JP2015022627A - 電極付透明面状基材及びタッチパネル - Google Patents

電極付透明面状基材及びタッチパネル Download PDF

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Abstract

【課題】当初から線幅の細い導体線を形成するのではなく、導体線の線幅を部分的に細らすことで、タッチパネルの電極を構成する導体線を細線化することを目的とする。
【解決手段】電極付透明面状基材は、基材2と、基材2の少なくとも一方面に配置される複数の電極3とを備える。電極3は、複数の導体線5を交差させることで形成され、導体線5の長さ方向に沿う少なくとも一方の側縁50Aには、導体線5を切り欠く凹部51が間隔をあけて複数設けられている。
【選択図】図3

Description

本発明は、電極付透明面状基材及びこの電極付透明面状基材を用いたタッチパネルに関する。
近年、コンピューターや携帯端末などの電子機器において、押しボタンを用いずにディスプレイの表示を利用した操作の開発が盛んである。その操作のために、操作者による接触を検出する部材として、タッチパネルを備える電子機器が増えている。タッチパネルの種類としては、抵抗膜式、表面弾性波式、赤外線方式などがあり、指のタッチや近接による静電容量の変化でタッチ位置を検出する静電容量式もある。
静電容量式のタッチパネルは、透明な基材上にタッチ位置検出のための電極が複数形成された電極付透明面状基材を備えているが、従来の静電容量式のタッチパネルでは、電極が透明なITOを用いて形成されている。しかしながら、ITOは抵抗率が高く、200Ω/□〜1000Ω/□が一般的である。特に大型のタッチパネルでは、電極の端子間の抵抗値が増加し、これに伴い静電容量検出の感度が低下するため、タッチパネルとして動作させることが困難になる場合がある。
そこで、ITOを使用しない静電容量式のタッチパネルが提案されている。具体的には、基材上に銅や銅合金、銀からなる複数の導体線で所定のパターン形状を有する電極を形成することで、電極の光線透過率を70%以上にし、かつ、低抵抗としたタッチパネルが提案されている。
導体線の形成方法としては、銅などの極微細な導電性粒子を樹脂バインダー中に分散させたペースト(インク)を基材にスクリーン印刷などで印刷する方法が知られている。しかしながら、このような印刷法により導体線を形成した場合、導体線の線幅を100μm以下、特に50μm以下とすることが困難である。そのため、電極のパターン形状が目立ってしまってタッチパネルの視認性が悪くなるという問題がある。一方、銅などの金属箔を基材上に積層した後、金属箔上にレジストパターンを形成し、金属箔をエッチングするフォトリソグラフィーによる方法も知られている。フォトリソグラフィーにより導体線を形成した場合には、導体線の線幅を例えば1μm〜10μm程度に非常に細くすることが可能である(例えば特許文献1を参照)。
特表2011−513846号公報
しかしながら、フォトリソグラフィーにより線幅の非常に細い導体線を形成すると、エッチング時に所定のエッチングよりもエッチング過多となるオーバーエッチングが発生し、形成される導体線が部分的に過度に細くなって断線するという問題がある。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、当初から線幅の細い導体線を形成するのではなく、導体線の線幅を部分的に細らすことで、タッチパネルの電極を構成する導体線を細線化することを目的とする。
本発明の上記目的は、基材と、前記基材の少なくとも一方面に配置される複数の電極とを備え、前記電極は、複数の導体線で形成され、前記導体線の長さ方向に沿う少なくとも一方の側縁には、前記導体線を切り欠く凹部が間隔をあけて複数設けられている電極付透明面状基材によって達成される。
上記構成のタッチパネルにおける好ましい実施態様は、前記導体線の線幅Wは、3μm以上50μm以下の範囲に入ることを特徴としている。
また、さらに好ましい実施態様は、前記凹部の深さDは、前記導体線の一方の側縁から他方の側縁までの線幅Wの1/2より小さいことを特徴としている。
また、さらに好ましい実施態様は、前記凹部は、前記導体線の両側縁に設けられ、一方の側縁の前記凹部と他方の側縁の前記凹部とが交互に設けられていることを特徴としている。
