JP6104767B2 - タッチパネル用カバー材、及びそのカバー材を用いたタッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル用カバー材、及びそのカバー材を用いたタッチパネルに関し、例えば、ガラスあるいはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製のタッチパネル用カバー材、及びそのカバー材を用いたタッチパネルに関する。

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７（分解図）を用いて簡単に説明する。図７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、スタイラスペン（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８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の上面に配置されたガラスやポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）にて作製されたカバー材（図示せず）を介して、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１９．６ｍｍ²）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、前記した課題の解決に際し、カバー材の改良について鋭意研究し、スタイラスペン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カバー材を想到し本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は、スタイラスペン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カバー材、及びそのカバー材を用いたタッチパネルを提供することにある。

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カバー材は、センサ電極が配置された静電容量方式のタッチパネルと導電性のスタイラスペンとの間に介在するタッチパネル用カバー材において、前記カバー材の基体表面に、１０^5.4〜１０^7.1Ω／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層を少なくとも含む抵抗層を有し、前記スタイラスペンが接触した際、その接触位置を含む所定領域と前記センサ電極との間に、単位面積あたり０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²の静電容量の変化が発生することを特徴としている。

本発明に係るタッチパネル用カバー材によれば、カバー材の基体表面に、１０^5.4〜１０^7.1Ω／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層を少なくとも含む抵抗層を有し、接触位置を含む所定領域と前記センサ電極との間に、単位面積あたり０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²の静電容量の変化が発生するため、スタイラスペンの接触面積が、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、擬似的に面積の拡大を図ることができ、人の指と等価な接触状態とすることができる。
即ち、スタイラスペンの接触面積が小さくても、カバー材表面に接触したスタイラスペン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、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。

ここで、表面抵抗率が１０^7.1Ω／ｓｑを超える透明導電性薄膜層の場合には、タッチパネル上の接触位置から検出に必要な面積（例えば指の場合：約φ１０ｍｍ）内を電気的に接続するには時定数が大きくなり、タッチパネルの検出時間内では擬似的に十分な面積の拡大を図ることができない。一方、表面抵抗率が１０^5.4Ω／ｓｑ未満の透明導電性薄膜層の場合には、タッチパネルの検出時間内において検出に必要な面積以上の範囲が電気的に接続され、擬似的な面積の拡大が大きくなりすぎるため、好ましくない。
また、単位面積当たりの静電容量が０．４５ｐＦ／ｍｍ²未満の場合には、静電容量変化が小さく、スタイラスペンとの接触面積を大きくしなければ、タッチパネルは反応せず、一方静電容量が５．２９ｐＦ／ｍｍ²を超える場合には、単位面積当たりの静電容量が大きくなりすぎることで時定数が増大し、タッチパネルの検出時に行う充放電が十分に行えず、好ましくない。

尚、本発明に係るタッチパネル用カバー材は、カバー材表面に透明導電性薄膜層が形成されているが、カバー材裏面側に透明導電性薄膜層が形成される場合、タッチパネルの新規設計が必要になることはもちろん、透明導電性薄膜層とスタイラスペンとの間に厚みのあるカバー材が介することで、ペン先の細いタッチペンで操作する場合に、所定の静電容量変化を発生させることができず、擬似的な面積の拡大効果が得られない。
このため、透明導電性薄膜層はカバー材表面側に構成することで、タッチパネルセンサ電極と指示体との間を所定の静電容量で電気的に接続することが可能となり、ペン先の細いタッチペンでも操作することが可能となる。

また、前記カバー材の基体は、ガラスあるいはポリエチレンテレフタラートからなることが望ましい。
また、前記ガラスの厚さが０．２６ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが望ましい。
前記ガラスの厚さが１ｍｍを超えると、蓄えられる静電容量が小さくなり、カバー材表面に接触したペン先とセンサ電極との間に生じる静電容量の変化が小さく、スタイラスペンの接触位置を検出することができない、あるいはスタイラスペンの径を大きくしなければ、タッチパネルが反応しないという弊害がある。
一方、前記ガラスの厚さが０．２６ｍｍ未満の場合には、蓄えられる静電容量が大きくなるため、充放電に関わる時定数が大きくなり、小径のスタイラスペンではタッチパネルの検出時間内で十分に充放電が行えず、タッチパネルが反応しないという弊害がある。また、前記ガラスの厚さが０．２６ｍｍ未満の場合には、機械的強度が弱く、破損する虞がある。

