JP2017156810A - 入力装置、タッチパネルおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】検出電極に起因する検出領域の着色が低減されるとともに、動作安定性を高めた入力装置を提供する。【解決手段】入力装置（静電容量式センサ１）は、一方の面の上に第１検出電極１１が設けられ等光性を有する第１基材１０と、第１基材１０における第１検出電極１１が設けられている側の面の上に、第１検出電極１１と電気的に絶縁された状態で設けられた導電性のシールド層１３と、シールド層１３における第１基材１０に対向する面とは反対側の面の上に設けられ等光性を有するカバーパネル１５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、入力装置、タッチパネルおよび電子機器に関する。

各種情報処理装置では、カラー液晶表示パネルの前方に透光性の入力装置が配置されている。この入力装置はタッチパネルと称される。タッチパネルにおける検出原理は抵抗式および静電容量式に大別され、静電容量式のタッチパネルでは検出領域内に配置された検出電極間に静電容量が形成され、人の指が接近したときの電荷の移動の変化から指の接近位置の座標を判定している。この電荷の移動の変化を検出するには、静電容量式センサが用いられる。

検出領域に設けられる検出電極を構成する材料は、電極として適切な抵抗値を有するとともに、視認性が低いことが求められる。このような材料として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）など金属酸化物系の材料が広く使用されているが、近年、低抵抗化、高感度、曲げ変形への対応可能性等の観点から、短軸径が数十ｎｍ以下の金属細線（本明細書において「ナノワイヤ」ともいう。）を含む材料が検討されてきている。こうしたナノワイヤでは、可視光域波長で短波長側（３８０ｎｍ〜５００ｎｍ）の波長吸収が生じる場合があり、その結果、検出電極が黄色に見える場合があった。黄色味が強くなることは、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系において色度ｂ＊の正の値が増大することになるため、色度ｂ＊を低下させる方法がこれまで検討されている。

そのような方法の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される透明電極シートは、透明支持体上にパターニングされた電極が形成された透明電極シートであって、該電極が金属細線からなり、該金属細線の厚みが０．１μｍ以上であり、該電極の透明支持体から遠い側の表面の反射色度ｂ_１*と、該電極の透明支持体に近い側の表面の反射色度ｂ_２*との差の絶対値が２以下（｜△ｂ*｜＝｜ｂ_１*−ｂ_２*｜≦２）である。

特開２０１４−１６０４８１号公報

ところで、近年、タッチパネルは自動車などの輸送機器の操作部品としても用いられる場合があり、このような場合には、その動作安定性を高めることが強く求められる。

本発明は、検出電極に起因する検出領域の着色が低減されるとともに、動作安定性を高めた入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る入力装置は、一方の面の上に第１検出電極が設けられ等光性を有する第１基材と、前記第１基材における前記第１検出電極が設けられている側の面の上に、前記第１検出電極と電気的に絶縁された状態で設けられた導電性のシールド層と、前記シールド層における前記第１基材に対向する面とは反対側の面の上に設けられ等光性を有するカバーパネルとを備える。カバーパネルと検出電極との間にシールド層を備えることにより、カバーパネル側からの電磁波ノイズの検出電極に対して与える影響を低減させることができる。

前記シールド層は、シート抵抗が３００Ω／□以下であって、可視光線透過率が８０％以上であることが好ましい。シールド層のシート抵抗が３００Ω／□以下であることにより、シールド効果を適切に発現させることができる。また、シールド層の可視光線透過率を８０％以上とすることにより、入力装置全体の可視光線透過率を８０％以上とすることが可能となる。

前記第１検出電極を構成する材料は、色度ｂ＊が正の値となる材料であっても、前記シールド層を構成する材料は、色度ｂ＊が負の値となる材料であればよい。ナノワイヤを含有するナノワイヤ含有材料は色度ｂ＊が正の値となる材料であるが、シールド層を構成する材料がＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳを含む材料のような色度ｂ＊が負の値となる材料であれば、電磁波ノイズを遮断することと色味補正とを、シールド層を設けたことにより同時に達成することが可能となる。

本発明の一態様に係る入力装置は、前記シールド層の厚さは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることが好ましい場合がある。

本発明の一態様に係る入力装置は、前記第１基材と前記シールド層との間に位置し、等光性を有する第１光学層をさらに備えていてもよい。かかる第１光学層を設けることにより、入力装置の製造が容易となる。前記第１光学層は、絶縁性樹脂層および絶縁性の光学透明粘着層の少なくとも一方を含んでいてもよい。

