JP2006024011A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 環境湿度の変化に拘わらず入力操作性および表示特性を良好に維持することができるタッチパネルを提供する。
【解決手段】 一方面側に透明電極１２，２１が形成された２つの基板１０，２０を、各透明電極１２，２１が対向するように所定の間隔をあけて配置し、 入力操作側となる一方の基板１０は、透明性を有するプラスチックフィルムからなり、他方面側に透湿度が３０ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下の水蒸気バリア層１５を有することを特徴とするタッチパネル１である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力ペンや指などの押圧により入力操作を行うタッチパネルに関する。

従来のタッチパネルとして、図２に示すように、片側に透明電極５１，６１が形成された可動基板５０および固定基板６０を、各透明電極５１，６１が対向するようにスペーサ（図示せず）を介して積層した抵抗膜式のものが広く知られており、例えば、ディスプレイ画面に配置されて使用される。

このタッチパネルにおいて、入力操作側である可動基板５０には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明なプラスチックフィルムからなるものが一般に使用され、可動基板５０の一方面側における透明電極５１の形成は、第１のハードコート層５２を介して行われる。また、可動基板５０の入力面となる他方面側には、第２のハードコート層５３が形成される。このような構成により、耐傷付性の向上が図られている。

ところが、上記構成を有する従来のタッチパネルは、周囲環境の湿度変化により次のような問題を生じていた。すなわち、低湿度環境から高湿度環境に変化した場合には、可動基板５０が凸状に膨らむ結果、可動基板５０にぶかつきを生じて入力ペンが滑りにくくなる等、タッチパネルの入力操作が困難になっていた。

一方、高湿度環境から低湿度環境に変化した場合には、可動基板５０が凹状に窪む結果、可動基板５０および固定基板６０における各透明電極５１，６１が近接してニュートンリングと呼ばれる干渉模様が発生し、表示品位を損なうおそれがあった。

このような可動基板５０の形状変化は、表裏面において吸湿量又は放湿量の差が生じることに起因すると考えられる。可動基板５０における厚み方向の湿度分布は時間の経過と共に徐々に均一になるため、変形は時間の経過と共に緩和されるが、湿度変化に対する追従性が悪いために上記弊害が顕著なものとなっていた。

本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであって、環境湿度の変化に拘わらず入力操作性および表示特性を良好に維持することができるタッチパネルの提供を目的とする。

本発明の前記目的は、一方面側に透明電極が形成された２つの基板を、前記各透明電極が対向するように所定の間隔をあけて配置し、入力操作側となる一方の前記基板は、透明性を有するプラスチックフィルムからなり、他方面側に透湿度が３０ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下の水蒸気バリア層を有することを特徴とするタッチパネルにより達成される。

このタッチパネルにおいて、前記水蒸気バリア層は、窒酸化シリコン（ＳｉＯＮ）からなることが好ましく、更に、スパッタリング成膜時における導入ガスの流量比を、酸素ガスが１に対して窒素ガスが１〜１．５の範囲となるように設定して形成されることが好ましい。

本発明のタッチパネルによれば、環境湿度の変化に拘わらず入力操作性および表示特性を良好に維持することができるタッチパネルを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るタッチパネルの断面図である。図１に示すように、このタッチパネル１は、上側基板１０と下側基板２０との間にスペーサ（図示せず）が介在されて構成されている。

上側基板１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリル（ＰＡＣ）等や、ノルボルネン系の熱可塑性樹脂からなり、フィルム厚みが２０〜５００μｍであることが好ましい。

上側基板１０の下面側（下側基板２０と対向する側）には、第１のハードコート層１１を介して透明電極１２が設けられている。第１のハードコート層１１の材質として、例えば、アクリル系ＵＶ硬化性樹脂、エポキシ系樹脂、シロキサン系樹脂、シリコーン系熱硬化性樹脂などを例示することができる。また、透明電極１２は、例えばＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）からなり、スパッタリング加工により形成することができる。

一方、上側基板１０の上面側には、第２のハードコート層１４、水蒸気バリア層１５及び防汚層１６がこの順で積層されている。第２のハードコート層１４は、上記第１のハードコート層１１と同様の材質からなる。

水蒸気バリア層１５は、入力ペンなどによる入力操作時の押圧に耐えうる強度を有すると共に、透明性を有し、上側基板１０の下面側に配置された透明電極１２と同程度の水蒸気バリア性を有している。具体的には、透湿度が３０ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下であることが好ましく、１０．０ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下であることがより好ましく、３．０ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下が更に好ましい。ここで、透湿度は、４０℃９０％Ｒｈの条件下でモコン法により測定した値である。尚、透湿度の下限値に特に限定はないが、例えば、０．０００１ｇ／ｍ²／ｄａｙ程度である。

