(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
スマートフォンやタブレットなどの携帯機器をはじめとして種々のディスプレイにタッチパネルが取り付けられている。たとえば、特許文献1のように、タッチパネルの周辺領域をディスプレイの筐体の中に収納せずに、ディスプレイの前面に取り付けたタッチパネルが開発されている。
【0003】
図8(a)に示す従来のタッチパネル100は、透明基材102、透明基材102に形成された加飾層104、透明基材102および加飾層104を覆うハードコート層106、ハードコート層106の表面に形成された透明電極108、透明電極108を覆う絶縁層110を備える。絶縁層110がディスプレイ112の表示面に接着剤114によって接着される。また、透明電極108に配線116を接続し、配線116はフレキシブルコネクタ118を介してコントロールドライバ120に接続される。
【0004】
加飾層104は透明基材102にインクを塗布して形成したインク塗布層122である。加飾層104が透明基材102に直接形成されており、加飾層102を形成したガラスなどを別途設けていない。タッチパネル100の厚みを薄くでき、携帯機器などの薄型化に寄与できる。
【0005】
加飾層104が黒色系であれば、配線116が視認されなくすることが容易である。加飾層104が白色などの淡色系の色であれば、光の透過によって配線116が視認される恐れがある。そのため、
図8(b)のようにインク塗布層122を複数層にし、加飾層104の厚みを厚くする。インク塗布層122は、先に形成したインク塗布層122からはみ出さないように後のインク塗布層122を重ねる。
【0006】
インク塗布層122を重ねることによって、加飾層104の厚みが約30〜40μmになる場合がある。そのため、加飾層104によってハードコート層106に凸状部124が形成されるおそれがある。ハードコート層106に凸状部124が有ることで、電極108や配線116のパターン精度が低下する恐れがある。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明のタッチパネルについて図面を用いて説明する。図面は模式的に示しており、説明の便宜上、図面によって大きさの異なる場合がある。
【0017】
[実施形態1]
図1に示す本発明のタッチパネル10は、透明基材12、透明基材12に形成された加飾層14、透明基材12および加飾層14を覆う第1ハードコート層16、透明基材12における第1ハードコート層16の反対側に形成された第2ハードコート層18、および第2ハードコート層18の表面に形成された第1電極20を備える。
【0018】
タッチパネル10は、ディスプレイの前面に取り付けられる静電容量式のタッチパネルである。
【0019】
透明基材12はシート状であり、第1面22と第2面24を有する。第1面22側がタッチ面側になり、第2面24側にディスプレイ側になる。
【0020】
透明基材12は透明な樹脂材料が好ましい。透明基材12の材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate:PET)、ポリイミド(polyimide:PI)、ポリエチレンナフタレート(polyethylenenaphthalate:PEN)、ポリエーテルサルフォン(Polyethersulfone:PES)、ポリエーテルエーテルケトン(Polyether ether ketone:PEEK)、ポリカーボネート(polycarbonate:PC)、ポリスチレン(polystyrene:PS)、ポリアミド(polyamide:PA)、アクリル樹脂(acrylic resin)、環状ポリオレフィン樹脂(cyclic olefin resin)やこれら2種以上の積層体より形成される材料が挙げられる。ここでの「樹脂」とは、100%高分子有機材料に場合に限られず、無機材料を含有する材料(有機無機ハイブリット樹脂材料)も含む。なお、上述した樹脂材料以外に、可撓性のガラスを使用することも可能である。
【0021】
また透明基材12の各面22、24に易接着層、反射防止層、防眩層(凹凸表面)などの各種機能層を形成してもよい。
【0022】
