(57)【要約】【課題】高導電性の透明導電パターンが少なくとも二層形成された高精細なセンシングを呈し、かつ軽薄短小でタッチスクリーン部を大きくしたいというニーズにも応えられるタッチセンサを提供する。【解決手段】透明支持体と、前記透明支持体の表面に形成された第１透明導電パターンと、前記透明支持体の裏面に形成された第２透明導電パターンとを有するタッチセンサであって、該第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの位置公差が０．２ｍｍ以内のタッチセンサにする。そして、前記第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの外周３方向に額縁部が存在せず、残り１方向の額縁部を除く透明支持体全面がセンシング可能なタッチセンサにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明支持体と、前記透明支持体の表面に形成された第１透明導電パターンと、前記透明支持体の裏面に形成された第２透明導電パターンとを有するタッチセンサであって、該第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの位置公差が０．２ｍｍ以内であるタッチセンサ。
【請求項２】
前記第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの外周３方向に額縁部が存在せず、残り１方向の額縁部を除く透明支持体全面がセンシング可能なタッチスクリーンとなる請求項１記載のタッチセンサ。
【請求項３】
前記透明支持体が偏光フィルムであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のタッチセンサ。
【請求項４】
前記第１透明導電パターンおよび第２透明導電パターンが、それぞれ線幅０．２〜７μｍのメッシュ状またはハニカム状の金属細線にて構成され、該第１透明導電パターンの金属細線と第２透明導電パターンの金属細線とが、表面側の鉛直方向から観察した際に８０〜１００％の割合で重なっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のタッチセンサ。
【請求項５】
前記第１透明導電パターンの金属細線の線幅が第２透明導電パターンの金属細線の線幅よりも太く、前記第２透明導電パターンの金属細線の厚みが第１透明導電パターンの金属細線の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項４に記載のタッチセンサ。
【請求項６】
透明支持体の両面に各々金属膜による導電層を形成し、該各導電層上にそれぞれフォトレジスト膜を形成し、該各フォトレジスト上にそれぞれ互いの位置を適合させたフォトマスクを設置し、両面同時に露光後、各導電層をエッチングして、線幅０．２〜７μｍのメッシュ状またはハニカム状パターンの第１透明導電パターンの金属細線および第２透明導電パターンの金属細線を形成することを特徴とするタッチセンサの製造方法。
【請求項７】
フォトマスクを設置する方法が、フォトマスクの全面に渡って直進光線を試験照射して、該フォトマスクを通過した光線の透過率が最大になるような位置に設置させる方法であることを特徴とする請求項６に記載のタッチセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、ハイエンドのスマートホンなど高機能ＩＴモバイル機器用途等に適用可能なタッチセンサを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＩＴＯフィルムにとって代わる高導電性の透明導電パターンのタッチセンサとして、不透明な金属を視認できないくらいの細線にし、かつ開口率の高いメッシュパターンにしたタッチセンサが注目されている。下記特許文献１の発明は、電磁波遮蔽用シート用途の発明であるが、金属層を透明基材上の片面に形成した後に、金属層面へレジスト層をメッシュパターン状に設け、次いでレジスト層で覆われていない部分の金属層をエッチングにより除去した後に、レジスト層を除去する所謂フォトリソグラフィー法で金属メッシュパターンを形成する製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４３４６６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ハイエンドスマートホンなどの高機能ＩＴモバイル機器用途のタッチセンサの場合、高導電性だけでなく、１０点以上の多点タッチ機能を呈する高精細なセンシングが必須となっており、さらに軽薄短小かつタッチスクリーン部を大きくしたいというニーズもある。そして、その高精細なセンシングのためには、少なくとも透明導電パターンは少なくとも二層設ける必要があった。
【０００５】
