JP6490192B2 - タッチセンサーおよびタッチパネル - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置等の表示装置とともに用いることが可能なタッチセンサー、およびタッチセンサーを用いたタッチパネルに関し、特に、アンテナを備えたタッチセンサー、およびアンテナを備えたタッチセンサーを用いたタッチパネルに関する。
現在、スマートフォンまたはタブレット等と呼ばれる、タッチパネルを搭載した携帯端末機器の高機能、小型化、薄型化および軽量化が進んでいる。これら携帯端末機器には、電話用アンテナ、WiFi(Wireless Fidelity)用アンテナ、Bluetooth(登録商標)用アンテナ等の複数のアンテナが搭載されている。
例えば、特許文献1には、透明のタッチセンサーおよび平面アンテナを有する多機能タッチパネルが記載されている。平面アンテナは、タッチセンサー外周縁に設けられている。
また、特許文献2の受電デバイスでは、可動透明電極膜と固定透明電極膜を有する抵抗膜方式のタッチパネルが設けられており、制御部がタッチパネルにおける接触位置を検出する位置検出回路と、電界結合方式の受電電極として可動透明電極が受電した電力を二次電池に供給する受電回路とを選択的に切替制御するよう構成されている。電力伝送システムにおいては、受電デバイスが載置されて、可動透明電極膜を受電電極として電界結合方式により電力を伝送する送電電極を有する送電デバイスを備えている。
実用新案登録第3171994号公報 特開2012−213251号公報
上述のように、タッチパネルを備える携帯端末機器においてアンテナが搭載された場合、アンテナ性能を維持するためには、アンテナは通信周波数の波長に依存したアンテナ長であることが望ましい。携帯端末機器内には別にアンテナモジュールを用意し、内蔵基板とアンテナモジュールをケーブルで接続する構造としているため、必ずしも最適なアンテナモジュール設置スペースを確保できているとは言えない状態にある。また、アンテナモジュールは限られたスペースに合わせた複雑な構造となり、低コスト化が難しい。一方、アンテナ機能を内蔵基板に搭載する手段として、誘電体等を組み合わせた小型チップアンテナを使用する方法があるが、小型チップアンテナを使用した場合、アンテナサイズが小さく、アンテナの放射効率が劣る。また付属部品追加する必要があるといった等の欠点がある。
さらには、タッチパネルを備える携帯端末機器においてアンテナが搭載された場合、アンテナを設けるスペースが必要であり、タッチパネルを狭額縁化したり、携帯端末機器を小型化することが困難である。
本発明の目的は、前述の従来技術に基づく問題点を解消し、構成を簡素化し、小型化することができ、しかもコストを抑制することができるタッチセンサー、およびタッチセンサーを用いたタッチパネルを提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、複数の領域を有し、少なくとも平面領域と、平面領域に連続し、かつ平面領域に対して折曲された側面領域とを備える1つの基板と、基板の平面領域に設けられたタッチセンサー部と、基板の平面領域とは異なる他の領域に設けられたアンテナとを有し、基板は、可撓性を有する透明基板で構成され、タッチセンサー部は、検出部と周辺配線部を備え、少なくとも検出部が金属細線で構成されていることを特徴とするタッチセンサーを提供するものである。
アンテナは、側面領域に設けられていることが好ましい。また、基板は、タッチセンサー部およびアンテナの少なくとも一方への電磁波ノイズを遮蔽するシールド部が設けられていることが好ましい。
基板は、平面領域または側面領域に連続する他の平面領域を備え、他の平面領域に、タッチセンサー部およびアンテナの少なくとも一方への電磁波ノイズを遮蔽するシールド部が設けられていることが好ましい。
タッチセンサー部およびアンテナは、同一材料で構成されていることが好ましい。また、タッチセンサー部、アンテナおよびシールド部は、同一材料で構成されていることが好ましい。
同一材料は、面抵抗が3Ω/sq.以下であることが好ましい。例えば、同一材料は、銅である。
また、タッチセンサー部の検出部の金属細線の幅が5μm以下であり、アンテナはパターン幅が150μm以上であることが好ましい。
タッチセンサー部の検出部およびアンテナは、金属細線で構成されており、金属細線は、幅が5μm以下であることが好ましい。
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様のタッチセンサーを有することを特徴とするタッチパネルモジュールを提供するものである。
本発明のタッチセンサー、およびタッチセンサーを用いたタッチパネルによれば、構成を簡素化し部品点数を少なくすることで、小型化することができ、薄型化、軽量化および狭額縁化することができる。また、部品点数を少なくすることができるので、コストも抑制することができる。
本発明の第1の実施形態のタッチパネルを備える電子機器を示す斜視図である。 図1のA−A線による断面図である。 本発明の第1の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。 本発明の第1の実施形態のタッチパネルの3次元形状の一例を示す模式的断面図である。 本発明の第1の実施形態のタッチパネルの3次元形状の他の例を示す模式的断面図である。 図1の要部断面図である。 金属細線により形成される導電パターンの一例を示す平面図である。 アンテナの一例を示す模式図である。 アンテナを構成する導電体の一例を示す模式図である。 アンテナを構成する導電体の他の例を示す模式図である。 本発明の第2の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。 本発明の第2の実施形態のタッチパネルを備える電子機器を示す模式的断面図である。 アンテナの一例を示す模式図である。 本発明の第3の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。 本発明の第4の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。 本発明の第5の実施形態のタッチパネルを示す要部断面図である。 図16に示す本発明の第5の実施形態のタッチパネルの変形例を示す要部断面図である。 本発明の第6の実施形態のタッチパネルを示す要部断面図である。 本発明の第6の実施形態のタッチパネルの第1の変形例を示す要部断面図である。 本発明の第6の実施形態のタッチパネルの第2の変形例を示す要部断面図である。
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のタッチセンサーおよびタッチパネルを詳細に説明する。
なお、以下において数値範囲を示す「〜」とは両側に記載された数値を含む。例えば、εが数値α〜数値βとは、εの範囲は数値αと数値βを含む範囲であり、数学記号で示せばα≦ε≦βである。
光学的透明および単に透明とは、いずれも光透過率が、波長400〜800nmの可視光波長域において、少なくとも60%以上のことであり、好ましくは75%以上であり、より好ましくは80%以上、さらにより好ましくは85%以上のことである。
光透過率は、例えば、JIS K 7375:2008に規定される「プラスチック--全光線透過率及び全光線反射率の求め方」を用いて測定されるものである。
金属細線とは、組成が単一金属元素、または複数の金属元素で構成されるものであり、酸化物を20質量%以上含まない。複数の金属元素で構成されるものについては、合金であっても複数の種の金属が独立して存在するものであってもよい。また、金属細線には、金属元素だけで構成されるものに限定されず、後述するように金属粒子とバインダーとを有するものでもよい。この金属粒子は、単一金属元素で構成されても、複数の金属元素からなる合金でもよい。また、単一金属元素で構成されたものが、複数種であってもよい。金属細線にはITO(Indium Tin Oxide)等の酸化物で導線性を有するもの、樹脂等で導電性を有するものは含まれない。
同一材料とは、組成成分の種類および含有量が一致していることをいう。この一致とは、組成成分の種類について同じであり、含有量については±10%の範囲が許容される。また、例えば、同じ工程で同じ材料を用いて形成されたものである場合には同一材料という。
金属細線の組成および含有量は、例えば、蛍光X線分析装置を用いて測定することができる。
次に、本発明の第1の実施形態のタッチパネルについて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態のタッチパネルを備える電子機器を示す斜視図であり、図2は図1のA−A線による断面図である。
図1および図2に示す電子機器10は、3次元形状を有するものであり、内部に本発明の実施形態のタッチパネル20を有する。
電子機器10は、外形を構成する3次元形状の筐体12を備え、筐体12内に表示パネル14、タッチセンサー16およびコントローラ18が設けられている。タッチセンサー16は表示パネル14の表示面14a上に配置されている。タッチセンサー16は、後に詳細に説明するが、3次元形状である。表示パネル14の裏面14bにコントローラ18が設けられている。タッチセンサー16とコントローラ18とで3次元形状のタッチパネル20が構成される。
電子機器10では、例えば、表面10aが表示面になる。筐体12には表示パネル14で表示される画像を認識させるために、光学的に透明な領域12aが設けられている。電子機器10の表面10aのことを主面ともいう。電子機器10は、主面である表面10aと、表面10aに対向する裏面10bと、表面10aに隣接する4つの側面10c〜10fとを有する。
表示パネル14は、静止画および動画等を含めた映像を表示面14aに表示することができれば、特に限定されるものではなく、例えば、液晶表示装置、有機EL(Organic Electro-Luminescence)表示装置および電子ペーパ等を用いることができる。
コントローラ18は、表示パネル14の制御、タッチセンサー16の制御、後述するアンテナ26(図3参照)を介したデータ通信の制御等を行う制御回路(図示せず)が実装されたものである。制御回路は、例えば、電子回路で構成される。
タッチセンサー16の後に詳述するタッチセンサー部24(図3参照)を指等でタッチすると、タッチした位置が、静電容量式であれば静電容量の変化が生じるが、この静電容量の変化がコントローラ18で検知されて、タッチした位置の座標が特定される。コントローラ18には、一般的なタッチパネルの位置検出に利用される公知のもので構成される。なお、タッチセンサー16が静電容量式であれば静電容量式の制御回路が利用される。また、タッチセンサー16が抵抗膜式であれば抵抗膜式の制御回路が適宜利用される。
また、コントローラ18において、表示パネル14を制御する制御回路、およびデータ通信を制御する制御回路には、公知のものが適宜利用可能である。
筐体12は、電子機器10の外形を構成し、電子機器10の3次元形状を保持するためのものであり、3次元形状に形成されている。筐体12を構成する材質等は特に限定されるものではなく、例えば、樹脂材で構成される。筐体12は単層構造でも、多層構造でもよい。
筐体12には、例えば、上述のように光学的に透明な領域12aが設けられているが、この領域12aは光学的に透明なもので構成してもよく、単に開口部としてもよい。
以下、タッチセンサー16およびタッチパネル20について詳細に説明する。
図3は本発明の第1の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図であり、図4は本発明の第1の実施形態のタッチパネルの3次元形状の一例を示す模式的断面図であり、図5は本発明の第1の実施形態のタッチパネルの3次元形状の他の例を示す模式的断面図である。図6は図1の要部断面図であり、図7は金属細線により形成される導電パターンの一例を示す平面図である。
図3では各部の配置をわかりやすくするためにタッチセンサー16を平面的に示しているが、上述のようにタッチセンサー16は基板22を、例えば、折曲げ加工することで3次元形状に形成されている。
図3に示すように、タッチセンサー16は、3次元形状の基板22とタッチセンサー部24とアンテナ26を有し、1つの基板22にタッチセンサー部24とアンテナ26が設けられている。
なお、タッチセンサー16の方式は、特に限定されるものではなく、投影型静電容量方式のタッチセンサー、表面型静電容量方式のタッチセンサーおよび抵抗膜式のタッチセンサー等の構成とすることができる。タッチセンサー16では、上述の各種の方式に応じた構成とすることができる。
基板22は、可撓性を有する透明基板で構成されており、3次元形状に形成されている。可撓性を有する透明基板については後に具体例を示す。なお、可撓性を有するとは、図1に示すような3次元形状の電子機器10を形成することができる程度の加工性を有することをいう。
基板22は、複数の領域を有するものであり、少なくとも平面領域23aと、この平面領域23aに連続し、かつ平面領域23aに対して折曲された側面領域23b〜23eとを備える。図3では、1つの平面領域23aと4つの側面領域23b〜23eを有する。平面領域23aが上述の表示パネル14の表示面14a上に配置される。表示パネル14の表示面14aと基板22の平面領域23aが、電子機器10の主面に対応する位置に配置される。
