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WO2015025711A1 - 静電容量型タッチパネル - Google Patents

静電容量型タッチパネル Download PDF

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WO2015025711A1
WO2015025711A1 PCT/JP2014/070709 JP2014070709W WO2015025711A1 WO 2015025711 A1 WO2015025711 A1 WO 2015025711A1 JP 2014070709 W JP2014070709 W JP 2014070709W WO 2015025711 A1 WO2015025711 A1 WO 2015025711A1
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WO
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transparent
layer
touch panel
resin
linear expansion
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PCT/JP2014/070709
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Inventor
広和 小田桐
村上 雪雄
佳昭 今村
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Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
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Priority to EP14838193.2A priority patent/EP3037930A4/en
Priority to US14/912,821 priority patent/US20160195958A1/en
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
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    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch panel, and more particularly to a capacitive touch panel having a top plate using a transparent resin substrate.
  • Smartphones and tablet PCs that can be easily operated with a touch panel have become widespread, and thinning, weight reduction, and cost reduction of touch panels are urgent issues.
  • touch panel detection methods for example, a resistive film method that specifies the pointing position by overlapping two resistive films, or an ultrasonic wave or surface acoustic wave is generated on the panel surface to detect the pointing position.
  • the surface acoustic wave method to perform etc. is mentioned.
  • the touch panel used for the above-described smartphone or tablet PC taps or drags on the panel with a finger, or performs a pinch-out operation that spreads two fingers on the screen to enlarge the image, It is necessary to deal with a complicated and flexible operation such as a pinch-in operation that moves two fingers together. Therefore, at present, a projection capacitive touch panel in which an xy matrix is formed using a transparent electrode and a plurality of designated positions can be detected simultaneously has become the mainstream.
  • a resinous top plate for a capacitive touch panel since it is exposed to a high temperature environment at the time of manufacturing a liquid crystal panel on which the touch panel or the touch panel is mounted, generally a resin material having high heat resistance, For example, polycarbonate (PC) resin is used. Further, the surface of the touch panel is exposed to the external environment, and the surface is easily damaged. Since the PC resin has low hardness, there is a problem that if the surface of the top plate using the PC resin is scratched, it causes a problem in design and visual recognition. For this reason, multilayering the surface of the top plate with a hard resin having high hardness is performed. For example, a multilayer transparent resin base material composed of a PC resin and an acrylic resin (polymethyl methacrylate resin, Poly (Methyl Methacrylate), PMMA) has been developed using a two-layer extrusion molding technique.
  • PC polycarbonate
  • the PC resin as the main base material and the PMMA resin for surface protection have different linear expansion coefficients. Therefore, in the base material in which the PC resin and the PMMA resin are formed in two layers, it is difficult to apply to the panel manufacturing or product. There is a problem that the top plate warps due to environmental temperature changes after mounting.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a polyethylene terephthalate (PET) resinous sheet is bonded to both sides of a PC resin in order to alleviate the warpage of the base material due to the difference in the linear expansion coefficient of the top plate resin material.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a polyethylene terephthalate (PET) resinous sheet is bonded to both sides of a PC resin in order to alleviate the warpage of the base material due to the difference in the linear expansion coefficient of the top plate resin material.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the present invention provides a touch panel that reduces the warpage caused by the difference in linear expansion coefficient for each transparent resin layer while realizing a thin and lightweight top plate using a multilayer resin base material. With the goal.
  • a capacitive touch panel includes a transparent resin base material and a transparent material made of different materials formed on one surface of the transparent resin base material.
  • the resin layer, the decorative print layer formed on the outer edge of the other surface of the transparent resin base material, the other surface of the transparent resin base material and the decorative print layer are formed so as to cover the first surface on the surface.
  • the linear expansion coefficient of a transparent resin base material and the linear expansion coefficient of a transparent substrate are comparable.
  • the linear expansion coefficient of the transparent substrate having the transparent electrode and the linear expansion coefficient of the transparent resin base material of the top plate substantially coincide with each other, the warpage of the capacitive touch panel can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram showing a structure of a capacitive touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • 1A is a plan view of a capacitive touch panel
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a capacitive touch panel according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which tensile stress due to a linear expansion coefficient is generated in each member constituting the top plate by applying temperature stress to the capacitive touch panel.
  • 3A shows a case of a capacitive touch panel to which the present invention is applied
  • FIG. 3B shows a case of a conventional capacitive touch panel.
  • FIG. 1 is a diagram showing a structure of a capacitive touch panel according to an embodiment of the present invention.
  • 1A is a plan view of a capacitive touch panel
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along
  • FIG. 4 is a graph plotting measured values of warpage after heat stress application of the example and the comparative example for the capacitive touch panel.
  • 5A and 5B are diagrams showing the structure of a conventional capacitive touch panel.
  • FIG. 5A is a plan view
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. .
  • the capacitive touch panel 1 includes a transparent resin substrate 2 containing a highly heat-resistant resin material and one surface of the transparent resin substrate 2, that is, A transparent resin layer 3 containing a hard resin material with high hardness formed on the surface, a decorative printed layer 5 formed on the other edge of the transparent resin substrate 2, that is, the outer edge of the back surface, and the transparent resin substrate 2
  • the warpage prevention layer 6 formed so as to cover the back surface side and the decorative print layer 5, and the first transparent electrode layer 7 a formed on the surface of the warpage prevention layer 6 are provided.
