JP5715343B2

JP5715343B2 - タッチパネル

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Publication number: JP5715343B2
Application number: JP2010016223A
Authority: JP
Inventors: 譲藤田; 長岡範安
Original assignee: Shoei Co Ltd
Current assignee: Shoei Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: JP2011154585A

Description

本発明はタッチパネルに関し、特にタッチパネル内部での反射光およびタッチパネル表面での反射光を抑制するタッチパネルに関する。

図８を参照して従来のタッチパネルの一例を説明する。図８は、従来のタッチパネル５０の概要を説明するための図であり、図８（Ａ）が操作者側からみた平面図であり、タッチパネルの内部の構成の一部も透過して示している。図８（Ｂ）が図８（Ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

タッチパネル５０は、第１基板（下基板）５１と第２基板（上基板）５２を重畳させ、上基板５２の一主面側の平面図として記載している。周辺部を囲んで設けられた位置検出電極５７ｘ、５７ｙは、例えば、下基板５１の位置検出電極５７ｘが、図８（Ａ）のｘ軸方向に沿った下基板５１の２辺に設けられ、上基板５２の位置検出電極５７ｙがｙ軸方向に沿った上基板５２の２辺に設けられる。

透明導電膜５８１、５８２は、スイッチとして機能する。すなわち、タッチパネル５０は上基板５２の、透明導電膜５８２の形成領域の任意の点を指またはペン等で押圧操作すると、その点において上基板５２の透明導電膜５８２と下基板５１の透明導電膜５８１が接触する構造となっており、それぞれの透明導電膜５８１、５８２の抵抗値を位置検出電極５７ｘ、５７ｙで検出することで、押圧された任意の点（ｘ座標およびｙ座標）を検出することができる。

タッチパネルは下基板５１と、上基板５２とが対向配置され、周囲がシール剤５４によって固着されている。

タッチパネル５０は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置６０と組み合わせ（張り合あわせ）、１つのケースに収納されて使用される。（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−３１６５１７号公報

図８（Ｂ）を参照して、タッチパネル５０では、操作者側の表面（ここでは上基板５２の表面）から入射した外光（自然光）が最表面や、タッチパネル５０の内部（タッチパネル５０の各界面）および下方の表示装置６０で反射する。タッチパネル５０は、一般的に表示装置６０に重ねて使用するため、表示装置６０において反射の対策を行ったとしても、タッチパネル５０を設けることによって、操作者が表示を認識しにくくなるという問題がある。

これを解消するために、従来のタッチパネルでは図８（Ｂ）の如く、例えば、上基板５２の平坦な表面に、粘着材５５によって直線偏光板５６を貼り付けるなどの方法を採用していた。タッチパネル内部や表示装置６０表面で生じた反射光Ｒ２は水平偏光のため、それを透過しない方向に直線偏光板５６を配置すると、タッチパネル５０の反射光Ｒ２を抑制することができる。

しかし、自然光は様々な方向に振動している成分を持つため、特定方向に振動している光のみを透過させる直線偏光板５６を透過させると、表示させたい表示装置６０からの表示光ＤＬの光量も減少して表示が暗くなる場合がある。

暗さを補うためには、表示装置（例えばＬＣＤ）６０のバックライトを明るくすることが考えられるが、消費電力の面で不利となる。また、直線偏光板５６を採用しても、最表面での反射光Ｒ１を抑制することはできない問題があった。

したがって、従来構造では、直線偏光板５６の最表面での反射光Ｒ１を抑制することはできなかった。

本発明は、上記の事情に鑑み、外部からタッチパネルの視認性を妨げる入射角で入射する光の反射光を、タッチパネル内部から操作者側の視野に戻らないように抑制し、タッチパネルの最表面での反射も防止するとともに、表示装置の表示光を効果的に透過するタッチパネルを提供することを目的とする。

また本発明は、直線偏光板を設けずに、外部から入射する光の反射光を防止でき、表示装置側の光量を上げる必要もなく、表示装置側の消費電力において有利なタッチパネルを提供することを目的とする。

本発明は上述した諸々の事情に鑑み成されたもので、表示装置の上に、第１基板と、該第１基板と一の主面を対向して配置した第２基板と、該第２基板上の位置検出領域と、該位置検出領域の任意の位置を検出する位置検出手段とを有するタッチパネルにおいて、前記第２基板の他の主面上に粘着材、基材フィルムおよび反射防止層をこの順で積層し、前記基材フィルムに、前記第２基板の他の主面に水平な面とのなす角が４１度以上の側面を有する凹部を設け、タッチパネル表面の前記位置検出領域に入射する外光であって前記第２基板の他の主面に対して４度から３７度の入射角で入射するタッチパネル内部からの反射光は、前記凹部の前記側面から前記粘着材に向けて全反射させて前記基材フィルム内を透過させず、前記表示装置からの表示光であって前記第２基板の他の主面に水平な面に対して垂直入射する光は、前記凹部を透過させることにより解決するものである。