基板22は上述のように可撓性を有する透明基板で構成されているため、平面領域23aの周縁25を境にして4つの側面領域23b〜23eを折曲することができる。これにより、例えば、図4に示すように3次元形状の構造体21に形成される。図4の3次元形状の構造体21では平面領域23aと側面領域23b、23eとの角部27は折曲させて形成されたものであるため曲率が小さいがこれに限定されるものではない。図5に示す3次元形状の構造体21aのように角部27の曲率を大きくして曲面状に形成した3次元形状であってもよい。3次元形状の構造体21、21aの形状については、電子機器10の機能の制約および意匠等により適宜決定されるものである。
なお、側面領域23b〜23eを折曲することで基板22を3次元形状にしているが、基板22を3次元形状にすることができれば、側面領域23b〜23eの形成方法は折曲に限定されるものではない。
側面領域23b〜23eにおいて、電子機器10の仕様またはデザイン上の制約で、後述するアンテナ26および周辺配線部32が設けられていない場合、4つの側面領域23b〜23eを必ずしも設ける必要はない。例えば、図3では、側面領域23b〜23eのうち、側面領域23cには何も形成されていない。このため、側面領域23cは設けなくてもよい。また、アンテナ26および周辺配線部32を形成した後、何も形成されてない側面領域23cは切断してもよい。基板22を3次元形状にすることができれば、側面領域の数は、特に限定されるものではない。
図3に示すように、平面領域23aにタッチセンサー部24が設けられている。アンテナ26は、1つの側面領域23bに1つ設けられている。
タッチセンサー部24は、検出部30と周辺配線部32とを備えるものであり、少なくとも検出部30が金属細線35(図7参照)で構成されている。
検出部30は、複数の第1感知電極34aと複数の第2感知電極34bとを有する。第1感知電極34aは、例えば、側面領域23cから側面領域23bに向かう方向(以下、第1の方向ともいう)に沿って間隔をあけて並べて配置されている。第2感知電極34bは、例えば、側面領域23eから側面領域23dに向かう方向(以下、第2の方向ともいう)に沿って間隔をあけて並べて配置されている。
図6に示すように、第1感知電極34aは基板22の表面22a上の平面領域23aに形成されている。第2感知電極34bは基板22の裏面22b上の平面領域23aに形成されている。なお、アンテナ26も基板22の表面22a上の側面領域23bに形成されており、第1感知電極34aとアンテナ26とは同一面上に形成されている。
1つの基板22の表面22aに第1感知電極34aを、裏面22bに第2感知電極34bを形成することにより、基板22が伸縮しても、第1感知電極34aと第2感知電極34bとの位置関係のズレを小さくすることができる。
なお、基板22の表面22a上に第1感知電極34a等を保護するための保護層(図示せず)、裏面22b上に第2感知電極34bを保護するための保護層(図示せず)を設けてもよい。保護層は、例えば、ガラス、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、また、OCA(Optically Clear Adhesive)と呼ばれる光学的透明な粘着剤、またはOCR(Optically Clear Resin)と呼ばれる紫外線硬化樹脂等の光学的透明な樹脂等を用いて形成することができる。さらには、保護層の表面にハードコート層および反射防止層等を設けてもよい。
各第1感知電極34aの端部に電気的に接続された第1結線部38aが設けられている。第1結線部38aには第1端子配線部36aが電気的に接続されている。
各第1結線部38aから導出された各第1端子配線部36aは、側面領域23dに向かって引き回され、それぞれ対応する第1端子部40aに電気的に接続されている。
各第2感知電極34bの端部に電気的に接続された第2結線部38bが設けられている。第2結線部38bには第2端子配線部36bが電気的に接続されている。
各第2結線部38bから導出された各第2端子配線部36bは、側面領域23eに向かって引き回され、それぞれ対応する第2端子部40bに電気的に接続されている。
第1端子配線部36aおよび第1端子部40aと、第2端子配線部36bおよび第2端子部40bとで周辺配線部32が構成される。
第1端子部40aおよび第2端子部40bは、例えば、コネクタ(図示せず)またはフレキシブルプリント配線基板(FPC)(図示せず)を用いてコントローラ18(図2参照)に電気的に接続される。
第1感知電極34aおよび第2感知電極34bは、それぞれ金属細線35(図7参照)で構成される。
金属細線35の線幅d(図7参照)は、0.1μm以上5μm以下が好ましく、さらに好ましくは0.5μm以上4μm以下である。金属細線35の線幅dが上述の範囲であれば、第1感知電極34aと第2感知電極34bを比較的容易に低抵抗にできる。
金属細線35の厚みは特に制限されないが、0.001mm〜0.2mmが好ましく、30μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることがさらに好ましく、0.01〜9μmであることが特に好ましく、0.05〜5μmであることが最も好ましい。上述の範囲であれば、低抵抗、かつ耐久性に優れた第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを比較的容易に得ることができる。
金属細線35の線幅dおよび金属細線35の厚みは、例えば、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、デジタルマイクロスコープ等を用いて測定することができる。
第1感知電極34aおよび第2感知電極34bは、金属細線35により構成されたセル37が多数組み合わされてなるメッシュパターン39を有することが好ましい。
各セル37は、例えば、多角形で構成されている。多角形としては、三角形、正方形、長方形、平行四辺形、ひし形等の四角形、五角形、六角形、ランダム多角形等が挙げられる。また、多角形を構成する辺の一部が曲線であってもよい。
メッシュパターン39のセル37の一辺の長さPaが短すぎると、開口率および透過率が低下し、それに伴って、透明性が劣化するという問題がある。反対に、セル37の一辺の長さPaが長すぎると、高い分解能でタッチ位置の検出ができなくなる可能性がある。
メッシュパターン39のセル37の一辺の長さPaは特に制限されないが、50〜500μmであることが好ましく、100〜400μmであることがさらに好ましい。セル37の一辺の長さPaが上述の範囲である場合には、さらに透明性も良好に保つことが可能であり、表示装置の前面にとりつけた際に、違和感なく表示を視認することができる。
可視光透過率の点から、金属細線35より形成されるメッシュパターン39の開口率は80%以上であることが好ましく、85%以上であることがさらに好ましく、90%以上であることが最も好ましい。開口率とは、金属細線35を除いた透光性部分が全体に占める割合である。
第1感知電極34aと第2感知電極34bを、金属細線が交差してメッシュ状となったメッシュ構造とすることで、抵抗を低くでき、3次元形状に成形する際に断線しにくく、さらには断線が発生した場合にも検出電極の抵抗値への影響を低減できる。
メッシュ構造の場合、メッシュ形状は同じ形が規則的に配列した定型形状でも良く、ランダム形状でも良い。定型形状の場合は、正方形、菱形、正六角形が好ましく、特に菱形が好ましい。菱形の場合、その鋭角の角度は、50°〜80°であることが、表示装置とのモアレを低減する観点から好ましい。メッシュピッチは50μm〜500μmであることが好ましく、メッシュの開口率は82%〜99%であることが好ましい。メッシュの開口率は、メッシュ部における導体細線の非占有面積率で定義される。
なお、メッシュ状金属電極としては、例えば、特開2011−129501号公報、および特開2013−149236号公報等に開示されている網目状のメッシュ状金属電極を用いることができる。これ以外にも、例えば、静電容量式のタッチパネルに用いられる検出電極を適宜用いることができる。
セル37の一辺の長さPa、メッシュの角度、メッシュの開口率については、例えば、光学顕微鏡、レーザ顕微鏡、デジタルマイクロスコープ等を用いて測定することができる。
第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを構成する金属細線35の面抵抗は0.0001〜100Ω/sq.の範囲にあることが好ましい。上限値は3Ω/sq.以下であることがより好ましい。下限値は0.0001Ω/sq.以上であることがより好ましい。ここで、透明導電膜として知られているITO(Indium Tin Oxide)の場合、面抵抗は50〜250Ω/sq.程度である。
なお、金属細線35の面抵抗は以下のようにして測定した値である。
金属細線35の面抵抗は、 連続したメッシュ部分を、例えば、10mm幅で切り出し、その両端を導電性銅テープをメッシュ長が10mmになるように貼り、その両端の抵抗をAgilent製 34405A マルチメータを用いて測定した。その測定した抵抗値を面抵抗とした。
金属細線35は、その組成は、特に限定されるものではなく、例えば、金(Au)、銀(Ag)または銅(Cu)で形成される。金属細線35は、金(Au)、銀(Ag)または銅(Cu)に、さらにバインダーを含むもので構成してもよく、これも金属細線35に含まれる。
周辺配線部32の第1端子配線部36aおよび第2端子配線部36bは、線幅が500μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下が特に好ましい。上述の範囲であれば、低抵抗の配線を比較的容易に形成できる。
また、周辺配線部32の第1端子配線部36aおよび第1端子部40aと、第2端子配線部36bおよび第2端子部40bとは上述の金属細線35で形成してもよい。この場合、上述のメッシュパターン39とすることもできる。この場合、金属細線35の線幅については、特に限定されるものではないが、例えば、1μm以上30μm以下である。第1感知電極34aおよび第2感知電極34bと同じく1μm以上5μm以下が好ましく、さらに好ましくは1μm以上4μm以下である。周辺配線部32においても上述の範囲であれば、低抵抗の電極を比較的容易に形成できる。周辺配線部32をメッシュパターン39とすることで、タッチセンサー部24の検出部30と周辺配線部32との低抵抗化の均一性を高めることができる点で好ましい。
基板22は、上述のように可撓性を有する透明基板で構成されているが、第1感知電極34a等が形成されるため、電気絶縁材料で構成される。基板22に関し、用いる材質および厚さ等については、後に詳細に説明する。
次に、アンテナ26について説明する。図8はアンテナの一例を示す模式図であり、図9はアンテナを構成する導電体の一例を示す模式図であり、図10はアンテナを構成する導電体の他の例を示す模式図である。
アンテナ26は、基板22の表面22aの側面領域23bに設けられており、第1感知電極34aと同じ面上に設けられている。
アンテナ26は、幅が同じ帯状の導電体50を折り曲げてクランク状にした構造である。アンテナ26は、電子機器10の外部と情報の授受を行うための通信に利用されるものである。アンテナ26は、図示はしないが、例えば、端部51が同軸ケーブルを介してコントローラ18に接続されている。これにより、アンテナ26を介して電子機器10の外部と通信が可能となる。
図3に示すアンテナ26の種類および構成に限定されるものではなく、電子機器10の仕様等に応じた各種構成のアンテナ、例えば、線状アンテナ、パッチアンテナ、アレーアンテナ等、またその変形を含め任意のアンテナを利用することができる。例えば、図8に示すメアンダダイポールアンテナ26aを挙げる。メアンダダイポールアンテナ26aは、幅が同じ帯状の導電体50を折り曲げてクランク状にした構造であり、側面領域23bに設けられている。メアンダダイポールアンテナ26a(以下、単にアンテナ26aという)では左右対称の位置に給電点52が設けられている。
導電体50の構成は、アンテナの種類、同じアンテナ種であっても仕様により異なる。図3に示すアンテナ26および図8に示すアンテナ26aに用いた導電体50については、幅tが150μm以上であることが好ましい。この幅tのことを、アンテナ26、アンテナ26aのパターンを構成する導電体50の幅であるため、パターン幅ともいう。
導電体50は、図9に示すように1つの箔状の導体54で構成してもよく、図10に示すように、上述の金属細線35で構成された導体56としてもよい。金属細線35は、上述の第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを構成するものであり、その詳細な説明は省略する。また、導体56は上述の第1感知電極34aおよび第2感知電極34bと同じパターンを有するものでも、異なるものであってもよい。
また、導電体50は、第1端子配線部36aおよび第2端子配線部36bを構成する金属細線(図示せず)で構成することもできる。
