TW201511943A

TW201511943A - 靜電容型觸控面板

Info

Publication number: TW201511943A
Application number: TW103127550A
Authority: TW
Inventors: Hirokazu Odagiri; Yukio Murakami; Yoshiaki Imamura
Original assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2015-04-01
Also published as: JP2015041130A; JP5795357B2; CN105493008A; KR20160043965A; EP3037930A4; US20160195958A1; EP3037930A1; WO2015025711A1

Abstract

本發明提供一種觸控面板，係使用多層化樹脂基材以實現小型化輕量化，同時減少了起因於每一樹脂層的線膨脹係數差異之翹曲。本發明所適用之靜電容型觸控面板1具備：透明樹脂基材2；形成於透明樹脂基材2表面之透明樹脂層3；形成於透明樹脂基材2內面之外緣部的加飾印刷層5；以遍及透明樹脂基材2內面及加飾印刷層5進行覆蓋的方式形成之翹曲防止層6；，遍及第1透明電極層7a及翹曲防止層6地經由黏著層9黏合而成之具有第2透明電極層7b之透明膜10。透明樹脂基材的線膨脹係數與透明膜的線膨脹係數為相同程度。

Description

靜電容型觸控面板

本發明關於一種靜電容型觸控面板，尤其關於一種具有使用有透明樹脂基材之頂板(top plate)的靜電容型觸控面板。本申請案係以於2013年8月20日在日本申請之日本專利申請號2013-170311為基礎來主張優先權，藉由參照該等申請案而引用於本申請案。

可易於以觸控面板操作之智慧型手機、平板電腦變得廣泛地普及，而觸控面板之薄型化、輕量化、及低成本化便成為急迫的課題。

觸控面板之檢測方式有各式各樣之方式，可舉出例如將兩片之電阻膜重疊界定出熱點(hotspot)之電阻膜方式、使面板表面產生超音波、表面彈性波，進行熱點檢測之表面彈性波方式等。上述之智慧型手機、平板電腦所用之觸控面板必須要對應以下操作：面板上以指頭輕敲或拖曳，或者是為了擴大影像而於畫面上展開兩根指頭之放大(Pinch out)動作、或是使兩根指頭狹小地動作之緊縮(Pinch in)操作這般複雜且具有自由度之操作。因此，就現狀況而言，使用透明電極來形成xy矩陣，可同時進行多個熱點檢測之投影型靜電容式觸控面板便成為主流。

然而，為了實現觸控面板之薄型化、輕量化及低成本化，進行了各式各樣的檢討，正嘗試著將用來保護形成有透明電極之靜電容片而將表面覆蓋的方式所配置之頂板從玻璃製改成樹脂性材料。又，努力進行著將透明電極形成於膜的兩面等，從而使得靜電容片的數目從兩片削減為一片，實現兼具薄型化與低成本化之嘗試。

專利文獻：

專利文獻1：日本特開2000-207983號公報

當將樹脂性之頂板使用於靜電容型觸控面板的情況時，因為觸控面板、搭載有觸控面板之液晶面板的製造時會暴露於高溫環境下，故一般而言係使用耐熱性高之樹脂材料，例如聚碳酸酯(PC)樹脂。又，觸控面板之表面暴露於外部環境，表面容易刮傷。PC樹脂因為硬度低，故使用有PC樹脂之頂板的表面若刮傷，則會有設計上、辨識上不良之問題。因此進行著將頂板之表面以硬度高之硬質樹脂加以多層化之步驟。例如使用雙層擠出成形技術，開發出一種由PC樹脂與丙烯酸樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、Poly(Methyl Methacrylate)、PMMA)所構成之多層透明樹脂基材。

然而，作為主基材之PC樹脂與表面保護用之PMMA樹脂，因為線膨脹係數不同，故將PC樹脂與PMMA樹脂形成為兩層而成之基材，會有因為面板製造時、或搭載至製品後之環境溫度變化等造成頂板翹曲之問題。

