JP5264979B2 - タッチパネルセンサ - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルセンサに関する。

従来より、フィルム基材の両側に透明電極パターンが形成されたタッチパネルセンサが提案されている。例えば、特許文献１には、フィルム基材を挟んで、２つの透明電極パターンを配置したタッチパネルセンサが開示されている。この構成により、２つの透明電極パターンの相対的な位置精度を高くできるという特徴がある。

特開２０１１−６０１４６号公報

ところで、タッチパネルセンサを作製するには、上記のようにフィルム基材の両側に形成された透明電極パターンに対し、透明電極パターンを埋設するように粘着剤層を積層する。しかしながら、このように構成すると、タッチパネルセンサに外光が入射した場合に、フィルム基材の両面において、透明電極パターンと粘着剤層との界面で反射光が生じる。そのため、基材フィルムを挟む両反射光によって干渉ムラが生じるという問題がある。本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、干渉ムラの低減することが可能なタッチパネルセンサを提供することを目的とする。

本発明に係るタッチパネルセンサは、フィルム基材と、前記フィルム基材の第１の面に形成される第１透明電極パターンと、前記第１透明電極パターンを覆うように前記フィルム基材の第１の面上に積層される第１接着剤層と、前記フィルム基材の第２の面に形成される第２透明電極パターンと、前記第２透明電極パターンを覆うように前記フィルム基材の第２の面上に積層される第２接着剤層と、を備え、前記フィルム基材は、可視光領域の波長λに対して、λ／４の面内位相差を有する。

フィルム基材の両面に、透明電極パターン及びこれを覆う接着剤層を形成すると、タッチパネルセンサに外光が入射したときに、フィルム基材の各面において、透明電極パターンと接着剤層との界面で反射光が生じる。このとき、透明電極パターンの屈折率と接着剤層の屈折率との差があると、２つの反射光による干渉ムラが生じるおそれがある。これに対して、本発明においては、フィルム基材が、可視光領域の波長λに対して、λ／４の面内位相差を有するので、フィルム基材の第１の面における第１透明電極パターンと第１接着剤層との界面で生じた反射光の位相と、第２の面における第２透明電極パターンと第２接着剤層との界面で生じた反射光の位相とを、互いに弱め合うことができる。その結果、上記２つの反射光による干渉ムラを低減することができる。

上記タッチパネルセンサにおいては、第１透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ１、第２透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ２、第１接着剤層の屈折率ｎ_ａ１、及び第２接着剤層の屈折率ｎ_ａ２について、ｎ_ｅ１−ｎ_ａ１≧０．３、且つｎ_ｅ２−ｎ_ａ２≧０．３とすることができる。このように、各屈折率の差が大きい場合であっても、上記フィルム基材を用いることで、干渉ムラを小さくすることができる。

また、上記第１透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ１及び前記第２透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ２は、それぞれ１．９〜２．５とすることができる。例えば、第１透明電極パターン及び第２透明電極パターンは、それぞれインジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または酸化インジウム−酸化亜鉛複合酸化物で形成することができる。

一方、第１接着剤層の屈折率ｎ_ａ１及び第２接着剤層の屈折率ｎ_ａ２は、それぞれ１．４〜１．６とすることができる。第１接着剤層及び第２接着剤層としては、例えば、アクリル系粘着剤で形成された感圧接着剤を用いることができる。

上記フィルム基材は、種々の方法で作成することができるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィンまたはポリカーボネートから選択される材料で形成されたフィルムを一方向に延伸することで形成することができる。

本発明に係るタッチパネルセンサによれば、干渉ムラを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るタッチパネルセンサの平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明に係るタッチパネルセンサの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、このタッチパネルセンサの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図１の上側を「上」、下側を「下」として説明を行うが、各部材の配置される位置、向きなどは、これに限定されない。

本実施形態に係るタッチパネルセンサは、静電容量方式のタッチパネルに用いられるセンサであり、図１及び図２に示すように、フィルム基材１の両面に、透明電極パターン１１，１２をそれぞれ形成したものである。具体的には、フィルム基材１の上面（第１の面）にストライプ状の第１透明電極パターン１１が形成され、この第１透明電極パターン１１を埋設するようにフィルム基材１の上面に第１接着剤層２１が積層されている。一方、フィルム基材１の下面（第２の面）には、第１透明電極パターン１１と交差するストライプ状の第２透明電極パターン１２が形成され、この第２透明電極パターン１２を埋設するようにフィルム基材１の下面に第２接着剤層２２が積層されている。また、図示を省略するが、必要に応じて、第１接着剤層２１の上面には、保護層として、例えば、カバーレンズを配置することができる。カバーレンズは、タッチパネルセンサの最表面に配置され、当該タッチパネルセンサを外部からの衝撃や擦れから保護するために用いられる。カバーレンズを形成する材料は、例えば、プラスチックやガラスであり、その厚みは、例えば、０．５〜１．５ｍｍとすることができる。

