JP6109767B2 - タッチパネル用電極積層体、静電容量式タッチパネル及び三次元タッチパネル付表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネル用電極積層体、静電容量式タッチパネル及び三次元タッチパネル付表示装置に関する。

多機能携帯電話（スマートフォン）やデジタルカメラ等の表示装置として、指で触れることで様々な操作を行い得る、いわゆるタッチパネルが広汎に採用されるに至っている。さらに、近時、パーソナルコンピュータ等の大型の表示装置にもタッチパネルが採用され始めている。小型のタッチパネルでは、例えば、インジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）電極が用いられることがあるが、大型のタッチパネルにＩＴＯ電極を採用した場合、導電性が十分ではないので電流の伝達速度が遅くなり、タッチパネルへの接触後から接触位置を検出するまでの時間（応答速度）が遅くなるという課題が顕著になる。また、コストの低廉化が困難である。

加えて、特許文献１に記載された操作面が三次元形状（立体形状）をなすタッチパネルが実用化されつつあるが、金属酸化物であるＩＴＯは柔軟性が乏しく、屈曲させることが困難である。このため、ＩＴＯ電極を採用した三次元形状のタッチパネルを作製することは困難を窮める。

国際公開第２０１３／０１８６９８号パンフレット

本発明者は、上記の課題を解決するために、金属細線同士を交差させたセルが複数個連なることで網目模様（メッシュ）をなしたメッシュ電極を採用することが有効であると考えた。金属細線からなるメッシュ電極は導電性が高く、しかも、低コストで設けることができる。また、金属細線は、ＩＴＯ等の金属酸化物に比較して柔軟性に富むため、屈曲させることが容易である、という利点もある。

上記の考察に基づいて、金属メッシュ電極を用いた三次元形状のタッチパネルを試作した結果、本発明者は、メッシュ電極とディスプレイの画素との周期性から、二次元形状のタッチパネルよりも周期的な干渉（モアレ）が生じ易い、との知見を得た。

すなわち、メッシュ電極を規則的なセルにて構成し、三次元形状とした場合には、三次元平面上にメッシュ電極を設けるために、タッチパネルの下に位置するディスプレイの画素の規則的なピッチに対して、曲面のいずれかの位置で強いモアレが発生してしまう。特に、観測する角度によるモアレ発生度合いを確認するとき、正面位置ではモアレを発生しない（正面から見た画素ピッチとメッシュピッチが周期的に干渉しない）メッシュ電極の設計は可能であっても、ディスプレイに対して傾斜した位置でモアレが認められないようにすることは困難である。ディスプレイの表面とメッシュ電極の表面の曲率の違いや、メッシュ電極を設けた基板の厚みによる視差の影響が強く影響するからである。

このように、メッシュ電極を採用した三次元形状のタッチパネルでは、全ての角度でモアレを発生させない設計は困難を窮める。

なお、ＩＴＯ電極を採用したタッチパネルでは、ＩＴＯ電極が透明であるためにモアレは生じない。すなわち、上記の不都合は、金属からなるメッシュ電極を採用したタッチパネルにおける特有の問題である。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、導電性が高い電極を備えるとともに、様々な角度から視認したときのモアレを抑止し得るタッチパネル用電極積層体、静電容量式タッチパネル及び三次元タッチパネル付表示装置を提供することを目的とする。

前記の目的は、以下の［１］の構成により達成される。

［１］ 下方電極と上方電極とが、絶縁層を介して積層されたタッチパネル用電極積層体において、
下方電極又は上方電極の少なくともいずれか一方が、金属細線同士が交差して構成された金属メッシュ電極であって、該金属メッシュ電極がランダムセルから構成されたランダムメッシュ電極であり、
且つ下方電極から上方電極側に、又はその逆方向に指向して膨出するように湾曲した三次元曲面体であることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。

ここで、下方電極は、タッチパネル用電極積層体を構成する１対の電極の中、タッチ面から遠い側の電極であり、一方、上方電極は、タッチパネルの１対の電極の中、タッチ面に近い側の電極である。また、絶縁層は、下方電極と上方電極を電気的に絶縁するものであればよく、例えば、樹脂フィルム等であってもよいし、絶縁性の接着剤であってもよい。

