JP2012160203A - タッチパネル、及びこれを用いた表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
透明基板と、該透明基板の上に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,前記第1の透明電極と前記第2の透明電極を共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から、前記第2の透明電極、前記第1の透明電極が順に備えられ、前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間に第1の透明絶縁層を有し、前記第1の透明電極の上層に、操作面の全域にわたって第2の透明絶縁層を有し、さらには前記第2の透明絶縁層の上層に、操作面の全域にわたって第3の透明絶縁層を設けたタッチパネルである。
【選択図】 図9
Description
タッチパネルは、指などで操作面を触れた際、その接触位置を検出することで、入力装置として機能するものである。この接触位置を検出する検出方式には、主に抵抗膜方式と、静電容量方式がある。
現在、PDAなどの携帯機器では主に抵抗膜方式が利用されている。抵抗膜方式は表面に透明電極を備える2つの透明基板を透明電極を形成した面が互いに向き合うように一定の空隙を設けて配置する。
このため2つの透明電極と空気との界面で不要な反射を生じ、この不要反射のため明るい環境では、外光の不要な反射により画面が見にくくなる、あるいは、画像光の一部が反射して画面が暗くみえるという課題を有する。
このような静電容量タッチパネルとしては、透明基板の上に透明電極を1層設けるシンプルな構成が知られている。ただし、このような構成では、接触位置の検出精度が低いため、特に小さな画面を備える機器では、より高い検出精度が望まれていた。
そして、この特許文献1に記載のタッチパネルにあっては、第1の透明電極をX方向に離間し、第2の透明電極をY方向に離間することでより高い精度で位置検出できるとされている。
しかしながら、電極を形成し、パターニングするといった工程を透明基材となるPETフィルムの両面に施す必要があるため、工程が多くなりコストが高くなるといった問題を有している。
図13は、このような構造のタッチパネルの一部断面図である。第1の透明電極及び第2の透明電極としてはITO(酸化インジウム錫、Indium Tin Oxide)が考えられ、電極間の絶縁層としては酸化シリコンなどの透明な無機物、あるいはアクリル系などの透明樹脂が考えられる。
この場合、公知技術のようにPETフィルムの両面に第1及び第2の透明電極をそれぞれ配置したときには顕在化しない、電極のパターンが視認されて見栄えが悪くなるという問題を生じる。
透明電極の屈折率は、約2.0で、絶縁層と透明基板の屈折率は、約1.5である。第1の透明電極上を領域A、電極がない部分を領域B、第2の透明電極上を領域Cとすると、それぞれの領域では電極の厚さが同じであっても、透明基板と電極、電極と絶縁層、電極と空気など屈折率が異なる界面が異なる位置に存在する。
このため干渉を伴う界面反射は各領域で異なり、それが電極のパターンとして視認されやすくなる。
図14は、第1及び第2の透明電極として厚さ15nmのITO(屈折率2.05)を用い、厚さ125nm、屈折率1.46の透明材料を絶縁層として利用する場合の各領域の分光反射率を示している。隣り合う領域Aと領域Bとで反射率差が4.2%あり、さらに領域Aと領域Cとでは反射率の差が6.2%もあるため視認されやすく、見栄えが悪くなる。
さらに、タッチパネルを備える表示装置において、より明るく、見やすい画像を実現することにある。
透明基板に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極は共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から前記第2の透明電極、前記第1の透明電極の順に備えられ,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間には第1の透明絶縁層を有し,
さらに第1の透明電極の上層に、操作面の全域にわたって第2の透明絶縁層を形成し,
さらに第2の透明絶縁層の上層に第3の透明絶縁層を操作面の全域にわたって形成することを特徴とする。
透明基板に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極は共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から前記第2の透明電極、前記第1の透明電極の順に備えられ,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間には第1の透明絶縁層を有し,
