JP6100588B2 - タッチパネル用フィルム、及びそのフィルムと共に用いるスタイラスペン - Google Patents

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本発明は、タッチパネル用フィルム、及びそのフィルムと共に用いるスタイラスペンに関し、例えば指やスタイラスペン等の指示体により接触した画面上の位置が、座標情報として得られる静電容量方式のタッチパネル用フィルム、及びそのフィルムと共に用いるスタイラスペンに関する。

近年、急速に普及しているスマートフォンやタブレットＰＣ等の携帯型情報端末においては、マルチタッチ操作の可能な投影型の静電容量方式のタッチパネルが多く用いられている。
この投影型の静電容量方式のタッチパネルの構造について図１１（分解図）を用いて簡単に説明する。図１１に示す静電容量方式のタッチパネル５０は、例えば透明な絶縁フィルム５３の裏側に、Ｙ方向の座標検出を行うための複数の電極を有する酸化インジウム・スズ膜（以下、ＩＴＯ膜と称する）５１が形成され、表側にＸ方向の座標検出を行うための複数の電極を有するＩＴＯ膜５２が形成される。

前記ＩＴＯ膜５１は、Ｘ方向に連結されて相互に電気的に接続された複数の菱形の電極パッド５４（センサ電極）がＹ方向に複数行設けられており、前記ＩＴＯ膜５２は、Ｙ方向に連結されて相互に電気的に接続された複数の菱形の電極パッド５５（センサ電極）がＸ方向に複数列設けられている。各電極パッド５４，５５は、指示体（指やスタイラスペンなど）の接触位置を検出可能な静電容量（約１ｐＦ）の変化を発生させるに十分な面積を有しており、例えばその対角線の幅が５ｍｍ程度に形成されている。
前記ＩＴＯ膜５１，５２が形成された絶縁フィルム５３を平面視すると、図１２のように各電極パッド５４，５５が所定の隙間を空けて面方向に配置された２次元格子状の構造をなしている。

このタッチパネル５０に対し、カバーガラス（図示せず）を介し、例えば指先を接触させると、Ｘ方向に連結された電極パッド５４のうち、接触位置の電極パッド５４の静電容量が所定値以上に変化する。これによりＹ方向の座標位置が検出される。
また、Ｙ方向に連結された電極パッド５５のうち、接触位置の電極パッド５５の静電容量が所定値以上に変化する。これによりＸ方向の座標位置が検出される。

ところで、前記静電容量方式のタッチパネル５０は、前記のように指やスタイラスペンによる接触箇所に所定以上の静電容量（約１ｐＦ）の変化を発生させなければ、その位置を検出することができない。このため従来から、静電容量方式のタッチパネルに対する入力操作は、電極パッド５４，５５の面積よりも大きい接触面積で接触可能な導電性のスタイラスペン、或いは指先などにより行い、位置検出に必要な静電容量の変化を発生させるようにしている（接触面積が小さいと、位置検出に必要な静電容量の変化が生じない）。
尚、投影型静電容量方式のタッチパネルについての先行技術は、例えば特許文献１に記載されている。

特開２００８−３１０５５１号公報

しかしながら、前記導電性のスタイラスペンにより静電容量方式のタッチパネルに入力する場合には、前記のようにペン先が太いもの（例えば直径５ｍｍ（接触面積が約１９．６ｍｍ^２）以上）に限られるために、操作性や操作時の視認性、使用感が損なわれるという課題があった。
前記課題を解決するには、単純にタッチパネルのセンサ電極をより細分化し、各センサ電極において検出可能な静電容量の変化量を小さくすることが考えられるが、その場合、より微弱な電流変化を検出しなければならず、誤検出が生じる虞が大きくなるという課題があった。
更に、センサ電極を細分化すると、電極本数が増加するため、タッチ位置を求めるための演算量が大幅に増大する。そのため、演算を行う制御部の処理能力が不足した場合には、タッチ操作に対しタッチ位置検出が追従できず、表示などに遅延が生じて、使い勝手が低下するという課題があった。また、タッチ操作に対しタッチ位置検出が追従できるように制御部の処理能力を向上させた場合には、消費電力の増大や、コストがより嵩むという課題があった。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、指示体により接触した画面上の位置が座標情報として得られる静電容量方式のタッチパネル上に設けられ、指示体の接触面積が従来の場合よりも小さな接触面積であっても、接触位置を検出可能とするタッチパネル用フィルム、及び前記タッチパネル用フィルムと共に用いるスタイラスペンであって、ペン先が細くても接触した画面上の位置を検出することができ、操作性や操作時の視認性、及び使用感を向上することのできるスタイラスペンを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るタッチパネル用フィルムは、格子状にセンサ電極が配置された静電容量式タッチパネル上にカバーガラスが設けられ、このカバーガラス上に設けられる静電容量式タッチパネル用フィルムであって、ＰＥＴフィルムと、前記ＰＥＴフィルムに積層された、１０^５．０〜１０^８．０Ω／ｓｑの範囲内に設定された所定の表面抵抗を有する透明導電性膜と、前記透明導電性膜に積層された透明性を有する保護膜と、前記ＰＥＴフィルムの透明導電性膜形成面と反対側の面に形成された粘着層とを含み、指示体が接触した際、その接触位置を含む所定領域と前記センサ電極との間の誘電体に、単位面積当たり０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２の静電容量の変化が発生することを特徴としている。

