JP2011028699A - 静電容量式タッチパネル構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】改良された導電性を有する透明基板を使用した静電容量式タッチパネル構造体を提供する。
【解決手段】透明基板の片面の表面に、導電性金属の微細線の多数が並行して一方向に配列して形成された透明複合基板であって、この透明複合基板の２枚を、金属の微細線が配列された面が互いに向い合い且つ金属の微細線の配列方向が直交するように絶縁性接着剤を介して重ね合せ、一方の透明複合基板を上部基板層とし他方の透明複合基板を下部基板層として構成したことを特徴とする静電容量式タッチパネル構造体。
【選択図】図３

Description

本発明は、静電容量式タッチパネル構造体に関する。さらに詳しくは、透明導電性基板として、改良された導電性、殊に極めて低い抵抗性基板を使用した静電容量式タッチパネル構造体に関する。

近時、指入力またはペン入力によるモバイル情報端末として種々のタッチパネルが開発され実用化されている。タッチパネルは、通常特殊なペンを使用しないで、指または普通のペンで容易に入力でき、構造が比較的簡単であって価格も安いという利点を有している。タッチパネルには、種々の方式が提案されているが、その中で抵抗膜方式と静電容量方式が主体を占めている。

静電容量式タッチパネルは、特定の電極パターンを形成し電極間の静電容量値の変化を検出して、押圧した位置を特定する構造となっている。この静電容量式の１つの方式は、２面の電極をパターン化し、コントローラーにて押圧位置の微弱な電流を電圧に変換して検出しようとするものである。従って静電容量式のタッチパネルに使用される導電性フィルムまたは導電性シートは、表面抵抗値が小さくかつ透明性の高いものが要求される。

従来、抵抗膜式または静電容量式の導電性基板材料として、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を表面に形成させたフィルムまたはシートが広く使用されている。このＩＴＯ膜は、フィルムまたはシートの表面に蒸着法やスパッタリング法により形成され、そのため大型化はコスト面で制約されることが問題であった。
またＩＴＯ膜は、電気抵抗値が比較的高く、静電容量式の導電性材料として適しているとは言い難い。ＩＴＯ膜の電気抵抗値を低くしようとすれば、膜厚を厚くすればよいが、膜厚の増加は透明性の低下および屈曲性の低下を来すので好ましくない。

最近、透明導電性基板材料として、透明基板上に導電性金属を細線状にパターン化して配列して形成させた電極基板が提案された（特許文献１）。この電極基板は、具体的にはポリエチレンテレフタレートフィルムの如き透明フィルム上に、銅やニッケルの如き金属細線（例えば厚みが０．３μｍ、幅が１０μｍ）を多数一方向に配列し、さらにこの金属細線の表面を、ＩＴＯやＳｎＯの如き金属酸化膜で被覆した構造を有している。この電極基板は、導電性を金属細線で担保し、透明性を金属酸化膜で担保したものである。この特許文献１には、電極基板の用途に関して、液晶表示装置、有機ＥＬ、電子ペーパー、太陽電池などの一般的な記載があるのみで、電気又は電子の部品として具体的な装着形態や応用形態について何等の説明もなく、実用的に利用しうる例も示されていない。

特許第４１５６０２１号 公報明細書

課題を解決するための手段

そこで本発明者は、前記提案された多数の金属細線が一方向に配列された電極基板を、抵抗膜式タッチパネルの基板に適用することについて研究を進めた。その結果、多数の金属の微細線が配列された基板を、互いに微細腺が配列された面が向い合うように絶縁性接着剤を介して重ね合わせ、且つそれぞれの微細線の端末を、或る一定間隔で束ねて一本の回線として利用することにより、静電容量式タッチパネルの電極基板として適用できることが判明した。
本発明は、かかる知見に基づいて到達されたものであって、本発明によれば、（１）〜（６）の下記静電容量式タッチパネル構造体が提供される。

