(57)【要約】【課題】透明電極が紫外線により劣化するのを抑えた静電容量式センサシートを提供する。【解決手段】静電容量式センサシート１は、透明基板部１０と、透明基板部１０に接触して配置された透明電極２０と、透明電極２０よりも低い電気抵抗を有し、透明電極２０に検出信号を印加する信号ライン３０と、を備え、透明基板部２０は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下である。【選択図】図２
2012133673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板部と、
前記透明基板部に接触して配置された透明電極と、
前記透明電極よりも低い電気抵抗を有し、前記透明電極に検出信号を印加する信号ラインと、
を備え、
前記透明基板部は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下であることを特徴とする静電容量式センサシート。
【請求項２】
前記透明基板部は、
前記透明電極に接触して設けられたベース層と、
前記ベース層における前記透明電極とは反対側の面上に設けられ、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下である耐紫外線層と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサシート。
【請求項３】
前記透明基板部は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下である１つの層で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサシート。
【請求項４】
前記透明電極のうち前記透明基板部とは反対側の面の少なくとも一部を覆う保護層をさらに備え、
前記保護層は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静電容量式センサシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式センサシート、より詳しくは、透明電極を備える静電容量式センサシートに関する。
【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シートの様々な構成が検討されている。たとえば、特許文献１に記載された透明導電シートは、透明樹脂フィルムなどの透明基材と、π共役系導電性高分子、ポリアニオンおよび特定の重合性化合物を含む透明導電層とを積層させて構成されている。
また、特許文献２に記載された導電性ナノファイバーシートは、樹脂製のフィルムで形成された基体シートと、導電性ナノファイバーを含み基体シート上に形成された導電パターン層とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２８２８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の透明導電シートにおける透明導電層、および特許文献２の導電性ナノファイバーシートにおける導電パターン層などといった透明な導電体（透明電極）には、一般的に透明な導電性高分子が用いられている。これらの導電性高分子は有機物であることから、紫外線に当たると抵抗値が上昇したり、透過率が低下したりして劣化するという問題がある。
【０００５】
また、近年は、抵抗膜方式、静電容量式、赤外線センサ式などの多くの種類のセンサシートが開発されている。これらの種類の中でも、静電容量式のセンサシートはセンサシートに指が軽く触れただけでも検出することができ、さらにセンサシートの表面をスライドする動きを容易に検出することができるという利点があり、開発が進められている。
静電容量式センサシートには透明電極が備えられていて、この透明電極においても特許文献１の透明導電シートと同様な問題が生じている。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、透明電極が紫外線により劣化するのを抑えた静電容量式センサシートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
本発明の静電容量式センサシートは、透明基板部と、前記透明基板部に接触して配置された透明電極と、前記透明電極よりも低い電気抵抗を有し、前記透明電極に検出信号を印加する信号ラインと、を備え、前記透明基板部は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下であることを特徴としている。
【０００８】
また、上記の静電容量式センサシートにおいて、前記透明基板部は、前記透明電極に接触して設けられたベース層と、前記ベース層における前記透明電極とは反対側の面上に設けられ、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下である耐紫外線層と、を有することがより好ましい。
