JP2014219776A - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】表面カバー材料として高誘電率を有する樹脂シート層を使用した静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】タッチパネル基板１上に表面カバー材料２が装着された静電容量式タッチパネルであって、その表面カバー材料は透明樹脂シート層３および高誘電率を有する透明ポリウレタン樹脂シート層４より形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式タッチパネルに関する。さらに詳しくは、指タッチする
表面におけるカバー材料が、樹脂シートで形成されたものである静電容量式タッチ
パネルに関する。

タッチパネルは、指入力が可能であって、その利便性の良さからその市場が
急激に拡大しつつある。特に携帯情報電話、ゲーム機、カーナビゲーション、
券売機、音楽プレイヤーなど多くの電機電子機器の分野においてタッチパネルが
利用されている。このタッチパネルは、抵抗膜式、静電容量式および光学式な
どの種々の方式が提案されているが、これら方式のうち、抵抗膜式および静電
容量式が主流を占めている。
殊に、静電容量式タッチパネルは、マルチ入力が容易に可能でありまたソフト
なタッチ感で入力できることから、携帯情報電話を中心に急激に市場が拡がり
つつある。

静電容量式タッチパネルは指タッチする表面のカバー材料として、専ら化学
強化ガラス板が使用されている。その最大の理由は、ガラス材料は誘電率が
６〜８と高い値を有し、感度に優れているためである。またガラス材料は、
硬度が硬く、キズが付きにくく透明性が優れていることも利点になっている。
しかしながら、静電容量式タッチパネルのカバー材料に使用されている化学
強化ガラスは極めて高価であり、タッチパネルの材料費の可成り割合を占めて
いる。
一方透明な樹脂シートを表面のカバー材料として使用することができれば
材料コストを大幅に低減できるばかりでなく、屈曲性や加工性に優れたタッチ
パネルが提供できることが期待できる。しかし、現在市販されている透明樹脂
シートは、その殆どのものは誘電率が２〜４と低く、静電容量式タッチパネルの
表面カバー材料としては、そのまま実用に供することはできない。

そこで、本発明者は、カバーガラス材料の代替材料として樹脂シートの使用に
ついて研究を進めた。そのため樹脂シートの誘電率を高めるための手段について
種々研究を進めた。
その結果、透明であって、或る種のポリウレタン樹脂は、高い誘電性を有して
いることに着目し、そのポリウレタン樹脂のシートを表面カバー材料として
実用的に利用する手段についてさらに改良を進めた所、本発明に到達した。

かくして本発明によれば下記静電容量式タッチパネルが提供される。
（１）タッチパネル基板上に表面カバー材料が装着された静電容量式タッチパネ
ルであって、その表面カバー材料は透明樹脂シート層（Ａ）および高誘電率を有する透明ポリウレタン樹脂シート層（Ｂ）より形成されていることを特徴とする
静電容量式タッチパネル。
（２）前記透明ポリウレタン樹脂シート層（Ｂ）は、５〜１４の誘電率を有する
前記（１）記載の静電容量式タッチパネル。
（３）前記透明ポリウレタン樹脂シート層（Ｂ）は、１００μｍ〜１ｍｍの厚さを
有する前記（１）記載の静電容量式タッチパネル。
（４）前記透明樹脂シート層（Ａ）は、その表面硬度が４Ｈ〜９Ｈである前記（１）
記載の静電容量式タッチパネル。
（５）前記透明樹脂シート層（Ａ）は、０．１〜１．５ｍｍの厚さを有する前記
（１）記載の静電容量式タッチパネル。
（６）前記タッチパネル基板と前記表面カバー材料との間および／または前記表面
カバー材料と前記透明樹脂シート層（Ａ）との間は、透明接着剤層を介して接着
されている前記（１）記載の静電容量式タッチパネル。
（７）前記タッチパネル基板は、透明基板の片面或いは両面に多数の導電性金属
微細線が平行に形成されたものである前記（１）記載の静電容量式タッチパネル。

本発明の静電容量式タッチパネルは、その表面カバー材料が透明樹脂シート３
および高誘電率を有する透明ポリウレタン樹脂シート４より形成された材料を使
用するので、化学強化ガラスを材料として使用する場合に比較して、（１）厚みを
可成り（約３０〜５０％）低減できる。（２）重量を大幅に（約５０〜７５重量
％）低減することが可能である。（３）材料コストを可成り抑制できる。（４）静
電容量感度（ε／ｄ）を改善できる。（５）衝撃緩和力が高められる。という利
点が達成できる。さらに屈曲性を有するタッチパネルにも適用可能であり、さらに
タッチパネルの加工性が向上するという利点も有する。

