JP6128869B2 - タッチパネル表面部材及びディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチ操作方式のコンピュータ、スマートフォンなどの携帯電話、各種携帯情報端末、携帯型ゲーム機などの各種のモバイル端末、その他、銀行ＡＴＭ、自動販売機、複写機、ファクシミリ、博物館及びデパートなどの施設に設置される案内表示装置、カーナビゲーション、マルチメディアステーション(コンビニエンスストアに設置される多機能端末機)、鉄道車両のモニタ装置などに好適なディスプレイ表面材料及び該表面材料を備えたタッチ操作方式のディスプレイ装置に関する。

タッチ操作方式の液晶表示装置(液晶ディスプレイ)、有機EL表示装置(有機ELディスプレイ)は、近年、コンピュータ、スマートフォンなどの携帯電話、各種携帯情報端末、携帯型ゲーム機などといった様々な分野で使用されている。すなわち、画面上の表示を指又は各種のタッチペン等のツールで押さえることによって機器を操作する機構を有する、いわゆるタッチパネルディスプレイが急速に普及している。このようなタッチパネルディスプレイは、例えば、銀行ATM、自動販売機、複写機、ファクシミリ、ゲーム機、博物館及びデパートなどの施設に設置される案内表示装置、カーナビゲーション、マルチメディアステーション(コンビニエンスストアに設置される多機能端末機)、携帯電話、鉄道車両のモニタ装置などにおいて広く用いられている。

このような、タッチ操作方式の各種のディスプレイ装置においては、指又は各種のタッチペン等で画面を操作するときに、スムースに画面上をスライドさせることができる機能が求められている。すなわち、指で操作するときに、適度のすべり性が求められている。適度のすべり性が得られるために、表面に各種の処理が施されてきた。

例えば、特許文献１に開示されているような方法で表面に凹凸を形成させることにより防眩効果を得る方法があるが、防眩効果のほかに指先とのすべり性を高める効果を得ることが出来ることがわかっている。特許文献１に記載の方法では、微粒子を硬化性樹脂中に分散したものを基材表面に塗布し、表面を凹凸に加工することが提案されている。しかし、この方法では、画面の解像度が悪く、視認性が低下するという欠点がある。

この欠点を改良するための提案もなされている。例えば、特許文献２及び特許文献３には、電鋳法やサンドブラスト法により加工したマスター版に電離放射線硬化型樹脂を充填し、透明支持体上に密着・転写し紫外線又はEBを照射することにより硬化させ、クレーター形状を持つ表面を作成する方法が開示されている。この方法の目的は画面の解像度を低下させずに防眩効果を付与することにあるが、この方法によっても平滑な表面に比べて、指又は各種のタッチペン等でスムースに画面を操作することに効果はあるものの、画面の解像度は十分ではなく、視認性が低下するという欠点がある。

特開２００５−２６５８６４号公報 特開２００８−６４９４６号公報 特開２００９−１０９６８３号公報

本発明は、指又は各種のタッチペン等で画面を操作するときに、スムースに画面上をスライドさせることができる機能を有するとともに、画面の解像度に優れ、視認性の低下が抑えられたタッチパネル用表面部材、及び該表面材料を備えたタッチ操作方式のディスプレイ装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、平滑な透明プラスチック基材に点状の凸部を特定の条件で形成し、これをタッチパネル用表面部材として使用することにより、上記目的を達成することができるという知見を得た。
本発明は、これら知見に基づき、更に検討を重ねて完成されたものであり、次のタッチパネル用表面部材、及びタッチ操作方式のディスプレイ装置を提供するものである。
項１．点状で透明且つ微小な凸部を有する平滑な透明プラスチック基材を備えたタッチパネル用表面部材。
項２．前記凸部の平均直径が3〜50μm、平均高さが0.5〜10μmであり、該平均直径が該平均高さより大きく、隣り合う凸部の中心間の平均距離が5〜100μmである、項１に記載のタッチパネル用表面部材。
項３．以下の工程（１）〜（３）を有し、工程（１）〜（３）の順で実施される方法により製造される、項１又は２に記載のタッチパネル用表面部材：
（１）平滑な金属表面に点状の微小な凹みが形成された金属型面と透明プラスチック基材面との間に、透明な活性エネルギー線硬化型樹脂を挟み込む工程、
（２）該透明プラスチック基材面から活性エネルギー線を照射して該活性エネルギー線硬化型樹脂を硬化させる工程、及び
（３）該透明プラスチック基材を該金属型面から剥離する工程。
項４．前記工程（１）において、前記金属型として平滑な表面に点状の微小な凹みが形成された金属ロールを、前記透明プラスチック基材として透明プラスチックフィルムを使用し、金属ロールと透明プラスチックフィルムの間に連続的に活性エネルギー線硬化型樹脂を挟み込む、項３に記載のタッチパネル用表面部材。
項５．前記金属型が、金属表面にフォトレジスト法により点状の微小な凹みが形成された金属型である、項３又は４に記載のタッチパネル用表面部材。
項６．前記透明プラスチック基材が、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、メタクリル系樹脂、セルロース系樹脂、及びシクロオレフィン系樹脂から選択される1種を含む単層フィルム、又は2種以上の該単層フィルムを含む積層フィルムである、項１〜５のいずれか一項に記載のタッチパネル用表面部材。
項７．項１〜６のいずれか一項に記載のタッチパネル用表面部材、又は該タッチパネル用表面部材を透明なガラス若しくは透明なプラスチック材料に貼り合わせた表面部材を備えたタッチ操作方式のディスプレイ装置。

