JP2016018516A - タッチパネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイの表示性能に悪影響の無いタッチパネルおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】タッチパネル１０は、フロントカバー１２、複数の基材１４、各基材１４に形成された電極１６ｘ、１６ｙを備える。各基材１４は同形状であり、各基材１４の同一場所に検知領域１８を備える。各基材１４の検知領域１８には、電極１６ｘ、１６ｙのある電極領域２０と電極１６ｘ、１６ｙの無い非電極領域２２がある。第１電極１６ｘを有する電極領域２０同士と第２電極１６ｙを有する電極領域２０同士が重ならず、タッチパネル１０において、検知領域１８の電極１６ｘ、１６ｙの密度が均一であり、光透過率は均一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイに取り付けられるタッチパネルおよびその製造方法に関するものである。

従来、ディスプレイの前面にタッチパネルが取り付けられている。図９に示す従来のタッチパネル１００は、フロントカバー１２、基材１４、基材１４に形成された電極１６ｘ、１６ｙを備える。タッチされた位置を検出するために、直交する２方向の電極１６ｘ、１６ｙが形成されている。電極１６ｘ、１６ｙは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料で形成するが、特許文献１のように、印刷装置で金属細線の電極１６ｘ、１６ｙを形成することも可能である。

ディスプレイの大型化に対応して、タッチパネル１００も大型化しなければならない。印刷装置が大型化できないなど、ディスプレイに対応した１つのタッチパネル１００を製造できない場合、特許文献２のように複数の基材１４のエッジを接続し、大型のタッチパネルを製造することが考えられる。

しかし、単純に基材１４のエッジ同士を接続すると、接続部分が視認される。これは基材１４を所望形状に切断した際、基材１４のエッジに微細な反りや窪みが生じており、基材１４の他の部分と厚みが異なるためである。ディスプレイの前に線が引かれた状態になり、ディスプレイの表示性能を悪くする。

特開２０１３−５８１８０号公報（段落番号００３３） 特開２００１−１５９９５５号公報（段落番号００６８）

本発明の目的は、ディスプレイの表示性能に悪影響の無いタッチパネルおよびその製造方法を提供することにある。

本発明のタッチパネルは、電極領域と非電極領域を有する検知領域を備えた複数の基材と、前記基材の中の検知領域内の電極領域および非電極領域と、前記電極領域に形成された電極と、前記複数の基材の電極領域が重ならない、または電極領域の一部が重なるように、該複数の基材が重ねられた基材群とを備える。

基材の電極領域に電極が形成されており、基材が重ねられたとき、一の基材の電極領域と他の基材の非電極領域が重なる。基材群における検知領域の電極密度は一定であり、電極が重ならない、または電極領域の一部が重なる。

前記電極が第１電極と該第１電極に直交する第２電極を備え、前記基材ごとに第１電極または第２電極が形成されており、基材が重ねられると第１電極同士および第２電極同士が重ならない、または電極領域の一部が重なる。

前記第１電極を備えた基材のみが積層された第１基材群と、前記第１基材群の一面に積層され、第２電極を備えた基材のみが積層された第２基材群とを備える。

前記電極が第１電極と該第１電極に直交する第２電極を備え、前記基材ごとに第１電極および第２電極が形成されており、基材が重ねられると第１電極同士および第２電極同士が重ならない。

タッチパネルの製造方法は、電極領域と非電極領域を有する検知領域を備えた基材を準備する工程と、前記基材の電極領域に電極を形成する工程と、前記電極の密度が均一になるように、複数の基材を重ね合わせて基材群を形成する工程とを備える。

前記基材は長尺状であり、前記電極を形成する工程が、長尺状の基材に対して不連続に電極を形成する工程を含み、前記電極の形成された長尺状の基材を切断する。

本発明は、１枚の基材にすべての電極を形成せずに、電極の密度を均一にしている。基材同士を接続することがないので、基材同士の接続部分がなく、従来のように接続部分が視認されることはない。基材の一部に電極を形成すればよく、電極を形成するための装置が大型化できなくても、大型のタッチパネルを製造することができる。

