JP2014191553A - タッチパネルセンサ部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 透明基材の両側の面にメッシュ状の電極パターンを有するタッチパネルセンサ部材の製造方法において、高精細な電極パターンを両面に位置精度よく形成することができる印刷法を利用したタッチパネルセンサ部材の製造方法を提供する。
【解決手段】 タッチパネルセンサ部材の製造方法は、透明基材の両側の面に第１及び第２樹脂パターンを位置合わせして形成する工程、第１及び第２樹脂パターンを含む透明基材の両側の全面に第１及び第２導電性金属層を形成する工程、第１及び第２樹脂パターンの樹脂を溶解又は膨潤する液体により第１及び第２樹脂パターンとともにその直上の第１及び第２導電層金属層を除去して、透明基材の両側に第１及び第２導電体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、タッチパネルセンサ部材の製造方法に関する。

近年、タッチパネルは、表示装置と組み合わされて表示画面に人間の手などで軽く触れるだけで情報を入力することができるため、携帯電話、ゲーム機、電子書籍リーダーなどのポータブルデバイスや、自動販売機、パーソナルコンピューター、デジタルサイネージなど種々の製品に展開されている。
これらの多種多様な製品に対応して、最近タッチパネルの部材としてタッチパネルセンサの電極をメッシュ状の金属膜としたものが製品化されるようになってきている。メッシュ状の電極は、従来から使用されているＩＴＯに比べて低抵抗導電体を使用することでタッチパネルのセンサ感度を高めることができ、光透過性を確保することができることから、大型の表示装置用として適しており普及が期待されている。また、透明基材の両面に電極を有する構成のタッチパネルセンサは、表示パネルとの組み合わせを精度よく容易に行える等の利点を有しており広く採用されつつある。
従来、メッシュ状の電極パターンの製造方法としては、銀ペースト等の導電性インクを使うスクリーン印刷法等の印刷法や、インクジェット法、フォトリソグラフィー法による方法が提案されているが（例えば、特許文献１）、スクリーン印刷法やインクジェット法による方法では、比較的大面積のパターンを小規模の設備により製造することができるが、高精細なパターンを形成することや、基材の両面に電極パターンを精度よく位置合わせして形成することが困難となることや、印刷版やインクジェットヘッドにインクが詰まる等の生産性を低下させること等の問題がある。また、フォトリソグラフィー法は、比較的小サイズで高精細なパターンを形成する方法として優れているが、大面積化のためには製造装置が大規模化するなど容易ではない問題がある。

特開２００６−３４４１６３号公報

透明基材の両側の面にメッシュ状の電極パターンを有するタッチパネルセンサ部材の製造方法において、高精細な電極パターンを両面に位置精度よく形成することができる印刷法を利用した製造方法が求められている。
本発明は、このような課題を解決すべく、鋭意研究して完成されたものである。

上記の問題を解決する本発明の要旨は、透明基材の両側の面に導電体を有するタッチパネルセンサ部材の製造方法において、前記透明基材の一方の側の面に、第１樹脂を主成分とするインキを凹版印刷方式によりパターン状に転写して第１樹脂パターンを形成し、且つ、前記透明基材の他方の側の面に、第２樹脂を主成分とするインキを凹版印刷方式により前記第１樹脂パターンと位置合わせしてパターン状に転写して第２樹脂パターンを形成する樹脂パターン形成工程と、前記透明基材の前記第１樹脂パターンを有する側の全面に第１導電性金属層を形成し、且つ、前記透明基材の前記第２樹脂パターンを有する側の全面に第２導電性金属層を形成する導電性金属層形成工程と、前記第１樹脂パターンを構成する第１樹脂を溶解又は膨潤させ前記第１導電性金属層を溶解又は膨潤させない液体で前記第１樹脂パターンを溶解又は膨潤させて、前記第１樹脂パターンの直上の前記第１導電性金属層を除去することによって、前記透明基材の面に沿って一方向に並べて配列された複数の帯状の第１導電体であって、且つ前記帯状の第1導電体の内側領域がメッシュ状の前記第１導電性金属層で構成されてなる第１導電体パターンを形成し、前記第２樹脂パターンを構成する第２樹脂を溶解又は膨潤させ前記第２導電性金属層を溶解又は膨潤させない液体で前記第２樹脂パターンを溶解又は膨潤させて、前記第２樹脂パターンの直上の前記第２導電性金属層を除去することによって、前記透明基材の面に沿って前記第１導電体が並ぶ方向と交差する他方向に並べて配列された複数の帯状の第２導電体であって、且つ前記帯状の第２導電体の内側領域がメッシュ状の前記導電性金属層で構成されてなる第２導電体パターンを形成する導電体パターン形成工程と、を含むことを特徴とするものである。