本発明のタッチパネル用表面部材は、画面のタッチ操作性に優れるとともに、画面の解像度に優れ、視認性の低下が少ないという優れた特性を有している。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のタッチパネル用表面部材は、点状で透明且つ微小な凸部を有する平滑な透明プラスチック基材を備えていることを特徴とする。
本発明における透明プラスチック基材としては、透明性に優れ、基材として取り扱うことのできるプラスチックであれば、特に制限なく使用可能であるが、例えば、メタクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、酢酸セルロース等のセルロース系樹脂、その他の透明性樹脂を挙げることが出来る。透明プラスチック基材は、単層フィルム又は2種以上の単層フィルムが積層された積層フィルムのいずれでもよい。

本発明における点状で透明かつ微小な凸部の断面は、円形又は長円形であり、その平均直径(断面が長円形の場合は平均長径を意味する)については、好ましくは3〜50μmであり、より好ましくは6〜30μmである。凸部の平均高さについては、好ましくは0.5〜10μmであり、より好ましくは1〜5μmである。平均直径が平均高さより大きいことが望ましく、隣り合う凸部の中心間の平均距離については、好ましくは5〜100μmであり、より好ましくは20〜70μmである。
凸部の大きさ及び配置がこのような範囲であることにより、本発明の目的である、指又は各種のタッチペン等で画面を操作するときに、スムースに画面上をスライドさせることができる機能が付与されるとともに、画面の解像度に優れ、視認性の低下を抑えることが出来る。本発明において凸部の平均直径が平均高さより大きいと、表面を指又は各種のタッチペン等で画面を操作したときに、突起が破損し難く、製品としての寿命が長くなる。
本発明における凸部は、平滑な透明プラスチック基材面上に、凸部の中心間隔が一定で規則的に配置されていてもよい。しかし、凸部を規則的に配置することにより、ディスプレイの画素との間で光干渉が起こり、モアレが起こりやすくなる。モアレを防止するためには、ディスプレイの画素の配列方向と本発明の凸部の配置の規則性のある配列方向とが一致しないように取り付けることが有効である。また、凸部の配置を完全には規則的にしない、すなわち、凸部の中心間距離が完全には一定でない配置とし、配列の規則性を乱すことも有効である。

本発明のタッチパネル用表面部材の製造方法としては、以下の工程（１）〜（３）を有し、工程（１）〜（３）の順で実施される方法が挙げられる：
（１）平滑な金属表面に点状の微小な凹みが形成された金属型面と透明プラスチック基材面との間に、透明な活性エネルギー線硬化型樹脂を挟み込む工程、
（２）該透明プラスチック基材面から活性エネルギー線を照射して該活性エネルギー線硬化型樹脂を硬化させる工程、及び
（３）該透明プラスチック基材を該金属型面から剥離する工程。
本発明における金属型を構成する金属材料としては、鋼鉄、軟鉄、ステンレス鋼、銅、ニッケル、アルミ、亜鉛などの型材として使用できるものであればよい。金属型は、金属材料の表面、又はその表面に銅、ニッケルなどを鍍金した後、その鍍金面に点状の微小な凹みを形成することにより製造することができる。