（１）透明基板の片面の表面に、導電性金属の微細線の多数が並行して一方向に配列して形成された透明複合基板であって、この透明複合基板の２枚を、金属の微細線が配列された面が互いに向い合い且つ金属の微細線の配列方向が直交するように絶縁性接着剤を介して重ね合せ、一方の透明複合基板を上部基板層とし他方の透明複合基板を下部基板層として構成したことを特徴とする静電容量式タッチパネル構造体。
（２）前記導電性金属の微細線は、厚みが０．０１μｍ〜５μｍ幅が１μｍ〜５０μｍであって、隣接する細腺のピッチ間隔は０．３ｍｍ〜１０ｍｍである前記（１）記載のタッチパネル構造体。
（３）前記導電性金属の微細線は、銅または銅合金により形成されている前記（１）記載のタッチパネル構造体。
（４）前記透明複合基板は光線透過率（波長５５０ｎｍ）が７５％以上である前記（１）記載のタッチパネル構造体。
（５）前記上部基板層における透明基板は、ポリエチレンテレフタレートフィルムであって、厚さが５０μｍ〜２５０μｍである前記（１）記載のタッチパネル構造体。
（６）前記下部基板層における透明基板は、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリカーボネートシート、アクリル樹脂シートまたはガラスシートであって、厚さが０．１ｍｍ〜５ｍｍである前記（１）記載のタッチパネル構造体。

発明の効果

本発明によれば、透明基板上に金属の微細線の多数が並行して一方向に配列された透明複合基板を、上部基板層および下部基板層として構成した静電容量式タッチパネル構造体が提供される。前記透明複合基板は、細腺方向の電気抵抗が極めて低く、透明性に優れ且つ屈曲性にも優れているので、検知感度に優れた実用性の高い静電容量式タッチパネル構造体が提供される。

本発明における、静電容量式タッチパネル構造体の表面からの直角断面の構造を示す模式図である。 本発明の静電容量式タッチパネル構造体の上部基板層の表面（図１の矢印方向）から見た平面図を示す。 本発明の静電容量式タッチパネル構造体の上部基板層の直角断面（図２のＸ−Ｘ´断面）の部分拡大図を示す。

以下、本発明の静電容量式タッチパネル構造体について更に詳細に説明する。先ず、本発明の静電容量式タッチパネル構造体を図面により説明する。図１は本発明の静電容量式タッチパネル構造体の表面からの直角断面の構造を示す模式図である。本発明の静電容量式タッチパネル構造体は、通常のタッチパネル構造体と同様に上部基板層および下部基板層より構成され、それぞれの基板層は、導電性の層が互いに向い合うように絶縁性接着剤を介して配置されている。図１では絶縁性接着剤は図面上省略されている。
図１の上部基板層の基板１の下面および下部基板層の基板２の上面には、それぞれ導電性金属の微細線の多数が並行して一方向に配列して形成されている。

図２は、上部基板層の表面（図１の矢印の方向）から見た平面図を示す。上部基板１の表面には、微細線３が多数配列されている。この被覆された微細線３は図２に示すように、その多数が並行して一方向に配列されている。
被覆された微細線３の形態を図３に示す。図３は図２の上部基板層のＸ−Ｘ´の方向における直角断面の部分拡大図を示す。図３において、上部基板１の表面に、導電性金属の微細線４が多数形成されている。図３では２本の隣り合う微細線４の断面が示されている。
すなわち、本発明の上部基板層は、その基板１の表面に、金属の微細線３の多数が、図２に示すように並行して一方向に配列して形成されたものである。

本発明の上部基板層は、図２に示すように微細線の多数が一方向に並行して配列されていて、一本一本の左右方向の導電性は極めて優れている（つまり導電抵抗性は小さい）。一方金属の微細線は、それぞれ一定の間隔を置いて並行して配列されているため、図２の上下方向の導電性は事実上ない。
次に微細線３について、さらに具体的に説明する。先ず、導電性金属の微細線３を形成する材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、ＡｇおよびＣｒからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属またはその金属を含む合金であることが好ましく、殊に導電性に優れ且つ屈曲性に優れたものが特に好ましい。これらのうち、Ｃｕは価格、導電性、延性並びに屈曲性の点において最も好ましい。