本発明のタッチパネルを示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は上面図である。 電極が形成された基材を示す図である。 長尺状の基材に電極を形成する図であり、（ａ）は基材が移送されている状態の図であり、（ｂ）は基材が停止して電極を印刷している図である。 長尺状の基材に電極が形成された図である。 第１基材群と第２基材群を積層したタッチパネルの断面図である。 １つの基材に２つの電極を形成した図であり、（ａ）は１つの基材に異種の電極が形成されて断面図であり、（ｂ）は１つの基材に同種の電極が形成された断面図である。 四角形の電極を使用したタッチパネルを示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は上面図である。 （ａ）は検知領域がＸ方向に３分割された図であり、（ｂ）は検知領域がＸ方向とＹ方向に２分割された図である。 従来のタッチパネルを示す図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は上面図である。

本発明のタッチパネルについて図面を用いて説明する。タッチパネルは、ディスプレイの前面に取り付けられる静電容量式のタッチパネルである。各図において、タッチパネルの平面をＸＹ平面、タッチパネルの厚み方向をＺ方向とする。

実施形態１
図１に示すタッチパネル１０は、フロントカバー１２、複数の基材１４、各基材１４に形成された電極１６ｘ、１６ｙを備える。

フロントカバー１２はガラス、またはアクリルやポリカーボネートなどの樹脂を含む透明材料の板またはフィルムである。フロントカバー１２の一面１３ａに基材１４が積層される。表面の指滑り性を増すために、フロントカバー１２の他面１３ｂに易滑性のハードコート層有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどを設けても良い。

基材１４は誘電体材料で構成される。基材１４の材料は、ガラス、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンナフタレートなどの透明材料が挙げられる。ガラスであれば厚みは約０．１〜２ｍｍであり、プラスチックフィルムであれば厚みは約１０〜２０００μｍが好ましい。

図１で使用されるすべての基材１４を図２に示すが、各基材１４は実質的に同形状であり、各基材１４の同一場所に検知領域１８を備える。各基材１４の検知領域１８には、電極１６ｘ、１６ｙのある電極領域２０と電極１６ｘ、１６ｙの無い非電極領域２２がある。各領域１８、２０、２２の形状は、正方形または長方形が好ましく用いられる。

電極は第１電極１６ｘと第２電極１６ｙを備える。第１電極１６ｘはＸ方向、第２電極１６ｙはＹ方向の検出用の電極であり、Ｘ方向とＹ方向は直交する。１枚の基材１４に第１電極１６ｘまたは第２電極１６ｙのいずれかが形成されている。各電極１６ｘ、１６ｙは複数本であり、一の電極１６ｘ、１６ｙが他の電極１６ｙ、１６ｘに接触しないようにする。

各電極１６ｘ、１６ｙは、例えば、導体線で形成される。１本の電極１６ｘ、１６ｙは複数の導体線で形成しても良い。導体線は、たとえば幅１〜３０μｍ、高さ０．３〜１０μｍである。導体線を極細線にすることによって、電極１６ｘ、１６ｙを視認されにくくする。

各図は一直線の導体線を示しているが、一直線の導体線に限定されない。各電極１６ｘ、１６ｙを構成する導体線が折れ曲がったりすることにより、モアレを防止しても良い。また、１本の電極１６ｘ、１６ｙに属する導体線同士を接続して網目状にすることにより、１本の導体線が切断されても、他の導体線によって電極１６ｘ、１６ｙの導電性が確保されるようにしても良い。