透明基材12の厚みは特に限定されない。タッチパネル10の薄型化、製造工程での強度および可撓性の観点から、10μm〜500μm程度の厚み、さらに好ましくは20μm〜250μm程度の厚みが好ましい。
【0023】
加飾層14は透明基材12の第1面22の周辺領域に形成されている。周辺領域はディスプレイの表示領域よりも外周であり、タッチを検知しない領域である。タッチパネル10がタブレットやスマートフォンなどの携帯機器のディスプレイに取り付けられたときに、加飾層14が携帯機器のデザインを良くする。加飾層14によって電極20に接続される配線26が視認されなくする。
【0024】
加飾層14は有色インク材料をスクリーン印刷などによって形成したインク塗布層28である。アルミニウム、銅などの金属をスパッタリングなどで設ける場合に比べて簡単および低価格で加飾層14を形成できる。加飾層14の色は、従来黒色系が一般的であったが、白色などの淡色系であっても良い。加飾層14は印刷形成されるため、複数の色を組み合わせて、文字、マーク、模様またはそれらの組み合わせを形成しても良い。
【0025】
黒色系の加飾層14は光の透過率が低いため、黒色系のインク塗布層28を1層形成すれば良く、加飾層14の厚みは約6〜10μmになる。淡色系の色の加飾層14は光透過によって配線26が視認される恐れがあり、インク塗布層28を複数層にする場合がある。淡色系の加飾層14は3〜5層程度に塗り重ね、厚みを約30〜40μmにする。異なる色のインク塗布等28を塗り重ねて、視認される色が所望の色になるようにしても良い。
【0026】
第1ハードコート層16は、透明基材12の第1面22および加飾層14を覆う。第1ハードコート層16が透明基材12と加飾層14を保護する。第2ハードコート層18は透明基材12の第2面24を覆う。第2ハードコート層18は透明基材12を保護する。透明基材の両側に、第1ハードコート層16および第2ハードコート層18がそれぞれ形成されているので、タッチパネルが反ることを防止できる。
【0027】
第1ハードコート層16と第2ハードコート層18は少なくとも透明基材12よりも硬度が高い層である。各ハードコート層16、18は透明の材料からなり、例えば紫外線硬化樹脂などの電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、エンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。電離放射線硬化型樹脂は透明基材に対して膜形成作業が容易で且つ鉛筆硬度を所望の値に容易に高めることができるので好ましい。電離放射線硬化型樹脂はアクリレート系官能基を持つもの、更に好ましくは、ポリエステルアクリレート、あるいはウレタンアクリレートが挙げられる。両ハードコート層16、18は同じ材料であっても良いし、異なる材料であっても良い。
【0028】
各ハードコート層16、18は複数層で構成されても良い。複数層にする場合、異なる材料を積層してハードコート層16、18を形成しても良い。異なる材料を積層した場合、材料ごとに機能が異なっていても良い。
【0029】
第1ハードコート層16の上に汚れ防止やタッチした際のすべりを考慮したオーバーコート層30を設けても良い。オーバーコート層30は、例えば末端に(メタ)アクリロイル基を有するフッ素系化合物や末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリシロキサン化合物といった添加剤を含む電離放射線硬化型樹脂を用いることで所望の特性を発現させる材料を使用することができる。また、加飾層14によって第1ハードコート層16の表面が多少凹凸になる恐れがあるが、オーバーコート層30によってタッチパネル10の表面が平坦になる。ハードコート層16、18と同様にオーバーコート層30も複数層で構成されても良く、材料も適宜変更しても良い。
【0030】
第2ハードコート層18における透明基材12との接触面を第1面32、第1面32の反対面を第2面34とする。第2面34に透明性を損なわない程度の微細な凹凸を設けることによって、タッチパネル10を製造途中でロール状にしたときのブロッキング防止になる。たとえば、第2面34の表面粗さRaは2〜50nm程度である。
【0031】
第1電極20が第2ハードコート層18の第2面34に形成される。また、