図3に示すアンテナ26および図8に示すアンテナ26aは、いずれもタッチセンサー16の平面領域23aではなく側面領域23bに1つ設ける構成としたが、設ける場所は、これに限定されるものではなく、側面領域23b〜23eのいずれかに設けることができる。また、側面領域23b〜23eのうち、複数の側面領域に各複数のアンテナを設け、複数のアンテナを有する構成とすることもできる。
複数の側面領域23b〜23eにアンテナ26およびアンテナ26aを設けても基板22の大きさは変わらないため、タッチセンサー16の大型化を抑制することができる。
アンテナ26およびアンテナ26aは、タッチセンサー部24と同一材料で構成してもよい。すなわち、導電体50と金属細線35とを同一材料で構成してもよい。同一材料とは上述の説明の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
また、導電体50と金属細線35とを同じ製造工程で作製した場合、同一材料で構成することができる。導電体50は、アンテナ26およびアンテナ26aに要求される特性から面抵抗は低い方が好ましい。導電体50は金属細線35と同じく面抵抗は0.0001〜100Ω/sq.の範囲にあることが好ましく、0.001〜3Ω/sq.であることがより好ましい。導電体50と金属細線35とは、例えば、同一材料で構成した場合、銅で構成することが好ましい。この場合、銅単体のみならず、バインダーを含む銅であってもよい。
また、導電体50と金属細線35とは、導電体50の上述の幅tが150μm以上であり、金属細線35の線幅dが5μm以下であることが好ましい。
タッチセンサー16のタッチセンサー部24およびアンテナ26の形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、めっき法を用いた配線形成方法を用いてもよい。めっき方法は無電解めっきのみでもよく、無電解めっき後電解めっきを行ってもよい。また、めっき法を用いた配線形成方法は、サブトラクティブ法でもよく、セミアディティブ法でもよく、フルアディティブ法でもよい。また、感光性ハロゲン化銀塩を含有する乳剤層を有する感光材料を露光し、現像処理を施すことによって形成することができる。また、基板22上に金属箔を形成し、各金属箔上にレジストをパターン状に印刷するか、または全面塗布したレジストを露光し、現像することでパターン化して、開口部の金属をエッチングすることにより第1感知電極34aおよび第2感知電極34bの検出部30と周辺配線部32、ならびにアンテナ26を形成することができる。これ以外の形成方法としては、上述の導体を構成する材料の微粒子を含むペーストを印刷し、ペーストに金属めっきを施す方法、および上述の導体を構成する材料の微粒子を含むインクを用いたインクジェット法を用いる方法が挙げられる。
また、第1感知電極34aと、第1端子配線部36aおよび第1結線部38aと、アンテナ26とは、同一面上に形成されており、第1感知電極34aを、露光を用いて形成する場合、露光パターンを各部のパターンとすることで、第1感知電極34aと、第1端子配線部36aおよび第1結線部38aと、アンテナ26とを一括して形成することができる。これにより、製造工程を簡素化でき、製造コストを抑制することができる。しかも、これらを同一材料で形成することができる。また、第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを基板22に対して両面を同時に露光して形成する場合には、さらに第2感知電極34bも一括して形成することができるため、生産効率を更に高めることができ、製造コストを更に抑制することができる。
第1の実施形態のタッチパネル20では、3次元形状とした場合には、側面になる側面領域23bにアンテナ26を設けることにより、別々に設けることに比して、部品点数を少なくすることができ、構成を簡素化できる。これにより、軽量化でき、かつコストを抑制することができる。また、側面領域23b〜23eを折り曲げて3次元形状とすることで、アンテナ26を設けても狭額縁化が可能である。さらには、電子機器10の側面にアンテナ26を設けるスペースを確保することができるため、小型化することもできる。
側面領域23b〜23eを折り曲げることでアンテナ26と検出部30とを離すことができ、クロストークおよびノイズを抑制することができる。
アンテナ26を側面領域23bに設けることで、アンテナ26の設置スペースを十分に確保することができ、アンテナ26の長さの自由度を上げることができる。これにより、アンテナサイズに起因する受信感度の低下を防止することができる。また、側面領域23b〜23eにアンテナ26を複数設けた場合でも部品点数の増加を抑制でき、構成を簡素化できる。
基板22の表面22aに、第1感知電極34aとアンテナ26とを設ける構成とすることで、第1感知電極34aとアンテナ26とを別々に形成することなく、1つの基板22の同じ表面22aに上述のように同じ工程で一括に形成することができる。これにより、基板に製造工程も簡素化でき、製造コストも抑制することができる。
また、1つの基板22を、例えば、折り曲げ加工して3次元形状にしているため、基板22において折り曲げ可能な領域を増やすことで、アンテナ26を設ける領域を確保することができる。このため、部品点数を増やすことなく、設計自由度を高くでき、しかも装置の大型化も抑制できる。さらには、1つの基板22を平面状態で各部を形成するため、アンテナの数および種類を容易に増やすことができる。アンテナの数および種類を容易に増やしても第1感知電極34a等と同一面に配置すれば、第1感知電極34a等の製造工程で一括して形成することができるため、工程数の増加の程度も少なくでき、製造コストの増加も抑制することができる。
電子機器10では表面10aが表示面になる構成としたが、電子機器10の6面のうち、いずれか1面を表示面とすることができ、6面全部が表示面であってもよい。例えば、表示パネル14を用いて電子機器10の側面10c〜10fに画像を表示させる場合、電子機器10の側面10c〜10fに対応する筐体12の側面に光学的に透明な領域を設ける。さらには、表示パネル14を裏面10b側に追加し筐体12の裏面に光学的に透明な領域を設けることもできる。
次に、本発明の第2の実施形態のタッチパネルについて説明する。
図11は本発明の第2の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。図12は本発明の第2の実施形態のタッチパネルを備える電子機器を示す模式的断面図である。図13は、アンテナの一例を示す模式図である。
なお、図11〜図13に示す本実施形態のタッチパネル60、タッチセンサー16aおよび電子機器11において、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図11に示す本実施形態のタッチパネル60、タッチセンサー16aは、第1の実施形態のタッチパネル20(図3参照)、タッチセンサー16(図3参照)に比して基板22の構成が異なり、アンテナ26の数が異なり、さらにシールド部を有する点が異なる。それ以外の構成は第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
タッチパネル60では、1つの基板22において、側面領域23cに連続して領域23fが設けられ、この領域23fに連続して領域23gが設けられている。領域23fと領域23gは平面領域23aと同じ大きさである。
領域23fには、基板22の表面22a上にアンテナ26が設けられている。領域23gには、基板22の表面22a上にシールド部62が設けられている。
領域23fと側面領域23cとの境界25aで平面領域23aに折り曲げられて領域23fが平面領域23aと対向される。また、領域23gは、領域23fと領域23gとの境界25bで折り曲げられて、領域23fと重ねられ、かつ領域23fと平面領域23aとの間に配置させられる。このため、図12に示す電子機器11のように、シールド部62は領域23fのアンテナ26とコントローラ18との間に配置される。
シールド部62は、タッチセンサー部24およびアンテナ26の少なくとも一方への電磁波ノイズを遮蔽するものであり、シールド部62は接地されている。シールド部62により、例えば、表示パネル14またはコントローラ18が動作することで発生する電気信号が、タッチセンサー部24またはアンテナ26に漏れて悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
シールド部62については、上述の電磁波ノイズの遮蔽効果を発揮すること、および電気信号の漏れによる悪影響を抑制することができれば、シールド部62の構成およびシールド部62の配置位置は、特に限定されるものではない。
例えば、シールド部62は、図11に示すように導電線64を用いたメッシュパターンで構成することができる。メッシュパターンの開口の大きさは、遮蔽する電磁波の周波数に応じて適宜決定されるものである。また、シールド部62は領域23g全面に形成した導電膜で構成することもできる。領域23g全面に形成した導電膜は、面状の膜であり、べた膜と呼ばれるものである。
シールド部62は、例えば、基板22の表面22aに形成される。シールド部62は、基板22の裏面22bに形成してもよい。
シールド部62は、第1感知電極34a、第2感知電極34bおよびアンテナ26と同一材料で構成することもできる。同一材料とは上述の説明の通りであるため、その詳細な説明は省略する。
なお、第1感知電極34a、第2感知電極34bおよびアンテナ26ならびにシールド部62を同一工程で形成することで、同一材料で構成することができる。
タッチパネル60では、領域23fが平面領域23aと同じ大きさであるため、例えば、図13に示すアンテナ70を領域23fに形成することができる。図13に示すアンテナ70は、逆Fアンテナと呼ばれるものであり、本体部72とアンテナ素子74とを有し、アンテナ素子74に給電点76が導体78を介して設けられている。
アンテナ70においても、アンテナ26と同じく、1つの箔状の導体で構成してもよく、上述の第1感知電極34aおよび第2感知電極34bと同じ金属細線35で構成された導体で構成してもよい。さらには、第1端子配線部36aおよび第2端子配線部36bを構成する金属細線(図示せず)と同じ金属細線で構成された導体を用いることもできる。アンテナ70と第1端子配線部36aとを同一材料で構成してもよい。
本実施形態のタッチパネル60、タッチセンサー16aは、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16と同様の効果を得ることができる。加えて、シールド部62を設けることで、電磁波ノイズによる障害を抑制することができ、例えば、タッチパネル20の駆動信号と液晶表示装置等の表示パネル14からのノイズおよびクロストークもより抑制することができる。
本実施形態のタッチパネル60、タッチセンサー16aも、1つの基板22を折り曲げ加工して3次元形状にしているため、基板22において折り曲げ可能な領域を増やすことで、アンテナ26を設ける領域、シールド部62を設ける確保している。このように部品点数を増やすことなく、設計自由度を高くすることができ、しかも装置の大型化も抑制できる。
さらには、1つの基板22を平面状態で各部を形成するため、アンテナの数および種類を容易に増やすことができる。アンテナの数および種類を容易に増やしても、第1感知電極34a等と同一面に配置すれば、第1感知電極34a等の製造工程で一括して形成することができるため、工程数の増加の程度も少なくでき、製造コストの増加も抑制することができる。
次に、本発明の第3の実施形態のタッチパネルについて説明する。
図14は本発明の第3の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。
なお、図14に示す本実施形態のタッチパネル80、タッチセンサー82において、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図14に示す本実施形態のタッチパネル80、タッチセンサー82は、第1の実施形態のタッチパネル20(図3参照)、タッチセンサー16(図3参照)に比して基板22の側面領域23c、23d、23eに、それぞれタッチセンサー部24aが独立して設けられている点が異なり、それ以外の構成は第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
側面領域23c、23d、23eに設けられたタッチセンサー部24aは、第1の実施形態のタッチパネル20のタッチセンサー部24と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。側面領域23c、23d、23eそれぞれで独立してタッチセンサー部24aを設けることで、電子機器とした場合、電子機器の各側面におけるタッチを独立して検知が可能となる。
本実施形態のタッチパネル80においても、第1の実施形態のタッチパネル20と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第4の実施形態のタッチパネルについて説明する。
