WO2010113437A1 - 静電容量式タッチ部材及びその製造方法、並びに静電容量式タッチ検出装置 - Google Patents

静電容量式タッチ部材及びその製造方法、並びに静電容量式タッチ検出装置 Download PDF

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Abstract

【課題】　フレキシブルな形状または立体的な形状を有し、光透過性の検出電極を有する静電容量式タッチ部材及びその製造方法、並びにその静電容量式タッチ部材を備えた静電容量式タッチ検出装置を提供すること。 【解決手段】　絶縁性材料からなり、フレキシブル形状または立体的形状を有する、フィルム状または板状の支持体１と、支持体１の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノチューブなどのカーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極２と、検出電極２から引き出された引き出し配線３とを有する静電容量式タッチ部材１０を作製する。このタッチ部材１０と、引き出し配線３を介して検出電極２に電気的に接続され、タッチ面４への人体の接近又は接触による静電容量の変化を検出する静電容量検出回路６０とで、静電容量式タッチ検出装置を構成する。検出電極２を保護膜で被覆し、保護膜の表面をタッチ面にしてもよい。

Description

静電容量式タッチ部材及びその製造方法、並びに静電容量式タッチ検出装置
　本発明は、フレキシブルな形状または立体的な形状を有する静電容量式タッチ部材及びその製造方法、並びにその静電容量式タッチ部材を備えた静電容量式タッチ検出装置に関するものである。
　電子機器への入力装置として、タッチパネルが多方面で利用されている。タッチパネルは、指などの人体の一部やペン先などの接触物体を接近または接触させるタッチ面を有するタッチ部材、および、上記接近または接触によって指示されたタッチ面上のタッチ位置に応じた電気信号を発生する制御回路部などによって構成される。多くの場合、タッチパネルは、タッチ部材が画像表示装置の前面に配置され、使用者は、タッチ面を透過してきた表示画像に基づいてタッチ位置を決定するように構成されている。この場合、タッチ部材は、画像表示装置の表示画像を透過させるように、光透過性であることが必要である。
　タッチパネルには様々な方式が開発されている。このうち、静電容量式タッチパネルは、人体の一部、例えば指などの接触物体が、タッチ面に接近または接触したことを感知する検出電極を備えたタッチ部材、および、上記接近または接触によって生じる、接触物体と検出電極との間の静電容量の変化を検出し、タッチ位置に応じた電気信号を発生する検出回路部などによって構成される。上述したように、タッチ部材を画像表示装置の前面に配置する場合には、検出電極は光透過性であることが必要である。
　静電容量式タッチパネルは、タッチ部材の構成が簡素であるため軽量化および光透過性の向上に有利であること、運動部分がないため耐久性が高いこと、多点入力が可能であることなど、優れた特徴を有する。従って、静電容量式タッチパネルは、今後、さらなる普及が進むものと予想されている。
　現在実用化されているタッチパネルは、タッチ面が平面の平板パネルにほぼ限定されている。しかし、三次元画像表示装置や車載用電子機器やゲーム機器などにおいては、機器の操作性を高めるために、タッチ面が曲面であるタッチパネル（以下、曲面タッチパネルと略称する。）が望まれている。そこで、後述の特許文献１には、曲面状のタッチ面を有する静電容量式タッチパネルと、タッチパネルの背面に画像を投射する画像投射部とを備えた、表示装置が提案されている。
　図１１（ａ）は、特許文献１に示されているタッチパネル付き表示装置１００の構成を示す斜視図である。表示装置１００は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０１、液晶パネル１０２、および曲面タッチパネル１０３を備えている。液晶パネル１０２は、透過型の液晶パネルであり、ＬＥＤ１０１から出射された光は、液晶パネル１０２を透過して、曲面タッチパネル１０３に到達する。ＬＥＤ１０１と液晶パネル１０２とは、図示省略した駆動回路から供給された映像信号に基づき、表示画像を曲面タッチパネル１０３の背面に投射する画像投射部として構成されている。曲面タッチパネル１０３の背面には光散乱層が設けられており、光散乱層に到達した光は散乱され、曲面タッチパネル１０３の背面に表示画像を形成する。
　図１１（ｂ）は、曲面タッチパネル１０３の静電容量式タッチ部材１１０の構造を示す断面図である（但し、背面の光散乱層は図示省略した。）。タッチ部材１１０は、凸形に形成された曲面基板１１１に、透明導電膜１１２と保護膜１１３とが順に積層されたものである。曲面基板１１１は、例えば、厚さが１～２ｍｍ程度のガラス基板や透明樹脂基板などである。透明導電膜１１２は、例えばインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などからなり、スパッタリング法などによって曲面基板１１１上に成膜される。保護膜１１３は、例えば酸化シリコンや窒化シリコンや透明樹脂などの絶縁性物質などからなり、スパッタリング法やＣＶＤ法（化学気相成長法）や塗布法などによって、透明導電膜１１２上に成膜される。タッチ部材１１０では、透明導電膜１１２に積層された保護膜１１３の表面がタッチ面１１４として用いられる。曲面基板１１１の、タッチ面１１４がある側とは反対側の面（背面）１１５に、図示省略した光散乱層が配置されている。
　曲面タッチパネル１０３は静電容量式タッチパネルとして構成されており、透明導電膜１１２が検出電極として機能する。図示省略したが、透明導電膜１１２は複数のリード線によって検出回路部に接続されている。指などの接触物体が、タッチ部材１１０のタッチ面１１４に接近または接触すると、接触物体と透明導電膜１１２との間に生じる静電容量によってリード線を流れる電流が変化する。この電流に基づいて検出回路部でタッチ面１１４上での二次元タッチ位置が算出され、タッチ位置に応じた電気信号が出力される。二次元タッチ位置が正確に算出されるためには、透明導電膜１１２の外周部に設けられるリード線は３本以上が必要である。
　特許文献１には、タッチパネルには、静電容量方式以外にも、抵抗膜方式、電磁誘導方式、光学方式、超音波方式などの方式があるが、静電容量方式以外の方式は曲面タッチパネルには適していないと述べられており、下記の理由が記載されている。
　抵抗膜方式では、抵抗膜を形成した２枚の基板をわずかな間隔を空けて保持する必要がある。基板の形状が球面や任意の曲面である場合には、２枚の基板の間隔を高い精度で目標値に合わせることは極めて困難である。電磁誘導方式では、不透明なセンサ基板を表示素子の背面に配置する必要がある。センサ基板をそのような位置に配置すると、センサ感度が低下する。加えて、ペンがどの程度まで接近したときにタッチしたと判定するかを決定することが困難である。光学方式では、曲面に沿ってタッチを検出することは、光の直進性によって原理的に不可能である。超音波方式では、曲面上に微細な超音波トランスデューサ（発信／受信素子）を形成することが製造上困難である。これら４つの方式とは異なり、静電容量方式では、曲面基板１１１の形状がどのような曲面であっても、製造上の困難は少ない。
　また、後述の特許文献２には、タッチ面が曲面形状であることを特徴とする、抵抗膜方式のタッチパネルが提案されている。このタッチパネルは、上部フィルム基板と下部フィルム基板とで構成され、各フィルム基板は、透明導電ポリマー膜、電極、および配線パターンが形成された透明プラスチックフィルムで形成される。
　また、後述の特許文献３には、ポリチオフェン誘導体ポリマーと、水溶性有機化合物（窒素含有有機化合物を除く）と、ドーパントとを少なくとも含むことを特徴とする有機導電性ポリマー組成物、この組成物を用いて形成された透明導電体、およびこの透明導電体を備えた入力装置が提案されている。この入力装置は、透明導電体を曲面状に配置した抵抗膜式タッチパネル型入力装置とすることができると述べられている。
