JP2011204112A

JP2011204112A - タッチパネル

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Publication number: JP2011204112A
Application number: JP2010072238A
Authority: JP
Inventors: Toshiteru Kataue; 星輝片上
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-10-13

Abstract

【課題】結露により視認性が損なわれないタッチパネルを提供する。
【解決手段】画像情報を表示する表示装置４１０の前面に設置されるタッチパネル５００であって、少なくとも表示装置４１０の前面に配置される光透過性の基板１４０を含み、基板１４０の表示装置４１０に向かう面に、表面が親水性化された光透過層２１０が設けられている。好ましくは、光透過層２１０は、表面が鹸化されたトリアセチルセルロースの層である。例えばタッチパネル５００が抵抗膜方式の構造を有するならば、表面が親水性化された光透過層２１０は、第２導電層１６０が形成された面と反対側の基板１４０の面に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば各種電子機器の操作に用いられるタッチパネルに関する。

近年、携帯電話、カーナビゲーション・システム、デジタルカメラなど、その液晶パネル等の表示装置前面に光透過性のタッチパネルが装着された電子機器が増えている。ユーザは、このタッチパネルを通して表示装置に表示された文字、記号、絵柄などの画像情報を視認し、さらに、指や押圧器具などでタッチパネルを押圧操作することができる。この操作に応じた信号がタッチパネルから電子機器に伝わり、当該電子機器がその機能や表示の切換えなどを行うようになっている。

このようなタッチパネルの構造の一例を図４および図５を参照して説明する。図４は従来のタッチパネル９００の断面図を示している。

タッチパネル９００は、光透過性の第１導電層１５０が形成された光透過性の第１基板１２０と、光透過性の第２導電層１６０が形成された光透過性の第２基板１４０とを含んでいる。第１基板１２０と第２基板１４０は、第１導電層１５０と第２導電層１６０とが対向するように、ギャップ保持スペーサ１３０に固定されている。このため、第１導電層１５０と第２導電層１６０とのギャップが保持されている。第２導電層１６０の表面には、複数の絶縁性ドットスペーサ１７０が形成されている。第１基板１２０を例えば指で押圧すると第１基板１２０が撓み、第１導電層１５０が第１基板１２０の撓みに従って同様に撓み第２導電層１６０に接触する。この接触部位は、ドットスペーサ１７０の配置により離散化されている（つまり、ドットスペーサ１７０の配置位置およびその近傍では第１導電層１５０と第２導電層１６０との接触が阻止されており、ドットスペーサ１７０は後述の二次元座標の特定に寄与している）。

タッチパネル９００は、第２導電層１６０が形成された面の反対側の第２基板１４０の面が液晶パネル等の表示装置４１０に対向するように、表示装置４１０に取り付けられている。第２基板１４０は、支持スペーサ３１０により表示装置４１０に対して非接触に保持されている。

また、図５に示すように、第１導電層１５０の両端部に一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂが形成され、第２導電層１６０の両端部に一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂが形成されている。一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂと一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂは、第１基板１２０ないし第２基板１４０を正視したとき、一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂ間の電気力線と一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂ間の電気力線とが直交する位置関係にある。一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂと一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂから導出された４本の検出線はＦＰＣ（flexible printed circuits）テール１８０にまとめられ、ＦＰＣテール１８０の一端は図示しないコントローラに接続されている。

一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂと一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂにはコントローラによって交互に電圧が繰り返し印加されている。このとき、第１基板１２０を例えば指で押圧すると第１基板１２０が撓み、第１導電層１５０が第１基板１２０の撓みに従って同様に撓み第２導電層１６０に接触する。このため、第１導電層１５０に電圧が印加された状態では、一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂ間の押圧部位に応じて抵抗分圧された電圧値が第２導電層１６０側で検出され、コントローラは、検出された電圧値により一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂ間の押圧部位の座標（例えばＸ座標）を特定し、さらに、第２導電層１６０に電圧が印加された状態に遷移すると、一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂ間の押圧部位に応じて抵抗分圧された電圧値が第１導電層１５０側で検出され、コントローラは、検出された電圧値により一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂ間の押圧部位の座標（例えばＹ座標）を特定する。コントローラはこの二次元座標を出力し、二次元座標は電子機器に入力される。電子機器は、二次元座標に応じて、その機能や表示の切換えなどを行う。

