JP2014115695A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】視認性の向上を図ることが可能なタッチパネルを提供する。
【解決手段】タッチパネル１は、光透過性を有する基材１０と、基材１０の表面１１に設けられ、Ｙ方向に沿って相互に連結された複数のＹ電極パターン２１と、前記表面１１に設けられ、Ｙ方向に沿って相互に間隔を空けて配列された複数のＸ電極パターン３１と、相互に隣り合うＹ電極パターン２１の連結部分を覆うように、前記表面１１に設けられたジャンパ絶縁層４０と、ジャンパ絶縁層４０上に設けられ、相互に隣り合うＸ電極パターン３１同士を電気的に接続するジャンパ配線５０と、光透過性を有し、電極パターン２１，３１、ジャンパ絶縁層４０及びジャンパ配線５０を覆うように、前記表面１１上に設けられた透明絶縁層６０と、を備えており、透明絶縁層６０の表面の高低差Δｈは、ジャンパ配線５０の高さｈ２よりも相対的に小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電容量型のタッチパネルに関するものである。

基板に形成される第１の電極パターンと、当該基板に形成されて第１の電極パターンと交差する第２の電極パターンと、を備えており、第２の電極パターンは、間隔をおいて並ぶ複数の電極と、隣接する複数の電極間に位置して第１の電極パターンの導電ラインを覆う絶縁被覆層と、この絶縁被覆層を被覆して複数の電極間を電気的に接続する導電ラインと、を含むタッチパネルが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−２２６５９号公報

上記のタッチパネルは、第１の電極パターンと第２の電極パターンの交差部が凸状のジャンパ構造となっており、その部分で乱反射が生じたり光透過性が低下するため、タッチパネルの視認性が低下するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、視認性の向上を図ることが可能なタッチパネルを提供することである。

［１］本発明に係るタッチパネルは、光透過性を有する基材と、前記基材の第１の主面に設けられ、第１の方向に沿って相互に連結された複数の第１の電極パターンと、前記第１の主面に設けられ、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って相互に間隔を空けて配列された複数の第２の電極パターンと、相互に隣り合う前記第１の電極パターンの連結部分を覆うように、前記第１の主面に設けられたジャンパ絶縁層と、前記ジャンパ絶縁層上に設けられ、相互に隣り合う前記第２の電極パターン同士を電気的に接続するジャンパ配線と、光透過性を有し、前記第１の電極パターン、前記第２の電極パターン、前記ジャンパ絶縁層及び前記ジャンパ配線を覆うように、前記第１の主面上に設けられた透明絶縁層と、を備えており、前記透明絶縁層の表面の高低差は、前記第１の主面からの前記ジャンパ配線の高さよりも相対的に小さいことを特徴とする。

［２］上記発明において、前記透明絶縁層は、紫外線硬化型の樹脂材料から構成されていてもよい。

［３］上記発明において、前記ジャンパ絶縁層は、光透過性を有する樹脂材料から構成されていてもよい。

［４］上記発明において、前記ジャンパ絶縁層は、１μｍ〜１０μｍの高さを有してもよい。

［５］上記発明において、前記透明絶縁層は、粘着性を有してもよい。

本発明によれば、透明絶縁層の表面の高低差は、ジャンパ配線の高さよりも相対的に小さいので、ジャンパ構造に起因した乱反射や光透過性の低下を抑制することができ、タッチパネルの視認性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態におけるタッチパネルの平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、図１のIII部を拡大した図であり、Ｙ電極パターン及びＸ電極パターンを示す平面図である。 図４は、図３のIV部を拡大した図である。 図５は、本発明の実施形態におけるY電極パターンの変形例を示す平面図である。 図６は、本発明の実施形態におけるタッチパネルの変形例を示す断面図である。 図７は、本発明の他の実施形態におけるタッチパネルの変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態におけるタッチパネルの平面図、図２は図１のII-II線に沿った断面図、図３は図１のIII部を拡大した図、図４は図３のIV部を拡大した図、図５は本実施形態におけるＹ電極パターンの変形例を示す平面図、図６は本実施形態におけるタッチパネルの変形例を示す断面図である。

