タッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器
【課題】ニュートンリングの発生を防止し、視認性を改善できるタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器を提供する。
【解決手段】一方の面に上部透明電極５を有する上部透明電極基材１と、前記上部透明電極５が配置された面に対向する面に下部透明電極６を有する下部透明電極基材２と、前記上部透明電極５と前記下部透明電極６との間に配置されかつ複数の感圧粒子を分散含有する絶縁性の透明接着層３とを備えて、前記上部透明電極基材１の他方の面に力が作用すると、作用する力で、前記透明接着層３内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極５と前記下部透明電極６との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材１の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出するタッチパネルにおいて、前記上部透明電極５と前記絶縁性の透明接着層３との間に透明な液状の中間層４が形成されて、空気層を無くすように構成している。
【解決手段】一方の面に上部透明電極５を有する上部透明電極基材１と、前記上部透明電極５が配置された面に対向する面に下部透明電極６を有する下部透明電極基材２と、前記上部透明電極５と前記下部透明電極６との間に配置されかつ複数の感圧粒子を分散含有する絶縁性の透明接着層３とを備えて、前記上部透明電極基材１の他方の面に力が作用すると、作用する力で、前記透明接着層３内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極５と前記下部透明電極６との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材１の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出するタッチパネルにおいて、前記上部透明電極５と前記絶縁性の透明接着層３との間に透明な液状の中間層４が形成されて、空気層を無くすように構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビシステム、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯型ＭＤ（ＰＭＤ）、その他の携帯機器に適用可能なタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルの上部透明電極基材と下部透明電極基材との間には、それぞれの内面に配置された透明電極同士が通常は接触して導通しないように、スペースで維持された空間が確保されている。押圧力が作用したときのみ、上部透明電極基材がたわんで、透明電極同士が接触して導通することにより、押圧力が作用した位置座標を検出するようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０６４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上部透明電極基材の透明電極と空間との界面、及び、空間と下部透明電極基材の透明電極との界面で外部光が反射し、上部と下部との透明電極基材間にある空間のギャップ量に依ってはニュートンリングが発生しやすく、視認性に課題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、界面での反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止し、視認性を改善できるタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００７】
本発明の第１態様によれば、一方の面に上部透明電極を有する上部透明電極基材と、
前記上部透明電極が配置された面に対向する面に下部透明電極を有する下部透明電極基材と、
前記上部透明電極と前記下部透明電極との間に配置されかつ複数の感圧粒子を分散含有する絶縁性の透明接着層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力で、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出するタッチパネルにおいて、
前記上部透明電極と前記絶縁性の透明接着層との間に透明な液状の中間層が形成されたタッチパネルを提供する。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、前記中間層がシリコーン系またはフッ素系の不活性液体である、第１の態様に記載のタッチパネルを提供する。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力により、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間での抵抗値が変化し、前記力の大きさの変化を検出するＺ方向検出部をさらに備える、第１又は２の態様に記載のタッチパネルを提供する。
