JP2016021138A - 透明導電性フィルム及びこれを用いた静電容量方式タッチセンサー - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示パネル側となる透明導電層にキズが入ることを防止できる透明導電性フィルム及びこれを用いた静電容量方式タッチセンサーを提供する。【解決手段】フィルムの少なくとも一方の面に、フィルムに近い側から順に、成膜層と導電層と樹脂層とが積層され、導電層をパターニングすることにより、複数の独立した電極が構成され、樹脂層は導電層を覆うように積層されている、透明導電性フィルム。【選択図】図２

Description

本発明は、透明導電層のパターン上に樹脂層を有する透明導電性フィルム及びこれを用いた静電容量方式タッチセンサーに関する。

近年、使用者が行っている作業や次に行うべき操作が直感的でわかりやすいなどの理由から、タッチパネルと呼ばれる入力デバイスが台頭してきている。タッチパネルは、液晶画面の上に透明電極が設けられ、使用者が液晶画面の該当部分を触ると、透明電極の電圧の変化などを読み取ることで、接触を感知するものである。

タッチパネルには、感知方式によって、光学式、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式、電磁誘導方式等に分類される。特にエンドユーザー向けのスマートフォンやタブレットＰＣなどでは、マルチタッチができる静電容量方式のタッチパネルが増えてきている。静電容量方式のタッチパネルを搭載した表示装置の構成例としては、ＬＣＤ等の表示パネル、及び、その観察側にＬＣＤ表示パネルからのノイズを防ぐためのシールド層を有した表示装置において、さらにその観察側にタッチパネルが設置され、タッチパネルよりも前面側に接着層等を介して指が触れるカバーガラス等が搭載されている。動作原理を説明すると、静電容量方式タッチパネルは、指が最表面層に触れた際にタッチパネル内の電極の静電容量の変化を検知して、その変化の大きさ、その変化が生じた場所、指の接触状態、及び指の動きについてデータ化することで動作する。

静電容量方式のタッチパネルは、大別すると投影型と表面型に分けられ、現在は投影型が主流である。単に静電容量方式タッチパネルと呼ぶ場合、投影型静電容量方式タッチパネルを指すことが多く本件でもそれに倣う。投影型はＸ方向とそれと直交するＹ方向の２方向の電極が必要であり、指が接触した時の静電容量の変化を検出し、指が接触した位置の座標を検出することでタッチ位置やタッチ動作を認識する。Ｘ電極層とＹ電極層同士は接することはなく絶縁膜を介して積層される。Ｘ電極とＹ電極には透明導電材料が使われている。各電極は基材上に導電材料を成膜及びパターニングすることで、電極層として形成されている。電極のパターニング形状には、線状やダイヤモンド型などがある。Ｘ方向のパターンとＹ方向のパターンは、積層方向の正面視で互いに重なる部分が少なくなるのが特徴である。

タッチパネルに用いられる導電材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム−スズ）が主流である。その理由は、導電性の高さと導電層（導電膜）としての透明性の高さを両立できており、また使用環境がある程度過酷であっても品質を損なわない信頼性があるため、液晶パネル上に設置して電極として用いるのに適しているからである。

静電容量式タッチパネルに必要なＸ方向電極とＹ方向電極を設ける方法としては、次のようなものがある。
（１）基材の一つの面にＸ方向電極とＹ方向電極とを接触させないよう同時に設ける方法
（２）別々の基材にそれぞれの電極を設けた後、透明な接着剤により貼りあわせる方法
（３）基材の両面にそれぞれの電極を設ける方法
近年は画面サイズの制約に伴う小型・軽量化のため、基材がガラスからより計量なプラスチックフィルムなどに置き換えが進んでいる。

