JP5361579B2

JP5361579B2 - 大型ディスプレイ用のセンサパネル及びその製造方法

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Publication number: JP5361579B2
Application number: JP2009162360A
Authority: JP
Inventors: 佑輔小林; 章司山崎; 博登小松
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-07-09
Also published as: JP2011018194A

Description

本発明は、インターネットやメール等の入力操作を可能にする大型ディスプレイ用のセンサパネル及びその製造方法に関するものである。

近年、ディスプレイにタッチパネル機能を付与し、タッチ操作で欲しい情報を簡単に入手可能なモニターが開発・製造されてきている。この種のモニターは、図示しないが、絶縁性の透明シートと、この透明シートの表面に形成される導電パターン層とを備え、透明シートが光透過性を有するポリエチレンテレフタレートにより形成され、導電パターン層が透明のＩＴＯ膜により形成されており、指のタッチ操作に伴う静電容量の変化により所定の機能を実現する（特許文献１、２参照）。

特開２００８−１４０３２７号公報特開平８−８３６７４号公報

従来におけるモニターは以上のように構成され、導電パターン層がＩＴＯ膜により単に形成されているので、モニターが大型化する（例えば、３０インチ以上の大きさ）と、導電パターン層の抵抗値の増大（例えば、１０ｋΩ程度）を招き、この結果、モニターの大型化を図ることが困難になるという問題がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、導電パターン層の抵抗値を低減してディスプレイの大型化を可能とする大型ディスプレイ用のセンサパネル及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、対向する一対の積層シートと、この一対の積層シートの対向面同士を接着する光透過性の絶縁性接着層とを備え、各積層シートを、絶縁性の透明シートと、この透明シートの対向面に光透過性の接着剤により接着して配列され、絶縁性接着層に接着する複数の導電パターン層とから形成したものであって、
一対の積層シートにコート層と保護ノイズ層とを積層し、この一対の積層シートのうち、一の積層シートの複数の導電パターン層をＸ方向に向けるとともに、他の積層シートの複数の導電パターン層をＹ方向に向け、各導電パターン層を、光透過性を有する細長い基材に金属箔を積層接着し、この金属箔を部分的にケミカルエッチング処理して複数の金属細線のメッシュ構造にすることで形成し、
絶縁性接着層に、絶縁性を有する透明のスペーサ粒子を含有したことを特徴としている。
なお、各導電パターン層を、平面略菱形の電極が一列に並んだダイヤモンドパターンに形成することができる。

また、本発明においては上記課題を解決するため、対向する一対の積層シートの対向面を光透過性の絶縁性接着剤により接着し、この絶縁性接着剤を乾燥硬化させて絶縁性接着層を形成する大型ディスプレイ用のセンサパネルの製造方法であって、
光透過性を有する絶縁性の基材の表面に金属箔を積層接着し、この金属箔の不要部分をケミカルエッチング処理で除去することにより、複数の金属細線によるメッシュ構造を形成し、基材を所定の大きさ・長さにカットして複数の導電パターン層を形成し、
次いで、絶縁性を有する一対の透明シートを用意し、各透明シートの片面に接着剤層用の透明の接着剤を塗布するとともに、この接着剤層用の接着剤に複数の導電パターン層をＸ方向又はＹ方向に向け並べて積層接着し、接着剤層用の接着剤の乾燥硬化により光透過性を有する接着剤層を形成し、この接着剤層と複数の導電パターン層とを一体化して一対の積層シートを形成し、
次いで、一対の積層シートのいずれか一方の積層シートの対向面に、絶縁性を有する透明のスペーサ粒子を含有した絶縁性接着剤を塗布し、一対の積層シートの対向面同士を重ねて接着するとともに、ＸＹ方向の複数の導電パターン層を絶縁性接着剤を介して交差させ、絶縁性接着剤の乾燥硬化で絶縁性接着層を形成し、その後、一対の積層シートにコート層と保護ノイズ層とを積層することを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲における対向する一対の積層シートは、同じ大きさでも良いし、異なる大きさでも良い。この積層シートには、可撓性を適宜付与することができる。積層シートを形成する透明シートの対向面には、複数の導電パターン層を透明の接着剤層により接着することができる。また、絶縁性接着層としては、透明の接着剤や粘着剤を用いることができる。