また、さらに好ましい実施態様は、前記導体線の一方の側縁に設けられた前記凹部と他方の側縁に設けられた前記凹部とが、部分的に対向していることを特徴としている。
また、さらに好ましい実施態様は、前記導体線の一方の側縁又は他方の側縁において、隣接する前記凹部の間隔Iは、前記凹部の幅をLとすると、0.5×L以上5×L以下であることを特徴としている。
また、さらに好ましい実施態様は、複数の前記凹部の形状が全て略同一であることを特徴としている。
本発明の上記目的は、上記構成の電極付透明面状基材を備えたタッチパネルによっても達成される。
本発明によれば、タッチパネルの電極を構成する導体線の側縁に凹部を設けることで、導体線を細線化しているので、当初から線幅の細い導体線を形成しなくても導体線を所望の細さに細らせることができる。当初から線幅の細い導体線を形成すると、導体線の細さや形状が安定せず、断線のおそれもあったが、本発明では、安定した細さや形状の導体線を形成されるので、電極付透明面状体やタッチパネルの生産性を向上できる。かつ、導体線の細線化により、電極の光線透過率を向上でき、また、電極のパターン形状を目立たなくすることができるので、タッチパネルの視認性を良好なものにできる。
本発明の一実施形態に係る電極付透明面状基材の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る電極付透明面状基材の平面図である。 本発明の他の実施形態に係る電極付透明面状基材の平面図である。 導体線の一例を示す拡大図である。 凹部の変形例を示す導体線の拡大図である。 凹部の変形例を示す導体線の拡大図である。 凹部の変形例を示す導体線の拡大図である。 凹部の変形例を示す導体線の拡大図である。 凹部の変形例を示す導体線の拡大図である。 導体線の他の例を示す拡大図である。 凹部の変形例を示す導体線の拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る電極付透明面状基材の平面図である。
以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。尚、各図面は、構成の理解を容易にするため、実寸比ではなく部分的に拡大又は縮小されている。
図1は、本発明の一実施形態に係る電極付透明面状基材1の平面図である。本実施形態に係る電極付透明面状基材1は、例えば、銀行端末(キャッシュディスペンサー)、券売機、携帯電話、スマートフォン、タブレットデバイス、ノート型パソコン、ディスプレイ一体型パソコン、カーナビゲーションシステム、ゲーム機器、POS端末などの表示装置に取り付けられて使用される静電容量式のタッチパネルを構成するものであり、透明な基材2と、基材2の一方面側に所定間隔をあけて設けられた複数の帯状の電極3とを備えている。
電極3は、第1方向(図示例では縦(Y)方向)に延びるとともに、第1方向と直交する第2方向(図示例では横(X)方向)に所定間隔をあけて配置されており、隣接する電極3間は電気的に絶縁されている。各電極3には配線4が接続されている。各配線4は、基材2の端縁まで延びており、その先端部が静電容量検出回路(図示省略)に接続されている。
タッチパネルは、基材2の一方面側に電極3が形成された上記構成の2枚の電極付透明面状基材1を、電極3が対向するとともに、電極3が交差する向きとなる(つまり、一方の電極付透明面状基材1の電極3が縦方向に延びかつ他方の電極付透明面状基材1の電極3が横方向に延びる)ようにして重ね合わせ、粘着層を介して貼着することで構成される。
なお、タッチパネルを構成する電極付透明面状基材1は、上記構成のものに限られるものではなく、基材2の一方面側に第1電極として縦方向に延びる電極3を複数並列に配置するとともに、基材2の他方面側に第2電極として横方向に延びる電極3を複数並列に配置して第1電極の電極3と交差させた電極付透明面状基材1によりタッチパネルを構成してもよい。さらに、基材2の一方面側に第1電極として縦方向に延びる電極3を複数並列に配置するとともに、第2電極として横方向に延びる電極3を複数並列に配置して第1電極の電極3と交差させた電極付透明面状基材1によりタッチパネルを構成してもよい。なお、この場合には、縦方向に延びる電極3と、横方向に延びる電極3とが交差する部分については絶縁層を両者の間に介在させることで、両者を絶縁する。絶縁層は、透明でかつ導電性がない絶縁材料であれば、材料は特に限定されない。当該構成の電極付透明面状基材1によれば、粘着層を介して2枚の電極付透明面状基材1を貼り合わせる必要が無くなるので、タッチパネルの製造上の作業性を高めることができる。
