JPWO2018186428A1 - タッチセンサ及びタッチセンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、静電容量型の装置であるタッチパネルを使用する際、例えば、内部光源から入射する光が正反射する位置近傍から少し離れてタッチパネルの表面を観察すると、パネル内部に存在する電極パターンが視認され、外観を損なう場合がある。タッチパネル等の装置では、電極パターンの隠蔽性の向上に対する要求がある。
本開示が解決しようとする課題は、電極パターンの隠蔽性に優れたタッチセンサを提供することにある。
本発明の他の実施形態が解決しようとする課題は、電極パターンの隠蔽性が従来以上に向上されたタッチセンサの製造方法を提供することにある。
<1> 透明基板の同一面上に、互いに交差する方向にそれぞれ延在する第1電極パターン及び第2電極パターンを備え、第1電極パターン及び第2電極パターンの上に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層と、屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層と、を順次重ねて有し、第1電極パターンは、基板上の第1方向に間隔をあけて配置された複数の第1島状電極部と、隣り合う第1島状電極部を電気的に接続する第1配線部と、を有し、第2電極パターンは、基板上に第1方向と交差する第2方向に間隔をあけて配置された複数の第2島状電極部と、隣り合う第2島状電極部を、第1透明層及び第2透明層の上を橋掛けして電気的に接続する第2配線部と、を有する、タッチセンサ。
<2> 第1透明層及び第2透明層がスルーホールを有し、第2配線部は、スルーホールを通じて、隣り合う第2島状電極部を電気的に接続する<1>に記載のタッチセンサ。
<3> 第2配線部が、金属配線により形成されている<1>又は<2>に記載のタッチセンサ。
<4> 第1透明層は、厚みが40nm以上200nm以下であり、かつ、屈折率が1.6以上1.9以下であり、第2透明層は、厚みが0.5μm以上20μm以下であり、かつ、屈折率が1.4以上1.6未満である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<5> 第2透明層と第2配線部との間に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが40nm以上200nm以下である第3透明層を有する、<1>〜<4>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<6> 第2透明層が、アルカリ可溶性樹脂、重合性モノマー、及び光重合開始剤を含む組成物の硬化物である<1>〜<5>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<7> アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量が、35,000以下である<6>に記載のタッチセンサ。
<8> 第2透明層中における、アルカリ可溶性樹脂に由来する成分の含有量が、第2透明層の固形分に対して、30質量%以上である<6>又は<7>に記載のタッチセンサ。
<9> <1>〜<8>のいずれか1つに記載のタッチセンサの製造方法であって、電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層を形成する工程と、電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層を形成する工程と、をこの順に有するタッチセンサの製造方法。
本発明の他の実施形態によれば、電極パターンの隠蔽性が従来以上に向上されたタッチセンサの製造方法が提供される。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
また、透明導電層の平均透過率は、分光光度計を用いて測定される値であり、例えば、日立製作所株式会社製の分光光度計U−3310を用いて測定することができる。
本明細書において、分子量分布がある場合の分子量は、特に断りが無い限り、重量平均分子量(Mw)を表す。
また、本明細書において、屈折率は、特に断りがない限り、波長550nmでエリプソメトリーによって測定される値である。
本開示のタッチセンサは、 透明基板の同一面上に、互いに交差する方向にそれぞれ延在する第1電極パターン及び第2電極パターンを備え、第1電極パターン及び第2電極パターンの上(透明基板とは反対側の面)には、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層と、屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層と、を順次重ねて有している。
第1電極パターンは、基板上の第1方向に間隔をあけて配置された複数の第1島状電極部と、隣り合う第1島状電極部を電気的に接続する第1配線部と、を有する。
第2電極パターンは、基板上に第1方向と交差する第2方向に間隔をあけて配置された複数の第2島状電極部と、隣り合う第2島状電極部を、第1透明層及び第2透明層の上を橋掛けして電気的に接続する第2配線部と、を有する。
本開示のタッチセンサは、前述のように、複数の第1島状電極部を有する第1電極パターン及び複数の第2島状電極部を有する第2電極パターンの上に、薄い高屈折率層と、高屈折率層より厚く、かつ、屈折率の低い低屈折率層と、を重ねて設けることにより、電極パターンの隠蔽性により優れたものとなる。
図1は、本開示のタッチセンサの平面図であり、図2は、図1のA−A線断面図である。
図1及び図2では、タッチセンサの一部のみを示すが、透明基板上には、透明基板の広い範囲に亘って第1電極パターン34が一方向(第1方向)に配列され、更に、透明基板の広い範囲に亘って第2電極パターン36が、第1方向とは異なる方向(第2方向)に配列されている。
透明基板としては、電気絶縁性の基板であって、例えば、ガラス基板、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、PC(ポリカーボネート)フィルム、COP(シクロオレフィンポリマー)フィルム、PVC(ポリ塩化ビニル)フィルムなどが挙げられる。