　さて、タッチパネルを構成する光透過性導電材料として、上述したＩＴＯなどの酸化物系透明導電材料や導電性高分子以外に、カーボンナノチューブを用いる提案もなされている。例えば、後述の特許文献４には、基板表面への成長、めっき、散布、あるいはカーボンナノチューブ分散液のキャスティングによってカーボンナノチューブを分散配設した後、この上に樹脂フィルムを成膜し、次いで成膜された樹脂フィルムを分離することで、樹脂フィルムの表面部のみにカーボンナノチューブが分散もしくは層として包埋された導電性フィルムを製造する方法が提案され、この導電性フィルムを用いたフレキシブルな抵抗膜式タッチパネルが提案されている。
　また、後述の特許文献５には、ロールコーティングなどの塗布法によってカーボンナノチューブ分散液を塗布することにより、透明基材の少なくとも片面の面積の５０％以上がカーボンナノチューブで被覆されており、かつ透明性が、５５０ｎｍの波長の光に対し、
　　透明導電性フィルムの光透過率／透明基材の光透過率＞０．８５
の条件を満たす透明導電性フィルムが提案されており、これはタッチパネル用透明導電フィルムなどとして使用可能であると述べられている。
　一方、タッチパネルとは異なるが、後述の特許文献６には、人体などの接触物体の接近または接触を感知する、静電容量方式のタッチセンサの例が示されている。図１２（ａ）は、特許文献６に示されているタッチセンサ２００の配置例を示す斜視図、図１２（ｂ）は、斜視図（ａ）に１２ｂ－１２ｂ線で示した位置における断面図である。
　図１２（ａ）に示すように、タッチセンサ２００は、例えば、人形型玩具２１０などの電子機器の前頭部から頭頂後部にかけて、その内部に配置されている。図１２（ｂ）に示すように、タッチセンサ２００は、基材２０１と、その電極部２０１ａに形成された検出電極２０２と、その延出部２０１ｂに形成された配線（図示省略）と、検出回路部２０３とで構成されている。
　基材２０１は、可撓性を有する樹脂材料からなる絶縁シートなどである。基材２０１は、所定の寸法で形成された電極部２０１ａと、この端部から検出回路部２０３へ向かって延びる延出部２０１ｂとからなり、これらの表面にはそれぞれ電極２０２および配線が配置されている。検出電極２０２および配線は、例えば銅などの導電性材料からなり、例えば蒸着法やめっき法などの公知の方法によって形成される。あるいは、銀ペーストなどの導電性塗料を印刷するなどの公知の方法によって形成してもよい。検出回路部２０３は、接触物体と検出電極２０２との間の静電容量の変化を検出する信号処理手段である。
　タッチセンサ２００は、人形型玩具２１０の外形を形成している筐体２１１の内側の曲面に固定されている。筐体２１１は、金属以外の、誘電率が大きい材料、例えば合成樹脂で形成されたものが好ましい。タッチセンサ２００を内蔵する電子機器は、図示した人形型玩具２１０以外に、ＰＤＡ（情報携帯端末）、携帯電話機、ビデオカメラなどであると記載されている。
　なお、特許文献２には、電極２０２は外部から目視することができないので、筐体２１１の、電極２０２と対向する位置に凹部２１２を設け、電極２０２の位置を明確にすると、使用者の人体や他の接触物体による意図しない接触を抑制しやすく、誤作動を減少させることが可能となり好ましいと、記載されている。
特開２００７－２７９８１９号公報（第４及び５頁、図１及び３） 特開２００８－４７０２６号公報（第４及び５頁、図１及び２） ＷＯ２００４／１０６４０４号公報（第６－１１頁、図１） ＷＯ２００６／０３０９８１号公報（請求項１，２，２２，及び２３、第６－９及び１１頁、図１４） 特開２００８－１７７１４３号公報（請求項７及び９－１４、第９，１１－１３，１５，及び１６頁、図１） 特開２００５－３３９８５６号公報（第４－６及び８頁、図１及び５）
　既述したように、タッチ部材を画像表示装置の前面に配置する場合を考慮すると、静電容量式タッチパネルを構成する検出電極は、光透過性であることが望ましい。
　現在、広く利用されている透明導電材料はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはフッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）などである。これらの酸化物系透明導電材料は、一般に真空蒸着法やスパッタリング法などの物理的蒸着法（ＰＶＤ）によって、ガラスやポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）などの光透過性支持体上に成膜される。ＰＶＤでは、平面上への成膜は容易であるが、曲面などの立体物上にむらなく均一に成膜することはきわめて難しい。近年、プラズマＣＶＤ法によって、透明導電材料を曲面基板上に成膜できるようになってきたが（ＷＯ２００６／０３３２６８参照。）、この方法では、プラズマの発生や条件制御のために大掛かりな装置が必要である。また、ＩＴＯやＦＴＯなどの酸化物系透明導電材料はもろく、応力をかけると微細なひび割れが生じ、導電性が急激に低下する（特開２００８－３６９０２参照。）。このため、成膜後に、折り曲げる等の成形加工を施すことはできない。
　特許文献２および３では、導電性高分子が透明導電材料として用いられている。導電性高分子は成形性には優れるものの、ＩＴＯなどに比べ、導電性および透明性に劣り、所定の導電性が得られず、タッチパネルの誤動作の原因になることがある。また、耐久性に劣り、特に車載用など高温環境中での動作特性には問題がある。また、特許文献２および３で意図されているタッチパネルは、抵抗膜式タッチパネルである。既述したように、抵抗膜式タッチパネルでは、抵抗膜を形成した２枚の基材をわずかな間隔を空けて保持する必要がある。基材の形状が球面や任意の曲面である場合には、２枚の基材の間隔を高い精度で目標値に合わせることは極めて困難である。
　特許文献４および５では、カーボンナノチューブが透明導電材料として用いられている。しかし、特許文献２および３と同様、特許文献４および５で意図されているタッチパネルは、抵抗膜式タッチパネルであり、基材の形状が球面や任意の曲面である場合には、２枚の基材の間隔を高い精度で目標値に合わせることは極めて困難である。
　以上の理由で、現在実用化されているタッチパネルは、タッチ面が平面の平板パネルにほぼ限定されている。
　一方、特許文献６に提案されているタッチセンサでは、検出電極２０２は筐体２１１の内壁に設けられるので、光透過性である必要はないが、フレキシブルであることが必要である。しかも、検出電極が透明であれば、外観を損なうことなく、検出電極を筐体２１１の外壁に設けることができる。この場合、筐体２１１の内部に設ける場合に比べて、はるかに簡易に検出電極を設けることができる。また、検出電極２０２を内蔵することの難しい多くの物品にも、検出電極を設けて、タッチセンサ機能を付与することができる。
　本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、フレキシブルな形状または立体的な形状を有し、光透過性の検出電極を有する静電容量式タッチ部材及びその製造方法、並びにその静電容量式タッチ部材を備えた静電容量式タッチ検出装置を提供することにある。
　即ち、本発明は、
　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体と、
　前記支持体の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、
　前記検出電極から引き出された引き出し配線と
　を有し、
　前記支持体の、前記検出電極が配置された面とは反対側の面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接近又は接触を、前記接触物体と前記検出電極との間の静電容量の変化として感知する、第１の静電容量式タッチ部材に係わる。
　また、
　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体と、
　前記支持体の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、
　前記検出電極を被覆する保護膜と、
　前記検出電極から引き出された引き出し配線と
　を有し、
　前記保護膜の表面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接近又は接触を、前記接触物体と前記検出電極との間の静電容量の変化として感知する、第２の静電容量式タッチ部材に係わる。
　また、