なお、タッチパネルの一般的技術情報は例えば非特許文献１を参照されたい。

ユーザは、タッチパネルを通して液晶パネル等の表示装置に表示された文字、記号、絵柄などの画像情報を視認するので、タッチパネルの視認性はいつでも良好であることが望ましい。しかし、タッチパネルが装着された電子機器の環境によっては、タッチパネルに生じた結露により表示装置に表示された文字、記号、絵柄などの画像情報が見づらくなることがある。例えば、自動車に搭載されたカーナビゲーション・システムにタッチパネルが装着されている例であれば、高温高湿の状態にてエア・コンディショナーなどの空調機器によって急速に冷却がなされると、露点温度以下でタッチパネルに結露が起こりタッチパネルの視認性が低下することがある。このような課題を解決するものの一例として、特許文献１が挙げられる。

特開２００９−９３３９８号公報

山本晃生他、「最新タッチパネル技術」、技術情報協会、２００９年３月．

特許文献１に開示される技術は、タッチパネル９００の第１導電層１５０と第２導電層１６０とのギャップが冷却されて起こる結露に着目したものである。この他、このような第１導電層１５０と第２導電層１６０とのギャップにおける結露に起因する視認性悪化防止方法として、例えば、水蒸気量を減らした空気を当該ギャップに充填して気密に保持する方法も考えられる。

しかし、いずれの場合であっても、第２導電層１６０が形成された面の反対側の第２基板１４０の面に生じうる結露に起因するタッチパネルの視認性悪化を防止できない。例えば、自動車に搭載されたカーナビゲーション・システムにタッチパネル９００が装着されていて、第１基板１２０が車両室内に向かい、第２基板１４０が液晶パネル等の表示装置４１０に向かっているとすると、高温高湿の状態からエア・コンディショナーなどの空調機器によって車両室内が急速に冷却されると、露点温度以下で第２導電層１６０が形成された面の反対側の第２基板１４０の面に結露が起こりタッチパネルの視認性が低下することがある。

そこで、このような結露に起因するタッチパネルの視認性悪化を防止する方法として、第２基板１４０と表示装置４１０とのギャップに水蒸気量を減らした空気を充填して気密に保持する方法や特許文献１に開示される技術を当該ギャップに適用することが考えられる。しかし、このような防止方法に拠ると製造コストの増大や製造プロセスの負担が大きいという課題が生まれる。

このような現況に鑑み、本発明は、結露により視認性が損なわれないタッチパネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のタッチパネルは、光透過性の第１導電層が形成された光透過性の第１基板と、光透過性の第２導電層が形成された光透過性の第２基板と、第１基板と第２基板とに挟まれるように第１基板と第２基板に固定され、第１導電層と第１導電層に対向する第２導電層とのギャップを保持する絶縁性のギャップ保持スペーサと、第１基板の撓みに従う第１導電層が第２導電層に接触することを阻止する絶縁性のタッチ区画スペーサとを含むタッチパネルであって、第２導電層が形成された面と反対側の第２基板の面に、表面が親水性化された光透過層が設けられていることを特徴とする。

また、このようなタッチパネルは、ギャップ保持スペーサがループ状であって第１導電層および第２導電層を囲む大きさを持ち、第１導電層および第２導電層がギャップ保持スペーサに囲まれた状態で対向しており、第１導電層と第２導電層とのギャップが気密に保持されている構造を有してもよい。

あるいは、本発明のタッチパネルは、画像情報を表示する表示装置の前面に設置されるタッチパネルであって、少なくとも表示装置の前面に配置される光透過性の基板を含み、当該基板の表示装置に向かう面に、表面が親水性化された光透過層が設けられていることを特徴とする。

