JP2013018185A

JP2013018185A - 導電性多層構造及びそれを有するタッチパネル

Info

Publication number: JP2013018185A
Application number: JP2011153009A
Authority: JP
Inventors: zhao-jie Zhu; 朱兆杰
Original assignee: Innovation and Infinity Global Corp
Current assignee: Innovation and Infinity Global Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】導電性多層構造の厚さが小さい上に、硬度、耐摩耗性などが高く、ユーザが印加する接触圧に対する感度が高い導電性多層構造及びそのタッチパネルを提供する。
【解決手段】導電性多層構造は、対向する第１の表面１０１及び第２の表面１０２を有し、無機粉末が混入され、１００〜１２５μｍの厚さである基板１０と、第１の表面１０１に形成された透明導電膜１１と、第２の表面１０２に形成された硬質被覆層１２と、硬質被覆層１２上に形成された保護膜１３とを備える。透明導電膜１１は透明導電酸化物である。透明導電膜１１はインジウムスズ酸化物である。透明導電膜１１は非結晶型インジウムスズ酸化物である。硬質被覆層１２の厚さは６〜１０μｍである。保護膜１３は二酸化ケイ素フィルムである。タッチパネルは、導電性多層構造を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層構造（薄膜の多層構造とも称する）及びそれを有するタッチパネルに関し、特に、導電性多層構造（conductive multilayer structure、導電性薄膜の多層構造とも称する）及びそれを有するタッチパネルに関する。

近年、タッチ式のマンマシンインタフェース（例えば、タッチパネル）は、様々な電子製品（例えば、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話（cellular phone）、タブレットコンピュータ（Table PC）など）に幅広く利用されている。携帯式電子製品において、従来の入力装置からタッチ式のマンマシンインタフェースに変更されてきている。このマンマシンインタフェースを利用すると、電子装置をユーザフレンドリー（即ち、ヒューマン的に）かつ直感的に操作することができる上、従来の入力装置による占有空間が小さくなるため、携帯式電子製品の軽量化及び薄型化を達成することができる。

タッチパネルは、感知方式の違いに応じて抵抗式、容量式、電磁式、赤外線式、超音波式などに分けられる。例えば、抵抗式タッチパネルでは、２つの導電薄膜を上下の電極（即ち、上電極と下電極）として用い、ユーザが圧力（即ち、タッチの力又は接触力）を加えることにより上下の電極を導通させることで、パネルの電圧変化を測定するだけで接触点の位置を算出することができる。一方、容量式タッチパネルでは、基板上に導電材料を配置することで導電基板を形成する。導電基板の四隅が放電されると、その表面に均一な電界が形成され、導電物体（例えば、ユーザの指など）が触れることにより導電物体が微量の電流を吸収し、この僅かな変化を制御装置へ送信して分析することで、導電物体が接触された位置を検出する。

従来技術の基板に利用されていたガラス基板又はプラスチック基板は、例えば従来の基板がＰＥＴ基板である場合、構造強度及び耐摩耗性を向上させるために、一定の厚さを有する必要があるため、タッチパネル構造の厚さが大きくなることにより、軽量化及び薄型化に不利になる。一方、基板は厚さが大きなＰＥＴ基板である場合、タッチでタッチパネルを作動させるように、ユーザはタッチパネルにより大きな圧力を加えなければいけないため、使用に不便となる。そのため、厚さが小さく、ユーザが操作しやすいタッチパネルが求められている。

特開２０１１−０１６２６４号公報

本発明の目的は、導電性多層構造の薄型化が図れる上に、硬度、耐摩耗性などが応用の仕様に応じることができ、ユーザのタッチに対する感度を向上させるように作動に必要なタッチの圧力を低減することができる導電性多層構造及びそれを有するタッチパネルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の実施形態に係る導電性多層構造は、対向する第１の表面及び第２の表面を有し、無機粉末が混入され、厚さが１００μｍ〜１２５μｍである基板と、前記第１の表面に形成された透明導電膜と、前記第２の表面に形成された硬質被覆層（ハードコーティング層とも称する）と、前記硬質被覆層上に形成された保護膜と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルは、第１の実施形態に係る導電性多層構造を含むことを特徴とする。

