JP2004178283A

JP2004178283A - タッチパネルおよび表示装置

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Publication number: JP2004178283A
Application number: JP2002343948A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Saida; 博文齊田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】書き心地のよい入力荷重で入力可能なタッチパネル及びこのタッチパネルを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】透明導電膜からなる電極を有する可動基板と固定基板とが、電極同士が空気層を挟んで相対するように配置されている抵抗膜式タッチパネルであって、（ｉ）可動基板が偏光機能を有し、視認側に位置しており、（ｉｉ）相対する前記電極のいずれか一方が、複数のドットスペーサーを有し、（ｉｉｉ）該ドットスペーサーの電極からの高さｈ（ｍ）、ドットスペーサーの配置間隔ｐ（ｍ）、可動基板の厚さｔ（ｍ）、および可動基板の曲げ弾性率Ｅ（Ｎ／ｍ^２）が、入力荷重をＦとしたとき、式（１）を満たすタッチパネル、並びにこのタッチパネルを備えた表示装置。

【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抵抗膜式タッチパネル及び同タッチパネルを搭載した表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種表示装置において、表示機能のみならず表示画面上において手書き入力機能を付加させたものがある。これらの手書き入力手段の一つとして、透明導電性フイルム等によって構成したタッチパネルが用いられている。このタッチパネルは、少なくとも一方が可撓性の２枚の透明導電性基板をその間に所定の空隙を有するようにドットスペーサーを介在させて貼り合わせた構成となっている。タッチパネルの表示側の基板としては、ハードコート層が設けられた厚み１７５μｍ〜１８８μｍ程度のＰＥＴフイルムが一般的に用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
これらのタッチパネルでは、可撓性を有する表示側の基板を押圧することで、押圧した箇所の２枚の基板上の透明導電膜からなる電極同士が接触する。このとき接した電極の位置を、電圧レベルの変化を検出することで押圧箇所の座標として検出することができる。
【０００３】
また、液晶表示装置の偏光板と液晶セルの間に、抵抗膜式タッチパネルの機能を挿入したインナータイプタッチパネルが提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献２参照）。この方式によれば、偏光板と位相差板とを組み合わせた円偏光板を液晶セルに対しタッチパネル部の表示側（視認側）の基板に配置することで、タッチパネル内部の界面反射が著しく低減され、視認性が向上する。この円偏光板は、表面の反射を低減させるために用いられている。このような基板を用いた場合、表示側の基板は複数層の構成となるため剛性が大きくなる。
【０００４】
ところで、一般に、タッチパネルの入力特性として入力荷重値は、ペーパーライクの書き味を求めると、０．１Ｎ〜１．０Ｎとなる。高筆圧となるほど筆記耐久性が低下することや、携帯端末用途ではさらに軽い操作性が求められていることから、タッチパネルの入力特性としてある程度低い入力荷重が望まれるが、一方で極めて弱い入力荷重により作動した場合、書き心地が悪くなり、基板の反りによる誤作動も起こりやすくなるため最低限の入力荷重は確保する必要がある。
【０００５】
また、タッチパネルは、良好な入力特性を得るためには、押圧された個所では良好に電極が接触し、押圧されない個所は十分に２枚の電極が離れた状態を保つ必要がある。さらには、パネル全面にわたって入力の際に必要な押圧力は均一でなければならない。そのために、タッチパネル全面で２つの電極間の空隙を均一に保つ必要があり、具体的には、２つの電極間のドットスペーサーはタッチパネル全面で等間隔に配置すると共に、各ドットスペーサーは均一な形状にすることが必要である。
【０００６】