COPフィルムは、光学等方性に優れているだけでなく、寸法安定性、ひいては加工精度にも優れている点で好ましい。なお、透明基板がガラス基板である場合、厚みは0.3mm以上3mm以下であってもよい。また、透明基板1が樹脂フィルムである場合、厚みは20μm以上3mm以下であってもよい。
本開示のタッチセンサは、透明な基板の同一面上に、互いに交差する方向にそれぞれ延在する第1電極パターン及び第2電極パターン(以下、両者を総じて単に「電極パターン」ということがある。)を備えている。
第1配線部は、第1島状電極部と同様の材料により形成されることが好ましい。
これにより、透明基板の面上の第1電極パターンとは異なる一方向に長尺状の電極が形成されている。
第2配線部は、金属配線により形成されていることがより好ましい。
第1電極パターン及び第2電極パターンの材料は、透明電導膜を形成し得る材料が挙げられ、例えば、酸化インジウム・スズ(ITO)、酸化亜鉛・アルミニウム(AZO)、酸化インジウム・亜鉛(IZO)などの金属酸化物が挙げられる。
例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透光性の導電性金属酸化膜で作製することができる。金属膜としては、ITO膜;Al、Zn、Cu、Fe、Ni、Cr、Mo、Ag、Au等の金属膜、銅ニッケル合金等の複数の金属の合金膜;SiO2等の金属酸化膜などが挙げられる。
電極パターンの厚みは、10nm以上200nm以下とすることができる。
また、焼成により、アモルファスのITO膜を多結晶のITO膜としてもよい。
ITO等により導電性のパターン等を形成する場合、特許第4506785号明細書の段落0014〜0016等の記載を参照することができる。
第1電極パターン及び第2電極パターンの上(透明基板とは反対側の面)には、薄厚で高屈折率の第1透明層と、第1透明層より厚く低屈折率の第2透明層と、が電極パターン側から順次重ねられている。
図2に示すタッチセンサでは、第1透明層28は、第1電極パターン34及び第2電極パターン36を覆うようにして配設されており、第1透明層28の上には、更に第2透明層30が配設されている。
第1透明層は、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である透明性を有する層である。
第1透明層の屈折率は、1.6以上1.9以下であることが好ましく、1.65以上1.8以下であることがより好ましい。
第1透明層の厚みは、200nm以下であることが好ましく、40nm以上200nm以下であることがより好ましく、50nm以上100nm以下であることが更に好ましい。
第1透明層を形成する成分の詳細は、後述する転写材料における第1透明転写層の説明を通じて明らかにすることとする。
第2透明層は、屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である透明性を有する層である。
第2透明層の屈折率は、1.4以上1.6未満であることが好ましく、1.45以上1.55以下であることがより好ましい。
第2透明層の厚みは、0.5μm以上であることが好ましく、0.5μm以上20μm以下であることがより好ましく、3μm以上12μm以下であることが更に好ましく、1μm以上10μm以下であることが更により好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量としては、35,000以下であることが好ましく、25,000以下がより好ましく、20,000以下が更に好ましい。
第2透明層を形成する成分の詳細については、アルカリ可溶性樹脂、重合性モノマー、及び光重合開始剤を含め、後述する転写材料における第2透明転写層の説明を通じて明らかにすることとする。
重量平均分子量は、ゲル透過クロマトグラフ(GPC)により測定される値であり、測定方法の詳細については実施例の項において説明する。
スルーホールは、第1透明層及び第2透明層に対して所望のスルーホールを形成するためのマスクを介して光照射してパターニングすることにより形成することができる。
スルーホールの孔径としては、第2配線部の幅長に対して小さいことが好ましい。
第2透明層と第2配線部との間に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが40nm以上200nm以下である第3透明層を有することが好ましい。
第3透明層の厚みは、200nm以下であることが好ましく、40nm以上200nm以下であることがより好ましく、50nm以上100nm以下であることが更に好ましい。
転写材料は、仮支持体と、仮支持体側から、屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明転写層と、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明転写層と、を順次有する材料を用いることができる。
転写材料によると、密着性に優れ、電極パターンの隠蔽性に優れた積層体が得られる。
仮支持体の材質は、フィルム形成した際に必要な強度と柔軟性を有する限り、特に制限はない。成形性、コストの観点からは樹脂フィルムであることが好ましい。
仮支持体として用いられるフィルムは、可撓性を有し、加圧下又は、加圧及び加熱下で著しい変形、収縮もしくは伸びを生じないフィルムが好ましい。より具体的には、仮支持体としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、トリ酢酸セルロース(TAC)フィルム、ポリスチレン(PS)フィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム等が挙げられ、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。
仮支持体の外観にも特に制限はなく、透明フィルムでもよく、着色されたフィルムでもよい。着色されたフィルムとしては、染料化ケイ素、アルミナゾル、クロム塩、ジルコニウム塩などを含有する樹脂フィルムが挙げられる。
仮支持体には、特開2005−221726号公報に記載の方法などにより、導電性を付与することができる。
