JP2014002580A - タッチパネル、タッチパネルの製造方法 - Google Patents

タッチパネル、タッチパネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】立体形状を付与されたタッチパネルの断線を防止する。
【解決手段】タッチパネル1において、第1電極層23は、第1基材シート21上に形成され、可とう性を有する材料を含んでいる。第1電極層23は、第1電極部23aと、第1電極部23aから延びる第1搭載部23bとを有する。第1引き回し回路層25は、第1搭載部23bの上に形成されている。第2電極層33は、第2基材シート31上に形成され、可とう性を有する材料を含んでいる。第2電極層33は、第2電極部33aと、第2電極部33aから延びる第2搭載部33bとを有する。第2引き回し回路層35は、第2搭載部33bの上に形成されている。第1接合層9は、第1基材シート21と第2基材シート31とを接合する。第2接合層11は、第2基材シート31と保護層7とを接合する。
【選択図】図1

Description

本発明は、タッチパネル及びその製造方法に関し、特に、立体形状を付与されたタッチパネル及びその製造方法に関する。
タッチパネルは、近年において適用範囲がますます広がっている。例えば、従来であれば平面形状のタッチパネルが一般的であったが、最近は例えば半球形状といった立体形状のタッチパネルの開発が進められている。
立体形状のタッチパネルは、例えば、積層された2枚の電極フィルムから構成されている。各電極フィルムは、基材と、基材の上に形成された電極層とから構成されている。電極フィルムには、電極層に接続された引き回し回路層がさらに形成されている。電極層は3次元形状に対応するために可とう性を有する材料を含んでいる。引き回し回路層は、低抵抗の材料からなり、電極層から延びている。
立体形状のタッチパネルを製造する際には、第1電極フィルムと、第2電極フィルムを張り合わせた後に、所望の立体形状をタッチパネルに付与する。そのときに、電極フィルムの寸法変化(伸び、曲げ)が大きいので、引き回し回路層が断線しやすい。断線が生じれば、引き回し回路層の抵抗値が上昇してしまう。
本発明の課題は、立体形状を付与されたタッチパネルの断線を防止することにある。
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るタッチパネルは、立体形状を付与されたタッチパネルであって、第1基材と、電極層と、引き回し回路層と、第2基材と、接合層と、を備えている。電極層は、第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する材料を含んでいる。電極層は、電極部と、電極部から延びる搭載部とを有する。引き回し回路層は、搭載部の上に形成されている。接合層は、第1基材の第1面と第2基材とを接合する。
電極層を構成する材料としては、例えば、CNT、グラフェン、PEDOT、金属ナノワイヤがある。引き回し回路層を構成する材料は、例えば、バインダー中に金属フィラー(例えば、銀、銅)を分散したものである。
このタッチパネルでは、引き回し回路層が搭載部の上に形成されているので、タッチパネルに立体形状を付与する際に引き回し回路層が断線しても、可とう性を有する電極層により、断線した引き回し回路層の間の電気的接続が保持される。これにより、引き回し回路層の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
第1基材において搭載部に対応する部分は曲げられていてもよい。
このタッチパネルでは、第1基材の曲げられる部分が搭載部に対応する部分であるので、タッチパネルに立体形状を付与する際に引き回し回路層が断線しても、可とう性を有する電極層により、断線した引き回し回路層の間の電気的接続が保持される。これにより、引き回し回路層の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
接合層は、エネルギー線照射又は除去により硬化する高分子材料を含んでいてもよい。
高分子材料としては、例えば、熱硬化樹脂、熱溶融性樹脂、紫外線硬化樹脂が用いられる。
このタッチパネルでは、接合層を硬化させる前に立体形状を付与することになるので、立体形状付与時に接合層が引き回し回路層に悪影響を与えにくい。つまり、断線による引き回し回路層の抵抗値の上昇を抑制することができる。これにより、さらに、立体形状付与後の引き回し回路層の抵抗値を低く抑えることができる。
本発明の他の見地に係るタッチパネルは、立体形状を付与されたタッチパネルであって、第1基材と、電極層と、引き回し回路層と、第2基材と、接合層と、を備えている。電極層は、第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する。引き回し回路層は、第1基材の第1面に形成され、電極層と電気的に接続されている。接合層は、第1基材の第1面と第2基材とを接合するものであり、エネルギー線照射又は除去により硬化する高分子材料を含んでいる。
このタッチパネルでは、立体形状付与後に接合層を硬化させることになるので、立体形状付与時に生じる接合層の破壊に誘発された引き回し回路層の破壊を防ぎ、断線による引き回し回路層の抵抗値の上昇を抑制することができる。これにより、さらに、立体形状付与後の引き回し回路層の抵抗値を低く抑えることができる。
本発明のさらに他の見地に係るタッチパネルの製造方法は、立体形状を付与されたタッチパネルの製造方法であって、以下の工程を備えている。
◎第1基材の第1面に、電極部と、電極部から延びる搭載部とを有する電極層を形成する工程
◎搭載部の上に引き回し回路層を形成する工程
◎接合層により、第1基材の第1面と第2基材を貼合する工程
