(57)【要約】【課題】基材の収縮や変形、および変色が抑えられたセンサーシートおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】熱可塑性樹脂からなる平坦なフィルム状のベースフィルム１０と、溶質として光透過性導電ポリマーを含有するとともに溶媒中に増粘剤を含有する溶液が固化してなり前記基材の表面に固定された透明電極２０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2012174368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる平坦なフィルム状の基材と、
溶質として光透過性導電ポリマーを含有するとともに溶媒中に増粘剤を含有する溶液が固化してなり前記基材の表面に固定された透明電極と、
を備えることを特徴とするセンサーシート。
【請求項２】
光透過性を有するセンサーシートを製造するための製造方法であって、
光透過性を有する熱可塑性樹脂からなる基材をアニールするアニール工程と、
前記アニール工程の後、溶質として光透過性導電ポリマーを含有するとともに溶媒中に増粘剤を含有する溶液を前記基材の表面に印刷する印刷工程と、
前記印刷工程の後、前記基材に印刷された前記溶液を減圧環境下で加熱乾燥させる乾燥工程と、
を備えることを特徴とするセンサーシートの製造方法。
【請求項３】
前記乾燥工程では真空引きにより負圧環境とすることを特徴とする請求項２に記載のセンサーシートの製造方法。
【請求項４】
前記乾燥工程では前記溶液を膜状に固化させ、
前記溶液の固化物に一部が接続されるようにペースト状の導体を前記基材上に印刷する第二印刷工程と、
前記基材上に印刷された前記導体を前記アニール工程における温度未満の温度環境下で加熱乾燥させて前記導体を固化させる第二乾燥工程と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のセンサーシートの製造方法。
【請求項５】
前記第二乾燥工程の後、前記光透過性導電ポリマーの固化物および前記ペースト状の導体の固化物を覆うように光透過性の保護層を積層する保護層積層工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のセンサーシートの製造方法。
【請求項６】
前記保護層積層工程の後、前記センサーシートを三次元成形する成形工程をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のセンサーシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサーシートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報端末などにおけるユーザーインターフェイスを改善するために、使用者の指などが触れたことを検出するセンサーシートの様々な構成が検討されている。また、情報端末がタッチパネルなどを備えている場合には、透明導電層（透明電極）を有するセンサーシートが採用されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１には、透明導電層として、π共役系導電性高分子と、ポリアニオンと、増粘剤と、反応性環状エーテルを有する化合物を含んだ導電性インクを用いることが開示されている。導電性インクに含有されている増粘剤は、基材に対する印刷適性を高める目的で添加されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６８４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の導電性インクは、増粘剤を含有しているので沸点が高く、基材に導電性インクを印刷した後、高温環境下で乾燥させる必要がある。このとき、基材が加熱されることにより基材が収縮したり変色したりしてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、基材の収縮や変形、および変色が抑えられたセンサーシートおよ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】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のセンサーシートは、熱可塑性樹脂からなる平坦なフィルム状の基材と、溶質として光透過性導電ポリマーを含有するとともに溶媒中に増粘剤を含有する溶液が固化してなり前記基材の表面に固定された透明電極と、を備えることを特徴とするセンサーシートである。
【０００７】
