CN105493008A - 静电电容型触摸面板 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种触摸面板，其中，使用多层化树脂基材来实现小型化和轻量化，并同时减少起因于每个树脂层的线膨胀系数差异的翘曲。适用有本发明的静电电容型触摸面板(1)具备：透明树脂基材(2)；透明树脂层(3)，形成在透明树脂基材(2)的表面；加饰印刷层(5)，形成在透明树脂基材(2)背面的外缘部；翘曲防止层(6)，以遍及透明树脂基材(2)的背面和加饰印刷层(5)进行覆盖的方式形成；以及透明膜(10)，以遍及第一透明电极层(7a)和翘曲防止层(6)的方式通过粘合层(9)粘贴，且具有第二透明电极层(7b)。透明树脂基材的线膨胀系数与透明膜的线膨胀系数大致相同。

Description

静电电容型触摸面板

技术领域

本发明涉及一种静电电容型触摸面板，尤其涉及一种具有使用有透明树脂基材的顶板(Topplate)的静电电容型触摸面板。本申请以2013年8月20日在日本申请的日本专利申请号特愿2013-170311为基础而主张优先权，通过参照该申请而引用于本申请中。

背景技术

能够通过触摸面板而容易地操作的智能手机、平板PC广泛地普及，因而触摸面板薄型化、轻量化和低成本化已成为一个紧迫的课题。

触摸面板的检测方式有各种各样的方式，例如可以列举：将2张电阻膜重叠来辨认指示位置的电阻膜方式以及使面板表面产生超声波、表面弹性波而进行指示位置的检测的表面弹性波方式等。关于用于上述智能手机、平板PC的触摸面板，需要应对如下复杂而具有自由度的操作：用手指在面板上点击或拖动、或者使2根手指在画面上以张开的方式进行捏放(Pinchout)动作来放大图像、或使2根手指以缩近的方式活动的捏缩(Pinchin)操作等。因此，在现状下，使用透明电极来形成xy矩阵而能够同时进行多个指示位置的检测的投影型静电电容式触摸面板成为主流。

然而，为了谋求触摸面板的薄型化、轻量化和低成本化，进行了各种研究，正尝试着将为了保护形成有透明电极的静电电容片而以覆盖表面的方式配置的顶板从玻璃制变更为树脂性原料的制品。另外，努力地进行着将透明电极形成在膜的两面等，从而使静电电容片的数量从2片削减为1片，来谋求兼顾薄型化和低成本化的尝试。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-207983号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在将树脂性的顶板用于静电电容型触摸面板的情况下，因为在制造触摸面板、搭载有触摸面板的液晶面板时，会暴露于高温环境下，所以一般来说使用耐热性高的树脂材料，例如聚碳酸酯(PC)树脂。另外，触摸面板的表面暴露于外部环境，容易对表面造成损伤。因为PC树脂硬度低，所以使用有PC树脂的顶板的表面如果损伤，那么会有设计上、视觉辨认上不良的问题。因此，利用硬度高的硬质树脂来进行顶板表面的多层化。例如，使用2层挤压成形技术，开发了由PC树脂与丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲基树脂，Poly(MethylMethacrylate)，PMMA)构成的多层透明树脂基材。

然而，作为主基材的PC树脂与用于保护表面的PMMA树脂，因为线膨胀系数不同，所以将PC树脂与PMMA树脂以2层形成的基材，存在由于制造面板时或搭载于制品后的环境温度变化等而导致顶板翘曲的问题。

再有，在顶板的下层，因为粘贴、积层形成有透明电极的树脂制的膜，所以必须要考虑因所粘贴的膜的材质而异的线膨胀系数造成的触摸面板整体的翘曲问题。

在专利文献1中，公开了为了缓和因为顶板树脂材料的线膨胀系数的差异而导致的基材翘曲而将聚对酞酸乙二酯(PET)树脂性的片粘接于PC树脂的两面的技术，但因为必须使用粘合剂来将PET树脂的片粘接于主基材的两面，所以制造工序变得繁杂，存在包括粘合剂等的材料费的成本上升的问题。因此，取代PET树脂，如上所述，在PC树脂的两面一体形成有PMMA树脂的触摸面板用的顶板基材开始在市场上出售，但是PMMA树脂耐热性不一定高，另外，为了制造这样的3层构造的树脂基材，需要特殊的挤压模具，依然存在生产性下降、制造成本上升的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种触摸面板，其中，使用多层化树脂基材来实现顶板的薄型化、轻量化，并同时减少起因于每个透明树脂层的线膨胀系数差异的翘曲。