本発明によれば、上記の如く製造方法を特徴とするので、透明基材の両面に凹版印刷方式により高精細で位置精度よく第１及び第２樹脂パターンをマスク材として形成し、マスク材を含む全面に第１及び第２導電性金属層を形成した後に、リフトオフ法によりマスク材上の第１及び第２導電性金属層をマスク材と共に除去することによって、残された高精細なメッシュ状の第１及び第２導電性金属層で構成された第１及び第２導電体パターンを透明基材の両面に位置精度よく形成されたタッチパネルセンサ部材の製造を可能にすることによって上記問題を解決できる。

本発明に係るタッチパネルセンサ部材を用いた表示装置を示す断面図である。 本発明に係るタッチパネルセンサ部材を示す断面図及び平面図である。 本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法を説明するための工程毎のタッチパネルセンサ部材を示す断面図である。

以下に本発明を実施するための形態について、まず本発明に係るタッチパネルセンサ部材を用いた表示装置とタッチパネルセンサ部材について、図１〜２に基づいて説明する。次に本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法について、図３に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るタッチパネルセンサ部材を用いた表示装置の一実施形態を示す断面図である。
図１に示されているように、表示装置１００は、タッチパネル部１１と表示パネル部５０とを組み合わせて構成されている。タッチパネル部１１は、タッチパネルセンサ部材１０と保護層６０を有し、接着剤７０を介して積層されており、検出制御部（図示せず）に接続されて投影型静電容量結合方式タッチパネルとして構成されている。表示パネル部５０は表示制御部（図示せず）に接続されている。タッチパネル部１１は透光性を有しており、表示パネル部５０の上に接着剤７０を介して配置されているので、観察者側から表示パネル部５０に表示された画像を観察することができる。
タッチパネル部１１は、保護層６０の表面に人間の指等が接触または接近すると、人間の指等が表示パネル部５０上のどの位置に接触または接近したかの位置情報を検出制御部により検出することができる。さらに検出制御部は表示制御部に接続されており、処理した位置情報を表示制御部に送信し、表示制御部は受信した位置情報に基づいて画像情報を作成し、位置情報に対応した画像を表示パネル部５０に表示させることができる。

図２は、本発明に係るタッチパネルセンサ部材１０の一例を示す断面図及び平面図である。
図２（ａ）は、タッチパネルセンサ部材１０の平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）及び図２（ｃ）の平面図のＳ−Ｓ線における断面図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）のタッチパネルセンサ部材１０とは反対側の面の平面図である。
図２に示すように、タッチパネルセンサ部材１０は、誘電体である透明基材１と、透明基材１の一方の側の面上に設けられた複数の第１導電体４１がその配列方向と直交する方向に沿って帯状に延びており、透明基材１の他方の側の面上に設けられた複数の第２導電体４２がその配列方向と直交する方向に沿って帯状に延びている。尚、図２では、第１導電体４１と第２導電体４２とが垂直に交差する例を示したが、第１導電体４１と第２導電体４２との交差角度は、垂直以外の任意の角度で交差してもよい。
ここで、タッチパネルセンサ部材１０は、図１に示す表示装置１００に組み込まれた状態で検出制御部（図示せず）と接続されることによって、第１導電体４１と第２導電体４２との交差する部分の透明基材１の部分にはコンデンサが形成され、保護層６０の表面に操作者がタッチ操作を行うと、それに応じて交差する部分の静電容量が変化することでタッチ操作の有無を検出制御部によって検出することができるものである。