本開示のタッチパネルを転写材料を用いて形成した場合には、第2透明転写層が硬化反応してなる層が第2透明層であり、第1透明転写層が硬化反応してなる層が第1透明層である。
第2透明転写層は、例えば、少なくとも重合性モノマー及び樹脂を含む層でもよく、エネルギーの付与により硬化する層であってもよい。第2透明転写層は、更に、重合開始剤、加熱により酸と反応可能な化合物を含んでいてもよい。
第2透明転写層は、光硬化性であっても、熱硬化性であっても、熱硬化性かつ光硬化性であってもよい。中でも、熱硬化性かつ光硬化性の組成物であることが、膜の信頼性をより向上できるという観点から好ましい。
具体的には、仮支持体上に第2透明転写層を有する転写材料を用い、転写法により被転写体に第2透明転写層を転写し、転写された第2透明転写層を光照射によりパターニングし、現像等を経て形成されてもよい。
第2透明転写層は、アルカリ可溶性の樹脂層であって、弱アルカリ水溶液により現像可能であることが好ましい。
第2透明転写層の厚みには、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、本開示のタッチセンサが静電容量型入力装置である場合、第2透明転写層の厚みは、透明性の観点から、1μm以上20μm以下が好ましく、2μm以上15μm以下がより好ましく、3μm以上12μm以下が更に好ましく、6μm以上12μm以下が特に好ましい。
第2透明転写層は、重合性モノマーを含むネガ型材料により形成されてもよい。この場合、強度及び信頼性に優れたものとなる。
第2透明転写層は、樹脂の少なくとも一種を含有することができる。樹脂は、バインダーとして機能することができる。第2透明転写層に含まれる樹脂は、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂としては、現像性及び透明性の観点から、アクリル樹脂が好ましい。アクリル樹脂とは、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸エステルの少なくとも一種に由来する構成単位を有する樹脂である。
アルカリ可溶性樹脂の酸価には、特に制限はないが、酸価60mgKOH/g以上のカルボキシル基含有アクリル樹脂が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂としては、以下に示すポリマーが好ましい。なお、以下に示す各構造単位の含有比率は目的に応じて適宜変更することができる。
本明細書において、樹脂の酸価は、JIS K0070(1992)に規定される滴定方法で測定される値である。
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量は、GPCで測定される値であり、測定方法の詳細については実施例の項で説明する。
本開示における第2透明転写層は、重合性モノマーを含有していてもよい。
重合性モノマーとして、エチレン性不飽和基を有する重合性モノマーを含むことが好ましく、エチレン性不飽和基を有する光重合性化合物を含むことがより好ましい。重合性モノマーは、光重合性基として少なくとも1つのエチレン性不飽和基を有していることが好ましく、エチレン性不飽和基に加えてエポキシ基などのカチオン重合性基を有していてもよい。第2透明転写層に含まれる重合性モノマーとしては、(メタ)アクリロイル基を有する化合物が好ましい。
また、重合性モノマーの少なくとも1種がカルボキシル基を含有することが、特定バインダーにおけるカルボキシル基と、重合性モノマーのカルボキシル基とがカルボン酸無水物を形成して、湿熱耐性を高められる観点から好ましい。
カルボキシル基を含有する重合性モノマーとしては、特に限定されず、市販の化合物が使用できる。市販品としては、例えば、アロニックスTO−2349(東亞合成(株))、アロニックスM−520(東亞合成(株))、アロニックスM−510(東亞合成(株))などを好ましく挙げられる。カルボキシル基を含有する重合性モノマーを含む場合の含有量は、第2透明転写層に含まれる全ての重合性モノマーに対して1質量%〜50質量%の範囲で使用することが好ましく、1質量%〜30質量%の範囲で使用することがより好ましく、5質量%〜15質量%の範囲で使用することがさらに好ましい。
ウレタン(メタ)アクリレート化合物を含む場合の含有量は、第2透明転写層に含まれる全ての重合性モノマーに対し、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート化合物は光重合性基の官能基数、すなわち(メタ)アクリロイル基の数が3官能以上であることが好ましく、4官能以上であることがより好ましい。
2官能のエチレン性不飽和基を有する重合性モノマーは、エチレン性不飽和基を分子内に2つ持つ化合物であれば特に限定されず、市販の(メタ)アクリレート化合物が使用できる。市販品としては、例えば、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(A−DCP 新中村化学工業(株))、トリシクロデカンジメナノールジメタクリレート(DCP 新中村化学工業(株))、1,9−ノナンジオールジアクリレート(A−NOD−N 新中村化学工業(株))、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(A−HD−N 新中村化学工業(株))などが好ましく挙げられる。
重合性モノマーは、1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。重合性モノマーを2種以上用いることが、第2透明転写層の膜物性を制御しうる点で好ましい。
中でも、第2透明転写層に含有される重合性モノマーは、3官能以上の重合性モノマーと2官能の重合性モノマーとを組みあわせて使用することが転写後の第2透明転写層を露光した後の膜物性を改善する観点から好ましい。
2官能の重合性モノマーを用いる場合、第2透明転写層に含まれる全ての重合性モノマーに対し、10質量%〜90質量%の範囲で使用することが好ましく、20質量%〜85質量%の範囲で使用することがより好ましく、30質量%〜80質量%の範囲で使用することがさらに好ましい。