このように１０^５．０〜１０^８．０Ω／ｓｑの範囲内で設定された所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜を少なくとも有するフィルムに指示体が接触すると、その接触位置を含む所定領域と前記センサ電極との間の誘電体に、単位面積あたり０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２の静電容量の変化が発生するため、指示体の接触面積が、タッチパネルを構成するセンサ電極の面積よりも小さくても、人の指と等価な接触状態とすることができる。
即ち、指示体の接触面積が小さくても、フィルム表面に接触した指示体とセンサ電極との間に、所定範囲内の静電容量の変化を生じさせることができ、指示体の接触位置を検出することができる。
このため、例えばペン先が細いスタイラスペンによるタッチパネルの操作が可能となり、操作性や操作時の視認性、及び使用感を向上させることができる。
また、タッチパネルの構成は、従来の構成を採用することができるため、製造にかかるコストの増加を抑制することができる。

また、前記透明導電性薄膜は、相互に電気的に絶縁された複数の透明な区画された電極によって構成されてもよく、その場合には、指示体がフィルム表面に接触した際、接触位置における前記区画された電極とセンサ電極との間にタッチパネルの反応に必要な静電容量の変化を発生させることができる。
即ち、指示体の先端径（接触面積）が小さくても、その接触位置における区画された電極の領域でタッチパネルを反応させることができるため、細いペン先の指示体によるタッチパネル操作が可能となる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係るスタイラスペンは、前記タッチパネル用フィルムと共に用いられる、スタイラスペンであって、導電性材料で形成されたペン先を備え、前記ペン先の先端径が１．６２ｍｍ以上２ｍｍ未満であることに特徴を有する。
尚、前記ペン先のタッチパネル用フィルム上への接触面積は、２．１ｍｍ^２〜１０．８ｍｍ^２の範囲内であることが望ましい。

このような構成によれば、指示体であるスタイラスペンのペン先の接触面積が、タッチパネルを構成するセンサ電極の面積（例えば約１２．５ｍｍ^２）よりも小さくても、人の指と等価な接触状態とすることができる。
即ち、スタイラスペンのペン先の接触面積が小さくても、フィルム表面に接触したペン先とセンサ電極との間に、所定範囲内の静電容量の変化を生じさせることができ、スタイラスペンの接触位置を検出することができる。
このため、ペン先が細いスタイラスペンによるタッチパネルの操作が可能となり、操作性や操作時の視認性、及び使用感を向上させることができる。
また、タッチパネルの構成は、従来の構成を採用することができるため、製造にかかるコストの増加を抑制することができる。

本発明によれば、指示体により接触した画面上の位置が座標情報として得られる静電容量方式のタッチパネル上に設けられ、指示体の接触面積が従来の場合よりも小さな接触面積であっても、接触位置を検出可能とするタッチパネル用フィルムを提供することができ、また、前記タッチパネル用フィルムと共に用いるスタイラスペンであって、ペン先が細くても接触した画面上の位置を検出することができ、操作性や操作時の視認性、及び使用感を向上することのできるスタイラスペンを得ることができる。

図１は、本発明に係るタッチパネル用フィルムが設けられたタッチパネル装置の断面図である。 図２は、導電性を有する指示体を高抵抗のフィルムに接触させた際、実際の接触面積が擬似的に拡大する効果を説明するための構成を示す断面図である。 図３は、図２に示す高抵抗フィルムに生じる積分回路の等価回路である。 図４は、本発明に係るスタイラスペンの先端部を示す側面図である。 図５は、図１のタッチパネル用フィルムに図４のスタイラスペンを接触させた状態を模式的に示す断面図である。 図６は、実施例の実験１で用いた静電容量測定のための構成を示す斜視図である。 図７は、実施例の実験１の結果を示すグラフである。 図８は、実施例の実験２の結果を示すグラフであって、電流の周波数３００ｋＨｚにおける表面抵抗率と静電容量との関係を示すシミュレーション結果である。 図９は、図８のグラフの静電容量を指示体の擬似的に拡大した径に換算した結果を示すグラフである。 図１０は、本発明に係るタッチパネル用フィルムが有する透明導電性薄膜を相互に絶縁された複数の小区画に分けた状態を模式的に示す平面図である。 図１１は、従来のタッチパネルの構成を模式的に示す分解図である。 図１２は、図１１のタッチパネルのセンサ電極を模式的に示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は、本発明に係るタッチパネル用フィルムが設けられたタッチパネル装置の断面図である。

図１のタッチパネル装置１は、液晶表示装置であるＬＣＤユニット２の上にタッチパネル３が設けられ、その上には、誘電体であるカバーガラス４を介して、タッチパネル用フィルムとしての高抵抗フィルム５が設けられている。尚、前記高抵抗フィルム５を前記カバーガラス４上に取り付けるために、高抵抗フィルム５の最下層に少なくとも粘着層９が設けられている。