◎第1基材及び第2基材が貼合されたタッチパネルに立体形状を付与する工程
このタッチパネルの製造方法では、引き回し回路層が搭載部の上に形成されているので、タッチパネルに立体形状を付与する際に引き回し回路層が断線しても、可とう性を有する電極層により、断線した引き回し回路層の間の電気的接続が保持される。これにより、引き回し回路層の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
立体形状をタッチパネルに付与する工程では、第1基材において搭載部及び引き回し回路層が形成された部分を曲げてもよい。
このタッチパネルの製造方法では、第1基材の曲げられる部分が搭載部に対応する部分であるので、タッチパネルに立体形状を付与する際に引き回し回路層が断線しても、可とう性を有する電極層により、断線した引き回し回路層の間の電気的接続が保持される。これにより、引き回し回路層の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
タッチパネルの製造方法は、タッチパネルに立体形状を付与する工程の後に、エネルギー線の照射又は除去により接合層を硬化させる工程をさらに備えていてもよい。
このタッチパネルの製造方法では、接合層を硬化させる前に立体形状を付与することになるので、立体形状付与時に接合層が引き回し回路層に悪影響を与えにくい。つまり、断線による引き回し回路層の抵抗値の上昇を抑制することができる。これにより、さらに、立体形状付与後の引き回し回路層の抵抗値を低く抑えることができる。
本発明のさらに他の見地に係るタッチパネルの製造方法は、立体形状を付与されたタッチパネルの製造方法であって、以下の工程を備えている。
◎第1基材の第1面に電極層を形成する工程
◎電極層と電気的に接続するように、引き回し回路層を第1基材の第1面に形成する工程
◎軟性の接合層により、第1基材の第1面と第2基材を貼合する工程
◎第1基材及び第2基材が貼合されたタッチパネルに立体形状を付与する工程
◎エネルギー線の照射又は除去により、接合層を硬化させる工程
このタッチパネルの製造方法では、接合層を硬化させる前に立体形状を付与することになるので、立体形状付与時に接合層が引き回し回路層に悪影響を与えにくい。つまり、断線による引き回し回路層の抵抗値の上昇を抑制することができる。これにより、さらに、立体形状付与後の引き回し回路層の抵抗値をさらに低く抑えることができる。
本発明のさらに他の見地に係るタッチパネルの製造方法は、立体形状を付与されたタッチパネルの製造方法であって、以下の工程を備えている。
◎第1基材の第1面に電極層を形成する工程
◎電極層と電気的に接続するように、引き回し回路層を第1基材の第1面に形成する工程
◎接合層により、第1基材の第1面と第2基材とを貼合する工程
◎第1基材及び第2基材が貼合されたタッチパネルに立体形状を付与する工程
引き回し回路層のうち、少なくとも、タッチパネルに形状を付与する工程により伸張する箇所は、配線方向の引張りに対して引張り伸び大きい耐引張り導電性構造体により形成される。耐引張り導電性構造体の配線方向に対して垂直な断面の断面積が、引き回し回路層の耐引張り導電性構造体以外の箇所の配線方向に対して垂直な面の断面積の1倍よりも大きく、16倍以下であってもよい。
このタッチパネルの製造方法では、引き回し回路層は、配線方向に細長く伸びているので、配線方向の引張り力に対して弱い。しかし、引き回し回路層のうち、タッチパネルに形状を付与するときに伸張する箇所が、配線方向の引張りに対して引張り伸びが大きい耐引張り導電性構造体であれば、形状を付与する際に、引き回し回路層の破断が抑制される。この結果、形状付与時の引き回し回路層の破断による引き回し回路層の抵抗値の増大を抑制できる。
特に、耐引張り導電性構造体の断面積を、引き回し回路層の他の箇所の断面積の1倍よりも大きくすることで、立体形状付与時に耐引張り導電性構造体が変形しても、断面積が小さくなりにくい。すなわち、耐引張り導電性構造体の単位面積当たりの引張り応力が大きくなりにくい。これにより、立体形状付与により耐引張り導電性構造体が伸びても、耐引張り導電性構造体の破断が抑制され、引き回し回路層の破断による抵抗値の増大を抑制することができる。また、耐引張り導電性構造体の断面積が小さくなることによる耐引張り導電性構造体の抵抗値の増大を抑制することもできる。
耐引張り導電性構造体の厚み及び幅が、引き回し回路層の耐引張り導電性構造体以外の箇所の厚み及び幅のそれぞれの1倍よりも大きく、4倍以下であってもよい。
このタッチパネルの製造法では、例えば、引き回し回路層の密度を高くする必要があり、引き回し回路層の回路幅を大きくできない場合でも引き回し回路層の断面積を増大できる。また、例えば、耐引張り導電性構造体の回路幅を大きくすることで、引き回し回路層の二度塗りなど、引き回し回路層の厚みを大きくするために必要な工程を省略しつつ、引き回し回路層の断面積を増大できる。以上により、引き回し回路層の抵抗値の小さい所定の立体形状を有するタッチパネルを、効率よく製造することができる。
本発明の他の見地に係るタッチパネルは、立体形状を付与されたタッチパネルであって、第1基材と、電極層と、引き回し回路層と、第2基材と、接合層とを備えている。電極層は、第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する材料を含む。引き回し回路層は、電極層と電気的に接続されるように第1基材の第1面に形成され、引張り伸びが10%以上である導電性材料を含む。接合層は、第1基材の第1面と前記第2基材とを接合する。
導電性材料は、バインダー成分としてエラストマー(例えば、ポリウレタンエラストマー)を含有した導電性ペーストであってもよい。