用于解决问题的手段

作为用于解决上述课题的手段，本发明的一种实施方式所涉及的静电电容型触摸面板具备：透明树脂基材；透明树脂层，形成在透明树脂基材的一面且由不同的材质构成；加饰印刷层，形成在透明树脂基材的另一面的外缘部；翘曲防止层，以遍及透明树脂基材的另一面和加饰印刷层进行覆盖的方式形成，且表面形成有第一透明电极层；以及透明基板，以遍及第一透明电极层和翘曲防止层的方式通过粘合层粘贴，且具有第二透明电极层。另外，透明树脂基材的线膨胀系数与透明基板的线膨胀系数大致相同。

发明的效果

在本发明中，因为具有透明电极的透明基板的线膨胀系数与顶板的透明树脂基材的线膨胀系数大致为一致，所以能够减少静电电容型触摸面板的翘曲。

附图说明

图1A和图1B是表示本发明的一种实施方式的静电电容型触摸面板的构造图，图1A是静电电容型触摸面板的平面图，图1B是图1A的AA’线上的截面图。

图2是本发明的其他实施方式的静电电容型触摸面板的截面图。

图3A和图3B是表示对静电电容型触摸面板施加温度应力(stress)而使构成顶板的各个部件产生线膨胀系数所导致的拉伸应力状态的图。图3A表示适用有本发明的静电电容型触摸面板的情况，图3B表示以往技术的静电电容型触摸面板的情况。

图4是针对静电电容型触摸面板，标绘实施例和比较例的热应力施加后的翘曲测定值的图表。

图5A和图5B是表示以往的静电电容型触摸面板的构造图，图5A是平面图，图5B是图5A的AA’线上的截面图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。再有，本发明不只限于以下的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然可以进行各种变更。再有，附图中的各部分的尺寸是示意性的，特别是截面图，为了明确表示构造而强调了厚度方向的尺寸。

[静电电容型触摸面板的结构例]

如图1A和图1B所示，静电电容型触摸面板1具备：含有耐热性高的树脂材料的透明树脂基材2、形成在透明树脂基材2的一面即表面的含有硬度高的硬质树脂材料的透明树脂层3、形成在透明树脂基材2的另一面即背面的外缘部的加饰印刷层5、以遍及透明树脂基材2的背面侧和加饰印刷层5进行覆盖的方式形成的翘曲防止层6、以及形成在翘曲防止层6表面的第一透明电极层7a。

再有，静电电容型触摸面板1如图1B所示，具备：形成在第一透明电极层7a表面并保护第一透明电极层7a的第一透明保护膜8a、以及通过透明粘合材9粘贴在第一透明保护膜8a上且形成有第二透明电极层7b的透明膜10。为了保护第二透明电极层7b的表面，使第二透明保护膜8b形成在第二透明电极层7b上。从第一和第二透明电极层7a、7b拉出的配线(未图示)通过柔性印刷基板(FPC)11与外部电路取得连接。

透明树脂基材2优选地由作为耐热性高的树脂材料的PC树脂形成，透明树脂层3优选地由作为硬度高的硬质树脂材料的PMMA树脂形成。一般来说，触摸面板表面的损伤难度通过铅笔硬度(划痕硬度试验、JISK5600)来评价，作为单一基材的PC树脂的表面硬度为HB～H，容易损伤。另一方面，PMMA树脂的表面硬度为3H～5H，优选地作为用于触摸面板的表面的材料。通过将由PMMA树脂等构成的透明树脂层3形成在由PC树脂等构成的透明树脂基材2的一面、即静电电容型触摸面板1的表面侧，能够制成难以损伤的触摸面板。也可以进一步在透明树脂层3的表面形成作为保护层的顶涂层4。

在表面形成有透明树脂层3的透明树脂基材2通过使用2种树脂材料并同时将其溶融成形而形成。

加饰印刷层5是形成在构成智能电话、平板终端等的液晶画面的外缘部，基于下述目的所形成的层：将形成有使触摸面板发挥功能所必需的电极、配线等的区域作为框架区域而以无法从外部辨认的方式覆盖。加饰印刷层5是通过丝网印刷来将有色油墨重复涂布多层而形成的。为了以形成在框架区域的电极、配线等不会透过的方式涂布所定的厚度，因为进行一次涂布的厚涂容易变得不均匀，所以需要减薄每1次的涂布层而分成多次来形成多层印刷层。例如，在光难以透射的浓色油墨的情况下，通过2次涂布来形成印刷层，在光容易透射的淡色(白色等)油墨的情况下，需要进行4次左右的重复涂布。在每1次的涂布厚度为8μm左右的情况下，淡色油墨的层具有32μm左右的厚度。