【００１０】
本発明の第４態様によれば、前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれの周囲の外側でかつ前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれからの配線が配置されている額縁部に、レジスト層を前記上部透明電極基材と前記下部透明電極基材にそれぞれ配置し、前記上部透明電極基材側のレジスト層と前記下部透明電極基材側のレジスト層との間にも前記透明接着層が配置されている、第１〜３の態様のいずれかに記載のタッチパネルを提供する。
【００１１】
本発明の第５態様によれば、第１〜４のいずれか１つの態様に記載の前記タッチパネル
と、
前記タッチパネルを支持する筐体と、
前記筐体内の前記タッチパネルの内側に配置される表示装置とを備える、携帯機器を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上部透明電極基材及び下部透明電極基材との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層が充填されているため、上部透明電極基材と空気層、空気層と下部透明電極基材の２つの界面で発生する光の反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができる。
【００１３】
また、この透明接着層が充填されている構成において、上部透明電極と透明接着層との間に透明な液状の中間層が形成されているため、透明接着層上に上部透明電極基材を積層する際に生じる僅かの気泡（泡かみ）をほぼ完全に排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるタッチパネルの断面図である。
【図２Ａ】抵抗膜方式タッチパネルの面内のＸＹ座標測定を示す図であって、電源からパネル駆動電圧をＸ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｙ＋端子からＸの座標位置を読み取ることができることを示す図である。
【図２Ｂ】抵抗膜方式タッチパネルの圧力測定を示す図であって、電源からパネル駆動電圧をＹ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｚ１位置をＸ＋端子から読み取り、Ｚ２位置をＹ−端子から読み取ることができることを示す図である。
【図３】前記実施形態にかかる抵抗膜方式タッチパネルを組み込んだタッチウインドウ形式の携帯電話の分解斜視図である。
【図４】前記実施形態にかかる抵抗膜方式タッチパネルを組み込んだ前記タッチウインドウ形式の携帯電話の断面図である。
【図５】前記実施形態にかかる抵抗膜方式タッチパネルを組み込んだベゼル構造形式の携帯電話の断面図である。
【図６】前記実施形態にかかるタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図７】従来のタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図８】感圧センサを従来のタッチパネルに配置する場合の構造の例を示す断面図である。
【図９】前記実施形態にかかるタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図１０】前記実施形態にかかるタッチパネルの製造における気泡除去工程の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル１５は、図１に示すように、上部透明電極基材１と、下部透明電極基材２と、透明接着層３と、中間層４と、透明基板９とを主として備えるように構成されている。一例として、四角形のタッチパネル１５について説明する。
【００１７】
上部透明電極基材１は、一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）の透明窓部１２内の所定位置に上部透明電極５を有する四角形のフィルムで構成されている。上部透明電極基材１は、透明であり、上部透明電極５を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有しているとともに、上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）に作用する力を下方の透明接着層３に伝達できる機能があればよい。このため、上部透明電極基材１としては、可撓性は必ずしも必要とはしない。なお、従来のタッチパネルでは、空気層で潰れないようにある程度の強度が電極基材（フィルム）に必要であるが、本実施形態では空気層を透明接着層３で埋め、それでも残る僅かな気泡（泡かみ）を中間層４によって排除できるため、従来よりも薄型のフィルムを採用することが可能となっている。
