JP6842275B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルに関する。

従来のタッチパネルでは、枠状の両面接着テープ又は接着剤（接着部）を用いて、上側のフィルム基板と下側基板とを貼り合わせた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

抵抗膜式のタッチパネルの場合、フィルム基板の裏面とガラス基板の表面には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）膜が形成されている。フィルム基板には例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基板が利用され、下側基板にはガラス基板が利用されている。

特開２０１４−５０２２９２号公報

抵抗膜式タッチパネルにおいて、フィルム基板はガラス基板より膨張率及び収縮率が高い特性を有している。したがって、液晶ディスプレイを点灯させて抵抗膜式タッチパネルが高温になり湿度が低下すると、フィルム基板が中心方向に向かって収縮し、フィルム基板の収縮に追随して接着部も内方へ引っ張られる現象が生じる。このとき接着部には外側に向けて復元力が発生して、フィルム基板を元の位置に戻そうとする力が働く。

ここで、タッチパネルの使用期間が数カ月といった短期間である場合には、接着部には復元力が残っているため、フィルム基板が収縮しても接着部が追随可能であり、フィルム基板の歪みは回避できる。しかし、数年といった長期間に渡ってタッチパネルが使用されている場合、フィルム基板が収縮している状態が続くと、長期間の使用のため復元力が弱まった接着部は内側方向にクリープ変形して元の位置に戻らず、永久歪みが接着部に発生してしまう。

接着部に永久歪みが発生すると、フィルム基板が膨張した場合に永久歪みの影響で接着部がフィルムの膨張に追随できず、その結果フィルム基板には波打つような変形が生じる。

フィルム基板に波打ちを発生させないためには、フィルム基板の膨張、収縮に対してせん断方向へフレキシブルに追随可能な高い弾性物性を有し、且つ長期間使用しても高い弾性物性を保持できることが求められる。しかし、長期間使用しても高い弾性物性が保持可能な接着部は、フィルム基板の波打ち変形を防止することはできるが、弾性力が高い為にフィルム基板やガラス基板への接着性（密着性）が悪く、特にフィルム基板との密着性が悪い。そのためフィルム基板の膨張や収縮の際にフィルム基板と接着部との界面から剥離する虞がある。

上記の点からタッチパネルには、せん断方向への弾性物性に優れ、且つ接着性を維持した接着部を用いることが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑み、せん断方向への弾性物性に優れ、且つ接着性を維持した接着部を有するタッチパネルを提供することにある。

本発明は、
透明導電性物質を被着してなる導電膜面を各々が備えた第１基板と第２基板とを、該導電膜面が互いに対向するように接着部を用いて貼り合わせてなるタッチパネルにおいて、
前記接着部は、
ベース層と、該ベース層の前記第１基板に対向する第１の面に貼り合わされた第１接着層と、前記ベース層の前記第２基板に対向する第２の面に貼り合わされた第２接着層とを有し、
前記第１接着層は、前記第２接着層よりせん断方向への弾性物性が高い高弾性接着層であり、
前記第２接着層は、前記第１接着層より被接着面との接着性が高い高接着性接着層である。

開示の技術によれば、せん断方向への弾性物性に優れ、且つ接着性を維持した接着部を有するタッチパネルを提供できる。

本実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す分解斜視図である。 図１のタッチパネルの断面図である。 粘着性試験における接着部の温度依存特性を示す図である。 第２接着層が第１接着層より厚い場合における上部フィルム基板の収縮時及び膨張時の変形を説明する図である。 第２接着層の厚みが第１接着層より薄い場合における上部フィルム基板の収縮時及び膨張時の変形を説明する図である。 実施例のタッチパネルを説明する説明図である。 図６に示すタッチパネルのクリープ試験の結果を示すグラフである。 比較例のクリープ試験の結果を示すグラフである。 本実施形態に係るタッチパネルの変形例を示す部分断面図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係るタッチパネルについて説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。また、本実施形態は抵抗膜式のタッチパネルを例に取り説明する。