翘曲防止层6以遍及透明树脂基材2的背面和加饰印刷层5而覆盖整面的方式形成，优选地使用一种树脂材料，该树脂材料的线膨胀系数与形成在透明树脂基材2表面侧的透明树脂层3所用的材料所具有的线膨胀系数大致相等。作为翘曲防止层6的材料，没有特别限制，能够使用用于紫外线固化型油墨、热固化型油墨的透明的丙烯酸类树脂涂料或氨基甲酸乙酯类树脂涂料等。更具体地说，能够使用以氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯等作为材质的涂料。为了不给触摸面板的光学特性带来影响，用于翘曲防止层6的材料更优选作为漫透射光相对于全部光线透射光的比例的雾度不超过1％的材料。通过以涂布的方式使用粘度低的透明的丙烯酸类或氨基甲酸乙酯类树脂涂料等，可以使在加饰印刷层5与透明树脂基材2之间产生的段差大致平坦化，在形成有第一透明电极层7a的情况下，也能够防止该段差所导致的配线断裂。如上所述，在使用淡色油墨进行加饰印刷的情况下，因为加饰印刷层5的厚度为32μm左右，所以只要以成为例如35μm左右厚度的方式，遍及透明树脂基材2的背面和加饰印刷层5涂布丙烯酸类涂料来形成翘曲防止层6即可。在涂布形成翘曲防止层6的丙烯酸类涂料时，除了丝网印刷之外，也可以使用模涂布机(Diecoater)直接涂布。像这样形成翘曲防止层6，因为能够使用周知的涂布技术，所以没有必要引进特殊设备，能够使用与在加饰印刷层5的印刷工序中所使用的设备相同的设备，可以降低制造成本。再有，关于上述加饰印刷层5与透明树脂基材2的段差，只要能够保证形成在翘曲防止层6表面的第一透明电极层7a的配线的连接可靠性即可，因此没有必要完全地平坦化。例如对于32μm厚的加饰印刷层5，也可以是30μm左右的厚度，另外，与形成后的翘曲防止层6的外缘部相比，也可以使中央部的厚度较薄等，也可以在遍及翘曲防止层6整面使厚度不均匀。

在翘曲防止层6上形成第一透明电极层7a。第一透明电极层7a是使用周知的材料形成的，适宜使用包含Ag或Cu纳米线、ITO或ZnO等的材料。第一透明电极层7a由多根配线构成，并且以夹着绝缘物与后述第二透明电极层7b交叉的方式形成，由第一和第二透明电极层7a、7b构成的静电电容以等价的方式形成。通过在翘曲防止层6的表面上直接形成第一透明电极层7a，可以削减粘贴形成有透明电极层的透明膜的工序，另外，可以实现减去透明膜厚度份的薄型化。

第二透明电极层7b形成在透明膜10上，使用与第一透明电极层7a相同的材料形成。因此，第二透明电极层7b的材料优选地由包含Ag或Cu纳米线、ITO或ZnO等的材料构成。

形成有第二透明电极层7b的透明膜10通过透明粘合材9粘贴在形成有第一透明电极层7a的翘曲防止层6的表面。如后面详细所述，为了配合材料的线膨胀系数，透明膜10优选地使用与透明树脂基材2相同的材料。在透明树脂基材2的材料使用PC树脂的情况下，透明膜10也优选地使用PC树脂。再有，因为只要使用具有与PC树脂大致相同的线膨胀系数的材料即可，所以也可以使用例如环烯类COC、COP树脂等。另外，虽然也可以将透明粘合材9直接涂布在形成有第一透明电极层7a的翘曲防止层6的表面，但是如图1B所示，为了保护第一透明电极层7a的表面，也可以涂布透明保护膜8a，在遍及所涂布的透明保护膜8a整面通过透明粘合材9粘贴透明膜10。第一透明保护膜8a能够使用周知的材料，能够使用例如热固化型的丙烯酸树脂、紫外线固化型树脂涂料。

再有，也可以在形成有第二透明电极层7b的透明膜10的表面涂布第二透明保护膜8b。

再有，在使用包含Ag或Cu纳米线的材料作为透明电极的情况下，为了防止透明电极的氧化，优选地涂布第一和第二透明保护膜8a、8b。另一方面，在使用ITO膜等作为透明电极的情况下，因为防止氧化的程度微小，所以并不一定要涂布第一和第二保护膜8a、8b。

因为第一透明电极层7a和第二透明电极层7b以夹着第一透明保护膜8a、透明粘合材9和透明膜10的方式配置，所以通过形成在第一透明电极层7a上的透明电极X、与形成在第二透明电极层7b上且与透明电极X交叉的透明电极Y，在交叉位置形成静电电容。