前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極と、前記第1の透明絶縁層の屈折率の差が波長550nmで0.12以下であることを特徴とする。
さらに、前記課題を解決するため、本発明に係るタッチパネルは、
前記第1の透明電極の上層に第2の透明絶縁層を備え,
前記第2の透明絶縁層は、屈折率と厚さが第1の透明絶縁層より小さいことを特徴とする。
タッチパネルと表示装置とこれらを固定する透明体から構成される表示装置であって,
前記タッチパネルは透明基板と、前記透明基板の上に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,
さらに前記第1の透明電極と前記第2の透明電極が共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から前記第2の透明電極、前記第1の透明電極の順に備えられ,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間には第1の透明絶縁層を有し,
さらに前記第1の透明電極の上層に、操作面の全域にわたって第2の透明絶縁層を有して構成し,
前記タッチパネルと前記表示装置を、それぞれ操作面と表示領域が重なるように、前記透明体によって固定されており、前記透明体の屈折率は前記タッチパネルの透明基板、及び前記表示装置の最表面の部材との屈折率差が0.09以下である透明な樹脂から構成され,
前記タッチパネルはこれを構成する前記透明基板の前記第1及び第2の透明電極が形成された面とは反対側の面を前記表示装置側に向けて配置することを特徴とする。
タッチパネルと表示装置とこれらを固定する透明体から構成される表示装置であって,
前記タッチパネルは透明基板と、前記透明基板の上に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,
さらに前記第1の透明電極と前記第2の透明電極が共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から前記第2の透明電極、前記第1の透明電極の順に備えられ,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間には第1の透明絶縁層を有し,
さらに前記第1の透明電極の上層に、操作面の全域にわたって第2の透明絶縁層を有して構成し,
前記タッチパネルと前記表示装置を、それぞれ操作面と表示領域が重なるように、前記透明体によって固定されており、前記透明体の屈折率は前記タッチパネルの透明基板、及び前記表示装置の最表面の部材との屈折率差が0.09以下である透明な樹脂から構成され,
前記タッチパネルはこれを構成する前記透明基板の前記第1及び第2の透明電極が形成された面とは反対側の面を前記表示装置側に向けて配置することを特徴とする。
図1及び図2はそれぞれ本発明に係るタッチパネルの一実施例を示す平面図である。
第1の透明電極10と第2の透明電極20は、タッチパネルの操作面2に相当する位置に形成されており、それぞれX方向及びY方向に複数の領域に分離している。これは、従来から知られている通り、位置検出の精度を高めるためである。
第1の透明電極10は、X座標検出用導電部30と接続し、第2の透明電極20はY座標検出用導電部40と接続されている。
X座標検出用導電部30とY座標検出用導電部40は、透明である必要が無いため金属の電極材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、クロム、銅、やこれらを含む合金を使用することができるが、本発明においては、これらに限定されるものではない。
X座標検出用導電部30とY座標検出用導電部40は、それぞれ第1の透明電極10と第2の透明電極に所定の電圧を印加するための電極として機能し、スイッチング回路の切り替えにより第1の透明電極10と第2の透明電極20のいずれか一方に選択的に電圧を印加することができる。
電圧が印加された透明電極上には、電界が形成され、この状態で、指などが触れると、接触位置は、人体の静電容量を介して接地されることになる。その結果、対象となるX座標検出用導電部30またはY座標検出用導電部40と接触位置との間に抵抗値の変化が生じる。
なお、本発明は、このような静電容量方式のタッチパネル、及びこれを備える表示装置に関するものであるが、その特徴は専らタッチパネルの操作面2の断面構造にある。