  • the capacitive touch panel 1 is formed on the surface of the first transparent electrode layer 7a and protects the first transparent electrode layer 7a.
  • a transparent film 10 having a second transparent electrode layer 7b formed on the first transparent protective film 8a with a transparent adhesive material 9 interposed therebetween.
  • a second transparent protective film 8b is formed on the second transparent electrode layer 7b.
  • Wiring (not shown) drawn from the first and second transparent electrode layers 7 a and 7 b is connected to an external circuit via a flexible printed circuit board (FPC) 11.
  • FPC flexible printed circuit board
  • the transparent resin substrate 2 is preferably formed of a PC resin that is a resin material having high heat resistance
  • the transparent resin layer 3 is preferably formed of a PMMA resin that is a hard resin material having high hardness.
  • the scratch resistance of the touch panel surface is evaluated by pencil hardness (scratch hardness test, JIS K 5600), but the surface hardness of the PC resin as a single substrate is HB to H, and is scratched. Cheap.
  • the surface hardness of the PMMA resin is 3H to 5H, which is preferable as a material used for the surface of the touch panel.
  • the transparent resin layer 3 made of PMMA resin or the like on one surface of the transparent resin substrate 2 made of PC resin or the like, that is, on the surface side of the capacitive touch panel 1, a touch panel that is not easily damaged is realized. be able to.
  • the top coating layer 4 may be formed as a protective layer on the surface of the transparent resin layer 3.
  • the transparent resin base material 2 having the transparent resin layer 3 formed on the surface is formed by simultaneously melt-molding using two kinds of resin materials.
  • the decorative print layer 5 is formed on the outer edge portion of the liquid crystal screen that constitutes a smartphone, a tablet terminal, or the like, so that an area where electrodes, wirings, and the like necessary for functioning the touch panel are formed cannot be viewed from the outside as a frame area. It is a layer formed for the purpose of covering.
  • the decorative printing layer 5 is formed by overlaying colored inks in multiple layers by silk screen printing. In order to apply a predetermined thickness so that the electrodes and wirings formed in the frame region do not pass through, it is easy to make a thick coating with a single application. It is necessary to form a multi-layered printing layer by thinning and dividing into multiple times.
  • a printing layer is formed by applying twice, and in the case of light color ink (such as white) that easily transmits light, it is applied approximately four times. Need to do.
  • the coating thickness per one time is about 8 ⁇ m
  • the light color ink layer has a thickness of about 32 ⁇ m.
  • the warpage prevention layer 6 is formed so as to cover the entire surface across the back surface of the transparent resin substrate 2 and the decorative print layer 5, and is preferably used for the transparent resin layer 3 formed on the surface side of the transparent resin substrate 2.
  • a resin material having a linear expansion coefficient substantially equal to the linear expansion coefficient of the existing material is used.
  • the material of the warp preventing layer 6 is not particularly limited, and a transparent acrylic resin paint or urethane resin paint used for ultraviolet curable ink or thermosetting ink can be used.
  • urethane (meth) acrylate epoxy (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, polyester urethane (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, polycarbonate (meth) acrylate, polycarbonate urethane (meth) acrylate
  • a paint made of such as a material It is possible to use a paint made of such as a material.
  • the material used for the warp prevention layer 6 is more preferably one whose haze, which is the ratio of diffusely transmitted light to total light transmitted, does not exceed 1% so as not to affect the optical properties of the touch panel.
  • the step formed between the decorative printing layer 5 and the transparent resin substrate 2 is almost flattened, and the first transparent electrode layer In the case where 7a is formed, it is possible to prevent disconnection of wiring due to this step.
  • the decorative print layer 5 has a thickness of about 32 ⁇ m, and thus, for example, the back surface of the transparent resin substrate 2 and the thickness of about 35 ⁇ m.
  • the warp prevention layer 6 may be formed by applying an acrylic paint over the decorative printing layer 5. In order to apply the acrylic paint for forming the warp preventing layer 6, it may be applied directly using a die coater in addition to silk screen printing.
  • the decorative printing layer 5 having a thickness of 32 ⁇ m may have a thickness of about 30 ⁇ m, and the thickness of the central portion becomes thinner than the outer edge portion of the warp prevention layer 6 after formation. In other words, the thickness may not be uniform over the entire surface of the warpage preventing layer 6.
  • a first transparent electrode layer 7 a is formed on the warp prevention layer 6.
  • the first transparent electrode layer 7a is formed using a known material, and a material containing Ag or Cu nanowire, ITO, ZnO or the like is preferably used.
  • the first transparent electrode layer 7a is composed of a plurality of wirings, and is formed so as to intersect a second transparent electrode layer 7b described later with an insulator interposed therebetween.
  • the first and second transparent electrode layers 7a , 7b are equivalently formed.
  • the second transparent electrode layer 7b is formed on the transparent film 10 and is formed using the same material as the first transparent electrode layer 7a. Therefore, the material of the second transparent electrode layer 7b is preferably made of a material containing Ag or Cu nanowire, ITO, ZnO or the like.
  • the transparent film 10 on which the second transparent electrode layer 7b is formed is attached to the surface of the warpage preventing layer 6 on which the first transparent electrode layer 7a is formed by the transparent adhesive material 9.
  • the same material as the transparent resin substrate 2 for the transparent film 10 in order to match the linear expansion coefficient of the material.