本発明のセンサーシートの製造方法は、光透過性を有するセンサーシートを製造するための製造方法であって、光透過性を有する熱可塑性樹脂からなる基材をアニールするアニール工程と、前記アニール工程の後、溶質として光透過性導電ポリマーを含有するとともに溶媒中に増粘剤を含有する溶液を前記基材の表面に印刷する印刷工程と、前記印刷工程の後、前記基材に印刷された前記溶液を減圧環境下で加熱乾燥させる乾燥工程と、を備えることを特徴とするセンサーシートの製造方法である。
【０００８】
また、前記乾燥工程では真空引きにより負圧環境とすることが好ましい。
また、前記乾燥工程では前記溶液を膜状に固化させ、前記溶液の固化物に一部が接続されるようにペースト状の導体を前記基材上に印刷する第二印刷工程と、前記基材上に印刷された前記導体を前記アニール工程における温度未満の温度環境下で加熱乾燥させて前記導体を固化させる第二乾燥工程と、をさらに備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記第二乾燥工程の後、前記光透過性導電ポリマーの固化物および前記ペースト状の導体の固化物を覆うように光透過性の保護層を積層する保護層積層工程をさらに備えることが好ましい。
【００１０】
また、前記保護層積層工程の後、前記センサーシートを三次元成形する成形工程をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセンサーシートおよびその製造方法によれば、基材の収縮や変形、および変色を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のセンサーシートの平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の一実施形態のセンサーシートの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】同製造方法におけるベースフィルムの温度と時間との関係を示すグラフである。
【図５】同製造方法において導電性インクを印刷後のベースフィルムにかかる圧力と時間との関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）ないし（ｄ）は、同製造方法を説明するための工程説明図である。
【図７】同センサーシートを三次元形状に成形する工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態のセンサーシートおよびその製造方法について説明する。
まず、本実施形態のセンサーシートの構成について説明する。図１は、本実施形態のセンサーシートの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。本実施形態のセンサーシートは、たとえば液晶ディスプレイのタッチ型入力装置として使用されるものである。
【００１４】
図１および図２に示すように、センサーシート１は、ベースフィルム（基材）１０と、ベースフィルム１０に接触して配置された透明電極２０と、透明電極２０に検出信号を印加する信号ライン３０と、透明電極２０のうちベースフィルム１０とは反対側の面を覆う保護層４０とを備えている。
【００１５】
ベースフィルム１０は、光透過性を有する絶縁性材料で形成された平坦なフィルム状の部材である。ベースフィルム１０の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの熱可塑性樹脂を採用することができる。また、本実施形態では、ベースフィルム１０として、プレス成形、圧空成形、あるいは真空成形などによって成形可能ないわゆる易成形フィルムを採用することができる。
【００１６】
透明電極２０は、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの光透過性導電ポリマーなどの光透過性を有する導電性材料を用いて、印刷や塗布などによりベースフィルム１０上に矩形状に形成されている。
【００１７】
信号ライン３０は、透明電極２０よりも低い電気抵抗を有する。信号ライン３０の一部は、ベースフィルム１０の周縁部まで延びており、カーボンなどからなる接続パッド３３が端部に設けられている。接続パッド３３は、上述の保護層４０に覆われておらず、図示しない検出回路との接続に使用される。
信号ライン３０は、透明電極２０と接続される補助電極３１と、補助電極３１と接続パッド３３とを接続する引出し部３２とを有する。補助電極３１は、平面視矩形状の透明電極２０の４辺（外周部）のうち、隣接する２辺と接続するように配置されている。信号ライン３０の材料としては、銀ペースト、カーボンペースト、金属膜などの導電性の高い材料を用いることができる。
【００１８】
保護層４０は、信号ライン３０の一部および透明電極２０を覆うように、透明電極２０と略同形状の矩形状に形成されている。保護層４０は、ベースフィルム１０と同じ材料で形成することができる。また、熱硬化型やＵＶ硬化型のレジスト材を印刷することによって保護層４０とすることもできる。