導電パターン層は、例えば直線や斜線、連続した山形や溝形のパターン、ダイヤモンドパターン等に適宜形成することが可能である。この導電パターン層の形成に際しては、透明シートに導電パターン層を印刷して形成するのではなく、透明の基材に金属箔を積層した後、この金属箔をエッチング処理して導電パターン層を形成するようにすれば、厚みのバラツキが少ない高精度の導電パターン層を得ることができる。

本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルを製造する場合には、一対の透明シートの片面に複数の導電パターン層をそれぞれ配設して一対の積層シートを製造し、この一対の積層シートのいずれか一方の積層シートの対向面に絶縁性接着層用の接着剤等を設け、一の積層シートにおける複数の導電パターン層と他の積層シートにおける複数の導電パターン層とが交差するよう、一対の積層シートを重ねて接着すれば、大型ディスプレイ用のセンサパネルを製造することができる。

本発明によれば、抵抗値の低い金属製のメッシュ構造を有する導電パターン層を用いるので、例えディスプレイが大型化しても、導電パターン層の抵抗値を低減することができる。

本発明によれば、透過性を維持しつつ、導電パターン層の抵抗値を低減することができるので、ディスプレイの大型化を可能になるという効果がある。すなわち、本発明によれば、抵抗値が高く、割れ易いＩＴＯ膜製の導電パターン層を使用するのではなく、抵抗値の低い金属製の導電パターン層を使用するので、例えディスプレイが大型化しても、導電パターン層の抵抗値を低減することができ、この結果、ディスプレイの小型化のみならず、大型化に資することができる。また、例え細長い導電パターン層の一部にクラックが生じても、各導電パターン層が単なるメッシュ構造ではなく、複数の金属細線によるメッシュ構造なので、損傷の及んでいない金属細線により導通を確保することができ、タッチ操作に支障を来たすことが少ない。

また、複数の金属細線のメッシュ構造にすることで、低抵抗となり、部分的に断線しても支障がなく、しかも、開口率が大きくなり、視認性や透過率の向上が期待できる。また、センサパネルの製造の際、複数の導電パターン層間にも絶縁性接着層用の接着剤が隙間なく充填されるので、エアの巻き込みを防いでホットスポットを防止し、接着力を向上させることができる。また、透明シートの対向面に導電パターン層を直接印刷して形成するのではなく、光透過性を有する基材に金属箔を積層してケミカルエッチング処理することにより、メッシュ構造の導電パターン層を得るので、印刷に比べ、導電パターン層の厚みのバラツキが少なくなる。
また、導電パターン層を高精度に製造して検出精度を著しく向上させることが可能となる。また、相対向する一対の積層シートの間にスペーサ粒子が介在して距離を確保するので、簡易な構成で交差する導電パターン層の短絡を防止することが可能になる。さらに、絶縁性接着層用の接着剤にスペーサ粒子を配合するので、例え接着剤の粘度が低く、流動性が高くても、導電パターン層の短絡防止が期待できる。

また、各導電パターン層を、平面略菱形の電極が一列に並んだダイヤモンドパターンに形成すれば、導電パターン層の重なり領域が少なく、センサパネルの光線の透過率を向上させることが可能になる。

