JP2021131693A - 積層体、積層体の使用方法及び静電容量式センサモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量式センサシートの操作パネル等への貼り付けが容易で、かつ環境負荷を低減できる積層体、積層体の使用方法、及び静電容量式センサモジュールの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数枚の静電容量式センサシート１０が積層され、静電容量式センサシートが、基材シート１２と、基材シート１２の第１の面１２ａに設けられた電極１４と、基材シート１２の第１の面１２ａに設けられた粘着剤層１６とを備え、静電容量式センサシート１０を剥離したときに、剥離された静電容量式センサシート１０の基材シート１２の第１の面１２ａに粘着剤層１６が残る、積層体１００。積層体１００から静電容量式センサシート１０を剥離して使用することができ、操作パネルに貼着して静電容量式センサモジュールを製造することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、積層体、積層体の使用方法及び静電容量式センサモジュールの製造方法に関する。

車載用の電子機器等には、使用者のタッチ操作によって静電容量が変化し、この静電容量の変化に基づいて所定の機器に入力を行う静電容量式センサモジュールが広く用いられている。静電容量式センサモジュールとしては、例えば、操作パネルに静電容量式センサシートが貼り付けられたものが挙げられる。静電容量式センサシートは、プリント基板に電極が設けられたセンサに比べ、車載装置等の曲面が多い操作パネルに対しても密着させやすく、十分な検出感度を確保しやすい点で有利である。

特許文献１、２には、ＰＥＴフィルム等のフィルムにスイッチ電極が設けられ、さらにフィルムの一部又は全面に両面テープ等の粘接着材が設けられたセンサシートを、操作パネル（誘電体）に貼り付けることが記載されている。特許文献３には、液晶ディスプレイやタッチパネルに、偏光板や波長板等として、粘着剤層を備える複数の光学フィルムを複数枚重ねて貼り付けることが記載されている。

特許文献１〜３のように、静電容量式センサシートには操作パネル等に貼り付けるための粘着剤層が設けられている。一般に、静電容量式センサシートの粘着剤層の表面には、操作パネル等に貼り付ける前に意図しない箇所に付着しないように剥離フィルムが貼られている。

特開２００８−１４１３２９号公報 特許第６３３０７２４号公報 特許第３８６２９２４号公報

曲面を有する操作パネル等に対しては、機械を用いて静電容量式センサシートを自動で貼り付けることは困難である。そのため、静電容量式センサシートの操作パネル等への貼り付けは手作業で行われることが多い。しかし、静電容量式センサシートを手作業で操作パネル等に貼り付けるのは煩雑である。また、剥離した剥離フィルムはプラスチック廃棄物となるため環境負荷の一因となる。

本発明は、静電容量式センサシートの操作パネル等への貼り付けが容易で、かつ環境負荷を低減できる積層体、積層体の使用方法、及び静電容量式センサモジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］複数枚の静電容量式センサシートが積層され、前記静電容量式センサシートは、基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の面に設けられた電極と、前記基材シートの一方の面に設けられた粘着剤層と、を備え、前記粘着剤層を介して積層されている前記静電容量式センサシートを剥離したときに、剥離された前記静電容量式センサシートの前記基材シートの前記一方の面に前記粘着剤層が残る、積層体。
［２］各々の前記静電容量式センサシートを厚さ方向から見たとき、前記基材シートに設けられている前記電極と前記粘着剤層の少なくとも一部が重なっている、［１］に記載の積層体。
［３］前記粘着剤層が、前記基材シートの前記電極が設けられた側に、前記電極全体を覆うように設けられている、［２］に記載の積層体。
［４］前記基材シートの面方向において、前記粘着剤層の第１の端から前記第１の端と反対側の第２の端に向かうにつれて前記粘着剤層の幅が広くなっている、［１］〜［３］のいずれかに記載の積層体。
［５］前記粘着剤層の前記第１の端の平面視形状が円弧状になっている、［４］に記載の積層体。
［６］前記基材シートが、前記電極が設けられている本体部と、前記本体部の一辺から面方向の外側に延びるタブと、を備え、前記粘着剤層の前記第１の端が、前記基材シートにおけるタブ側に位置している、［４］又は［５］に記載の積層体。
［７］［１］〜［６］のいずれかに記載の積層体から前記静電容量式センサシートを剥離して使用する、積層体の使用方法。
［８］［１］〜［６］のいずれかに記載の積層体から、前記静電容量式センサシートを剥離して操作パネルに貼着して静電容量式センサモジュールを製造する、静電容量式センサモジュールの製造方法。