なお、図２では、タッチパネル１の構造を簡略化しているため、Ｘ電極パターン３１をベタパターンで図示しているが、実際には、Ｘ電極パターン３１は後述するようなメッシュ形状を有している。また、図３では、Ｙ電極パターン２１のメッシュの交点２４を図示するために、ジャンパ絶縁層４０とジャンパ配線５０を破線にて図示している。

本実施形態におけるタッチパネル１は、図１〜図３に示すように、基材１０と、複数のＹ電極パターン２１と、複数のＸ電極パターン３１と、複数のジャンパ絶縁層４０と、複数のジャンパ配線５０と、透明絶縁層６０と、を備えた静電容量センサ（タッチセンサ、入力装置）である。

基材１０は、可視光線が透過することが可能であると共に電気絶縁性を有する透明な基板である。この基材１０を構成する材料の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、ビニル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂材料を例示することができる。なお、樹脂材料に代えて、ガラスで基材１０を構成してもよい。

この基材１０の表面１１には、複数のＹ電極パターン２１と、複数のＸ電極パターン３１が形成されている。つまり、本実施形態では、Ｙ電極パターン２１とＸ電極パターン３１の双方が基材１０の同一主面１１上に設けられている。

このため、Ｙ電極パターン２１とＸ電極パターン３１を同時に形成することができ、Ｙ電極パターン２１とＸ電極パターン３１の位置関係を高い精度で容易に確保することができるので、モアレの発生が抑制され、タッチパネル１の視認性が向上する。また、Ｙ電極パターン２１とＸ電極パターン３１を基材１０の同一主面１１上に設けることで、タッチパネル１の薄型化を図ることもできる。

なお、本実施形態におけるＹ電極パターン２１が本発明における第１の電極パターンの一例に相当し、本実施形態におけるＸ電極パターン３１が本発明における第２の電極パターンの一例に相当する。また、本実施形態における基材１０の表面１１が、本発明における基材の第１の主面の一例に相当する。

図１及び図３に示すように、複数のＹ電極パターン２１は、それぞれ略菱形形状を有しており、その頂点同士が相互に対向するように、基材１０の表面１１上にＸ方向及びＹ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。

個々のＹ電極パターン２１は、全体として略菱形形状の外形を有するメッシュから構成されている。このメッシュは、図４に示すように、Ｙ方向を中心として線対称に傾斜した２種類の金属細線２２，２３を格子状に交差させて形成されている。なお、タッチパネル１の入力エリアを矩形状とするために、図１中の上下両端に位置するＹ電極パターン２１は、略菱形形状を半分にした略三角形状を有している。

このＹ電極パターン２１を構成する金属細線２２，２３は、例えば２０μｍ以下の線幅を有しており、導電性ペーストを基材１０の表面１１上に印刷して硬化させることで形成されている。こうした金属細線２２，２３を形成するための導電性ペーストの具体例としては、例えば、銅（Ｃｕ）ペーストや銀（Ａｇ）ペースト等を例示することができる。また、導電性ペーストの具体的な印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビアオフセット印刷法等を例示することができる。

なお、金属細線２２，２３の形成方法は、上記のような印刷に特に限定されない。たとえば、スパッタリング等によって基材１０の表面１１上に金属薄膜を形成した後に、当該薄膜をフォトリソグラフィやエッチング等によってパターニングすることで、金属細線２２，２３を形成してもよい。

