JP2010176271A

JP2010176271A - タッチパネル及びその製造方法

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Publication number: JP2010176271A
Application number: JP2009016566A
Authority: JP
Inventors: Genichi Matsuda; 元一松田
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】透明なパネル操作面に油脂や汗などの汚れが付着し難く、付着した汚れを容易に拭き取ることができるタッチパネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】タッチパネルには、臨界表面張力が大きくても２５ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は水の接触角が小さくても１００゜のフッ素系樹脂がパネル操作面に塗布されている。フッ素系樹脂は、炭素数１〜１２のフルオロアルキル基及び／又はフルオロポリエーテル基及び／又はパーフルオロアルキル基及び／又はパーフルオロポリエーテル基を有し、且つ炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、フッ素を含有しない炭素−炭素二重結合を有するモノマーとを共重合してなるフッ素系樹脂である。
【選択図】図１

Description

本発明は、対向して配置された一対の基板の入力エリア内で任意の接触点を２次元座標として検出することができるタッチパネル及びその製造方法に関する。

対向して配置された一対の基板を備え、基板間の入力エリア内で任意の接触点を２次元座標として検出するタッチパネルは、例えば、ＬＣＤやＣＲＴ等と共に一体的に組み立てられ、パソコン、ＦＡＸ、カーナビ等のアプリケーションの入力デバイスとして用いられるコンポーネントである。一方の基板と他方の基板は、互いに直交する方向でそれぞれ一対の電極を有し、各一対の電極にＦＰＣ（Flexible Print Circuit）を介して電気が供給されることにより、指やペンなどで押された任意の点のＸ座標及びＹ座標が検出されるようになっている。

タッチパネルは、操作側の一方の基板のパネル操作面が指やペンなどで押圧されることにより、相対向する透明導電膜の電気的に接触した任意の接触点が２次元座標として検出されるようになっているため、パネル操作面としてのフィルム面に油脂や汗などの汚れが付着すると、タッチパネルの透明性を損ない、表示品質を低下させるという問題があった。特に、最近では、表示画面の小さい入力装置、例えば、スマートフォンなどの携帯情報端末にもタッチパネルが適用されつつあり、サイズの小さな文字や、高精細な写真などを鮮明に表示する必要から、透明なパネル操作面の防汚性の改善が求められている。しかしながら、パネル操作面に付着した汚れは目立ち易く、また、付着した汚れは拭き取り難く、パネル操作面の防汚性を高めることは容易ではなかった。

汚れの付着を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂を塗布することが考えられる。本発明に直接関係するものではないが、フッ素樹脂材料を剥離シート（フィルム）に適用したものとして、特許文献１に開示されているものが知られている。特許文献１の段落番号［００２７］には、「剥離シートの基材上にコーティングして形成される剥離剤層は、表面張力が２５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下、より好適には２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下、さらに好適には１８ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の含フッ素モノマーを用いて得られる配合物の硬化体である。含フッ素モノマーの混合物を用いる場合には、全ての含フッ素モノマーが上記の表面張力を有することが好ましいが、混合物としての表面張力が上記の範囲内であってもよい」と記載されている。

特開２０００−２６３７１４号公報

ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等は、フッ素系溶剤や有機溶剤に溶解しづらいため、微粉末化して溶剤に分散させたり、３００℃以上の高温に加熱して溶解させたりする必要があり、透明性を必要とするタッチパネルには適さないものであった。

本発明は、上記した点に鑑み、パネル操作面にフッ素系樹脂を塗布した際に種々の支障を生じることなく、透明なパネル操作面に油脂や汗などの汚れが付着させづらく、付着した汚れを容易に拭き取ることができるタッチパネル及びその製造方法を提供する。

上記目的を達成するために、請求項１記載のタッチパネルは、臨界表面張力が、大きくても２５ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は水の接触角が小さくても１００゜のフッ素系樹脂がパネル操作面に塗布されている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のタッチパネルにおいて、前記フッ素系樹脂は、炭素数１〜１２のフルオロアルキル基及び／又はフルオロポリエーテル基及び／又はパーフルオロアルキル基及び／又はパーフルオロポリエーテル基を有し、且つ炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、フッ素官能基を有しない炭素−炭素二重結合を有するモノマーとを共重合してなるフッ素樹脂である。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のタッチパネルにおいて、前記フッ素系樹脂の塗布膜厚が０．０１〜１０μｍである。

また、請求項４記載のタッチパネルの製造方法は、臨界表面張力が、大きくても２５ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は水の接触角が小さくても１００゜のフッ素系樹脂をパネル操作面に塗布することを含む。

