JP2015143964A - Touch sensor and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スマートフォンなどのITモバイル機器などに使用されるタッチセンサを対象とする。 The present invention is directed to a touch sensor used for an IT mobile device such as a smartphone.
近年、スマートフォンなどのITモバイル機器は、常夏の地域では偏光サングラスを掛けたままで操作する場合が見られる。しかし、サングラスを掛けた場合、従来のITモバイル機器ではタッチスクリーン部が暗くなって画面が見にくい問題があった。したがって、そのような使用をする地域のITモバイル機器は、タッチセンサの基材としてアルミノシリケートガラス、ソーダガラスの他、シクロオレフィンポリマーフィルムなどが用いられている(特許文献1)。 In recent years, there are cases where IT mobile devices such as smartphones are operated while wearing polarized sunglasses in a region in summer. However, when wearing sunglasses, the conventional IT mobile device has a problem that the touch screen is dark and the screen is difficult to see. Accordingly, in IT mobile devices in such areas, cycloolefin polymer films and the like are used in addition to aluminosilicate glass and soda glass as the base material of the touch sensor (Patent Document 1).
しかし、上記の基材は脆くてさけやすいため、外形打ち抜きの際に割れやクラックが生じやすく取扱いが困難な問題があった。また、近年ITモバイル機器の機種が多種多様となり、軽薄短小のニーズと相まって製品の形状が複雑になってきており、それに伴って穴あき部を設けたいとするタッチセンサの需要が拡大しつつある。そのようなタッチセンサの仕様では、上記の素材を基材としていたのでは歩留りが悪く、生産性が極めて低くなる問題があった。 However, since the above-mentioned base material is brittle and easy to avoid, there is a problem that cracks and cracks are likely to occur during external punching and are difficult to handle. In recent years, IT mobile devices have become more and more diverse, and the shape of products has become complicated in combination with the needs of light, thin, and short, and accordingly, the demand for touch sensors that want to provide holes is increasing. . In the specification of such a touch sensor, there is a problem in that the yield is poor and the productivity is extremely low if the above-mentioned material is used as a base material.
また、スマートフォンなどのITモバイル機器のタッチセンサは、高い透明性・導電性・耐擦傷性が要求されるため、タッチスクリーン部の透明導電パターン層は結晶化されたインジウムスズ酸化物(ITO)の膜で構成されているが、結晶化されたインジウムスズ酸化物の膜は前記穴あき部の打ち抜きの際にクラックが入ったり剥がれたりして、導電性能が大きく低下する問題があった。また、結晶化されたインジウムスズ酸化物の膜はエッチングがしにくく、パターン化するのに多くの時間と労力を費やさなければならない問題もあった。 In addition, since touch sensors for IT mobile devices such as smartphones require high transparency, conductivity, and scratch resistance, the transparent conductive pattern layer of the touch screen is made of crystallized indium tin oxide (ITO). Although the film is composed of a film, the crystallized indium tin oxide film has a problem that the conductive performance is greatly deteriorated due to cracking or peeling when the holed portion is punched. In addition, the crystallized indium tin oxide film is difficult to etch, and there is a problem that much time and labor must be spent for patterning.
さらに、タッチスクリーン部に透明導電パターン層が形成され周囲の額縁部に引き回し回路層が設けられた一般的な形態のタッチセンサでは、その額縁部周辺に穴あき部を設けようとすると、その分だけ額縁部を広く取らなければならない。そのため、軽薄短小かつタッチスクリーン部を大きくしたいという近年のITモバイル機器のニーズに対応できない問題もあった。本発明は、以上のような従来技術の課題を解決すべく、以下のようなタッチセンサを提供するものである。 Furthermore, in a general form of touch sensor in which a transparent conductive pattern layer is formed on the touch screen portion and a circuit layer is provided around the surrounding frame portion, if a perforated portion is to be provided around the frame portion, that portion Just have to take a wide frame. For this reason, there has been a problem that it is not possible to meet the recent needs of IT mobile devices that are light, thin, small and have a large touch screen. The present invention provides the following touch sensor in order to solve the above-described problems of the prior art.
本発明の第1実施態様は、ポリエステルフィルムからなる基体シート上に非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が形成され、該透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィーによりパターン形成されたことを特徴とするタッチセンサである。本発明の第2実施態様は、前記基体シートが、面内位相差値8000〜12000のポリエステルフィルムの基材であることを特徴とする前記第1実施態様に記載のタッチセンサである。 In the first embodiment of the present invention, a transparent conductive pattern layer made of amorphous or low crystalline indium tin oxide is formed on a base sheet made of a polyester film, and the transparent conductive pattern layer is formed by photolithography. The touch sensor is characterized in that a pattern is formed. A second embodiment of the present invention is the touch sensor according to the first embodiment, wherein the base sheet is a polyester film substrate having an in-plane retardation value of 8000 to 12000.