ところが、上記のように視認性を向上させるために表示側の基板に円偏光機能を持たせたタッチパネルにおいては、該基板が複数層からなり、剛性も大きくなるために、従来のドットスペーサーの間隔や形状では入力荷重が大きくなる問題があった。このようなタッチパネルは入力荷重が大きく、ペン入力を行なう場合には書き心地が悪く、携帯端末用途にも適さないものであった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１２７８２２号公報
【非特許文献１】
三谷雄二監修，「タッチパネルの基礎と応用」，テクノタイムズ社，ｐ．６５
【非特許文献２】
「月刊ディスプレイ」，１９９９年１月号，ｐ．６９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、故意でない押圧や基板の反り等による誤作動がなく、且つパネルを押圧する際に大きな力を必要とせず、ペン入力の際にも書き心地のよい、入力特性および耐久性に優れたタッチパネルを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、このように入力特性および耐久性に優れたタッチパネルを備えた表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記構成のタッチパネルおよびそれを備えた表示装置により達成される。
１．透明導電膜からなる電極を有する可動基板と固定基板とが、電極同士が空気層を挟んで相対するように配置されている抵抗膜式タッチパネルであって、
（ｉ）可動基板が偏光機能を有し、視認側に位置しており、
（ｉｉ）相対する前記電極のいずれか一方が、複数のドットスペーサーを有し、
（ｉｉｉ）ドットスペーサーの電極からの高さｈ（ｍ）、ドットスペーサーの配置間隔ｐ（ｍ）、可動基板の厚さｔ（ｍ）、および可動基板の曲げ弾性率Ｅ（Ｎ／ｍ^２）が、入力荷重をＦ（Ｎ）としたとき、下記数式（１）を満たすことを特徴とするタッチパネル。
数式（１）
【００１０】
【数２】

【００１１】
２．下記数式（２）を満たすことを特徴とする上記１に記載のタッチパネル。
数式（２）
１００＜ｐ／ｈ＜５００
３．可動基板の厚さｔが５０μｍ〜４５０μｍであり、その曲げ弾性率Ｅが１．０×１０^９Ｎ／ｍ^２〜６．０×１０^９Ｎ／ｍ^２であることを特徴とする上記１または２に記載のタッチパネル。
４．可動基板が少なくとも偏光板と位相差板を有することを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載のタッチパネル。
５．上記１〜４のいずれかに記載のタッチパネルを搭載したことを特徴とする表示装置。
【００１２】
本発明のタッチパネルは、上記数式（１）、好ましくはさらに数式（２）を満たすことを特徴とするものである。
本発明者らは、可動基板の剛性やドットスペーサーの配置・形状により入力特性が変化する状況を種々検討した結果、可動基板に偏光板とλ／４板を積層することによって円偏光機能をもたせたインナータイプのタッチパネルなど、可動基板の剛性が大きな場合でも、その可動基板の厚さ（ｔ）と曲げ弾性率（Ｅ）及びドットスペーサーの高さ（ｈ）と配置間隔（ｐ）を適切に設けることによって、書き心地の良い入力荷重で良好な入力特性を有するタッチパネルを設計可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明によれば、上記数式（１）、好ましくはさらに数式（２）を満たすことで、入力を意図しない場合の押圧や基板の反り等による誤作動がなく、且つパネルを押圧する際に大きな力を必要とせず、ペン入力の際にも書き心地のよい、入力特性及び耐久性に優れたタッチパネルを実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明をさらに詳細に説明する。
本明細書において、「可動基板」は押圧を受けて弾性変形する、本発明のタッチパネルの表示側に位置する基板であり、「固定基板」は表示側の基板と対向して配置される基板である。
図１に本発明におけるタッチパネルの代表的な一例の概略断面図を示す。図１において、可動基板１と固定基板２には各々透明導電膜からなる電極４，５が形成されており、かつこれら２枚の基板は電極同士が空気層を挟んで相対するように配置されタッチパネルを構成している。電極４上にはドットスペーサー１１が設けられている。ドットスペーサー１１は電極５上に設けることもできる。