基材2は、誘電体基材である。基材2の材料は、ガラス、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンナフタレートなどの透明材料が挙げられる。ガラスであれば、厚みは0.1mm〜3mm程度が好ましく、プラスチックフィルムであれば厚みは10μm〜2000μm程度が好ましい。また、これらの材料を多層に積層してもよい。また、基材2の表面に、表面保護のためのハードコート層や、反射防止層、防汚層、アンチブロッキング層、受容層などの機能層を設けたり、プラズマ処理などを施したりしてもよい。
電極3は、本実施形態では、縦方向(Y方向)に並ぶ複数の電極セル30と、隣接する電極セル30を電気的に接続する電極接続線31とを備えた構成のものである。複数の電極セル30は、複数の導体線5を交差させることによって網目状に形成されている。電極セル30の外形は、菱形状に形成されているが、指などの接触ポイントを検出可能である限り、菱形状に限られることなく任意の形状とすることができる。また、電極3のパターン形状も、所定形状を有する複数の電極セル30が電極接続線31により直線状に連結された形状だけでなく、図2に示すような矩形状であってもよい。また、電極3は、必ずしも複数の導体線5によって網目状に形成されている必要はなく、図3に示すように、単に縦方向(Y方向)に延びる導体線5を横方向(X方向)に並べた構成のものであっても構わない。なお、図3では、導体線5が鋸の歯のような形のジグザグ状(鋸歯状)に形成されているが、真っ直ぐな直線状で形成されていても構わない。
電極接続線31は、隣り合う電極セル30の導体線5同士を互いに接続するものであり、隣り合う電極セル30の間に1本又は複数本設けられている。電極接続線31の形状は、一方向に延びる直線的な形状であってもよいし、1箇所又は複数箇所で屈曲した形状(L字状、ジグザグ状など)であってもよいが、電極接続線31の形状及び本数を適宜設定することで、タッチパネルの構成時に縦方向に延びる電極3と横方向に延びる電極3とを交差させる際、2つの電極3の交差部分が電極接続線31同士により見かけ上網目に形成されるようにするのが好ましい。これにより、この交差部分の網目が各電極3の電極セル30の網目と一様に並べられ、基材の一方面側から見た電極3の全体的な形状を均一な網目状パターンとすることができるので、電極3のパターン形状を目立ちにくくすることができ、その結果、タッチパネルの視認性を向上させることができる。なお、網目状とは、導体線5や電極接続線31などの線と線とが見かけ上も含め交点を有するように交差していることに加えて、線が交わる部分において少なくとも一方の線が断続しているために線と線とが交点を有さないが交差していることも含んでいる。電極接続線31は、電極セル30の導体線5と同じ材料で形成されても異なる材料で形成されてもよいが、導体線5と同じ材料で一体に基材2の一方面側に形成するのが、効率よく形成することが可能であるので好ましい。
導体線5には、図4に示すように、長さ方向に沿う少なくとも一方の側縁50Aに、導体線5を切り欠く凹部51が間隔Iをあけて複数設けられている。導体線5は、凹部51が設けられることで、導体線5の線幅Wが部分的に細くなっており、凹部51が設けられることなく一定の線幅Wに形成されている場合と比較して、導体線5(電極3)の光線透過率が向上する。また、凹部51が設けられることで、導体線5の側縁における反射光が拡散されるため、電極3が外部から視認しにくくなる。なお、上記した導体線5の側縁における反射光拡散の効果を向上させるためには、幅Lの小さな凹部51を導体線5に対して高密度で多数形成することが好ましい。上記した導体線5の線幅Wは、凹部51が存在していない導体線5の元の線幅、つまりは、導体線5の一方の側縁50Aから他方の側縁50Bまでの距離を示している。