また、請求項５記載の発明は、請求項４のタッチパネルの製造方法において、固形分濃度が、０．０５〜５％であって、溶剤に溶解している溶液状態の前記フッ素系樹脂を用いる。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載のタッチパネルにおいて、前記溶剤は不燃性フッ素系溶剤である。

本発明によれば、臨界表面張力が大きくても２５ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は水の接触角が小さくても１００゜のフッ素系樹脂をタッチパネルの操作面に塗布するだけで、油脂や汗などの汚れの付着を防止でき、また、付着した汚れを容易に拭き取ることができ、タッチパネルの防汚性を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示すものである。図において、タッチパネル１は携帯情報端末の筐体２０に組み込まれた状態が示されている。本実施形態のタッチパネル１は、スマートフォンや、ＰＤＡや、携帯電話などの携帯情報端末の表示パネル及び操作パネルとして適用されるものであり、液晶パネル（ＬＣＤ）１６の表面にスぺーサ１５を介して支持されている樹脂プレート４と、樹脂プレート４の表面に接着されている下基板２と、下基板２に対向配置される操作側の上基板３と、下基板２の表面に電気的に接続している図示しないＦＰＣ（Flexible Print Circuit）と、を備えた抵抗膜式のタッチパネルである。

下基板２及び上基板３には、光透過率が高いことに加え、表面硬度が高く、適度な軟質性を有する樹脂材料としてのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を好適に用いることができるが、これに限定されない。下基板２を、例えば厚さ０．７ｍｍ〜１．８ｍｍのガラス基材とすることも可能である。後述する実施例１〜３及び比較例１〜５では、下基板部２にガラスが用いられ、上基板３にＰＥＴが用いられている。ＰＥＴを用いた場合の基板厚みは、１００〜２００μｍの厚みとすることができる。下基板２及び上基板３の対向面（内面）５，６には、ＩＴＯ膜などの透明導電膜７，８が均一な厚さに形成されている。

透明導電膜７，８は、下基板２及び上基板３の対向面５，６の各一対の電極１３，１７（図３参照）が位置する部分と、各一対の電極１３，１７から延出する引き出し線１４が、フォトリソグラフィにより除去されている。電極１３，１７と引き出し線１４は、透明導電膜７，８が除去された後に、銀ペーストインキを印刷することにより形成されている。

各基板２，３の一対の電極１３，１７は、両基板２，３が上下に接着されたときに、互いに直交するように配置されている。一対の電極１３，１７は、透明導電膜７，８に電圧を印加して各一対の電極１３，１７の対向する方向に電位勾配を生じせしめるものであり、一方がアノード電極、他方がカソード電極である。個々の電極１３，１７は、電極層の外側に絶縁層を有している。電極１３，１７と引き出し線１４の表面には、絶縁インキが印刷され、電極１３，１７と引き出し線１４が外部から絶縁保護されると共に、マイグレーションが防止されるようになっている。

上基板３の外表面には、上基板３の擦傷性を高めるためのハードコート層９と、外表面への油脂や汗などの汚れの付着を防止するフッ素系樹脂コート層１０とがコーティングされている。ハードコート層９は、ＵＶ硬化型アクリル樹脂単体又は微細シリカ粉末の混合物から構成されることができる。フッ素系樹脂コート層１０は、ハードコート層９の上に所定の塗布膜厚でコーティングされており、上基板３のパネル操作面としての最外表面を形成している。フッ素系樹脂コート層１０についての詳細は後述するが、ハードコート層９に対する密着性及び塗布特性の良い被膜が選択されている。

下基板２及び上基板３には、非入力エリアとしての絶縁性を有する額縁部分（図示せず）の内側で１００μｍ程度のギャップを有するように、両面テープ１１で貼り合わされている。額縁部分の内側の領域は、入力エリアとして機能している。なお、下基板２には、上下の基板２，３が不用意に接触して誤作動することを防止するために、高さ５〜１０μｍ程度のドットスぺーサ１２が所定の間隔を開けて多数設けられている。

次に、フッ素系樹脂コート層１０について詳細に説明する。
フッ素系樹脂コート層１０には、臨界表面張力が２５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下又は水の接触角が１００゜以上で、不燃性フッ素系溶剤に溶解するものが用いられる。フッ素樹脂とフッ素系溶剤の比率は５：９５から０．０５：９９．９５の範囲内にあり、フッ素樹脂の希薄な溶液が作製される。フッ素樹脂が５％を超えると、粘性が高くなり、塗布膜厚が厚くなると共に、膜厚のムラが目立つためであり、一方、フッ素樹脂が０．０５％より少なくなると、膜厚が薄くなりすぎて効果が低下するためである。

