JP2015150884A - 積層構造体およびタッチパネルモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、ユーザが、指等によってタッチ表面または側周面をタッチするタッチ操作および少々浮かせた状態で操作するホバー操作をすることができるタッチパネル装置が記載されている。タッチ表面の下方には液晶表示素子が設けられ、ユーザは液晶表示素子の表示画像に応じてタッチ操作やホバー操作することができる。なお、特許文献1では、表面タッチ操作をするための表面タッチモードと、側面タッチ操作をするための側面タッチモードを使い分けている。
特許文献1に記載されるような表面以外に側面にも感度を持たせたタッチパネルを作製する場合、タッチパネルを3次元形状に成形する必要がある。例えば、特許文献2には、銀塩方式で製造された金属銀部を含む導電層を少なくとも備える導電性基材フィルムを、金属銀部を破断させることなく3次元形状(凹凸、曲面を有する形状)に成形できることが記載されている。3次元形状の導電性フィルムは、平板状の導電性基材フィルムを、特定の荷重条件下で曲面形状、直方体形状、ボタン形状、円柱形状またはこれらを組み合わせた形状等に成形することで得ることができる。
現在、3次元形状を賦形したタッチパネルを作製する際に、浮きおよび剥がれを生じることなく、目的とする3次元形状に加工することができるタッチセンサーフィルムが求められている。
透明基板上に形成される導電パターンは、基板の両面に形成されていてもよいし、片面だけに形成されていてもよい。
さらに、透明基板の片面だけに導電パターンを形成する場合には、保護部材が、透明導電部材の金属細線が設けられた側とは反対側にも設けられており、接着剤層が、反対側で透明導電部材と保護部材との間に配置されている構成とすることもできる。積層体は、3次元形状を有するものであってよい。
また、本発明の積層構造体を有するタッチパネルモジュールを提供する。
本発明は、本発明者らが鋭意検討した結果、金属細線からなる導電パターンを有する透明導電部材と、透明導電部材の表面を保護するための保護部材と、両者の間に位置する光学的に透明な接着剤層とを含む積層体について、3次元形状に変形させた際に、浮きまたは剥がれが生じるメカニズムを調べた結果、賦形された積層体における透明導電部材または保護部材等が賦形前の状態に戻ろうとする挙動によって、浮きまたは剥がれが生じることが分かった。さらに、浮きまたは剥がれが生じる現象は、積層体の厚みと積層体における接着剤層の厚み、さらに透明導電部材と保護部材の熱収縮率の関係を規定することで解消できることを見出した。
積層構造体10において、積層体12の厚みTが100μm以上600μm以下である。積層体12の厚みTが100μm未満である場合、3次元形状に成形加工する時に加熱処理した場合、この加熱処理の際、積層体12の形を保つことができない。一方、積層体12の厚みTが600μmを超える場合、3次元形状に成形加工する時に賦形前の状態に戻ろうとする力が大きくなり積層体12を成形しにくい。ここで、賦形前の状態に戻ろうとする力とは、例えば、平板の両端部を折り曲げた場合、折り曲げた部分が平板の状態に戻ろうとする力のことである。
積層体12の厚みTは100μm以上400μm以下であることが好ましく、100μm以上250μm以下であることがより好ましい。
透明導電部材14では、図1(b)に示すように、可撓性を有する透明基板20の表面20aに金属細線で構成された第1の検出電極22が形成され、別の透明基板20の表面20aに金属細線で構成された第2の検出電極24が形成されている。第1の検出電極22が片面に形成された透明基板20と、第2の検出電極24が片面に形成された別の透明基板20とが積層されて透明導電部材14が構成される。透明導電部材14では、第1の検出電極22と第2の検出電極24が対向して平面視で直交するように配置される。第1の検出電極22および第2の検出電極24は接触を検出するためのものである。第1の検出電極22および第2の検出電極24のパターンについては後に詳細に説明する。
ここで、透明とは、光透過率が可視光波長(波長400〜800nm)において、少なくとも60%以上のことであり、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上、さらにより好ましくは95%以上のことである。
接着剤層16は、積層体12の厚みTの20%以上である。すなわち、接着剤層16の厚みをTaとするとき、接着剤層16の厚みTaは、Ta≧0.2Tである。
接着剤層16の厚みTaが積層体12の厚みTの20%未満であると、積層構造体10を3次元形状に成形する際に、透明導電部材14および保護部材18が賦形前の形状に戻ろうとする力を吸収しきれずに積層体12のいずれかの界面で剥離が発生してしまう。ここで、剥離する場合、積層界面で部材が部分的に離れて浮き上がり、結果として部材が積層界面から剥がれてしまう。このことから、浮きと剥がれは、いずれも剥離に含まれる。このため、以下において、剥離には、浮きと剥がれの両方が含まれるものとする。