図１において、可動基板１は、支持体としてλ／４板６，偏光素子８，保護膜７からなる円偏光板を用いていて、このタッチパネルを液晶表示装置の液晶セル上に適用することにより、円偏光板により表面反射を低減させたインナータイプタッチパネルとして用いることができる。さらに、耐擦傷性、反射防止能を付与するために、ハードコート層９、反射防止層１０を設けることもできる。
以下に本発明のタッチパネルに用いられる各部材について詳細に説明する。
【００１４】
［固定基板］
本発明のタッチパネルに用いられる固定基板は少なくとも片面に透明導電膜からなる電極を有していればよく、支持体部分の材料や構成に関しては、特に制限されるものではない。固定基板の支持体に用いられる材料としては、例えば、ガラス、非晶性フイルム、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、セルロースエステル、環状オレフィンなどのポリマーフィルムなどが挙げられる。
【００１５】
［可動基板］
本発明のタッチパネルに用いられる可動基板の支持体を構成する材料としては、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリカーボネート誘導体（帝人（株）：ＷＲＦ−５）、セルロースアシレート系樹脂（セルローストリアセテート、セルロースジアセテート）、ポリオレフィン系樹脂（日本ゼオン（株）：ゼオノア、ゼオネックス）、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン、ノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ（株）：アートン）、ポリエステル系樹脂（ＰＥＴ、ＰＥＮ）、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルケトン、などが挙げられ、中でもポリカーボネート誘導体やセルロースアシレート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ノルボルネン系樹脂が好ましい。
また、機能性を付与する等の目的で、支持体にさらに少なくとも１種類以上の異なるポリマーフィルムを貼り合わせて使用しても構わない。
【００１６】
可動基板に偏光板と位相差板とを含めることは、可動基板に反射防止や視野角補償などの光学機能を付与できるので好ましい。偏光板や位相差板は、従来公知のものを使用することができ、例えば偏光板として、（株）サンリッツ製「ウルトラスーパーハイコントラスト（ＵＨＬＣ２−５６１８）」、位相差板として、帝人（株）製「ポリカーボネート樹脂（ピュアエースＷＲ−Ｗ）」が使用できる。
【００１７】
特に、偏光板とλ／４板を用いた円偏光板を可動基板の支持体として用い、本発明のタッチパネルを液晶表示装置と組み合わせてインナータイプのタッチパネルとして用いることができ好ましい。
可動基板の支持体部分として用いる円偏光板は、市販の偏光板にλ／４板を貼り合せたものでもよいし、従来の偏光板の保護膜の代わりにλ／４板を用いたものでもよく、少なくとも１枚以上のポリマーフィルムを貼り合せたものを用いることができる。貼り合わせ方法は特にはこだわらないが、粘着剤やケン化などのポリマーフィルム表面の親水化、粗面化処理後にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）による接着を用いることができる。
可動基板の支持体としては、特開平５−１２７８２２号公報、特開平１０―１８６１３６号公報、特開平１１―１３４１１２号公報等に記載されている円偏光機能を持つものを使用することもできる。
【００１８】
タッチパネルの可動基板の表面には、ハードコート層や反射防止層などが、貼付けやコーティングにより付与されていてもよい。
【００１９】
本発明のタッチパネルにおいて上記数式（１）（２）を満足させる上で、また、環境の変化による可動基板の反りを小さく抑える等の観点から、可動基板の厚みｔ（全厚み）は、好ましくは５０μｍ以上４５０μｍ以下であり、より好ましくは８０μｍ以上３５０μｍ以下である。
また、可動基板の曲げ弾性率Ｅは、好ましくは１．０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上６．０×１０^９Ｎ／ｍ^２以下であり、より好ましくは１．５×１０^９Ｎ／ｍ^２以上５．７×１０^９Ｎ／ｍ^２である。可動基板の曲げ弾性率Ｅは、可動基板の材料、層構成、厚みを適宜選択することにより調整することができる。