塗布液の塗布膜厚は１０μｍ未満が好適であり、０．０１〜５μｍがより好ましい。フッ素樹脂は、表面に薄く配列して、表面張力を低下させることで、パネル操作面の表面エネルギーを低下させ、パネル操作面に付着した汚れの親和力を弱めるものであるから、厚い膜は必要としない。すなわち、フッ素樹脂のフッ素側鎖がパネル操作面に配列できる膜厚であれば良く、０．０１〜１μｍでも効果を発揮することができる。

フッ素樹脂は炭素数１〜１２のフルオロアルキル基及び／又はフルオロポリエーテル基及び／又はパーフルオロアルキル基及び／又はパーフルオロポリエーテル基を有し、且つ炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、フッ素を含有しない炭素−炭素二重結合を有するモノマーとを共重合してなるフッ素樹脂である。具体的には、（１）フッ素系モノマーのトリフルオロエチルアクリレート、同メタクリレート、パーフルオロデシルエチルアクリレート、同メタクリレート、パーフルオロオクチルエチルアクリレート、同メタクリレート、パーフルオロブチルエチルアクリレート、同メタクリレート、パーフルオロエーテルアクリレート、同メタクリレート等のフッ素系アクリレート、同メタクリレート系モノマー及びトリフルオロメチルビニル、パーフルオロエチルビニル、パーフルオロエーテルビニル等のフッ素系ビニルモノマーと、（２）フッ素を含まないモノマー（非フッ素系）のアクリレート系モノマー、スチレン系モノマー、オレフィン系モノマー、ビニル系モノマー等を共重合して用いる。

図２には、フッ素樹脂コート剤（フッ素樹脂）の密着性及び防汚性付与メカニズムが示されている。フッ素系モノマーと非フッ素系モノマーとを共重合することにより、（１）透明性が増加し、（２）溶剤への溶解性が増し、（３）被着体への密着性が向上するという特徴を発現する。タッチパネル１の上基板３の外表面には、ハードコート層９が設けられているため、傷付きが防止されるようになっている。ハードコート層９は、一般にはアクリル系またはメタクリル系のＵＶ硬化樹脂を含み、さらに、アンチグレア性を持たせる場合には、微細シリカ粉末などのフィラーが添加される。このハードコート層９表面において、本発明に係る共重合体が適度な密着性を発揮することが見いだされている。

即ち、フッ素系モノマー成分で撥水撥油機能を発揮させ、非フッ素系モノマー成分で基材のハードコート材料（アクリル、またはメタクリル樹脂成分）との親和性による密着性を発揮させることにより、一般にフッ素系樹脂が、付着しにくい材質への密着性を確保しつつ、フッ素の持つ防汚機能を付与する。

また、クリアフィルムの場合は、表面が平坦で、透明性が高いハードコート層が設けられており、汚れが付着し易く、また、目立ち易いため、これまで防汚性付与は困難とされていたが、本発明のフッ素樹脂を塗布して、透明な薄い膜を形成することにより、表面張力が２５ｄｙｎ／ｃｍ以下に低下し、油脂成分が付着しづらくなると共に、付着している油脂を簡単に拭き取ることができるようになる。これは、共重合した非フッ素系の官能基が、基材ハードコート面側に配列しアクリル、メタクリル官能基と親和する一方、フッ素系官能基は、表側に配列して、表層を覆い、表面張力を下げ、フッ素特有の汚染防止機能を発揮するためである。

不燃性フッ素系溶剤は、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルカン、ハイドロフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロカーボン等、単独または混合して用いることができる。

フッ素系樹脂の塗布方法は、刷毛塗り、スピン塗工、スプレー塗工等の方法が可能であるが、これには限られない。溶液をガーゼ等に付けて、拭きのばして塗ることも有効である。この方法は、少量の溶液をガーゼにつけて、塗布面に溶液を付着させた後、乾燥した布で拭きのばす方法であり、乾燥は拭きのばす際に自然に溶剤が蒸発してしまうことにより完了する。この方法は、余分な液を拭き取るため、膜厚を非常に薄くすることができ、塗りムラ等を発生させず、特別な設備を必要とすることなく塗布することができる。