前記タッチパネル３は、例えば従来の図１１に示した構成と同様に、透明な絶縁フィルム１０（図１１の絶縁フィルム５３に相当）の表裏面に、ＩＴＯ膜からなるセンサ電極が形成されている。具体的には、絶縁フィルム１０の表側に複数の電極パッド１１（図１１の電極パッド５５に相当）が形成され、裏側に複数の電極パッド１２（図１１の電極パッド５４に相当）が形成されている。各電極パッド１１，１２は、従来の図１１，図１２の構成と同様に菱形状に形成され、それにより、（図１２の構成と同様に）２次元格子状のセンサ電極を構成している。また、各電極パッド１１，１２の対角線の幅は例えば５ｍｍに形成され、所定の静電容量（例えば約１ｐＦ）の変化により、その電極パッド１１，１２における指示体（指や導電性のスタイラスペンなど）の接触が検出可能となされている。

また、前記高抵抗フィルム５は透明な積層フィルムであって、ＰＥＴフィルム８と、ＰＥＴフィルム８上に形成された高抵抗の透明導電性薄膜７と、透明導電性薄膜７上に形成された保護膜６とを有する。尚、ＰＥＴフィルム８の下層に粘着層９が設けられている。

前記ＰＥＴフィルム８は、所定厚さ（例えば約１０μｍ〜４００μｍ）に形成されたポリエチレンテレフタレートのフィルムであり、透明性、耐熱性、電気的絶縁性などに優れている。
また、前記透明導電性薄膜７は、前記ＰＥＴフィルム８の上面に対し、スパッタリング法などにより例えばＩＴＯ膜が成膜されて形成される、或いは透明導電性樹脂が塗布等により成膜されて形成される。
また、この透明導電性薄膜７は、その表面抵抗率が１０^５〜１０^８Ω／ｓｑの範囲内で設定された高抵抗となされている。このような高表面抵抗の透明導電性薄膜７は、例えば、低抵抗な導電性を有するＩＴＯ膜やポリチオフェンに代表される導電性ポリマーの膜厚を薄くし抵抗率を増大させる方法、或いは導電性高分子のＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン））とポリアニオンのＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸塩）の混合物からなるＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ水溶液に代表される導電性高分子の低導電性グレードをフィルム上へ均一に成膜することなどにより得ることができる。
尚、前記のようにＰＥＴフィルム８上に透明導電性薄膜７と保護膜６とを積層する構成に限らず、保護膜６の厚さ寸法を大きくし、その下面に透明導電性薄膜７を形成して、ＰＥＴフィルム８を省略した構成とすることもできる。その場合、透明導電性薄膜７の下面に粘着層９が形成される。

また、前記保護膜６は、所定厚さ（例えば厚さ数μｍ〜数十μｍ）に形成され、耐擦傷性の高い透明な樹脂により形成されている。また、フィルム面の垂直方向に導通性を有し、フィルム面方向に絶縁性を有する異方性導電膜となされている。具体的には、前記保護膜６は、一般的に市販されているハードコート剤、例えば、商品名：Ａｃｉｅｒ−ＰＭＭＡ（株式会社ニデック製）や、商品名：紫光ＵＶ７６００Ｂ（日本合成化学工業株式会社製）などに、高導電性材料の、例えば商品名：ＯＲＭＥＣＯＮ（日産化学工業株式会社製）などを１０％程度分散させ、スピンコーターあるいはバーコーターを用い、前記透明導電性薄膜７上に均一に塗布した後、ＵＶ光で硬化させることにより得ることができる。
また、予め導電性をもつハードコート剤、例えば、商品名：導電コートＵＶ（中京油脂株式会社製）、あるいは商品名：導電ハードコートインキ（レジノカラー工業株式会社製）などを用い、規定の抵抗率にハードコート剤を調整しても上記と同様のフィルムを作製することができる。この場合、作製した保護膜６は透明導電性薄膜７の機能を併せ持つため、透明導電性薄膜７を形成する工程が無くなり、また、厚さが減少するため、透明性を確保するためには有利である。

また、粘着層９は、例えばアクリル系材料、ウレタン系材料、シリコーン系材料、ゴム系材料により、所定厚さ（例えば厚さ１０μｍ〜３０μｍ）に形成され、適度な粘着力と高い透明性および再剥離性を有している。
この粘着層９は、ＰＥＴフィルム８の下面に対し、バーコートやスピンコートあるいはスプレーコートなどにより形成することができる。

また、前記透明導電性薄膜７の表面抵抗率は、１０^５〜１０^８Ω／ｓｑの範囲内において、カバーガラス４、ＰＥＴフィルム８、粘着層９などの厚さ、比誘電率に応じて、指示体が接触した際に生じる単位面積あたりの静電容量の変化が、０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２の範囲内となるように設定されている。
尚、この表面抵抗率と静電容量の範囲は、図６に示す構成の条件下における実測値、或いはシミュレーションの計算値により決められている。

図６に示す構成は、１００ｍｍ×１００ｍｍの方形状のアルミ製の電極２５上に８０ｍｍ×８０ｍｍの方形状の高抵抗フィルム２０を貼付し、さらにその上に直径８．４ｍｍ（接触面積が約５５．４ｍｍ^２）の円柱状の銅製の電極２６を配置している。この直径８．４ｍｍの円の面積は、人体の指がタッチパネルに接触する際の面積と略等しい。
図６の構成における実測においては、前記電極２５，２６には測定機としてＬＣＲメータ３５（カスタム社製ＥＬＣ−１３１Ｄ）を接続し、高抵抗フィルム２０における透明導電性薄膜２１の表面抵抗率を複数の条件として設定し、１ｋＨｚの測定周波数で高抵抗フィルム２０に生じた静電容量を測定した。その結果、前記表面抵抗率、及び前記静電容量の範囲内において、先端の細い指示体で接触した際にタッチパネルが反応する。