上記のように構成されたタッチパネルセンサは、次のように用いられる。すなわち、カバーレンズのいずれかの位置を指でタッチすると、その位置における第１透明電極パターン１１と第２透明電極パターン１２との間の静電容量が変化する。すなわち、ストライプ状に形成された各パターンのいずれかの静電容量が変化するため、静電容量が変化した各パターンの交点がタッチされた位置であることを演算することができる。

上記タッチパネルセンサでは、フィルム基材１が、可視光領域の波長λに対して、λ／４の面内位相差を有している。そのため、タッチパネルセンサに外光が入射したときに生じる干渉ムラを低減することができる。すなわち、上記のように、フィルム基材１の両面に、透明電極パターン１１，１２及びこれを覆う接着剤層２１，２２を形成すると、フィルム基材１の各面において、透明電極パターン１１，１２と接着剤層２１，２２との界面で反射光が生じる。このとき、透明電極パターンの屈折率と接着剤層の屈折率との差が大きいと、２つの反射光による干渉ムラが生じるおそれがある。これに対して、上記のようなフィルム基材１を用いると、フィルム基材１の上面における第１透明電極パターン１１と第１接着剤層２１との界面で生じた反射光の位相と、下面における第２透明電極パターン１２と第２接着剤層２２との界面で生じた反射光の位相とを、互いに弱め合うことができる。その結果、上記２つの反射光による干渉ムラを低減することができる。

特に、このタッチパネルセンサでは、後述するように、第１透明電極パターン１１の屈折率ｎ_ｅ１及び第２透明電極パターン１２の屈折率ｎ_ｅ２の最小値が１．９、第１接着剤層２１の屈折率ｎ_ａ１及び第２接着剤層２２の屈折率ｎ_ｅ２の最大値が１．６であるため、透明電極パターン１１，１２の屈折率と接着剤層２１，２２の屈折率との差が最小でも０．３であり、ｎ_ｅ１−ｎ_ａ１≧０．３、且つｎ_ｅ２−ｎ_ａ２≧０．３との関係を有する。したがって、屈折率の差がいずれも大きいが、このような大きい屈折率の差であっても、上記フィルム基材１を用いることで、干渉ムラを小さくすることができる。

次に、上記タッチパネルセンサを構成する各層について説明する。
（１）フィルム基材
上述したフィルム基材１は、上記第１及び第２透明電極パターン１１、１２を支持するものである。フィルム基材１の厚さは、例えば、２０〜２００μｍとすることができる。また、このフィルム基材１は、種々の材料で形成できるが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィンまたはポリカーボネートなどを用いることが好ましい。また、このフィルム基材１は、その表面に、例えば、各透明電極パターン１１、１２との密着性を高めるための易接着剤層、フィルム基材１の反射率を調整するための屈折率調整層（Index-matching
layer）、またはフィルム基材１の表面を保護し、傷の発生を防止するハードコート層を有していても良い。

フィルム基材１は、可視光領域（波長３８０〜７８０ｎｍ）の波長λに対して、λ／４の面内位相差を有する。例えば、波長６００ｎｍにおいて、１５０ｎｍ（＝６００／４）の面内位相差を有する。面内位相差とは、フィルム基材１の主面と平行な面内で直交する２方向での屈折率（遅相軸方向の屈折率ｎ_ｘ及び進相軸方向の屈折率ｎ_ｙ）の差に起因して生ずる位相差である。このようなフィルム基材１の面内位相差は、上述したフィルム材料を一方向に延伸することにより、適宜調整することが可能である。なお、この面内位相差は、波長λに対して厳密にλ／４である必要はなく、上述した干渉ムラの低減効果を奏するように、適宜、増減することが可能である。

（２）透明電極パターン
上述した第１及び第２透明電極パターン１１、１２は、タッチ位置を検出するためのセンサである。各透明電極パターン１１、１２は、通常、フィルム端部に形成された引き回し配線（図示せず）に電気的に接続され、上記引き回し配線は、コントローラｌＣ（図示せず）と接続される。このような第１及び第２透明電極パターン１１、１２は、例えば、図１に示すように、いずれか一方をＸ座標用の電極とし、もう一方をＹ座標用の電極として、格子状に配置することができる。この場合、例えば、各透明電極パターン１１、１２の高さ、幅、及びピッチは、それぞれ１０〜１００ｎｍ、０．１〜５ｍｍ、０．５〜１０ｍｍとすることができる。また、各透明電極パターン１１、１２の形状は、ストライプ状のほか、ひし形状など任意の形状にすることができる。