積層体12の厚みTに対する接着剤層16の厚みTaは、Ta≧0.23Tであることが好ましく、Ta≧0.25Tであることがより好ましい。なお、接着剤層16は厚みが厚い程、接着力が強固になり、浮きおよび剥がれに対して強くなる。接着剤層16の厚みTaの上限値としては、特に限定されるものではないが、材料コストまたはタッチパネルモジュールの設計制約等により上限値が適宜設定される。
透明導電部材14の150℃における熱収縮率が0.5%を超えると、3次元形状に成形する際に、加熱処理した場合、透明導電部材14の剥離が生じる。なお、透明導電部材14の150℃における熱収縮率は0.2%以下であることが好ましい。
透明導電部材14と保護部材18の両部材の熱収縮率の差分が、透明導電部材14の150℃における熱収縮率の60%よりも大きくなると、一方の熱収縮の挙動が大きくなりすぎて、積層体12のいずれかの界面で剥離が発生してしまう。
なお、本発明の熱収縮率は、温度150℃の環境に30分間おいた前後での寸法変化を測定することにより得られたものである。具体的には、透明導電部材14および保護部材18のそれぞれについて、所定の2点を設定し、この2点間の距離を測定する。その後、透明導電部材14および保護部材18のそれぞれを温度150℃の環境に30分間おいた後、再度設定した2点間の距離を測定する。温度150℃の環境に30分間おいた前後での2点間の距離の変化を求めることで、熱収縮率を測定することができる。
第1の検出電極22と第2の検出電極24の金属細線の幅については、視認性等の観点からできるだけ細い線幅が求められている。この点から、第1の検出電極22と第2の検出電極24の幅は7μm未満であることが好ましく、より好ましくは5μm以下である。
積層構造体10aでも、積層体12aの厚みTは、100μm以上600μm以下である。積層体12aの厚みTを上記数値範囲とすることは上述の通りである。
また、積層体12aには接着剤層16が2層あるが、この場合、接着剤層16の厚みTaと積層体12aの厚みTとの関係は、2層の合計の厚み、すなわち、2Ta≧0.2Tとなる。
透明導電部材14の構成は図1(b)に示すように片面だけに第1の検出電極22が形成された透明基板20と片面だけに第2の検出電極24が形成された透明基板20を積層した構成とすることができる。しかしながら、図2(b)に示すように、透明基板20の表面20aに第1の検出電極22が形成され、裏面20bに第2の検出電極24が形成された構成とすることもできる。すなわち、1つの透明基板20に、第1の検出電極22と第2の検出電極24を形成する構成でもよい。なお、図2(b)では接着剤層16の図示を省略している。
図3(a)は、第1の検出電極の電極パターンを示す模式図であり、(b)は、第2の検出電極の電極パターンを示す模式図である。図4は、本発明の実施形態の積層構造体の透明導電部材の電極構成を示す模式図である。
第2端子配線部32bのうち、第2の方向Yに平行する一辺側の周縁部には、その長さ方向中央部分に、複数の第2端子34bが第2の方向Yに配列形成されている。第2センサ部30bの一辺、第1の方向Xに平行する辺に沿って、複数の第2結線部36b、例えば、奇数番目の第2結線部36bが略一列に配列されている。第2センサ部30bの他辺、一辺に対向する辺に沿って、複数の第2結線部36b、例えば、偶数番目の第2結線部36bが略一列に配列されている。各第2結線部36bから導出された第2端子配線パターン38bは、第2積層部28bの第2端子34bに向かって引き回されており、それぞれ対応する第2端子34bに電気的に接続されている。
なお、第2導電パターン40bは、第1導電パターン40aと同じ構成であるため、同じく図4を用いて説明する。
第2導電パターン40bは、各第2大格子42bは、それぞれ2以上の第2小格子46bを組み合わせて構成されている。第2小格子46bの形状は、ここでは最も小さい菱形であり、上述した1つのメッシュ形状と同一のまたは相似する形状である。隣接する第2大格子42b間を接続する第2接続部44bは、第2小格子46b以上の面積であって、かつ第2大格子42bよりも小さい面積を有する第2中格子48bで構成される。
図5(a)〜(c)は、本発明の実施形態の積層構造体の成形方法を示す模式図である。
図5(a)に示すように、まず、平板状の積層構造体10を用意する。次に、積層構造体10の両端部を折り曲げて、積層構造体10を、図5(b)に示すように側面部11を有する立体的な形状の成型体15に成形する。成型体15に成形する際、平板状の積層構造体10を、所定の温度に加熱して両端部を折り曲げて側面部11を形成し、その後、室温迄冷却する。積層構造体10は、上述のように熱収縮率を調整し、かつ接着剤層16の厚みTaを規定することで積層体12における浮きおよび剥離の発生を抑制している。このため、折り曲げ加工されても、浮きおよび曲げ部13等で剥離が生じることなく所定の3次元形状に加工することができ、成型体15を得ることができる。