本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの実施形態を模式的に示す側面説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの実施形態における積層シートを模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの実施形態における他の積層シートを模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの実施形態における導電パターン層を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの第２の実施形態を模式的に示す部分断面説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの第３の実施形態における導電パターン層とその金属細線を模式的に示す拡大説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの第３の実施形態における積層シートの複数の導電パターン層を模式的に示す平面説明図である。本発明に係る大型ディスプレイ用のセンサパネルの第３の実施形態における他の積層シートの複数の導電パターン層を模式的に示す平面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における大型ディスプレイ用のセンサパネルは、図１ないし図４に示すように、一対の積層シート１・１Ａを絶縁性接着層２により接着したセンサパネルで、各積層シート１・１Ａを、透明シート３に、絶縁性接着層２に接着する複数の導電パターン層５を配列することで形成し、各導電パターン層５を金属製のメッシュ構造としており、導電体である指のタッチ操作に伴う静電容量の変化により所定の機能を実現する。

一対の積層シート１・１Ａは、図１ないし図３に示すように、共に同じ大きさ・厚さに形成され、相対向して接着されており、この接着した状態で図示しない大型ディスプレイ、具体的にはプラズマディスプレイに設置される。この一対の積層シート１・１Ａは、図示しないコート層や保護ノイズ層が適宜積層され、積層シート１あるいは積層シート１Ａが指によりタッチ操作される。

絶縁性接着層２は、図１に示すように、例えば光透過性を有するアクリル系の接着剤やシリコーン系の粘着剤等からなり、一対の積層シート１・１Ａの接着時に一の積層シート１の対向面に薄くスクリーン印刷されたり、塗布されており、乾燥硬化後に１５μｍ程度の厚さに調整される。

各積層シート１・１Ａは、図１ないし図３に示すように、光透過性を有する絶縁性の透明シート３と、この透明シート３の他の透明シート３に対向する平坦な対向面に透明の接着剤層４を介し接着されて絶縁性接着層２に接着する複数の導電パターン層５とを備えた多層構造に形成される。

透明シート３は、例えば光や熱に対して安定のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やアクリル等の材料を使用して厚さ１２５μｍ程度の透明な平面矩形に形成され、可撓性等が選択的に付与されており、対向面に導電パターン層５用の接着剤層４が積層される。この接着剤層４は、絶縁性接着層２同様、光透過性を有するアクリル系の接着剤やシリコーン系の粘着剤等からなり、透明シート３の対向面に薄くスクリーン印刷されたり、塗布され、乾燥硬化後に１５μｍ程度の厚さとされる。

複数の導電パターン層５は、一対の積層シート１・１Ａのうち、一方の積層シート１に形成される場合にはＸ方向に向けられ、他方の積層シート１Ａに形成される場合にはＹ方向に向けられる。この複数の導電パターン層５は、透明シート３の対向面に所定の間隔をおき一列に配列されることで形成され、図示しないコントローラに電気的に接続されており、所定の電圧が均一に印加されることで均一の電界を形成する。

各導電パターン層５は、大型ディスプレイの視認に支障が生じなければ、特に限定されるものではないが、例えば光透過性を有する絶縁性の基材６の表面に抵抗値の低い金属箔が接着剤を介して積層接着され、この金属箔が部分的にエッチング処理されることにより複数の金属細線７のメッシュ構造とされる（図４参照）。基材６は、例えばポリエチレンテレフタレート等のシート材料を使用して最終的には厚さ１２５μｍ程度の細長い直線に加工される。

金属箔としては、特に制約されるものではないが、例えば金、銀、銅、アルミ等からなる厚さ１０μｍ程度の箔膜が使用される。また、接着剤は、絶縁性接着層２同様、アクリル系の接着剤やシリコーン系の粘着剤等からなり、基材６に薄くスクリーン印刷されたり、塗布され、乾燥硬化後に１５μｍ程度の厚さとされる。

このような導電パターン層５は、基材用のシートの表面に金属箔を積層接着し、この金属箔の不要部分をケミカルエッチング処理することにより、複数の金属細線７によるメッシュ構造を形成し、その後、基材用シートを所定の大きさ・長さにカットして金属メッシュ構造の基材６を得ることで製造される。

