JP5754739B2

JP5754739B2 - タッチセンサ

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Publication number: JP5754739B2
Application number: JP2012274925A
Authority: JP
Inventors: 森　富士男; 富士男森
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: JP2014119984A

Description

本発明は、偏光フィルム層を基体シートの中央窓部の必要最低限の箇所のみに形成することで、コストパフォーマンスに優れ、外形部が立ち上がり形状の透明基材に貼り合わせた場合でも所望の偏光特性が得られるタッチセンサに関する。

従来、直線偏光フィルムや位相差フィルムなどの偏光フィルム層が形成されたタッチセンサの発明として、特許文献１の発明があった。

特開２０１２-１７３９７６

特許文献１の発明のタッチセンサは、高価な直線偏光フィルムや位相差フィルムを全面に貼り合わせたタッチセンサであり、電子機器等のディスプレイ部以外の偏光特性が不要な箇所にも使用しているためコストの高いタッチセンサとなっており、ハイエンドな電子機器等にしか適用できない問題があった。

また、特許文献１の発明のタッチセンサは、中央部が平坦であっても外形部が立ち上がり形状の透明基材に貼り合わせる場合には、直線偏光フィルムや位相差フィルムが引き伸ばされて偏光特性を失い、その影響でもって電子機器等のディスプレイ部に相当する平坦な中央部においても所望の偏光特性が得られない問題があった。したがって、上記特許文献１の発明のタッチセンサは、全面が平坦な形状の電子機器等にしか適用できない問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、偏光フィルム層が必要最低限の箇所のみに形成されたコストパフォーマンスに優れたタッチセンサであり、中央部が平坦であって額縁部が立ち上がり形状の透明基材に貼り合わせた場合でも所望の偏光特性が得られるタッチセンサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の第１の発明は、基体シートと、基体シートの中央窓部に形成された透明導電膜層の回路と、基体シートの中央窓部に対応してカットされ、透明導電膜層の上に形成された偏光フィルム層と、基体シートの額縁部の上に形成された、透明導電膜層からの電気信号を検出する引き回し回路とを備えた、タッチセンサである。

この構成によると、偏光フィルム層は偏光特性が特に必要とされる電子機器等のディスプレイ付近に相当する中央窓部およびその周辺に形成されていて、高価な偏光フィルム層が無駄なく使用されることになる。したがって、コストパフォーマンスに優れたタッチセンサとなり、ミドルエンドの電子機器等にも適用することができる。

本発明の第２の発明は、第１の発明において、基体シートは、偏光フィルム層のカット断面に沿うように貼り付けられたタッチセンサである。この構成によると、タッチセンサを透明基材に貼り付ける際にカットされた偏光フィルム層による段差でもって生じる皺や泡かみの不良が発生しにくくなり、生産性が向上する。

本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、カット断面は斜めであるタッチセンサである。この構成によると、カット面が斜めになればなるほど基体シートが偏光フィルム層のカット断面に沿いやすくなる。したがって、折り曲げにくい材質の基体シートや透明導電膜でも使用することができ、材料選択の幅が拡大する。

本願発明の第４の発明は、第１から第３の発明において、前記基体シートの額縁部は立体形状に加工され、該基体シートの立体形状に加工された箇所には偏光フィルムが形成されていないタッチセンサである。この構成によると、基体シートの外形部は立ち上がり形状の透明基材の内側面に沿いやすくなり、同形状の透明基材の内側面に貼り付けしやすくなる。また、立ち上がり形状に相当する箇所には上記偏光フィルム層が存在しないので、偏光フィルム層が貼り付けされる際に引き伸ばされることはなく、所望の偏光特性を得ることができる（図４、図６参照）。

本発明の第５の発明は、第１から第４の発明において、透明導電膜層は導電繊維及びチオフェン系導電ポリマーの少なくとも１つを含むタッチセンサである。本発明の第６の発明は、第１から第４の発明において、透明導電膜層は微細なメッシュパターン化させた金属膜及び自己組織化させた金属微粒子パターンの少なくとも１つを含むタッチセンサである。これらの構成によると、前記透明導電膜層が耐屈曲性を有するため、カットされた偏光フィルム層の厚みが厚くて、カット断面が直角に近い場合などでも使用することができる。