図6(a)は、本発明の実施形態のタッチパネルモジュールを有するタッチパネルを示す模式的斜視図であり、(b)は、図6(a)のタッチパネルモジュールの要部を示す模式的断面図であり、(c)は、図6(a)のタッチパネルモジュールの要部の他の例を示す模式的断面図である。
検出部54は、タッチパネルの検出に利用される公知のもので構成される。なお、静電容量式であれば静電容量式の検出部が、抵抗膜式であれば抵抗膜式の検出部が適宜利用される。
本実施例では、下記表1に示す構成の実施例1〜5および比較例1〜5を作製し、部材の剥離の有無を評価した。接着剤層には、3M社製のOCAテープ(品番8146)を用いた。なお、下記表1において、積層構造のタイプの欄の「片面」は図1(a)に示す積層構造体10の構成であり、「両面」は図2(a)に示す積層構造体10aの構成である。
本実施例では、実施例1〜5および比較例1〜5に対して、作製直後の状態を目視にて観察し、部材の剥離の有無を確認した。その結果を下記表1に示す。
さらに、実施例1〜5に対して、加速度試験を行い、加速度試験後の部材の剥離の有無を目視にて確認した。その結果を下記表1に示す。
加速度試験は、温度85℃、相対湿度85%の環境下に24時間放置して行った。加速度試験の結果として、下記表1に示す「実用上問題ない」とは、剥離の発生エリアが小さく、かつ部材の端部等に限定されているため、主にタッチセンサーとして使用する部分での弊害がなく、かつ外観上の不具合としても許容できるレベルであることである。
なお、比較例1〜5は、部材の剥離が生じていたため加速度試験は行わなかった。このため、下記表1の「加速度試験後の剥離」の欄に「―」と示す。
なお、本実施例では、部材の剥離の有無に関して、目視にて確認しているが、部材が剥離している箇所は界面に空気層が存在することで屈折率または光の散乱状態が変わるため、容易に目視確認することができる。
本実施例では、透明導電部材に、下記に示す調製例1と調製例2を用いた。以下、調製例1と調製例2について説明する。
[乳剤の調製]
・1液:
水 750mL
フタル化処理ゼラチン 20g
塩化ナトリウム 3g
1,3−ジメチルイミダゾリジン−2−チオン 20mg
ベンゼンチオスルホン酸ナトリウム 10mg
クエン酸 0.7g
・2液:
水 300mL
硝酸銀 150g
・3液:
水 300mL
塩化ナトリウム 38g
臭化カリウム 32g
ヘキサクロロイリジウム(III)酸カリウム
(0.005%KCl 20%水溶液) 5mL
ヘキサクロロロジウム酸アンモニウム
(0.001%NaCl 20%水溶液) 7mL
水 100mL
硝酸銀 50g
・5液:
水 100mL
塩化ナトリウム 13g
臭化カリウム 11g
黄血塩 5mg
上記乳剤に下記化合物(Cpd−1)8.0×10−4モル/モルAg、1,3,3a,7−テトラアザインデン1.2×10−4モル/モルAgを添加しよく混合した。次いで、膨潤率調製のため必要により、下記化合物(Cpd−2)を添加し、クエン酸を用いて塗布液pHを5.6に調整した。
厚みが40〜200μmのPETフィルム支持体の片面または両面にコロナ放電処理を行い、表面親水化処理したものを用いた。
上記のコロナ放電処理PETフィルムに、上記の乳剤層塗布液をAg7.8g/m2、ゼラチン1.0g/m2になるように塗布した。
次いで、上記感光フィルムにライン/スペース=5μm/195μmの現像銀像を与えうる格子状のフォトマスクライン/スペース=195μm/5μm(ピッチ200μm)の、スペースが格子状であるフォトマスクを介して高圧水銀ランプを光源とした平行光を用いて露光し、引き続き現像、定着、水洗、乾燥という工程を含む処理を行った。用いた現像液、定着液は以下のとおりである。
現像液1リットル中に、以下の化合物が含まれる。
ハイドロキノン 15g/L
亜硫酸ナトリウム 30g/L
炭酸カリウム 40g/L
エチレンジアミン・四酢酸 2g/L
臭化カリウム 3g/L
ポリエチレングリコール2000 1g/L
水酸化カリウム 4g/L
pH10.5に調整
定着液1リットル中に、以下の化合物が含まれる。
チオ硫酸アンモニウム(75%) 300ml
亜硫酸アンモニウム・一水塩 25g/L
1,3-ジアミノプロパン・四酢酸 8g/L
酢酸 5g/L
アンモニア水(27%) 1g/L
ヨウ化カリウム 2g/L
pH6.2に調整
調製例2は、調製例1に比して、上記[透明基材フィルム調製]において、厚みが50μmのCOPフィルム支持体の片面にコロナ放電処理を行い、表面親水化処理したものを用いた点以外は、調製例1と同様のものである。このため、その詳細な説明は省略する。調製例2で得られた導電性基材フィルムを30mm×100mmサイズにカットしたものを、実施例5の透明導電部材として用いた。
