JP2006011523A

JP2006011523A - タッチパネルセンサー

Info

Publication number: JP2006011523A
Application number: JP2004183612A
Authority: JP
Inventors: Masao Takeda; 正朗武田; Yuji Saito; 裕司齋藤
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12
Also published as: WO2006007071A1

Abstract

【課題】タッチパネルセンサーにおける電極による反射を防ぎ、視認性を向上させる。
【解決手段】所定のパターンで透明導電膜が配置された絶縁性透明基板、少なくとも前記透明導電膜上に配置された絶縁性反射防止層、透明粘着剤層、及び透明表面基板、を順に積層してなるタッチパネルセンサーにおいて、前記絶縁性反射防止層の屈折率をｒ₁、前記透明導電膜の屈折率をｒ₂、前記透明粘着剤層の屈折率をｒ₃としたとき、ｒ₃＜ｒ₁＜ｒ₂の関係を満たすようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等の前面に配置され、入力装置として機能するタッチパネルセンサーに関する。

ディスプレイの前面に配置され、ディスプレイ一体型の入力装置としてのタッチパネルは、その使い勝手のよさから広く利用されている。このタッチパネルの方式には各種あり、光学式、超音波方式、抵抗膜方式、静電容量結合方式等が知られている。なかでも、その構造の単純さなどから抵抗膜方式が最も広く使用されており、この抵抗膜方式のタッチパネルは、２枚の透明導電膜を基板をスペーサーを介して対抗させた構造をとっており、指又はペン等により押すことによって対向している導電膜が接触し、入力される方式のものである（例えば、特許文献１参照）。

また静電容量結合方式のタッチパネルは、人間の指などがセンサーに接近することにより、電圧を印加したセンサーの静電容量が変化することを検出し、入力される方式のものであり、電極を特殊なパターンで配置することによって検出位置精度をより高めることができるとされている（例えば、特許文献２参照）。この静電容量結合方式では、抵抗膜方式と比べ、機械的な稼動部分がないため、長寿命で信頼性の高いタッチパネルを提供することができるとされている。

特開平１０−４８６２５号公報特開２００２−３２６３０１号公報

従来のタッチパネルでは、いずれの方式においても透明導電膜として主にＩＴＯ膜が利用されているが、このＩＴＯ膜の屈折率は２．０程度と比較的高いため、タッチパネルのセンサー部分の反射率が高くなり、視認性が悪くなっていた。また、パターンを設けてＩＴＯ電極を配置したＩＴＯ基板を用いるタッチパネルセンサーでは、ＩＴＯ電極部分と電極がない部分では反射率が大きく異なるため、ＩＴＯ電極部分と電極がない部分がはっきりと反射で見えてしまい、著しく視認性に劣るという問題があった。

そこで、特許文献１では、円偏光板と１／４波長板を用いてＩＴＯ膜からの反射光を打ち消しているが、このような偏光板を用いているために透過率が減少し、斜めから見ると着色するという問題があった。また特許文献２では、ＩＴＯ層の下地に反射防止層を設けることによって反射率を低下させているが、ＩＴＯ電極部分が工程中において剥き出しであり、工程中での欠陥や製品のコスト及び工程管理が困難になるおそれがある。

そこで本発明は、視認性と信頼性が高く、かつ製造コストの安い静電容量方式のタッチパネルを提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために本発明によれば、所定のパターンで透明導電膜が配置された絶縁性透明基板、少なくとも前記透明導電膜上に配置された絶縁性反射防止層、透明粘着剤層、及び透明表面基板、を順に積層してなるタッチパネルセンサーにおいて、前記絶縁性反射防止層の屈折率をｒ₁、前記透明導電膜の屈折率をｒ₂、前記透明粘着剤層の屈折率をｒ₃としたとき、ｒ₃＜ｒ₁＜ｒ₂の関係を満たすようにしている。

