JP2000089914A - タッチパネル - Google Patents
タッチパネルInfo
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Abstract
性を備えたタッチパネルを提供すること。 【解決手段】 第1及び第2の面状部材が、スペーサ部
材を介して一定間隔をおいて対設されるとともに、両部
材の対向内面に導電層が形成されるてなる抵抗膜式タッ
チパネルにおいて、第1の面状部材は、導電層形成部材
とそれを支持する支持部材で構成し、第2の面状部材
(12、導電層形成部材)及び導電層形成部材(23)
には、非晶質ポリオレフィン系樹脂シートを用い、前記
支持部材(22)には、その非導電面において第2の面
状部材及び導電層形成部材の線膨張係数との差が1×1
0-5/℃以内である透明シートを用いる。
Description
ネルに関し、殊に、2枚の抵抗膜を一定間隔おいて対設
し、各抵抗膜の基準位置から接触位置までの抵抗値の大
きさから押圧位置を検出するタッチパネルに関する。
(PDA)、並びにサブノートパソコンに代表される携
帯用情報末端には、一般的に、携帯性と使いやすさが重
視されることから液晶ディスプレイなどの表示装置上に
入力装置として例えば、抵抗膜式タッチパネルが配置さ
れる。この抵抗膜式タッチパネルでは、パネル上を指や
ペンで押圧することで、入力が図られ、一般的には押圧
位置は基準位置から接触位置までの抵抗値の大きさをも
とにX−Y座標として確認される。
の圧力がかかった場合、液晶層に直接圧力がかかり、液
晶層の揺らぎなど表示機能を損なうことを防止するた
め、液晶ディスプレイの非表示領域(パネル周辺領域)
に設けた接着層を介し、間隙をあけて固定される。当
然、タッチパネルディスプレイ側基板には入力押圧に対
する適切な剛性が不可欠となる。
力操作が行われるタッチ側基板には、片面若しくは両面
に表面保護を目的とした光硬化型アクリル樹脂層を形成
したフィルム状の透明性を有するポリエチレンテレフタ
ラート若しくはポリカーボネートが用いられ、一方、デ
ィスプレイ側基板には、ソーダライムガラスや強化ガラ
スが用いられる。そして、各基板の片面には、透明導電
層としてインジウム・錫酸化物(以下、ITOと記載す
る。)の薄膜が形成される。
載されるタッチパネルに要求される機能としては、主に
以下の5つが挙げられる。
性が高いこと (3) 薄型化及び軽量化に適している (4) 耐衝撃性が高い(落下による衝撃でも基板等が
破損しないこと。) (5) 耐熱温度範囲は広い(作動温度範囲:−40℃
〜100℃) (6) 適当な剛性を有している 上記要求の(1)及び(2)に関しては、ポリエチレン
テレフタラートを用いたタッチ側基板及びガラスを用い
たディスプレイ側基板上への透明導電層の形成技術の改
良、並びに当該タッチ側基板と透明導電層との間への適
当な無機金属酸化物、適当な樹脂層の挿入、タッチ側基
板の表面に適当な樹脂からなる層(以下、「ハードコー
ト層」と呼ぶ。)の形成により実用上要求される水準を
達成できる。
は、ディスプレイ側基板にガラスが採用される場合、一
般的なソーダガラスに代えて強化ガラスを用いても、衝
撃緩和用の金属フレームの配置や補強用透明樹脂シート
を背面貼り付けをしなければならないので薄型化には限
界がある。その上、ガラス基板を使用している限りにお
いて、強い機械的衝撃を受けた場合のガラス自身の破損
から免れることは不可能である。
度な剛性を有するポリカーボネート又はポリメチルメタ
クリラートなどの透明樹脂シートに置き換えることが検
討されている。
のITOなどの透明導電層を形成した構造には大別して
(a) ポリカーボネートやポリメチルメタクリラート
等の支持体としての透明樹脂シート片面に透明導電層を
直接形成した一体構造(透明導電層/支持体)と、
(b) ポリエチレンテレフタラート若しくはポリカー
ボネートの片面に透明導電層を形成してなるフィルム状
透明樹脂シートに、その非導電面にアクリル系接着層を
介してポリカーボネート又はポリメチルメタクリラート
等の透明樹脂シートが剛性を与える支持体として全面接
着された積層構造(透明導電層/フィルム状透明樹脂シ
ート/接着層/支持体)の2種類が提案されている。
透明導電層との間に架橋構造を持つオルガノシロキサン
層を介在させることで、透明導電層の入力に際して発生
する摩擦に対する実用上要求される耐久性、透明導電層
の密着性、透明で適度な剛性、及び耐熱性を有する透明
導電性樹脂シートが得られる。
リング法、抵抗蒸着法、電子ビーム蒸着法などの真空薄
膜化技術により形成される。しかし、飽和含水率が0.