さらに、三次元曲面体とは、下方電極から上方電極側に、又はその逆方向に指向して膨出するように湾曲した曲面を有するものを指す。すなわち、タッチパネル用電極積層体には、厚み方向に凸又は凹の少なくともいずれかが存在する。

このようなタッチパネル用電極積層体では、視認（観察）する角度、すなわち、視野角度によってメッシュのピッチと画素ピッチの関係が変化する。従って、下方電極及び上方電極の双方が、所定の多角形形状が複数個規則的に連なるメッシュパターン（定型パターン）であると、ある角度ではモアレが観測されない場合であっても、別のある角度ではモアレが観測されることがある。

これに対し、形状やサイズ等がランダムであるセルが連なるランダムパターンからなるメッシュ電極では周期性が低い。従って、視野角度に関わらず、モアレが発生し難くなる。

なお、ランダムパターンとは、メッシュ電極を形成する複数個のセルの形状・サイズが互いに異なっており、このためにセルの周期性（規則性ないし統一性）が低いパターンのことをいう。

［２］ タッチパネル用電極積層体は、部位によって曲率半径が相違する三次元曲面体であってもよい。

このようなタッチパネル用電極積層体では、視野角度によってメッシュのピッチと画素ピッチの関係の変化が顕著であるが、この場合においても、モアレを抑止することができる。上記したように、メッシュ電極を構成するセルが、周期性（規則性ないし統一性）が低いランダムパターンであるからである。

［３］ 下方電極と上方電極の双方が、ランダムメッシュ電極からなることが最も好ましい。

この場合、下方電極と上方電極の双方で周期性が低いので、モアレを一層抑止することができる。

［４］ ランダムメッシュ電極を構成する複数個のランダムセルのランダム率が２〜２０％であることが好ましい。

ランダム率が過度に低いと、視野角度によってはモアレが認められる可能性が高くなる。一方、ランダム率が過度に高いと、メッシュ電極の抵抗値がばらつき易くなり、タッチパネルとして駆動させることが容易でなくなる可能性がある。また、ランダム率が過度に高いと、視聴者が、表示画面に粒状のノイズ感を感じる可能性がある。なお、ランダム率の定義については後述する。

［５］ ランダムセルを構成する金属細線の線幅は１〜６μｍであることが好ましい。

１μｍ未満では、屈曲性が低下するので、タッチパネル用電極積層体を成形する際に断線が発生し易くなる。また、６μｍを超えると、ランダムメッシュに起因するノイズ感が強くなる傾向がある。

［６］ 下方電極は、好適には、第１の方向に沿って延在する帯形状をなし、且つ第１の方向に対して直交する第２の方向に沿って複数個並列される。この場合、上方電極は、第２の方向に沿って延在する帯形状をなし、且つ第１の方向に沿って複数個並列すればよい。

［７］ また、本発明は、上記のように構成されたタッチパネル用電極積層体を備える静電容量式タッチパネルである。

［８］ さらに、本発明は、上記の静電容量式タッチパネルと、表示装置とを備える三次元タッチパネル付表示装置である。

［９］ タッチパネルと表示装置との間には、エアギャップが介在していてもよい。

表示装置とタッチパネルの間が大きく離間すると、視野角度によるモアレの発生が制御し難くなるので、メッシュ電極を定型パターンとしたときには、モアレを抑制することが困難となる。これに対し、ランダムパターンからなるメッシュ電極を採用すると、上記したようにモアレを抑止することが容易であるので、表示装置とタッチパネルの間にエアギャップが存在する場合であっても、モアレを抑止することができる。

［１０］ 表示装置の表示面は、平坦面であってもよい。

この場合、表示装置の表示面と、タッチパネルの曲面との間が離間するので、上記の通り、視野角度によってはモアレの発生を制御し難くなるが、メッシュ電極をランダムパターンとしているので、モアレを抑止することが容易である。

本発明によれば、三次元曲面体であるタッチパネル用電極積層体における下方電極又は上方電極を、形状やサイズ等がランダムであるセルが連なるランダムパターンからなるメッシュ電極で形成するようにしている。このようなメッシュ電極では周期的な干渉が生じ難くなるので、モアレが十分に低減される。