本発明によれば、静電容量式センサシートの操作パネル等への貼り付けが容易で、かつ環境負荷を低減できる積層体、積層体の使用方法、及び静電容量式センサモジュールの製造方法を提供できる。

本発明の積層体の一例を示した平面図である。 図１の積層体における静電容量式センサシートの平面図である。 図１の積層体のＡ−Ａ断面図である。 図１の積層体から静電容量式センサシートを剥離する様子を示した断面図である。 図１の積層体から静電容量式センサシートを剥離した様子を示した断面図である。 他の実施形態の静電容量式センサシートの平面図である。 他の実施形態の静電容量式センサシートの平面図である。 他の実施形態の静電容量式センサシートの平面図である。 他の実施形態の静電容量式センサシートの断面図である。

［積層体］
以下、本発明の積層体の一例について、図１〜５に基づいて説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１〜図３に示すように、本実施形態の積層体１００は、複数枚の静電容量式センサシート１０が積層されている。
静電容量式センサシート１０は、基材シート１２と、３つの電極１４と、粘着剤層１６と、を備えている。電極１４は、基材シート１２の第１の面１２ａに設けられている。粘着剤層１６は、基材シート１２の電極１４が設けられた第１の面１２ａ側に、電極１４の全体を覆うように設けられている。

この例の積層体１００では、各々の静電容量式センサシート１０が基材シート１２の第１の面１２ａを上に向けて積層されている。各々の静電容量式センサシート１０における粘着剤層１６が、上側に位置する静電容量式センサシート１０の基材シート１２の第２の面１２ｂに接着することで、互いの静電容量式センサシート１０が積層された状態で保持されている。図３に示すように、積層体１００における一番外側の静電容量式センサシート１０の粘着剤層１６の表面には剥離フィルム２０が貼り付けられている。

図２に示すように、基材シート１２は、平面視形状が長方形の本体部２２と、本体部２２の短辺２２ａから面方向の外側に延びる平面視形状が長方形のタブ２４と、を備えている。この例では、基材シート１２の第１の面１２ａにおける本体部２２に、３つの電極１４が本体部２２の長さ方向に並んで設けられている。基材シート１２の本体部２２に設けられているそれぞれの電極１４は、配線１８によって、タブ２４の先端部分に設けられた接続端子部３０と接続されている。それぞれの電極１４は、配線１８及び接続端子部３０を介して図示しない静電容量検知部と電気的に接続される。

粘着剤層１６は、基材シート１２の第１の面１２ａにおける本体部２２に、各電極１４の全体、及び配線１８の一部を覆うように設けられている。基材シート１２の第１の面１２ａにおける本体部２２のタブ２４側の一部と、タブ２４には粘着剤層１６が設けられていない。このように、基材シート１２の第１の面１２ａに部分的に粘着剤層１６が設けられ、タブ２４に粘着剤層１６が設けられていないことで、図４に示すように、タブ２４を指で摘まんで静電容量式センサシート１０を容易に積層体１００から剥離することができる。

図５に示すように、粘着剤層１６を介して積層されている静電容量式センサシート１０を剥離したときには、剥離された静電容量式センサシート１０の基材シート１２の第１の面１２ａに粘着剤層１６が残る。剥離した静電容量式センサシート１０の基材シート１２の第１の面１２ａに粘着剤層１６が残るようにするには、剥離する静電容量式センサシート１０の粘着剤層１６と基材シート１２の第１の面１２ａとの境界面における剥離強度Ｅ_Ａを、剥離する静電容量式センサシート１０の粘着剤層１６と、それに隣接する静電容量式センサシート１０の基材シート１２の第２の面１２ｂとの境界面における剥離強度Ｅ_Ｂよりも大きくすればよい。

剥離強度Ｅ_Ａを剥離強度Ｅ_Ｂよりも大きくする方法としては、特に限定されず、例えば、基材シート１２の第１の面１２ａに粗面化処理を施す方法、基材シート１２の第２の面１２ｂに離型処理を施す方法等が挙げられる。粗面化処理としては、特に限定されず、例えば、プラズマ処理等が挙げられる。離型処理としては、特に限定されず、例えば、離型材料塗布等が挙げられる。
剥離強度Ｅ_Ａと剥離強度Ｅ_Ｂの差（Ｅ_Ａ−Ｅ_Ｂ）は、適宜設定でき、例えば、０．０３以上１５以下とすることができる。