導電性の金属の微細線３の形態を図３により説明すると、その巾（Ｗ１）は、１μｍ〜５０μｍ、好ましくは３μｍ〜３０μｍ、より好ましくは５μｍ〜２０μｍであり、その厚み（Ｔ１）は０．０１μｍ〜５μｍ、好ましくは０．１μｍ〜２μｍであるのが適当である。
以上は、上部基板層について説明したが、下部基板層においてもその表面に形成される被覆された微細線の材質、形状および配列の形態は同じであるので、下部基板層に関する説明は省略する。

本発明のタッチパネル構造体は、上部基板１および下部基板２の表面に、前述した微細線３の多数が配列されたものが、それぞれ上部基板層および下部基板層として装置されたものである。
上部基板１としては、屈曲性に優れた透明性のフィルムが使用され、かかるフィルムとしては、ポリエステルフィルム殊にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが優れている。上部基板１の透明フィルムは５０μｍ〜２５０μｍ、好ましくは１００μｍ〜２２０μｍの厚みを有するものが有利である。一方下部基板２としては、透明性に優れ且つ剛性に優れたものであればよく、透明高分子シートまたはガラス板が使用される。具体的は、高分子シートとしては、ポリエステルシート、ポリカーボネート（ＰＣ）シート、ポリシクロオレフィンシートまたはアクリル樹脂シートが挙げられるが、特に好ましいのはビスフェノールＡを主たるモノマーとするポリカーボネートシートである。高分子シートの場合厚みは０．２ｍｍ〜２．５ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ〜２ｍｍが有利である。下部基板２がガラス板の場合、厚みは０．１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍが望ましい。さらに下部基板層としては、前述した高分子フィルムを基板とする上部基板層を、そのまま高分子シートやガラス板に貼り合せたものであってもよい。

本発明のタッチパネル構造体は、使用される上部基板層および下部基板層は、いずれも全体として透明性に優れたものであり、光線透過率（波長５５０ｎｍ）が７５％以上、好適には８０％以上である。その上微細線の配列方向に対して、一本の微細線間の導電性が優れている点に特性を有している。
本発明のタッチパネル構造体は、前記上部基板層および下部基板層を、被覆された微細線が配列されている面が互いに向い合い且つ被覆された微細線の配列方向が直交するように絶縁性接着剤を介して配置されている。
上部基板層と下部基板層とを貼り合せる絶縁性接着剤としては、静電容量式タッチパネルに通常使用されるものであればよい。すなわち接着剤としては透明性を有し、かつ電気的に絶縁性を有するものが使用され、接着剤層の厚みは５０μｍ〜１５０μｍ、好ましくは７０μｍ〜１３０μｍであるのが望ましい。接着剤としては、例えばアクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アイオノマー樹脂およびポリエステル樹脂などが挙げられる。
上部基板層と下部基板層とを接着剤を介して貼り合せる態様は、通常のタッチパネル構造体の実装と特に変るものではない。ただ本発明に使用される上部基板層（および下部基板層）は微細線が細かく配列したピッチ間隔が０．３ｍｍ〜１０ｍｍであるので、一本一本を末端で電気的に接線して感知してもよいが、必ずしもその必要はない。すなわち、通常のタッチパネル構造体において、指またはペンを用いて押圧される表面は、或る程度の面積（領域）を有しており、その面積の位置を感知すればよいので、その押圧の巾（間隔）を感知できるように、例えば微細線の２〜２０本を束として（大略６ｍｍ〜１０ｍｍの巾の束として）電気的に感知できるようにすればよい。そのため微細線の末端を束として電気的にまとめて接続して感知すればよい。

そうすることによって例えば上部基板層の端部において微細線を５〜２０個の束として、下部基板層の端部においても微細線を５〜２０個の束として電気的に取り出して押圧位置を感知すればよい。
本発明のタッチパネル構造体は、通常の静電容量式タッチパネルに使用される処理装置（コントローラー）に接続して利用することが可能であるが、多点接触（マルチタッチ）の感知ができる処理装置（コントローラー）に接続して利用することが好ましい。この多点接触の感知処理ができるコントローラーとして、例えば特表２００７−５２７０６１号公報に記載されたコントローラーを挙げることができる。