  • a PC resin as the material of the transparent resin substrate 2
  • a PC resin for the transparent film 10 Since a material having a linear expansion coefficient comparable to that of PC resin may be used, for example, cycloolefin-based COC, COP resin, or the like may be used.
  • the transparent adhesive material 9 may be directly applied to the surface of the warp prevention layer 6 on which the first transparent electrode layer 7a is formed.
  • the transparent protective film 8a may be applied, and the transparent film 10 may be adhered to the entire surface of the applied transparent protective film 8a via the transparent adhesive material 9.
  • a well-known material can be used for the 1st transparent protective film 8a, for example, a thermosetting acrylic resin and an ultraviolet curable resin coating material can be used.
  • the second transparent protective film 8b may be applied to the surface of the transparent film 10 on which the second transparent electrode layer 7b is formed.
  • the material containing Ag or Cu nanowire As a transparent electrode, it is preferable to apply the first and second transparent protective films 8a and 8b in order to prevent oxidation of the transparent electrode.
  • an ITO film or the like is used as a transparent electrode, it is not always necessary to apply the first and second protective films 8a and 8b because the degree of oxidation prevention is minute.
  • the transparent adhesive material 9, and the transparent film 10 in the 1st transparent electrode layer 7a Capacitance is formed at the intersecting position by the formed transparent electrode X and the transparent electrode Y formed on the second transparent electrode layer 7b and intersecting the transparent electrode X.
  • the top coating layer 4 formed on the surface of the transparent resin layer 3 may be omitted.
  • the application process of the top coating layer 4 can be reduced and it can contribute to thickness reduction of the capacitive touch panel 1a.
  • the conventional capacitive touch panel 20 has two transparent films on which transparent electrode layers are formed.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional capacitive touch panel 20.
  • a conventional capacitive touch panel 20 includes a transparent resin base material 22 made of PC resin, a transparent resin layer 23 made of PMMA resin or the like formed on the surface of the transparent resin base material 22, and a surface of the transparent resin layer 23. And a decorative printing layer 25 formed on the outer edge of the back surface of the transparent resin base material 22.
  • the capacitive touch panel 20 includes a transparent adhesive material 29a applied over the back surface of the transparent resin base material 22 and the decorative print layer 25, and a first transparent electrode 27a attached via the transparent adhesive material 29a.
  • the first transparent film 30a thus formed, and the second transparent film 30b on which the second transparent electrode 27b is formed, which is attached via a transparent adhesive 29b, are provided.
  • PC resin is mainly used for the transparent resin base material 22 of the conventional capacitive touch panel 20, and PMMA resin is mainly used for the transparent resin layer 23.
  • a polyethylene terephthalate (PET) resin is used for the transparent films 30a and 30b.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the linear expansion coefficient of the PC resin is about 6 to 7 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • the linear expansion coefficient of the PMMA resin is 5 to 9 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.
  • PET resin is used for the transparent films 30a and 30b
  • the linear expansion coefficient of the PET resin is 1.5 to 2 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C. Therefore, generally, the linear expansion coefficients of the transparent resin base material 22, the transparent resin layer 23 and the transparent films 30 a and 30 b configured in a laminated state are different from each other. The tensile stress that is applied to will be different.
  • the linear expansion coefficients of the transparent resin layer 3 used on the front surface side and the warp prevention layer 6 formed on the back surface side are almost equal.
  • the tensile stresses S1 and S2 applied to the front surface side and the back surface side can be made substantially equal.
  • the material of the transparent resin layer 3 is, for example, PMMA resin (linear expansion coefficient: about 5 to 9 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.)
  • the material of the warp prevention layer 6 is acrylic resin paint (linear expansion).
  • the coefficient is about 5 to 8 ⁇ 10 ⁇ 5 / ° C.), and the values of the linear expansion coefficients can be substantially matched. Moreover, a linear expansion coefficient can be made to correspond by using PC resin for the transparent resin base material 2 and the transparent film 10, respectively. Even when a cycloolefin-based resin having a linear expansion coefficient comparable to that of the PC resin is used as the material of the transparent film 10, the same effect is produced (the linear expansion coefficient of the COC resin: 6 to 6.5 ⁇ 10 ⁇ 5. Linear expansion coefficient of COP resin: 7 ⁇ 10 ⁇ 5 ).
  • the linear expansion coefficient of the transparent resin layer 23 used on the surface side of the transparent resin base material 22 and the line of the transparent resin base material 22 Since the expansion coefficient is different and PET resin is used for the transparent films 30a and 30b, the linear expansion coefficient is greatly different in each layer. Therefore, the linear expansion coefficient S2 ′ of the transparent resin base material 22 is the line of the transparent resin layer 23. It becomes smaller than the expansion coefficient S1 ′, and the capacitive touch panel 20 warps so as to protrude upward. When the magnitude relationship of the linear expansion coefficient is reversed (S1 ′ ⁇ S2 ′), the capacitive touch panel 20 is warped to protrude downward.
  • Each touch panel sample created under the following conditions was stored for 240 hours using a hot air constant temperature oven set at 70 ° C. Thereafter, the touch panel sample was taken out, and the warpage was measured at both ends of the touch panel sample after a predetermined time at room temperature. The predetermined time is immediately after removal from the oven, after 5 minutes, and after 1 hour.
  • the touch panel used for the measurement of warpage is PC resin + PMMA resin material (MRS58W, 297 mm ⁇ 210 mm ⁇ 0.8 mm, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical).
