JP2012059191A

JP2012059191A - タッチパネル

Info

Publication number: JP2012059191A
Application number: JP2010204163A
Authority: JP
Inventors: Shoji Fujii; 彰二藤井; Shinji Kobayashi; 伸二小林
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22

Abstract

【課題】各種電子機器に用いられるタッチパネルに関し、簡便な構成で視認性の良いタッチパネルを提供することを目的とする。
【解決手段】上基板２１下面に上導電層２２を形成し、下基板２３上面に下導電層２４を上導電層２２と所定の空隙を設けて対向させて形成すると共に、下基板２３上面には十点平均粗さＲｚが０．４６μｍ以上で、かつ平均間隔Ｓｍが１２０．３μｍ以下の凹凸を設けたタッチパネルとして構成することにより、ニュートンリングとぎらつきの双方が抑制され、簡便な構成で視認性の良いタッチパネルを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に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ものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、液晶ディスプレイの上面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルを通して下面の液晶ディスプレイの表示を見ながら、指やペン等でタッチパネルを押圧操作することによって、機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、視認性が良好なものが求められている。

このような従来のタッチパネルについて、図５を用いて説明する。

なお、この図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図５は従来のタッチパネルの断面図であり、同図において、光透過性の上基板１の下面に光透過性かつ導電性で略矩形状の上導電層２が、同様に光透過性の下基板３の上面に光透過性かつ導電性で略矩形状の下導電層４が、ほぼ全面に設けられている。

そして、上基板１の上面には数μｍの高さの凹凸１Ａが全面に渡って設けられている。

さらに、下導電層４の上面には絶縁樹脂によって、複数のドットスペーサ５が所定間隔で形成されると共に、上導電層２の両端には一対の上電極（図示せず）が、下導電層４の両端には、上電極とは直交方向の一対の下電極（図示せず）が各々形成されている。

また、上基板１と下基板３間の外周内縁には、略額縁状のスペーサ６が形成され、このスペーサ６の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板３の外周が貼り合わされ、上導電層２と下導電層４が所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネル１０が構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネル１０は、液晶ディスプレイ１１の上方に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極と下電極が機器のマイコン等の制御回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル１０背面の液晶ディスプレイ１１の表示に応じて、上基板１上面を指やペン等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層２が下導電層４に接触する。

そして、制御回路から上電極と下電極へ順次電圧が印加され、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を制御回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

このタッチパネル１０は視認性を向上するため、ニュートンリングの発生を抑制している。ニュートンリングとは、上基板１や下基板３の上下面の様々な場所で反射した光が使用者の視認方向に対して、強めあいあるいは弱めあうことにより、タッチパネル１０の表面が縞状に視認される現象である。

ここで、上基板１上面に凹凸１Ａが設けられていることにより、上基板１や下基板３の上下面の様々な場所で反射した光が凹凸１Ａで散乱されることで、ニュートンリングの発生を抑制するものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０００−２４１７９３号公報

しかしながら、上記従来のタッチパネルにおいては、液晶ディスプレイ１１の発光が凹凸１Ａのレンズ効果により、タッチパネル１０の表面がぎらついて視認される、いわゆる、ぎらつきという現象を生じ視認性が劣化するという課題があった。

なお、レンズ効果とは凹凸１Ａの凸部を通過した光線は拡散し、凹部を通過した光線は集中する効果であり、これにより凹凸１Ａを通過する光線の粗密が生じ、タッチパネル１０の表面がぎらついて視認されるものである。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡便な構成でニュートンリングとぎらつきの発生を抑え、視認性の良い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本発明は、上基板の下面に上導電層を形成し、下基板の上面に下導電層を上導電層と所定の空隙を設けて対向させて形成すると共に、上基板の下面または下基板の上面のいずれかに十点平均粗さＲｚが０．４６μｍ以上で、かつ平均間隔Ｓｍが１２０．３μｍ以下の凹凸を設けたタッチパネルとして構成することにより、ニュートンリングとぎらつきの双方が抑制され、簡便な構成で視認性の良いタッチパネルを得ることができるという作用を有するものである。

以上のように本発明によれば、簡便な構成でニュートンリングとぎらつきの発生を抑え、視認性の良いタッチパネルを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図同タッチパネルの光の経路を示す概念図同タッチパネルの光の経路を示す概念図同タッチパネルに設けた凹凸の評価指標を説明する図従来のタッチパネルの断面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図であり、同図において、光透過性の上基板２１の下面に光透過性かつ導電性で略矩形状の上導電層２２が、同様に光透過性の下基板２３の上面に光透過性かつ導電性で略矩形状の下導電層２４が、スパッタリング法や真空蒸着法などによりほぼ全面に設けられている。