本発明の実施の形態に係る三次元タッチパネル付表示装置の厚み方向に沿う要部概略断面図である。 図１に示す三次元タッチパネル付表示装置の要部拡大断面図である。 三次元タッチパネル付表示装置を構成するタッチパネルの概略正面図である。 下方電極を形成するランダムセルの一例を示す概略平面図である。 比較例１の電極積層体を構成する下方電極及び上方電極を示す概略正面図である。 比較例２の電極積層体を構成する下方電極及び上方電極を示す概略正面図である。

以下、本発明に係るタッチパネル用電極積層体及び静電容量式タッチパネルにつき、これらを具備する三次元タッチパネル付表示装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

なお、本明細書において数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。また、「上方」は、三次元タッチパネル付表示装置を視認する視聴者に近い側（外面側）を指称し、一方、「下方」は、視聴者から遠い側（内面側）を指称する。

図１は、本実施の形態に係る三次元タッチパネル付表示装置１０の厚み方向に沿う要部概略断面図である。この三次元タッチパネル付表示装置１０は、電極積層体１２（タッチパネル用電極積層体）を含んで構成されるタッチパネル１４（静電容量式タッチパネル）を具備するとともに、該タッチパネル１４が表示装置１６に接合されることで構成されている。

ここで、表示装置１６は、少なくとも画像やテキスト等を表示する表示画面１８（表示面）を有する。該表示画面１８は、タッチパネル１４に入力された指令に応じ、図示しない制御回路（ＩＣ回路等）の制御作用下に、画像ないしテキスト等を表示する。本実施の形態において、表示画面１８は、起伏のない平坦面として形成されている。

なお、表示装置１６は、特に限定されるものではないが、その好適な例としては、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、無機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等が挙げられる。

表示装置１６の側方には、接着剤２０を介してタッチパネル１４の縁部が接合される。また、タッチパネル１４の上面は、表示装置１６の表示画面１８を覆ってタッチ操作がなされる表示領域２２と、操作ボタンが配設されるボタン操作領域２４とに大別される。また、タッチパネル１４の上面は、外方縁部から内方側に向かうに従って鉛直上方に膨出するように湾曲している。すなわち、この場合、タッチパネル１４は、曲面を有する三次元曲面体である。

表示装置１６とタッチパネル１４は、所定のクリアランスで離間している。表示装置１６の表示画面１８が平坦である一方、タッチパネル１４が三次元曲面体であるからである。このように、タッチパネルを三次元曲面体とした場合に、表示装置が平坦であると、表示画面とタッチパネルの間にギャップが生じる。このギャップが最大となる箇所が５００μｍ以上の場合には、透過率の関係から、空気が収容されたエアギャップ２６とするのが好ましい。また、５００μｍ以上の場合には、金属メッシュ電極の周期性と、表示装置の画素の周期性に視野角差が生じ易く、モアレの角度依存が大きくなるため、エアギャップ２６とすることにより、本発明の効果が大きくなる。

タッチパネル１４は、センサ本体である電極積層体１２と、図示しない前記制御回路と、タッチパネル１４の上面を覆う図示しない保護層とを有する。この中の電極積層体１２は、要部を拡大した図２に示すように、絶縁体からなる透明基体２８の下端面、上端面に下方電極３０、上方電極３２がそれぞれ形成されることで構成される。ここで、下方電極３０とは、タッチパネル１４の１対の電極の中、タッチ面から遠い側の電極であり、一方、上方電極３２とは、タッチパネル１４の１対の電極の中、タッチ面に近い側の電極である。

透明基体２８の厚みは２０〜３５０μｍ以下が好ましく、３０〜２５０μｍが一層好ましく、４０〜２００μｍが特に好ましい。

透明基体２８としては、プラスチックフィルム、プラスチック板、ガラス板等を挙げることができる。

上記プラスチックフィルム及びプラスチック板の原料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル類；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、ポリエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）等のポリオレフィン類；ビニル系樹脂；その他、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）等を用いることができる。透明基体２８の透過率は、８５％以上であることが好ましい。

本実施の形態では、下方電極３０と上方電極３２の双方が、金属細線３４からなり、且つ形状やサイズがランダムなランダムセル同士が連なることで形成されたランダムメッシュ電極からなる。以下においては、下方電極３０を形成するセルを「第１セル」、上方電極３２を形成するセルを「第２セル」と表記し、各々の参照符号を３６、３８とする。