しかし、上記の不透明な金属膜のメッシュパターンで二層形成すると、単層の場合よりも開口率が低下し光線透過率が低下して視認性が悪くなり、上記の用途には使用できない問題があった。したがって、本発明は、上記のような従来技術の課題を考慮し、高導電性の透明導電パターンが少なくとも二層形成された高精細なセンシングを呈し、かつ軽薄短小でタッチスクリーン部を大きくしたいというニーズにも応えられるタッチセンサを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１実施態様は、透明支持体と、前記透明支持体の表面に形成された第１透明導電パターンと、前記透明支持体の裏面に形成された第２透明導電パターンとを有するタッチセンサであって、該第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの位置公差が０．２ｍｍ以内であるタッチセンサである。 
【０００７】
本発明の第２実施態様は、前記第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの外周３方向に額縁部が存在せず、残り１方向の額縁部を除く透明支持体全面がセンシング可能なタッチスクリーンとなるタッチセンサである。
【０００８】
本発明の第３実施態様は、前記透明支持体が偏光フィルムであることを特徴とするタッチセンサである。
【０００９】
本発明の第４実施態様は、前記第１透明導電パターンおよび第２透明導電パターンが、それぞれ線幅０．２〜７μｍのメッシュ状またはハニカム状の金属細線にて構成され、該第１透明導電パターンの金属細線と第２透明導電パターンの金属細線とが、表面側の鉛直方向から観察した際に８０〜１００％の割合で重なっていることを特徴とするタッチセンサである。
【００１０】
本発明の第５実施態様は、前記第１透明導電パターンの金属細線の線幅が第２透明導電パターンの金属細線の線幅よりも太く、前記第２透明導電パターンの金属細線の厚みが第１透明導電パターンの金属細線の厚みよりも厚いことを特徴とするタッチセンサである。
【００１１】
本発明の第６実施態様は、透明支持体の両面に各々金属膜による導電層を形成し、該各導電層上にそれぞれフォトレジスト膜を形成し、該各フォトレジスト上にそれぞれ互いの位置を適合させたフォトマスクを設置し、両面同時に露光後、各導電層をエッチングして、線幅０．２〜７μｍのメッシュ状またはハニカム状パターンの第１透明導電パターンの金属細線および第２透明導電パターンの金属細線を形成することを特徴とするタッチセンサの製造方法である。
【００１２】
本発明の第７実施態様は、フォトマスクを設置する方法が、フォトマスクの全面に渡って直進光線を試験照射して、該フォトマスクを通過した光線の透過率が最大になるような位置に設置させる方法であることを特徴とするタッチセンサの製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１実施態様のタッチセンサは、透明支持体と、前記透明支持体の表面に形成された第１透明導電パターンと、前記透明支持体の裏面に形成された第２透明導電パターンとを有するタッチセンサであって、該第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの位置公差が０．２ｍｍ以内であることを特徴とする。したがって、第１透明導電パターンと第２透明導電パターンとの位置関係がほとんどずれないため、高精細なセンシングになっても透明性や出入力感度のバラツキの少ないタッチセンサになり得る効果がある。
【００１４】
本発明の第２実施態様のタッチセンサは、前記第１透明導電パターンと第２透明導電パターンの外周３方向に額縁部が存在せず、残り１方向の額縁部を除く透明支持体全面がセンシング可能なタッチスクリーンとなることを特徴とする。したがって、外周３方向に額縁部がないため、軽薄短小かつタッチスクリーン部を大きくしたいという近年の高機能ITモバイル機器等のニーズに対応できる効果がある。
【００１５】
本発明の第３実施態様のタッチセンサは、前記透明支持体が偏光フィルムであることを特徴とする。したがって、偏光フィルムの偏光効果により第２透明導電パターンの膜面での外光反射が遮蔽され、かつ第２導電パターンの骨見えを防止できる効果がある。そして、第２透明導電パターンが金属細線で形成されている場合には黒化処理する工程を削減できる効果もある。
【００１６】
本発明の第４実施態様のタッチセンサは、第１透明導電パターンおよび第２透明導電パターンは、それぞれ線幅０．２〜７μｍのメッシュ状またはハニカム状の金属細線にて構成され、該第１透明導電パターンの金属細線と第２透明導電パターンの金属細線とが、表面側の鉛直方向から観察した際に８０〜１００％の割合で重なっていることを特徴とする。したがって、金属細線が二層積層されていても金属細線一層の場合と殆ど変わらない透明性を有し、かつセンサとなり得る導電パターンが二層積層されているため、マルチタッチなどの付加価値の高いタッチセンサになり得る効果がある。
【００１７】