このため、位置検出の方法や仕組み、位置検出をするための回路など、本発明の特徴ではない事柄に関しては上記に限定されず、公知技術を用いれば良い。このため、本願では位置検出の方法や仕組み、位置検出をするための回路など本発明の特徴でない事柄については詳細な説明は省略する。
図3は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す断面図で、図1または図2のA−A’における断面構造を示す図である。
なお、図1と図2は、位置A−A’においては、同一の構造であるため、以下の記述においては、これを区別しないものとする。
これらの透明電極は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などの物理的作成法や、スプレー法、ディップ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などの化学的作成法から、その下地となる透明基板あるいは第1の透明絶縁層を考慮して最適な方法を選択すればよい。
ここで、重要なのは、その膜厚を精度良く制御できることであり、後述する所望の膜厚を実現できて、さらに透明、かつ、抵抗値が低い製造方法がより望ましいが本発明においては、これを限定するものではない。
第1の透明絶縁層200及び第2の透明絶縁層300は、透明基板100との屈折率の差が小さいことが重要である。これは、屈折率の差が大きいと、透明基板100と第1の透明絶縁層200、及び、第1の透明絶縁層200と第2の透明絶縁層300との界面での反射が大きくなるからである。
このような条件を満足する第1の透明絶縁層200及び第2の透明絶縁層300としては、例えば、透明基板100としてガラス(屈折率1.53)を使用する場合、屈折率が1.44〜1.62の範囲にある酸化シリコンなどの透明な無機材料や、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂,ポリ塩化ビニリデン樹脂,ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂などの透明な有機材料を用いれば良い。
第1の透明絶縁層200及び第2の透明絶縁層300として、酸化シリコンを用いる場合、その成膜方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法がある。あるいは、ゾル−ゲル法を用いても良い。
この場合、原料としてシリコンアルコキシドであるシリコンエトキシド(Si(OC2O5)4)、シリコンメトキシド、シリコンノルマルプロポキシド、シリコンイソプロポキシド、シリコンノルマルブトキシド、シリコンイソブトキシド、シリコンセカンダリブトキシド、シリコンターシャリブトキシドなどを用いることが可能であり、これらの単体、或いはこれらの二種類以上の混合物であっても良い。
図4は、本発明の第1の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図である。
第1の実施形態においては、透明基板100として屈折率1.53のガラス基板を用い、第1の透明電極及び第2の透明電極として屈折率2.05のITOを用い、第1の透明絶縁層及び第2の透明絶縁層として屈折率1.46の酸化シリコンを用いている。
また、第1の透明電極の厚さtxは、15nm、第2の透明電極の厚さtyは、15nm、第1の透明絶縁層の厚さti1は、125nm、第2の透明絶縁層の厚さti2は、125nmとしている。
なお、この反射率は、透明基板100上であって、第1及び第2の透明電極を形成した側の面の反射率を示す。
第1の実施形態においては、第2の透明絶縁層300を第2の透明電極20の上層に形成することで、各領域間の最大の視感反射率差は、2.3%となり、各領域の平均反射率は、1.9%となる。
これは、第2の透明絶縁層がない場合に、各領域間の最大の視感反射率差が6.2%で、各領域の平均反射率が3.8%あるのに対して、それぞれ37%と50%に低減している。
このため、本実施の第1の実施形態に係るタッチパネルを備える表示装置では、より明るく、見やすい画像を実現できる。
なお、第1の透明絶縁層200と第2の透明絶縁層300は、前記屈折率の条件を満たせば必ずしも同じ材料である必要はない。例えば、第1の透明絶縁層200は酸化シリコンからなる硬い層とし、第2の透明絶縁層300は、シリコーン樹脂のように弾性を有する層とすると良い。この場合、使用者がタッチパネルを押すと凹むため、操作感が高まるといった効果が期待できる。
次に、本発明に係るタッチパネルの第2の実施形態について図面を参照して説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す断面図であり、図1または図2のA−A’における断面構造を示す図である。