【００１８】
上部透明電極基材１の一例として、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系等のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムなどを用いることができる。また、上部透明電極基材１の周囲であってかつ透明窓部１２を囲む四角形枠状の額縁部１１でかつ上部透明電極５の周囲の前記一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ上部透明電極５と接続された上側引き回し電極５ａが配置されている。額縁部１１の内側は、タッチパネル１５の入力部である透明窓部１２を構成している。上側引き回し電極５ａは、接続用端子部を除き、上部透明電極基材１に固定された底面を除く他の面は、絶縁性のレジスト層８で覆われており、上側引き回し電極５ａと透明接着層３内の感圧粒子７とが額縁部１１で導電しないように絶縁している。これは、透明窓部１２で入力しようとして、額縁部１１を意図せずに操作者が誤って押したときに、額縁部１１で通電しないようにするためである。
【００１９】
下部透明電極基材２は、前記上部透明電極５が透明窓部１２内の所定位置に配置された面に対向する面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）に下部透明電極６を有する四角形のフィルムで構成されている。下部透明電極基材２は、透明であり、下部透明電極６を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有している。下部透明電極基材２の周囲の四角形枠状の額縁部１１でかつ下部透明電極６の周囲の前記上部透明電極配置面対向面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ下部透明電極６と接続された下側引き回し電極６ａが配置されている。下側引き回し電極６ａは、接続用端子部を除き、下部透明電極基材２に固定された底面を除く他の面は、絶縁性のレジスト層８で覆われており、下側引き回し電極６ａと透明接着層３内の感圧粒子７とが額縁部１１で導電しないように絶縁している。これは、透明窓部１２で入力しようとして、額縁部１１を意図せずに操作者が誤って押したときに、額縁部１１で通電しないようにするためである。下部透明電極基材２の一例として、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系等のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００２０】
なお、上部透明電極５及び下部透明電極６の材質の例としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくはＩＴＯ等の金属酸化物や、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくはパラジウム等の金属や導電性ポリマーの薄膜が使用できる。
【００２１】
下部透明電極基材２の下面には、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２となどを支持する透明基板９が配置されている。透明基板９は、通常のタッチパネルの透明基板と同等の機能（曲げ剛性、光学特性など）を有しており、例えば、ガラス、ポリカーボネート、又は、アクリルなどで構成することができて、厚みは一例として０．５５〜１．１ｍｍ程度とすればよい。
【００２２】
透明接着層３は、少なくとも、タッチパネル１５の入力部である透明窓部１２には、すべて、均一な厚さで配置されている。一例としては、図１に示すように、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２との間の隙間を全て埋めるように配置されており、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２とを接着して一体化している。
【００２３】
透明接着層３は、絶縁性の基材部３ａ内に、分散された多数の電気導電性の感圧粒子７を含有する。透明接着層３の基材部３ａの材料としては、無色透明で絶縁性を有し、上部透明電極５及び下部透明電極６との密着性が良く、上部透明電極５及び下部透明電極６に対して侵食せず、かつ、熱圧着前と熱圧着時に粘着性を発揮し、熱圧着後は常温で粘着性が無い固体であり、弾性はほぼ不要である。また、透明接着層３は、必ずしも、熱硬化性に限定されるものではなく、後述するように、紫外線硬化性など非熱硬化性の糊材も使用することができる。
【００２４】