図15は本発明の第4の実施形態のタッチパネルを示す模式的平面図である。
なお、図15に示す本実施形態のタッチパネル80a、タッチセンサー82aにおいて、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図15に示す本実施形態のタッチパネル80a、タッチセンサー82aは、第1の実施形態のタッチパネル20(図3参照)、タッチセンサー16(図3参照)に比して、平面領域23a以外に側面領域23c、23d、23eでもタッチの検知が可能であり、タッチセンサー部24bの構成が異なり、それ以外の構成は第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
タッチセンサー部24bは、第1の実施形態のタッチパネル20のタッチセンサー部24に比して、第1感知電極34aが、側面領域23dと平面領域23aと側面領域23eに、第1の方向に沿って間隔をあけて並べて配置されている。第1端子配線部36aおよび第1結線部38aは、側面領域23cおよび側面領域23eに設けられている。
第2感知電極34bが、側面領域23dと平面領域23aと側面領域23cと側面領域23eに、第2の方向に沿って間隔をあけて並べて配置されている。タッチセンサー部24bにおいても、第1端子部40aおよび第2端子部40bは、例えば、コネクタ(図示せず)またはフレキシブルプリント配線基板(FPC)(図示せず)を用いてコントローラ18(図2参照)に電気的に接続される。
タッチセンサー部24bにおいて、複数の第1感知電極34aは平面領域23aと側面領域23cにおいて共通とされ、複数の第2感知電極34bは平面領域23aと側面領域23dと側面領域23eにおいて共通とされている。タッチパネル80a、タッチセンサー82aでは、アンテナ26が設けられた側面領域23bを除いてタッチの検知が可能なセンサー領域とすることができる。このため、電子機器(図示せず)とした場合、電子機器でアンテナ26が配置されていない側面ではタッチの検知が可能である。
なお、本実施形態のタッチパネル80a、タッチセンサー82aにおいても、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第5の実施形態のタッチパネルについて説明する。
図16は本発明の第5の実施形態のタッチパネルを示す要部断面図であり、図17は図16に示す本発明の第5の実施形態のタッチパネルの変形例を示す要部断面図である。図16および図17では表示パネル14の一部も示す。
なお、図16に示す本実施形態のタッチパネル80b、タッチセンサー82bにおいて、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
また、図17に示す本実施形態の変形例のタッチパネル80c、タッチセンサー82cにおいて、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態のタッチパネル80bは、第1の実施形態のタッチパネル20(図3参照)、タッチセンサー16(図3参照)に比して、基板22の表面22aおよび裏面22bのいずれか一方の面に、第1感知電極34aと第2感知電極34bが形成されている点で異なり、それ以外の構成は第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
図16に示すタッチパネル80bは、基板22の表面22aに第1感知電極34aと第2感知電極34bが形成されている。
また、図17に示すタッチパネル80cは、基板22の表面22aへの第1端子配線部36aおよび第2端子配線部36bの配線形成が、第1端子配線部36aおよび第2端子配線部36bをスルーホール84内に形成された導電層86を介して基板22の裏面22bに導出する構成である。それ以外の構成は、本実施形態のタッチパネル80bと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
図17に示すタッチパネル80cでは、基板22にスルーホール84を形成し、このスルーホール84内に導電層86を形成している。スルーホール84および導電層86は、例えば、多層プリント配線基板における各層間の電気接続で用いられるめっきスルーホールの形成方法を用いることで形成することができる。
なお、本実施形態のタッチパネル80b、タッチセンサー82bおよび変形例のタッチパネル80c、タッチセンサー82cにおいても、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の第6の実施形態のタッチパネルについて説明する。
図18は本発明の第6の実施形態のタッチパネルを示す要部断面図であり、図19は本発明の第6の実施形態のタッチパネルの第1の変形例を示す要部断面図であり、図20は本発明の第6の実施形態のタッチパネルの第2の変形例を示す要部断面図である。図18〜図20では表示パネル14の一部も示す。
なお、図18に示す本実施形態のタッチパネル80d、タッチセンサー82dにおいて、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
また、図19に示す本実施形態の第1の変形例のタッチパネル80e、タッチセンサー82e、図20に示す本実施形態の第2の変形例のタッチパネル80f、タッチセンサー82fにおいて、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同一構成物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
本実施形態のタッチパネル80dは、第1の実施形態のタッチパネル20(図3参照)、タッチセンサー16(図3参照)に比して、基板90の構成が異なり、第1感知電極34aと第2感知電極34bが設けられているところが異なり、それ以外の構成は第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16および電子機器10と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
本実施形態のタッチパネル80dは、基板90が第1の支持体92と第2の支持体94の2層構造である。基板90では、第2の支持体94の表面94a上に第1の支持体92を配置して積層されている。第1の支持体92および第2の支持体94は、第1の実施形態のタッチパネル20の基板22と同じ透明基板を用いることができるため、構成等についての詳細な説明は省略する。
第1の支持体92と第2の支持体94とは、例えば、OCA(Optically Clear Adhesive)と呼ばれる光学的透明な粘着剤,またはOCR(Optically Clear Resin)と呼ばれる紫外線硬化樹脂等の光学的透明な樹脂を用いて接着される。また、第1の支持体92と第2の支持体94との間は、中空、すなわち、エアギャップとしてもよい。
タッチパネル80dでは、第1の支持体92の表面92aに第1感知電極34a、第1端子配線部36aおよび第1結線部38aが形成されている。第2の支持体94の表面94aに第2感知電極34b、第2端子配線部36bおよび第2結線部38bが形成されている。
第1の支持体92の表面92aに第1感知電極34a、第1端子配線部36aおよび第1結線部38aを形成したものと、第2の支持体94の表面94aに第2感知電極34b、第2端子配線部36bおよび第2結線部38bを形成したものを用意する。そして、第2の支持体94の表面94aに、上述の光学的透明な粘着剤を塗布して,第2の支持体94の表面94a上に第1の支持体92を配置して積層することで、タッチパネル80dを得ることができる。なお、光学的に透明な粘着剤に代えて紫外線硬化樹脂等の光学的透明な樹脂を用いて第2の支持体94の表面94a上に第1の支持体92を積層して、紫外線を照射することでタッチパネル80dを得ることができる。なお、紫外線とは、波長が100〜400nmの光線のことである。
基板90の第1の支持体92および第2の支持体94には、第1の実施形態のタッチパネル20の基板22と同じものを用いたが、これに限定されるものではない。可撓性、透明性および電気絶縁性が基板22と同じであれば、絶縁性材料で構成することもできる。
また、図19に示すタッチパネル80eは、第1の支持体92の表面92aの第1端子配線部36aをスルーホール84内に形成された導電層86を介して第1の支持体92の裏面92bに導出する構成である。それ以外の構成は、本実施形態のタッチパネル80dと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
さらに、図20に示すタッチパネル80fは、第2の支持体94の表面94aの第2端子配線部36bをスルーホール84内に形成された導電層86を介して第2の支持体94の裏面94bに導出する構成である。それ以外の構成は、本実施形態のタッチパネル80dと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
図19に示すタッチパネル80eおよび図20に示すタッチパネル80fでは、基板22にスルーホール84を形成し、このスルーホール84内に導電層86を形成している。スルーホール84および導電層86は、例えば、多層プリント配線基板における各層間の電気接続で用いられるめっきスルーホールの形成方法を用いることで形成することができる。
なお、本実施形態のタッチパネル80d、タッチセンサー82dならびに第1の変形例のタッチパネル80e、タッチセンサー82eおよび第2の変形例のタッチパネル80f、タッチセンサー82fにおいても、第1の実施形態のタッチパネル20、タッチセンサー16aと同様の効果を得ることができる。
以下、タッチセンサー16の製造方法について説明する。
上述のように、タッチセンサーについては種々の例を挙げて説明したが、代表的に図3に示すタッチセンサー16を挙げて説明する。上述のようにアンテナ26は、タッチセンサー16の第1感知電極34aと同一面上に形成されている。第1感知電極34aを基板22の表面22aの平面領域23aに形成する際に、側面領域23bにアンテナ26も一緒に同じ工程で、かつ同じ材料、例えば、銅を用いて形成することができる。このため、以下、タッチセンサー16の製造方法について説明するが、アンテナ26の製造方法にも適用できる。
タッチセンサー16を製造する方法としては、例えば、基板22上にめっき前処理材を用いて感光性被めっき層を形成し、その後、露光、現像処理した後にめっき処理を施すことにより、露光部および未露光部にそれぞれ金属部および光透過性部を形成して第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを形成してもよい。なお、さらに金属部に物理現像およびめっき処理の少なくとも一方を施すことによって金属部に導電性金属を担持させるようにしてもよい。
めっき前処理材を用いる方法のさらに好ましい形態としては、次の2通りの形態が挙げられる。なお、下記のより具体的な内容は、特開2003−213437号公報、特開2006−64923号公報、特開2006−58797号公報、および特開2006−135271号公報等に開示されている。
(a)基板22上に、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を含む被めっき層を塗布し、その後、露光・現像した後にめっき処理して金属部を被めっき材料上に形成させる態様。
(b)基板22上に、ポリマーおよび金属酸化物を含む下地層と、めっき触媒またはその前駆体と相互作用する官能基を含む被めっき層とをこの順に積層し、その後、露光・現像した後にめっき処理して金属部を被めっき材料上に形成させる態様。
あるいは、基板22に感光性ハロゲン化銀塩を含有する乳剤層を有する感光材料を露光し、現像処理を施すことによって、露光部および未露光部にそれぞれ金属部および光透過性部を形成して第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを形成するようにしてもよい。なお、さらに金属部に物理現像およびめっき処理の少なくとも一方を施すことによって金属部に導電性金属を担持させるようにしてもよい。
その他の方法としては、基板22上に形成された金属箔上のフォトレジスト膜を露光、現像処理してレジストパターンを形成し、レジストパターンから露出する金属箔をエッチングすることによって、第1感知電極34aおよび第2感知電極34bを形成するようにしてもよい。
あるいは、基板22上に金属微粒子を含むペーストを印刷し、ペーストに金属めっきを行うことによって、メッシュパターン36を形成するようにしてもよい。
あるいは、基板22上に、メッシュパターン36をスクリーン印刷版またはグラビア印刷版によって印刷形成するようにしてもよい。
あるいは、基板22上に、第1感知電極34aおよび第2感知電極34bをインクジェットにより形成するようにしてもよい。
あるいは、フィルム上に樹脂層を形成し、エンボスパターンが形成されたモールドを樹脂層に圧着させて樹脂層に陰刻パターンを形成した後、樹脂層の陰刻パターンを含む全面に電極材料を塗布する。その後、樹脂層の表面上の電極材料を除去することによって、樹脂層の陰刻パターンに充填された電極材料によるメッシュパターンを形成するようにしてもよい。