上記において、大型ディスプレイ用のセンサパネルを製造する場合には、一対の積層シート１・１Ａを製造するため、先ず、基材用のシートの表面に金属箔を積層接着してその不要部分をケミカルエッチングで除去し、複数の金属細線７によるメッシュ構造を形成し、基材用シートを所定の大きさ・長さにカットして複数の導電パターン層５を製造する。

こうして複数の導電パターン層５を製造したら、同じ大きさにカットした透明シート３を２枚用意し、各透明シート３の対向面である片面に接着剤層４用の接着剤を塗布し、この接着剤に複数の導電パターン層５をＸ方向又はＹ方向に向け並べて積層接着し、接着剤の乾燥硬化により接着剤層４と複数の導電パターン層５とを一体化して積層シート１・１Ａを一対製造する。

一対の積層シート１・１Ａを得たら、この一対の積層シート１・１Ａのいずれか一方の積層シート１・１Ａの対向面に絶縁性接着層２用の接着剤を塗布し、エアの巻き込みに注意しつつ、一対の積層シート１・１Ａを重ねて強固に接着し、ＸＹ方向の導電パターン層５を絶縁性接着層２を介して積層交差させ、その後、接着剤の乾燥硬化で絶縁性接着層２を形成すれば、大型ディスプレイ用のセンサパネルを製造することができる。

上記構成によれば、抵抗値が高く、割れ易いＩＴＯ膜製の導電パターン層を使用するのではなく、抵抗値の低い金属製の導電パターン層５を使用するので、例えディスプレイが大型化しても、導電パターン層５の抵抗値を著しく低減することができ（例えば、５〜８Ω程度）、この結果、ディスプレイの小型化のみならず、大型化（例えば５０インチ以上）に大いに資することができる。

また、例え細長い導電パターン層５の一部にクラックが生じても、各導電パターン層５が単なるメッシュ構造ではなく、複数の金属細線７によるメッシュ構造なので、センサパネルの屈曲にかかわらず、損傷の及んでいない金属細線７により導通を確保することができ、タッチ操作に何ら支障を来たすことがない。

また、導電パターン層５を複数の金属細線７のメッシュ構造に形成することで、低抵抗となり、部分的に断線しても支障がなく、しかも、開口率が大きくなり、視認性や透過率が向上する。また、センサパネルの製造の際、複数の導電パターン層５間にも絶縁性接着層２用の接着剤が隙間なく充填されるので、エアの巻き込みを防いでホットスポットを防止し、接着力を向上させることができる。

また、透明シート３の対向面に導電パターン層５を直接印刷して形成するのではなく、光透過性を有する基材用シートに金属箔を積層してエッチング処理することにより、メッシュ構造の導電パターン層５を得るので、印刷に比べ、導電パターン層５の厚みのバラツキが非常に少なくなる。さらに、導電パターン層５を高精度に製造して検出精度を著しく向上させることが可能となる。

次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、一対の積層シート１・１Ａを接着する絶縁性接着層２に、透明のスペーサビーズ１０を含有し、ＸＹ方向の導電パターン層５の積層の際、Ｘ方向の導電パターン層５とＹ方向の導電パターン層５との接触を抑制防止するようにしている。
スペーサビーズ１０は、例えば絶縁性の樹脂等を用いて形成され、絶縁性接着層２用の接着剤に多数配合される。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、相対向する一対の積層シート１・１Ａの間にスペーサビーズ１０が介在して距離を確保するので、簡易な構成でＸＹ方向の導電パターン層５の短絡を防止することができるのは明らかである。また、絶縁性接着層２用の接着剤にスペーサビーズ１０を配合するので、例え接着剤の粘度が低く、流動性が高くても、ＸＹ方向の導電パターン層５の短絡防止が期待できる。