如图2所示，在静电电容型触摸面板1a中，也可以省略形成在透明树脂层3表面的顶涂层4。能够削减顶涂层4的涂布工序，能够对静电电容型触摸面板1a的薄型化作贡献。

[动作原理]

为了说明适用有本发明的静电电容型触摸面板1的动作原理，对以往的静电电容型触摸面板20的构造进行说明。以往的静电电容型触摸面板20具有2个形成有透明电极层的透明膜。

图5A是表示以往的静电电容型触摸面板20构造的一例的截面图。以往的静电电容型触摸面板20具备：由PC树脂等构成的透明树脂基材22、形成在透明树脂基材22表面的由PMMA树脂等构成的透明树脂层23、形成在透明树脂层23表面的顶涂层24、与形成在透明树脂基材22背面的外缘部的加饰印刷层25。

静电电容型触摸面板20具备：以遍及透明树脂基材22的背面和加饰印刷层25的方式涂布而成的透明粘合材29a、通过透明粘合材29a粘贴的形成有第一透明电极27a的第一透明膜30a、与进一步通过透明粘合材29b粘贴的形成有第二透明电极27b的第二透明膜30b。

以往的静电电容型触摸面板20的透明树脂基材22主要使用PC树脂，透明树脂层23主要使用PMMA树脂。另外，透明膜30a、30b使用聚对酞酸乙二酯(PET)树脂。在透明树脂基材22使用有PC树脂的情况下，PC树脂的线膨胀系数为6～7×10-5/℃左右。在透明树脂层23使用有PMMA树脂的情况下，PMMA树脂的线膨胀系数为5～9×10-5/℃。另外，在透明膜30a、30b使用有PET树脂的情况下，PET树脂的线膨胀系数为1.5～2×10-5/℃。因此，一般来说，以层叠状态构成的透明树脂基材22、透明树脂层23和透明膜30a、30b的线膨胀系数各不相同，在高温环境下如果各层的材料膨胀，那么各层所受到的拉伸应力不同。

在图3A和图3B中，对适用有本发明的静电电容型触摸面板1与以往的静电电容型触摸面板20的分别施加于表面侧与背面侧的线膨胀系数所导致的拉伸应力大小进行比较而示意地表示。

如图3A所示，在适用有本发明的静电电容型触摸面板1中，使用于表面侧的透明树脂层3与形成在背面侧的翘曲防止层6的线膨胀系数大致相等，使透明树脂基材2与透明膜10的线膨胀系数一致，由此能够使施加于表面侧和背面侧的拉伸应力S1、S2大致相等。透明树脂层3的材质如上所述，为例如PMMA树脂(线膨胀系数：5～9×10-5/℃左右)，翘曲防止层6的材质为丙烯酸类树脂涂料(线膨胀系数：5～8×10-5/℃左右)，能够使线膨胀系数的值大致一致。另外，通过使透明树脂基材2和透明膜10都使用PC树脂，能够使线膨胀系数一致。再有，在作为透明膜10的材料使用具有与PC树脂大致相同的线膨胀系数的环烯类树脂的情况下，也会产生同样的效果(COC树脂的线膨胀系数：6～6.5×10-5、COP树脂的线膨胀系数：7×10-5)。

另一方面，如图3B所示，在以往的静电电容型触摸面板20中，因为透明树脂基材22的表面侧所使用的透明树脂层23的线膨胀系数与透明树脂基材22的线膨胀系数不同，透明膜30a、30b使用PET树脂，所以在各层中线膨胀系数有很大不同，因此透明树脂基材22的线膨胀系数S2’小于透明树脂层23的线膨胀系数S1’，静电电容型触摸面板20会以向上凸的方式翘曲。在线膨胀系数的大小关系相反的情况下(S1’＜S2’)，静电电容型触摸面板20会以向下凸的方式翘曲。

实施例

对关于适用有本发明的静电电容型触摸面板在高温环境下的翘曲发生状况与以往的静电电容型触摸面板的翘曲发生状况进行测定并比较。

使用设定为70℃的热风式恒温烘箱，将利用以下条件制成的各个触摸面板样品保存240小时。随后，取出触摸面板样品，在常温下经过所定的时间之后，在触摸面板样品的两端测定翘曲。所定的时间是刚从烘箱取出之后(立即)、经过5分钟之后(5分钟)、经过1小时之后(1小时)。

[实施例]

用于翘曲测定的触摸面板是PC树脂+PMMA树脂原料(MRS58W、297mm×210mm×0.8mm、三菱瓦斯化学制)。各层的厚度是：PC树脂层为0.7mm，PMMA树脂层为0.1mm。