本発明の静電容量式タッチパネルの表面からの直角断面構造を模式的に示すものである。 本発明の静電容量式タッチパネルに装着される一例のタッチパネル基板 １における多数の導電性金属線により網状化したパターンを示す平面図を示す。

本発明の静電容量式タッチパネルを図面により以下具体的に説明する。図１には、
本発明の静電容量式タッチパネルの表面側（タッチ面側）からの直角断面構造を模
式的に示したものである。図１に示すようにタッチパネル基板１の上に、表面カ
バー材料２が装着され、その表面カバー材料２は、透明樹脂シート層３および高
誘電率を有する透明ポリウレタン樹脂シート層４より形成されている。
本発明の表面カバー材料２の表面側（タッチ面）を構成する透明樹脂シート層
３は、下面の透明ポリウレタン樹脂シート層４を保護し、最表面（タッチ面）に
おける傷付きを防止しかつ硬質感を与える機能を有している。そのため表面硬度が
４Ｈ〜９Ｈ、好ましくは５Ｈ〜８Ｈの透明樹脂シートを使用するのが好適である。
この透明樹脂シート層３は、ポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリシク
ロオレフィン樹脂またはポリエステル樹脂から形成されたフィルムもしくはシー
トが好ましく、特にポリアクリル樹脂（例えばポリ（メチ）アクリル酸エステル）
またはポリカーボネート樹脂から形成されたフィルムまたはシートが好ましい。
これらの樹脂シート層３は０．１〜１．５ｍｍ好ましくは１００〜３００μｍの厚
みを有しているのが有利である。
前記透明樹脂シート層３と共に表面カバー材料２を構成する透明ポリウレタン
樹脂シート層４は、高誘電率を有するポリウレタン樹脂より形成されたシートで
ある。かかるポリウレタン樹脂としては、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエス
テル系ポリウレタンまたはポリカプロラクトン系ポリウレタンなどが例示でき
るが、誘電率が５〜１４好ましくは６〜１３、特に好ましくは７〜１２のものが望
ましい。特にポリエステル系ポリウレタンまたはポリカプロラクトン系ポリウレタ
ンが有利である。

前記ポリウレタン樹脂から形成されるシート層４は厚さが１００〜１０００
μｍ、好ましくは２００〜３００μｍであるのが有利であり、このシート層４は、
弾性を有し、耐衝撃性に優れている。またポリウレタン樹脂シート層４は、透明性
に優れていることが望まれる。
前記透明樹脂シート層３および透明ポリウレタン樹脂シート層４より表面カ
バー材料２が形成されているが、これらシート層３および４は、透明接着剤層を
介して接着されていてもよい。図１には、接着剤層は図示されていない。接着剤
層の厚みは、通常数μｍ〜５０μｍである。
表面カバー材料は、前記透明樹脂シート層３および透明ポリウレタン樹脂シート
層４の合計の厚みが約３５０〜８００μｍ、好ましくは４００〜７００μｍとする
ことが可能となる。従来の表面カバー材料として化学強化ガラスを使用した場合、
その厚みは５５０〜１２００μｍであることを考慮すると、本発明の表面カバー
材料は厚みが可成り薄くなることができる。その上化学強化ガラスの比重（約
２．５）に比べてポリウレタン樹脂の比重（約１．１５〜１．２）は、可成り小さ
い値であるから本発明の表面カバー材料は、化学強化ガラスと比較して全体の重
量が実質的に約５０〜７５重量％好適条件下では約５５〜７０重量％と大幅に
低減できる利点を有している。さらに化学強化ガラスは極めて高価であるのに対し、
本発明の表面カバー材料は、価格が大幅に低下できるという経済的効果も期待で
きる。