また、それぞれの前記凹部の形状は、三角溝状および湾曲溝状のいずれかであることを特徴とするものである。

また、前記複数の凹部の形状は、三角溝状および湾曲溝状が混在することを特徴とするものである。

また、前記粘着材の屈折率は、前記基材フィルムの屈折率より大きいことを特徴とするものである。

本実施形態に依れば以下の効果が得られる。

第１に、タッチパネルの操作者側の基板（第２基板）に粘着材によって固着される基材フィルムの、粘着材側の主面に、視認性を妨げる入射角で位置検出領域に入射する光の反射光の少なくとも一部を全反射する凹部を設けることにより、タッチパネル内部および表示装置表面での反射光の一部を全反射させ、操作者側への反射光を抑制することができる。

より具体的には、凹部は、第２基板の他の主面に水平な面とのなす角が４１度以上の側面を有する形状に設けられ、第２基板の他の主面に対して４度から３７度の入射角で入射する反射光を凹部によって全反射させることができる。

タッチパネルの一般的な使用状態（タッチパネルのサイズおよび操作者とタッチパネルの距離）において、視認性を妨げる入射角は、主にタッチパネルの表面（第２基板の他の主面）に対して４度から３７度の入射角で入射する反射光である。

凹部を側面の立ち上がり角度（第２基板の他の主面に水平な面とのなす角）が４１度以上となる形状とし、粘着材と基材フィルムの屈折率を適宜選択することにより、反射光の入射角が凹部の界面で臨界角以上となるため、凹部によって反射光を全反射させることができる。これにより、タッチパネル内部の反射光が操作者に到達することを防止できる。

すなわち、タッチパネルの視認性を妨げる入射角でタッチパネルに入射する光の反射を防止できる。

一般には、タッチパネルを表示装置上に設けることにより、タッチパネルでの反射が発生するため、表示装置側で反射防止対策を施した場合でも、視認性が悪くなる問題がある。本実施形態では、タッチパネル表面および内部での反射光を防止できるので、タッチパネルを載置しても視認性の劣化を防止できる。更にタッチパネルを載置する表示装置側での反射防止対策も不要にできる。例えば、表示装置では直線偏光板を設けるなどの反射防止対策を行っているが、本実施形態のタッチパネルを用いることで、表示装置の直線偏光板を不要にでき、表示装置のコストの低減や、表示光の透過率の向上にも寄与できる。

本実施形態では基材フィルムに凹部を設けることで、操作者側に反射光が戻ることを防止できるので、直線偏光板が不要となる。従来では、タッチパネルでの反射防止対策として直線偏光板を用いており、表示装置からの光（表示光）も十分透過できない問題があった。本実施形態では、タッチパネル自体に直線偏光板を用いないため、表示装置からの光（表示光）は十分透過させることができ、操作者側に到達する光量の減少による画面の暗化を防止できる。したがって、表示装置側の光量（例えばバックライトなど）を上げる必要がなく、本発明のタッチパネルを用いる表示装置の消費電力を抑えることができる。

第２に、凹部で全反射させる反射光は、第２基板の表面、裏面、第１基板の表面、裏面の少なくともいずれかの面で反射する光であるため、タッチパネルの内部の反射光を基材フィルムの凹部により全反射できる。これにより、従来のタッチパネルの反射防止手段であった直線偏光板を省くことができる。

第３に、凹部を三角溝状、湾曲溝状のいずれかの形状にすることにより、効果的に反射光を全反射させることができる。

第４に、複数の凹部は、三角溝状、湾曲溝状を混在させることにより、さまざまな方向から入射する外光の反射光を効果的に全反射させることができる。

第５に、タッチパネルの操作者側の最表層に基材フィルムと当接する反射防止層を設けることにより、タッチパネルの最表層での外光の反射光も抑制できる。

第６に、粘着材の屈折率は、基材フィルムの屈折率より大きく、その差も大きいため、直線偏光板などの材料を追加することなく粘着材と凹部を設けた基材フィルムによって、視認の妨げとなる範囲の入射角の反射光を全反射できる。

本発明の実施形態のタッチパネルを説明する（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。本発明の実施形態における臨界角を説明するための（Ａ）断面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）屈折率と臨界角の対応表である。本発明の実施形態の反射光入射角を説明するための（Ａ）概要図、（Ｂ）概要図、（Ｃ）視認距離と入射角の対応表である。本発明の実施形態のタッチパネルを説明する断面図である。本発明の実施形態のタッチパネルを説明する断面図である。本発明の実施形態における屈折率、臨界角および傾斜角の対応表である。本発明の他の実施形態のタッチパネルを説明する断面図である。従来のタッチパネルを説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。

図１から図７を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施形態のタッチパネル１０の概要を説明するための図であり、図１（Ａ）はタッチパネル１０を操作者側から見た平面図であり、タッチパネルの内部の構成の一部も透過して示している。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のа−а線断面図である。