以下において、本発明の実施例及び比較例について説明する。作成した塗布液の特性評価項目として、塗布膜厚、水の接触角、臨界表面張力を測定すると共に、塗布ムラ、フッ素コート層密着性、指紋付着性、指紋拭き取り性を定性的に評価した。塗布ムラの評価では、塗布ムラがない場合○とし、塗布ムラが目立つ場合を×とした。フッ素コート層密着性の評価では、表面を布で擦った際に、フッ素コート層が剥離しない場合を○とし、フッ素コート層が剥離する場合を×とした。指紋付着性の評価では、フィルム表面に付着している指紋が目立たない場合を○とし、フィルム表面に付着している指紋が目立つ場合を×とした。指紋拭き取り性の評価では、フィルム表面に付着している指紋が消えるまでガーゼで拭き取る回数をカウントした。実施例１〜３及び比較例１〜５についての評価結果を表１に示す。

（実施例１）
次に、タッチパネル１の製造方法について説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、樹脂プレート４（図１）の表面に接着されるガラス（下基板）２の接着面とは反対側の面（対向面５）に透明導電膜７（図１）を設け、両端に対向する一対の電極１３を設け、電極１３から引き出し線１４を引き出して回路パターンを形成する。一対の電極１３は、透明導電膜７に電圧を印加して一対の電極１３の対向する方向に電位勾配を生じせしめるものである。図３（ｂ）に示すように、透明なフィルム（上基板）３は、ガラス２と対向する対向面６に透明導電膜８（図１）を設け、ガラス２に設けた一対の電極１３と直交するように、両端に対向する一対の電極１７を設ける。

ガラス２及びフィルム３にそれぞれ設けられた各一対の電極１３，１７が直交するように、ガラス及びフィルムを貼り合わすために、図３（ｃ）に示すような両面テープ１１を用意し、ガラス２及びフィルム３に設けられた回路パターンの端部（ランド）１８，１９同士が接続できるように、両面テープ１１に貫通孔２２を設けて、ガラス２に接着する。図３（ｄ）に示すように、貫通孔２２に導電性接着剤２３を充填して、両面テープ１１を介してガラス２及びフィルム３を貼り合わせる。導電性接着剤２３を加熱硬化した後、図３（ｅ）に示すように、ガラス２にＦＰＣ２４を取り付けてタッチパネル１を完成させる。

次に、パーフルオロヘキシルエチルアクリレート９０質量％、メチルメタクリレート１０質量％を共重合し、共重合されたものを不燃性溶剤のハイドロフルオロエーテルに０．５ｗｔ％の固形分濃度の溶液になるように溶解して、フッ素系樹脂の塗布液を作製する。この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に１μｍの塗布膜厚になるように塗布し、塗布液が乾燥する前に乾いたガーゼで拭き取る。そして、フィルム表面上に純水を垂らして、接触角を測定すると１１７゜であった。また、種々の表面張力を有する溶剤を用いて接触角を測定し、外挿して求めた臨界表面張力は１４ｄｙｎｅ／ｃｍであった。塗布液の塗布ムラは無く、フッ素コート層に剥離は観察されなかった。

そして、フィルム表面に指紋を付着させて、付着した指紋を拭き取るテストを行ったところ、付着した指紋は目立たなく、かつ、１回の拭き取りで付着した指紋をほとんど拭き取ることができた。
（実施例２）

実施例１において、不燃性溶剤のハイドロフルオロエーテルに共重合体を溶解させた０．５ｗｔ％の固形分濃度を５ｗｔ％に変更し、フッ素系樹脂の塗布液を作製し、この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に１０μｍの塗布膜厚になるように塗布した。実施例１と同様の方法で測定した接触角は１２０゜、臨界表面張力は１３ｄｙｎｅ／ｃｍであった。塗布液の塗布ムラは無く、フッ素コート層に剥離は観察されなかった。フィルム表面に付着した指紋は目立たず、指紋は１回の拭き取りで拭き取ることができた。
（実施例３）

実施例１において、不燃性溶剤のハイドロフルオロエーテルに共重合体を溶解させた０．５ｗｔ％の固形分濃度を０．０５ｗｔ％に変更し、フッ素系樹脂の塗布液を作製し、この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に０．０１μｍの塗布膜厚になるように塗布した。実施例１と同様の方法で測定した接触角は１０３゜、臨界表面張力は２３ｄｙｎｅ／ｃｍであった。塗布液の塗布ムラは無く、フッ素コート層に剥離は観察されず、フィルム表面に付着した指紋は目立たなかった。付着した指紋を拭き取るテストを行ったところ、１回の拭き取りでは指紋が残ったものの、２回の拭き取りでは付着した指紋を拭き取ることができた。
（比較例１）

実施例１のタッチパネルのフィルム表面に何ら処理を施す事無く、フィルム表面上に純水を垂らして接触角を測定すると７５゜であった。臨界表面張力は３７ｄｙｎｅ／ｃｍであった。また、指紋を付着させた後、指紋の拭き取りを行うと、汚れ（油脂）は周囲に広がり、５回の拭き取りを行っても汚れは残り、１０回の拭き取りで汚れを落とすことができた。
（比較例２）