本発明の第５実施態様のタッチセンサは、前記第１透明導電パターンを構成する金属細線の線幅が第２透明導電パターンを構成する金属細線の線幅よりも太く、前記第２透明導電パターンを構成する金属細線の厚みが第１透明導電パターンを構成する金属細線の厚みよりも厚いことを特徴とする。したがって、第１透明導電パターンと第２透明導電パターンとの位置関係が少しずれても、第１透明導電パターンを構成する金属細線が第２透明導電パターンを構成する金属細線を覆うので第１導電パターン一層の場合と殆ど変わらない透明性を得ることができる効果がある。また、第２透明導電パターンを構成する金属細線の線幅が細くても、厚みは第２導電パターンを構成する金属細線の方が厚いので、第１導電パターンと第２導電パターンとで表面抵抗をほぼ同じにすることができる効果がある。
【００１８】
本発明の第６実施態様のタッチセンサの製造方法は、透明支持体の両面に各々金属膜による導電層を形成し、該各導電層上にそれぞれフォトレジスト膜を形成し、該各フォトレジスト上にそれぞれ互いの位置を適合させたフォトマスクを設置し、両面同時に露光後、各導電層をエッチングして、線幅０．２〜７μｍのメッシュ状またはハニカム状パターンの第１透明導電パターンを構成する金属細線および第２透明導電パターンを構成する金属細線を形成することを特徴とする。したがって、各々のフォトマスクは、第１透明導電パターンを構成する金属細線と第２透明導電パターンを構成する金属細線とが所定の位置関係になるように設置されているので、効率的に第４実施態様のタッチセンサを製造できる効果がある。また、第１透明導電パターンの金属細線と第２透明導電パターンの金属細線とが高い割合で重なるような位置に設置されているので、効率的に第５実施態様のタッチセンサを製造できる効果がある。
【００１９】
本発明の第７実施態様のタッチセンサの製造方法は、フォトマスクを設置する方法が、フォトマスクの全面に渡って直進光線を試験照射して、該フォトマスクを通過した光線の透過率が最大になるような位置に設置させる方法であることを特徴とする。したがって、一度その位置が決まって固定してしまえば、フォトマスクの位置を動かさない限り、半永久的に第１透明導電パターンと第２透明導電パターンとの位置関係がずれることはない。また、半永久的に第１透明導電パターンの金属細線と第２透明導電パターンの金属細線とを高い割合で重なるようパターン化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る第１実施態様のタッチセンサの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第４実施態様のタッチセンサにおいて、第１透明導電パターンおよび第２透明導電パターンを構成する金属細線の一例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る第４実施態様のタッチセンサにおいて、第１透明導電パターンおよび第２透明導電パターンを構成する金属細線の他の例を示す概略図である。
【図４】表裏のフォトマスクの位置を設定する方法の一例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る第５実施態様のタッチセンサの一例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施態様のタッチセンサの一例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳述する。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
［第１実施形態〜第３実施形態］
図１は、本発明の第１実施態様のタッチセンサ５０の一例を示す断面図である。本発明の第１実施態様のタッチセンサ５０は、透明支持体３０と、前記透明支持体３０の表面に形成された第１透明導電パターン１０と前記透明支持体３０の裏面に形成された第２透明導電パターン２０とが位置公差０．２ｍｍ以内で形成される。なお、位置公差とは、設計において定められた正確な位置に対して許容される位置ずれの最大値を示す。
【００２３】
透明支持体３０は、熱可塑性樹脂、熱や紫外線や電子線や放射線などで硬化する硬化性樹脂のほか、ガラス、セラミックス、無機材などからなる。透明な熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィン等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等のビニル系樹脂、ニトロセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシクロヘキサンテレフタレート、芳香族ポリエステル等のエステル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、これらの樹脂の共重合体樹脂、これらの樹脂の混合樹脂が挙げられる。透明な硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂が挙げられる。
【００２４】
また、透明支持体３０は第３実施形態に示すように偏光フィルムであってもよい。透明支持体３０を偏光フィルムにした場合、その偏光フィルムの偏光効果により第２透明導電パターン２０の膜面での外光反射が遮蔽され、第２透明導電パターン２０の骨見えを防止できる効果がある。とくに、第２透明導電パターン２０を銅などの光沢を呈する金属膜で形成した場合には、該金属膜の表面および側面の光沢を防止するために黒化処理をしなければならないのが普通であるが、透明支持体３０が偏光フィルムであると該金属膜からの反射光を遮蔽できるため、黒化処理工程を削減できるメリットがある。