本発明の一態様に係る入力装置は、前記シールド層と前記カバーパネルとの間に光学透明粘着層をさらに備えていてもよい。このような構成により、入力装置の製造が容易となる場合がある。

前記シールド層を支え等光性を有する支持層をさらに備えてもよい。このような構成により、入力装置の製造が容易となる場合がある。

本発明の一態様に係る入力装置は、第１検出電極以外の検出電極を備えていてもよい。具体的には、前記第１基材における前記シールド層に対向する側とは反対側の面に対向する第２基材をさらに備え、前記第２基材における一方の面の上には第２検出電極が設けられていてもよい。この場合には、第１検出電極と第２検出電極との間の容量変化に基づいて入力が行われてもよい。

前記第２検出電極を構成する材料は、第１検出電極と同様に、色度ｂ＊が正の値となる材料であってもよい。そのような材料の具体例として、ナノワイヤ含有材料が挙げられる。

前記第１基材と前記第２基材との間に、等光性を有する第２光学層を備えていてもよい。

本発明は、他の一態様において、表示パネルと、前記表示パネルの上に設けられたタッチセンサと、を備え、前記タッチセンサは、上記の入力装置からなることを特徴とするタッチパネルを提供する。

本発明は、別の一態様において、上記のタッチパネルを備える機器を提供する。

本発明によれば、シールド層を備えることにより、検出電極に起因する検出領域の着色が低減されるとともに、動作安定性を高められた入力装置が提供される。また、本発明よれば、上記の入力装置からなるタッチセンサおよびかかるタッチセンサを備える機器も提供される。

本発明の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。 本発明の他の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。 本発明の別の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。 本発明のまた別の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。 本実施形態に係る静電容量式センサの適用例を示す模式図である。 本実施形態に係る静電容量式センサの適用例を示す模式図である。 本実施例の結果を説明するグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る静電容量式センサの構造を概念的に示す断面図である。本実施形態において、静電容量式センサは、入力装置の一例である。なお、この明細書において、「透明」「透光性」とは可視光線透過率が５０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。さらにヘイズ値が６以下であることが好適である。

図１に示されるように、静電容量式センサ１は、フィルム状の形状を有し等光性を有する第１基材１０を有する。第１基材を構成する材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂系材料やガラスが挙げられる。

第１基材１０の一方面の上には、第１検出電極１１が設けられている。第１基材１０における第１検出電極１１が設けられている側の面の上には、導電性のシールド層１３が、第１検出電極１１と電気的に絶縁された状態で設けられている。このシールド層１３における第１基材１０に対向する面とは反対側の面の上には、等光性を有するカバーパネルが設けられている。このような構成を備えることにより、静電容量式センサ１における第１基材１０側に設けられた画像表示素子（液晶表示素子や有機ＥＬ素子が例示される。）に表示された画像を、静電容量式センサ１におけるカバーパネル１５側から視認することが可能である。

第１検出電極１１を構成する材料は、色度ｂ＊が正の値となる材料、具体的には銀ナノワイヤを含有する材料である。一方、シールド層１３を構成する材料は、色度ｂ＊が負の値となる材料、具体的には、ポリ（３，４‐エチレンジオキシチオフェン）とポリ（４‐スチレンスルホン酸塩）との混合材料（本明細書において「ＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳ」という。）である。この場合には、第１検出電極１１が黄色味を帯びる可能性があるが、そのような場合であっても、シールド層１３が青味を帯びやすい材料からなるため、静電容量式センサ１をカバーパネル１５側から見たときに、静電容量式センサ１の反射色度ｂ＊および透過色度ｂ＊のいずれについてもゼロに近づけることができる。

シールド層１３が電磁波ノイズを遮断する機能を安定的に発揮する観点から、シールド層のシート抵抗は３００Ω／□以下であることが好ましく、２００Ω／□以下であるがより好ましい。静電容量式センサ１の可視光線透過率を８０％以上とする観点から、シールド層１３の可視光線透過率は８０％以上であることが好ましく、８３％以上であることがより好ましい。上記の電磁波ノイズ遮断に関する要請と可視光線透過率に関する要請とを満たすことをより安定的に実現する観点から、シールド層１３の厚さは、３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることや３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

静電容量式センサ１は、第１基材１０とシールド層１３との間に位置し、等光性を有する第１光学層１２をさらに備える。第１光学層１２は、アクリル系樹脂などの絶縁性樹脂からなり、第１基材１０上の第１検出電極１１とシールド層１３とを絶縁する。