凹部51の形状は、特に限定されるものではなく、図4に示す楕円形状(楕円の弧の一部を描くように湾曲した形状を含む)に加え、図5に示す半円形状(円弧の一部を描くように湾曲した形状を含む)、図6に示す矩形状、図7に示す三角形状、図8に示す台形状の他、多角形状など、種々の形状に形成することができる。また、図9に示すように、凹部51自体の一部又は全部が、凸凹52となっていてもよい。
凹部51は、本実施形態では、導体線5の両側縁50A,50Bにそれぞれ間隔をあけて複数設けられており、一方の側縁50Aの凹部51と他方の側縁50Bの凹部51とが、導体線5の長さ方向に沿って交互に設けられている。図10に示すように、導体線5の一方の側縁50Aのみに凹部51が設けられている場合には、導体線5の凹部51の間の部分は線幅Wが細くならないので、導体線5の元の線幅Wに対する凹部51の深さDによっては、凹部51が存在する部分と、凹部51が存在しない凹部51の間の部分とで線幅Wが大きく変わり、導体線5に局所的に線幅Wの大きな部分が存在して目立ってしまうおそれがある。これに対して、導体線5の両側縁50A,50Bに凹部51を交互に配置することにより、一方の側縁50Aの隣接する2つの凹部51の間に他方の側縁50Bの凹部51が配置され、上記した凹部51の間の部分の線幅Wについても細くできるので、導体線5のほぼ全長にわたって線幅Wを細くすることができる。また、導体線5が両側縁50A,50Bから均等に凹部51により切り欠かれるので、導体線5の形状がいびつなものとならず、凹部51の存在によりタッチパネルの視認性に悪影響を与えることを防止できる。
凹部51を導体線5の両側縁50A,50Bに設ける場合には、図4に示すように、導体線5の一方の側縁50Aの凹部51と他方の側縁50Bの凹部51とが、部分的に対向(重複)する、具体的には、一方の側縁50Aの凹部51と、これを間に挟む他方の側縁50Bの2つの凹部51とが、幅方向両側の一部分53において対向(重複)するように、各凹部51が配置されるのが好ましい。これにより、導体線5の線幅Wをより細くすることができる。なお、図6、図8及び図9では、図4のように、導体線5の一方の側縁50Aの凹部51と他方の側縁50Bの凹部51とが部分的に対向(重複)しているが、必ずしも対向(重複)していなくてもよい。一方で、図5及び図7では、図4とは異なり、導体線5の一方の側縁50Aの凹部51と他方の側縁50Bの凹部51とが対向(重複)していないが、部分的に対向(重複)していてもよい。
導体線5の線幅Wを細くすれば、光線透過率を向上できるとともに導体線5を目立ちにくくできる一方で、線幅Wを細くし過ぎると、断線などの問題があって導体線5に凹部51を形成するための加工が難しくなるほか、導体線5の抵抗値が大きくなるおそれがある。よって、導体線5の線幅Wは、最も細い部分で3μm以上であり、最も太い部分で50μm以下である、つまり、3μm以上50μm以下の範囲に入っていることが好ましく、3μm以上25μm以下の範囲に入っていることがさらに好ましく、3μm以上10μm以下の範囲に入っていることがさらに好ましい。
隣り合う凹部51の間隔Iは、特に限定されるものではなく、間隔Iが小さければ小さいほど、導体線5のほぼ全長にわたって線幅Wを細くすることができるので望ましいが、導体線5の側縁50A,50Bに凹部51を並べて形成するための加工が難しくなる。一方で、隣り合う凹部51の間隔Iが大きいと、上述したように凹部51の間の部分は線幅Wが細くならないため(特に図9のように導体線5の一方の側縁50Aのみに凹部51を設けた場合)、導体線5に局所的に線幅Wの広い部分が存在してしまって目立つおそれがある。よって、隣り合う凹部51の間隔Iは、後述する凹部51の幅Lとの比較で、0.5×L以上5×L以下であることが好ましく、0.5×L以上2×L以下であることがさらに好ましい。なお、隣り合う凹部51の間隔Iとは、隣接する凹部51の、導体線5の側縁50A,50Bにおける幅方向両側の端部同士の間の距離を指す。