タッチパネル１０は、第１基板１１と、第２基板１２と、位置検出領域ＡＲと、位置検出手段１３、１４と、粘着材１５と、基材フィルム１６と、凹部１７と、反射防止層１８と、を有する。

図１（Ａ）を参照して、タッチパネル１０は、第１基板１１と第２基板１２を重畳させ、第２基板１２の一主面側の平面図として記載している。周辺部を囲んで設けられた位置検出電極１４ｘ、１４ｙは、例えば、第１基板１１の位置検出電極１４ｘが、図１（Ａ）のｘ軸方向に沿った第１基板１１の２辺に設けられ、第２基板１２の位置検出電極１４ｙがｙ軸方向に沿った第２基板１２の２辺に設けられる。

更に図示は省略するが、位置検出電極１４ｘ、１４ｙを接続するための連結部や、位置検出電極１４ｘ、１４ｙを外部の端子に引き出す取り出し電極も適宜設けられる。

第１基板１１の主面Ｓ１には、例えば周辺部を除く破線の領域に透明導電膜１３１が設けられ、周辺部には当該透明導電膜１３１に接続する位置検出電極１４ｘが設けられる。

第２基板１２の主面Ｓ３にも同様に、例えば周辺部を除く破線の領域に透明導電膜１３２が設けられ、周辺部には当該透明導電膜１３２に接続する位置検出電極１４ｙが設けられる。

透明導電膜１３（１３１、１３２）は例えば、酸化インジウム等を蒸着して形成されたＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）膜である。

透明導電膜１３１、１３２は、スイッチとして機能する。すなわち、タッチパネル１０は第２基板１２の、透明導電膜１３２の形成領域の任意の点を指またはペン等で押圧操作すると、その点において第２基板５２の透明導電膜１３２と第１基板１１の透明導電膜１３１が接触する構造となっており、それぞれの透明導電膜１３１、１３２の抵抗値を位置検出電極１４ｘ、１４ｙで検出することで、押圧された任意の点（ｘ座標およびｙ座標）を検出することができる。

すなわち、タッチパネル１０で位置を検出できるのは、破線の透明導電膜１３１、１３２の形成領域であり、この領域は、表示装置３０で表示する画像等が認識しうる領域である。以下この領域を位置検出領域ＡＲと称する。

なお、本実施形態では、スイッチとなる透明電導膜１３（１３１、１３２）と位置検出電極１４ｘ、１４ｙとを位置検出手段とする抵抗膜方式のタッチパネルについて説明するが、タッチパネルの位置検出方式（位置検出手段）は、これに限らない。

すなわち、タッチパネルの位置検出手段として、押圧した位置を電圧や電流、その他電気現象を用いるもの（例えば静電容量方式）や、位置検出手段として電気以外の物理的な振動や音、光などを利用して位置を検出するもの（たとえば赤外線方式）がある。それ以外でも、超音波の遮断で検出する超音波方式や、位置検出手段として空間的に画像認識や測定を行うものなどがある。本実施形態は、これらの位置検出方式を採用したタッチパネルであっても同様に実施できる。

抵抗膜方式以外のタッチパネルであっても、位置検出が可能な領域、および表示装置３０の表示が認識できる破線の領域が、位置検出領域ＡＲである。

図１（Ｂ）を参照して、第１基板１１は、例えば厚さ１．１ｍｍのガラス基板からなり、第２基板１２は、例えば厚さ０．２ｍｍのガラス基板からなる。これらは互いに一の主面（主面Ｓ１、主面Ｓ３）が対向するように配置され、両基板の周囲に配置されたシール剤１９にて固着される。

第１基板１１の他の主面（主面Ｓ２）は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどの表示装置３０と対向配置される面である。タッチパネル１０と表示装置３０は一般的には、１つのケース内に収められる。

以下、第１基板１１、第２基板１２、粘着材１５、基材フィルム１６、反射防止層１８の各層について、説明の便宜上、それぞれ操作者Ｏ側を表面、表示装置３０側を裏面と称する。

粘着材１５は、第２基板１２の表面（主面Ｓ４）側に設けられる。粘着材１５は、例えばアクリル系の材料であり、その屈折率ｎ１は例えば、１．８０である。粘着材１５の厚みｔ１は例えば２５μｍ程度である。

基材フィルム１６は、第２基板１２の表面（主面Ｓ４）側に粘着材１５によって固着される。基材フィルム１６は粘着材の屈折率（第１の屈折率）ｎ１より小さい屈折率（第２の屈折率）ｎ２を有する。基材フィルム１６は例えば、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリアミド系などの樹脂であり、例えばポリエチレンテレフタレート、またはポリカーボネートの場合、屈折率ｎ２は１．６０である。基材フィルム１６の厚みｔ２は例えば１０μｍ〜２００μｍ程度である。

基材フィルム１６の表面側にはこれと当接する反射防止層１８が設けられる。反射防止層１８は、屈折率の異なるナノ粒子を含んだＵＶ硬化樹脂であり、それぞれの厚みによって入射光の反射波が干渉しあい、基材フィルム１６の表面における反射光を打ち消すものである。反射防止層１８は、１層のみでは干渉する波長域が狭いため、広い波長域の可視光線を防止するため、多層構造とする。これらは例えば、厚みの異なる高屈折率の樹脂層と低屈折率の樹脂層を交互に積層した４層の積層体である。