再者，於頂板之下層，因為貼合、積層形成有透明電極之樹脂製的膜，故必須要考慮因所貼合之膜的材質而異之線膨脹係數造成之觸控面板整體的翹曲問題。

專利文獻1揭示如下之技術：為了緩和頂板樹脂材料之線膨脹係數差異所致之基材翹曲，而於PC樹脂之兩面接著聚對酞酸乙二酯(PET)樹脂性片；但因為必須要使用黏著材將PET樹脂片接著於主基材之兩面，故有製造步驟繁雜，包含黏著材等材料費的成本上升之問題。因此，取代PET樹脂，如上所述般將PMMA樹脂一體成形於PC樹脂兩面而成的觸控面板用頂板基材開始在市面上販售，但PMMA樹脂耐熱性並不一定高，且為了製造此種3層構造之樹脂基材，必須要特殊之擠出金屬模具，依然有生產性降低、製造成本上昇之問題。

因此，本發明目的在於提供一種觸控面板，係使用多層化樹脂基材來實現頂板之薄型化、輕量化，同時減少起因於每一透明樹脂層之線膨脹係數差異之翹曲。

就用以解決上述課題之手段而言，本發明之一實施形態之靜電容型觸控面板係具備：透明樹脂基材；形成於透明樹脂基材之一面之由不同材質所構成之透明樹脂層；形成於透明樹脂基材之另一面的外緣部之加飾印刷層；以遍及透明樹脂基材之另一面及加飾印刷層進行覆蓋的方式形成，且表面形成有第1透明電極層之翹曲防止層；遍及第1透明電極層及翹曲防止層地經由黏著層黏合而成之具有第2透明電極層之透明基板。而透明樹脂基材之線膨脹係數與透明基板之線膨脹係數為相同程度。

本發明中，具有透明電極之透明基板的線膨脹係數與頂板之透明樹脂基材的線膨脹係數大致為一致，故可減少靜電容型觸控面板之翹曲。

1、1a、20‧‧‧靜電容型觸控面板

2、22‧‧‧透明樹脂基材

3、23‧‧‧透明樹脂層

4、24‧‧‧面塗層

5、25‧‧‧加飾印刷層

6‧‧‧翹曲防止層

7a‧‧‧第1透明電極層

7b‧‧‧第2透明電極層

8a‧‧‧第1透明保護膜

8b‧‧‧第2透明保護膜

9‧‧‧黏著材

10、30a、30b‧‧‧透明膜

11‧‧‧可撓性印刷基板

圖1係表示本發明之一實施形態之靜電容型觸控面板構造之圖。圖1(A)係靜電容型觸控面板之俯視圖，圖1(B)係圖1(A)之AA’線的剖面圖。

圖2係本發明之其他實施形態之靜電容型觸控面板之剖面圖。

圖3係表示對靜電容型觸控面板施加溫度應力(temperature stress)而構成頂板之各個構件產生線膨脹係數所致之拉伸應力狀態之圖。圖3(A)係表示本發明所適用之靜電容型觸控面板的情況，圖3(B)係表示以往技術之靜電容量型觸控面板的情況。

圖4係針對靜電容型觸控面板，將實施例與比較例之熱應力(heat stress)施加後的翹曲測定值加以作圖而得之圖表。

圖5係表示以往之靜電容型觸控面板構造之圖，圖5(A)係俯視圖，圖5(B)係圖5(A)之AA’線的剖面圖。

以下，針對用以實施本發明之形態，一邊參照圖面一邊詳細說明。再者，本發明並不僅限定於以下之實施形態，當然可在不超出本發明要旨之範圍內進行各種變更。再者，圖面中各部份的尺寸係表示概略，尤其剖面圖係為了明確表示構造而於厚度方向加以強調後之尺寸。

〔靜電容型觸控面板之構成例〕

如圖1(A)及圖1(B)所示，靜電容型觸控面板1係具備：含耐熱性高的樹脂材料之透明樹脂基材2、形成於透明樹脂基材2之一面即表面之含硬度高的硬質樹脂材料之透明樹脂層3、形成於透明樹脂基材2之另一面即內面的外緣部之加飾印刷層5、以遍及透明樹脂基材2之內面側及加飾印刷層5進行覆蓋的方式形成之翹曲防止層6、形成於翹曲防止層6表面之第1透明電極層7a。