  • the thickness of each layer is 0.7 mm for the PC resin layer and 0.1 mm for the PMMA resin layer.
  • the decorative print layer was subjected to silk screen printing (mesh # 200) using black ink (MRX-HF919, manufactured by Teikoku Ink), and dried and cured at 80 ° C. for 1 hour (thickness 8 ⁇ m).
  • black ink MRX-HF919, manufactured by Teikoku Ink
  • acrylic resin coating (RL-99292, manufactured by Sanyu Rec) is silkscreen printed (mesh # 300) as a warp prevention layer It was applied with. Since the thickness of the decorative printing layer may be 30 ⁇ m or more, the acrylic resin paint serving as the warp preventing layer has a thickness that can sufficiently absorb the step and is 50 ⁇ m.
  • This acrylic resin paint is an ultraviolet curable transparent resin paint, and was cured with an ultraviolet ray using a high-pressure mercury lamp after the coating process.
  • a transparent electrode is formed by silk screen printing (mesh # 200), and an overcoat material (FR-1T-NSD9, Asahi is covered with the transparent electrode).
  • a transparent protective layer was formed by screen printing (mesh # 200) using a chemical laboratory.
  • a transparent electrode is similarly formed on a PC film using a paint containing Ag nanowires, and the PC film on which the transparent electrode is formed and the transparent protective layer on which the transparent electrode is formed are combined with an optical adhesive (MHM- FW50, Nichiei Kako).
  • a decorative print layer was formed on a PC resin + PMMA resin material (MRS58W, 297 mm ⁇ 210 mm ⁇ 0.8 mm, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) having the same configuration as in the example in the same manner as in the example.
  • a warp prevention layer is formed by applying acrylic resin paint, and the linear expansion coefficient of the transparent film with the transparent electrode and the linear expansion coefficient of the transparent resin base material of the top plate match.
  • the warpage prevention layer was not formed, and the occurrence of warpage was one order of magnitude smaller than that of the comparative example using a PET resin film as the transparent film.

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Abstract

 多層化樹脂基材を用いて小型軽量化を実現しつつ、樹脂層ごとの線膨張係数の相違に起因する反りを低減させたタッチパネルを提供する。本発明が適用された静電容量型タッチパネル1は、透明樹脂基材2と、透明樹脂基材2の表面に形成された透明樹脂層3と、透明樹脂基材2の裏面の外縁部に形成された加飾印刷層5と、透明樹脂基材2の裏面及び加飾印刷層5にわたって覆うように形成された反り防止層6と、第1の透明電極層7a及び反り防止層6にわたって粘着層9を介して貼着された第2の透明電極層7bを有する透明フィルム10とを備える。透明樹脂基材の線膨張係数と透明フィルムの線膨張係数とが同程度である。

Description

静電容量型タッチパネル