また、前記高抵抗フィルム５を前記カバーガラス４上に設けることによって、導電性を有する指示体を前記高抵抗フィルム５へ接触させた際、実際の接触面積が擬似的に拡大する効果を得ることができる原理について説明する。
例えば、図２に示すように、一様な所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜２１と、ＰＥＴフィルム２２と、粘着層２３とで形成されるフィルム２０を用意し、前記粘着層２３側に、このフィルム２０よりも広い面積の電極２５を配置し、前記透明導電性薄膜２１上に前記フィルム２０よりも小さい面積の導電性指示体の先端（電極２６）を接触させる。

このとき、電極２５，２６に挟まれた前記フィルム２０にあっては、図３に示すような等価回路に置き換えることができる。即ち、このフィルム２０には、抵抗Ｒ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、・・・、Ｒｎ、Ｒｎ＋１、・・・）と静電容量Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・、Ｃｎ、Ｃｎ＋１、・・・）とで構成される微小な積分回路が分布している（ｎは正の整数値）。
ここで、積分回路の時定数τは、次式（１）で表され、Ｃｎのｎが増えるほど（面積が拡がるほど）、直列接続される抵抗の合成値が大きくなってＣｎの時定数τは大きくなる。

（数１）
τ＝Ｒ×Ｃ ・・・（１）
時定数τが大きくなりすぎると、Ｃｎにおいては短時間では電荷を殆ど蓄えることができない。そのため、Ｃ１〜Ｃｎ−１までが、静電容量の蓄積された範囲と見なされる。

このような積分回路にあっては、透明導電性薄膜２１の表面抵抗率Ｒを小さくすれば、前記式（１）から、時定数τは小さくなる。そのため、静電容量の蓄積可能な境界にあった前記ＣｎをＣｎ＋１、Ｃｎ＋２、・・・と増やすことができ、擬似的な面積を拡大することが可能となる。

尚、一般に、静電容量Ｃは、次式（２）により定義することができるため、前記時定数τは、前記ＰＥＴフィルム２２の比誘電率、厚さ寸法によっても影響を受ける。

（数２）
Ｃ＝ε_ｒ・ε_０×Ｓ／ｄ ・・・（２）
ε_ｒ：比誘電率
ε_０：真空の誘電率
ｄ：誘電体の厚さ
Ｓ：電極面積

続いて、図４を用いて、図１に示した高抵抗フィルム５（タッチパネル用フィルム）と共に用いるスタイラスペンの構成について説明する。
図４は、本発明に係るスタイラスペン３０の先端部を示す側面図である。
図４に示すスタイラスペン３０は、導電性材料（例えば鋼、銅、或いは導電性ゴム、導電性繊維など）により形成されたペン先３１と、ペン先３１を保持するペン先ホルダー３２とを有する。ペン先ホルダー３２より後端側には、グリップ部やペン軸本体など（いずれも図示せず）が設けられている。

前記ペン先ホルダー３２、グリップ部及びペン軸本体などは、人体とペン先３１とを電気的に結合するように、前記ペン先３１と電気的に接続された導電性材料（例えばアルミニウム合金）により形成されている。或いは、前記ペン先ホルダー３２、グリップ部及びペン軸本体などの表面に、ペン使用者（人体）の手（指）が必ず接触する例えば金属製の導通部（図示せず）を、前記ペン先３１と電気的に接続された状態で設けてもよい。

また、前記ペン先３１の先端幅寸法ｄ１は、タッチパネル３の電極パッド１１，１２の対角線の幅（例えば５ｍｍ）よりも小さく形成されている。
尚、本発明に係るスタイラスペンにあっては図４に示す形状に限定されるものではない。即ち、少なくとも導電性材料により形成されると共に、先端幅が前記電極パッド１１，１２の幅よりも小さいペン先を備え、ペン使用者がスタイラスペン３０を手に持って使用する際に、使用者の手と前記ペン先とが電気的に結合する構成であればよい。

このように構成されたスタイラスペン３０と前記タッチパネル装置１とによれば、スタイラスペン３０のペン先３１が電極パッド１１，１２の幅よりも細くても、前記ペン先３１が高抵抗フィルム５の表面に接触することで、その接触位置の検出を行うことができる。

即ち、図５に示すように高抵抗フィルム５にスタイラスペン３０が接触すると、高抵抗フィルム５は１０^５〜１０^８Ω／ｓｑの範囲内で設定された表面抵抗率を有しているため、導体であるスタイラスペン３０の接触面積が擬似的に拡がり、人の指先が接触した場合と等価の状態となる。

これにより、図５に示すように、スタイラスペン３０のペン先３１の接触位置を含む所定領域において透明導電性薄膜７と電極パッド１１との間（誘電体であるカバーガラス４、ＰＥＴフィルム８）には、単位面積あたり所定の静電容量の変化（約０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２）が生じる。
そして、透明導電性薄膜７と電極パッド１１との間に生じた静電容量は、スタイラスペン３０を介して人体に微弱な電流（例えば１０μＡ〜２０μＡ）として流れ、それによりスタイラスペン３０のペン先３１の接触位置のうち、例えば縦方向の座標位置（図１１，図１２のＹ方向の位置）が検出される。

