JP2015069508A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】水分侵入の影響を抑制することにより透明電極の安定性を高め、動作安定性を向上させることのできるタッチパネルを提供する。
【解決手段】透明な樹脂基板とパターン形成された透明導電膜と、該透明導電膜に接続された金属配線と、透明粘着層と、センサカバーとを少なくとも含むタッチパネルであって、該透明な樹脂基板の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、透明な基板上に透明導電膜が形成されることにより構成される透明なタッチパネルに関する。

近年、様々な電子機器のディスプレイ上に入力デバイスとして、透明なタッチパネルが用いられている。タッチパネルの方式としては、抵抗膜式、静電容量式などが挙げられる。抵抗膜式では上下の電極が接触することでタッチ位置を検出する。また静電容量式では指先などが触れた際の表面の静電容量の変化でタッチ位置を検出する。

静電容量式タッチパネルのセンサー基材にＰＥＴフィルムなどの樹脂基板を用いる場合、センサーの一方の面は、一般的にカバーガラスが透明粘着層を介して貼り合わされるため、水分の浸入の心配は無いが、カバーガラスの反対面には樹脂やフィルムなどのプラスチック素材が配置される。

そのため、樹脂基板上に形成される透明電極はカバーガラスの反対面からの水分の浸入に晒され、透明電極の安定性に影響を与える現象が起きていた。この問題を解決するために、例えば特許文献１には、ガスバリアー性に優れた高性能のガスバリアー層を有する透明導電性フィルムが記載されている。

特開平１１−１０５１８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の透明導電性フィルムを用いてタッチパネルを形成した場合、透明支持体上の透明導電層を、カバーガラスの反対面からの水分から十分保護することができない。

本発明は上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、水分侵入の影響を抑制することにより透明電極の安定性を高め、動作安定性を向上させることのできるタッチパネルを提供するものである。

上記課題を解決するための第１の発明は、透明な樹脂基板とパターン形成された透明導電膜と、該透明導電膜に接続された金属配線と、透明粘着層と、センサカバーとを少なくとも含むタッチパネルであって、該透明な樹脂基板の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とするタッチパネルである。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記センサカバーが樹脂であり、該センサカバーの４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とするタッチパネルである。

また、第３の発明は、透明な樹脂基板とパターン形成された透明導電膜と、該透明導電膜に接続された金属配線と、透明粘着層と、センサカバーとを少なくとも含み、該センサカバーが樹脂であるタッチパネルであって、該タッチパネルの４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とするタッチパネルである。

また、第４の発明は、前記第１〜第３のいずれかの発明において、前記透明導電膜が金属ナノワイヤを少なくとも含むことを特徴とするタッチパネルである。

また、第５の発明は、前記第４の発明において、前記金属ナノワイヤが樹脂層に覆われていることを特徴とするタッチパネルである。

また、第６の発明は、前記第１〜第５のいずれかの発明において、前記透明な樹脂基板に酸化珪素化合物、あるいは酸窒化珪素化合物が形成されていることを特徴とするタッチパネルである。

また、第７の発明は、前記第１〜第６のいずれかの発明において、前記透明な樹脂基板に珪素化合物と水酸基を含む樹脂の重合物が形成されていることを特徴とするタッチパネルである。

本発明は、タッチパネルのセンサーの一部に透明な樹脂基板を用いる場合、少なくとも一層の透明導電膜への水分浸入の影響を最小限にすることを目的とした。

本発明によれば、センサーの一部に透明な樹脂基板を用いたタッチパネルにおいて、周囲の樹脂部材の水蒸気透過率を十分小さくすることによって、少なくとも透明導電膜への水分浸入を最小限にし、高温多湿環境における動作安定性及び耐久性に優れたタッチパネルを提供することができる。

本発明を示すものであり、第１のタッチパネルの構成を示す断面図 本発明を示すものであり、第２のタッチパネルの構成を示す断面図 本発明を示すものであり、第３のタッチパネルの構成を示す断面図 本発明を示すものであり、第１の比較例のタッチパネルの構成を示す断面図 本発明を示すものであり、第２の比較例のタッチパネルの構成を示す断面図

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いながら説明する。なお、本発明は、以下に記載する実施の形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などを加えることも可能であり、そのような変更が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれるものである。