　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体と、
　前記支持体の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる第１の検出電極と、
　前記検出電極を被覆する第１の保護膜と、
　前記支持体の、前記一方の面の反対側の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる第２の検出電極と、
　前記検出電極を被覆する第２の保護膜と、
　前記第１の検出電極及び前記第２の検出電極からそれぞれ引き出された引き出し配線と
　を有し、
　前記第１の保護膜及び／又は前記第２の保護膜の表面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接触又は接近を、前記接触物体と前記第１の検出電極及び／又は前記第２の検出電極との間の静電容量の変化として感知する、第３の静電容量式タッチ部材に係わる。
　また、本発明は、
　物品の表面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、
　前記検出電極を被覆する保護膜と、
　前記検出電極から引き出された引き出し配線と
　を有し、
　前記保護膜の表面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接近又は接触を、前記接触物体と前記検出電極との間の静電容量の変化として感知する、第４の静電容量式タッチ部材に係わる。
　また、本発明は、
　前記第１～第４の静電容量式タッチ部材のいずれかと、
　前記引き出し配線を介して前記検出電極に電気的に接続され、前記タッチ面への前記接触物体の接近又は接触による前記静電容量の変化を検出する検出回路部と
　を有する、静電容量式タッチ検出装置に係わる。
　また、本発明は、
　カーボンナノ線状構造体が分散剤を含有する分散用溶媒中に分散している分散液を調製する工程を有し、
　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体の面、或いは、タッチ部材を設ける物品の表面に前記分散液を被着させる工程と、
　前記分散用溶媒を蒸発させ、前記カーボンナノ線状構造体を前記支持体の面又は前記物品の表面に固着させる工程と、
　前記支持体の面又は前記物品の表面を洗浄用溶媒によって洗浄し、前記分散剤を除去する工程と、
　前記洗浄用溶媒を蒸発させる工程と
　からなる一連の工程を所定の回数行い、前記支持体の面又は前記物品の表面にカーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極を形成する工程を有し、
　前記検出電極に引き出し配線を設ける工程を有する、静電容量式タッチ部材の製造方法に係わる。
　なお、本発明において、カーボンナノ線状構造体とは、典型的には、単層カーボンナノチューブ、又は二層以上の多層カーボンナノチューブであるが、カーボンナノチューブほど高い結晶性（原子配列の規則性）をもたない材料をも含むものとする。すなわち、カーボンナノ線状構造体とは、筒状に丸められたグラフェンシート構造の全部又は一部を導電領域として含み、グラフェンシート構造が断面の大きさが数ｎｍから数十ｎｍ程度の極細線の外形形状をもち、断面方向の電子の運動がナノサイズの領域に制限され、長さ方向（軸方向）の電子の運動のみがマクロなスケールで許されている炭素系材料であれば何でもよい。その外形形状は、直線状又は曲線状であって、分岐や節を含んでいてもよい。具体的には、筒状のカーボンナノチューブの他に、カップスタック型のカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノバンブー、気相成長カーボンナノファイバ（例えば、昭和電工社製ＶＧＣＦ）、又はカーボンナノワイヤなどであってよい。
　本発明の静電容量式タッチ部材、並びに静電容量式タッチ検出装置の特徴は、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層を検出電極として用い、静電容量方式のタッチ検出方法と組み合わせることによって、初めて、実用的な、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有するタッチ検出装置を実現したことにある。
　前記カーボンナノ線状構造体は、直径が可視光の波長よりはるかに小さいので、可視光をよく透過させる。しかも、前記カーボンナノ線状構造体には、金属性カーボンナノチューブのように極めて高い電気伝導性を有するものがあり、小さい面密度で十分な電気伝導性を示す。しかも、カーボンナノチューブは、ＩＴＯなどの酸化物系透明導電材料と異なり、しなやかで強靱な機械的特性を有する。また、化学的にも安定である。以上のように、前記カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層は、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有するタッチ部材に用いられる検出電極として最良の特性を有する。
　図１１および図１２を用いて説明したように、静電容量方式のタッチ検出方法では、１枚の検出電極があればタッチ部材として機能させることができ、タッチ部材の構造を極めて簡素にすることができる。これは、抵抗膜式タッチパネルでは、抵抗膜を形成した２枚の基材をわずかな間隔を空けて保持する必要があることと比較すると、極めて大きい利点である。本発明は、静電容量方式のタッチ検出方法は、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、実用的なタッチ検出装置を実現できる唯一の方式であるという深い認識に立脚して完成した。
　本発明の静電容量式タッチ部材の製造方法は、
　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体の面、或いは、タッチ部材を設ける物品の表面に前記分散液を被着させる工程と、
　前記分散用溶媒を蒸発させ、前記カーボンナノ線状構造体を前記支持体の面又は前記物品の表面に固着させる工程と、
　前記支持体の面又は前記物品の表面を洗浄用溶媒によって洗浄し、前記分散剤を除去する工程と、
　前記洗浄用溶媒を蒸発させる工程と
　からなる一連の工程を所定の回数行い、前記支持体の面又は前記物品の表面にカーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極を形成する工程を有する。
　この製造方法の特徴は、前記分散用溶媒を蒸発させ、前記カーボンナノ線状構造体を前記支持体の面又は前記物品の表面に固着させた後に、前記支持体の面又は前記物品の表面を洗浄用溶媒によって洗浄し、前記分散剤を除去し、その後、前記洗浄用溶媒を蒸発させることにある。前記洗浄用溶媒による洗浄工程で、前記カーボンナノ線状構造体間に介在する前記分散剤が取り除かれるので、前記カーボンナノ線状構造体同士の密着性が向上し、導電性が向上する。先の分散用溶媒を蒸発させる工程によって、前記カーボンナノ線状構造体の多くは前記支持体の面又は前記物品の表面に固着しているので、これらが洗浄工程で脱落することはない。また、固着状態の悪い少数の前記カーボンナノ線状構造体は洗浄工程で除かれる。残った前記カーボンナノ線状構造体は、洗浄用溶媒を蒸発させる工程によってさらにしっかり前記支持体の面又は前記物品の表面に固着する。以上のようにして、前記透明導電層の質が向上する。
　また、本製造方法では、前記カーボンナノ線状構造体の堆積層が所定の厚さに達し、必要な導電率が得られるまで、上述した分散液を被着させてから洗浄用溶媒を蒸発させるまでの一連の堆積工程を繰り返し行う。従って、１回の堆積工程で所定の厚さの堆積層を形成する方法に比べて、分散液におけるカーボンナノチューブの濃度を低く抑えることができる。この結果、均一性の高い堆積層を形成することができ、均一な導電性をもつ導電層を得ることができる。