本発明では、基板上に配置された透明電極膜と、表面基板を貼り付けるために用いる粘着剤層の間に、透明電極膜の屈折率ｒ₂よりも小さくかつ粘着剤層の屈折率ｒ₃よりも大きな屈折率ｒ₁を有する反射防止層を設けることにより、透明電極膜における反射率を低下させ、視認性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明のタッチパネルセンサーを説明する。図１は、本発明のタッチパネルセンサーの一例を示す断面図である。本発明のタッチパネルセンサー１は、絶縁性透明基板２の主要面上に所定のパターンで透明導電膜３が配置され、この透明導電膜３上に透明粘着剤層５を介して透明表面基板６が貼りあわされており、この粘着剤層５と少なくとも絶縁性透明電極膜３の間に絶縁性反射防止層４が配置されている。

絶縁性透明基板２としては、特に制限されないが、透明性を有する各種のプラスチック材料及びガラスを用いることができる。プラスチック材料の具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアクリル、セルロースプロピオネート等が挙げられる。この絶縁性透明基板２としては、屈折率が１．４〜１．７程度であるものが好ましく、屈折率が１．６６であるポリエチレンテレフタレートや屈折率が１．５５〜１．５９であるポリカーボネートが特に好ましい。

絶縁性透明基板２の厚みは、ディスプレイに取り付けることを考慮すると、１２μｍ〜１０ｃｍ程度であることが好ましい。１２μｍより薄いとハンドリングが困難であり、１０ｃｍより厚いと取り付け性が低下するからである。

絶縁性透明基板２の主要面上には所定のパターンで透明導電膜３が形成される。この透明導電膜３としては、一般に使用されているインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫アンチモン酸化物、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、亜鉛アルミニウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の金属酸化物、又は金、銀、銅、アルミニウム等の金属の薄膜が用いられる。この透明導電膜３は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、塗工法等、従来より行われている方法によって形成することができ、エッチング法により所定のパターンとすることができる。

この透明導電膜３の厚さは特に制限されないが、その表面抵抗が１０³Ω／□以下である良好な導電性とするために、１０ｎｍ以上とすることが好ましい。一方、あまり厚くしすぎると透明性の低下をきたすため、特に好適な厚さは、１０〜３００ｎｍ程度である。

この透明導電膜３上には絶縁性反射防止層４が形成される。この絶縁性反射防止層４はその屈折率ｒ₁が、前記透明導電膜３の屈折率をｒ₂、以下に説明する、この絶縁性反射防止層４上に設けられる透明粘着剤層５の屈折率をｒ₃としたとき、ｒ₃＜ｒ₁＜ｒ₂の関係を満たすように設定される。

通常、透明導電膜３の屈折率は１．９〜２．０程度であり、また透明粘着剤層５の屈折率は通常１．５以下であるため、絶縁性反射防止層４の屈折率は１．５〜１．９であることが好ましい。

この絶縁性反射防止層４の材料としては、Ａｌ₂Ｏ₃(屈折率１．６２）、Ｓｂ₂Ｏ₃(屈折率１．７）、ＣｅＦ₃(屈折率１．６３）、ＭｇＯ（屈折率１．７５）等の無機材料、及びポリスチレン、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、チオウレア系ポリマー等の有機材料、あるいは有機−無機ハイブリッド材料を用いることができる。この絶縁性反射防止層４は真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、塗工法により形成することができるが、有機材料、特に溶剤可溶性であるポリエステル、ポリスチレン、ポリエーテルスルホン等は、溶剤コーティング法により、簡易かつ短時間で均一で表面性のよい薄膜を形成することができるため、特に好ましい。

絶縁性反射防止層４の厚みは、一般に１０〜１０００ｎｍである。１０ｎｍ未満では表面性が悪く、１０００ｎｍより厚いとコストアップになるからである。この厚さはより好ましくは７０〜１１０ｎｍである。

この絶縁性反射防止層４は少なくとも透明導電膜３の上に配置されていればよいが、絶縁性透明基板２上にも配置されていてよい。すなわち、製造工程において、絶縁性透明基板２の全面に透明導電膜３を形成し、さらに絶縁性反射防止層４を形成した後、エッチングを施すと、絶縁性反射防止層４は透明導電膜３上のみに配置されるが、透明導電膜３を形成し、エッチングした後に絶縁性反射防止層４を形成すると透明導電膜３上のみならず、透明基板２上にも絶縁性反射防止層４が配置される。

