JPWO2017017973A1 - タッチパネル用導電フィルム、タッチパネル、および、タッチパネル付き表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
金属メッシュは、メッシュ状のパターンを有する金属細線から形成され、例えば、透明基板の両面上にそれぞれ金属メッシュからなる検出電極が配置される。
なお、導電フィルムに求められる特性としてはモアレの低減と共に、表示装置の表示に濃淡ムラが発生する「ノイズ」と呼ばれる品質の不具合の低減も求められている。特に、300ppi以上の高解像度の表示装置においては、モアレとノイズとの問題は顕著であり、改善が求められている。上記のように、使用される表示装置の画素パターンに依らず、ノイズの低減が実現できることが望ましい。
また、本発明は、上記タッチパネル用導電フィルムを含むタッチパネル、および、タッチパネル付き表示装置を提供することも目的とする。
つまり、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
アクティブエリア内に配置された第1金属細線からなる第1導電層と、
アクティブエリア内において第1導電層と重なるように配置された第2金属細線からなる第2導電層とを備え、
アクティブエリアに垂直な方向から見た場合に、第1金属細線と第2金属細線とによって、メッシュパターンが形成され、
メッシュパターンはランダムなパターンであり、
第1金属細線および第2金属細線の平均線幅が0.5μm以上3.5μm以下であり、
Xを、第1金属細線および第2金属細線の平均線幅とした場合、メッシュパターンの開口率が、(92.3+X×1.6)%以上99.6%以下である、タッチパネル用導電フィルム。
(2) 第1金属細線および第2金属細線の平均線幅が1.1μm以上2.7μm以下であり、
メッシュパターンの開口率が、(95.2+X×0.8)%以上(99.95−X×0.33)%以下である、(1)に記載のタッチパネル用導電フィルム。
(3) 第1導電層は、複数の第1セルにより構成された第1メッシュパターンを有し、
第2導電層は、複数の第2セルにより構成された第2メッシュパターンを有し、
アクティブエリアに垂直な方向から見た場合に、第2セルのそれぞれには、多くても1つの第1セルの頂点を内部に含んでいる、(1)または(2)に記載のタッチパネル用導電フィルム。
(4) 第1導電層は、複数の第1セルにより構成された第1メッシュパターンを有し、第1メッシュパターンがランダムなパターンであり、
第2導電層は、複数の第2セルにより構成された第2メッシュパターンを有し、第2メッシュパターンがランダムなパターンであり、(1)〜(3)のいずれかに記載のタッチパネル用導電フィルム。
(5) 第1メッシュパターンの開口率が、第2メッシュパターンの開口率よりも小さい、(4)に記載のタッチパネル用導電フィルム。
(6) アクティブエリアにおいて、後述する開口率均一性評価により求められる値が0.4%以下である、(1)〜(5)のいずれかに記載のタッチパネル用導電フィルム。
(7) 第1金属細線の視認側の表面、および、第2金属細線の視認側の表面のそれぞれの可視光反射率が5%以下である、(1)〜(6)のいずれかに記載のタッチパネル用導電フィルム。
(8) さらに、第1面、および、第1面と対向する第2面を有する基板を有し、
第1導電層が第1面に配置され、第2導電層が第2面に配置される、(1)〜(7)のいずれかに記載のタッチパネル用導電フィルム。
(9) 第1導電層により、互いに間隔を隔てて配列された複数の第1電極と、複数の第1電極の間にそれぞれ配置され且つ複数の第1電極から絶縁された複数の第1ダミー電極とが形成され、
第2導電層により、複数の第1電極に交差するように互いに間隔を隔てて配列された複数の第2電極と、複数の第2電極の間にそれぞれ配置され且つ複数の第2電極から絶縁された複数の第2ダミー電極とが形成され、
複数の第1電極と複数の第2電極は互いに絶縁された状態で配置されている(1)〜(8)のいずれかに記載のタッチパネル用導電フィルム。
(10) (1)〜(9)のいずれかに記載のタッチパネル用導電フィルムを含む、タッチパネル。
(11) (10)に記載のタッチパネルと、解像度106〜423ppiのいずれかの解像度を有する表示装置とを含む、タッチパネル付き表示装置。
(12) タッチパネルが、解像度106〜423ppiの範囲内で互いの解像度が異なる表示装置に対して、共通化されたメッシュパターンを有するタッチパネル用導電フィルムを含む、(11)に記載のタッチパネル付き表示装置。
また、本発明によれば、上記タッチパネル用導電フィルムを含むタッチパネル、および、タッチパネル付き表示装置を提供することもできる。
また、図1のように、平坦化または導電部材6Aおよび6Bを保護する目的で、導電部材6Aおよび6Bを覆うように透明絶縁基板5の両面上に透明な保護層7Aおよび7Bが配置されていてもよい。
カバーパネル3の材質としては、例えば、強化ガラス、サファイア、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等が使用できる。また、カバーパネル3の厚さは0.1〜1.5mmが好ましい。カバーパネル3には、後述する周辺領域S2を遮光する加飾層を形成してもよい。
透明絶縁基板5の材質としては、例えば、ガラス、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)、COC(シクロオレフィンコポリマー)、PC(ポリカーボネート)等が使用できる。また、透明絶縁基板5の厚さは20〜200μmが好ましい。
透明な粘着剤4としては、光学透明粘着シート(Optical Clear Adhesive)または光学透明粘着樹脂(Optical Clear Resin)が使用でき、好ましい膜厚として10〜100μmである。光学透明粘着シートとしては、例えば3M社製の8146シリーズが好ましく使用できる。透明な粘着剤4の比誘電率の好ましい値は4.0〜6.0であり、より好ましくは5.0〜6.0である。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
