電性積層体を提供することができる。

本発明の実施形態を示すものであり、透明導電性積層体の構成の断面図 本発明の実施形態を示すものであり、パターニングされた第１の例の電極の平面図 本発明の実施形態を示すものであり、パターニングされた第２の例の電極の平面図

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いながら説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施の形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれるものである。

図１は、本発明の透明導電性積層体の断面例の説明図である。本発明で用いる透明基板層（透明基板）１は、ガラスの他に、樹脂からなるプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられる。その厚さは部材の薄型化と積層体の可撓性とを考慮し、１０μｍ以上２００μｍ以下程度のものが用いられる。

透明基板層１に含有される材料としては、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などが使用されてもよい。各層との密着性を改善するため、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。

本発明で用いる樹脂層２は、透明導電性積層体６に機械的強度を持たせるために設けられる。用いられる樹脂としては、特に限定はしないが、透明性と適度な硬度と機械的強度を持つ樹脂が好ましい。具体的には３次元架橋の期待できる３官能以上のアクリレートを主成分とするモノマー又は架橋性オリゴマーのような光硬化性樹脂が好ましい。

３官能以上のアクリレートモノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステルアクリレートなどが好ましい。特に好ましいのは、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレートおよびポリエステルアクリレートである。これらは単独で用いても良いし、２種以上併用しても構わない。また、これら３官能以上のアクリレートの他にエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリオールアクリレートなどのいわゆるアクリル系樹脂を併用することが可能である。

架橋性オリゴマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレートなどのアクリルオリゴマーが好ましい。具体的にはポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ポリウレタンのジアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレートなどがある。

樹脂層２は、その他に粒子、光重合開始剤などの添加剤を含有してもよい。

添加する粒子としては、有機又は無機の粒子が挙げられるが、透明性を考慮すれば、有機粒子を用いることが好ましい。有機粒子としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂などからなる粒子が挙げられる。

粒子の平均粒径は、樹脂層２の厚みによって異なるが、ヘイズ等の外観上の理由により、下限として２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、上限としては３０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下のものを使用する。また、粒子の含有量も同様の理由で、樹脂に対し、０．５重量％以上５重量％以下であることが好ましい。

光重合開始剤を添加する場合、ラジカル発生型の光重合開始剤として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類、アセトフェノン、２、２、−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、などのアセトフェノン類、メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類、チオキサントン、２、４−ジエチルチオキサントン、２、４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類、ベンゾフェノン、４、４−ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類及びアゾ化合物などがある。これらは単独または２種以上の混合物として使用でき、さらにはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどの第３級アミン、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エチルなどの安息香酸誘導体などの光開始助剤などと組み合わせて使用することができる。

上記光重合開始剤の添加量は、主成分の樹脂に対して０．１重量％以上５重量％以下であり好ましくは０．５重量％以上３重量％以下である。下限値未満ではハードコート層の硬化が不十分となり好ましくない。また、上限値を超える場合は、ハードコート層の黄変を生じたり、耐候性が低下したりするため好ましくない。光硬化型樹脂を硬化させるのに用いる光は紫外線、電子線、あるいはガンマ線などであり、電子線あるいはガンマ線の場合、必ずしも光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。これらの線源としては高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプや加速電子などが使用できる。

また、樹脂層２の厚みは、特に限定されないが、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲が好ましい。また、透明基板１と屈折率が同じかもしくは近似していることがより好ましく、１．４５以上１．７５以下程度が好ましい。

樹脂層２の形成方法は、主成分である樹脂等を溶剤に溶解させ、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーターなどの公知の塗布方法で形成する。

溶剤については、上記の主成分の樹脂等を溶解するものであれば特に限定しない。具体的には、溶剤として、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、などが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