【００２５】
偏光フィルムの例としては、光学特性に優れるヨウ素系が好ましい。該偏光フィルムは、例えば芯材のポリビニルアルコール層にヨウ素等を吸着させ、その両面にアセチルセルロース層が形成され、防汚や光漏れ抑制などの加工をしたフィルムを延伸・配向させて製造される。透明支持体３０の厚みは、１０〜５００μｍ程度で適宜設定するとよい。
【００２６】
第１透明導電パターン１０や第２透明導電パターン２０の材質としては、金・銀・銅・錫・ニッケル・アルミニウム・パラジウムなどの導体金属を目視で確認できない程度の細線でパターン化した金属細線からなる透明導電膜、酸化錫・酸化インジウム・酸化アンチモン・酸化亜鉛・酸化カドミウム・インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜、金属ナノファイバーやカーボンナノチューブなどの極細線の導体繊維を含有させた透明導電膜、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などのチオフェン系導電ポリマーからなる透明導電膜などが挙げられる。その中でも、高導電性や低コストの点で、後述の第５実施形態等にて詳説する金属細線からなる透明導電膜が最も好ましい。
【００２７】
透明な導電性パターン層２０のパターンは、タッチスクリーン部に透明導電パターン層が形成されその周囲の額縁部に引き回し回路層が設けられた一般的な形態のものでも構わないが、第２実施態様および図６に示すように、外周３方向に額縁部が存在せず、残り１方向の額縁部６０を除く基体シート１０の全面に形成し、それら全体がセンシング可能なタッチスクリーン部となるようにした方が好ましい。そのようにすれば、軽薄短小かつタッチスクリーン部を大きくしたいという近年の高機能ＩＴモバイル機器のニーズに対応できる効果があるからである。
【００２８】
透明な導電性パターン層２０をパターン化する手段としては、レジストを汎用の印刷手法等にてパターン化し、露出している導電性層をエッチング除去する方法の他、フォトリソグラフィーによる方法（すなわち、フォトレジスト膜を用いて全面に塗布し、パターン化させたい箇所を露光して硬化させ未硬化部分を除去し露出した導電性層をエッチングする方法や、その逆の除去したい箇所を露光して軟化させ軟化した部分を除去し露出した導電性層をエッチングする方法）が挙げられる。
【００２９】
フォトリソグラフィーによる方法は、透明支持体３０の両面に透明な導電層をそれぞれ形成し、該透明な導電層を両面同時にパターン化する方法や、二枚の透明支持体３０の片方の面側のみに透明な導電層をそれぞれ形成し、該透明支持体３０の透明な導電層が形成されていない面側どうしを対向して積層した後、該透明な導電層を両面同時にパターン化するとよい。両面同時にパターン化する手段としては、透明な導電層上にそれぞれフォトレジスト膜を形成し、該各フォトレジスト上にそれぞれフォトマスク２１およびフォトマスク２２を設置し（図４参照）、両面同時に露光後、各透明な導電層をエッチングする方法が挙げられる。
【００３０】
フォトレジスト膜は、露光光線が当たった箇所が分解し現像液に溶けて除去されるポジ型、露光光線が当たった箇所が重合により現像液に溶けなくなり露光光線が当たらなかった箇所を除去するネガ型のいずれでも構わない。フォトレジスト膜の材質としては、オレフィン系、ビニル系、アクリル系、ウレタン系、スチレン系、セルロース系、ポリエステル系、エポキシ系、アルキッド系などの単体樹脂およびこれらの樹脂の混合樹脂や共重合体樹脂などが挙げられる。とくに、膜厚は５〜２００μｍ程度で適宜設定するとよい。形成方法は汎用の各種印刷方法のほかコーターや塗装、ディッピングなどが挙げられる。
【００３１】
フォトマスク２１およびフォトマスク２２はいずれのものを用いても構わないが、安価で取扱いのし易いプリント基板用途に用いられるコピーマスクやエマルジョンマスクが好ましい。フォトマスク２１およびフォトマスク２２のベース材としてはポリエチレンテレフタレートフィルムが挙げられる。
【００３２】
［第４実施形態］
図２および図３は、第４実施態様の第１透明導電パターンを構成する金属細線１および第２透明導電パターンを構成する金属細線２の一例を示す断面図である。第１透明導電パターン１０および第２透明導電パターン２０は、透明支持体３０の両面にそれぞれ線幅０．２〜７μｍのメッシュ状（図２参照）またはハニカム状（図３参照）パターンの金属細線１および金属細線２の形態で構成されており、該金属細線１と金属細線２とは、表面側の鉛直方向から観察した際に８０〜１００％の割合で重なっている。なお、図２及び図３は、本発明に適用可能な金属細線の形状例を示すことを目的する概念図であり、金属細線１および金属細線２の線幅は表現していない。
【００３３】