本発明のタッチパネルにおいて、光透過層は、例えば、表面が鹸化されたトリアセチルセルロースの層であるとされる。

本発明によれば、第２導電層が形成された面と反対側の第２基板の面あるいは表示装置に向かう面に、表面が親水性化された光透過層が設けられているため、結露で生じた水滴による曇りが防止され、タッチパネルの視認性が損なわれない。

本発明の一実施形態のタッチパネルの断面図（図２のＶ１−Ｖ１線での断面図）。本発明の一実施形態のタッチパネルの平面図。本発明の一実施形態タッチパネルを表示装置に取り付けた状態の断面図。従来のタッチパネルの断面図。従来のタッチパネルおよび本発明の一実施形態のタッチパネルの導電層が備える電極の位置関係を説明するための図。

本発明の実施形態の一例であるタッチパネル５００を図１−図３に示す。例示されるタッチパネル５００は、抵抗膜・４線方式のタッチパネルである。なお、説明および図示の便宜から、図示されるタッチパネル５００の各構成要素の寸法比は実際と異なることに留意されたい。

タッチパネル５００は、光透過性の第１導電層１５０が形成された光透過性の第１基板１２０と、光透過性の第２導電層１６０が形成された光透過性の第２基板１４０とを含んでいる。ここで「光」は「可視光線」、「光透過性」は「可視光線の透過率が高い」の意である。透過率は媒質の吸収係数や厚みによるから（ランベルト・ベールの法則）、ユーザの視認性、要求強度や耐久性、コストなどの観点を考慮して、タッチパネル５００の構成要素の材料や厚さが選定される。

第１基板１２０は例えばガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどで形成され、外部からの押圧によって撓むことができるように厚さは０．２〜０．３mm程度である。第２基板１４０は例えばガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどで形成され、厚さは１．１mm程度である。この実施形態では第１基板１２０と第２基板１４０はいずれも矩形平板の形状を持つが、この形態に限定する趣旨ではない。

第１導電層１５０と第２導電層１６０は、例えば酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）を成分に持つ透明導電膜であるが、成分物質はＩＴＯに限定されず、酸化錫や酸化亜鉛であってもよい。第１導電層１５０は、例えばスパッタリング法によって第１基板１２０の一方の表面に形成される。この実施形態では、第１導電層１５０は、第１基板１２０の辺縁部を除く部分に形成されているが、第１導電層１５０が形成される表面全体に亘って形成されることを排除するものではない。同様に、第２導電層１６０は、例えばスパッタリング法によって第２基板１４０の一方の表面に形成される。この実施形態では、第２導電層１６０は、第１導電層１５０と同様に、第２基板１４０の辺縁部を除く部分に形成されているが、第２導電層１６０が形成される表面全体に亘って形成されることを排除するものではない。

タッチパネル５００は、さらに、第１基板１２０と第２基板１４０とに挟まれるように第１基板１２０と第２基板１４０に固定されるギャップ保持スペーサ１３０を含む。ギャップ保持スペーサ１３０は、エポキシ樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂などで形成された絶縁性スペーサである。この実施形態では、図２に示すように、ギャップ保持スペーサ１３０はループ状であって第１導電層１５０および第２導電層１６０を囲む大きさを持つ。ギャップ保持スペーサ１３０は、第１基板１２０の第１導電層１５０が形成された面の辺縁部に固定され、さらに、第２基板１４０の第２導電層１６０が形成された面に固定されている。つまり、第１導電層１５０および第２導電層１６０は、ギャップ保持スペーサ１３０に囲まれた状態で互いに接触することなく対向している。つまり、ギャップ保持スペーサ１３０によって、第１導電層１５０と第２導電層１６０とのギャップが保持されている。

第１導電層１５０と第２導電層１６０とのギャップ、より詳しくは、第１基板１２０と第２基板１４０とギャップ保持スペーサ１３０で囲まれた空間は、水蒸気量を減らした空気で満たされ気密に保持されている。このような気密状態は、例えば、第１基板１２０と第２基板１４０をギャップ保持スペーサ１３０に固定した後、ギャップ保持スペーサ１３０に設けた穿孔から水蒸気量を減らした空気を注入してからこの穿孔を塞ぐことで達成される。もちろん、水蒸気量を減らした雰囲気中で、第１基板１２０と第２基板１４０をループ状のギャップ保持スペーサ１３０に固定しても同様の気密状態を達成できる。