プラスチックフィルムはガラスに比べて変形しやすいため、（１）の方法では絶縁膜の塗工時に基材変形により狙い位置からのズレが懸念され、（２）の方法では貼り合わせ時Ｘ方向電極とＹ方向電極とのアライメントズレが懸念される。そこで、（３）の方法を用いることでＸ方向電極とＹ方向電極を精度よく設けることが出来る。（３）の方法によって設けた電極を備える静電容量式タッチパネルとして、例えば、特許文献１には、透明なフィルム基材１の両面に、アンダーコート層２を介して、パターン化された透明導電体層３を有する透明導電性フィルムが開示されている。

（３）の方法で各方向のパターンを設ける場合、導電層が基材両面に成膜されていることが必須である。しかし、導電層が基材両面のそれぞれ最外層になっている場合、パターニングなどの工程で、片面の導電層にキズが入りパターンが断線する可能性がある。

また、（１）や（２）の方法で作成したセンサーに関しても、液晶面に貼りあわせてタッチパネルとする際に、液晶層の前面板とタッチセンサーとを直接貼り合せずエアギャップを設けることがある。その場合は液晶面に対面する導電層がむき出しになっており、液晶との貼り合せ工程やタッチパネルとして使用する際に導電層が液晶面に接触してしまい、導電層にキズが入り断線する可能性がある。

特開２０１１−１４２０８９号公報

本発明は上記従来技術において発生していた問題を解決するためになされたものであり、画像表示パネル側となる透明導電層にキズが入ることを防止できる透明導電性フィルム及びこれを用いた静電容量方式タッチセンサーを提供することを目的とする。

本発明に係る透明導電性フィルムは、フィルムの少なくとも一方の面に、フィルムに近い側から順に、成膜層と導電層と樹脂層とが積層され、導電層をパターニングすることにより、複数の独立した電極が構成され、樹脂層は導電層を覆うように積層されるものである。

樹脂層の厚みは導電層の厚みの５００倍以上６００倍以下であることが好ましい。

導電層と樹脂層とが接触する面積Ｓ１と、成膜層と樹脂層とが接触する面積Ｓ２との比が、Ｓ１：Ｓ２＝９：１〜８：２であることが好ましい。

少なくとも１つ以上の電極に接続される配線を形成しても良い。

本発明に係る静電容量方式タッチセンサーは、上記の透明導電性フィルムと、画像表示パネルとを備え、透明導電性フィルムの樹脂層が画像表示パネルに面するように、透明導電性フィルムと画像表示パネルとが貼り合わされたものである。

本発明に係る透明導電性フィルム及び静電容量方式タッチセンサーは、画像表示パネルとの貼り合わせ時に画像表示パネルに面する側の導電層上に保護樹脂層を有するため、画像表示パネル側となる透明導電層にキズが入ることを防止できる。

図１は、実施形態に係るタッチパネル付表示装置の構成を示す断面図である。 図２は、実施形態に係るタッチパネルの断面図である。 図３は、実施形態に係るタッチパネルの透明導電層のパターンの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、タッチパネル付き表示装置の構成を示す断面図である。図１に示す表示装置は、ＬＣＤ表示パネル２０と、ＬＣＤ表示パネル２０の観察側（前面側）に設けられるタッチパネル１０（透明導電性フィルム）と、タッチパネル１０の観察側の面（前面）に接着剤層４０を介して積層されるフロントパネル層３０とを備えている。また、ＬＣＤ表示パネル２０とタッチパネル１０とは接着剤５０で、エアギャップと呼ばれる空気層６０を介して貼合されている。

図２は、図１に記載のタッチパネル１０の拡大断面図である。本実施形態では、タッチパネル１０が、プラスチックフィルムよりなる透明基材１１の片面または両面に透明導電層１３（導電層）を積層することによって作製されている。透明基材１１の片面に導電層が積層される場合は、導電層と反対面同士を貼りあわせて１枚の基材とすることで、両面に透明導電層１３が積層されている場合と同等となる。

図２の例では、透明基材１１の一方の面に透明導電層１１及び成膜層１２を設け、透明基材１１同士を透明な接着層１６で貼りあわせてタッチパネル１０が構成されている。透明基材１１となるプラスチックフィルムは、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面が平滑なものであれば特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリイミドフィルムなどを用いることができる。これらの基材には、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などの添加剤が含まれていてもよいし、密着性を良くする為にコロナ処理、プラズマ処理が施されていてもよい。