静電容量式センサ１は、シールド層１３とカバーパネル１５との間に光学透明粘着層１４をさらに備える。

このような構成を備えている静電容量式センサ１は、例えば次のようにして製造される。第１基材１０上に第１検出電極１１を形成し、第１基材１０上に設けられた第１検出電極１１を覆うように絶縁性樹脂からなる第１光学層１２を形成して、第１基材１０と第１光学層１２との間に適切にパターニングされた第１検出電極１１を備える積層体を用意する。この積層体の上に塗布・印刷などの手法によりシールド層１３を形成する。こうして得られたシールド層１３をさらに備える積層体と、カバーパネル１５とを、光学透明粘着層１４を用いて固定することにより、静電容量式センサ１が得られる。

図２は、本発明の他の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。図２に示される静電容量式センサ１ｓは、図１に示される静電容量式センサ１との対比で、第１基材１０とシールド層１３との間の構成が異なっている。シールド層１３は、ＰＥＴなどからなる等光性の支持層１３ｓにより支持されている。そして、第１基材１０上の第１検出電極１１と支持層１３ｓとの間には、絶縁性の光学透明粘着層からなる第１光学層１２ａが設けられている。

このような構成の静電容量式センサ１ｓは、例えば次のようにして製造される。第１基材１０上に適切にパターニングされた第１検出電極１１を備える積層体を用意する。別途、支持層１３ｓとこれに支持されたシールド層１３とからなる積層体を用意する。そして、シールド層１３を備える積層体の一方の面に、第１検出電極１１を備える積層体を、第１光学層１２ａを用いて固定し、シールド層１３を備える積層体の他方の面に、カバーパネル１５を、光学透明粘着層１４を用いて固定する。

図３に示される静電容量式センサ１ｓでは、支持層１３ｓとこれに支持されたシールド層１３とからなる積層体は、支持層１３ｓ側が第１基材１０に対向するように配置されるが、これに限定されない。シールド層１３側が第１基材１０に対向するように配置されてもよい。この場合には、対向して離間する第１検出電極１１とシールド層１３との間を充填するように第１光学層１２ａは配置される。

図３は、本発明の別の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。図３に示される静電容量式センサ１ｄは、検出電極が２層構造となった構成を有する。具体的には、図２に示される静電容量式センサ１ｓの第１基材１０におけるシールド層１３に対向する側とは反対側の面に対向するように、第２基材１６が設けられ、この第２基材１６の一方の面の上に第２検出電極１７が設けられている。

図３に示される静電容量式センサ１ｄにおける第２検出電極１７は、図１に示される静電容量式センサ１や図２に示される静電容量式センサ１ｓにおける第１検出電極１１の一部が移設されていてもよいし、別の検出電極が設けられていてもよい。第２検出電極１７を構成する材料は、第１検出電極１１と同様に、色度ｂ＊が正の値となる材料であってもよい。

静電容量式センサ１ｄは、第１基材１０と第２基材１６との間に、等光性を有する第２光学層１８を備える。第２光学層１８は第１基材１０と第２基材１６とを固定するためのものである。第２光学層１８が絶縁性を有している場合には、第２検出電極１７を覆うように第２光学層１８を設けることができる。図３では、第２光学層１８は絶縁性の光学透明粘着層からなる。

静電容量式センサ１ｄにおける第１基材１０、第１検出電極１１、第２基材１６および第２検出電極１７の厚さ方向の位置関係は限定されない。図３に示したように、第１検出電極１１／第１基材１０／第２検出電極１７／第２基材１６の順序でもよいし、第１基材１０／第１検出電極１１／第２検出電極１７／第２基材１６の順序でもよい。この場合には、第２光学層１８は、対向して離間する第１検出電極１１および第２検出電極１７の間を充填するように配置される。

図４は、本発明のまた別の一実施形態に係る入力装置の構造を概念的に示す断面図である。図４に示される静電容量式センサ１ｃは、図２に示される静電容量式センサ１ｓとの対比で、シールド層１３とカバーパネル１５との間に位置する光学透明粘着層１４が除かれている。シールド層１３を形成するための材料が塗工液である場合には、カバーパネル１５の一方の面に直接この塗工液を塗布してシールド層１３を形成して、カバーパネル１５とシールド層１３との積層体を、絶縁性を有する光学透明粘着層からなる第１光学層１２ａを用いて、第１基材１０上に適切にパターニングされた第１検出電極１１を備える積層体に対して固定することにより、静電容量式センサ１ｃを得ることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る入力装置の適用例について説明する。
図５（ａ）〜図６（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る入力装置の適用例を示す模式図である。