第１基板１２０の表面（第１導電層１５０が形成された面の反対側の面であり、ユーザに向かう面である）には、偏光板１１０が形成されている。偏光板１１０は、例えばＴＡＣ（Tri Acetyl Cellulose）・ＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol）・ＴＡＣがＰＶＡ系の接着剤で貼り合わされた３層構造を持つが、このような構造に限定されず、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）などの保護層を有してもよいし、ハードコート処理、防眩処理、帯電防止処理などが施されたものであってもよい。

第２導電層１６０の表面には、絶縁性のタッチ区画スペーサ１７０が形成されている。この実施形態では、タッチ区画スペーサ１７０は、エポキシ樹脂やシリコーン（silicone）などの絶縁樹脂によって形成された複数のドットスペーサである（図面が煩雑になることを避けるため一部のみに符号を附している）。第１基板１２０を指やペン型の押圧器具で押圧すると第１基板１２０が撓み、第１導電層１５０が第１基板１２０の撓みに従って同様に撓み第２導電層１６０に接触する。この接触部位は、タッチ区画スペーサ１７０の配置により離散化されている。つまり、タッチ区画スペーサ１７０の配置位置およびその近傍では第１導電層１５０と第２導電層１６０との接触が阻止されており、タッチ区画スペーサ１７０は後述の二次元座標の特定に寄与するものである。この観点から明らかなように、タッチ区画スペーサ１７０の形状はドット状に限定されず、例えば開口部が比較的大きなメッシュ状であってもよい。ただし、視認性を妨げないような大きさや材料を選定することが好ましい。

また、図５に示すように、第１導電層１５０の両端部に一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂが形成され、第２導電層１６０の両端部に一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂが形成されている。一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂと一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂはそれぞれ、例えば銀ペースト電極である。一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂと一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂは、第１基板１２０ないし第２基板１４０を正視したとき（つまり図３の紙面正面から正視したとき）、一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂ間の電気力線と一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂ間の電気力線とが直交する位置関係にある。一対の第１電極１５０ａ，１５０ｂと一対の第２電極１６０ａ，１６０ｂから導出された４本の検出線はＦＰＣテール１８０にまとめられ、ＦＰＣテール１８０の一端は図示しないコントローラに接続されている。

第２導電層１６０が形成された面の反対側の第２基板１４０の面に、表面が親水性化された光透過層２１０が設けられている。光透過層２１０は、例えば、光学的等方性を考慮して、表面がアルカリ鹸化されたトリアセチルセルロースの層である。トリアセチルセルロースはそのアセチル基（-COCH₃）により疎水性であるが、トリアセチルセルロースの表面を鹸化することによってアセチル基が水酸基（-OH）に置換され表面が親水性となる。このため、水接触角が１０°〜２０°程度となり、結露に起因する水滴の乱反射が低減し、ひいては曇りによるタッチパネル５００の視認性低下を防止することができる。トリアセチルセルロースの表面鹸化技術の一例として下記参考文献１、２が挙げられる。光透過層２１０（表面がアルカリ鹸化されたトリアセチルセルロースの層）の形成方法としては、第２導電層１６０が形成された面の反対側の第２基板１４０の面にアクリル系粘着剤の層を塗布形成し、さらに、このアクリル系粘着剤の層に、表面がアルカリ鹸化されたトリアセチルセルロースフィルムを貼付することにより達成される。無論、このトリアセチルセルロースフィルムは、アルカリ鹸化されたトリアセチルセルロースフィルムの表面が後述のように取り付けられる表示装置４１０に向かう面になるように、アクリル系粘着剤の層に貼付される。
（参考文献１）特開２００７−３０８６７０号公報
（参考文献２）特開２００５−２３２４３１号公報