なお、「引張り伸び」とは、フィルムが引張られたときにどれだけ伸びたかを表す物性測定項目である。
このタッチパネルでは、導電性材料の引張り伸びが10%以上であるので、立体形状付与後の引き回し回路層の残留応力により発生する、引き回し回路層の経時的な破断を抑制することができる。これにより、長期間にわたり引き回し回路層の抵抗値を低く抑えられ、立体形状を付与されたタッチパネルの寿命を長くできる。
本発明の他の見地に係るタッチパネルは、立体形状を付与されたタッチパネルであって、第1基材と、電極層と、引き回し回路層と、第2基材と、接合層とを備えている。電極層は、第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する材料を含む。引き回し回路層は、電極層と電気的に接続されるように第1基材の第1面に形成されている。接合層は、第1基材の第1面と第2基材とを接合する。引き回し回路層は、少なくとも一部に、引き回し回路層の配線方向に対して斜め方向に伸びる部分を含む。
上記の斜め方向に伸びる部分は、例えば、配線方向に伸びる蛇腹立体形状又はジグザグ形状であってもよく、配線方向に対して斜め方向に伸びる線で構成されたメッシュ形状であってもよい。
このタッチパネルでは、立体形状付与後に配線方向に対して斜め方向の回路が残る程度、引き回し回路層を伸張した場合、引き回し回路層を完全に伸ばしてしまった場合と比較して、引き回し回路層の残留応力を小さくできる。これにより、立体形状付与後の残留応力による引き回し回路層の破断が抑制され、引き回し回路層の抵抗値を長時間低く抑えられる。これにより、立体形状を付与されたタッチパネルの寿命を長くできる。
本発明に係るタッチパネル及びその製造方法では、立体形状を付与されたタッチパネルの断線が生じにくくなる。
タッチパネルの断面図。 第1電極フィルムの平面図。 第2電極フィルムの平面図 図1の円Aの拡大図。 タッチパネルの断面図(第2実施形態)。 タッチパネルの断面図(第3実施形態)。 第1電極フィルムの平面図(第3実施形態)。 第2電極フィルムの平面図(第3実施形態)。 引き回し回路層の模式平面図(第4実施形態)。 引き回し回路層の模式平面図(第5実施形態)。 引き回し回路層の模式平面図(第6実施形態)。 引き回し回路層の模式平面図(第7実施形態)。 引き回し回路層の模式平面図(第8実施形態)。 タッチパネルの断面図(第9実施形態)。 タッチパネルの平面図(第10実施形態)。 タッチパネルの断面図(第11実施形態)。 タッチパネルの断面図(第12実施形態)。
(1)第1実施形態
図1〜図3を用いて、本発明の一実施形態に係るタッチパネル1を説明する。図1は、タッチパネルの断面図である。図2は、第1電極フィルムの平面図である。図3は、第2電極フィルムの平面図である。
タッチパネル1は、静電容量式タッチセンサであり、立体形状、より具体的には半球形状を有している。タッチパネル1は、オペレータの手指を接触させることによりXY座標が入力されるようになっている。
タッチパネル1は、主に、第1電極フィルム3と、第2電極フィルム5と、保護層7とを有している。第2電極フィルム5は、第1電極フィルム3の上に配置されている。保護層7は第2電極フィルム5の上に配置されている。タッチパネル1は、さらに、第1接合層9と、第2接合層11とを有している。第1接合層9は、第1電極フィルム3と第2電極フィルム5との間に配置されている。第2接合層11は、第2電極フィルム5と保護層7との間に配置されている。
第1電極フィルム3は、第1基材シート21と、第1電極層23と、第1引き回し回路層25とを有している。第1基材シート21は、薄いシート状の部材である。第1基材シート21は、半球部21aと、その周囲の平坦な周辺部21bとを有している。第1電極層23は、図2に示すように、第1電極部23aと、第1搭載部23bとを有している。第1電極部23aは、半球部21aに形成されており、図2に示すように球形又は同心状の円形である。第1電極部23aは、さらに、球形又は円形の端部から伸びる直線部を有している。第1搭載部23bは、主に、周辺部21bの上に形成されており、第1電極部23aの直線部の端部に接続されている。
第1引き回し回路層25は、第1搭載部23bの上に形成されている。より具体的には、第1引き回し回路層25は、図1に示すように、第1搭載部23bの半球部分と平坦部分とにわたって形成されている。なお、第1引き回し回路層25は、図2に示すように、第1電極部23a及び第1搭載部23bとほぼ同じ円周方向幅を有している。
さらに図4を用いて、第1引き回し回路層25を詳細に説明する。第1引き回し回路層25は、第1搭載部23bの半球部分に対応する第1部分25aと、第1搭載部23bの平坦部分に対応する第2部分25bとを有している。
第2電極フィルム5は、第2基材シート31と、第2電極層33と、第2引き回し回路層35とを有している。第2基材シート31は、薄いシート状の部材である。第2基材シート31は、半球部31aと、その周囲の平坦な周辺部31bとを有している。第2電極層33は、図3に示すように、第2電極部33aと、第2搭載部33bとを有している。第2電極部33aは、半球部31aの上に形成されており、図3に示すように半径方向に伸びている複数の部材である。第2電極部33aの各々は、半径方向外側に行くにしたがって円周方向の幅が広がっている。第2搭載部33bは、主に、周辺部31bの上に形成されており、第2電極部33aの端部に接続されている。
第2引き回し回路層35は、第2搭載部33bの上に形成されている。より具体的には、第2引き回し回路層35は、図1及び図3に示すように、第2搭載部33bの半球部分と平坦部分とにわたって形成されている。なお、第2引き回し回路層35は、図3に示すように、第2電極部33a及び第2搭載部33bより円周方向幅が短い。