絶縁性反射防止層４は、上記の屈折率の要件を満たす限り、単層であっても２層以上の多層であってもよい。単層の場合は、タッチパネルセンサーのセンサー部の反射率を可視波長全域に渡って低下させることは困難であり、多層にすることによってタッチパネルのセンサー部の反射率を可視波長全域で幅広く低下させることができる。しかし、層数が増えるほどコスト高になるため、コスト的な観点からは単層であることが好ましい。単層の場合は、透明導電膜３と透明粘着剤層５の屈折率を考慮し、屈折率がこれらの間である材料を用いて絶縁性反射防止層４を形成する。多層の場合は、光学設計の観点から、低屈折率層と高屈折率層を交互に２層以上積層することが好ましい。

こうして絶縁性反射防止層４が形成された後、透明粘着剤層５を介して透明表面基板６が張り合わされる。この張り合わせは、透明表面基板６上に透明粘着剤層５を設けておき、これを絶縁性反射防止層４上に張り合わせてもよく、又は絶縁性反射防止層４上に透明粘着剤層５を設け、その上に透明表面基板６を張り合わせてもよい。

透明粘着剤層５としては、粘着剤として公知の、透明な絶縁性粘着剤を使用することができ、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、エポキシ系粘着剤もしくは接着剤が挙げられる。

透明表面基板６としては、絶縁性透明基板２と同じ材料を用いることができ、すなわちポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアクリル、セルロースプロピオネート等のプラスチック材料又はガラスを用いることができる。その厚みは、１２μｍ〜１０ｃｍ程度であることが好ましい。１２μｍ未満ではハンドリングが困難であり、１０ｃｍより厚いと透明性が低下するからである。この透明表面基板６には、反射防止処理、防眩処理、指紋防止処理を施しておいてもよい。

絶縁性透明基板２と透明導電膜３の間には、図示していないが、表面性をよくするためのハードコート層や透明導電膜３の反射率をより下げるための反射防止層を設けてもよい。ハードコート層としてはメラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることができ、反射防止層としては二酸化珪素を用いることができる。また、絶縁性透明基板２の、透明導電膜３を設けた面とは反対の面に、裏面からの雑音信号を取り除くための電磁波防止フィルムを貼り付けてもよい。

本発明においては、透明導電膜３と透明粘着剤層５の間に所定の屈折率を有する絶縁性反射防止層４を配置することにより、透明導電膜３からの反射率を低下させることができ、静電容量方式のタッチパネルセンサーにおいて、透明導電膜３の部分と透明導電膜３がない部分での反射率の差を小さくすることができ、その結果、反射光による視認性の低下を防ぎ、外観が改善された信頼性の高いタッチパネルを提供することができる。また、絶縁性反射防止層４を多層とすることにより、広い可視波長域で反射率を低下させることもでき、さらに良好な視認性を有するタッチパネルを提供することができる。

本発明のタッチパネルセンサーは、例えば以下の２つの方法により製造することができる。第１の方法は、まず、絶縁性透明基板に、透明導電膜として例えばＩＴＯ膜をスパッタリングでコーティングする。次に、このＩＴＯ膜をエッチングすることでＩＴＯのパターンを形成し、ＩＴＯ電極が形成された後、絶縁性反射防止層をコーティングし、ＩＴＯ電極にコントローラー部への配線を行い、最後に透明表面基板を透明粘着剤層を介して貼り付ける。第２の方法は、上記のＩＴＯ膜のエッチングを行う前に絶縁性反射防止層をコーティングし、ＩＴＯ膜と絶縁性反射防止層にパターンを形成し、エッチングを行うことで、絶縁性反射防止層をＩＴＯ電極の上のみに配置し、次いでＩＴＯ電極にコントローラーへの配線を行い、最後に透明表面基板を透明粘着剤層を介して貼り付ける。