本発明の第3実施態様は、前記透明な導電性パターン層の外周3方向に額縁部が存在せず、残り1方向の額縁部を除く基体シート全面がセンシング可能なタッチスクリーン部となることを特徴とする前記第1実施態様または第2実施態様のいずれかに記載のタッチセンサである。本発明の第4実施態様は、前記非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が、基体シートの両面に形成された複数層からなり、フォトリソグラフィーにより両面同時にパターン形成されたことを特徴とする前記第1実施態様から第3実施態様のいずれかに記載のタッチセンサである。 According to the third embodiment of the present invention, there is no frame portion in the three directions of the outer periphery of the transparent conductive pattern layer, and the entire surface of the base sheet excluding the frame portion in the remaining one direction becomes a sensing touch screen portion. The touch sensor according to any one of the first embodiment and the second embodiment. According to a fourth embodiment of the present invention, the transparent conductive pattern layer made of the amorphous or low-crystal indium tin oxide is composed of a plurality of layers formed on both sides of the base sheet, and pattern formation on both sides simultaneously by photolithography. The touch sensor according to any one of the first to third embodiments.
本発明の第5実施態様は、前記基体シートが少なくとも複層のポリエステルフィルムからなり、該ポリエステルフィルムの片方の面側のみに非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が形成され、該ポリエステルフィルムの導電性パターン層が形成されていない面側どうしが対向されて積層されることにより、基体シートの両面に透明な導電性パターン層が形成されたことを特徴とする前記第4実施態様に記載のタッチセンサである。 In a fifth embodiment of the present invention, the base sheet is made of at least a multilayer polyester film, and the transparent conductive pattern layer is made of amorphous or low-crystalline indium tin oxide only on one side of the polyester film. A transparent conductive pattern layer is formed on both sides of the base sheet by laminating and laminating the sides of the polyester film on which the conductive pattern layer is not formed. The touch sensor according to the fourth embodiment.
本発明の第6実施態様は、前記基体シートが少なくとも複層のポリエステルフィルムからなり、該ポリエステルフィルムの片方の面側のみに非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が形成され、該片面に透明な導電性パターン層が形成されたポリエステルフィルムが複数積層されることにより、透明な導電性パターン層が複数層形成されたことを特徴とする前記第1実施態様から第3実施態様のいずれかに記載のタッチセンサである。 In a sixth embodiment of the present invention, the base sheet is made of at least a multilayer polyester film, and the transparent conductive pattern layer is made of amorphous or low-crystalline indium tin oxide only on one side of the polyester film. From the first embodiment, a plurality of transparent conductive pattern layers are formed by laminating a plurality of polyester films having a transparent conductive pattern layer formed on one side thereof. The touch sensor according to any one of the third embodiments.
本発明の第7実施態様は、前記複層のポリエステルフィルムの間に接着基材が積層形成されており、該複層のポリエステルフィルムの厚みの合計と接着基材の厚みの比率が1:5〜5:1であることを特徴とする前記第5実施態様または第6実施態様に記載のタッチセンサである。本発明の第8実施態様は、基体シートに非結晶または低結晶の透明な導電性パターン層が形成された後、基体シートがカットまたは打ち抜きされ、次いで遠赤外線処理またはプラズマ処理により透明な導電性パターン層が結晶化されたことを特徴とする前記第1実施態様から第7実施態様のいずれかに記載のタッチセンサである。 In the seventh embodiment of the present invention, an adhesive substrate is laminated between the multilayer polyester films, and the ratio of the total thickness of the multilayer polyester films to the thickness of the adhesive substrate is 1: 5. The touch sensor according to the fifth embodiment or the sixth embodiment, which is ˜5: 1. In the eighth embodiment of the present invention, after a non-crystalline or low-crystalline transparent conductive pattern layer is formed on a base sheet, the base sheet is cut or punched, and then transparent conductive by far infrared treatment or plasma treatment. The touch sensor according to any one of the first to seventh embodiments, wherein the pattern layer is crystallized.
本発明のタッチセンサは、ポリエステルフィルムからなる基体シート上に非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が形成され、該透明な導電性パターン層がフォトリソグラフィーによりパターン形成されたことを特徴とする。ポリエステルフィルムはガラスやシクロオレフィンポリマーに比べて柔軟性が高く、非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物膜も結晶化後のそれに比べて柔軟性を有するため、打ち抜きによって基体シートや透明な導電性パターン層が割れたり、クラックが入るようなことは少ない。 In the touch sensor of the present invention, a transparent conductive pattern layer made of amorphous or low-crystal indium tin oxide is formed on a base sheet made of polyester film, and the transparent conductive pattern layer is patterned by photolithography. It is characterized by that. Polyester film is more flexible than glass or cycloolefin polymer, and amorphous or low crystalline indium tin oxide film is more flexible than that after crystallization. There are few cases where the pattern layer is cracked or cracked.