図１は、本実施形態に係るタッチパネル１の概略構成を示す分解斜視図であり、図２はタッチパネル１の断面図である。

タッチパネル１は、第１基板である下部基板２と、接着部３と、第２基板である上部フィルム基板４を含む。

下部基板２と上部フィルム基板４とは、枠状の接着部３により互いに接着される。下部基板２及び上部フィルム基板４はそれぞれ、透明導電性物質を被着してなる導電膜面をその表面に有し、下部基板２及び上部フィルム基板４はそれぞれの導電膜面が対向するように貼り合わされる。

下部基板２は、上部フィルム基板４と対向する面に導電膜面としてのＩＴＯ膜を有している。下部基板２には、例えば厚さ０．７ｍｍ〜１．８ｍｍのソーダライムガラスが用いられる。

下部基板２が有するＩＴＯ膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成されている。

上部フィルム基板４は、指やペン等で押圧される側の基板であり、下部基板２と対向する面にＩＴＯ膜を有する。上部フィルム基板４には、例えばＰＥＴ基材が用いられる。ＰＥＴ基材の厚みは用途により異なるものであるが、例えば１５０〜２００μｍである。上部フィルム基板４の基材はＰＥＴ基材に限られず、可撓性を有するものであれば他の樹脂材料を含む基材を利用することができる。例えば、ＰＥＳ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＡ等を利用することができる。ＩＴＯ膜は、下部基板２のＩＴＯ膜と基本的に同様のものが用いられる。

本実施形態の下部基板２は、ガラス等の膨張率及び収縮率が比較的小さい部材であり、上部フィルム基板４はＰＥＴフィルム等の下部基板２より膨張率及び収縮率が大きい部材である。また図１、図２の例では、枠状の接着部３によって上部フィルム基板４の全周が下部基板２と固定されている。

図１、図２に示すように、接着部３は、ベース層３１と、ベース層３１の第１の面（下部基板２側の面）に貼り付けられた第１接着層３２と、ベース層３１の第２の面（上部フィルム基板４側の面）に貼り付けられた第２接着層３３とを有する。ベース層３１はポリエチレン系材料であり、厚みは例えば１〜１００μｍである。なお、ベース層３１、第１接着層３２、及び第２接着層３３は、略同形同大であり、図１の例では枠形状である。

上述のような接着部３は、例えばベース層３１を基材とし、該ベース層３１の両面にそれぞれ物性の異なる粘着テープ（接着層）を取り付けてなる両面接着テープである。

第１接着層３２は、第２接着層３３よりせん断方向への弾性物性が高い高弾性接着層である。第１接着層３２に使用される材質はアクリル系材料である。厚さは、例えば５０〜１００μｍが好ましい。第１接着層３２が有するせん断方向への弾性力は、第２接着層３３が有するせん断方向への弾性力より高い。

具体的には、第１接着層３２の弾性力は、第２接着層３３の弾性力より例えば２倍以上であってよい。第２接着層３３の弾性力が大きいと、第２接着層３３のせん断ズレ量も大きくなるが、この場合第１接着層３２のせん断方向に対するフレキシブル性が損なわれる。そのため、第１接着層３２の弾性力が第２接着層３３の弾性力よりも高いことが好ましい。具体的な弾性力については、後述する。

第２接着層３３は、第１接着層３２より被接着面との接着性が高い高接着性接着層である。第２接着層３３に使用される材質は、アクリル系材料、エポキシ系材料である。厚さは、例えば第１接着層３２の１／２以下であってよい。第２接着層３３が有する良好な接着性は、以下に示す手法により判断できる。

先ず、ＪＩＳ Ｋ７２４４−１「プラスチック−動的機械特性の試験方法−第１部：通則」に準拠して粘着材の粘着性試験を実施した。

なお、測定条件は、以下の通りである。測定方向：せん断方向、入力歪み：１０％、周波数：１Ｈｚ、接着面積：５ｍｍ×１０ｍｍ、温度範囲：−１０℃〜１００℃、昇温速度：２℃/ｍiｎ。