透明な保護層7Aおよび7Bとしては、例えば、ゼラチン、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の有機膜、および、二酸化シリコン等の無機膜を使用できる。膜厚としては、10nm以上100nm以下が好ましい。比誘電率は、2.5〜4.5であることが好ましい。導電部材6Aおよび6Bの腐食を引きこす可能性があるので、保護層7Aおよび7B中にはハロゲン不純物の濃度は50ppm以下であることが好ましく、ハロゲン不純物は含有しないことがより好ましい。
アクティブエリアS1内には、透明絶縁基板5の表面(第1面)上に形成された第1導電層8と透明絶縁基板5の裏面(第2面)上に形成された第2導電層9とが互いに重なるように配置されている。なお、第1導電層8および第2導電層9は、透明絶縁基板5を介して、互いに絶縁された状態で配置されている。
透明絶縁基板5の表面上の第1導電層8により、それぞれ第1の方向D1に沿って延び且つ第1の方向D1に直交する第2の方向D2に並列配置された複数の第1電極11が形成され、透明絶縁基板5の裏面上の第2導電層9により、それぞれ第2の方向D2に沿って延び且つ第1の方向D1に並列配置された複数の第2電極21が形成されている。
これら複数の第1電極11および複数の第2電極21は、タッチパネル2の検出電極を構成するものである。第1電極11および第2電極21の電極幅としては1〜5mmが使用され、電極間ピッチは3〜6mmで使用されることが好ましい。
同様に、周辺領域S2における透明絶縁基板5の裏面上に、複数の第2電極21に接続された複数の第2周辺配線22が形成され、透明絶縁基板5の縁部に複数の第2外部接続端子23が配列形成され、かつ、それぞれの第2電極21の両端に第2コネクタ部24が形成されている。第2コネクタ部24に、対応する第2周辺配線22の一端部が接続され、第2周辺配線22の他端部は、対応する第2外部接続端子23に接続されている。
タッチパネル用導電フィルム1は、透明絶縁基板5の表面上に第1電極11、第1周辺配線12、第1外部接続端子13および第1コネクタ部14を含む導電部材6Aを有し、かつ、透明絶縁基板5の裏面上に第2電極21、第2周辺配線22、第2外部接続端子23および第2コネクタ部24を含む導電部材6Bを有する。
第1コネクタ部14および第2コネクタ部24とは、電極と周辺配線との接続箇所での電気的導通を良くすることができる効果がある。特に、電極と周辺配線の材料が異なる場合は設けることが好ましい。第1コネクタ部14および第2コネクタ部24の幅は、それぞれ接続される電極の幅の1/3以上電極の幅以下であることが好ましい。第1コネクタ部14および第2コネクタ部24の形状はベタ膜形状でもよいし、特開2013−127658号公報に示されているようなメッシュ形状でもよい。
第1周辺配線12および第2周辺配線22の配線幅は10μm以上200μm以下であり、最小配線間隔(最小配線間距離)は20μm以上100μm以下であることが好ましい。
周辺配線上には、周辺配線を覆うように、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等からなる保護絶縁膜を設けてもよい。保護絶縁膜を設けることにより、周辺配線のマイグレーション、錆び等を防止できる。なお、周辺配線の腐食を引きこす可能性があるので、絶縁膜中にはハロゲン不純物を含有しないことが好ましい。保護絶縁膜の膜厚は1〜20μmが好ましい。
タッチパネル用導電フィルム1をタッチパネルとして使用する場合、第1外部接続端子13と第2外部接続端子23とは異方性導電フイルム(Anisotropic Conductive Film)を介してフレキブル配線基板(Flexible Printed Circuits)と電気的に接続される。フレキシブル配線基板は、駆動機能と位置検出機能とを有するタッチパネル制御基板に接続される。
第1外部接続端子13と第2外部接続端子23はフレキシブル配線基板との電気接続性を良くする目的で、第1周辺配線12および第2周辺配線22の配線幅より大きい端子幅で形成される。具体的には、第1外部接続端子13と第2外部接続端子23の端子幅は0.1mm以上0.6mm以下が好ましく、端子長さは0.5mm以上2.0mm以下が好ましい。
なお、図3では、第1金属細線15と第2金属細線25との区別を分かりやすくするために、第2金属細線25を点線で示しているが、実際は第1金属細線15と同様に接続された線で形成されている。
図4においては、メッシュパターンSは、ランダムなパターン(以後、単に「ランダムパターン」とも称する)である。ランダムなパターンとは、メッシュパターンを形成するセルの形状が、そのセルに隣接する少なくとも一つの隣接セルの形状と異なり、かつ、セルの辺の延在方向が10方向以上あることを意味する。特に好ましい形態として、隣接するセル同士の形状がそれぞれ異なる態様が挙げられる。セルの形状が異なるとは、セルの面積が異なる、セルの辺の長さが異なる、セルの多角形形状が異なる、の少なくともいずれか一つ異なればセルの形状が異なると定義する。また、上記「セルの辺の延在方向が10方向以上ある」とは、メッシュパターン中の複数のセルを構成する各辺の延在方向が10方向以上であることを意図する。より具体的には、例えば、正六角形状のセルのみで構成されたメッシュパターンはセルの辺の延在方向が3方向しかない。
つまり、メッシュパターンSがランダムなパターンであることは、セルCの辺の延在方向が10方向以上あり、かつ、セルCが少なくとも1つの隣接するセルと形状が異なることを意味し、好ましくは隣接するセルC同士の形状がそれぞれ異なっている。
言い換えれば、図4においては、第1金属細線15および第2金属細線25とで区画された複数の多角形状の開口部を有するメッシュパターンが形成されている。つまり、第1金属細線15および第2金属細線25の延在方向が10方向以上あり、かつ、開口部の形状は少なくとも一つの隣接する開口部の形状と異なっており、好ましくは、隣接する開口部同士の形状が異なる。開口部の形状が異なるとは、セルと同様に、開口部の面積が異なる、開口部の辺の長さが異なる、開口部の多角形形状が異なる、の少なくともいずれか一つ異なれば開口部の形状が異なると定義する。
なお、アクティブエリアS1に垂直な方向から見た場合に、多数の第2セルC2のそれぞれは、多くても1つの第1セルC1の頂点を内部に含んでいる。本構成のメッシュパターンを使用することにより、第1電極11と第2電極21との重なり部における寄生容量の低減ができ、タッチパネルとしての検出感度を向上させることができ、後述する第1導電層8と第2導電層9とで形成されるメッシュパターンSにおける複数の多角形状のセルCの開口部面積のバラつきを低減でき、メッシュのザラつきを低減できる。