本発明の表面カバー材料２は、図１に示すようにタッチパネル基板１の表面に
装着されて、静電容量式タッチパネルを構成する。このタッチパネル基板１は、静
電容量式のタッチパネル基板であればよいが、その好ましいタッチパネル基板の
一例を図２により説明する。図２は透明基板の片面に多数の導電性金属線が平行し
て且つパターン化して設けられた２つの電極基板により構成される平面図を示す。
すなわち、タッチパネル電極基板は、図２に示すように上部タッチパネル電極
基板（以下“上部電極基板”と略すことがある）および下部タッチパネル電極基板
（以下“下部電極基板”と略すことがある）の２つの基板より構成される。この２
つの基板より構成されるタッチパネル電極基板は、静電容量式タッチパネルとして
好適であり、本発明者が先に提案した具体例を以下に説明する。
（特願２０１１−２０２３５９号明細書参照：平成２３年８月３１日出願）。
図２の[Ａ]には、上部電極基板、図２の[Ｂ]には下部電極基板のパターン化した
平面図を示す。具体的かつ詳細に説明すると図２において、下記（１）〜（３）の
要件よりなるタッチパネル電極基板が好適である。

(１)透明フィルム（Ａ）の片面に、（ａ−１）多数の導電性金属線が１．０ 〜
３ｍｍの間隔で平行して形成され、（ａ―２）各導電性金属線は、幅が１〜１０
μｍであり、（ａ―３）各導電性金属線は、隣接する２〜６本が一組の導電ライン
となって、多数の導電ラインを形成し、（ａ―４）各組の導電ラインは、各組にお
いて導電性金属線が互いに電気的に接続するように導電性金属線により網状化し
たパターンを形成している上部電極基板及び透明フィルム（Ｂ）の片面に、（ｂ−１）多数の導電性金属線が１．０〜３ｍｍの間隔で平行して形成され、（ｂ−２）各導電性金属線は幅が１〜１０μｍであり、（ｂ−３）各導電性金属線は隣接する２〜６本が一組の導電ラインとなって、多数の導電ラインを形成し、（ｂ−４）各組の導電ラインは、各組において導電性金属線が互いに電気的に接続するように導電性金属線により網状化したパターンを形成している下部電極基板より構成され、
（２）前記上部電極基板及び下部電極基板とは、それぞれの導電性金属線が形成されている面が向い合い且つそれぞれの導電性金属線の平行する方向が直行するように、絶縁性の透明接着剤を介して貼り合され、且つ
（３）前記上部電極基板及び下部電極基板における各組における導電ラインは、それぞれの組の端末から電気的に端子に接続されている。

図２の[Ａ]においては上部電極基板の網状化された一例のパターンの平面図が示されている。この図２の[Ａ]においては、３本の導電性金属線が一緒になって１つの導電性ラインを形成している。導電性ラインである組はＸ−１、Ｘ−２、Ｘ−３、Ｘ−４・・・Ｘ−ｎで示されている。多数の導電性金属線は、隣接する２〜６本、好ましくは３〜５本が一緒になって１つの組となり、１つの導電ラインを形成している。
各組の導電ラインは、それぞれの組において導電性金属線が互いに電気的に
接続するように導電性金属線により網状化したパターンを形成している。すなわち、
図２では網状化している導電性金属線は、説明上点線で示されている。以下この点線で示されている導電性金属線を“網状化線”と略称することがある。この網状化
線は、図２では平行な多数の金属線に対して、梯子状となるように直角方向に形成
されている。しかしこの網状化線は、平行で直線状の金属線に対して直角方向で
あることは好ましいことではあるが、必ずしもその必要はない。
或る程度の角度をもって網状化されていてもよい、必要なことは、網状化線は、
各々の組（導電性ライン）の中で、その組を形成している金属線が互いに電気的に
接続して、１つの導電性ラインとなっていればよく、１つの組と他の組とが電気
的に接続していないことが肝要である。つまり、組と組との間には網状化線は
存在しない。
各組内の網状化線は、導電性金属線が、部分的にまたは局所的に傷付いたり
或いは破断した場合に、各組の導電ラインが電気的な接続を維持するために機
能している。網状化線は、導電性金属線の長さ方向１０ｍｍに対して１組当たり、
１本〜５本、好ましくは２〜５本であるのが望ましい。
導電性金属線は、幅が１〜１０μｍ、好ましくは２〜８μｍであるのが望ましく、
その厚みは０．１〜５μｍ、好ましくは、０．１〜４μｍであるのが有利である。
また網状化線の幅および厚みは、前記した導電性金属線と同じ範囲から選択
される。
導電性金属線および網状化線は、導電性金属材料が使用され、具体的にはＣｕ、
Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、これら金属の２種以上よりなる合金またはこれら金属の
複層で積層された構造で形成されたものが挙げられる。これらのうち、好ましくは
Ｃｕ、Ａｇであり、特にＣｕが加工性及び価格の点で有利である。