基材フィルム１６の粘着材１５と接する裏面側には、複数の凹部１７が設けられる。

凹部１７は、視認性を妨げる入射角で位置検出領域ＡＲに入射する光の反射光の少なくとも一部を全反射する形状に設けられる。凹部１７の高さｔ３は、例えば１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１５μｍ〜３０μｍである。

凹部１７は、位置検出領域ＡＲの全面に対応する領域の基材フィルム１６に設けられる。位置検出領域ＡＲにおいて、隣り合う凹部１７間に平坦な領域は存在しない。

後述するが、凹部１７はより具体的には、第２基板１２の表面（主面Ｓ４）に水平な面とのなす角が４１度以上の側面を有する形状に設けられる。凹部１７によって第２基板１２の表面（主面Ｓ４）に対して４度から３７度の入射角で入射する反射光ｒ２のほとんどを全反射させることができる。

この反射光ｒ２は、第２基板１２の表面（主面Ｓ４）、裏面（主面Ｓ３）、第１基板１１の表面（主面Ｓ１）、裏面（主面Ｓ２）の少なくともいずれかの面で反射する光をいい、更に、表示装置３０表面で反射する光も含む。

図２は、全反射の原理について説明する図であり、図２（Ａ）（Ｂ）が粘着材１５（屈折率ｎ１）と接する基材フィルム１６（屈折率ｎ２）の裏面が平坦（第２基板１２の表面（主面Ｓ４））に対して水平）な場合の構造を示す断面図であり、図２（Ｃ）が臨界角と屈折率の関係を示す表である。

図２の如く、基材フィルム１６の裏面に凹部が設けられず、粘着材１５と基材フィルム１６の界面が第２基板１２の主面Ｓ４に水平な場合、タッチパネル１０内部からの反射光ｒ２（下方の表示装置３０で反射した反射光も含む、以下同様）が、粘着材１５と基材フィルム１６の界面に対して、臨界角θｃより小さい入射角θｉの場合、反射光ｒ２の一部が基材フィルム１６を透過し透過光ｒ２’が操作者側に届くこととなる（図２（Ａ））。

一方、入射角θｉが臨界角θｃ以上の場合には、反射光ｒ２は水平界面で全反射を起こし、全て、粘着材１５側に反射される（図２（Ｂ））。このために、操作者側へ反射光ｒ２が届くことはない。

臨界角θｃは、粘着材１５の屈折率ｎ１と基材フィルム１６の屈折率ｎ２により決定され、以下の式１で表される。

ｓｉｎθｃ＝ｎ２／ｎ１（式１）
図２（Ｃ）は、粘着材１５と基材フィルム１６のそれぞれの屈折率ｎ１、ｎ２と臨界角θｃとの関係を示している。

この表から、本実施形態の粘着材１５および基材フィルム１６の一例として、粘着材１５の屈折率ｎ１が１．８０、基材フィルム１６の屈折率ｎ２が１．６０で、臨界角θｃ＝６３度の場合について、以下説明する。

粘着材１５と基材フィルム１６の界面が第２基板１２の主面Ｓ４（図１（Ｂ）に示すタッチパネル１０表面）に対して水平な場合、反射光ｒ２の入射角θｉが６３度以上でないと、全反射を起こさない。

これはすなわち、操作者が視認するタッチパネル１０表面の位置検出領域ＡＲ（表示装置の画像等が表示される領域）に入射する外光の入射角が６３度以上の場合に、タッチパネル１０内部（粘着材１５と基材フィルム１６の界面）で反射した光が全反射を起こすことを意味する。

つまり、反射光ｒ２が、臨界角（６３度）より小さい角度で入射した場合、その反射光の一部は、図２（Ａ）の如く、タッチパネル１０の内部を透過して操作者側に届いてしまう。

後に詳述するが、タッチパネル１０には、様々な入射角の反射光ｒ２が入射するが、タッチパネル１０の通常の使用状態において、反射によって操作者の視認性を妨げる入射角の外光はある程度の範囲に絞ることができる。そしてその範囲は、一般に、上記の臨界角（６３度）より小さいものである。

そこで、本実施形態では、基材フィルム１６の形状を工夫し、臨界角より小さく、視認性を妨げる入射角で位置検出領域ＡＲに入射する光であっても、その反射光の少なくとも一部をタッチパネル１０内部で全反射させることとした。

再び図１（Ｂ）の断面図を参照して、一例として本実施形態では基材フィルム１６の裏面すなわち粘着材１５側に例えば三角溝状の凹部１７を設け、第２基板１２の表面（主面Ｓ４）に対して水平な面（以下基準水平面Ｓ８（破線））に入射する反射光ｒ２の入射角度が、基準水平面Ｓ８における臨界角より小さい場合であっても、凹部１７における基材フィルム１６と粘着材１５との界面（以下凹部界面Ｓ７）で全反射するような三角溝の形状（傾斜角）とした。