したがって、穴あき部を必要とするタッチセンサを効率的に生産できる効果がある。また、非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物膜は、エッチングがしやすく短時間でパターン化することができ、生産性が向上する効果もある。また、フォトリソグラフィーにより透明な導電性パターン層を非常に繊細にパターン化できるため、容易に前記第3実施態様のタッチセンサを製造できる効果がある。 Therefore, there is an effect that a touch sensor that requires a perforated portion can be efficiently produced. In addition, an amorphous or low-crystal indium tin oxide film is easy to etch and can be patterned in a short time, which has an effect of improving productivity. Moreover, since the transparent conductive pattern layer can be very delicately patterned by photolithography, there is an effect that the touch sensor of the third embodiment can be easily manufactured.
また本発明のタッチセンサは、基体シートが面内位相差値8000〜12000のポリエステルフィルムの基材であることを特徴とする。したがって、高い面内位相差の基体シートを用いることによってディスプレイ画面の映像劣化を防止することができ、偏光サングラスを掛けても使用できるタッチセンサとなる効果がある。 In the touch sensor of the present invention, the base sheet is a polyester film substrate having an in-plane retardation value of 8000 to 12000. Therefore, by using a base sheet having a high in-plane retardation, it is possible to prevent image deterioration of the display screen, and there is an effect of being a touch sensor that can be used even when wearing polarized sunglasses.
また本発明のタッチセンサは、前記透明な導電性パターン層の外周3方向に額縁部が存在せず、残り1方向の額縁部を除く基体シート全面がセンシング可能なタッチスクリーン部となることを特徴とする。したがって、外周3方向に額縁部がないため、軽薄短小かつタッチスクリーン部を大きくしたいという近年のITモバイル機器のニーズに対応できる効果があり、それは穴あき部を設けた場合も同様である。 In the touch sensor of the present invention, there is no frame portion in the three outer peripheral directions of the transparent conductive pattern layer, and the entire surface of the base sheet excluding the frame portion in the remaining one direction becomes a sensing touch screen portion. And Therefore, since there is no frame portion in the three directions of the outer periphery, there is an effect that can meet the needs of recent IT mobile devices that want to make the touch screen portion light and thin, and the same applies to the case where a perforated portion is provided.
また本発明のタッチセンサは、前記非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が、基体シートの両面に形成された複数層からなり、フォトリソグラフィーにより両面同時にパターン形成されたことを特徴とする。したがって、タッチセンサを生産性良く、効率的に製造できる効果がある。また、両面の透明な導電性パターン層の位置公差を0.2mm以内に収めることが容易になるので、容易に前記第3実施態様のタッチセンサを製造できる効果がある。 In the touch sensor of the present invention, the transparent conductive pattern layer made of the amorphous or low-crystal indium tin oxide is composed of a plurality of layers formed on both sides of the base sheet, and both sides are patterned simultaneously by photolithography. It is characterized by that. Therefore, there is an effect that the touch sensor can be efficiently manufactured with high productivity. Moreover, since it becomes easy to keep the positional tolerance of the transparent conductive pattern layers on both sides within 0.2 mm, the touch sensor of the third embodiment can be easily manufactured.
また本発明のタッチセンサは、前記基体シートが少なくとも複層のポリエステルフィルムからなり、該ポリエステルフィルムの片方の面側のみに非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が形成され、該ポリエステルフィルムの導電性パターン層が形成されていない面側どうしが対向されて積層されることにより、基体シートの両面に透明な導電性パターン層が形成されたことを特徴とする。また本発明のタッチセンサは、前記基体シートが少なくとも複層のポリエステルフィルムからなり、該ポリエステルフィルムの片方の面側のみに非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層が形成され、該片面に透明な導電性パターン層が形成されたポリエステルフィルムが複数積層されることにより、透明な導電性パターン層が複数層形成されたことを特徴とする。 In the touch sensor of the present invention, the base sheet is made of at least a multilayer polyester film, and a transparent conductive pattern layer made of amorphous or low-crystalline indium tin oxide is formed only on one side of the polyester film. A transparent conductive pattern layer is formed on both surfaces of the base sheet by laminating and laminating the side surfaces of the polyester film on which the conductive pattern layer is not formed. In the touch sensor of the present invention, the base sheet is made of at least a multilayer polyester film, and a transparent conductive pattern layer made of amorphous or low-crystalline indium tin oxide is formed only on one side of the polyester film. A plurality of transparent conductive pattern layers are formed by laminating a plurality of polyester films formed and having a transparent conductive pattern layer formed on one side thereof.