3官能以上の重合性モノマーを用いる場合には、第2透明転写層に含まれるすべての重合性モノマーに対して10質量%〜90質量%の範囲で使用することが好ましく、15質量%〜80質量%の範囲で使用することがより好ましく、20質量%〜70質量%の範囲で使用することがさらに好ましい。
任意の成分としては、重合開始剤、加熱により酸と反応可能な化合物等が挙げられる。
第2透明転写層は、重合開始剤を含むことが好ましく、光重合開始剤を含むことがより好ましい。第2透明転写層が、樹脂、重合性モノマーに加え、重合開始剤を含むことにより、第2透明転写層にパターンを形成しやすくなる。
第2透明転写層が重合開始剤を含む場合の、第2透明転写層の固形分に対する重合開始剤の含有量は、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましい。また、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。重合開始剤の含有量が上記範囲であることで、転写材料におけるパターン形成性、被転写体との密着性をより改善することができる点で好ましい。
本開示における第2透明転写層は、増感剤を含むことができる。
増感剤は、第2透明転写層に含まれる増感色素、重合開始剤等の活性放射線に対する感度をより向上させる作用、あるいは酸素による重合性化合物の重合阻害を抑制する作用等を有する。
本開示における第2透明転写層が増感剤を含む場合、増感剤は、1種のみ含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
本開示における第2透明転写層は、重合禁止剤を含むことができる。
重合禁止剤は、製造中あるいは保存中において重合性モノマーの所望されない重合を阻止する機能を有する。
本開示における重合禁止剤には特に制限はなく、公知の重合禁止剤を目的に応じて使用することができる。公知の重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ピロガロール、t−ブチルカテコール、ベンゾキノン、4,4'−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン第一セリウム塩、フェノチアジン、フェノキサジン等が挙げられる。
本開示における第2透明転写層が重合禁止剤を含む場合、重合禁止剤は、1種のみ含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
本開示における第2透明転写層は、加熱により酸と反応可能な化合物を含有してもよい。
加熱により酸と反応可能な化合物は、25℃での酸との反応性に比べ、25℃を超えて加熱した後の酸との反応性が高い化合物であることが好ましい。加熱により酸と反応可能な化合物は、ブロック剤により一時的に不活性化されている酸と反応可能な基を有し、所定の解離温度においてブロック剤由来の基が解離する化合物であることが好ましい。
加熱により酸と反応可能な化合物は、カルボン酸化合物、アルコール化合物、アミン化合物、ブロックイソシアネート、エポキシ化合物などを挙げることができ、ブロックイソシアネートであることが好ましい。
ブロックイソシアネートの含有量は、転写後の加熱工程前のハンドリング性、加熱工程後の低透湿性の観点から、第2透明転写層の全固形分量に対し、1質量%〜30質量%の範囲が好ましく、5質量%〜20質量%の範囲がより好ましい。
第1透明転写層は、金属酸化物粒子及び樹脂を含む層でもよく、エネルギーの付与により硬化する層であってもよい。第1透明転写層は、光硬化性であっても、熱硬化性であっても、熱硬化性かつ光硬化性であってもよい。中でも、熱硬化性かつ光硬化性の層であると、容易に製膜することができる。
第1透明転写層の屈折率を制御する方法としては特に制限はないが、所望の屈折率の透明樹脂層を単独で用いる方法、金属粒子や金属酸化物粒子などの粒子を添加した透明樹脂層を用いる方法、金属塩と高分子の複合体を用いる方法などが挙げられる。
第1透明転写層の厚みは、40nm以上200nm以下であることが好ましい。
第1透明転写層は、樹脂を含むことが好ましい。
樹脂は、バインダーとしての機能を有してもよい。樹脂としては、アルカリ可溶性樹脂が好ましく、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸エステルの少なくとも一種に由来する構成単位を有する樹脂((メタ)アクリル樹脂)であることがより好ましい。アルカリ可溶性樹脂の詳細については、第2透明転写層におけるアルカリ可溶性樹脂と同義である。中でも、第1透明転写層では、酸基を有する樹脂のアンモニウム塩を好ましい樹脂の例として挙げることができる。
第1透明転写層形成用組成物は、硬化成分として、酸基を有するモノマーのアンモニウム塩を含んでいてもよい。
酸基を有する樹脂のアンモニウム塩としては、特に制限はなく、(メタ)アクリル樹脂のアンモニウム塩が好適に挙げられる。
酸基を有する樹脂は、水性溶媒(好ましくは、水もしくは炭素数1〜3の低級アルコールと水との混合溶媒)に対して溶解性を有する樹脂であり、特に制限なく公知の樹脂から適宜選択することができる。酸基を有する樹脂の好ましい例として、1価の酸基(カルボキシル基など)を有する樹脂が挙げられる。第1透明転写層に含まれる樹脂は、カルボキシル基を有する樹脂であることが特に好ましい。
酸基を有する樹脂としては、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、線状有機高分子重合体であって、分子中に少なくとも1つのアルカリ可溶性を促進する基を有する重合体の中から適宜選択することができる。アルカリ可溶性を促進する基、即ち、酸基としては、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基などが挙げられ、カルボキシル基が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂としては、好ましくは、(メタ)アクリル酸及びスチレンから選ばれる構造単位を主鎖に含む共重合体が挙げられる。アルカリ可溶性樹脂は、より好ましくは、有機溶剤に可溶で、かつ、弱アルカリ水溶液により現像可能な樹脂が挙げられる。