このため、第1の実施形態に示されるタッチパネルと同様な部分については詳細な説明は省略する。
これは、第1の透明電極10及び第2の透明電極20として利用されるITOやIZO、あるいはZnOの屈折率が2.0程度であり、この場合は、屈折率の差が0.12以下であれば、界面反射が0.1%未満となり影響を無視できるからである。
このような高屈折率の透明絶縁層としては、酸化シリコンと酸化チタンよりなる非晶質マトリックスガラスや、この酸化シリコンと酸化チタンよりなるマトリクス中に、さらに必要に応じて酸化チタン結晶粒子を分散することで所望の屈折率に調整したガラスが考えられる。このガラスはゾル−ゲル法を用いて形成できる。
すなわち、第一段階として、アルコール中に溶解したシリコンエトキシド1モルに水1モルを加えて加水分解したのち、チタンブトキシド、またはチタンイソプロポキシドを1モル加えて十分に攪拌してシリカ−チタニアネットワークを構築する。
この際、急激な加水分解反応を抑制するため、シリコンエトキシド1モルを、エタノール又はメタノール2モル中にスターラを用いて攪拌しながら溶解するとよい(溶液A)。
このシリコンエトキシドのアルコール溶液を、スターラを用いて激しく攪拌しながら、pHを2.0以下に調整した純水1モルを滴下し、シリコンエトキシドの4つのアルコキシル基のうちの一つを加水分解する(溶液C)。
この反応式は、式(1)のようになる。
次に、急激な加水分解反応を抑制するためチタンノルマルブトキシド1モルを、エタノールまたはメタノール3モル中にスターラを用いて攪拌しながら溶解する(溶液D)。
式(1)で合成したシリコンエトキシドの加水分解溶液(溶液C)を、スターラを用いて激しく攪拌しながら、このチタンノルマルブトキシドのアルコール溶液を滴下し、式(2)に示す化学反応を進行させ、溶液Eを得る。
溶液Fに残存する未反応のアルコキシル基を加水分解するため、純水に希塩酸を添加してpHを2.0以下にし、これにエタノールまたはメタノールを添加した加水分解用の水を準備する(溶液G)。溶液Fを、スターラを用いて激しく攪拌しながら溶液Gを滴下し、加水分解を進行させ、溶液Hを得る。
この非晶質マトリックスガラスは、酸化チタン結晶粒子は添加しなくても、酸化シリコンと酸化チタンの組成によりその屈折率が調整することができ、酸化チタンの組成を増やすことで屈折率を高くできる。例えば、酸化チタンの組成を0〜80mol%まで変化させると屈折率(ここではD線)は、1.45から1.94まで高くできる。
さらに高い屈折率を実現するには、酸化チタン結晶粒子を添加すればよく、例えば非晶質マトリックス中の酸化チタンの含有量を50mol%とし、酸化チタン結晶粒子を60mol%添加すると屈折率(ここではD線)を2.26まで高めることができる。
また、マトリックス中での含有量がTiO2の酸化物換算で31mol%未満であると、屈折率を上げるために酸化チタン結晶微粒子を含有させると、その含有量によっては白濁を生じる。
このため、酸化チタンのマトリクス中での含有量は31mol%以上とすることが望ましい。さらに、添加する酸化チタン結晶微粒子の粒径については、平均粒径が20nmを超えると白濁を生じ、平均粒径が3nm未満のものは不安定で凝集が顕著であるため、平均粒径としては3nm以上20nm以下が望ましい。
図7は、本発明の第2の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図である。
第2の実施形態は、透明基板100として屈折率1.53のガラス基板を用い、第1の透明電極及び第2の透明電極として屈折率2.05のITOを用い、第1の透明絶縁層としては、酸化シリコン−酸化チタンの非晶質マトリックスに酸化チタン結晶粒子を添加して屈折率を透明電極と同じ2.05に調整した材料を用いる。
また、第1の透明電極の厚さtxは、15nm、第2の透明電極の厚さtyは、15nm、第1の透明絶縁層の厚さti1は、125nmとしている。
また、領域Aと領域Bでは視感反射率差は、0.2%である。なお、ここで述べた反射率は、透明基板100上の第1及び第2の透明電極を形成した側の面のみの反射率を示す。
これは、第1の透明絶縁層を酸化シリコンやシリコーン樹脂、あるいはアクリル樹脂などから構成して、第2の実施形態のように第1の透明電極10や第2の透明電極20との屈折率差が小さくなるように調整しない場合(例えば屈折率1.46の場合)に各領域間の最大の視感反射率差が6.2%になるのに対し、約1/30に低減している。
このため、本実施の第2の実施形態に係るタッチパネルを備える表示装置においては、より見やすい画像を実現することができる。