 本発明は、静電容量型タッチパネルに関し、特に、透明樹脂基材を用いたトッププレートを有する静電容量型タッチパネルに関する。本出願は、日本国において2013年8月20日に出願された日本特許出願番号特願2013-170311を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願を参照することにより、本出願に援用される。
 タッチパネルで容易に操作できるスマートフォンや、タブレットPCが広く普及するようになり、タッチパネルの薄型化、軽量化、及び低コスト化が喫緊の課題となっている。
 タッチパネルの検出方式には、さまざまな方式があり、たとえば、2枚の抵抗膜を重ねて指示位置を特定する抵抗膜方式や、パネル表面に超音波や表面弾性波を発生させ、指示位置検出を行う表面弾性波方式等が挙げられる。上述したスマートフォンやタブレットPCに用いられるタッチパネルでは、パネル上を指でタップしたり、ドラッグしたり、あるいは画像を拡大するのに画面上で2本の指を広げるようなピンチアウト動作をしたり、2本の指をせばめるように動かすピンチイン操作といった複雑で自由度のある操作に対応する必要がある。そのため、現状では、透明電極を用いてxyマトリクスを形成し、複数の指示位置の検出を同時に行える投影型静電容量式のタッチパネルが主流となっている。
 ところで、タッチパネルの薄型化、軽量化及び低コスト化をはかるために、さまざまな検討がなされており、透明電極が形成された静電容量シートを保護するために表面を覆うように配置されるトッププレートをガラス製から樹脂性素材のものに変更することが試みられている。また、透明電極をフィルムの両面に形成するなどして静電容量シートの数を2枚から1枚に削減し、薄型化と低コスト化の両立をはかる試みが精力的に行われている。
特開2000-207983号公報
 樹脂性のトッププレートを静電容量型タッチパネルに用いる場合には、タッチパネルやタッチパネルが搭載される液晶パネルの製造時に高温環境下にさらされるために、一般的には、耐熱性の高い樹脂材料、たとえばポリカーボネート(PC)樹脂が用いられる。また、タッチパネルの表面は、外部環境にさらされ、表面には傷が付きやすい。PC樹脂は硬度が低いため、PC樹脂を用いたトッププレートの表面に傷が付くと、デザイン上や視認上不具合となるとの問題がある。このため、トッププレートの表面を硬度の高い硬質の樹脂で多層化することが行われている。たとえば、2層押出し成形技術を用いて、PC樹脂とアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル樹脂、Poly(Methyl Methacrylate)、PMMA)とからなる多層透明樹脂基材が開発されている。
 しかしながら、主基材であるPC樹脂と、表面保護用のPMMA樹脂とでは、線膨張係数が異なるので、PC樹脂とPMMA樹脂とを2層に形成した基材では、パネル製造時や製品への搭載後の環境温度変化等によって、トッププレートが反ってしまうとの問題がある。
 さらに、トッププレートの下層には、透明電極が形成された樹脂製のフィルムが貼着、積層されるため、貼着されるフィルムの材質に応じた線膨張係数に基づくタッチパネル全体の反りの問題を考慮する必要がある。
 特許文献1には、トッププレート樹脂材料の線膨張係数の相違による基材の反りを緩和するために、PC樹脂の両面にポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂性のシートを接着する技術が開示されているが、PET樹脂のシートを主基材の両面に粘着材を用いて接着しなければならないので、製造工程が煩雑になり、粘着材等の材料費を含めたコストが上昇してしまうとの問題がある。そこで、PET樹脂に代えて、上述したように、PC樹脂の両面にPMMA樹脂を一体形成したタッチパネル用のトッププレート基材が市販され始めているが、PMMA樹脂は耐熱性が必ずしも高くなく、また、このような3層構造の樹脂基材を製造するには、特殊な押出し金型を必要とすることになり、依然として生産性の低下や製造コストが上昇してしまうとの問題がある。
 そこで、本発明では、多層化樹脂基材を用いてトッププレートの薄型化、軽量化を実現しつつ、透明樹脂層ごとの線膨張係数の相違に起因する反りを低減させたタッチパネルを提供することを目的とする。
 上述した課題を解決するための手段として、本発明の一実施の形態に係る静電容量型タッチパネルは、透明樹脂基材と、透明樹脂基材の一方の面に形成された異なる材質からなる透明樹脂層と、透明樹脂基材の他方の面の外縁部に形成された加飾印刷層と、透明樹脂基材の他方の面及び加飾印刷層にわたって覆うように形成され、表面に第1の透明電極層が形成された反り防止層と、第1の透明電極層及び反り防止層にわたって粘着層を介して貼着された第2の透明電極層を有する透明基板とを備える。そして、透明樹脂基材の線膨張係数と透明基板の線膨張係数とが同程度である。
 本発明では、透明電極を有する透明基板の線膨張係数とトッププレートの透明樹脂基材の線膨張係数とがほぼ一致するので、静電容量型タッチパネルの反りを低減することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る静電容量型タッチパネルの構造を示す図である。図1(A)は、静電容量型タッチパネルの平面図であり、図1(B)は、図1(A)のAA’線における断面図である。 図2は、本発明の他の実施の形態に係る静電容量型タッチパネルの断面図である。 図3は、静電容量型タッチパネルに温度ストレスを印加してトッププレートを構成するそれぞれの部材に線膨張係数による引張応力が生じる様子を示す図である。図3(A)は、本発明が適用された静電容量型タッチパネルの場合を示し、図3(B)は、従来技術の静電容量型タッチパネルの場合を示す。 図4は、静電容量型タッチパネルについて、実施例と比較例の熱ストレス印加後の反りの測定値をプロットしたグラフである。 図5は、従来の静電容量型タッチパネルの構造を示す図であり、図5(A)は、平面図、図5(B)は、図5(A)のAA’線における断面図である。