図１〜図３は、本発明のタッチパネルの断面の一例である。

図１に示すタッチパネル１０は、透明な樹脂基板１を用いた第１の積層体と、もう１つの透明な樹脂基板１を用いた第２の積層体とが互いに貼り合わされた構成を有している。第１の積層体は、透明な樹脂基板１の表裏の一方の面上に樹脂層２が形成されているとともに、当該透明な樹脂基板１の表裏の他方の面上に順に透明導電膜３、硬化膜４が形成された構成を有している。第２の積層体は、もう１つの透明な樹脂基板１の表裏の一方の面上に順に透明導電膜３、硬化膜４が形成されるとともに、当該もう１つの透明な樹脂基板１の表裏の他方の面上に水蒸気バリア層７が形成された構成を有している。第１の積層体の樹脂層２の側と第２の積層体の硬化膜４の側とは、透明粘着層５を介して互いに貼り合されている。また、第１の積層体の硬化膜４側には、さらに透明粘着層５を介してカバーレンズ（センサカバー）６が貼り合されている。

図２に示すタッチパネル２０は、透明な樹脂基板１の表裏の一方の面上に順に樹脂層２、透明導電層３、硬化膜４が順に形成されているとともに、当該透明な樹脂基板１の表裏の他方の面上に順に水蒸気バリア層７、透明導電層３、硬化膜４が形成された構成を有している。上記一方の面上に積層された硬化膜４上には、さらに透明粘着層５を介して、表裏の片面に水蒸気バリア層７が形成されたカバーレンズ（センサカバー）６が、水蒸気バリア層７側が透明粘着層５側となるように貼り合されている。

図３に示すタッチパネル３０は、透明な樹脂基板１を用いた積層体を有している。当該積層体では、透明な樹脂基板１の表裏の一方の面上に順に樹脂層２、光学調整層８、透明導電膜３が形成されているとともに、透明な樹脂基板１の表裏の他方の面上に順に樹脂層２、光学調整層８、透明導電膜３が形成された構成を有している。上記他方の面上に積層された透明導電膜３上には、透明粘着層５を介して、片面に水蒸気バリア層７が形成されたもう１つの透明な樹脂基板１が、水蒸気バリア層７側と反対側が透明粘着層５側となるように貼り合されている。また、上記一方の面上に積層された透明導電膜３上には、透明粘着層５を介してカバーレンズ（センサカバー）６が貼り合されている。

本発明で用いる透明な樹脂基板１は、プラスチックフィルムが用いられ、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられる。その厚さは部材の薄型化と積層体の可撓性とを考慮し、１０μｍ以上２００μｍ以下程度のものが用いられる。また、本発明のタッチパネルをディスプレイの前面に配置して用いる場合に、透明な樹脂基板は高い透明性を有することが必要とされ、全光透過率が８５％以上のものが好適に使用される。

透明な樹脂基板１に含有される材料としては、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などが使用されてもよい。各層との密着性を改善するため、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。

本発明の透明な樹脂基板１には片面あるいは両面に樹脂層２が形成されていてもよい。本発明で用いる樹脂層２は、透明導電膜３に機械的強度を持たせるために設けられる。用いられる樹脂としては、特に限定はしないが、透明性と適度な硬度と機械的強度を持つ樹脂が好ましい。具体的には３次元架橋の期待できる３官能以上のアクリレートを主成分とするモノマー又は架橋性オリゴマーのような光硬化性樹脂が好ましい。

３官能以上のアクリレートモノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステルアクリレートなどが好ましい。特に好ましいのは、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレートおよびポリエステルアクリレートである。これらは単独で用いても良いし、２種以上併用しても構わない。また、これら３官能以上のアクリレートの他にエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリオールアクリレートなどのいわゆるアクリル系樹脂を併用することが可能である。

架橋性オリゴマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレートなどのアクリルオリゴマーが好ましい。具体的にはポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、ポリウレタンのジアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレートなどがある。

樹脂層２は、その他に粒子、光重合開始剤などの添加剤を含有してもよい。

添加する粒子としては、有機又は無機の粒子が挙げられるが、透明性を考慮すれば、有機粒子を用いることが好ましい。有機粒子としては、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂などからなる粒子が挙げられる。

粒子の平均粒径は、樹脂層２の厚みによって異なるが、ヘイズ等の外観上の理由により、下限として２μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上、上限としては３０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下のものを使用する。また、粒子の含有量も同様の理由で、樹脂に対し、０．５重量％以上５重量％以下であることが好ましい。

