センサ素子及び表示装置
【課題】薄型化を実現でき、生産性の向上を図ることができるセンサ素子及びこれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るタッチパネル１０（センサ素子）は、入力操作子の操作位置を静電的に検出する第１及び第２の導体パターンが両面に形成された透明基材１１を有する。上記タッチパネル１０によれば、共通の透明基材１１で第１の導体パターン２１ａ及び第２の導体パターン２２ａを支持する構造を有するため、導体パターンが各々形成された２枚の基材を貼り合わせる構造と比較して、素子厚みを低減することができる。これにより、タッチパネルの薄型化を実現することができるとともに、２枚の基材を貼り合わせる工程が不要になるため、生産工数を削減し、生産性の向上を図ることができる。
【解決手段】本発明の一実施形態に係るタッチパネル１０（センサ素子）は、入力操作子の操作位置を静電的に検出する第１及び第２の導体パターンが両面に形成された透明基材１１を有する。上記タッチパネル１０によれば、共通の透明基材１１で第１の導体パターン２１ａ及び第２の導体パターン２２ａを支持する構造を有するため、導体パターンが各々形成された２枚の基材を貼り合わせる構造と比較して、素子厚みを低減することができる。これにより、タッチパネルの薄型化を実現することができるとともに、２枚の基材を貼り合わせる工程が不要になるため、生産工数を削減し、生産性の向上を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量方式のタッチパネルとして用いることが可能なセンサ素子及びこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネルは、例えば表示パネルに積層されることで、情報処理端末の入力デバイスとして用いられている。静電容量方式タッチパネルとして、例えば特許文献１には、縦方向に形成された透明導電膜パターンを有する上部透明フィルムと、横方向に形成された透明導電膜パターンを有する下部透明フィルムと、両透明フィルムを接着する透明粘着材とを有するタッチパネルが記載されている。上記タッチパネルは、各透明導電膜パターンを外部のコントローラへ電気的に接続するフレキシブル配線基板をさらに有しており、当該フレキシブル配線基板は、両透明フィルムの間に挟み込まれるようにして各透明導電膜パターンに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５２６４０号公報（段落[００２６]、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、情報処理端末の薄型化・軽量化が進められており、これに伴って、タッチパネルの薄型化が求められている。しかしながら、従来のタッチパネルは上述のように透明導電膜パターンが形成された２枚の透明フィルムを相互に貼り合わせる構成であるため、薄型化が困難であった。また、透明フィルムの貼り合わせ作業には高精度なアライメント精度が要求されるため、生産性の向上が図れなかった。
【０００５】
一方、個々の透明フィルムを薄くすることでタッチパネルの薄型化を図ることも考えられるが、透明フィルムは薄くなるほど取り扱い性が低下するため、貼り合わせ時に所期のアライメント精度を確保することが困難となる。さらに、両透明フィルムの間に外部接続用の配線基板を挟み込む構造は、タッチパネル表面の局所的な湾曲あるいは変形を招き、これが原因で表示画像の視認性を低下させるおそれがある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、薄型化を実現でき、生産性の向上を図ることができるセンサ素子及びこれを備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンサ素子は、可撓性の透明基材と、第１の導体パターンと、第２の導体パターンとを具備する。
上記透明基材は、第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面とを有する。
上記第１の導体パターンは、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第１の面に形成される。
上記第２の導体パターンは、上記第１の方向と異なる第２の方向における上記入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第２の面に形成される。
【０００８】
上記センサ素子は、共通の透明基材で第１の導体パターン及び第２の導体パターンを支持する構造を有するため、導体パターンが各々形成された２枚の基材を貼り合わせる構造と比較して、素子厚みを低減することができる。これにより、センサ素子の薄型化を実現することができる。また、上記センサ素子によれば、２枚の基材を貼り合わせる工程が不要になるため、生産工数を削減し、生産性の向上を図ることができる。さらに、上記センサ素子によれば、各透明導電パターンを外部と電気的に接続するための配線基板を基材間に挟み込む構造を廃止できるため、上記配線基板の挟み込みによる透明基材の局所的な湾曲あるいは変形を防止することができる。
【０００９】
上記第１の導体パターンは、上記第２の方向に延在し、上記第１の方向に配列された複数の第１の透明電極部を有してもよい。この場合、上記第２の導体パターンは、上記第１の方向に延在し、上記第２の方向に配列された複数の第２の透明電極部を有する。
これにより、入力操作子の操作位置における当該入力操作子と第１及び第２の透明電極部との間の静電容量の変化、あるいは、入力操作子の操作位置における第１及び第２の透明電極部間の静電容量の変化に基づいた、操作位置の検出が可能となる。
【００１０】
上記センサ素子は、第１の配線基板と、第２の配線基板とをさらに具備してもよい。
上記第１の配線基板は、上記第１の面に取り付けられ、上記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群を有する。
上記第２の配線基板は、上記第２の面に取り付けられ、上記第２の導体パターンと電気的に接続される第２の端子群を有する。
【００１１】
これにより、透明基材の第１の面及び第２の面に局所的な湾曲あるいは変形をもたらすことなく、配線基板を接続することができる。第１及び第２の配線基板は、透明基材に、第１の面（第２の面）と垂直な方向から見て相互に重なるように取り付けられてもよいし、相互に重ならないように取り付けられてもよい。
【００１２】
上記センサ装置は、導体部と、層間接続部と、配線基板とをさらに具備してもよい。
上記導体部は、上記第１の面に形成される。上記層間接続部は、上記基材を貫通し、上記導体部と上記第２の導体パターンとの間を接続する。上記配線基板は、上記第１の面に取り付けられ、配線基板で形成される上記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群と、上記導体部と電気的に接続される第２の端子群とを有する。
【００１３】
この構成により、第１及び第２の導体パターンを共通の配線基板に接続することができるので、部品点数の削減と素子厚みの更なる低減を図ることができる。また、上記構成においても、透明基材の第１の面及び第２の面に局所的な湾曲あるいは変形をもたらすことなく、配線基板を接続することができる。
【００１４】
本発明の一形態に係る表示装置は、表示パネルと、センサ素子とを具備する。
上記表示パネルは、画像を表示する表示面を有する。
上記センサ素子は、可撓性の透明基材と、第１の導体パターンと、第２の導体パターンとを含む。上記透明基材は、第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面とを有する。上記第１の導体パターンは、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第１の面に形成される。上記第２の導体パターンは、上記第１の方向と異なる第２の方向における上記入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第２の面に形成される。上記センサ素子は、上記第２の面と上記表示面とが相互に対向するように上記表示パネルに積層される。
【００１５】
上記表示装置によれば、センサ素子の厚みを低減できるため、当該表示装置の薄型化を図ることができる。また、センサ素子を外部と電気的に接続するための配線基板を基材間に挟み込む構造を廃止できるため、上記配線基板の挟み込みによるセンサ素子の局所的な湾曲あるいは変形が防止される。これにより、表示画像の視認性の低下を回避することができる。
【００１６】
上記表示装置は、透明基板をさらに具備してもよい。上記透明基板は、上記センサ素子の上記第１の面に積層され、上記入力操作子により入力操作される操作面を形成する。
上記透明基板により、センサ素子の保護を図ることができるとともに、センサ素子の平面度を維持して操作性の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、センサ素子及びこれを備えた表示装置の薄型化を実現することができる。また、センサ素子の生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を模式的に示す部分断面図である。