金属の表面に点状の微小な凹部を形成する方法としては、本発明の目的を達成する方法であればどのような方法を用いてもよいが、できるだけ均一な面積及び高さの微小な凸部を均等に配列する方法としてはフォトレジスト・エッチング法を用いることが好ましい。フォトレジスト法では、レジスト膜上に微小なドットパターンを形成させ、酸などのエッチング液により金型の表面を溶解除去し、微小な凹部を形成させることが出来る。
代表的な方法としては、金型の表面に銅、ニッケルなどの鍍金を施した後、フォトレジスト法でパターン形成し、エッチングにより微小な凹部を形成させ、しかる後、金型表面に硬質クロムメッキを施す方法が挙げられる。

透明プラスチック基材として透明プラスチックフィルムを使用する場合には、生産性を高めるために、ロール状の金属型を使用し連続的に点状に微小な凸型のパターンを転写することが有用である。ロール状の金属型を構成する金属材料についても、上述のとおり、鋼鉄、軟鉄、SUS、銅、ニッケル、アルミ、亜鉛などの型材として使用できるものであればよい。金属型は、金属材料の表面、又はその表面に銅、ニッケルなどを鍍金した後、その鍍金面に点状の微小な凹みを形成することにより製造することができる。

本発明における活性エネルギー線硬化型樹脂としては、活性エネルギー線を照射することにより、重合し、硬化する組成物であれば特に制限なく使用可能であり、インキ及び塗料に使用されている一般的な公知の化合物を挙げることができる。活性エネルギー線により硬化する化合物としては、ラジカル重合性のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物、カチオン重合性のエポキシ化合物、オキセタン化合物等が挙げられる。

本発明における活性エネルギー線硬化型樹脂としては、傷つきにくくするための硬い膜を形成する、いわゆるハードコートの機能を有することが好ましい。表面の傷つきにくさ以外のその他の特性として、帯電防止機能、指紋防止機能、汚れ防止機能、撥水・撥油機能、その他の機能を持たせることが出来る。

本発明における透明プラスチックフィルムとしては、透明性に優れ、フィルムとして取り扱うことのできるフィルムであれば、特に制限なく使用可能である。具体的な例を挙げると、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートなどのPET系樹脂、PEN系樹脂、ポリカーボネート又は耐熱性等の機能を向上させたポリカーボネート系樹脂フィルム、TAC (三酢酸セルロース)等のセルロース系フィルム、シクロオレフィンポリマー等のオレフィン系フィルム、その他の透明なプラスチックフィルムを挙げることが出来る。
本発明のタッチパネル用表面部材、又は本発明のタッチパネル用表面部材を透明なガラス若しくは透明なプラスチック材料に貼り合わせた表面部材は、例えば、タッチ操作方式のディスプレイ装置液晶(ディスプレイや有機ELディスプレイなど)の全面に配置して使用する。

以下、本発明を更に詳しく説明するために実施例を挙げる。しかし、本発明はこれら実施例等になんら限定されるものではない。

実施例及び比較例における各種の性能についての評価試験を以下の方法により行った。

実施例１〜３のサンプルについての微小な凸部の平均直径及び平均高さは、顕微鏡を用いて測定した。

比較例１〜５のサンプルについての表面粗さは、(株)小坂研究所製表面粗さ試験機サーフコーダーSE3500を使用し、検出器にはPU-DJ2S-60を用いて測定した。測定データから得られる最大高さRyを求め、これを表面粗さとした。

トリニティーラボ社製、静・動摩擦測定器(トリラボ トライボマスター Type：TL201Sa)を使用し、10 mm×10 mmの面積の接触指表面にNITTO No.21 ビニールテープを貼り付けるとともに、100 gの荷重をかけて、速度300 mm／分の条件で25 mmの範囲にわたって摩擦抵抗を測定し、(最大値)、(最小値)、(平均値)、(最大−最小)などを求めた。(平均値)をタッチ抵抗の大きさ指標、(最大−最小)をタッチ感の不安定性の指標とし、(平均値)が低く、(最大−最小)が小さいものがタッチ操作性がよいと判断した。