より好ましくは、多数の第2セルC2のそれぞれに、1つの第1セルC1の頂点を内部に含んでいる形状である。
第1セルC1は、アクティブエリアS1内に隙間なく配置されたランダムな形状を有する多数の三角形を利用して形成されており、三角形をそのまま用いて第1セルC1としているものと、隣接する複数の三角形の少なくとも一部を結合して4つ以上の頂点を有する多角形とした第1セルC1とを含んでいる。
導電フィルムの透過率の均一性向上、抵抗値の均一性の向上、メッシュのザラつき低減という観点から、メッシュパターンSは、多数の四角形で主構成された、または、多数の四角形と多数の五角形とで主構成されたセルCにより形成されることが好ましい。なお、主構成されたとは、上記セルCがメッシュパターンSの全セルに対して90%以上を占めることを意味する。
第1メッシュパターンM1は、多数の三角形で主構成された、または、多数の四角形と多数の三角形とで主構成された第1セルC1により形成され、第2メッシュパターンM2は、多数の六角形で主構成された第2セルC2により形成されていることが好ましい。
多数の三角形で主構成された第1セルC1により形成された第1メッシュパターンM1と多数の六角形で主構成された第2セルC2により形成された第2メッシュパターンM2とを、多数の第2セルC2のそれぞれに、1つの第1セルC1の頂点を内部に含んでいる形状に重ね配置することにより、多数の四角形で主構成されたセルCにより形成されたメッシュパターンSを形成できる。
また、多数の四角形と多数の三角形とで主構成された第1セルC1により形成された第1メッシュパターンM1と多数の六角形で主構成された第2セルC2により形成された第2メッシュパターンM2とを、多数の第2セルC2のそれぞれに、1つの第1セルC1の頂点を内部に含んでいる形状に重ね配置することにより、多数の四角形と多数の五角形とで主構成されたセルCにより形成されたメッシュパターンSを形成できる。
上記開口率とは、第1導電層8の表面積(第1導電層8が形成された領域の面積)に対する第1金属細線15で囲まれた第1開口部の面積の比率であり、第1導電層8における金属細線の非占有率を示すものである。
上述したように、第1メッシュパターンM1は複数の第1セルC1を有し、第1導電層8においてはこの第1メッシュパターンM1に沿って所定の幅を持った第1金属細線15が配置されている。そして、第1導電層8において、第1金属細線15で囲まれ、第1金属細線15がない部分を第1開口部と称する。
第2メッシュパターンM2の開口率(第2メッシュパターンM2に沿って第2金属細線が配置された時の開口率)は特に制限されないが、好適な範囲としては、上述した第1メッシュパターンM1の開口率の好適範囲が挙げられる。
なお、第2メッシュパターンM2の開口率とは、第2導電層9の表面積(第2導電層9が形成された領域の面積)に対する第2金属細線25で囲まれた第2開口部の面積の比率であり、第2導電層9における金属細線の非占有率を示すものである。
上述したように、第2メッシュパターンM2は複数の第2セルC2を有し、第2導電層9においてはこの第2メッシュパターンM2に沿って所定の幅を持った第2金属細線25が配置されている。そして、第2導電層9において、第2金属細線25で囲まれ、第2金属細線25がない部分を第2開口部と称する。
なお、第1メッシュパターンM1の開口率と第2メッシュパターンM2の開口率は同じにしてもよいが、導電層のシート抵抗の調整の点で、第1メッシュパターンM1の開口率が、第2メッシュパターンM2の開口率よりも小さいことが好ましい。
第1メッシュパターンM1の開口率を、第2メッシュパターンM2の開口率より小さくした場合、第1導電層8と第2導電層9とが同じ導電材料で同じ膜厚により形成した場合、第1電極11のシート抵抗を第2電極21のシート抵抗に比べて低くすることができる。つまり、第1電極11と第2電極21とでシート抵抗を異ならせることができる。例えば、駆動電極と検出電極とを有する投影型静電容量式タッチパネルにおいて、駆動電極の方が、シート抵抗が低いことが求められる場合があるが、その場合、第1メッシュパターンM1を有する第1電極11を駆動電極に、第2メッシュパターンM2を有する第2電極21を検出電極として使用できる。タッチパネルにおいて、検出方式や電極のパターン形状によって、シート抵抗が低いものが必要な電極は異なるので、その都度、適用すればよい。
図5は、横軸に第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅を、縦軸にメッシュパターンSの開口率を示す。
第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅は、0.5μm以上3.5μm以下である。つまり、図5中、A点−B点を結ぶ線(A−B線)およびC点−D点を結ぶ線(C−D線)によって囲まれる範囲を意図する。
なお、第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅とは、第1金属細線15の線幅と第2金属細線25の線幅とを平均したものである。その算出方法としては、まず、タッチパネル用導電フィルム1のアクティブエリアS1内の中央部の縦35mm×横35mmの領域のうち、その中心部30mm×30mmの領域を10mm×10mmの9つの領域に分割する。次に、分割された各領域に含まれる第1金属細線15および第2金属細線25それぞれ3本の線幅を測定して、それら6つの測定値を算術平均して、平均値を算出する。この操作を9つの領域すべてにおいて実施して、各領域で得られた平均値をさらに算術平均して、得られた平均値を第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅とする。
Xは、上記第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅である。
開口率とは、タッチパネル用導電フィルム1をアクティブエリアS1に垂直な方向から見た場合に、第1導電層8および第2導電層9がある面積に対する第1金属細線15および第2金属細線25で囲まれた開口部の面積の比率であり、第1導電層8および第2導電層9がある面積における金属細線の非占有率を示すものである。