尚、基準水平面Ｓ８は、タッチパネル１０（位置検出領域ＡＲ）の表面に水平な面であるが、異なる２つの材料（粘着材１５と基材フィルム１６）の物理的な界面ではなく、説明の便宜上の基準面である。

ここで、タッチパネル１０の実際の使用に際し、位置検出領域ＡＲに表示される画像等の視認性を妨げる外光の入射角について、説明する。

例えば、位置検出領域ＡＲに比較的大きい入射角（位置検出領域ＡＲに対して水平に近い入射角）で入射する外光の反射光ｒ２は、操作者の目に届くことは少なく、視認性に与える影響は少ない。また、位置検出領域ＡＲに、小さい入射角（位置検出領域ＡＲに対して垂直に近い入射光）で入射する外光とはすなわち、操作者の後方からの外光となり、一般には操作者自身によって遮られ、位置検出領域ＡＲに入射することは少ない。

つまり、一般的な使用状態において、ある範囲の入射角の外光が位置検出領域ＡＲに入射した場合には、その反射光が操作者に届くことにより操作者の視認性を妨げることとなる。

この外光の入射角の範囲はすなわち、基準水平面Ｓ８に入射する反射光ｒ２の入射角の範囲であり、この範囲の反射光ｒ２を抑制することで、操作者の視認性を向上させることができる。

そこで、タッチパネル１０の通常使用時において視認性の妨げとなる反射光ｒ２の入射角度の範囲を見積り、この範囲の反射光ｒ２をタッチパネル１０内部で全反射させる。

図３は、タッチパネル１０の通常使用時において視認性の妨げとなる反射光ｒ２の入射角度の見積りの一例を説明する図である。図３（Ａ）（Ｂ）は、タッチパネル１０表面（基準水平面Ｓ８）に対する反射光ｒ２の入射角度（以下水平面入射角度）θｐを見積るための条件を示す概要図であり、図３（Ｃ）は、視認距離Ｌと、水平面入射角度θｐの関係を示す表である。

図３（Ａ）を参照して、操作者Ｏがタッチパネル１０を操作する場合の一般的な条件として、横幅Ｗのタッチパネル１０の中心に、視認距離Ｌで操作者Ｏ（の目）が位置する（操作者Ｏがタッチパネル１０の中央に注目している）とした場合に、操作者Ｏの視認性に影響を与える反射光ｒ２の反射位置を検討する。

まず既述の如く、タッチパネル１０に垂直な入射光は、操作者Ｏ自身によって遮られるため、殆どないといってよい。

そして例えば、操作者Ｏに近い位置（例えば操作者ＯからＷ／８の位置）に小さい入射角で入射する光も、ほぼ操作者Ｏの後方からの光といってよく、操作者自身に遮られる。このため、タッチパネル１０への入射は少なく、その反射光ｒ２１１は操作者Ｏに殆ど影響はない。また、大きい入射角で入射する光が操作者ＯからＷ／８の位置で反射した場合、その反射光ｒ２１２は操作者Ｏの目に入ることは少なく、こちらも視認性に影響を与えることは少ない。

次に、操作者Ｏから遠い位置（例えば、Ｗ／２の位置、タッチパネル１０の端部）では、小さい入射角で入射する光の反射光ｒ２２１は、操作者Ｏの目に入ることは殆どない。また、大きい入射角で入射する光の反射光ｒ２２２については、操作者Ｏに届くことはあったとしても、タッチパネル１０の中央に注目している操作者Ｏの視認性に影響を与えることは少ないといってよい。

そこで、図３（Ｂ）の如く、操作者Ｏの視認性に影響を与える反射光ｒ２の反射位置を操作者ＯからＷ／４の位置と仮定する。そして、この条件において、タッチパネル１０と操作者Ｏの目の間の距離（視認距離）Ｌと、タッチパネル１０の横幅Ｗおよび水平面入射角度θｐの関係を表すと、次式の通りとなる。

ｔａｎθｐ＝Ｗ／４Ｌ（式２）
図３（Ｃ）を参照して、タッチパネル１０の横幅Ｗを３０ｃｍとし、視認距離Ｌを１０ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍ、７０ｃｍ、１００ｃｍ、１２０ｃｍとして、式２にて算出した場合、それぞれの反射光の水平面入射角度θｐはそれぞれ、３６．９度、１４度、８．５度、６．１度、４．３度、３．６度となる。

図３（Ｃ）は、視認距離Ｌを１０ｃｍ〜１２０ｃｍで見積もった結果であるが、タッチパネル１０は一般には、操作者自身がその表示を視認して自ら操作するため、タッチパネル１０から操作者の目の距離（視認距離）Ｌは、目に接触するほど近づくことはなく、また操作者の腕の長さ以上に離れることはないと考えてよい。このため、視認距離Ｌの範囲は、１０ｃｍ〜１００ｃｍ程度と見積もられ、水平面入射角度θｐは、４．３度〜３６．９度と見積もることができる。