各々の静電容量式センサシート１０を厚さ方向から見たとき、基材シート１２に設けられている電極１４と粘着剤層１６とが重なっている。これにより、例えば積層体１００から静電容量式センサシート１０を剥離して操作パネルに貼り付けたときには、電極１４の部分がしっかりと操作パネルに密着する。そのため、操作パネルにタッチしたときの電極１４の静電容量の変化による検出感度を十分に確保しやすい。
このように、本発明では、各々の静電容量式センサシートを厚さ方向から見たとき、基材シートに設けられている電極と粘着剤層の少なくとも一部が重なっていることが好ましく、電極全体が粘着剤層と重なっていることがより好ましい。

この例では、図２に示すように、基材シート１２の面方向において、粘着剤層１６のタブ２４側の形状が、タブ２４側の第１の端１６ａから第１の端１６ａと反対側の第２の端１６ｂに向かうにつれて幅が広くなる形状になっている。平面視では、粘着剤層１６の第１の端１６ａ側の先端は三角形状に尖った形状になっており、第２の端１６ｂに向かうにつれて基材シート１２の両側の長辺２２ｂに至るまで直線的に広がっている。

粘着剤層１６における幅が徐々に狭くなっている側の第１の端１６ａは、基材シート１２におけるタブ２４側に位置している。これにより、タブ２４を指で摘まんで積層体１００から静電容量式センサシート１０を剥離する際、粘着剤層１６の第１の端１６ａが剥離のきっかけとなり、そこから徐々に幅広くなっていく粘着剤層１６が順に剥がれていく。そのため、粘着剤層１６が部分的に隣接する静電容量式センサシート１０に移行してしまうことを抑制しやすい。

粘着剤層１６の材料としては、特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、合成ゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。粘着剤層１６を構成する材料は、１種でもよく、２種以上でもよい。

粘着剤層１６の厚みは、５μｍ以上１２５μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。粘着剤層１６の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、操作パネルとの接着強度を確保できる。粘着剤層１６の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、薄型化できる。

基材シート１２の本体部２２の平面視形状は、長方形には限定されず、用途に応じて適宜設定できる。本体部２２の平面視形状は、例えば、正方形、五角形等の多角形状、円形、楕円形等が挙げられる。タブ２４の平面視形状も長方形状には限定されず、例えば、半円状等が挙げられる。

基材シートとしては、例えば、透明な樹脂製の絶縁フィルムを使用できる。ここで、「透明」とは、ＪＩＳ Ｋ７１３６に従って測定した光線透過率が５０％以上であることを意味する。また、「絶縁」とは、電気抵抗値が１ＭΩ以上、好ましくは１０ＭΩ以上であることを意味する。

基材シートを形成する材料としては、例えば、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、トリアセチルセルロース等が挙げられる。
基材シートを形成する材料は、１種でもよく、２種以上でもよい。

基材シートの平均厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上１６０μｍ以下がより好ましい。基材シートの平均厚さが前記範囲の下限値以上であれば、充分な強度及び剛性を確保しやすい。基材シートの平均厚さが前記範囲の上限値以下であれば、静電容量式センサシートを容易に薄型化できる。

電極１４は、導体が接触又は近接することによる電極１４の静電容量の変化から、操作面への導体の接触又は近接を検知するためのタッチ電極である。
この例の電極１４の平面視形状は、円形状である。なお、電極１４の形状は、円形状には限定されず、矩形状等、適宜設計できる。電極１４の寸法も特に限定されず、例えば、円形状の場合、直径１０ｍｍ程度とすることができる。

電極１４は、自己容量方式であってもよく、相互容量方式であってもよい。
自己容量方式の電極１４の態様としては、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、矩形等のベタ電極や、ダイヤモンドパターン等が挙げられる。相互容量方式の電極１４の態様としては、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、矩形等のベタ電極や、櫛歯電極等が挙げられる。

なお、この例では、電極１４を基材シート１２の第１の面１２ａのみに設けているが、この態様には限定されない。例えば、基材シート１２の第１の面１２ａと第２の面１２ｂの両方に向かい合わせに対となる電極を設け、一方の電極を帯状の送信電極とし、他方の電極を送信電極と直交する方向に延びる複数の帯状の受信電極とする田形電極パターンや、ダイヤモンドパターン等を採用してもよい。

電極１４としては、例えば、透明導電膜、銀ペーストを使用できる。
透明導電膜としては、例えば、導電性高分子を含む膜、導電性ナノワイヤーを含む膜、金属粒子又は導電性金属酸化物粒子を含む膜、カーボンを含む膜、金属蒸着法によって形成された金属蒸着膜等が挙げられる。透明導電膜としては、曲げ耐性に優れる点では、導電性高分子を含む膜が好ましい。