本実施の形態の場合、下方電極３０は、図３に示すように、それぞれ第１方向（ｘ方向／長手方向）に延びる複数の帯状のパターンを有する。下方電極３０は、第２方向（第１方向と直交する方向：ｙ方向）に向かう所定の幅方向寸法を有するとともに、複数個が該ｙ方向に沿って並列配置されている。ここで、「帯状」とは、所定の幅方向寸法をもって延在する長尺形状を指すが、幅方向寸法が周期的に変動する（拡幅及び縮幅を繰り返す）形状も「帯状」に含めるものとする。後述する上方電極３２においても同様である。

各下方電極３０は、銀、銅、モリブデン、又はこれらの中の１種以上を含む合金等からなる金属細線３４同士が交差することにより形成される。この交差に伴って、金属細線３４によって囲繞される空間（開口部）、すなわち、第１セル３６が複数個形成される。

第１セル３６の一例を図４に示す。この場合、ハッチングで示した第１セル３６は、頂点Ｃ１及び頂点Ｃ２を直線で結ぶ金属細線３４ｐと、頂点Ｃ２及び頂点Ｃ３を直線で結ぶ金属細線３４ｑと、頂点Ｃ３及び頂点Ｃ４を直線で結ぶ金属細線３４ｒと、頂点Ｃ４及び頂点Ｃ１を直線で結ぶ金属細線３４ｓとで形成され、多角形形状をなしている。その他のセル（第１セル３６）も同様に、多角形形状を呈している。要するに、下方電極３０は、第１セル３６の形状・サイズが互いに異なり、周期性（規則性ないし統一性）が低いランダムセルからなるランダムメッシュ電極である。

このようなランダムなメッシュパターンは、例えば、ボロノイ分割法や、ドロネー三角形分割法によって形状を設定することができる。ランダムなメッシュパターンを設定するための具体的な作業等は、特開２０１３−５４６１９号公報の段落［００８０］〜［００８３］に詳述されている。

下方電極３０のセルサイズの相違、すなわち、ランダム率は、好ましくは２〜２０％であり、より好ましくは４〜１０％である。さらに好ましくは６〜８％である。ここで、ランダム率とは、ランダムメッシュパターンを構成する任意の３０個の第１セル３６を取り出し、各第１セル３６の一辺の長さＬｄのうち、最大値をＬｄｍａｘ、最小値をＬｄｍｉｎ、平均値をＬｄａｖｅとしたとき、下記（１）式及び（２）式で求まる値のうち、大きい方の値を各セルで抽出し、３０個の平均値を取ったものと定義する。
（Ｌｄｍａｘ−Ｌｄａｖｅ）／Ｌｄａｖｅ×１００ …（１）
（Ｌｄａｖｅ−Ｌｄｍｉｎ）／Ｌｄａｖｅ×１００ …（２）

ランダム率が２％未満になると、各第１セル３６のセルサイズがほとんど一様になってしまい、複数の第１セル３６の配列によるモアレの抑制効果が低くなる。反対に、ランダム率が２０％超になると、下方電極３０の抵抗値にばらつきが生じて、検出感度が低下してしまう可能性がある。また、表示画面に粒状のノイズ感を生じる可能性がある。

金属細線３４の幅方向寸法（線幅）は、特に限定されるものではないが、６μｍ以下が好ましい。このように線幅を小さくすることにより、ランダムメッシュを採用した三次元タッチパネル付表示装置１０におけるノイズ感を抑制することができる。また、第１セル３６の形状がランダムであることと、金属細線３４の線幅がこのように小さいこととが相俟って、モアレが改善されて視認性が良好となる。線幅は、４μｍ以下とすることが一層好ましい。

なお、金属細線３４の線幅が過度に小さいと屈曲性が低下する。このため、電極積層体１２を三次元曲面体とする際に断線が起こる可能性がある。この可能性を低減するべく、金属細線３４の線幅を１μｍ以上とすることが好ましい。この場合、下方電極３０に十分な導電性を確保することもできる。

下方電極３０の平均セルピッチは５０〜４００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることが一層好ましい。ここで、下方電極３０の平均セルピッチは、下方電極３０が延在するｘ方向の第１セル３６の最大の長さを任意の３０個のセルで測定し、その平均長で定義される。