各電極１６ｘ、１６ｙは、導電性粒子を含むインクによって印刷形成することができる。導電性粒子は銀、金、白金、パラジウム、銅、カーボン、またはそれらの混合物を含む。導電性粒子の平均粒子径は２μｍ以下、好ましくは２００〜５００ｎｍである。インクのバインダーとしては、ポリエステル樹脂などである。バインダーの使用量は、導電性粒子１００重量部に対して、１〜２０重量部、好ましくは３〜１０重量部である。インクの溶媒としては、導電性粒子を良好に分散するものが良く、また沸点が約１００〜３００℃の溶媒、例えば沸点が１１０℃のトルエンが挙げられる。溶媒の沸点が比較的低いため、インクを基材１４に印刷後、比較的低温で焼成することができ、基材１４に対する熱的負荷を小さくできる。インクは、導電性粒子のために分散処理がなされている。

第１電極１６ｘを有する基材１４は複数であり、第２電極１６ｙを有する基材１４も複数である。基材１４を重ね合わせた基材群２４を一面２５ａまたは他面２５ｂから見ると、第１電極１６ｘを有する電極領域２０同士と第２電極１６ｙを有する電極領域２０同士は重ならず、第１電極１６ｘを有する電極領域２０同士および第２電極１６ｙを有する電極領域２０同士は並べられる。タッチパネル１０において、検知領域１８の電極１６ｘ、１６ｙの密度が均一であり、光透過率は均一である。従来のように平面方向に複数の基材１４のエッジを接続していないため、基材１４同士の接続部分が見えることはない。

各基材１４におけるフロントカバー１２の反対側に電極１６ｘ、１６ｙが形成されている。フロントカバー１２から見た場合に電極１６ｘ、１６ｙを目立ちにくくするためである。なお、いずれの方向から見ても電極１６ｘ、１６ｙの目立ちやすさが人間の視覚で区別できない場合、フロントカバー１２側に電極１６ｘ、１６ｙを形成し、フロントカバー１２に電極１６ｘ、１６ｙを近づけ、タッチされた時の感度を良くしても良い。

各電極１６ｘ、１６ｙの端部から基材１４の１辺まで引出配線（図示省略）を備える。引出配線は電極１６ｘ、１６ｙと同じ材料で形成することができる。ディスプレイの筐体に重なる部分は銀などの導体で形成しても良い。引出配線はコントローラに接続される。コントローラから各電極１６ｘ、１６ｙに所定の電気信号を印加し、指がタッチパネル１０に近接されたときの電極１６ｘ、１６ｙの電気的変化を検出することにより、タッチ位置を検出する。

基材１４同士の間には接着層２６を有する。接着層２６によって基材１４同士を固定し、基材群２４を形成する。接着層２６は、シリコーン系の感圧接着剤、アクリル系の光学透明接着剤などを使用する。接着層２６の厚みは、たとえば２０〜３０μｍである。フロントカバー１２と基材群２４の間にも接着層２８を設けて、基材群２４をフロントカバー１２に接続する。

基材１４におけるフロントカバー１２の反対側に電極１６ｘ、１６ｙを設けたため、基材群２４におけるフロントカバー１２の反対側の電極１６ｘ、１６ｙを保護するために、ポリエチレンテレフタレートなどで形成される保護シート３０を取り付ける。基材群２４に保護シート３０を取りけるために、接着層３２を有する。接着層３２は、上記の接着層２６と同じものを使用できる。なお、各基材１４において、電極１６ｘ、１６ｙをカバーガラス１２側に形成した場合、保護シート３０を省略することが可能である。

保護シート３０がディスプレイの前面に取り付けられる。保護シート３０とディスプレイの間に接着層が設けられるが、接着層は、上記の接着層２６と同じ材料のものを使用することができる。