次に、タッチセンサー16において、特に好ましい態様であるめっき法を用いる方法を中心にして述べる。
タッチセンサー16の製造方法としては、基板上にパターン状被めっき層を形成する工程(工程1)と、パターン状被めっき層上にパターン状金属層を形成する工程(工程2)とを有する。
以下、各工程で使用される部材、材料、およびその手順について詳述する。
[工程1:パターン状被めっき層形成工程]
工程1は、金属イオンと相互作用する官能基(以後、「相互作用性基」とも称する)および重合性基を有する化合物を含有する被めっき層形成用組成物にパターン状にエネルギーを付与して、パターン状被めっき層を基板上に形成する工程である。より具体的には、まず、基板22上に被めっき層形成用組成物の塗膜を形成し、得られた塗膜に対してパターン状にエネルギーを付与することにより重合性基の反応を促進させて硬化し、次に、エネルギーが付与されなかった領域を除去してパターン状被めっき層を得る工程である。
上述の工程によって形成されるパターン状被めっき層は、相互作用性基の機能に応じて、後述する工程2で金属イオンを吸着(付着)する。つまり、パターン状被めっき層は、金属イオンの良好な受容層として機能する。また、重合性基は、エネルギー付与による硬化処理によって化合物同士の結合に利用され、硬さ・硬度に優れたパターン状被めっき層を得ることができる。
以下では、まず、本工程で使用される部材・材料について詳述し、その後、工程の手順について詳述する。
(基板)
基板22は、2つの主面を有し、上述のように可撓性を有する透明基板で構成されているが、感知電極等が形成されるため、電気絶縁材料で構成される。例えば、プラスチックフィルム、プラスチック板等の可撓性を有するものを用いることができる。プラスチックフィルムおよびプラスチック板は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル類、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、エチレンビニルアセテート(EVA)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)等のポリオレフィン類、ビニル系樹脂、その他、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等で構成することができる。光透過性、熱収縮性、および加工性等の観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)等のポリオレフィン類で構成することが好ましい。
基板22としては、大気圧プラズマ処理、コロナ放電処理、および紫外線照射処理のうち、少なくとも1つの処理が施された処理済支持体を用いることもできる。上述の処理が施されることにより、処理済支持体表面にはOH基等の親水性基が導入され、第1感知電極34aおよび第2感知電極34bとの密着性がより向上する。上述の処理の中でも、第1感知電極34aおよび第2感知電極34bとの密着性がより向上する点で、大気圧プラズマ処理が好ましい。
基板22の厚さは5〜350μmであることが好ましく、30〜150μmであることがさらに好ましい。5〜350μmの範囲であれば上述のように可視光の透過率が得られ、すなわち、透明であり、かつ取り扱いも容易である。
(被めっき層形成用組成物)
被めっき層形成用組成物には、金属イオンと相互作用する官能基および重合性基を有する化合物が含有される。
金属イオンと相互作用する官能基とは、後述する工程でパターン状被めっき層に付与される金属イオンと相互作用できる官能基を意図し、例えば、金属イオンと静電相互作用を形成可能な官能基、または金属イオンと配位形成可能な含窒素官能基、含硫黄官能基、含酸素官能基等を使用することができる。
相互作用性基としてより具体的には、アミノ基、アミド基、イミド基、ウレア基、3級のアミノ基、アンモニウム基、アミジノ基、トリアジン環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール基、イミダゾール基、ベンズイミダゾール基、キノリン基、ピリジン基、ピリミジン基、ピラジン基、ナゾリン基、キノキサリン基、プリン基、トリアジン基、ピペリジン基、ピペラジン基、ピロリジン基、ピラゾール基、アニリン基、アルキルアミン構造を含む基、イソシアヌル構造を含む基、ニトロ基、ニトロソ基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、シアノ基、シアネート基(R−O−CN)等の含窒素官能基;エーテル基、水酸基、フェノール性水酸基、カルボキシル基、カーボネート基、カルボニル基、エステル基、N−オキシド構造を含む基、S−オキシド構造を含む基、N−ヒドロキシ構造を含む基等の含酸素官能基;チオフェン基、チオール基、チオウレア基、チオシアヌール酸基、ベンズチアゾール基、メルカプトトリアジン基、チオエーテル基、チオキシ基、スルホキシド基、スルホン基、サルファイト基、スルホキシイミン構造を含む基、スルホキシニウム塩構造を含む基、スルホン酸基、スルホン酸エステル構造を含む基等の含硫黄官能基;ホスフォート基、ホスフォロアミド基、ホスフィン基、リン酸エステル構造を含む基等の含リン官能基;塩素、臭素等のハロゲン原子を含む基等が挙げられ、塩構造をとりうる官能基においてはそれらの塩も使用することができる。
なかでも、極性が高く、金属イオン等への吸着能が高いことから、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、およびボロン酸基等のイオン性極性基、エーテル基、またはシアノ基が特に好ましく、カルボキシル基またはシアノ基がさらに好ましい。
化合物中には、相互作用性基が2種以上含まれていてもよい。また、化合物中に含まれる相互作用性基の数は特に制限されず、1つでも、2つ以上でもよい。
重合性基は、エネルギー付与により、化学結合を形成しうる官能基であり、例えば、ラジカル重合性基、カチオン重合性基等が挙げられる。なかでも、反応性がより優れる点から、ラジカル重合性基が好ましい。ラジカル重合性基としては、例えば、アクリル酸エステル基(アクリロイルオキシ基)、メタクリル酸エステル基(メタクリロイルオキシ基)、イタコン酸エステル基、クロトン酸エステル基、イソクロトン酸エステル基、マレイン酸エステル基等の不飽和カルボン酸エステル基、スチリル基、ビニル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基等が挙げられる。なかでも、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、ビニル基、スチリル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基が好ましく、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、スチリル基が特に好ましい。
化合物中には、重合性基が2種以上含まれていてもよい。また、化合物中に含まれる重合性基の数は特に制限されず、1つでも、2つ以上でもよい。
上述の化合物は、低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよい。低分子化合物は分子量が1000未満の化合物を意図し、高分子化合物とは分子量が1000以上の化合物を意図する。
なお、上述の重合性基を有する低分子化合物とは、いわゆるモノマー(単量体)に該当する。また、高分子化合物とは、所定の繰り返し単位を有するポリマーであってもよい。
また、化合物としては1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上述の化合物がポリマーである場合、ポリマーの重量平均分子量は特に制限されないが、溶解性等、取り扱い性がより優れる点で、1000以上70万以下が好ましく、更に好ましくは2000以上20万以下である。特に、重合感度の観点から、20000以上であることが好ましい。
このような重合性基および相互作用性基を有するポリマーの合成方法は特に制限されず、公知の合成方法(特許公開2009−280905号の段落[0097]〜[0125]参照)が使用される。
(ポリマーの好適態様1)
ポリマーの第1の好ましい態様として、下記式(a)で表される重合性基を有する繰り返し単位(以下、適宜重合性基ユニットとも称する)、および下記式(b)で表される相互作用性基を有する繰り返し単位(以下、適宜相互作用性基ユニットとも称する)を含む共重合体が挙げられる。
上述の式(a)および式(b)中、R1〜R5は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を表す。なお、置換基の種類は特に制限されないが、メトキシ基、塩素原子、臭素原子、またはフッ素原子等が挙げられる。
なお、R1としては、水素原子、メチル基、または臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。R2としては、水素原子、メチル基、または臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。R3としては、水素原子が好ましい。R4としては、水素原子が好ましい。R5としては、水素原子、メチル基、または臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。
上述の式(a)および式(b)中、X、Y、およびZは、それぞれ独立して、単結合、または置換または無置換の二価の有機基を表す。二価の有機基としては、置換または無置換の二価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜8。例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基)、置換もしくは無置換の二価の芳香族炭化水素基(好ましくは炭素数6〜12。例えば、フェニレン基)、−O−、−S−、−SO2−、−N(R)−(R:アルキル基)、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基等)等が挙げられる。
X、Y、およびZとしては、ポリマーの合成が容易で、パターン状金属層の密着性がより優れる点で、単結合、エステル基(−COO−)、アミド基(−CONH−)、エーテル基(−O−)、または置換もしくは無置換の二価の芳香族炭化水素基が好ましく、単結合、エステル基(−COO−)、アミド基(−CONH−)がより好ましい。
上述の式(a)および式(b)中、L1およびL2は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは無置換の二価の有機基を表す。二価の有機基の定義としては、上述のX、Y、およびZで述べた二価の有機基と同義である。
1としては、ポリマーの合成が容易で、パターン状金属層の密着性がより優れる点で、脂肪族炭化水素基、またはウレタン結合もしくはウレア結合を有する二価の有機基(例えば、脂肪族炭化水素基)が好ましく、なかでも、総炭素数1〜9であるものが好ましい。なお、ここで、L1の総炭素数とは、L1で表される置換または無置換の二価の有機基に含まれる総炭素原子数を意味する。
また、L2は、パターン状金属層の密着性がより優れる点で、単結合、または二価の脂肪族炭化水素基、二価の芳香族炭化水素基、もしくはこれらを組み合わせた基であることが好ましい。なかでも、L2は、単結合、または総炭素数が1〜15であることが好ましく、特に無置換であることが好ましい。なお、ここで、L2の総炭素数とは、L2で表される置換または無置換の二価の有機基に含まれる総炭素原子数を意味する。
上述の式(b)中、Wは、相互作用性基を表す。相互作用性基の定義は、上述の通りである。
上述の重合性基ユニットの含有量は、反応性(硬化性、重合性)および合成の際のゲル化の抑制の点から、ポリマー中の全繰り返し単位に対して、5〜50モル%が好ましく、5〜40モル%がより好ましい。
また、上述の相互作用性基ユニットの含有量は、金属イオンに対する吸着性の観点から、ポリマー中の全繰り返し単位に対して、5〜95モル%が好ましく、10〜95モル%がより好ましい。
(ポリマーの好適態様2)
ポリマーの第2の好ましい態様としては、下記式(A)、式(B)、および式(C)で表される繰り返し単位を含む共重合体が挙げられる。
式(A)で表される繰り返し単位は上述の式(a)で表される繰り返し単位と同じであり、各基の説明も同じである。
式(B)で表される繰り返し単位中のR5、XおよびL2は、上述の式(b)で表される繰り返し単位中のR5、XおよびL2と同じであり、各基の説明も同じである。
式(B)中のWaは、後述するVで表される親水性基またはその前駆体基を除く、金属イオンと相互作用する基を表す。なかでも、シアノ基、エーテル基が好ましい。
式(C)中、R6は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換のアルキル基を表す。