図３に示すように、各下方電極３０の一端部には、第１結線部３９を介して第１端子配線部４０が電気的に接続される。第１端子配線部４０は、ｙ方向に沿って延在する１辺の略中央部に向かって引き回され、第１端子部４８に電気的に接続されている。第１端子部４８は、前記制御回路に電気的に接続される。

なお、図３では、隣接する下方電極３０同士の間を空白としているが、下方電極３０が視認されることを防止するために、隣接する下方電極３０同士の間にダミーメッシュを配置することが好ましい。このダミーメッシュを形成するセルは、下方電極３０と同様にランダム形状であることが好ましい。

ダミーメッシュについては、電極として使用されるものではないので、ランダム率が高くても特に問題はないが、ランダム率が電極と大きく異なると、下方電極３０が視認される可能性がある。このため、ダミーメッシュをランダムメッシュとするときには、そのランダム率を、下方電極３０と同様に２〜２０％とすることが好ましい。勿論、下方電極３０のランダム率と同等のランダム率のメッシュをダミーメッシュとして採用することが好適である。

一方、透明基体２８の上端面に形成された上方電極３２は、図３に示すように、それぞれ第２方向（ｙ方向／長手方向）に延びる複数の帯状のパターンを有する。上方電極３２は、第１方向（第２方向と直交する方向：ｘ方向）に向かう所定の幅方向寸法を有するとともに、複数個が該ｘ方向に沿って並列配置されている。

各上方電極３２も下方電極３０と同様に、金属細線３４同士が交差することにより形成される。この交差に伴って、金属細線３４によって囲繞される第２セル３８が形成される。

この場合、上方電極３２のメッシュパターンは、下方電極３０と同様にランダムである。すなわち、複数個の第２セル３８のサイズ及び形状は、第１セル３６と同様に互いに異なり、且つ周期性（規則性ないし統一性）が低い。なお、第２セル３８における金属細線３４の好ましい線幅及びその理由、並びに第２セル３８の配線形状の決定手法等は第１セル３６と同様であり、従って、その詳細な説明は省略する。

また、上方電極３２のランダム率に関しても、下方電極３０と同様の理由から、２〜２０％が好ましく、４〜１０％がより好ましく、６〜８％がさらに好ましい。平均セルピッチも、下方電極３０と同様に５０〜４００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることが一層好ましい。ここで、上方電極３２の平均セルピッチは、上方電極３２が延在するｙ方向の第２セル３８の最大の長さを任意の３０個のセルで測定し、その平均長で定義される。

図３に示すように、各上方電極３２の一端部には、第２結線部５０を介して第２端子配線部５２が電気的に接続される。第２端子配線部５２は、ｘ方向に沿って延在する１辺の略中央部に向かって引き回され、第２端子部５４に電気的に接続されている。第２端子部５４は、前記制御回路に電気的に接続される。

なお、図３では、隣接する上方電極３２同士の間を空白としているが、上方電極３２が視認されることを防止するために、隣接する上方電極３２同士の間にダミーメッシュを配置することが好ましい。このダミーメッシュを形成するセルは、上方電極３２と同様にランダム形状であることが好ましい。

ダミーメッシュについては、電極として使用されるものではないので、ランダム率が高くても特に問題はないが、ランダム率が電極と大きく異なると、上方電極３２が視認される可能性がある。このため、ダミーメッシュをランダムメッシュとするときには、そのランダム率を、上方電極３２と同様に２〜２０％とすることが好ましい。勿論、上方電極３２のランダム率と同等のランダム率のメッシュをダミーメッシュとして採用することが好適である。

下方電極３０と上方電極３２としては、上述の通りどちらもランダムメッシュを採用することが好ましい。下方電極３０と上方電極３２のランダム率については、電極幅の大きい電極のランダム率を高くする一方、電極幅が小さい電極ではランダム率を小さくするのが好ましい。通常、電極幅は、検出感度を向上させるため、下方電極３０を大きく、上方電極３２を小さくする場合が多い。このときには、下方電極３０のランダム率を、上方電極３２のランダム率よりも高く設定することが好ましい。

