JP2009271662A

JP2009271662A - タッチパネル用基板及びそれを有するタッチパネル

Info

Publication number: JP2009271662A
Application number: JP2008120527A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kondo; 幸一近藤
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-02
Also published as: JP5473246B2

Abstract

【課題】本発明は、視認性が高く、操作者に違和感を覚えさせないように透過色を任意に変更することができるタッチパネル用基板及びそれを有するタッチパネルを提供する。
【解決手段】樹脂基材３と、樹脂基材３の下面に成膜されている導電性ポリマーフィルム４と、樹脂基材３の上面に成膜され、色調及び光透過率を補正するための色調補正膜５と、を有している。色調補正膜５は多層構造をなしており、各層がそれぞれ異なる屈折率を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネルの固定側基板及び操作側基板の少なくとも一方の基板として適用されるタッチパネル用基板及びそれを有するタッチパネルに関する。

一般に、タッチパネルは、対向配置されて貼り合わされている固定側基板と操作側基板とを備え、固定側基板と操作側基板の対向面には導電膜がそれぞれ形成され、操作側基板が押されることにより電気的に接触した任意の接触点を２次元座標として検出する入力デバイスである。この種のタッチパネルは、従来の機器に加えて、携帯端末や、デジタルカメラや、タブレットコンピュータなどにも採用されるようになってきている。しかし、従来のタッチパネルには、導電膜として脆い性質を有するＩＴＯ膜が使用されていたため、曲げや衝撃に弱く、筆記耐久性が低いという問題があった。また、インジウムの資源枯渇の問題などもあり、ＩＴＯ膜に代わる導電膜を有するタッチパネルが求められていた。このような問題点に鑑み、有機導電性ポリマーフィルムを用いたタッチパネルが提案されている。

本発明の課題に関連する有機導電性ポリマーフィルムを有するタッチパネルの従来の一例として、特許文献１で開示されているものがある。特許文献１の段落番号［００３８］には、「ガラス基板１には、ＩＴＯ膜２による透明電極膜が形成されており、ＩＴＯ膜上に、複数のドットスペーサ６を配置してある。上側基板は、可撓性のある透明樹脂シート４あり、例えば、ＰＥＴ、ポリカーボネート、シクロオレフイン等のフィルム材による。その上に、チオフェン系導電ポリマーによる透明電極膜が形成されている。チオフェン系導電ポリマーは、透明性が高く、膜厚５００ｎｍ程度の場合では、光透過率が９０％以上となる。この透明電極膜の形成には、チオフェン系導電ポリマーに限られず、このほかにも、透明導電ポリマーとして、ポリアニリン等、他の材料を使用しても良い」と記載されている。

特開２００５−１８２７３７号公報

しかしながら、有機導電性ポリマーフィルムは、透過率が低いため、ＩＴＯ膜に比べて視認性が劣るという問題点があった。また、有機導電性ポリマーフィルムは、透過色が青系色であるため、黄色系のＩＴＯ膜に慣れている操作者が違和感を覚えるという問題点があった。

本発明は、上記した点に鑑み、視認性が高く、操作者に違和感を覚えさせないように透過色を任意に変更することができるタッチパネル用基板及びそれを有するタッチパネルを提供することを目的とする。

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用基板は、基材と、該基材の上面又は下面に成膜されている導電性を有するポリマーフィルムと、前記基材と前記ポリマーフィルムとの間、又は前記ポリマーフィルムが形成されていない前記基材の面に成膜され、色調及び光透過率を補正するための色調補正膜と、を有している。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のタッチパネル用基板において、前記色調補正膜が、ＳｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＩＴＯ，ＴｉＯ₂，ＭｇＦ₂の中から選ばれる少なくとも一つの化合物を含んでいる。

また、請求項３に記載の発明、請求項１又は２に記載のタッチパネル用基板において、前記色調補正膜が多層構造をなしており、各層がそれぞれ異なる屈折率を有している。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチパネル用基板において、前記色調補正膜がドライプロセスによって形成されている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチパネル用基板において、前記色調補正膜がウエットプロセスによって形成されている。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載のタッチパネル用基板において、前記基材が０．０２５〜３．０ｍｍの厚みを有する樹脂である。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載のタッチパネル用基板において、前記基材が０．０２５〜３．０ｍｍの厚みを有するガラスである。