透明電極２０と保護層４０とは、粘着層５０により接合されている。
【００１９】
次に、本実施形態のセンサーシートの製造方法について、上述のセンサーシート１を製造する工程を例に説明する。
まず、本実施形態のセンサーシートの製造方法において使用されるベースフィルム１０の材料について説明する。
ベースフィルム１０の材料としては、光透過性を有する熱可塑性樹脂であって、プレス成形、圧空成形、あるいは真空成形に好適に使用することができる材料を用いる。このようなベースフィルム１０の具体例としては、易成形２軸延伸ＰＥＴフィルムである東洋紡績株式会社製ソフトシャイン（登録商標）を挙げることができる。
【００２０】
次に、透明電極２０の材料について説明する。
透明電極２０の材料としては、溶質として光透過性導電ポリマーを含有するとともに溶媒中に増粘剤を含有する導電性インク２０Ａ（図６（ｂ）参照）を用いる。
【００２１】
本実施形態では、光透過性導電ポリマーとして、π共役系導電性高分子が採用される。
π共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であれば特に制限されず、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアセチレン類、ポリフェニレン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアニリン類、ポリアセン類、ポリチオフェンビニレン類、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール類、ポリチオフェン類及びポリアニリン類が好ましい。
【００２２】
π共役系導電性高分子は、無置換のままでも充分な導電性を得ることができる。また、π共役系導電性高分子の導電性をより高めるために、アルキル基、カルボキシ基、スルホ基、アルコキシ基、ヒドロキシ基等の官能基をπ共役系導電性高分子に導入してもよい。
【００２３】
増粘剤としては、印刷インクに使用される公知のものを使用できるが、増粘性が高いことから、グリシジル基及び／又はヒドロキシ基と、メタクリル基、アクリル基、メタクリルアミド基、アクリルアミド基から選ばれる１種とを含有する化合物（以下、化合物Ａという。）が好ましい。
このような化合物Ａの具体例として、グリシジル基とメタクリル基（アクリル基）を有する化合物として、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート等が挙げられる。
【００２４】
また、化合物Ａの具体例としては、ヒドロキシ基とメタクリル基、アクリル基、メタクリルアミド基、アクリルアミド基を有する化合物として、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、エチル−α−ヒドロキシメチルアクリレート、ジペンタエリストリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリルアミド、２−ヒドロキシエチルメタクリルアミド等を挙げることもできる。これらの化合物は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００２５】
化合物Ａの中でも、２−ヒドロキシエチルアクリルアミドが好ましい。２−ヒドロキシエチルアクリルアミドは増粘性を示すだけではなく、極性が高いため、π共役系導電性高分子とポリアニオンを含有する水溶液の水を、ゲル化または固体粒子化を生成せずに置換することができる。
【００２６】
増粘剤の含有量は、導電性インク１００質量％に対して１〜９９質量％であることが好ましい。導電性インク２０Ａにおける増粘剤の含有量を調整することによって、ベースフィルム１０に対する導電性インク２０Ａの印刷適性を調整することができる。
【００２７】
本実施形態では、増粘剤として２−ヒドロキシエチルアクリルアミドを含有する場合について例示する。本実施形態では、印刷適性を最適化する目的で導電性インク２０Ａに増粘剤（２−ヒドロキシエチルアクリルアミド）が添加されていることにより、導電性インク２０Ａの沸点は２７０℃（０ｋＰａ（Ｇ））になっている。
【００２８】
その他、本実施形態において採用できる導電性インク２０Ａの例として、たとえば特開２００８−３０００６３号公報や特開２０１０−１６８４４５号公報に開示された組成を有する導電性インクを挙げることができる。
【００２９】
次に、センサーシートの製造工程について説明する。図３は、センサーシートの製造方法を示すフローチャートである。図４は、センサーシートの製造工程における時間と温度との関係を示すグラフである。図５は、センサーシートの製造工程における時間と圧力との関係を示すグラフである。図６は、センサーシートを製造する各工程を説明するための工程説明図である。
【００３０】