進而，靜電容型觸控面板1係如圖1(B)所示，具備形成於第1透明電極層7a表面並保護第1透明電極層7a之第1透明保護膜8a、經由透明黏著材9貼合於第1透明保護膜8a上且形成有第2透明電極層7b之透明膜10。為了保護第2透明電極層7b之表面，使第2透明保護膜8b形成於第2透明電極層7b上。從第1及第2透明電極層7a、7b所拉出之配線(未圖示)經由可撓性印刷基板(FPC)11與外部電路取得連接。

透明樹脂基材2較佳由耐熱性高之樹脂材料即PC樹脂所形成，透明樹脂層3較佳由硬度高之硬質樹脂材料即PMMA樹脂所形成。一般而言，係利用鉛筆硬度(劃痕硬度試験、JIS K 5600)來評價觸控面板表面之耐刮傷程度，而作為單一基材之PC樹脂的表面硬度為HB~H，容易刮傷。另一方面，PMMA樹脂之表面硬度為3H~5H，適於作為用於觸控面板表面之材料。將PMMA樹脂等所構成之透明樹脂層3形成於PC樹脂等所構成之透明樹脂基材2之一面亦即靜電容型觸控面板1之表面側，藉此可實現耐刮傷之觸控面板。亦可進而於透明樹脂層3之表面形成面塗層4作為保護層。

於表面形成有透明樹脂層3之透明樹脂基材2，藉由使用2種樹脂材料並同時將之熔融成形而形成。

加飾印刷層5係形成於構成智慧型手機、平板終端等之液晶畫面的外緣部，基於下述目的所形成之層：將形成有使觸控面板發揮功能所必需之電極、或配線等的區域作為邊緣區域而以無法從外部辨認的方式覆蓋。加飾印刷層5係利用絲網印刷將有色墨水重疊塗佈多層而形成。為了以形成於邊緣區域之電極、配線等不會透過的方式塗佈特定厚度，進行一次塗佈的厚塗會容易不均，因此必須要使每一次的塗佈層較薄並分成多次的方式來形成多層的印刷層。例如，難以透光之濃色墨水的情況時，經由二次塗佈來形成印刷層，易於透光之淡色(白色等)墨水的情況時，必需要進行四次左右的重疊塗佈。當每一次的塗佈厚度為8μm左右的情況時，淡色墨水之層具有32μm左右的厚度。

翹曲防止層6係以遍及透明樹脂基材2之內面及加飾印刷層5而覆蓋整面的方式形成，較佳係使用一種樹脂材料，其之線膨脹係數與形成於透明樹脂基材2表面側之透明樹脂層3所用的材料所具有之線膨脹係數大致相等。翹曲防止層6之材料並不特別限制，較佳可使用紫外線硬化型墨水、熱硬化型墨水所使用之透明丙烯酸系樹脂塗料或者是胺酯系樹脂塗料等。更具體而言可使用以胺酯(甲基)丙烯酸酯、環氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯胺酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯胺酯(甲基)丙烯酸酯等作為材質之塗料。用於翹曲防止層6之材料，在不影響觸控面板光學特性之下，擴散穿透光相對於總光線穿透光之比例即霧度不超過1%為佳。使用塗佈黏度低之透明丙烯酸系或胺酯系樹脂塗料等，藉此可使加飾印刷層5與透明樹脂基材2之間所產生之階差大致平坦化，當形成有第1透明電極層7a的情況時，亦可防止此階差所致之配線斷裂。如上所述，當以淡色墨水進行加飾印刷的情況時，加飾印刷層5因為成為32μm左右的厚度，故可以成為例如35μm左右厚度的方式，遍及透明樹脂基材2之內面及加飾印刷層5塗佈丙烯酸系塗料來形成翹曲防止層6。當在塗佈形成翹曲防止層6之丙烯酸系塗料時，絲網印刷之外，可使用模塗機直接塗佈。此種方式形成翹曲防止層6，可使用公知的塗佈技術，故不需要導入特殊的設備，可使用與加飾印刷層5之印刷步驟所用之設備相同者，可減少製造成本。再者，關於上述之加飾印刷層5與透明樹脂基材2的階差，只要可確保形成於翹曲防止層6表面之第1透明電極層7a的配線連接可靠性即可，因此無須完全地使之平坦。例如相對於32μm厚度之加飾印刷層5，可為30μm左右之厚度，又，與形成後之翹曲防止層6的外緣部相比，亦可使中央部的厚度較薄，亦可在遍及翹曲防止層6整面使厚度未均勻。

