JP2014135041A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器に用いられるタッチパネルに関し、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】上導電層１２や下導電層１５を、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを分散した光透過性の樹脂１２Ａや１５Ａで形成すると共に、この金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを連結する複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを設けたものとした。これであれば、太陽光等の強い光の下で用いられた場合にも、上記複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが、外部からの光を吸収して乱反射を防ぐことができると共に、上導電層１２や下導電層１５の抵抗値を低く安定したものにでき、背面の表示素子の表示が見易くて確実な操作が可能なタッチパネルが得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作部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なか、液晶表示素子等の表示素子の前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背面の表示素子の表示を見ながら、指等でタッチパネルに触れて操作することで機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作を行える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４及び図５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。

図４は従来のタッチパネルの断面図、図５は同分解斜視図である。同図において、１は樹脂シートからなるフィルム状で光透過性の上基板であり、上基板１の上面には、略帯状の複数の上導電層２が前後方向に配列形成されている。上導電層２は、光透過性の樹脂２Ａと、その中に分散された複数の銀細線２Ｂから形成されている。

そして、３は銀やカーボン等の上電極であり、その一端は上導電層２端部に連結され、他端は上基板１外周右端に延出されている。そして、上電極３の中間部分は上基板１上面の外周位置を上導電層２に直交する方向の左右方向に沿って引き回されている。

また、４は上基板１と同様の樹脂シートからなるフィルム状で光透過性の下基板であり、その上面には、上導電層２と同様に、光透過性の樹脂５Ａ内に複数の銀細線５Ｂが分散された下導電層５が略帯状に複数本形成されている。下導電層５は左右方向に配列形成されている。つまり、上導電層２と下導電層５は、直交するようにそれぞれ形成されている。

さらに、６は上電極３と同様の銀やカーボン等の下電極であり、その一端は下導電層５の右端に連結され、他端は下基板４外周右端に延出されており、その間の中間部分は、下基板４上面の右側位置内で引き回されている。

また、７は光透過性でフィルム状などのカバー基板で、下基板４上面に上基板１、上基板１上面にカバー基板７が重ねられると共に、これらが接着剤（図示せず）等によって各々貼り合わされてタッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、外周右端に延出された複数の上電極３や下電極６がフレキシブル配線板やコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続されて搭載状態とされる。

以上の構成において、電子回路から複数の上電極３と下電極６へ順次電圧が印加された状態で、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、カバー基板７上面を指等で触れて操作すると、この操作した箇所の上導電層２と下導電層５の間の静電容量が変化する。その静電容量の変化を電子回路が検出すると共に、それを基に操作された箇所が特定されて機器の様々な機能の切換えが行われる。

つまり、例えば複数のメニュー等が背面の表示素子に表示された状態で、所望のメニュー上にあたるカバー基板７の上面箇所に指等を触れると、この指に電荷の一部が導電して、操作した箇所のタッチパネルの上導電層２と下導電層５の間の容量が変化し、これを電子回路が検出することによって、所望のメニューの選択等が行われるように構成されているものであった。

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２０１２−１８１８２８号公報

上記従来のタッチパネルは、上導電層２や下導電層５が、光透過性の樹脂２Ａや５Ａ内に複数の銀細線２Ｂや５Ｂが分散されて形成されているため、光透過性に優れ、背面の表示素子の表示が見易くなっているが、屋外等で太陽光等の特に強い光の下で使用された場合、この光が銀細線２Ｂや５Ｂで乱反射して、銀細線２Ｂや５Ｂが乳白色に見えてしまい、背面の表示素子の表示が見づらくなってしまう場合があるという課題があった。本出願人は、その改善策の一つとして（特許文献１）による構成を提案している。そして、上記課題の改善に加え、タッチパネルでは確実な操作性を要望されることも多くあり、その実現のためには上導電層２や下導電層５の抵抗値が低く設定できる構成のものへの開発が必要であった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作が可能な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、上導電層または下導電層の少なくとも一方を、複数の金属細線と複数の金属微粒子を分散した光透過性の樹脂で形成すると共に、この複数の金属細線を上記複数の金属微粒子で連結したものとして、タッチパネルを構成したものであり、太陽光等の強い光の下で用いられた場合にも、金属細線の表面に形成された複数の金属微粒子が、外部からの光を吸収して乱反射を防ぐことができる。さらに、複数の金属細線を複数の金属微粒子によって連結させたものとしたため、上導電層や下導電層の抵抗値を低く安定したものにでき、背面の表示素子の表示が見易くて、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作が可能な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 同分解斜視図 同部分断面図 従来のタッチパネルの断面図 同分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３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。また、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（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、図２は同分解斜視図である。同図において、１は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樹脂シートからなるフィルム状で光透過性の上基板、１２は光透過性の上導電層であり、略帯状の複数の上導電層１２が、上基板１上面に前後方向に配列形成されている。