ここで、上基板２１と下基板２３は、ガラスやポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等の光透過性のフィルム、アクリル等の光透過性の樹脂板で形成されている。

また、下基板２３は、あらかじめ上面の全面に、エッチング加工などにより凹凸２３Ａが設けられている。

さらに、上導電層２２や下導電層２４は酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性で導電性の材料で形成されている。

そして、下導電層２４の上面にはエポキシやシリコーン等の絶縁樹脂によって複数のドットスペーサ２５が所定間隔で形成されると共に、上導電層２２の両端には一対の銀やカーボン等の上電極（図示せず）が、下導電層２４の両端には、上電極とは直交方向の一対の銀やカーボン等の下電極（図示せず）が各々形成されている。

また、上基板２１と下基板２３間の外周内縁には、略額縁状のスペーサ２６が形成され、このスペーサ２６の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板２１と下基板２３の外周が貼り合わされ、上導電層２２と下導電層２４が所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネル３０が構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネル３０は、液晶ディスプレイ１１の上方に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極と下電極が機器のマイコン等の制御回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル３０背面の液晶ディスプレイ１１の表示に応じて、上基板２１上面を指やペン等で押圧操作すると、上基板２１が撓み、押圧された箇所の上導電層２２が下導電層２４に接触する。

次に、タッチパネル３０が、ニュートンリングとぎらつきの発生を抑制する原理について図２、図３のタッチパネルの光の経路を示す概念図、および図４の凹凸の評価指標を説明する図を用いて説明する。

まず、図２を用いてニュートンリングの発生を抑制する原理について説明すると、同図において外光による入射光３１の一部が上基板２１の上面で反射し反射光３２となり、残部が上基板２１を透過する透過光３３となる。

そして透過光３３は、上導電層２２の上下面や下導電層２４の上面でも一部が反射光（図示せず）として反射するが、残部が下基板２３の上面に入射し、下基板２３の上面で散乱光３４Ａ〜３４Ｃなどとして散乱し、残部が下基板２４内を透過する透過光３５となる。

ここで、タッチパネル３０の操作者が視認する方向へ散乱した散乱光３４Ａは上基板２１の上面を経由してタッチパネル３０の外部へ放出される。この散乱光３４Ａが放出される上基板２１の上面では、外光による入射光３６の一部が反射光３７として反射され、散乱光３４Ａと干渉してニュートンリングが発生する原因となるものであるが、上述のように、下基板２３の上面の凹凸２３Ａで散乱光３４Ａ〜３４Ｃなどとして散乱しているため、凹凸２３Ａが無い場合の反射光（図示せず）と比較すると、強度が弱くなる。つまり、凹凸２３Ａの存在により、ニュートンリングの発生が抑制されるものである。

次に、図３を用いてぎらつきの発生を抑制する原理について説明すると、同図において、液晶ディスプレイ１１の表示面は画素４１、４２、４３などの複数の画素が発光するもので、画素４１、４２、４３はそれぞれ赤色ドット４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、緑色ドット４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ、青色ドット４１Ｃ、４２Ｃ、４３Ｃから構成されている。それぞれのドットから発する光線４４Ａ〜４４Ｉにおいて、凹凸２３Ａの右上方に傾いた面に入射した光線４４Ａ、４４Ｄ、４４Ｇは若干左に、左上方に傾いた面に入射した光線４４Ｃ、４４Ｆ、４４Ｉは若干右に屈折する。そして、凹凸２３Ａの山の頂点を経由する光線４４Ｂ、４４Ｅ、４４Ｈは直進する。ここで、凹凸２３Ａは狭ピッチで設けられているため、光線４４Ａ〜４４Ｉのような隣り合うドットから発光した光線の進行方向に粗密を生じないので、ぎらつきの発生を抑制しうるものとなっている。

そして、このようなニュートンリングとぎらつきの抑制度合いは、凹凸２３Ａの表面粗さによって効果は異なる。一般に凹凸２３Ａの表面粗さを評価する評価指標として１９９４年のＪＩＳＢ０６０１に規定される十点平均粗さＲｚと、平均間隔Ｓｍがあり、それぞれについて図４を用いて説明する。