なお、第1引き回し回路層25及び第2引き回し回路層35は、ICチップが搭載された外部回路に接続される。
第1基材シート21,第2基材シート31及び保護層7は、例えば、透明プラスチックフィルムからなる。透明プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリエステルサルフォン樹脂(PES)、ポリアリレート樹脂(PAR)、又は、ノルボルネン樹脂が使用可能である。保護層7の上面には、ハードコート層が形成されていてもよい。ハードコート層としては、シロキサン系樹脂などの無機材料、あるいはアクリルエポキシ系、ウレタン系の熱硬化型樹脂やアクリレート系の光硬化型樹脂などの有機材料がある。
第1電極層23及び第2電極層33は、可とう性導電材料からなる。可とう性導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT),金属ナノワイヤが用いられる。これら材料が好ましい理由は、曲げ性及び伸び性が、良好だからである。
第1引き回し回路層25及び第2引き回し回路層35は、バインダーに導電性フィラーを分散した材料からなる。例えば、バインダーとしてはポリエステル樹脂が用いられ、導電性フィラーとしては銀粉が用いられる。一実施例としてポリエステル樹脂12重量%、銀粉88重量%の場合に、伸びやすい引き回し回路層が得られる。
第1接合層9及び第2接合層11は、例えば、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、又は熱溶融性樹脂からなる。
タッチパネル1の製造方法を説明する。
最初に、第1電極フィルム3、第2電極フィルム5,及び保護層7を別々に作成する。第1電極フィルム3及び第2電極フィルム5の製造では、最初に、プラスチックフィルムに電極層を形成し、次に引き回し回路層を形成し、最後に接合層を形成する。電極層の形成は、最初にプラスチックフィルムに、例えば真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、CVD法、ロールコーター法によって導電膜を形成し、次に、エッチングによってパターン化することで行われる。第1引き回し回路層25及び第2引き回し回路層35の形成は、例えば導電ペーストの印刷によって行われる。
次に、第1電極フィルム3と第2電極フィルム5とを互いに張り合わせる。
その後、第2電極フィルム5に対して保護層7を張り合わせる。
このように平板なタッチパネルができあがると、次にタッチパネルに3次元形状を付与する。この実施形態では、タッチパネルを半球形状にする。タッチパネルを立体形状にする方法は、例えば、真空成形である。その状態で、第1接合層9及び第2接合層11を紫外線照射、加熱又は冷却によって硬化する。このようにして、タッチパネル1が完成する。
このタッチパネルの製造方法では、立体形状付与後に第1接合層9及び第2接合層11を硬化させることになるので、第1接合層9及び第2接合層11が第1引き回し回路層25及び第2引き回し回路層35に悪影響を与えにくい。つまり、断線による第1引き回し回路層25及び第2引き回し回路層35の抵抗値の上昇を抑制することができる。
また、タッチパネル1では、第1引き回し回路層25が第1搭載部23bの上に形成され、さらに第2引き回し回路層35が第2搭載部33bの上に形成されているので、タッチパネルに立体形状を付与する際に第1引き回し回路層25又は第2引き回し回路層35が断線しても、可とう性を有する第1電極層23及び第2電極層33により、断線した引き回し回路層の間の電気的接続が保持される。これにより、第1引き回し回路層25及び第2引き回し回路層35の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
ここで図4を用いて本実施形態をさらに詳細に説明する。図4は、図1の円Aの拡大図である。なお、下記の説明は、第2引き回し回路層35にも当てはまる。
3次元形状付与前(図4より前の状態)では、第1引き回し回路層25は、第1基材シート21及び第1電極層23に沿った平板形状である。また、第1引き回し回路層25の上面には流体状態の第1接合層9が配置されている。この状態で3次元形状が付与されると、図4に示す部分において、第1基材シート21とともに第1電極層23が曲げられ、それに伴って第1引き回し回路層25が折り曲げられる。その結果、第1引き回し回路層25が配線方向(図4の左右方向)に引張られる。しかし、本実施形態では、第1引き回し回路層25が断線しても、可とう性を有する第1電極層23により、断線した第1引き回し回路層25の間の電気的接続が保持される。これにより、第1引き回し回路層25の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
また、立体形状付与時には、第1接合層9は流体状態であるので、第1接合層9は周囲の部材の伸縮に対して追従しやすい。つまり、第1接合層9が第1電極層23及び第1引き回し回路層25を引きはがすことが生じにくい。その結果、第1引き回し回路層25の電気的接続が維持される。
電極層の電極部と搭載部とでは導電性材料を異ならせてもよい。その場合は、搭載部の可とう性が高いことが好ましい。
電極層の搭載部は引き回し回路層の配線方向全てにわたって形成されていることが好ましい。ただし、電極層の搭載部は、タッチパネルに立体形状を付与するときに伸張する箇所に対応さえしていれば、引き回し回路層の配線方向の一部であってもよい。
電極層の搭載部は、引き回し回路層の幅方向全て対応していなくてもよい。つまり、その場合には、引き回し回路層は、搭載部より幅が広く、搭載部と基材シートの両方の上に形成される。
