JP4497782B2 - ニュートンリングが防止されたタッチパネル及び該タッチパネル用透明電極 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、ニュートンリングが防止又は抑制されたタッチパネル及びそれに用いる透明電極に関し、より詳細には、ペン又は指で押圧する際に、ペン又は指の周辺に見られる干渉による虹模様、いわゆるニュートンリングが防止又は抑制された、抵抗膜方式のタッチパネル及びそれに用いる透明電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マンマシンインターフェースとしての電子ディスプレイの進歩に伴い、対話型の入力システムが普及し、なかでもタッチパネルをディスプレイと一体化したものがＡＴＭ（現金自動受払機）、商品管理、アウトワーカー（外交、セールス）、案内表示、娯楽機器などで広く使用されている。液晶ディスプレイなどの軽量・薄型ディスプレイでは、キーボードレスにでき、その特長が生きることから、モバイル機器にもタッチパネルが使用されるケースが増えている。
タッチパネルには、位置検出の方法により光学方式、超音波方式、静電容量方式、抵抗膜方式などがある。このうち、抵抗膜方式は、構造が単純で価格／性能比もよく、近年、急速な普及を見ている。
【０００３】
抵抗膜方式のタッチパネルは、対向する側に透明導電膜を有する２枚のフィルム又は板を一定間隔を保持して構成される電気部品である。一方の電極を固定した上で、視認側からペン又は指で一方の電極を押圧し、たわませ、接触、導通することにより検出回路が位置を検知し、所定の入力がなされるものである。この際、押圧しているペン又は指などのポインティング治具の周辺に、いわゆるニュートンリングと呼ばれる干渉色が現れることがあリ、画面の視認性を低下させる。
【０００４】
このようなタッチパネルのニュートンリングを軽減する対策として、電極基板を構成するフィルムに凹凸を設ける方法が考えられている。
例えば、特開平１１−２５０７６４には、フィルムにエンボス加工等を施して凹凸をつけ、その表面を特定の粗さにする方法が開示されており、更に特開平７−１６９３６７には、同様にフィルムにエンボス加工等を施して所定のピッチで所定の表面粗さの凹凸をつける方法が開示されている。また、特開平９−２７２１８３には、フィルムにフィラーを含む樹脂を塗布したり、凹凸のついたロールにフィルムを圧着して凹凸を転写し、所定の高さのピークを所定の間隔で設けて凹凸をつける方法が開示されている。また、特開平８−２８１８５６には粗面上に透明導電層を設けその粗面の高さ及び突起間距離を特定する方法が開示されている。更に、特開平１０−３２３９３１には、フィルムに所定の平均粒径を有するフィラーを所定の数平均密度となるように含む層をコーティングし、このコーティング層上に透明導電層を形成する方法が開示されている。
しかし、これらは何れも凹凸の大きさのみに焦点が当たっているか、又は凹凸ピッチに対する考慮がなされていても、ニュートンリングを視認しないような高さ（即ち、粗さ）とピーク間隔との関係についての検討はなされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
透明電極層を有するプラスチックフィルムがたわむと光干渉によりニュートンリングが発生する。特に、抵抗膜方式タッチパネルの場合には、２枚の透明電極が接触するか又は接触のためにたわむと、可視光の波長程度（約０．５μｍ）の間隔で対向する２枚の透明電極に挟まれた楔状の空間での光干渉によりニュートンリングが発生する。これは、抵抗膜方式のタッチパネルの原理上、不可避の現象である。
人間の眼の水平解像度は、１ｍｍあたり約６本と言われている（明視の距離にて視力１．０の人間の場合）。そこで、透明電極の少なくとも一方の面に突起を全面に設けることにより、透過する光線を屈折させ視認者が連続したニュートンリングとして認識できないようにすることができれば、実際的なニュートンリング防止方法となる。
一方、タッチパネルにおける対向する透明導電膜は、押圧時に接触して電気的に導通する。対向電極が突起を有しない場合には、パッシェンの法則に基づく絶縁破壊の起こらない範囲で電圧（数ボルト）を印加するが、透明導電膜に突起を設けると、対向電極間に集中電界によるコロナ放電が発生し、透明導電膜を損傷する場合がある。
したがって本発明の第１の目的は、抵抗膜方式のタッチパネルの機能及び性能を損なうことなく、タッチパネルへの入力時にポインティング治具を押圧する位置周辺に発生するニュートンリングが防止又は抑制されるタッチパネルを提供することにある。