　以上のように、本発明の静電容量式タッチ部材の製造方法では、簡便でスケールアップの容易な方法で、分散剤や不純物が少なく、均一にカーボンナノ線状構造体が分布した平坦性の高い堆積層を形成することができ、カーボンナノチューブなどのカーボンナノ線状構造体が有する光透過性、電気伝導特性及び機械的特性を損なわずに発現させることのできる光透過性導電層を作製することができる。本製造方法では、カーボンナノチューブ分散液を塗布するだけで透明導電層を形成でき、製造工程に高温や真空などを必要としない。このため、熱に弱い支持体、あるいは真空で破壊・変質してしまう支持体や、大きすぎて真空容器に入りきらなかい支持体であっても、前記支持体として用い、その表面に透明導電層を形成できる。このように、本発明の静電容量式タッチ部材の製造方法を用いれば、自由な形状をもつ支持体の表面に、形状を変えることなく、静電容量式タッチ部材を設けることができる。
本発明の実施の形態１に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す斜視図（ａ）、および断面図（ｂ）と（ｃ）である。 同、別の例に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。 同、さらに別の例に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。 同、光透過性支持体の立体的な形状の例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。 同、静電容量式タッチ部材の分画パターンの例を示す上面図（左図）および側面図（右図）である。 本発明の実施の形態４の別の例に基づく、静電容量式タッチ部材の構造を示す斜視図（ａ）および水平方向における断面図（ｂ）である。 同、静電容量式タッチ部材の使用方法を説明する斜視図である。 特許文献１に示されているタッチパネル付き表示装置の構成を示す斜視図（ａ）、およびタッチ部材の構造を示す断面図（ｂ）である。 特許文献６に示されているタッチセンサの配置例を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
　本発明の第１の静電容量式タッチ部材において、前記検出電極が被覆層によって被覆されているのがよい。
　本発明の第４の静電容量式タッチ部材において、前記物品の前記表面と前記光透過性導電層との間に下地層が設けられているのがよい。
　本発明の第１～第４の静電容量式タッチ部材において、前記タッチ面上の位置を区画するように分画された複数の前記検出電極が、電極ごとに独立した引き出し配線とともに設けられており、前記接触物体が接近又は接触する前記タッチ面上のタッチ位置の違いが、前記区画を単位として識別可能であるのがよい。
　本発明の第１～第４の静電容量式タッチ部材において、前記光透過性導電層が、前記カーボンナノ線状構造体と導電性樹脂材料との複合体からなるのがよい。前記カーボンナノ線状構造体は極めて細く、単位質量あたりの表面積（比表面積）が大きいので、補助的な材料は必ずしも必要ではないが、用いるのであれば、透明性の高い導電性高分子であるポリ(３，４－エチレンジオキシチオフェン)（ＰＥＤＯＴ；商品名　バイトロン）などがよい。また、前記カーボンナノ線状構造体がカーボンナノチューブであるのがよい。単層カーボンナノチューブには、極めて高い電気伝導性を示す金属性カーボンナノチューブが含まれる。また、二層カーボンナノチューブや多層カーボンナノチューブの中にも、極めて高い電気伝導性を示すものがある。しかも、カーボンナノチューブは、ＩＴＯなどの酸化物系透明導電材料と異なり、しなやかで強靱な機械的特性を有する。
　本発明の第１～第３の静電容量式タッチ部材において、様々な用途を考えると、前記支持体が光透過性であるのがよい場合がある。同様に、前記保護膜が光透過性であるのがよい場合がある。例えば、タッチ部材を画像表示装置の前面に配置するタッチパネルなど、タッチ部材が光透過性であることが求められる場合などである。
　また、前記支持体の前記立体的な形状が、１つの曲面、曲面の組み合わせ、曲面と平面の組み合わせ、又は平面の組み合わせによって形成されているのがよい。例えば、前記支持体の前記立体的な形状が湾曲した曲面状であり、外側の凸形の面又は内側の凹形の面が前記タッチ面として用いられるのがよい。また、複数個のタッチ面をつなぎ合わせて、立体的に閉じた形状の前記タッチ面を有する静電容量式タッチ部材を作製することもできる。
　本発明の静電容量式タッチ検出装置は、他の電子機器とともに用いられ、前記タッチ面への前記接触物体の接近又は接触に応じて前記他の電子機器に電気信号を出力するタッチスイッチとして構成されているのがよい。例えば、前記他の電子機器が情報処理装置であり、前記接触物体が接近又は接触する前記タッチ面上のタッチ位置に応じた入力信号を前記情報処理装置へ出力する、タッチパネルとして構成されているのがよい。
　本発明の静電容量式タッチ部材の製造方法において、前記検出電極を被覆し、表面がタッチ面として用いられる保護膜を形成する工程を有するのがよい。
　また、塗布法、浸漬法、又は印刷法によって前記支持体に前記分散液を被着させるのがよい。
　次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
［実施の形態１］
　以下、本発明の実施の形態１に係る静電容量式タッチ部材、静電容量式タッチ検出装置、および静電容量式タッチ部材の製造方法について説明する。この際、前記カーボンナノ線状構造体としてカーボンナノチューブを用いるものとする。
　図１（ａ）は、実施の形態１に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す斜視図であり、図１（ｂ）はその断面図である。この静電容量式タッチ検出装置は、本発明の第１の静電容量式タッチ部材に基づく静電容量式タッチ部材１０と、静電容量変化検出回路６０とで構成されている。
　静電容量式タッチ部材１０は、絶縁性材料からなり、立体的な形状を有するフィルム状又は板状の支持体１と、支持体１の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極２と、検出電極２から引き出された引き出し配線３とで構成されている。
　静電容量式タッチ部材１０では、支持体１の、検出電極２が配置された面とは反対側の面がタッチ面４として用いられる。すなわち、人体の一部、例えば指などの接触物体がタッチ面４に接近または接触すると、接触物体と検出電極２との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、引き出し配線３を介して静電容量変化検出回路６０に伝えられ、電気信号に変換して感知される。静電容量変化検出回路６０としては、市販の一般的な静電容量測定装置、例えば、Cypress Semiconductor社のCapSenseシリーズ（商品名）などを用いることができる。
　静電容量方式のタッチ検出方法では、検出電極２と、検出電極２とタッチ面４とを隔てる絶縁性（誘電体）材料とがあれば、簡易に静電容量式タッチ部材を構成することができる。図１（ｂ）に示すように、絶縁性材料からなる支持体１と、その上に形成された透明導電層からなる検出電極２とはこの構成条件を満たしており、静電容量式タッチ部材１０として用いることができる。この際、タッチ検出方法が静電容量方式であることは極めて重要である。既述したように、抵抗膜式タッチパネルでは、抵抗膜を形成した２枚の基材をわずかな間隔を空けて保持する必要があり、こんなに簡易にタッチ部材を形成することはできない。
　支持体１の材料は、絶縁性材料であることを除けば、特に限定されるものではない。ただし、タッチ部材が画像表示装置の前面に配置される場合には、支持体１の材料は光透過性であることが必要である。光透過性支持体１として、ガラス板または光透過性高分子樹脂板を用いることができる。光透過性高分子樹脂板の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、およびエポキシ樹脂などが挙げられる。好ましくは、透明度が高く、耐熱性および耐薬品性に優れた材料であればよく、このような材料の例としてＰＥＴなどが挙げられる。
　タッチ面４の反対側の面に検出電極２を設け、タッチ面４に接近又は接触する接触物体と検出電極２との間に静電容量を形成させることを考えると、支持体１の厚さは大きすぎないことが重要である。従って、支持体１は、例えば、厚さが０．０１～３ｍｍ、通常０．１～０．５ｍｍ程度であって、フレキシブルなテープ状、フィルム状、またはシート状であるのがよい。この場合、任意の立体的形状を有する物品に、貼り付けるなどの形態で用いることができる。また、図１に示したように、このフィルム状、シート状、または板状の支持体１が、例えば中空半球状などの立体的な形状に成形されているのがよい。その形状は、カーボンナノチューブ分散液が流入できる程度に、一部が開口した形状が望ましい。このように、形状に多少の制限はあるものの、立体的形状を有する支持体１に、その形状を変えることなく、静電容量式タッチ検出部材を設けることができる。
