説明

透明導電膜、ポインティングデバイス及び透明導電膜の製造方法

【課題】2種の導電体層が対向し、2種の導電体層が間隔をもって接着剤などで固定されている入力装置において、透過率を向上させること、及びニュートンリングの発生を抑えることが可能な、透明導電膜とその製造方法を提供する。
【解決手段】2種の導電体層4が間隔をもって対向し、それらが接着層5で固定されている入力装置1において、導電体層4と接着層5によって密閉される空間に絶縁性の液体8が注入され、その液体には、絶縁性の樹脂粒子9が含まれている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、透明電極、ポインティングデバイス、電磁波遮蔽膜等として有用な透明導電膜及びその製造方法と、この透明導電膜を用いたポインティングデバイスとに関する。
【背景技術】
【0002】
透明導電性積層体の一つである透明導電膜は、導電性と光学的な透明性とを合わせ持つという特性を有しているため、産業的には、透明電極、電磁波遮蔽膜、面状発熱膜、反射防止膜等として使用されている。特に、近年では、タッチパネル向けに用いるポインティングデバイス(位置入力装置)として多用されている。
ところで、ポインティングデバイスには、静電容量結合式や光学式等、多様な方式が存在する。これらの方式の中で、透明導電膜が使用されるのは、例えば、上下の電極が接触することで入力位置を特定する抵抗膜式や、静電容量の変化から入力位置を特定する静電容量結合方式である。
【0003】
ポインティングデバイスは、入力装置として、例えば、携帯用端末、携帯ゲーム機等のディスプレイ前面にも使用され、ディスプレイと共にタッチパネルを構成している。このため、これらの用途で使用されるポインティングデバイスには、特に、ディスプレイの表示を損なわないだけの、透過・反射特性が必要である。また、ポインティングデバイス内の電極同士が近づくと干渉模様(ニュートンリング)が生じることがあるが、この干渉模様を生じない対策も必要になっている。
【0004】
透過率を向上させる為に、例えば、2種の導電体層が対向する構成の透明導電膜において、導電体層間に絶縁性の液体を封入したり、樹脂層を挿入する事が考案されている。(特許文献1、2)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−29611号公報
【特許文献2】特開2004−13451号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載されている技術は、専ら透過率や応答特性の向上を図るものであり、パネル部にニュートンリングを生じない対策を提供するものではない。
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、2種の導電体層が対向し、2種の導電体層が間隔をもって接着剤などで固定されている透明導電膜において、透過率を向上させること、及びニュートンリングの発生を抑えること、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明のうち、請求項1に記載した発明は、次の特徴を持つ。2種の導電体層が間隔をもって対向し、それらが接着剤などで固定されている透明導電膜において、2種の導電体層間の密閉空間に絶縁性の液体が注入され、その液体には、絶縁性の樹脂粒子が含まれている。
本発明によると、上記の密閉される空間に何も注入していない(空気だけ)ものと比較して、導電体層と密閉空間との屈折率差が減少するので、透過率を向上させること、及びニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。
【0008】
次に、本発明のうち、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した発明であって、樹脂粒子の平均粒子径が0.5μm以上、15μm以下であることを特徴とするものである。
本発明によると、樹脂粒子の平均粒子径が0.5μm以上、15μm以下である。
このため、樹脂粒子の平均粒子径が0.5μm未満のものと比較して、導電体層間の密閉空間を透過する光を有効に乱反射させて、ニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。また、樹脂粒子の平均粒子径が15μm以上になると、樹脂粒子の存在が目視で目立ってしまうので好ましくない。