この上導電層１２は、図３の部分断面図に示すように、光透過性のアクリル等の樹脂１２Ａ内に、銀細線を代表とする良導電性金属からなる金属細線１２Ｂが複数分散されたものとなっており、さらに、その金属細線１２Ｂの表面には良導電性金属からなる金属微粒子１２Ｃが複数、付着形成されると共に、複数の金属細線１２Ｂの交差部が複数の金属微粒子１２Ｃによって連結されたものとなっている。

金属細線１２Ｂは、直径１０〜３００ｎｍ前後で長さ１〜１００μｍ前後のものであり、上述した銀細線を筆頭とし、それ以外では、銅や、銀を含有した合金や、銅を含有した合金を素材とする細線を用いるとよいが、それら以外のものであってもよい。金属微粒子１２Ｃは、平均粒子径が５〜２００ｎｍ前後の粒状のものであり、銀微粒子または銅微粒子が好ましいがそれら以外であってもよい。

３は印刷等によって形成された銀やカーボン、あるいは蒸着等によって形成された銅箔等の上電極である。その一端は上導電層１２端部に連結され、他端は上基板１外周右端に延出され、中間部分は上基板１上面の外周位置を上導電層１２に直交する方向の左右方向に沿って引き回されている。

さらに、４は上基板１と同様の樹脂シートからなるフィルム状で光透過性の下基板であり、略帯状の複数の下導電層１５が、下基板４上面に上導電層１２とは直交する左右方向に配列形成されている。下導電層１５は、上導電層１２と同様に、光透過性の樹脂１５Ａ内に、銀細線を代表とする良導電性金属からなる金属細線１５Ｂが複数分散されたものであり、さらに、その金属細線１５Ｂの表面には良導電性金属からなる金属微粒子１５Ｃが複数、付着形成されると共に、複数の金属細線１５Ｂの交差部が複数の金属微粒子１５Ｃによって連結されたものとなっている。なお、金属細線１５Ｂや金属微粒子１５Ｃは上述した上導電層１２で用いた金属細線１２Ｂや金属微粒子１２Ｃと同じものである。

６は上電極３と同様の銀やカーボン、銅箔等の下電極で、その一端は下導電層１５端部に連結され、他端は下基板４外周右端に延出されており、その間の中間部分は、下基板４上面の右側位置内で引き回されている。

そして、この複数の上導電層１２と下導電層１５は、複数の方形部が帯状に連結されて形成されると共に、これらの間には、略方形の複数の空隙部が設けられ、上基板１と下基板４が積重された状態では、各々の方形部が各々の空隙部に上下で交互に重なるように形成されている。

さらに、７は、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム状またはガラスやアクリル等の板状のカバー基板であり、このカバー基板７も光透過性である。

そして、下基板４上面に上基板１、上基板１上面にカバー基板７が重ねられると共に、これらがアクリルやゴム等の接着剤（図示せず）等によって各々貼り合わされてタッチパネルが構成されている。

つまり、本実施の形態においては、前後方向に配列形成された複数の上導電層１２と、これとは直交方向の左右方向に配列形成された下導電層１５が、上基板１を介して互いに電気的に独立状態になるように上下で間隙をあけて対向配置された構成になっている。

また、上述した上導電層１２や下導電層１５を形成する際、金属微粒子１２Ｃや１５Ｃとして銀微粒子を分散させたものとする場合には、先ず、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂが分散された樹脂１２Ａや１５Ａを準備し、その樹脂１２Ａや１５Ａに、有機酸銀と１〜３級アミンの有機銀混合物を添加したものを、上基板１や下基板４上面に塗布あるいは印刷する。

その有機銀混合物の有機酸銀としては、ギ酸銀や酢酸銀等のモノカルボン酸銀、ピルビン酸銀、アセト酢酸銀やレブリン酸銀等のケト酸銀やグリオキシル酸銀、アセトンジカルボン酸銀等のジカルボン酸銀、プロペン酸銀、メタクリル酸銀等の不飽和カルボン酸等を、１〜３級アミンとしては、プロピルアミンやシクロヘキシルアミン等の１級アミン、ジメチルアミンやエチルヘキシルアミン等の２級アミン、トリエチルアミンやジメチルオクチルアミン等の３級アミンを用いる。