【００２０】
［ドットスペーサー］
タッチパネルは、良好な入力特性を得るためには、押圧された個所では良好に電極が接触し、押圧されない個所は十分に２枚の電極が離れた状態を保つ必要があり、さらにはパネル全面で均一な押圧力でＯＮ／ＯＦＦがなされなければならない。そのために、タッチパネル全面で２つの電極間の空隙を均一に保つ必要があり、２つの電極間にドットスペーサー（ドット、スペーサーとも呼ぶ）をタッチパネル全面に配置する。
【００２１】
タッチパネルは表示装置の表示側に配置されることが多いために表示画面の表示特性を損なわないことが必要である。
ドット形状としては、半球状でもよく、円柱状でも構わず、六角柱状や三角柱状などの形状でもよい。ドットスペーサーの高さｈとしては、３μｍ以上１５μｍ以下程度が工業的に安価なスクリーン印刷法を用いて形成することが可能であり、達成容易である。
【００２２】
ドットスペーサーの高さが３μｍ未満であると非常に弱い入力荷重や、僅かな可動基板の反りなどによって入力されてしまい、誤動作の原因となることがある。一方、１５μｍを超える高さであると、ペンでの入力時に、高い入力荷重が必要となり、筆記感が悪くなる場合がある。さらに、ペン入力時にペンが引っかかることによっても筆記感が悪くなる場合がある。
【００２３】
ドットスペーサーの配置は、隣り合うドットスペーサーの間隔が小さい場合ペン入力時に高い入力荷重が必要となり、筆記感が悪くなる。隣り合うドットスペーサーの間隔が大きい場合、故意でない弱い入力荷重で動作することや、可動基板の反りなどによって、意図した点と異なる点が入力されてしまうことがある。
本発明では、ドットスペーサーの高さｈ（ｍ）、スペーサー同士の間隔ｐ（ｍ）、可動基板の曲げ弾性率Ｅ（Ｎ／ｍ^２）、およびその厚さｔ（ｍ）は、入力荷重をＦとしたとき、下記数式（１）、好ましくはさらに数式（２）を満たすことにより、上記問題を回避し、良好な書き心地を得ることができる。
数式（１）
【００２４】
【数３】

【００２５】
数式（２）
１００＜ｐ／ｈ＜５００
【００２６】
ドットスペーサーの配置は規則的に配置されていても構わないし、上記範囲内であれば、不規則に配置されていてもよい。また、タッチパネルの中心部と周辺部とでその間隔を変化させて配置させても構わない。
【００２７】
タッチパネルの設計（ドットスペーサーの高さ・配置の決定）は、次のようにして、最初に最適な入力荷重Ｆを設定して行なうことができる。
すなわち、書き心地の点から入力荷重Ｆを設定し、用いる可動基板の厚さｔ、曲げ弾性率Ｅを求める。次に、印刷するドットスペーサーの高さｈを１０μｍ程度に決めると、上記数式（１）より印刷すべきドットスペーサーの間隔ｐを決めることができる。
【００２８】
通常、上記のように、最適な入力荷重Ｆを設定してタッチパネルの設計は行われるが、実際に作製したタッチパネルの入力荷重（実測値）は初期に設定した値（設計値）からいくらかのずれが生じる場合もある。この場合は、数式（１）と（２）の範囲で印刷すべきドットスペーサの間隔を調整する事で最適の書き心地を実現することができる。
【００２９】
さらには、ドットスペーサーの間隔ｐは、下記数式（３）により設計するのが好ましい。
数式（３）
【００３０】
【数４】

【００３１】
上記数式（３）の理論的説明はつかないが、設計値と実測値が非常に良く一致するので、数式（３）を満足するようにタッチパネルを設計すれば、所望の最適な入力荷重を実現することができる。
後述するように、書き心地の点や誤作動を防止する点から、タッチパネルの入力荷重の最適値はおよそ０．１〜０．３Ｎ（およそ０．２Ｎ）となるが、０．０５〜１．０Ｎの範囲にあれば入力荷重として問題はない。数式（１）は、この０．０５〜１．０Ｎの入力荷重の範囲もカバーするように数式（３）に基づいて定めた式である。
【００３２】
ドットスペーサーは、固定基板または可動基板いずれかの透明導電膜からなる電極上に形成する。形成法は、スクリーン印刷による方法が安価であり工業的に優れていると考えられるが、リソグラフィなどの方法を用いてもよい。
ドットスペーサーは、たとえばメラミンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メタアクリルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂などのアクリレート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などの透明な光硬化型樹脂をフォトプロセスで微細なドット状に形成して得ることができる。また、印刷法により微細なドットを多数形成してドットスペーサーとすることもできる。