【0009】
次に、本発明のうち、請求項3に記載した発明は、請求項1又は2に記載した発明であって、絶縁性の液体の屈折率が1.2以上、2.5以下であることを特徴とするものである。
【0010】
本発明によると、絶縁性の液体の屈折率が1.2以上、2.5以下である。
このため、絶縁性の液体の屈折率が1.2以下、または2.5以上のものと比較して、導電体層と密閉空間との屈折率差を小さくすることができるので、透過率を向上させることが可能となる。
【0011】
次に、本発明のうち、請求項4に記載した発明は、透明導電膜を用いて構成されたポインティングデバイスであって、前記透明導電膜として、請求項1から3のいずれかに記載の透明導電膜を用いたことを特徴とするポインティングデバイスである。
本発明によると、2種の導電体層が対向し、2種の導電体層が接着剤などで固定されている。そして、それらによって密閉される空間に絶縁性の液体が注入され、その液体には、絶縁性の樹脂粒子を含まれる。これらによって、ポインティングデバイスの透明導電膜を形成する。
このため、請求項1から3のいずれかに記載の発明に基づかずに形成した透明導電膜を用いたポインティングデバイスと比較して、透過率を向上させ、かつニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。
【0012】
次に、本発明のうち、請求項5に記載した発明は、請求項4に記載した発明であって、前記透明導電膜の、間隔をもって対向し接着剤などで固定された2種の導電体層のうち少なくとも片方の導電体層に、前記2種の導電体層間の密閉空間に配置されるドットスペーサーが形成されており、そのドットスペーサーの平均高さをH、前記密閉空間内に注入される絶縁性の液体に含まれる絶縁性の樹脂粒子の平均粒子径をRとすると、0.2≦R/Hであることを特徴とするものである。
本発明によると、導電体層に形成されたドットスペーサーの平均高さをH、樹脂粒子の平均粒子径をRとすると、0.2≦R/Hである。
このため、ドットスペーサーの平均高さHに対して0.2≦R/Hの関係を満たす平均粒子径Rの樹脂粒子を絶縁性の液体に含めて使用する限り、樹脂粒子を絶縁性の液体に含めない場合と比較して、ニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。
【0013】
次に、本発明のうち、請求項6に記載した発明は、2種の導電体層を間隔をもって対向させ、接着剤などで固定させる工程を含む入力装置の製造方法であって、前記工程中において、前記2種の導電体層間の密閉空間に、絶縁性の樹脂粒子を含ませた絶縁性の液体を注入する工程を実行することを特徴とする。
このため、この発明に基づかずに製造した透明導電膜と比較して、透過率を向上させ、かつニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、2種の導電体層が対向し、2種の導電体層が間隔をもって接着剤などで固定されている透明導電膜において、透過率を向上させること、及びニュートンリングの発生を抑えることが可能となる。これにより、視認性を向上させたタッチパッドやタッチパネルなどのポインティングデバイスを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態の透明導電膜を用いたポインティングデバイスの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
まず、図1を用いて、本実施形態の透明導電膜を用いたポインティングデバイス1の構成を説明する。
【0017】
図1は、ポインティングデバイス1の概略構成を示す断面図である。
図1中に示すように、ポインティングデバイス1は、透明基材2a、透明基材2b(以後、必要に応じて透明基材2と表記する)と、導電体層4と、接着層5と、絶縁性の液体8と、絶縁性の樹脂粒子9と、必要に応じてスペーサー6、配線電極7を備えている。配線電極7を除く部分は透明導電膜Aを構成しており、透明電極、タッチパネル、電磁波遮蔽膜等の構成部品として用いることができる。
なお、本実施形態では、一例として、配線電極7と後述するドットスペーサー10とを設けて、透明導電膜Aを、ポインティングデバイス1として用いる場合について説明する。