以下の手順により、スガ試験機(株)製タッチパネル式ヘーズコンピューターHZ-2を使用して、平行光線透過率を測定し、視認性指標Aを求めた。
［測定手順１］標準合せ
「C光」「ダブルビーム」を設定し、まず空気層での標準合せ(0、100合せ)を行った後、標準板No.2008-035-1 (全光線透過率=91.3%、ヘーズ=1.30%)を使用し全光線透過率=91.3%、ヘーズ=1.30%に調整して、標準合せを行った。
［測定手順２］Tp(0)の測定
測定片を入れる部分のカバーを開け、試験片の表面処理された面を光源側に向けて、通常のヘーズ測定時の取り付け位置である積分球側に固定し、平行光線透過率を測定した。この測定値をTp(0)とした。
［測定手順３］Tp(1)の測定
測定片を入れる部分のカバーを開け、試験片の表面処理された面を光源側に向け、通常よりも光源側に100 mm近い積分球と反対側に固定し、測定し、平行光線透過率を測定した。この測定値をTp(1)とした。
［測定手順４］視認性指標Aの計算
視認性指標Aを以下の式から求めた。
視認性指標A(%) = 100×Tp(1)／Tp(0)
視認性指標Aの値が95(%)以上であるときには○と判定し、95(%)より小さいときには×と判定した。

以下の手順により、視認性指標Bを調べた。
HP社製Compaq 6720s/CT Notebook PC［15.4インチワイドTFTカラーWXGA液晶ディスプレイ(1,280×800/最大1,677万色)］を用いた。Microsoft社製Excel2007を起動させ、列の幅「2」、行の高さ「13」で囲まれたセルを画面上に表示し、このセルに塗りつぶしの色“黒、テキスト１”を選択し、更にフォントの色“黒、テキスト１、白+基本白15%”で表示させた。そのセル内にフォント“MSP明朝のフォントサイズ11”にて、Mという文字を入力した。
この“M表示”をさせたディスプレイ画面から10 mm離れた距離に試験片を固定し、“M表示”ディスプレイから垂直方向に500 mm離れた場所から、目視で観察し、“M表示”の文字の見え具合を確認するとともに、○(鮮明に見える)、△(やや不鮮明に見える)、×(不鮮明又はＭの文字が判別できない)の判定を行い、これを視認性指標Bとした。

（実施例１）
炭素鋼を材料とする金属ロール表面に、硬質銅メッキを施した後、その表面にレーザー描画用のレジスト膜を製膜した。レジスト膜の表面に、平均直径18μmのパターンを平均ピッチが55μmの間隔となるように形成させたデザインを、レーザー光描画させた。描画されたレジスト膜を使って、平均深さが3μmとなるようエッチングを行い銅の膜に微小な凹部を形成させた後、レジスト膜を剥離した。レジスト膜が剥離された銅の表面に硬質クロムメッキを施し、クロムメッキ金属ロール型を製作した。100μm厚さの東レ(株)製ポリエステルフィルム(ルミラー)に紫外線硬化樹脂を塗布した後、上記金型クロムメッキ金属ロール型に圧着した状態で紫外線を照射し硬化させた。その後、ロールから硬化被膜付きのフィルムを剥離し、微小な凸部を有する平均膜厚4μmの硬化樹脂膜付のポリエステルフィルムを得た。

（実施例２）
レジスト膜の表面に、平均直径8μmのパターンを平均ピッチが38μmの間隔となるように形成させたデザインをレーザー光描画させた以外は実施例１と同じ手順で、微小な凸部を有する平均膜厚4μmの硬化樹脂膜付のポリエステルフィルムを得た。

（実施例３）
描画されたレジスト膜を使って、平均深さが1.5μmとなるようエッチングを行い銅の膜に微小な凹部を形成させた以外は実施例２と同じ手順で、微小な凸部を有する平均膜厚4μmの硬化樹脂膜付のポリエステルフィルムを得た。

（比較例１）
100μm厚さの東レ(株)製ポリエステルフィルム(ルミラー)に紫外線硬化樹脂を塗布した後、加熱乾燥させ、その後紫外線照射を行って硬化させ、平均膜厚4μmの硬化樹脂膜付のポリエステルフィルムを得た。