絶縁性反射防止層として溶剤コーティング可能な材料を用いる場合、非常に簡易にかつ安価に反射防止効果を達成することができる。この反射防止層を設けることにより製造工程が増えるが、この反射防止層が透明導電膜を製造工程中において保護し、断線しにくくする役割も果たす。そのため、透明導電膜の破断劣化による抵抗率の増加を防ぎ、かつセンサーの不良率を下げることができるようになり、結果的に製品を安価に製造することが可能になる。

実施例１
和光純薬社製のポリスチレン（屈折率１．５９）をメチルエチルケトン：トルエン＝５０：５０（ｗｔ％）の混合溶媒を用い１％溶液を調製した。この溶液を３Ｍタッチシステム社製のＩＴＯ電極を有するＰＥＴフィルム上にバーコーターを用いて塗布した。このＩＴＯ電極は図２に示すようなストライブ状であり、ＰＲＴフィルム７上に設けられたＩＴＯ電極８の部分が幅４．５ｍｍ、ＩＴＯ電極がない部分が幅０．７ｍｍである。得られたポリスチレン層の厚みは１１０ｎｍであった。この上に日本油脂製の粘着剤付き反射防止ＰＥＴフィルム（商品名リアルック７７０２ＵＶ）を貼り付け、コントローラー部への配線のないタッチパネルセンサーを作製した。

実施例２
ポリスチレンに代えて、東洋紡績株式会社製の溶剤可溶性のポリエステル樹脂（商品名バイロン２８ＳＳ、屈折率１．５６）を用いたことを除き、実施例１と同様にしてタッチパネルセンサーを作製した。

比較例１
ポリスチレンを塗布しなかった以外は実施例１と同様にしてタッチパネルセンサーを作製した。

比較例２
ＩＴＯ電極を有するＰＥＴフィルムに代えて、ＩＴＯ電極のないＰＥＴフィルムを用いたことを除き、実施例１と同様にしてタッチパネルセンサーを作製した。

目視試験
上記実施例１、実施例２、及び比較例１で作製したサンプルを目視試験した。結果を以下の表１に示す。

目視試験の結果、ポリスチレンもしくはポリエステルの反射防止層を設けた実施例ではＩＴＯ電極は判別できなかったが、反射防止層を設けていない比較例１では、タッチパネルセンサーを上面から観察した結果、目視によってＩＴＯ電極が判別できた。

反射率測定
実施例１、比較例１及び比較例２で作製したサンプルについて反射率を測定した。測定方法は、５°、−５°の分光反射率計（ＭＰＣ−３１００、島津製作所製）で５００ｎｍの反射率を測定した。この結果を以下の表２に示す。

実施例１のサンプルでは、比較例１のサンプルと比べ、反射率を下げることができた。このように、本発明のタッチパネルセンサーは反射光を減少させることができる。その結果、ＩＴＯ電極がある部分の反射率とＩＴＯ電極のない部分からの反射率の差を少なくすることができ、視認性に優れたタッチパネルセンサーを提供することができる。

本発明のタッチパネルセンサーの構成を示す略断面図である。実施例において用いたＩＴＯ電極付きＰＥＴフィルムの構成を示す図である。

符号の説明

１…タッチパネルセンサー
２…絶縁性透明基板
３…透明導電膜
４…絶縁性反射防止層
５…透明粘着剤層
６…透明表面基板
７…ＰＥＴフィルム
８…ＩＴＯ電極

Claims

所定のパターンで透明導電膜が配置された絶縁性透明基板、
少なくとも前記透明導電膜上に配置された絶縁性反射防止層、
透明粘着剤層、及び
透明表面基板
を順に積層してなるタッチパネルセンサーにおいて、前記絶縁性反射防止層の屈折率をｒ₁、前記透明導電膜の屈折率をｒ₂、前記透明粘着剤層の屈折率をｒ₃としたとき、ｒ₃＜ｒ₁＜ｒ₂の関係を満たすことを特徴とするタッチパネルセンサー。
前記絶縁性反射防止層の屈折率が１．５〜１．９である、請求項１記載のタッチパネルセンサー。
前記反射防止層が有機材料からなる、請求項１記載のタッチパネルセンサー。