JP5718280B2 - 視認性と耐久性に優れた静電容量透明タッチシート - Google Patents

Description

本発明は、静電容量型タッチパネルに使用される静電容量透明タッチシートに関し、特に静電容量透明タッチシートを透明基材に貼着したときに静電容量透明タッチシートに形成した電極がパターン見えせず、かつ耐久性の高い静電容量透明タッチシートに関する。

従来、タッチパネルとして、静電容量型のタッチパネルが使用されていた。図７は、従来の静電容量型タッチパネルの分解斜視図であり、図８は、従来の静電容量型タッチパネルの平面図である。図７を参照して、従来の静電容量型タッチパネル２００は、上部基材１００、上部電極１０１からなる上部導電シートαと、下部基材１１０、下部電極１１１からなる下部導電シートβとを貼り合わせた構成からなっている。なお、上部導電シートαと下部導電シートβは、上部電極１０１と下部電極１１１とが交差するよう貼りあわされている（例えば、特許文献１）。

しかし、上部電極１０１と下部電極１１１は、それぞれ独立して形成されており、ともに一定の厚みを有している。図８を参照して、そのため、従来の静電容量型タッチパネル２００は、上部電極１０１と下部電極１１１が交差する箇所（上部電極と下部電極の交点部分γ）の厚みが、上部、下部電極が形成されていない箇所δの厚みよりも厚くなる。

その結果、タッチパネルの表面に段差が生じるので、タッチパネルに光を照射すると、段差部分で光が屈折し、タッチパネル全体が波打っているように見えてしまうという問題があった。

さらに、交点部分γは、他の部分より厚く、また凸形状となっているため、何度も使用していると疲労が蓄積し、使用中にショートが発生してしまうという問題もあった。

上記問題を解決するために、上部導電シートαまたは下部導電シートβの表面に、段差を無くす緩衝シートを貼着する方法が知られているが、この方法ではタッチパネル全体の厚みが大きくなり、タッチパネルの小型化を図れないという問題があった。

また、他の方法として、上部電極または下部電極の厚みを薄くすることにより、交点部分で発生する段差をできるだけ小さくし、タッチパネルの視認性を向上させる方法もあるが、この方法では、電極の厚みを薄くする分だけ電極の抵抗値が大きくなってしまうので、タッチパネルの感度が低下してしまうという問題があった。

特開平７−１７１４０８号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、タッチパネルの感度やサイズを変えないで、視認性と耐久性に優れた静電容量透明タッチシートを提供することにある。

以下で、上記課題を解決するための手段を述べる。

本発明の静電容量透明タッチシートは、基板と、前記基板の上に独立して複数形成されその形状が帯状である第一電極と、前記基板の前記第一電極が形成された面とは反対側の面に前記第一電極と交差するよう複数形成されその形状が帯状である第二電極と、前記第二電極と連続的に形成され前記第二電極と同一の厚みを有する絶縁部とを備え、前記第一電極が、透明金属酸化物からなり、前記第二電極が、導通可能なようにそれぞれが接続された状態で存在している複数の導電性ナノワイヤと前記複数の導電性ナノワイヤを前記第二基板上に保持するためのバインダー樹脂とからなり、前記絶縁部が、前記第二電極を構成する前記バインダー樹脂のみからなる静電容量型透明タッチシートである。
である。

ある一形態においては、前記第二電極の厚みは、前記第一電極の厚みより厚い静電容量透明タッチシートである。

ある一形態においては、第一電極の幅は、第二電極の幅より広い静電容量透明タッチシートである。

ある一形態においては、前記透明金属酸化物は、ＩＴＯである静電容量透明タッチシートである。

ある一形態においては、前記導電性ナノワイヤを構成する金属は、銀である静電容量透明タッチシートである。

ある一形態においては、前記第二基板の前記第二電極が形成された面とは反対側の面にハードコート層が形成された静電容量透明タッチシートである。

本発明の静電容量透明タッチパネルは、前記静電容量タッチシートの第一基板の上に透明基材が貼着された静電容量透明タッチパネルである。

本発明の静電容量透明タッチシートは、タッチパネルの感度やサイズを変更することなしに視認性と耐久性に優れた静電容量透明タッチシートを提供することにある。

本発明の静電容量透明タッチシートの平面図である。 図１の断面拡大図である。 図１の断面拡大図である。 本発明の静電容量透明タッチシートを透明基材に貼るときの断面である。 本発明の静電容量透明タッチシートの断面図である。 本発明の静電容量透明タッチパネルの断面図である。 従来の静電容量透明タッチシートの分解斜視図である。 従来の静電容量透明タッチシートの平面図である。