なお、メッシュパターンSは複数のセルCを有し、このメッシュパターンSに沿って所定の幅を持った第1金属細線15および第2金属細線25が配置されている。そして、第1金属細線15および第2金属細線25で囲まれ、第1金属細線15および第2金属細線25がない部分を上記開口部と称する。
開口率の算出方法としては、まず、タッチパネル用導電フィルム1のアクティブエリアS1内の中央部の縦35mm×横35mmの四角形の領域のうち、その中心部30mm×30mmの領域を10mm×10mmの9つの領域に分割する。次に、分割された各領域における開口率を算出し、それらを算術平均したものをメッシュパターンSの開口率とする。
なお、(99.95−X×0.33)%以下であることにより、メッシュパターンSの視認性がより抑制できる。つまり、図5中、J−K線よりも下側であれば、メッシュパターンの視認性がより抑制できる。平均線幅1.1μm以上であると、電極の抵抗値の上昇、金属細線の断線を低減できる。
なお、タッチパネル用導電フィルム1を用いてタッチパネル2を構成した場合に、第1メッシュパターンM1および第2メッシュパターンM2は、どちらが視認側に配置されても、同様の効果が得られる。
ダイレクトボンディング方式に使用される透明な粘着剤は前述の透明な粘着剤4と同じく、光学透明粘着シート(Optical Clear Adhesive)または光学透明粘着樹脂(Optical Clear Resin)が使用でき、好ましい膜厚として10μm以上100μm以下である。光学透明粘着シートとしては、例えば同じく3M社製の8146シリーズが好ましく使用できる。ダイレクトボンディング方式に使用される透明な粘着剤の比誘電率は、前述の透明な粘着剤4の比誘電率より小さいものを使用することがタッチパネル2の検出感度を向上させる点で好ましい。ダイレクトボンディング方式に使用される透明な粘着剤の比誘電率の好ましい値は、2.0〜3.0である。
開口率均一性評価としては、アクティブエリアS1の任意の10箇所において、3.0mm×3.0mmの観察領域における第1金属細線15および第2金属細線25によって形成されるメッシュパターンSの開口率を求めて、得られた開口率の測定値のうち最大値と最小値との差を求める。
開口率均一性評価により求められる値が0.4%以下にすると、表示装置上に本発明のタッチパネル用導電フィルムを配置して使用する場合に、表示装置の表示エリア内での輝度を均一に保つことができる。
上記可視光反射率の測定方法としては、以下のようにして測定する。先ず、日本分光社製紫外可視分光光度計V660(1回反射測定ユニットSLM−736)を使用し、測定波長350nmから800nm、入射角5度で反射スペクトルを測定する。なお、アルミ蒸着平面鏡の正反射光をベースラインとする。得られた反射スペクトルからXYZ表色系D65光源2度視野のY値(等色関数JIS Z9701−1999)を、日本分光社製色彩計算プログラムを用いて計算し、可視光反射率とする。
第1金属細線15を構成する材料で、第1電極11、第1周辺配線12、第1外部接続端子13および第1コネクタ部14を含む導電部材6Aを形成することができる。よって、第1電極11、第1周辺配線12、第1外部接続端子13および第1コネクタ部14を含む導電部材6Aはすべて同じ金属で同じ厚みにより形成され、同時形成することができる。
第2電極21、第2周辺配線22、第2外部接続端子23および第2コネクタ部24を含む導電部材6Bに関しても同様である。
また、本発明の効果がより優れる点で、タッチパネル用導電フィルム1のアクティブエリアS1においての透過率は85%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
また、本発明の効果がより優れる点で、タッチパネル用導電フィルム1のアクティブエリアS1においてのヘイズは10%未満であり、より好ましくは5%未満である。
本範囲の透過率およびヘイズを有するタッチパネル用導電フィルムを用いることにより、視認特性の優れたタッチパネルを提供できる。
ここで、上述した要件を満たす第1メッシュパターンM1および第2メッシュパターンM2の設計方法は特に制限されないが、一例として、第1メッシュパターンM1および第2メッシュパターンM2の設計方法について以下に説明する。
まず、図6(A)に示されるように、アクティブエリアS1内に予め設定された初期頂点間距離L0を有する多数の正三角形Tを隙間なく配置する。ここで、初期頂点間距離L0は、正三角形Tの一辺の長さに相当する。
次に、正三角形Tの各頂点の移動許容値Rを設定して、図6(B)に示されるように、それぞれの正三角形Tの頂点Aを中心とする半径Rの円31を想定し、乱数を使用することにより頂点の移動許容値Rの範囲内でそれぞれの正三角形Tの頂点Aを移動して、図6(C)に示されるように、新たな頂点Bを作成する。そして、図6(D)に示されるように、新たな頂点Bを互いに接続することによって、ランダムな形状の多数の三角形32を形成する。この三角形32を、第1メッシュパターンM1の第1セルC1とする。ここで、隣接する頂点B間の距離を頂点間距離Lとする。三角形32は辺の長さが種々の値の頂点間距離Lで構成されることになる。
なお、頂点の移動許容値Rは、多数の三角形32のランダム性を決定する要素となるものである。
ここで、「隣接する複数の三角形32の少なくとも一部を結合して4つ以上の頂点を有する多角形35を形成する」工程のことを「マージ」と呼ぶ。マージは、第1メッシュパターンM1の開口率を調整する手段として、使用できる。図6(F)では、マージにより、図6(E)において、三角形を主構成とする第1セルC1により形成された第1メッシュパターンM1が、三角形と四角形とを主構成とする第1セルC1により形成された第1メッシュパターンM1に変化させた例を示す。図6(F)の第1メッシュパターンM1の開口率は、図6(E)の第1メッシュパターンM1の開口率より大きくなる。