また、上記の静電容量式センサシートにおいて、前記透明基板部は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下である１つの層で構成されていることがより好ましい。
また、上記の静電容量式センサシートにおいて、前記透明電極のうち前記透明基板部とは反対側の面の少なくとも一部を覆う保護層をさらに備え、前記保護層は、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下であることがより好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の静電容量式センサシートによれば、透明電極が紫外線により劣化するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の静電容量式センサシートの平面図である。
【図２】図１中の切断線Ａ−Ａの断面図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例における静電容量式センサシートの要部断面図である。
【図４】耐紫外線フィルムおよび一般のＰＥＴフィルムの透過率の測定結果を示す図である。
【図５】カーボンアーク灯が発する光および太陽光の波長に対する分光放射照度を示す図である。
【図６】カーボンアーク灯を照射したときの経過時間に対して抵抗値が変化する様子を示す図である。
【図７】カーボンアーク灯を照射したときの経過時間に対して可視光線の透過率が変化する様子を示す図である。
【図８】キセノンランプが発する光および太陽光の波長に対する分光放射照度を示す図である。
【図９】キセノンランプを照射したときの経過時間に対して抵抗値が変化する様子を示す図である。
【図１０】キセノンランプを照射したときの経過時間に対して可視光線の透過率が変化する様子を示す図である。
【図１１】ＬＥＤが発する光の相対発光強度を示す図である。
【図１２】ＬＥＤを照射したときの経過時間に対して抵抗値が変化する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る静電容量式センサシート（以下、単に「センサシート」と称する。）の一実施形態を、図１から図１２を参照しながら説明する。このセンサシートは、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。
図１および図２に示すように、本実施形態のセンサシート１は、透明基板部１０と、透明基板部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のうち透明基板部１０とは反対側の面を覆うカバーフィルム（保護層）４０とを備えている。
透明基板部１０は、透明電極２０に接触して設けられたベースフィルム（ベース層）１１と、ベースフィルム１１における透明電極２０とは反対側の面上に設けられた耐紫外線フィルム（耐紫外線層）１２とを有している。
なお、図１〜３においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜異ならせてある。
【００１２】
ベースフィルム１１は、光透過性を有する絶縁性材料で形成されたフィルム状、シート状もしくは板状の部材である。ベースフィルム１１の材料としては、ＰＥＴ、ポリカーボネート、アクリル系樹脂などの硬質材料や、熱可塑性ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタン、シリコーンゴムなどの弾性材料からなるものを好適に用いることができる。
【００１３】
耐紫外線フィルム１２としては、たとえば、ベンゾトリアゾール系などの紫外線吸収剤や紫外線劣化防止剤、紫外線反射剤などを含有する公知の材料や材料自身が紫外線カット性能を有するＰＥＮなどの材料を用いることができる。ＰＥＮの具体的な材料としては、例えば帝人デュポン（株）製のフィルムであるテオネックスＱ５１（登録商標）、テオネックスＱ６５（登録商標）などを用いることができる。
なお、ここで言う紫外線とは、波長が２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の電磁波（近紫外線）のことを意味する。耐紫外線フィルム１２において、紫外線の最大透過率は、０％以上５０％以下であることが好ましく、０％以上３０％以下であることがより好ましい。また、ここで言う最大透過率とは、各波長に対する透過率の中で値の最も大きいもののことを意味する。
ベースフィルム１１と耐紫外線フィルム１２との間には粘着層１３が設けられ、粘着層１３はベースフィルム１１と耐紫外線フィルム１２とを接合している。
【００１４】
透明電極２０は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの透明性を有する導電性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透明基板部１０上に矩形状に形成されている。
