JP2016058017A - タッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡素で、且つ虹ムラの発生を抑制して鮮明な液晶画像を透視できるタッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置の提供を目的としている。【解決手段】透明樹脂基材１の一方の面に複数の信号検出電極線２ａが形成され、且つ他方の面に駆動信号電極線２ｂが形成されてなるタッチパネル１０であって、前記透明樹脂基材１は３０００ｎｍ以上のリタデーションを有し、前記信号検出電極線２ａが形成された面側と前記駆動信号電極線２ｂが形成された面側の両面に透明保護層３ａ、３ｂが形成されてなることを特徴とするタッチパネル１０である。【選択図】 図１

Description

本発明は、透明樹脂基板からなる静電容量式のタッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置に関する。

近年、入力デバイスの一つである静電容量方式のタッチパネルを液晶パネルや有機ＥＬパネル等の表示パネルに貼り合せた表示装置（タッチ式情報入力画像表示装置）が、２次元の座標入力手段として、パソコンや携帯情報端末の分野で広く普及している。

このタッチ式情報入力画像表示装置は、電極が配設された平面状をなすタッチパネル本体の表面側に、操作者の指などの指示物によるタッチ操作が行われるタッチ面が平面状に形成された２次元の座標入力手段である。

静電容量方式のタッチパネルを構成する主要な要素は、駆動信号電極線と信号検出電極線であり、一般的には透明な導電性材料であるＩＴＯや、あるいは不透明な導電性材料である銅などの金属材料で形成されている。後者のような不透明な導電材料も用いた場合の透明性を向上させる方法としては、例えば銅または銅合金を網目状に形成する配線方法が開示されている（特許文献１）。このようにしてタッチパネルの透明性（透過性）を向上させることで、その下側に具備される表示部の画像を認識できるようにしている。

また、静電容量方式のタッチパネルは、表面型と投影型に大別されるが、後者のタッチ式情報入力画像表示装置は、Ｘ方向およびＹ方向にグリッド上に配列された複数の電極を備え、マルチタッチが可能であり、現在急速に普及しつつある。

前記静電容量方式のタッチパネルには、ガラスタイプとフィルムタイプがある。ガラスタイプは、ガラスの透過率がフィルムに比べて高いことや、ガラス上に形成された配線パターンの位置精度がフィルムに比べて優れるため、配線を覆う額縁部を小さくできる。また、表面の平滑性に優れるので、フィルムタイプより見栄えが良いという利点がある。このような利点から、ガラスタイプは高精細で低消費電力が要求されるスマートフォン等、携帯端末等の小型品に多く採用されている。

フィルムタイプは軽量で生産性が高く、柔軟性があるので表示パネルへの貼り合せが容易である等から生産性に優れ製造コストを低減できるという利点があり、タブレットコンピュータやテレビ等の中型、大型品に使用されている。

一般に、ガラスタイプやフィルムタイプに係らず、タッチパネルの多くは電極配線などを保護する目的で、タッチ面側にカバーガラスが積層されている。しかしながら、最近では特に軽量化の要求が強く、例えばカバーガラスを用いないタッチパネルが求められている。

一方、液晶表示装置用のタッチパネルとして透明樹脂基材を用いると、前記透明樹脂基材の複屈折により、いわゆる虹ムラという現象が生じ、本来の液晶表示装置がもたらす画像表示品位を得ることができないという問題がある。その対策として、例えば複屈折の極めて少ないトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムが用いられている。

しかしながら、前記ＴＡＣフィルムは通常の透明樹脂基材に比べて高価であり、また保存安定性、特に湿度による影響を受けやすくカールなどの変形が生じ易く加工性や保存性
に問題がある。そこでＴＡＣフィルムに代わる比較的材料単価が安くて、虹ムラの発生がなく、保存安定性、透明性、加工性に優れた透明樹脂基材によるタッチパネルが強く求められている。

しかしながら、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表される延伸フィルムは、直線偏光が入射すると、フィルム内を通過する光を直交する２つの直線偏光に分解すると、複屈折によりリタデーション（位相差）が生じる。これに起因して虹ムラのように見える現象が起こり、その下に配置された液晶表示画像の品位を損なうことになる。

上述したようなＴＡＣフィルムに代わる透明基材の要求に対して、例えば特許文献２が開示されている。具体的にはＴＡＣフィルムの代替として、リタデーションが６０００ｎｍ以上の透明基材、例えばポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂などを用いたタッチパネルである。