【0018】
透明基材2は、透明なガラスやフィルムであり、ポインティングデバイス1の入力部分として用いる面は、その厚さは、可撓性を考慮して、10〜200[μm]程度とする。
なお、透明基材2は、一方または両方の面に、ハードコート等のプライマー層が積層されているものが好適である。しかしながら、透明基材2の構成は、これに限定するものではない。
また、透明基材2は、一方または両方の面に、易接着処理、プラズマ処理、コロナ処理等の表面処理が施されていてもよい。その他、透過率向上や色調調整の目的で、無機膜や有機膜を適宜積層してもよい。
透明基材2の材料としては、ガラス、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)を用いることが可能である。
また、透明基材2の材料としては、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン66等)、ポリイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンを用いることも可能である。
さらに、透明基材2の材料としては、上述した材料の共重合体を無延伸、または延伸させたプラスチックフィルムを用いることも可能である。
また、透明基材2の材料としては、上述した材料以外にも。透明性の高い他のプラスチックフィルムを用いることも可能である。
なお、本実施形態では、一例として、透明基材2の材料を、コスト面で有利な、ポリエチレンテレフタレート(PET)とした場合を説明する。
【0019】
導電体層4は、各透明基材2a、2bの一方の面(互いの対向面)に形成されており、導電性を有している。なお、導電体層4を形成する方法は、導電性ポリマーの塗布や、ITO(酸化インジウム錫:Indium Tin Oxide)のターゲットを使用したスパッタリングなどが用いられる。ポインティングデバイス1として用いる場合、導電体層4に、ドットスペーサー10を形成することが良く行なわれる。ドットスペーサー10は、透明基材2a側と透明基材2b側のどちらかの導電体層4がたわんでもう一方の導電体層4と接触して誤動作をすることを防止する目的で印刷などにより形成される。大きさは、導電体層4が形成されている面に対し垂直方向から見た場合、ほぼ円状で、直径が数〜数百μm程度であり、目立たない程度の大きさに設定されている。導電体層4の面に対しての垂直方向の高さは数μm程度である。下側の導電体層4(図1では透明基材2b側の導電体層4)に設けられることが多い。なお、導電体層4の屈折率は、好ましくは1.8以上2.5以下である。
【0020】
接着層5は、導電体層4の上、具体的には、導電体層4の透明基材2と反対側の面に形成されており、例えば、アクリル系、ウレタン系等の接着剤を用いて形成されている。なお、接着層5を形成する方法は、この方法に限定するものではなく、例えば、アクリル系、ウレタン系等の接着剤が塗布された両面テープを用いて形成してもよい。
【0021】
スペーサー6は、透明基材2a側と透明基材2b側の両導電体層4同士に間隔を明けて、両導電体層4間の接着層5よりも内側の部分に密閉空間を形成する為に必要に応じて用い、両導電体層4に密接させる。スペーサー6と両導電体層4とは接着剤等で固定しても良い。図1では、スペーサー6が接着層5よりも両導電体層4間の密閉空間の内側寄りにあるが、スペーサー6と接着層5の位置関係は反対でも良い。スペーサー6の厚さは、数から数百μm程度である。
【0022】
配線電極7は、本実施形態のように、透明導電膜Aをポインティングデバイス1として用いる場合に、必要に応じて、透明導電膜A(ポインティングデバイス1)と外部の電気回路とを電気的に接続する目的で、導電体層4の上、具体的には、導電体層4の透明基材2と反対側の面に印刷などの手段で形成しても良い。
【0023】
絶縁性の液体8は、透明性が高いものが好ましく、シリコンオイルやフッ素系液体などが挙げられる。屈折率が2.0程度のITO膜を透明基材2として用い、数〜数十μm程度の間隔をもたせて配置した抵抗膜式タッチパッドを例にとると、ITO膜間を屈折率1.4程度のシリコンオイルで満たせば、数%の透過率向上が見られる。これは、ITO膜とITO膜間の領域の境界での反射が、ITO膜間が空気で満たされている場合に比べて減少するからであり、屈折率が1.3から2.3程度であれば、同等以上の効果が得られる。屈折率が1.2程度以上かつ2.5程度以下であればそれに準じる効果が得られる。屈折率が1.2程度以下、もしくは2.5程度以上になると、効果が薄い、もしくは逆効果になってしまう。