図2(a)に示すように、第1電極20の直交する方向に、第2電極36が形成されている。第1電極20と第2電極36は第2ハードコート層18の第2面34に形成されている。透明基材12が傷つきやすいため、透明基材12に直接電極20、36を形成するよりも、第2ハードコート層18の第2面34に電極20、36を形成する方が好ましい。
【0032】
本願において、加飾層14による凹凸が生じやすいのが第1ハードコート層16であり、第2ハードコート層18ではない。第2ハードコート層18を平坦にすることが容易であり、電極20、36と配線26のパターン精度を高めることができる。なお、本願のタッチパネル10が適用されるのは携帯機器に限らず、据え置き型のディスプレイにも適用でき、タッチパネル10の薄型化によってディスプレイの小型化・薄型化に寄与できる。
【0033】
各電極20、36は多角形のセル38x、38y、およびセル38x、38y同士を接続する接続線40x、40yからなる。両電極20、36は接続線40x、40yで交差する。
図2(b)のように接続線40x、40y同士の間に絶縁層42を設け、ジャンパーによって導通を確保する。なお、電極20、36の形状は
図2に示す形状に限定されない。
【0034】
各電極20、36の材料としては、透明導電薄膜が挙げられる。透明導電膜としては、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミニウム添加酸化亜鉛、カリウム添加酸化亜鉛、シリコン添加酸化亜鉛や、酸化亜鉛−酸化錫系、酸化インジウム−酸化錫系、酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネシウム系、酸化亜鉛、スズ酸化膜等の透明導電材料、あるいは、スズ、銅、アルミニウム、ニッケル、クロムなどの金属材料、金属酸化物材料を例示することができ、これら2種以上を複合して形成してもよい。
【0035】
また電極20、36の材料として、カーボンナノチューブ、カーボンナノワイヤー、カーボンナノファイバー、グラファイトフィブリルなどの極細導電炭素繊維や銀素材などからなる極細導電繊維をバインダーとし機能するポリマー材料に分散させた複合材を用いてもよい。
【0036】
透明導電薄膜の形成方法は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などのPVD法や、CVD法、塗工法、印刷法などが挙げられる。
【0037】
電極20、36の材料として透明導電膜に限定されず、非常に幅の細い金属等の導体線を用いても良い。導体線の線幅は、視認性向上の観点から10μm以下が好ましく、5μm以下がさらに好ましく、2μm以下がさらに好ましい。また透過性を確保するため開口率は十分確保する必要があり、各導体線のパターンのピッチは例えば100μm〜1000μm程度が好ましい。導体線を網目状に形成することで、電気的なパスを多くし、表面抵抗値を低くするとともに、断線リスクを低減させることもできる。電極20、36において絶縁領域(電極ユニット間など)を形成する場合、導体線を完全に除去してもよいが、導体線の一部を切断することで、目視上ほぼ一様な電極とすることができる。
【0038】
上記導体線の製造方法は、例えば、銅や銀などの金属薄膜をフォトリソグラフィによってパターニングして形成することができる。その他、グラビアオフセット印刷方式やナノインプリント方式等の各種印刷法により形成してもよい。印刷法で形成する際に用いられる導電インクは、樹脂成分と溶剤からなる溶媒中に導電性の微粒子が凝集することなく均一に分散されている流動体であり、含まれる導電性の微粒子の一例として、銀を主成分とする微粒子を挙げることができる。また、他の導電性インクとしては、PEDOT(ポリ−3,4−エチレンジオキシチオフェン)等の導電性高分子や、カーボンナノワイヤーや金属ナノワイヤーなどの極細導電繊維を導電体とする導電性材料を使用してもよい。
【0039】
第2ハードコート層18の第2面34の周辺領域に配線26が形成される。周辺領域は加飾層14の形成された透明基材12の周辺領域と同じ形状である。タッチパネル10をオーバーコート層30側から平面視した場合、加飾層14と配線26が重なり、加飾層14によって配線26が視認できない。配線26は、銀インクなどの導電性のインクで印刷形成したり、金属材料を製膜およびパターニングして形成したりすることができる。
【0040】