下記で、本発明に係る実施形態を図面に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明の実施例に記載した部位や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る静電容量透明タッチシート１の分解斜視図である。なお、図１中、点線部分は基板１の裏面側の構造を示している。図２は、図１の静電容量タッチシート１のＣ−Ｃ’断面図である。図３は、図１の静電容量透明タッチシート１のＤ−Ｄ’断面図である。なお、Ｃ−Ｃ’断面は静電容量透明タッチシート１を第二電極４上で切断したときの断面図であり、Ｄ−Ｄ’断面は静電容量透明タッチシート１を絶縁部５上で切断したときの断面図である。図４は、実施の形態１の静電容量透明タッチシート１を透明基材７に貼着させるときの断面図である。

図１を参照して、静電容量型透明タッチシート１は、基板２と、基板２の一方面に独立して複数形成されその形状が帯状である第一電極３と、第一電極３から外部への電気的接続を行う第一引き回し回路Ｘと、基板２の第一電極３が形成された面の裏面側に、第一電極３と交差するよう複数形成されその形状が帯状である第二電極４と、第二電極４と連続的に形成され第二電極４と同一の厚みを有する絶縁部５とを備え、第二電極５から外部への電気的接続を行う第二引き回し回路Ｙとを備えている。

図１、図２、図３を参照して、実施の形態１の静電容量透明タッチシート１は、従来のタッチシートと比較すると、絶縁部５が、基板２の第二電極が形成された側の面に第二電極５と同一の厚みを有するよう形成されている点で相違する。また、この絶縁部５が第２電極と連続的に形成されている点でも相違する。このように構成されることで、実施の形態１の静電容量透明タッチシート１は、基板２の第二電極４側の面が平滑になる。よって、静電容量透明タッチシート１の表面に現れる段差を小さくできる。その結果、光を照射したときに、静電容量透明タッチシート１全体が波打っているように見えることを抑制することができる。

さらに、基板２の第二電極が形成された側の面が平滑になると、第一電極３と第二電極５の交点部分の厚みと他の部分の厚みの差が小さくなる。その結果、従来の静電容量透明タッチシートに比べて交点部分で疲労が蓄積しにくくなるので、静電容量透明タッチシートが使用中にショートが発生してしまうという問題も抑制できる。

また、基板２の一方面に第一電極３が形成され、その面とは反対側の面に第二電極４が形成されている点でも異なる。このように構成されることにより、２枚の基板を使用する必要がなくなるので、その分だけ静電容量透明タッチシート１の厚みが薄くなる。

以下に、この静電容量透明タッチシート１を構成する各部材について説明する。

＜基板＞
基板の材質としては、アクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、ポリイミドなどの樹脂フィルムが挙げられる。基板の厚みは５〜８００μｍの範囲で適宜設定可能である。厚さが５μｍ未満では、層としての強度が不足して剥離する際に破れたりするので取り扱いが困難となり、厚さが８００μｍを越える場合は、に剛性がありすぎて加工が困難となると共に、フレキシブル性が得られなくなる。

＜第一電極および第二電極＞
図１では、第一電極及び第二電極は、それぞれ短冊状の複数の電極によって構成されているが、電極の形状は短冊状に限られない。例えば、第一電極として対角方向で接続した複数の菱形電極によって構成し、第二電極として対角方向で接続した複数の菱形電極によって構成してもよい。この場合、第一電極を構成する菱形電極と、第二電極を構成する菱形電極とを、面に垂直な方向から見て互いに重複しないように配置してもよい。このように第一電極と第二電極とを重複しないように配置することによって、横軸及び縦軸方向の検出感度を互いに影響しないようにできる。また、図１では、第一電極及び第二電極を複数個設けているが、これに限らず、任意の数を設けることができる。