凹部51の幅Lは、特に限定されるものではないが、幅Lが大きければ大きいほど、導体線5のほぼ全長にわたって凹部51を設ける数を少なくした上で線幅Wを細くすることができるので望ましいが、幅Lが大きすぎると、導体線5自体が細いことと違いがなくなる。一方で、幅Lが小さすぎると、導体線5に対して凹部51を高密度で多数形成する必要があり、凹部51を形成するための加工が難しくなる。よって、凹部51の幅Lは、導体線5の元の線幅Wとの比較で、0.5×W以上10×W以下であることが好ましく、0.5×W以上5×W以下であることがさらに好ましい。なお、凹部51の幅Lとは、凹部51の、導体線5の側縁50A,50Bにおける幅方向両端部の間の距離を指す。
凹部51の深さDは、特に限定されるものではないが、深さDが大きすぎると、断線などの問題があって導体線5に凹部51を形成するための加工が難しくなることに加え、特に導体線5の元の線幅W0が大きい場合には、凹部51の深さDを大きくすることで、凹部51が存在する部分と凹部51が存在しない部分とで線幅Wが大きく変わり、導体線5に局所的に線幅Wの大きな部分が存在して目立ってしまうおそれがある。一方で、深さDが小さすぎると、凹部51を設けても線幅Wを大して細くすることができず、導体線5の光線透過率を効果的に向上させることができないおそれがある。よって、凹部51の深さDは、導体線5の元の線幅Wの50%よりも小さく設定することが好ましい。ただ、凹部51の形成後の導体線5が線幅Wで3μm以上残るように設定することが必要である。なお、凹部51の深さDとは、導体線Lの側縁50A,50Bから凹部51の最深部までの距離を指す。
線幅Wの導体線5に対し、幅L、間隔I、深さDが上記した範囲に設計された凹部51を複数形成することで、導体線5に対する凹部51の占める割合を適宜設計する。図4を例にして説明すると、例えば、線幅W=10μmの導体線5に対し、幅L=20μm、間隔I=10μm、深さD=5μmの半楕円状の凹部51を複数形成すると、導体線5の基準長さ(ここでは、凹部51及び間隔が繰り返し3つ現れる長さ(90μm)としている)あたりの面積における凹部51の面積は52%程度となる。
凹部51は、全て同じ形状に形成されていてもよく、また、異なる形状のものが含まれていてもよいが、全て同じ形状に形成するのが、導体線5の形状がいびつなものとならず、かつ、凹部51を効率よく形成することが可能であるので好ましい。なお、同じ形状とは、凹部51の形状の大部分が同じ形状であることも含む概念であり、図11を図4と比較して示すように、凹部51の幅方向両側の一部分53が設計(図4)よりも広がってしまうなどの製造上のバラつきにより形状が僅かに異なった場合も、略同一として同じ形状に含まれる。
上記構成の導体線5は、例えば(1)金、銀、銅、白金、パラジウム、カーボン、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合した導電性酸化物(IZO[indiumzinc oxide])、又は酸化インジウムに酸化珪素を混合した導電性酸化物(ITSO)などの極微細な導電性粒子を含む導電性ペーストを基材2上にスクリーン印刷する方法(特開2007−142334など参照)、あるいは、(2)銅などの金属箔を基材2上に積層した後、金属箔上にレジストパターンを形成し、金属箔をエッチングする方法(特開2008−32884など参照)などにより、まず、所定の線幅Wを有する導体線5を基材2上に形成する。なお、上記(1)、(2)の方法に限定されず、上記(1)以外のグラビア印刷やインクジェット印刷などの公知の印刷法や、上記(2)以外のフォトリソグラフィーを使用してもよい。また、電極接続線31や配線4も上記方法で導体線5と一緒に形成することが好ましい。
上記導体線5を形成するのと同時に、側縁50A,50Bの凹部51を形成することができる。上記方法により形成した線幅Wの導体線5に対して、例えばレーザを照射して導体線5の側縁50A,50Bを凸状に切り欠くことで、当該部分の導体線5を物理的に除去する。これにより、導体線5の側縁50A,50Bに凹部51が形成され、凹部51によって線幅Wが元の線幅Wよりも細線化された導体線5が形成される。導体線5の除去には例えばYAGレーザなどを使用することができる。本実施形態のように、複数の導体線5により電極3を網目状に形成している場合には、交差する全ての導体線5(つまり、各方向ごとに延びる導体線5)に対して凹部51を形成する。なお、導体線5が交差する交点部については、できる限り凹部51を設けないようにするのが好ましい。また、導体線5だけでなく、電極接続線31や配線4に対しても、凹部51を形成することで、線幅を元の線幅よりも細線化することが好ましい。