水蒸気バリア層１５の材質としては、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ＩＴＯなどの金属酸化物を例示することができ、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング、ＰＶＤ、ＣＶＤ、塗工法などにより成膜することができる。特に、水蒸気バリア層１５を窒酸化シリコン（ＳｉＯＮ）により形成した場合には、後述する実施例に示すように、酸素及び窒素の含有量を制御することにより、透明性を確保しつつ良好な水蒸気バリア性を得ることができる。水蒸気バリア層１５は、単層とする以外に多層構造であってもよく、例えば、低屈折率と高屈折率の２種の膜（例えば、ＳｉＯ₂とＳｉＯＮ）を備える複合膜を、低屈折率膜が表面側となるように積層して構成してもよい。このような低反射特性を有する構成にすることで、表示画面の視認性を向上させることができる。

また、水蒸気バリア層１５の厚みは、１０ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、２０〜４０ｎｍであることがより好ましい。水蒸気バリア層１５が薄すぎると、水蒸気のバリア性が十分でなくなる一方、厚すぎると、透明性の低下や製造コストの上昇を招くおそれがある。

防汚層１６は、表面に付着した汚れ成分を容易に拭き取ることができると共に、入力ペン等の摺動性に優れることが好ましく、例えば、フッ素系樹脂を印刷や塗布することにより形成することができる。

また、下側基板２０は、例えば上側基板１０と同様の材質からなり、ＩＴＯ等からなる透明電極２１が上面（上側基板１０と対向する面）側に設けられている。

スペーサ（図示せず）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどからなるフレーム状の部材であり、表裏面に塗布された接着剤により上側基板１０及び下側基板２０の周縁部に貼着され、所定の間隔（例えば、１００μm程度）を保持している。

以上の構成を備えたタッチパネルによれば、上側基板１０の表面側に水蒸気バリア層１５を備えているので、環境湿度が変化しても、上側基板１０の表面側からの吸放湿が抑制される。一方、上側基板１０の裏面側からの吸放湿は、透明電極１２により抑制される。この結果、上側基板１０の表裏面における膨張又は収縮を、環境湿度の変化に拘わらず同程度に維持することができ、上側基板１０の変形を抑制することができるので、タッチパネルの入力操作性および表示特性を良好に維持することが可能になる。

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。

（試験１）
厚みが１２５μｍのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる基板上に、厚みが４０ｎｍのＳｉＯＮからなる水蒸気バリア層を形成した。水蒸気バリア層の成膜は、Ｓｉターゲットを用いてアルゴンガスと共に酸素ガス及び窒素ガスを導入するスパッタリング法により行い、酸素ガス及び窒素ガスの流量比をパラメータとして、水蒸気透過率を測定した。また、比較例として、同じ厚みのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）単体による水蒸気透過率を測定した。この結果を表１に示す。スパッタリング装置として、直流マグネトロンスパッタリング装置を用い、スパッタリング条件は、電力１．５ｋＷ、総ガス圧力２．７×１０^-1Ｐａ、スパッタリング時間１２秒とした。

表１に示すように、水蒸気バリア層を設けることにより水蒸気透過率が低下しており、窒素ガスの導入割合を大きくするほど水蒸気バリア性が良好となっている。特に、導入ガスの流量比を、酸素ガスが１に対して窒素ガスが１以上となるように設定することで、優れた水蒸気バリア性が得られている。

（試験２）
水蒸気バリア層／ハードコート層／基板／ハードコート層／透明電極をこの順で積層したフィルムを作製した。水蒸気バリア層の成膜は、Ｓｉターゲットを用いてアルゴンガスと共に酸素ガス及び窒素ガスを導入するスパッタリング法により厚みが４０μｍとなるように行い、酸素ガス及び窒素ガスの流量比をパラメータとして、フィルムの光線透過率（波長：５２０ｎｍ）を測定した（実施例１〜４）。また、比較例として、水蒸気バリア層を設けない他は同様に構成したフィルムについて、光線透過率を測定した（比較例１）。この結果を表２に示す。基板としては、厚みが１８８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを使用し、ハードコート層は、厚みが５μｍのアクリル系樹脂とした。また、透明電極は、厚みが３０ｎｍのＩＴＯ膜とした。