次に、図６ないし図８は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、各導電パターン層５を、平面菱形の電極１１が短い導電性ライン１２を介し一列に並んだダイヤモンドパターンに形成し、ＸＹ方向の導電パターン層５の積層交差の際、Ｘ方向の導電パターン層５とＹ方向の導電パターン層５との重なりを抑制するようにしている。
導電パターン層５は、上記実施形態と同様、抵抗値の低い複数の金属細線７によるメッシュ構造に形成される。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、各導電パターン層５を単なる直線ではなく、ダイヤモンドパターンに形成するので、Ｘ方向の導電パターン層５の電極１１にＹ方向の導電パターン層５の電極１１が重なることなく隣接することとなる。したがって、ＸＹ方向の導電パターン層５の重なり領域がきわめて少なく、センサパネルの光線の透過率の大幅な向上が期待できるのは明らかである。また、導電パターン層５の検出精度を著しく向上させることもできる。

なお、上記実施形態の絶縁性接着層２は、光透過性を有する両面粘着テープ等としても良い。また、透明シート３の片面に接着剤層４用の接着剤を塗布することなく、各導電パターン層５の裏面に接着剤を塗布して接着しても良い。また、上記実施形態では複数の導電パターン層５をそれぞれ直線に形成したが、複数の導電パターン層５の少なくとも一部を屈曲させたり、湾曲させ、複数の導電パターン層５と指との対向領域を拡大して検出精度を向上させても良い。

また、上記実施形態のメッシュ構造は、目が円形、三角形、矩形、多角形等とすることができる。また、上記実施形態では一対の積層シート１・１Ａを接着する絶縁性接着層２に透明のスペーサビーズ１０を含有したが、この代わりとして、電極部分である導電パターン層５を予めコートしたり、ドット形状にスペーサを印刷することもできる。また、大型ディスプレイ用のセンサパネルは、直線的な平板構造でも良いし、円弧形の湾曲構造でも良く、又家庭用や業務用を問うものではない。

さらに、大型ディスプレイのセンサパネルを一対の積層シート１・１Ａにより形成するのではなく、一枚の透明シート３により形成することもできる。この場合、透明シート３の表裏両面に複数の導電パターン層５を光透過性の絶縁性接着層２を介しそれぞれ配列形成し、表面における複数の導電パターン層５をＸ方向又はＹ方向に向けるとともに、裏面における複数の導電パターン層５をＹ方向又はＸ方向に向け、各導電パターン層５を金属製のメッシュ構造に形成すると良い。こうすれば、大型ディスプレイのセンサパネルを薄く形成することができる。

次に、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
〔実施例〕
先ず、導電パターン層を製造するため、基材用のシートとして厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレート製のシートを用意し、この透明のシートの表面に金属箔として厚さ１０μｍの銅箔を接着剤により接着してその不要部分をケミカルエッチングし、複数の金属細線によるメッシュ構造を形成した。接着剤の乾燥硬化後の厚さは１５μｍに調整した。また、金属細線によるメッシュ構造は、パターン間の距離を０．３ｍｍとし、金属細線の線幅を１５μｍとした。

こうして金属製のメッシュ構造を形成したら、シートを所定の大きさ・長さにカットして透明の導電パターン層（表面抵抗値＜０．１Ω／□）を複数製造した。この複数の導電パターン層は、Ｘ方向用のタイプを６６０×６ｍｍの大きさで５本製造し、Ｙ方向用のタイプを３７０×６ｍｍの大きさで５本製造した。

次いで、同じ大きさの透明シートを２枚用意し、各透明シートの片面に接着剤層用の接着剤を積層し、この接着剤に複数の導電パターン層をＸ方向又はＹ方向に向け一列に並べて積層接着し、接着剤の乾燥硬化により接着剤層と複数の導電パターン層とを一体化して積層シートを一対製造した。

一対の積層シートを製造したら、この一対の積層シートのいずれか一方の積層シートの対向面に絶縁性接着層用の接着剤を塗布し、一対の積層シートを重ねて強固に接着するとともに、ＸＹ方向の導電パターン層を絶縁性接着層を介して直交させた後、接着剤を乾燥硬化させて厚さ１５μｍの絶縁性接着層を透明に形成することにより、３０インチ用の大型ディスプレイのセンサパネルを製造した。