なお、図6(D)に示したように、正三角形Tの各頂点Aを移動許容値Rの範囲内で移動することによって作成された新たな頂点Bを用いてランダムな形状の多数の三角形32を形成しているため、設計された第1メッシュパターンM1の多数の第1セルC1における隣接する頂点B間の距離である頂点間距離Lの平均値Laを演算すると、任意の頂点間距離Lと頂点間距離の平均値Laとの差分の最大値Dmaxが、高々、各頂点Aの移動許容値Rの2倍となるような形状を有することとなる。なお、平均値を演算する際の頂点間距離のサンプル数は、多いほど好ましいが、例えば、アクティブエリアS1内における100個の頂点間距離の平均値とすることができる。なお、頂点間距離の平均値Laは、おおよそ初期頂点間距離L0の値と一致することになる。
具体的には、第1メッシュパターンM1の第1セルC1は、図6(A)に示した初期頂点間距離L0が100〜1600μm、図6(A)に示した頂点の移動許容値Rが25〜250μmを満たす範囲で生成された形状を有することが好ましい。この場合、頂点間距離Lの平均値Laが100〜1600μm、隣接する頂点B間の距離である任意の頂点間距離Lと頂点間距離の平均値Laとの差分の最大値が50〜500μmであるランダムな多角形状を有する第1メッシュパターンM1の多数の第1セルC1が設計されることとなる。
金属細線の平均線幅1.1μmから2.7μmの領域において、特に好ましい初期頂点間距離L0と頂点の移動許容値Rの範囲は、初期頂点間距離L0が300〜900μmであり、頂点の移動許容値Rは初期頂点間距離L0に対して0.15〜0.25倍である範囲である。この場合、隣接する頂点B間の距離である頂点間距離Lの平均値Laが300〜900μm、任意の頂点間距離Lと頂点間距離の平均値Laとの差分の最大値が初期頂点間距離L0に対して0.30〜0.50倍であるランダムな多角形状を有する第1メッシュパターンM1の多数の第1セルC1が設計されることとなる。
初期頂点間距離L0および頂点の移動許容値Rを上記の範囲内の値とすることにより、解像度の異なる各種の表示装置と組み合わせてタッチパネル用導電フィルム1を使用しても、モアレ発生の低減、ノイズ発生の抑制および検出感度の均一化を効果的に達成することが可能となる。
なお、第1電極11と隣接する第1ダミー電極11Aとは、連続的な第1メッシュパターンM1に沿って配置された金属細線に幅5μm以上30μm以下の断線を設けることにより、電気的に絶縁している。図7は、第1電極11と隣接する第1ダミー電極11Aとの境界線のみに断線を形成した形状であるが、第1ダミー電極11A内の第1セルC1の辺の全てに、または部分的に断線を形成してもよい。
また、図示しないが、アクティブエリアS1内における透明絶縁基板5の裏面上に配置されている第2導電層9は、複数の第2電極21の間にそれぞれ配置された複数の第2ダミー電極を有していてもよい。これらの第2ダミー電極は、複数の第2電極21から絶縁されており、第2電極21と同様に、多数の多角形状の第2セルC2により構成された第2メッシュパターンM2を有している。
なお、第2電極21と隣接する第2ダミー電極とは、連続的な第2メッシュパターンM2に沿って配置された金属細線に幅5μm以上30μm以下の断線を設けることにより、電気的に絶縁している。第2電極21と隣接する第1ダミー電極との境界線のみに断線を形成した形状でもよいが、第2ダミー電極内の第2セルC2の辺の全てに、または部分的に断線を形成してもよい。
このとき、第1電極11は、第1メッシュパターンM1に沿って第1金属細線15が配置された第1導電層8からなり、第2電極21は、第2メッシュパターンM2に沿って第2金属細線25が配置された第2導電層9からなり、第1導電層8と第2導電層9とが透明絶縁基板5を挟んで図2のようにアクティブエリアS1内で互いに重なるように配置されるものとする。
これら導電部材6Aおよび6Bの形成方法は、特に限定されるものではない。例えば、特開2012−185813号公報の<0067>〜<0083>、特開2014−209332号公報の<0115>〜<0126>、または、特開2015−5495号公報の<0216>〜<0238>に記載されているよう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、導電部材6Aおよび6Bを形成することができる。
なお、第1ダミー電極11Aおよび第2ダミー電極がある場合、これらの電極を含めて、第1金属細線および第2金属細線の平均線幅、および、メッシュパターンSの開口率の計算を行う。
例えば、透明絶縁基板5の一方の面側に、導電部材6Aと導電部材6Bが層間絶縁膜を介して配置される構成とすることもできる。
さらに、2枚基板の構成とすることもできる。すなわち、第1透明絶縁基板の表面上に導電部材6Aを配置し、第2透明絶縁基板の表面上に導電部材6Bを配置し、これら第1透明絶縁基板および第2透明絶縁基板を、光学透明粘着シート(Optical Clear Adhesive)を用いて貼り合わせて使用することもできる。
さらに、透明絶縁基板5を用いずに、図1に示したカバーパネル3の表面上に導電部材6Aと導電部材6Bが層間絶縁膜を介して配置される構成としてもよい。
表示装置の種類は特に制限されず、液晶表示装置(LCD)、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置などが挙げられる。なかでも、解像度106〜423ppiのいずれかの解像度を有する表示装置が好ましく挙げられる。特に解像度300ppi以上の高解像度の表示装置と組み合わせにおいて、モアレやノイズの発生が顕著に抑制できる。
なお、上述したように、本発明のタッチパネル用導電フィルム1は、画像パターンが異なる2種以上の表示装置に対して使用できる。つまり、第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅、および、メッシュパターンSの開口率が本発明の範囲内であるタッチパネル用導電フィルム1を、解像度が異なる2種以上の表示装置に適用した場合でも、各表示装置においてモアレやノイズの発生が抑制できる。
つまり、上述したように、従来技術においては、画像パターンが異なる表示装置毎にメッシュパターンの設計を行う必要があった。しかしながら、本発明のタッチパネル用導電フィルムの場合、特定のメッシュパターンを有する本発明のタッチパネル用導電フィルムを画像パターンが異なる2種以上の表示装置にそれぞれ適用しても、各表示装置においてモアレやノイズの発生が抑制できるため、表示装置毎のメッシュパターンの設計を行う必要がない。言い換えれば、解像度106〜423ppiの範囲内で互いの異なる表示装置に対して、共通化されたメッシュパターンを有するタッチパネル用導電フィルム(または、タッチパネル用導電フィルムを含むタッチパネル)を、上記範囲内の解像度を有する表示装置に適用することができる。共通化されたメッシュパターンとは、第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅、第1メッシュパターン、第2メッシュパターンが共通化されている、つまり同じであることを意味する。