リタデーション（Ｒｅ）は、透明基材の面内において最も屈折率が大きい方向（遅相軸方向）の屈折率（Ｎｘ）と、遅相軸方向と直交する方向（進相軸方向）の屈折率（Ｎｙ）と、前記透明基材の厚み（ｄ）とにより、下記式（１）によって表される。
リタデーション（Ｒｅ）＝（Ｎｘ−Ｎｙ）×ｄ 式（１）

しかしながら、このタッチパネルは図２に示すように、上記リタゼーションを満たす透明基材を２枚用いて、それぞれの透明基材（本発明の透明樹脂基材１）の一方の面に導電パターン層５及び導電パターン層６を形成し、それらを透明粘着層４を介して積層したことを特徴としている。これにより虹ムラは解消できても、複雑な生産工程を要し、生産性やコスト面での問題がある。

すなわち、特許文献２による手法では、６０００ｎｍ以上のリタデーションを有する透明基材を用いたセンシング電極（Ｘ方向）の形成されたフィルムと、６０００ｎｍ以上のリタデーションを有する透明基材を用いたドライヴ電極（Ｙ方向）の形成されたフィルムの組合せによりタッチパネル用センサーフィルムを構成することになる。

また、特許文献２によると、透明基材に求められるリタデーションとしては、１００００〜２００００ｎｍが望ましいとされており、透明基材のリタデーションを６０００ｎｍ以上に制御する上では、厚さ，延伸倍率，延伸温度，および工業材料としての実用性などのバランスを考慮する必要性が述べられており、６０００ｎｍ以上の高いリタデーションを有する透明基材の調達は、ハードルの高いことが伺える。

また、特許文献３では、ある程度高いリタデーション値を有するポリエステルフィルムを光透過性基材として用いた場合、ハードコート層との密着性を担保するためプライマー層が必須となるが、このような構成の光学積層体では、干渉縞の発生が問題となり画像表示装置の表示品質が著しく損なわれることを解決課題としており、ポリエステル基材，プライマー層，ハードコート層の３者間での屈折率（ｎｘ，ｎｙ）の関係を規定する必要があり、ポリエステル基材のリタデーションは８０００ｎｍ以上が求められている。

特開２００６−３４４１６３号公報 特開２０１３−２５７８５５号公報 特開２０１３−１７４８５２号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、構成が簡素で、且つ虹ムラの発生を抑制して鮮明な液晶画像を透視できるタッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するための請求項１に係る発明は、透明樹脂基材の一方の面に複数の信号検出電極線が形成され、且つ他方の面に駆動信号電極線が形成されてなるタッチパネルであって、
前記透明樹脂基材は３０００ｎｍ以上のリタデーションを有し、
前記信号検出電極線が形成された面側と前記駆動信号電極線が形成された面側の両面に透明保護層が形成されてなることを特徴とするタッチパネルである。

請求項２に係る発明は、前記両面に形成される透明保護層は酸化防止機能を有し、両面が同一材料または熱膨張係数の差が１０％以内の透明樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルである。

請求項３に係る発明は、前記透明保護層の厚みが０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネルである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルを用いたことを特徴とするタッチ式情報入力画像表示装置である。

本発明の請求項１の発明によれば、１枚の透明樹脂基材を用いてその一方の面に複数の信号検出電極線を形成し、且つ他方の面に駆動信号電極線を形成することで、従来よりも構成が簡素なタッチパネルを提供することができる。

また、従来のＴＡＣフィルムの代替として３０００ｎｍ以上のリタデーションを有する汎用の透明樹脂基材を用いることで、虹ムラの発生が抑制できる安価なタッチパネルを提供することができる。

またさらには、前記透明樹脂基材の表裏に形成した前記信号検出電極線及び前記駆動信号電極線の両面に透明保護層を形成することで、環境下での電極の酸化及び劣化を防ぐことができ、タッチパネルの長期間での信頼性を保つことができる。

また、請求項２の発明によれば、前記両面に形成される透明保護層が酸化防止機能を有することで、より高いレベルで環境下での電極の酸化及び劣化を防ぐことができ、タッチパネルの長期間での信頼性を保つことができる。

また、前記透明保護層を同一材料とすることで熱膨張係数に差がなく、タッチパネルの表裏が均等に温湿度の影響を受けることになり、反りの発生を抑制することができる。また、前記透明保護層を表裏で異なる材料を用いても、両者の熱膨張係数の差が１０％以内の材料を選定することで、反りの発生を同レベルに抑制することができる。これにより使用環境下での反りによる液晶表示体の影響による誤動作のより少ないタッチパネルを提供することができる。