【0024】
樹脂粒子9は樹脂から構成される略球状の粒子である。樹脂粒子9を構成する樹脂の好適な具体例としては、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、シリコーン樹脂及びフッ素樹脂が挙げられる。これらは2種類以上のモノマーが共重合した共重合体であってもよい。絶縁性の液体8の屈折率に近いものを用いた方が絶縁性の液体8中で樹脂粒子9の存在が目視で目立たないので好ましい。
なお、樹脂粒子9の平均粒子径は、0.5μm以上、15μm以下が好ましい。
樹脂粒子の平均粒子径が0.5μm未満であると、導電体層間の密閉空間を透過する光を樹脂粒子9により有効に乱反射させることができず、ニュートンリングの発生を好適に抑えることができない。また、樹脂粒子の平均粒子径が15μm以上になると、樹脂粒子の存在が目視で目立ってしまうので好ましくない。
【0025】
(入力装置の製造方法)
以下、図1を参照して、本実施形態のポインティングデバイス1に用いる透明導電膜Aを製造する方法である、透明導電膜の製造方法を説明する。
本実施形態の透明導電膜の製造方法は、導電体層が形成された2種類の透明基材を貼り合わせる工程と、絶縁性の樹脂粒子を含んだ液体を導電体層上に流し込む工程を含む方法である。
【0026】
導電体層が形成された2種類の透明基材を貼り合わせる工程に用いる透明基材2は、上述した方法を用いて導電体層4が形成されている。必要に応じて、少なくとも一方の透明基材2にドットスペーサー10、配線電極7、が上述した方法により形成されている。スペーサー6を形成しても良い。
少なくとも一方の透明基材2に接着層を上述した方法で形成し、貼り合わせを行なう。
【0027】
絶縁性の樹脂粒子を含んだ液体を導電体層間に流し込む工程は、透明基材2同士の貼り合わせを行なう前でも後でも構わない。貼り合わせる工程の後に行なう場合、貼り合わされた透明基材2の一部に穴を開け、絶縁性の樹脂粒子を含んだ液体を流し込むことを行なう。その後、穴は適当な手段を用いて封止する。
【0028】
(実施例)
以下、図1を用いて、構成の異なる四種類の透明導電膜を用いたポインティングデバイスに対し、各評価試験を行った結果を比較する。
【0029】
ここで、図1を用いて、四種類の透明導電膜Aを用いたポインティングデバイス1に共通の構成を説明する。
【0030】
図1中に示すように、ポインティングデバイス1は、透明基材2a、透明基材2bと、導電体層4と、接着層5と、配線電極7と、絶縁性の液体8と、絶縁性の樹脂粒子9と、ドットスペーサー10を備えており、抵抗膜式のタッチパッドに用いる。
【0031】
透明基材2aは、両方の面に、ハードコートを塗布した透明なポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムであり、その厚さは、188μmである。
導電体層4は、透明基材2aの一方の面に形成されており、DCマグネトロンスパッタリング法にて成膜した、厚さ20μmのITO(Indium Tin Oxide)膜である。導電体層4の上に、配線電極7を形成した。
また、導電機能層4を形成した透明基材2aは、縦7cm、横10cmの幅に断裁した。
透明基材2bは、透明基材2aと同様のITO膜が形成されており、この導電体層4上にはドットスペーサー10が2mm間隔の格子上に形成されている。また、導電体層4上に配線電極7も形成した。さらに導電体層4を形成した透明基材2aと同様、導電機能層4を形成した透明基材2bも、縦7cm、横10cmの幅に形成されている。
なお、透明基材2a、透明基材2bは、導電体層4同士を対向させ、互いに短辺同士、長辺同士を重ね合わせ、両者の間に間隔を空けて配置する。
ここで、評価試験で使用するタッチパッドを構成するポインティングデバイス1は、図1中に示すように、導電体層4を形成した透明基材2bを、導電体層4を形成した透明基材2aの下方に配置している。このため、導電体層4を形成した透明基材2aは、上部電極の役割、導電体層4を形成した透明基材2bは、下部電極の役割を果たす。