加饰印刷层是使用黑色油墨(MRX-HF919、帝国油墨制造制)进行丝网印刷(筛号#200)，通过80℃、1小时干燥、固化(厚度8μm)而成的。

对上述PC树脂层的背面侧(未形成有PMMA树脂层的一侧)的面进行电晕处理之后，利用丝网印刷(筛号#300)涂布丙烯酸类树脂涂料(RL-92962、三悠(sanyurec)制)作为翘曲防止层。作为翘曲防止层的丙烯酸类树脂涂料，因为加饰印刷层的厚度有可能成为30μm以上，所以将能够尽可能充分吸收段差的厚度设定为50μm。该丙烯酸类树脂涂料为紫外线固化型的透明树脂涂料，在涂布工序之后，使用高压水银灯来使该涂料发生紫外线固化。

在翘曲防止层上使用刮棒涂布机(Barcoater)涂布含有Ag纳米线的涂料之后，利用丝网印刷(筛号#200)形成透明电极，以覆盖透明电极的方式使用被覆(overcoat)材(FR-1T-NSD9、旭化成(asahi)化学研究所)，通过网版印刷(筛号#200)来形成透明保护层。

另一方面，PC膜也同样地使用含有Ag纳米线的涂料来形成透明电极，使用光学粘合材(MHM-FW50、日荣化工)来将形成有透明电极的PC膜与形成有透明电极的透明保护层加以粘贴。

[比较例]

对于与实施例相同的构成的PC树脂+PMMA树脂原料(MRS58W、297mm×210mm×0.8mm、三菱瓦斯化学制)，以与实施例相同的方式形成加饰印刷层。

以覆盖PC树脂层的背面侧与加饰印刷层的方式，涂布光学粘合材(MHM-FW50、日荣化工)，粘贴形成有作为第一层透明电极的ITO膜的PET树脂膜(V150A-OFSD5、日东电工)，在所粘贴的PET树脂膜上通过光学粘合材粘贴形成有第二层透明电极的PET树脂膜。

[结果]

在表1和图4中表示测定结果。

[表1]

在这里，如表1和图4所示，关于翘曲方向，在PMMA树脂原料侧为凸起的情况下设定为负(-)，在形成有透明电极的透明膜侧为凸起的情况下设定为正(+)。

如果将触摸面板样品取出后立即进行比较，那么通过涂布丙烯酸类树脂涂料来形成翘曲防止层且具有透明电极的透明膜的线膨胀系数与顶板的透明树脂基材的线膨胀系数一致的实施例，与未形成翘曲防止层而透明膜使用有PET树脂膜的比较例相比，翘曲的发生小十倍。

符号说明

1，1a，20静电电容型触摸面板

2，22透明树脂基材

3，23透明树脂层

4，24顶涂层

5，25加饰印刷层

6翘曲防止层

7a第一透明电极层

7b第二透明电极层

8a第一透明保护膜

8b第二透明保护膜

9粘合材

10，30a，30b透明膜

11柔性印刷基板

Claims (6)

1.一种静电电容型触摸面板，其特征在于，具备：

透明树脂基材；

透明树脂层，形成在所述透明树脂基材的一面且由不同的材质构成；

加饰印刷层，形成在所述透明树脂基材的另一面的外缘部；

翘曲防止层，以遍及所述透明树脂基材的另一面和所述加饰印刷层进行覆盖的方式形成，且表面形成有第一透明电极层；以及

透明基板，以遍及所述第一透明电极层和翘曲防止层的方式通过粘合层粘贴，且具有第二透明电极层，

所述透明基板具有配合所述透明树脂基材的线膨胀系数的线膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的静电电容型触摸面板，其特征在于，所述透明树脂基材的线膨胀系数与所述透明树脂层的线膨胀系数不同，所述翘曲防止层的线膨胀系数与所述透明树脂层的线膨胀系数大致相同。

3.根据权利要求1或2所述的静电电容型触摸面板，其特征在于，

所述翘曲防止层由丙烯酸类树脂形成，

所述翘曲防止层的厚度为3μm～55μm。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的静电电容型触摸面板，其特征在于，所述透明基板具有与所述透明树脂基材相同或与所述透明树脂基材大致相同的线膨胀系数。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的静电电容型触摸面板，其特征在于，所述第一和第二透明电极层由包含Ag纳米线或Cu纳米线的材料构成。

6.根据权利要求5所述的静电电容型触摸面板，其特征在于，进一步具备形成在所述第一和第二透明电极层上的透明保护层。