また、請求項８に記載のタッチパネルは、対向配置されて貼り合わされている一対の基板を備え、該一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の対向面には、導電性を有するポリマーフィルムが成膜されているタッチパネルであって、前記対向面に前記ポリマーフィルムが成膜されている前記少なくとも一方の基板が、請求項１〜７の何れか１項に記載のタッチパネル用基板である。

以上の如く、本発明によれば、導電性を有するポリマーフィルムが成膜されている基材に、色調補正膜が成膜されているから、適宜、基板の色調及び光透過率を補正することができる。これにより、視認性を高めることができると共に、従来のタッチパネルに慣れている操作者の違和感を解消することができる。

また、色調補正膜をＳｉＯ₂，ＴｉＯ₂などの所定の化合物で構成することで、色調及び光透過率といった光学的特性に加えて、基板の耐摺動性や耐剥離性などを向上することができる。

また、多層構造の色調補正膜の各層の屈折率を異ならせることにより、反射光の位相をずらすことができ、これにより色調を変化させることができる。

また、色調補正膜をドライプロセスによって形成することで、色調補正膜の層厚を正確に制御することができる。一方、色調補正膜をウエットプロセスによって形成することで、色調補正膜を低コストで簡易な方法で形成することができる。

また、基材を所定厚みの樹脂とすることで、タッチパネル用基板の屈曲性や耐衝撃性を高めることができる。一方、基材を所定厚みのガラスとすることで、タッチパネル用基板の耐久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。本実施形態は、一つの代表的入出力機器で使用可能なタッチパネル用基板及びそれを有するタッチパネルに関する。代表的な入出力機器としては、スマートフォンや折り畳み式の携帯ゲーム器を挙げることができるが、本発明に係るタッチパネル用基板及びそれを有するタッチパネルの適用はこれには限られない。

図１には、実施形態のタッチパネル用基板１，２が対向配置されて貼り合わされているタッチパネル１０の断面図が示されている。以下で詳細に説明するように、本実施形態のタッチパネル１０は、液晶画面に貼り合わされる下側の基板である固定側基板（フィルム）１と、固定側基板１に対向配置されて指やペン等で押圧される側の基板である操作側基板(フィルム）２と、を備えている。両基板１，２には、ＦＰＣコネクタを介して装置本体に電気的に接続するようになっている。固定側基板（フィルム）１及び操作側基板(フィルム）２に、本発明に係るタッチパネル用基板が適用されている。

本発明に係るタッチパネル用基板１，２は、いくつかの新しい独自の特徴を備えている。図２には、本実施形態のタッチパネル１０の可動側基板２の断面図が示され、図３には、本実施形態のタッチパネル１０の固定側基板１の断面図が示されているように、本実施形態のタッチパネル用基板１，２は、樹脂基材３と、樹脂基材３の上面又は下面に成膜されている有機導電性ポリマーフィルム４と、樹脂基材３と有機導電性ポリマーフィルム４との間、又は有機導電性ポリマーフィルム４が形成されていない樹脂基材３の面に成膜されている色調補正膜５と、を備えている。色調補正膜５は、本実施の形態に制限されるものではないが、多層構造をなしており、色調及び光透過率を補正するために形成されている。

本実施形態のタッチパネル１０について詳細に説明する。両基板１，２は、固定側基板１にドットスぺーサ８が形成されている点を除き略同様の構成となっている。両基板１，２は、フレーム部分の内側で１００μｍ程度のギャップ（対向間隔）を有して貼り合わされている。ドットスぺーサ８はエポキシ樹脂などで形成され、φ４０μｍ、高さ数μｍの寸法で所定のピッチで設けられている。ドットスぺーサ８のピッチは、入力操作領域のサイズなどの影響を受けるが、例えば、２ｍｍとすることができる。

両基板１，２の代表的な形態は、それぞれ、厚み１００〜２００μｍ、好ましくは１７５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を樹脂基材３とすることができる。なお、樹脂基材３には、ＰＥＴ以外に可撓性を有する種々のプラスチック材料を適用することができ、例えば、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）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）などを適用することもできる。