【0032】
使用したドットスペーサー10は、高さ10μm程度の断面が半円状の突起物であり、その平面を、導電体層4を形成した透明基材2bの導電体層4の上、すなわち透明基材2bに形成した導電体層4の透明基材2aと対向する面に形成されている。
また、ドットスペーサー10は、格子状に複数個配置されており、隣り合うドットスペーサー10間の間隔は、2mmである。
これにより、ドットスペーサー10は、例えば上部電極となる透明基材2aの図1中上面に対するタッチペンの接触操作によるペン入力が無い状態で電極同士が触れないようにする役割を果たしている。なお、図1中では、ドットスペーサー10を、透明基材2b(下部電極)側のみ、すなわち、一方の電極のみに取り付けているが、これに限定するものではなく、ドットスペーサー10を、両方の透明基材、すなわち、上部電極、下部電極の両方に取り付けてもよい。
ドットスペーサー10の平均高さは、無作為に3点選び、膜厚計を使用して測定したドットスペーサー10の厚みの平均値とする。
【0033】
配線電極7は、透明基材2aの導電体層4の上、具体的には、導電体層4の透明基材2aと反対側の面(図1中では、下面)と、透明基材2bの導電体層4の上、具体的には、導電体層4の透明基材2bと反対側の面に、それぞれ、形成されている。
なお、以降の説明では、透明基材2aの導電体層4の上に形成されている配線電極7を、「配線電極7a」と記載して示し、透明基材2bの導電体層4上に形成されている配線電極7を、「配線電極7b」と記載して示す。図1中でもそのように示すものとする。
配線電極7aは、透明基材2aの導電体層4の上において、辺の長さが7cmである短辺の端部に形成されている。
一方、配線電極7bは、透明基材2bの導電体層4の上において、辺の長さが10cmである長辺の端部に形成されている。
【0034】
接着層5は、アクリル系の接着剤が塗布された両面テープ(商品名:キクダブルテープNo.192T:菊水テープ株式会社製 厚さ35μm)を使用して形成されている。
また、接着層5は、透明基材2aの配線電極7aの上、具体的には、導電体層4の透明基材2aと反対側の面(図1中では、下面)と、透明基材2bの導電体層4の上、具体的には、導電体層4の透明基材2bと反対側の面(図1中では、上面)に、それぞれ、配線電極を覆うように形成されている。
【0035】
接着層5により、導電体層4が形成された透明基材2aと透明基材2bは、導電体層4同士が対向するように貼り合わされている。貼り合わせる際に、絶縁性の液体を注入した。
このようにして、タッチパッドを構成するポインティングデバイス1が作成されている。
【0036】
次に、四種類(I、II、III、IV)のポインティングデバイス1としてのタッチパッドについて、上述していないそれぞれの構成を示す。
I.第一発明例
絶縁性の液体:KF−50−100cs(信越化学工業)、屈折率1.43
絶縁性の樹脂粒子:トスパール120(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)、平均粒径2.0μm、屈折率1.42
ドットスペーサーの平均的高さ:12μm
【0037】
II.第二発明例
絶縁性の液体:KF−50−100cs(信越化学工業)、屈折率1.43
絶縁性の樹脂粒子:トスパール1110(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)、平均粒径11.0μm、屈折率1.42
ドットスペーサーの平均的高さ:12μm
【0038】
III.第一比較例(タッチパッド全体での透過率TT=86.7%)
絶縁性の液体:なし
絶縁性の樹脂粒子:なし
ドットスペーサーの平均的高さ:12μm
【0039】
IV.第二比較例(タッチパッド全体での透過率TT=86.7%)
絶縁性の液体:KF−50−100cs(信越化学工業)、屈折率1.43。
絶縁性の樹脂粒子:なし
ドットスペーサーの平均的高さ:12μm
また、タッチパッドに対し、各評価試験を行う際の方法を、以下に示す。
【0040】
A.全光線透過率
NDH−2000(村上色彩技術研究所)、C光源を用い、JIS K 7105に基づいて全光線透過率を測定した。
【0041】
B.ニュートンリングの目立たなさ