ＪＩＳ Ｋ７２４４−１に従って測定した粘着性試験の結果を図３に示す。図３は、ｔaｎδの温度依存特性を示している。縦軸はｔaｎδであり、横軸は温度である。

なお、ｔaｎδは、損失弾性率／貯蔵弾性率を指しており、物質の粘性度合いを表す。粘性度合いが高いほど粘着材が柔らかく、粘着性に優れていると判断できる。

ここでは、高温領域（１００℃時）でのｔaｎδの値が０．４を超えている必要があるものとする。

図３の例では、「ＯＫ特性例」の接着剤は温度が１００℃でもｔaｎδは０．４を超えているため、粘着力が十分なレベルであると判断できる。一方、「ＮＧ特性例」の接着剤では、高温の領域でｔaｎδが０．４を下回るため、十分な粘着力が得られないと判断できる。このため、本実施形態の第２接着層３３としては、「ＯＫ特性例」の接着剤を用いることが好ましいと考えられる。なお、閾値として設定すべき値は「０．４」に限る必要はなく、タッチパネルの構成や使用される各接着材の材質などに応じて適宜設定可能である。

次に、接着層の厚みとその特性との関係について説明する。接着層は、厚みが厚いほど被接着面の凹凸を吸収することができるため被接着面と密着し接着性は向上するが、厚くなるほど必要とされるせん断方向への弾性物性が損なわれる。逆に、厚みが薄いと接着性には劣るが弾性物性を保持できるという特性を有している。第２接着層３３の厚さは、第１接着層３２と同等以下とすることが好ましい。

上記の点を図４、図５から説明する。図４は、第２接着層３３が第１接着層３２より厚い場合における収縮時及び膨張時の接着部３のせん断変形を説明する図である。図５は、第２接着層３３の厚みが第１接着層３２より薄い場合における収縮時及び膨張時の接着部３のせん断変形を説明する図である。

なお、図４、図５において、（Ａ）は、通常時のタッチパネル１（接着部３）の断面図であり、（Ｂ）は上部フィルム基板４が収縮した際の接着部３のせん断変形を説明する断面図であり、（Ｃ）は上部フィルム基板４が膨張した際の接着部３のせん断変形を説明する断面図である。なお、例えば図４（Ａ）、図５（Ａ）の右端付近の垂直点線は、接着部３の通常時における下部基板２に対する設置位置を示している。

先ず第２接着層３３が第１接着層３２より厚い場合の、上部フィルム基板４が収縮及び膨張した際の接着部３の変形を図４から説明する。

図４（Ａ）に示す状態から液晶ディスプレイを点灯してタッチパネル１が高温になると図４（Ｂ）に示すように上部フィルム基板４が図示左方向（矢印方向）に収縮し、これに追随して接着部３にはせん断変形が生じる。

符号Ｊは、上部フィルム基板収縮時の第１接着層３２のせん断方向のズレ量を示している。符号Ｋは、上部フィルム基板収縮時の第２接着層３３のせん断方向のズレ量を示している。図４（Ｂ）図示のように第２接着層３３が第１接着層３２より厚い場合、第１接着層３２のズレ量Ｊに対して第２接着層３３のズレ量Ｋが大きくなる。第２接着層３３のズレ量が大きい状態で接着部３に図４（Ｂ）のような変形が長期間続くと、第２接着層３３にクリープ変形が生じて永久歪みが発生し、第２接着層３３の復元力が損なわれてしまう可能性がある。

上部フィルム基板４が収縮していた状態から膨張に転じた場合、接着部３には図４（Ｃ）に示す変形が生じる。

符号Ｊ'は、上部フィルム基板膨張時の第１接着層３２のせん断方向のズレ量を示している。図４（Ｃ）図示の通り、第１接着層３２は上部フィルム基板４の膨張移動に追随できる。しかし、永久歪みが生じた第２接着層３３は外側に戻ろうとしないために上部フィルム基板４の膨張移動に追随することができず、図４（Ｃ）に示すように内向きに変形した状態を維持する。そのため、第２接着層３３がフィルム膨張に追随できなかった量Ｆに相当する分だけの波打ちが上部フィルム基板４の表面に現れてしまう。