本発明の第２の目的は、ニュートンリングによるディスプレイの視認性低下及び異常放電等による機能低下が抑制される、上記タッチパネルに用いる透明電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の諸目的を達成するために、抵抗膜方式のタッチパネルに用いるフィルムの粗さと突起間距離との関係について種々検討を加えた結果、前記フィルムの表面に設けられる突起の曲率（突起粗さ／突起間距離）を一定値以下に設定し、かつ突起間距離を１５０μｍ以下とすると共に、該突起を形成するために使用する顔料の平均二次粒径及びその標準偏差を一定の範囲とした場合には、タッチパネルの機能を損なうことなく（即ち、異常放電を起こさず）、ニュートンリングが防止（又は、抑制）されたタッチパネルを得ることができることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、表面に透明導電層を有する２枚の透明電極を、所定の間隔で前記透明導電層が対向するように配置してなるタッチパネルであって、少なくとも一方の前記透明導電層の表面が、使用時のニュートンリングの発生を防止する如く、中心線平均表面粗さと突起間距離との比（Ｒａ）／（Ｓｍ）が０．８×１０−３〜２．０×１０−３であり、突起間距離（Ｓｍ）が１５０μｍ以下である突起を有すると共に、該突起が、前記透明導電層の下に設けられた突起塗工層中に含有される、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料に起因することを特徴とするニュートンリングが防止されたタッチパネル、及び該タッチパネルに使用する透明電極である。
【０００８】
本発明の透明電極を構成する透明導電層は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）から成ることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の透明電極は突起（即ち、凹凸）を有するが、この突起を形成するために、本発明においては先ず、透明な樹脂と、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料から成る塗料を透明基板上に塗工して突起塗工層を設ける。得られた電極基板における前記突起塗工層の表面に更に透明導電層を設けることにより、本発明の透明電極が得られる。前記突起塗工層は透明導電層の形成を妨げないように設ける。
【００１０】
本発明のタッチパネルは２枚の透明電極の各透明導電層を対向させてなり、該透明導電層同士の間には、適宜絶縁層や支持層を設けてもよいが、少なくとも一方の透明電極は前記した突起を有する本発明の透明電極である。更に、本発明のタッチパネルをＬＣＤ等の表示装置の上に配するように構成してもよい。また、タッチパネルの構成部品はすべて透明である必要があるが、完全に透明である必要は無く、タッチパネルを通して必要な程度に文字や図形が認識できればよい。
【００１１】
本明細書におけるフィルム又は透明フィルムとは透明プラスティックフィルムを意味し、透明性があるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルペンテルフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、アクリルフィルム等を挙げることができる。
この透明プラスティックフィルムの厚さは通常０．１〜０．２５ｍｍ程度である。
また本発明においては、上記透明フィルムと同材料のプラスチックの板を用いることができ、その厚さには特に制限はない。タッチパネルの必要強度等を考慮して適宜定めれば良いが、その厚さは通常０．２５〜５．０ｍｍ程度である。また本発明においては、同様の厚さを有する通常のガラス板を用いることもできる。
【００１２】
塗工の生産効率から、いずれの構成のタッチパネルにおいても、フィルム基材の電極の側に突起塗工層を設けるのが有利である。突起の形成は、樹脂中に顔料を分散し任意の塗工機にてフィルムに連続塗工することにより得られる。使用する樹脂としては、透明導電層の形成を妨げない材料であればいずれを使用してもよいが、乾燥、硬化後に揮発分の少ない架橋型樹脂が好ましい。例えば、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル・ウレタン系樹脂、アクリル・メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等を挙げることができる。
顔料としては、酸化ケイ素、フッ化マグネシュウム、炭酸カルシュウム、プラスティックピグメント、などが挙げられる。使用目的（タッチパネル）から光隠蔽性が小さく安価な酸化ケイ素（シリカ）が好適である。
目的とする表面粗さを得るために、本発明においては、平均二次粒子径が１．０〜３．０μｍであると共に、その標準偏差が１．０以下である、均一な粒子径の顔料を使用する。ここで、顔料の平均二次粒径はコールター・カウンター法で測定した値である。この測定法は電解質溶液などの電気伝導性のある液中に懸濁させた粒子の体積と個数を電気的に検知して粒子径を測定する方法であり、粒子径の個数分布が得られる。樹脂と顔料の好ましい配合比は樹脂：顔料（乾燥後の重量比）が９９．５：０．５〜９９．０：１．０である。