4%のポリカーボネートや2.0%のポリメチルメタク
リルラート上に透明導電層を形成する場合、成膜前の基
板の脱水処理が不可欠となり、脱水処理が不十分の場
合、透明導電層の抵抗値の熱的安定性、及び基板に対す
る密着性が著しく低下する。従って、一体構造のように
剛性を有する厚めの支持体に直接、透明導電層を形成す
る成膜プロセスにおいては、ガラスの場合と比較して、
真空下での脱水処理に長時間を要するなどの課題が指摘
されている。
体に比べて厚さの薄いフィルム状のポリエチレンテレフ
タラート若しくはポリカーボネート上に形成されるため
短時間で脱水処理が可能であり、量産性が高く、また、
構造的にもそれほど複雑でないことから一体構造と比較
して広く用いられている。
わせによっては支持体とフィルム状透明樹脂シートの線
膨張係数(ポリカーボネート;〜6.2×10-5/℃、
ポリメチルメタクリラート;〜6.9×10-5/℃、ポ
リエチレンテレフタラート;〜1.5×10-5/℃)に
大きな差が生じるため、環境温度の変化によりディスプ
レイ側基板のたわみによる変形が生じる。
チレンテレフタラートを用いた場合、これはガラス転移
点(Tg:約70℃)が低いため、それを超える高温放
置により、場合によっては支持体と比べて大きな熱収縮
が生じ、ディスプレイ側基板がたわむ等の耐熱性が低下
する結果となる。
タッチ側基板にポリエチレンテレフタラートが採用され
る場合、さらに顕著となり、タッチパネルの誤入力動作
や、パネル本体とコントロールボードを接続するコネク
ターのパネル本体側の電気接点に不良が生じるなどの問
題が生じる。
イ側基板のフィルム状透明樹脂シートとしてポリエチレ
ンテレフタラートが使用されるタッチパネルの使用温度
範囲は、およそ0℃〜40℃程度の範囲に制限される。
体の線膨張係数に整合をとるような素材を用いれば、上
記たわみによる変形を抑えることができる。殊に、ガラ
ス転移点が高いポリカーボネート(Tg:150℃)を
素材として用いれば、耐熱性を確保できる。
度が低いため、その両面をシリコーン系、セルロース
系、メラミン系あるいはウレタン系等の透明樹脂層でハ
ードコート保護することが必須となる。しかし、ポリカ
ーボネートのアルカリ耐性や溶剤耐性はポリエチレンテ
レフタラートと比較して低いことから、タッチパネル製
造時に不可欠なハードコート層上に形成されるITO等
の透明導電層のウェットエッチングプロセスで、ポリカ
ーボネートとハードコート層との密着性が低下しやすい
こと、また、銀インクや銀とカーボンとの混合インクを
用いて透明導電層上に塗布印刷して形成される導電性配
線と透明導電層間の接触抵抗値が高温環境下で変動しや
すい等の問題がある。
てなされたものであって、広い作動温度範囲、軽量、耐
衝撃性を備えたタッチパネルを提供することを目的とし
ている。
タッチパネルにより達成される。
隔をおいて対設されるとともに、両部材の対向内面に導
電層が形成されるてなる抵抗膜式タッチパネルにおい
て、第1の面状部材は、導電層が表面に形成される導電
層形成部材とそれを支持する支持部材とからなり、第2
の面状部材及び導電層形成部材には、非晶質ポリオレフ
ィン系樹脂シートが用いられ、前記支持部材は、その線
膨張係数が、第2の面状部材及び導電層形成部材の線膨
張係数との差が1×10-5/℃以内である。
非晶質ポリオレフィン系樹脂シートを用い、しかも導電
層形成部材を支持する支持部材に第2の面状部材及び導
電層形成部材の線膨張係数との差が1×10-5/℃以内
であるシートを用いているので、広い温度範囲(非晶質
ポリオレフィン系樹脂シートの優れた耐熱性、及び部材
間の線膨張係数の差を調整したことによる。)、軽量
(従来のようにガラス基板を用いないことによる。)、
耐衝撃性(従来のようにガラス基板を用いないことによ
る。)を備えたタッチパネルを実現することができる。
系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート又はアク
リル樹脂シートを用いることができる。
は、溶剤キャスティング法又は溶融押出法で形成するこ
とができる。
て、第1及び第2の面状部材に設けられた導電層に、互
いの吸着が生じ難い表面粗さを付与すれば、入力操作を
繰り返し行うときの誤入力を防止できる。
ッチパネルについて具体的に説明する。
分解図であり、図2は、組立後のX−X線矢視断面図で
ある。
ルであって、図1に示すように、タッチ側基板10と、
ディスプレイ側基板20とが、スペーサ30を介し空気
層31を形成する状態で対設されて構成されている。
いて操作者からの指や機器を用いた入力を受け付ける側