次に、第２接着層３３の厚みを第１接着層３２より薄くした本実施形態において、上部フィルム基板４が収縮及び膨張した際の接着部３のせん断変形を図５から説明する。

図５（Ａ）に示す状態から液晶ディスプレイを点灯してタッチパネル１が高温になると、図５（Ｂ）に示すように上部フィルム基板４が図示左方向（矢印方向）に収縮し、これに追随して接着部３にはせん断変形が生じる。

符号Ｌは、上部フィルム基板４が収縮した際の第１接着層３２のせん断方向のズレ量を示している。符号Ｍは、上部フィルム基板４が収縮した際の第２接着層３３のせん断方向のズレ量を示している。図５（Ｂ）図示のように、第２接着層３３が第１接着層３２より薄い場合、第１接着層３２のズレ量Ｌに対して第２接着層３３のズレ量Ｍが小さくなるため、第１接着層３２の弾性力が十分に且つバランス良く発揮できる。

したがって、接着部３に図５（Ｂ）に図示したような変形が長期間続いても、第２接着層３３にクリープ変形が生じて永久歪みが生じることを防止でき、第２接着層３３が有する復元力を保持できる。

次に、上部フィルム基板４が長期収縮していた状態から、図５（Ｃ）に示すように図示右方向（矢印方向）へ膨張に転じた場合、接着部３には図５（Ｃ）に示す変形が生じる。

符号Ｌ'は、上部フィルム基板膨張時の第１接着層３２のせん断方向のズレ量を示している。図５（Ｃ）図示の通り、第１接着層３２は、第２接着層３３より厚く且つ第２接着層３３より弾性力が高いためせん断方向への膨張移動に追随できている。なお、図５の例では第２接着層３３の厚みが薄いため、第２接着層３３に永久歪みなどが生じて上部フィルム基板４の膨張移動に追随できなくなっても第２接着層３３のズレ量が小さく、上部フィルム基板４への影響を最小限に抑えることができる。

上記したように、本実施形態の第２接着層３３の厚さは、第１接着層３２と同等以下とすることが望ましい。加えて、第２接着層３３が有するせん断方向への弾性力を、第１接着層３２が有するせん断方向への弾性力より小さい例えば２／３以下であることが求められる。なお、第２接着層３３の弾性力は、厚みや使用する材料などにより調整可能である。

上記したように本実施形態の接着部３は、ベース層３１を中心に上部フィルム基板４とは高い接着性を有する第２接着層３３により接着し、下部基板２とは高い弾性物性を有する第１接着層３２により接着する構成である。特に第２接着層３３は、高い接着性と、第１接着層３２の弾性力をバランス良く発揮可能な厚さ及び弾性力を有する構成である。

したがって上部フィルム基板４に収縮又は膨張が生じても、接着部３は第１接着層３２により上部フィルム基板４のせん断方向への移動をバランス良く十分に許容できる。また第２接着層３３が高い接着性を有している故に、上部フィルム基板４との接着性を十分に維持できる。なお、ベース層３１と第１接着層３２とは、ベース層３１が薄いため上部フィルム基板４がせん断方向へ移動しても互いに剥離する虞は無い。

また本実施形態のタッチパネル１は、せん断方向への高い弾性力と、接着性の維持を物性の異なる二つの接着層構造により実現することにより、長期間使用しても接着部３にクリープ変形が生じることを抑制できる。斯すると、接着部３が上部フィルム基板４の収縮や膨張に追随できなくなり、上部フィルム基板４に波打ち変形を生じさせることを防止できる。

なお、本実施形態において第１接着層３２で覆われる接着面は、段差１０μｍ以内にすることが好ましい。これは、第１接着層３２と接着する下部基板２の接着面の凹凸（段差）を小さくすることで、せん断方向への高い弾性物性を有する第１接着層３２と下部基板２の接着面との密着性を高め、互いに剥離することを防止するためである。

