写真技術を応用した、タッチパネル用薄型両面センサーフィルムの開発

富士フイルム株式会社

第48回 日本化学工業協会技術賞 技術特別賞

１．背景

２．開発技術の内容

３．社会貢献度

４．今後の展開

内容

１．背景

１．高いシート抵抗に起因し、大サイズパネルでは応答時間が長くかかる→ 低抵抗化が必要

２．原材料インジウムはレアメタルであり、供給リスクがあるインジウム化合物は特定化学物質で、環境リスクがある→ 供給安定化、環境安全性向上が必要

３．折り曲げ時に膜が壊れやすい→ フレキシブル化が必要

タッチパネルセンサーには、主にＩＴＯ（酸化インジウム錫）が使用されているが、ＩＴＯには、以下の課題がある

これらの問題を解決する新しいセンサーが期待されている

■ ＩＴＯの課題

(※)マス目数は、スマートフォン ： 約200セル12インチ画面 ： 約1600セル

X1 X2 X3 Xn･ ･ ･ X7 ･ ･ ･

Y1

Y2Y3

Ym

･･･

･

指の無い時

指でタッチ

0.1msぐらい

指の無い時

指でタッチ

0.1msぐらい

上側電極

下側電極

V V＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋

※指のタッチにより、電極の電荷が変化する

AA

＋

静電容量:Cm

ΔCm上側電極

下側電極

VV VV＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋

※指のタッチにより、電極の電荷が変化する

AAAA

＋

静電容量:Cm

ΔCm

パネル面をm×n個の 「セル」 に分割 全てのマス目で電気信号の入力/出力を行う

入力信号 出力(検出)信号

パネル面にタッチすると、そのセルの電荷が変化する

出力信号が変化し、タッチした事がわかる

１．背景 ： 低抵抗化の必要性

メッシュ形態では、表裏パターンの交点がマス目に相当

タッチ検出の原理

１．背景 ： 低抵抗化の必要性

信号検出(応答性)に対する電極抵抗の影響

入力信号 出力(検出)信号

時間

強度

抵抗が大きいとﾃﾞｰﾀ取り込み(ｾﾝｼﾝｸﾞ)に時間がかかる

低抵抗 高抵抗時定数： 小 時定数： 大

信号検出(応答性)に対する電極抵抗の影響

入力信号 出力(検出)信号

時間

強度

抵抗が大きいとﾃﾞｰﾀ取り込み(ｾﾝｼﾝｸﾞ)に時間がかかる

低抵抗 高抵抗時定数： 小 時定数： 大

・大画面対応(検出点数が増える)

・ﾍﾟﾝ対応(接触面積小さく、容量変化小さい)

・応答速度ｱｯﾌﾟ(ｽｷｬﾝﾚｰﾄｱｯﾌﾟ)には、時定数が小さいこと(低抵抗)が必要

スマートフォン 領域

抵抗低高

ＩＴＯフィルム

ＩＴＯガラス

タブレット ＰＣ 領域

ノート ＰＣ 領域

電子白板領域

（150～100Ω/□）

（～50Ω/□）

ＩＴＯフィルムを使ったモジュールプロセス

１．背景 ： モジュールプロセスでの課題

複数のメーカー/工程にまたがり、生産プロセスが複雑

プロセス統合可能な材料が必要

貼合わせ位置の調整が困難（特に大画面対応で問題）

銀ペースト印刷位置精度が狭額縁化のネックとなる

真空系、ロール毎のバッチ処理で生産性向上が難しい

ITO フィルム

ITO フィルム

セットメーカー

スパッタ

パターニング 貼合周辺配線

パターニング 周辺配線

センサーメーカー

タッチモジュールカバー材貼合異方導電フィルム

モジュールメーカー

フレキシブル PCB カバーガラスカバーフィルム

駆動 IC

液晶画面異方導電フィルム

（ＡＣＦ）

光学粘着材

カバーガラス

タッチパネルモジュール

駆動ICへ

タッチパネルセンサーフレキシブルプリント

配線板

液晶画面異方導電フィルム

（ＡＣＦ）

光学粘着材

カバーガラス

タッチパネルモジュール

駆動ICへ

タッチパネルセンサーフレキシブルプリント

配線板

１．背景

２．開発技術の内容

３．社会貢献度

４．今後の展開

内容

２．開発技術の内容 ： 低抵抗化

70

75

80

85

90

95

100

0.1 1 10 100 1000

シート抵抗 （Ω/□）

フィ

ルム

の透

過率

（%）

ITO FilmEXCLEAR

1

10

100

1000

0 5 10 15

体積

抵抗

（μ

Ωcm）

銀密度（g/cm3）

銀箔

銀粉

銀ペースト

EXCLEAR

∞従来白黒写真画像

EXCLEAR 銀ペースト

メッシュパターニングハロゲン化銀塗布 露光 現像 定着

ＥＸＣＬＥＡＲ★ ＩＴＯのスパッタ×レジストエッチング製法に比べ、高生産性のプロセス★ 導電性をもたない写真銀画像を高密度化し、銀ペースト同等の導電性を付与★ メッシュパターニングにより導電性と透明性を両立