【図２】上記タッチパネルの構成を示す分解斜視図である。
【図３】比較例に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を模式的に示す部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を模式的に示す部分断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るタッチパネルの層構造を示す部分断面図である。
【図６】図５に示す光学調整層を有する２種のタッチパネルサンプルの構成を比較するための模式図である。
【図７】図６に示した２種のサンプルの透過率特性を示す一実験結果である。
【図８】図５に示す光学調整層を有する他の２種のタッチパネルサンプルの構成を比較する模式図である。
【図９】図８に示した２種のサンプルの透過率特性を示す一実験結果である。
【図１０】図１に示すタッチパネルの変形例を模式的に示す部分断面図である。
【図１１】図１に示すタッチパネルの変形例を模式的に示す部分断面図である。
【図１２】図１に示すタッチパネルの変形例を模式的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
［表示装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概略断面図である。本実施形態の表示装置１は、表示パネル５０と、表示パネル５０の上に積層されたタッチパネル１０と、タッチパネル１０の上に積層されたトッププレート６０と、制御ユニット７０と、これらを収容する図示しない筐体等を備える。図１において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は相互に直交する水平方向を示し、Ｚ軸方向はＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ直交する、表示装置１の厚み方向を示している。
【００２０】
本実施形態の表示装置１は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話等の携帯情報端末、あるいは携帯型ゲーム機などの電子機器の表示部を構成する。また、本実施形態の表示装置１は、据付型のパーソナルコンピュータ、金融機関の自動現金支払機、交通機関の自動発券機等の電子機器の表示部に適用されてもよい。
【００２１】
［表示パネル］
表示パネル５０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等で構成された表示面５０ａを有する。表示パネル５０は、制御ユニット７０によって画像の表示が制御される。
【００２２】
［タッチパネル］
図２は、タッチパネル１０の構成を示す分解斜視図である。タッチパネル１０は、トッププレート６０の上面に入力操作される入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのセンサ素子を構成する。すなわち、タッチパネル１０は、透明基材１１と、透明基材１１の表面１１ａ（第１の面）に形成された第１の透明電極部２１と、透明基材１１の裏面１１ｂ（第２の面）に形成された第２の透明電極部２２とを有する。
【００２３】
透明基材１１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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）等の光学的に透明で可撓性（フレキシブル性）及び電気絶縁性を有する単一層のプラスチックフィルムで形成される。透明基材は、無色透明である場合に限られず、適宜の色に着色されてもよい。
【００２４】
透明基材１１の厚みは特に限定されないが、タッチパネル１０の薄型化を図る観点からでは１００μｍ以下とすることができ、例えば５０μｍ以下とされる。本実施形態では、透明基材１１として、厚み２５μｍのＰＥＴフィルムが用いられる。
【００２５】
第１及び第２の透明電極部２１、２２は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されているが、これ以外にも、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）等の他の透明導電酸化物材料で形成されてもよい。透明電極部２１、２２の厚みは特に限定されず、例えば４０ｎｍ以下である。第１及び第２の透明電極部２１、２２は、あらかじめ透明基材１１の両面に形成されたＩＴＯ膜をエッチング加工、レーザ加工等によってそれぞれ所定形状にパターニングすることで形成される。なおこれ以外にも、透明基材１１上に、導電性のペースト材料を例えばスクリーン印刷法等を用いて形成することによって、上記透明電極部を形成してもよい。
【００２６】
第１の透明電極部２１は、Ｙ軸方向に延在する短冊状の形状を有しており、透明基材１１の表面１１ａにＸ軸方向に沿って所定ピッチで複数本形成されている。第２の透明電極部２２は、Ｘ軸方向に延在する短冊状の形状を有しており、透明基材１１の裏面１１ｂにＹ軸方向に沿って所定ピッチで複数本形成されている。電極部２１、２２の形状は短冊形状に限られず、例えば、ひし形形状が延在方向に連続して形成されたものでもよい。これら第１及び第２の透明電極部２１、２２は、透明基材１１のＸＹ平面上の所定領域内に形成される。上記所定領域は、例えば、表示パネル５０による画像の表示領域を含む。
【００２７】
次に、透明基材１１の表面１１ａには、第１の透明電極部２１と電気的に接続される第１の配線群２１ａが形成されている。第１の配線群２１ａは、第１の透明電極部２１の各々から透明基材１１の一周縁部１１ｃに向けて引き回され、各配線の端部が周縁部１１ｃに沿って表面１１ａ上に整列して配置されている。同様に、透明基材１１の裏面１１ｂには、第２の透明電極部２２と電気的に接続される第２の配線群２２ａが形成されている。第２の配線群２２ａは、第２の透明電極部２２の各々から透明基材１１の一周縁部１１ｃに向けて引き回され、各配線の端部が周縁部１１ｃに沿って裏面１１ｂ上に整列して配置されている。第１及び第２の配線群２１ａ、２２ａは、例えば、Ａｇ（銀）ペースト等の導電性ペーストの印刷体で形成されている。
【００２８】
以上のようにして、透明基材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂにそれぞれ所定形状の導体パターンが構成される。ここで、第１の透明電極部２１及び第１の配線群２１ａは「第１の導体パターン」に相当し、第２の透明電極部２２及び第２の配線群２２ａは「第２の導体パターン」に相当する。
【００２９】
タッチパネル１０は、上述の第１及び第２の導体パターンをタッチパネル１０の外部と電気的に接続するための第１及び第２の配線基板３１、３２（配線部材）をさらに有する。本実施形態では、タッチパネル１０は、第１及び第２の配線基板３１、３２を介して、表示装置１の制御ユニット７０に接続されている。
【００３０】
第１及び第２の配線基板３１、３２は、それぞれフレキシブル配線基板で形成されている。第１の配線基板３１は、第１の配線群２１ａの各端部と電気的に接続される第１の端子群３１ａを有し、透明基材１１の表面１１ａ側の周縁部１１ｃに接続されている。第２の配線基板３２は、第２の配線群２２ａの各端部と電気的に接続される第２の端子群３２ａを有し、透明基材１１の裏面１１ｂ側の周縁部１１ｃに接続されている。本実施形態では、第２の配線基板３１は２枚の配線基板で構成されているが、これに限られず、第１の配線基板３１と同様に、１枚の配線基板で構成されてもよい。
【００３１】
透明基材１１と配線基板３１、３２との接続形態は特に限定されず、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を介して各々が接続される。また、透明基材１１の表裏面１１ａ、１１ｂに対する第１及び第２の配線基板３１、３２の接続は同時に行われてもよいし、個々に独立して行われてもよい。さらに、第１及び第２の配線基板３１、３２は、透明基材１１に、厚み方向（Ｚ軸方向）から見て相互に重なるように取り付けられてもよいし、相互に重ならないように取り付けられてもよい。
【００３２】
以上のように構成されるタッチパネル１０は、トッププレート６０と、表示パネル５０との間に配置される。タッチパネル１０は、透明基材１１の裏面１１ｂが表示面５０ａと対向するように、透明粘着材４２を介して表示パネル５０に積層される。また、トッププレート６０は、透明粘着材４１を介して、タッチパネル１０（透明基材１１）の表面１１ａに積層されている。
【００３３】
透明粘着材４１、４２は、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ：Optically Clear Adhesive）で形成される。透明粘着材４１、４２としては、典型的には、粘着シートが用いられる。これ以外にも、透明粘着材４１、４２として紫外線硬化樹脂等が用いられてもよい。透明粘着材４１、４２の厚みは特に限定されないが、本実施形態では、１００μｍ以下、例えば５０μｍとされる。特に本実施形態では、透明粘着材４１の厚みは、第１の配線基板３１の厚みよりも大きく形成される。これにより、トッププレート６０と第１の配線基板３１との間の干渉を回避することができる。