 以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることはもちろんである。なお、図面における各部の寸法は、概略を示すものであって、特に断面図は、構造を明りょうに示すために厚さ方向に強調した寸法としている。
 [静電容量型タッチパネルの構成例]
 図1(A)及び図1(B)に示すように、静電容量型タッチパネル1は、耐熱性の高い樹脂材料を含む透明樹脂基材2と、透明樹脂基材2の一方の面、すなわち表面に形成された硬度の高い硬質樹脂材料を含む透明樹脂層3と、透明樹脂基材2の他方の面、すなわち裏面の外縁部に形成された加飾印刷層5と、透明樹脂基材2の裏面側及び加飾印刷層5にわたって覆うように形成される反り防止層6と、反り防止層6の表面に形成された第1の透明電極層7aとを備える。
 さらに、静電容量型タッチパネル1は、図1(B)に示すように、第1の透明電極層7aの表面に形成され、第1の透明電極層7aを保護する第1の透明保護膜8aと、透明粘着材9を介して第1の透明保護膜8a上に貼着された、第2の透明電極層7bが形成された透明フィルム10とを備える。第2の透明電極層7bの表面を保護するために、第2の透明保護膜8bが第2の透明電極層7b上に形成される。第1及び第2の透明電極層7a,7bから引き出された配線(図示せず)は、フレキシブルプリント基板(FPC)11を介して、外部回路との接続をとる。
 透明樹脂基材2は、耐熱性の高い樹脂材料であるPC樹脂によって形成されることが好ましく、透明樹脂層3は、硬度の高い硬質樹脂材料であるPMMA樹脂で形成されることが好ましい。一般に、タッチパネルの表面の傷の付きにくさを鉛筆硬度(引っかき硬度試験、JIS K 5600)によって評価するが、単一基材としてのPC樹脂の表面硬度は、HB~Hであり、傷が付きやすい。一方、PMMA樹脂の表面硬度は、3H~5Hであり、タッチパネルの表面に用いる材料として好ましい。PMMA樹脂等からなる透明樹脂層3を、PC樹脂等からなる透明樹脂基材2の一方の面、すなわち静電容量型タッチパネル1の表面側に形成することによって、傷の付きにくいタッチパネルを実現することができる。さらに透明樹脂層3の表面に保護層としてトップコーティング層4を形成するようにしてもよい。
 表面に透明樹脂層3が形成された透明樹脂基材2は、2種の樹脂材料を用いて、同時に溶融成形することにより形成される。
 加飾印刷層5は、スマートフォンやタブレット端末等を構成する液晶画面の外縁部に形成され、タッチパネルを機能させる上で必要な電極や配線等が形成される領域を額縁領域として外部から視認できないように覆う目的で形成される層である。加飾印刷層5は、シルクスクリーン印刷によって、有色インクを多層に重ね塗りして形成される。額縁領域に形成されている電極や配線等が透過しないように所定の厚さを塗布するためには、1回の塗布で厚塗りするのはムラになりやすいため、1回当たりの塗布層を薄くして複数回に分けて多層の印刷層を形成する必要がある。たとえば、光が透過しにくい濃色のインクの場合には、2回の塗布により印刷層を形成し、光が透過しやすい淡色(白色等)のインクの場合には、4回程度の重ね塗りを行う必要がある。1回当たりの塗布厚が8μm程度となる場合には、淡色インクの層は、32μm程度の厚さを有する。
 反り防止層6は、透明樹脂基材2の裏面及び加飾印刷層5にわたって全面を覆うように形成され、好ましくは、透明樹脂基材2の表面側に形成される透明樹脂層3に用いられている材料が有する線膨張係数とほぼ等しい線膨張係数の樹脂材料を用いる。反り防止層6の材料としては、特に制限はなく、紫外線硬化型インクや熱硬化型インクに用いられる透明のアクリル系樹脂塗料あるいはウレタン系樹脂塗料等を用いることができる。より具体的には、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエステルウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリカーボネート(メタ)アクリレート、ポリカーボネートウレタン(メタ)アクリレート等を材質とする塗料を用いることができる。反り防止層6に用いる材料は、タッチパネルの光学特性に影響を及ぼさないように、拡散透過光の全光線透過光に対する割合であるヘイズが1%を超えないものがより好ましい。粘度が低い透明のアクリル系又はウレタン系樹脂塗料等を塗布するように用いることによって、加飾印刷層5と透明樹脂基材2の間に生ずる段差をほぼ平坦化して、第1の透明電極層7aを形成した場合に、この段差による配線切れを防止することもできる。上述したように、淡色インクで加飾印刷を行う場合には、加飾印刷層5は、32μm程度の厚さとなるので、たとえば35μm程度の厚さとなるように、透明樹脂基材2の裏面及び加飾印刷層5にわたってアクリル系塗料を塗布して反り防止層6を形成すればよい。反り防止層6を形成するアクリル系塗料を塗布するには、シルクスクリーン印刷のほか、ダイコータを用いて直接塗布すればよい。このように反り防止層6の形成には、周知の塗布技術を用いることができるので、特殊な設備導入の必要がなく、加飾印刷層5の印刷工程に用いる設備と同じものを用いることができ、製造コストの低減が可能になる。なお、上述した加飾印刷層5と透明樹脂基材2との段差については、反り防止層6の表面に形成される第1の透明電極層7aの配線の接続信頼性を保証することができればよく、したがって完全に平坦にする必要はない。たとえば32μm厚の加飾印刷層5に対して、30μm程度の厚さであってもよく、また、形成後の反り防止層6の外縁部に比べて中央部の厚さが薄くなる等してもよく、反り防止層6全面にわたって厚さが均一になっていなくてもよい。
 反り防止層6上には、第1の透明電極層7aが形成される。第1の透明電極層7aは、周知の材料を用いて形成され、Ag若しくはCuナノワイヤ、ITO又はZnO等を含む材料が好適に用いられる。第1の透明電極層7aは、複数の配線から構成され、後述する第2の透明電極層7bと絶縁物をはさんで交差するように形成されて、第1及び第2の透明電極層7a,7bからなる静電容量が等価的に形成される。反り防止層6の表面上に第1の透明電極層7aを直接形成することによって、透明電極層を形成した透明フィルムを貼着する工程を削減し、また、透明フィルムの厚さ分だけ薄型化が可能になる。