導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン等が挙げられる。導電性ナノワイヤーとしては、例えば、銀ナノワイヤー、金ナノワイヤー、カーボンナノチューブ等が挙げられる。金属粒子としては、例えば、銀粒子、銅粒子、金粒子等が挙げられる。導電性金属酸化物粒子としては、例えば、インジウムドープ酸化錫（ＩＴＯ）粒子等が挙げられる。カーボンとしては、例えば、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。金属蒸着膜としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、亜鉛、金等の蒸着膜が挙げられる。
ここで、「導電」とは、電気抵抗値が１ＭΩ未満であることを意味する。

電極１４の平均厚さは、電極材料に応じて適宜設定すればよい。
導電性高分子を含む電極の平均厚さは、０．１μｍ以上５．０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上２．０μｍ以下がより好ましい。
導電性ナノワイヤーを含む電極の平均厚さは、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下がより好ましい。
金属粒子、ＩＴＯ等の導電性金属酸化物粒子、又はカーボンを含む電極の平均厚さは、０．０１μｍ以上２５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。
金属蒸着膜からなる電極の平均厚さは、０．０１μｍ以上１．０μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以上０．３μｍ以下がより好ましい。
銀ペースト又はカーボンペーストからなる電極の平均厚さは、１μｍ以上２５μｍ以下が好ましい。
電極の平均厚さが前記範囲の下限値以上であれば、ピンホールによる断線を抑制しやすい。電極の平均厚さが前記範囲の上限値以下であれば、薄型化が容易になる。

電極の厚さを測定する方法としては、厚さのレンジによって異なる。例えば、μｍオーダーの膜厚の場合には、マイクロメーター、デジマティックインジケーターやレーザー変位計測によって厚さを測定できる。また、μｍオーダーよりも薄い膜厚の場合には、走査型電子顕微鏡を用いた断面観察や蛍光Ｘ線分析装置によって厚さを測定できる。
平均厚さは、電極において平面視の中心付近で測定した厚さの平均値である。

配線１８の材料は、例えば、電極１４の材料と同じものを例示でき、銀ペーストが好ましい。配線の平均厚さの好ましい範囲は、電極１４の平均厚さの好ましい範囲と同様である。
電極及び配線の表面には、カバーフィルムやレジストを設けてもよい。電極や配線をカーボンで覆う等の腐食対策を施し、カバーフィルムやレジストを省略したものでもよい。

この例では電極１４は３個であるが、電極１４の数は、特に限定されない。電極１４の数は、２個以下であってもよく、４個以上であってもよい。

積層体１００の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を利用することができる。
例えば、電極１４及び配線１８は、基材シート１２の第１の面１２ａに対し、印刷等によってパターンを形成することで製造できる。電極１４及び配線１８の形成後、基材シート１２の第１の面１２ａ側に粘着剤を塗布して粘着剤層１６を形成して静電容量式センサシート１０を製造する。得られた複数枚の静電容量式センサシート１０を積層し、最も外側の静電容量式センサシート１０の粘着剤層１６の表面に剥離フィルム２０を貼り合わせることで積層体１００が得られる。

以上説明したように、積層体１００においては、複数枚の静電容量式センサシート１０が積層されており、剥離した静電容量式センサシート１０の基材シート１２の第１の面１２ａに粘着剤層１６が残る。そのため、積層体１００から剥離した静電容量式センサシート１０をそのまま操作パネル等に貼り付けることができる。積層体１００から静電容量式センサシート１０を剥がして操作パネル等に貼り付ける作業は、粘着剤層の表面に剥離フィルムが貼られている静電容量式センサシートを複数枚用いる場合に比べて容易であり、作業効率が高い。また、廃棄する剥離フィルムを大幅に削減できるため、地球環境の保全に貢献できる。

なお、本発明の積層体は、前記した積層体１００には限定されない。
例えば、本発明の積層体は、図６に例示した静電容量式センサシート１０Ａが積層されている積層体であってもよい。静電容量式センサシート１０Ａは、粘着剤層１６の代わりに、第１の端１６ａの平面視形状が円弧状になっている粘着剤層１６Ａが設けられている以外は、静電容量式センサシート１０と同じである。図６における図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。

静電容量式センサシート１０Ａの場合も、タブ２４を指で摘まんで剥離する際、粘着剤層１６Ａの第１の端１６ａが剥離のきっかけとなり、そこから徐々に幅広くなっている粘着剤層１６Ａが順に剥がれていく。そのため、粘着剤層１６Ａが部分的に隣接する静電容量式センサシート１０Ａに移行してしまうことを抑制しやすい。