したがって、上記いずれの態様も各導電性パターン層が形成されたポリエステルフィルム基材は、全く同一の工程を経たものを使用できるので、非結晶または低結晶の具合が全く同一の導電性パターン層とすることができる。よって、各々の透明な導電性パターン層の結晶化度が同一となるため、打ち抜きの際に片方の透明な導電性パターン層のみが割れたりクラックが入るようなことはなく、かつアニール後の導電性も表裏でほぼ同じになるため、センシングに不具合が全く生じないという効果がある。 Accordingly, in any of the above embodiments, since the polyester film substrate on which each conductive pattern layer is formed can be used after having passed through exactly the same process, the non-crystalline or low crystalline condition is the same as the conductive pattern layer. can do. Therefore, since the crystallinity of each transparent conductive pattern layer is the same, only one transparent conductive pattern layer is not cracked or cracked at the time of punching, and the conductivity after annealing is not affected. Since the characteristics are almost the same on the front and back sides, there is an effect that there is no problem in sensing.
また本発明のタッチセンサは、前記複層のポリエステルフィルムの間に接着基材が積層形成されており、該複層のポリエステルフィルムの厚みの合計と接着基材の厚みの比率が1:5〜5:1であることを特徴とする。したがって、ポリエステルフィルム単体でのクッション性不足を解消しつつ、基体シートとしての剛性が維持できるという効果がある。 In the touch sensor of the present invention, an adhesive base material is laminated between the multilayer polyester films, and the ratio of the total thickness of the multilayer polyester films to the thickness of the adhesive base material is 1: 5. It is characterized by being 5: 1. Therefore, there is an effect that the rigidity as the base sheet can be maintained while eliminating the shortage of cushioning property of the polyester film alone.
また本発明のタッチセンサは、前記基体シートに非結晶または低結晶の透明な導電性パターン層が形成された後、基体シートがカットまたは打ち抜きされ、次いで遠赤外線処理またはプラズマ処理により透明な導電性パターン層が結晶化されたことを特徴とする。したがって、穴あき部を生産性良く製造できるだけでなく、結晶化された後の導電性パターン層は導電性が高く安定しており、かつ表面強度も強いタッチセンサにできる効果がある。 In the touch sensor of the present invention, the substrate sheet is cut or punched after an amorphous or low-crystalline transparent conductive pattern layer is formed on the substrate sheet, and then transparent conductive material is obtained by far infrared treatment or plasma treatment. The pattern layer is crystallized. Therefore, not only can the perforated part be manufactured with high productivity, but also the conductive pattern layer after crystallization has the effect of being a highly sensitive and stable touch sensor having high surface strength.
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳述する。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。図1(a)は本発明のタッチセンサの第3実施態様の一例を示す断面図であり、図1(b)はその上面図である。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments. FIG. 1A is a sectional view showing an example of a third embodiment of the touch sensor of the present invention, and FIG. 1B is a top view thereof.
図1(a)において本発明のタッチセンサ80は、基体シート10の外周端部付近に穴あき部50が形成されており、基体シート10に非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層20が形成されている。そして図1(b)において本発明のタッチセンサ80は、透明な導電性パターン層20の外周3方向に額縁部が存在せず、残り1方向の額縁部60と穴あき部50を除く基体シート10の全面に透明な導電性パターン層20が形成され、その透明な導電性パターン層20が形成される箇所全体がセンシング可能なタッチスクリーン部となっている。
In FIG. 1A, a
基体シート10は、材質がポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステル等のポリエステルフィルムからなる。ポリエステルフィルムは、ガラスやシクロオレフィンポリマーフィルムに比べて柔軟かつ強靭であるため、打抜きなどの工程でクラックが生じたり割れたりすることはないため、穴あき部50が形成されていても問題はない。
The
なお、ポリエステルフィルムは非晶質のフィルムよりも一軸または二軸に延伸されたフィルムを使用するのが好ましい。透明な導電性パターン層20は最終的に結晶化させる工程を必要とするため、該工程によって基体シート10が収縮するなどして導電性パターン層20に負荷がかかり、クラックなどの不具合が発生しないようにするためである。なお、基体シート10は単層のポリエステルフィルムからなっていてもよいが、後述するように複層のポリエステルフィルムから構成される方が好ましい。
The polyester film is preferably a uniaxially or biaxially stretched film rather than an amorphous film. Since the transparent
そして基体シート10は、面内位相差が8000〜12000のポリエステルフィルムを使用する方が好ましい。この面内位相差の値は1000〜3000程度の汎用のポリエステルフィルムよりもはるかに高い。この面内位相差の値は、23℃、55%RHの環境下で測定した波長550nmの光における面内位相差の値であって(nx−ny)×dで表される値である(nxは、基体シート10の厚み方向に垂直な方向(面内方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表わす。nyは、前記面内方向であってnxの方向に直交する方向の屈折率を表す。さらに、dは、基体シート10の厚みを表す)。そして面内位相差は、市販の位相差測定装置やセナルモン法を用いて測定できる。
The
通常なら複屈折によって発生する色ムラなどの映像劣化の問題は、複屈折の少ない材質にすることで対策がされるが、ポリエステルフィルムでは複屈折を小さくすることは極めて困難である。そのため、非常に高い面内位相差値を呈するポリエステルフィルムを使用することで色ムラの色が無くなる領域にまで逆に複屈折を生じさせ、それにより色ムラを抑えるという手段であり、これにより色ムラがなくなり、サングラスを掛けてもディスプレイ画面が暗くなることが無くなる。 Normally, the problem of image degradation such as color unevenness caused by birefringence can be dealt with by using a material having low birefringence, but it is extremely difficult to reduce birefringence with a polyester film. Therefore, by using a polyester film that exhibits a very high in-plane retardation value, it is a means of causing birefringence to a region where the color unevenness color disappears, thereby suppressing the color unevenness. There will be no unevenness and the display screen will not darken even when wearing sunglasses.