この突起塗工層の厚さは、通常１．０〜２０．０μｍ程度である。塗工層が厚すぎると透明性が低下するため、好ましい範囲は１．０〜１０．０μｍである。
【００１３】
透明導電層は、Ｉｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）等の透明導電性物質を、スパッタリングや蒸着等の方法、或いは化学的気相成長法等により付着させることにより形成され、その厚さは通常０．０２０〜０．０２５μｍ程度である。
本発明のタッチパネルにおいては、スペーサー、その他絶縁層や接着層を用いて、対向する２枚の透明電極における透明導電層同士の間隔を一定に保つよう構成する。タッチパネルの構造にもよるが、通常この間隔は３０μｍ以下である。間隔が大きいと筆記応答性が低下するため、好ましくは１５μｍ以下である。
スペーサーは、電気絶縁性であればよく、公知の方法で設けることができ、特に制限されるものではない。例えば導電層上にＵＶ硬化樹脂層を形成し、露光パターニングするフォトリソグラフィー法で設けてもよいし、ウレタン樹脂、シリコン系樹脂等を含有する透明なインクを用い、スクリーン印刷、グラビア印刷等の方式で導電層上に印刷しても良い。また、粒径のそろった球状粒子を対向する電極間に散布し、スペーサーとして用いてもよい。
【００１４】
本発明における中心線平均表面粗さ（Ｒａ）は、表面粗さ計を用いＪＩＳ Ｂ０６０１に準じて測定する。また、突起間距離（Ｓｍ）は、表面粗さ計を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準じて粗さ曲線を求めて算出する値であり、本発明においては１５０μｍ以下とする。突起の曲率（Ｒａ／Ｓｍ）はこれらの数値から算出する。本発明における突起の曲率（Ｒａ／Ｓｍ）は、０．８×１０−３〜２．０×１０−３であることが必要である。この範囲より小さい値であると、ニュートンリングの発生を防止することができない。特に好ましい範囲は１．０×１０−３〜１．７×１０−３である。なお、本発明における透明導電層の厚みは、前記したように０．０２０〜０．０２５μｍ程度と薄いので、前記Ｒａ及びＳｍは、透明導電層を設ける前後で差が生じない。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な構成を実施例によって説明すると共に、その特性を比較例と対比して説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例中の「部」及び「％」は、特に明示しない限り、それぞれ「重量部」及び「重量％」を表す。なお、塗布液に配合した顔料の平均粒子径、及びその標準偏差はＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ３（ベックマン・コールター株式会社製）にて測定した。
図１に本発明のタッチパネルの基本的構造を示す。１Ａはガラス、フィルム又はプラスティック板等の上側の基板、２は顔料を含有した突起塗工層、３Ａは２の突起塗工層上に形成された透明導電層、１Ｂはガラス、フィルム、プラスティック板等の下側の基板、３Ｂはその上に形成された透明導電層、４は２枚の電極間の間隔を一定に保つためのスペーサーを表わす。
【００１６】
実施例１
上電極基板を構成する基板１Ａとして厚さが１８８μｍのポリエステルフィルム（ダイアホイルヘキスト株式会社製 Ｏ−３００Ｅ-１８８）を用い、その一方の面に、ワイヤーバー＃５を用いて、下記組成の塗布液を塗布して被膜層を設けた。これを加熱乾燥した後、被膜層に１２０Ｗ／ｃｍの紫外線ランプで１０ｃｍの距離から１秒間光照射し、突起塗工層２を形成させた。その厚みは５μｍであった。
塗布液の組成
アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．５重量部（荒川化学株式会社製 ビームセット５５０Ｂ）
無定型シリカ：０．５重量部（富士シリシア化学株式会社製サイリシア４３０を粉砕し、平均二次粒径１．７μｍ、標準偏差０．５として使用した。）
光反応開始剤：５．０重量部（チバ・ガイギー社製 イルガキュア１８４）
イソプロピルアルコール：粘度調整のための希釈剤として適宜の量
【００１７】
この突起塗工層２について、表面粗さ計（小坂研究所製 ＳＥ３０Ｋ）を用いてＪＩＳ Ｂ０６０１に準じてＲａを測定し、同表面粗さ計にてＪＩＳ Ｂ０６０１に準じ粗さ曲線を求めＳｍを算出した。
次に、突起塗工層２の上にＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）をスパッタリングすることにより透明導電層３Ａを形成し、上部透明電極とした。このＩＴＯ処理による透明導電層３Ａの厚さは０．０２μｍであった。この透明導電層を設けた後の粗さ（Ｒａ）は透明導電層を設ける前の粗さと差はなかった。
更に、基板１Ｂとしてガラス基板を用い、同様のＩＴＯ処理を行って透明導電層３Ｂを設けることにより、下部透明電極を作製した。