本発明の第７の発明は、第１から第６の発明において、引き回し回路を覆う加飾層を有する、偏光フィルム層の上に形成された透明基材を更に備えたタッチセンサである。この構成によると、加飾層が透明導電膜層の回路からの電気信号を検出する引き回し回路を覆い隠すことができる。

本発明の第８の発明は、第７の発明において、透明基材は、平坦形状を有する中央窓部と、その中央窓部の縁から接続される、立ち上がり形状を有する額縁部とからなり、偏光フィルム層と透明導電膜層の回路とは透明基材の中央窓部に形成され、加飾層と引き回し回路とは透明基材の額縁部に形成されたタッチセンサである。この構成によると、加飾層が形成される部分が主に透明基材の側面部になるため、引き回し回路の線幅および線間を細く狭くしなくとも、視認者が上面からタッチセンサを観察した場合に、額縁部分が少なくなり中央窓部のディスプレイ部分の割合を高くすることができる。

この発明によれば、偏光フィルム層が必要最低限の箇所のみに形成されたコストパフォーマンスに優れたタッチセンサを提供することができる。また、中央部が平坦であって額縁部が立ち上がり形状の透明基材に貼り合わせた場合でも所望の偏光特性が得られるタッチセンサを提供することができる。

本発明の第１の発明のタッチセンサの一例を示す断面図である。本発明の第２の発明のタッチセンサの一例を示す断面図である。本発明の第３の発明のタッチセンサの一例を示す断面図である。本発明の第４の発明のタッチセンサの一例を示す断面図である。本発明の第９の発明のタッチセンサの一例を示す断面図である。本発明の第１０の発明のタッチセンサの一例を示す断面図である。

以下、本発明に係るタッチセンサの実施形態を図面に基づいて説明する。図１を参照して、本発明のタッチセンサ１００は、基体シート１と、基体シートの中央窓部２に形成された透明導電膜層の回路３と、透明導電膜層の回路３の上に、基体シートの中央窓部２に対応してカットされた偏光フィルム層１０と、基体シートの額縁部４の上に形成された、透明導電膜層の回路３からの電気信号を検出する引き回し回路５とを備えている。

図２を参照して、基体シート１は、偏光フィルム層１０のカット断面に沿うように貼り付けてもよい。図３を参照して、偏光フィルム層１０のカット断面は斜めであってもよい。図４を参照して、基体シートの額縁部４は立体形状であってもよい。

図５を参照して、本発明のタッチセンサ２００は、引き回し回路５を覆う加飾層５５を有する、偏光フィルム層１０の上に形成された透明基材５０を備えていてもよい。また、図６を参照して、透明基材５０は平坦形状を有する中央窓部５２と、その中央窓部５２の縁から接続される、立ち上がり形状を有する額縁部５４とからなり、偏光フィルム層１０と透明導電膜層の回路３とは透明基材の中央窓部５２に形成され、加飾層５５と引き回し回路５とは透明基材の額縁部５４に形成されていてもよい。

なお、図６では、透明基材の中央窓部５２と額縁部５４とは一体的に接続されており、表面は面一になっているが、透明基材の中央窓部５２と額縁部５４とが別部材で、段差を設けて接続されていてもよい。

偏光フィルム層１０とは一定方向に振動する光だけを透過させるフィルム層であり、通常直線偏光フィルムと位相差フィルムとが積層された層であるが、本発明では直線偏光フィルム単独の層の場合も含む。外部から入射してくる光線の一部は基体シート１や透明導電膜層の回路３の界面で反射し、電子機器等のディスプレイの画面を見づらくする。その際、光線の振動方向は反射面で変化する。この性質を利用して、偏光フィルム層１０は上記界面で反射し振動方向が変わった有害な反射光線を遮断し、反射率を低下させてディスプレイの画面を見やすくする効果がある。

直線偏光フィルムは、入射する光を直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収（あるいは反射・散乱）により遮蔽するフィルムであり、ポリビニルアルコール樹脂にヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色・吸着させ、高度に延伸・配向させたフィルムやトリアセチルセルロースフィルムなどが挙げられる。厚みは１０〜１００μｍ程度となる。