【００３４】
［トッププレート］
トッププレート６０（透明基板）は、タッチパネル１０を被覆し、その表面は、入力操作子による入力操作を受ける平坦な入力操作面６０ａを形成する。上記入力操作子には、ユーザの手指のほか、各種スタイラスが含まれる。トッププレート６０は、タッチパネル１０を保護する機能のほか、タッチパネル１０の平面度を維持して入力操作性の低下を回避する機能を有する。
【００３５】
トッププレート６０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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）等の光学的に透明な可撓性（フレキシブル性）を有するプラスチックフィルム、プラスチックシートあるいはプラスチックプレートで形成される。トッププレートは、無色透明である場合に限られず、適宜の色に着色されてもよい。また、入力操作面６０ａには、潤滑層やハードコート層の形成など、入力操作子の操作性を高めるための処理が施されてもよい。
【００３６】
トッププレート６０の厚みは特に限定されないが、タッチパネル１０の平面度を維持できる適度な剛性が得られる厚みで形成され、例えば１００μｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。本実施形態では、トッププレート６０は、厚み１ｍｍのポリカーボネート樹脂で形成される。
【００３７】
［制御ユニット］
制御ユニット７０は、表示パネル５０に対する画像表示制御と、タッチパネル１０に対する操作子の検出制御とを行う。制御ユニット７０は、当該表示装置１を備えた電子機器の制御部の一部として構成されてもよい。
【００３８】
制御ユニット７０は、表示パネル５０に画像信号を供給して表示面５０ａに画像を表示させる。例えば、制御ユニット７０は、タッチパネル１０との関連において、表示パネル５０に対してユーザへタッチパネル１０への入力操作を促す画像信号、及び、タッチパネル１０への入力操作に基づいて生成される画像信号を供給する。
【００３９】
制御ユニット７０による入力操作子の検出方法は、特に限定されない。すなわち、入力操作子と第１及び第２の透明電極部２１、２２との間の静電容量の変化に基づいて入力操作子の操作位置が検出されてもよいし、第１及び第２の透明電極部２１、２２間の静電容量の変化に基づいて入力操作子の操作位置が検出されてもよい。前者の場合、第１の透明電極部２１及び第２の透明電極部２２に対して入力信号（パルス信号など）を供給するための信号発生部が必要とされ、後者の場合、第１の透明電極部２１または第２の透明電極部２２に対して入力信号（パルス信号など）を供給するための信号発生部が必要とされる。上記信号発生部は、制御ユニット７０に含まれてもよいし、制御ユニット７０とは別に設けられてもよい。
【００４０】
［表示装置の作用］
以上のように構成される本実施形態の表示装置１において、タッチパネル１０は、共通の透明基材１１で第１の透明電極部２１及び第２の透明電極部２２を支持する構造を有するため、透明電極部が各々形成された２枚の基材を貼り合わせる従来の構造と比較して、タッチパネルの厚みを低減することができる。これにより、タッチパネル１０の薄型化を実現することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態の表示装置１によれば、タッチパネル１０を薄型化することで、表示装置１全体の薄型化を図ることができる。これにより、表示装置１を備える電子機器の薄型化、軽量化も図ることが可能となる。
【００４２】
比較例として、上述した従来の構造を有するタッチパネル及びこれを備えた表示装置の構成例を図３に示す。図３において図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図３に示す表示装置１００は、タッチパネル１１０を有する。タッチパネル１１０は、第１の導体パターン１２１ａが形成された上側透明基材１１１と、第２の導体パターン１２２ａが形成された下側透明基材１１２と、両透明基材１１１、１１２を相互に接合する透明粘着材１１３とを有する。このような構造のタッチパネル１１０は、上下２枚の透明基材１１１、１１２とこれらを貼り合わせる透明粘着材１１３とが必要であるため厚みの低減を図ることは困難であった。
【００４３】
本実施形態のタッチパネル１０によれば、従来のタッチパネル１１０と比較して、透明基材１枚分の厚み及び透明粘着材１１３の厚みを削減できるので、効果的な薄型化を実現することができるとともに、層数の減少により透過率等の光学特性の向上を図ることができる。また、基材の貼り合わせ工程を省略できるので、生産工数の削減により生産性の向上を図ることができる。さらに、貼り合わせ工程を省略できることで、２つの導体パターン間のアライメント精度を確保でき、所望の素子特性を有するタッチパネル１０を安定して製造することができる。
【００４４】
一方、従来のタッチパネル１１０は、２枚の透明基材１１１、１１２の間に配線基板３２を挟み込む構造を有するため、透明粘着材１１３及び配線基板３２の厚みのバラツキによって透明基材１１１、１１２に局所的な湾曲あるいは変形をもたらし、表示画像の視認性を低下させるおそれがあった。また、上側透明基材１１１の周縁部に形成した切欠きを介して配線基板３２を下側透明基材１１２に取り付けることで上述の問題を回避することも可能である。しかしながら、当該切欠きの形成のための工程が別途必要となり、更には、切欠き形成部位にクラックが生じ易くなることでタッチパネルの耐久性の低下を招くおそれがある。
【００４５】
これに対して本実施形態のタッチパネル１０においては、配線基板３１、３２は透明基材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂにそれぞれ取り付けられる。これにより、配線基板を透明基材の間に挟み込む構造を廃止できるため、上述の問題を根本的に解消することが可能となる。また、本実施形態のタッチパネル１０においては、配線基板３１、３２は、各々の端子群３１ａ、３１ｂを相互に対向させるようにして透明基材１１に取り付けられている。したがって、端子群３１ａ、３１ｂの形成面とは反対側の配線基板３１、３２の表面に導体層からなるシールド層を設けることで、電磁ノイズの混入を防止でき、検出精度の優れたタッチパネルを構成することが可能となる。
【００４６】
［タッチパネルの製造方法］
次に、本実施形態のタッチパネル１０の製造方法について説明する。本実施形態のタッチパネル１０の製造方法は、透明基材１１の表面１１ａに第１の導体パターン（第１の透明電極部２１、第１の配線群２１ａ）を形成する工程と、透明基材１１の裏面１１ｂに第２の導体パターン（第２の透明電極部２２、第２の配線群２２ａ）を形成する工程とを有する。
【００４７】
上記各導体パターンの形成に先立ち、透明基材１１のアニール処理が実施される。透明基材１１のアニール処理は、ロール状態に巻回された帯状の基材をアニール炉に連続的に送り込む方法が挙げられるが、それ以外にも、帯状の基材を所定サイズに裁断した後、個々の基材を炉内に装填する方法などがある。アニール処理は、透明基材１１の残留応力の除去を主な目的として実施される。このとき、導体膜との密着性を高めるための表面処理を基材１１に対して施してもよい。
【００４８】
次に、透明基材１１の表面に、第１の透明電極部２１と第１の配線群２１ａとを含む第１の導体パターンを形成する。第１の透明電極部２１は、透明基材１１の表面にＩＴＯ膜を成膜した後、所定形状にパターニング(エッチング)するようにしてもよいし、表面に形成したレジストパターンをマスクとしてＩＴＯ膜を成膜するようにしてもよい。第１の配線群２１ａの形成には、スクリーン印刷法等の各種印刷法を用いることができる。第１の導体パターンの形成時、透明基材１１の裏面１１ｂに保護シートを貼り付けることで、当該裏面１１ｂの保護が図られる。
【００４９】
第１の導体パターンの形成後、透明基材１１の表面１１ａに粘着シートが貼り合わされる。この粘着シートは、図１を参照して説明した透明粘着材４１に相当し、後工程において、その表面に積層されたセパレータ（保護フィルム）を剥離することで、トッププレート６０に積層される。
【００５０】
次いで、透明基材１１の裏面１１ｂから上記保護シートを剥離し、当該裏面１１ｂに第２の透明電極部２２と第２の配線群２２ａとを含む第２の導体パターンを形成する。第２の導体パターンは、上述した第１の導体パターンと同様な方法で形成される。第２の導体パターンの形成後、透明基材１１の裏面１１ｂに粘着シートが貼り合わされる。この粘着シートは、図１を参照して説明した透明粘着材４２に相当し、後工程において、その表面に積層されたセパレータ（保護フィルム）を剥離することで、表示パネル５０の表示面５０ａに積層される。
【００５１】
上述のように本実施形態によれば、従来のタッチパネル１１０の製造において必須とされていた透明基材同士の貼り合わせ工程が不要であるため、タッチパネルの生産性の向上を図ることができる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の概略断面図である。図４において、図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の表示装置２は、タッチパネルの構成が上述の第１の実施形態と異なる。本実施形態のタッチパネル２０は、透明基材１１の周縁部１１ｃ側に、複数の導体部２２ｂと、層間接続部２２ｃとを有する。導体部２２ｂは、透明基材１１の表面１１ａに各々形成されている。層間接続部２２ｃは、透明基材１１を貫通し、第２の配線群２２ａとこれらに対応する導体部２２ｂとの間を各々電気的に接続する。配線基板３３は、第１の配線群２１ａと電気的に接続される端子群と、導体部２２ｂと電気的に接続される端子群とを同一平面上に有している。