第一電極と第二電極の材料は、導電性を有するものであれば適宜使用できるが、第一電極と第二電極を構成する材料の組み合わせとしては、第一電極が透明金属酸化物から構成され、第二電極が光硬化性樹脂バインダーと導電性ナノファイバから導電性材料から構成されることが好ましい。

透明金属酸化物としては、ＩＴＯが挙げられる。導電性ナノファイバーとしては、金、銀、白金、銅、パラジウムなどの金属イオンを担持した前駆体表面にプローブの先端部から印加電圧又は電流を作用させ連続的にひき出して作製した金属ナノワイヤや、ペプチド又はその誘導体が自己組織化的に形成したナノファイバーに金粒子を付加してなるペプチドナノファイバーなどがあげられる。また、カーボンナノチューブなどの黒っぽい導電性ナノファイバーであっても、影との色または反射性などに差が認められる場合は使用できる。また、光硬化性樹脂バインダーとしては、ウレタンアクリレート、シアノアクリレートなどが挙げられる。

なお、上記の中で、さらに好ましい組み合わせとしては、透明金属酸化物としてＩＴＯ、導電性ナノファイバーとして銀ナノファイバー、光硬化性樹脂バインダーとしてウレタンアクリレートを用いる場合である。

このように構成すると、第一電極と第二電極の透明性は高くなる。さらに、第一電極は、第二電極より透明性が高くなる。その結果、もともと透明性が高くパターン見えのしずらい第一電極の形状が、第一電極より透明性の低い第二電極によって隠蔽されるので、第一電極がパターン見えするという問題を解消できる。また、第二電極についてはパターン見えの問題は生じない。それは、第二電極と隣接する領域には、第二電極と厚みが同一で、かつ材質もほとんど同一の絶縁部が配置されており、第二電極と絶縁部との間で透明性や屈折率に差異がほとんど生じないためである。その結果、第一電極、第二電極を上記の材料で構成すると、全体として透明性が高く電極のパターン見えが極めてしにくい静電容量透明タッチシートを作成できる。

第一電極と第二電極の厚みは、数十ｎｍから数百ｎｍの範囲で適宜設定できる。厚さが数十ｎｍより薄いと層としての強度が不足し、厚さが数百ｎｍより厚いと柔軟性が十分で
くなる。

なお、第二電極の厚みは、第一電極の厚みより厚いことが好ましい。図４を参照して、第二電極４の厚みが第一電極３の厚みより厚いと、静電容量透明タッチシート１を透明基材６に貼り合わせるときに、第二電極４が第一電極３の厚みを吸収できる。その結果、静電容量透明タッチシート１の表面（基板２の第二電極側４の表面）に第一電極３の形状が反映されることはなくなる。よって、静電容量透明タッチシート１の表面（基板２の第二電極側４の表面）は平滑となる。すると、静電容量透明タッチシート１に光を照射しても、表面で光が屈折することはなくなるので、静電容量透明タッチシート１全体が波打っているように見えることがなくなる。さらには、第一電極３と第二電極４の交点部分において電極が疲労するのも抑制できる。

また、第二電極の厚みは、絶縁部と同一であり、かつ１μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。１μｍ未満では第二電極の導電性が不足する場合があり、５０μｍを越える厚みでは第二電極が厚くなりすぎて、静電容量透明タッチシートの小型化を図れないという問題が生じる。

また、第二電極の幅は、絶縁部の幅より広いことが好ましい。第二電極の幅が絶縁部の幅より狭いと、センサとして機能する部分が狭くなるので、感度の高い静電容量透明タッチシートを作成できないという問題が生じる。