このような製造方法によって製造される、2種以上のタッチパネル付き表示装置(タッチパネル付き表示装置群)は、いずれもモアレやノイズの発生が抑制される。
第1金属細線15および第2金属細線25の平均線幅を2.0μm、正三角形Tを配置した際の初期頂点間距離L0を500μm、頂点の移動許容値Rを100μmとして、上記に記載された設計方法により第1メッシュパターンM1および第2メッシュパターンM2を設計した。すなわち、頂点の移動許容値Rによりランダム性を有する多数の三角形を形成し、これらの三角形の外心を互いに接続することによって第2メッシュパターンM2の第2セルC2を形成し、かつ、多数の三角形を用いて第1メッシュパターンM1の第1セルC1を形成した。
なお、メッシュパターンの設計は後述する電極ピッチの最小サイズである5.0mm×5.0mmで単位メッシュパターンを形成し、その単位メッシュパターンを繰り返し使用することによって、アクティブエリア内全体のメッシュパターンを形成した。
そして、第1メッシュパターンM1に沿って第1金属細線15が配置された第1導電層8と第2メッシュパターンM2に沿って第2金属細線25が配置された第2導電層9とを透明なアクティブエリアS1内に重なるように配置して、図2に示したようなタッチパネル用導電フィルム1を作製した。
第1電極11の電極幅を4.0mm、電極ピッチを5.0mmとし、第2電極21の電極幅を2.0mm、電極ピッチを5.0mmとし、第1周辺配線12および第2周辺配線22の配線幅を30μm、最小配線間距離を20μmとし、第1電極11間および第2電極21間には図7のようにダミー電極を用いたパターンを採用した。なお、電極とダミー電極との境界部には10μmの断線部を形成し、電極とダミー電極とを電気的に絶縁させた。なお、作製されたタッチパネル用導電フィルム1中の第1金属細線および第2金属細線の平均線幅、および、メッシュパターンSの開口率は、後段の表1に示す。
(ハロゲン化銀乳剤の調製)
38℃、pH4.5に保たれた下記1液に、下記の2液および3液の各々90%に相当する量を攪拌しながら同時に20分間にわたって加え、0.16μmの核粒子を形成した。続いて下記4液および5液を8分間にわたって加え、さらに、下記の2液および3液の残りの10%の量を2分間にわたって加え、0.21μmまで成長させた。さらに、ヨウ化カリウム0.15gを加え、5分間熟成し粒子形成を終了した。
水 750ml
ゼラチン 8.6g
塩化ナトリウム 3g
1,3−ジメチルイミダゾリジン−2−チオン 20mg
ベンゼンチオスルホン酸ナトリウム 10mg
クエン酸 0.7g
2液:
水 300ml
硝酸銀 150g
3液:
水 300ml
塩化ナトリウム 38g
臭化カリウム 32g
ヘキサクロロイリジウム(III)酸カリウム
(0.005%KCl 20%水溶液) 8ml
ヘキサクロロロジウム酸アンモニウム
(0.001%NaCl 20%水溶液) 10ml
4液:
水 100ml
硝酸銀 50g
5液:
水 100ml
塩化ナトリウム 13g
臭化カリウム 11g
黄血塩 5mg
上記乳剤に1,3,3a,7−テトラアザインデン1.2×10−4モル/モルAg、ハイドロキノン1.2×10−2モル/モルAg、クエン酸3.0×10−4モル/モルAg、2,4−ジクロロ−6−ヒドロキシ−1,3,5−トリアジンナトリウム塩0.90g/モルAgを添加し、クエン酸を用いてpHを5.6に調整して、塗布液を得た。
上記塗布液に、含有するゼラチンに対して、以下で例示した(P−1)で表されるポリマーとジアルキルフェニルPEO硫酸エステルからなる分散剤を含有するポリマーラテックス(分散剤/ポリマーの質量比が2.0/100=0.02)とをポリマー/ゼラチン(質量比)=0.5/1になるように添加した。
さらに、架橋剤としてEPOXY RESIN DY 022(商品名:ナガセケムテックス社製)を添加した。なお、架橋剤の添加量は、後述する感光性層中における架橋剤の量が0.09g/m2となるように調整した。
以上のようにして、感光性層形成用組成物を調製した。
なお、以下で例示した(P−1)で表されるポリマーは、特許第3305459号および特許第3754745号を参照して合成した。
透明絶縁基板(厚み38μmPET)にコロナ放電処理を施した後、透明絶縁基板の両面に、下塗層として厚み0.05μmの上記ポリマーラテックスを塗布した。さらに下塗層上に光学濃度が約1.0で現像液のアルカリにより脱色する染料を含む上記ポリマーラテックスとゼラチンの混合物[混合質量比(ポリマー/ゼラチン)は2/1]からならなるアンチハレーション層(厚み1.0μm)を設けた。上記アンチハレーション層の上に、上記感光性層形成用組成物を塗布し、さらに上記ポリマーラテックスとゼラチンとを混合した保護層形成用組成物を塗布して、厚み0.15μmの保護層を設け、両面に感光性層が形成された透明絶縁基板を得た。なお、保護層形成用組成物のポリマーとゼラチンとの混合質量比(ポリマー/ゼラチン)は0.1/1であった。両面に感光性層が形成された樹脂基板をフィルムAとする。形成された感光性層は、銀量6.0g/m2、ゼラチン量0.9g/m2であった。
上記フィルムAの両面に、それぞれ導電部材のパターンに対応したフォトマスクを介し、高圧水銀ランプを光源とした平行光を用いて露光を行った。露光後、下記の現像液により現像し、さらに定着液(商品名:CN16X用N3X−R、富士フイルム社製)を用いて現像処理を行った。さらに、純水によりリンスし、乾燥することによって、両面にAg線からなる導電部材とゼラチン層とが形成された樹脂基板を得た。ゼラチン層はAg線間に形成されていた。得られたフィルムをフィルムBとする。
現像液1リットル(L)中に、以下の化合物が含まれる。
ハイドロキノン 0.037mol/L
N−メチルアミノフェノール 0.016mol/L
メタホウ酸ナトリウム 0.140mol/L