本発明の積層体は、図７に例示した静電容量式センサシート１０Ｂが積層されている積層体であってもよい。静電容量式センサシート１０Ｂは、粘着剤層１６の代わりに、平面視形状が矩形状の粘着剤層１６Ｂが設けられている以外は、静電容量式センサシート１０と同じである。図７における図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。

本発明の積層体は、図８に例示した静電容量式センサシート１０Ｃが積層されている積層体であってもよい。静電容量式センサシート１０Ｃは、粘着剤層１６の代わりに、平面視形状が円形状の３つの粘着剤層１６Ｃが各々の電極１４を覆うように設けられている以外は、静電容量式センサシート１０と同じである。図８における図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。

静電容量式センサシート１０Ｃは、静電容量式センサシート１０，１０Ａ，１０Ｂに比べて、粘着剤層１６Ｃを設ける領域が小さく、粘着剤の使用量を少なくできるため、コスト面で有利である。

本発明の積層体は、タブのない基材シートを備えた静電容量式センサシートが積層されている積層体であってもよい。この場合には、基材シートのいずれかの端部に粘着剤層を形成しない領域を設け、指で摘まむ部分として設定することができる。場合によっては、基材シートの一方の面の全体に粘着剤層を設けてもよい。

本発明の積層体は、基材シートの電極が設けられた側と反対側の面に粘着剤層が設けられた静電容量式センサシートが積層されている積層体であってもよい。例えば、図９に例示した静電容量式センサシート１０Ｄが積層されている積層体であってもよい。静電容量式センサシート１０Ｄは、基材シート１２における電極１４が設けられている側と反対側の第２の面１２ｂに粘着剤層１６が設けられている以外は、静電容量式センサシート１０と同じである。図９における図２と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

［積層体の使用方法］
本発明の積層体の使用方法は、前記した本発明の積層体から静電容量式センサシートを剥離して使用する方法である。例えば、図４及び図５に示すように、積層体１００から静電容量式センサシート１０を剥離することで、剥離した静電容量式センサシート１０を使用することができる。

［静電容量式センサモジュールの製造方法］
本発明の静電容量式センサモジュールの製造方法は、前記した本発明の積層体から静電容量式センサシートを剥離し、操作パネルに貼着して静電容量式センサモジュールを製造する方法である。本発明の静電容量式センサモジュールの製造方法は、本発明の積層体から剥離した静電容量式センサシートを用いる以外は、公知の方法を採用できる。

１００…積層体、１０，１０Ａ〜１０Ｄ…静電容量式センサシート、１２…基材シート、１２ａ…第１の面、１２ｂ…第２の面、１４…電極、１６…粘着剤層、１８…配線、２０…剥離フィルム、２２…本体部、２４…タブ、３０…接続端子部。

Claims (8)

1. 複数枚の静電容量式センサシートが積層され、
   前記静電容量式センサシートは、基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の面に設けられた電極と、前記基材シートの一方の面に設けられた粘着剤層と、を備え、
   前記粘着剤層を介して積層されている前記静電容量式センサシートを剥離したときに、剥離された前記静電容量式センサシートの前記基材シートの前記一方の面に前記粘着剤層が残る、積層体。
2. 各々の前記静電容量式センサシートを厚さ方向から見たとき、前記基材シートに設けられている前記電極と前記粘着剤層の少なくとも一部が重なっている、請求項１に記載の積層体。
3. 前記粘着剤層が、前記基材シートの前記電極が設けられた側に、前記電極全体を覆うように設けられている、請求項２に記載の積層体。
4. 前記基材シートの面方向において、前記粘着剤層の第１の端から前記第１の端と反対側の第２の端に向かうにつれて前記粘着剤層の幅が広くなっている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層体。
5. 前記粘着剤層の前記第１の端の平面視形状が円弧状になっている、請求項４に記載の積層体。
6. 前記基材シートが、前記電極が設けられている本体部と、前記本体部の一辺から面方向の外側に延びるタブと、を備え、
   前記粘着剤層の前記第１の端が、前記基材シートにおけるタブ側に位置している、請求項４又は５に記載の積層体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層体から前記静電容量式センサシートを剥離して使用する、積層体の使用方法。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層体から、前記静電容量式センサシートを剥離して操作パネルに貼着して静電容量式センサモジュールを製造する、静電容量式センサモジュールの製造方法。

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