以下、実施例と比較例を挙げて本実施形態を更に説明するが、本実施形態はこれにより何ら制限されるものではない。

実施例において、図６に示すタッチパネル１Ｔを製作した。

実施例のタッチパネル１Ｔは、下部基板２Ｔ、上部フィルム基板４Ｔを有している。下部基板２Ｔと上部フィルム基板４Ｔとは接着部３Ｔにより張り合わせられている。

下部基板２Ｔは、図６図示上の、上面にＩＴＯ膜を有し、厚さ１．１ｍｍ、のガラス基板を使用した。上部フィルム基板４Ｔは、図６図示上の、下面にＩＴＯ膜を有し、厚さ２００μｍのＰＥＴを使用した。下部基板２Ｔの大きさは、約５０ｍｍ×３０ｍｍである。上部フィルム基板４Ｔの大きさは、約８０ｍｍ×２０ｍｍである。

接着部３Ｔは、５ｍｍ×１０ｍｍの大きさとし、図示の通り下部基板２Ｔ及び上部フィルム基板４Ｔの一側端部にのみ配置させた。

接着部３Ｔのベース層は、厚さ１２μｍでポリエチレン系材料のものを使用した。また、接着部３Ｔの第１接着層は、厚さ５０μｍでアクリル系材料のものを使用した。更に接着部３Ｔの第２接着層は、厚さ２５μｍでアクリル系材料のものを使用した。

次に、上記の構成のタッチパネル１Ｔに対して、以下のクリープ試験を行った。

測定方法は、ＪＩＳ Ｋ６８５９−１９９４「接着剤のクリープ破壊試験方法」 に準拠しており、下記項目を変更して試験を実施した。

接着部３Ｔは、上記したように５ｍｍ×１０ｍｍ（ＪＩＳ Ｋ６８５９−１９９４では、１２．５ｍｍ×２５ｍｍ）の大きさとした。

接着部３Ｔへの印加荷重は１０ｋＰａ（１Ｎ）とし、荷重印加時間は１０００秒（ＪＩＳ Ｋ６８５９−１９９４では１秒以上５秒以内）とした。接着部３Ｔの温度は１２０℃とした。

即ち、上部フィルム基板４Ｔの接着部３Ｔとは反対側の端部（図示上右側）からせん断方向（矢印方向）に１Ｎの負荷を１０００秒間加えて、接着部３Ｔの変位量を測定した。その後荷重を開放して、１０００秒間接着部３Ｔの戻り量（クリープ回復）を測定した。上記した荷重印加と荷重開放を１サイクルとして、１０サイクル実施した。上記した試験の結果を図７に示す。図７は、接着部３Ｔの変位量特性を示している。なお、図７において説明の関係上、１〜３サイクルまでを記載した。図７において、縦軸を変位量ｍｍとし、横軸を時間ｓｅｃとする。

ここで、１サイクルにおける荷重印加時の接着部３Ｔの最大変位量と、荷重解放時の接着部３Ｔの最小変位量との差分をせん断ズレ量αとする。また、初期状態の接着部３Ｔ（図示黒丸：変位量「０」）と荷重解放時の接着部３Ｔの最小変位量との差分を永久歪み量βとする。

接着部３Ｔは、１０サイクル中のせん断ズレ量αが０．０５ｍｍ＜α＜０．２０ｍｍの範囲内にあり、永久歪み量βがβ＜０．１５ｍｍであれば、長期間使用しても接着部３Ｔにクリープ変形が生じることを抑制できることが分った。

本実施形態の接着部３Ｔは、１０サイクル中のせん断ズレ量αが０．０５ｍｍ＜α＜０．２０ｍｍの範囲内にあり、１０サイクル中の永久歪み量βがβ＜０．１５ｍｍとなる弾性物性を有していることが分った。

（比較例）
次に、比較例として、比較接着試料Ａと比較接着試料Ｂを用意し、実施例と同様の方法でクリープ試験を行った。

比較接着試料Ａは、第１接着層（厚さ２５μｍ）、ベース層（厚さ１２μｍ）、第２接着層（厚さ２５μｍ）からなり、アクリル系材料を接着層に使用したものである。

比較接着試料Ｂは、第１接着層（厚さ２５μｍ）、ベース層（厚さ１２μｍ）、第２接着層（厚さ２５μｍ）からなり、エポキシ系材料を接着層に使用したものである。なお、下部基板と上部フィルム基板は同じものを使用した。