下部透明電極の透明導電層３Ｂの上に、光硬化性のアクリル樹脂層を設け、紫外線露光後パターニングしてスペーサー４を形成させた。このスペーサー４は、高さ９μｍ、直径３０μｍの円柱で、スペーサー間隔は３ｍｍとした。
このようにして作製した上部透明電極と下部透明電極とを透明導電層が対向するように配置することにより、タッチパネルを構成した。上部透明電極と下部透明電極との間の間隔はスペーサーの高さに相当することになる。
【００１８】
このようにして作製したタッチパネルについて、下記の手順に従って絶縁性試験を行い、ニュートンリングの効果の確認を行った。
絶縁性試験
タッチパネルの対向する透明導電層（３Ａ，３Ｂ）間に直流２５Ｖの電圧をかけ、これら導電層間の抵抗値を測定し、絶縁性能を評価した。タッチパネルの絶縁性能は、導電層間の抵抗値が２０Ｍオーム以上であることが必要であり、２０Ｍオーム未満の場合、絶縁不良と判断した。絶縁不良の場合は、集中電界による異常なコロナ放電が発生しており、透明導電層の損傷が起こる。
ニュートンリングの効果の確認
タッチパネルの上部電極の基板を２６ｇ／ｃｍの圧力のペン先で押圧し、ニュートンリングの発生状況を目視にて確認した。
【００１９】
実施例２
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．２重量部、無定型シリカ：０．８重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
実施例３
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．０重量部、無定型シリカ：１．０重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００２０】
比較例１
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．９重量部、無定型シリカ：０．１重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
比較例２
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．８重量部、無定型シリカ：０．２重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
比較例３
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９８．５重量部、平均二次粒子径が４．０μｍ（標準偏差１．５）の無定型シリカ：１．５重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００２１】
比較例４
実施例1で、突起塗工層を形成するための塗布液に配合する無定型シリカを平均二次粒子径１．５μｍ（標準偏差１．５）の無定型シリカを用いた以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
比較例５
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を樹脂：９８．５重量部、無定型シリカ：１．５重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００２２】
実施例１〜３及び比較例１〜５の絶縁性試験及びニュートンリング防止効果を確認した結果を表１に示す。
【表１】
突起塗工層中に含有される、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料を用いることによって、Ｒａ／Ｓｍを０．８×１０−３〜２．０×１０−３ とし、Ｓｍを１５０μｍ以下とした実施例１〜３のタッチパネルにおいては、ニュートンリングが防止され、かつ絶縁性は良好であったのに対して、上記本発明の要件を満たさない比較例１〜５のタッチパネルの場合には、ニュートンリング又は絶縁不良の少なくとも一方が確認された。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のタッチパネル及び透明電極は、ニュートンリングによるディスプレイの視認性低下を最小限としつつ、異常放電等によるタッチパネルの機能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネルの基本的構造を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ 基板（透明フィルム）
１Ｂ 基板（ガラス板）
２ 突起塗工層
３Ａ，３Ｂ 透明導電層
４ スペーサー