透明な導電性パターン層20はインジウムスズ酸化物(ITO)の膜で形成されるが、通常用いられる結晶性のインジウムスズ酸化物の膜ではなく、まず非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物の膜を形成するのが好ましい。結晶性のインジウムスズ酸化物の膜は高導電性で各種耐性に優れているが脆くて割れやすい膜であり、そのような膜の近傍に打ち抜きなどの負荷が掛かれば、その負荷によってクラックが入りやすくなるからである。したがって、打ち抜きなどの負荷が掛かる工程の際には、未だ柔軟性があってクラックが入りにくい状態の非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物の膜にしておき、負荷が掛かる工程が終了した後に何等かの処理を施すことによってインジウムスズ酸化物の膜を結晶化させるのが好ましい。透明な導電性パターン層20の厚みは、10〜200nm程度が好ましい。厚みが10nmより薄いとピンホールが発生しやすくなり導電性が悪くなる場合がある。厚みが200nmより厚いと透明性や耐屈曲性が低下する場合がある。
The transparent
上記透明な導電性パターン層20の形成方法としては、スパッタリング法、噴霧熱分解法、パルスレーザー照射法などの方法が挙げられる。非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物の膜を形成するためのスパッタリング法の製膜例としては、Sn原子の量がIn原子とSn原子とを加えた重さに対し6〜15重量%のメタルターゲットまたは酸化物ターゲットを用い、水の分圧がArガスの分圧に対して0.1%以下の雰囲気下で、基材温度を100℃〜200℃で製膜する例が挙げられる。このようにして得られる非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物の膜は、ホール移動度が5〜30cm2/V・s程度で、キャリア密度が1×1020〜1×1021/cm3程度になる。
Examples of the method for forming the transparent
なお、「非結晶または低結晶」とは、完全に非晶質であるものに限られず少量の結晶成分を有している場合のものも含むことを意味する。したがって本発明では、X線解析のプロファイルを採り、結晶化を示す明確なX線解析強度のピークが見られない場合は勿論のこと、該ピークが見られた場合でも、透明な導電性パターン層20が形成された基体シート10を濃度5重量%の塩酸に15分間浸漬した後、水洗・乾燥し、15mm間の端子間抵抗を測定した場合に端子間抵抗が8kΩを超える場合は「非結晶または低結晶」と定義する。「非結晶または低結晶」の膜であれば塩酸によりエッチングされて一部消失するために、塩酸への浸漬により端子間抵抗が増大するからである。
The term “non-crystalline or low crystalline” is not limited to a completely amorphous material, but also includes a material having a small amount of a crystalline component. Therefore, in the present invention, the profile of the X-ray analysis is taken, and when the clear X-ray analysis intensity peak indicating crystallization is not seen, the transparent conductive pattern layer is visible even when the peak is seen. The
透明な導電性パターン層20のパターンは、タッチスクリーン部に透明導電パターン層が形成され周囲の額縁部に引き回し回路層が設けられた一般的な形態の設定でも構わないが、図1(b)のように外周3方向に額縁部が存在せず、残り1方向の額縁部60および穴あき部50を除く基体シート10の全面に形成し、それら全体がセンシング可能なタッチスクリーン部となるように設定した方が好ましい。そして、後述するように透明な導電性パターン層20を複数層設けて、それらを同時にフォトリソグラフィー法で形成した場合には、高精細かつ位置精度も高いパターンになるので、付加価値の高いタッチセンサとなり、より好ましい。これらのように設定できれば、穴あき部50があっても軽薄短小かつタッチスクリーン部を大きくしたいという近年のITモバイル機器のニーズに対応できる効果がある。
The pattern of the transparent
透明な導電性パターン層20をパターン化する手段としては、レジストを汎用の印刷手法等にてパターン化し、露出している導電性層をエッチング除去する方法の他、フォトリソグラフィーによる方法(すなわち、フォトレジストを用いて全面に塗布し、パターン化させたい箇所を露光して硬化させ未硬化部分を除去し露出した導電性層をエッチングする方法や、その逆の除去したい箇所を露光して軟化させ軟化した部分を除去し露出した導電性層をエッチングする方法)が挙げられる。
As a means for patterning the transparent
レジストの材質としてはビニル系、アクリル系、ウレタン系、アルキッド系、エポキシ系、ポリエステル系、セルロース系などの樹脂が挙げられる。露出した透明な導電性パターン層20をエッチングするためのエッチング液としては塩酸、硝酸、硫酸などの強酸性の水溶液や苛性ソーダ、苛性カリなどの強アルカリ性の水溶液などが挙げられる。
Resist materials include vinyl, acrylic, urethane, alkyd, epoxy, polyester, and cellulose resins. Examples of the etching solution for etching the exposed transparent