本発明で用いられる密着層３に用いられる材料としては、例えば、珪素、ニッケル、クロム、錫、金、銀、白金、亜鉛、チタン、タングステン、ジルコニウム、パラジウム等の金属、または、これら元素の２種類以上からなる化合物、または、これら元素の酸化物、弗化物、硫化物、窒化物、または、これら酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の混合物等が挙げられる。上記の材料のうち、酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、密着性が向上するならば、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。なお、本明細書中においては、上記元素の２種類以上からなる化合物、または、上記元素の酸化物、弗化物、硫化物、窒化物、または、これら酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の混合物等を全て無機化合物とする。

光学調整層４は、透明導電性積層体の透過率や色相を調整する機能を有し、視認性を向上させるための層である。光学調整層４として無機化合物を用いる場合、酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物などの材料が使用可能である。上記無機化合物からなる薄膜は、その材料により屈折率が異なり、その屈折率の異なる薄膜を特定の膜厚で形成することにより、光学特性を調整することが可能となる。なお、光学機能層の層数としては、目的とする光学特性に応じて、複数層あってもよい。

屈折率の低い材料としては、酸化マグネシウム（１．６）、二酸化珪素（１．５）、フッ化マグネシウム（１．４）、フッ化カルシウム（１．３〜１．４）、フッ化セリウム（１．６）、フッ化アルミニウム（１．３）などが挙げられる。また、屈折率の高い材料としては、酸化チタン（２．４）、酸化ジルコニウム（２．４）、硫化亜鉛（２．３）、酸化タンタル（２．１）、酸化亜鉛（２．１）、酸化インジウム（２．０）、酸化ニオブ（２．３）、酸化タンタル（２．２）が挙げられる。但し、上記括弧内の数値は屈折率を表す。

透明導電層５は、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、または、それらの２種類もしくは３種類の混合酸化物、さらには、その他添加物が加えられた物などが挙げられるが、目的・用途により種々の材料が使用でき、特に限定されるものではない。現在のところ、最も信頼性が高く、多くの実績のある材料は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

最も一般的な透明導電膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を透明導電層５として用いる場合、酸化インジウムにドープされる酸化スズの含有比には、デバイスに求められる仕様に応じて任意の割合を選択する。例えば、透明基板がプラスチックフィルムの場合、機械強度を高める目的で薄膜を結晶化させるために用いるスパッタリングターゲット材料は、酸化スズの含有比が１０重量％未満であることが好ましく、薄膜をアモルファス化しフレキシブル性を持たせるためには、酸化スズの含有比は１０重量％以上が好ましい。また、薄膜に低抵抗が求められる場合は、酸化スズの含有比は２重量％から２０重量％の範囲が好ましい。

光学調整層４および透明導電層５の製造方法としては、膜厚の制御が可能であればいかなる成膜方法でも良く、なかでも薄膜の形成乾式法が優れている。これには真空蒸着法、スパッタリングなどの物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法を用いることができる。特に大面積に均一な膜質の薄膜を形成するために、プロセスが安定し、薄膜が緻密化するスパッタリング法が好ましい。

次に実施例及び比較例について説明する。

＜実施例＞
透明基板としてＰＥＴ（５０μｍ）を用い、透明導電層としてスパッタリングによりＩＴＯを成膜した透明導電性積層体を作成した。フォトレジストをつけた後、図２のようなパターンを持つマスクを当てＵＶを照射することにより露光した。炭酸ナトリウム水溶液でパターンを現像した後、塩化第二銅溶液でＩＴＯをエッチングし、水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離した。以上の作業により図２のようにダミーパターン７と、電極パターン８上にダミーパターン７と見かけ上連続するパターン９をパターニングした透明導電積層体を作成した。各電極パターン８が導電性パターン領域を構成しており、複数のダミーパターン７が列をなして並んでいる各領域が非導電性パターン領域を構成している。図２において、電極パターン８上では複数のパターン９が１列または複数列（ここでは１列）をなして並んでおり、各電極パターン８上の１つ以上のパターン９が１つ以上のダミーパターン７とともにパターン９の上記列に直交する方向に行をなして並んでいる。パターン９は、矩形の４つの角部のみが電極パターン８中に開口されたパターンであり、これら４つの角部を含むように引いたパターン９の包絡線の大きさおよび形状がダミーパターン７と同じ、類似、あるいは相似である。これを用いてタッチパネルを作成し、白色蛍光灯の下で見てみると、電極パターンが目立たなかった。