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。このほか、若干透明性は劣るが、金、銀、銅、ＩＴＯなどの金属材料や金属酸化物を含む薄膜、金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブを含有したインクなどを使用して透明電極２０が形成されてもよい。
【００１５】
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、透明基板部１０の周縁部まで延びており、端部に金やカーボンなどからなる接続パッド３３が設けられている。接続パッド３３は、上述のカバーフィルム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と接続される電極接続部３１と、電極接続部３１と接続パッド３３とを接続する引出し部３２とを有する。電極接続部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は、銀インク、カーボンインク、金属膜などの導電性の高い材料を用いた印刷、塗布、成膜などの方法により形成することができる。
【００１６】
本実施形態では、カバーフィルム４０は、透明電極２０を覆うように、透明電極２０と同形状の矩形状に形成されている。カバーフィルム４０は、ベースフィルム１１と同じ材料で形成することができる。
透明電極２０とカバーフィルム４０とは、粘着層５０により接合されている。
【００１７】
次に、以上のように構成されたセンサシート１において、信号ライン３０が上述の検出回路に接続されたときの動作について説明する。センサシート１は、耐紫外線フィルム１２側が箱状に形成されたパネルＰの内面に取り付けられ、パネルＰ内には、ＬＥＤを有する発光部Ｑが配置されているとする。パネルＰは、本体部Ｐ１が可視光線および紫外線の両方を遮蔽する材料で形成され、窓部Ｐ２が可視光線および紫外線の両方を透過する材料で形成されている。
検出回路からは、信号ライン３０を介して検出信号としての所定の電圧が所定の周期で透明電極２０に印加される。使用者の指などが、パネルＰのうち厚さ方向において透明電極２０と重なる部位に触れると、透明電極２０と使用者の体との間に生じる静電容量が変化し、検出信号の波形が変化する。検出回路は、当該変化を検出することにより、透明電極２０が形成されている領域に導電体が接触したことを検出する。
【００１８】
発光部Ｑから発せられた可視光線であるバックライトＬ１は、センサシート１を透過してパネルＰの窓部Ｐ２からパネルＰの外側に発せられる。使用者は、窓部Ｐ２においてバックライトＬ１を視認することができる。
一方で、外光中の紫外線Ｌ２は、パネルＰの外側から窓部Ｐ２を通してパネルＰの内側に入射するが、センサシート１の外側となる部分に耐紫外線フィルム１２が配置されているため、紫外線Ｌ２の一部は耐紫外線フィルム１２で吸収または反射され、透明電極２０に達する紫外線Ｌ２が減少する。このため、透明電極２０が紫外線Ｌ２により劣化するのが抑えられる。
使用者は、透明電極２０の劣化が抑えられることで電気特性などの機能や視認性が良好となっているバックライトＬ１の表示を確認しながら、指などによりパネルＰを介してセンサシート１の透明電極２０に指示（信号）を与える。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態のセンサシート１によれば、透明基板部１０側から入射した紫外線の一部は、透明基板部１０の耐紫外線フィルム１２により吸収または反射される。したがって、透明基板部１０側から入射した紫外線が透明電極２０に達し、透明電極２０が劣化するのを抑えることができる。
また、センサシート１はカバーフィルム４０を備えているため、透明電極２０が傷ついたりするのを保護することができる。
【００２０】
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構成の変更なども含まれる。
たとえば、図３に示すセンサシート２のように、センサシート１において、透明基板部１０に代えて、紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下であって１つの層からなる透明基板（透明基板部）６０を備えてもよい。
このように構成することで、センサシート２を構成する部品数を低減させ製造コストを抑えるとともに、センサシート２を薄くすることができる。
カバーフィルムを紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下であるフィルムとしてもよい。この場合は、カバーフィルム側がパネルに貼り付けられる。カバーフィルムをこのように構成することで、カバーフィルム側から入射する紫外線をカバーフィルムで吸収又は反射することができる。
【００２１】
前記実施形態のセンサシート１では、透明電極２０が紫外線により劣化するのを抑えるために、さらに下記のような様々な構成とすることができる。
たとえば、紫外線を吸収または反射するインクをベースフィルム１１に印刷したり、ベースフィルムをこのインクでコーティングしたりしてもよい。