目視により判断した。
○:静置した場合、指で軽く押した場合、ともにニュートンリングが目立たない。
×:静置した場合、もしくは指で軽く押した場合に、ニュートンリングが目立つ。
【0042】
C.リニアリティ値
まず、一組の配線電極間に電圧(印加電圧)を加え、タッチパネルの入力部分をペンで押し、印加電圧を加えたものとは異なる、もう一組の配線用電極で電圧を検出する。
このとき、理想的な電圧Vnは、配線用電極間の距離X0と、アース側の電極と入力部分の距離Xnを用いると、以下の式(1)で求められる。
Vn=印加電圧×Xn÷X0 … (1)
そして、検出された電圧をvnとし、リニアリティを、以下の式(2)で定義する。
(Vn−vn)÷Vn×100[%] … (2)
【0043】
タッチパッド(ポインティングデバイス1)では、vnから算出された値を入力位置と見なすため、リニアリティの値が大きくなると、誤作動の可能性が大きくなる。したがって、本評価試験では、上記の式(1)及び(2)を参照して、試験を行う。実用的には、概ね数%以下、特に1%以下が好ましい。
【0044】
上述した三種類のポインティングデバイス1としてのタッチパッドに対し、各評価試験を行った結果を、表1に示す。
この評価試験の結果、ドットスペーサーの平均高さをH、絶縁性の樹脂粒子の平均粒径をRとした場合、これらの間に0.16≦R/Hの関係が成立することが好ましく、特に、0.2≦R/Hであることが好ましいことが分かった。0.16>R/Hであると、ニュートンリングが目立つという点で不利である。
【0045】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明の導電機能層及び導電機能層の製造方法は、ポインティングデバイス、特に、抵抗膜式タッチパッド、及び抵抗膜式タッチパッドの製造方法として用いる事が可能である。
【符号の説明】
【0047】
1 ポインティングデバイス
2 透明基材
4 導電体層
5 接着層
6 スペーサー
7 配線電極
8 絶縁性の液体
9 絶縁性の樹脂粒子
10 ドットスペーサー

【特許請求の範囲】
【請求項1】
2種の導電体層が間隔をもって対向し、それらが接着剤などで固定されている透明導電膜において、前記2種の導電体層間の密閉空間に絶縁性の液体が注入され、その液体が、絶縁性の樹脂粒子を含んでいることを特徴とする透明導電膜。
【請求項2】
前記樹脂粒子の平均粒子径が0.5μm以上、15μm以下であることを特徴とする請求項1に記載した透明導電膜。
【請求項3】
前記樹脂粒子を含む前記絶縁性の液体の屈折率が1.2以上2.5以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載した透明導電膜。
【請求項4】
透明導電膜を用いて構成されたポインティングデバイスであって、前記透明導電膜として、請求項1から3のいずれかに記載の透明導電膜を用いたことを特徴とするポインティングデバイス。
【請求項5】
前記透明導電膜の、間隔をもって対向し接着剤などで固定された2種の導電体層のうち少なくとも片方の導電体層に、前記2種の導電体層間の密閉空間に配置されるドットスペーサーが形成されており、そのドットスペーサーの平均高さをH、前記密閉空間内に注入される絶縁性の液体に含まれる絶縁性の樹脂粒子の平均粒子径をRとすると、0.2≦R/Hであることを特徴とする請求項4記載のポインティングデバイス。
【請求項6】
2種の導電体層を間隔をもって対向させ、接着剤などで固定させる工程を含む透明導電膜の製造方法であって、前記工程中において、前記2種の導電体層間の密閉空間に、絶縁性の樹脂粒子を含ませた絶縁性の液体を注入する工程を実行することを特徴とする透明導電膜の製造方法。

【図1】
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【公開番号】特開2011−243021(P2011−243021A)
【公開日】平成23年12月1日(2011.12.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−115020(P2010−115020)
【出願日】平成22年5月19日(2010.5.19)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】