例えば、透明接着層３の基材部３ａの厚さは、感圧粒子７間でトンネル電流が流れる厚さであって、数十μｍ（例えば、４０μｍ〜８０μｍ）で、例えば、スクリーン印刷で形成するのが好ましい。透明接着層３の厚さは、製造可能な見地から４０μｍ以上であり、トンネル電流が効果的に確実に流れる見地から８０μｍまでとするのが好ましい。ここで、トンネル電流とは、導電性の粒子が直接的には接触してはいないが、ナノメートルオーダーで非常に近接している場合において、導電性の粒子間における電子の存在確率密度がゼロでないために、電子が染み出して電流が流れることを意味するものであり、量子力学でトンネル効果として説明される現象である。感圧粒子７が透明な場合には視認性に問題はないが、感圧粒子７が不透明な場合には、視認性に影響を与えない程度に粒子を細かくして、基材部３ａ中に拡散させる必要がある。透明接着層３の基材部３ａの具体的な材料の例としては、透明電極面に対して透明接着層３の材料が撥かれず（透明電極面に対して透明接着層３を配置するとき、濡れ性が悪く、透明接着層３の材料を透明電極面に塗布しても上手く濡れない状態とならず）、透明電極５，６を浸食しない無色透明の糊（接着剤）、すなわち、溶剤系の糊材であり、例えば、加熱したときに圧着可能なヒートシール用の糊、熱硬化性又は紫外線硬化性の額縁用の接着糊など、タッチパネル１５の端からにじみ出たり、はみ出たりすることがない、すなわち、端部の糊のベト付きが小さい（タック感がない）接着層が好ましい。具体的には、このような糊材としては、ビックテクノス又はダイアボンドなどの会社から市販されている溶剤系の糊材が適用できる。
【００２５】
感圧粒子７としては、それ自体は変形せず、通電可能な導電性を有し、後述する量子トンネル効果が期待できるものであればよく、粒径は印刷に適した粒径であればよい。一例として、スクリーン印刷であれば、メッシュを抵抗なく通過できる粒径であればよい。感圧粒子７の具体的な材料の例としては、後述するＱＴＣが挙げられる。感圧粒子７は、基材部３ａ内に、視認性に影響を与えず、通電可能な範囲で分散されている。
【００２６】
透明接着層３は、一例として、圧力の印加に伴って、透明接着層３の内部に多数含まれる導電性の粒子である感圧粒子７間であって、近接している複数の感圧粒子７間で、直接的な接触の有無とは関係なく、トンネル電流が流れて、透明接着層３は絶縁状態から通電状態に変化するものである。そのような透明接着層３を構成する組成物の一例は、英国、ダーリントン（Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ）のペラテック社（ＰＥＲＡＴＥＣＨ ＬＴＤ）から商品名「ＱＴＣ」で入手可能な量子トンネル性複合材（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）である。
【００２７】
中間層４は、少なくとも、タッチパネル１５の入力部である透明窓部１２には、ほぼ均一は厚さで配置されている。一例としては、図１に示すように、上部透明電極５と透明接着層３との間の隙間を全て埋めるように配置されており、透明接着層３上に上部透明電極基材１を積層する際に生じる僅かの気泡（泡かみ）２２が形成されるのを防止する役割を果たしている。なお、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との接着のために、透明窓部１２を囲む額縁部１１には中間層４が形成されない枠形状の領域を設けることが必要である。
【００２８】
中間層４は、導電性または非導電性のいずれであってもよいが、液状である必要がある。液状であれば形状の自由度が高いため、上部透明電極基材１を積層する際（図９参照）に気泡（泡かみ）２２が発生し難く、又仮に発生しても上部透明電極基材１の上から滑らすように押圧することにより容易に気泡（泡かみ）２２を移動させて透明窓部１２の内側より除去できるからである（図１０参照）。さらに詳しく説明すると、上部透明電極基材１を積層する際の気泡（泡かみ）の発生は、透明接着層３の形状の自由度の低さが原因である。すなわち、前述したように透明接着層３はタッチパネル１５の端からにじみ出たり、はみ出たりすることがないものであるから形状の自由度が低く、下部透明電極基材２上に全面形成されたときに当該透明接着層３の上面において十分な平滑性が得られない。その結果、中間層４が存在しない場合には、上部透明電極基材１を積層する際に気泡（泡かみ）が発生するのである。しかも発生した気泡（泡かみ）２２は、透明接着層３の形状の自由度が低くかつ透明接着層３が上部透明電極基材１と全面接着するため、移動させて透明窓部１２の内側より除去するのが難しい。なお、本明細書おいて液状とはゲル状をも含むものである。
【００２９】