 第2の透明電極層7bは、透明フィルム10上に形成され、第1の透明電極層7aと同じ材料を用いて形成される。したがって、第2の透明電極層7bの材料は、好ましくはAg若しくはCuナノワイヤ、ITO又はZnO等を含む材料からなる。
 第2の透明電極層7bが形成された透明フィルム10は、透明粘着材9によって、第1の透明電極層7aが形成された反り防止層6の表面に貼着される。後に詳細に説明するように、材料の線膨張係数を合わせるために、透明フィルム10には、透明樹脂基材2と同じ材料を用いるのが好ましい。透明樹脂基材2の材料にPC樹脂を用いる場合には、透明フィルム10にもPC樹脂を用いることが好ましい。なお、PC樹脂と同程度の線膨張係数を有する材料を用いればよいので、たとえば、シクロオレフィン系のCOC、COP樹脂等を用いてもよい。また、透明粘着材9を第1の透明電極層7aが形成された反り防止層6の表面に直接塗布するようにしてもよいが、図1(B)に示すように、第1の透明電極層7aの表面を保護するために、透明保護膜8aを塗布し、塗布された透明保護膜8a全面にわたって透明粘着材9を介して透明フィルム10を貼着してもよい。第1の透明保護膜8aには、周知の材料を用いることができ、たとえば熱硬化型のアクリル樹脂や紫外線硬化型樹脂塗料を用いることができる。
 さらに、第2の透明電極層7bが形成された透明フィルム10の表面も第2の透明保護膜8bを塗布するようにしてもよい。
 なお、Ag又はCuナノワイヤを含む材料を透明電極として用いる場合に透明電極の酸化防止のために、第1及び第2の透明保護膜8a,8bを塗布することが好ましい。一方、ITO膜等を透明電極として用いる場合には、酸化防止の程度が微小なため、必ずしも第1及び第2の保護膜8a,8bを塗布する必要はない。
 第1の透明保護膜8a、透明粘着材9及び透明フィルム10をはさんで、第1の透明電極層7a及び第2の透明電極層7bが配置されるので、第1の透明電極層7aに形成された透明電極Xと、第2の透明電極層7bに形成され、透明電極Xに交差する透明電極Yとによって、交差位置に静電容量が形成される。
 図2に示すように、静電容量型タッチパネル1aでは、透明樹脂層3の表面に形成するトップコーティング層4を省略してもよい。トップコーティング層4の塗布工程を削減することができ、静電容量型タッチパネル1aの薄型化に貢献できる。
 [動作原理]
 本発明が適用された静電容量型タッチパネル1の動作原理を説明するために、従来の静電容量型タッチパネル20の構造について説明する。従来の静電容量型タッチパネル20は、透明電極層が形成された透明フィルムを2つ有する。
 図5(A)は、従来の静電容量型タッチパネル20の構造の一例を示す断面図である。従来の静電容量型タッチパネル20は、PC樹脂等からなる透明樹脂基材22と、透明樹脂基材22の表面に形成されたPMMA樹脂等からなる透明樹脂層23と、透明樹脂層23の表面に形成されたトップコーティング層24と、透明樹脂基材22の裏面の外縁部に形成された加飾印刷層25とを備える。
 静電容量型タッチパネル20は、透明樹脂基材22の裏面及び加飾印刷層25にわたって塗布された透明粘着材29aと、透明粘着材29aを介して貼着される、第1の透明電極27aが形成された第1の透明フィルム30aと、さらに透明粘着材29bを介して貼着される、第2の透明電極27bが形成された第2の透明フィルム30bとを備える。
 従来の静電容量型タッチパネル20の透明樹脂基材22には、主としてPC樹脂が用いられ、透明樹脂層23には、主としてPMMA樹脂が用いられる。また、透明フィルム30a,30bには、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂が用いられる。透明樹脂基材22にPC樹脂を用いた場合には、PC樹脂の線膨張係数は、6~7×10-5/℃程度である。透明樹脂層23にPMMA樹脂を用いた場合には、PMMA樹脂の線膨張係数は、5~9×10-5/℃である。また、透明フィルム30a,30bにPET樹脂を用いた場合には、PET樹脂の線膨張係数は、1.5~2×10-5/℃である。よって、一般的には積層状態に構成される透明樹脂基材22、透明樹脂層23及び透明フィルム30a,30bの線膨張係数はそれぞれ異なっており、高温環境下において各層の材料が膨張すると、各層が受ける引張応力が異なることになる。
 図3(A)及び図3(B)には、本発明が適用された静電容量型タッチパネル1と、従来の静電容量型タッチパネル20とのそれぞれ表面側と裏面側とに印加される線膨張係数による引張応力の大きさを比較して概念的に示す。
 図3(A)に示すように、本発明が適用された静電容量型タッチパネル1では、表面側に用いる透明樹脂層3と、裏面側に形成された反り防止層6の線膨張係数をほぼ等しくし、透明樹脂基材2と、透明フィルム10の線膨張係数を一致させることによって、表面側及び裏面側に印加される引張応力S1,S2をほぼ等しくすることができる。透明樹脂層3の材質は、上述したように、たとえばPMMA樹脂であり(線膨張係数:5~9×10-5/℃程度)、反り防止層6の材質は、アクリル系樹脂塗料(線膨張係数:5~8×10-5/℃程度)であり、線膨張係数の値をほぼ一致させることができる。また、透明樹脂基材2及び透明フィルム10に、いずれもPC樹脂を用いることにより、線膨張係数を一致させることができる。なお、透明フィルム10の材料として、PC樹脂と同程度の線膨張係数を有するシクロオレフィン系樹脂を用いた場合でも同様の効果を生ずる(COC樹脂の線膨張係数:6~6.5×10-5、COP樹脂の線膨張係数:7×10-5)。