なお、第2の実施形態のように第1の透明絶縁層の屈折率を第1および第2の透明電極の値に近づけた場合、これらの平均屈折率をNmとすると、屈折率Nmは透明基板の屈折率よりも高くなることが一般的である。
この場合、反射率を低減するには第1の透明絶縁層の厚さti1やこれに第1の透明電極の厚さti1を加えた厚さti1+txが、式(3)に示すdに対し、式(4)の関係を満たすことが望ましい。
d=λ/(2Nm) ……………………(3)
〔式4〕
ti1+tx≧d≧ti1 ……………(4)
次に、本発明に係るタッチパネルの第3の実施形態について図面を参照して説明する。
このため、前記第2の実施形態に示されるタッチパネルと同様な部分については詳細な説明は省略する。
なお、第3の実施形態の断面構造は、前記第1の実施形態に示されるタッチパネルと構成が同様であるため、図3及び図4を参照して説明する。
図3は、図1または図2のA−A’における断面構造を示す図である。
このような高屈折率の透明絶縁層としては、前記の通り、酸化シリコンと酸化チタンよりなる非晶質マトリックスガラスや、この酸化シリコンと酸化チタンよりなるマトリクス中に、さらに必要に応じて酸化チタン結晶粒子を分散することで所望の屈折率に調整したガラスが考えられる。
図4は、本発明の第3の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図を示している。
図4において、第3の実施形態は、透明基板100として屈折率1.53のガラス基板を用い、第1の透明電極10及び第2の透明電極20として屈折率2.05のITOを用い、第1の透明絶縁層200及び第2の透明絶縁層300としては、酸化シリコン−酸化チタンの非晶質マトリックスに酸化チタン結晶粒子を添加して屈折率を透明電極と同じ2.05に調整した材料を用いている。
また、第1の透明電極の厚さtxは、15nm、第2の透明電極の厚さtyは、15nm、第1の透明絶縁層の厚さti1は、100nm、第2の透明絶縁層の厚さti2は、40nmとしている。
したがって、taは、140nmとなる。
つまり、第3の実施形態においては、各領域間の視感反射率差が小さくなることで透明電極のパターンが見えることが抑制されるタッチパネルが実現できる。このため、第3の実施形態に係るタッチパネルを備える表示装置では、より見やすい画像を実現することができる。
なお、ここで述べた反射率は、透明基板100上の第1及び第2の透明電極を形成した側の面のみの反射率を示している。
この場合、反射率を低減するには、厚さtaが前記式(3)に示すdと同じになる、または、近い値になることが望ましい。
ここで、λは、波長であり、λを視感度が高い波長550nmとし、この厚さの条件を満たすことで人が感じるタッチパネルの不要反射を小さくできる。
次に、本発明に係るタッチパネルの第4の実施形態について図面を参照して説明する。
このため、前記第3の実施形態に示されるタッチパネルと同様な部分については、詳細な説明は省略する。
なお、第4の実施形態の断面構造は、前記第1の実施形態と構成が同様であるため、図3及び図4を参照して説明する。
図3は、本発明の第4の実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す断面図であり、図1または図2のA−A’における断面構造を示す図である。
また、図4は、本発明の第4の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図である。
このような高屈折率の第1の透明絶縁層200としては、前記の通り、酸化シリコンと酸化チタンよりなる非晶質マトリックスガラスや、この酸化シリコンと酸化チタンよりなるマトリクス中に、さらに必要に応じて酸化チタン結晶粒子を分散することで所望の屈折率に調整したガラスを用いることができる。
具体的には、第1の透明絶縁層と第1の透明電極及び第2の透明電極の屈折率の平均値をNHとし、第2の透明絶縁層の屈折率をNLとすると、式(5)及び式(6)で定義するdHとdLに対して、第1の透明電極の厚さtxと、第1の透明絶縁層の厚さti1、及び第2の透明絶縁層の厚さti2が式(7)及び式(8)の関係を満たすことが望ましい。
dH=λ/(2NH) …………………(5)
〔式6〕
dL=λ/(4NL) …………………(6)
〔式7〕
ti1+tx≧dH≧ti1 ……………(7)
〔式8〕
ti2≧dL≧ti2−tx ……………(8)
ここで、λは、波長であり、λを視感度が高い波長550nmとし、この厚さの条件を満たすことで人が感じるタッチパネルの不要反射を小さくできる。
さらに、タッチパネルの最表面となる第2の透明絶縁層300は、屈折率が1.4〜1.5程度でも高い反射率低減効果が得られるため、材料の選択肢が広がるといった効果がある。