センサーシート１を製造するためには、まず、ベースフィルム１０をアニールする（アニール工程、図３に示すステップＳ１）。ステップＳ１は、ベースフィルム１０の残留応力によるひずみを解消するとともに、後続の各工程における熱収縮を抑えるための工程である（図６（ａ）参照）。
ステップＳ１では、後述するステップＳ６における処理温度Ｔ２（図４参照、本実施形態では１４０℃）を僅かに超える温度環境Ｔ１（図４参照、本実施形態では１５５℃）でベースフィルム１０を静置する。これにより、ベースフィルム１０は熱収縮する。ステップＳ１においてアニールを行うことにより、ステップＳ１の終了後は、温度環境Ｔ１以下の温度環境ではベースフィルム１０には熱収縮が生じない。
これでステップＳ１は終了し、ステップＳ２へ進む。
【００３１】
ステップＳ２は、上述の導電性インク２０Ａをベースフィルム１０の表面に印刷する印刷工程である（図６（ｂ）参照）。
ステップＳ２では、導電性インク２０Ａをたとえばスクリーン印刷によってベースフィルム１０の表面に印刷して、導電性インク２０Ａによるパターンをベースフィルム１０上に形成する。
これでステップＳ２は終了し、ステップＳ３へ進む。
【００３２】
ステップＳ３は、ベースフィルム１０に印刷された導電性インク２０Ａを負圧環境下で加熱乾燥させる乾燥工程である。
上記ステップＳ２においてベースフィルム１０上に印刷された導電性インク２０Ａは、ベースフィルム１０上への印刷適性を最適化する目的で増粘剤が添加されている。このため、常圧環境下（約０ｋＰａ（Ｇ））で導電性インク２０Ａを加熱乾燥させようとすると、ベースフィルム１０が熱収縮して変形したり、変色したりする可能性がある。
【００３３】
ステップＳ３では、まず、導電性インク２０Ａが印刷されたベースフィルム１０を、内部に発熱体を有する減圧容器内に配置し、減圧容器を真空引きして負圧環境とする。真空引きすることにより、減圧容器の内圧は−１００ｋＰａ以下とされる（図５参照）。図４および図５に示すように、ステップＳ３において、時間ｔ０において減圧が開始されてから、減圧容器の内圧が−１００ｋＰａとなる時間ｔ１に達した後、発熱体が発熱することによって減圧容器の内部温度が上がる。
導電性インク２０Ａが印刷されたベースフィルム１０が負圧環境下にある場合の沸点は、常圧状態における導電性インク２０Ａの沸点よりも低い。たとえば、−１００ｋＰａの負圧環境下では、導電性インク２０Ａに含まれる増粘剤（２−ヒドロキシエチルアクリルアミド）の沸点は１３０℃程度となり、上記ステップＳ１におけるアニール時の温度付近の温度環境で導電性インク２０Ａの溶媒は容易に蒸発する。
本実施形態では、ステップＳ３における加熱温度は、減圧状態における増粘剤の沸点以上、且つ上記ステップＳ１におけるアニール温度未満の温度であることが好ましい。具体的には、下記ステップＳ６における処理温度Ｔ２と同じ温度か、あるいは処理温度Ｔ２より僅かに高い温度（たとえば１４５℃）に設定される。これにより、ベースフィルム１０が熱収縮することなく、導電性インク２０Ａを乾燥させることができる。また、ステップＳ３において加熱状態を持続する時間は、減圧容器における圧力と温度とに基づいて、導電性インク２０Ａが乾燥して膜状となる適宜の時間に設定される。導電性インク２０Ａが乾燥した後、減圧容器内の温度を常温（図４に符号Ｔ０で示す）まで下げる。
導電性インク２０Ａが十分に乾燥した時間Ｔ２の後、減圧容器の内圧を徐々に常圧まで戻し、減圧容器の内圧が常圧となった後に減圧容器内からベースフィルム１０を取り出す。
これでステップＳ３は終了し、ステップＳ４へ進む。
【００３４】
ステップＳ４は、加熱乾燥されたベースフィルム１０上の導電性インク２０Ａに対して紫外線を照射するＵＶ固化工程である。
ステップＳ４では、導電性インク２０Ａに対して紫外線を照射することにより導電性インク２０Ａを固化させる。ステップＳ４によって、導電性インク２０Ａの膜は、透明電極２０となる（図６（ｃ）参照）。
これでステップＳ４は終了し、ステップＳ５へ進む。
【００３５】
ステップＳ５は、信号ライン３０を形成する第二印刷工程である。
ステップＳ５では、まず、信号ライン３０の材料となる銀ペーストなどのペースト状の導体を所定のパターン形状にスクリーン印刷によって形成する。ステップＳ５において、銀ペーストなどからなるパターン３１Ａ（図６（ｃ）参照）は、一端が透明電極２０に接続され、他端はベースフィルム１０の周縁に配置される。
これでステップＳ５は終了し、ステップＳ６へ進む。
【００３６】
ステップＳ６は、例えば赤外線（ＩＲ）乾燥によって上記銀ペーストなどのパターン３１Ａを加熱乾燥させることにより固化させる第二乾燥工程である。
ステップＳ６において、ＩＲ乾燥を行う温度は、上記銀ペーストなどのパターンを乾燥させることができる温度であり、本実施形態では１４０℃の温度環境下でＩＲ乾燥を行う。上記ステップＳ１においてベースフィルム１０が１５５℃でアニールされていることにより、ステップＳ６において１４０℃の温度環境としても、ベースフィルム１０の熱収縮による変形は生じない。