また、メッシュ電極ではメッシュの開口部を電界が通過するため、下方電極３０よりも上方電極３２のメッシュピッチを大きく設定することで検出感度を高めることができる。

下方電極３０及び上方電極３２は、線幅の狭いランダムメッシュパターンを得るために、好適には、フォトリソプロセスを使用したエッチング、あるいはマイクロコンタクト印刷パターニング法、銀塩法又は陰刻金属粒子充填法によって形成することができる。大量のパターンを繰り返し得るためには、銀塩法がより好ましい。

マイクロコンタクト印刷パターニング法とは、マイクロコンタクト印刷法を利用して線幅が狭いパターンを得る方法である。ここで、マイクロコンタクト印刷法は、弾力性のあるポリジメチルシロキサンのスタンプを用い、チオール溶液をインキとして金基材に接触させて単分子膜のパターンを作製する方法である（Ｗｈｉｔｅｓｅｄｅｓ著、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，１９９８年第３７巻第５５０頁参照）。

マイクロコンタクト印刷パターニング法の代表的なプロセスは、例えば、以下の通りである。すなわち、先ず、基材に金属がコーティングされる（例えば、銀が、ＰＥＴ基材にスパッタコーティングされる）。

次に、単分子膜のマスキングが、金属がコーティングされた基材にマイクロコンタクト印刷法を用いてスタンピングされる。その後、マスキング下のパターンを除いて、基材にコーティングされた金属がエッチングにより除去される。

以上につき、その具体的な作業等は、特表２０１２−５１９３２９号公報の段落［０１０４］に詳述されている。

また、陰刻金属粒子充填法は、レジストをメッシュ状に露光してメッシュ状の溝を形成し、該溝の中に金属粒子を分散したインクを充填することで金属メッシュを形成する方法である。例えば、中国特許第１０２０６３９５１号明細書に記載されている方法が適用可能である。

一方、銀塩法は、感光性銀塩含有層を有する感光材料を露光・現像することにより、メッシュ状をなす金属細線３４のパターンを得るものである。その具体的な作業等は、特開２００９−４３４８号公報の段落［０１６３］〜［０２４１］に詳述されている。

このようにして下方電極３０及び上方電極３２が形成された透明基体２８を、例えば、上方電極３２側に向かって膨出するように湾曲させてその形状を維持させる。これにより、三次元曲面体としての電極積層体１２が得られる。

図１に示すように、電極積層体１２を含むタッチパネル１４は、接着剤２０を介して表示装置１６に接合される。これにより、三次元タッチパネル付表示装置１０が得られるに至る。

この電極積層体１２を含む三次元タッチパネル付表示装置１０では、表示画面１８と電極積層体１２の間にエアギャップ２６が存在するにも関わらず、モアレが発生し難い。上記したように下方電極３０の第１セル３６と、上方電極３２の第２セル３８の双方が、周期性の低いランダムパターンで形成されているからである。

また、第１セル３６をなす金属細線３４、第２セル３８をなす金属細線３４は導電率が高いので、タッチパネル１４は十分な導電性を示す。このため、十分な応答速度が確保される。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記したように下方電極３０及び上方電極３２の双方をランダムメッシュパターンとすることが最も好ましいが、下方電極３０又は上方電極３２のいずれか一方をランダムメッシュパターン、残余の一方を定型メッシュパターンとするようにしてもよい。

また、この実施の形態では、下方電極３０と上方電極３２を同一の透明基体２８に形成するようにしているが、別個の透明基体２８、２８に下方電極３０又は上方電極３２を個別に形成した後、透明基体２８、２８同士を貼り合わせるようにしてもよい。この貼り合わせには、絶縁性の粘着剤を用いればよい。

［実施例１］
金属メッシュ電極（下方電極３０及び上方電極３２）をインサート成形することにより、図１に示した断面形状の電極積層体１２を製造した。インサート成形の際に用いる押し出し樹脂には、ポリカーボネート（ＰＣ）を使用した。図１から分かるように表示領域２２の曲率は場所によって変化しており、一定ではない。