あるいは、逆に、第2の透明絶縁層300としてシリコーン樹脂などの弾性を有する材料を用いれば、使用者がタッチパネルを押すと凹むため、操作感が高まるといった効果を期待することができる。
図4は、本発明の第4の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図である。
第4の実施形態は、透明基板100として屈折率1.53のガラス基板を用い、第1の透明電極10及び第2の透明電極20として屈折率2.05のITOを用いている。
また、第1の透明絶縁層200としては、酸化シリコン−酸化チタンの非晶質マトリックスに酸化チタン結晶粒子を添加して屈折率を透明電極と同じ2.05に調整した材料を用い、第2の透明絶縁層300としては屈折率1.46の酸化シリコンを用いている。
これらの条件は、式(5)〜式(8)を全て満たしている。
図8は、この条件における反射率を示すもので、図4において、第1の透明電極上を領域A、電極がない部分を領域B、第2の透明電極上を領域Cとした場合の各領域の分光反射率を示している。
なお、この反射率は、透明基板100上であって、第1及び第2の透明電極を形成した側の面の反射率である。
これは、従来の各領域間の最大の視感反射率差が6.2%で、各領域の平均反射率が3.8%であるのに対して、それぞれ4%と50%に大幅に低減している。
さらに、各領域間の反射光の色度差Δu’v’は、従来、0.1であったのに対し、0.01と極めて小さくなっている。
このため、第4の実施形態においては、各領域間の視感反射率差及び反射光の色度差が小さくなることで透明電極のパターンが見えることが大幅に抑制され、さらに、反射率が小さくなることでより透過率が高いタッチパネルを実現することができる。
このため、第4の実施形態のタッチパネルを備える表示装置においては、より明るく、見やすい画像を実現することができる。
次に、本発明に係るタッチパネルの第5の実施形態について図面を参照して説明する。
このため、前記第3の実施形態に示されるタッチパネルと同様な部分については、詳細な説明は省略する。
図9は、本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの概略構成を示す断面図であり、図1または図2のA−A’における断面構造を示す図である。
また、図10は、本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図である。
これは、第1の透明電極10及び第2の透明電極20の屈折率が2.0程度の場合、屈折率の差が0.12以下であれば、界面反射が0.1%未満となり、その影響を無視できるからである。
このような高屈折率の透明絶縁層としては、前記の通り、酸化シリコンと酸化チタンよりなる非晶質マトリックスガラスや、この酸化シリコンと酸化チタンよりなるマトリクス中に、さらに必要に応じて酸化チタン結晶粒子を分散することで所望の屈折率に調整したガラスを用いることができる。
より厳密には、第1の透明絶縁層及び第2の透明絶縁層と第1の透明電極及び第2の透明電極の屈折率の平均値をNHHとし、第3の透明絶縁層の屈折率をNLLとすると、式(9)及び式(10)で定義されるdHHとdLLに対して、第1の透明絶縁層200厚さti1と第2の透明絶縁層300の厚さti2の合計の厚さti12と、第3の透明絶縁層の厚さti3が、それぞれ等しくなることが望ましい。
dHH=λ/(2・NHH)×(2n+1)/2 ……………(9)
〔式10〕
dLL=λ/(4・NLL) ………………………(10)
1.05dHH≧ti12≧0.95dHH ……………………(11)
〔式12〕
1.05dLL≧ti3≧0.95dLL ………………………(12)
ここで、λは、波長であり、λを視感度が高い波長550nmとし、この厚さの条件を満たすことで人が感じるタッチパネルの不要反射を小さくできる。
さらに、タッチパネルの最表面となる第3の透明絶縁層300については、屈折率が1.4〜1.5程度でも高い反射率低減効果が得られるため、材料の選択肢が広がるといった効果がある。
あるいは、逆に、第3の透明絶縁層400としてシリコーン樹脂などの弾性を有する材料を用いれば、使用者がタッチパネルを押すと凹むため、操作感が高まるといった効果を期待することができる。
図10は、本発明の第5の実施形態に係るタッチパネルの一部断面図である。
第5の実施形態では、透明基板100として屈折率1.53のガラス基板を用い、第1の透明電極10及び第2の透明電極20として屈折率2.05のITOを用いている。