両基板１，２の対向面には、導電膜としての有機導電性ポリマーフィルム４が成膜されている。本実施形態の有機導電性ポリマーフィルム４は、ポリチオフェン系のポリマーであり、非常に透明性（光透過性）が高いものである。タッチパネルでの光透過率は、一般的に、透過率８０％以上で好ましいとされているが、厚みが５００ｎｍ程度の有機導電性ポリマーフィルム４は、光透過率が９０％以上になるとされている。なお、有機導電性ポリマーフィルム４として透明性が高いものであれば、他の有機導電性ポリマーフィルムを使用することができ、例えば、ポリアセチレン系、ポリビロール系、ポリフェニレンピニレン系などを適用することもできる。

有機導電性ポリマーフィルム４の膜厚は、目的に応じて適宜選択することができ、代表的形態としては、例えば、０．０１〜１０μｍが好ましく、０．１〜１μｍがより好ましい。厚みが、０．０１μｍ未満であると、膜の抵抗が不安定化することがあり、１０μｍを超えると、基材４５，４６との密着性が低下することがあるためである。

導電性ポリマーフィルム４の表面抵抗率（値）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、５，０００Ω／□(ohm/square)以下であることが必要であり、３，０００Ω／□以下であるのが好ましく、１、５００Ω／□以下であるのがより好ましい。表面抵抗率（値）が、５，０００Ω／□を超えると、情報入力時の応答性が低下することがあるためである。なお、表面抵抗率（値）は、例えば、ＪＩＳＫ６９１１、ＡＳＴＭＤ２５７、などに準拠して測定することができる。

導電性ポリマーフィルム４の成膜方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、スピンコート法、ローラコート法、バーコート法、ディップコート法、グラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法、などが挙げられる。印刷法を採用する場合も、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、スクリーン印刷法、スプレー印刷法、インクジェット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、などが挙げられる。

以上のように、両基板１，２が可撓性を有するＰＥＴを樹脂基材３とし、有機導電性ポリマーフィルム４を導電膜とすることで、タッチパネル１０を屈曲領域を支点として屈曲させることができる。本実施形態のタッチパネル１０は、いわゆるフィルムーフィルムのタッチパネルであり、有機導電性ポリマーフィルム４を導電膜としているから、屈曲に対する耐久性は非常に高く、コーナ半径Ｒ１．０ｍｍで曲げを１００００回繰り返しても、クラックを生ずることがなく、また、電気抵抗の変化が非常に小さいことが実験的に確認されている。これに対して、ガラス質のＩＴＯ膜が基材に成膜された従来のタッチパネルでは、繰り返しの初期段階で電気抵抗の変化が非常に大きくなり、屈曲に耐えうるものではないことが判明している。また、タッチパネル１０の画面を筆記具で押したときの応力集中が導電性ポリマーフィルム４の弾性により緩和されると共に、導電性ポリマーフィルム４自身の弾力性により、タッチパネル１０の筆記耐久性が高められるようになっている。

すなわち、有機導電性ポリマーフィルム４は、高分子材料の特質である柔軟性を有しており、高分子材料で樹脂基材３との相性も良いため、屈曲を繰り返しても構造の破壊による導電性低下などの不具合を発生することが少ないことが判明している。一方、従来のＩＴＯ膜は、真空スパッタリングなどの方法で成膜され、樹脂基材に薄く脆いセラミックス膜が形成されたものであり、屈曲による耐久性が弱いことが判明している。

次に、図２及び図３に示すように、タッチパネル用基板１，２について説明する。図面では、構成が理解され易いように、厚み方向の寸法が誇張して示されている。図２は、可動側基板（上側基板）２を示したものであり、樹脂基材３の下面に有機導電性ポリマーフィルム４が成膜され、樹脂基材３の上面にＴｉＯ₂層７ａ及びＳｉＯ₂層７ｂからなる二層構造の色調補正膜５が成膜されている。図示されていないが、色調補正膜５の上面にハードコート層を設けることも可能である。図３は、固定側基板（下側基板）１を示したものであり、樹脂基材３の上面にＴｉＯ₂層７ａ及びＳｉＯ₂層７ｂからなる二層構造の色調補正膜５が成膜され、色調補正膜５の上面に有機導電性ポリマーフィルム４が成膜されている。すなわち、固定側基板１では、色調補正膜５が、樹脂基材３と有機導電性ポリマーフィルム４との間に存している。色調補正膜５のＴｉＯ₂層７ａは、フィルム側に成膜され、樹脂基材３とＳｉＯ₂層７ｂとの密着性を高めるための中間層として好適である。なお、ＴｉＯ₂層７ａの代わりにＺｒＯ₂層やＩＴＯ層を成膜することも可能であり、ＴｉＯ₂層に制限されるものではない。