粘着層１３に、紫外線を吸収または反射する材料を含有させてもよい。
また、前述のパネルＰに紫外線を吸収または反射する材料を含有させてもよい。
紫外線を吸収または反射するインクをカバーフィルムに印刷したり、カバーフィルムをこのインクでコーティングしたりしてもよい。このように構成することで、カバーフィルム４０側から入射する紫外線により、透明電極２０が劣化するのを抑えることができる。粘着層５０に、紫外線を吸収または反射する材料を含有させても同様の効果を奏することができる。
【００２２】
（実験結果）
以下では、本発明のセンサシート１の性能を確認した実験結果について説明する。
耐紫外線フィルム１２として、下記の２つのサンプルを用いた。
サンプル１：テイジンテトロンフィルム、ＨＢ３（登録商標、帝人デュポンフィルム（株）製）、厚さ５０μｍ。
サンプル２：超耐候ＰＥＴ２５−Ｏ−Ｆ１（日栄化工（株）製）、厚さ２５μｍ。
これらのサンプルにおける紫外線の透過率の測定結果を図４に示す。図４のグラフの横軸はサンプルに照射した電磁波の波長、縦軸は波長に対する電磁波の透過率である。なお、比較例として、一般のＰＥＴフィルム（厚さ５０μｍ、以下、「サンプルＡ」と称する。）も測定した。サンプル１、サンプル２およびサンプルＡの測定結果を、それぞれ実線、点線および２点鎖線で示す。
サンプル１およびサンプル２においては、波長が２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下である紫外線の最大透過率は４０％以下であり、比較例のサンプルＡでは最大透過率は８０％以上となっている。
【００２３】
ベースフィルム１１、透明電極２０、粘着層１３および粘着層５０、そしてカバーフィルム４０として、下記のものを用いた。
ベースフィルム１１：ルミラー、Ｓ１０（登録商標、東レ（株）製）、厚さ７５μｍ。
透明電極２０：ＳＥＰＬＥＧＹＤＡ（登録商標、信越ポリマー（株）製）を塗布して乾燥させた後、所定のパターンに形成したもの。
粘着層１３および粘着層５０：、３Ｍ、高透明性接着剤転写テープ８１７２Ｊ（登録商標、住友スリーエム（株）製）、厚さ５０μｍ。
カバーフィルム４０：ＰＥＴ製の厚さ２５μｍの樹脂フィルム。
【００２４】
＜実験結果１＞
耐紫外線フィルム１２に上記サンプル１を用いて、センサシート１のカーボンアーク灯に対する促進耐環境試験を行った。
図５に、光源に用いたカーボンアーク灯が発する光および太陽光の、波長に対する分光放射照度を示す。図５中、カーボンアーク灯が発する光を太い実線で、太陽光を細い実線で示している。この図から、カーボンアーク灯が発する光は、紫外線の波長域において太陽光と分光放射照度が似ている一方で、可視光線の波長域において太陽光より分光放射照度が低いことが分かる。
なお、実験に用いたカーボンアーク灯の３００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長に対する全波長照度は２５５Ｗ／ｍ２であり、このうち３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の波長領域の照度は、７８．５Ｗ／ｍ２である。
【００２５】
図６に、透明電極２０の所定の２点間での経過時間に伴う抵抗値の変化を示す。
図６のグラフの横軸は実験開始からの経過時間、縦軸は透明電極２０の抵抗値である。本発明のセンサシート１の実験結果を丸印で示す。比較例として、センサシート１において耐紫外線フィルム１２に代えて、上述の高透明性接着剤転写テープ８１７２Ｊに用いられているＰＥＴ製のセパレータ（剥離シート）を用いたセンサシート（以下、「比較例のセンサシート」と称する。）で同様の実験を行った。この場合の実験結果を、三角印、四角印および菱形印で示す。三角印、四角印および菱形印は同一の仕様で行った実験結果を示すものであり、実験のバラツキにより結果に差が生じている。
図６に示すように、実験開始当初は、センサシート１、および比較例のセンサシートの抵抗値はともに約４ｋΩで差はなかった。実験開始から４００時間、６１０時間が経過したときには、本発明のセンサシート１の抵抗値はそれぞれ約６ｋΩ、約４０ｋΩとなったのに対し、比較例のセンサシートは実験開始から４００時間が経過したときに約２，０００〜５５，０００ｋΩとなった。なお、実験開始から６１０時間が経過したときの比較例のセンサシートにおける抵抗値は、大きすぎて測定できなかった。
実験開始から４００時間で、本発明のセンサシート１では抵抗値が約１．５倍に増加したのに対して、比較例のセンサシートでは約７，０００倍に増加している。
【００２６】
図７に、透明電極２０の経過時間に伴う可視光線の透過率の変化を示す。この図における凡例は、図６と同様である。
実験開始当初は、センサシート１、および比較例のセンサシートの透過率はともに約７４〜７５％でほとんど差はなかった。実験開始から４００時間、６１０時間が経過したときには、本発明のセンサシート１の透過率はそれぞれ約７５％、約７４％となったのに対し、比較例のセンサシートはそれぞれ約７０〜７１％、約６６％と大きく低下した。