また、第1の透明絶縁層200及び第2の透明絶縁層300としては、酸化シリコン−酸化チタンの非晶質マトリックスに酸化チタン結晶粒子を添加して屈折率を透明電極と同じ2.05に調整した材料を用い、第3の透明絶縁層400としては、屈折率1.46の酸化シリコンを用いている。
これらの条件は、式(9)〜式(12)を全て満たしている。
なお、図10において、第1の透明電極上を領域A、電極がない部分を領域B、第2の透明電極上を領域Cとした場合に各領域の分光反射率は、第1及び第2の透明電極と第1及び第2の透明絶縁層の屈折率をほぼ同じすることで、その違いはほとんどなくなるため、領域Bの分光反射率のみを示してある。
また、この反射率は、透明基板100上であって、第1及び第2の透明電極を形成した側の面の反射率である。
このため、第5の実施形態においては、各領域間の視感反射率差が小さくなることで透明電極のパターンが見えることが大幅に抑制され、さらに反射率が小さくなることでより透過率が高いタッチパネルを実現することができる。
このため、第5の実施形態のタッチパネルを備える表示装置では、より明るく、見やすい画像を実現できる。
このため、第1の透明電極と第2の透明電極との間の透明絶縁層を厚くすることで、第1の透明電極と第2の透明電極の交差部の容量を下げることができる。また、第1及び第2の透明電極を厚くして抵抗値を下げることで、タッチパネルの操作位置の検出感度を高めることができる。
具体例としては、第1の透明電極の厚さtxと第2の透明電極の厚さtyは、ともに40nmとすることで低抵抗化し、さらに、第1の透明絶縁層の厚さti1を500nmとすることで第1の透明電極と第2の透明電極の交差部を低容量化することができる。
この際、第2の透明絶縁層の厚さti2は、104nmとしてこれらの合計厚さti12を604nmとし、第3の透明絶縁層の厚さti3は94nmとすることで式(9)〜式(12)の条件を全て満たすことができる。
次に、本発明に係るタッチパネルを備える表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
図12には、本発明に係るタッチパネルを備える表示装置の概略構成を示す断面図が示されている。
表示装置3としては、液晶表示装置、あるいは有機発光ダイオード表示装置(以下、OLED表示装置と呼ぶ)を用いることができる。
液晶表示装置は、一般に光の透過率や反射率を制御することで画像を形成する液晶表示パネルと光源としてのバックライト装置、もしくはフロントライト装置と組み合わせることで表示装置を実現する。
また、OLED表示装置は、OLED表示パネル自身が画像光を放射するため特に光源と組み合わせなくとも表示装置を実現することができる。
透明体4は、少なくとも表示装置3の表示面およびタッチパネル1の操作面に相当する領域は全て覆うように形成する。
また、その屈折率は、タッチパネル1の透明基板、及び表示装置の最表面の部材との屈折率差が小さく、透明な樹脂によって構成されている。
より具体的には、透明体4の屈折率は、タッチパネル1を構成する透明基板、及び表示装置3の最表面の部材との屈折率差が0.09以下である透明な樹脂から構成する。
これは、透明基板100の屈折率が1.5程度の場合、屈折率の差が0.09以下となれば、界面反射は、0.1%未満となり影響を無視できるようになるからである。
また、透明体4は、熱硬化などで硬化してもよいし、エラストマーのように弾性を持たせても良い。透明体4を備えることで、表示装置2とタッチパネル1との間での界面反射が抑制できる。
タッチパネル1は、前記、タッチパネルの第1の実施形態〜第5の実施形態に記載のいずれのタッチパネルも用いることができる。この際、タッチパネル1を構成する透明基板の第1及び第2の透明電極が形成された面とは反対側の面を表示装置側に向けて配置する。これは、本発明に係るタッチパネルが透明電極が形成された面の反射率が低いためである。
例えば、タッチパネルの第5の実施形態における透明絶縁層の厚さti12が604nmの場合には、視感反射率は0.70%となり、反射防止膜と同等の性能を得られる。
このように本発明に係るタッチパネルを備える表示装置にあっては、タッチパネルでの反射が少ないためより明るく、見やすい画像を実現することができる。
2…………………………操作面
3…………………………表示装置
4…………………………透明体
10………………………第1の透明電極
20………………………第2の透明電極
30………………………X座標検出用導電部
40………………………Y座標検出用導電部
100……………………透明基板
200……………………第1の透明絶縁層
300……………………第2の透明絶縁層
400……………………第3の透明絶縁層
Claims (9)