次に、タッチパネル１０の製造方法について説明する。（１）上述した基材１４を準備する。本説明では長尺状の基材１４をロール状にしたものを使用する。

（２）図３に示すように、基材１４を一の軸３４から他の軸３６に巻き移す途中で電極１６ｘ、１６ｙを形成する。電極１６ｘ、１６ｙの形成方法は、スクリーン印刷が挙げられる。図３（ｂ）のように、基材１４を巻き移す途中で基材１４を停止させ、スクリーン印刷装置３８で電極材料をスクリーン印刷する。スクリーン印刷であるので、スキージ４０でスクリーン印刷版４２を押し、スキージ４０を移動させることで、電極材料が基材１４に印刷される。電極材料をスクリーン印刷した後、基材１４を再び移動させる。このように電極材料を印刷するたびに基材１４を停止させ、停止後に移動させる。

長尺状の基材１４であるため、図４のように検知領域１８が長さ方向に並ぶ。検知領域１８に電極領域２０と非電極領域２２があるため、長尺状の基材１４に間欠的に電極材料がスクリーン印刷される。電極１６ｘ、１６ｙに接続される引出配線の材料も電極材料と同時に形成しても良い。

電極材料をスクリーン印刷後、基材１４を巻き取るまでに乾燥させる。熱によって電極材料を乾燥させると、溶剤が揮発し、銀などの導電性粒子が融着しあうことで、電極１６、１６ｙが形成される。

（３）長尺状の基材１４を切断する。切断された基材１４ごとに検知領域１８がある。

（１）〜（３）の工程を各電極１６ｘ、１６ｙの基材１４ごとにおこなう。各電極１６ｘ、１６ｙについて、基材１４における位置の異なるものが２種類製造される。なお、検知領域１８の中の電極領域２０と非電極領域２２が同形状であれば、半数の基材１４を１８０度回転させることで、同一電極１６ｘ、１６ｙを有する２種類の基材１４を準備することができる。

（４）引出配線にタッチパネルのコントローラを接続し、フロントカバー１４の上に、電極１６ｘ、１６ｙの位置が異なる基材１４を重ね合わせて基材群２４を形成する。タッチパネル１０を一面側または他面側から見た場合、各電極１６ｘ、１６ｙが重ならない。

（５）基材群２４におけるフロントカバー１２の反対側に保護シート３０を取り付け、タッチパネル１０が完成する。保護シート３０をディスプレイの前面に取り付けることで、ディスプレイにタッチパネル１０を取り付ける。

以上のように、従来からあるスクリーン印刷の技術を用いてタッチパネル１０を製造することができる。複数の基材１４のエッジを接続する場合と異なり、基材１４の接続部分がないため、ディスプレイの前面に筋が発生しない。大面積に電極を形成することが難しい場合に、検知領域１８が大きくなっても、その一部に電極１６ｘ、１６ｙを形成しており、所望の電極１６ｘ、１６ｙを形成しやすい。製造装置を変更せずに、その製造装置で製造できるよりも大型のタッチパネル１０を製造することができ、ディスプレイの大型化に伴うタッチパネル１０の大型化に対応できる。たとえば、５０インチ以下のタッチパネル１０に対応した製造装置で５０インチ以上のタッチパネル１０を製造することができる。

実施形態２
図５のタッチパネル５０のように、第１電極１６ｘを有する基材１４のみを重ねた第１基材群２４ｘと第２電極１６ｙを有する基材１４のみを重ねた第２基材群２４ｙを形成し、これらの基材群２４ｘ、２４ｙを重ねることも可能である。

フロントカバー１２からの第１電極１６ｘごとの距離の違い、および第２電極１６ｙごとの距離の違いが小さくなり、各電極１６ｘ、１６ｙの感度の違いを小さくできる。

実施形態３
図６（ａ）のタッチパネル６０のように、１枚の基材１４に両方の電極１６ｘ、１６ｙを形成しても良い。１枚の基材１４の一面１５ａに第１電極１６ｘを形成し、他面１５ｂに第２電極１６ｙを形成する。１枚の基材１４を一面１５ａまたは他面１５ｂから見た場合、第１電極１６ｘと第２電極１６ｙの形成されている領域が重なる。タッチパネル６０において、第１電極１６ｘ同士および第２電極１６ｙ同士は重ならない。タッチパネル６０を一面側または他面側から見たときに、検知領域１８の電極１６ｘ、１６ｙの密度は一定になっている。