以下実施例を掲げて本発明を具体的に説明する。
実施例１
（１）透明複合基板の調製
２軸延伸したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ１８８μｍ）の片面に、金属銅の微細線の多数が一方向に並列して配列された透明複合基板を作成した。この透明複合基板における銅の微細線の態様を図２および図３により説明する。多数の銅微細線の平面での状態が図２に示されている。この図２のＸ−Ｘ´線の直角断面の部分拡大図が図３に示されている。
図３において銅の微細線（４）は各々厚み（Ｔ１）が１０μｍであり、幅（Ｗ１）が１５μｍであった。隣接する銅の微細線のピッチ間隔（Ｐ）は３２０μｍであり、この透明複合基板は、光線透過率（波長５００ｎｍ）が８０％であり電気抵抗値は２３０Ω／□であり線間の電気伝導度は８０Ω／２５０ｍｍであった。
（２）上部基板層および下部基板層の調製

前記透明複合基板を２枚準備し、一方を上部基板層として使用し、他方を下部基板層として使用した。すなわち、一方の透明複合基板（Ａ）の微細線の両末端において、１０本が一つの束となるように銅線を用いて電気的に接続してほぼ０．３ｃｍの巾でタッチ位置が感知できるように配線した。この基板を上部基板層とした。
また他の透明基板層（Ｂ）も同様に微細線の両末端において１０本が一つの束となるように銅線を電気的に接続してほぼ０．３ｃｍの巾でタッチ位置が感知できるように配線した。この透明複合基板（Ｂ）の微細線が形成されていない表面に光学的透明接着剤を介してポリカーボネートシート（厚さ２ｍｍ）を貼り合せた。これを下部基板層とした。
（３）タッチパネル構造体の作成

上記した上部基板層および下部基板層を、それぞれの銅の微細線の配列した面が対向するように、かつ微細線の配列方向が直交するようにアクリル樹脂接着剤（厚さ８０μｍ）を介して貼り合せてタッチパネル構造体を作成した。上部基板層および下部基板層の端部から約０．３ｃｍ間隔で横方向（Ｘ軸）および縦方向（Ｙ軸）に電気的に感知して押圧位置を認知する処理装置に接続した。得られた静電容量式タッチパネル構造体は、押圧テストの結果、約０．１ｃｍ^２の領域の位置を正確に感知できるものであった。

１ 上部基板
２ 下部基板
３ 微細線
Ｗ１ 微細線の巾
Ｔ１ 微細線の厚み
Ｐ ピッチ間隔

Claims (6)

1. 透明基板の片面の表面に、導電性金属の微細線の多数が並行して一方向に配列して形成された透明複合基板であって、この透明複合基板の２枚を、金属の微細線が配列された面が互いに向い合い且つ金属の微細線の配列方向が直交するように絶縁性接着剤を介して重ね合せ、一方の透明複合基板を上部基板層とし他方の透明複合基板を下部基板層として構成したことを特徴とする静電容量式タッチパネル構造体。
2. 前記導電性金属の微細線は、厚みが０．０１μｍ〜５μｍ幅が１μｍ〜５０μｍであって、隣接する細腺のピッチ間隔は０．３ｍｍ〜１０ｍｍである請求項１記載のタッチパネル構造体。
3. 前記導電性金属の微細線は、銅または銅合金により形成されている請求項１記載のタッチパネル構造体。
4. 前記透明複合基板は全光線透過率（波長５５０ｎｍ）が７５％以上である請求項１記載のタッチパネル構造体。
5. 前記上部基板層における透明基板は、ポリエチレンテレフタレートフィルムであって、厚さが５０μｍ〜２５０μｍである請求項１記載のタッチパネル構造体。
6. 前記下部基板層における透明基板は、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリカーボネートシート、アクリル樹脂シートまたはガラスシートであって、厚さが０．１ｍｍ〜５ｍｍである請求項１記載のタッチパネル構造体。

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