また、図示していないが、プラスチックフィルムに樹脂層を設けてもよい。樹脂層は、プラスチックフィルムの耐擦傷性や光学調整などに用いられる。樹脂層の材質は、透明性と適度な硬度および強度があれば特に限定されない。望ましくは、プラスチックフィルムと屈折率が同等もしくは近似しているものを選択する。また、樹脂層としては光硬化樹脂や、熱硬化樹脂等を使用することが可能である。

図２に示す成膜層１２は、透明導電材の材質に応じて屈折率などを調整してｂ＊や透過率向上を図るための光学機能層として好適に設けられる。

成膜層１２に用いる無機化合物としては、酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物などが挙げられる。具体的には、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化タンタルなどを用いることができる。これらの無機化合物は、その材料および膜厚により屈折率が異なるため、目的に合わせた材料を特定の膜厚で形成することにより光学特性を調整することが可能となる。

成膜層１２をプラスチックフィルムに積層する方法としては、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法コート等、あるいはスパッタリング法などの真空成膜による方法などを用いることができ、用いる透明導電材に応じて使い分けても構わない。特にスパッタリング法が好適に用いられる。また、屈折率の組み合わせによって、２種類以上材料を選択し成膜することで、パターニングした導電層を目立たなくすることができる。

透明導電層１３の材料（透明導電材）としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、またはこれらの混合酸化物、さらにはその他添加剤が加えられた物、カーボンナノチューブや銀ナノワイヤーなどのナノ系材料等、必要とするシート抵抗値や光学特性に応じて選択可能であり、特に限定されるものではない。

透明導電層１３をプラスチックフィルムに積層する方法としては、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法等の塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法等の印刷法コート等、あるいはスパッタリング法などの真空成膜による方法などを用いることができ、用いる透明導電材に応じて使い分けても構わない。

図３は、実施形態に係るタッチパネルの透明導電層のパターンの一例を示すである。タッチパネル１０では、一方の面に、例えばダイヤモンド状にパターニングされた透明導電層１３ａが形成され、他方の面に、同じくダイヤモンド状にパターニングされた透明導電層１３ｂが形成される。一方の面の透明導電層１３ａと他方の面の透明導電層１３ｂとは、互いのひし形部分が重ならないように配置されている。透明導電層１３のパターニング（ダイヤモンド状のパターンを形成するパターニング）では、例えばレジスト塗布、露光、エッチング、レジスト剥離という工程が行われ、パターニング後の透明導電層１３ａまたは１３ｂよりなる導電性パターン部と、それ以外の非導電性パターン部とが形成される。パターニング方法としては、フォトリソ、スクリーン印刷、レーザーによるパターニングなど、どの方法を用いてもよい。また、レジストも感光性のものでなく、乾燥により硬化するものを用いてもよい。その場合、露光工程は、乾燥工程に置き換わる。

透明導電層１３は後述する方法でパターニングされる。パターニングされた透明導電層１３の上に透明導電層から信号を取り出すための配線１４が積層されている。配線１４の積層方法としては、スクリーン印刷や、グラビアオフセット印刷、あるいはフォトリソによるパターニングなどを用いることができる。

透明導電層１３のパターンは、保護樹脂層１５が透明電極層１３及び成膜層１２に接触する面積に対して８〜９割とする。具体的には、保護樹脂層１５に触れる透明導電層１３の面積Ｓ１と、保護樹脂層１５に触れる成膜層１２の面積Ｓ２との比率がＳ１：Ｓ２＝９：１〜８：２の範囲に収まるように設計する。静電容量方式タッチセンサーとして、使用される領域は、透明導電層１３が設けられた領域の一部である。そのため、成膜層１２の面積を上記範囲内の所定量にするために、透明基材１１の端部側（周辺部）に、保護樹脂層１５に接触する成膜層１２の占める領域を増やすことが好ましい。