１枚の基材１４に各電極１６ｘ、１６ｙを形成しているため、図１のタッチパネル１０に比べて基材１４の枚数が半分になる。光の透過率を大きくしやすい。

図６（ｂ）のタッチパネル６２のように、１枚の基材１４の両面１５ａ、１５ｂに同一の電極１６ｘ、１６ｙを形成しても良い。基材１４を一面１５ａまたは他面１５ｂから見たときに、同一電極１６ｘ、１６ｙが重ならないようにする。図６（ａ）のタッチパネル６０と同様に、フロントカバー１２に対する同種の電極１６ｘ、１６ｙの距離の違いを小さくすることができる。

また、１枚の基材１４の各面１５ａ、１５ｂに電極１６ｘ、１６ｙを形成したが、基材１４のいずれか一方の面１５ａ、１５ｂに両電極１６ｘ、１６ｙを形成しても良い。例えば、第１電極１６ｘ、絶縁体、および第２電極１６ｙの順に積層することで、基材１４のいずれか一方の面１５ａ、１５ｂに両電極１６ｘ、１６ｙを形成することができる。または、基材１４のいずれか一方の面１５ａ、１５ｂに、第１電極１６ｘと第２電極１６ｙを同じ層として形成（但し、両電極１６ｘ、１６ｙが交差する部分において、第２電極１６ｙは断絶した電極形状）し、交差部分において第１電極１６ｘの上を絶縁体で絶縁したうえで第２電極１６ｙを電気的に接続（ジャンパー接続）してもよい。

実施形態４
第１電極１６ｘを有する電極領域２０同士および第２電極１６ｙを有する電極領域２０同士は重ならなかったが、一部を重なるようにしても良い。一部を重ねることで、基材１４間の貼り合せの精度によらず、第１電極１６ｘ同士や第２電極１６ｙ同士の境界部分を目立ち難くすることができる。重ねる幅は、たとえば０．３〜３ｍｍが好ましく、０．５〜１ｍｍがより好ましい。

重ねられても、基材群２４における検知領域１８内の電極１６ｘ、１６ｙの密度は均一にする。重ねられた領域の電極１６ｘ、１６ｙの密度を他の領域の電極１６ｘ、１６ｙの密度と同じにするために、重ねられる領域の電極１６ｘ、１６ｙの密度を他の領域の電極１６ｘ、１６ｙの密度より低くする。たとえば、重ねられる領域にある電極１６ｘ、１６ｙの導体線の幅を他の領域の電極１６ｘ、１６ｙの導体線の幅より細くする。また、導体線の本数を少なくすることで電極１６ｘ、１６ｙの密度を低くしても良い。

実施形態５
長尺状の基材を移送させながらスクリーン印刷によって電極１６ｘ、１６ｙを形成する以外に、枚葉の基材１４を準備して、電極１６ｘ、１６ｙを形成しても良い。電極１６ｘ、１６ｙの形成方法も、スクリーン印刷に限定されず、グラビア印刷やインクジェット印刷などの印刷方法で形成しても良い。電極材料をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料に変更すれば、真空成膜とエッチングによって電極１６ｘ、１６ｙを形成しても良い。電極１６ｘ、１６ｙを極細線で形成するのであれば、透明導電材料に限定されず、他種の金属材料を真空成膜とエッチングで製造しても良い。電極１６ｘ、１６ｙを形成する装置で形成可能な電極領域２０の面積よりも大きな面積の検知領域１８を有するタッチパネル１０、６０、６２を製造することができる。