　検出電極２は、カーボンナノチューブを含有する光透過性導電層で形成されている。カーボンナノチューブの種類は、特に限定されない。好ましくは、単層であり、不純物が少なく、カーボンナノチューブ自体の結晶性が高く、直径が太く、長さができるだけ長いカーボンナノチューブであるのがよい。カーボンナノチューブは、直径が可視光の波長よりはるかに小さいので、可視光をよく透過させる。しかも、カーボンナノチューブには、金属性カーボンナノチューブのように極めて高い電気伝導性を有するものがあり、小さい面密度で十分な電気伝導性を示す。しかも、カーボンナノチューブは、ＩＴＯなどの酸化物系透明導電材料と異なり、しなやかで強靱な機械的特性を有する。また、化学的にも安定である。以上のように、カーボンナノチューブを含有する光透過性導電層は、フレキシブルな形状または立体的な形状を有するタッチ部材に用いられる検出電極として最良の特性を有する。
　本発明に基づく静電容量式タッチ部材、並びに静電容量式タッチ検出装置の特徴は、カーボンナノチューブを含有する光透過性導電層を検出電極として用い、静電容量方式のタッチ検出方法と組み合わせることによって、初めて、実用的な、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有するタッチ検出装置を実現したことにある。
　このうち、実施の形態１では、検出電極２に対向する支持体１の面をタッチ面４として用いる。このようにすると、最も簡素に静電容量式タッチ部材１０を構成できる。従って、最少のコストで、生産性よく、静電容量式タッチ部材１０を作製できる。
　図１（ｃ）は、検出電極２が被覆層５によって被覆されている静電容量式タッチ部材の例を示す断面図である。被覆層５は、カーボンナノチューブの付着性を向上させ、また光透過率を向上させる。被覆層５を構成する材料は、光学特性がよいこと（高透明性・低反射性・低グレア性）、簡単に形成できること、電気絶縁性があることが必要である。また、高分子系の材料が好ましく、スルホン基－ＳＯ3Ｈを有する高分子を用いるとカーボンナノチューブの導電性が安定することが知られている（特開２００８－２５１２７１号公報参照。）。以上から、被覆層５を構成する材料としては、Nafion（デュポン社登録商標）が特によく、これ以外には、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、スチレン－アクリロニトリル共重合体（ＡＳ）樹脂、およびＴＰＸ樹脂（４－メチルペンテン－１を主原料とする、結晶性のオレフィン系ポリマー）などが挙げられる。被覆層５の形成方法としては、構成材料を適当な溶媒に溶解させた後、浸漬法や吹き付け法などによって溶液を塗布する方法などが挙げられる。
　図２（ａ）は、実施の形態１の別の例に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。図１に示した静電容量式タッチ部材１０では、半球形の支持体１の内側の面（凹面）に検出電極２が配置され、外側の面（凸面）がタッチ面４として用いられているのに対し、図２（ａ）に示す静電容量式タッチ部材１１では、半球形の支持体１の外側の面（凸面）に検出電極６が配置され、内側の面（凹面）がタッチ面８として用いられる。このように、検出電極が配置されている面が異なり、その結果、タッチ面が逆になるので、使用上は大きな違いを生じる。しかし、タッチ検出の仕組みに関しては両者に重要な違いはない。図２（ｂ）は、図１（ｃ）と同様、検出電極６が被覆層９によって被覆されている例を示している。
　図３は、実施の形態１のさらに別の例に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。図３に示す静電容量式タッチ部材１２は、２個の半球形の静電容量式タッチ部材１０、すなわち、半球形の支持体１ａ、検出電極２ａ、および引き出し配線３ａからなる静電容量式タッチ部材１０ａと、同じく、半球形の支持体１ｂ、検出電極２ｂ、および引き出し配線３ｂからなる静電容量式タッチ部材１０ｂとを接合して作製した、タッチ面４ａとタッチ面４ｂとからなる、閉じた球形のタッチ面を有する静電容量式タッチ部材の例である。
　図４は、光透過性支持体の立体的な形状の例を示す斜視図である。これらは、各種の柱体、錐体、球体、および楕円球などであり、これらの立体の一部、またはこれらを組み合わせて得られる任意の立体であってよい。一般的には、支持体の立体的な形状は、１つの曲面、曲面の組み合わせ、曲面と平面の組み合わせ、または平面の組み合わせによって形成される任意の立体形状であってよい。本実施の形態では、これらの支持体に、その形状を変えることなく、静電容量式タッチ検出部材を形成することができる。
　フレキシブルな形状または立体的な形状を有する静電容量式タッチ検出部材では、自身の形状が変化することで、形状が変化しない部材では生じ得ない、使用感や感触を生みだすことができる。例えば、柔軟性に富んだ立体的形状の支持体を用いて静電容量式タッチ検出部材を作製すると、触るとへこんだり、曲がったりする入力装置として用いることができ、従来にないインターフェイスとすることができる。
　また、立体的な形状を有する静電容量式タッチ検出部材では、平面形よりもタッチ検出感度を向上させることができる。立体形の検出電極では、検出電極の前面および背面をともに空気層にすることができるので、従来の平面型の静電容量式タッチ検出装置で問題となっている背面基板由来のノイズ、あるいは接地面との間の寄生容量などによる誤動作や感度低下を低減することができる。このため、立体形状の静電容量式タッチ検出装置では、タッチ検出の感度・精度が著しく向上する。
　本発明に基づく静電容量式タッチ検出装置は、支持体１がもつ模様や質感を維持したまま、静電容量式タッチ検出装置とすることができる。また、光透過性の支持体を用いて静電容量式タッチ検出部材を作製し、これを他の物品に被せる場合には、他の物体の外観や意匠をそのまま利用して、静電容量式タッチ検出部材とすることができる。
　この他、カーボンナノチューブを導電層とする立体静電容量式タッチ検出装置は、形状の自由度が高く、また光透過性とすることができることから、ディスプレイ・発光素子・光電変換素子などの上に設置しても動作に影響を与えることがないため、これらと複合したエレクトロニクス機器に展開が可能である。
　以下、主に静電容量式タッチ部材１０の製造方法について説明し、静電容量式タッチ部材１０についての説明を補足する。
　まず、分散剤を含有する分散用溶媒中にカーボンナノチューブが分散している分散液を調製する。分散用溶媒としては水が好ましく、分散剤としては界面活性剤が好ましい。界面活性剤を溶かした水に、カーボンナノチューブを加え、超音波を照射しながら混合して
、均一に分散させる。その後、遠心分離法によって、分散性の低い沈殿物を除去する。
　分散液におけるカーボンナノチューブの濃度は、０．２ｍｇ／ｍＬを中心に、０．１～０．５ｍｇ／ｍＬであるのがよい。カーボンナノチューブの濃度が低い方が、均一性の高い堆積層を形成することができ、均一な導電性をもつ導電層を得ることができる。しかし、濃度が低すぎると、十分な導電性が得られるまでに、以下に述べるカーボンナノチューブの堆積工程を繰り返す回数が多くなりすぎる。カーボンナノチューブの濃度が高すぎると、堆積工程の繰り返し回数は少なくなるが、導電性にばらつきが生じやすくなる。
　界面活性剤の種類は、例えばアルキル硫酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、脂肪酸アルカノールアミド、アルキルアミンオキシドなどが利用でき、またこれらを混合して用いてもよい。界面活性剤の濃度は、０．４％を中心に、０．１～４％の範囲にあるとよい。界面活性剤の濃度が極端に小さいと、カーボンナノチューブの分散性が不十分となり、透明性および導電性の低下を招く。界面活性剤の濃度が大きすぎると、カーボンナノチューブと支持体１の面（後述の実施の形態５では物品の表面）との密着性が低下し、水洗によって、堆積させたカーボンナノチューブのほとんどが剥離してしまう不都合が生じる。