位相差フィルムは延伸等により透明フィルムに所定の歪みを付与したフィルムであり、透明フィルムの材質としてはポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂、液晶ポリマー樹脂等の材料が挙げられる。厚みは１０〜１００μｍ程度となる。

偏光フィルム層１０は、基体シートの中央窓部２に対応した大きさにカットするとよい。基体シートの中央窓部２に対応した大きさとは、偏光フィルム１０と基体シートの中央窓部２とが同じ大きさの場合、偏光フィルム層１０のどちらか一方の端が基体シートの中央窓部２より外に延びている場合や、偏光フィルム層１０の両端が基体シートの中央窓部２より外に延びている場合などが考えられる。中でも、電子機器等の入力エリアや表示エリアの広さや形状に応じて、それらより若干大きく透明基材５０の平坦な中央部のサイズと同等にカットするのが好ましい。そのようにすれば、タッチセンサを透明基材５０に貼り合わせる際に多少位置ずれが生じても問題とならないからである。

偏光フィルム層１０のカット方向は、普通は図２のように、フィルム面に対して鉛直方向からカットするが、本発明では図３のように、できる限り斜めの方向からカットするのが好ましい。タッチセンサ１００を透明基材に貼り付ける際には、カットされた偏光フィルム層１０による段差でもって皺や泡かみの不良が発生しやすくなる。それを防止するために、予め偏光フィルム層１０の側面すなわちカット断面と基体シート１とが接しやすくさせておくのが好ましいが、接しやすくするためには、カット断面を斜めにして基体シート１が偏光フィルム層のカット断面に沿いやすくするのが好ましいからである。そして、カット断面を斜めにすればするほど折り曲げにくい材質の基体シート１や透明導電膜３を使用することができ、材料選択の幅が拡大する相乗効果もある。なお、斜めの方向からカットする場合、カット性能がどうしても低下するので偏光フィルム層１０はできるだけ薄い方が好ましい。

偏光フィルム層１０のカット方法は、鋭利な刃などによる打ち抜きの他、炭酸ガスなどによるレーザー光線を照射してカットする方法が挙げられる。とくに、レーザー光線を斜め方向から照射すれば、斜めの断面にカットしやすいので好ましい。

基体シート１と偏光フィルム層１０の貼り付け方法としては、基体シート１を偏光フィルム層１０の所定の位置上に載置し、背面から弾性体のパッドなどでもって基体シート１を押圧して偏光フィルム層１０に貼り付ける方法が挙げられる。この方法では、弾性体のパッドが自由自在に変形するので偏光フィルム層１０のカット断面においても押圧を加えることができ、貼り合わせすることができる。また、弾性体のパッドの代わりに弾性体のロールを順次押圧しながら移動させることでもって基体シート１を押圧して貼り付け形成することもできる。弾性体のパッドとしては硬度４５〜６０程度のシリコンゴムからなるパッドが挙げられ、弾性体のロールとしては硬度６０〜９０程度のシリコンゴムからなるロールが挙げられる。押圧力は０．５〜２ＭＰａ程度に設定するとよい。

貼り付ける際には、偏光フィルム層１０上に光学用透明粘着剤や感圧性接着剤を塗布したり、予め光学用透明粘着剤層の両面にセパレーターが形成されているシートを用いて、一方のセパレーターを剥離して基体シート１に偏光フィルム層１０を貼り付けるとよい。光学用透明粘着剤層としては厚み２０〜２００μｍのアクリル系樹脂の粘着層が挙げられる。

基体シート１は、ポリカーボネート系、シクロオレフィン系、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムを使用することができる。フィルム基材の厚みは３０〜５００μｍ程度とするのが一般的である。なお、ここでいうフィルム基材とは、ＪＩＳＫ‐７１７１の試験装置でもって曲げ試験をした際、曲げ半径が５ｃｍのときの曲げ応力が１５０ＭＰａ未満の曲げ特性を有する基材であれば上記樹脂フィルム以外の材質でもよく、例えば厚み５０〜１００μｍの無アルカリホウケイ酸ガラスのように上記樹脂フィルムに匹敵するような曲げ特性を有するフレキシブルな基材も含まれる。