図３に示すように、Ｙ方向に沿って隣り合うＹ電極パターン２１同士は、それぞれのメッシュの交点２４で直接連結され、この交点２４を介して相互に電気的に接続されている。図１に示すように、本実施形態では、Ｙ方向に沿って交点２４を介して接続された５つのＹ電極パターン２１がＹ電極２０を構成しており、４列のＹ電極２０が、基材１０上にＸ方向に沿って実質的に等間隔に配列されている。なお、Ｘ方向に沿って隣り合うＹ電極２０同士は、間隔を空けて配置されており、相互に電気的に絶縁されている。

なお、図３に示す例では、Ｙ方向に沿って隣り合うＹ電極パターン２１同士が一つの交点２４のみで連結されているが、特にこれに限定されない。例えば、図５に示すように、Ｙ方向に沿って隣り合うＹ電極パターン２１同士を２つの交点２４で連結してもよいし、特に図示しないが３以上の交点２４で連結してもよい。

図１に示すように、複数のＸ電極パターン３１も、Ｙ電極パターン２１と同じ略菱形形状を有している。このＸ電極パターン３１は、マトリクス状に配列されたＹ電極パターン２１の間に形成された空各部分を埋めるように、基材１０の表面１１上に形成されている。なお、Ｙ電極パターン２１やＸ電極パターン３１の形状は、略菱形形状に特に限定されない。

このＸ電極パターン３１は、全体として略菱形形状の外形を有するメッシュから構成されている。当該メッシュは、Ｙ電極パターン２１と同様に、相互に交差する２種類の金属細線を格子状に配置することで形成されており、この金属細線は、上述の金属細線２２，２３と同様に、導電性ペーストを基材１０の表面１１上に印刷して硬化させることで形成されている。なお、タッチパネル１の入力エリアを矩形状とするために、図１中の左右両端に位置するＸ電極パターン３１は、略菱形形状を半分にした略三角形状を有している。

図１〜図３に示すように、Ｘ方向に沿って隣り合うＸ電極パターン３１の間には、Ｙ電極パターン２１同士を連結しているメッシュの交点２４が介在している。そのため、Ｘ方向に沿って隣り合うＸ電極パターン３１同士は、相互に間隔をあけて配置されており、メッシュの交点に代えて、後述するジャンパ配線５０を介して連結され電気的に接続されている。

図１に示すように、本実施形態では、Ｘ方向に沿ってジャンパ配線５０を介して接続された５つのＸ電極パターン３１がＸ電極３０を構成しており、４列のＸ電極３０が、基材１０上にＹ方向に沿って実質的に等間隔に配列されている。それぞれのＸ電極３０は、引出線８２を介して駆動回路８０にそれぞれ接続されている。なお、Ｙ方向に沿って隣り合うＸ電極３０同士は、間隔を空けて配置されており、相互に電気的に絶縁されている。

駆動回路８０は、例えば、Ｙ電極２０を送信電極とし，Ｘ電極３０を受信電極として、当該電極２０，３０の間に指が近づいたときの静電容量の変化に基づいて、タッチパネル１上における接触位置を検出する（いわゆる相互容量方式）。なお、本実施形態におけるタッチパネル１の位置検出の方式として、自己容量方式を採用してもよい。

本実施形態では、相互に隣り合うＹ電極パターン２１間のＹ方向に沿ったピッチＰｙ（図１及び図３参照）と、Ｙ電極パターン２１のメッシュのＹ方向に沿ったピッチＬｙ（図４参照）とが下記の（１）式を満たしている。但し、下記の（１）式において、ｍ１は自然数である。

Ｌｙ＝Ｐｙ／ｍ１ … （１）

本実施形態では、Ｙ電極パターン２１が上記の（１）式を満たしていることで、Ｙ電極パターン２１の交点２４をＸ電極パターン３１の連結部分と一致させることができるので、不自然にメッシュのピッチを変える必要がなく、タッチパネル１の視認性が向上する。

また、本実施形態では、相互に隣り合うＹ電極パターン２１間のＸ方向に沿ったピッチＰｘ（図１及び図３参照）と、Ｙ電極パターン２１のメッシュのＸ方向に沿ったピッチＬｘ（図４参照）とが下記の（２）を満たしている。但し、下記の（２）式において、ｍ２は自然数である。

