JP2012068760A - タッチパネル付き表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルより発生する電気的ノイズを防ぐためにタッチパネルとの間に搭載したシールド層において、表示装置の光学特性が低下しないようなシールド層を搭載することを課題とする。
【解決手段】透明導電膜の部材として導電性ポリマーを用いることを特徴するシールド層を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示パネルの観察側にタッチパネルを搭載したタッチパネル付き表示装置に関する。

タッチパネルにはその入力原理によって、光学式、抵抗膜方式、静電容量方式、超音波方式または電磁誘導式等の方式がある。最近では中でもマルチタッチができる静電容量方式が利用されている。この静電容量方式のタッチパネルを搭載した表示装置の構成としては、ＬＣＤ等の表示パネル、その表示パネルの観察側に表示パネルからのノイズを防ぐためのシールド層を設けてあり、その観察側にはタッチパネルが設置され、さらに、タッチパネルよりも前面側には接着層等を介して指が触れる部分としてカバーレンズ等が搭載されている。この静電容量方式タッチパネルの動作原理は、指が最表面層に触れることにより生じるタッチパネル内の電極の静電容量の変化を検知し、変化の大きさ、変化した場所、指の触れられた状態、指の動きについてデーター化し、動作するようになっている。

この静電容量方式のタッチパネルは、Ｘ方向とそれと直交するＹ方向の２方向の電極が必要とされ、指が触れた時の静電容量の変化を検出することで、その座標を検出して、タッチ位置やタッチ動作を認識するようになっている。また、Ｘ電極層とＹ電極層同士は互いに接することはなく、絶縁膜を介して積層されている。そして、Ｘ電極とＹ電極には透明導電材料が主に使われており、各々基材上に導電材料を成膜、パターニングして電極層を形成している。この電極のパターニング形状には、線状やダイヤモンド型などがある。

また、Ｘ電極層とＹ電極層はそれぞれ基材に成膜、パターニングして接着層を介して貼り合わせる場合と一つの基材の両面側に導電材料を成膜してパターニングする場合とがある。電極材料としては透明導電材料であるＩＴＯ（酸化インジウムスズ）が用いられることがほとんどである。

上記のような静電容量方式のタッチパネルは、精密な静電容量の変化を検出する必要があるために周辺部品からのノイズに非常に敏感である。したがって、タッチパネルを搭載した表示装置にあっては、タッチパネルと表示パネルの間に表示パネルからの電気的ノイズを遮断するためのシールド層が備えられている。このシールド層の材料は、透明かつ導電性のあるものが求められ、したがって、その材料としては、タッチパネルの電極と同一材料であるＩＴＯが用いられていることがほとんどである。このシールド層のＩＴＯ膜は、パターニングの必要はなく、基材全面に成膜されている。

しかしながら、ＩＴＯ膜は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系でのｂ＊値が比較的高く黄色味を帯び易いため、シールド層にもＩＴＯ膜を使用すると、静電容量方式タッチパネルを搭載した表示装置ではＩＴＯ層がタッチパネル部分のＩＴＯ層も含めると３層積層されていることになり、色味がより黄色味がかってしまい、光学特性が悪化してしまうという問題があった。また、ＩＴＯはこれを成膜するには高価な真空スパッタ装置が必要であり、このため、コストや生産性の上でもより良い改善が求められている。

上記の問題への対策として、静電容量のタッチパネル内の電極構造を工夫して、シールド層をタッチパネル内部に組み込む構造を用いている事例もある（特許文献１）。しかしながら、この方式はタッチパネルやシールド層の構造や配線のしくみが本発明とは違うことから本発明とは異なる方法での技術である。

特開２０１０−４４４５３号公報

本発明は、タッチパネルと表示パネルの間に搭載されるシールド層に、コーター等で塗工可能な導電性ポリマーを塗布した基材を用いることで、光学特性が良好であり、低コスト、高生産性のタッチパネル付き表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、表示パネルの観察側にタッチパネルを搭載した表示装置において、両者の間に電気的ノイズを防ぐためのシールド層を設けることを特徴とするタッチパネル付き表示装置とした。
また、請求項２に係る発明は、前記導電性ポリマーがポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリアニリンであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置とした。
また、請求項３に係る発明は、前記タッチパネルが投影型静電容量方式のタッチパネルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル付き表示装置とした。