【００５４】
本実施形態のタッチパネル２０によれば、１枚の配線基板３３によって透明基材１１の両面の導体パターンを外部へ引き出すことができる。これにより、上述の第１の実施形態と比較して、配線基板を含めたタッチパネル全体の厚みを低減できる。また、このタッチパネル２０を備えた表示装置２、及び、表示装置２を備えた電子機器の更なる薄型化を図ることが可能となる。また、１枚の配線基板３３でタッチパネル２０を構成できるため、配線基板の取り付け工程における作業数を軽減でき、生産性の向上と製造コストの削減を図ることができる。
【００５５】
＜第３の実施形態＞
次に、図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、本実施形態に係るタッチパネルの概略断面図である。本実施形態のタッチパネル３０は、透明基材１１と第１の透明電極部２１との間に形成された第１の光学調整層２１０と、透明基材１１と第２の透明電極層２２との間に形成された第２の光学調整層２２０とを有する。
【００５６】
第１及び第２の光学調整層２１０、２２０は、高屈折率膜２１１、２２１と低屈折率膜２１２、２２２との積層構造を有する。高屈折率膜２１１、２２１及び低屈折率膜２１２、２２２はそれぞれ光学的に透明な金属酸化物で形成される。本実施形態では、高屈折率膜２１１、２２１として厚みが１０ｎｍの酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）膜（相対屈折率２．２〜２．４）が用いられ、低屈折率膜２１２、２２２として厚みが７５ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜（相対屈折率１．４〜１．６）が用いられるが、材料及び積層数は上記の例に限られない。高屈折率膜２１１、２２１は透明基材１１側にそれぞれ配置され、低屈折率膜２１２、２２２は透明電極部２１、２２側にそれぞれ配置される。
【００５７】
なお、透明基材１１と光学調整層２１０、２２０との間に、透明樹脂からなるハードコート層が形成されてもよい。ハードコート層は、透明基材１１と光学調整層２１０、２２０との密着性の向上、透明基材１１の平坦性の維持等を目的として形成される。ハードコート層は、透明基材１１の両面に形成されてもよいし、いずれか一方の面にのみ形成されてもよい。
【００５８】
光学調整層２１０、２２０は、可視光帯域におけるタッチパネルの透過率を向上させる機能を有する。これにより、トッププレート６０から視認される表示画像の画質の向上を図ることができる。特に本実施形態によれば、一枚の透明基材１１の両面に透明電極部を形成することでタッチパネルを構成しているため、２枚の透明基材を貼り合わせて構成される従来のタッチパネル（図３）に比べて、透過率の更なる向上を図ることができる。
【００５９】
本発明者らは、図６（Ａ）に示すように２枚の透明基材を貼り合わせるタイプ（図３）のタッチパネル（サンプル１）の透過率特性と、図６（Ｂ）に示すように１枚の透明基材の両面に透明電極部を形成するタイプ（図１）のタッチパネル（サンプル２）との透過率特性とをそれぞれ比較した。各層の屈折率条件は、図示のとおりとした。その結果、図７に示すように、サンプル２は、サンプル１よりも、可視光帯域の全域にわたって高い透過率特性を有することが確認された。
【００６０】
本発明者らは、サンプル３及びサンプル４として、サンプル１とサンプル２の各々の最上層及び最下層から透明粘着材４１、４２を取り外した構成で、上述と同様の透過率特性を評価した。サンプル３及びサンプル４の層構造及び透過率特性を図８及び図９にそれぞれ示す。図９に示すように、サンプル４は、サンプル３よりも、可視光帯域の全域にわたって高い透過率特性を有することが確認された。また、図７の測定結果と比較して透過率が低いのは、ＩＴＯ層２１、２２と空気層（屈折率１）との間の光の反射ロスに依るものと考えられる。したがって、透明粘着材４１、４２として、タッチパネルとこれに積層される層（表示パネル５０、トッププレート６０など）との間の屈折率差を緩和できる大きさの屈折率を有するものが用いられることで、透過率特性の高いタッチパネルを提供することが可能となる。
【００６１】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば図１０に示すように、タッチパネル１０の配線基板３１、３２と表示パネル５０とが、厚み方向から見て相互に重なるように、表示パネル５０を構成してもよい。これにより、表示パネル５０の画像表示領域を大きく形成することができる。
【００６３】
また、図１１に示すように、タッチパネル１０とトッププレート６０との間に形成される透明粘着材４１の厚みを、タッチパネル１０の透明基材表面１１ａに取り付けられる配線基板３１の厚みよりも小さくしてもよい。この場合、トッププレート６０と配線基板３１との間の干渉を回避するために、図示するように、トッププレート６０の裏面に凹所６０ｂを形成してもよい。
【００６４】
さらに、以上の実施形態では、タッチパネルの透明基材１１を単一層からなるプラスチックフィルムで形成したが、これに限られない。例えば図１２に示すタッチパネル４０は、第１の透明基材４１１と第２の透明基材４１２とを透明粘着材４１３で接合した積層構造の透明基材４１０を有する。この場合、第１の導体パターン２１ａは第１の透明基材４１１の表面に形成され、第２の導体パターン２２ａは第２の透明基材４１２の裏面に形成される。これら導体パターン２１ａ、２２ａは、透明基材４１１の積層後に形成される。これにより、基材の貼り合わせ時において、導体パターン２１ａ、２１ｂ間のアライメント精度の確保が不要となる。その結果、両透明基材４１１、４１２として、貼り合わせ時のハンドリング性が確保される程度に薄いフィルムを用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１、２…表示装置
１０、２０、３０、４０…タッチパネル
１１、４１１…透明基材
２１、２２…透明電極層
２１ａ、２２ａ…配線群
２２ｂ…導体部
２２ｃ…層間接続部
３１、３２、３３…配線基板
３１ａ、３１ｂ…端子群
４１、４２、４１３…透明粘着材
５０…表示パネル
５０ａ…表示面
６０…トッププレート
６０ａ…入力操作面
７０…制御ユニット
２１０、２２０…光学調整層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量方式のタッチパネルとして用いることが可能なセンサ素子及びこれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパネルは、例えば表示パネルに積層されることで、情報処理端末の入力デバイスとして用いられている。静電容量方式タッチパネルとして、例えば特許文献１には、縦方向に形成された透明導電膜パターンを有する上部透明フィルムと、横方向に形成された透明導電膜パターンを有する下部透明フィルムと、両透明フィルムを接着する透明粘着材とを有するタッチパネルが記載されている。上記タッチパネルは、各透明導電膜パターンを外部のコントローラへ電気的に接続するフレキシブル配線基板をさらに有しており、当該フレキシブル配線基板は、両透明フィルムの間に挟み込まれるようにして各透明導電膜パターンに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５２６４０号公報（段落[００２６]、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、情報処理端末の薄型化・軽量化が進められており、これに伴って、タッチパネルの薄型化が求められている。しかしながら、従来のタッチパネルは上述のように透明導電膜パターンが形成された２枚の透明フィルムを相互に貼り合わせる構成であるため、薄型化が困難であった。また、透明フィルムの貼り合わせ作業には高精度なアライメント精度が要求されるため、生産性の向上が図れなかった。
【０００５】
一方、個々の透明フィルムを薄くすることでタッチパネルの薄型化を図ることも考えられるが、透明フィルムは薄くなるほど取り扱い性が低下するため、貼り合わせ時に所期のアライメント精度を確保することが困難となる。さらに、両透明フィルムの間に外部接続用の配線基板を挟み込む構造は、タッチパネル表面の局所的な湾曲あるいは変形を招き、これが原因で表示画像の視認性を低下させるおそれがある。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、薄型化を実現でき、生産性の向上を図ることができるセンサ素子及びこれを備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るセンサ素子は、可撓性の透明基材と、第１の導体パターンと、第２の導体パターンとを具備する。
上記透明基材は、第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面とを有する。