図２の接着層１６を介して２枚の透明基材１１を貼り合わせてなる基材の下側の面には、導電層１３および配線１４を覆うように保護樹脂層１５が積層されている。保護樹脂層１５が積層された面は、液晶パネル等の画像表示パネルにタッチパネル１０を貼り合わせるときに、画像表示パネル側となる面である。貼り合わせ時に画像表示パネル側となる透明導電層１３ａ上に保護樹脂層１５を設けることによって、貼り合わせ工程中に透明導電層１３ａにキズが入ることに起因する透明導電層１３ａの断線を防ぐことができる。また、画像表示パネルとの間にエアギャップを設けた場合に、画面操作時に画像表示パネルと透明導電層１３ａが触れることを防ぎ、透明導電層１３ａの断線を防ぐことができる。

保護樹脂層１５はスクリーン印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、フォトリソなどで形成され、特にスクリーン印刷で形成することが望ましい。また樹脂としては熱硬化樹脂や光硬化樹脂が用いられる。

透明導電層１３上に保護樹脂層１５を形成した場合、透明導電層１３または成膜層１２と、保護樹脂層１５との干渉により、縞模様やムラが見えやすくなったり、透明導電層１３と保護樹脂層１５との密着が悪く、保護樹脂層１５が剥がれやすくなったりする。

そこで、保護樹脂層１５の厚みは、透明導電層１３の厚みの５００倍〜６００倍とすることが好ましい。例えば透明導電層１３の厚みが５０ｎｍのとき、保護樹脂層１５の厚みは２５μｍ〜３０μｍとすることが望ましい。保護樹脂層１５の厚みを透明導電層１３の厚みの５００倍〜６００倍とすることで透明導電層１３にキズが入ることを十分に防止することができ、かつ、透明導電層１３による干渉縞の発生を抑制することが出来る。保護樹脂層１５の厚みが透明導電層１３の厚みの５００倍よりも小さい場合、保護樹脂層１５と、透明導電層１３または成膜層１２との間で干渉縞が発生して外観不良を引き起こす。また、保護樹脂層１５の厚みが透明導電層１３の厚みの６００倍よりも厚い場合、ロール・トゥ・ロールによるタッチパネルを製造する際に、フィルム屈曲などにより保護樹脂層１５が透明導電層１３から剥離したり、透明導電層１３を成膜層１２から座屈剥離させたりする可能性がある。

また、保護樹脂層１５と透明導電層１３との接触面積Ｓ１、保護樹脂層１５と成膜層１２との接触面積Ｓ２を、Ｓ１：Ｓ２＝９：１〜８：２とすることで保護樹脂層の密着性を更に良好に保つことが出来る。Ｓ１：Ｓ２＝９：１よりもＳ１の比率が大きい場合、保護樹脂層１５の剥離が発生する。また、Ｓ１：Ｓ２＝８：２よりもＳ１の比率が小さい場合、透明導電層１３が視認できてしまうという問題が発生する。これは、成膜層１２の占める面積が大きくなるにつれて、透明導電層１３と成膜層１２との境界が目立ち易くなるためである。

以上説明したように、本実施形態に係るタッチパネル１０は、画像表示パネルに張り合わされる側の面に保護樹脂層１５を備えるため、画像表示パネルとの貼り合わせ工程中に透明導電層１３にキズが入ったり、画像表示パネルに貼り合わせてなるタッチセンサーの使用時に透明導電層１３が断線したりすることを防止できる。また、保護樹脂層１５の厚みと、透明導電層１３の電極パターン面積とを上述した範囲とすることによって、透明導電層１３または成膜層１２と保護樹脂層１５との干渉を抑制でき、保護樹脂層の密着性を向上できるタッチパネル１０を実現できる。