本実施形態では、色調補正膜５の代表的形態として、二層構造の色調補正膜５が示されているが、これは限られず、単層としたり、三層以上の多層構造としたりすることも可能である。各層は、ＳｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＩＴＯ，ＴｉＯ₂，ＭｇＦ₂の中から選ばれる高透過性を有する化合物として構成され、かつ、異なる屈折率を有している点が特徴である。異なる屈折率の材料を積層することで、各層で反射される反射光の位相をずらすことができ、これにより色調を変化させることができる。有機導電性ポリマーフィルム４が成膜されたタッチパネル１０では、やや青色が呈するが、本発明に係る色調補正膜５により青味を補正するこができ、黄色系のタッチパネルに慣れている操作者の違和感を解消することができる。また、タッチパネル１０を呈色することで、品位を高めることができ、タッチパネル１０に高級感をもたらすことも可能となる。

色調補正膜５の成膜方法の代表的形態としては、公知のドライプロセス又はウエットプロセスで行うことができる。ドライプロセスとしては、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、イオンプレーティングなどが挙げられ、ウエットプロセスとしては、ディップコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、ダイコーティングなどが挙げられる。ドライプロセスでは、色調補正膜の層厚を正確に制御することができ、ウエットプロセスでは、色調補正膜を低コストで簡易な方法で形成することができる利点がある。

以上により、本実施形態のタッチパネル用基板１，２及びタッチパネル１０によれば、導電性を有するポリマーフィルム４が成膜されている樹脂基材３に、色調補正膜５が成膜されているから、基板１，２の色調及び光透過率を補正することができ、視認性を高めることができると共に、従来のタッチパネルに慣れている操作者の違和感を解消することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、両基板１，２に樹脂基材３が適用されているが、例えば所定厚さのソーダライムガラスを用いることもできる。

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。図１のタッチパネルの可動側基板を示す断面図である。図１のタッチパネルの固定側基板を示す断面図である。

符号の説明

１固定側基板
２可動側基板
３樹脂基材
４導電性ポリマーフィルム
５色調補正膜
１０タッチパネル

Claims

基材と、
該基材の上面又は下面に成膜されている導電性を有するポリマーフィルムと、
前記基材と前記ポリマーフィルムとの間、又は前記ポリマーフィルムが形成されていない前記基材の面に成膜され、色調及び光透過率を補正するための色調補正膜と、
を有している、タッチパネル用基板。
前記色調補正膜が、ＳｉＯ₂，ＺｒＯ₂，ＩＴＯ，ＴｉＯ₂，ＭｇＦ₂の中から選ばれる少なくとも一つの化合物を含んでいる、請求項１に記載のタッチパネル用基板。
前記色調補正膜が多層構造をなしており、各層がそれぞれ異なる屈折率を有している、請求項１又は２に記載のタッチパネル用基板。
前記色調補正膜がドライプロセスによって形成されている、請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチパネル用基板。
前記色調補正膜がウエットプロセスによって形成されている、請求項１〜３の何れか１項に記載のタッチパネル用基板。
前記基材が、０．０２５〜３．０ｍｍの厚みを有する樹脂である、請求項１〜５の何れか１項に記載のタッチパネル用基板。
前記基材が、０．０２５〜３．０ｍｍの厚みを有するガラスである、請求項１〜５の何れか１項に記載のタッチパネル用基板。
対向配置されて貼り合わされている一対の基板を備え、該一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の対向面には、導電性を有するポリマーフィルムが成膜されているタッチパネルであって、
前記対向面に前記ポリマーフィルムが成膜されている前記少なくとも一方の基板が、請求項１〜７の何れか１項に記載のタッチパネル用基板である、タッチパネル。