本発明に係る導電性多層構造及びそれを有するタッチパネルは、無機微粒子が添加されていることにより、厚さを小さくしても依然として良好な物理特性を有する。言い換えれば、本発明に係る導電性多層構造及びそれを有するタッチパネルは、導電性多層構造の厚さを小さくすることができるとともに、タッチパネルに応用する際に求められる耐摩耗特性、硬度に対する要求を満足させることもできる。

本発明の一実施形態に係る導電性多層構造を示す断面図である。

本発明の特徴及び技術内容をさらに理解するため、以下本発明に係る詳細な説明及び添付図面を参照することにより、深く且つ具体的な理解を得ることするが、それらの添付図面は参考及び説明のみに使用され、本発明の範囲を狭義的に制限するものではないことは言うまでもないことである。

本発明に係る導電性多層構造は、薄型化及び軽量化を達成し、ユーザのタッチに対する作動に必要なタッチの圧力を低減することができる。

図１を参照する。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る導電性多層構造は、少なくとも基板１０、透明導電膜１１、硬質被覆層（hard coat layer、ハードコーティング層とも称する）１２及び保護膜１３を備える。

本実施形態に係る基板１０は、透光板（transparent plate）である。この透光板１０は、例えば、可撓性、軽量、耐衝撃性、耐スポール性を有するポリカーボネート（polycarbonate：ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate：ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate：ＰＥＴ）などからなることが好ましいが、これらの材料に限定されるものではなく、例えば、ポリエステル系樹脂（polyester resin）、メンチルアセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン（Poly Ether Sulfone、ＰＥＳ）系樹脂、ポリカーボネート（polycarbonate）系樹脂、ポリアミド（Polyamide、ＰＡ）系樹脂、ポリイミド（Polyimide、ＰＩ）系樹脂、ポリオレフィン（polyolefin）系樹脂、メタアクリル酸系樹脂、ポリ塩化ビニル（Polyvinyl chloride、ＰＶＣ）系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂（polyvinylidene chloride resin）、ポリスチレン（polystyrene）系樹脂、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol）系樹脂、ポリアリルスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂などからなってもよい。

本実施形態に係るポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基板１０中には、無機粉末が混入されている。この無機粉末は、平均粒径が０．５μｍ〜２０μｍの二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモンなどの導電性無機微粒子でもよいし、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタンなどを含む適宜なポリマーからなる架橋又は非架橋の有機系微粒子などの物質からなってもよい。

本実施形態に係る導電性多層構造は、基板１０に混合する無機粉末の含有率を５０％以上にすることで、耐摩耗性を向上させることができる。このように無機粉末を添加することで、本実施形態に係る基板１０の厚さＤ１を約１００μｍ〜１２５μｍに低減ことができる。そのため、約１８８μｍである従来のＰＥＴ膜と比較すると、本実施形態に係る導電性多層構造は、薄型化及び軽量化を達成することができる。

本実施形態の透明導電膜１１は、基板１０の第１の表面１０１（例えば、底面）に形成される。透明導電膜１１は、透明導電酸化物（Transparent Conducting Oxide：ＴＣＯ）でもよい。この透明導電酸化物は、例えば、非結晶型又は結晶型のインジウムスズ酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（Indium Zinc Oxide：ＩＺＯ）、酸化クロム（chrome oxide）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化チタン（ＴｉＯ）などの導電膜又は有機透明導電材料でもよいが、これらに限定されるものではない。透明導電膜１１は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、ゾルゲル法などの工程により製造してもよい。

本実施形態に係る硬質被覆層１２は、第１の表面１０１に対向する第２の表面１０２（例えば、上面）上に形成されている。具体的には、硬質被覆層１２は、メラミン樹脂（melamine resin）、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂（alkyd resin）、アクリル酸（acrylic acid）樹脂、シリコーン系樹脂などの硬化型樹脂からなり、好ましい厚さは６μｍ〜１０μｍの範囲であり、耐摩耗性、耐化学薬品性、耐ＵＶ性などの機能を有する。例えば、硬質被覆層１２は、上述のＰＥＴの基板１０が光線照射（特に、紫外線（ＵＶ））の影響を受けて劣化することを防ぐために用いる。