また、請求項３の発明によれば、前記透明保護層の厚みを０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とすることにより、電極配線を保護することもできるし、またセンサー感度の低下を防ぐことができる。

上記で説明したように、本発明によれば、構成が簡素で、且つ虹ムラの発生を抑制して鮮明な液晶画像を透視できるタッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置を提供することができる。

本発明に係るタッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置の一実施形態を示す断面概略図である。 従来のタッチパネル及びそれを用いたタッチ式情報入力画像表示装置の一実施形態を示す断面概略図である。

以下、図に基づいて本発明を具体的に説明する。

本発明は図１（ａ）に示すように、透明樹脂基材１の一方の面に複数の信号検出電極線２ａが形成され、他方の面に駆動信号電極線２ｂが形成され、さらにこれらの両電極線の上に透明保護層３ａ、３ｂが形成された構造からなることを特徴としたタッチパネル１０である。

また、本発明のタッチパネル１０は図１（ｂ）に示すように、透明樹脂基材１の一方の面に複数の信号検出電極線２ａを形成し、他方の面に駆動信号電極線２ｂを形成し、さらにこれらの両面にそれぞれ透明粘着層を介して、透明保護層３ａ、３ｂを形成した構造とすることもできる。

上記で説明した本発明のタッチパネル１０は、図１（ｃ）に示すように表示パネルに組み込まれ、タッチ式情報入力画像表示装置として提供される。なお、必要に応じては従来のようにタッチパネル１０の上にカバーガラスを配置してもよい。

本発明に使用できる前記透明樹脂基材１としては、透明性に優れた３０００ｎｍ以上のリタデーションを有するものが好ましく、例えばポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂などを挙げることができる。中でもポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）がより好ましい。また、前記透明樹脂基材１の膜厚としては１０〜５００μｍが好ましい。

少なくとも、白色バックライト，液晶パネル，偏光板を具備する表示装置に適用して、下記２点に代表される視認性の改善の上では、３０００ｎｍ以上のリタデーションを有する透明樹脂基材を採用することで、有効な効果が得られるという報告例がある。（上記特許文献２以前には、特開２０１１−１０７１９８号公報が公知。）
（１）偏光特性を有するサングラスを掛けた状態で顕著な、偏光軸の関係に起因する「ブラックアウト」と称される、画面が見えなくなる現象。
（２）ＰＥＴなどポリエステルフィルムを用いた光学積層体を、偏光素子上に配置した場合、液晶表示装置に色の異なる「虹ムラ」と称される、特に表示画面を斜めから観察したときに生じる現象。
本願発明では、ハードコート層（プライマー層）の表面処理を必須としない、３０００ｎｍ以上のリタデーションを有する透明樹脂基材を採用する。

次に、前記透明樹脂基材１に信号検出電極線２ａ及び駆動信号電極線２ｂを形成する方法について説明する。

信号検出電極線２ａ及び駆動信号電極線２ｂを形成する方法としては、フォトリソ法が
好ましく、例えば、前記透明樹脂基材１の表裏に金属層を形成した複合体を用いて、金属層上にフォトレジストを塗布し、電極線パターンを形成するためのフォトマスクを介して露光し、その後、露光、現像、エッチング工程を経て、最後に前記フォトレジストの残膜を剥離して形成することができる。

上記の方法において、信号検出電極線２ａ及び駆動信号電極線２ｂを両面同時に形成することも、また、一方の電極線パターンを形成した後に、他方の電極線パターンを形成することもできるが、工程数やコスト面で前者が望ましい。

具体的には、前者の方法は、前記透明樹脂基材１の表裏の金属層上にフォトレジストを塗布し、マスク露光、現像、エッチング工程を同時に行う方法である。この方法は露光光源としては２つ必要であるが、現像工程やエッチング工程はそれぞれ同一の装置で行うことができ高い生産性が得られる。

一方、後者の方法は、一方の面側に電極線パターンを形成する工程中、他方の面側を保護する必要があり、また、他方の面側に電極線パターンを形成する工程中は、既に形成した一方の面側の電極線パターンを保護する必要がある。そのために保護する工程及び材料が前者に比べて大きな負担となる。

前記金属層としては、銅箔、アルミニウム箔、銀箔などの金属箔を用いることができし、また、これらの金属を蒸着法やスパッタリング法により薄膜として形成することもできる。
中でも優れた電気特性、加工のし易さ、コスト面から膜厚２〜１５μｍの銅箔が好ましい。