とくに透明な導電性パターン層20を単層で設ける場合には、透明な導電性パターン層20を非常に繊細にパターン化できる高い微細加工技術が必要であり、上記手段のうちフォトレジストを用いて露光するフォトリソグラフィー法を用いるのが好ましい。一方、透明な導電性パターン層20を複数層で設ける場合には、それらの層の位置公差が多くとも0.2mm以内に収まるような高い位置精度技術が必要になるので、例えば後述の図3のような製造工程においてフォトリソグラフィー法により両面同時にパターン形成するのが好ましい。なお、位置公差とは、設計において定められた正確な位置に対して許容される位置ずれの最大値を示す。
In particular, in the case where the transparent
図2は、本発明の第6実施形態のタッチセンサの一例を示す断面図である。すなわち、基体シート10が複層のポリエステルフィルム101および102からなり、該ポリエステルフィルム101および102の片方の面側のみに非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層201および202が形成され、該ポリエステルフィルムの導電性パターン層201および202が形成されていない面側どうしが対向されて、接着基材30を介して積層されることにより、基体シート10の両面に透明な導電性パターン層201および202が形成されたことを特徴とするタッチセンサ80である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a touch sensor according to a sixth embodiment of the present invention. That is, the
また、図3は本発明の第6実施形態のタッチセンサの製造方法の一例を示す断面図である。すなわち、ポリエステルフィルム101および102の片方の面側のみに非結晶または低結晶のインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性層が形成され、該ポリエステルフィルムの導電性層が形成されていない面側どうしを対向して積層した後、該導電性層が両面同時にパターン化されることにより、基体シートの両面に透明な導電性パターン層が形成されたタッチセンサ80の製造方法の断面図である。この製造方法によれば、導電性層をパターン化する際の基体シートはすでに剛性の高いポリエステルフィルムの積層体になっているため、ポリエステルフィルムの厚みを少々薄くしても導電性層のパターン化が効率良くできる。その結果、透明な導電性パターン層が予め形成されたポリエステルフィルムを積層した場合のタッチセンサに比べて、薄膜・軽量でかつ透明性の高いタッチセンサに改良することができる効果がある。
Moreover, FIG. 3 is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the touch sensor of 6th Embodiment of this invention. That is, a transparent conductive layer made of amorphous or low crystalline indium tin oxide is formed only on one side of the
図2および図3において、ポリエステルフィルム101と102の材質および厚みは同じである方が好ましい。各々の材質や厚みが異なると、基体シート10全体が反りやすくなるためである。なお、ポリエステルフィルム101および102には、成形性、熱安定性、耐候性等を改良するために可塑剤、安定剤、紫外線吸収剤などを添加してもよい。
2 and 3, it is preferable that the materials and thicknesses of the
接着基材30としては、光学用透明粘着テープや光学用硬化型接着剤層が挙げられる。光学用透明粘着テープとは、セパレーターの両面にアクリル系、ウレタン系、シリコーン系等の樹脂からなる粘着剤層が形成されたテープであり、該粘着剤層は粘着剤の溶媒の飛散または紫外線照射により固化してポリエステルフィルム101および102と強固に接着する。接着基材30としての厚みは50〜200μm程度が好ましい。
Examples of the
なお、光学用透明粘着テープの粘着剤層とインジウムスズ酸化物の層とが接触する構造のタッチセンサでは、該粘着剤層に含まれるアクリル酸がインジウムスズ酸化物の層を腐食する問題が生じていたが、本発明の第5実施態様のタッチセンサ80は、ポリエステルフィルム101と102のいずれにおいても該粘着剤層とインジウムスズ酸化物からなる透明な導電性パターン層201および202とは反対側の面にあり一切接触しない構造なので、そのような問題は一切生じないというメリットもある。
In the touch sensor having a structure in which the adhesive layer of the optical transparent adhesive tape and the indium tin oxide layer are in contact with each other, there is a problem that acrylic acid contained in the adhesive layer corrodes the indium tin oxide layer. However, in the
光学用硬化型接着剤層は、ポリエステルフィルム101および102を積層する際に、主にポリエステルフィルム101および102のいずれかの透明な導電性パターン層201または202とは反対側の面に形成するアクリル系やシリコーン系等の樹脂からなる硬化型の接着剤層である。光学用硬化型接着剤層の厚みは10〜100μmの厚みで構成され、それが接着基材30としての厚みに該当する。