水酸化ナトリウム 0.360mol/L
臭化ナトリウム 0.031mol/L
メタ重亜硫酸カリウム 0.187mol/L
上記フィルムBに対して、120℃の過熱蒸気槽に130秒間静置して、加熱処理を行った。加熱処理後のフィルムをフィルムCとする。
フィルムCに対して、タンパク質分解酵素(ナガセケムテックス社製ビオプラーゼAL−15FG)の水溶液(タンパク質分解酵素の濃度:0.5質量%、液温:40℃)に120秒浸漬した。フィルムCを水溶液から取り出し、温水(液温:50℃)に120秒間浸漬し、洗浄した。ゼラチン分解処理後のフィルムをフィルムDとする。
カレンダ処理用のマット部材として、Ra=0.28μm、Sm=1.87μmの表面形状を有するステンレス板を使用し、表面が鏡面加工された金属ローラーと樹脂製のローラーの組み合わせによるカレンダ装置を使用して、ジャッキ圧11.4MPaの圧力をかけ、120mm/分の速度で搬送して、フィルムDに対して、カレンダ処理を行った。カレンダ処理を行ったフィルムをフィルムEとする。
フィルムEに対して、120℃の過熱蒸気槽に130秒間静置して、加熱処理を行った。加熱処理後のフィルムをフィルムFとする。このフィルムFがタッチパネル用導電フィルム1である。
後述する表1に記載の平均線幅やメッシュパターンSの開口率となるように第1メッシュパターンM1および第2メッシュパターンM2の設計を調整した以外は、実施例1と同様の方法に従って、タッチパネル用導電フィルムを作製した。
実施例7は実施例1の第1メッシュパターンM1をマージした例であり、第1セルC1を構成する三角形セルの一部を結合して四角形セルを形成し、三角形セルおよび四角形セルにより構成された第1セルC1を有する第1メッシュパターンM1を形成したものである。
実施例7のように第1メッシュパターンM1にマージを実施したものを表1のマージの項目に「有り」を示し、実施例1のように第1メッシュパターンM1にマージを実施しなかったものをマージの項目に「なし」を示した。
なお、表1に示すように、比較例15〜18のタッチパネル用導電フィルムに関しては、第1メッシュパターンM1および第2メッシュパターンM2が定形パターン(開口部形状がひし形で、かつ、開口部の一辺の長さ600μm)となるようにした。
なお、実施例1〜41および比較例1〜18の金属細線の視認側の反射率を測定した結果、すべて金属細線側から測定した値が0.6%、透明絶縁基板(PET)側から測定した値が0.8%であった。
ランダムメッシュパターンである実施例1〜41および比較例1〜14のメッシュパターンSのセルCの辺の延在方向が10方向以上有り、かつ、隣接するセルC同士が異なる形状であること、第2メッシュパターンM2の第2セルC2の内部に第1メッシュパターンM1の第1セルC1の頂点を一つ有することを確認した。
また、ランダムメッシュパターンである実施例1〜41および比較例1〜14のメッシュパターンSにおいて、マージを実施してないものは、四角形のセルが全体の90%以上を占め、マージを実施したものは、四角形と五角形のセルが全体の90%以上を占めていた。
各実施例および各比較例にて得られたタッチパネル用導電フィルムのアクティブエリアS1の中央部の35mm□部(四角部)(縦35mm×横35mm)の中心部30mm□(縦30mm×横30mm)を10mm□部(縦10mm×横10mm)に9つのエリアに分割し、それぞれエリア毎に第1金属細線および第2金属細線の平均線幅と、第1金属細線および第2金属細線によって形成されたメッシュパターンSの開口率を求めた。次に、9つのエリアで得られた上記平均線幅および開口率をそれぞれ算術平均して、表1に示す第1金属細線および第2金属細線の平均線幅、および、メッシュパターンSの開口率とする。
なお、各エリアでの上記平均線幅および開口率は、以下のように測定した。
(線幅測定方法)
一つのエリアにおいて、それぞれ第1金属細線および第2金属細線の3本の線幅を測定し、その平均値をそのエリアの平均線幅とする。
(開口率測定方法)
10mm□部(縦10mm×横10mm)のエリア内の開口率は、光学顕微鏡で10mm□部全体の第1金属細線および第2金属細線によって形成されたメッシュパターンS(図4参照)を撮影し、その画像データから、そのエリアのメッシュパターンSの開口率を算出した。
なお、開口率測定の際に、第1メッシュパターンの開口率と第2メッシュパターンの開口率も計算した。実施例1の第1メッシュパターンの開口率は98.6%であり、第2メッシュパターンの開口率は99.3%であった。実施例7の第1メッシュパターンの開口率は99.0%であり、第2メッシュパターンの開口率は99.3%であった。
(モアレとノイズの評価)
画素サイズが異なる4つのLCD(液晶表示装置)(「LCD1」:118ppi、画素ピッチ215μm、「LCD2」:149ppi、画素ピッチ170.4μm、「LCD3」:221ppi、画素ピッチ114.9μm、「LCD4」:342ppi、画素ピッチ74.2μm)の上に各実施例および比較例にて作製したタッチパネル用導電フィルムの第2メッシュパターンを視認側として配置し、4つのLCDにおいてモアレとノイズを評価した。
モアレに対しては、以下の評価を実施した。
「1」:モアレが認識できない優れたレベル
「2」:モアレが実用上問題ないレベル
「3」:モアレが認識されNGレベル
ノイズに対しては、以下の評価を実施した
「1」:ノイズ感が観察されず優れたレベル
「2」:ノイズ感が実用上問題ないレベル
「3」:ノイズ感が認識されNGレベル
4つのLCDにおいて、モアレの評価がすべて「1」である場合を「A」、「3」は含まないが、1つでも「2」がある場合を「B」、1つでも「3」を含む場合は「C」とした。
同様に、4つのLCDにおいて、ノイズの評価がすべて「1」である場合を「A」、「3」は含まないが、1つでも「2」がある場合を「B」、1つでも「3」を含む場合は「C」とした。
各実施例および各比較例にて製造されたタッチパネル用導電フィルムをそれぞれ黒色板上に配置し、上方から白色光を照射し、タッチパネル用導電フィルムから40cm離れた高さと10cm離れた高さの2点で、俯角45°で目視にて観察し、以下の基準に従って評価を行った。
「A」:高さ40cmおよび高さ10cmどちらでも、全くメッシュ見えが観察できない優れたレベル「B」:高さ40cmからでは、メッシュ見えが観察できないが、高さ10cmからでは少し、メッシュ見えが生じるが問題がないレベル