式(C)中、Uは、単結合、または置換または無置換の二価の有機基を表す。二価の有機基の定義は、上述のX、YおよびZで表される二価の有機基と同義である。Uとしては、ポリマーの合成が容易で、パターン状金属層の密着性がより優れる点で、単結合、エステル基(−COO−)、アミド基(−CONH−)、エーテル基(−O−)、または置換もしくは無置換の二価の芳香族炭化水素基が好ましい。
式(C)中、L3は、単結合、または置換もしくは無置換の二価の有機基を表す。二価の有機基の定義は、上述のL1およびL2で表される二価の有機基と同義である。L3としては、ポリマーの合成が容易で、パターン状金属層の密着性がより優れる点で、単結合、または二価の脂肪族炭化水素基、二価の芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基であることが好ましい。
式(C)中、Vは親水性基またはその前駆体基を表す。親水性基とは親水性を示す基であれば特に限定されず、例えば、水酸基、カルボン酸基等が挙げられる。また、親水性基の前駆体基とは、所定の処理(例えば、酸またはアルカリにより処理)により親水性基を生じる基を意味し、例えば、THP(2−テトラヒドロピラニル基)で保護したカルボキシル基等が挙げられる。
親水性基としては、金属イオンとの相互作用の点で、イオン性極性基であることが好ましい。イオン性極性基としては、具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基が挙げられる。中でも、適度な酸性(他の官能基を分解しない)という点から、カルボン酸基が好ましい。
上述のポリマーの第2の好ましい態様における各ユニットの好ましい含有量は、以下の通りである。
式(A)で表される繰り返し単位の含有量は、反応性(硬化性、重合性)および合成の際のゲル化の抑制の点から、ポリマー中の全繰り返し単位に対して、5〜50モル%が好ましく、5〜30モル%がより好ましい。
式(B)で表される繰り返し単位の含有量は、金属イオンに対する吸着性の観点から、ポリマー中の全繰り返し単位に対して、5〜75モル%が好ましく、10〜70モル%がより好ましい。
式(C)で表される繰り返し単位の含有量は、水溶液による現像性と耐湿密着性の点から、ポリマー中の全繰り返し単位に対して、10〜70モル%が好ましく、20〜60モル%がより好ましく、30〜50モル%がさらに好ましい。
上述のポリマーの具体例としては、例えば、特開2009−007540号公報の段落[0106]〜[0112]に記載のポリマー、特開2006−135271号公報の段落[0065]〜[0070]に記載のポリマー、US2010−080964号の段落[0030]〜[0108]に記載のポリマー等が挙げられる。
このポリマーは、公知の方法(例えば、上述ので列挙された文献中の方法)により製造することができる。
(モノマーの好適態様)
上述の化合物がいわゆるモノマーである場合、好適態様の一つとして式(X)で表される化合物が挙げられる。
式(X)中、R11〜R13は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換のアルキル基を表す。無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基が挙げられる。また、置換アルキル基としては、メトキシ基、塩素原子、臭素原子、またはフッ素原子等で置換された、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。なお、R11としては、水素原子、またはメチル基が好ましい。R12としては、水素原子が好ましい。R13としては、水素原子が好ましい。
10は、単結合、または二価の有機基を表す。二価の有機基としては、置換もしくは無置換の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜8)、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基(好ましくは炭素数6〜12)、−O−、−S−、−SO2−、−N(R)−(R:アルキル基)、−CO−、−NH−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基(例えば、アルキレンオキシ基、アルキレンオキシカルボニル基、アルキレンカルボニルオキシ基等)等が挙げられる。
置換または無置換の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、もしくはブチレン基、またはこれらの基が、メトキシ基、塩素原子、臭素原子、もしくはフッ素原子等で置換されたものが好ましい。
置換または無置換の芳香族炭化水素基としては、無置換のフェニレン基、またはメトキシ基、塩素原子、臭素原子、もしくはフッ素原子等で置換されたフェニレン基が好ましい。
式(X)中、L10の好適態様の一つとしては、−NH−脂肪族炭化水素基−、または−CO−脂肪族炭化水素基−が挙げられる。
Wの定義は、式(b)中のWの定義の同義であり、相互作用性基を表す。相互作用性基の定義は、上述の通りである。
式(X)中、Wの好適態様としては、イオン性極性基が挙げられ、カルボン酸基がより好ましい。
上述の化合物がいわゆるモノマーである場合、他の好適態様の一つとして式(1)で表される化合物が挙げられる。
式(1)中、R10は、水素原子、金属カチオン、または第四級アンモニウムカチオンを表す。金属カチオンとしては、例えば、アルカリ金属カチオン(ナトリウムイオン、カルシウムイオン)、銅イオン、パラジウムイオン、銀イオン等が挙げられる。なお、金属カチオンとしては、主に1価または2価のものが使用され、2価のもの(例えば、パラジウムイオン)が使用される場合、後述するnは2を表す。
第四級アンモニウムカチオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン等が挙げられる。
なかでも、金属イオンの付着、およびパターニング後の金属残渣の点から、水素原子であることが好ましい。
式(1)中のL10の定義は、上述の式(X)中のL10の定義と同義であり、単結合、または二価の有機基を表す。二価の有機基の定義は、上述の通りである。
式(1)中のR11〜R13の定義は、上述の式(X)中のR11〜R13の定義と同義であり、水素原子、または置換もしくは無置換のアルキル基を表す。なお、R11〜R13の好適態様は上述の通りである。
nは、1または2の整数を表す。なかでも、化合物の入手性の観点から、nは1であることが好ましい。
式(1)で表される化合物の好適態様として、式(2)で表される化合物が挙げられる。
式(2)中、R10、R11およびnは、上述の定義と同じである。
11は、エステル基(−COO−)、アミド基(−CONH−)、またはフェニレン基を表す。なかでも、L11がアミド基であると、得られる被めっき層の重合性、および耐溶剤性(例えば、アルカリ溶剤耐性)が向上する。
12は、単結合、2価の脂肪族炭化水素基(好ましくは炭素数1〜8、より好ましくは炭素数3〜5)、または2価の芳香族炭化水素基を表す。脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状であってもよい。なお、L12が単結合の場合、L11はフェニレン基を表す。
式(1)で表される化合物の分子量は特に制限されないが、揮発性、溶剤への溶解性、成膜性、および取り扱い性等の観点から、100〜1000が好ましく、100〜300がより好ましい。
被めっき層形成用組成物中の上述の化合物の含有量は特に制限されないが、組成物全量に対して、2〜50質量%が好ましく、5〜30質量%がより好ましい。上述の範囲内であれば、組成物の取り扱い性に優れ、パターン状被めっき層の層厚の制御がしやすい。
被めっき層形成用組成物には、取り扱い性の点から溶剤が含まれることが好ましい。
使用できる溶剤は特に限定されず、例えば、水;メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤;酢酸等の酸;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド系溶剤;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶剤;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶剤;この他にも、エーテル系溶剤、グリコール系溶剤、アミン系溶剤、チオール系溶剤、ハロゲン系溶剤等が挙げられる。
この中でも、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、ケトン系溶剤、ニトリル系溶剤、およびカーボネート系溶剤が好ましい。
被めっき層形成用組成物中の溶剤の含有量は特に制限されないが、組成物全量に対して、50〜98質量%が好ましく、70〜95質量%がより好ましい。上述の範囲内であれば、組成物の取り扱い性に優れ、パターン状被めっき層の層厚の制御等がしやすい。
被めっき層形成用組成物には、重合開始剤が含まれていてもよい。重合開始剤が含まれることにより、化合物間、および化合物と基板との間の結合がより形成され、結果として密着性により優れたパターン状金属層を得ることができる。
使用される重合開始剤としては特に制限はなく、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤等を用いることができる。光重合開始剤の例としては、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、α−アミノアルキルフェノン類、ベンゾイン類、ケトン類、チオキサントン類、ベンジル類、ベンジルケタール類、オキスムエステル類、アンソロン類、テトラメチルチウラムモノサルファイド類、ビスアシルフォスフィノキサイド類、アシルフォスフィンオキサイド類、アントラキノン類、アゾ化合物等およびその誘導体を挙げることができる。
また、熱重合開始剤の例としては、ジアゾ系化合物、またはペルオキサイド系化合物等が挙げられる。
被めっき層形成用組成物中に重合開始剤が含まれる場合、重合開始剤の含有量は組成物全量に対して、0.01〜1質量%であることが好ましく、0.1〜0.5質量%であることがより好ましい。上述の範囲内であれば、組成物の取り扱い性に優れ、得られるパターン状金属層の密着性がより優れる。
被めっき層形成用組成物には、モノマー(但し、上述の式(X)または式(1)で表される化合物を除く)が含まれていてもよい。モノマーが含まれることにより、被めっき層中の架橋密度等を適宜制御することができる。
使用されるモノマーは特に制限されず、例えば、付加重合性を有する化合物としてはエチレン性不飽和結合を有する化合物、開環重合性を有する化合物としてはエポキシ基を有する化合物等が挙げられる。なかでも、パターン状被めっき層中の架橋密度を向上し、パターン状金属層の密着性がより向上する点から、多官能モノマーを使用することが好ましい。多官能モノマーとは、重合性基を2個以上有するモノマーを意味する。具体的には、2〜6個の重合性基を有するモノマーを使用することが好ましい。
反応性に影響を与える架橋反応中の分子の運動性の観点から、用いる多官能モノマーの分子量としては150〜1000が好ましく、更に好ましくは200〜700である。また、複数存在する重合性基同士の間隔(距離)としては原子数で1〜15であることが好ましく、6以上10以下であることがさらに好ましい。
被めっき層形成用組成物には、他の添加剤(例えば、増感剤、硬化剤、重合禁止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、フィラー、粒子、難燃剤、界面活性剤、滑剤、可塑剤等)を必要に応じて添加してもよい。
(工程1の手順)
工程1では、まず、基板上に被めっき層形成用組成物を配置するが、その方法は特に制限されず、例えば、上述の被めっき層形成用組成物を基板上に接触させて、被めっき層形成用組成物の塗膜(被めっき層前駆体層)を形成する方法が挙げられる。この方法としては、例えば、上述の被めっき層形成用組成物を基板上に塗布する方法(塗布法)が挙げられる。
塗布法の場合に、被めっき層形成用組成物を基板上に塗布する方法は特に制限されず、公知の方法(例えば、スピンコート、ダイコート、ディップコート等)を使用できる。
取り扱い性および製造効率の観点からは、被めっき層形成用組成物を基板上に塗布し、必要に応じて乾燥処理を行って残存する溶剤を除去して、塗膜を形成する態様が好ましい。
なお、乾燥処理の条件は特に制限されないが、生産性がより優れる点で、室温〜220℃(好ましくは50〜120℃)で、1〜30分間(好ましく1〜10分間)実施することが好ましい。
基板上の上述の化合物を含む塗膜にパターン状にエネルギー付与する方法は特に制限されない。例えば、加熱処理または露光処理(光照射処理)等が用いられることが好ましく、処理が短時間で終わる点より、露光処理が好ましい。塗膜にエネルギーを付与することにより、化合物中の重合性基が活性化され、化合物間の架橋が生じ、層の硬化が進行する。
露光処理には、UVランプ、可視光線等による光照射等が用いられる。光源としては、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、等がある。放射線としては、電子線、X線、イオンビーム、遠赤外線等もある。具体的な態様としては、赤外線レーザによる走査露光、キセノン放電灯等の高照度フラッシュ露光、および赤外線ランプ露光等が好適に挙げられる。