以上に述べた実施形態では、電極が形成された第1基材の上に接合層を介して第2基材が接合されているという点で、第1電極フィルム3の第1基材シート21と第2電極フィルム5の第2基材シート31との関係と、第2電極フィルム5の第2基材シート31と保護層7との関係が共通している。前者の場合は、第1基材シート21が第1基材に対応して、第2基材シート31が第2基材に対応する。後者の場合は、第2基材シート31が第1基材に対応し、保護層7が第2基材に対応する。
また、上記のタッチパネル1が3枚の基材から構成されている点に着目して、別の見地から以下に説明する。タッチパネル1は、立体形状を付与されたタッチパネルであって、第1基材シート21と、第1電極層23と、第1引き回し回路層25と、第2基材シート31と、第2電極層33と、第1接合層9と、保護層7と、第2接合層11とを備えている。
前述の3枚の基材は、第1基材シート21、第2基材シート31及び保護層7である。第1基材シート21は、第1の基材の一例である。第2基材シート31は、第2の基材の一例である。保護層7は、第3の基材の一例である。
第1電極層23は、第1基材シート21上に形成され、可とう性を有する材料を含んでいる。第1電極層23は、第1電極部23aと、第1電極部23aから延びる第1搭載部23bとを有する。第1引き回し回路層25は、第1搭載部23bの上に形成されている。第2電極層33は、第2基材シート31上に形成され、可とう性を有する材料を含んでいる。第2電極層33は、第2電極部33aと、第2電極部33aから延びる第2搭載部33bとを有する。第2引き回し回路層35は、第2搭載部33bの上に形成されている。第1接合層9は、第1基材シート21(第1の基材の一例)と第2基材シート31(第2の基材の一例)とを接合する。第2接合層11は、第2基材シート31(第2の基材の一例)と保護層7(第3の基材の一例)とを接合する。
(2)第2実施形態
接合層に流体状の材料を用いて、立体形状付与後に硬化させる実施形態についてさらに説明する。この場合、接合層に接着シートを用いた場合を比較すると、接合層の厚みを平均的に配置することが難しいという問題が想定される。そこでそのような問題を解決するために、図5に示すように第1電極フィルムと第2電極フィルムとの間、及び第2電極フィルムと保護層との間に、スペーサを配置することが考えられる。図5では、第1基材シート21の上に複数の第1スペーサ41が形成され、第2基材シート31の上に第2スペーサ43が形成されている。この結果、第1電極フィルム3と第2電極フィルム5との間、及び第2電極フィルム5と保護層7との間の厚みが全体にわたって均一になる。
(3)第3実施形態
さらに、接合層に流体状の材料を用いて立体形状付与後に硬化させる実施形態の場合は、図6〜図8に示すように、引き回し回路層が直接基材シートの上に形成されている場合でも断線防止の効果を発揮する。
以下に述べる第4〜8実施形態は、引き回し回路層の構造に特徴を持たせることにより、引き回し回路層のうち、タッチパネルに立体形状を付与するときに伸張する箇所(以下、耐引張り導電性構造体)が、配線方向の引張りに対して引張り伸び5%以上になる点が共通である。なお、耐引張り導電性構造体の配線方向の引張りに対して引張り伸びが10%以上であることが好ましく、さらに15%以上であることが好ましい。その理由は、引張り伸びが小さすぎる場合、立体形状付与時の基材シート伸びに追従できず、断線が生じてしまうからである。
また、第4〜8実施形態は、第3実施形態と組み合わせても効果が十分に得られるが、第1〜第2実施形態と組み合わせてもよい。
なお、引張り伸び(破断伸度)は、JIS−C−2151による。
(4)第4実施形態
図9に示すように、耐引張り導電性構造体61は、配線方向(図9の上下方向)に伸びる蛇腹状又はジグザグ形状である。耐引張り導電性構造体61が蛇腹状又はジグザグ形状であることにより、耐引張り導電性構造体61は配線方向に対して斜め方向に伸びる回路を多く含むようになる。これにより、斜め方向に伸びる回路が1つの場合と比較して、さらに弱い引張り力で引き回し回路層を伸張することができる。この結果、引き回し回路層を形成する材料に十分な引張り強さがない場合でも、引き回し回路層の破断がさらに抑制される。
(5)第5実施形態
図10に示すように、耐引張り導電性構造体63は、配線方向に対して斜め方向に伸びる線で構成されたメッシュ形状である。メッシュ形状は、配線方向に並列に複数のジグザグ形状を有しているので、1つのジグザグ形状よりも、より多くの導電経路を確保できる。これにより、タッチパネルへの形状付与工程において、メッシュ形状のうちのいずれかのジグザグ形状の回路が破断しても、他の破断していない回路が導電経路を相補できる。この結果、引き回し回路層を形成する材料に十分な引張り強さがない場合でも、引き回し回路層の破断が抑制される。
(6)第6実施形態
図11に示すように、耐引張り導電性構造体65は、複数の凹部又は孔部67を有している。凹部又は孔部67は、引張りに対する引き回し回路層の伸張を誘発する。引き回し回路層に設けた形状及びサイズの凹部が、適切な密度で設けられることで、凹部が設けられていない部分の破断を抑制する。この結果、引き回し回路層を形成する材料に十分な引張り強さがない場合でも、引き回し回路層の破断が抑制される。
凹部又は孔部67の形状は、円形、長円形、楕円形、矩形、菱形、その他の形状である。凹部又は孔部67の寸法は、引張り方向寸法が20μm〜500μmの範囲にあり、引張り方向寸法に直交する方向の寸法が20μm〜500μmの範囲にある。また、凹部又は孔部67の密度は、0.1箇所/mm〜1000箇所/mmである。
(7)第7実施形態
図12に示すように、引き回し回路層69は、通常の第1部分69aに比べ厚みが大きい第2部分69b(耐引張り導電性構造体)を有している。