光重合開始剤を添加する場合、ラジカル発生型の光重合開始剤として、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類、アセトフェノン、２、２、−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、などのアセトフェノン類、メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類、チオキサントン、２、４−ジエチルチオキサントン、２、４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類、ベンゾフェノン、４、４−ビスメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類及びアゾ化合物などがある。これらは単独または２種以上の混合物として使用でき、さらにはトリエタノールアミン、メチルジエタノールアミンなどの第３級アミン、２−ジメチルアミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エチルなどの安息香酸誘導体などの光開始助剤などと組み合わせて使用することができる。

上記光重合開始剤の添加量は、主成分の樹脂に対して０．１重量％以上５重量％以下であり好ましくは０．５重量％以上３重量％以下である。下限値未満ではハードコート層の硬化が不十分となり好ましくない。また、上限値を超える場合は、ハードコート層の黄変を生じたり、耐候性が低下したりするため好ましくない。光硬化型樹脂を硬化させるのに用いる光は紫外線、電子線、あるいはガンマ線などであり、電子線あるいはガンマ線の場合、必ずしも光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。これらの線源としては高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプや加速電子などが使用できる。

また、樹脂層２の厚みは、特に限定されないが、０．５μｍ以上１５μｍ以下の範囲が好ましい。また、透明な樹脂基板１と屈折率が同じかもしくは近似していることがより好ましく、１．４５以上１．７５以下程度が好ましい。

樹脂層２の形成方法は、主成分である樹脂等を溶剤に溶解させ、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーターなどの公知の塗布方法で形成する。

溶剤については、上記の主成分の樹脂等を溶解するものであれば特に限定しない。具体的には、溶剤として、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、などが挙げられる。これらの溶剤は１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。

透明導電膜３は、酸化物としては酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、または、それらの２種類もしくは３種類の混合酸化物、さらには、その他添加物が加えられた物などが挙げられるが、目的・用途により種々の材料が使用でき、特に限定されるものではない。現在のところ、最も信頼性が高く、多くの実績のある材料は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

最も一般的な透明導電膜である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を透明導電膜３として用いる場合、酸化インジウムにドープされる酸化スズの含有比はデバイスに求められる仕様に応じて、任意の割合を選択する。例えば、透明な樹脂基板がプラスチックフィルムの場合、機械強度を高める目的で薄膜を結晶化させるために用いるスパッタリングターゲット材料は、酸化スズの含有比が１０重量％未満であることが好ましく、薄膜をアモルファス化しフレキシブル性を持たせるためには、酸化スズの含有比は１０重量％以上が好ましい。また、薄膜に低抵抗が求められる場合は、酸化スズの含有比は２重量％から２０重量％の範囲が好ましい。

透明導電膜３が酸化物の場合、その製造方法としては、膜厚の制御が可能であればいかなる成膜方法でも良く、なかでも薄膜の形成乾式法が優れている。これには真空蒸着法、スパッタリングなどの物理的気相析出法やＣＶＤ法のような化学的気相析出法を用いることができる。特に大面積に均一な膜質の薄膜を形成するために、プロセスが安定し、薄膜が緻密化するスパッタリング法が好ましい。また、透明導電膜をエッチングなどの方法でパターニングした場合、パターンが目視で認識しにくいように、光学調整層を形成することができる。光学調整層は所定の屈折率を有する無機酸化物や有機化合物を薄膜で形成し、透明導電膜がある場合と無い場合の透過率や反射率、色味などを調整することでパターン不可視性を与えることができる。さらに透明導電膜３や光学調整層の下層には、金属や金属酸化物、樹脂、シランカップリング剤などの密着層を設けることができる。

また、透明導電膜３は金属ナノ粒子や金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン、導電性高分子などの材料を用いることができ、有機溶剤やアルコール、水などに溶解あるいは分散させることで、塗工、乾燥により形成することができる。さらに透明導電膜としてのシート抵抗や透明性を鑑みて、より好適には金属ナノワイヤが用いられる。

金属ナノワイヤは樹脂等と混合し、水やアルコール、有機溶剤などに分散することで調液し、塗工後、乾燥することで、金属ナノワイヤが互いに絡み合って網の目状となることで、少ない量の導電性物質であっても良好な電気伝導経路を形成することができ、導電性層の抵抗値をより低下させることができる。さらにこのような網の目状を形成した場合、網の目の隙間部分の開口が大きいので、たとえ繊維状の導電性物質そのものが透明でなかったとしても、塗膜として良好な透明性を達成することが可能である。金属ナノワイヤは樹脂層に覆われていてもよい。