透明基材として５０μｍ厚のＰＥＴ基材（以下、「基材」という。）をロールで準備し、基材の両面にダイコーターによりＵＶ硬化樹脂を塗布・硬化させて、成膜層となる樹脂層を形成した。この樹脂層には、波長３６５ｎｍの光の透過率が０．７％となるＵＶ吸収樹脂が混合されている。次いで、樹脂層上に、スパッタリングによって４０ｎｍ厚のＩＴＯ膜を形成した。

次に、ロールラミネーターにより、基材の両面にネガ型のドライフィルムレジストをつけ、フォトマスクの上から露光して硬化させたのちに現像を行った。そして、現像後、塩化第二銅水溶液でエッチングしたあと、水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離することで、図３に示したようなダイヤモンドパターンを基材の両面に形成した。次いで、この基材の両面に、スクリーン印刷にて１５μｍ厚の銀配線を印刷した。

エッチングによって形成されるダイヤモンドパターンを有する導電層と、導電層を除去して表面に現れる成膜層の面積比率を、導電層：成膜層＝８．５：１．５となるように導電層のパターンをデザインした。

その後、透明導電層を保護する保護樹脂層をスクリーン印刷で形成した。保護樹脂層としては熱硬化樹脂であるＦＲ−ＩＴ−ＮＳＤ１２(アサヒ化研製)を用いて、１２０℃にて３０分焼成しタッチパネルを完成させた。

保護樹脂層の厚みは２２μｍであり、導電層であるＩＴＯ膜の５５０倍とした。

本実施例で作成したタッチパネルと、保護樹脂層が１５μｍ（透明樹脂層の膜厚の３７５倍）のタッチパネルとを比較したところ、保護樹脂層が１５μｍのタッチパネルは干渉によるムラが見えたが、本実施例で作成したタッチパネルはムラが見えなかった。また保護樹脂層を３０μｍ（透明樹脂層の膜厚の７５０倍）のタッチパネルを作成し、フレキシブル配線の実装などを行ったところ、保護樹脂層が３０μｍのタッチパネルは表面にヒビが入ってしまったが、本実施例で作成したタッチパネルはヒビ無く綺麗なままであった。

また、本実施例で作成したタッチパネルと、導電層と成膜層の面積比率を９．５：０．５としたタッチパネルを比較したところ、導電層と成膜層の面積比率を９．５：０．５としたタッチパネルは保護樹脂層に剥がれが生じた。本実施例で作成したタッチパネルの保護樹脂層は剥がれがなく良好な密着性を示した。

本発明は、タッチパネルに利用できる。本発明に係るタッチパネルは、特に、導電層にキズや割れが発生しにくく、安定品質での量産化に適する。

１０ タッチパネル（透明導電性フィルム）
１１ 透明基材
１２ 成膜層
１３ 透明導電層（導電層）
１４ 配線
１５ 保護樹脂層
１６ 接着層
２０ ＬＣＤ表示パネル
３０ フロントパネル層
４０ 接着剤層
５０ 接着剤
６０ 空気層

Claims (5)

1. フィルムの少なくとも一方の面に、フィルムに近い側から順に、成膜層と導電層と樹脂層とが積層され、
   前記導電層をパターニングすることにより、複数の独立した電極が構成され、
   前記樹脂層は前記導電層を覆うように積層されていることを特徴とする、透明導電性フィルム。
2. 前記樹脂層の厚みは前記導電層の厚みの５００倍以上６００倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載の透明導電性フィルム。
3. 前記導電層と前記樹脂層とが接触する面積Ｓ１と、前記成膜層と前記樹脂層とが接触する面積Ｓ２との比が、Ｓ１：Ｓ２＝９：１〜８：２であることを特徴とする、請求項１または２に記載の透明導電性フィルム。
4. 少なくとも１つ以上の前記電極に接続される配線が形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の透明導電性フィルムと、
   画像表示パネルとを備え、
   前記透明導電性フィルムの前記樹脂層が前記画像表示パネルに面するように、前記透明導電性フィルムと前記画像表示パネルとが貼り合わされる、静電容量方式タッチセンサー。

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