ここで、タッチパネル１４を構成する帯状の下方電極３０及び上方電極３２は、特開２０１３−５４６１９号公報の記載に準じ、セルのランダム率が１％となるランダムメッシュとして設計した。また、平均セルピッチは２００μｍ、金属細線３４の線幅は５μｍ、長手方向に直交する幅方向の寸法は５ｍｍとし、隣接する下方電極３０間又は上方電極３２間に１ｍｍの間隔を設けるとともに、電極間に、電極と同じ仕様のダミーメッシュを配置した。

以上のような電極積層体１２を含むタッチパネル１４を、対角５インチの市販の液晶ディスプレイ（Ｇｒｏｏｖｙ社製超小型カラーＴＦＴ液晶モニターユニット）に接合し、図１に準じた三次元タッチパネル付表示装置１０を作製した。これを実施例１とする。なお、タッチパネル１４の表示領域２２と表示装置１６の間は接着剤２０で満たされておらず、エアギャップ２６となっている。

［実施例２〜５］
ランダム率が下記の表１に示した値となるようにして、ランダムメッシュを設計した。それ以外は実施例１と同様にして三次元タッチパネル付表示装置１０を作製した。各々を実施例２〜５とする。

［実施例６〜９］
メッシュ線幅が表１のようになるように変更した以外は実施例４と同様にして三次元タッチパネル付表示装置１０を作製した。各々を実施例６〜９とする。

［比較例１］
上方電極及び下方電極の双方を、図５に示す菱形セル６０を連ねたメッシュ電極として形成した。また、菱形セル６０の交差角α１を６２．５°、図５中にＰ１で示すセルピッチを２００μｍに設定した。それ以外は実施例１に準拠し、三次元タッチパネル付表示装置を作製した。これを比較例１とする。

［比較例２］
上方電極及び下方電極の双方を、図６に示す六角形セル６２を連ねたメッシュ電極として形成した。図６中にＰ２で示すセルピッチを１７３μｍとしたことを除いては比較例１と同様にして、三次元タッチパネル付表示装置を作製した。これを比較例２とする。

上記のようにして作製した実施例１〜９及び比較例１、２の各三次元タッチパネル付表示装置について、正面モアレ評価、モアレ視野角依存、ノイズ感、断線発生率、抵抗値補正要否を評価した。

［正面モアレ評価］
三次元タッチパネル付表示装置の表示画面に対して法線方向から目視観測し、モアレを官能評価した。モアレが観測されない場合を「Ａ」、 モアレがわずかに観測されるが、許容できるレベルである場合を「Ｂ」、表示画面１８の少なくとも一部に明確にモアレが観測され許容範囲外のレベルである場合を「Ｃ」とした。

［モアレ視野角依存評価］
三次元タッチパネル付表示装置の表示画面に対して法線方向（９０°）、６０°、４５°の３方向で目視観測し、モアレを官能評価した。上記と同様に、モアレが観測されない場合を「Ａ」、 モアレがわずかに観測されるが、許容できるレベルである場合を「Ｂ」、表示画面１８の少なくとも一部に明確にモアレが観測され許容範囲外のレベルである場合を「Ｃ」とした。

［ノイズ感］
三次元タッチパネル付表示装置の表示画面に対して法線方向から目視観測し、ノイズ感を官能評価した。画像にちらつきや粒状感が感じられない場合を「Ａ」、ちらつきや粒状感がわずかに観測されるが、許容できるレベルである場合を「Ｂ」、ちらつきや粒状感が感じられ、許容範囲外のレベルである場合を「Ｃ」とした。

［断線発生率］
三次元形状の曲率半径が最も大きい箇所で、金属細線３４の予期せぬ断線数を計測した。この計測は、顕微鏡を用いて行なった。断線が観測されなかった場合を「Ａ」、断線が１ｃｍ²あたり２箇所以下で、事実上問題にならないレベルであった場合を「Ｂ」、断線が１ｃｍ²あたり３箇所以上であり、許容範囲外のレベルである場合を「Ｃ」とした。

［抵抗値補正要否］
タッチパネル１４の表面を覆う複数の帯状電極の両端の抵抗値を全電極で測定し、Ｒ（ａｖｅ）（例えば、全ての上方電極３２の抵抗の平均値）を算出した。各電極の個々の抵抗値Ｒ（ｉｎｄ）から前記Ｒ（ａｖｅ）を差し引いた差を求め、さらに、この差を前記Ｒ（ａｖｅ）で除した値を算出し、その値の絶対値を算出した。