上部電極基板は、２〜６本の導電性金属線が１組となって、１つの導電ライン
（Ｘ−１、Ｘ−２、Ｘ−３、Ｘ−４、・・・Ｘ−ｎ）を形成している。各組の導電
性金属線の数は同じ本数であることが望ましい。図２では３本の導電性金属線が１組
となっている。各組内における導電性金属線の間隔（中心線と中心線の距離）は、
１．０〜３ｍｍ好ましくは、１．５〜２．５ｍｍであって平行に直線状に配置されて
いる。この導電性金属線の間隔は、前記範囲内において等間隔であるのが好ましい。
各組における導電性金属線の数は、同じ本数であることが望ましく、また各組に
おける導電性金属線の間隔も、同じ値であることが望ましい。しかし、組と組との
間隔は１．５〜１０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍであることが望ましく、組と組との
間隔は等間隔であるのが有利である。
導電性金属線および網状化線は、透明フィルムの片面にフォトレジスト加工、フォ
トエッチング加工により形成させることができる。透明フィルムの表面に形成されて
いる導電性金属線は、組内における金属線の間隔および組と組との間隔は、同じ値で
あること（等間隔であること）が加工の点および利用しコントロールする点において
有利である。

本発明におけるタッチパネル電極基板は、透明フィルムの片面に多数の導電性
金属線が平行に形成されたものである。この透明フィルムとしては、樹脂フィルムで
あって透明性に優れたものであれば良く、例えば、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリオレフィンフィルムまたはポリシクロオレフィンフィルム
などが例示できるが好ましくはポリエステルフィルムである。具体的には、ポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムまたはポリエチレン−２．６−ナフタレート
（ＰＥＮ）フィルムが好ましく、特に好ましいのはポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）フィルムである。これら透明フィルムは２軸延伸されたものが好ましく
使用され、その厚みは、５０〜３００μｍが適当であり、特に好ましくは８０〜
２５０μｍである。

以上上部電極基板について図２により説明したが、下部電極基板も、図２の[Ｂ]に
示されているように、導電性金属線の材料、線の幅と厚み、一組における導電性金
属線の数と間隔、網状化線の形態と数は電極基板１で説明した内容の範囲から選択
される。図２では下部電極基板は、多数の導電性金属線が縦方向に平行に且つ、直線
状に形成され、各組の導電ラインが３本の導電性金属線よりなり、各組がＹ−１、
Ｙ−２、Ｙ−３、Ｙ−４およびＹ−ｎとして示されているが、これは後述するよう
に上部電極基板及び下部電極基板を貼り合せた場合の状態の理解のためである。
上部電極基板は、下部電極基板と同様に独立して導電性金属線および網状化線を透
明フィルム面上に配置し形成せしめればよい。
タッチパネル電極基板は、前記した上部電極基板および下部電極基板がそれぞれの
導電性金属線が形成されている面が互いに向い合い且つそれぞれの導電性金属
線の平行する方向が直交するように貼り合わされたものであって、両基板は両方の
導電性金属線が直接電気的に接触しないように絶縁性の透明接着剤層を介して貼
り合わされている。

図２により説明すると、上部電極基板と下部電極基板とはＺ−Ｚ‘で示す一点鎖
線を中心に内側に折り曲げて重ねたような状態で貼り合せると、両基板の導電性金属
線の平行配列が直交するようになる。
タッチパネル電極基板は前記したように上部電極基板および下部電極基板が接着
剤層を介して貼り合わされた３層構造を有している。そして両基板における各組に
おける導電ラインの端末から電気的に端子に接続されるが図２には各々の端末から
端子への接続ラインは図示されてはいない。各組からそれぞれ電気的に端子を介して
コントローラへ接続される。
透明接着剤としては、絶縁性であって、透明フィルムを接着しうる接着剤を使用
することができる。例えば酢酸ビニル樹脂接着剤、エチレン・酢酸ビニル樹脂接着剤、
アクリル樹脂接着剤、合成ゴム接着剤、シリコーン樹脂接着剤などが挙げられる。
これらのうちアクリル樹脂接着剤が好ましく、一般にＯＣＡ（Optical Clear
Adhesive）と称される接着剤が有利に使用される。
本発明の前記タッチパネル電極基板は開口率が８５％以上、好ましくは８７〜
９８％、特に好ましくは８８〜９６％であることが有利である。開口率が８５％未
満になると光線透過率が低くなり望ましくない。ここで開口率とは構造材料の表
面の平面図における導電性金属線が形成された領域の実質面積を１００とした時、
導電性金属線（網状化線も含めて）が占める合計の面積を除く面積の割合を云う。