配線26はフレキシブルコネクタ(図省略)に接続される。配線26とフレキシブルコネクタは異方性材料を介した熱圧着等により接続することができる。フレキシブルコネクタはタッチパネル10を制御するコントローラに接続される。
【0041】
タッチパネル10の第2ハードコート層18が、粘着材46を介して電極保護フィルム44で覆ってもよい。電極保護フィルム44が電極20、36および配線26を保護する。電極保護フィルム44は透明な材料であれば特に限定されず、たとえば透明基材12と同様の材料が使用できる。また、粘着材46は光学用透明接着剤(Optical Clear Adhesive:OCA)や光学用透明樹脂(Optically Clear Resin:OCR)を使用することができる。電極20、36等の保護する構成としては上記に限定されず、例えば電離放射線硬化型樹脂を第2ハードコート層18の第2面34側に塗布、硬化した被覆層を形成してもよい。また後述する接着剤48で電極20、36等が覆われる為、電極保護フィルム44等を省いてもよい。
【0042】
図3に示すように、タッチパネル10が接着剤48を介してディスプレイ50に接着固定される。接着部分はディスプレイ50の表示面52であり、ディスプレイ50のベゼル54には接着しない。ディスプレイ50の使用時に、ベゼル54が撓んでもその影響をタッチパネル10に伝えないためである。なお補強のため、タッチパネル10とベゼル54とを複数箇所で部分的に接着するようにしても良い。接着剤48は光学用透明接着剤や光学用透明樹脂を使用することができる。なお、説明の便宜上、
図3ではタッチパネル10とベゼル54の間に隙間があるが、実際には大きくは隙間を設けない。
【0043】
次にタッチパネル10の製造方法について説明する。(1)透明基材12を準備し、透明基材12の第1面22に加飾層14を形成する。加飾層14の形成はスクリーン印刷などの印刷形成が挙げられる。
【0044】
(2)透明基材12の第1面22および加飾層14を覆うように、第1ハードコート層16を形成する。第1ハードコート層16の形成は、上記の材料を塗布し、硬化させることでおこなう。上記の第1ハードコート層16が紫外線硬化樹脂である場合、紫外線照射によって硬化させることができる。第1ハードコート層16の形成に続いてオーバーコート層30を形成しても良い。
【0045】
(3)透明基材12の第2面24に第2ハードコート層18を形成する。第2ハードコート層18の形成は、第1ハードコート層16と同様に、上記の材料を塗布し、硬化させることでおこなう。第1ハードコート層16が硬化した際の収縮によって透明基材12が反ってしまうが、第2ハードコート層18を形成することで、第1ハードコート層16、透明基材12および第2ハードコート層18が反らずに、第2ハードコート層18の表面を平坦にできる。電極20、36および配線26が正確に形成しやすくなる。
【0046】
(4)第2ハードコート層18の第2面34に電極20、36および配線26を形成する。上述したように真空成膜や印刷によって形成する。
【0047】
上記(1)〜(4)の工程において、ロール・ツー・ロール(Roll to Roll)方式で加飾層14、各ハードコート層16、18および電極20、36等を形成しても良い。
【0048】
(5)配線26とフレキシブルコネクタを異方性材料で熱圧着等し、接続する。上記工程までロール・ツー・ロール方式で製造していた場合、必要箇所を切断して、フレキシブルコネクタを接続する。
【0049】
(6)1枚のシート状になったタッチパネル10をディスプレイ50に取り付ける。取り付けは、ディスプレイ50に電極保護フィルム44を接着剤48で取り付ける。タッチパネル10が可撓性を有するシート状であるため、ディスプレイ50の一辺から他辺に向けて徐々に張り付けることも可能であり、ディスプレイ50とタッチパネル10の間に空気が入りにくい。
【0050】
以上のように、加飾層14による凹凸の影響を受けずに電極20、36と配線26を形成するため、電極20、36と配線26のパターン精度が高い。狭額縁化で狭くなった周辺領域に極細線で配線26を形成するときに、所望の配線26を形成しやすい。第1ハードコート層16に凹凸ができても電極20、36と配線20のパターン精度に影響がないため、第1ハードコート層16を薄くすることが可能である。表面に高い硬度を有することで、カバーガラスなどの保護シートを貼る必要が無く、タッチパネル10の薄型化が可能である。タッチパネル10は1枚のシート状になっており、可撓性であるため、ディスプレイ50への取り付けが容易である。