「C」:どちらの高さからでも、金属細線が目立ち、メッシュ見えがはっきり観察される問題があるレベル
「開口率」は、メッシュパターンSの開口率を意図する。
なお、表1中、「区域2,4」などは、「区域2」および「区域4」の両方に該当することを意図する。
実施例1で用いた5.0mm×5.0mmの単位メッシュパターンと実施例5で用いた5.0mm×5.0mmの単位メッシュパターンとを組み合わせてメッシュパターンを形成した。メッシュパターン以外は実施例1と同様に作製・評価および開口率均一性評価を行った。
(開口率均一性評価結果)
実施例1〜41のタッチパネル用導電フィルムは、全て0.4%以下であったが、実施例42のタッチパネル用導電フィルムは、1.1%であった。
実施例42のモアレ、ノイズ、メッシュ見えの評価はすべてAであったが、表示装置を白ベタ表示した際に、実施例1〜41のタッチパネル用導電フィルムに比較して、表示装置の輝度ムラが感じられた。
静電容量式タッチパネルの電極パターンの形状としては、図2に示す、所謂バー&ストライプの電極パターン形状以外にも、例えばWO2010/013679の図16に開示されている所謂ダイヤモンドパターン、WO2013/094728の図7または図20に開示されている電極パターン形状にも適用できることはもちろんのこと、他の形状の静電容量式タッチパネルの電極パターンにも適用できる。
また、タッチパネルは他の機能フィルムとの組合せとの使用も可能である、特開2014−13264号公報に開示されている高レタレーション値を有する基板を用いたニジムラを防止する画像品位向上用機能フィルム、特開2014−142462号公報に開示されているタッチパネルの電極の視認性改善の為の円偏光板との組合せ等も可能である。
Claims (12)
- アクティブエリアを有するタッチパネル用導電フィルムであって、
前記アクティブエリア内に配置された第1金属細線からなる第1導電層と、
前記アクティブエリア内において前記第1導電層と重なるように配置された第2金属細線からなる第2導電層とを備え、
前記アクティブエリアに垂直な方向から見た場合に、前記第1金属細線と前記第2金属細線とによって、メッシュパターンが形成され、
前記メッシュパターンはランダムなパターンであり、
前記第1金属細線および前記第2金属細線の平均線幅が0.5μm以上3.5μm以下であり、
Xを、前記第1金属細線および前記第2金属細線の平均線幅とした場合、前記メッシュパターンの開口率が、(92.3+X×1.6)%以上99.6%以下である、タッチパネル用導電フィルム。 - 前記第1金属細線および前記第2金属細線の平均線幅が1.1μm以上2.7μm以下であり、
前記メッシュパターンの開口率が、(95.2+X×0.8)%以上(99.95−X×0.33)%以下である、請求項1に記載のタッチパネル用導電フィルム。 - 前記第1導電層は、複数の第1セルにより構成された第1メッシュパターンを有し、
前記第2導電層は、複数の第2セルにより構成された第2メッシュパターンを有し、
前記アクティブエリアに垂直な方向から見た場合に、前記第2セルのそれぞれには、多くても1つの前記第1セルの頂点を内部に含んでいる、請求項1または2に記載のタッチパネル用導電フィルム。 - 前記第1導電層は、複数の第1セルにより構成された第1メッシュパターンを有し、前記第1メッシュパターンがランダムなパターンであり、
前記第2導電層は、複数の第2セルにより構成された第2メッシュパターンを有し、前記第2メッシュパターンがランダムなパターンである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタッチパネル用導電フィルム。 - 前記第1メッシュパターンの開口率が、前記第2メッシュパターンの開口率よりも小さい、請求項4に記載のタッチパネル用導電フィルム。
- 前記アクティブエリアにおいて、開口率均一性評価として、前記アクティブエリアの10箇所において、3.0mm×3.0mmの観察領域における前記メッシュパターンの開口率を求めて、得られた開口率の測定値のうち最大値と最小値との差を求める場合、該開口率均一性評価により求められる値が0.4%以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタッチパネル用導電フィルム。
- 前記第1金属細線の視認側の表面、および、前記第2金属細線の視認側の表面のそれぞれの可視光反射率が5%以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のタッチパネル用導電フィルム。
- さらに、第1面、および、前記第1面と対向する第2面を有する基板を有し、
前記第1導電層が前記第1面に配置され、前記第2導電層が前記第2面に配置される、請求項1〜7のいずれか1項に記載のタッチパネル用導電フィルム。 - 前記第1導電層により、互いに間隔を隔てて配列された複数の第1電極と、前記複数の第1電極の間にそれぞれ配置され且つ前記複数の第1電極から絶縁された複数の第1ダミー電極とが形成され、
前記第2導電層により、前記複数の第1電極に交差するように互いに間隔を隔てて配列された複数の第2電極と、前記複数の第2電極の間にそれぞれ配置され且つ前記複数の第2電極から絶縁された複数の第2ダミー電極とが形成され、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極は互いに絶縁された状態で配置されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のタッチパネル用導電フィルム。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載のタッチパネル用導電フィルムを含む、タッチパネル。
- 請求項10に記載のタッチパネルと、
解像度106〜423ppiのいずれかの解像度を有する表示装置と、を含む、タッチパネル付き表示装置。 - 前記タッチパネルが、解像度106〜423ppiの範囲内で互いの解像度が異なる表示装置に対して、共通化されたメッシュパターンを有するタッチパネル用導電フィルムを含む、請求項11に記載のタッチパネル付き表示装置。
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