タッチパネルに立体形状が付与されるときに、引き回し回路層69は配線方向(図12の左右方向)に伸び、第2部分69bの厚みが小さくなって第1部分69aの厚みに近くなる。しかし、第2部分69bの厚みは予め大きく設定されているので、断線が生じにくい。
引き回し回路層の密度を高くする必要があり、引き回し回路層の回路幅を大きくできない場合でも引き回し回路層の断面積を増大できる。これにより、引き回し回路層の密度が高い所定の立体形状を有するタッチパネルを、効率よく製造することができる。
第2部分69bの厚みが、第1部分69aの厚みの1倍よりも大きく、4倍以下であることが好ましい。その理由は、第2部分69bを厚くしすぎると、重ね塗り回数の増加により、生産性が低下するからである。
(8)第8実施形態
図13に示すように、引き回し回路層71は、通常の第1部分71aに比べ幅が大きい第2部分71b(耐引張り導電性構造体)を有している。
タッチパネルに立体形状が付与されるときに、引き回し回路層71は配線方向(図13の上下方向)に伸び、第2部分71bの幅が小さくなって第1部分71aの幅に近くなる。しかし、第2部分71bの幅は予め大きく設定されているので、断線が生じにくい。
このように第2部分71bの幅を大きくすることで、引き回し回路層の二度塗りなど、引き回し回路層の厚みを大きくするために必要な工程を省略しつつ、引き回し回路層の断面積を増大できる。これにより、引き回し回路層の抵抗値の小さい所定の立体形状を有するタッチパネルを、効率よく製造することができる。
第2部分71bの幅が、第1部分71aの幅の1倍よりも大きく、4倍以下であることが好ましい。その理由は、第2部分71bの回路幅を広くしすぎると、多数の引き回し回路層を配置することが困難になるためである。
上記の第7実施形態及び第8実施形態では、引き回し回路層の耐引張り導電性構造体の断面積を、第1部分の断面積よりも大きくしている。したがって、立体形状付与時に耐引張り導電性構造体が変形しても、断面積が小さくなりにくい。すなわち、耐引張り導電性構造体の単位面積当たりの引張り応力が大きくなりにくい。このようにして断面積を大きくすることで耐引張り導電性構造体の引張り伸びが大きくなっている。つまり、立体形状付与により耐引張り導電性構造体が伸びても、耐引張り導電性構造体の破断が抑制される。また、耐引張り導電性構造体の断面積が小さくなることによる耐引張り導電性構造体の抵抗値の増大を抑制することもできる。
耐引張り導電性構造体の配線方向に対して垂直な断面の断面積が、耐引張り導電性構造体以外の箇所の配線方向に対して垂直な面の断面積の1倍よりも大きく、16倍以下であることが好ましい。その理由は、第2部分の断面積を大きくしすぎると、重ね塗り回数の増加により、生産性が低下したり、多数の引き回し回路層を配置することが困難になったりするからである。
耐引張り導電性構造体の厚み及び幅の一方又は両方は、回路の伸張率に応じて異ならせてもよい。
なお、一実施例では、通常部分の幅は例えば0.200mmであり、厚みは10.00μmである。耐引張り導電性構造体の幅及び厚みは通常部分の1.0〜2.2倍の範囲にあることが好ましい。
(9)第9実施形態
図14及び図15を用いて、本発明の一実施形態に係るタッチパネル101を説明する。図14は、タッチパネルの断面図である。図15は、タッチパネルの平面図である。
タッチパネル101は、静電容量式タッチセンサであり、立体形状、より具体的には半球形状を有している。タッチパネル101は、オペレータの手指を接触させることによりXY座標が入力されるようになっている。
タッチパネル101は、電極フィルム105と、保護層107(第2基材の一例)とを有している。保護層107は電極フィルム105の上に配置されている。タッチパネル101は、さらに、接合層111を有している。接合層111は、電極フィルム105と保護層107との間に配置されている。
電極フィルム105は、基材シート131(第1基材の一例)と、電極層133と、引き回し回路層135とを有している。基材シート131は、薄いシート状の部材である。基材シート131は、半球部131aと、その周囲の平坦な周辺部131bとを有している。電極層133は、図14及び図15に示すように、電極部133aと、搭載部133bとを有している。電極部133aは、半球部131aの上に形成されており、図15に示すように半径方向に伸びている複数の部材である。電極部133aの各々は、半径方向外側に行くにしたがって円周方向の幅が広がっている。搭載部133bは、主に、周辺部131bの上に形成されており、電極部133aの端部に接続されている。
引き回し回路層135は、搭載部133bの上に形成されている。より具体的には、引き回し回路層135は、図14及び図15に示すように、搭載部133bの半球部分と平坦部分とにわたって形成されている。なお、引き回し回路層135は、図15に示すように、電極部133a及び搭載部133bより円周方向幅が短い。
なお、引き回し回路層135は、ICチップが搭載された外部回路に接続される。
基材シート131、保護層107は、例えば、透明プラスチックフィルムからなる。透明プラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリエステルサルフォン樹脂(PES)、ポリアリレート樹脂(PAR)、又は、ノルボルネン樹脂が使用可能である。保護層107の上面には、ハードコート層が形成されていてもよい。ハードコート層としては、シロキサン系樹脂などの無機材料、あるいはアクリルエポキシ系、ウレタン系の熱硬化型樹脂やアクリレート系の光硬化型樹脂などの有機材料がある。