第1導電体４１及び第２導電体４２の帯状の領域の内側は、各々メッシュ状の第１導電性金属層及び第２導電性金属層で構成されている。図２の４１Ｍと４２Ｍには、第1導電体４１及び第２導電体４２の帯状の内側領域の一部分を拡大して、メッシュ状の第１導電性金属層及び第２導電性金属層が示されている。
メッシュ状の第１及び第２導電性金属層は、複数の開口部を有する第１及び第２導電性金属層であって、開口部と開口部の間は導電性の細線から構成されてなるものである。
開口部の形状は特に限定されるものではなく、図２の４１Ｍと４２Ｍのような格子形、その他に菱形、三角形や六角形等の多角形、円形、非定形等の種々の形状が可能である。
メッシュ状の第１及び第２導電性金属層の開口部間の細線の線幅は、大きければ低抵抗になるが光透過性を損ねることになり、また、開口部の占める面積が大きければ光透過性が向上するが高抵抗になる。したがって、メッシュ状の第１及び第２導電性金属層の仕様は、タッチパネルセンサ部材の実装される表示装置において要求されるタッチ検出感度を確保し、且つ光透過性を確保するように決められる。また、メッシュ状の第１及び第２導電性金属層の仕様は、両者ともに同一のものであってもよく、互いに異なるものであってもよい。

次に、本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法について説明する。
図３（A）〜（C）は、各製造工程において形成されたタッチパネルセンサ部材の断面図である。図３（A）〜（C）に示されるように、タッチパネルセンサ部材の製造は（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の順に行われるものである。
図3（Ａ）の樹脂パターン形成工程においては、第1樹脂パターンの形成と第２樹脂パターンの形成は、順に行われても、同時に行われてもよい。

図３（Ａ）は、本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法の樹脂パターン形成工程を経て得られた中間形態を示す断面図であり、透明基材１と、透明基材１の一方の側の面上にパターン状に積層された第１樹脂パターン２１と、透明基材１の他方の側の面上にパターン状に積層された第２樹脂パターン２２とからなるものである。ここで、図３（Ａ）において第１樹脂パターン２１は、透明基材１上に突出した矩形部の１箇所のみを示すものではなく、パターン状に形成された４箇所すべてを指し示すものとする。
図３（Ａ）に示される中間形態の形成に導く樹脂パターン形成工程は、第１樹脂を主成分とするインキを凹版印刷方式によりパターン状に転写して第１樹脂パターン２１を形成し、透明基材１の他方の側の面に、第２樹脂を主成分とするインキを凹版印刷方式により前記第１樹脂パターン２１と位置合わせしてパターン状に転写して第２樹脂パターン２２を形成する工程である。ここで、図３（Ａ）において第２樹脂パターン２２は、透明基材１上に突出した矩形部の１部分を示すものではなく、パターン状に形成された箇所すべてを指し示すものとする。

樹脂パターン形成工程において、凹版印刷方式は、印刷版の凹部に充填されたインクを、紙やフィルムなどに押し当てて転写する方法である。凹版印刷方式の一種であるグラビア印刷法は精密な印刷をすることができるので広く用いられており好ましい。
印刷版の製版法としては、写真製版による腐食法、レーザー等による電子彫刻法など精細なパターンを再現する方法を適宜採用することができる。
また、凹版印刷方式の両面印刷機を用いれば、巻取りフィルム状の透明基材の一方の側の面に第１樹脂パターン２１を印刷し、同一の印刷機上で前記透明基材を反転させて、前記透明基材の他方の側の面に第２樹脂パターン２２を連続して形成することができる。