また、前記透明導電性薄膜７と電極パッド１１の場合と同様に、スタイラスペン３０のペン先３１の接触位置において透明導電性薄膜７と電極パッド１２との間（誘電体であるカバーガラス４、ＰＥＴフィルム８）にも、単位面積あたり所定の静電容量の変化（約０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２）が生じる。
そして、透明導電性薄膜７と電極パッド１２との間に生じた静電容量は、スタイラスペン３０を介して人体に微弱な電流（例えば１０μＡ〜２０μＡ）として流れ、それによりスタイラスペン３０のペン先３１の接触位置のうち、例えば横方向の座標位置（図１１，図１２のＸ方向の位置）が検出される。

以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、タッチパネル３上にカバーガラス４を介して表面抵抗率が１０^５〜１０^８Ω／ｓｑの範囲内で設定された透明導電性薄膜７を含む高抵抗フィルム５が設けられるため、スタイラスペン３０の接触面積がタッチパネル３を構成する電極パッド１１，１２の面積より小さくても、接触面積を擬似的に拡大することができる。そして、高抵抗フィルム５の透明導電性薄膜７と電極パッド１１，１２との間には、それぞれ単位面積あたり所定の静電容量の変化（約０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２）が生じるため、人の指と等価な接触状態とすることができる。
即ち、スタイラスペン３０のペン先３１の接触面積が小さくても、高抵抗フィルム５の表面に接触したペン先３１と電極パッド１１，１２との間（カバーガラス）４に、タッチパネル３の反応に必要な静電容量の変化を生じさせることができ、スタイラスペン３０の接触位置を検出することができる。
このため、ペン先３１が細いスタイラスペン３０によるタッチパネル装置１の操作が可能となり、操作性や操作時の視認性及び使用感を向上させることができる。
また、タッチパネル３の構成は、従来の構成を採用することができるため、製造にかかるコストの増加を抑制することができる。

尚、前記実施の形態において、タッチパネル３は、絶縁フィルム１０の表裏面に、センサ電極として複数の電極パッド１１と複数の電極パッド１２とがそれぞれ形成されてなる構成としたが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。
例えば、ＩＴＯ膜からなる電極パッド１１と電極パッド１２とを、それぞれ別の透明薄膜の絶縁フィルム上に形成し、それらを重ねてタッチパネル３を構成してもよい。或いは、電極パッド１１と電極パッド１２とが電気的に絶縁されていれば、それらを同一層上に形成した構成としてもよい。

また、前記実施の形態において、高抵抗フィルム５を構成する高抵抗の透明導電性薄膜７は、フィルム全面に一様に形成されているものとして説明したが、図１０に示すように相互に絶縁された複数の小区画（小区画電極Ａｒ）に分割して形成してもよい。
そのように構成した場合には、スタイラスペン３０のペン先３１が高抵抗フィルム５の表面に接触した際、接触位置における前記小区画電極Ａｒとセンサ電極（電極パッド１１，１２）との間にタッチパネル３の反応に必要な静電容量の変化を発生させることができる。
即ち、スタイラスペン３０の先端径（接触面積）が小さくても、その接触位置における小区画電極の領域でタッチパネルを反応させることができるため、細いペン先のスタイラスペン３０であってもタッチパネル操作が可能となる。
尚、図１０に示す各小区画電極Ａｒは、縦横の格子状に区切られた方形状としたが、方形状に限らず、他の形状により各小区画電極Ａｒを形成してもよく、各小区画電極Ａｒの大きさや形状が互いに異なるものであってもよい。

また、前記実施の形態においては、透明導電性薄膜７は、例えばＩＴＯ膜などにより形成されるものとして説明したが、それに限らず、透明性及び導電性を有するものであれば、如何なる材料を用いて形成されてもよい。
また、前記実施の形態においては、透明導電性薄膜７の上に設ける保護膜６は、フィルム面の垂直方向に導通性を有し、フィルム面方向に絶縁性を有する異方性導電膜とした。
しかしながら、本発明に係るタッチパネル用フィルムの有する保護膜にあっては、その性質に限定されるものではない。例えば、異方性を有さない透明な絶縁膜により保護膜を形成してもよい。

また、前記実施の形態においては、ＰＥＴフィルム８の上面に透明導電性薄膜７を形成するものとしたが、ＰＥＴフィルム８に限らず、透明性、及び電気的絶縁性に優れるフィルムであれば、その他の材料により形成されたものをＰＥＴフィルム８の代わりに用いてもよい。
尚、前記実施の形態において記載した透明導電性薄膜７、保護膜６、ＰＥＴフィルム８、粘着膜９における透明性とは、それがタッチパネル上に配置された際に、表示画像の内容を識別可能な状態のものをいう。

また、前記実施の形態においては、投影型静電容量方式のタッチパネルを例に説明したが、本発明に係るスタイラスペンと共に用いるタッチパネル用フィルムは、それに限らず、ペン先の接触による微弱電流の変化を捉えて位置検出を行う静電容量方式のタッチパネルであれば適用することができる。

本発明について、実施例に基づきさらに説明する。尚、以下の実施例において用いる高抵抗フィルムは、本発明に係るタッチパネル用フィルムの構成のうち、透明導電性薄膜の上面に形成される保護膜を含まない構成とした。