電極層133は、可とう性導電材料からなる。可とう性導電材料としては、例えば、カーボンナノチューブ(CNT)、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT),金属ナノワイヤが用いられる。これら材料が好ましい理由は、曲げ性及び伸び性が、良好だからである。
引き回し回路層135は、バインダーに導電性フィラーを分散した材料からなる。例えば、バインダーとしてはポリエステル樹脂が用いられ、導電性フィラーとしては銀粉が用いられる。一実施例としてポリエステル樹脂12重量%、銀粉88重量%の場合に、伸びやすい引き回し回路層が得られる。
接合層111は、例えば、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、又は熱溶融性樹脂からなる。
タッチパネル101の製造方法を説明する。
最初に、電極フィルム105及び保護層107を別々に作成する。電極フィルム105の製造では、最初に、プラスチックフィルムに電極層を形成し、次に引き回し回路層を形成し、最後に接合層を形成する。電極層の形成は、最初にプラスチックフィルムに、例えば真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、CVD法、ロールコーター法によって導電膜を形成し、次に、エッチングによってパターン化することで行われる。引き回し回路層135の形成は、例えば導電ペーストの印刷によって行われる。
次に、電極フィルム105に対して保護層107を張り合わせる。
このように平板なタッチパネルができあがると、次にタッチパネルに3次元形状を付与する。この実施形態では、タッチパネルを半球形状にする。タッチパネルを立体形状にする方法は、例えば、真空成形である。その状態で、接合層111を紫外線照射、加熱又は冷却によって硬化する。このようにして、タッチパネル101が完成する。
このタッチパネルの製造方法では、立体形状付与後に接合層111を硬化させることになるので、接合層111が引き回し回路層135に悪影響を与えにくい。つまり、断線による引き回し回路層135の抵抗値の上昇を抑制することができる。
また、タッチパネル101では、引き回し回路層135が搭載部133bの上に形成されているので、タッチパネルに立体形状を付与する際に引き回し回路層135が断線しても、可とう性を有する電極層133により、断線した引き回し回路層の間の電気的接続が保持される。これにより、引き回し回路層135の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
ここで本実施形態をさらに詳細に説明する。
3次元形状付与前では、引き回し回路層135は、基材シート131及び電極層133に沿った平板形状である。また、引き回し回路層135の上面には流体状態の接合層111が配置されている。この状態で3次元形状が付与されると、基材シート131とともに電極層133が曲げられ、それに伴って引き回し回路層135が折り曲げられる。その結果、引き回し回路層135が配線方向に引張られる。しかし、本実施形態では、引き回し回路層135が断線しても、可とう性を有する電極層133により、断線した引き回し回路層135の間の電気的接続が保持される。これにより、引き回し回路層135の抵抗値が断線により上昇することが防がれる。
また、立体形状付与時には、接合層111は流体状態であるので、接合層111は周囲の部材の伸縮に対して追従しやすい。つまり、接合層111が電極層133及び引き回し回路層135を引きはがすことが生じにくい。その結果、引き回し回路層135の電気的接続が維持される。
電極層の電極部と搭載部とでは導電性材料を異ならせてもよい。その場合は、搭載部の可とう性が高いことが好ましい。
電極層の搭載部は引き回し回路層の配線方向全てにわたって形成されていることが好ましい。ただし、電極層の搭載部が、タッチパネルに立体形状を付与するときに伸張する箇所に対応さえしていれば、引き回し回路層の配線方向の一部であってもよい。
電極層の搭載部は、引き回し回路層の幅方向全て対応していなくてもよい。つまり、その場合には、引き回し回路層は、搭載部より幅が広く、搭載部と基材シートの両方の上に形成される。
(10)第10実施形態
接合層に流体状の材料を用いて、立体形状付与後に硬化させる実施形態についてさらに説明する。この場合、接合層に接着シートを用いた場合を比較すると、接合層の厚みを平均的に配置することが難しいという問題が想定される。そこでそのような問題を解決するために、図16に示すように電極フィルムと保護層との間に、スペーサを配置することが考えられる。図16では、基材シート131にスペーサ143が形成されている。この結果、電極フィルム105と保護層107との間の厚みが全体にわたって均一になる。
(11)第11実施形態
さらに、接合層に流体状の材料を用いて立体形状付与後に硬化させる実施形態の場合は、図17に示すように、引き回し回路層が直接基材シートの上に形成されている場合でも断線防止の効果を発揮する。
以上に述べた第9〜第11実施形態は、第4〜8実施形態と適宜組み合わせてもよい。
(12)他の実施形態
以上、本発明の一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、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
(a)引き回し回路層の形状は、引き回し回路層において引張りの程度に対応して異ならせてもよい。
(b)タッチパネルの立体形状は、半球形状に限定されない。
本発明は、立体形状を付与されたタッチパネル及びその製造方法に広く適用できる。
1 タッチパネル
3 第1電極フィルム
5 第2電極フィルム
7 保護層
9 第1接合層
11 第2接合層
21 第1基材シート
21a 半球部
21b 周辺部
23 第1電極層
23a 第1電極部
23b 第1搭載部