また、前記抵抗層には、透明導電性薄膜層の上に設けられた透明性を有する保護層を含むことが望ましい。保護層を設けることにより、カバー材の耐久性を向上させることができる。

また、本発明にかかるタッチパネルは、前記タッチパネル用カバー材を用いたタッチパネルであって、前記タッチパネル用カバー材と、前記タッチパネル用カバー材の下方に設けられた、格子状に配置されたセンサ電極とを備えることが望ましい。
このタッチパネルによれば、スタイラスペン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１２．５ｍｍ²）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、カバー材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。
尚、前記ペン先のタッチパネル用カバー材上への接触面積は、７．１ｍｍ²以下（スタイラスペンのペン先の直径が３ｍｍ以下）であることが望ましい。

本発明によれば、スタイラスペン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カバー材、及びそのカバー材を用いたタッチパネル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カバー材が設けられたタッチパネル装置の断面図である。 図２は、導電性を有するスタイラスペンをカバー材に接触させた際、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に示すカバー材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のタッチパネル用カバー材に図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、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８は、図７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、本発明に係るカバー材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材４が設けられている。このカバー材４には抵抗層５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７に示した構成と同様に、透明な絶縁フィルム１０（図７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７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７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７，図８の構成と同様に菱形状に形成され、それにより、（図８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におけるスタイラスペン（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、前記抵抗層５は、カバー材４上に形成された透明導電性薄膜層６と、透明導電性薄膜層６上に形成された保護層７とを有し、この透明導電性薄膜層６の表面抵抗率は１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの範囲内で設定されている。

前記透明導電性薄膜層６は、ガラスあるいはポリエチレンテレフタラートからなるカバー基体４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、所定の厚さ（例えば厚さ０．１μｍ〜１μｍ）に形成される。
このような表面抵抗の透明導電性薄膜層６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カバー基体４上へ均一に成膜することなどにより得ることができる。

また、前記保護層７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。
具体的には、前記保護層７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層６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、前記カバー基体４の上面に塗布しても良い。
このようにしてカバー基体４の表面に形成した層は、透明導電性薄膜層６と保護層７の機能を併せ持つため、保護層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、透明導電性薄膜層６の表面抵抗率は、１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの範囲内において、カバー基体４、透明導電性薄膜層６、保護層７の厚さ、各比誘電率に応じて、スタイラスペン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、０．４５ｐＦ／ｍｍ²以上５．２９ｐＦ／ｍｍ²以下となるように設定されている。

次に、前記抵抗層５を前記カバー基体４上に設けることによって、導電性を有するスタイラスペンを前記抵抗層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。尚、保護層が設けられていない場合について説明する。
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層２１と、前記透明導電性薄膜層２１が表面に形成されるカバー基体２２とからなるカバー材２０を用意し、前記カバー材２０下面に、このカバー材２０よりも広い面積の電極２３を配置し、前記透明導電性薄膜層２１上に前記カバー材２０よりも小さい面積の導電性スタイラスペンの先端（電極２４）を接触させる。

このとき、電極２３，２４に挟まれた前記カバー材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、カバー材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、透明導電性薄膜層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。
一方、静電容量Ｃ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。

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、前記カバー基体２２の比誘電率、厚さ寸法によっても影響を受ける。

（数２）
Ｃ＝εｒ・ε０×Ｓ／ｄ ・・・（２）
εｒ：比誘電率
ε０：真空の誘電率
ｄ：誘電体の厚さ
Ｓ：電極面積

このように、静電容量Ｃは、比誘電率εｒや誘電体の厚さｄによっても変化する。そのため、擬似的な面積を拡大に機能する表面抵抗率（抵抗Ｒ）を規定する際には、その表面抵抗率（抵抗Ｒ）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。