中でも、第1透明転写層は、樹脂として、(メタ)アクリル酸由来の構造単位、及びスチレン由来の構造単位を有する共重合体を含むことが好ましく、(メタ)アクリル酸由来の構造単位、スチレン由来の構造単位、及びエチレンオキシ鎖を有する(メタ)アクリル酸エステル由来の構造単位を有する共重合体を含むことがより好ましい。
第1透明転写層に用いられる樹脂は、(メタ)アクリル酸由来の構造単位、及びスチレン由来の構造単位を有する共重合体を含み、更には(メタ)アクリル酸由来の構造単位、スチレン由来の構造単位、及びエチレンオキシ鎖を有する(メタ)アクリル酸エステル由来の構造単位を有する共重合体を含むことにより、第1透明転写層を形成する際の膜厚均一性がより良好となる。
第1透明転写層は、酸基を有さない他の樹脂を更に含んでもよい。酸基を有さない他の樹脂には、特に制限はない。
第1透明転写層は、金属酸化物粒子を含むことが好ましい。金属酸化物粒子を含むことにより、屈折率及び光透過性を調節することができる。
第1透明転写層には、使用する樹脂、重合性モノマーの種類及び含有量、用いる金属酸化物粒子の種類等に応じて、任意の割合で金属酸化物粒子を含めることができる。
第1透明転写層は、第1透明転写層の屈折率の範囲に屈折率を制御する観点から、酸化ジルコニウム粒子(ZrO2粒子)、Nb2O5粒子及び酸化チタン粒子(TiO2粒子)のうち少なくとも一つを含有することが好ましい。金属酸化物粒子は、酸化ジルコニウム粒子又は酸化チタン粒子がより好ましく、酸化ジルコニウム粒子が更に好ましい。
金属酸化物粒子として酸化チタンを用いる場合、転写後に金属酸化物粒子を有する第1透明転写層の欠陥が見え難く、かつ、透明電極パターンの隠蔽性が良好な積層体を作製できる観点から、酸化チタン粒子の含有量は、第1透明転写層の全固形分に対して、30質量%〜70質量%であることが好ましく、40質量%以上60質量%未満であることがより好ましい。
具体的には、転写材料の第1透明転写層は、400nm〜750nmの波長を有する光における屈折率が1.50以上の金属酸化物粒子を含有することが好ましく、屈折率が1.55以上の粒子を含有することがより好ましく、屈折率が1.70以上の粒子を含有することがさらに好ましく、1.90以上の粒子を含有することが特に好ましく、2.00以上の粒子を含有することが最も好ましい。
ここで、400nm〜750nmの波長を有する光における屈折率が1.50以上であるとは、上記範囲の波長を有する光における平均屈折率が1.50以上であることを意味し、上記範囲の波長を有する全ての光における屈折率が1.50以上であることを要しない。また、平均屈折率は、上記範囲の波長を有する各光に対する屈折率の測定値の総和を、測定点の数で割った値である。
金属酸化物粒子の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた観測により任意の100個の粒子の直径を測定し、100個の直径の算術平均により求められる値である。
金属酸化物粒子の第1透明転写層における含有量は、金属酸化物粒子の種類によらず、第1透明転写層の全固形分に対して、20質量%〜95質量%含まれることが好ましく、30質量%〜95質量%含まれることがより好ましく、30質量%〜85質量%含まれることがさらに好ましく、30質量%以上80質量%未満含まれることがさらにより好ましい。金属酸化物粒子の含有量が前述の範囲であることにより、転写後の透明電極パターンの隠蔽性がより向上する。
第1透明転写層は、金属酸化抑制剤を含むことが好ましい。
金属酸化抑制剤としては、分子内に窒素原子を含む芳香環を有する化合物であることが好ましい。
また、金属酸化抑制剤としては、上記窒素原子を含む芳香環が、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、及び、それらと他の芳香環との縮合環よりなる群から選ばれた少なくとも一つの環であることが好ましく、上記窒素原子を含む芳香環が、イミダゾール環、又はイミダゾール環と他の芳香環との縮合環であることがより好ましい。
上記他の芳香環としては、単素環でも複素環でもよいが、単素環であることが好ましく、ベンゼン環又はナフタレン環であることがより好ましく、ベンゼン環であることが更に好ましい。
好ましい金属酸化抑制剤としては、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、テトラゾール、メルカプトチアジアゾール、及び、ベンゾトリアゾールが好ましく例示され、イミダゾール、ベンゾイミダゾール及びベンゾトリアゾールがより好ましい。金属酸化抑制剤としては市販品を用いてもよく、例えばベンゾトリアゾールを含む城北化学工業(株)、BT120などを好ましく用いることができる。
また、金属酸化抑制剤の含有量は、第1透明転写層の全固形分に対し、0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜10質量%であることがより好ましく、1質量%〜5質量%であることが更に好ましい。
第1透明転写層が、重合性モノマー又は熱重合性モノマーなどの重合性モノマーを含むことが、硬化させて膜の強度などを高める観点から好ましい。第1透明転写層は、前述の酸基を有するモノマーのみを重合性モノマーとして含んでいてもよい。
第1透明転写層に用いられる重合性モノマーとしては、特許第4098550号の段落0023〜0024に記載の重合性化合物を用いることができる。その中でも、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールエチレンオキサイド付加物のテトラアクリレートを好ましく用いることができる。これらの重合性モノマーは単独で用いてもよく、複数を含みあわせて用いてもよい。ペンタエリスリトールテトラアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物を用いる場合、ペンタエリスリトールトリアクリレートの比率は質量比で0%超80%以下であることが好ましく、10%〜60%であることがより好ましい。
第1透明転写層は、重合開始剤を含むことができる。
第1透明転写層に用いられる重合開始剤としては、水性溶媒に対して溶解性を有する重合開始剤が好ましい。水性溶媒に対して溶解性を有する重合開始剤としては、IRGACURE 2959、下記構造式2の光重合開始剤等が挙げられる。