25 第1引き回し回路層
25a 第1部分
25b 第2部分
31 第2基材シート
31a 半球部
31b 周辺部
33 第2電極層
33a 第2電極部
33b 第2搭載部
35 第2引き回し回路層
41 第1スペーサ
43 第2スペーサ
61 耐引張り導電性構造体
63 耐引張り導電性構造体
65 耐引張り導電性構造体
67 凹部又は孔部
69 引き回し回路層
69a 第1部分
69b 第2部分
71 引き回り回路層
71a 第1部分
71b 第2部分

Claims (12)

  1. 立体形状を付与されたタッチパネルであって、
    第1基材と、
    前記第1基材の第1面に形成され可とう性を有する材料を含み、電極部と、前記電極部から延びる搭載部とを有する電極層と、
    前記搭載部の上に形成された引き回し回路層と、
    第2基材と、
    前記第1基材の前記第1面と前記第2基材とを接合する接合層と、
    を備えたタッチパネル。
  2. 前記第1基材において前記搭載部に対応する部分は曲げられている、請求項1に記載のタッチパネル。
  3. 前記接合層は、エネルギー線照射又は除去により硬化する高分子材料を含んでいる、請求項1又は2に記載のタッチパネル。
  4. 立体形状を付与されたタッチパネルであって、
    第1基材と、
    前記第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する材料を含む電極層と、
    前記第1基材の前記第1面に形成され、前記電極層と電気的に接続された引き回し回路層と、
    第2基材と、
    前記第1基材の前記第1面と前記第2基材とを接合するものであり、エネルギー線照射又は除去により硬化する高分子材料を含んでいる、接合層と、
    を備えたタッチパネル。
  5. 立体形状を付与されたタッチパネルの製造方法であって、
    第1基材の第1面に、電極部と、前記電極部から延びる搭載部とを有する電極層を形成する工程と、
    前記搭載部の上に引き回し回路層を形成する工程と、
    接合層により、前記第1基材の前記第1面と前記第2基材を貼合する工程と、
    前記第1基材及び前記第2基材が貼合されたタッチパネルに立体形状を付与する工程と、
    を備えたタッチパネルの製造方法。
  6. 立体形状を前記タッチパネルに付与する工程では、
    前記第1基材において前記搭載部及び前記引き回し回路層が形成された部分を曲げる、請求項5に記載のタッチパネルの製造方法。
  7. 前記タッチパネルに立体形状を付与する工程の後に、エネルギー線の照射又は除去により前記接合層を硬化させる工程をさらに備える、請求項5又は6に記載のタッチパネルの製造方法。
  8. 立体形状を付与されたタッチパネルの製造方法であって、
    第1基材の第1面に電極層を形成する工程と、
    前記電極層と電気的に接続するように、引き回し回路層を前記第1基材の前記第1面に形成する工程と、
    軟性の接合層により、前記第1基材の前記第1面と前記第2基材を貼合する工程と、
    前記第1基材及び前記第2基材が貼合されたタッチパネルに立体形状を付与する工程と、
    エネルギー線の照射又は除去により、前記接合層を硬化させる工程と、
    を備えたタッチパネルの製造方法。
  9. 立体形状を付与されたタッチパネルの製造方法であって、
    第1基材の第1面に電極層を形成する工程と、
    前記電極層と電気的に接続するように、引き回し回路層を前記第1基材の前記第1面に形成する工程と、
    接合層により、前記第1基材の前記第1面と前記第2基材とを貼合する工程と、
    前記第1基材及び前記第2基材が貼合されたタッチパネルに立体形状を付与する工程と、
    を備え、
    前記引き回し回路層のうち、少なくとも、前記タッチパネルに立体形状を付与する工程により伸張する箇所は、配線方向の引張りに対して引張り伸びが大きい耐引張り導電性構造体により形成され、
    前記耐引張り導電性構造体の前記配線方向に対して垂直な断面の断面積が、前記引き回し回路層の前記耐引張り導電性構造体以外の箇所の前記配線方向に対して垂直な面の断面積の1倍よりも大きく、16倍以下である、
    タッチパネルの製造方法。
  10. 前記耐引張り導電性構造体の厚み及び幅が、前記引き回し回路層の前記耐引張り導電性構造体以外の箇所の厚み及び幅のそれぞれに対して1倍よりも大きく、4倍以下である、請求項9に記載のタッチパネルの製造方法。
  11. 立体形状を付与されたタッチパネルであって、
    第1基材と、
    前記第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する材料を含む電極層と、
    前記電極層と電気的に接続されるように前記第1基材の前記第1面に形成され、引張り伸びが10%以上である導電性材料を含む引き回し回路層と、
    第2基材と、
    前記第1基材の前記第1面と前記第2基材とを接合する接合層と、
    を備えたタッチパネル。
  12. 立体形状を付与されたタッチパネルであって、
    第1基材と、
    前記第1基材の第1面に形成され、可とう性を有する材料を含む電極層と、
    前記電極層と電気的に接続されるように前記第1基材の前記第1面に形成され、引き回し回路層と、
    第2基材と、
    前記第1基材の前記第1面と前記第2基材とを接合する接合層と、を備え、
    前記引き回し回路層は、少なくとも一部に、前記引き回し回路層の配線方向に対して斜め方向に伸びる部分を含む、タッチパネル。
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