前記したようにタッチパネル電極基板は上部電極基板／透明接着剤層／下部電極基
板の順序で積層した構造を有しているが、実際に利用するに当っては、この構造体の
面をさらにガラス板或いは透明樹脂シートで表面保護した構造体であることが好ま
しい。このガラス板としては厚みが０．５〜４ｍｍのものが望ましく、透明樹脂
シートとしては厚みが０．５〜２ｍｍのものが適当である。かかる透明樹脂としては、
ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィンまたはポリシクロオレフィンが
挙げられるが、ポリカーボネートが優れている。
図２に示した電極基板の網状化されたパターンは、多数の導電性金属線が平行して
直線状に配列されたものであるが、この多数の金属線は、必ずしも直線状である必
要はなく、平行した波形で形状であってもよい。多数の導電性金属線が平行し且つ
波形で形成された電極基板を有するタッチパネルは、本発明者が先に提案した
（特願２０１１−２８２２５０明細書参照：平成２３年１２月７日出願）。この多
数の導電性金属線が平行且つ波形でパターン化されている電極基板において、各金
属の幅および厚み、各金属線の間隔や各組の間隔は基本的には、前述した直線状の
金属線の範囲と同じである。

多数の導電性金属線が波形にかつ平行に形成されている場合、この波形の形状に
ついて説明すると、一本の金属線において波形における山と山との間（つまり隣接
する２つの頂点と頂点との直線の長さ）は１〜１２ｍｍ好ましくは２〜１０ｍｍが
適当である。また波形における山と谷との間（つまり隣接する２つの頂点を結んだ
線と、その隣接する２つの底点を結んだ線とから形成される平行線の幅）は、１〜
６ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍが適当である。多数の導電性金属線は波形にかつ
平行に形成されているが、波形の中心線はほぼ直線状に形成されていることが望ま
しい。また“波形にかつ平行に”形成されているとは、各組の導電ラインにおいて、
導電性金属線のそれぞれの波形の形状が一致していることを意味する。多数の導電性
金属線が波形で且つ平行に形成された電極基板はモアレ現象を防止する効果を有し
ている。

１ ：タッチパネル基板
２ ：表面カバー材料
３ ：透明樹脂シート層
４ ：透明ポリウレタン樹脂シート層
（Ａ）：透明フィルム
（Ｂ）：透明フィルム

Claims (7)

1. タッチパネル基板上に表面カバー材料が装着された静電容量式タッチパネルで
   あって、その表面カバー材料は透明樹脂シート層（Ａ）および高誘電率を有する
   透明ポリウレタン樹脂シート層（Ｂ）より形成されていることを特徴とする静電
   容量式タッチパネル。
   
2. 前記透明ポリウレタン樹脂シート層（Ｂ）は、５〜１４の誘電率を有する請求項
   １記載の静電容量式タッチパネル。
   
3. 前記透明ポリウレタン樹脂シート層（Ｂ）は、１００μｍ〜１ｍｍの厚さを有する
   請求項１記載の静電容量式タッチパネル。
   
4. 前記透明樹脂シート層（Ａ）は、その表面硬度が４Ｈ〜９Ｈである請求項１記載の
   静電容量式タッチパネル。
   
5. 前記透明樹脂シート層（Ａ）は、０．１〜１．５ｍｍの厚さを有する請求項１記
   載の静電容量式タッチパネル。
   
6. 前記タッチパネル基板と前記表面カバー材料との間および／または前記表面カ
   バー材料と前記透明樹脂シート層（Ａ）との間は、透明接着剤層を介して接着され
   ている請求項１記載の静電容量式タッチパネル。
   
7. 前記タッチパネル基板は、透明基板の片面或いは両面に多数の導電性金属微細線が
   平行に形成されたものである請求項１記載の静電容量式タッチパネル。
   

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