本実施形態に係る保護膜１３は硬質被覆層１２上に形成される。本実施形態において、保護膜１３は、真空スパッタ方法、電子ビーム蒸着法又は化学気相成長法により形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）フィルムであり、その厚さ約１μｍ〜４μｍである。変形例として、保護膜１３は窒化ケイ素、フォトレジストなどからなってもよい。

上述の構造及び組成により、本発明に係る導電性多層構造は、厚さが非常に薄くなるが、厚さが薄くなることによりその特性に問題が生じることはない。例えば、実際の検証結果によれば、基板１０には無機微粒子を混合した場合、導電性多層構造全体の耐摩耗性は２０万回以上となり、全体の硬度が３Ｈ以上を超えることが分かった。即ち、本発明に係る導電性多層構造は、規格で求められている要求を満足させることができる。

本発明に係る導電性多層構造は、タッチパネル、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置などの様々な表示装置に適用し、特に、タッチパネルの透明電極板に用いるのに適している。

例えば、抵抗式タッチパネルは、スペーサを介して互いに対向して配置するように、導電性多層構造を有するタッチ側の電極板と、透明導電性フィルムを有する表示側の電極板と、を備える。また、本発明に係る導電性多層構造は、タッチ側、表示側のいずれの電極板に用いてもよい。ユーザがタッチ側の電極板にスタイラスペンなどで圧力を加えることで、タッチ側の電極板と表示側の電極板とを接触させてタッチパネルを導通（ｏｎ）状態にする一方、スタイラスペンを離すと元の非導通（ｏｆｆ）状態を戻す。

（１）本発明に係る導電性多層構造は、タッチパネルに適用する場合、膜厚全体を薄くすることができるため、ユーザが加える圧力に対する感度が高まり、軽い（小さい）接触力（touch force）だけで作動させることができる。実際に行ったテストによると、本発明に適用したタッチパネルは僅か５ｇ〜１５ｇの圧力でタッチパネルのタッチ制御を行うことができた。
（２）本発明に係る導電性多層構造は、少なくとも３Ｈの硬度を維持し、クロスハッチテスト（cross hatch test）に合格したものであるため、タッチパネルを有する様々な画像表示装置（例えば、ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＬＣＤ−ＴＶなど）に応用することができる。

以上の説明は、単に本発明の好ましい具体的な実施例の詳細説明及び図面を例示するもので、本発明の特許請求の範囲を制限するものではなく、当該分野における通常の知識を有する者は、本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で行われる各種の変更や修正などを実施でき、それらの実施内容が、本発明の特許請求の範囲に含まれるべきことは言うまでもないことである。

１０基板
１１透明導電膜
１２硬質被覆層
１３保護膜
１０１第１の表面
１０２第２の表面

Claims

対向する第１の表面及び第２の表面を有し、無機粉末が混入され、厚さが１００μｍ〜１２５μｍである基板と、
前記第１の表面に形成された透明導電膜と、
前記第２の表面に形成された硬質被覆層と、
前記硬質被覆層上に形成された保護膜と、
を備えることを特徴とする導電性多層構造。
前記透明導電膜は透明導電酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の導電性多層構造。
前記透明導電膜はインジウムスズ酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の導電性多層構造。
前記透明導電膜は非結晶型インジウムスズ酸化物であることを特徴とする請求項３に記載の導電性多層構造。
前記硬質被覆層の厚さは６μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の導電性多層構造。
前記保護膜は二酸化ケイ素フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の導電性多層構造。
前記保護膜の厚さは１μｍ〜４μｍであることを特徴とする請求項６に記載の導電性多層構造。
請求項１に記載の導電性多層構造を含むタッチパネル。
前記導電性多層構造の前記硬質被覆層の厚さは６μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項８に記載のタッチパネル。
前記保護膜は厚さが１μｍ〜４μｍである二酸化ケイ素フィルムであることを特徴とする請求項８に記載のタッチパネル。