【0051】
[実施形態2]
電極20、36の形成される層は任意である。
図4のタッチパネル60のように、第1電極20と第2電極36を透明基材12の第2面24に形成しても良い。加飾層14、各電極20、36および配線26を透明基材12に形成した後で、第1ハードコート層16および第2ハードコート層18を形成する。いずれか一方のハードコート層16、18を形成すると、上記のように透明基材12が反るためである。なお、配線26にフレキシブルコネクタを接続するために、接続位置だけ第2ハードコート層18を設けなかったり、第2ハードコート層18を貫通するビアホールを設けて接続することも可能である。
【0052】
図5のタッチパネル62のように、第1電極20と第2電極36を異なる層に形成しても良い。第1電極20は透明基材12の第2面24に形成され、第2電極36は第2ハードコート層18の第2面34に形成されている。第1ハードコート層16を形成する前に第1電極20および配線26を形成することが好ましい。透明基材12が反る前に第1電極20および配線26を形成することができ、第1電極20および配線26のパターン精度を高めることができる。なお、第1電極20と第2電極36の形成される層が入れ替わっても良い。
【0053】
また、
図6のタッチパネル64のように、透明基材12の第2面24または第2ハードコート層18の第2面34のいずれかに、第1電極20または第2電極36を形成し、別途第2電極36または第1電極20を形成したフィルム66を電極保護フィルム44に接着剤68で取り付けても良い。
【0054】
[実施形態3]
上記のように加飾層14を複数のインク塗布層28で形成される場合がある。従来技術で説明した
図8(b)の加飾層104をそのまま本願に適用すると、透明基材12の第1面22にインク塗布層28を順番に積層することになるが、上層のインク塗布層28ほど面積が狭くなる。すなわち、
図8(b)を上下逆さまにした状態になる。この場合、インク塗布層28間に段差が生じ、その段差の端縁部分が光によって加飾層14に筋が入ったように見えて、見栄えが悪くなる場合がある。そこで、
図7(a)に示すように、上層のインク塗布層28が下層のインク塗布層28を覆うことで、インク塗布層28間に段差を生じさせない。なお、図面上は段差端縁が鋭角な角で記載されているが、実際はスクリーン印刷等で形成するので必ずしも鋭角とはならない。また段差の端縁をなだらかに形成することで、より筋が見えにくく出来る。
【0055】
加飾層14に文字、マーク、模様またはそれらの組み合わせを形成する場合、
図7(b)のように、先ず淡色系の色のインク塗布層28を下層に形成する。次に上層のインク塗布層28を下層のインク塗布層28を覆うように形成するが、下層のインク塗布層28を覆った上で文字などの形状の空間70を形成する。第1ハードコート層16を形成する際に、空間70に第1ハードコート層16の材料が入り込んで、第1ハードコート層16で満たされる。
図7(a)と(b)の構成をまとめると、少なくとも下層のインク塗布層28の周辺部分を上層のインク塗布層28で覆うことになる。
【0056】
上層のインク塗布層28は下層のインク塗布層28の色と同じかまたは濃くし、最上層のインク塗布層28は最下層のインク塗布層28の色より濃くする。黒色系を含む濃い色の中に淡色系を含む薄い色の文字などが形成される。文字などが見やすくなる。
【0057】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。説明に挙げた材料等は一例であり、同様の作用、機能を奏する材料等に変更しても良い。各実施形態は独立的なものではなく、各実施形態を組み合わせて実施しても良い。
【解決手段】本発明のタッチパネル10は、透明基材12、透明基材12に形成された加飾層14、透明基材12および加飾層14を覆う第1ハードコート層16、透明基材12における第1ハードコート層16の反対側に形成された第2ハードコート層18、および第2ハードコート層18の表面に形成された第1電極20を備える。加飾層14による凹凸の影響を受けずに電極20、36と配線26を形成するため、電極20、36と配線26のパターン精度が高い。