【００３３】
［入力荷重］
タッチパネルの入力荷重は、ペンなどによって可動基板が押圧され、固定基板と接触することでタッチパネルがＯＮされたときの荷重を表す。入力させるためのペン先には、０．６Ｒ〜１．２Ｒのものを用いることが好ましく、特に好ましくは０．８Ｒである。ペンは筆記用のボールペンやシャーペンの形状や材質の近いものでもよく、特に材質や形状が規定されるものではない。しかしながら、最も好ましくは０．８Ｒのポリアセタールペンを用いることである。
タッチパネルの入力荷重を測定する位置としては、タッチパネル周辺部から少なくとも１０ｍｍ以上離れた、部分を押圧することが好まく、タッチパネル中心部とは、周辺部から１０ｍｍ以上離れた部分のことである。
【００３４】
入力荷重値は、ストレスなく入力するために、１．０Ｎ以下であることが好ましく、より好ましくは０．４Ｎ以下であること、さらに好ましくは０．３Ｎ以下であることである。
入力荷重値が１．０Ｎより大きくなると、重い入力感となり、円滑に入力することが困難となる。入力荷重値が０．０５Ｎ以下であると、入力感が乏しく好まれず、また、故意でない弱い荷重によって動作することがあり、誤動作の原因となる。入力荷重値の下限は０．０５Ｎ以上であり、より好ましくは０．１Ｎ以上である。また、入力荷重値はタッチパネル面内で均一であることが好ましい。
【００３５】
入力荷重値を測定する装置としては、ソレノイドで入力ペンに加わる荷重を調整し、タッチパネルの上下基板が電気的に接することをテスターで入力を判定しながら、入力した最小荷重を電子秤で読み取るものが挙げられる。
入力荷重値は、ドットスペーサーの間隔と高さを、前記数式（１）および（２）の範囲で可動基板の厚さｔと曲げ弾性率Ｅに応じて変化させることによって、書き心地の良い上記範囲内にすることができる。
【００３６】
［透明導電膜］
タッチパネルに用いられ、電極を構成する透明導電膜としては、表面抵抗率が１０００Ω／□以下であることが好ましく、２００Ω／□以上６００Ω／□以下であることがさらに好ましい。
透明導電膜の表面抵抗率を上記のような値にするためには、スパッタリング、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法などの真空成膜法によっても、大気圧での気相成長法によって透明導電膜を形成しても構わない。
【００３７】
真空成膜法にとしては「透明導電膜の新展開」シーエムシー、澤田豊監修「月刊ディスプレイ」１９９９年９月号に記載の方法を用いることができる。
成膜する金属酸化物としてはＩｎ_２Ｏ_３系（Ｓｎなどドープ品、ＩＴＯ含む）、ＳｎＯ_２系（Ｆ、Ｓｂなどドープ品含む）、ＺｎＯ系（Ａｌ、Ｇａなどのドープ品含む）またはこれらの複合品Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ系などが挙げられる。金属窒化物としてはＴｉＮなどが挙げられる。また、銀などと共に成膜しても良い。
【００３８】
［表示装置］
本発明のタッチパネルは、様々な表示装置と組み合わせて用いることができる。例えば、カソードレイチューブ（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）、無機ＥＬデバイス、有機ＥＬデバイス、液晶表示装置などである。この表示装置の中では、液晶表示装置と組み合わせて用いるのが好ましく、特に反射型液晶表示装置もしくは半透過型液晶表示装置に用いるのが好ましい。
【００３９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
［実施例１］
（可動基板の作製）
λ／４板として、延伸ポリカーボネイトフィルム（帝人製ピュアエースＷＲ−Ｒ）を用い、このλ／４板上にロールコーターにて３μｍのハードコート層を塗布した後、巻取り式スパッタ装置にてＩｎ_２Ｏ_３とＳｎＯ_２からなる厚み１５ｎｍの透明導電膜を形成した。この透明導電膜の表面抵抗を４端子法にて測定した結果、４００Ω／□であり、光の透過率は８６％であった。
【００４１】