ステップＳ６によって、銀ペーストなどからなるパターン３１Ａは信号ライン３０となる（図６（ｄ）参照）。
これでステップＳ６は終了し、ステップＳ７へ進む。
【００３７】
ステップＳ７は、ベースフィルム１０の周縁部に位置する信号ライン３０の端部に接続パッド３３を形成する接続パッド形成工程である。
ステップＳ７では、たとえばカーボンペーストのパターンをスクリーン印刷によって形成し、カーボンペーストのパターンをＩＲ乾燥させることによって接続パッド３３を形成する。
これでステップＳ７は終了し、ステップＳ８へ進む。
【００３８】
ステップＳ８は、保護層４０を積層する保護層積層工程である。
ステップＳ８では、信号ライン３０の一部と透明電極２０とを覆うように保護層４０を積層する（図２参照）。保護層４０は、粘着層５０によって、ベースフィルム１０、透明電極２０、および信号ライン３０と密着する。信号ライン３０のうち接続パッド３３は外部に露出されており、接続パッド３３は外部の回路に接続できるようになっている。
これでステップＳ８は終了する。
【００３９】
以上の一連のステップによって、平坦なセンサーシート１が製造される。
次に、平坦なセンサーシート１を三次元形状に成形する工程について説明する。図７は、平坦なセンサーシートを三次元形状に成形する工程を示すフローチャートである。
【００４０】
図７に示すステップＳ１１は、上記ステップＳ８の後に開始する工程であり、センサーシートをたとえば成形型内に配置し、圧空成形により成形型に沿った三次元形状に成形する成形工程である。
成形工程では、センサーシート１を加熱して軟化させ、成形型に沿った所定の形状に成形した後に冷却する。
これでステップＳ１１は終了し、ステップＳ１２へ進む。
【００４１】
ステップＳ１２は、三次元成形後のセンサーシート１の外周の不要部分をカットするトリミング工程である。
トリミング工程では、例えばプレス加工などによってセンサーシート１の不要部分をカットする。
これでステップＳ１２は終了し、一連の工程は終了する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のセンサーシートおよびその製造方法によれば、ベースフィルム１０をアニールする温度以下の温度環境下で導電性インク２０Ａを加熱乾燥することができるので、ベースフィルム１０の収縮や変形、および変色を抑えることができる。
ベースフィルム１０の収縮を抑えることができると、透明電極２０と、透明電極２０の形成後に形成する信号ライン３０との位置ずれを軽減することができる。
【００４３】
また、本実施形態のセンサーシートの製造方法では、信号ライン３０や接続パッド３３を形成するために必要な温度以下で導電性インク２０Ａを乾燥させることができるので、導電性インク２０Ａの沸点によってベースフィルム１０の材料が制限されることがなく、多様な易成形フィルムを採用することができる。
【００４４】
また、増粘剤を含有し粘性が高く沸点も高い導電性インク２０Ａを使用することができるので、基材上で導電性インク２０Ａが流れるのを抑えることができ、導電性インク２０Ａの微細なパターンを基材上に形成することができる。
また、導電性インク２０Ａを乾燥させる際に真空引きにより負圧環境とするので、導電性インク２０Ａを乾燥させる際における熱がベースフィルム１０に与える影響を抑えることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、本実施形態では、導電性インクを加熱乾燥させる際に負圧状態とする例を示したが、必要に応じて、常圧より減圧された状態で導電性インクを加熱乾燥させることもできる。
【００４６】
また、上述の実施形態では、ベースフィルムの形状をフィルム状と表現したが、ベースフィルムの形状は、シート状や板状であっても構わない。
【００４７】
また、上述の実施形態で説明した透明電極の具体的な材料としては、たとえば、ポリチオフェン系の導電性インク（たとえば、信越ポリマー（株）製、製品名ＳＥＰＬＥＧＹＤＡ（登録商標））などを好適に用いることができる。
【００４８】
また、接続パッドの材料としては、カーボン以外にも、金など耐腐食性の高い導体を採用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１、１Ａ  センサーシート
１０  ベースフィルム
２０  透明電極
３０  信号ライン
４０  保護層
【図１】
2012174368.tif 000003
【図２】
2012174368.tif 000004
【図３】
2012174368.tif 000005
【図４】
2012174368.tif 000006
【図５】
2012174368.tif 000007
【図６】
2012174368.tif 000008
【図７】
2012174368.tif 000009