本実施形態の電極付透明面状基材1によれば、複数の導体線5を交差させることで網目状の電極3を形成しているので、ITOを電極材料として使用した場合と比べて基材2上に形成される電極3の低抵抗化を図ることができる。また、電極3を構成する導体線5や電極接続線31、さらには配線4が、凹部51により所望の細さに細線化されているので、電極3の光線透過率を効果的に向上でき、また、電極3のパターン形状や配線4を効果的に目立たなくすることができるので、タッチパネルの視認性も向上させることができ、静電容量式のタッチパネルとして好適に用いることができる。さらに、導体線5や電極接続線31、配線4の側縁に凹部51を設けることで細線化しているので、当初から線幅の細い導体線5や電極接続線31、配線4を形成しなくても、これらの線を所望の細さに細らすことができる。当初から線幅の細い導体線5や電極接続線31、配線4を形成すると、線の細さや形状が安定せず、断線のおそれもあったが、本実施形態では、安定した細さや形状の導体線5や電極接続線31、配線4を形成できるので、電極付透明面状体1やタッチパネルの生産性を向上できる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、隣り合う電極3の隙間に、上記した導体線5の線幅と略等しい導体線を用いて電極3とは電気的に独立した網目状のダミーパターンを形成することで、電極3のパターン形状を目立ちにくくしてもよいが、このダミーパターンを構成する導体線に対しても凹部51を形成することで導体線を同様に細線化してもよい。
また、上記実施形態では、電極3の導体線5や電極接続線31、配線4は真っ直ぐな直線状であるが、波のような形の波形状や鋸の歯のような形の鋸歯状など、種々の形状とすることができる。
また、上記実施形態では、電極3を帯状に形成し、帯状の電極3を複数並列しているが、電極3を、図12に示すように、アイランド状に形成し、アイランド状の電極3を縦横に複数並べるように構成してもよい。電極3をアイランド状に形成する場合、各電極3に配線4がそれぞれ接続されるため、配線4の一部は各電極3の間に配置される。この実施形態において、電極3を複数の導体線5を交差させることで網目状に形成し、導体線5及び配線4に対して凹部51を形成することで細線化してもよい。なお、図12の実施形態では、アイランド状の電極3を有する電極付透明面状基材1のみでタッチパネルとしての機能を備える。
1 電極付透明面状基材
2 基材
3 電極
5 導体線
50A,50B 側縁
51 凹部

Claims (8)

  1. 基材と、
    前記基材の少なくとも一方面に配置される複数の電極とを備え、
    前記電極は、複数の導体線で形成され、
    前記導体線の長さ方向に沿う少なくとも一方の側縁には、前記導体線を切り欠く凹部が間隔をあけて複数設けられている電極付透明面状基材。
  2. 前記導体線の線幅Wは、3μm以上50μm以下の範囲に入る請求項1に記載の電極付透明面状基材。
  3. 前記凹部の深さDは、前記導体線の一方の側縁から他方の側縁までの線幅Wの1/2より小さい請求項1又は2に記載の電極付透明面状基材。
  4. 前記凹部は、前記導体線の両側縁に設けられ、一方の側縁の前記凹部と他方の側縁の前記凹部とが交互に設けられている請求項1〜3のいずれかに記載の電極付透明面状基材。
  5. 前記導体線の一方の側縁に設けられた前記凹部と他方の側縁に設けられた前記凹部とが、部分的に対向している請求項1〜4のいずれかに記載の電極付透明面状基材。
  6. 前記導体線の一方の側縁又は他方の側縁において、隣接する前記凹部の間隔Iは、前記凹部の幅をLとすると、0.5×L以上5×L以下である請求項1〜5のいずれかに記載の電極付透明面状基材。
  7. 複数の前記凹部の形状が全て略同一である請求項1〜6のいずれかに記載の電極付透明面状基材。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載の電極付透明面状基材を備えるタッチパネル。
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