支持体 支持体 支持体 支持体 支持体

２．開発技術の内容 ： メッシュの視認性低減

写真の色調 → 現像処理で銀色調を制御

★ 銀色調制御技術によりメッシュの視認性を低減し、画質を向上させた

ＥＸＣＬＥＡＲ (化学現像) 物理現像

メタルメッシュの光散乱の模式図

支持体･下層

入射光

散乱光

拡散・減衰光

正反射

EXCLEAR

反射光入射光

散乱光

拡散光 等基板

入射光 正反射光

支持体･下層

従来のメタルメッシュ

反射光入射光

基板

メッシュが視認され難い

メッシュが視認され易い

２．開発技術の内容 ： 画質と抵抗の両立

スマートフォン 領域

ＩＴＯフィルム ＩＴＯガラス

タブレット ＰＣ 領域

ノート ＰＣ 領域

電子白板領域

（150～100Ω/□）

画質

（視認され難さ）

良（視認され難い）

悪（視認され易い）

ＥＸＣＬＥＡＲ

★ EXCLEARの低抵抗、高画質が認められ、タブレット、ノートＰＣの複数メーカーに採用され、シェア拡大が進んでいる。

抵抗

低高

２．開発技術の内容 ： プロセス統合

ｾﾝｻｰ電極(銀ﾒｯｼｭ)

引き出し配線(銀ﾗｲﾝ)

ｾﾝｻｰ電極(銀ﾒｯｼｭ)

引き出し配線(銀ﾗｲﾝ)

★ センサーと引き出し配線の一括形成

50μmPETITO

50μmPETITO

25μmPET ITO

25μmPET ITO

＋

＋

OCA(50μm)＋

＋

OCA(50μm) 38μmPETAg

Ag

ITO EXCLEAR

150μm 100μm 38μm

２シートラミネーションモノシート

従来 開発中

50μmPETITO

50μmPETITO

25μmPET ITO

25μmPET ITO

＋

＋

OCA(50μm)＋

＋

OCA(50μm) 38μmPETAg

Ag

ITO EXCLEAR

150μm 100μm 38μm

２シートラミネーションモノシート

従来 開発中

★ センサーのモノシート化、薄膜化

★ センサーモノシート化、センサーと引き出し配線の一括形成によるプロセス統合・簡略化

EXCLEAR （一括形成）

ITO フィルム

ITO フィルム

セットメーカー

スパッタ

パターニング 貼合周辺配線

パターニング 周辺配線

センサーメーカー

タッチモジュールカバー材貼合異方導電フィルム

モジュールメーカー

フレキシブル PCB カバーガラスカバーフィルム

駆動 IC

１．背景

２．開発技術の内容

３．社会貢献度

４．今後の展開

内容

2766万㎡ 3760万㎡

2年間で非ＩＴＯフィルムは

2.3 倍に成長

３．社会貢献度 ： タッチパネル市場規模

出典 ： 2015年版静電容量式タッチパネル・部材市場の徹底分析 （株式会社 矢野経済研究所）

見込み

172万㎡ 400万㎡

2兆8021億円9856億円

1兆8165億円

出典 ： 2015タッチパネルと構成部材市場の将来展望 （株式会社 富士経済）

タッチパネルモジュール市場は約3兆円、うちフィルム型は約1兆円市場（右図）。非ＩＴＯフィルムは2年間で2.3倍に成長見込みで、ＥＸＣＬＥＡＲはここに貢献していく。

３．社会貢献度 ： プロセスでの貢献

供給懸念のあるインジウム、特定化学物質に指定されたインジウム化合物を含まない

写真処理を応用したプロセスから成り、社内の銀回収システムにより、材料の銀をムダなく使用

部材点数を減らし、ロスを削減貼り合せ工程不要化とフィルム数削減（３枚→１枚）

周辺配線工程と銀ペースト不要化

〇 環境負荷低減にも配慮した“グリーン・サスティナブル技術“

〇 プロセス統合、簡略化によりモデル設計負荷軽減に貢献！

１．背景

２．開発技術の内容

３．社会貢献度

４．今後の展開

内容

1

10

100

1000

10000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

延伸率 (%)

抵抗

値変

化 (

Ω/Ω

0)

EXCLEAR

ITO

1

10

100

1000

10000

1 10 100 1000屈曲回数

抵抗

値変

化 （

Ω/Ω

0）

EXCLEAROthers ITO(1)Others ITO(2)

ＥＸＣＬＥＡＲの屈曲性

ＥＸＣＬＥＡＲの延伸性

＜新規センサー用途への応用＞フレキシブル性、延伸性に優れた特性を活かした、フレキシブルセンサー、3Dセンサー等への展開が期待されている。

導電フィルム成形例

曲面EL照明への応用例

４．今後の展開 ： フレキシブルセンサー

■ タッチパネルセンサー ＩＴＯ（酸化インジウム錫）の課題であった、低抵抗化 ・インジウムフリー(供給安定性)・フレキシブル性向上に対応した銀メッシュセンサーフィルム（ＥＸＣＬＥＡＲ）を開発し、実用化した。

■ タッチパネルモジュールの市場規模は約3兆円、うちフィルム型は約1兆円市場。 また、非ＩＴＯフィルムは2014年→2016年で2.3倍に成長見込み、ＥＸＣＬＥＡＲはここに貢献していく。 ＥＸＣＬＥＡＲによるプロセス統合・簡略化により、モジュールや駆動ＩＣの設計自由度向上を実現し、採用が進んでいる。

■ ＥＸＣＬＥＡＲは、環境負荷低減に配慮したグリーン・サスティナブル材料である（特定化学物質を含まない、銀回収システムによって材料の銀を無駄なく使用、貼り合せ工程や周辺配線工程を不要化し、部材点数を削減）。

■ フレキシブル性を生かしたフレキシブルセンサー、3Dセンサー等、今後の伸長分野への展開も期待されている。

まとめ