樹脂パターン形成工程は、後工程である導電性金属層形成工程と導電体パターン形成工程によって、第１樹脂パターン２１と第２樹脂パターン２２以外の部分に各々第１導電性金属層３１と第２導電性金属層を残すようにマスク材として形成する工程である。
したがって、第１樹脂パターン２１と位置合わせしてパターン状に転写して第２樹脂パターン２２を形成することは、導電体形成工程において第1導電体４１と第２導電体４２とが透明基材１を介して平面視上位置合わせされるように形成されることである。
図１に示されるタッチパネルセンサ部材が組み込まれた表示装置１００において、タッチパネル部１１は、保護層６０の表面に人間の指等が接触または接近すると、人間の指等が保護層６０の表面上のどの位置に接触または接近したかの位置情報を検出制御部により検出することができ、さらに検出制御部は表示制御部に接続されており、処理した位置情報を表示制御部に送信し、表示制御部は受信した位置情報に基づいて画像情報を作成し、位置情報に対応した画像を表示パネル部５０に表示させるものである。また、図２に示すタッチパネルセンサ部材１０は、図１に示す表示装置１００に組み込まれて、第１導電体４１と第２導電体４２との交差する部分の透明基材１の部分にはコンデンサが形成され、保護層６０の表面に操作者がタッチ操作を行うと、それに応じて交差する部分の静電容量が変化することでタッチ操作の有無を検出制御部によって検出することができる構造となっている。
したがって、表示装置１００において人間の指等が表示パネル６０上の接触または接近した位置情報を正確に検出することができる表示装置とするために、第１導電体４１と第２導電体４２との交差する部分が、表示装置の表示面の面内位置を設計通りとなるように、第１樹脂パターン２１と第２樹脂パターン２２とを位置合わせして形成することが必要である。
第１樹脂パターン２１と第２樹脂パターン２２を位置合わせして形成する具体例として、グラビア印刷機により第１樹脂パターン２１を印刷するとともに、透明基材１上に、見当マークを印刷しておき、透明基材１を反転した後に見当マークを検知して、透明基材１を移動させて第２樹脂パターン２２の印刷版上の所定の位置と見当マークとの位置を合わせて第２樹脂パターン２２を印刷して形成する方法を採用することができる。

樹脂パターン形成工程において使用される透明基材１は、透明性および絶縁性を有しているものであれば使用できる。フレキシブルなフィルムを使用した場合には、大型のタッチパネルの製作に適している。
透明基材１の材料としては、ガラスやポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート等の合成樹脂フィルムを使用することができる。

透明基材１上には、アンカー層を形成してもよい。
アンカー層としては、透明基材１との密着性、及び導電金属層との密着性がよいものであって、第１及び第２樹脂パターンの樹脂を除去する工程で使用される液体に対して溶解又は膨潤しないものであればよい。
アンカー層の材料としては、熱可塑性樹脂、二液硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂など適宜使用することができる。アクリル系二液硬化型樹脂はインキ化と密着性に優れ好ましい。

第１樹脂パターンを形成する第１樹脂及び第２樹脂パターンを形成する第２樹脂は、形成後に除去する工程で使用する液体に対して可溶性又は膨潤性の樹脂であって、透明基材との密着性、及び導電性金属膜との密着性がよいものであればよい。
第１及び第２樹脂は、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂などを使用することができる。
尚、第１樹脂と第２樹脂とは、両者とも同一の樹脂を用いても良く、互いに異なる樹脂を用いても良い。
上記のような第１及び第２樹脂を使用した場合には、第1及び第２樹脂パターンを形成後に除去する工程で使用する液体としては、水、或いはアルコール系、エステル系、ケトン系、芳香族系、セロソルブ系等の有機溶剤などを用いることができる。
第1及び第２樹脂パターンを形成後に除去する工程で使用する液体には、第1及び第２樹脂パターンの溶解又は膨潤を促進するために界面活性剤等を添加することができる。

形成後に除去する工程で使用する液体として、水を使用する場合には、すなわち第１樹脂及び第２樹脂として、水に溶解性の樹脂又は水に膨潤性の樹脂とした場合には、その他の液体に比べて、タッチパネル部材の中間加工品への損傷や変形などの恐れがなく、インキ化や印刷時の作業環境に人体への影響などの問題が少ない利点があり、本発明のタッチパネル部材の製造方法に適している。
水に溶解性の樹脂又は水に膨潤性の樹脂として具体的には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド等の合成樹脂や、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等の半合成樹脂や、澱粉、ゼラチンなどの天然樹脂等のうち、一種又は2種以上を組み合わせたものが用いられる。