Ｌｘ＝Ｐｘ／ｍ２ … （２）

さらに、本実施形態では、Ｘ電極パターン３１も、上述のＹ電極パターン２１と同様に、図１に示すように、上記の（１）式及び（２）式を満たしている。

但し、この場合には、上記の（１）式において、ピッチＬｙは、相互に隣り合うＸ電極パターン３１間のＹ方向に沿ったピッチであり、ピッチＰｙは、Ｘ電極パターン３１のメッシュのＹ方向に沿ったピッチである。また、上記の（２）式において、ピッチＬｘは、相互に隣り合うＸ電極パターン３１間のＸ方向に沿ったピッチであり、ピッチＰｘは、Ｘ電極パターン３１のメッシュのＸ方向に沿ったピッチである。

つまり、本実施形態では、Ｙ電極パターン２１間のＸピッチとＸ電極パターン３１間のＸピッチが実質的に同一となっており、Ｙ電極パターン２１間のＹピッチとＸ電極パターン３１間のＹピッチも実質的に同一となっている。また、Ｙ電極パターン２１のメッシュのＸピッチとＸ電極パターン２１のメッシュのＸピッチが実質的に同一となっており、Ｙ電極パターン２１のメッシュのＹピッチとＸ電極パターン２１のメッシュのＹピッチも実質的に同一となっている。

さらに、本実施形態では、相互に隣り合うＹ電極パターン２１とＸ電極パターン３１との間のＹ方向に沿ったピッチＱｙ（図１参照）が、下記の（３）式を満たしていると共に、相互に隣り合うＹ電極パターン２１とＸ電極パターン３１との間のＸ方向に沿ったピッチＱｘ（図１参照）が、下記の（４）式を満たしている。

Ｑｙ＝Ｐｙ／２ … （３）
Ｑｘ＝Ｐｘ／２ … （４）

本実施形態では、電極パターン２１，３１が上記の（１）〜（４）を満たしているので、タッチパネル１の全面に亘ってすべての電極パターン２１，３１のメッシュの規則性が整合しており、タッチパネル１の視認性の向上が図られている。

ジャンパ絶縁層４０は、図２及び図３に示すように、基材１０の表面１１上においてＹ電極パターン２１の連結部分とＸ電極パターン３１の連結部分とが交差している箇所にそれぞれ形成されており、Ｙ電極パターン２１のメッシュの交点２４を覆っている。このジャンパ絶縁層４０は、可視光線が透過することが可能であると共に電気絶縁性を有する透明な樹脂層である。このように、ジャンパ絶縁層４０が光透過性を有することで、タッチパネル１の視認性が向上する。

このジャンパ絶縁層４０は、例えば、樹脂材料を基材１０の表面１１上に印刷して硬化させることで形成されている。このジャンパ絶縁層４０を構成する樹脂材料の具体例としては、例えば、ウレタンアクリレートやポリエステル等を例示することができる。また、樹脂材料の具体的な印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビアオフセット印刷法等を例示することができる。

ジャンパ絶縁層４０を樹脂材料で構成することで、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等と比較して誘電率が低くなり、Ｙ電極２０とＸ電極３０との間の寄生容量を低減させることができるので、タッチパネル１の検出精度の向上を図ることができる。

また、図２に示すように、このジャンパ絶縁層４０は、１μｍ〜１０μｍ程度の高さｈ１を有している。なお、この高さｈ１は、電極パターン２１，３１の上面からジャンパ絶縁層４０の最上部までの高さである。このように、ジャンパ絶縁層４０を厚くすることで、スパッタリング等で酸化シリコン膜を形成した場合と比較して、Ｙ電極２０とＸ電極３０の間の寄生容量を低減させることができる。