の面状部材であり、可撓性と耐熱性とに優れるとともに
透明性の高い素材からなり、両面にハードコート層11
が形成された導電層形成部材12と、当該ハードコート
層11の一の表面11aに形成されたパネルの中央部に
位置する導電層13とからなる。導電層13の対向する
2側辺には電極131、132が設けられている。そし
て、導電層形成部材12の端部でハードコート層11上
には図示しないコネクタが接続されるコネクタ電極13
3、134が形成され、このコネクタ電極133、13
4と前記電極131、132との間が配線パターン13
5,136で接続されている。
コート層21が形成された支持部材22と、当該ハード
コート層21の一の表面21a側に導電層形成部材23
を介して形成され、パネルの中央部に位置する導電層2
4とからなる。導電層形成部材23は、接着層25を介
してハードコート層21の表面21aに接着されてい
る。導電層24の対向する2側辺であって、前記導電層
13に形成された電極131,132の対向方向と直交
する方向の側辺には、電極241、242が形成されて
いる。そして、導電層形成部材23の端部には、前記同
様、コネクタと接続される一対のコネクタ電極243、
244が形成され、更に、このコネクタ電極243、2
44と前記電極241、242とを接続する配線パター
ン245,246が形成されている。また、導電層24
の表面には例えば、光硬化型のアクリル樹脂からなるド
ット状のスペーサ30(高さ10μm程度、直径10〜
50μm程度)が所定間隔(数mm間隔)を置いて配され
ている。
板20とは、導電層13と導電層24とが平行に対向す
る状態でそれらの周縁部で接着剤40により接着され
る。
系、セルロース系、メラミン系或はウレタン系の樹脂を
塗布して紫外線を照射することにより母材(導電層形成
部材12、支持部材22)の面全面に化学的に結合させ
ることで形成される厚み数μmの薄層である。
12の表面の硬度は、摩擦に対する耐久性、導電層の密
着性、適度な剛性を導電層に付与する観点から、鉛筆硬
度測定法でH以上にすることが好ましく、3H以上がよ
り好ましい。
ようなハードコート層を形成しても構わない。
らなるもので、従来から一般的なスパッタリング法、抵
抗蒸着法、電子ビーム蒸着法などの真空薄膜化技術を適
応して形成する。
ム、アンチモン添加酸化錫、フッ素添加酸化錫、アルミ
ニウム添加酸化亜鉛、カリウム添加酸化亜鉛、シリコン
添加酸化亜鉛、或は酸化亜鉛−酸化錫系、酸化インジウ
ム−酸化錫系、酸化亜鉛−酸化インジウム−酸化マグネ
シウム系金属酸化物を用いることができる。なお、導電
層は、1層でなくとも、異なる種類の金属酸化物で複数
層に形成しても構わない。
するというパターンは、ハードコート層11上及び導電
層形成部材23上全面に導電性の膜を形成した後、ウェ
ットエッチングにより形成する。
ンクを用いて塗布印刷により電極131,132、13
3、134、241、242、243、244、配線パ
ターン135、136、245、246を形成する。
酸化珪素、酸化チタン、酸化錫、酸化錫−酸化ハフニウ
ム系、酸化シリコン−酸化錫系、酸化亜鉛−酸化錫系、
酸化錫−酸化チタン系等の金属酸化物の層を単層若しく
は多層形成することもできる。このような層を形成する
ことによって、パネル自体の光透過率をより向上させる
ことができるのである。
の時の導電層どうしの物理的な吸着を防止できるように
調整してある。殊に、各導電層が形成される導電層形成
部材12及び導電層形成部材23双方共に採用してある
後述の非晶質ポリオレフィン系樹脂シートは、表面粗さ
が小さく極めて平坦なシートであるので、この上に形成
される導電層はそのシートの表面状態を反映することに
なり(ハードコート層を形成した場合であってもこのよ
うな事情は同じである。)、導電層の表面も平坦なもの
となる。従って、このままでは、入力操作の時の導電層
どうしが密着しやすく、入力操作を繰り返し行うときに
誤入力が生じやすい。
評価で0.05〜2μmかつ最大高さが0.6〜3μmの
範囲に設定する。導電層13及び24双方の表面粗さを
このように規定しても構わないし、また何れか一方のみ
の表面粗さを規定してもよい。
することができる。
材12(ハードコート層を形成したものでもよい)及び
導電層形成部材23の導電層形成面に所望の表面粗さを
有する金属ロールによりローリングプレスする方法 表面に凹凸を有する金型を熱圧着することで凹凸形
状を形成する方法 有機、又は無機の球状微粒子を配合したコーティン