また、中間層４が液状であれば僅かの押圧力でも中間層４が動くので、上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）から指又はペンなどにより力を作用させた際、該作用させた力をほぼそのまま透明接着層３に伝えることができるからである。すなわち、前記上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）に指又はペンなどからの力が作用すると、作用する力が上部透明電極基材１を厚み方向に貫通して透明接着層３に伝わり、前記透明接着層３内の前記複数の感圧粒子７間でトンネル効果が生じて、複数の感圧粒子７間でトンネル電流が流れて、前記上部透明電極５と前記下部透明電極６との間で導通し、タッチパネル１５の厚さ方向（Ｚ方向）に作用する押圧力の変化を抵抗値の変化として（電圧の変化に換算して）ＸＹ方向座標検出部２０で検出することができ、前記上部透明電極基材１の前記上面において前記力が作用した位置座標（ＸＹ座標）を検出することができる。なお、上記したように僅かの押圧力でも中間層４が動くので、押圧点直下の中間層４が存在しないかあるいは薄くなるため、中間層４が非導電性であっても抵抗値の変化を検出できる。
【００３０】
中間層４の厚さは、１μｍ〜１０００μｍくらいで、塗装やインクジェットなどで透明接着層３上に形成するとよい（図９参照）。中間層４の厚さは製造可能な見地から１μｍ以上であり、中間層４により気泡（泡かみ）が移動して外部に除去でき、かつ僅かの押圧力で中間層４が動いて作用させた力をほぼそのまま透明接着層３に伝えることができる見地から１０００μｍまでにするのが好ましい。
【００３１】
中間層４の例としては、シリコーン系またはフッ素系の不活性液体が挙げられる。例えば３Ｍ社のフッ素系の不活性液体（商品名「フロリナート」や「ノベック」）、信越シリコーン社のシリコンオイル（商品名「ＫＦ」や「ＨＩＶＡＣ」）などは市販で入手可能な材料である。
【００３２】
ＸＹ方向座標検出部２０は、上部透明電極基材１の上面に力が作用すると、中間層４を貫通して作用する力で、透明接着層３内の感圧粒子７間で電流が流れることにより上部透明電極５と下部透明電極６との間で導通が行われ、上部透明電極基材１の上面沿いの、力が作用した位置座標（ＸＹ位置座標）を検出することができる。具体的には、ＸＹ方向座標検出部２０は、上部透明電極５と前記下部透明電極６とにそれぞれ接続され、電源から電圧を上部透明電極５の端子間に印加した状態で、上部透明電極５の一方の端子と下部透明電極６の１つの端子間での電圧の変化を検出して、Ｘ方向の位置座標を検出することができる。次いで、ＸＹ方向座標検出部２０は、上部透明電極５の端子間への電圧の印加を停止したのち、電源から電圧を下部透明電極６の端子間に切り替えて印加した状態で、下部透明電極６の一方の端子と上部透明電極５の１つの端子間での電圧の変化を検出して、Ｙ方向の位置座標を検出することができる。
【００３３】
なお、前記電圧を上部透明電極５に印加した状態で、Ｘ方向の位置座標を検出したのち、前記電圧を下部透明電極６に印加した状態で、Ｙ方向の位置座標を検出しているが、これに限られるものではなく、前記電圧を上部透明電極５に印加した状態で、Ｙ方向の位置座標を検出したのち、前記電圧を下部透明電極６に印加した状態で、Ｘ方向の位置座標を検出するようにしてもよい。
【００３４】
一方、Ｚ方向の位置検出はＺ方向位置検出部２１で行う。すなわち、Ｚ方向位置検出部２１は、上部透明電極基材１の上面に力が作用すると、中間層４を貫通して作用する力により、透明接着層３内の感圧粒子７間で電流が流れることにより上部透明電極５と下部透明電極６との間での抵抗値が変化し、力の大きさの変化を検出することができる。
【００３５】
より具体的には、Ｚ方向位置検出部２１は、以下のようにして、力の大きさの変化の検出を行うことができる（テキサス・インスツルメンツのＨＰの「タッチ・スクリーン・システムのアナログ入力雑音を低減する方法」参照）。
【００３６】
すなわち、前記タッチパネル１５が抵抗膜方式タッチパネルであるとき、一般に、その圧力は、図２ＡのポイントＡ〜Ｂ間の抵抗値ＲＺに反比例する。抵抗値ＲＺは、式（１）で求められる。
【００３７】
ＲＺ＝（ＶＢ−ＶＡ）／ＩＴＯＵＣＨ ．．．．．．（１）
ここで、
ＶＡ＝ ＶＤ×Ｚ１／Ｑ
ＶＢ＝ ＶＤ×Ｚ２／Ｑ
Ｚ１とＺ２はそれぞれ測定されたＺ１位置とＺ２位置、Ｑは座標検出制御回路（検出した電圧値をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換してデジタル座標にする回路で構成されるＡ／Ｄコンバータ）の分解能である。例として、分解能が１２ｂｉｔであれば、解像度は４０９６（０もカウントするため、Ｑ＝４０９５になる。）、Ｘ座標の範囲（Ｘ＝Ｚ１）とＹ座標の範囲（Ｙ＝Ｚ２）は０〜４０９５になる（実際には、タッチパネルの引き回し回路及び制御系の回路で若干の電圧を消費するため、もう少し範囲は狭くなる）。例えば、座標検出制御回路の分解能が８ビットの場合はＱ＝２５６であり、１０ビットの場合はＱ＝１０２４であり、１２ビットの場合はＱ＝４０９６である。図２Ｂのように座標検出制御回路又は電源（ＶＤＤ）２１ｖから駆動電圧がＹ＋端子とＸ−端子との間に所定の電圧が印加された場合に、Ｘ＋端子とＸ−端子との間の抵抗値をＲＸとすると、ポイントＡとＸ−間の抵抗値が
ＲＸＡ＝ ＲＸ×Ｘ／Ｑ
であるため、
ＩＴＯＵＣＨ＝ＶＡ／ＲＸＡ＝（ＶＤ×Ｚ１／Ｑ）／ＲＸＡ
となる。
【００３８】