具体的な表面抵抗率と単位面積あたりの静電容量の範囲は、図６に示す測定装置を用いて実測値により決定される。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。
この表面抵抗率と静電容量の範囲を決定するには、まず図２に示すように、８０ｍｍ×８０ｍｍの方形状のカバー基体２２の表面に、抵抗層（透明導電性薄膜層２１）を形成した、カバー材２０を用意する。
このカバー材２０を、図６に示すように、１００ｍｍ×１００ｍｍの方形状のアルミ製の電極２３上に配置し、更にその上に直径８．０ｍｍ（接触面積が５０．２４ｍｍ²）の円柱状の銅製の電極２４を配置する。この直径８．０ｍｍ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。

そして、図６の測定装置における実測においては、前記電極２３，２４には測定機としてＬＣＲメータ２５（Ａｇｉｌｅｎｔ社製 Ｕ１７３１）を接続し、透明導電性薄膜層２１の表面抵抗率を複数の条件として設定し、１ｋＨｚの測定周波数でカバー材２０に生じた静電容量を測定する。その測定された静電容量を電極２４の接触面積５０．２４ｍｍ²で割り、単位面積あたりの静電容量を求める。
その後、前記カバー材２０にスタイラスペンを接触させ、タッチパネルが反応するか確認する。
これにより、所定の直径を有するスタイラスペンが接触した際、タッチパネルが反応する、カバー材の表面抵抗率と単位面積あたりの静電容量の範囲を求めることができる。

測定の結果、表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であってもタッチパネルが反応し、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ことが確認された。
このように、カバー材が表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²である場合には、従来のスタイラスペンのペン先よりも、直径を細径化したスタイラスペンを用いることができ、操作性や操作時の視認性、及び使用感を向上させることができる。

続いて、図４を用いて、図１に示した抵抗層５を有するカバー材と共に用いるスタイラスペンの構成について説明する。尚、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。
具体的には、ペン先３１の先端幅寸法（直径）ｄ１は、従来のスタイラスペンのペン先よりも細い、直径３ｍｍ以下が望ましく、前記ペン先のタッチパネル用カバー材上への接触面積は、７．１ｍｍ²以下であることが望ましい。
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。

図５に示すように抵抗層５にスタイラスペン３０が接触すると、抵抗層５に含まれる透明導電性薄膜層６は１０^5.4〜１０^7.1Ω／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。
しかも、単位面積当たりの静電容量が少なくとも０．４５ｐＦ／ｍｍ²を有しているため、ペン先のタッチパネル用カバー材上への接触面積が７．１ｍｍ²（直径３ｍｍ）の場合、静電容量が３．２ｐＦとなり、静電容量（約１ｐＦ）の変化を発生させることができ、その位置を検出することができる。
尚、ペン先のタッチパネル用カバー材上への接触面積が２．２ｍｍ²（直径１．７ｍｍ）の場合、静電容量が１ｐＦとなり、その位置を検出することが検出限界値となる。
したがって、スタイラスペンのペン先は、使いやすさ等を考慮して、直径１．７ｍｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。

そして、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抵抗層５と電極パッド１１との間（誘電体（ガラス）であるカバー基体４）には、前記した単位面積あたり所定の静電容量の変化が生じる。
前記抵抗層５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７，図８のＹ方向の位置）が検出される。

また、前記透明導電性薄膜層６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層６と電極パッド１２との間（誘電体（ガラス）であるカバー基体４）にも、単位面積あたり所定の静電容量の変化が生じる。
そして、抵抗層５６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７，図８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、カバー基体４の表面に表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの範囲内で設定された透明導電性薄膜層６を含む抵抗層５が設けられ、単位面積当たりの静電容量が０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²であるため、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、抵抗層５の透明導電性薄膜層６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、抵抗層５の表面に接触したペン先３１と電極パッド１１，１２との間（カバー基体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。

その結果、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。

また、前記実施の形態においては、透明導電性薄膜層６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。尚、前記実施の形態において記載した透明導電性薄膜層６、保護層７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、これに限らず、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。

［実験１］
実験１では、透明導電性薄膜層の表面抵抗率を変化させ、表面抵抗率に対する単位面積あたりの静電容量の値を求めると共に、実際のタッチパネルにおいて反応するか検証した。尚、以下の実施例において用いる抵抗層は、透明導電性薄膜層の上面に形成される保護膜を含まない構成とした。