これより、凹部１７界面Ｓ８で全反射させるべき水平面入射角度θｐは、最小で４．３度、最大で３６．９度となる。

つまり、実際の操作において、防止すべき反射光ｒ２を生じる外光の水平面入射角度θｐはほぼ所定の範囲（上記の例では約４度以上約３７度以下）に絞ることが可能であり、それ以外の反射光ｒ２は、操作者Ｏの目に届かないか、届いたとしても操作者Ｏの視認性に殆ど影響を与えない。つまり約４度以上３７度以下の範囲の水平面入射角度θｐの反射光を全反射できれば、操作者側への反射光はほとんど防ぐことができるといえる。

自然光（外光）は様々な角度で入射するため、これら全ての反射光を全反射することは困難である。本実施形態では、タッチパネルの通常使用において特に視認性に影響を与える範囲の入射角の範囲を見積もり、その範囲の反射光ｒ２を全反射できる凹部１７の形状を特定した。上記の如く、見積もりによれば、視認距離Ｌが１００ｃｍ（タッチパネル１０の横幅Ｗ＝３０ｃｍ）の場合に、最小の水平面入射角度θｐは４．３度であるが、基材フィルム１６の形成上のばらつき等も考慮して、本実施形態では凹部１７で全反射させる反射光ｒ２の水平面入射角度θｐの範囲の下限を４度とする。

同様に、視認距離Ｌが１０ｃｍ（タッチパネル１０の横幅Ｗ＝３０ｃｍ）の場合に、最小の水平面入射角度θｐは３６．９度であるが、基材フィルム１６の形成上のばらつき等も考慮して、凹部１７で全反射させる反射光ｒ２の水平面入射角度θｐの範囲の上限を３７度とする。

図４は、本実施形態の凹部１７部分の拡大図である。尚、図４においては、各図の間に平坦な領域が存在しているが、実際には、位置検出領域ＡＲに相当する領域において隣接する凹部１７間に平坦な部分は存在しない（図１参照）。

本実施形態では基材フィルム１６の裏面に凹部１７を設ける。凹部１７の形状は、例えば三角溝状であり、基準水平面Ｓ８と凹部１７の側面（ここでは三角溝の斜辺）ＳＷとのなす角（基材フィルム１６が存在しない領域の角度、あるいは三角溝の底辺角）が所定の傾斜角θを有する。傾斜角θは、基準水平面Ｓ８と凹部１７の側面ＳＷとのなす角をいい、視認性の妨げとなる最小の水平面入射角θｐ（４度）の反射光の、凹部界面Ｓ７への入射角度θｉが臨界角以上となるように定められた角度である。

例えば、粘着材１５の屈折率ｎ１が１．８０、基材フィルム１６の屈折率ｎ２が１．６０で、臨界角θｃが６３度とすると、凹部１７が三角溝状の場合には、４度の水平面入射角θｐを全反射する傾斜角θ（最小値）は５９度である。傾斜角θを５９度以上にすることで、水平面Ｓ８に入射する反射光ｒ２の入射角度（水平面入射角度θｐ）が視認性に影響を与える範囲内において小さくても、凹部界面Ｓ７の入射角θｉが臨界角（６３度）以上となり、凹部１７界面Ｓ７で全反射させることができる。

図４（Ａ）を参照し、傾斜角θが例えば、５９度の場合、水平面入射角θｐが４度（視認距離Ｌが約１００ｃｍ）でこの凹部１７に入射した反射光ｒ２は、凹部界面Ｓ７の入射角θｉが臨界角θｃ（６３度）と等しくなり、全反射する。

また図４（Ｂ）の如く、水平面入射角θｐが６度（視認距離Ｌが約７０ｃｍ）でこの凹部１７に入射した反射光ｒ２は、凹部界面Ｓ７の入射角θｉ（６５度）が臨界角θｃ以上となり、全反射する。

これに対し図４（Ｃ）の如く、水平面入射角θｐが４度より小さい（例えば２度）場合は、凹部界面Ｓ７の入射角θｉ（６１度）が臨界角θｃより小さくなるため、全反射を起こさない。しかしこの場合は、タッチパネル１０の一般的に実用可能な視認距離Ｌ（約１００ｃｍ）を越えるため、問題はないと考えられる。

このように本実施形態の凹部１７は、全ての反射光を全反射するものではないが、タッチパネルの通常使用で視認性に影響を与える最小の水平面入射角θｐ以上の角度の反射光を全反射することができるものである。

尚、例えば図４（Ａ）において、水平面入射角θｐが最大値の３７度より大きい（例えば５９度）場合、反射光ｒ０（一点鎖線）は、凹部１７（三角溝）の他の斜辺ＳＷ’で反射する。この場合、凹部１７界面で全反射とはならないが、透過光ｒ０’は操作者側に到達することが少ないため、問題とならない。