［実験１］
実験１では、タッチパネル用フィルム（高抵抗フィルム）が有する透明導電性薄膜の表面抵抗率を変化させることにより、指示体の接触面積を擬似的に変化させることが可能かを実測及びシミュレーションにより検証した。

（実施例１）
実施例１では、実測により複数の表面抵抗率に対する静電容量の値を求めた。
図６の斜視図に、具体的な装置構成を模式的に示す。尚、図６に示す構成においては、既に図２を用いて説明した構成と同様の構成を含むため、対応する部材については同じ符号で示す。

図６に示すように、１００ｍｍ×１００ｍｍの方形状のアルミ製の電極２５上に８０ｍｍ×８０ｍｍの高抵抗フィルム２０を貼付し、さらにその上に直径８．４ｍｍの円柱形状の銅製の電極２６を配置した。尚、この直径８．４ｍｍの円の面積は、人体の指がタッチパネルに接触する際の面積と略等しい。
また、前記高抵抗フィルム２０は、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム２２の上面に、一様な所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜２１が形成され、ＰＥＴフィルム２２の下面に厚さ２５μｍの粘着層２３が形成されたものを用いた。尚、粘着層２３は、ウレタン系材料により形成した。
また、本実施例１においては、上記構成を有する高抵抗フィルム２０であって、その透明導電性薄膜２１の表面抵抗率が異なるフィルムを複数枚形成し、各フィルムについて図６の装置における高抵抗フィルム２０として配置し、電極２５，２６間の高抵抗フィルム２０に生じた静電容量をそれぞれ測定した。
また、前記電極２５、２６には測定機としてＬＣＲメータ３５（カスタム社製ＥＬＣ−１３１Ｄ）を接続し、１ｋＨｚの測定周波数で高抵抗フィルム２０に生じた静電容量を測定した。

（実施例２）
実施例２では、シミュレーションによる測定（計算値）を行った。この実施例２においては、ムラタソフトウエア株式会社製のＦｅｍｔｅｔ（登録商標）を用い、実測（実施例１）と同様の条件を設定して、フィルムに生じた静電容量を計算値として求めた。

実施例１、２の結果を、図７のグラフに示す。図７のグラフにおいて、横軸は表面抵抗率（Ω／ｓｑ）を示し、縦軸は静電容量（ｐＦ）の測定結果を示す。また、表面抵抗率は、１０^４〜１０^８．２Ω／ｓｑの範囲内で設定した。また、グラフ中、□は実測値であり、△はシミュレーションによる計算値である。
図７のグラフに示されるように、実施例１、２（実測値、計算値）ともに、設定したフィルムの表面抵抗率の範囲では、表面抵抗率が低いほど静電容量が大きくなった。
また、前記した式（２）によれば、フィルムの比誘電率や厚さ寸法の変化がなければ、静電容量は面積に比例して変化するため、前記表面抵抗率の範囲内では、表面抵抗率と面積の大きさは反比例していることになる。したがって、この実験１の結果から、フィルムの表面抵抗率を変化させることにより、指示体の接触面積を擬似的に変化させることが可能であると確認することができた。

［実験２］
一般にフィルムの比誘電率は周波数特性を持ち、電流の周波数によって静電容量の値が変化する。そこで、実験２では、タッチパネル操作においてスタイラスペンを使用する際に人体に流れる電流の周波数を測定し、その周波数における表面抵抗率と静電容量との関係をシミュレーションにより求めた。そして、その結果に基づき表面抵抗率と擬似的な面積の拡大率との関係について検証した。
尚、タッチパネル操作においてスタイラスペンを使用する際に人体に流れる電流の測定においては、タッチパネルとしてアップル社製アイポッドタッチ（登録商標）を用いた。予め、この測定を行い、約３００ｋＨｚの周波数の電流を検出した。

（実施例３）
実施例３では、所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜が設けられた高抵抗フィルムを貼った場合について、先端径２ｍｍの電極を指示体として用いた際の電流周波数が３００ｋＨｚにおける表面抵抗率と静電容量との関係を、シミュレーションにより求めた。尚、高抵抗フィルムの構成（積層構造、各層の材質、厚さ寸法）としては実施例１の場合と同様の条件とし、シミュレータとして、ムラタソフトウエア株式会社製のＦｅｍｔｅｔ（登録商標）を用いた。

（比較例１）
比較例１では、実施例３で用いた高抵抗フィルムの構成のうち、透明導電性薄膜を有さない場合（ＰＥＴフィルムと粘着層のみの構成）について、指示体として先端径２ｍｍの電極を用いた際の電流周波数３００ｋＨｚにおける静電容量をシミュレーションにより求めた。

実施例３の結果を図８のグラフに示す。図８のグラフにおいて、横軸は表面抵抗率（Ω／ｓｑ）を示し、縦軸は静電容量（ｐＦ）を示す。表面抵抗率は、１０^３〜１０^８Ω／ｓｑの範囲内で変化させ設定した。
また、比較例１のシミュレーションの結果、電極間に生じた静電容量は０．９４ｐＦであった。