上記第１の導体パターンは、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第１の面に形成される。
上記第２の導体パターンは、上記第１の方向と異なる第２の方向における上記入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第２の面に形成される。
【０００８】
上記センサ素子は、共通の透明基材で第１の導体パターン及び第２の導体パターンを支持する構造を有するため、導体パターンが各々形成された２枚の基材を貼り合わせる構造と比較して、素子厚みを低減することができる。これにより、センサ素子の薄型化を実現することができる。また、上記センサ素子によれば、２枚の基材を貼り合わせる工程が不要になるため、生産工数を削減し、生産性の向上を図ることができる。さらに、上記センサ素子によれば、各透明導電パターンを外部と電気的に接続するための配線基板を基材間に挟み込む構造を廃止できるため、上記配線基板の挟み込みによる透明基材の局所的な湾曲あるいは変形を防止することができる。
【０００９】
上記第１の導体パターンは、上記第２の方向に延在し、上記第１の方向に配列された複数の第１の透明電極部を有してもよい。この場合、上記第２の導体パターンは、上記第１の方向に延在し、上記第２の方向に配列された複数の第２の透明電極部を有する。
これにより、入力操作子の操作位置における当該入力操作子と第１及び第２の透明電極部との間の静電容量の変化、あるいは、入力操作子の操作位置における第１及び第２の透明電極部間の静電容量の変化に基づいた、操作位置の検出が可能となる。
【００１０】
上記センサ素子は、第１の配線基板と、第２の配線基板とをさらに具備してもよい。
上記第１の配線基板は、上記第１の面に取り付けられ、上記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群を有する。
上記第２の配線基板は、上記第２の面に取り付けられ、上記第２の導体パターンと電気的に接続される第２の端子群を有する。
【００１１】
これにより、透明基材の第１の面及び第２の面に局所的な湾曲あるいは変形をもたらすことなく、配線基板を接続することができる。第１及び第２の配線基板は、透明基材に、第１の面（第２の面）と垂直な方向から見て相互に重なるように取り付けられてもよいし、相互に重ならないように取り付けられてもよい。
【００１２】
上記センサ装置は、導体部と、層間接続部と、配線基板とをさらに具備してもよい。
上記導体部は、上記第１の面に形成される。上記層間接続部は、上記基材を貫通し、上記導体部と上記第２の導体パターンとの間を接続する。上記配線基板は、上記第１の面に取り付けられ、配線基板で形成される上記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群と、上記導体部と電気的に接続される第２の端子群とを有する。
【００１３】
この構成により、第１及び第２の導体パターンを共通の配線基板に接続することができるので、部品点数の削減と素子厚みの更なる低減を図ることができる。また、上記構成においても、透明基材の第１の面及び第２の面に局所的な湾曲あるいは変形をもたらすことなく、配線基板を接続することができる。
【００１４】
本発明の一形態に係る表示装置は、表示パネルと、センサ素子とを具備する。
上記表示パネルは、画像を表示する表示面を有する。
上記センサ素子は、可撓性の透明基材と、第１の導体パターンと、第２の導体パターンとを含む。上記透明基材は、第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面とを有する。上記第１の導体パターンは、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第１の面に形成される。上記第２の導体パターンは、上記第１の方向と異なる第２の方向における上記入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのものであり、上記第２の面に形成される。上記センサ素子は、上記第２の面と上記表示面とが相互に対向するように上記表示パネルに積層される。
【００１５】
上記表示装置によれば、センサ素子の厚みを低減できるため、当該表示装置の薄型化を図ることができる。また、センサ素子を外部と電気的に接続するための配線基板を基材間に挟み込む構造を廃止できるため、上記配線基板の挟み込みによるセンサ素子の局所的な湾曲あるいは変形が防止される。これにより、表示画像の視認性の低下を回避することができる。
【００１６】
上記表示装置は、透明基板をさらに具備してもよい。上記透明基板は、上記センサ素子の上記第１の面に積層され、上記入力操作子により入力操作される操作面を形成する。
上記透明基板により、センサ素子の保護を図ることができるとともに、センサ素子の平面度を維持して操作性の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、センサ素子及びこれを備えた表示装置の薄型化を実現することができる。また、センサ素子の生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を模式的に示す部分断面図である。
【図２】上記タッチパネルの構成を示す分解斜視図である。
【図３】比較例に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を模式的に示す部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルを備えた表示装置の構成を模式的に示す部分断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るタッチパネルの層構造を示す部分断面図である。
【図６】図５に示す光学調整層を有する２種のタッチパネルサンプルの構成を比較するための模式図である。
【図７】図６に示した２種のサンプルの透過率特性を示す一実験結果である。
【図８】図５に示す光学調整層を有する他の２種のタッチパネルサンプルの構成を比較する模式図である。
【図９】図８に示した２種のサンプルの透過率特性を示す一実験結果である。
【図１０】図１に示すタッチパネルの変形例を模式的に示す部分断面図である。
【図１１】図１に示すタッチパネルの変形例を模式的に示す部分断面図である。
【図１２】図１に示すタッチパネルの変形例を模式的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１の実施形態＞
［表示装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置の概略断面図である。本実施形態の表示装置１は、表示パネル５０と、表示パネル５０の上に積層されたタッチパネル１０と、タッチパネル１０の上に積層されたトッププレート６０と、制御ユニット７０と、これらを収容する図示しない筐体等を備える。図１において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は相互に直交する水平方向を示し、Ｚ軸方向はＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ直交する、表示装置１の厚み方向を示している。
【００２０】
本実施形態の表示装置１は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話等の携帯情報端末、あるいは携帯型ゲーム機などの電子機器の表示部を構成する。また、本実施形態の表示装置１は、据付型のパーソナルコンピュータ、金融機関の自動現金支払機、交通機関の自動発券機等の電子機器の表示部に適用されてもよい。
【００２１】
［表示パネル］
表示パネル５０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等で構成された表示面５０ａを有する。表示パネル５０は、制御ユニット７０によって画像の表示が制御される。
【００２２】
［タッチパネル］
図２は、タッチパネル１０の構成を示す分解斜視図である。タッチパネル１０は、トッププレート６０の上面に入力操作される入力操作子の操作位置を静電的に検出するためのセンサ素子を構成する。すなわち、タッチパネル１０は、透明基材１１と、透明基材１１の表面１１ａ（第１の面）に形成された第１の透明電極部２１と、透明基材１１の裏面１１ｂ（第２の面）に形成された第２の透明電極部２２とを有する。
【００２３】
透明基材１１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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）等の光学的に透明で可撓性（フレキシブル性）及び電気絶縁性を有する単一層のプラスチックフィルムで形成される。透明基材は、無色透明である場合に限られず、適宜の色に着色されてもよい。
【００２４】
透明基材１１の厚みは特に限定されないが、タッチパネル１０の薄型化を図る観点からでは１００μｍ以下とすることができ、例えば５０μｍ以下とされる。本実施形態では、透明基材１１として、厚み２５μｍのＰＥＴフィルムが用いられる。
【００２５】