また、各透明電極パターン１１、１２は、代表的には、透明導電体により形成される。透明導電体は、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）で透過率が高く（８０％以上）、且つ単位面積当りの表面抵抗値（Ω／□：ohms
per square）が５００Ω／□以下である材料である。さらに、第１透明電極パターン１１の屈折率ｎ_ｅ１、及び第２透明電極パターン１２の屈折率ｎ_ｅ２は、それぞれ１．９〜２．５であることが好ましい。このような特性を有する各透明電極パターン１１，１２は、例えば、インジウムスズ酸化物（２．１）、インジウム亜鉛酸化物（２．３）、酸化インジウム−酸化亜鉛複合酸化物（２．１〜２．３）を用いることができる。なお、括弧内の数値は、波長５８９．３ｎｍの光（ナトリウムのＤ線）における各材料の屈折率を表す。各透明電極パターン１１、１２は、種々の方法で形成することができる。例えば、まず、フィルム基材１に対して、スパッタ法または真空蒸着法により上記材料からなる透明導電体層を形成する。その後、形成した透明導電体層を、エッチング処理によりパターニングすることで、透明電極パターンを形成するといった方法を挙げることができる。また、上記のような表面抵抗値を有する透明導電体層は、例えば、酸化インジウムを９７重量パーセント、酸化スズを３重量％含むインジウムスズ酸化物を、所定のフィルム上に成膜し、得られたインジウムスズ酸化物層を加熱処理して結晶化させることにより、得ることができる。

（３）接着剤層
上記第１及び第２接着剤層２１，２２は、上述したように、各透明電極パターン１１、１２を埋設するものであり、感圧接着剤（粘着剤ともいう）を用いることができる。感圧接着剤は、例えば、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。また、市販の光学透明粘着剤（ＯＣＡ：Optical
Clear Adhesive）から適宜選択して用いることもできる。第１及び第２接着剤層２１，２２の厚さは、例えば、１０〜８０μｍであることが好ましい。また、第１接着剤層２１の屈折率ｎ_ａ１、及び第２接着剤層２２の屈折率ｎ_ａ２は、それぞれ１．４〜１．６であることが好ましい。

（４）製造方法
次に、上述したタッチパネルの製造方法の一例について説明する。まず、フィルム基材１の上面に上述した透明導電体層を形成する。同様にしてフィルム基材１の下面に透明導電体層を形成する。次に、このフィルム基材１を加熱し、各透明導電体層を結晶化する。続いて、エッチングにより各透明導電体層をパターニングし、第１及び第２透明電極パターン１１，１２を形成する。ここで、一方の透明導電体層をパターニングするときは、他方の透明導電体層を保護するために、保護フィルムなどを積層しておく。これに続いて、フィルム基材１の各面に、透明電極パターン１１，１２が埋設されるように接着剤層２１，２２をそれぞれ積層する。こうして、完成したタッチパネルセンサは、種々の用途に適用され、例えば、スマートフォンや，タブレット端末（Slate PCともいう）等に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。以下では、上記実施形態の形態を有するタッチパネルセンサに係る実施例と、これと対比する比較例を作製した。

（１）実施例
厚みが１００μｍのポリシクロオレフィンフィルム（日本ゼオン株式会社製、商品名「ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）」）を、波長５６０ｎｍにおける面内位相差が１４０ｎｍとなるように、一方向に延伸してフィルム基材を作製した。このとき、面内位相差は、分光エリプソメーター（日本分光株式会社製、製品名「Ｍ−２２０」）により測定した。次に、酸化インジウム９７重量％、酸化スズ３重量％を含む焼結体ターゲットを備えるスパッタ装置を準備した。続いて、上記スパッタ装置を用いて、フィルム基材の一方の面に厚み２７ｎｍインジウムスズ酸化物層を形成した。そして、このフィルム基材の他方面にも、同様の方法で、厚み２７ｎｍインジウムスズ酸化物層を形成した。こうして両面にインジウムスズ酸化物層が形成されたフィルム基材を加熱オーブンに入れ、１４０℃で３０分間加熱処理をし、非晶質のインジウムスズ酸化物層を結晶化させた。得られたインジウムスズ酸化物層の表面抵抗値を４端子法で測定したところ、２７０Ω／□であり、優れた電気伝導性を示した。また、各インジウムスズ酸化物層の屈折率は、２．１であった。