図５（ａ）には、静電容量式センサ１をタッチパネル２００に適用した例が表される。タッチパネル２００は、表示パネル２１０と、表示パネル２１０の上に設けられた静電容量式センサ１と、を備える。表示パネル２１０としては、例えば液晶表示パネルが用いられる。液晶表示パネルからなる表示パネル２１０は、互いに対向配置された駆動基板２１１および対向基板２１２を有し、駆動基板２１１と対向基板２１２との間に液晶層２１３が設けられる。静電容量式センサ１からなるタッチセンサ２２０は、対向基板２１２の表側に設けられる。

図５（ｂ）には、タッチパネル２００を備えた電子機器３００の例が表される。電子機器３００は、例えばテレビである。電子機器３００は、筐体３１０と表示部３２０とを備える。表示部３２０の表面には、タッチパネル２００が設けられる。なお、電子機器３００はテレビに限定されず、スマートフォン、携帯電話、タブレット型端末など他の機器であってもよい。

図６（ａ）には、タッチパネル２００を備えたコンピュータ４００の例（ノート型コンピュータ）が表される。コンピュータ４００は、ディスプレイ４１０、キーボード４２０、入力パッド４３０などを備える。図６（ｂ）に表したように、コンピュータ４００は、中央演算部４０１、主記憶部４０２、副記憶部４０３、入力部４０４、出力部４０５およびインタフェース４０６を備える。キーボード４２０および入力パッド４３０は、入力部４０４の一例である。ディスプレイ４１０は、出力部４０５の一例である。タッチパネル２００は、ディスプレイ４１０に含まれる。タッチパネル２００は、入力部４０４および出力部４０５の両方を兼ねた例である。

これらの機器に本実施形態の静電容量式センサ１を適用することで、電磁波ノイズの影響を受けにくく、かつ着色の少ない（すなわち、色再現性に優れる）タッチパネル２００、電子機器３００およびコンピュータ４００を提供することが可能になる。

なお、上記に本実施形態およびその適用例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態またはその適用例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、図３に示される静電容量式センサ１ｄは、図２に示される静電容量式センサ１ｓに第２基材１６などが積層された構造を有するが、図１に示される静電容量式センサ１に第２基材１６などが積層された構造を有していてもよい。

以下、実施例により本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明は実施例により限定されない。

（実施例１−１から実施例１−９）
ＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層を形成可能な塗工液を用意し、この塗工液を厚さ１２５μｍの透明なＰＥＴフィルム上に塗布・乾燥して、表１に示される厚さのＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層がＰＥＴフィルム上に形成された積層体を用意した。

実施例１−１から実施例１−９において用いた積層体の抵抗値Ｒｓ（単位：Ω／□）ならびに可視光線透過率Ｔｔ（単位：％）、透過色度ｂ＊および反射色度ｂ＊を測定した。

表１に示した結果の一部を図７に示した。図７は、ＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層の厚さが抵抗値Ｒｓおよび可視光線透過率Ｔｔに与える影響を示したグラフである。図７に示されるように、シールド層の厚さが３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であれば、可視光線透過率Ｔｔが８０％以上であることを維持しつつ抵抗値Ｒｓが３００Ω／□以下であることを満たすことが可能となる。

（実施例２−１から実施例２−４）
厚さ５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、銀ナノワイヤ（長軸径３０μｍ程度、短軸径４０ｎｍ程度）を含有する材料からなる層（厚さ１００ｎｍ）が積層された積層体Ｉを用意した。

ＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層を形成可能な塗工液を用意し、この塗工液を厚さ１２５μｍの透明なＰＥＴフィルム上に塗布・乾燥して、表２に示される厚さのＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層がＰＥＴフィルム上に形成された積層体ＩＩを用意した。

厚さ１ｍｍのポリカーボネート製カバーパネルと積層体ＩＩとの間、および積層体ＩＩと積層体Ｉとの間に、絶縁性の光学透明粘着層を配置することにより、カバーパネル、積層体ＩＩおよび積層体Ｉを積層して、図２に示される構造を有する積層構造体を得た。一部の実施例（実施例２−１）では、積層体ＩＩはＰＥＴフィルムからなるもの（シールド層なし）とした。

（実施例３−１から実施例３−４）
厚さ５０μｍの透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に、銀ナノワイヤ（長軸径３０μｍ程度、短軸径４０ｎｍ程度）を含有する材料からなる層（厚さ１００ｎｍ）が積層された積層体Ｉを２つ用意した。

ＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層を形成可能な塗工液を用意し、この塗工液を厚さ１２５μｍの透明なＰＥＴフィルム上に塗布・乾燥して、表２に示される厚さのＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳからなるシールド層がＰＥＴフィルム上に形成された積層体ＩＩを用意した。

厚さ１ｍｍのポリカーボネート製カバーパネルと積層体ＩＩとの間、積層体ＩＩと一方の積層体Ｉ、および一方の積層体Ｉと他方の積層体Ｉとの間に、絶縁性の光学透明粘着層を配置することにより、カバーパネル、積層体ＩＩ、一方の積層体Ｉおよび他方の積層体Ｉを積層して、図４に示される構造を有する積層構造体を得た。一部の実施例（実施例３−１）では、積層体ＩＩはＰＥＴフィルムからなるもの（シールド層なし）とした。

実施例２−２から実施例２−４および実施例３−２から実施例３−４において用いた積層体ＩＩの抵抗値（単位：Ω／□）を測定した。また、実施例２−１から実施例３−４により製造した積層構造体について、カバーパネル側を入射側として、反射明度および反射色度ならびに透過明度および透過色度、ならびに可視光線透過率を測定した。これらの測定結果を表１に示した。

以上の結果から、ＰＥ／ＤＯＴ−ＰＳＳからなるシールド層の厚さが増えることにより、シールド層の抵抗値が低くなって電磁波ノイズを遮蔽する機能が増加すること、および積層構造体の反射色度ｂ＊および透過色度ｂ＊がゼロに近づいて黄色味が少なくなっていることが確認された。

１，１ｓ，１ｄ，１ｃ 静電容量式センサ
１０ 第１基材
１１ 第１検出電極
１２，１２ａ 第１光学層
１３ シールド層
１３ｓ 支持層
１４ 光学透明粘着層
１５ カバーパネル
１６ 第２基材
１７ 第２検出電極
１８ 第２光学層
２００ タッチパネル
２１０ 表示パネル
２１１ 駆動基板
２１２ 対向基板
２１３ 液晶層
２２０ タッチセンサ
３００ 電子機器
３１０ 筐体
３２０ 表示部
４００ コンピュータ
４０１ 中央演算部
４０２ 主記憶部
４０３ 副記憶部
４０４ 入力部
４０５ 出力部
４０６ インタフェース
４１０ ディスプレイ
４２０ キーボード
４３０ 入力パッド

Claims (15)

1. 一方の面の上に第１検出電極が設けられ等光性を有する第１基材と、
   前記第１基材における前記第１検出電極が設けられている側の面の上に、前記第１検出電極と電気的に絶縁された状態で設けられた導電性のシールド層と、
   前記シールド層における前記第１基材に対向する面とは反対側の面の上に設けられ等光性を有するカバーパネルと
   を備えることを特徴とする入力装置。
2. 前記シールド層は、シート抵抗が３００Ω／□以下であって、可視光線透過率が８０％以上である、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記第１検出電極を構成する材料は、色度ｂ＊が正の値となる材料であって、
   前記シールド層を構成する材料は、色度ｂ＊が負の値となる材料である、
   請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記第１検出電極を構成する材料は、ナノワイヤ含有材料である、請求項３に記載の入力装置。
5. 前記シールド層を構成する材料は、ＰＥ−ＤＯＴ／ＰＳＳを含む材料である、請求項３または４に記載の入力装置。
6. 前記シールド層の厚さは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、請求項５に記載の入力装置。
7. 前記第１基材と前記シールド層との間に位置し、等光性を有する第１光学層をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の入力装置。
8. 前記第１光学層は、絶縁性樹脂層および絶縁性の光学透明粘着層の少なくとも一方を含む、請求項７に記載の入力装置。
9. 前記シールド層と前記カバーパネルとの間に光学透明粘着層をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の入力装置。
10. 前記シールド層を支え等光性を有する支持層をさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の入力装置。
11. 前記第１基材における前記シールド層に対向する側とは反対側の面に対向する第２基材をさらに備え、前記第２基材における一方の面の上には第２検出電極が設けられている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の入力装置。
12. 前記第２検出電極を構成する材料は、色度ｂ＊が正の値となる材料である、請求項１１に記載の入力装置。
13. 前記第１基材と前記第２基材との間に、等光性を有する第２光学層を備える、請求項１１または１２に記載の入力装置。
14. 表示パネルと、
    前記表示パネルの上に設けられたタッチセンサと、
    を備え、
    前記タッチセンサは、請求項１から１３のいずれか一項に記載される入力装置からなることを特徴とするタッチパネル。
15. 請求項１４に記載されるタッチパネルを備える機器。