＜絶縁部＞
絶縁部の幅は、１０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。下限値を１０μｍとするのは、絶縁部の幅を１０μｍ未満にして形成しようとすると、使用中にイオンマイグレーションが発生し、電極間でショートが発生する。一方、上限値を１００μｍとするのは、１００μｍを超える幅にすると照明で照らされた場合に絶縁部が目視で認識できてしまう場合や、静電容量透明タッチシートの感度が低下してしまうめである。また、絶縁部の深さは、第二電極の厚みと同一であり、材料は、第二電極を構成するバインダー樹脂と同一である。

＜接着層＞
接着層は、第一導電シートと第二導電シートを貼着するための層である。接着層に用いる材料としては、第一基板、第二基板の種類に適した感熱性又は感圧性のある樹脂が使用される。具体的には、ＰＭＭＡ系樹脂、ＰＣ、ポリスチレン、ＰＡ系樹脂、ポバール系樹脂、シリコン系樹脂などの樹脂が使用される。なお、接着層は、グラビアコート法、ロールコート法、コンマコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等により第一基板または第二基板の上に形成される。

なお、接着層を第一導電シートと第二導電シートの間に形成する代わりに、上記樹脂から構成される両面接着シートを用いてもよい。

図５は、実施の形態１の他の実施例に係る静電容量透明タッチシート１の断面図である。図５を参照して、この形態の静電容量透明タッチシート１は、基板２の第二電極４が形成された面に接着層８、および透明フィルム９を介してハードコート層１０が形成されている。

＜ハードコート層＞
ハードコート層は、静電容量透明タッチシートを用いてタッチパネルを作成するときにタッチパネルの表面に配置される層である。ハードコート層がタッチパネルの表面に配置されることにより、第一導電シートや第二導電シートを物理的または化学的な外傷から保護することができる。すなわち、タッチパネル表面の耐損傷性、耐薬品性などを向上させることができる。

ハードコート層の膜厚は、１μｍ〜２０μｍの範囲とするのが好ましい。ハードコート層の膜厚が１μｍ未満の場合、薄すぎて上記機能を充分に発揮できなくなる。反対にハードコート層の膜厚が２０μｍを超えると、ハードコート層がすぐに乾燥しなくなるため、生産効率の観点から好ましくない。

ハードコート層の材質としては、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチルなどのアクリルもしくはメタクリルモノマーの単独共重合体もしくはこれらのモノマーを含む共重合体のアクリル系樹脂のほか、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂などを用いることができる。

具体的には、メラミン、アクリルメラミン、エポキシメラミン、アルキド、ウレタン、アクリルなどの一液硬化性及びこれらを混合した樹脂、またはイソシアネートなどの硬化剤との組み合わせによる二液硬化性の樹脂、ポリエステルアクリレート、ポリエステルメタクリレート、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレート、ウレタンアクリレート、ウレタンメタクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリエーテルメタクリレート、ポリオールアクリレート、メラミンアクリレート、メラミンメタクリレートなどのエチレン性不飽和結合を有するモノマーやプレポリマーなどから構成される紫外線、電子線硬化樹脂などが使用できる。なお、紫外線硬化樹脂を用いるときは、光開始剤をさらに添加する。

次に、実施の形態１に係る導電性ナノファイバーシートの製造方法について説明する。
＜静電容量透明タッチシートの製造方法＞
静電容量透明タッチシートを得る方法としては、以下の各工程を含む。
（ａ）基板を用意する。
（ｂ）基板の上の一方面上に、ＩＴＯからなる導電層を形成する。
（ｃ）フォトレジスト法などを用いて導電層をパターニングし、第一電極を基板の上に形成する。
（ｄ）上記基板の第一電極が形成された面の裏面側に、印刷法を用いて導電性ナノファイバーを含む導電層を形成する。
（ｆ）導電性ナノファイバーを含む導電層の一部にエネルギー線、例えばレーザーを照射して導電性ナノファイバーを一部除去した絶縁層を形成する。絶縁部は、例えば、スポット径数十μｍの炭酸ガスレーザーなどのエネルギー線を照射して導電性ナノファイバーを粉砕することにより形成する。これにより基板の第一電極が形成された面の裏面に第二電極と絶縁部が形成された静電容量型タッチシートを得る。