図８のグラフに示されるように、例えば１０^６Ω／ｓｑのときの静電容量は約４ｐＦであり、透明導電性薄膜を設けない場合（０．９４ｐＦ）よりも約４倍の静電容量が生じたことを確認できた。
また、図８のグラフから、各表面抵抗率について静電容量の倍増率を求め、その倍増率から、高抵抗の透明導電性薄膜を設けることにより先端径２ｍｍの電極が擬似的に拡大する径を換算して求めると、図９のグラフが得られる。
図９のグラフにおいて、横軸は表面抵抗率（Ω／ｓｑ）、縦軸は電極２６の径を擬似的に拡大した換算径（ｍｍ）である。
図９のグラフに示されるように、表面抵抗率が１０^３〜１０^８Ω／ｓｑの範囲内においては、表面抵抗率が低いほど電極の擬似的な径、即ち擬似的面積が拡大することを確認することができた。

［実験３］
実験３では、比較例として、タッチパネルを備える実機に対し、タッチパネル前面にフィルムを貼らない場合と、市販されている従来の保護フィルムを貼付した場合の夫々について、タッチパネルが反応可能なピンゲージ先端径の範囲について検証した。
尚、導電性を有する指示体として鋼製のピンゲージを用いると共に、人体の個人差を無くすため、実機本体下にアルミ板を配置し、アルミ板とピンゲージとを銅線で接続した状態で測定を行った。

（比較例２）
比較例２では、タッチパネルとして第３世代アイパッド（登録商標）を用い、タッチパネル前面にフィルムを貼らない場合の、タッチパネルが反応可能なピンゲージ先端径の範囲を検証した。
比較例２の結果を表１に示す。尚、表１において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

（比較例３）
比較例３では、タッチパネルとして第３世代アイパッドを用い、タッチパネル前面に市販されている従来の保護フィルム（表面抵抗率が１０^１３Ω／ｓｑ）を貼付した場合の、タッチパネルが反応可能なピンゲージ先端径の範囲を検証した。
比較例３の結果を表２に示す。尚、表２において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

（比較例４）
比較例４では、タッチパネルとして第４世代アイポッドタッチを用い、タッチパネル前面にフィルムを貼らない場合の、タッチパネルが反応可能なピンゲージ先端径の範囲を検証した。
比較例４の結果を表３に示す。尚、表３において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

（比較例５）
比較例５では、タッチパネルとして第４世代アイポッドタッチを用い、タッチパネル前面に市販されている従来の保護フィルム（表面抵抗率が１０^１３Ω／ｓｑ）を貼付した場合の、タッチパネルが反応可能なピンゲージ先端径の範囲を検証した。
比較例５の結果を表４に示す。尚、表４において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

タッチパネルとして第３世代アイパッドを用いた場合、表１（比較例２）から、フィルム無しの場合はピンゲージ径が４．０ｍｍ以上であれば反応することが確認できた。一方、表２（比較例３）から、従来の保護フィルムを貼った場合は反応に必要な面積が大きくなり、ピンゲージ径が４．８ｍｍ以上であれば反応することが確認できた。
また、タッチパネルとして第４世代アイポッドタッチを用いた場合、表３（比較例４）から、フィルム無しの場合はピンゲージ径が３．９ｍｍ以上であれば反応することを確認できた。一方、表４（比較例５）から、従来の保護フィルム有りの場合は反応に必要な面積が大きくなり、ピンゲージ径が４．４ｍｍ以上であれば反応することが確認できた。

［実験４］
前記実験３の結果、フィルムを貼らない場合の表１、表３から、ピンゲージ先端径が３．７ｍｍのときには、全く反応しなかったため、本発明に係るタッチパネル用フィルム（高抵抗フィルム）を貼付し、ピンゲージ先端径が３．７ｍｍ（接触面積が１０．８ｍｍ^２）以下の場合に反応すれば、本発明の有効性を確認することができる。
そこで、実験４では、実験３でタッチパネルとして用いた第３世代アイパッド、及び第４世代アイポッドタッチのそれぞれについて、実施例として所定の表面抵抗率を有する高抵抗フィルムをタッチパネル前面に貼り、鋼製のピンゲージの先端径が３．７ｍｍの場合の反応について検証した。

（実施例４）
実施例４では、タッチパネルとして第３世代アイパッドを用い、タッチパネル前面に高抵抗フィルムを貼って、タッチパネルが反応する表面抵抗率の範囲について検証した。
前記のように指示体として先端径が３．７ｍｍのピンゲージを用い、前記高抵抗フィルムとして、１００μｍ厚のＰＥＴフィルムの上面側に、所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜が形成され、前記ＰＥＴフィルムの下面側に２５μｍ厚の粘着層が形成されているものを使用した。尚、前記粘着層は、ウレタン系材料により形成されるものとした。
また、前記高抵抗フィルムにおける表面抵抗率の範囲を検証するにあたり、表面抵抗率の測定には、ＳＩＭＣＯジャパン製表面抵抗計ＳＴ−４を用いた。
実施例４の結果を表５に示す。尚、表５において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

（実施例５）
実施例５では、タッチパネルとして第４世代アイポッドタッチを用いた。その他の条件は、実施例４と同じである。
実施例５の結果を表６に示す。尚、表６において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

表５、表６から、両機種ともに表面抵抗率が１０^５．０〜１０^８．０Ω／ｓｑの範囲であれば反応するため、その範囲において径３．７ｍｍのピンゲージの接触面積が擬似的に拡大し、タッチパネルを反応させることができるものと確認した。