比較接着試料Ａと比較接着試料Ｂのクリープ試験の結果を図８に示す。図８において説明の関係上、１〜３サイクルまでを記載した。図８において、縦軸を変位量ｍｍとし、横軸を時間ｓｅｃとする。

点線で図示される比較接着試料Ａに注目すると、永久歪みが次第に大きくなる傾向にあり、３サイクル目で永久歪み量βが大きく発生してしまっている。これは、第１接着層と第２接着層とを、せん断ズレ量が大きい柔らかい材料（例えばアクリル系など）で構成しているからである。また、実線で図示される比較接着試料Ｂに注目すると、各サイクルの永久歪み量は大きく変化していないものの、せん断ズレ量が次第に小さくなっており、３サイクル目でせん断ズレ量αが非常に小さくなっている。これは、第１接着層と第２接着層とが、クリープ変形し永久歪みが発生しているからである。上記の通り、比較接着試料Ａと比較接着試料Ｂでは、図７に示す本実施形態の接着部３の特性は得られなかった。

（変形例）
次に、本実施形態に係るタッチパネルの変形例を説明する。図９は本実施形態に係るタッチパネルの変形例を示す部分断面図である。

図９のタッチパネルは基本的に図１、図２に示すタッチパネル１と同様の構成を有しており、相違点のみ説明する。

図９に示すタッチパネル１０は、接着部３０がタッチパネル１と相違する。したがって、下部基板２０と上部フィルム基板４０の説明は省略する。

接着部３０は、ベース層３１０、第１接着層３２０、第２接着層３３０を有している。

第１接着層３２０は、図１、図２の第１接着層３２と対応しており、第２接着層３３０よりせん断方向への弾性物性が高い接着層である。また厚みや弾性力においても、第１接着層３２と同様である。第２接着層３３０は、図１、図２の第２接着層３３と対応しており、第１接着層３２０より被接着面との接着性が高い接着層である。また厚み、粘着性、及び弾性力においても、第２接着層３３と同様である。また、ベース層３１０は、図１、図２のベース層３１と対応し、厚さや材質は略同じである。

本実施形態の接着部３０は、各部材の配置構成が相違する。

ベース層３１０は、第１接着層３２０の下部基板２０側に張り合わされた下部ベース層３１１と、第１接着層３２０の上部フィルム基板４０側の面に張り合わされた上部ベース層３１２とを有している。即ち変形例においては、第１接着層３２０が基材となる。

また第２接着層３３０は、下部ベース層３１１の下部基板２０側の面に張り合わされた下部接着層３３１と、上部ベース層３１２の上部フィルム基板４０側の面に張り合わされた上部接着層３３２とを有している。

変形例の接着部３０においても、１０サイクル中のせん断ズレ量αが０．０５ｍｍ＜α＜０．２０ｍｍの範囲内にあり、１０サイクル中の永久歪み量βがβ＜０．１５ｍｍとなる弾性物性を有している。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ タッチパネル
２ 下部基板
３ 接着部
３１ ベース層
３２ 第１接着層
３３ 第２接着層
４ 上部フィルム基板

Claims (2)

1. 透明導電性物質を被着してなる導電膜面を各々が備えた第１基板と第２基板とを、該導電膜面が互いに対向するように接着部を用いて貼り合わせてなるタッチパネルにおいて、
   前記接着部は、
   ベース層と、該ベース層の前記第１基板に対向する第１の面に貼り合わされた第１接着層と、前記ベース層の前記第２基板に対向する第２の面に貼り合わされた第２接着層とを有し、
   前記第１接着層は、前記第２接着層よりせん断方向への弾性物性が高い高弾性接着層であり、
   前記第２接着層は、前記第１接着層より被接着面との接着性が高い高接着性接着層であることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記第２接着層の厚みは、前記第１接着層の厚み以下であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。

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