ＰＶＡフイルムをヨウ素１．０ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム６０．０ｇ／Ｌの水溶液に２５℃にて３０秒浸漬し、さらにホウ酸４０ｇ／Ｌ、ヨウ化カリウム３０ｇ／Ｌの水溶液に２５℃にて１２０秒浸漬後、延伸し偏光素子を作製した。
偏光素子の両側にポリビールアルコール系粘着剤（クラレ社製ポバール）を塗工し、一方にセルローストリアセテートフィルム（富士写真フイルム社製ＴＤ８０）を、他方には予めハードコート層と反射防止層を付与したセルローストリアセテートフィルム（富士写真フイルム社製ＴＤ８０）の反射防止層のない面を貼り合わせた。この積層化したフイルムの反射防止層の無い面上には、更に粘着剤（日東電工製ＣＳ−９６１１）を用いて、前記の透明導電膜を形成した延伸ポリカーボネイトフィルムを、透明導電膜を外側にして貼着した。尚、このときの偏光素子の吸収軸とλ／４板の遅層軸のなす角度は実質的に４５°であった。この様にして得られた積層フイルムの透明導電膜側にスクリーン印刷法にて、タッチパネルの電気配線が可能となるように絶縁コート（アサヒ化学研究所ＵＶＦ−１０Ｔ約２０μｍ）および銀電極（日本アチソン社製４６１ＳＳ約１０μｍ）を印刷し硬化させた。
このようにして円偏光板としての機能を有し、透明導電膜が形成されている厚み３２５μｍのタッチパネル用可動基板を得た。この可動基板の曲げ弾性率を引張・圧縮試験機（エーアンドデー社製）によって、曲げ弾性率を測定した結果１．５３×１０^９Ｎ／ｍ^２であった。
【００４２】
また、上記ハードコート層および反射防止層については以下の手順にて作製した。
（ハードコート層の形成）
（１）ハードコート用素材の作製
（開環重合性基含有化合物Ａの合成）
メチルエチルケトン（ＭＥＫ）２７５ｍｌを窒素気流下、６０℃で１時間攪拌後、Ｖ−６５（和光純薬製重合開始剤）０．５ｇをＭＥＫ８．３ｍｌに溶解したものを全量添加した。その後、グリシジルメタクリレート（５０ｇ）を２時間かけて滴下し、滴下終了後、Ｖ−６５（０．５ｇ）のＭＥＫ（８．３ｍｌ）溶液を添加し、２時間反応させた。その後、反応温度を８０℃として２時間反応させ、反応終了後、室温まで冷却させた。得られた反応溶液をヘキサン１０Ｌに１時間かけて滴下し、沈殿物を３５℃、８時間減圧乾燥し、開環重合性基含有化合物Ａを４５ｇ得た。
【００４３】
（無機架橋微粒子分散液の調製）
セラミックコートのベッセルに各試薬を以下の量を計量した。
・メチルイソブチルケトン２３４ｇ
・アニオン性官能基含有表面処理剤
Ｈ_２Ｃ＝ＣＨＣＯＯ（Ｃ_５Ｈ_１０ＣＯＯ）_２Ｈ３６ｇ
・アルミナＣ（日本アエロジル（株）社製平均粒径：１３ｎｍ）１８０ｇ
上記混合液をサンドミル（１／４Ｇのサンドミル）にて１６００ｒｐｍ、１０時間微細分散した。メディアは１ｍｍφのジルコニアビーズを１４００ｇ用いた。分散後、ビーズを分離し、表面処理した無機架橋微粒子分散液を得た。
【００４４】
（ハードコート液（ｈ−１）の調製）
エチレン性不飽和基含有化合物（ＤＰＨＡ：ジペンタエリスリトールペンタアクリレート／ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物（日本化薬（株）製））と開環重合性基含有化合物Ａとラジカル重合開始剤（イルガキュア１８４（チバガイギー社製））とカチオン重合開始剤（ＵＶＩ−６９９０（ユニオンカーバイド日本（株）製）をメチルイソブチルケトン／メチルエチルケトン混合溶液（１／１）に溶解後、上記無機架橋微粒子分散液の混合液を添加し、３０分間攪拌し、ハードコート液を作製した。なお、エチレン性不飽和基含有化合物と開環重合性基含有化合物との混合比は、質量比で６５：３５であり、架橋微粒子は、ハードコート層中の体積充填率が１２．８％になるように調整した。
重合開始剤は、エチレン性不飽和基含有化合物と開環重合性基含有化合物の総質量に対し、ラジカル重合開始剤とカチオン重合開始剤を各々２．９質量％ずつ添加した。
【００４５】
（２）ハードコート付きセルローストリアセテートフィルムの作製
セルローストリアセテートフィルム（富士写真フイルム社製ＴＤ８０）上に、上記にて作製したハードコート液をワイヤーバーで塗布、１００℃で２分乾燥し、７５０ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線照射後、１００℃、１０分加熱することによって、１０μｍのハードコート付きセルローストリアセテートフィルムを作製した。
【００４６】
（反射防止層の形成）
（１）高屈折率層塗布液の調製