金属ナノワイヤの金属として、具体的には鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、チタン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、オスミウム、イリジウム、白金、金が挙げられ、導電性の観点から金、銀、銅、白金が好ましい。

前記金属ナノワイヤ等を用いて透明な樹脂基板１上に透明導電膜３を形成する方法としては、スプレーコート、バーコート、ロールコート、ダイコート、インクジェットコート、スクリーンコート、ディップコートなど公知の塗布方法を用いることができる。

透明導電膜３の膜厚は薄すぎると導体としての十分な導電性が達成出来なくなる傾向にあり、厚すぎるとヘイズ値の上昇、全光線透過率の低下等で透明性が損なわれる傾向にある。通常は１０ｎｍ〜１０μｍの間で適宜調整を行うが、金属ナノワイヤのように導電性物質そのものが透明でない場合には、膜厚の増加によって透明性が失われ得やすく、より薄い膜厚の導電層が形成されることが多い。この場合きわめて開口部の多い導電層であるが、接触式の膜厚計で測定したときに平均膜厚として１０ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚範囲がこのましく、３０ｎｍ〜３００ｎｍがより好ましく、５０ｎｍ〜１５０ｎｍが最も好ましい。

硬化膜４は、透明導電膜３を保護し、また機械的強度を持たせるために設けることができる。用いられる樹脂としては、特に限定はしないが、透明性と適度な硬度と機械的強度を持つ樹脂が好ましい。具体的には３次元架橋の期待できる３官能以上のアクリレートを主成分とするモノマー又は架橋性オリゴマーのような光硬化性樹脂が好ましく、樹脂層２と同様の材料を用いて形成することができる。形成法も樹脂層２と同様にできる。透明導電膜３として酸化物を用いる場合は、一般的には硬化膜４は形成しない。

透明導電膜３は、タッチパネルセンサーとして用いる際、矩形状あるいはダイヤモンド型などのパターン状にして用いる。導電性パターン領域は、金属配線と接しており、電圧変化を検知できる回路に接続されている。人の指等が検出電極である導電性パターン領域に接近すると、全体の静電容量が変化することから回路の電圧が変動し、接触位置の判定ができる。透明導電膜のパターンは一連のドライブ電極の列、センシング電極の列からなり、それぞれを電圧変化検知回路と接続することにより、２次元の位置情報が得られる。

透明導電膜３のパターン形成方法としては、透明導電膜３上にレジストを塗布または貼り合わせ、パターンを露光・現像により形成した後に透明導電膜３を化学的に溶解させるフォトリソグラフィによる方法、真空中で化学反応により気化させる方法、レーザーにより透明導電膜３を昇華させる方法、などが挙げられる。パターン形成方法は、パターンの形状、精度等により適宜選択できるが、パターン精度、細線化を考慮し、フォトリソグラフィによる方法が好ましい。

本発明の特徴は、水蒸気バリア層７が形成された透明な樹脂基板１を用いることである。水蒸気バリア層７としては、無機酸化膜や酸窒化膜、あるいはシランカップリング剤と水酸基を含む樹脂を重縮合させた有機無機複合膜などを用いることができる。

水蒸気バリア層７として用いられる無機酸化膜や酸窒化膜は、例えば珪素化合物である、酸化珪素化合物ＳｉＯｘや酸窒化珪素化合物ＳｉＮｘＯｙなどを用いることができるが、中心金属種はこの限りではなくＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｚｒなどを適宜用いることができる。

これら無機酸化膜や酸窒化膜は、真空成膜で形成することが望ましい。真空成膜では、物理気相成長法あるいは化学気相成長法を用いることができる。物理気相成長法としては、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イオンプレーティング法等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。化学気相成長法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

ここでは、特に、抵抗加熱式真空蒸着法、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）加熱式真空蒸着法、誘導加熱式真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）等が好ましく用いられる。

本発明における無機酸化膜や酸窒化膜は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が５ｎｍ未満であると、十分なバリア性能を得ることができない。また、硬化膜厚が１００ｎｍより大きいと、硬化収縮の増加によりクラックが発生し、バリア性が低下する。さらに、材料使用量の増加、膜形成時間の長時間化等に起因してコストが増加し、経済的観点から好ましくない。