- 透明基板と、該透明基板の上に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極を共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から、前記第2の透明電極、前記第1の透明電極の順に設け,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間に第1の透明絶縁層を設け,
前記第1の透明電極の上層に、操作面の全域にわたって第2の透明絶縁層を設け,
前記第2の透明絶縁層の上層に、操作面の全域にわたって第3の透明絶縁層を設け,
前記第1の透明絶縁層と前記第2の透明絶縁層は、前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極との屈折率差が0.12以下であり、前記第3の透明絶縁層の屈折率を前記第1及び第2の透明絶縁層の屈折率よりも小さくし、前記第3の透明絶縁層の厚さを前記第1透明絶縁層及び第2の透明絶縁層の合計の厚さよりも小さく構成した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,
前記第1の透明絶縁層及び前記第2の透明絶縁層と前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極の屈折率の平均値をNHHとし、前記第3の透明絶縁層の屈折率をNLLとして次式により、dHHとdLLを定義し、
dHH=λ/(2・NHH)×(2n+1)/2
dLL=λ/(4・NLL)
さらに、前記第1の透明絶縁層の厚さと前記第2の透明絶縁層の厚さの合計をti12とし、前記第3の透明絶縁層の厚さをti3としたとき、次式を満たすことを特徴とするタッチパネル。
1.05dHH≧ti12≧0.95dHH
1.05dLL≧ti3≧0.95dLL - タッチパネルと表示装置とを有し、前記タッチパネルの操作面と前記表示装置の表示領域とがそれぞれ重なるように固定されてなる表示装置であって、
前記タッチパネルは、請求項1又は2に記載のタッチパネルからなることを特徴とする表示装置。 - 透明基板と、該透明基板の上に少なくとも2つの異なる方向の位置を検出するための第1の透明電極と第2の透明電極を備える静電容量方式のタッチパネルであって,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極を共に前記透明基板の同じ側の面に、前記透明基板側から、前記第2の透明電極、前記第1の透明電極の順に設け,
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極の間に第1の透明絶縁層を設け,
波長550nmにおける、前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極と、前記第1の透明絶縁層の屈折率の差が0.12以下であることを特徴とするタッチパネル。 - 請求項4に記載のタッチパネルにおいて,
前記第1の透明絶縁層と前記第1および第2の透明電極の屈折率の平均値をNmとし、第1の透明絶縁層の厚さをti1、第1の透明電極の厚さtxとした場合、次式の関係を満たすことを特徴とするタッチパネル。
d=λ/(2Nm)
ti1+tx≧d≧ti1 - 請求項4に記載のタッチパネルにおいて,
前記第1の透明絶縁層が酸化シリコンと酸化チタンよりなる非晶質マトリックスガラス、もしくは、酸化シリコンと酸化チタンよりなるマトリクス中に酸化チタン結晶粒子が分散されたガラスであることを特徴とするタッチパネル。 - 請求項4に記載のタッチパネルにおいて,
さらに前記第1の透明電極の上層に第2の透明絶縁層を設け,
前記第2の透明絶縁層は屈折率と厚さが第1の透明絶縁層より小さいことを特徴とするタッチパネル。 - 請求項7に記載のタッチパネルにおいて,
前記第1の透明絶縁層と前記第1及び第2の透明電極の屈折率の平均値をNHとし、第2の透明絶縁層の屈折率をNLとして、dHとdLを次式で定義し、
dH=λ/(2NH)
dL=λ/(4NL)
さらに、第1の透明電極の厚さをtxとし、第1の透明絶縁層の厚さをti1、及び第2の透明絶縁層の厚さをti2としたとき次式の関係を満たすことを特徴とするタッチパネル。
ti1+tx≧dH≧ti1
ti2≧dL≧ti2−tx - タッチパネルと表示装置とを有し、前記タッチパネルの操作面と前記表示装置の表示領域とがそれぞれ重なるように固定されてなる表示装置であって、
前記タッチパネルは、請求項4乃至8の内の何れかに記載のタッチパネルからなることを特徴とする表示装置。
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