（比較例２）
紫外線硬化樹脂の固形分100重量部に対して、平均粒径15 nmのコロイダルシリカ2.9重部を均一に分散した紫外線硬化樹脂の有機溶剤溶液を厚さ1.0 mmの透明なポリカーボネートシートに塗布し、乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、平均膜厚5μmの硬化被膜付のポリカーボネートシートを得た。

（比較例３）
紫外線硬化樹脂の固形分100重量部に対して、平均粒径15 nmのコロイダルシリカ5.3重部を均一に分散した紫外線硬化樹脂の有機溶剤溶液を厚さ1.0 mmの透明なポリカーボネートシートに塗布し、乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、平均膜厚5μmの硬化被膜付のポリカーボネートシートを得た。

（比較例４）
炭素鋼を材料とする金属ロール表面をブラスト処理により表面に凹凸を形成させた後、硬質クロムメッキ処理を行い表面が梨地状の金属ロール型を製作した。このロール型の表面にバフ研磨を施し、凹凸の滑らかな梨地表面を有する金属ロール型を製作した。100μm厚さの東レ(株)製ポリエステルフィルム(ルミラー)に紫外線硬化樹脂を塗布した後、上記金型クロムメッキ金型ロールに圧着した状態で紫外線を照射し硬化させた。その後、ロールから硬化被膜付きのフィルムを剥離し、梨地表面が転写された平均膜厚4μmの硬化樹脂膜付のポリエステルフィルムを得た。

（比較例５）
ロール型の表面にバフ研磨を施すにあたり、凹凸の中程度に滑らかな梨地表面を有する金属ロール型を製作した以外は比較例４と同じ手順で、梨地表面が転写された平均膜厚4μmの硬化樹脂膜付のポリエステルフィルムを得た。

表１に実施例１〜３の評価結果、表２に比較例１〜５の評価結果を示す。

上記の結果から、実施例１〜３のサンプルは、摩擦抵抗の平均値が低く、摩擦抵抗の最大−最小も小さい上に、視認性指標A、Bが共に良好であることがわかる。

比較例１、２は視認性指標A、Bは良好であるものの、摩擦抵抗の平均値が大きく、摩擦抵抗の最大−最小の値も大きく、タッチ操作性に劣っていた。比較例３〜５はタッチ操作性に関する指標は良好な値であるが、視認性指標A、Bはともに悪かった。

Claims (7)

1. 点状で透明且つ微小な凸部を有する平滑な透明プラスチック基材を備えたタッチパネル用表面部材であって、
   前記凸部の平均直径が6〜50μmである、タッチパネル用表面部材。
2. 前記凸部の平均高さが0.5〜10μmであり、該平均直径が該平均高さより大きく、隣り合う凸部の中心間の平均距離が5〜100μmである、請求項１に記載のタッチパネル用表面部材（ただし、微粒子を含む場合を除く）。
3. 以下の工程（１）〜（３）を有し、工程（１）〜（３）の順で実施される方法により製造される、請求項１又は２に記載のタッチパネル用表面部材：
   （１）平滑な金属表面に点状の微小な凹みが形成された金属型面と透明プラスチック基材面との間に、透明な活性エネルギー線硬化型樹脂を挟み込む工程、
   （２）該透明プラスチック基材面から活性エネルギー線を照射して該活性エネルギー線硬化型樹脂を硬化させる工程、及び
   （３）該透明プラスチック基材を該金属型面から剥離する工程。
4. 前記工程（１）において、前記金属型として平滑な表面に点状の微小な凹みが形成された金属ロールを、前記透明プラスチック基材として透明プラスチックフィルムを使用し、金属ロールと透明プラスチックフィルムの間に連続的に活性エネルギー線硬化型樹脂を挟み込む、請求項３に記載のタッチパネル用表面部材。
5. 前記金属型が、金属表面にフォトレジスト法により点状の微小な凹みが形成された金属型である、請求項３又は４に記載のタッチパネル用表面部材。
6. 前記透明プラスチック基材が、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、メタクリル系樹脂、セルロース系樹脂、及びシクロオレフィン系樹脂から選択される1種を含む単層フィルム、又は2種以上の該単層フィルムを含む積層フィルムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のタッチパネル用表面部材。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のタッチパネル用表面部材、又は該タッチパネル用表面部材を透明なガラス若しくは透明なプラスチック材料に貼り合わせた表面部材を備えたタッチ操作方式のディスプレイ装置。