水蒸気バリア層７としてシランカップリング剤と水酸基を含む樹脂を重縮合させた有機無機複合膜を用いる場合、まずシランカップリング剤としては一般的にはＲ^１（Ｓｉ−ＯＲ^２）等で記載される、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等を挙げることができる。また、水酸基を含む樹脂としては、水酸基を有するアクリル樹脂、水酸基を有するポリエステル樹脂やポリビニルアルコールといったものが挙げられ、これらの系統の化合物に含まれれば、構造などに特に制限はないが、シラノール基を含む樹脂と相溶性がある材料を選定する必要がある。

以上の材料を少なくとも２種類、適宜選択して混合し、塗布、乾燥、硬化することで水蒸気バリア層７を形成する。塗布方式としては公知の方法を用いることができる。具体的には、グラビアコーター、ディップコーター、リバースコーター、ワイヤーバーコーター、ダイコーター等のウェット成膜法である。硬化方法は特に問わないが、紫外線硬化や熱硬化が挙げられる。紫外線硬化の場合、重合開始剤や二重結合が必要となる。また必要に応じて、加熱エージング等を施してもよい。

また、シランカップリング剤と混合、あるいは代用として他の金属材料を用いてもよい。金属原子がＴｉであるＲ^１（Ｔｉ−ＯＲ^２）、具体的にはテトラメトキシチタニウム、テトラエトキシチタニウム、テトライソプロポキシチタニウム、テトラブトキシチタニウムが挙げられる。また、金属原子がＡｌであるＲ^１（Ａｌ−ＯＲ^２）、具体的には、テトラメトキシアルミニウム、テトラエトキシアルミニウム、テトライソプロポキシアルミニウム、テトラブトキシアルミニウムや、金属原子がＺｒであるＲ^１（Ｚｒ−ＯＲ^２）としては、テトラメトキシジルコニウム、テトラエトキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラブトキシジルコニウム等も挙げることができる。また、レベリング剤や消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、シランカップリング剤やチタンキレート剤なども必要に応じて添加しても差し支えない。

シランカップリング剤と水酸基を含む樹脂を重縮合させた有機無機複合膜の膜厚は、１００ｎｍ以上、５μｍ以下が好ましく、上限については生産性やコストなどを加味して１μｍ以下であることがより好ましい。

無機酸化膜や酸窒化膜、及びシランカップリング剤と水酸基を含む樹脂を重縮合させた有機無機複合膜はそれぞれ単層で用いても良いし、これらを積層してもよく、関相することでより高い水蒸気バリア性が発現できる。

水蒸気透過速度は、ＪＩＳ−Ｋ７１２９に順ずる方法を用いてＭＯＣＯＮ社Ｐｅｒｍａｔｒａｎにより測定し、４０℃、９０％ＲＨの条件下において測定した。本実施形態では、この４０℃、９０％ＲＨの条件下において、透明な樹脂基板１の水蒸気透過速度を、あるいはタッチパネルの水蒸気透過速度を、１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下とした。また、４０℃、９０％ＲＨの条件下において、透明な樹脂基板１およびカバーレンズ６の水蒸気透過速度を１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下としてもよい。センサーの一部に透明な樹脂基板を用いたタッチパネルにおいて、周囲の樹脂部材の水蒸気透過率を十分小さくすることによって、少なくとも透明導電膜への水分浸入を最小限にし、高温多湿環境における動作安定性及び耐久性に優れたタッチパネルを提供することができる。

水蒸気バリア層７を形成する基材には、必要に応じて帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑り剤といった添加剤が含まれていてもよい。さらに、基材表面に、コロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理、易接着処理等の改質処理、オフラインによるアクリル樹脂やウレタン樹脂のアンカーコート層を施してもよい。また、基材表面は真空成膜の初期成長段階における緻密性や密着性に寄与するものであり、平滑であることが望ましい。