ジャンパ配線５０は、このジャンパ絶縁層４０の上に形成されており、Ｘ方向に沿って隣り合うＸ電極パターン３１同士を連結して電気的に接続している。このジャンパ配線５０は、電極パターン２１，３１を構成する金属細線２２，２３の光透過性よりも相対的に高い光透過性を有していると共に導電性を有する導電層である。このように、ジャンパ配線５０が高い光透過性を有することで、タッチパネル１の視認性が向上する。

このジャンパ配線５０は、例えば、導電性を有するインクをジャンパ絶縁層４０の上に印刷して硬化させることで形成されている。ジャンパ配線５０に高い光透過性を付与できるインクの具体例としては、例えば、導電性高分子、金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブ等を含有したものを例示することができる。また、このインクを印刷する具体的な印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、グラビアオフセット印刷法等を例示することができる。

なお、導電性高分子の具体例としては、例えば、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリフェニレン系等の有機化合物が例示することができるが、この中でもＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ化合物を用いることが好ましい。

また、金属ナノワイヤとしては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ロジウム、パラジウム、カドミウム、イリジウム、金、白金、銀等で構成されたナノワイヤを例示することができる。

また、カーボンナノチューブの具体例としては、例えば、多層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ等を例示することができる。

因みに、このジャンパ配線５０を、銀ペーストやカーボンペーストを印刷して硬化させることで形成してもよい。銀ペーストからなる配線は、その表面に凹凸があり、金属光沢が発現しにくいため、タッチパネル１の視認性劣化が抑制される。一方、カーボンペーストからなる配線は、金属光沢のない黒色であるため、モニタオフ時のタッチパネル１の外観の均一化を図ることができる。

透明絶縁層６０は、可視光線が透過可能であり且つ電気絶縁性を有する樹脂層であり、電極パターン２１，３１、ジャンパ絶縁層４０及びジャンパ配線５０を覆うように、基材１０の表面１１の全体に形成されている。この透明絶縁層６０は、例えば、基材１０の表面１１に紫外線硬化型樹脂材料を塗布した後に紫外線を照射して硬化させることで形成されている。

紫外線硬化型樹脂材料は、紫外線エネルギーを用いて液体から固体に変化させるため、熱硬化性樹脂材料と比較して、樹脂材料の効果に伴う体積収縮が小さい。このため、本実施形態では、透明絶縁層６０を紫外線硬化型樹脂材料で構成することで、ジャンパ絶縁層４０とジャンパ配線５０からなる凸状のジャンパ構造部の厚さを、透明絶縁層６０で吸収している。

具体的には、図２に示すように、ジャンパ構造４０，５０によって透明絶縁層６０の表面にも凸部６１が形成されているが、本実施形態では、この透明絶縁層６０の表面の凹凸の高低差Δｈ（不図示）が、基材１０の表面１１からのジャンパ配線５０の高さｈ２（図２参照）よりも相対的に小さくなっている（Δｈ＜ｈ２）。このため、本実施形態では、ジャンパ構造に起因した透明絶縁層６０の表面の凹凸での光の反射や屈折が抑制され、タッチパネル１の視認性の向上が図られる。

なお、透明絶縁層６０の表面の凹凸の高低差Δｈは、特に図示しないが、透明絶縁層６０の最高点（具体的には、透明絶縁層６０においてジャンパ構造４０，５０に対応する部分の高さ）と、透明絶縁層６０の最低点（具体的には、透明絶縁層６０において基材１０の表面１１に直接積層されている部分の高さ）との間の高低差である。この高低差Δｈが０であってもよく、この場合には凸部６１は透明絶縁層６０の表面に形成されない。