露光時間としては、化合物の反応性および光源により異なるが、通常、10秒〜5時間の間である。露光エネルギーとしては、10〜8000mJ程度であればよく、好ましくは50〜3000mJの範囲である。
なお、上述の露光処理をパターン状に実施する方法は特に制限されず、公知の方法が採用され、例えば、マスクを介して露光光を塗膜に照射すればよい。
また、エネルギー付与として加熱処理を用いる場合、送風乾燥機、オーブン、赤外線乾燥機、加熱ドラム等を用いることができる。
次に、塗膜中のエネルギー付与が実施されなかった部分を除去して、パターン状被めっき層を形成する。
上述の除去方法は特に制限されず、使用される化合物によって適宜最適な方法が選択される。例えば、アルカリ性溶液(好ましくはpH:13.0〜13.8)を現像液として用いる方法が挙げられる。アルカリ性溶液を用いて、エネルギー未付与領域を除去する場合は、エネルギーが付与された塗膜を有する基板を溶液中に浸漬させる方法、またはその基板上に現像液を塗布する方法等が挙げられるが、浸漬する方法が好ましい。浸漬する方法の場合、浸漬時間としては生産性・作業性等の観点から、1分から30分程度が好ましい。
また、他の方法としては、上述の化合物が溶解する溶剤を現像液とし、それに浸漬する方法が挙げられる。
(パターン状被めっき層)
上述の処理により形成されるパターン状被めっき層の厚みは特に制限されないが、生産性の点から、0.01〜10μmが好ましく、0.2〜5μmがより好ましく、0.3〜3.0μmが特に好ましい。
パターン状被めっき層のパターン形状は特に制限されず、パターン状金属層を形成したい場所にあわせて調整され、例えば、メッシュパターン等が挙げられる。なお、格子の形状は特に制限されず、略ひし形の形状、または多角形状(例えば、三角形、四角形、六角形)としてもよい。また、一辺の形状を直線状の他、湾曲形状でもよいし、円弧状にしてもよい。
[工程2:パターン状金属層形成工程]
工程2は、上述の工程1で形成されたパターン状被めっき層に金属イオンを付与して、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層に対してめっき処理を行い、パターン状被めっき層上にパターン状金属層を形成する工程である。本工程を実施することにより、パターン状被めっき層上にパターン状金属層が配置される。
以下では、パターン状被めっき層に金属イオンを付与する工程(工程2−1)と、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層に対してめっき処理を行う工程(工程2−2)とに分けて説明する。
(工程2−1:金属イオン付与工程)
本工程では、まず、パターン状被めっき層に金属イオンを付与する。上述の化合物由来の相互作用性基が、その機能に応じて、付与された金属イオンを付着(吸着)する。より具体的には、被めっき層中および被めっき層表面上に、金属イオンが付与される。
金属イオンとは、化学反応によりめっき触媒となりうるものであり、より具体的には、還元反応によりめっき触媒である0価金属になる。本工程では、金属イオンをパターン状被めっき層へ付与した後、めっき浴(例えば、無電解めっき浴)への浸漬前に、別途還元反応により0価金属に変化させてめっき触媒としてもよいし、金属イオンのままめっき浴に浸漬し、めっき浴中の還元剤により金属(めっき触媒)に変化させてもよい。
金属イオンは、金属塩を用いてパターン状被めっき層に付与することが好ましい。使用される金属塩としては、適切な溶剤に溶解して金属イオンと塩基(陰イオン)とに解離されるものであれば特に制限はなく、M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)、M3/n(PO4)(Mは、n価の金属原子を表す)等が挙げられる。金属イオンとしては、上述の金属塩が解離したものを好適に用いることができる。具体例としては、例えば、Agイオン、Cuイオン、Alイオン、Niイオン、Coイオン、Feイオン、Pdイオンが挙げられ、中でも、多座配位可能なものが好ましく、特に、配位可能な官能基の種類数および触媒能の点で、Agイオン、Pdイオンが好ましい。
金属イオンをパターン状被めっき層に付与する方法としては、例えば、金属塩を適切な溶剤で溶解し、解離した金属イオンを含む溶液を調製し、その溶液をパターン状被めっき層上に塗布するか、またはその溶液中にパターン状被めっき層が形成された基板を浸漬すればよい。
上述の溶剤としては、水または有機溶剤が適宜使用される。有機溶剤としては、パターン状被めっき層に浸透しうる溶剤が好ましく、例えば、アセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、エチレングリコールジアセテート、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、アセトフェノン、2−(1−シクロヘキセニル)シクロヘキサノン、プロピレングリコールジアセテート、トリアセチン、ジエチレングリコールジアセテート、ジオキサン、N−メチルピロリドン、ジメチルカーボネート、ジメチルセロソルブ等を用いることができる。
溶液中の金属イオン濃度は特に制限されないが、0.001〜50質量%であることが好ましく、0.005〜30質量%であることがより好ましい。
また、接触時間としては、30秒〜24時間程度であることが好ましく、1分〜1時間程度であることがより好ましい。
被めっき層の金属イオンの吸着量に関しては、使用するめっき浴種、触媒金属種、パターン状被めっき層の相互作用性基種、使用方法等により異なるが、めっきの析出性の観点から、5〜1000mg/m2が好ましく、10〜800mg/m2がより好ましく、特に20〜600mg/m2が好ましい。
(工程2−2:めっき処理工程)
次に、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層に対してめっき処理を行う。
めっき処理の方法は特に制限されず、例えば、無電解めっき処理、または電解めっき処理(電気めっき処理)が挙げられる。本工程では、無電解めっき処理を単独で実施してもよいし、無電解めっき処理を実施した後にさらに電解めっき処理を実施してもよい。
なお、本明細書においては、いわゆる銀鏡反応は、上述の無電解めっき処理の一種として含まれる。よって、例えば、銀鏡反応等によって、付着させた金属イオンを還元させて、所望のパターン状金属層を形成してもよく、さらにその後電解めっき処理を実施してもよい。
以下、無電解めっき処理、および電解めっき処理の手順について詳述する。
無電解めっき処理とは、めっきとして析出させたい金属イオンを溶かした溶液を用いて、化学反応によって金属を析出させる操作のことをいう。
本工程における無電解めっき処理は、例えば、金属イオンが付与されたパターン状被めっき層を備える基板を、水洗して余分な金属イオンを除去した後、無電解めっき浴に浸漬して行う。使用される無電解めっき浴としては、公知の無電解めっき浴を使用することができる。なお、無電解めっき浴中において、金属イオンの還元とこれに引き続き無電解めっきが行われる。
パターン状被めっき層中の金属イオンの還元は、上述のような無電解めっき液を用いる態様とは別に、触媒活性化液(還元液)を準備し、無電解めっき処理前の別工程として行うことも可能である。触媒活性化液は、金属イオンを0価金属に還元できる還元剤を溶解した液で、液全体に対する還元剤の濃度が0.1〜50質量%が好ましく、1〜30質量%がより好ましい。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、ジメチルアミンボランのようなホウ素系還元剤、ホルムアルデヒド、次亜リン酸等の還元剤を使用することが可能である。
浸漬の際には、攪拌または揺動を加えながら浸漬することが好ましい。
一般的な無電解めっき浴の組成としては、溶剤(例えば、水)の他に、1.めっき用の金属イオン、2.還元剤、3.金属イオンの安定性を向上させる添加剤(安定剤)が主に含まれている。このめっき浴には、これらに加えて、めっき浴の安定剤等公知の添加剤が含まれていてもよい。
無電解めっき浴に用いられる有機溶剤としては、水に可能な溶剤である必要があり、その点から、アセトン等のケトン類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類が好ましく用いられる。無電解めっき浴に用いられる金属の種類としては、銅、すず、鉛、ニッケル、金、銀、パラジウム、ロジウムが知られており、中でも、導電性の観点からは、銅、銀、金が好ましく、銅がより好ましい。また、上述の金属に合わせて最適な還元剤、添加剤が選択される。
無電解めっき浴への浸漬時間としては、1分〜6時間程度であることが好ましく、1分〜3時間程度であることがより好ましい。
電解めっき処理とは、めっきとして析出させたい金属イオンを溶かした溶液を用いて、電流によって金属を析出させる操作のことをいう。
なお、上述のように、本工程においては、上述の無電解めっき処理の後に、必要に応じて、電解めっき処理を行うことができる。このような態様では、形成されるパターン状金属層の厚みを適宜調整可能である。
電解めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、電解めっきに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛等が挙げられ、導電性の観点から、銅、金、銀が好ましく、銅がより好ましい。
また、電解めっきにより得られるパターン状金属層の膜厚は、めっき浴中に含まれる金属濃度、または電流密度等を調整することで制御することができる。
上述の手順によって形成されるパターン状金属層の厚みは特に制限されず、使用目的に応じ適宜最適な厚みが選択されるが、導電特性の点から、0.1μm以上であることが好ましく、0.5μm以上であることが好ましく、1〜30μmがより好ましい。
また、パターン状金属層を構成する金属の種類は特に制限されず、例えば、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛等が挙げられ、導電性の観点から、銅、金、銀が好ましく、銅、銀がより好ましい。
パターン状金属層のパターン形状は特に制限されないが、パターン状金属層はパターン状被めっき層上に配置されるため、パターン状被めっき層のパターン形状によって調整され、例えば、メッシュパターン等が挙げられる。メッシュパターンのパターン状金属層は、タッチパネル中のセンサー電極として好適に適用することができる。
なお、上述の処理を実施した後のパターン状被めっき層には、金属イオンが還元して生成される金属粒子が含まれる。この金属粒子は高密度でパターン状被めっき層に分散している。また、上述のように、パターン状被めっき層とパターン状金属層との界面は、複雑な形状を形成しており、このような界面形状の影響によりパターン状金属層がより黒色に視認される。
本発明においては、形成されたパターン状金属層に被覆層を設けてもよい。特にパターン状金属層表面を直接目視するような層構成である場合、パターン状金属層表面を黒くする(黒化する)ことでパターン状金属層の金属光沢を低減する効果および銅色を目立たなくする効果が得られる。それ以外にも、防錆効果およびマイグレーション防止効果も得られる。
黒化方法としては、積層方法と、置換方法がある。積層方法としては、公知の黒化めっきと呼ばれるもの等が使用して被覆層(黒化層)を積層する方法が挙げられ、ニッカブラック(日本化学産業社製)またはエボニークロム85シリーズ(金属化学工業社製)等を使用することができる。また、置換方法としては、パターン状金属層表面を硫化または酸化して被覆層(黒化層)を作製する方法、およびパターン状金属層表面をより貴な金属に置換して被覆層(黒化層)を作製する方法が挙げられる。硫化方法としては、エンプレートMB438A(メルテックス社製)等があり、酸化方法としては、PROBOND80(ロームアンドハース電子材料株式会社製)等を用いることができる。貴な金属への置換めっきとしては、パラジウムを用いることができる。
<積層体>
上述の工程を経ることにより、2つの主面を有する基板と、基板の少なくとも一方の主面上に配置され、上述の被めっき層形成用組成物に対してパターン状にエネルギーを付与して形成されるパターン状被めっき層と、パターン状被めっき層上に配置され、めっき処理を行い形成されるパターン状金属層とを備える導電性積層体が形成される。
導電性積層体においては、基板の一方の主面上にのみ、パターン状被めっき層およびパターン状金属層が配置されていてもよいし、基板の2つの主面の両面に、パターン状被めっき層およびパターン状金属層が配置されていてもよい。なお、基板の両面にパターン状被めっき層およびパターン状金属層を配置する場合は、上述の工程1および工程2を基板の両面に対して実施すればよい。