本発明において透明導電膜３は容量検知センサーとして用いる。透明導電膜３は一枚の透明な樹脂基板１の両面に配置しても良いし、別々の透明な樹脂基材１にそれぞれパターニングした透明導電膜３を設けて、透明粘着層５を介して貼り合わせて上下に配置しても良い。透明導電膜３により構成された各電極はそれぞれ金属配線と接続され、透明導電膜３による上部電極と下部電極の間の容量変化を検出する回路に接続されることで、静電容量式のタッチセンサーとして動作する。タッチセンサーは最終的に透明粘着層５を介してカバーレンズ６と貼り合わされることでタッチパネルを作製することができる。カバーレンズ６はガラスでも良いし、表面をハードコート加工した樹脂やプラスチック素材のシートでも良い。

以下、具体的な実施例によって本発明を詳細に説明するが、これらの実施例は説明を目的としたもので、本発明はこれに限定されるものではない。

＜実施例１＞
図１と同様の層構成を持つタッチパネル１０を作製した。透明な樹脂基板１としてＰＥＴ（１２５μｍ）を用い、片面に樹脂層２としてＵＶ硬化性透明アクリル樹脂をマイクログラビアコーティングした後、乾燥、ＵＶ硬化することで３μｍの厚さで形成した。基板の樹脂層２側とは反対面に透明導電膜３として銀ナノワイヤをシート抵抗１００Ω／□となるようにスロットダイコートで塗工し、同様に硬化膜４としてＵＶ硬化性透明アクリル樹脂を１３０ｎｍの厚さで塗工した。得られた透明導電膜付き基材を、フォトリソグラフィにより、フォトレジストで露光・現像した後、エッチング及びレジスト剥離することで、透明導電膜３を上部電極としてパターン形成した。

続いてもう１つの透明な樹脂基板１としてＰＥＴ（１２５μｍ）を用い、片面に水蒸気バリア層７としてＳｉＯｘ／（テトラエトキシシランとポリビニルアルコールの重縮合膜）を形成した。ＰＥＴは事前にポリエステル樹脂をバーコート法により塗布し、８０℃、１分乾燥硬化させることにより１００ｎｍの膜を形成した。ＳｉＯｘ層は電子ビーム加熱方式の真空蒸着装置を用いて、酸化珪素材料（ＳｉＯ）を電子ビーム加熱によって蒸発させ、成膜中の圧力が１．５×１０^−２Ｐａにおいて硬化膜厚が４０ｎｍで成膜した。さらにこのＳｉＯｘ膜にテトラエトキシシランの加水分解物とポリビニルアルコールを１／１重量比で混合した塗布液をバーコート法にて塗布し、１２０℃１分にて硬化させ、２００ｎｍ加工した。

得られたＰＥＴ／ＳｉＯｘ／テトラエトキシシランとポリビニルアルコールの重縮合膜）の水蒸気透過速度を測定したところ、０．５ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。さらに水蒸気バリア層７側とは反対面には上記と同様に透明導電膜３としての銀ナノワイヤと硬化膜４を形成し、フォトリソグラフィにより、フォトレジストで露光・現像した後、エッチング及びレジスト剥離することで、透明導電膜を下部電極としてパターン形成した。フォトリソグラフィに際し、フォトレジストの現像は炭酸ナトリウム水溶液で行い、塩化第二鉄溶液で銀ナノワイヤをエッチングし、水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離した。以上より得られた上部電極及び下部電極の透明導電膜３にはそれぞれ上部電極配線、及び下部電極配線をスクリーン印刷で銀ペーストパターンを形成し、９０℃、３０分で加熱することにより配線付きパターンとした。これら上部電極及び下部電極付きＰＥＴ基材を図１の構成になるように７５μｍ厚の透明粘着層５を用いて貼り合わせ、最表面に０．５５ｍｍ厚のカバーレンズ６を同様に貼り合わせることで、タッチパネル１０を得た。

タッチパネル１０の動作は銀配線をフレキシブルプリント基板経由で駆動ＬＳＩを接続して動作確認することで、良好に指の接触の検知と座標位置の検出ができた。得られたタッチパネルを６０℃９０％ＲＨの環境で２４０時間動作させた後、環境試験機より取り出し、上記と同様に動作確認を行った結果、同様に良好に指の接触の検知と座標位置の検出ができた。