特に紫外線硬化型樹脂材料の中でも、ジャンパ構造部の厚さを吸収するためには固形分率の高いものが好ましく、無溶剤型の紫外線硬化型樹脂材料を用いることが好ましい。この無溶剤型の紫外線硬化型樹脂材料は、常温で流動性を有し、紫外線に反応する反応基を有する反応性材料又は反応性希釈剤のみからなる樹脂材料である。ここで、本実施形態における「のみ」には、少量の溶剤成分を含有している場合も含む。こうした無溶剤型の紫外線硬化型樹脂材料を採用することにより、樹脂材料の硬化前後の体積変化を一層少なくすることができるので、タッチパネル１の視認性が更に向上する。この無溶剤型の紫外線硬化型樹脂材料の一例としては、例えば、紫外線硬化型ウレタンナクリレートや紫外線硬化型エポキシアクリレート等を挙げることができる。

なお、紫外線硬化型樹脂材料が、ガラス転移点の低い材料や、分子量の小さい材料でもよいし、更に、可塑材を含んでいてもよい。これにより、硬化後の透明絶縁層６０に粘着性を付与することができる。こうした紫外線硬化型樹脂材料の一例としては、例えば、紫外線硬化型ウレタンアクリレートや紫外線硬化型エポキシアクリレート等を挙げることができる。このように透明絶縁層６０に粘着性を付与することで、透明絶縁層６０の上に別の粘着層を形成する必要がなくなるので、タッチパネル１の薄型化や低コスト化を図ることができる。

また、図６に示すように、タッチパネル１が、透明絶縁層６０の上に積層されたカバー７０をさらに備えてもよい。このカバー７０は、ガラスやポリカーボネート等の可視光線が透過可能な材料から構成されている。

図６に示す構成を採用する場合には、基材１０上に紫外線硬化型樹脂材料を塗布しカバー７０を被せた後に、当該紫外線硬化型樹脂材料に紫外線を照射することで、透明絶縁層６０を形成する。この場合に、硬化後の透明絶縁層６０が粘着性を有してもよい。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

図７は本発明の他の実施形態におけるタッチパネルを示す平面図である。例えば、図７に示すように、電極パターン２１Ｂ，３１Ｂを、金属製メッシュに代えて、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や導電性高分子で形成された透明電極で構成してもよい。

１…タッチパネル
１０…基材
１１…表面
２０…Ｙ電極
２１…Ｙ電極パターン
２２，２３…金属細線
２４…交点
３０…Ｘ電極群
３１…Ｘ電極パターン
４０…ジャンパ絶縁層
５０…ジャンパ配線
６０…透明樹脂層
６１…凸部
７０…カバー
８０…駆動回路
８１，８２…引出線

Claims (5)

1. 光透過性を有する基材と、
   前記基材の第１の主面に設けられ、第１の方向に沿って相互に連結された複数の第１の電極パターンと、
   前記第１の主面に設けられ、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って相互に間隔を空けて配列された複数の第２の電極パターンと、
   相互に隣り合う前記第１の電極パターンの連結部分を覆うように、前記第１の主面に設けられたジャンパ絶縁層と、
   前記ジャンパ絶縁層上に設けられ、相互に隣り合う前記第２の電極パターン同士を電気的に接続するジャンパ配線と、
   光透過性を有し、前記第１の電極パターン、前記第２の電極パターン、前記ジャンパ絶縁層及び前記ジャンパ配線を覆うように、前記第１の主面上に設けられた透明絶縁層と、を備えており、
   前記透明絶縁層の表面の高低差は、前記第１の主面からの前記ジャンパ配線の高さよりも相対的に小さいことを特徴とするタッチパネル。
2. 請求項１に記載のタッチパネルであって、
   前記透明絶縁層は、紫外線硬化型の樹脂材料から構成されていることを特徴とするタッチパネル。
3. 請求項１又は２に記載のタッチパネルであって、
   前記ジャンパ絶縁層は、光透過性を有する樹脂材料から構成されていることを特徴とするタッチパネル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルであって、
   前記ジャンパ絶縁層は、１μｍ〜１０μｍの高さを有することを特徴とするタッチパネル。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネルであって、
   前記透明絶縁層は、粘着性を有することを特徴とするタッチパネル。

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