タッチセンサ１００の額縁部を立体形状に加工する方法としては、真空成形、圧空成形、ハイドロフォーミングなどが挙げられるが、電子機器等に用いる製品なのでできるだけ熱や水分を使用しない方が好ましく、空気圧だけで成形する圧空成形の一種である超高圧成形が好ましい。加える空気圧としては２０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２程度が好ましい。

透明導電膜層の回路３の材質としては、一般的に、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物を用いることができる。ただし本発明では、僅かではあるが偏光フィルム層１０のカット断面に沿って透明導電膜層の回路３の一部を折り曲げて追随して形成する場合もあるので、これらの金属酸化物よりもよりフレキシブルな材質で形成した方が好ましい。

そのようなフレキシブルな透明導電膜層の回路３としては、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの導体金属やカーボンからなる極細線の導体繊維（すなわち金属ナノファイバーまたは金属ナノワイヤやカーボンナノチューブ）を含有させた透明導電膜や、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの導体金属を目視で確認できない程度の細線でパターン化または自己組織化して形成させて、外観上透明に見えるようにした透明導電膜、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などのチオフェン系導電ポリマーからなる透明導電膜などが挙げられる。

極細線の導体繊維は、断面の直径が１０〜２００ｎｍ、アスペクト比が１０〜１０００００のものが光学特性・導電性の点から好ましい。導体繊維を透明バインダーに含有させてインキ化し汎用の印刷方式にてパターン形成する方法や、全面クリアコートしてリフトオフによりパターン形成する方法などにより、透明導電膜層の回路３をパターン形成することができる。

目視で確認できない程度の導体金属によるパターンとしては、線幅が１００μｍ以下で開口率（単位面積あたりの導体金属パターンが形成されない比率）が９０％以上の格子状パターンやハニカム状のパターンが挙げられる。このパターンはリフトオフやエッチングなどの方法により形成される。あるいは、疎水性溶媒系の溶液キャスト製膜法と水蒸気結露現象を組み合わせた自己組織化による方法で上記パターンを形成してもよいし、銀塩写真技術でもってパターンを形成してもよい

透明導電膜層の回路３に十分な導電性があれば、透明導電膜層の回路３の材料を引き回し回路５の材料としてそのまま外部回路と接続するための端子部まで連続して形成してもよい。ただ、一般的に透明性と導電性は相反する関係にあるため、ディスプレイ部分以外は電気信号を円滑に伝達するためにもっと導電性のよい別の材料で引き回し回路５を別途形成する方が好ましい。具体的には、銀ペーストなどの導電インキを汎用の印刷方式で形成したり、銅箔などの導体金属をリフトオフやエッチングなどの方法で形成したりするのが一般的である。

なお、以上に示したタッチセンサ１００は、透明導電膜層の回路３が単層の場合であるが、透明導電膜層の回路３が複層であってもよいし、基体シート１の表裏両面に形成されていてもよい。あるいは、透明導電膜層の回路３が形成されている基体シート１が複数積層形成されていてもよい。透明導電膜層の回路３が複数形成された静電容量式タッチセンサの場合、マルチタッチ入力などが円滑に行える長所がある。また、各図では透明導電膜層の回路３および引き回し回路５が基体シート１の透明基材５０の側と反対側の面で示しているが、各層を透明基材１の面側に形成してもよい。

図５を参照して、上記タッチセンサ１００を加飾層５５が中央窓部周囲の額縁部に形成されている透明基材５０の内側面に貼り付けると、装飾付きのタッチセンサ２００が得られる。この装飾付きのタッチセンサ２００は、透明基材の中央窓部５２には透明導電膜層の回路３と偏光フィルム層１０とが形成され、透明基材の額縁部５４には透明導電膜層の回路３からの電気信号を検出する引き回し回路５及び引き回し回路５を覆い隠す加飾層５５とが形成された構造になっている。なお、加飾層５５を透明基材５０ではなく、引き回し回路５の上に直接形成して引き回し回路５を覆い隠してもよい。