The optical curable adhesive layer is an acrylic that is formed on the surface of the
そして、ポリエステルフィルム101および102の合計と接着基材30の厚みの比率は1:5〜5:1であることが好ましい。この比率よりもポリエステルフィルム101および102の合計の比率が高い場合は、基体シート10のクッション性が不足し本発明の効果が得られにくくなる傾向がある。逆に接着基材30の比率が高い場合は、基体シート10の剛性が不足し取扱いがしにくくなる傾向がある。
And it is preferable that the ratio of the sum total of the
ポリエステルフィルム101および102と接着基材30とを積層する方法は、ポリエステルフィルム101の導電性層221が形成された面と反対側の面およびポリエステルフィルム102の導電性層222が形成された面と反対側の面を対向させ、前記接着基材30を芯材としてその両面にロールツーロールで連続的に積層する方式が、生産性が高く好ましい。接着基材30として光学用硬化型接着剤層を使用する場合は、接着基材30を塗布する工程と積層工程とを一つの工程内で連続的に行うことでさらに生産性が向上する。接着基材30として光学用透明粘着テープを使用する場合は、接着基材30を搬送する工程とその上下にポリエステルフィルム101および102を積層する工程とを一つの工程内で連続的に行うことで生産性がさらに向上する。
The method of laminating the
インジウムスズ酸化物は、結晶化前は電気抵抗値が高く導電性が低いが、無機酸化物材料特有の脆くてクラックが発生しやすい性質がまだ発現しておらず、ポリエステルフィルム101および102と接着基材30とを積層する際には取扱いがしやすい。したがって、結晶化前といえども一部に結晶化し始めている箇所がある場合は、その程度が導電性層221と導電性層222とで全く同じある方が好ましく、そのためには導電性層221と導電性層222とは一つの巻を二分して使用した全く同じロットの製造品を使用するのが好ましい。
Indium tin oxide has a high electrical resistance value and low electrical conductivity before crystallization, but has not yet developed the characteristic of being brittle and prone to crack, which is unique to inorganic oxide materials, and adheres to
導電性層221と導電性層222をパターン化して透明な導電性パターン層201および202を形成する方法は、積層された後に透明な導電性層221と導電性層222を両面同時パターン化する上記方法の他、ポリエステルフィルム101上に導電性層221を形成し、ポリエステルフィルム102上に導電性層222を形成し、それぞれ別々に透明な導電性パターン層201および202にパターン形成した後に、積層する方法を用いても構わない。その場合、導電性パターン層201と導電性パターン層202とが接着基材30を介して対向して積層してもよく(図4(a))、ポリエステルフィルム101と導電性パターン層202とが接着基材30を介して対向して積層してもよい(図4(b))。ただし、第3実施態様のようなタッチセンサにする場合には、透明な導電性パターン層201および202を位置公差0.2mm以内の高い位置精度で積層しなければならない。
The method of patterning the
導電性層221と導電性層222をパターン化する方法としては、レジストをパターン化し、露出している導電性層をエッチング除去する方法が挙げられる。レジストをパターン化する方法としてはフォトリソグラフィーによる方法(すなわち、フォトレジストを用いて全面に塗布し、パターン化させたい箇所を露光して硬化させ未硬化部分を除去し露出した導電性層をエッチングする方法や、その逆の除去したい箇所を露光して軟化させ軟化した部分を除去し露出した導電性層をエッチングする方法)が挙げられる。パターン化した後に積層する場合は、レジストを導電性パターン層221および222の保護膜として利用できる方が好ましいので、パターン化させたい箇所を露光して硬化させ未硬化部分を除去する手段の方が好ましい。
Examples of a method for patterning the
穴あき部50は、トムソン刃などによる打ち抜き加工のほか、カッターなどによるカットやドリルなど使った加工で形成してもよい。なお、本発明でいう穴とは、形状に関係なく基体シート10の面内に形成される空間のことを指し、いわゆる円形状の穴のだけでなく多角形のものや星形などのあらゆる形状のものを含む。量産性を考慮すると大判のトムソン刃による打ち抜き加工が好ましい。とくに、透明な導電性パターン層20を形成した後に所定の製品外形寸法にカットまたは打ち抜き加工するのと同時に、穴あき部50もカットまたは打ち抜き加工して形成するのが生産効率上とくに好ましい。
The perforated
穴あき部50が形成された後は、透明な導電性パターン層20の非晶質部分を結晶化させる工程を導入すれば、導電性の高い透明な導電性パターン層を得ることができる。その結晶化させる方法としては、150℃以上の温度で加熱処理する方法、レーザー光を照射する方法、プラズマ処理による方法などが挙げられる。とくにプラズマ処理が好ましい。加熱処理する方法やレーザー光を照射する方法では、過度の熱で基体シート10が収縮してしまったり、結晶化にかかる時間が数十分以上に長くなって生産性が低下する場合があるからである。その点、プラズマ処理では熱の発生が少なく、かつ数分で結晶化できるメリットがある。
After the perforated