本実施例では、PETフィルム支持体およびCOPフィルム支持体に銀塩層を形成したが、銀塩層の厚さは薄くPETフィルム支持体およびCOPフィルム支持体の厚みを、透明導電部材の厚みとする。
実施例1〜4は、調製例1の導電性基材フィルムに接着剤を塗布し、保護部材を貼り付けて積層構造体を作製した。
実施例1は、接着剤層の厚みを200μmとし、PETフィルム支持体の厚みを100μmとし、保護部材として厚みが100μmのPETフィルムを用いた。
実施例2は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを50μmとし、保護部材として厚みが25μmのPETフィルムを用いた。
実施例3は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを100μmとし、保護部材として厚みが100μmのPETフィルムを用いた。
実施例4は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを50μmとし、保護部材として厚みが25μmのPETフィルムを用いた。
実施例5は、調製例2の導電性基材フィルムに接着剤を塗布し、保護部材を貼り付けて積層構造体を作製した。接着剤層の厚みを25μmとし、COPフィルム支持体の厚みを50μmとし、保護部材として厚みが25μmのCOPフィルムを用いた。
比較例1は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを125μmとし、保護部材として厚みが100μmのPETフィルムを用いた。
比較例2は、接着剤層の厚みを200μmとし、PETフィルム支持体の厚みを200μmとし、保護部材として厚みが150μmのPETフィルムを用いた。
比較例3は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを50μmとし、保護部材として厚みが25μmのPETフィルムを用いた。
比較例4は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを50μmとし、保護部材として厚みが25μmのPETフィルムを用いた。
比較例5は、接着剤層の厚みを25μmとし、PETフィルム支持体の厚みを40μmとし、保護部材として厚みが25μmのPETフィルムを用いた。
熱収縮率が1.0%のPETフィルム部材を元に、150℃のオーブンでアニール処理を施し、アニール時間の違いにより熱収縮率を調整した。
PETフィルム部材の熱収縮率が0.5%のものは、150℃で5分アニール処理した。PETフィルム部材の熱収縮率が0.7%のものは、150℃で3分アニール処理した。PETフィルム部材の熱収縮率が0.8%のものは、150℃で2分アニール処理した。なお、PETフィルム部材の熱収縮率が1.0%のものは、アニール処理はしていない。
11 側面部
12、12a 積層体
13 曲げ部
14 透明導電部材
15 成型体
16 接着剤層
18 保護部材
20 透明基板
22 第1の検出電極
24 第2の検出電極
26 樹脂層
40a 第1導電パターン
40b 第2導電パターン
50 タッチパネル
52 タッチパネルモジュール
54 検出部
Claims (7)
- 可撓性を有する透明基板上に金属細線で構成されたメッシュ構造の導電パターンを有する透明導電部材と、
前記透明導電部材を保護するための保護部材と、
前記透明導電部材と前記保護部材との間に位置する光学的に透明な接着剤層とを備える積層体を有し、
前記積層体の厚みは100μm以上600μm以下であり、
前記接着剤層の厚みは前記積層体の厚みの20%以上であり、
前記透明導電部材の150℃における熱収縮率は0.5%以下であり、
前記透明導電部材と前記保護部材の150℃における熱収縮率の差分は前記透明導電部材の150℃における熱収縮率の60%以内であることを特徴とする積層構造体。 - 前記保護部材は、前記透明導電部材の前記金属細線が設けられた側に配置される請求項1に記載の積層構造体。
- 前記導電パターンが、前記透明基板の両面に形成されている請求項2に記載の積層構造体。
- 前記導電パターンが、前記透明基板の片面に形成されている請求項2に記載の積層構造体。
- さらに、前記保護部材が、前記透明導電部材の前記金属細線が設けられた側とは反対側に設けられており、前記接着剤層が、前記反対側で前記透明導電部材と前記保護部材との間に配置されている請求項4に記載の積層構造体。
- 前記積層体は、3次元形状を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層構造体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層構造体を有することを特徴とするタッチパネルモジュール。
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