金属細線１２Ｂや１５Ｂ、有機銀混合物の添加量としては、金属細線１２Ｂや１５Ｂは全体の０．１〜５重量％、有機酸銀と１〜３級アミンは金属細線１２Ｂや１５Ｂに対して各々１〜５０重量％が好ましい。

そして、上記塗布あるいは印刷後の上基板１や下基板４を８０〜１５０℃の温度で加熱し、有機酸銀を熱分解させて金属銀の銀微粒子からなる金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを析出させると共に、１〜３級アミンを揮発させる。例えば有機銀混合物として、酢酸銀とジエタノールアミンを用いた場合には、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に銀微粒子からなる複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが付着形成されると共に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂの交差部が複数の銀微粒子によって焼結連結された、上導電層１２や下導電層１５が形成される。なお、上述した外形の上導電層１２や下導電層１５とするために、不要箇所をエッチングにより除去して所定外形の上導電層１２や下導電層１５を得るようにしてもよい。

以上のように、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂが分散された樹脂１２Ａや１５Ａに、有機酸銀と１〜３級アミンの有機銀混合物を添加し、これを１５０℃以下の温度で加熱することによって、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを連結する複数の銀微粒子からなる金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを形成する。なお、１〜３級アミンは揮発し、上導電層１２や下導電層１５内には残留しないようになっている。

ここに、有機銀混合物を添加することで抵抗値は添加前の１／５〜１／２０に低下するため、乱反射の原因の金属細線１２Ｂや１５Ｂの絶対量を大幅に低減することも可能となる。有機銀混合物を添加することで析出する銀微粒子の大きさは適用する有機銀混合物によって異なるが、数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲である。

次に、上述した上導電層１２や下導電層１５を形成する際、金属微粒子１２Ｃや１５Ｃとして銅微粒子を分散させたものとする場合には、金属細線１２Ｂや１５Ｂが分散された樹脂１２Ａや１５Ａに、水素化銅、有機酸と還元剤の混合物を添加したものを、上基板１や下基板４上面に塗布あるいは印刷する。

金属細線１２Ｂや１５Ｂ、水素化銅混合物の添加量としては、金属細線１２Ｂや１５Ｂは全体の０．１〜５重量％、水素化銅混合物は金属細線１２Ｂや１５Ｂに対して各々１〜５０重量％が好ましい。

そして、上記塗布あるいは印刷後の上基板１や下基板４を８０〜１５０℃の温度で加熱し、水素化銅を熱分解させて金属銅の銅微粒子からなる金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを析出させると共に、水素や共存していた有機酸と還元剤を揮発させる。これにより、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に複数の銅微粒子からなる複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが複数、付着形成されると共に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂの交差部が複数の銅微粒子によって焼結連結された、上導電層１２や下導電層１５が形成される。なお、上述した外形の上導電層１２や下導電層１５とするために、不要箇所をエッチングにより除去して所定外形の上導電層１２や下導電層１５を得るようにしてもよい。

以上のように、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂが分散された樹脂１２Ａや１５Ａに、水素化銅、有機酸と還元剤の混合物を添加し、これを１５０℃以下の温度で加熱することによって、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを連結する複数の銅微粒子からなる金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを形成する。なお、水素や共存していた有機酸と還元剤は揮発して、上導電層１２や下導電層１５内には残留しないようになっている。そして、この場合であっても、銀微粒子の場合と同様に上導電層１２や下導電層１５を低い抵抗値のものにでき、金属細線１２Ｂや１５Ｂの絶対量を低減することなどが可能である。

そして、その後、上導電層１２を備えた上基板１、下導電層１５を備えた下基板４、カバー基板７を重ねてタッチパネルに構成する。

このようにして構成されたタッチパネルは、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、外周右端に延出した複数の上電極３や下電極６がフレキシブル配線板やコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続されて搭載される。

以上の構成において、電子回路から複数の上電極３と下電極６へ順次電圧が印加された状態で、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、カバー基板７上面を指等で触れて操作すると、この操作した箇所の上導電層１２と下導電層１５の間の静電容量が変化する。その静電容量の変化を電子回路が検出すると共に、それを基に操作された箇所が特定されて機器の様々な機能の切換えが行われる。

つまり、例えば複数のメニュー等が背面の表示素子に表示された状態で、所望のメニュー上のカバー基板７上面に指等を触れると、この指に電荷の一部が導電して、操作した箇所のタッチパネルの上導電層１２と下導電層１５の間の容量が変化し、これを電子回路が検出することによって、所望のメニューの選択等が行われるように構成される。