溶媒としては、例えば、ジアセトンアルコール(3.2mPa・s)、エチレングリコール(32.5mPa・s)、プロピレングリコール(56mPa・s)、イソブチルアルコール(4.2mPa・s)などが挙げられる。
前述の本開示のタッチセンサは、上記の構造に作製できる方法であれば、任意の方法を選択して製造することができ、好ましくは、以下に示す本開示のタッチセンサの製造方法、即ち、電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層を形成する工程(第1透明層形成工程)と、電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層を形成する工程(第2透明層形成工程)と、をこの順に有する方法により製造される。
転写材料の詳細については、前述の通りである。
また、本開示のタッチセンサの製造方法は、第1透明層形成工程及び第2透明層形成工程において形成された第1透明層及び第2透明層の上に、更に、オーバーコート層を形成する工程を有していてもよい。
光源は、g線、h線、i線、j線等の紫外線が好ましい。光源種としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、及び発光ダイオード(LED)が挙げられる。
また、露光後の現像は、アルカリ現像液が一般に用いられる。
なお、ポリマー中の組成比は特に断りの無い限りモル比である。また、以下の実施例では、転写材料の一例として転写フィルムを作製する場合を示す。
<条件>
GPC:HLC(登録商標)−8020GPC(東ソー(株)製)
カラム:TSKgel(登録商標)、Super MultiporeHZ−H(東ソー株式会社、4.6mmID×15cm)を3本
溶離液:THF(テトラヒドロフラン)
試料濃度:0.45質量%
流速:0.35ml/min
サンプル注入量:10μl
測定温度:40℃
検出器:示差屈折計(RI)
以下の表1に示す組成となる成分及び含有量により、第2の透明転写層形成用塗布液である材料A−1〜A−4を調製した。
次に、下記表2に記載の組成により、第1の透明転写層形成用塗布液である材料B−1〜B−5を調製した。
<転写フィルム1の作製>
厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルムである仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、塗布量を、乾燥後の膜厚が5.0μmになる量に調整し、第2透明転写層形成用の材料A−1又はA−2のいずれかを塗布した。次いで、80℃の乾燥ゾーンで溶剤を揮発させて第2透明転写層を形成した。下記表4の組み合わせにて、第1透明転写層形成用の材料B−1又はB−2のいずれかを用いて、塗布量を、乾燥後の膜厚が約80nmの膜厚になる量に調整して、第2透明転写層形成用の材料の乾燥後の膜(第2透明転写層)の上にスリット状ノズルを用いて塗布した後、70℃の乾燥温度で乾燥させて第1透明転写層を形成した。なお、下記表4に示すように、実施例1では材料A−1及び材料B−1を用い、実施例2では材料A−2及び材料B−2を用いた。
次いで、第1透明転写層の表面に、保護フィルムとして、厚み16μmのポリエチレンテレフタレートを圧着し、転写フィルム1を作製した。
(透明膜の形成)
膜厚38μm及び屈折率1.53のシクロオレフィン樹脂フィルムを、高周波発振機を用いて、出力電圧100%、出力250Wで、直径1.2mmのワイヤー電極で、電極長240mm、ワーク電極間1.5mmの条件で3秒間コロナ放電処理を行って表面改質を施し、透明フィルム基板とした。
次に、下記表3中に示す材料−Cの材料を、スリット状ノズルを用いて、透明フィルム基板のコロナ放電処理面に塗工した後、紫外線照射(積算光量300mJ/cm2)した。次いで、約110℃で乾燥することにより、屈折率1.60及び膜厚80nmの透明膜を形成した。
透明フィルム基板上に透明膜が形成されたフィルムを真空チャンバー内に導入し、SnO2含有率が10質量%のITOターゲット(インジウム:錫=95:5(モル比))を用いて、直流(DC)マグネトロンスパッタリング(条件:透明フィルム基板の温度150℃、アルゴン圧0.13Pa、酸素圧0.01Pa)により、透明電極層として厚さ40nm及び屈折率1.82のITO薄膜を形成し、透明フィルム基板上に透明膜と透明電極層が積層されたフィルムを得た。ITO薄膜の表面抵抗は、80Ω/□(Ω毎スクエア)であった。
ここで、透明電極パターンは、互いに交差する方向にそれぞれ延在する第1の電極パターン及び第2の電極パターンを有し、図1及び図2に示すように、第1の電極パターンは、透明フィルム基板24上の第1方向Pに間隔をあけて形成された複数の第1島状電極部12と、隣り合う第1島状電極部12を電気的に接続する第1配線部16と、を有し、第2の電極パターンは、基板上に第1方向Pと交差する第2方向Qに間隔をあけて形成された複数の第2島状電極部14を有している。
上記で作製した転写フィルム1の保護フィルムを剥離し、転写フィルム1の剥離面を、電極付フィルムの透明膜及び透明電極パターンの形成面に接触させ、電極付フィルム上に転写フィルム1を以下の条件でラミネートしてラミネート体を得た。
<条件>
透明フィルム基板24の温度:40℃
ゴムローラーの温度:110℃
線圧:3N/cm
搬送速度:2m/分
その後、ラミネート体から仮支持体を剥離し、温度32℃の炭酸ソーダ2質量%水溶液を用いて剥離面(第2透明転写層の表面)を60秒間洗浄処理した。洗浄処理後、更に、透明フィルム基板上の第2透明転写層の表面に超高圧洗浄ノズルから超純水を噴射することにより残渣を除去した。次いで、第2透明転写層の表面にエアを吹きかけて水分を除去し、温度145℃で30分間のポストベーク処理を施した。
この際、図1及び図2に示すように、透明フィルム基板24上の透明電極パターン中における第2島状電極部14の上に位置する第1透明層28及び第2透明層30に、第2島状電極部14と、互いに隣り合う2つの第2島状電極部14間を橋掛けして第2島状電極部14同士を電気的に接続するためのブリッジ配線(第2配線部)18と、を接続するためのスルーホール20を形成した。