また、前記フォトリソ法に係るフォトレジスト、露光条件、現像液及びエッチング液などについては、用いる金属箔に応じた公知材料、方法、条件を適用することで適正な電極線パターンを形成することができる。

次に、上記で形成した電極線パターン側全体を覆うように透明保護層３ａ，３ｂを形成する方法について説明する。

前記透明保護層３ａ，３ｂとしては、透明性に優れたアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などを用いることができる。

前記アクリル系樹脂としては、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの重合体や共重合体などが挙げられ、中でも透明性や強度面からポリメチルメタクリル酸エステル（ＰＭＭＡ）が好ましい。

また、前記ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート樹脂などが挙げられ、中でも透明性や物理的、化学的強度や耐熱性などからＰＥＴが好ましい。

また図１（ｂ）に示すように、前記透明保護層３ａ，３ｂを上記樹脂からなるフィルムやシート状の基材を、透明粘着剤４を介して、信号検出電極線２ａ及び駆動信号電極線２ｂに積層してもよい。前記透明粘着剤４として、後述するＯＣＡを用いることができる。また、上記樹脂からなる電離放射線硬化型樹脂組成物を前記透明樹脂基材２ａに塗布、乾燥、硬化して形成することもできる。

上記の電離放射線硬化型樹脂組成物は、例えば、アクリロイル基やエポキシ基などの反
応性官能基を有する前記樹脂（またはオリゴマー）、希釈モノマー、光開始剤、溶剤などを含む。なお、前記電離放射線硬化型樹脂組成物の塗布方法や塗布後の硬化条件については特に限定するものではない。

前記透明保護層３ａ，３ｂとしては、反りを抑制する上で表裏同一材料が好ましい。しかしながら、発明者らの鋭意研究の結果、表裏で異なる材料を用いても、両者における熱膨張係数の差が１０％以内であれば、同様の反り抑制効果が得られることが判明した。

また、前記透明保護層３ａ，３ｂの膜厚は０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。この範囲であれば、センサーの感度に影響を与えることなく物理的及び化学的強度を供することができる。膜厚が０．１ｍｍ未満であると、センサーの感度には影響しないが物理的及び化学的強度の不足が不足し、長期耐久性に問題がある。一方、膜厚が５ｍｍを越えると前記強度は問題がないが、センサーの感度への影響が問題となる。

また、前記タッチパネル１０の表示領域の外周部、いわゆる額縁部は引き出し配線などが形成されるため、前記透明保護層３ａ，３ｂに隠蔽性の高い材料で覆うことやロゴマークなどの意匠性を付与することもできる。

また、前記透明粘着層４は光学用透明粘着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）が好ましく、例えばアクリル系重合体、ポリエステル、ポリウレタン、シリコーン系重合体などを主成分とする粘着剤を用いることができる。中でも、アクリル系重合体からなる粘着剤は、透明性、粘着性、耐熱性、耐候性等に優れていることからより好ましい。また、前記透明粘着層４の膜厚は、貼り合わせる界面での粘着保持力、透明性、コスト等から２５〜１７５μｍが好ましい。

上記で説明した本発明に係るタッチパネル１０は、図１（ｃ）に示すように、液晶パネル２０の上に組み込むことで、従来のような虹ムラの発生が抑制されたタッチ式情報入力画像表示装置として提供することができる。

本発明に係るタッチパネルは、スマートフォンや、タブレット等の携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、様々な形態の入力装置として利用することができる。

１・・・透明樹脂基材
２ａ・・信号検出電極線
２ｂ・・駆動信号電極線
３ａ・・透明保護層
３ｂ・・透明保護層
４・・・透明粘着層
５・・・導電パターン層
６・・・導電パターン層
７・・・保護基材
８・・・透明表面基材
１０・・タッチパネル
２０・・液晶パネル
３０・・偏光板
４０・・液晶パネル用筐体
５０・・バックライト
６０・・外部筐体

Claims (4)

1. 透明樹脂基材の一方の面に複数の信号検出電極線が形成され、且つ他方の面に駆動信号電極線が形成されてなるタッチパネルであって、
   前記透明樹脂基材は３０００ｎｍ以上のリタデーションを有し、
   前記信号検出電極線が形成された面側と前記駆動信号電極線が形成された面側の両面に透明保護層が形成されてなることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記両面に形成される透明保護層は酸化防止機能を有し、両面が同一材料または熱膨張係数の差が１０％以内の透明樹脂材料からなることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記透明保護層の厚みが０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルを用いたことを特徴とするタッチ式情報入力画像表示装置。

Images