本発明は、導電性ポリマーを用いる。導電性ポリマーは、ｂ＊値がマイナスの値で青みを帯びているものが多い。そして、これを選ぶことが容易であることから、タッチパネルが黄色味を帯びることを防ぐ有効な対策となる。これにより、光学特性の良好なタッチパネルを提供することが可能である。また、主に液体に分散させることが可能であるため、ＩＴＯ成膜時に必要な高価な真空装置などを必要とせず、ウェット（ＷＥＴ）で塗工することができ、生産性向上、コストダウンを図ることが可能である。

本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置の構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置に用いられるタッチパネル部材の構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置に用いられるタッチパネル部材の電極をパターニングした場合の断面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置に用いられるタッチパネルの電極のパターニング例の平面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置に用いられるタッチパネルの構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置に用いられるタッチパネル電極の平面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置に用いられるタッチパネルの別構成を示す断面図。 本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置のシールド層の構成を示す断面図。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るタッチパネル付き表示装置の構成を示す断面図である。このタッチパネル付き表示装置は、表示パネル３０と、これより観察側に構成されるタッチパネル１０と、このタッチパネル１０のさらに観察側の面に接着剤層５０を介して積層されるフロントパネル層４０と、表示パネル３０とタッチパネル１０との間に介在するシールド層２０とから成る。

図２は、タッチパネル１０を構成している電極付きフィルムの構成を示す断面図である。タッチパネル１０は、まず、基材１１上に光硬化樹脂としてのＵＶ（紫外線）硬化樹脂層１２を積層する。基材１１に対するＵＶ硬化樹脂層の積層は、基材１１のいずれかの片側に設けるものでも基材１１の両側に設けるものであってもよい。図２は、基材１１の片側にＵＶ硬化樹脂層１２を設けた場合を示してある。ＵＶ硬化樹脂層１２の上には、電極となる導電膜層１４が積層される。この場合、硬化樹脂層１２と導電膜層１４との間に光学機能層１３を設けることが好ましい。

図３は、導電膜層をパターニングした積層体１５の断面を示している。導電膜層のパターニングとしては、例えばレジスト塗布、露光、エッチング、レジスト剥離という工程を経て、導電性パターン部と非導電性パターン部を形成する。また、パターニング方法としては、フォトリソ、スクリーン印刷、レーザーによるパターニングなど、どの方法を用いても構わない。電極のパターニングの例としては、菱形状、線状等があるが、本発明の場合では、菱形状のものがよく用いられる。図４は、導電膜層を菱形状にパターニングしたものを上から見た状態を示している。

また、図５で示す形態は、積層体１５を、接着層１６を介して、２つ重ねたものであり、これは２つの電極層を持つタッチパネル１０となる。導電膜層を菱形状にパターニングした場合は一方の導電膜層１４の導電性パターン部ともう一方の導電膜層１４´の導電性パターン部が重なり合わないように積層するようにする。図４で示すパターニングを例にすると、９０℃回転させたパターンを上から見た時に図６のようになるように重ね合わせるようにする。これにより、どちらか一方がＸ方向の静電容量変化を検知し、もう一方がＹ方向の変化を検知することが可能となる。

次に、図７に示す、タッチパネル部の別の構成のタッチパネル１０´について記述する。これは、基材１１の両側に光硬化樹脂としてのＵＶ硬化樹脂層１２および１２´を各々積層する。ＵＶ硬化樹脂層１２および１２´の上にはそれぞれに導電膜層１４および１４´が積層される。硬化樹脂層１２および１２´と導電膜層１４および１４´との間には光学機能層１３および１３´を設けることも好ましい。続いて、導電膜層１４および１４´のパターニングを行う。このパターニングは例えばレジスト塗布、露光、エッチング、レジスト剥離という工程を経て、導電性パターン部と非導電性パターン部が形成される。図４に示すような菱形状にパターニングする場合はエッチング後の導電膜層１４および１４´の導電性パターン部が重ならないようにする。図７はタッチパネル１０´の断面した状態を示している。