本発明は、ニュートンリングが防止又は抑制されたタッチパネル及びそれに用いる透明電極に関し、より詳細には、ペン又は指で押圧する際に、ペン又は指の周辺に見られる干渉による虹模様、いわゆるニュートンリングが防止又は抑制された、抵抗膜方式のタッチパネル及びそれに用いる透明電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マンマシンインターフェースとしての電子ディスプレイの進歩に伴い、対話型の入力システムが普及し、なかでもタッチパネルをディスプレイと一体化したものがＡＴＭ（現金自動受払機）、商品管理、アウトワーカー（外交、セールス）、案内表示、娯楽機器などで広く使用されている。液晶ディスプレイなどの軽量・薄型ディスプレイでは、キーボードレスにでき、その特長が生きることから、モバイル機器にもタッチパネルが使用されるケースが増えている。
タッチパネルには、位置検出の方法により光学方式、超音波方式、静電容量方式、抵抗膜方式などがある。このうち、抵抗膜方式は、構造が単純で価格／性能比もよく、近年、急速な普及を見ている。
【０００３】
抵抗膜方式のタッチパネルは、対向する側に透明導電膜を有する２枚のフィルム又は板を一定間隔を保持して構成される電気部品である。一方の電極を固定した上で、視認側からペン又は指で一方の電極を押圧し、たわませ、接触、導通することにより検出回路が位置を検知し、所定の入力がなされるものである。この際、押圧しているペン又は指などのポインティング治具の周辺に、いわゆるニュートンリングと呼ばれる干渉色が現れることがあリ、画面の視認性を低下させる。
【０００４】
このようなタッチパネルのニュートンリングを軽減する対策として、電極基板を構成するフィルムに凹凸を設ける方法が考えられている。
例えば、特開平１１−２５０７６４には、フィルムにエンボス加工等を施して凹凸をつけ、その表面を特定の粗さにする方法が開示されており、更に特開平７−１６９３６７には、同様にフィルムにエンボス加工等を施して所定のピッチで所定の表面粗さの凹凸をつける方法が開示されている。また、特開平９−２７２１８３には、フィルムにフィラーを含む樹脂を塗布したり、凹凸のついたロールにフィルムを圧着して凹凸を転写し、所定の高さのピークを所定の間隔で設けて凹凸をつける方法が開示されている。また、特開平８−２８１８５６には粗面上に透明導電層を設けその粗面の高さ及び突起間距離を特定する方法が開示されている。更に、特開平１０−３２３９３１には、フィルムに所定の平均粒径を有するフィラーを所定の数平均密度となるように含む層をコーティングし、このコーティング層上に透明導電層を形成する方法が開示されている。
しかし、これらは何れも凹凸の大きさのみに焦点が当たっているか、又は凹凸ピッチに対する考慮がなされていても、ニュートンリングを視認しないような高さ（即ち、粗さ）とピーク間隔との関係についての検討はなされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
透明電極層を有するプラスチックフィルムがたわむと光干渉によりニュートンリングが発生する。特に、抵抗膜方式タッチパネルの場合には、２枚の透明電極が接触するか又は接触のためにたわむと、可視光の波長程度（約０．５μｍ）の間隔で対向する２枚の透明電極に挟まれた楔状の空間での光干渉によりニュートンリングが発生する。これは、抵抗膜方式のタッチパネルの原理上、不可避の現象である。
人間の眼の水平解像度は、１ｍｍあたり約６本と言われている（明視の距離にて視力１．０の人間の場合）。そこで、透明電極の少なくとも一方の面に突起を全面に設けることにより、透過する光線を屈折させ視認者が連続したニュートンリングとして認識できないようにすることができれば、実際的なニュートンリング防止方法となる。
一方、タッチパネルにおける対向する透明導電膜は、押圧時に接触して電気的に導通する。対向電極が突起を有しない場合には、パッシェンの法則に基づく絶縁破壊の起こらない範囲で電圧（数ボルト）を印加するが、透明導電膜に突起を設けると、対向電極間に集中電界によるコロナ放電が発生し、透明導電膜を損傷する場合がある。
したがって本発明の第１の目的は、抵抗膜方式のタッチパネルの機能及び性能を損なうことなく、タッチパネルへの入力時にポインティング治具を押圧する位置周辺に発生するニュートンリングが防止又は抑制されるタッチパネルを提供することにある。
本発明の第２の目的は、ニュートンリングによるディスプレイの視認性低下及び異常放電等による機能低下が抑制される、上記タッチパネルに用いる透明電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の諸目的を達成するために、抵抗膜方式のタッチパネルに用いるフィルムの粗さと突起間距離との関係について種々検討を加えた結果、前記フィルムの表面に設けられる突起の曲率（突起粗さ／突起間距離）を一定値以下に設定し、かつ突起間距離を１５０μｍ以下とすると共に、該突起を形成するために使用する顔料の平均二次粒径及びその標準偏差を一定の範囲とした場合には、タッチパネルの機能を損なうことなく（即ち、異常放電を起こさず）、ニュートンリングが防止（又は、抑制）されたタッチパネルを得ることができることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、表面に透明導電層を有する２枚の透明電極を、所定の間隔で前記透明導電層が対向するように配置してなるタッチパネルであって、少なくとも一方の前記透明導電層の表面が、使用時のニュートンリングの発生を防止する如く、中心線平均表面粗さと突起間距離との比（Ｒａ）／（Ｓｍ）が０．８×１０−３〜２．０×１０−３であり、突起間距離（Ｓｍ）が１５０μｍ以下である突起を有すると共に、該突起が、前記透明導電層の下に設けられた突起塗工層中に含有される、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料に起因することを特徴とするニュートンリングが防止されたタッチパネル、及び該タッチパネルに使用する透明電極である。