なお、上記のレーザーを用いて絶縁部を形成する方法以外には、例えば、バインダー樹脂に光硬化性樹脂を用いて光照射によって効果させ、未硬化の樹脂を現像除去する方法や、導電層の一部にアルキッド樹脂やポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などのエッチングレジスト層を形成後、全面を酸またはアルカリ水溶液などによりエッチングして、エッチングレジスト層が形成されていない導電層の一部をエッチング除去する方法がある。

しかし、上記バインダー樹脂に光硬化性樹脂を用いる場合、及び、エッチング法による場合のいずれも絶縁部の幅をある程度以上に小さくできないという問題がある。このため、基板上に形成できる第二電極の本数が制限される。

そこで、実施の形態１の静電容量透明タッチシートの製造方法では、レーザーを用いて絶縁部を形成している。レーザー光を使用することによって、目視により認識することができない幅を有する絶縁部を形成することができる。そのため、第二電極の本数をより多くすることができる。

以上の方法によって得られた静電容量透明タッチシートでは、第二電極と絶縁部は連続的に形成され、かつ両者を構成する材料の差異は、導電性ナノファイバーを含むか否かだけであるので、両者の透過率、および屈折率はほとんど変わらなくなる。そのため、第二電極及び絶縁部のパターン見えを相当に軽減することができる。また、この方法で作成された静電容量型タッチシートを用いれば、ディスプレイ画面が均一の透過率であって、第一電極、第二電極および絶縁部のパターン見えが抑制された非常に優れた静電容量式のタッチパネルを製造することができる。

＜静電容量型タッチパネル＞
図６は、実施の形態１の静電容量透明タッチシート１を用いた静電容量型タッチパネル２０の断面図である。この静電容量型タッチパネル２０の基本的な構成は、実施の形態１と同じであるので、以下では実施の形態１との相違点について説明する。この形態の静電容量型タッチパネル２０は、実施の形態１の静電容量透明タッチシート１が透明基材６に貼着されている。なお、静電容量タッチシート１と透明基材６とは、基板２の第一電極３が形成された側の面と透明基材６が接着層８を介して貼着されている。

１…静電容量透明タッチシート
２…基板
３…第一電極
４…第二電極
５…絶縁部
６…透明基材
８…接着層
９…透明フィルム
１０…ハードコート層
２０…静電容量タッチパネル
１００…上部基材
１０１…上部電極
１１０…下部基材
１１１…下部電極
２００…静電容量型タッチシート
Ａ…第一導電シート
Ｂ…第二導電シート
Ｘ…第一引き回し回路
Ｙ…第二引き回し回路
α…下部導電シート
β…上部導電シート
γ…交点部分
δ…その他の部分

Claims (7)

1. 基板と、前記基板の上に独立して複数形成されその形状が帯状である第一電極と、
   前記基板の前記第一電極が形成された面とは反対側の面に前記第一電極と交差するよう複数形成されその形状が帯状である第二電極と、
   前記第二電極と連続的に形成され前記第二電極と同一の厚みを有する絶縁部とを備え、
   前記第一電極が、透明金属酸化物からなり、
   前記第二電極が、導通可能なようにそれぞれが接続された状態で存在している複数の導電性ナノワイヤと前記複数の導電性ナノワイヤを前記基板上に保持するためのバインダー樹脂とからなり、
   前記絶縁部が、前記第二電極を構成する前記バインダー樹脂のみからなる静電容量型透明タッチシート。
2. 前記第二電極の厚みは、前記第一電極の厚みより厚い請求項１記載の静電容量型透明タッチシート。
3. 前記第二電極の幅は、前記絶縁部の幅より広い請求項１又は請求項２記載の静電容量型透明タッチシート。
4. 前記透明金属酸化物は、ＩＴＯである請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電容量型透明タッチシート。
5. 前記導電性ナノワイヤを構成する金属は、銀である請求項１から請求項４のいずれかに記載の静電容量型透明タッチシート。
6. 前記基板の前記第二電極が形成された面にハードコート層が形成された請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電容量型透明タッチシート。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の静電容量タッチシートの基板の上に透明基材が貼着された静電容量透明タッチパネル。

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