翹曲防止層6上形成有第1透明電極層7a。第1透明電極層7a係使用公知的材料來形成，較佳係使用含Ag或是Cu奈米線、ITO或ZnO等之材料。第1透明電極層7a由複數之配線所構成，並以夾著絕緣物而與後述之第2透明電極層7b交叉的方式形成，第1及第2透明電極層7a，7b所構成之靜電容係等量地形成。藉由於翹曲防止層6之表面上直接形成第1透明電極層7a，藉此刪減貼合形成有透明電極層之透明膜之步驟，又，可減去透明膜之厚度地薄型化。

第2透明電極層7b係形成於透明膜10上，使用與第1透明電極層7a相同之材料所形成。因此，第2透明電極層7b之材料較佳為含Ag或是Cu奈米線、ITO或ZnO等之材料所構成。

形成有第2透明電極層7b之透明膜10係經由透明黏著材9 而貼合於形成有第1透明電極層7a之翹曲防止層6的表面。如後面詳細所說明，為了配合材料的線膨脹係數，透明膜10較佳使用與透明樹脂基材2相同之材料。當透明樹脂基材2之材料使用PC樹脂的情況時，透明膜10亦使用PC樹脂為佳。再者，因為使用具有與PC樹脂相同程度的線膨脹係數之材料即可，故亦可使用例如環烯烴系之COC、COP樹脂等。又，可將透明黏著材9直接塗佈於形成有第1透明電極層7a之翹曲防止層6的表面，但如圖1(B)所示，為了保護第1透明電極層7a之表面，亦可塗佈透明保護膜8a，於遍及所塗佈之透明保護膜8a整面經由透明黏著材9貼合透明膜10。第1透明保護膜8a可使用公知的材料，可使用例如熱硬化型之丙烯酸樹脂、紫外線硬化型樹脂塗料。

再者，亦可於形成有第2透明電極層7b之透明膜10的表面塗佈第2透明保護膜8b。

再者，當使用含Ag或Cu奈米線之材料作為透明電極的情況時，為了防止透明電極的氧化，較佳係塗佈第1及第2透明保護膜8a、8b。另一方面，當使用ITO膜等作為透明電極的情況時，因為防止氧化之程度微小，故並不一定要塗佈第1及第2保護膜8a、8b。

因為是夾著第1透明保護膜8a、透明黏著材9及透明膜10的方式配置第1透明電極層7a及第2透明電極層7b，故藉由形成於第1透明電極層7a之透明電極X、與形成於第2透明電極層7b且與透明電極X交叉之透明電極Y，來於交叉位置形成靜電容。

如圖2所示，靜電容型觸控面板1a亦可省略形成於透明樹脂層3表面之面塗層4。可刪減面塗層4之塗佈步驟，可對靜電容型觸控面板1a之薄型化有貢獻。

〔動作原理〕

為了說明本發明所適用之靜電容型觸控面板1的作動原理，針對以往之靜電容型觸控面板20的構造進行說明。以往之靜電容型觸控面板20具有2個形成有透明電極層之透明膜。

圖5(A)係表示以往之靜電容型觸控面板20構造的一例之剖面圖。以往之靜電容型觸控面板20係具備：由PC樹脂等所構成之透明樹脂基材22、形成於透明樹脂基材22表面之由PMMA樹脂等所構成之透明樹脂層23、形成於透明樹脂層23表面之面塗層24、與形成於透明樹脂基材22內面之外緣部的加飾印刷層25。