【０００８】
本発明の透明電極を構成する透明導電層は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）から成ることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の透明電極は突起（即ち、凹凸）を有するが、この突起を形成するために、本発明においては先ず、透明な樹脂と、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料から成る塗料を透明基板上に塗工して突起塗工層を設ける。得られた電極基板における前記突起塗工層の表面に更に透明導電層を設けることにより、本発明の透明電極が得られる。前記突起塗工層は透明導電層の形成を妨げないように設ける。
【００１０】
本発明のタッチパネルは２枚の透明電極の各透明導電層を対向させてなり、該透明導電層同士の間には、適宜絶縁層や支持層を設けてもよいが、少なくとも一方の透明電極は前記した突起を有する本発明の透明電極である。更に、本発明のタッチパネルをＬＣＤ等の表示装置の上に配するように構成してもよい。また、タッチパネルの構成部品はすべて透明である必要があるが、完全に透明である必要は無く、タッチパネルを通して必要な程度に文字や図形が認識できればよい。
【００１１】
本明細書におけるフィルム又は透明フィルムとは透明プラスティックフィルムを意味し、透明性があるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルペンテルフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、アクリルフィルム等を挙げることができる。
この透明プラスティックフィルムの厚さは通常０．１〜０．２５ｍｍ程度である。
また本発明においては、上記透明フィルムと同材料のプラスチックの板を用いることができ、その厚さには特に制限はない。タッチパネルの必要強度等を考慮して適宜定めれば良いが、その厚さは通常０．２５〜５．０ｍｍ程度である。また本発明においては、同様の厚さを有する通常のガラス板を用いることもできる。
【００１２】
塗工の生産効率から、いずれの構成のタッチパネルにおいても、フィルム基材の電極の側に突起塗工層を設けるのが有利である。突起の形成は、樹脂中に顔料を分散し任意の塗工機にてフィルムに連続塗工することにより得られる。使用する樹脂としては、透明導電層の形成を妨げない材料であればいずれを使用してもよいが、乾燥、硬化後に揮発分の少ない架橋型樹脂が好ましい。例えば、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル・ウレタン系樹脂、アクリル・メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂等を挙げることができる。
顔料としては、酸化ケイ素、フッ化マグネシュウム、炭酸カルシュウム、プラスティックピグメント、などが挙げられる。使用目的（タッチパネル）から光隠蔽性が小さく安価な酸化ケイ素（シリカ）が好適である。
目的とする表面粗さを得るために、本発明においては、平均二次粒子径が１．０〜３．０μｍであると共に、その標準偏差が１．０以下である、均一な粒子径の顔料を使用する。ここで、顔料の平均二次粒径はコールター・カウンター法で測定した値である。この測定法は電解質溶液などの電気伝導性のある液中に懸濁させた粒子の体積と個数を電気的に検知して粒子径を測定する方法であり、粒子径の個数分布が得られる。樹脂と顔料の好ましい配合比は樹脂：顔料（乾燥後の重量比）が９９．５：０．５〜９９．０：１．０である。
この突起塗工層の厚さは、通常１．０〜２０．０μｍ程度である。塗工層が厚すぎると透明性が低下するため、好ましい範囲は１．０〜１０．０μｍである。
【００１３】
透明導電層は、Ｉｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）等の透明導電性物質を、スパッタリングや蒸着等の方法、或いは化学的気相成長法等により付着させることにより形成され、その厚さは通常０．０２０〜０．０２５μｍ程度である。