＜実施例２＞
図２と同様の層構成を持つタッチパネル２０を作製した。透明な樹脂基板１としてＰＥＴ（１８８μｍ）を用い、片面に樹脂層２としてＵＶ硬化性透明アクリル樹脂をマイクログラビアコーティングした後、乾燥、ＵＶ硬化することで５μｍの厚さで形成した。樹脂層２には波長３６５ｎｍの透過率が０．９％になるようにＵＶ吸収剤を２５ｗｔ％添加した。また反対面には水蒸気バリア層７としてＳｉＯｘ／（テトラエトキシシランとポリビニルアルコールの重縮合膜）を形成した。ＳｉＯｘの下層には事前にポリエステル樹脂をバーコート法により塗布し、８０℃１分乾燥硬化させることにより１００ｎｍの膜を形成した。ＳｉＯｘ層は電子ビーム加熱方式の真空蒸着装置を用いて、酸化珪素材料（ＳｉＯ）を電子ビーム加熱によって蒸発させ、成膜中の圧力が１．５×１０^−２Ｐａにおいて硬化膜厚が４０ｎｍで成膜した。さらにこのＳｉＯｘ膜にテトラエトキシシランの加水分解物とポリビニルアルコールを１／１重量比で混合した塗布液をバーコート法にて塗布し、１２０℃１分にて硬化させ、５００ｎｍ加工した。得られた樹脂層／ＰＥＴ／ＳｉＯｘ／テトラエトキシシランとポリビニルアルコールの重縮合膜）の水蒸気透過速度を測定したところ、０．３ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。

樹脂層２と水蒸気バリア層７の上にはそれぞれ透明導電膜３として銀ナノワイヤをシート抵抗８０Ω／□となるようにスロットダイコートで塗工し、同様に硬化膜４としてＵＶ硬化性透明アクリル樹脂を１３０ｎｍの厚さで塗工した。得られた透明導電膜付き基材を、フォトリソグラフィにより、両面同時にフォトレジストで露光・現像した後、エッチング及びレジスト剥離することで、透明導電膜３を上部電極及び下部電極としてパターン形成した。フォトリソグラフィに際し、フォトレジストの現像は炭酸ナトリウム水溶液で行い、塩化第二鉄溶液で銀ナノワイヤをエッチングし、水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離した。

以上より得られた上部電極及び下部電極の透明導電膜３にはそれぞれ上部電極配線、及び下部電極配線をスクリーン印刷で銀ペーストパターンを形成し、９０℃、３０分で加熱することにより配線付きパターンとした。この上部電極及び下部電極付きＰＥＴ基材を図２の構成になるように１５０μｍ厚の透明粘着層５を用いて、最表面にカバーレンズ６として２００μｍ厚のＰＥＴ樹脂カバーを貼り合わせることで、タッチパネル２０を得た。この時、ＰＥＴ樹脂カバーの片面には水蒸気バリア層７としてＳｉＯｘ／（テトラエトキシシランとポリビニルアルコールの重縮合膜）を上記と同様に形成した。得られたタッチパネルの水蒸気透過速度を測定したところ、０．０７ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。

タッチパネル２０の動作は銀配線をフレキシブルプリント基板経由で駆動ＬＳＩを接続して動作確認することで、良好に指の接触の検知と座標位置の検出ができた。得られたタッチパネル２０を６０℃９０％ＲＨの環境で２４０時間動作させた後、環境試験機より取り出し、上記と同様に動作確認を行った結果、同様に良好に指の接触の検知と座標位置の検出ができた。

＜実施例３＞
図３と同様の層構成を持つタッチパネル３０を作製した。透明な樹脂基板１としてＰＥＴ（１２５μｍ）を用い、両面に樹脂層２としてＵＶ吸収剤を２０ｗｔ％添加したＵＶ硬化性透明アクリル樹脂をマイクログラビアコーティングした後、乾燥、ＵＶ硬化することで５μｍの厚さで形成した。更に両面に光学調整層８として、ジルコニア粒子入りのＵＶ硬化性アクリル樹脂を９０ｎｍの厚さで形成した。この時、光学調整層８の屈折率は１．７０であった。得られた基材は更に両面に透明導電膜３としてＩＴＯ（錫含有率５ｗｔ％）を真空でＤＣマグネトロンスパッタリングにより２２ｎｍの厚さで形成し、これを１５０℃、６０分でアニールすることにより、片面のシート抵抗を１５０Ω／□で得た。得られた両面透明導電膜付き基材を、実施例２と同様にフォトリソグラフィにより、フォトレジストで露光・現像した後、エッチング及びレジスト剥離することで、透明導電膜３を上部電極及び下部電極としてパターン形成した。また、銀配線も実施例２と同様に形成した。