すなわち、観察者９０が図１の真上から真下方向に第１透明導電パターン１０と第２透明導電パターン２０とを観察したときに、第２透明導電パターン２０を構成する金属細線２の８０〜１００％が第１透明導電パターン１０を構成する金属細線１によって隠されて視認されない構造になる。したがって本発明のタッチセンサ５０は、金属細線１と金属細線２とが二層積層形成されていても、実質的に金属細線１のみが形成された場合と殆ど変わらない透明性を有する。その一方で、センシング機能を有する透明導電パターンが二層積層されているため、マルチタッチなどが可能となる付加価値の高いタッチセンサになり得る。
【００３４】
このような金属細線１と金属細線２とが高い割合で重なるようにパターン化するための製造方法としては、透明支持体３０の両面に各々金属膜による導電層を形成し、該各導電層上にそれぞれフォトレジスト膜を形成し、該各フォトレジスト上にそれぞれフォトマスクを設置し、両面同時に露光後、各導電層をエッチングする方法で形成するとともに、その露光するための各々のフォトマスク２１およびフォトマスク２２の位置を限りなく適合させるよう設定する方法が挙げられる。
【００３５】
図４はその表裏のフォトマスクの位置を設定する方法の一例であり、金属細線２の側に設置するフォトマスク２２を左右前後に微小単位で動作移動できる可変式にしておき、観察者９０の側から位置が固定されているフォトマスク２１の全面に渡って直進光線を試験照射して、そのフォトマスク２１およびフォトマスク２２を通過した光線の透過率が最大（すなわち、開口率が最大）になるようフォトマスク２２を丹念に微小移動させることにより、フォトマスク２２を最適な位置に設置させる設定方法である。図４中、交差した矢印は微小移動を示す。
【００３６】
図４に示す方法は、適合させる位置が決まるまでは時間と労力を有するが、一度そのフォトマスク２２の最適位置が決まって固定してしまえば、フォトマスク２２の位置を動かさない限り、半永久的に金属細線１と金属細線２とが高い割合で重なったタッチセンサ５０を製造することができる。なお、拡大鏡を使用するとフォトマスク２２を丹念に微小移動させる作業を効率的に行うことができる。
【００３７】
金属細線１と金属細線２との重なる割合が８０％未満になれば、透明性が低下するだけでなく、金属細線１と金属細線２との間でモアレ現象が生じ、本来なら見えないはずの金属細線のパターンが拡大されてパターン見えが生じてしまう問題がある。また、該割合が８０％未満で金属細線２を光線反射率の高い金属で構成した場合、外光が金属細線２の表面で反射して、その反射光により金属細線２が見えてしまう問題が生じる。
【００３８】
金属細線１や金属細線２は、無電解メッキによって形成される銀、銅などの金属膜のほか、真空蒸着やスパッタリングによって形成されるアルミニウムや銅などの金属膜や金属粒子などを含有する導電性ペーストなどの膜などからなる。なお金属細線１は、外部から直接観察されるパターン膜なので、パターンが見えにくいよう光沢が少なくかつ着色・彩度が少ない膜にするのが好ましい。
【００３９】
［第５実施形態］
また、金属細線１の線幅と金属細線２の線幅とは同じ太さであっても構わないが、第５実施形態および図５に示すように、金属細線１の線幅が金属細線２の線幅よりも太くなるようにしてもよい。このようにすることで、金属細線１と金属細線２との位置関係が多少ズレても表面側の鉛直方向から観察した際に金属細線１と金属細線２とが重なってみえる。すなわち、金属細線２の線幅が相対的に細いので、その線幅の差の範囲内のズレであれば金属細線１でもって金属細線２を隠すことができる。ただし、線幅が細い分だけ抵抗値が高くなるので、金属細線２の厚みが金属細線１の厚みよりも厚くなるようにして抵抗値が同じになるように設定する。具体的には、金属細線１と金属細線２とがほぼ同じ体積固有抵抗の材質で構成された場合、金属細線１と金属細線２の断面積が同じになるよう線幅と厚みを設定するとよい。
【００４０】
また、本第５実施形態のような金属細線１の線幅が金属細線２の線幅よりも太い構造であると、金属細線２が目立ちやすい材質で構成されていても、金属細線１でもって金属細線２が隠されるので問題が生じない。つまり、金属細線１さえ光沢・着色・彩度が少ない材質で構成すれば、金属細線２は光沢・着色・彩度の大きい材質で構成してもよい。そのような具体例としては、金属細線２を銅の金属膜で構成し、金属細線１をそれより光沢・着色・彩度が少ない銀の金属膜で構成したタッチセンサ５０が挙げられる。
【００４１】
本第５実施形態は、上記した点以外は前述の第４実施形態と同じであるので、その他の説明は省略する。
【符号の説明】
【００４２】
１      第１透明導電パターンの金属細線
２      第２透明導電パターンの金属細線
１０    第１透明導電パターン
２０    第２透明導電パターン
２１    フォトマスク
２２    フォトマスク
３０    透明支持体
５０    タッチセンサ
６０    額縁部
９０    観察者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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