グ剤をコートした後に導電層を形成する方法 上記の方法との方法との組み合わせ 上記の方法との方法との組み合わせ *接着層25について 接着層25は、所定の厚み(例えば、5〜100μm)
の粘着剤と可塑剤の混合物層である。粘着剤としては例
えば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系
粘着剤等を用いることができる。
ィスプレイ側の導電層24にも押圧は伝わり、当該導電
層24の一部は凹形状に弾性変形する。この弾性変形が
繰り返し行われれば、最悪は導電層自体の復元性が失わ
れてしまう。こうなれば、導電層24の表面に凹部が残
ったままになり、タッチパネルを用いた入力操作が適切
に行われなくなってしまう。ここで、接着層25は、導
電層24に弾性を付与する役割を果たし、このような問
題を回避するのに寄与する。
導電層形成部材23について 導電層形成部材12、及び導電層形成部材23には非晶
質ポリオレフィン系樹脂からなる所定の厚みのシートを
用いる。当該樹脂シートの厚みは、25μm〜300μ
mが好ましい。25μm未満になれば十分な機械的強度
が得られないからであり、300μmを超えれば脱水処
理に時間を要するためである。この非晶質ポリオレフィ
ン系樹脂シートは、次の(A)〜(E)のような幾つか
の特性があるため、タッチパネルを設計する上で好適な
部材である。
ば、以下の効果が挙げられる。
性の向上効果が得られる。従来の一般的に用いられてい
たポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート系或
はポリメチルメタクリラートからなる樹脂シートを用い
た場合に比べ透明性は顕著に向上する。
い温度環境で使用しても熱変形が生じにくく、誤入力の
要因を排除できるといった効果が得られる。
時に不可欠なハードコート層上に形成されるITO等の
透明導電層の上記ウェットエッチングプロセスでハード
コート層と導電層との密着性が低下しないといった効果
ある。
成時の、部材の乾燥が短時間に行えるといった効果があ
る。
は、結晶化を抑制すべくポリマー主鎖に立体的に嵩高い
官能基を導入したもの用いることができ、具体的には、
6−メチル−1,4,5,8−ジメタノ−1,4,4
a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロナフタレンの開
環重合体の水素添加物であるゼオネックス(日本ゼオン
社の商品群名)、ノルボルネン樹脂系のアートン(JS
R社の商品群名)、エチレン−ノルボルネン付加共重合
体やエチレン‐テトラシクロドデセン付加重合体である
アペル(三井石油化学社の商品群名)等を用いることが
できる。
い、本実施の形態では、公知の溶剤キャスティング法
(溶剤流延法)又は溶融押出法によって樹脂シートを作
製する。溶剤キャスティング法により作製したシートの
方が、製造時に酸化による着色が生じ難いこと、従って
透明性が高いこと等の点から好ましい。
適度な厚み(例えば、0.3mm〜3mm)を有する板体で
あり、導電層形成部材12、及び導電層形成部材23と
の線膨張係数の差が、1×10-5/℃以内となるような
素材から構成されている。具体的には、非晶質ポリオレ
フィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメ
タクリラートなどのアクリル樹脂を用いることができ、
中でも耐熱性が高いポリカーボネート、非晶質ポリオレ
フィン系樹脂が好ましい。また、支持部材22は、上記
素材からなる複数の樹脂シートを積層したものであって
も構わない。
材12及び導電層形成部材23の線膨張係数との差が1
×10-5/℃以内となる素材を選択することにより、従
来よりも幅広い−40℃〜100℃という作動温度にお
いても、線膨張係数の差に起因したたわみを抑えること
ができる。
内に設定すれば、各部材の体積変化の差を極めて小さく
抑えられ、従って、体積変化に伴う応力の発生を抑えら
れるので、結局は、パネルの変形を抑えるのに有効なの
である。
作製したタッチパネルPA1、PA2の特性を調べた結果に
ついて説明する。
すような主な素材で構成した。
2、導電層形成部材23にはアートンを、支持部材22
にはポリカーカーボネートを、接着層25には日東電工
株式会社製の両面粘着テープHJ9150Wを使用して
ある。
2、導電層形成部材23及び支持部材22すべてにアート
ンを、接着層にはパネルPA1同様に日東電工株式会社製
の両面粘着テープHJ9150Wを使用してある。
チ側の導電層形成部材にはポリエチレンテレフタラート