本発明のタッチパネルにおいては、スペーサー、その他絶縁層や接着層を用いて、対向する２枚の透明電極における透明導電層同士の間隔を一定に保つよう構成する。タッチパネルの構造にもよるが、通常この間隔は３０μｍ以下である。間隔が大きいと筆記応答性が低下するため、好ましくは１５μｍ以下である。
スペーサーは、電気絶縁性であればよく、公知の方法で設けることができ、特に制限されるものではない。例えば導電層上にＵＶ硬化樹脂層を形成し、露光パターニングするフォトリソグラフィー法で設けてもよいし、ウレタン樹脂、シリコン系樹脂等を含有する透明なインクを用い、スクリーン印刷、グラビア印刷等の方式で導電層上に印刷しても良い。また、粒径のそろった球状粒子を対向する電極間に散布し、スペーサーとして用いてもよい。
【００１４】
本発明における中心線平均表面粗さ（Ｒａ）は、表面粗さ計を用いＪＩＳ Ｂ０６０１に準じて測定する。また、突起間距離（Ｓｍ）は、表面粗さ計を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準じて粗さ曲線を求めて算出する値であり、本発明においては１５０μｍ以下とする。突起の曲率（Ｒａ／Ｓｍ）はこれらの数値から算出する。本発明における突起の曲率（Ｒａ／Ｓｍ）は、０．８×１０−３〜２．０×１０−３であることが必要である。この範囲より小さい値であると、ニュートンリングの発生を防止することができない。特に好ましい範囲は１．０×１０−３〜１．７×１０−３である。なお、本発明における透明導電層の厚みは、前記したように０．０２０〜０．０２５μｍ程度と薄いので、前記Ｒａ及びＳｍは、透明導電層を設ける前後で差が生じない。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な構成を実施例によって説明すると共に、その特性を比較例と対比して説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例中の「部」及び「％」は、特に明示しない限り、それぞれ「重量部」及び「重量％」を表す。なお、塗布液に配合した顔料の平均粒子径、及びその標準偏差はＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ３（ベックマン・コールター株式会社製）にて測定した。
図１に本発明のタッチパネルの基本的構造を示す。１Ａはガラス、フィルム又はプラスティック板等の上側の基板、２は顔料を含有した突起塗工層、３Ａは２の突起塗工層上に形成された透明導電層、１Ｂはガラス、フィルム、プラスティック板等の下側の基板、３Ｂはその上に形成された透明導電層、４は２枚の電極間の間隔を一定に保つためのスペーサーを表わす。
【００１６】
実施例１
上電極基板を構成する基板１Ａとして厚さが１８８μｍのポリエステルフィルム（ダイアホイルヘキスト株式会社製 Ｏ−３００Ｅ-１８８）を用い、その一方の面に、ワイヤーバー＃５を用いて、下記組成の塗布液を塗布して被膜層を設けた。これを加熱乾燥した後、被膜層に１２０Ｗ／ｃｍの紫外線ランプで１０ｃｍの距離から１秒間光照射し、突起塗工層２を形成させた。その厚みは５μｍであった。
塗布液の組成
アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．５重量部（荒川化学株式会社製 ビームセット５５０Ｂ）
無定型シリカ：０．５重量部（富士シリシア化学株式会社製サイリシア４３０を粉砕し、平均二次粒径１．７μｍ、標準偏差０．５として使用した。）
光反応開始剤：５．０重量部（チバ・ガイギー社製 イルガキュア１８４）
イソプロピルアルコール：粘度調整のための希釈剤として適宜の量
【００１７】
この突起塗工層２について、表面粗さ計（小坂研究所製 ＳＥ３０Ｋ）を用いてＪＩＳ Ｂ０６０１に準じてＲａを測定し、同表面粗さ計にてＪＩＳ Ｂ０６０１に準じ粗さ曲線を求めＳｍを算出した。
次に、突起塗工層２の上にＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）をスパッタリングすることにより透明導電層３Ａを形成し、上部透明電極とした。このＩＴＯ処理による透明導電層３Ａの厚さは０．０２μｍであった。この透明導電層を設けた後の粗さ（Ｒａ）は透明導電層を設ける前の粗さと差はなかった。
更に、基板１Ｂとしてガラス基板を用い、同様のＩＴＯ処理を行って透明導電層３Ｂを設けることにより、下部透明電極を作製した。
下部透明電極の透明導電層３Ｂの上に、光硬化性のアクリル樹脂層を設け、紫外線露光後パターニングしてスペーサー４を形成させた。このスペーサー４は、高さ９μｍ、直径３０μｍの円柱で、スペーサー間隔は３ｍｍとした。
このようにして作製した上部透明電極と下部透明電極とを透明導電層が対向するように配置することにより、タッチパネルを構成した。上部透明電極と下部透明電極との間の間隔はスペーサーの高さに相当することになる。
【００１８】
このようにして作製したタッチパネルについて、下記の手順に従って絶縁性試験を行い、ニュートンリングの効果の確認を行った。
絶縁性試験