基材１１としては、透明なガラスおよびプラスチックフィルムが用いられる。プラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面が平滑なものであれば特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられる。これらの基材には、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などの添加剤が含まれるものでも構わない。また、密着性を良くする為に、コロナ処理、低温プラズマ処理を施しても構わない。

光硬化樹脂としてのＵＶ硬化樹脂層１２および１２´としては、透明性と適度な硬度および強度があれば特に限定されるものではない。望ましくは基材１１と屈折率が同等もしくは近似しているものを選択する。また、樹脂層１２および１２´としては光硬化樹脂だけでなく、熱硬化樹脂等の硬化樹脂を使用することも可能である。

光学機能層１３としては、無機化合物を用いる場合、酸化物、硫化物、フッ化物、窒化物などが挙げられる。具体的には、酸化マグネシウム、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ニオブ、酸化タンタルなどが挙げられる。これら無機化合物はその材料および膜厚により屈折率が異なるため、目的に合わせた材料を特定の膜厚で形成することにより光学特性を調整することが可能となる。また、光学機能層１３は１層だけに留まらず、複数層あってもよい。

導電膜層１４および１４´としては、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、またはこれらの混合酸化物、さらにはその他添加剤が加えられた物等が挙げられ、目的・用途によって選択可能であり、それに限定されるものではない。タッチパネルにおいて最もよく用いられるものとしては酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）である。

そして、図１に示すように、タッチパネル１０または１０´と、表示パネル３０は、シールド層２０を介して組み立てられる。ここでのシールド層２０は表示パネルからの電気的なノイズをタッチパネル部１０または１０´に与えないために組み込まれる層であり、透明かつ導電性を備えている必要がある。

本発明におけるシールド層２０の構成の例を図８に示す。基材２１上に導電膜層２２が積層される。基材２１と導電膜層２２の間に硬化樹脂層としてＵＶ硬化樹脂層２３を介在させてもよい。

基材２１としては、透明なガラスおよびプラスチックフィルムが用いられる。このプラスチックフィルムとしては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面が平滑なものであれば、特に限定されないが、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリアクリレートフィルム、ポリイミドフィルムなどが挙げられる。これらの基材には、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤などの添加剤が含まれていても構わない。また、密着性を良くするために、コロナ処理、低温プラズマ処理を施しても構わない。

本発明の実施形態では、導電膜層２２に用いる導電性材料として導電性ポリマーを用いている。この導電性ポリマーとしてはπ共役系高分子が用いられる。例えばポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリフラン、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリピリジルビニレン、及びポリアジン等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく、また、目的に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でもポリエチレンジオキシチオフェンは表面抵抗値が数百Ω/□程度で透明性が比較的良好であり、ｂ*値がマイナスであり、若干青味を帯びていることから、シールド層として用いた場合に表示パネル全体の色味を悪化させないものとして好適に用いることが可能である。

導電膜層２２を基材２１に積層する方法としては、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、ニーダーコート法等の塗布法や、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、平版印刷法等の印刷法コート等によるコーティングで塗布される。

導電膜層２２に用いる導電性ポリマーは、上記塗工方法からして液状になっていることが好ましい。液状にするためには、水、または有機溶媒、例えばアルコール、エーテル、ケトン、エステル、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アミドなどに溶解または分散させて用いることが好ましい。中でも水やメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールといった溶媒がコスト的にも容易に用いることが可能である。この場合、ポリマーの分散性をよくするために分散剤や界面活性剤等の添加剤を加えても構わないし、導電膜の膜強度を強くするために添加剤を加えたり、膜硬化を促進するための硬化剤を加えても構わない。

導電膜２２の膜の硬化方法としては、用いるπ共役系高分子の種類や添加している硬化剤の種類によって熱硬化もしくはＵＶ硬化等の硬化手段により硬化させることが可能である。

前記記載のπ共役系高分子ではそれ単独では導電性が発現せず、ドーパントを添加することによりプラスまたはマイナスの電荷がπ共役系高分子に付与されて導電性を持つ場合もある。従って、ドーパントを加えることも好ましく行われる。例えばポリジオキシチオフェンの場合はポリスチレンスルホン酸がドーパントとして添加されることが一般的である。