二酸化チタン微粒子（ＴＴＯ−５５Ｂ、石原産業（株）製）３０．０質量部、カルボン酸基含有モノマー（アロニクスＭ−５３００東亞合成（株）製）４．５質量部およびシクロヘキサノン６５．５質量部を、サンドグラインダーミルにより分散し、質量平均径５５ｎｍの二酸化チタン分散液を調製した。前記二酸化チタン分散物にジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ、日本化薬（株）製）と、光ラジカル重合開始剤（イルガキュア１８４、チバガイギー社製、モノマーの合計量（ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アニオン性モノマーおよびカチオン性モノマーの合計量に対し５％）とを混合し、高屈折率層の屈折率が１．８５になるように調整した。
【００４７】
（２）低屈折率層塗布液の調製
ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＴＡ、日本化薬（株）製）６０質量部、光ラジカル重合開始剤（イルガキュア１８４、チバガイギー社製）２質量部、メガファック５３１Ａ（Ｃ_８Ｆ_１７ＳＯ_２Ｎ（Ｃ_３Ｈ_７）ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＣＯＣＨ＝ＣＨ_２、大日本インキ化学工業（株）製）９質量部、およびメチルエチルケトンを混合、攪拌して、低屈折率層の塗布液を調製した。
屈折率の調整は、二酸化ケイ素微粒子（アエロジル２００、日本アエロジル（株）製）３０．０質量部、カルボン酸基含有モノマー（アロニクスＭ−５３００東亞合成（株）製）４．５質量部およびシクロヘキサノン６５．５質量部を、サンドグラインダーミルにより分散調整した、質量平均径１２ｎｍの二酸化ケイ素微粒子分散液を添加して、屈折率が１．５３となるように行った。
【００４８】
（３）反射防止層付きセルローストリアセテートフィルムの作製
上記で作製したハードコート層付きセルローストリアセテートフィルムのハードコート層上に、高屈折率層塗布液を、ワイヤーバーを用いて乾燥膜厚が７５ｎｍになるように塗布、乾燥、紫外線照射し、さらに、高屈折率層の上に、上記低屈折率層塗布液を乾燥膜厚が９０ｎｍになるように塗布、乾燥、紫外線照射し、反射防止層を形成した反射防止層付きセルローストリアセテートフィルムを得た。
【００４９】
（固定基板の作製）
厚み０．７ｍｍのガラス基板（セントラル硝子社製品番ＦＬ０．７）上にスパッタ装置にてＩｎ_２Ｏ_３とＳｎＯ_２からなる透明導電膜を１６ｎｍ形成した。この透明導電膜の表面抵抗を４端子法にて測定した結果、４２０Ω／□であった。
【００５０】
得られたガラス基板上に、次のようにしてドットスペーサーを設けた。
印刷機として市販のスクリーン印刷装置（東海精機（株）ＰＣ６０５）を用いた。入力荷重を０．２Ｎを想定し、ドットスペーサーの高さｈをおよそ１０μｍと仮定し、上記数式（３）を用いてドットスペーサーの配置間隔ｐを計算すると２．６ｍｍであったので、印刷原版のスクリーンとして、２ｍｍピッチで網目状に直径４０μｍφの孔が形成されている厚さ３０μｍのポリイミド版を用いた。インクとして光硬化型樹脂（（株）アサヒ化学研究所製ＵＶＦ−１０Ｔ−ＤＳ）を用いて、適宜メタクリル酸２−ヒドロキシエチルにて希釈して印刷条件を変えながら印刷を行なった。印刷後にはＵＶ照射装置にて硬化を行なった。得られたドットの径は光学顕微鏡にて、高さは触針式段差計にて測定を行なった。直径５０μｍ、高さ８．４μｍのドットが得られた。
ドットスペーサー印刷後、タッチパネルの電気配線が可能となるように絶縁レジスト（アサヒ化学製ＵＶＦ−１０Ｔ、約２０μｍ）、銀電極（日本アチソン製４６１ＳＳ、約１０μｍ）を印刷して硬化させた。
なお、得られたドットスペーサーに対して、前記数式（１）の左項の値は０．４ｍｍであり、右項の値は８．８ｍｍであり、ｐは２．０ｍｍであるので、数式（１）は満たされている。また。ｐ／ｈは２３８であるので、数式（２）も満たされている。
【００５１】
（タッチパネルの作製）
可動基板を上記のドット及び電気配線が施された固定基板と透明導電膜（抵抗膜）同士が対向するように粘着剤（帝国インキ製造（株）製ＵＶＴＡＣ−２８００）を介して接着し、同時にフレキシブル電極（日本黒鉛工業（株）製）を熱圧着によって取り付け、入力有効領域が４０ｍｍ×５０ｍｍのタッチパネルを作製した。
【００５２】
（入力荷重の測定）