ここで、第1透明層は、転写フィルム1の第1透明転写層の硬化層であり、第2透明層は、転写フィルム1の第2透明転写層の硬化層である。
次に、直流マグネトロンスパッタリングを用い、透明積層体の全面に厚み30nmの金(Au)膜を形成した。そして、公知の方法により、隣り合う第2島状電極部14間を接続するブリッジ配線18を形成しようとする部分を除く領域のAu膜を除去することにより、図1及び図2に示すように、隣り合う2つの第2島状電極部14を、第1透明層28及び第2透明層30の上を橋掛けして接続する位置に、ブリッジ配線(第2配線部)18を配設した。
次に、厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルムである仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、塗布量を、乾燥後の膜厚が10.0μmになる塗布量に調整し、前述の材料A−1を塗布し、温度80℃で乾燥させてオーバーコート層を形成した。形成されたオーバーコート層の表面に保護フィルム(厚さ12μmポリプロピレンフィルム)を圧着し、オーバーコート層用転写フィルムを作製した。
<条件>
透明フィルム基板24の温度:40℃
ゴムローラーの温度:110℃
線圧:3N/cm
搬送速度:2m/分
以下のようにして、上記と異なる転写フィルム2を作製した。
厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルムである仮支持体の上に、スリット状ノズルを用いて、塗布量を、乾燥後の膜厚が約80nmになる量に調整し、第3透明転写層形成用の材料B−3を塗布した。次いで、80℃の乾燥ゾーンで溶剤を揮発させて第3透明転写層を形成した。次いで、第3透明転写層の表面に、保護フィルムとして厚み16μmのポリエチレンテレフタレートを圧着し、転写フィルム2とした。
次いで、転写された第3透明転写層に対して、公知のエッチング法によりスルーホールを形成し、第2透明層の上に第3透明層を形成した。なお、第3透明層は、転写フィルム2の第3透明転写層の硬化層である。
次いで、実施例1と同様にして、「ブリッジ配線の形成」及び「オーバーコート層の形成」を行い、透明積層体を作製した。
なお、作製された透明積層体は、透明フィルム基板上に、透明膜、透明電極パターン(第1島状電極部、第1配線部、第2島状電極部、及びブリッジ配線を含む)、第1透明層、第2透明層、第3透明層(不図示)、及びオーバーコート層をこの順に有している。
実施例3において、表4の組み合わせの通り、第1透明層、第2透明層及び第3透明層の材料並びに膜厚を調整したこと以外は、実施例3と同様にして、転写フィルム及び透明積層体を作製した。
実施例1において、第1透明層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、転写フィルム及び透明積層体を作製した。
−透明電極パターンの隠蔽性−
透明フィルム基板上に、透明膜、透明電極パターン、第1透明層、第2透明層、及びオーバーコート層を順次積層した透明積層体の透明フィルム基板に、透明接着テープ(商品名:OCAテープ8171CL、スリーエムジャパン株式会社製)を用い、黒色のポリエチレンテレフタレート(PET)材を貼り付け、基板全体を遮光した。
暗室内で透明積層体に対して黒色のPET材が接着された側とは反対側のオーバーコート層の上から蛍光灯の光をあて、オーバーコート層からの反射光を斜めから目視で観察し、透明電極パターンの見え方を下記の評価基準にしたがって評価した。評価基準のうち、A,B及びCが実用上の許容範囲であり、A又はBが好ましく、Aがより好ましい。
<評価基準>
A:積層体から15cm離れた位置から凝視しても電極パターンが見えず、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際にも電極パターンは見えない。
B:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンが僅かに見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際は電極パターンは見えない。
C:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンが僅かに見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際も電極パターンが僅かに見える。
D:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンがはっきり見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視したい際は電極パターンが僅かに見える。
E:積層体から15cm離れた位置から凝視すると電極パターンがはっきり見え、積層体から40cm離れた位置から普通に目視した際も電極パターンがはっきり見える。
特開2009−47936号公報の段落0097〜0119に記載の方法で製造した液晶表示素子に、透明フィルム基板上に、透明膜、透明電極パターン、第1透明層、第2透明層、及びオーバーコート層をこの順に有する本開示の透明積層体を貼り合せ、更に、前面ガラス板を貼り合せることにより、公知の方法により、静電容量型入力装置を構成要素として備えた画像表示装置を作製した。
−静電容量型入力装置及び画像表示装置の評価−
透明積層体を備えた静電容量型入力装置及び画像表示装置では、透明電極パターンは視認されなかった。また、透明積層体には気泡等の欠陥もなく、画像表示装置は表示特性に優れるものであった。
14 第2島状電極部
16 第1配線部
18 第2配線部(ブリッジ配線)
20 スルーホール
24 透明基板(透明フィルム基板)
26 透明層
28 第1透明層
30 第2透明層
32 オーバーコート層
34 第1電極パターン
36 第2電極パターン
100 透明積層体
P 第1電極パターンの延在方向
Q 第2電極パターンの延在方向