第１及び第２の透明電極部２１、２２は、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で形成されているが、これ以外にも、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）等の他の透明導電酸化物材料で形成されてもよい。透明電極部２１、２２の厚みは特に限定されず、例えば４０ｎｍ以下である。第１及び第２の透明電極部２１、２２は、あらかじめ透明基材１１の両面に形成されたＩＴＯ膜をエッチング加工、レーザ加工等によってそれぞれ所定形状にパターニングすることで形成される。なおこれ以外にも、透明基材１１上に、導電性のペースト材料を例えばスクリーン印刷法等を用いて形成することによって、上記透明電極部を形成してもよい。
【００２６】
第１の透明電極部２１は、Ｙ軸方向に延在する短冊状の形状を有しており、透明基材１１の表面１１ａにＸ軸方向に沿って所定ピッチで複数本形成されている。第２の透明電極部２２は、Ｘ軸方向に延在する短冊状の形状を有しており、透明基材１１の裏面１１ｂにＹ軸方向に沿って所定ピッチで複数本形成されている。電極部２１、２２の形状は短冊形状に限られず、例えば、ひし形形状が延在方向に連続して形成されたものでもよい。これら第１及び第２の透明電極部２１、２２は、透明基材１１のＸＹ平面上の所定領域内に形成される。上記所定領域は、例えば、表示パネル５０による画像の表示領域を含む。
【００２７】
次に、透明基材１１の表面１１ａには、第１の透明電極部２１と電気的に接続される第１の配線群２１ａが形成されている。第１の配線群２１ａは、第１の透明電極部２１の各々から透明基材１１の一周縁部１１ｃに向けて引き回され、各配線の端部が周縁部１１ｃに沿って表面１１ａ上に整列して配置されている。同様に、透明基材１１の裏面１１ｂには、第２の透明電極部２２と電気的に接続される第２の配線群２２ａが形成されている。第２の配線群２２ａは、第２の透明電極部２２の各々から透明基材１１の一周縁部１１ｃに向けて引き回され、各配線の端部が周縁部１１ｃに沿って裏面１１ｂ上に整列して配置されている。第１及び第２の配線群２１ａ、２２ａは、例えば、Ａｇ（銀）ペースト等の導電性ペーストの印刷体で形成されている。
【００２８】
以上のようにして、透明基材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂにそれぞれ所定形状の導体パターンが構成される。ここで、第１の透明電極部２１及び第１の配線群２１ａは「第１の導体パターン」に相当し、第２の透明電極部２２及び第２の配線群２２ａは「第２の導体パターン」に相当する。
【００２９】
タッチパネル１０は、上述の第１及び第２の導体パターンをタッチパネル１０の外部と電気的に接続するための第１及び第２の配線基板３１、３２（配線部材）をさらに有する。本実施形態では、タッチパネル１０は、第１及び第２の配線基板３１、３２を介して、表示装置１の制御ユニット７０に接続されている。
【００３０】
第１及び第２の配線基板３１、３２は、それぞれフレキシブル配線基板で形成されている。第１の配線基板３１は、第１の配線群２１ａの各端部と電気的に接続される第１の端子群３１ａを有し、透明基材１１の表面１１ａ側の周縁部１１ｃに接続されている。第２の配線基板３２は、第２の配線群２２ａの各端部と電気的に接続される第２の端子群３２ａを有し、透明基材１１の裏面１１ｂ側の周縁部１１ｃに接続されている。本実施形態では、第２の配線基板３１は２枚の配線基板で構成されているが、これに限られず、第１の配線基板３１と同様に、１枚の配線基板で構成されてもよい。
【００３１】
透明基材１１と配線基板３１、３２との接続形態は特に限定されず、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を介して各々が接続される。また、透明基材１１の表裏面１１ａ、１１ｂに対する第１及び第２の配線基板３１、３２の接続は同時に行われてもよいし、個々に独立して行われてもよい。さらに、第１及び第２の配線基板３１、３２は、透明基材１１に、厚み方向（Ｚ軸方向）から見て相互に重なるように取り付けられてもよいし、相互に重ならないように取り付けられてもよい。
【００３２】
以上のように構成されるタッチパネル１０は、トッププレート６０と、表示パネル５０との間に配置される。タッチパネル１０は、透明基材１１の裏面１１ｂが表示面５０ａと対向するように、透明粘着材４２を介して表示パネル５０に積層される。また、トッププレート６０は、透明粘着材４１を介して、タッチパネル１０（透明基材１１）の表面１１ａに積層されている。
【００３３】
透明粘着材４１、４２は、光学的に透明な接着剤（ＯＣＡ：Optically Clear Adhesive）で形成される。透明粘着材４１、４２としては、典型的には、粘着シートが用いられる。これ以外にも、透明粘着材４１、４２として紫外線硬化樹脂等が用いられてもよい。透明粘着材４１、４２の厚みは特に限定されないが、本実施形態では、１００μｍ以下、例えば５０μｍとされる。特に本実施形態では、透明粘着材４１の厚みは、第１の配線基板３１の厚みよりも大きく形成される。これにより、トッププレート６０と第１の配線基板３１との間の干渉を回避することができる。
【００３４】
［トッププレート］
トッププレート６０（透明基板）は、タッチパネル１０を被覆し、その表面は、入力操作子による入力操作を受ける平坦な入力操作面６０ａを形成する。上記入力操作子には、ユーザの手指のほか、各種スタイラスが含まれる。トッププレート６０は、タッチパネル１０を保護する機能のほか、タッチパネル１０の平面度を維持して入力操作性の低下を回避する機能を有する。
【００３５】
トッププレート６０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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）等の光学的に透明な可撓性（フレキシブル性）を有するプラスチックフィルム、プラスチックシートあるいはプラスチックプレートで形成される。トッププレートは、無色透明である場合に限られず、適宜の色に着色されてもよい。また、入力操作面６０ａには、潤滑層やハードコート層の形成など、入力操作子の操作性を高めるための処理が施されてもよい。
【００３６】
トッププレート６０の厚みは特に限定されないが、タッチパネル１０の平面度を維持できる適度な剛性が得られる厚みで形成され、例えば１００μｍ以上１．５ｍｍ以下とされる。本実施形態では、トッププレート６０は、厚み１ｍｍのポリカーボネート樹脂で形成される。
【００３７】
［制御ユニット］
制御ユニット７０は、表示パネル５０に対する画像表示制御と、タッチパネル１０に対する操作子の検出制御とを行う。制御ユニット７０は、当該表示装置１を備えた電子機器の制御部の一部として構成されてもよい。
【００３８】
制御ユニット７０は、表示パネル５０に画像信号を供給して表示面５０ａに画像を表示させる。例えば、制御ユニット７０は、タッチパネル１０との関連において、表示パネル５０に対してユーザへタッチパネル１０への入力操作を促す画像信号、及び、タッチパネル１０への入力操作に基づいて生成される画像信号を供給する。
【００３９】
制御ユニット７０による入力操作子の検出方法は、特に限定されない。すなわち、入力操作子と第１及び第２の透明電極部２１、２２との間の静電容量の変化に基づいて入力操作子の操作位置が検出されてもよいし、第１及び第２の透明電極部２１、２２間の静電容量の変化に基づいて入力操作子の操作位置が検出されてもよい。前者の場合、第１の透明電極部２１及び第２の透明電極部２２に対して入力信号（パルス信号など）を供給するための信号発生部が必要とされ、後者の場合、第１の透明電極部２１または第２の透明電極部２２に対して入力信号（パルス信号など）を供給するための信号発生部が必要とされる。上記信号発生部は、制御ユニット７０に含まれてもよいし、制御ユニット７０とは別に設けられてもよい。
【００４０】
［表示装置の作用］
以上のように構成される本実施形態の表示装置１において、タッチパネル１０は、共通の透明基材１１で第１の透明電極部２１及び第２の透明電極部２２を支持する構造を有するため、透明電極部が各々形成された２枚の基材を貼り合わせる従来の構造と比較して、タッチパネルの厚みを低減することができる。これにより、タッチパネル１０の薄型化を実現することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態の表示装置１によれば、タッチパネル１０を薄型化することで、表示装置１全体の薄型化を図ることができる。これにより、表示装置１を備える電子機器の薄型化、軽量化も図ることが可能となる。
【００４２】
比較例として、上述した従来の構造を有するタッチパネル及びこれを備えた表示装置の構成例を図３に示す。図３において図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図３に示す表示装置１００は、タッチパネル１１０を有する。タッチパネル１１０は、第１の導体パターン１２１ａが形成された上側透明基材１１１と、第２の導体パターン１２２ａが形成された下側透明基材１１２と、両透明基材１１１、１１２を相互に接合する透明粘着材１１３とを有する。このような構造のタッチパネル１１０は、上下２枚の透明基材１１１、１１２とこれらを貼り合わせる透明粘着材１１３とが必要であるため厚みの低減を図ることは困難であった。