まず同図（ａ）は、十点平均粗さＲｚを説明するための図である。表面粗さを評価する対象物表面の凹凸を粗さ曲線といい、凹凸２３Ａの形状がこれに対応する。同図（ａ）の粗さ曲線において十点平均粗さＲｚとは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高（Ｙｐ）の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高（Ｙｖ）の絶対値の平均値との和であり（数１）で示される。

この十点平均粗さＲｚが大きくなるほど、凹凸２３Ａで反射光などが散乱しやすくなり、ニュートンリングが生じ難くなる。

次に、同図（ｂ）は、平均間隔Ｓｍを説明するための図である。同図（ｂ）の粗さ曲線において平均間隔Ｓｍとは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、１つの山およびそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和を求め、平均値で表したもので、（数２）で示される。

この平均間隔Ｓｍが小さくなるほど、液晶ディスプレイ１１からの発光が凹凸２３Ａによりタッチパネル３０から出力する方向の粗密が生じ難くなり、ぎらつきを抑制しうる。

そして、凹凸２３Ａの形状が異なるタッチパネル３０について、それぞれタッチパネル３０Ａ〜３０Ｉとして、十点平均粗さＲｚと平均間隔Ｓｍの適正値について評価した結果について次に説明する。

ここで、（表１）は、十点平均粗さＲｚが小さい順にタッチパネル３０Ａ〜３０Ｉを並べ、ニュートンリングの抑制度の評価結果を示したものである。

このニュートンリングの抑制度の評価結果は、「○」、「△」、「×」の順でニュートンリングの抑制効果は下がるもので、「△」まではニュートンリングの抑制効果があらわれたものである。ここで（表１）に示すようにＲｚが０．４６μｍ以上であればニュートンリングを抑制しうる。

また、（表２）は、平均間隔Ｓｍが小さい順にタッチパネル３０Ａ〜３０Ｉを並べ、ぎらつきの抑制度の評価結果を示したものである。

このぎらつきの抑制度の評価結果は、「◎」、「○」、「△」、「×」の順でぎらつきの抑制効果は下がるもので、「△」まではぎらつきの抑制効果があらわれたものである。ここで（表２）に示すようにＳｍが１２０．３μｍ以下であれば、ぎらつきを抑制しうる。

すなわち、ニュートンリングとぎらつきの双方を抑制するには、凹凸２３Ａの形状を十点平均粗さＲｚが０．４６μｍ以上で、かつ平均間隔Ｓｍが１２０．３μｍ以下となるようにすれば良い。

なお、上述の説明では、下基板２３の上面に凹凸２３Ａを設けるものとして説明したが、上基板２１の下面に凹凸を設けるものとしても本発明の実施は可能である。

また、上述の説明で下基板２３にエッチング加工により凹凸２３Ａを設けるものとしたのは、例えば下基板２３の上面に樹脂による膜を形成し、それに凹凸を設けた場合と比較し、下基板２３に入射あるいは下基板２３を通過する光が凹凸２３Ａ以外の部分で反射や散乱する量が減るため、ニュートンリングとぎらつきの双方を抑制する効果が高いためである。

このように本実施の形態によれば、上基板２１下面に上導電層２２を形成し、下基板２３上面に下導電層２４を上導電層２２と所定の空隙を設けて対向させて形成すると共に、上基板２１下面または下基板２３上面の少なくともいずれかには十点平均粗さＲｚが０．４６μｍ以上で、かつ平均間隔Ｓｍが１２０．３μｍ以下の凹凸を設けたタッチパネルとして構成することにより、ニュートンリングとぎらつきの双方が抑制され、簡便な構成で視認性の良いタッチパネルを得ることができるものである。

本発明によるタッチパネルは、簡便な構成で視認性の良いタッチパネルを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１１液晶ディスプレイ
２１上基板
２２上導電層
２３下基板
２３Ａ凹凸
２４下導電層
２５ドットスペーサ
２６スペーサ
３０、３０Ａ〜３０Ｉタッチパネル
３１、３６入射光
３２、３７反射光
３３、３５透過光
３４Ａ〜３４Ｃ散乱光
４１、４２、４３画素
４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ赤色ドット
４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ緑色ドット
４１Ｃ、４２Ｃ、４３Ｃ青色ドット
４４Ａ〜４４Ｉ光線

Claims

上基板の下面に上導電層を形成し、下基板の上面に下導電層を上導電層と所定の空隙を設けて対向させて形成すると共に、上基板の下面または下基板の上面の少なくともいずれかに十点平均粗さＲｚが０．４６μｍ以上で、かつ平均間隔Ｓｍが１２０．３μｍ以下の凹凸を設けたタッチパネル。