<1> 透明基板の同一面上に、互いに交差する方向にそれぞれ延在する第1電極パターン及び第2電極パターンを備え、第1電極パターン及び第2電極パターンの上に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層と、屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層と、を順次重ねて有し、第1電極パターンは、基板上の第1方向に間隔をあけて配置された複数の第1島状電極部と、隣り合う第1島状電極部を電気的に接続する第1配線部と、を有し、第2電極パターンは、基板上に第1方向と交差する第2方向に間隔をあけて配置された複数の第2島状電極部と、隣り合う第2島状電極部を、第1透明層及び第2透明層の上を橋掛けして電気的に接続する第2配線部と、を有する、タッチセンサ。
<2> 第1透明層及び第2透明層がスルーホールを有し、第2配線部は、スルーホールを通じて、隣り合う第2島状電極部を電気的に接続する<1>に記載のタッチセンサ。
<3> 第2配線部が、金属配線により形成されている<1>又は<2>に記載のタッチセンサ。
<4> 第1透明層は、厚みが40nm以上200nm以下であり、かつ、屈折率が1.6以上1.9以下であり、第2透明層は、厚みが0.5μm以上20μm以下であり、かつ、屈折率が1.4以上1.6未満である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<5> 第1透明層が、第1電極パターン及び第2電極パターンの少なくとも一方と直接接している、<1>〜<4>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<6> 第2透明層と第2配線部との間に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが40nm以上200nm以下である第3透明層を有する、<1>〜<5>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<7> 第2透明層が、アルカリ可溶性樹脂、重合性モノマー、及び光重合開始剤を含む組成物の硬化物である<1>〜<6>のいずれか1つに記載のタッチセンサ。
<8> アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量が、35,000以下である<7>に記載のタッチセンサ。
<9> 第2透明層中における、アルカリ可溶性樹脂に由来する成分の含有量が、第2透明層の固形分に対して、30質量%以上である<7>又は<8>に記載のタッチセンサ。
<10> <1>〜<9>のいずれか1つに記載のタッチセンサの製造方法であって、電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層を形成する工程と、電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層を形成する工程と、をこの順に有するタッチセンサの製造方法。
Claims (9)
- 透明基板の同一面上に、互いに交差する方向にそれぞれ延在する第1電極パターン及び第2電極パターンを備え、
前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの上に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層と、屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層と、を順次重ねて有し、
前記第1電極パターンは、前記基板上の第1方向に間隔をあけて配置された複数の第1島状電極部と、隣り合う前記第1島状電極部を電気的に接続する第1配線部と、を有し、
前記第2電極パターンは、前記基板上に前記第1方向と交差する第2方向に間隔をあけて配置された複数の第2島状電極部と、隣り合う前記第2島状電極部を、前記第1透明層及び前記第2透明層の上を橋掛けして電気的に接続する第2配線部と、を有する、
タッチセンサ。 - 前記第1透明層及び前記第2透明層がスルーホールを有し、前記第2配線部は、前記スルーホールを通じて、隣り合う第2島状電極部を電気的に接続する請求項1に記載のタッチセンサ。
- 前記第2配線部が、金属配線により形成されている請求項1又は請求項2に記載のタッチセンサ。
- 前記第1透明層は、厚みが40nm以上200nm以下であり、かつ、屈折率が1.6以上1.9以下であり、
前記第2透明層は、厚みが0.5μm以上20μm以下であり、かつ、屈折率が1.4以上1.6未満である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタッチセンサ。 - 前記第2透明層と前記第2配線部との間に、屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが40nm以上200nm以下である第3透明層を有する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のタッチセンサ。
- 前記第2透明層が、アルカリ可溶性樹脂、重合性モノマー、及び光重合開始剤を含む組成物の硬化物である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のタッチセンサ。
- 前記アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量が、35,000以下である請求項6に記載のタッチセンサ。
- 前記第2透明層中における、前記アルカリ可溶性樹脂に由来する成分の含有量が、前記第2透明層の固形分に対して、30質量%以上である請求項6又は請求項7に記載のタッチセンサ。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のタッチセンサの製造方法であって、
電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6以上であり、かつ、厚みが200nm以下である第1透明層を形成する工程と、
前記電極パターン付き基材の上に、転写材料の転写層の転写によって屈折率が1.6未満であり、かつ、厚みが0.5μm以上である第2透明層を形成する工程と、
をこの順に有するタッチセンサの製造方法。
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