以上より得られた基材の下部電極側に、７５μｍ厚の透明粘着層５を用いて水蒸気バリア層７付きのＰＥＴ(２５μｍ)を貼り合わせた。水蒸気バリア層７は実施例１と同様に形成した。水蒸気バリア層７付きのＰＥＴの水蒸気透過速度は０．５ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。

最後に７５μｍ厚の透明粘着層５を用いて０．５５ｍｍ厚のカバーレンズ６を貼り合わせることで、タッチパネル３０を得た。タッチパネル３０の動作は銀配線をフレキシブルプリント基板経由で駆動ＬＳＩを接続して動作確認することで、良好に指の接触の検知と座標位置の検出ができた。得られたタッチパネルを６０℃９０％ＲＨの環境で２４０時間動作させた後、環境試験機より取り出し、上記と同様に動作確認を行った結果、同様に良好に指の接触の検知と座標位置の検出ができた。

＜比較例１＞
図４と同様の層構成を持つタッチパネル４０を作製した。タッチパネル４０は図１のタッチパネル１０の水蒸気バリア層７が樹脂層２となった以外はタッチパネル１０と同じ構成であり、実施例１と同様に作製した。透明導電膜３を形成する前のＰＥＴ／樹脂層の水蒸気透過速度は６ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。作製直後のタッチパネル４０は良好に動作し。指の接触の検知と座標位置の検出ができたが、得られたタッチパネル４０を６０℃９０％ＲＨの環境で２４０時間動作させた後、環境試験機より取り出し、上記と同様に動作確認を行った結果、一部に電極間ショートを生じ正常に動作しなかった。タッチパネルセンサー内部に浸入した水分の影響で電極にダメージを与えたものと考えられる。

＜比較例２＞
図５と同様の層構成を持つタッチパネル５０を作製した。図２のタッチパネル２０のＰＥＴ基材上の水蒸気バリア層７が樹脂層２となり、ＰＥＴカバーレンズ上の水蒸気バリア層７が無くなった以外はタッチパネル２０と同じ構成であり、実施例２と同様に作製した。透明導電膜を形成する前の樹脂層／ＰＥＴ／樹脂層の水蒸気透過速度は４ｇ／ｍ^２・ｄａｙであり、作製したタッチパネル５０の水蒸気透過速度は２ｇ／ｍ^２・ｄａｙであった。作製直後のタッチパネル５０は良好に動作し。指の接触の検知と座標位置の検出ができたが、得られたタッチパネル５０を６０℃９０％ＲＨの環境で２４０時間動作させた後、環境試験機より取り出し、上記と同様に動作確認を行った結果、一部に電極間ショートを生じ正常に動作しなかった。タッチパネルセンサー内部に浸入した水分の影響で電極にダメージを与えたものと考えられる。

本発明のタッチパネルは、特に静電容量式タッチパネルとして用いられ、スマートフォンやタブレット、ノートＰＣなどの前面に配置されるユーザーインターフェースとして利用可能である。

１…透明な樹脂基板
２…樹脂層
３…透明導電膜
４…硬化膜
５…透明粘着層
６…カバーレンズ
７…水蒸気バリア層
８…光学調整層
１０、２０、３０…タッチパネル
４０、５０…比較例のタッチパネル

Claims (7)

1. 透明な樹脂基板とパターン形成された透明導電膜と、該透明導電膜に接続された金属配線と、透明粘着層と、センサカバーとを少なくとも含むタッチパネルであって、該透明な樹脂基板の４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記センサカバーが樹脂であり、該センサカバーの４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 透明な樹脂基板とパターン形成された透明導電膜と、該透明導電膜に接続された金属配線と、透明粘着層と、センサカバーとを少なくとも含み、該センサカバーが樹脂であるタッチパネルであって、該タッチパネルの４０℃、９０％ＲＨにおける水蒸気透過速度が１．０ｇ／ｍ^２・ｄａｙ以下であることを特徴とするタッチパネル。
4. 前記透明導電膜が金属ナノワイヤを少なくとも含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
5. 前記金属ナノワイヤが樹脂層に覆われていることを特徴とする請求項４に記載のタッチパネル。
6. 前記透明な樹脂基板に酸化珪素化合物、あるいは酸窒化珪素化合物が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチパネル。
7. 前記透明な樹脂基板に珪素化合物と水酸基を含む樹脂の重合物が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のタッチパネル。

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