まず、８０ｍｍ×８０ｍｍの方形状のガラスからなるカバー基体２２の表面に、一様な所定の表面抵抗率を有する透明導電性薄膜層２１を形成した、カバー材２０を用意する（図２参照）。
このカバー基体２２は、情報端末（タッチパネル）において一般的に用いられている、イオン交換強化法などでガラス表面を強化した化学強化ガラスからなり、厚さ１ｍｍ、比誘電率７．２のものを用いた。

このカバー材２０を、図６に示すように、１００ｍｍ×１００ｍｍの方形状のアルミ製の電極２３上に配置し、更にその上に直径８．０ｍｍ（接触面積が約５０．３ｍｍ²）の円柱状の銅製の電極２４を配置する。
尚、この直径８．０ｍｍ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、実験１においては、前記透明導電性薄膜層２１の表面抵抗率が異なるカバー材２０を複数枚形成した（試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３）。具体的には、透明導電性薄膜層２１は導電性高分子であるポリチオフェンを主成分とし、厚さ０．５〜１μｍとなるように塗布し、導電材料であるポリチオフェンの含有率を変えることで異なる表面抵抗率を持った透明導電性薄膜層２１を作製した。そして、異なる表面抵抗率１を持った各カバー材２０について図６の測定装置を用いて、電極２３，２４間に生じた静電容量をそれぞれ測定した。

前記電極２３、２４には測定機としてＬＣＲメータ３５（Ａｇｉｌｅｎｔ社製Ｕ１７３３）を接続し、１ｋＨｚの測定周波数でカバー材２０に生じた静電容量を測定した。
そして、前記静電容量を接触面積５０．３ｍｍ²で除し、単位面積当たりの静電容量を求めた。その結果を表１に示す。

また、異なる表面抵抗率１を持った各カバー材２０を、第５世代アイパッド（登録商標）を用い、タッチパネルが反応する検証した。その結果を表１に示す。

この検証に際し、ペン先が導電ゴム（２．５Ω・ｃｍ）で形成され、ペン先ホルダー、グリップ部及びペン軸本体は、前記ペン先３１と電気的に接続された導電性材料（アルミニウム合金）により形成されたスタイラスペンを用いた。
また、第５世代アイパッド（登録商標）の購入状態（本発明にかかるカバー材が装着されていない状態）にあっては、前記スタイラスペンのペン先の直径が４ｍｍの場合には、タッチパネルは反応したが、直径が３ｍｍの場合には反応しなかった。そのため、前記スタイラスペンのペン先の直径を３ｍｍとした。
その結果を表１に示す。表１中、スタイラスペンの反応の欄における×は反応しないことを示し、○は反応したことを示している。

また、比較例として、８０ｍｍ×８０ｍｍの方形状のガラスからなるカバー基体２２の表面に、透明導電性薄膜層を形成しないカバー材２０を用意し、表面抵抗率、単位面積当たりの静電容量、スタイラスペンの反応を検証した。
その結果、表面抵抗率は、１０¹²Ω／ｓｑであり、単位面積当たりの静電容量は、０．１９ｐＦ／ｍｍ²であり、直径を３ｍｍのスタイラスペンでは反応しなかった。

この実験１から、表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．４５〜２．４４ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることを確認した。

［実験２］
実験２では、実験１における、カバー基体２２の化学強化ガラスの厚さ１ｍｍを厚さ０．２６ｍｍと変更し（試料Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．２６）、他の条件は実験１と同一の条件で実験した。
その結果を表１に示す。尚、表１中、スタイラスペンの反応の欄における×は反応しないことを示し、○は反応したことを示している。

この実験２から、表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．５０〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では、反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることを確認した。

上記実験１，２の結果から、カバー基体がガラスからなり、更に表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることが判明した。

次に、カバー基体がポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）である場合について、実験３，４を行い、検証した。
［実験３］
実験３は、カバー基体としてポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を用い、他の条件は実験１と同一の条件で実験した。尚、前記カバー基体の厚さは、１ｍｍ、比誘電率３．０のものを用いた。