そして、この時、本発明においては、上導電層１２や下導電層１５が、光透過性の樹脂１２Ａや１５Ａ内に、表面に複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが付着形成された、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂが分散されて形成されているため、屋外等で太陽光等の強い光の下で使用された場合にも、背面の表示素子の表示が見づらくなってしまうことを防ぎ、背面の表示素子の良好な視認性を確保できるようになっている。

すなわち、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面の複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが、外部からの光を吸収して、この光が金属細線１２Ｂや１５Ｂで乱反射して、これらが乳白色に見えることを防ぐことができるため、太陽光等の強い光の下で用いられた場合にも、金属細線１２Ｂや１５Ｂの乱反射が低減され、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作を行えるように構成されている。

また、樹脂１２Ａや１５Ａ内の複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂが、良導電性金属からなる複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃによって連結されているため、金属細線１２Ｂや１５Ｂ同士の接触抵抗がなくなり、上導電層１２や下導電層１５全体の抵抗値を低く安定したものにできると共に、分散する金属細線１２Ｂや１５Ｂを少ない量とすることも可能となるため、さらに金属細線１２Ｂや１５Ｂの乱反射を低減できるようになっている。

そして、上述したように、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂ、樹脂１２Ａや１５Ａに対して、有機酸銀と１〜３級アミンの有機銀混合物または水素化銅、有機酸と還元剤の混合物を添加し、これを１５０℃以下の温度で加熱して、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを連結する複数の銀微粒子または複数の銅微粒子からなる金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを形成すると、上基板１や下基板４に熱による影響を及ぼすことなく、比較的簡易に製作を行うことができる。なお、有機酸銀と共に添加した１〜３級アミンまたは水素や共存していた有機酸と還元剤は、加熱によって揮発して上導電層１２や下導電層１５内には残留しないため、こうした残留物による抵抗値の増加もなく、上導電層１２や下導電層１５をより低く安定した抵抗値のものに形成することができる。

なお、以上の説明では、上面に複数の上導電層１２が形成された上基板１と、上面に複数の下導電層１５が形成された下基板４を積層し、上導電層１２とこれとは直交方向の下導電層１５が、上下で互いに電気的に独立状態になるように所定の間隙を空けて対向配置した構成について説明したが、下基板４に代えて、上基板１の上下面に上導電層１２と下導電層１５の両方を形成した構成や、上基板１の上面に上導電層１２とこれとは直交方向の下導電層１５の両方を、互いに電気的に独立状態になるように配設した構成としても、本発明の実施は可能である。

また、以上には、上導電層１２と下導電層１５の両者とも、樹脂１２Ａや１５Ａ内に、表面に複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが設けられた金属細線１２Ｂや１５Ｂが分散され、かつ金属細線１２Ｂや１５Ｂが複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃで連結されたものとして説明したが、上導電層１２または下導電層１５のいずれか一方を、光透過性の酸化インジウム錫や酸化錫等で形成した構成としてもよい。

このように本実施の形態によれば、上導電層１２または下導電層１５の少なくとも一方を、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを分散した光透過性の樹脂１２Ａや１５Ａで形成すると共に、この金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂを連結する複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃを設けることによって、太陽光等の強い光の下で用いられた場合にも、金属細線１２Ｂや１５Ｂ表面の複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃが、外部からの光を吸収して乱反射を防ぐことができると共に、複数の金属細線１２Ｂや１５Ｂが複数の金属微粒子１２Ｃや１５Ｃによって連結されて、上導電層１２や下導電層１５の抵抗値を低く安定したものにできるため、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができる。

本発明によるタッチパネルは、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作が可能なもの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。

１ 上基板
３ 上電極
４ 下基板
６ 下電極
７ カバー基板
１２ 上導電層
１５ 下導電層
１２Ａ、１５Ａ 樹脂
１２Ｂ、１５Ｂ 金属細線
１２Ｃ、１５Ｃ 金属微粒子

Claims (2)

1. 所定方向に配列された略帯状で光透過性の複数の上導電層と、この上導電層に間隙を空けて直交方向に配列された略帯状で光透過性の複数の下導電層とを備え、上記上導電層または下導電層の少なくとも一方を、複数の金属細線と複数の金属微粒子を分散した光透過性の樹脂で形成すると共に、この複数の金属細線を上記複数の金属微粒子で連結したものとしたタッチパネル。
2. 金属微粒子が、銀微粒子または銅微粒子である請求項１記載のタッチパネル。

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