次に、図３（Ｂ）は、本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法の導電性金属層形成工程を経て得られた中間形態を示す断面図であり、透明基材１と、透明基材１の一方の面上に積層された第１樹脂パターン２１と、その第１樹脂パターン２１の表面上及び第１樹脂パターン２１が積層されていない透明基材１の面上に全面に積層された第１導電性金属層３１と、透明基材１の他方の側の面上に積層された第２樹脂パターン２２と、その第２樹脂パターン２２の上及び第２樹脂パターン２２が積層されていない透明基材１の面上に全面に積層された第２導電性金属層３２とからなるものである。ここで、図３（Ｂ）において、第１導電性金属層３１は、部分を示すものではなく、第１樹脂パターン２１の表面上及び第１樹脂パターン２１が積層されていない透明基材１の面上に被覆された層全体を指し示すものであり、第２導電性金属層３２は、部分を示すものではなく、第２樹脂パターン２２の表面上及び第２樹脂パターン２２が積層されていない透明基材１の面上に被覆された層全体を指し示すものである。
図３（Ｂ）に示される中間形態の形成に導く導電性金属層形成工程は、透明基材１上の第１樹脂パターン２１を有する側の全面に第１導電性金属層３１を形成し、透明基材１上の第２樹脂パターン２２を有する側の全面に第２導電性金属層３２を形成する工程である。

第１及び第２導電性金属層の形成は、導電性金属を蒸発源又はターゲットとして蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等により行われる。その他の方法として、導電性金属を微粒子にしてバインダーに分散して塗料化し塗布する方法や、導電性金属を金属箔化して貼り合せる方法などが挙げられるが、透明基材上に樹脂パターンを有する凹凸のある対象物に対して均一な厚みの薄膜を形成することができるが得られる蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法が適する。

第１及び第２導電性金属層の材料としては、導電性金属である金、銀、白金、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、タングステン、クロム、チタンの金属のうち１種の金属または２種以上を組み合わせた合金から適宜選択される。
尚、第１導電性金属と第２導電性金属とは、両者ともに同一の導電性金属を用いてもよく、互いに異なる導電性金属を用いてもよい。

次に、図３（Ｃ）は、本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法の導電体パターン形成工程を経て得られた中間形態を示す断面図であり、透明基材１と、透明基材１の一方の面上にパターン状に積層された第１導電体パターン４１Ｐ、透明基材１の他方の側の面上にパターン状に積層された第２導電体パターン４２Ｐとからなるものである。
図３（Ｃ）に示される中間形態の形成に導く導電性パターン形成工程は、図３（Ｂ）における第１樹脂パターン２１を構成する第１樹脂を溶解又は膨潤させ第１導電性金属層２１を溶解又は膨潤させない液体で第１樹脂パターン２１を溶解又は膨潤させて、第１樹脂パターン２１の直上の第１導電性金属層３１を除去することによって、図２（ａ）における透明基材１の面に沿って一方向に並べて配列された複数の帯状の第１導電体４１であって、且つ前記帯状の第1導電体４１の内側領域がメッシュ状の第１導電性金属層３１で構成されてなる第１導電体パターン４１Ｐを形成し、且つ、第２樹脂パターン２２を構成する第２樹脂を溶解又は膨潤させ第２導電性金属層３２を溶解又は膨潤させない液体で前記第２樹脂パターン２２を溶解又は膨潤させて、第２樹脂パターン２２の直上の第２導電性金属層３２を除去することによって、図２（ｃ）における透明基材１の面に沿って第１導電体２１が並ぶ方向と交差する他方向に並べて配列された複数の帯状の第２導電体４２であって、且つ帯状の第２導電体４２の内側領域がメッシュ状の第２導電性金属層３３で構成されてなる第２導電体パターン４２Ｐを形成する工程である。
透明基材１の両面に凹版印刷方式により高精細で位置精度よく第１及び第２樹脂パターンをマスク材として形成し、マスク材を含む全面に第１及び第２導電性金属層を形成した後に、リフトオフ法によりマスク材上の第１及び第２導電性金属層をマスク材と共に除去することによって、残された高精細なメッシュ状の第１及び第２導電性金属層で構成された第１導電体パターン４１Ｐ及び第２導電体パターン４２Ｐが透明基材の両面に位置精度よく形成されたタッチパネルセンサ部材の製造を可能にする。