図６を参照して、上記タッチセンサ１００を中央部は平坦であるが外形部は立ち上がり形状の透明基材５０の内側面に貼り付けた場合は、透明基材の額縁部４は立ち上がり形状部分になり、立体形状の装飾付きのタッチセンサ２００が得られる。この立体形状の装飾付きのタッチセンサ２００の構成は、加飾層５５が形成される部分が主に透明基材５０の側面部になるため、引き回し回路５の線幅および線間を細く狭くしなくとも、視認者が上面からタッチセンサを観察した場合に、額縁部分が少なくなり中央窓部のディスプレイ部分の割合が高くなるように見せることができる。

なお、透明基材５０の立ち上がり部の形状は、立ち上がり部の高さが１〜５ｍｍ程度で、立ち上がり部の角のアールが半径０．５〜５ｍｍの形状になっていることが好ましい。立ち上がり部の高さが１ｍｍ未満であると狭額縁化が不十分となり、５ｍｍより高いとタッチセンサ１００を貼り合わせるのが困難になるためである。また、立ち上がり部の角のアールを半径０．５ｍｍ以上にすることで、外形部の角に加わる外部からの衝撃が分散され透明基材５０が破損されにくくなるだけでなく、貼り付けるタッチセンサ１００が追随しやすくなり貼り合わせも容易になる長所がある。

透明基材５０の材質は、ソーダ、ホウケイ酸、アルミノケイ酸などの透明ガラスのほか、ポリカーボネート、アクリルなどの透明成形樹脂が挙げられる。透明ガラスに立ち上がり部を設ける方法として、板ガラスを軟化温度まで熱してその自重により金型に沿って曲げ立ち上がり部を形成する方法が挙げられる。透明成形樹脂については、所望の立ち上がり形状にした成形金型に透明樹脂を射出したり圧縮したりして形成するとよい。

加飾層５５は、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、アルキド樹脂、などをバインダーとし、適切な色の顔料または染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。形成方法は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、などの通常印刷法などを用いるとよい。印刷層の厚みは０．５〜１０μｍ程度とするのが一般的である。

また加飾層５５は、金属薄膜層からなるものあるいは金属薄膜層と上記印刷層との組み合わせからなるものでもよい。金属薄膜層は金属光沢を表現するものであり、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、鍍金法、などにより形成される。この場合、表現したい金属光沢色に応じて、アルミニウム、ニッケル、金、白金、クロム鉄、銅、スズ、インジウム、銀、チタニウム、鉛、亜鉛などの金属、これらの合金または化合物を使用できる。金属薄膜層の厚みは０．０５μｍ程度とするのが一般的である。また、金属薄膜層を設ける際に、他の層との密着性を向上させるために前アンカー層や後アンカー層を設けてもよい。

１基体シート
２基体シートの中央窓部
３透明導電膜層
４基体シートの額縁部
５引き回し回路
１０偏光フィルム層
５０透明基材
５２透明基材の中央窓部
５４透明基材の額縁部
５５加飾層
１００タッチセンサ
２００タッチセンサ

Claims

基体シートと、
前記基体シートの中央窓部に形成された透明導電膜層の回路と、
前記基体シートの中央窓部に対応してカットされ、前記透明導電膜層の上に形成された偏光フィルム層と、
前記基体シートの額縁部の上に形成された、前記透明導電膜層からの電気信号を検出する引き回し回路とを備えた、偏光フィルム付きタッチセンサであって、
前記基体シートは、前記偏光フィルム層のカット断面に沿うように貼り付けられた、偏光フィルム付きタッチセンサ。
前記カット断面は斜めである、請求項１に記載の偏光フィルム付きタッチセンサ。
前記基体シートの額縁部は立体形状に加工され、前記基体シートの立体形状に加工された箇所には偏光フィルム層が形成されていない、請求項１又は請求項２に記載の偏光フィルム付きタッチセンサ。
前記引き回し回路を覆う加飾層を備えた、請求項１から請求項３のいずれかに記載の偏光フィルム付きタッチセンサ。