また既述の如く、臨界角θｃは、粘着材１５と基材フィルム１６のそれぞれの屈折率ｎ１、ｎ２によって変化するので、反射光ｒ２を全反射する最小の傾斜角θ（底辺角）もそれぞれの屈折率ｎ１、ｎ２によって変化する。

図５は、それぞれの屈折率ｎ１、ｎ２を変化させた場合の、臨界角θｃと傾斜角θの関係の一例を示す概要図である。

例えば図５（Ａ）は、粘着材１５の屈折率ｎ１＝２．００であり、基材フィルム１６の屈折率ｎ２＝１．４０の場合である。この場合、全反射を起こす臨界角θｃは４５度となる。従って、凹部１７の最小の傾斜角θ（底辺角）を４１度とすることにより、水平面入射角θｐ＝４度の反射光ｒ２を全反射することができる。

また図５（Ｂ）は、粘着材１５の屈折率ｎ１＝１．５０であり、基材フィルム１６の屈折率ｎ２＝１．４０の場合である。この場合、全反射を起こす臨界角θｃは６９度となる。従って、凹部１７の最小の傾斜角θ（底辺角）を６５度とすることにより、水平面入射角θｐ＝４度の反射光ｒ２を全反射することができる。

図６は、本実施形態において好適な屈折率ｎ１、ｎ２の組合せと、臨界角θｃおよび傾斜角θの対応を示す表である。

この表において、傾斜角θは水平面入射角θｐが４度（水平面入射角θｐの最小値）の反射光ｒ２を全反射する凹部１７の底辺角である。また、臨界角θｃは、全反射を起こす最小の角度であるため、これに対応する傾斜角θは、全反射を起こす凹部１７の底辺角の最小値である。

つまりそれぞれの屈折率の組合せにおいて、傾斜角θ以上であれば、水平面入射角θｐが４度以上３７度以下の反射光ｒ２を全反射させることができる。上記の如く、水平面入射角θｐが最大値の３７度より大きい場合は、全反射しないものもあるが、本実施形態においては考慮しなくてよい（図４（Ａ）参照）。）
屈折率の各組み合わせの中で、傾斜角θが最小のものは傾斜角θ＝４１度の場合である。すなわち、粘着材１５と基材フィルム１６の屈折率ｎ１、ｎ２を適宜選択して凹部１７の傾斜角θが４１度以上となる形状とすることにより、最小の水平面入射角θｐの反射光ｒ２は凹部界面Ｓ７で臨界角θｃ以上となるため、凹部１７によって所望の領域の反射光ｒ２を全反射させることができる。これにより、タッチパネル内部の反射光ｒ２が操作者に到達することを防止できる。

また、屈折率の各組み合わせの中で、傾斜角θが最大のものは傾斜角θ＝７２度の場合である。つまり、傾斜角θ（底辺角）が７２度以上であれば、図６に記載のいずれの屈折率の組合せであっても全反射させることができる。

基材フィルム１６の屈折率は、材料の物質組成、構造組成（材料を構成する分子の構造や配列）を変えることで、調整可能である。

例えば、フッ素置換アクリレートポリマー、フッ素置換メタクリレートポリマー、フッ素置換ポリオレフィンなどのフッ素置換ポリマーは、物質組成、構造組成の変化によって、屈折率を１．４０前後にすることができる。また、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートは同様に、屈折率を１．６０前後とすることができる。

また、ポリエチレンテレフタレート、アクリルポリマー、ポリエステル、ポリアミドなどのプラスチック樹脂等の基材フィルム１６の材料に、屈折率調整用の微粒子（粒子径１００ｎｍ以下）を添加することでも屈折率を調整できる。例えば、これらにフッ化カルシウム、フッ化マグネシウムなどの金属フッ化物（例えば屈折率１．３８）を適量添加することで、１．４０前後の屈折率の基材フィルム１６を得ることができる。

更に、上記のプラスチック樹脂等に、炭酸カルシウムを適量添加することで、１．６０前後の屈折率の基材フィルム１６が得られ、酸化亜鉛（屈折率１．９０）を添加することで、１．７０〜１．８０の屈折率の基材フィルム１６が得られ、ジルコニア（屈折率２．２）または酸化チタン（屈折率２．３〜２．７）を添加することで、２．００以上の屈折率の基材フィルム１６が得られる。

このように本実施形態では、４度から３７度の範囲で粘着材１５から基材フィルム１６に入射する反射光ｒ２を全反射する凹部１７を、位置検出領域ＡＲの全面に相当する基材フィルム１６に設けることにより、操作者への反射光の戻りを抑制することができる。

つまり、粘着材１５と基材フィルム１６の屈折率および基材フィルム１６の形状の工夫によりタッチパネル１０内部の反射を抑制でき、従来、反射防止対策としてタッチパネル１０に用いていた直線偏光板を不要にできる。