［実験５］
前記実施の形態に示した式（２）から、静電容量Ｃは、比誘電率ε_ｒや誘電体の厚さｄによっても変化する。そのため、本発明に係るタッチパネル用フィルム（高抵抗フィルム）の構成を表面抵抗率により規定する際には、その表面抵抗率の範囲において、タッチパネルが反応可能な単位面積あたりの静電容量の範囲を同時に規定することが望ましい。
そこで、実験５では、タッチパネルに高抵抗フィルムを貼り、先端径が３．７ｍｍの鋼製のピンゲージを用いた場合にタッチパネルが反応可能な表面抵抗率と静電容量の範囲について検証した。

（実施例６）
実施例６では、タッチパネルとして第３世代アイパッドを用い、タッチパネル前面に高抵抗フィルムを貼って、タッチパネルが反応する表面抵抗率と静電容量の範囲について検証した。
前記のように導電性を有する指示体として先端径が３．７ｍｍの鋼製のピンゲージを用い、前記高抵抗フィルムとして、１００μｍ厚のＰＥＴフィルムの上面側に、所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜が形成され、前記ＰＥＴフィルムの下面側に２５μｍ厚のウレタン系材料からなる粘着層が形成されているものを使用した。

実施例６の結果を表７に示す。尚、表７において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

表７から、指示体の先端径が３．７ｍｍ（約１０．８ｍｍ^２）の場合、表面抵抗率１０^５．０〜１０^８．０Ω／ｓｑ、且つ単位面積あたりの静電容量０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２の範囲内においてタッチパネルを反応させることができることを確認した。

［実験６］
前記のように実験４、５により指示体の先端径が３．７ｍｍと細い場合でも、タッチパネルを反応させることが可能であると確認できた。そこで、実験６では、所定の高い表面抵抗率を有するフィルムを用いた場合の、タッチパネル反応可能な指示体の最小径について検証した。
（実施例７）
実施例７では、タッチパネルとして第３世代アイパッドを用い、タッチパネル前面に高抵抗フィルムを貼って、指示体の先端径を条件として、タッチパネルが反応するか否かについて検証した。
指示体としては先端径の異なる複数の鋼製のピンゲージをそれぞれ用いた。
前記高抵抗フィルムとして、１００μｍ厚のＰＥＴフィルムの上面側に、表面抵抗率１０^５．０Ω／ｓｑの表面抵抗率を有する透明導電性薄膜が形成され、前記ＰＥＴフィルムの下面側に２５μｍ厚のウレタン系材料からなる粘着層が形成されているものを使用した。

実施例７の結果を表８に示す。尚、表８において、○は反応することを示し、×は反応しないことを示し、△はパネル上の場所によっては反応することを示す。

表８から、フィルムの表面抵抗率１０^５．０Ω／ｓｑの場合、指示体のタッチパネル上への接触面積が２．１ｍｍ^２（直径１．６２ｍｍ）以上であればタッチパネルを反応させることができることを確認した。

尚、ＰＥＴフィルム、粘着層の厚さ、及び粘着層の材質等を前記実施例での条件から所定の範囲で変化させ、同様の実験を行った結果、前記実施例の結果と同様の結果を得ることができた。

以上の実施例の結果から、本発明に係るタッチパネル用フィルム（高抵抗フィルム）をタッチパネルに貼ることにより、本発明に係るスタイラスペンのように細い先端径の指示体であっても操作が可能になることを確認することができた。

１ タッチパネル装置
２ ＬＣＤユニット
３ タッチパネル
４ カバーガラス
５ 高抵抗フィルム（タッチパネル用フィルム）
６ 保護膜
７ 透明導電性薄膜
８ ＰＥＴフィルム
９ 粘着層
１０ 絶縁フィルム
１１ 電極パッド（センサ電極）
１２ 電極パッド（センサ電極）
３０ スタイラスペン
３１ ペン先
３２ ペン先ホルダー（導通部）

Claims (3)

1. 格子状にセンサ電極が配置された静電容量式タッチパネル上にカバーガラスが設けられ、このカバーガラス上に設けられる静電容量式タッチパネル用フィルムであって、
   ＰＥＴフィルムと、
   前記ＰＥＴフィルムに積層された、１０^５．０〜１０^８．０Ω／ｓｑの範囲内に設定された所定の表面抵抗を有する透明導電性膜と、
   前記透明導電性膜に積層された透明性を有する保護膜と、
   前記ＰＥＴフィルムの透明導電性膜形成面と反対側の面に形成された粘着層とを含み、
   指示体が接触した際、その接触位置を含む所定領域と前記センサ電極との間の誘電体に、単位面積当たり０．３６〜６．００ｐＦ／ｍｍ^２の静電容量の変化が発生することを特徴とする静電容量式タッチパネル用フィルム。
2. 前記透明導電性膜は、相互に電気的に絶縁された複数の透明な区画された電極によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載されたタッチパネル用フィルム。
3. 前記請求項１または請求項２に記載のタッチパネル用フィルムと共に用いられる、スタイラスペンであって、
   導電性材料で形成されたペン先を備え、
   前記ペン先の先端径が１．６２ｍｍ以上２ｍｍ未満であることを特徴とするスタイラスペン。

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