次に、一方のインジウムスズ酸化物層にポリエステルフィルムの保護層（株式会社サンエー化研製）を積層し、このインジウムスズ酸化物層を保護した後、他方のインジウムスズ酸化物層をパターニングした。すなわち、インジウムスズ酸化物層の表面に、ストライプ状パターンのフォトレジストを形成した後、塩酸に浸漬してエッチング処理を施した。そして、１２０℃で５分間乾燥させることで、高さ２７ｎｍ，幅２ｍｍ，ピッチ６ｍｍのストライプ状の第１透明電極パターンを形成した。続いて、上記保護層を取り外した後、第１透明電極パターンを保護層で保護し、上記と同様の方法でパターニングを行い、第２透明電極パターンを形成した。

最後に、フィルム基材の両面に、各透明電極パターンを埋設するように、厚みが２５μｍの第１及び第２接着剤層（日東電工株式会社製、商品名「ＬＵＣＩＡＣＳ（登録商標）」）をそれぞれ積層した。各接着剤層の屈折率は１．５であった。こうして、実施例に係るタッチパネルセンサが完成した。第１透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ１と第１接着剤層の屈折率ｎ_ａ１の差、及び第２透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ２と第２の屈折率ｎ_ｅ２の差は、それぞれ０．６（＝２．１−１．５）であった。なお、上記各部材の膜厚は、膜厚計（Ｐｅａｃｏｃｋ社製、デジタルダイアルゲージＤＧ−２０５）により測定した。

（２）比較例
上述したポリシクロオレフィンフィルムを準備したが、未延伸のままでフィルム基材として使用した。その他は、上記実施例と同じである。

（３）干渉ムラの確認
上記実施例及び比較例に係るタッチパネルセンサを目視し、干渉ムラを確認した。このとき、三波長型蛍光灯で上方から各タッチパネルセンサを照らし、斜め方向から目視したところ、実施例では、干渉ムラは確認できなかったが、比較例では干渉ムラが確認された。すなわち、実施例では、フィルム基材の各面の透明電極パターンと接着剤層との屈折率の差が大きくても、干渉ムラが生じていないことが分かった。

１ フィルム基材
１１ 第１透明電極パターン
１２ 第２透明電極パターン
２１ 第１接着剤層
２２ 第２接着剤層

Claims (6)

1. フィルム基材と、
   前記フィルム基材の第１の面に形成された第１透明電極パターンと、
   前記第１透明電極パターンを覆うように前記フィルム基材の第１の面上に積層された第１接着剤層と、
   前記フィルム基材の第２の面に形成された第２透明電極パターンと、
   前記第２透明電極パターンを覆うように前記フィルム基材の第２の面上に積層された第２接着剤層と、
   を備え、
   前記フィルム基材は、可視光領域の波長λに対して、λ／４の面内位相差を有し、
   前記第１透明電極パターンの屈折率ｎ _ｅ１ 、第２透明電極パターンの屈折率ｎ _ｅ２ 、第１接着剤層の屈折率ｎ _ａ１ 、及び第２接着剤層の屈折率ｎ _ａ２ について、ｎ _ｅ１ −ｎ _ａ１ ≧０．３、且つｎ _ｅ２ −ｎ _ａ２ ≧０．３である、タッチパネルセンサ。
2. 前記第１透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ１及び前記第２透明電極パターンの屈折率ｎ_ｅ２は、それぞれ１．９〜２．５である、請求項１に記載のタッチパネルセンサ。
3. 前記第１透明電極パターン及び第２透明電極パターンは、それぞれインジウムスズ酸化物、インジウム亜鉛酸化物、または酸化インジウム−酸化亜鉛複合酸化物で形成されている、請求項１または２に記載のタッチパネルセンサ。
4. 前記第１接着剤層の屈折率ｎ_ａ１及び第２接着剤層の屈折率ｎ_ａ２は、それぞれ１．４〜１．６である、請求項１から３のいずれかに記載のタッチパネルセンサ。
5. 前記第１接着剤層及び第２接着剤層は、アクリル系粘着剤で形成された感圧接着剤である、請求項１から４のいずれかに記載のタッチパネルセンサ。
6. 前記フィルム基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロオレフィンまたはポリカーボネートから選択される材料で形成されたフィルムを一方向に延伸することで形成される、請求項１から５のいずれかに記載のタッチパネルセンサ。

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