この実験３においても、前記透明導電性薄膜層２１の表面抵抗率が異なるカバー材２０を複数枚形成した（試料Ｎｏ．２７〜Ｎｏ．３８）。具体的には、透明導電性薄膜層２１は導電性高分子であるポリチオフェンを主成分とし、厚さ０．５〜１μｍとなるように塗布し、導電材料であるポリチオフェンの含有率を変えることで異なる表面抵抗率を持った透明導電性薄膜層２１を作製した。そして、異なる表面抵抗率１を持った各カバー材２０について図６の測定装置を用いて、電極２３，２４間に生じた静電容量をそれぞれ測定した。

前記電極２３、２４には測定機としてＬＣＲメータ３５（Ａｇｉｌｅｎｔ社製Ｕ１７３３）を接続し、１ｋＨｚの測定周波数でカバー材２０に生じた静電容量を測定した。
そして、前記静電容量を接触面積５０．３ｍｍ²で除し、単位面積当たりの静電容量を求めた。その結果を表３に示す。

また、異なる表面抵抗率１を持った各カバー材２０を、第５世代アイパッド（登録商標）を用い、タッチパネルが反応する検証した。その結果を表３に示す。

この検証に際し、ペン先が導電ゴム（２．５Ω・ｃｍ）で形成され、ペン先ホルダー、グリップ部及びペン軸本体は、前記ペン先３１と電気的に接続された導電性材料（アルミニウム合金）により形成された、ペン先の直径が３ｍｍのスタイラスペンを用いた。
その結果を表１に示す。表３中、スタイラスペンの反応の欄における×は反応しないことを示し、○は反応したことを示している。

この実験３から、表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．６５〜１．８５ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることを確認した。

［実験４］
実験４では、実験３のカバー基体のポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）の厚さ１ｍｍを厚さ０．２６ｍｍと変更し（試料Ｎｏ．３９〜Ｎｏ．５０）、他の条件は実験１、実験３と同一の条件で実験した。
その結果を表４に示す。尚、表４中、スタイラスペンの反応の欄における×は反応しないことを示し、○は反応したことを示している。

この実験４から、表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．７３〜３．０５ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では、反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることを確認した。

上記実験３，４の結果から、カバー基体がガラスからなり、更に表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．６５〜３．０５ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることが判明した。

上記実験１乃至４の結果から、カバー材の基体が、ガラスあるいはポリエチレンテレフタラートからなり、更に表面抵抗率が１０^5.4〜１０^7.1Ω／ｓｑの透明導電性薄膜層を備え、単位面積当たりの静電容量が０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²である場合には、通常では反応しない、スタイラスペンの直径が３ｍｍの場合であっても、タッチパネルが反応し、スタイラスペンのペン先の直径を細径化できることが判明した。

１ タッチパネル装置
２ ＬＣＤユニット
３ タッチパネル
４ カバー基体（カバー材）
５ 抵抗層（カバー材）
６ 透明導電性薄膜層（カバー材）
７ 保護層（カバー材）
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 (5)

1. センサ電極が配置された静電容量方式のタッチパネルと導電性のスタイラスペンとの間に介在するタッチパネル用カバー材において、
   前記カバー材の基体表面に、１０^5.4〜１０^7.1Ω／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層を少なくとも含む抵抗層を有し、
   前記スタイラスペンが接触した際、その接触位置を含む所定領域と前記センサ電極との間に、単位面積あたり０．４５〜５．２９ｐＦ／ｍｍ²の静電容量の変化が発生することを特徴とするタッチパネル用カバー材。
2. 前記カバー材の基体が、ガラスあるいはポリエチレンテレフタラートからな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カバー材。
3. 前記ガラスの厚さが０．２６ｍｍ以上１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載されたタッチパネル用カバー材。
4. 前記抵抗層には、透明導電性薄膜層の上に設けられた透明性を有する保護層を含む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カバー材。
5. 前記請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたタッチパネル用カバー材を用いたタッチパネルであって、
   前記タッチパネル用カバー材と、前記タッチパネル用カバー材の下方に設けられた、格子状に配置されたセンサ電極とを備えることを特徴とする静電容量方式のタッチパネル。

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