図６および図７に示す実験結果から、本発明のセンサシート１では、太陽光中の紫外線に対して、透明電極２０の抵抗値の上昇と透過率の低下が抑えられることが分かった。
【００２７】
＜実験結果２＞
耐紫外線フィルム１２に上記サンプル１およびサンプル２を用いて、センサシート１のキセノンランプに対する促進耐環境試験を行った。
図８に、光源に用いたキセノンランプが発する光および太陽光の、波長に対する分光放射照度を示す。図８中、キセノンランプ（全波長照度が１８０Ｗ／ｍ２）が発する光を太い実線で、キセノンランプ（全波長照度が６０Ｗ／ｍ２）が発する光を細い実線で、太陽光を点線で示している。この図から、キセノンランプが発する光は、紫外線および可視光線（たとえば、３８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長）の波長域において太陽光と分光放射照度が似ていることが分かる。
なお、実験は、ＡＳＴＭ  Ｇ１５５−１規格にしたがうとともに、キセノンランプにおいて、３４０ｎｍの波長の照度が０．３５Ｗ／ｍ２で保持されるように制御して行った。
【００２８】
図９に、透明電極２０の所定の２点間での経過時間に伴う抵抗値の変化を示す。
図９のグラフの横軸は実験開始からの経過時間、縦軸は透明電極２０の抵抗値である。サンプル１を用いた試験結果を白丸印で示し、サンプル２を用いた試験結果を黒丸印で示す。比較例として、上述の比較例のセンサシートで同様の実験を行った。この場合の実験結果を、三角印および四角印で示す。三角印および四角印は、同一の仕様で行った実験結果を示すものである。
図９に示すように、実験開始当初は、センサシート１、および比較例のセンサシートの抵抗値はともに約３〜４ｋΩでほとんど差はなかった。実験開始から４００時間が経過したときには、本発明のセンサシート１の抵抗値はサンプル１、サンプル２を用いた場合ともに約７〜１０ｋΩとなったのに対し、比較例のセンサシートは約１３〜１，１００ｋΩとなった。
実験開始から４００時間で、本発明のセンサシート１では抵抗値が約２．５倍に増加したのに対して、比較例のセンサシートでは約１５０倍に増加している。
【００２９】
図１０に、透明電極２０の経過時間に伴う可視光線の透過率の変化を示す。この図における凡例は、図９と同様である。
実験開始当初は、センサシート１、および比較例のセンサシートの透過率はともに約７５〜７６％でほとんど差はなかった。実験開始から４００時間が経過したときには、本発明のセンサシート１の透過率はサンプル１、サンプル２を用いた場合ともに約７２〜７３％となったのに対し、比較例のセンサシートは約７０〜７１％となった。
図９および図１０に示す実験結果から、本発明のセンサシート１では、太陽光とほぼ等しい分光放射照度に対して、透明電極２０の抵抗値の上昇と透過率の低下が抑えられることが分かった。
【００３０】
＜実験結果３＞
耐紫外線フィルム１２に上記サンプル１を用いて、センサシート１の可視光線に対する促進耐環境試験を行った。
図１１に、光源に用いた可視光線を発するＬＥＤの相対発光強度を示す。ＬＥＤが発する光は可視光線のみで、紫外線は発していないことが分かる。
図１２に、透明電極２０の所定の２点間での経過時間に伴う抵抗値の変化を示す。実験開始当初は７７７Ωだった抵抗値が、実験開始から５０時間後に８１３Ωまで上昇するが、その後に抵抗値は漸減し、１５０時間後に８０３Ωまで下がっている。
本発明のセンサシート１は、実験開始から５０時間で抵抗値が初期値に対して約５％増加しただけで、その後は、実験開始から１５０時間で抵抗値が初期値に対して約３％増加した値まで低下している。
図１２に示す実験結果から、本発明のセンサシート１に可視光線を照射しても、透明電極２０の抵抗値はほとんど変化しないことが分かる。
すなわち、本発明のセンサシート１において透明電極２０の抵抗値が増加する原因は、透明電極２０が紫外線を照射されることである。センサシートに紫外線の最大透過率が０％以上５０％以下である耐紫外線フィルム１２や透明基板６０を備えることで、透明電極２０の抵抗値の上昇と透過率の低下を効果的に抑えられることが分かった。
【符号の説明】
【００３１】
１、２  センサシート（静電容量式センサシート）
１０  透明基板部
１１  ベースフィルム（ベース層）
１２  耐紫外線フィルム（耐紫外線層）
２０  透明電極
３０  信号ライン
４０  カバーフィルム（保護層）
６０  透明基板（透明基板部）
【図１】
2012133673.tif 000003
【図２】
2012133673.tif 000004
【図３】
2012133673.tif 000005
【図４】
2012133673.tif 000006
【図５】
2012133673.tif 000007
【図６】
2012133673.tif 000008
【図７】
2012133673.tif 000009
【図８】
2012133673.tif 000010
【図９】
2012133673.tif 000011
【図１０】
2012133673.tif 000012
【図１１】
2012133673.tif 000013
【図１２】
2012133673.tif 000014