＜比較例＞
透明基板としてＰＥＴ（５０μｍ）を用い、透明導電層としてスパッタリングによりＩＴＯを成膜した透明導電性積層体を作成した。フォトレジストをつけた後、図３のようなパターンを持つマスクを当てＵＶを照射により露光した。炭酸ナトリウム水溶液でパターンを現像した後、塩化第二銅溶液でＩＴＯをエッチングし、水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離した。以上の作業により図３のようなダミーパターン７と電極パターン８をもつパターニングした透明導電積層体を作成した。これを用いてタッチパネルを作成し、白色蛍光灯の下で見てみると、電極パターンの形状が目立って見えた。

上記実施例において、非導電性パターン領域のダミーパターン７は、複数の相互に不接続の小面積の形状で構成されたパターンであってよい。小面積のダミーパターンの形状は、例えば、三角形、矩形、台形、ストリップ形、多角形、円形等の各種幾何パターンである。また、該ダミーパターンは、例えば、一つ或いは複数種類の幾何パターンにより形成される透明導電積層体である。

また、上記実施例において、導電性パターン領域のパターン８は、複数の相互に接続した小面積の形状で構成されたパターンであってよい。小面積のパターンの形状は、例えば、三角形、矩形、台形、ストリップ形、多角形、円形等の各種幾何パターンである。また、該パターンは、例えば、一つ或いは複数種類の幾何パターンにより形成される透明導電積層体である。小面積の形状のパターンは相互に連続であるため、電極としての役割を果たすことができる。

また、上記実施例において、非導電性パターン領域のダミーパターン７は、複数の相互に不接続の小面積の形状で構成されたパターンであって、一つあるいは複数種類の幾何パターンが見かけ上連続的に並ぶように形成されており、導電性パターン領域のパターン８は、複数の相互に接続した小面積の形状で構成されたパターンであって、一つあるいは複数種類の幾何パターンが見かけ上連続的に並ぶように形成されていてもよい。これにより、導電性領域の電極パターンを目立たなくさせて視認性を向上させることができる。

以上に説明した透明導電性積層体は、例えばタッチパネルの電極材として用いることができる。

本発明の透明導電積層体は、電子機器のディスプレイ上に入力デバイス（ポインティングデバイス）として取り付けられる透明なタッチパネル等に、特に静電容量式タッチパネルに用いられる。また、特に、マルチタッチが可能なモバイル機器に用いられる。

１ 透明基板層
２ 樹脂層
３ 密着層
４ 光学調整層
５ 透明導電層
６ 透明導電性積層体
７ ダミーパターン
８ 電極パターン
９ パターン

Claims (5)

1. 少なくとも、透明基板と、前記透明基板の一方の面に形成された透明導電膜とを備え、
   前記透明導電膜には、導電性パターン領域と、ダミーパターンが形成された非導電性パターン領域とが形成されており、
   前記導電性パターン領域には、前記ダミーパターンと見かけ上連続して並ぶパターンが形成されていることを特徴とする透明導電性積層体。
2. 前記非導電性パターン領域の前記ダミーパターンは、複数の相互に不接続の小面積の形状で構成されたパターンであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電性積層体。
3. 前記導電性パターン領域の前記パターンは、複数の相互に接続した小面積の形状で構成されたパターンであることを特徴とする請求項１に記載の透明導電積層体。
4. 前記非導電性パターン領域の前記ダミーパターンは、複数の相互に不接続の小面積の形状で構成されたパターンであって、一つあるいは複数種類の幾何パターンが見かけ上、連続的に並ぶように形成されており、
   前記導電性パターン領域の前記パターンは、複数の相互に接続した小面積の形状で構成されたパターンであって、一つあるいは複数種類の幾何パターンが見かけ上、連続的に並ぶように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の透明導電積層体。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の透明導電性積層体を電極材として用いたことを特徴とするタッチパネル。

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