実施形態６
図７のように、四角形の電極７２を縦横に並べて配置したタッチパネル７０であっても良い。基材１４の上に電極７２を縦横に並べて配置し、各電極７２から基材１４の１辺へ引出配線（図示省略）を形成している。タッチパネル１４の検知領域１８において、各基材１４の一部に電極７２を形成する。複数の基材１４を重ね合わせて基材群２４を形成したとき、検知領域１８の全体に均一に電極７２が配置されるようにする。タッチパネル７０に１種類の電極７２が使用されており、タッチパネル７０を平面視した場合に、電極７２は重ならない。なお、電極７２の形状は四角形には限定されない。

電極７２を透明導電材料で形成するが、極細の導体線を網目状にして、四角形の電極７２を形成しても良い。スクリーン印刷などの印刷装置で電極７２を形成することができ、真空成膜に比べて簡単に製造できる。

実施形態７
図７のタッチパネル７０であれば、基材１４の１辺に引出配線があるため、図８（ａ）のように、基材１４の検知領域１８を３分割し、いずれかを電極領域２０にし、他の領域を非電極領域２２としても良い。タッチパネル１０を形成したとき、３つの電極領域２０がＸ方向に並ぶ。なお、電極領域２０が並ぶ数は３に限定されず、複数であれば良い。

図８（ｂ）のように、基材１４の検知領域１８を縦横に分割し、いずれかを電極領域２０にし、他の領域を非電極領域２２としても良い。各方向に２つの電極領域２０を有する場合、上述したいずれのタッチパネル１０、５０、６０、６２、７０であっても良い。また、タッチパネル７０であれば、基材１４の１辺に引出配線があるため、一方向に２つの電極領域２０が並べられ、他方向に並べられる電極領域２０の数は限定されない。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。各実施形態は独立的なものではなく、各実施形態を組み合わせて実施しても良い。

１０、５０、６０、６２、７０：タッチパネル
１２：フロントカバー
１４：基材
１６ｘ、１６ｙ、７２：電極
１８：検知領域
２０：電極領域
２２：非電極領域
２４、２４ｘ、２４ｙ：基材群
２６、２８、３２：接着層
３０：保護カバー
３８：印刷装置
４０：スキージ
４２：スクリーン印刷版

Claims (6)

1. 電極領域と非電極領域を有する検知領域を備えた複数の基材と、
   前記電極領域に形成された電極と、
   前記複数の基材の電極領域が重ならない、または電極領域の一部が重なるように、複数の基材が重ねられた基材群と、
   を備えたタッチパネル。
2. 前記電極が第１電極と該第１電極に直交する第２電極を備え、
   前記基材ごとに第１電極または第２電極が形成されており、基材が重ねられると第１電極を有する電極領域同士および第２電極を有する電極領域同士が重ならない、または電極領域の一部が重なる
   請求項１のタッチパネル。
3. 前記第１電極を備えた基材のみが積層された第１基材群と、
   前記第１基材群の一面に積層され、第２電極を備えた基材のみが積層された第２基材群と、
   を備えた請求項２のタッチパネル。
4. 前記電極が第１電極と該第１電極に直交する第２電極を備え、
   前記基材ごとに第１電極および第２電極が形成されており、基材が重ねられると第１電極を有する電極領域同士および第２電極を有する電極領域同士が重ならない、または電極領域の一部が重なる
   請求項１のタッチパネル。
5. 電極領域と非電極領域を有する検知領域を備えた基材を準備する工程と、
   前記基材の電極領域に電極を形成する工程と、
   前記複数の基材の電極領域が重ならない、または電極領域の一部が重なるように、複数の基材を重ね合わせて基材群を形成する工程と、
   を備えたタッチパネルの製造方法。
6. 前記基材は長尺状であり、
   前記電極を形成する工程が、長尺状の基材に対して不連続に電極を形成する工程を含み、
   前記電極の形成された長尺状の基材を切断する請求項５のタッチパネルの製造方法。

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