靜電容型觸控面板20係具備：遍及透明樹脂基材22內面及加飾印刷層25地塗佈而成之透明黏著材29a、經由透明黏著材29a貼合之形成有第1透明電極27a的第1透明膜30a、與進而經由透明黏著材29b貼合之形成有第2透明電極27b的第2透明膜30b。

以往之靜電容型觸控面板20的透明樹脂基材22主要使用PC樹脂，透明樹脂層23主要使用PMMA樹脂。又，透明膜30a，30b使用聚對酞酸乙二酯(PET)樹脂。當透明樹脂基材22使用有PC樹脂的情況時，PC樹脂的線膨脹係數為6~7×10^-5/℃左右。當透明樹脂層23使用有PMMA樹脂的情況時，PMMA樹脂的線膨脹係數為5~9×10^-5/℃。又，當透明膜30a，30b使用有PET樹脂的情況時，PET樹脂的線膨脹係數為1.5~2×10^-5/℃。因此，一般而言，構成為積層狀態之透明樹脂基材22、透明樹脂層23及透明膜30a、30b的線膨脹係數各不相同，於高溫環境下若各層之材料膨脹，則各層所受之拉伸應力也不同。

圖3(A)及圖3(B)將本發明所適用之靜電容型觸控面板1與以往之靜電容型觸控面板20各表面側與內面側所施加的線膨脹係數所致之拉伸應力大小加以比較而示意地表示。

如圖3(A)所示，本發明所適用之靜電容型觸控面板1中，係使用於表面側之透明樹脂層3與形成於內面側之翹曲防止層6的線膨脹係數大致相等，使透明樹脂基材2與透明膜10的線膨脹係數一致，藉此可使施加於表面側及內面側之拉伸應力S1、S2大致相等。透明樹脂層3之材質係如上所述，為例如PMMA樹脂(線膨脹係數：5~9×10^-5/℃左右)，翹曲防止層6之材質為丙烯酸系樹脂塗料(線膨脹係數：5~8×10^-5/℃左右)，可使得線膨脹係數的數值大致一致。又，透明樹脂基材2及透明膜10皆使用PC樹脂，藉此可使得線膨脹係數一致。再者，當透明膜10之材料使用具有與PC樹脂同等程度之線膨脹係數的環烯烴系樹脂時，亦會產生同樣的效果(COC樹脂的線膨脹係數：6~6.5×10^-5、COP樹脂的線膨脹係數：7×10^-5)。

另一方面，如圖3(B)所示，以往之靜電容型觸控面板20中，由於透明樹脂基材22之表面側所使用之透明樹脂層23的線膨脹係數與透明樹脂基材22的線膨脹係數相異，於透明膜30a、30b使用PET樹脂，故於各層線膨脹係數大幅相異，因此透明樹脂基材22的線膨脹係數S2’小於透明樹脂層23的線膨脹係數S1’，而靜電容型觸控面板20會翹曲成上面凸起。線膨脹係數的大小關係若為相反的情況時(S1’<S2’)，則靜電容型觸控面板20會翹曲成下面凸起。

【實施例】

將關於本發明所適用之靜電容型觸控面板於高溫環境下之翹曲發生狀況與以往之靜電容型觸控面板之翹曲發生狀況加以測定並比較之。

使用設定成70℃之熱風式恆溫烘箱，將利用以下條件所作成之各個觸控面板試樣保存240小時。其後，取出觸控面板試樣，於常溫經過一定時間後於觸控面板試樣的兩端測定翹曲。一定之時間為從烘箱取出後隨即、經過5分鐘後、經過1小時後。

〔實施例〕

用於翹曲測定之觸控面板係PC樹脂+PMMA樹脂材料(MRS58W、297mm×210mm×0.8mm、三菱瓦斯化學製)。各層之厚度，PC樹脂層為0.7mm、PMMA樹脂層為0.1mm。