　次に、ＰＥＴフィルムなどの絶縁性材料からなり、前もって成形され、立体的な形状を有する支持体１の一方の面（実施の形態５では物品の表面）に、塗布法、浸漬法、または印刷法によって分散液を被着させる。例えば、静電容量式タッチ部材１０の場合、半球形の支持体１の凹面側に分散液を流し込み、全面に行きわたらせる。余分なカーボンナノチューブ分散液を流し出すと、支持体１の凹面は、全面がカーボンナノチューブ分散液で濡れた状態になる。
　次に、分散用溶媒を蒸発させ、カーボンナノチューブを支持体１の面（実施の形態５では物品の表面）に固着させる。この際、ドライヤーを用いて、温風で加熱乾燥させるのがよい。蒸発は全体が十分に乾燥するまで行うのがよく、蒸発が完了するまでの時間は３０秒間程度である。温風の温度は高いほど乾燥に要する時間が短縮されるので好ましいが、支持体１がプラスチックからなる場合には、高すぎると支持体１が変形するおそれが生じるので、１００℃前後が好ましい。この際、分散液の厚さが偏り、カーボンナノチューブが一部に凝集して乾固しないように、常に支持体１を動かしながら乾燥させるのがよい。
　次に、本発明の製造方法の特徴として、カーボンナノチューブを堆積させた支持体１の面（実施の形態５では物品の表面）を洗浄用溶媒によって洗浄し、分散剤を除去し、その後、洗浄用溶媒を蒸発させる。例えば、静電容量式タッチ部材１０の場合、支持体１を水中に浸し、残存している分散剤を洗い流す。これを数回繰り返した後、温風で完全に乾燥させる。この洗浄用溶媒による洗浄工程でカーボンナノチューブ間に介在する分散剤が取り除かれるので、カーボンナノチューブ同士の密着性が向上し、導電性が向上する。洗浄用溶媒はゆっくりと流れる流水または溜水がよい。水に浸す時間は５秒程度でよく、洗う回数は３回程度でよい。先の分散用溶媒を蒸発させる工程によって、カーボンナノチューブの多くは支持体１の面（実施の形態５では物品の表面）に固着しているので、この工程でこれらのカーボンナノチューブが脱落することはない。また、固着状態の悪い少数のカーボンナノチューブは洗浄工程で除かれる。残ったカーボンナノチューブは、洗浄用溶媒を蒸発させる工程によってさらにしっかり支持体１の面（実施の形態５では物品の表面）に固着する。以上のようにして、カーボンナノチューブ堆積層の質が向上する。
　上述した分散液を被着させてから洗浄用溶媒を蒸発させるまでの一連の工程を、カーボンナノチューブの堆積層が所定の厚さに達し、必要な導電性が得られるまで、繰り返し行い、カーボンナノチューブ層を積層する。このようにして、支持体１の面（実施の形態５では物品の表面）にカーボンナノチューブを含有する光透過性導電層を形成する。上述したように、この方法では、１回の堆積工程で所定の厚さの堆積層を形成する方法に比べて、分散液におけるカーボンナノチューブの濃度を低く抑えることができる。この結果、均一性の高い堆積層を形成することができ、均一な導電性をもつ導電層を得ることができる。
　以上のように、本実施の形態に基づく静電容量式タッチ部材の製造方法では、簡便でスケールアップの容易な方法で、分散剤や不純物が少なく、均一にカーボンナノチューブが分布した平坦性の高い堆積層を形成することができ、カーボンナノチューブが有する光透過性、電気伝導特性および機械的特性を損なわずに発現させることのできる光透過性導電層を作製することができる。この製造方法では、カーボンナノチューブ分散液を塗布するだけで光透過性導電層を形成でき、製造工程で支持体を高温や真空に曝すことを必要としない。このため、熱に弱い支持体（実施の形態５では物品）、あるいは真空で破壊・変質してしまう支持体や、大きすぎて真空容器中に入りきらない支持体（実施の形態５では物品）であっても、その表面に光透過性導電層を形成できる。
　この後、必要に応じて、検出電極２上に、ポリマー分散液などを塗布した後、溶媒を蒸発させ、被覆層５を形成する。
　次に、検出電極２に引き出し配線３を設ける。例えば、導電接着剤を用いて検出電極２に引き出し配線３を接着する。
　以上の他に、後述の実施の形態２、３、および５では、検出電極上に保護膜を形成する工程を行う。また、後述の実施の形態４では、光透過性導電層の一部をエッチング除去して、分画された複数の検出電極４２ａ～ｆにパターニングする工程を行う。また、検出電極４２ａ～ｆのパターニングは、予め、検出電極４２ａ～ｆを形成する領域以外の支持体１の面をマスク層で覆っておき、支持体１の全面に光透過性導電層を形成した後、検出電極４２ａ～ｆ以外の領域に堆積した光透過性導電層をマスク層ごと溶解除去するリフトオフ法によって行ってもよい。また、検出電極４２ａ～ｆのパターニングは、印刷法によって検出電極４２ａ～ｆを形成する領域にだけカーボンナノチューブ分散液を被着させることで行ってもよい。
　本実施の形態の静電容量式タッチ部材の製造方法では、一部が開いた形状の支持体であれば、どのような形状の支持体の表面にも光透過性導電層からなる検出電極を形成でき、静電容量式タッチ部材を作製することができる。このようにして作製される静電容量式タッチ部材は、タッチ検出装置を設けようとする装置の形状に合わせた立体的形状に形成できるので、従来タッチ検出装置を設けることができなかった装置にも設けることができ、また、デザイン性やファッション性の高い、新タイプのタッチパネルなどのタッチ検出装置として用いることができる。また、印刷法によれば、検出電極を形成する領域にだけカーボンナノチューブ分散液を被着させるので、エッチング工程なしにパターニングされた検出電極を得ることができ、製造工程が大幅に簡略化され、低コストが実現できる。
［実施の形態２］
　以下、本発明の実施の形態２に係る静電容量式タッチ部材について説明する。
　図５は、実施の形態２に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。この静電容量式タッチ検出装置は、本発明の第２の静電容量式タッチ部材に基づく静電容量式タッチ部材２０と、静電容量変化検出回路６０とで構成されている。
　図５（ａ）に示した静電容量式タッチ部材２０では、半球形の支持体１の外側の面（凸面）に検出電極６が配置され、さらに検出電極６を被覆する保護膜２２が積層され、保護膜２２の表面がタッチ面２３として用いられる。また、図５（ｂ）に示した静電容量式タッチ部材２４では、半球形の支持体１の内側の面（凹面）に検出電極２が配置され、さらに検出電極２を被覆する保護膜２５が積層され、保護膜２５の表面がタッチ面２６として用いられる。
　上記のように、実施の形態２では、検出電極２に対向する支持体１の面４をタッチ面として用いるのではなく、検出電極６（または２）に積層して配置される保護膜２２（または２５）の表面をタッチ面２３（または２６）として用いる点が、実施の形態１と異なっている。保護膜２２（または２５）は、指などの接触によって剥離しない密着性や、指紋や汚れがつきにくい防汚性が要求される。従って、前述した被覆層５（または９）に求められる特性に加えて、機械的ならびに化学的耐久性に優れる必要がある。また、厚さはできるだけ薄い方が、タッチ検出感度が上がるので好ましい。保護膜２２（または２５）の構成材料および作製方法は、上述した被覆層５（または９）の構成材料および作製方法に準ずる。
　このようにすると、実施の形態１にあった、支持体１の形状は、厚さが大きすぎない、テープ状、フィルム状、シート状、または板状であるという制限がなくなり、実施の形態２で用いる支持体１は任意の形状でよい。また、本発明に基づけば、どのような形状の支持体の表面にでも検出電極６（または２）を形成し、静電容量式タッチ検出装置を設けることができる。また、保護膜２２（または２５）の厚さは、支持体１の厚さに比べて薄くできるので、接触物体と検出電極６（または２）との間の静電容量が大きくなり、接触物体のタッチを検出する感度が向上する。上記の相違点以外については、実施の形態２は実施の形態１と同様であるので、重複を避け、説明を省略する。
［実施の形態３］
　以下、本発明の実施の形態３に係る静電容量式タッチ部材について説明する。
　図６は、実施の形態３に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。この静電容量式タッチ検出装置は、本発明の第３の静電容量式タッチ部材に基づく静電容量式タッチ部材３０と、静電容量変化検出回路６０とで構成されている。