入力荷重は先端が０．８Ｒのポリアセタールペンを用いて、入力荷重測定装置（（株）タッチパネル研究所製）にて、タッチパネルの有効領域の中心部を測定した。その結果、０．２２Ｎと理想的な書込み荷重にすることができた。いずれのタッチパネルにおいても誤動作なく、良好な書き心地を得ることができた。
【００５３】
［実験例］
上記数式（３）について、計算入力荷重値（設計値）と実測入力荷重値（実測値）を比較した実験例について図面を参照して説明する。なお、タッチパネルの作製、入力荷重値の測定法を実施例１と同様にした。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、高さｈが８．４μｍ（ドット径（スクリーン版の設計値）φ４０μｍ）で、配置間隔ｐが２．０，３．０，４．０ｍｍのドットスペーサーを配置した固定基板と、６種類の可動基板（弾性率と厚さを変化させた６種類）とからなるタッチパネルに対する入力荷重の計算値と実測値を示す。
図５，６には、
▲１▼高さｈ＝１７．６μｍ、配置間隔ｐ＝１．０ｍｍ（図５（ａ））
▲２▼高さｈ＝１８．８μｍ、配置間隔ｐ＝１．５ｍｍ（図５（ｂ））
▲３▼高さｈ＝１７．１μｍ、配置間隔ｐ＝２．０ｍｍ（図５（ｃ））
▲４▼高さｈ＝１８．０μｍ、配置間隔ｐ＝３．０ｍｍ（図６（ａ））
▲５▼高さｈ＝２６．７μｍ、配置間隔ｐ＝６．０ｍｍ（図６（ｂ））
のドットスペーサー（ドット径φ（スクリーン版設計値）はいずれも８０μｍ）を配置した固定基板それぞれと、６種類の可動基板（弾性率と厚さを変化させた６種類）とからなるタッチパネルに対する入力荷重の計算値と実測値を示す。
【００５４】
図４〜図６より、計算値と実測値がよく一致していることが分かる。
したがって、数式（３）に基づいて定めた数式（１）を満足するように、タッチパネルを設計することにより、所望の入力荷重値を実現させ、書き心地のよいタッチパネルを提供することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明により、故意でない押圧や基板の反り等による誤作動がなく、且つパネルを押圧する際に大きな力を必要とせず、ペン入力の際にも書き心地のよい、入力特性及び耐久性に優れたタッチパネル及びこのタッチパネルを備えた表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタッチパネルの一例の概略断面図である。
【図２】ドットスペ−サーのドットの高さｈを示すためのドットスペ−サー付近の概略断面図である。
【図３】スペーサー同士の間隔（配置間隔）ｐを示すためのドットスペ−サーの概略平面図である。
【図４】入力荷重値の数式（３）による計算値（設計値）と実測値を示すグラフである。
【図５】入力荷重値の数式（３）による計算値（設計値）と実測値を示すグラフである。
【図６】入力荷重値の数式（３）による計算値（設計値）と実測値を示すグラフである。
【符号の説明】
１可動基板
２固定基板
３固定基板支持体
４電極
５電極
６ λ／４板
７保護膜
８偏光素子
９ハードコート層
１０反射防止層
１１ドットスペーサー

Claims

透明導電膜からなる電極を有する可動基板と固定基板とが、電極同士が空気層を挟んで相対するように配置されている抵抗膜式タッチパネルであって、
（ｉ）可動基板が偏光機能を有し、視認側に位置しており、
（ｉｉ）相対する前記電極のいずれか一方が、複数のドットスペーサーを有し、
（ｉｉｉ）ドットスペーサーの電極からの高さｈ（ｍ）、ドットスペーサーの配置間隔ｐ（ｍ）、可動基板の厚さｔ（ｍ）、および可動基板の曲げ弾性率Ｅ（Ｎ／ｍ^２）が、入力荷重をＦ（Ｎ）としたとき、下記数式（１）を満たすことを特徴とするタッチパネル。
数式（１）
下記数式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
数式（２）
１００＜ｐ／ｈ＜５００
可動基板の厚さｔが５０μｍ〜４５０μｍであり、その曲げ弾性率Ｅが１．０×１０^９Ｎ／ｍ^２〜６．０×１０^９Ｎ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。
可動基板が少なくとも偏光板と位相差板を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル。
請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネルを搭載したことを特徴とする表示装置。