タッチパネルの対向する透明導電層（３Ａ，３Ｂ）間に直流２５Ｖの電圧をかけ、これら導電層間の抵抗値を測定し、絶縁性能を評価した。タッチパネルの絶縁性能は、導電層間の抵抗値が２０Ｍオーム以上であることが必要であり、２０Ｍオーム未満の場合、絶縁不良と判断した。絶縁不良の場合は、集中電界による異常なコロナ放電が発生しており、透明導電層の損傷が起こる。
ニュートンリングの効果の確認
タッチパネルの上部電極の基板を２６ｇ／ｃｍの圧力のペン先で押圧し、ニュートンリングの発生状況を目視にて確認した。
【００１９】
実施例２
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．２重量部、無定型シリカ：０．８重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
実施例３
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．０重量部、無定型シリカ：１．０重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００２０】
比較例１
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．９重量部、無定型シリカ：０．１重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
比較例２
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９９．８重量部、無定型シリカ：０．２重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
比較例３
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を、アクリル系紫外線硬化性樹脂：９８．５重量部、平均二次粒子径が４．０μｍ（標準偏差１．５）の無定型シリカ：１．５重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００２１】
比較例４
実施例1で、突起塗工層を形成するための塗布液に配合する無定型シリカを平均二次粒子径１．５μｍ（標準偏差１．５）の無定型シリカを用いた以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
比較例５
突起塗工層を形成するための塗布液の配合を樹脂：９８．５重量部、無定型シリカ：１．５重量部とした以外は実施例1と同様にしてタッチパネルを構成し、実施例１と同様の試験を行った。
【００２２】
実施例１〜３及び比較例１〜５の絶縁性試験及びニュートンリング防止効果を確認した結果を表１に示す。
【表１】
【００２３】
【発明の効果】
本発明のタッチパネル及び透明電極は、ニュートンリングによるディスプレイの視認性低下を最小限としつつ、異常放電等によるタッチパネルの機能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタッチパネルの基本的構造を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ 基板（透明フィルム）
１Ｂ 基板（ガラス板）
２ 突起塗工層
３Ａ，３Ｂ 透明導電層
４ スペーサー
Claims (3)
- 表面に透明導電層を有する２枚の透明電極を、所定の間隔で前記透明導電層が対向するように配置してなるタッチパネルであって、少なくとも一方の前記透明導電層の表面が、使用時のニュートンリングの発生を防止する如く、中心線平均表面粗さと突起間距離との比（Ｒａ）／（Ｓｍ）が０．８×１０−３〜２．０×１０−３であり、突起間距離（Ｓｍ）が１５０μｍ以下である突起を有すると共に、該突起が、前記透明導電層の下に設けられた突起塗工層中に含有される、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料に起因することを特徴とする、ニュートンリングが防止されたタッチパネル。
- 透明フィルム上に、平均二次粒径が１．０〜３．０μｍであってその標準偏差が１．０以下である顔料を含有する突起塗工層、及び透明導電層を順次設けてなり、該透明導電層の表面が、前記顔料に起因する突起を有するタッチパネル用透明電極であって、前記透明導電層の表面における中心線平均表面粗さと前記突起間距離との比（Ｒａ）／（Ｓｍ）が０．８×１０−３〜２．０×１０−３であると共に、前記突起間距離（Ｓｍ）が１５０μｍ以下であ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の透明電極。
- タッチパネルを構成する２枚の透明電極間に所定の間隔を保持させることができるように、前記透明導電層表面に、パターン状に所定厚みの絶縁層を設けてなる、請求項２に記載されたタッチパネル用の透明電極。
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