遠赤外線処理としては150℃から250℃程度の遠赤外線ヒーターを用いたアニール処理などが挙げられるが、遠赤外線と同時に熱風が加わるハイブリッド型の熱処理装置による処理の方が好ましい。プラズマ処理としては、高周波プラズマ処理・大気圧プラズマ処理などがあるが、その中でも高周波プラズマ処理が好ましい。高周波プラズマ処理では、100℃以下の低温で、2分程度で透明な導電性パターン層20の非晶質部分を結晶化させることができる。そして、結晶化前の成膜方法や基体シート10の材質にはほとんど影響されないメリットがあるからである。
Examples of the far-infrared treatment include an annealing treatment using a far-infrared heater of about 150 ° C. to 250 ° C., but a treatment using a hybrid heat treatment apparatus to which hot air is simultaneously applied with far-infrared rays is preferable. Examples of the plasma treatment include high-frequency plasma treatment and atmospheric pressure plasma treatment, among which high-frequency plasma treatment is preferable. In the high-frequency plasma treatment, the amorphous portion of the transparent
なお、透明な導電性パターン層20のパターンをタッチスクリーン部に形成し、周囲の額縁部に引き回し回路層を設ける一般的な形態の設定にした場合、引き回し回路層も透明な導電性パターン層20と同じくフォトリソグラフィーによる方法でパターン化するのが好ましい。透明な導電性パターン層20と引き回し回路層とを同時にパターン化できるため、生産性が大幅に向上し、かつ引き回し回路層のパターンも高精細にすることができ額縁部を狭額縁にすることができるからである。
In addition, when the pattern of the transparent
引き回し回路層の材質は、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、金、銀などの単体金属から成る場合や、それらの金属粒子が樹脂バインダーに混ざった混合物から成る場合などが挙げられる。前者の材質の場合のパターン化としては、前述のとおりレジストを表面に形成して、レジストをフォトリソグラフィーによる方法でパターン化し、レジストが剥離された箇所の単体金属の膜をエッチングで除去する方法が挙げられる。後者の材質の場合のパターン化としては、該方法の他に、樹脂バインダーを感光性樹脂材料にして引き回し回路層を一旦全面に形成した後、フォトリソグラフィーによる方法で引き回し回路層の不要な箇所を除去してパターン化する方法が挙げられる。この方法では、前述のレジストを形成する工程やエッチング工程が不要になるので、より効率的・経済的である。 Examples of the material of the routing circuit layer include a case where it is made of a single metal such as copper, aluminum, palladium, nickel, gold, and silver, and a case where the metal particles are made of a mixture in which a resin binder is mixed. As for patterning in the case of the former material, there is a method in which a resist is formed on the surface as described above, the resist is patterned by a photolithography method, and a single metal film at a portion where the resist is peeled is removed by etching. Can be mentioned. As a patterning method for the latter material, in addition to this method, a resin binder is used as a photosensitive resin material, and a circuit layer is once formed on the entire surface. Then, an unnecessary portion of the circuit layer is drawn by a photolithography method. The method of removing and patterning is mentioned. This method is more efficient and economical because the above-described resist forming step and etching step are unnecessary.
10 基体シート
20 導電性パターン層
22 導電性層
30 接着基材
40 レジスト
50 穴あき部
60 額縁部
80 タッチセンサ
101 基体シート
102 基体シート
201 導電性パターン層
202 導電性パターン層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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JP2013270109 | 2013-12-26 | ||
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