実施例１において、不燃性溶剤のハイドロフルオロエーテルに共重合体を溶解させた０．５ｗｔ％の固形分濃度を１０ｗｔ％に変更し、フッ素系樹脂の塗布液を作製し、この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に１５μｍの塗布膜厚になるように塗布した。水の接触角は１２０゜、臨界表面張力は１３ｄｙｎｅ／ｃｍであった。フッ素コート層の剥離は観察されなかったが、塗布液は、白っぽく、塗布ムラがあった。タッチパネルの表面に白いムラがあることは、表面品位上好ましくないことである。フィルム表面に付着した指紋は目立たず、付着した指紋は１回の拭き取りで拭き取ることができた。
（比較例３）

実施例１において、不燃性溶剤のハイドロフルオロエーテルに共重合体を溶解させた０．５ｗｔ％の固形分濃度を０．０３ｗｔ％に変更し、フッ素系樹脂の塗布液を作製し、この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に０．００６μｍの塗布膜厚になるように塗布した。水の接触角は９６゜、臨界表面張力は３３ｄｙｎｅ／ｃｍであった。塗布ムラはなく、フッ素コート層の剥離は観察されなかったが、フィルム表面に付着した指紋が目立ち、付着した指紋を落とすのに８回の拭き取りが必要であった。
（比較例４）

実施例１において、フッ素系モノマーと非フッ素系モノマーとの成分比率を９０：１０から２０：８０に変更して、不燃性溶剤のハイドロフルオロエーテルに共重合体を溶解させた０．５ｗｔ％の固形分濃度の塗布液を作製し、この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に１μｍの塗布膜厚になるように塗布した。水の接触角は８５゜、臨界表面張力は３５ｄｙｎｅ／ｃｍであった。塗布ムラはなく、フッ素コート層の剥離は観察されなかったが、フィルム表面に付着した指紋が目立った。付着した指紋を落とすのに１０回の拭き取りが必要であった。
（比較例５）

実施例１において、フッ素系モノマーと非フッ素系モノマーとの成分比率を９０：１０から１００：０に変更して、０．５ｗｔ％の固形分濃度の塗布液を作製し、この塗布液をガーゼに染み込ませて、フィルム３のハードコート層９の表面に塗布した。この例では、塗布ムラが目立ち、フッ素コート層の剥離が観察され、フィルム表面に付着した指紋が目立つ結果となった。

したがって、実施例１〜３及び比較例１〜５の結果より、臨界表面張力が２５ｄｙｎｅ／ｃｍ以下又は水の接触角が１００℃以上のフッ素系樹脂（塗布液）をタッチパネルの操作面に塗布することで、油脂や汗などの汚れの付着を防止でき、また、付着した汚れを容易に拭き取ることができ、タッチパネルの防汚性を高めることができる。また、タッチパネルを介して文字や写真を鮮明に表示することができ、高品位なタッチパネルを提供することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に関連して説明したが、後述する請求の範囲の開示から逸脱することなく様々な修正及び変更を為し得ることは、当業者に理解されるであろう。

本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示す断面図である。フッ素樹脂コート剤の密着性及び防汚性付与メカニズムを説明する説明図である。タッチパネルの製造方法を説明する説明図である。

１タッチパネル
２下基板
３上基板
９ハードコート層
１０フッ素系樹脂コート層

Claims

臨界表面張力が、大きくても２５ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は水の接触角が小さくても１００゜のフッ素系樹脂がパネル操作面に塗布されているタッチパネル。
前記フッ素系樹脂は、炭素数１〜１２のフルオロアルキル基及び／又はフルオロポリエーテル基及び／又はパーフルオロアルキル基及び／又はパーフルオロポリエーテル基を有し、且つ炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、フッ素官能基を有しない炭素−炭素二重結合を有するモノマーとを共重合してなるフッ素系樹脂である請求項１記載のタッチパネル。
前記フッ素系樹脂の塗布膜厚が０．０１〜１０μｍである請求項１又は２に記載のタッチパネル。
臨界表面張力が、大きくても２５ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は水の接触角が小さくても１００゜のフッ素系樹脂をパネル操作面に塗布することを含むタッチパネルの製造方法。
固形分濃度が、０．０５〜５％であって、溶剤に溶解している溶液状態の前記フッ素系樹脂を用いる請求項４のタッチパネルの製造方法。
前記溶剤は不燃性フッ素系溶剤である請求項５記載のタッチパネルの製造方法。