表２に示すように、水蒸気バリア層の成膜時における窒素ガスの導入割合が小さい場合には、水蒸気バリア層を設けたことによる光線透過率の低下は見られないが、窒素ガスの導入割合が多くなるにつれて、光線透過率は徐々に低下している。透過率を良好にして優れた表示特性を維持する観点からは、導入ガスの流量比を、酸素ガスが１に対して窒素ガスが１．５以下となるように設定することが好ましい。

（試験３）
上記試験２の実施例１〜４及び比較例と同様の構成からなるフィルムを、短冊状（８０ｍｍ×１０ｍｍ）にカットし、図３に示すように、このフィルム４１をジグ４２で挟持して垂直に立たせ、環境条件の変化に伴うフィルムのカール角度の変化を測定した。フィルム４１のカール角度θは、フィルム４１の挟持部分の上端Ｐ１とフィルム４１の先端Ｐ２とを結ぶ直線が、鉛直方向に対してなす角度である。この結果を図４に示す。

環境条件は、常温常湿（２５℃、６０％Ｒｈ）環境で長時間放置した状態からスタートし、高温高湿（６０℃、９０％Ｒｈ）環境下に１８時間放置した後、再び常温常湿（２５℃、６０％Ｒｈ）環境に戻すようにした。このときのフィルム形状の変化は、凸状に膨らむ場合を＋、凹状に窪む場合を−とした。

図４に示すように、比較例については、環境条件の切り替え時にフィルムのカール角度が大幅に変動している（湿度上昇時に大幅な＋となり、湿度低下時に大幅な−となる）のに対し、実施例１〜４については、環境が変化してもフィルムのカール角度はほとんど変化しなかった。

（試験４）
上記試験２の実施例１〜４及び比較例と同様の構成からなるフィルムを上側基板に用いたタッチパネルを製造し、上記試験３と同様の環境条件下でニュートンリングの発生及び上側電極の膨らみを測定した。この結果、実施例１〜４についてはニュートンリングの発生がみられなかったが、比較例については高温高湿（６０℃、９０％Ｒｈ）環境から常温常湿（２５℃、６０％Ｒｈ）環境に移行した後にニュートンリングの発生が認められた。また、高温高湿環境下における上側基板中央の膨らみは、比較例については０．４３ｍｍであり、大きな膨らみによりぶかつきが発生したのに対し、実施例１〜４については最大で０．３０ｍｍであり、膨らみは小さくぶかつきの発生はなかった。

本発明の一実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す断面図である。 従来のタッチパネルを示す断面図である。 環境変化時におけるフィルムカール変化の測定方法を説明するための図である。 環境変化に伴うフィルム形状の変化を、実施例及び比較例について示す図である。

符号の説明

１ タッチパネル
１０ 上側基板
１１ 第１のハードコート層
１２ 透明電極
１４ 第２のハードコート層
１５ 水蒸気バリア層
１６ 防汚層
２０ 下側基板
２１ 透明電極
３０ スペーサ

Claims (8)

1. 一方面側に透明電極が形成された２つの基板を、前記各透明電極が対向するように所定の間隔をあけて配置し、
   入力操作側となる一方の前記基板は、透明性を有するプラスチックフィルムからなり、他方面側に透湿度が３０ｇ／ｍ²／ｄａｙ以下の水蒸気バリア層を有することを特徴とするタッチパネル。
2. 前記水蒸気バリア層は、窒酸化シリコン（ＳｉＯＮ）からなる請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記水蒸気バリア層は、スパッタリング成膜時における導入ガスの流量比を、酸素ガスが１に対して窒素ガスが１〜１．５の範囲となるように設定して形成される請求項２に記載のタッチパネル。
4. 前記水蒸気バリア層は、厚みが１０ｎｍ〜１０μｍである請求項１に記載のタッチパネル。
5. 前記水蒸気バリア層の表面に防汚層が形成された請求項１に記載のタッチパネル。
6. 前記水蒸気バリア層は、低屈折率膜及び高屈折率膜を備える複合膜を前記低屈折率膜が表面側となるように積層することにより、低反射特性を有する請求項１に記載のタッチパネル。
7. 前記透明電極は、ＩＴＯからなる請求項１に記載のタッチパネル。
8. 一方の前記基板は、前記透明電極との間に第１のハードコート層を有すると共に、前記水蒸気バリア層との間に第２のハードコート層を有する請求項１に記載のタッチパネル。
   
   
   
   
   
   

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