【００４３】
本実施形態のタッチパネル１０によれば、従来のタッチパネル１１０と比較して、透明基材１枚分の厚み及び透明粘着材１１３の厚みを削減できるので、効果的な薄型化を実現することができるとともに、層数の減少により透過率等の光学特性の向上を図ることができる。また、基材の貼り合わせ工程を省略できるので、生産工数の削減により生産性の向上を図ることができる。さらに、貼り合わせ工程を省略できることで、２つの導体パターン間のアライメント精度を確保でき、所望の素子特性を有するタッチパネル１０を安定して製造することができる。
【００４４】
一方、従来のタッチパネル１１０は、２枚の透明基材１１１、１１２の間に配線基板３２を挟み込む構造を有するため、透明粘着材１１３及び配線基板３２の厚みのバラツキによって透明基材１１１、１１２に局所的な湾曲あるいは変形をもたらし、表示画像の視認性を低下させるおそれがあった。また、上側透明基材１１１の周縁部に形成した切欠きを介して配線基板３２を下側透明基材１１２に取り付けることで上述の問題を回避することも可能である。しかしながら、当該切欠きの形成のための工程が別途必要となり、更には、切欠き形成部位にクラックが生じ易くなることでタッチパネルの耐久性の低下を招くおそれがある。
【００４５】
これに対して本実施形態のタッチパネル１０においては、配線基板３１、３２は透明基材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂにそれぞれ取り付けられる。これにより、配線基板を透明基材の間に挟み込む構造を廃止できるため、上述の問題を根本的に解消することが可能となる。また、本実施形態のタッチパネル１０においては、配線基板３１、３２は、各々の端子群３１ａ、３１ｂを相互に対向させるようにして透明基材１１に取り付けられている。したがって、端子群３１ａ、３１ｂの形成面とは反対側の配線基板３１、３２の表面に導体層からなるシールド層を設けることで、電磁ノイズの混入を防止でき、検出精度の優れたタッチパネルを構成することが可能となる。
【００４６】
［タッチパネルの製造方法］
次に、本実施形態のタッチパネル１０の製造方法について説明する。本実施形態のタッチパネル１０の製造方法は、透明基材１１の表面１１ａに第１の導体パターン（第１の透明電極部２１、第１の配線群２１ａ）を形成する工程と、透明基材１１の裏面１１ｂに第２の導体パターン（第２の透明電極部２２、第２の配線群２２ａ）を形成する工程とを有する。
【００４７】
上記各導体パターンの形成に先立ち、透明基材１１のアニール処理が実施される。透明基材１１のアニール処理は、ロール状態に巻回された帯状の基材をアニール炉に連続的に送り込む方法が挙げられるが、それ以外にも、帯状の基材を所定サイズに裁断した後、個々の基材を炉内に装填する方法などがある。アニール処理は、透明基材１１の残留応力の除去を主な目的として実施される。このとき、導体膜との密着性を高めるための表面処理を基材１１に対して施してもよい。
【００４８】
次に、透明基材１１の表面に、第１の透明電極部２１と第１の配線群２１ａとを含む第１の導体パターンを形成する。第１の透明電極部２１は、透明基材１１の表面にＩＴＯ膜を成膜した後、所定形状にパターニング(エッチング)するようにしてもよいし、表面に形成したレジストパターンをマスクとしてＩＴＯ膜を成膜するようにしてもよい。第１の配線群２１ａの形成には、スクリーン印刷法等の各種印刷法を用いることができる。第１の導体パターンの形成時、透明基材１１の裏面１１ｂに保護シートを貼り付けることで、当該裏面１１ｂの保護が図られる。
【００４９】
第１の導体パターンの形成後、透明基材１１の表面１１ａに粘着シートが貼り合わされる。この粘着シートは、図１を参照して説明した透明粘着材４１に相当し、後工程において、その表面に積層されたセパレータ（保護フィルム）を剥離することで、トッププレート６０に積層される。
【００５０】
次いで、透明基材１１の裏面１１ｂから上記保護シートを剥離し、当該裏面１１ｂに第２の透明電極部２２と第２の配線群２２ａとを含む第２の導体パターンを形成する。第２の導体パターンは、上述した第１の導体パターンと同様な方法で形成される。第２の導体パターンの形成後、透明基材１１の裏面１１ｂに粘着シートが貼り合わされる。この粘着シートは、図１を参照して説明した透明粘着材４２に相当し、後工程において、その表面に積層されたセパレータ（保護フィルム）を剥離することで、表示パネル５０の表示面５０ａに積層される。
【００５１】
上述のように本実施形態によれば、従来のタッチパネル１１０の製造において必須とされていた透明基材同士の貼り合わせ工程が不要であるため、タッチパネルの生産性の向上を図ることができる。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置の概略断面図である。図４において、図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の表示装置２は、タッチパネルの構成が上述の第１の実施形態と異なる。本実施形態のタッチパネル２０は、透明基材１１の周縁部１１ｃ側に、複数の導体部２２ｂと、層間接続部２２ｃとを有する。導体部２２ｂは、透明基材１１の表面１１ａに各々形成されている。層間接続部２２ｃは、透明基材１１を貫通し、第２の配線群２２ａとこれらに対応する導体部２２ｂとの間を各々電気的に接続する。配線基板３３は、第１の配線群２１ａと電気的に接続される端子群と、導体部２２ｂと電気的に接続される端子群とを同一平面上に有している。
【００５４】
本実施形態のタッチパネル２０によれば、１枚の配線基板３３によって透明基材１１の両面の導体パターンを外部へ引き出すことができる。これにより、上述の第１の実施形態と比較して、配線基板を含めたタッチパネル全体の厚みを低減できる。また、このタッチパネル２０を備えた表示装置２、及び、表示装置２を備えた電子機器の更なる薄型化を図ることが可能となる。また、１枚の配線基板３３でタッチパネル２０を構成できるため、配線基板の取り付け工程における作業数を軽減でき、生産性の向上と製造コストの削減を図ることができる。
【００５５】
＜第３の実施形態＞
次に、図５を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。図５は、本実施形態に係るタッチパネルの概略断面図である。本実施形態のタッチパネル３０は、透明基材１１と第１の透明電極部２１との間に形成された第１の光学調整層２１０と、透明基材１１と第２の透明電極層２２との間に形成された第２の光学調整層２２０とを有する。
【００５６】
第１及び第２の光学調整層２１０、２２０は、高屈折率膜２１１、２２１と低屈折率膜２１２、２２２との積層構造を有する。高屈折率膜２１１、２２１及び低屈折率膜２１２、２２２はそれぞれ光学的に透明な金属酸化物で形成される。本実施形態では、高屈折率膜２１１、２２１として厚みが１０ｎｍの酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）膜（相対屈折率２．２〜２．４）が用いられ、低屈折率膜２１２、２２２として厚みが７５ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜（相対屈折率１．４〜１．６）が用いられるが、材料及び積層数は上記の例に限られない。高屈折率膜２１１、２２１は透明基材１１側にそれぞれ配置され、低屈折率膜２１２、２２２は透明電極部２１、２２側にそれぞれ配置される。
【００５７】
なお、透明基材１１と光学調整層２１０、２２０との間に、透明樹脂からなるハードコート層が形成されてもよい。ハードコート層は、透明基材１１と光学調整層２１０、２２０との密着性の向上、透明基材１１の平坦性の維持等を目的として形成される。ハードコート層は、透明基材１１の両面に形成されてもよいし、いずれか一方の面にのみ形成されてもよい。
【００５８】
光学調整層２１０、２２０は、可視光帯域におけるタッチパネルの透過率を向上させる機能を有する。これにより、トッププレート６０から視認される表示画像の画質の向上を図ることができる。特に本実施形態によれば、一枚の透明基材１１の両面に透明電極部を形成することでタッチパネルを構成しているため、２枚の透明基材を貼り合わせて構成される従来のタッチパネル（図３）に比べて、透過率の更なる向上を図ることができる。
【００５９】
本発明者らは、図６（Ａ）に示すように２枚の透明基材を貼り合わせるタイプ（図３）のタッチパネル（サンプル１）の透過率特性と、図６（Ｂ）に示すように１枚の透明基材の両面に透明電極部を形成するタイプ（図１）のタッチパネル（サンプル２）との透過率特性とをそれぞれ比較した。各層の屈折率条件は、図示のとおりとした。その結果、図７に示すように、サンプル２は、サンプル１よりも、可視光帯域の全域にわたって高い透過率特性を有することが確認された。
【００６０】