例えば、自動車に搭載されたカーナビゲーション・システムにタッチパネル５００が装着されていて、第１基板１２０が車両室内に向かい、光透過層２１０が表示装置４１０に向かっているとすると、高温高湿の状態からエア・コンディショナーなどの空調機器によって車両室内が急速に冷却されると、露点温度以下で光透過層２１０の表面に結露が起こり得る。しかし、光透過層２１０表面の親水性により水接触角が小さく、結露に起因する水滴による曇りが抑えられるから、タッチパネル５００の視認性が確保される。

タッチパネル５００は、光透過層２１０が形成された第２基板１４０の面が液晶パネル等の表示装置４１０に対向するように、表示装置４１０に取り付けられている。具体的には、タッチパネル５００は、光透過層２１０と表示装置４１０とが接触しない程度の厚みのある支持スペーサ３１０（例えば両面に接着剤が塗布されたテープ部材）によって、表示装置４１０に固定されており、第２基板１４０と光透過層２１０は、支持スペーサ３１０により表示装置４１０に対して非接触に保持されている（通常０．５mm〜１．５mm程度のギャップが保たれている）。光透過層２１０が、第２導電層１６０が形成された面の反対側の第２基板１４０の面の全体に亘って設けられることは必須ではなく、図３に示すように、第２基板１４０の面のうち支持スペーサ３１０が取り付けられる部分やその近傍に光透過層２１０を設けないようにしてもよい。しかし、一般的には、ユーザがタッチパネル５００を通して表示装置４１０に表示される画像情報を視認する領域を被覆するように光透過層２１０が設けられることが好ましい。

上述の実施形態では、抵抗膜・４線方式のタッチパネル５００を説明したが、本発明の要点の一つは表面が親水性化された光透過層２１０（上記実施形態では表面がアルカリ鹸化されたトリアセチルセルロースの層）が設けられることであるから、本発明のタッチパネルの構造・動作原理は抵抗膜・４線方式に限定されるものでなく、例えば抵抗膜・５線方式などでもよいし、この他、表面弾性波方式、赤外線方式、静電容量方式、電磁誘導方式などでもよい。このような観点から本発明のタッチパネルを別の観点から述べれば、文字、記号、絵柄などの画像情報を表示する表示装置４１０の前面に設置されるタッチパネルであり、少なくとも表示装置４１０の前面に配置される光透過性の基板（上記実施形態に対応させれば第２基板１４０に相当する）を含んでいれば十分であり、当該基板の表示装置４１０に向かう面に、表面が親水性化された光透過層２１０が設けられている。

以上の実施形態の他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

Claims

光透過性の第１導電層が形成された光透過性の第１基板と、
光透過性の第２導電層が形成された光透過性の第２基板と、
上記第１基板と上記第２基板とに挟まれるように上記第１基板と上記第２基板に固定され、上記第１導電層と上記第１導電層に対向する上記第２導電層とのギャップを保持する絶縁性のギャップ保持スペーサと、
上記第１基板の撓みに従う上記第１導電層が上記第２導電層に接触することを阻止する絶縁性のタッチ区画スペーサと
を含むタッチパネルであって、
上記第２導電層が形成された面と反対側の上記第２基板の面に、表面が親水性化された光透過層が設けられている
ことを特徴とするタッチパネル。
請求項１に記載のタッチパネルにおいて、
上記ギャップ保持スペーサは、ループ状であって上記第１導電層および上記第２導電層を囲む大きさを持ち、
上記第１導電層および上記第２導電層は、上記ギャップ保持スペーサに囲まれた状態で対向しており、
上記ギャップは、気密に保持されている
ことを特徴とするタッチパネル。
画像情報を表示する表示装置の前面に設置されるタッチパネルであって、
少なくとも上記表示装置の前面に配置される光透過性の基板を含み、
上記基板の上記表示装置に向かう面に、表面が親水性化された光透過層が設けられている
ことを特徴とするタッチパネル。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のタッチパネルにおいて、
上記光透過層は、表面が鹸化されたトリアセチルセルロースの層である
ことを特徴とするタッチパネル。