　図６に示した静電容量式タッチ部材３０では、半球形の支持体１の外側の面（凸面）に検出電極６が配置され、さらに検出電極６を被覆する保護膜２２が積層され、保護膜２２の表面がタッチ面２３として用いられる。加えて、半球形の支持体１の内側の面（凹面）にも検出電極２が配置され、さらに検出電極２を被覆する保護膜２５が積層され、保護膜２５の表面がタッチ面２６として用いられる。ここで、検出電極６および検出電極２が前記第１の検出電極および前記第２の検出電極に相当し、保護膜２２および保護膜２５が前記第１の保護膜および前記第２の保護膜に相当する。検出電極６および２から引き出された各引き出し配線７および３は、それぞれ、静電容量変化検出回路６０の入力端子に接続される。
　静電容量式タッチ部材３０では、検出電極６と検出電極２との両方を検出電極として用い、タッチ面２３とタッチ面２６との両方を同時にタッチ面とすることができる。あるいは、一方の検出電極、例えば検出電極６だけを検出電極として用い、検出電極２は接地して、耐ノイズ特性を向上させるように用いることもできる。検出電極６と検出電極２とのどちらを検出電極とするか、従って、タッチ面２３とタッチ面２６とのどちらをタッチ面とするかは、静電容量変化検出回路６０によって簡易に切り換えることができる。上記の相違点以外については、実施の形態３は実施の形態２と同様であるので、重複を避け、説明を省略する。
［実施の形態４］
　以下、本発明の実施の形態４に係る静電容量式タッチ部材、および静電容量式タッチ検出装置について説明する。
　図７は、実施の形態４に基づく静電容量式タッチ検出装置の構造を示す断面図である。この静電容量式タッチ検出装置は、静電容量式タッチ部材４０と、静電容量変化検出回路６０とで構成されている。
　静電容量式タッチ部材４０は、絶縁性材料からなり、立体的な形状を有するフィルム状又は板状の支持体１と、支持体１の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極４２と、検出電極４２から引き出された引き出し配線４３とで構成されている。
　実施の形態１と異なる点は、タッチ面４上の、接触物体を接近又は接触させるタッチ位置の違いに対応して、タッチ面４上の位置を区画するように分画された複数の検出電極４２ａ～４２ｆが、電極ごとに独立した引き出し配線４３ａ～４３ｆとともに設けられており、タッチ位置の違いが区画を単位として識別可能であることである。検出電極４２ａ～４２ｆは、検出電極切り換え回路５９によって時分割的に繰り返し選択される。すなわち、各検出電極４２ａ～４２ｆは、１サイクルの間にある期間だけ、順次交代して、静電容量変化検出回路６０に接続され、このサイクルが短い周期で高速に繰り返される。
　例えば、人体の一部、例えば指などの接触物体が、タッチ面４の、検出電極４２ａに対向する位置に接近または接触すると、接触物体と検出電極４２ａとの間の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、引き出し配線４３ａを介して静電容量変化検出回路６０に伝えられ、電気信号に変換して感知される。
　静電容量式タッチ部材４０の検出電極４２ａ～４２ｆを構成するカーボンナノチューブ層は、実施の形態１で補足として説明したように、成膜後にエッチングで不要部を除去するか、成膜前に支持体１の面の一部にマスキングを施すことで、パターン化することができる。あるいは、印刷法を用いてもよい。エッチングは、例えば機械的な切削除去、あるいはレーザーエッチングで施すことができる。
　図８は、静電容量式タッチ部材４０の分画パターンを示す上面図（左図）および側面図（右図）である。図８（ａ）に示すパターンは、経線によって分画されており、半球面上のタッチ位置の違いが、経度の違いに基づいて判別できる。図８（ｂ）に示すパターンは、より複雑に分画されており、半球面上のタッチ位置の違いが、緯度の違いも加えてより細かく判別できる。また、図４に示したような、任意の立体形状の支持体に形成された透明導電層も、図７または８と同様にパターニングすることができる。
　図９（ａ）は、実施の形態４の別の例に基づく静電容量式タッチ部材５０の、分画パターンを示す斜視図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に９ｂ－９ｂ線で示した、水平方向における断面図である。静電容量式タッチ部材５０では、円筒形状の支持体５１の内壁に、分画された多数の検出電極５２が配置されている。図９（ｂ）は、円筒形状の表示画面をもつ画像表示装置７０を内部に納めた状態を示している。
　図１０は、静電容量式タッチ部材５０の使用方法を説明する斜視図である。図１０（ａ）に示す例では、円筒形状の表示画面をもつ画像表示装置７０の最表面側に、静電容量式タッチ部材５０が配置され、互いの間に引き出し配線５３を用いた通信手段が設けられている。この結果、画像表示装置７０の円筒形状の表示画面が、静電容量式タッチ部材５０のタッチ面を通して透けて見えるので、画像を見ながらタッチ面に触れることで、画像表示装置７０を直感的に操作することができる。円筒形状の表示画面をもつ画像表示装置７０の例は、ソニー株式会社プレスリリース２００７年０５月２４日、http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200705/07-053/index.html）などに示されている。
　図１０（ｂ）に示す例では、上方に３次元立体画像８１を形成する画像形成装置８０の上側に、静電容量式タッチ部材５０が配置され、互いの間に引き出し配線５３を用いた通信手段が設けられている。この結果、画像形成装置８０が形成する３次元立体画像８１が、静電容量式タッチ部材５０のタッチ面を通して透けて見えるので、立体画像８１を見ながらタッチ面に触れることで、画像形成装置８０を直感的に操作することができる。３次元立体画像８１を形成する画像形成装置８０の例は、日立製作所ニュースリリース２００４年２月２４日、http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/040224a.html、または、産業技術総合研究所プレスリリース２００７年７月１０日、http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2007/pr20070710/pr20070710.htmlなどに示されている。
［実施の形態５］
　以下、本発明の実施の形態５に係る第４の静電容量式タッチ部材について説明する。図示省略するが、実施の形態５に基づく静電容量式タッチ検出装置は、タッチ検出機能を付与したいと望む物品の表面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、この検出電極を被覆する光透過性保護膜と、検出電極から引き出された引き出し配線とを有する第４の静電容量式タッチ部材、および静電容量変化検出回路６０で構成される。この静電容量式タッチ部材では、光透過性保護膜の表面がタッチ面として用いられ、このタッチ面への、人体の一部、例えば指などの接触物体の接近又は接触を、接触物体と検出電極との間の静電容量の変化として感知する。
　この静電容量式タッチ部材を設ける物品は、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層を設けることが可能であればよく、特に限定されるものではない。例えば、特許文献２に示されている人形型玩具２１０のようなものでもよく、ＰＤＡ（情報携帯端末）、携帯電話機、ノートパソコン、携帯ゲーム機、およびビデオカメラなどの電子機器の筐体で、曲面形状をもつものなどがとくによい。また、ドアのノブのような家具や日用品でもよい。静電容量式タッチ部材は薄く、光透過性であるので、物品の外観を損ねることなく設けることができる。
　以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
　本発明によって、タッチパネルなどの静電容量式タッチ検出装置の形状自由度および生産性は飛躍的に向上し、利用できる製品領域も格段に広がると予想される。
１、１ａ、１ｂ…支持体、
２、２ａ、２ｂ、６…検出電極（カーボンナノチューブを含有する光透過性導電層）、
３、７…引き出し配線、４、４ａ、４ｂ、８…タッチ面、５、９…被覆層、