本発明に用いられる際、隣接層として、オーバーコート層または光学的透明層等が隣接する場合があるが、これら隣接層には銅の錆を防止する目的で、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸等の直鎖アルキル二カルボン酸、リン酸モノメチル、リン酸モノエチル等のリン酸エステル化合物、キナルジン酸等のピリジン系化合物、トリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール、ナフトールトリアゾール等のトリアゾール系、1H−テトラゾール等のテトラゾール類、ベンゾテトラゾール等のテトラゾール系、4,4'−ブチリデンビス-(6−tert−ブチル−3−メチルフェノール)等のビスフェノール系、ペンタエリスリチル-テトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]等のヒンダーフェノール系、サリチル酸誘導体系、ヒドラジド誘導体、芳香族リン酸エステル、チオ尿素類、トルトライアゾールまたは2−メルカプトキサゾールチオール、メチルベンゾチアゾール、メルカプトチアゾリン等のメルカプト基を有する化合物、トリアジン環化合物を加えてもよい。
また、隣接層には、クラウンエーテル、環状リン化合物のような環状化合物を加えてもよい。
また、隣接層には、アルキルベンゼンスルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、アルケニルコハク酸塩等のアニオン界面活性剤、PVP等のルイス塩基としての性質を有する水溶性高分子、アリールスルホン酸/塩ポリマー、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリメタリルスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、アクリル酸−3−スルホプロピルホモポリマー、メタクリル酸−3−スルホプロピルホモポリマー、2−ヒドロキシ−3−アクリルアミドプロパンスルホン酸ホモポリマー等のスルホン酸基含有ポリマーを加えてもよい。
また、隣接層には、五酸化アンチモン水和物、アルミカップリング剤、ジルコニウムアルコキシド等の金属キレート化合物、亜鉛化合物、アルミニウム化合物、バリウム化合物、ストロンチウム化合物およびカルシウム化合物を加えてもよい。亜鉛化合物としては、リン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、酸化亜鉛等がある。アルミニウム化合物としては、トリポリリン酸二水素アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム等がある。バリウム化合物としては、メタホウ酸バリウム等がある。ストロンチウム化合物としては、炭酸ストロンチウム、酸化ストロンチウム、酢酸ストロンチウム、メタホウ酸ストロンチウム、金属ストロンチウム等がある。カルシウム化合物としては、リン酸カルシウム、モリブデン酸カルシウムがある。
また、隣接層には、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素等の酸化剤を加えてもよい。
また、隣接層には、ジクロロイソシアヌル酸塩とメタケイ酸ナトリウム五水和物を組み合わせて加えてもよい。
この他、公知の銅の腐食防止剤を使用することが出来る。また、これら化合物を2種以上含めて使用してよい。
パターン状金属層の周囲をこれら銅の腐食防止剤を含んだ組成物でコーティングすることで腐食防止をしてもよい。
基板上にプライマー層がさらに含まれていてもよい。基板とパターン状被めっき層との間にプライマー層が配置されることにより、両者の密着性がより向上する。
プライマー層の厚みは特に制限されないが、一般的には、0.01〜100μmが好ましく、0.05〜20μmがより好ましく、0.05〜10μmがさらに好ましい。
プライマー層の材料は特に制限されず、基板との密着性が良好な樹脂であることが好ましい。樹脂の具体例としては、例えば、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもまたそれらの混合物でもよく、例えば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、イソシアネート系樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルエーテル、ポリエーテルイミド、ABS樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。また、シアノ基を含有する樹脂を使用してもよく、具体的には、ABS樹脂、および特開2010−84196号〔0039〕〜〔0063〕記載の「側鎖にシアノ基を有するユニットを含むポリマー」を用いてもよい。
また、NBRゴム(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)およびSBRゴム(スチレン・ブタジエンゴム)等のゴム成分を用いることもできる。
プライマー層を構成する材料の好適態様の一つとしては、水素添加されていてもよい共役ジエン化合物単位を有するポリマーが挙げられる。共役ジエン化合物単位とは、共役ジエン化合物由来の繰り返し単位を意味する。共役ジエン化合物としては、一つの単結合で隔てられた、二つの炭素−炭素二重結合を有する分子構造を有する化合物であれば特に制限されない。
共役ジエン化合物由来の繰り返し単位の好適態様の一つとしては、ブタジエン骨格を有する化合物が重合反応することで生成する繰り返し単位が挙げられる。
上述の共役ジエン化合物単位は水素添加されていてもよく、水素添加された共役ジエン化合物単位を含む場合、パターン状金属層の密着性がより向上し好ましい。つまり、共役ジエン化合物由来の繰り返し単位中の二重結合が水素添加されていてもよい。
水素添加されていてもよい共役ジエン化合物単位を有するポリマーには、上述の相互作用性基が含まれていてもよい。
このポリマーの好適な態様としては、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、カルボキシル基含有ニトリルゴム(XNBR)、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレンゴム(NBIR)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、またはこれらの水素添加物(例えば、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム)等が挙げられる。
プライマー層には、他の添加剤(例えば、増感剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、フィラー、粒子、難燃剤、界面活性剤、滑剤、可塑剤等)が含まれていてもよい。
プライマー層の形成方法は特に制限されず、使用される樹脂を基板上にラミネートする方法、または必要な成分を溶解可能な溶剤に溶解し、塗布等の方法で基板表面上に塗布・乾燥する方法等が挙げられる。
塗布方法における加熱温度と時間は、塗布溶剤が充分乾燥し得る条件を選択すればよいが、製造適性の点からは、加熱温度200℃以下、時間60分以内の範囲の加熱条件を選択することが好ましく、加熱温度40〜100℃、時間20分以内の範囲の加熱条件を選択することがより好ましい。なお、使用される溶剤は、使用する樹脂に応じて適宜最適な溶剤(例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン)が選択される。
上述のプライマー層が配置された基板を使用する場合、プライマー層上に上述の工程1および工程2を実施することにより、所望の導電性積層体が得られる。
タッチセンサー16には、反射防止層等の機能層を付与してもよい。
[カレンダー処理]
金属部にカレンダー処理を施して平滑化するようにしてもよい。これによって金属部の導電性が顕著に増大する。カレンダー処理は、カレンダーロールにより行うことができる。カレンダーロールは通常一対のロールからなる態様が好ましい。
カレンダー処理に用いられるロールとしては、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のプラスチックロールまたは金属ロールが好適に用いられる。特に、両面に乳剤層を有する場合は、金属ロール同士で処理することが好ましい。片面に乳剤層を有する場合は、シワ防止の点から金属ロールとプラスチックロールの組み合わせとすることもできる。線圧力の上限値は1960N/cm(200kgf/cm、面圧に換算すると699.4kgf/cm2)以上、さらに好ましくは2940N/cm(300kgf/cm、面圧に換算すると935.8kgf/cm2)以上である。線圧力の上限値は、6880N/cm(700kgf/cm)以下である。
カレンダーロールで代表される平滑化処理の適用温度は10℃(温調なし)〜100℃が好ましく、より好ましい温度は、金属メッシュパターンまたは金属配線パターンの画線密度もしくは形状、またはバインダー種によって異なるが、おおよそ10℃(温調なし)〜50℃の範囲にある。10℃(温調なし)とは温度調整がない状態である。
なお、本発明は、下記表1および表2に記載の公開公報および国際公開パンフレットの技術と適宜組合わせて使用することができる。「特開」、「号公報」、「号パンフレット」等の表記は省略する。
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のタッチセンサーおよびタッチパネルについて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
10、11 電子機器
10a、22a、92a、94a 表面
10b、14b、22b、92b、94b 裏面
10c、10d、10e、10f 側面
12 筐体
12a、23f、23g 領域
14 表示パネル
14a 表示面
16、16a、82、82a〜82f タッチセンサー
18 コントローラ
20、60、80、80a〜80f タッチパネル
21、21a 構造体
22、90 基板
23a 平面領域
23b、23c、23d、23e 側面領域
24、24a、24b タッチセンサー部
25 周縁
25a、25b 境界
26、70 アンテナ
26a メアンダダイポールアンテナ(アンテナ)
27 角部
30 検出部
32 周辺配線部
34a 第1感知電極
34b 第2感知電極
35 金属細線
36、39 メッシュパターン
36a 第1端子配線部
36b 第2端子配線部
37 セル
38a 第1結線部
38b 第2結線部
40a 第1端子部
40b 第2端子部
50 導電体
51 端部
52、76 給電点
54、56、78 導体
62 シールド部
64 導電線
72 本体部
74 アンテナ素子
84 スルーホール
86 導電層
92 第1の支持体
94 第2の支持体
d 線幅

Claims (11)

  1. 複数の領域を有し、少なくとも平面領域と、前記平面領域に連続し、かつ前記平面領域に対して折曲された側面領域とを備える1つの基板と、
    前記基板の前記平面領域に設けられたタッチセンサー部と、
    前記基板の前記平面領域とは異なる他の領域に設けられた、複数のアンテナとを有し、
    前記基板は、可撓性を有する透明基板で構成され、
    前記アンテナは、複数種類あり、
    前記タッチセンサー部は、検出部と周辺配線部を備え、少なくとも前記検出部が金属細線で構成されていることを特徴とするタッチセンサー。
  2. 前記アンテナは、前記側面領域に設けられている請求項1に記載のタッチセンサー。
  3. 前記基板は、前記タッチセンサー部および前記アンテナの少なくとも一方への電磁波ノイズを遮蔽するシールド部が設けられている請求項1または2に記載のタッチセンサー。
  4. 前記基板は、前記平面領域または前記側面領域に連続する他の平面領域を備え、前記他の平面領域に、前記タッチセンサー部および前記アンテナの少なくとも一方への電磁波ノイズを遮蔽するシールド部が設けられている請求項1または2に記載のタッチセンサー。
  5. 前記タッチセンサー部および前記アンテナは、同一材料で構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載のタッチセンサー。
  6. 前記タッチセンサー部、前記アンテナおよび前記シールド部は、同一材料で構成されている請求項3または4に記載のタッチセンサー。
  7. 前記同一材料は、面抵抗が3Ω/sq.以下である請求項5または6に記載のタッチセンサー。
  8. 前記同一材料は、銅である請求項5〜7のいずれか1項に記載のタッチセンサー。
  9. 前記タッチセンサー部の前記検出部の前記金属細線の幅が5μm以下であり、前記アンテナはパターン幅が150μm以上である請求項1〜8のいずれか1項に記載のタッチセンサー。
  10. 前記タッチセンサー部の前記検出部および前記アンテナは、前記金属細線で構成されており、前記金属細線は、幅が5μm以下である請求項1〜9のいずれか1項に記載のタッチセンサー。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のタッチセンサーを有することを特徴とするタッチパネル。
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