加飾印刷層係使用黑色墨水(MRX-HF919、帝國墨水製造製)進行絲網印刷(網目# 200)，80℃、1小時乾燥、硬化(厚度8μm)而成。

對上述PC樹脂層之內面側(未形成有PMMA樹脂層之側)的面進行電暈處理後，利用絲網印刷(網目# 300)塗佈丙烯酸系樹脂塗料(RL-92962、sanyu rec製)作為翹曲防止層。作為翹曲防止層之丙烯酸系樹脂塗料，因為加飾印刷層的厚度有成為30μm以上的情況發生，故將盡可能可充分吸收階差之厚度設為50μm。此丙烯酸系樹脂塗料為紫外線硬化型之透明樹脂塗料，塗佈步驟後係使用高壓水銀燈使之紫外線硬化。

於翹曲防止層上使用棒塗機塗佈含Ag奈米線之塗料之後，利用絲網印刷(網目# 200)形成透明電極，以覆蓋透明電極的方式使用被覆(overcoat)材(FR-1T-NSD9、asahi化學研究所)，藉由網版印刷(網目# 200)來形成透明保護層。

另一方面，PC膜亦同樣地使用含Ag奈米線之塗料來形成透明電極，使用光學黏著材(MHM-FW50、日榮化工)來將形成有透明電極之PC膜與形成有透明電極之透明保護層加以貼合。

〔比較例〕

於與實施例相同構成之PC樹脂+PMMA樹脂材料(MRS58W、297mm×210mm×0.8mm、三菱瓦斯化學製)，以與實施例相同方式形成加飾印刷層。

以覆蓋PC樹脂層之內面側與加飾印刷層的方式，塗佈光學黏著材(MHM-FW50、日榮化工)，貼合形成有作為第1層透明電極之ITO膜之PET樹脂膜(V150A-OFSD5、日東電工)，於所貼合之PET樹脂膜上經由光學黏著材貼合形成有第2層透明電極之PET樹脂膜。

〔結果〕

表1及圖4係表示測定結果。

此處，如表1及圖4所示，關於翹曲方向，當PMMA樹脂材料側為凸起的情況時設為負(-)，當形成有透明電極之透明膜側為凸起的情況時設為正(+)。

將觸控面板試樣取出後馬上進行比較，則藉由塗佈丙烯酸系樹脂塗料來形成翹曲防止層且具有透明電極之透明膜的線膨脹係數與頂板之透明樹脂基材的線膨脹係數一致的實施例，與未形成翹曲防止層而於透明膜使用有PET樹脂膜之比較例相比，翹曲之發生為極小。

Claims

一種靜電容型觸控面板，其具備：透明樹脂基材、形成於該透明樹脂基材之一面之由不同材質所構成之透明樹脂層、形成於該透明樹脂基材之另一面之外緣部的加飾印刷層、以遍及該透明樹脂基材之另一面及該加飾印刷層進行覆蓋的方式形成，且表面形成有第1透明電極層之翹曲防止層、遍及該第1透明電極層及翹曲防止層地經由黏著層黏合而成之具有第2透明電極層之透明基板；該透明基板係具有配合該透明樹脂基材的線膨脹係數之線膨脹係數。
如申請專利範圍第1項之靜電容型觸控面板，其中，該透明樹脂基材的線膨脹係數與該透明樹脂層的線膨脹係數不同，該翹曲防止層的線膨脹係數與該透明樹脂層的線膨脹係數為相同程度。
如申請專利範圍第1項之靜電容型觸控面板，其中，該翹曲防止層係由丙烯酸系樹脂所形成，該翹曲防止層之厚度為3μm~55μm。
如申請專利範圍第1項之靜電容型觸控面板，其中，該透明基板具有與該透明樹脂基材相同或與該透明樹脂基材為相同程度之線膨脹係數。
如申請專利範圍第1~4項中任一項之靜電容型觸控面板，其中，該第1及第2透明電極層係由含Ag奈米線或Cu奈米線之材料所構成。
如申請專利範圍第5項之靜電容型觸控面板，其進一步具備形成於該第1及第2透明電極層上之透明保護層。