本発明者らは、サンプル３及びサンプル４として、サンプル１とサンプル２の各々の最上層及び最下層から透明粘着材４１、４２を取り外した構成で、上述と同様の透過率特性を評価した。サンプル３及びサンプル４の層構造及び透過率特性を図８及び図９にそれぞれ示す。図９に示すように、サンプル４は、サンプル３よりも、可視光帯域の全域にわたって高い透過率特性を有することが確認された。また、図７の測定結果と比較して透過率が低いのは、ＩＴＯ層２１、２２と空気層（屈折率１）との間の光の反射ロスに依るものと考えられる。したがって、透明粘着材４１、４２として、タッチパネルとこれに積層される層（表示パネル５０、トッププレート６０など）との間の屈折率差を緩和できる大きさの屈折率を有するものが用いられることで、透過率特性の高いタッチパネルを提供することが可能となる。
【００６１】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば図１０に示すように、タッチパネル１０の配線基板３１、３２と表示パネル５０とが、厚み方向から見て相互に重なるように、表示パネル５０を構成してもよい。これにより、表示パネル５０の画像表示領域を大きく形成することができる。
【００６３】
また、図１１に示すように、タッチパネル１０とトッププレート６０との間に形成される透明粘着材４１の厚みを、タッチパネル１０の透明基材表面１１ａに取り付けられる配線基板３１の厚みよりも小さくしてもよい。この場合、トッププレート６０と配線基板３１との間の干渉を回避するために、図示するように、トッププレート６０の裏面に凹所６０ｂを形成してもよい。
【００６４】
さらに、以上の実施形態では、タッチパネルの透明基材１１を単一層からなるプラスチックフィルムで形成したが、これに限られない。例えば図１２に示すタッチパネル４０は、第１の透明基材４１１と第２の透明基材４１２とを透明粘着材４１３で接合した積層構造の透明基材４１０を有する。この場合、第１の導体パターン２１ａは第１の透明基材４１１の表面に形成され、第２の導体パターン２２ａは第２の透明基材４１２の裏面に形成される。これら導体パターン２１ａ、２２ａは、透明基材４１１の積層後に形成される。これにより、基材の貼り合わせ時において、導体パターン２１ａ、２１ｂ間のアライメント精度の確保が不要となる。その結果、両透明基材４１１、４１２として、貼り合わせ時のハンドリング性が確保される程度に薄いフィルムを用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００６５】
１、２…表示装置
１０、２０、３０、４０…タッチパネル
１１、４１１…透明基材
２１、２２…透明電極層
２１ａ、２２ａ…配線群
２２ｂ…導体部
２２ｃ…層間接続部
３１、３２、３３…配線基板
３１ａ、３１ｂ…端子群
４１、４２、４１３…透明粘着材
５０…表示パネル
５０ａ…表示面
６０…トッププレート
６０ａ…入力操作面
７０…制御ユニット
２１０、２２０…光学調整層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有する可撓性の透明基材と、
前記第１の面に形成され、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第１の導体パターンと、
前記第２の面に形成され、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第２の導体パターンと
を具備するセンサ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ素子であって、
前記第１の導体パターンは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列された複数の第１の透明電極部を有し、
前記第２の導体パターンは、前記第１の方向に延在し、前記第２の方向に配列された複数の第２の透明電極部を有する
センサ素子。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ素子であって、
前記第１の面に取り付けられ、前記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群を有する第１の配線基板と、
前記第２の面に取り付けられ、前記第２の導体パターンと電気的に接続される第２の端子群を有する第２の配線基板と
をさらに具備するセンサ素子。
【請求項４】
請求項２に記載のセンサ素子であって、
前記第１の面に形成された導体部と、
前記基材を貫通し、前記導体部と前記第２の導体パターンとの間を接続する層間接続部と、
前記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群と、前記導体部と電気的に接続される第２の端子群とを有する、前記第１の面に取り付けられた配線基板と
をさらに具備するセンサ素子。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ素子であって、
前記第１の面と前記第１の導体パターンとの間に、屈折率が異なる複数の金属酸化物の積層構造を有する光学調整層をさらに具備する
センサ素子。
【請求項６】
画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有する可撓性の透明基材と、前記第１の面に形成され、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第１の導体パターンと、前記第２の面に形成され、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第２の導体パターンとを含み、前記第２の面と前記表示面とが相互に対向するように前記表示パネルに積層されたセンサ素子と、
を具備する表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置であって、
前記センサ素子の前記第１の面に積層され、前記入力操作子により入力操作される操作面を形成する透明基板をさらに具備する
表示装置。
【請求項１】
第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有する可撓性の透明基材と、
前記第１の面に形成され、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第１の導体パターンと、
前記第２の面に形成され、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第２の導体パターンと
を具備するセンサ素子。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ素子であって、
前記第１の導体パターンは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に配列された複数の第１の透明電極部を有し、
前記第２の導体パターンは、前記第１の方向に延在し、前記第２の方向に配列された複数の第２の透明電極部を有する
センサ素子。
【請求項３】
請求項２に記載のセンサ素子であって、
前記第１の面に取り付けられ、前記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群を有する第１の配線基板と、
前記第２の面に取り付けられ、前記第２の導体パターンと電気的に接続される第２の端子群を有する第２の配線基板と
をさらに具備するセンサ素子。
【請求項４】
請求項２に記載のセンサ素子であって、
前記第１の面に形成された導体部と、
前記基材を貫通し、前記導体部と前記第２の導体パターンとの間を接続する層間接続部と、
前記第１の導体パターンと電気的に接続される第１の端子群と、前記導体部と電気的に接続される第２の端子群とを有する、前記第１の面に取り付けられた配線基板と
をさらに具備するセンサ素子。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ素子であって、
前記第１の面と前記第１の導体パターンとの間に、屈折率が異なる複数の金属酸化物の積層構造を有する光学調整層をさらに具備する
センサ素子。
【請求項６】
画像を表示する表示面を有する表示パネルと、
第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面とを有する可撓性の透明基材と、前記第１の面に形成され、第１の方向における入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第１の導体パターンと、前記第２の面に形成され、前記第１の方向と異なる第２の方向における前記入力操作子の操作位置を静電的に検出するための第２の導体パターンとを含み、前記第２の面と前記表示面とが相互に対向するように前記表示パネルに積層されたセンサ素子と、
を具備する表示装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表示装置であって、
前記センサ素子の前記第１の面に積層され、前記入力操作子により入力操作される操作面を形成する透明基板をさらに具備する
表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１５４４４２（Ｐ２０１１−１５４４４２Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１１６（Ｐ２０１０−１４１１６）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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