尚、表示装置３０からの表示光ＤＬは、基準水平面Ｓ８に対して垂直入射である。凹部１７によって、タッチパネルに４度から３７度の範囲で入射する反射光ｒ２については全反射するため基材フィルム１６内を透過しないが、粘着材１５側からの垂直入射光、すなわち表示装置からの表示光ＤＬは、基材フィルム１６内を透過する。本実施形態では直線偏光板を用いないため、この表示光ＤＬを効率よく透過できる（図１（Ｂ）参照）。

凹部１７は、例えば平坦な基材フィルム１６に凹部の形状の金型でプレス加工して形成できる。あるいは、基材フィルム１６の形成時に凹部の形状を有する金型に樹脂を流して成形してもよいし、平坦な基材フィルム１６の所定の領域をヤスリ等で研磨して形成してもよい。更に、必要に応じてマスクを設けるなどして、プラズマ加工や、レーザー（電子線）加工をすることによっても、凹部１７を形成できる。

以下、図７を参照して、凹部１７の形状について説明する。それぞれの凹部１７の断面形状（図１のａ−ａ線断面）としては、上記で示した三角溝状の他、側面ＳＷが曲面の湾曲溝状であってもよい。この場合傾斜角θは、基準水平面Ｓ８と凹部１７側面ＳＷとのなす角であるが、ここで側面ＳＷとは、凹部１７界面Ｓ７上の任意の点を通る、曲面の接線を含む平面とする。

つまり湾曲溝状の場合には、傾斜角θは、側面ＳＷにおける反射光ｒ２の反射位置によって変化する。このため、湾曲溝の頭頂部Ｔ付近で傾斜角θが４１度より小さくなる領域においては、全反射を起こさない部分もあるが、傾斜角θが４１度以上の領域では全反射させることができる。

凹部１７は、位置検出領域ＡＲの全面にわたって同じ形状で設けられてもよいし、異なる形状であってもよい。例えば、凹部１７は、三角溝状と湾曲溝状が混在してもよい。

更に、同じ三角溝状であっても、その傾斜角θが異なるものであってもよい。

タッチパネル１０に入射する外光は様々な入射角度を有するため、傾斜角θの角度を不均一にすることによって、一つの凹部１７では全反射しない反射光も他の凹部１７で全反射させることが可能となる。

このように本発明は、タッチパネル１０の表面（操作者側）に反射防止層１８を有する基材フィルム１６の主面（裏面、粘着材１５側）に、凹部１７を設ける。基材フィルム１６の裏面に塗布（貼付）する粘着材１５の屈折率ｎ１を基材フィルム１６の屈折率ｎ２より大きくし、凹部１７は、タッチパネル１０内部または表示装置３０で反射した外光のうち、タッチパネルの通常の使用状態で視認性の妨げとなる所定の範囲の入射角の反射光を、全反射する形状とする。

本実施形態では、水平面（基準水平面Ｓ８）では臨界角θｃより小さいために透過してしまう反射光ｒ２を、凹部１７界面Ｓ７で臨界角θｃ以上となるように凹部１７を形成することで、凹部１７界面Ｓ７で全反射させるものである。

これにより、タッチパネル１０表面に対する入射角度が小さく、視認性を妨げる範囲の入射角の反射光ｒ２も全反射させることができ、操作者に到達する反射光ｒ２を低減できる。

この構成によれば、偏光を利用しないで反射光を低減できるので、直線偏光板が不要となり、これを用いた際に問題となる表示装置からの光量の減少は起こらない。つまり、表示装置側の光量（例えばＬＣＤのバックライト）を増やす必要がなく、表示装置側の消費電力を低減できる。

更に、基材フィルム１６表面の反射防止層１８によって、直線偏光板では不可能であったタッチパネル１０の最表面での反射光ｒ１を抑制することができる（図１（Ｂ）参照）。

１１第１基板
１２第２基板
１５粘着材
１６基材フィルム
１７凹部
１８反射防止層

Claims

表示装置の上に、第１基板と、該第１基板と一の主面を対向して配置した第２基板と、該第２基板上の位置検出領域と、該位置検出領域の任意の位置を検出する位置検出手段とを有するタッチパネルにおいて、
前記第２基板の他の主面上に粘着材、基材フィルムおよび反射防止層をこの順で積層し、
前記基材フィルムに、前記第２基板の他の主面に水平な面とのなす角が４１度以上の側面を有する凹部を設け、
タッチパネル表面の前記位置検出領域に入射する外光であって前記第２基板の他の主面に対して４度から３７度の入射角で入射するタッチパネル内部からの反射光は、前記凹部の前記側面から前記粘着材に向けて全反射させて前記基材フィルム内を透過させず、
前記表示装置からの表示光であって前記第２基板の他の主面に水平な面に対して垂直入射する光は、前記凹部を透過させることを特徴とするタッチパネル。
それぞれの前記凹部の形状は、三角溝状および湾曲溝状のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
前記複数の凹部の形状は、三角溝状および湾曲溝状が混在することを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル。
前記粘着材の屈折率は、前記基材フィルムの屈折率より大きいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のタッチパネル。