 一方、図3(B)に示すように、従来の静電容量型タッチパネル20では、透明樹脂基材22の表面側に用いられる透明樹脂層23の線膨張係数と、透明樹脂基材22の線膨張係数とが異なり、透明フィルム30a,30bにPET樹脂を用いているので、それぞれの層において線膨張係数が大きく異なるので、透明樹脂基材22の線膨張係数S2’が透明樹脂層23の線膨張係数S1’よりも小さくなり、静電容量型タッチパネル20は上に凸になるように反ってしまう。線膨張係数の大小関係が逆の場合(S1’<S2’)には、静電容量型タッチパネル20は下に凸になるように反ってしまう。
 本発明が適用された静電容量型タッチパネルについての高温環境下における反りの発生状況と、従来の静電容量型タッチパネルの反りの発生状況とを測定し比較した。
 以下の条件で作成したそれぞれのタッチパネル試料を、70℃に設定した熱風式恒温オーブンを用い240時間保存した。その後、タッチパネル試料を取り出して、常温で所定の時間経過後にタッチパネル試料の両端で反りを測定した。所定の時間は、オーブンから取り出した直後、5分経過後、1時間経過後である。
 [実施例]
 反りの測定に用いたタッチパネルは、PC樹脂+PMMA樹脂素材(MRS58W、297mm×210mm×0.8mm、三菱ガス化学製)である。各層の厚さは、PC樹脂層が0.7mm、PMMA樹脂層が0.1mmである。
 加飾印刷層には、黒色インク(MRX-HF919、帝国インキ製造製)を用いてシルクスクリーン印刷(メッシュ#200)を行い、80℃、1時間乾燥、硬化させた(厚さ8μm)。
 上記PC樹脂層の裏面側(PMMA樹脂層が形成されていない側)の面をコロナ処理後、反り防止層としてアクリル系樹脂塗料(RL-92962、サンユレック製)をシルクスクリーン印刷(メッシュ#300)で塗布した。反り防止層となるアクリル系樹脂塗料は、加飾印刷層の厚さが30μm以上となることがあることから、十分に段差を吸収できるだけの厚さとして50μmとした。このアクリル系樹脂塗料は、紫外線硬化型の透明樹脂塗料であり、塗布工程後、高圧水銀ランプを用いて紫外線硬化させた。
 反り防止層上に、Agナノワイヤを含む塗料をバーコータで塗布した後、シルクスクリーン印刷(メッシュ#200)で透明電極を形成し、透明電極を覆うようにオーバコート材(FR-1T-NSD9、アサヒ化学研究所)を用いて、スクリーン印刷(メッシュ#200)によって透明保護層を形成した。
 一方、PCフィルムにも同様にしてAgナノワイヤを含む塗料を用いて透明電極を形成し、透明電極が形成されたPCフィルムと、透明電極が形成された透明保護層とを光学粘着材(MHM-FW50、日栄化工)を用いて貼着した。
 [比較例]
 実施例と同じ構成のPC樹脂+PMMA樹脂素材(MRS58W、297mm×210mm×0.8mm、三菱ガス化学製)に、実施例と同様にして加飾印刷層を形成した。
 PC樹脂層の裏面側と、加飾印刷層とを覆うように、光学粘着材(MHM-FW50、日栄化工)を塗布し、1層目の透明電極となるITO膜が形成されたPET樹脂フィルム(V150A-OFSD5、日東電工)を貼着し、貼着されたPET樹脂フィルム上に光学粘着材を介して2層目の透明電極が形成されたPET樹脂フィルムを貼着した。
 [結果]
 表1及び図4に測定結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ここで、表1及び図4に示すように、反りの方向については、PMMA樹脂素材の側が凸になる場合を負(-)とし、透明電極が形成された透明フィルムの側が凸になる場合を正(+)とした。
 タッチパネル試料を取り出し直後で比較すると、アクリル系樹脂塗料を塗布することによって反り防止層を形成し、透明電極を有する透明フィルムの線膨張係数とトッププレートの透明樹脂基材の線膨張係数とを一致させた実施例は、反り防止層を形成せず、透明フィルムにPET樹脂フィルムを用いた比較例に比べて反りの発生は一ケタ小さかった。
1,1a,20 静電容量型タッチパネル、2,22 透明樹脂基材、3,23 透明樹脂層、4,24 トップコーティング層、5,25 加飾印刷層、6 反り防止層、7a 第1の透明電極層、7b 第2の透明電極層、8a 第1の透明保護膜、8b 第2の透明保護膜、9 粘着材、10,30a,30b 透明フィルム、11 フレキシブルプリント基板

Claims (6)

  1.  透明樹脂基材と、
     上記透明樹脂基材の一方の面に形成された異なる材質からなる透明樹脂層と、
     上記透明樹脂基材の他方の面の外縁部に形成された加飾印刷層と、
     上記透明樹脂基材の他方の面及び上記加飾印刷層にわたって覆うように形成され、表面に第1の透明電極層が形成された反り防止層と、
     上記第1の透明電極層及び反り防止層にわたって粘着層を介して貼着された第2の透明電極層を有する透明基板とを備え、
     上記透明基板は、上記透明樹脂基材の線膨張係数に合わせた線膨張係数を有することを特徴とする静電容量型タッチパネル。
  2.  上記透明樹脂基材の線膨張係数は、上記透明樹脂層の線膨張係数とは異なり、上記反り防止層の線膨張係数は、上記透明樹脂層の線膨張係数と同程度であることを特徴とする請求項1記載の静電容量型タッチパネル。
  3.  上記反り防止層は、アクリル系樹脂によって形成され、
     上記反り防止層の厚さは、3μm~55μmであることを特徴とする請求項1又は2記載の静電容量型タッチパネル。
  4.  上記透明基板は、上記透明樹脂基材と同一又は上記透明樹脂基材と同程度の線膨張係数を有することを特徴とする請求項1~3いずれか1項記載の静電容量型タッチパネル。
  5.  上記第1及び第2の透明電極層は、Agナノワイヤ又はCuナノワイヤを含む材料からなることを特徴とする請求項1~4いずれか1項記載の静電容量型タッチパネル。
  6.  上記第1及び第2の透明電極層上に形成された透明保護層を更に備えることを特徴とする請求項5記載の静電容量型タッチパネル。
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