１０～１２…静電容量式タッチ部材、２０、２４…静電容量式タッチ部材、
２２、２５…保護膜、２３、２６…タッチ面、３０…静電容量式タッチ部材、
４０…静電容量式タッチ部材、４２ａ～４２ｆ…検出電極、
４３ａ～４３ｆ…引き出し配線、５０…静電容量式タッチ部材、５１…支持体、
５２…分画された検出電極、５３…引き出し配線、５９…検出電極切り換え回路、
６０…静電容量変化検出回路、７０…円筒形状の表示画面を有する画像表示装置、
８０…三次元立体画像を形成する画像形成装置、８１…三次元立体画像、
１００…タッチパネル付き表示装置、１０１…発光ダイオード（ＬＥＤ）、
１０２…液晶パネル、１０３…曲面タッチパネル、１１０…タッチ部材、
１１１…曲面基板、１１２…透明導電膜、１１３…保護膜、１１４…タッチ面、
２００…静電容量方式タッチセンサ、２０１…基材、２０１ａ…電極部、
２０１ｂ…延出部、２０２…検出電極、２０３…検出回路部、２１１…筐体、
２１０…人形型玩具、２１２凹部

Claims (20)

  1. 　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体と、
    　前記支持体の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、
    　前記検出電極から引き出された引き出し配線と
    　を有し、
    　前記支持体の、前記検出電極が配置された面とは反対側の面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接近又は接触を、前記接触物体と前記検出電極との間の静電容量の変化として感知する、静電容量式タッチ部材。
  2. 　前記検出電極が被覆層によって被覆されている、請求項１に記載した静電容量式タッチ部材。
  3. 　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体と、
    　前記支持体の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、
    　前記検出電極を被覆する保護膜と、
    　前記検出電極から引き出された引き出し配線と
    　を有し、
    　前記保護膜の表面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接近又は接触を、前記接触物体と前記検出電極との間の静電容量の変化として感知する、静電容量式タッチ部材。
  4. 　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体と、
    　前記支持体の一方の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる第１の検出電極と、
    　前記検出電極を被覆する第１の保護膜と、
    　前記支持体の、前記一方の面の反対側の面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる第２の検出電極と、
    　前記検出電極を被覆する第２の保護膜と、
    　前記第１の検出電極及び前記第２の検出電極からそれぞれ引き出された引き出し配線と
    　を有し、
    　前記第１の保護膜及び／又は前記第２の保護膜の表面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接触又は接近を、前記接触物体と前記第１の検出電極及び／又は前記第２の検出電極との間の静電容量の変化として感知する、静電容量式タッチ部材。
  5. 　物品の表面の少なくとも一部に配置された、カーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極と、
    　前記検出電極を被覆する保護膜と、
    　前記検出電極から引き出された引き出し配線と
    　を有し、
    　前記保護膜の表面をタッチ面とし、このタッチ面への接触物体の接近又は接触を、前記接触物体と前記検出電極との間の静電容量の変化として感知する、静電容量式タッチ部材。
  6. 　前記物品の前記表面と前記光透過性導電層との間に下地層が設けられている、請求項５に記載した静電容量式タッチ部材。
  7. 　前記タッチ面上の位置を区画するように分画された複数の前記検出電極が、電極ごとに独立した引き出し配線とともに設けられており、前記接触物体が接近又は接触する前記タッチ面上のタッチ位置の違いが、前記区画を単位として識別可能である、請求項１～６のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材。
  8. 　前記光透過性導電層が、前記カーボンナノ線状構造体と導電性樹脂材料との複合体からなる、請求項１～６のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材。
  9. 　前記カーボンナノ線状構造体がカーボンナノチューブである、請求項１～６のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材。
  10. 　前記支持体が光透過性である、請求項１～４のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材。
  11. 　前記保護膜が光透過性である、請求項３～６のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材。
  12. 　前記支持体の前記立体的な形状が、１つの曲面、曲面の組み合わせ、曲面と平面の組み合わせ、又は平面の組み合わせによって形成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材。
  13. 　前記支持体の前記立体的な形状が湾曲した曲面状であり、外側の凸形の面又は内側の凹形の面が前記タッチ面として用いられる、請求項１２に記載した静電容量式タッチ部材。
  14. 　立体的に閉じた形状の前記タッチ面を有する、請求項１２項に記載した静電容量式タッチ部材。
  15. 　請求項１～１４のいずれか１項に記載した静電容量式タッチ部材と、
    　前記引き出し配線を介して前記検出電極に電気的に接続され、前記タッチ面への前記接触物体の接近又は接触による前記静電容量の変化を検出する検出回路部と
    を有する、静電容量式タッチ検出装置。
  16. 　他の電子機器とともに用いられ、前記タッチ面への前記接触物体の接近又は接触に応じて前記他の電子機器に電気信号を出力するタッチスイッチとして構成されている、請求項１５項に記載した静電容量式タッチ検出装置。
  17. 　前記他の電子機器が情報処理装置であり、前記接触物体が接近又は接触する前記タッチ面上のタッチ位置に応じた入力信号を前記情報処理装置へ出力する、タッチパネルとして構成されている、請求項１６項に記載した静電容量式タッチ検出装置。
  18. 　カーボンナノ線状構造体が分散剤を含有する分散用溶媒中に分散している分散液を調製する工程を有し、
    　絶縁性材料からなり、フレキシブルな形状又は立体的な形状を有する、フィルム状又は板状の支持体の面、或いは、タッチ部材を設ける物品の表面に、前記分散液を被着させる工程と、
    　前記分散用溶媒を蒸発させ、前記カーボンナノ線状構造体を前記支持体の面又は前記物品の表面に固着させる工程と、
    　前記支持体の面又は前記物品の表面を洗浄用溶媒によって洗浄し、前記分散剤を除去する工程と、
    　前記洗浄用溶媒を蒸発させる工程と
    　からなる一連の工程を所定の回数行い、前記支持体の面又は前記物品の表面にカーボンナノ線状構造体を含有する光透過性導電層からなる検出電極を形成する工程を有し、
    　前記検出電極に引き出し配線を設ける工程を有する、静電容量式タッチ部材の製造方法。
  19. 　前記検出電極を被覆し、表面がタッチ面として用いられる保護膜を形成する工程を有する、請求項１８に記載した静電容量式タッチ部材の製造方法。
  20. 　塗布法、浸漬法、又は印刷法によって前記支持体に前記分散液を被着させる、請求項１８に記載した静電容量式タッチ部材の製造方法。
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