(PET)を、ディスプレイ側の導電層形成部材にはアー
トンを、支持部材にはポリカーボネート(PC)を、接着
層には上記同様に日東電工株式会社製の両面粘着テープ
HJ9150Wを使用してある。
4は、タッチ側の導電層形成部材及びディスプレイ側の
導電層形成部材にはポリエチレンテレフタラート(PE
T)を、支持部材にはポリカーボネート(PC)を、接着
層にはここでも上記同様に日東電工株式会社製の両面粘
着テープHJ9150Wを使用してある。
記素材の組み合わを採用することにより導電層形成部材
12、導電層形成部材23及び支持部材22の線膨張係
数の差が1×10-5/℃以下になる。
の導電層形成部材、ディスプレイ側の導電層形成部材及
び支持部材の素材の組み合わせは、その線膨張係数の差
が1×10-5/℃を超える値の組み合わせである。
1〜PA4を以下の条件の環境におき、それらの特性を検
証した。
度上昇速度2℃/minで100℃まで昇温させ、当該10
0℃下に100分さらすというサイクルを100サイク
ル繰り返した場合(100℃から−40℃への温度降下
速度は、2℃/minで行った。)における、タッチパネル
の変形の度合いを調べた。
タ電極133、134、コネクタ電極243,244の
端子間抵抗を同時に調べた。
ネルPA3及びPA4は、0℃付近でポリエチレンテレフタ
レートを使用した部材のたわみによるパネル全体の変形
が発生したが、実施例に係るタッチパネルPA1及びPA2
双方ともに、−40℃及び100℃下での変形は見られ
なかった。
置した場合に、タッチパネルPA3及びPA4では、変形は
回復しなかったことからこのタッチパネルPA3及びPA4
には、低温(−40℃)、高温(100℃)の環境下に
さらすことにより、致命的な変形が発生したことがうか
がえる。一方、タッチパネルPA1及びPA2では、100
サイクル実験終了後室温に放置した場合にも変形は見ら
れなかった。
20サイクルぐらいのときに、初期値の1.1倍、タッ
チパネルPA4では2倍に達していたが、タッチパネルPA
1及びPA2ともに、100サイクル繰り返しても1.1
倍と極めて優れた安定性を示したタッチパネルPA3及び
PA4については、電極の配線構造によっては、20サイ
クルぐらいで端子間抵抗が初期の3倍にも達する。タッ
チパネルPA1及びPA2ではこのような配線構造の違いに
よる抵抗の変化は認められなかった。
チパネルは、第1の面状部材は、導電層形成部材とそれ
を支持する支持部材とからなり、第2の面状部材及び導
電層形成部材には、非晶質ポリオレフィン系樹脂シート
が用いられ、前記支持部材には、その線膨張係数が、第
2の面状部材及び導電層形成部材の線膨張係数との差が
1×10-5/℃以内である部材を用いる。
形成部材に非晶質ポリオレフィン系樹脂シートを用い、
しかも導電層形成部材を支持する支持部材に第2の面状
部材及び導電層形成部材の線膨張係数との差が1×10
-5/℃以内である透明シートを用いているので、広い温
度範囲、軽量、耐衝撃性を備えたタッチパネルを実現す
ることができる。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1及び第2の面状部材が、一定間隔を
おいて対設されるとともに、両部材の対向内面に導電層
が形成されるてなる抵抗膜式タッチパネルにおいて、 第1の面状部材は、導電層が表面に形成される導電層形
成部材とそれを支持する支持部材とからなり、 第2の面状部材及び導電層形成部材には、非晶質ポリオ
レフィン系樹脂シートが用いられ、 前記支持部材は、その線膨張係数が、第2の面状部材及
び導電層形成部材の線膨張係数との差が1×10-5/℃
以内であることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル。 - 【請求項2】 前記支持部材は、非晶質ポリオレフィン
系樹脂シート、ポリカーボネート系樹脂シート又はアク
リル樹脂シートであることを特徴とする請求項1記載の
抵抗膜式タッチパネル。 - 【請求項3】 前記非晶質ポリオレフィン系樹脂シート
は、溶剤キャスティング法又は溶融押出法で形成された
ものであることを特徴とする請求項1又は2記載の抵抗
膜式タッチパネル。 - 【請求項4】 第1及び第2の面状部材に設けられた導
電層は、互いの吸着が生じ難い表面粗さを有することを
特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の抵抗膜式タッ
チパネル。
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