導電膜層２２のｂ＊値はマイナス方向に値が大きいほど青味が強いものとなり、黄色味を抑制する効果がある。ｂ＊値は導電性ポリマー膜の膜厚を変化させることで制御可能であり、タッチパネルの黄色味の程度によって、最も適切な膜厚の導電性ポリマー膜を塗工することが可能である。

表示パネル３０の構造としては、例えば、ＬＣＤ表示パネルの場合、液晶を駆動させるためのスイッチング素子が配置され電極層が設けられた基板（アレイ基板）と、対向する電極層が形成されたカラーフィルター基板とが液晶層を挟んで構成されており、アレイ基板とカラーフィルター基板にはそれぞれ偏光板が取付けられているような極一般的な表示パネルを用いる。また、表示パネル３０の駆動方式としては特に限定されるものではなく、ＩＰＳ方式、ＴＮ方式、ＶＡ方式等のＬＣＤ表示器が用いられる。表示パネル３０の構造は、表示パネルの観察側にタッチパネルを備えることができる表示パネルであれば、上記構造に限定されない。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例のものに限られるものではない。

ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基材（１２５μｍ）上にＵＶ硬化樹脂を塗布、その上にＮｂ２Ｏ３（膜厚１０ｎｍ）、ＳｉＯ２（膜厚５０ｎｍ）を真空成膜、さらにＩＴＯ（膜厚４０ｎｍ）を成膜した。ＩＴＯ層にフォトリソグラフィー法でレジストを塗布し、ＵＶ照射による硬化後、塩酸(０．１％)によるエッチング、水酸化ナトリウム溶液（１％）によりレジスト剥離を行い、導電膜のパターニングを行った。この導電膜フィルムを、粘着剤を介して２枚貼り合わせてタッチパネルとした。

また、ＰＥＴ基材（１２５μｍ）上にＵＶ硬化樹脂を塗布、その上にドーパントとしてポリスチレンスルホン酸を含むポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）分散液をマイクログラビアコーターで塗布し、１００℃のオーブンに通して溶剤の乾燥および硬化を行った（膜厚１００ｎｍ）。この導電膜フィルムをシールド層として、タッチパネルの観察側とは反対側に設置し、タッチパネルの観察側から色調ｂ＊値を測定した。

比較例

ＰＥＴ基材（５０μｍ）上に、ＵＶ硬化樹脂を塗布、その上にＩＴＯ（膜厚４０ｎｍ）を真空成膜した。この導電膜フィルムをシールド層として、実施例１に記載したタッチパネルの観察側とは反対側に設置し、タッチパネルの観察側から色調ｂ＊値を測定した。

ｂ＊値の測定結果を、表１に示す。この表１よれば、比較例の場合はＩＴＯ膜がタッチパネルの部分とシールド層で２層重なることでｂ＊値が高く、黄色味を帯びてしまった。一方、実施例の場合はタッチパネルと併せた場合のｂ＊が比較例の場合に比べてゼロに近い値となっており、黄色味が抑制された結果となった。

１０ ：タッチパネル
１０´：タッチパネル
１１ ：基材
１２ ：ＵＶ硬化樹脂層
１２´：ＵＶ硬化樹脂層
１３ ：光学機能層
１３´：光学機能層
１４ ：導電膜層、
１４´：導電膜層
１５ ：エッチング後電極付き積層フィルム
１６ ：粘着層
２０ ：シールド層
２１ ：基材
２２ ：導電膜層
２３ ：ＵＶ硬化樹脂層
３０ ：表示パネル
４０ ：接着剤層
５０ ：フロントパネル

Claims (3)

1. 表示パネルの観察側にタッチパネルを備えるタッチパネル付き表示装置において、
   前記表示パネルと前記タッチパネルとの間に電気的ノイズを防ぐためのシールド層を設け、前記シールド層が導電性ポリマーを含む透明導電膜であることを特徴とするタッチパネル付き表示装置。
2. 前記導電性ポリマーがポリエチレンジオキシチオフェンまたはポリアニリンであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル付き表示装置。
3. 前記タッチパネルが投影型静電容量方式のタッチパネルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル付き表示装置。

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