算出した値が０．３以下である場合を「Ａ」、０．３を超え０．６以下の場合を「Ｂ」、０．６を超える場合を「Ｃ」と評価した。なお、「Ａ」のメッシュ電極では、電極ごとにＩＣの設定を補正する必要は特にない。また、「Ｂ」のメッシュ電極を採用した場合には、若干の補正が必要であったものの、補正によって正常なタッチ機能を持たせることができる。さらに、「Ｃ」のメッシュ電極を用いた場合には、電極ごとにＩＣの設定を補正しても誤作動が生じる。

表１には、実施例１〜９及び比較例１、２の三次元タッチパネル付表示装置についての正面モアレ評価、モアレ視野角依存、ノイズ感、断線発生率、抵抗値補正要否の評価を併せて示している。表１から、メッシュパターンをランダムとすることにより、ノイズ感が増長することを回避しながら、モアレや断線が発生することを抑止できることが分かる。

これは、下方電極３０及び上方電極３２の双方がランダムセルから構成されるため、上方電極３２と下方電極３０のピッチの違いに起因するモアレ（周期的な干渉）の発生が抑制されるからである。上方電極３２と下方電極３０の双方を菱形等からなる定型パターンとした場合には、周期的に干渉の粗密が発生し、強いモアレが視認されることとなるが、ランダムセルを有するメッシュを採用した場合、観測角度を変更してもモアレが認められない。このため、設計自由度が高くなる。

すなわち、電極をランダムメッシュとすることにより、モアレが低減したタッチパネルを構成することができる。

また、実施例１〜９には、抵抗値補正要否につきＣ評価となるものが存在しない。このことから、各電極をランダムセルから形成したとき、該各電極間の抵抗値にバラツキが少なく、このため、補正が必要なときであっても若干の補正を行うことによって、タッチパネルの誤作動を回避し得ることが分かる。

１０…三次元タッチパネル付表示装置 １２…タッチパネル用電極積層体
１４…静電容量式タッチパネル １６…表示装置
１８…表示画面 ２０…接着剤
２６…エアギャップ ２８…透明基体
３０…下方電極 ３２…上方電極
３４、３４ｐ、３４ｑ、３４ｒ、３４ｓ…金属細線
３６…第１セル ３８…第２セル

Claims (10)

1. 下方電極と上方電極とが、絶縁層を介して積層されたタッチパネル用電極積層体において、
   前記下方電極又は前記上方電極の少なくともいずれか一方が、金属細線同士が交差して構成された金属メッシュ電極であって、該金属メッシュ電極がランダムセルから構成されたランダムメッシュ電極であり、
   且つ当該タッチパネル用電極積層体は、前記下方電極から前記上方電極側に、又はその逆方向に指向して膨出するように湾曲した三次元曲面体であることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。
2. 請求項１記載のタッチパネル用電極積層体において、部位によって曲率半径が相違する三次元曲面体からなることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。
3. 請求項１又は２記載のタッチパネル用電極積層体において、前記下方電極と前記上方電極の双方が、前記ランダムメッシュ電極からなることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチパネル用電極積層体において、前記ランダムメッシュ電極を構成する前記複数個のランダムセルのランダム率が２〜２０％であることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のタッチパネル用電極積層体において、前記ランダムセルを構成する前記金属細線の線幅が１〜６μｍであることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチパネル用電極積層体において、前記下方電極が第１の方向に沿って延在する帯形状をなし、且つ前記第１の方向に対して直交する第２の方向に沿って複数個並列されるとともに、前記上方電極が前記第２の方向に沿って延在する帯形状をなし、且つ前記第１の方向に沿って複数個並列されることを特徴とするタッチパネル用電極積層体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載されたタッチパネル用電極積層体を備えることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
8. 請求項７に記載された静電容量式タッチパネルと、表示装置とを備えることを特徴とする三次元タッチパネル付表示装置。
9. 請求項８記載の三次元タッチパネル付表示装置において、前記タッチパネルと前記表示装置との間にエアギャップが介在していることを特徴とする三次元タッチパネル付表示装置。
10. 請求項８又は９記載の三次元タッチパネル付表示装置において、前記表示装置の表示面が平坦面であることを特徴とする三次元タッチパネル付表示装置。

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