第１及び第２樹脂パターンを溶解又は膨潤させる手段としては、第１及び第２樹脂パターンを構成する樹脂を溶解又は膨潤させる液体を使用して、浸漬法、シャワー法、超音波法、ブラシスクラブ法、ウェットブラスト法などの1又は２以上を組合せた方法を適用できる。

したがって、本発明のタッチパネルセンサ部材の製造方法によれば、透明基材の両面に凹版印刷法により位置合わせしてマスクとしての第１及び第２樹脂パターンを両面に印刷し、その上に設けられた第１及び第２導電性金属層をリフトオフすることによって、透明基材の両側の面に高精細なメッシュ状の第１及び第２導電体を位置精度よく形成することを可能にする効果がある。

１ 透明基材
１０ タッチパネルセンサ部材
２１ 第１樹脂パターン
２２ 第２樹脂パターン
３１ 第１導電性金属層
３２ 第２導電性金属層
４１ 第１導電体
４２ 第２導電体
４１Ｐ 第１導電体パターン
４２Ｐ 第２導電体パターン
５０ 表示部
６０ 保護層
７０ 接着剤層
１００ 表示装置

Claims (3)

1. 透明基材の両側の面に導電体を有するタッチパネルセンサ部材の製造方法において、
   前記透明基材の一方の側の面に、第１樹脂を主成分とするインキを凹版印刷方式によりパターン状に転写して第１樹脂パターンを形成し、且つ、前記透明基材の他方の側の面に、第２樹脂を主成分とするインキを凹版印刷方式により前記第１樹脂パターンと位置合わせしてパターン状に転写して第２樹脂パターンを形成する樹脂パターン形成工程と、
   前記透明基材の前記第１樹脂パターンを有する側の全面に第１導電性金属層を形成し、且つ、前記透明基材の前記第２樹脂パターンを有する側の全面に第２導電性金属層を形成する導電性金属層形成工程と、
   前記第１樹脂パターンを構成する第１樹脂を溶解又は膨潤させ前記第１導電性金属層を溶解又は膨潤させない液体で前記第１樹脂パターンを溶解又は膨潤させて、前記第１樹脂パターンの直上の前記第１導電性金属層を除去することによって、前記透明基材の面に沿って一方向に並べて配列された複数の帯状の第１導電体であって、且つ前記帯状の第1導電体の内側領域がメッシュ状の前記第１導電性金属層で構成されてなる第１導電体パターンを形成し、前記第２樹脂パターンを構成する第２樹脂を溶解又は膨潤させ前記第２導電性金属層を溶解又は膨潤させない液体で前記第２樹脂パターンを溶解又は膨潤させて、前記第２樹脂パターンの直上の前記第２導電性金属層を除去することによって、前記透明基材の面に沿って前記第１導電体が並ぶ方向と交差する他方向に並べて配列された複数の帯状の第２導電体であって、且つ前記帯状の第２導電体の内側領域がメッシュ状の前記導電性金属層で構成されてなる第２導電体パターンを形成する導電体パターン形成工程と、を含む
   ことを特徴とするタッチパネルセンサ部材の製造方法。
2. 請求項１に記載の樹脂パターン形成工程において、形成後に除去する工程で使用する液体が水である
   ことを特徴とするタッチパネルセンサ部材の製造方法。
3. 請求項１〜２のいずれか１項に記載の導電性金属層形成工程において、
   前記第１導電性金属層及び前記第２導電性金属層は、金、銀、白金、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、タングステン、クロム、チタンの金属のうち１種の金属または２種以上を組み合わせた合金から形成されてなる
   ことを特徴とするタッチパネルセンサ部材の製造方法。

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