〔比較例〕
厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用意し、このフィルムの片面に、酸化インジウムと酸化錫の混合酸化物であるＩＴＯを直流マグネトロンスパッタリング法により成膜して透明の導電性薄膜を得た。この透明の導電性薄膜は、厚さ４０ｎｍであり、表面抵抗値が１５０Ω／□であった。

透明の導電性薄膜を得たら、この導電性薄膜をエッチングして導電パターン層を形成し、その他は実施例と同様にして３０インチ用の大型ディスプレイのセンサパネルを製造した。

製造した大型ディスプレイ用のセンサパネルの抵抗値を測定したところ、実施例の導電パターン層の場合には、Ｘ方向が６６０×６ｍｍで８Ω、Ｙ方向が３７０×６ｍｍで５Ωとなり、低い数値を示した。
これに対し、比較例の導電パターン層の場合には、６６０×６ｍｍで１６．５ｋΩであり、実に高い数値を示した。

１積層シート
１Ａ積層シート
２絶縁性接着層
３透明シート
４接着剤層
５導電パターン層
６基材
７金属細線
１０スペーサビーズ（スペーサ粒子）
１１電極

Claims

対向する一対の積層シートと、この一対の積層シートの対向面同士を接着する光透過性の絶縁性接着層とを備え、各積層シートを、絶縁性の透明シートと、この透明シートの対向面に光透過性の接着剤により接着して配列され、絶縁性接着層に接着する複数の導電パターン層とから形成した大型ディスプレイ用のセンサパネルであって、
一対の積層シートにコート層と保護ノイズ層とを積層し、この一対の積層シートのうち、一の積層シートの複数の導電パターン層をＸ方向に向けるとともに、他の積層シートの複数の導電パターン層をＹ方向に向け、各導電パターン層を、光透過性を有する細長い基材に金属箔を積層接着し、この金属箔を部分的にケミカルエッチング処理して複数の金属細線のメッシュ構造にすることで形成し、
絶縁性接着層に、絶縁性を有する透明のスペーサ粒子を含有したことを特徴とする大型ディスプレイ用のセンサパネル。
各導電パターン層を、平面略菱形の電極が一列に並んだダイヤモンドパターンに形成した請求項１記載の大型ディスプレイ用のセンサパネル。
対向する一対の積層シートの対向面を光透過性の絶縁性接着剤により接着し、この絶縁性接着剤を乾燥硬化させて絶縁性接着層を形成する大型ディスプレイ用のセンサパネルの製造方法であって、
光透過性を有する絶縁性の基材の表面に金属箔を積層接着し、この金属箔の不要部分をケミカルエッチング処理で除去することにより、複数の金属細線によるメッシュ構造を形成し、基材を所定の大きさ・長さにカットして複数の導電パターン層を形成し、
次いで、絶縁性を有する一対の透明シートを用意し、各透明シートの片面に接着剤層用の透明の接着剤を塗布するとともに、この接着剤層用の接着剤に複数の導電パターン層をＸ方向又はＹ方向に向け並べて積層接着し、接着剤層用の接着剤の乾燥硬化により光透過性を有する接着剤層を形成し、この接着剤層と複数の導電パターン層とを一体化して一対の積層シートを形成し、
次いで、一対の積層シートのいずれか一方の積層シートの対向面に、絶縁性を有する透明のスペーサ粒子を含有した絶縁性接着剤を塗布し、一対の積層シートの対向面同士を重ねて接着するとともに、ＸＹ方向の複数の導電パターン層を絶縁性接着剤を介して交差させ、絶縁性接着剤の乾燥硬化で絶縁性接着層を形成し、その後、一対の積層シートにコート層と保護ノイズ層とを積層することを特徴とする大型ディスプレイ用のセンサパネルの製造方法。