ここで、図２Ａは抵抗膜方式タッチパネルのＸＹ座標測定を、図２Ｂは抵抗膜方式タッチパネルの押圧力測定を示す図である。図２Ａでは、電源２１ｖからパネル駆動電圧をＸ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｙ＋端子からＸの座標位置を読み取ることができる。図２Ｂでは、電源２１ｖからパネル駆動電圧をＹ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｚ１位置をＸ＋端子から読み取り、Ｚ２位置をＹ−端子から読み取ることができる。
【００３９】
図２Ａに示すように、Ｘは座標検出制御回路がＸの座標位置を検出しようとしている場合のＸ位置の測定値である。したがって、ＩＴＯＵＣＨの式を式（１）に代入すると、式（２）が得られる。なお、ＩＴＯＵＣＨとは図２Ｂの接続時にパネルを入力したときに流れる電流値であり、電流は直列経路で常に一定なことから、上記の計算式で求めることができる。
【００４０】
ＲＺ＝｛［ＶＤ×（Ｚ２−Ｚ１）／Ｑ］／［ＶＤ×Ｚ１／Ｑ］｝×ＲＸＡ＝ＲＸ×Ｘ
／Ｑ［（Ｚ２／Ｚ１）−１］ ......（２）
タッチパネルが指又はペンでタッチされていない場合は、タッチパネルのＺ方向（厚さ方向）の抵抗値ＲＺは無限に近くなる。タッチパネルに指又はペンなどからの力が作用すると、電流が流れ、タッチパネルに加えられた圧力(Ｐ)に反比例して、抵抗値が数百〜１ｋΩになります。つまり、タッチパネル上の圧力ＰはＲＺの関数として表すことができ、次の式（３）で計算される。
【００４１】
Ｐ＝α−β×ＲＺ ......（３）
ここで、αとβは正の実数値で、実験から取得する値である。
【００４２】
上述の計算方式では、Ｚ１位置とＺ２位置（ＸＹ座標）とＸ＋端子とＸ−端子との間の抵抗値をＲＸとから、上下電極間のタッチ部の抵抗値を算出している。押圧と押面積が変化すれば、上下電極間のタッチ部の抵抗値が変化するため、押圧（と押面積の）相対的な変化を検出することができる。
【００４３】
次に、前記タッチパネル１５を組み込んだ携帯機器の一例としての携帯電話１８，１８Ａについて説明する。
【００４４】
図３及び図４は、抵抗膜方式タッチパネル１５の表面層に、印刷によるデコレーション（加飾層１６）を施して構成されているタッチウインドウ１９を示している。筐体１４の第１凹部１４ａ内にタッチパネル１５が嵌め込まれて、筐体１４の第１凹部１４ａの周囲の外面とタッチパネル１５の外面とが面一となるように配置されている。第１凹部１４ａの底面に形成された第２凹部１４ｂには液晶又は有機ＥＬなどのディスプレイ１３が固定されており、タッチパネル１５の透明窓部１２を通してディスプレイ１３の表示を見ることができる。１７は引き回し電極５ａ，６ａからの配線である。
【００４５】
このような構成では、印刷によるデコレーション（加飾層１６）が施されたタッチウインドウ１９は、前記回路部が加飾層１６で隠れてしまうため、表面に実装することができ、タッチパネル１５と筐体１４との間で段差のない、薄型でスタイリッシュなデザインを実現することができる。ベゼル構造から解放され、通常のタッチパネルでは実現できなかった薄型化が可能となっている。
【００４６】
図５に示す別の構造では、引き回し電極５ａ，６ａなどの回路部が見えないように、筐体４のベゼル２４ｃで回路部を覆うようにしている。筐体２４には、１つの大きな凹部２４ａを形成して、凹部２４ａ内に、液晶又は有機ＥＬなどのディスプレイ１３とタッチパネル１５とをはめ込み、タッチパネル１５の引き回し電極５ａ，６ａなどの回路部を筐体４のベゼル２４ｃで覆うようにしている。
【００４７】
前記実施形態によれば、以下のような効果を奏することかできる。
【００４８】
上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３が充填されており、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が形成されているため空気層が無く、界面（すなわち、上部透明電極基材１と空気層、空気層と下部透明電極機材２の２つの界面）で発生する光の反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができる。
【００４９】
具体的には、図６に示すように、一般に、空気との界面で大きく光が反射されるが、上部透明電極基材１の上面とタッチパネル１５の外側の空気層との間での界面Ａ、及び、基板９とタッチパネル１５の外側の空気層との間での界面Ｂとの２つの層のみで、上部透明電極基材１の下面と隙間の空気層との間での界面Ｃ、及び、下部透明電極基材２の上面と隙間の空気層との間での界面Ｄとの２つの層が減ることで、反射率が例えば１５〜２０％程度、軽減される。これに対して、従来のタッチパネル３０では、図７に示すように、上部透明電極基材３１の上面とタッチパネル３０の外側の空気層との間での界面Ａと、上部透明電極基材３１の下面と隙間３３の空気層との間での界面Ｃと、下部透明電極基材３２の上面と間３３の空気層との間での界面Ｄと、基板３９とタッチパネル３０の外側の空気層との間での界面Ｂとの４つの層で反射が発生していた。また、上部透明電極と下部透明電極との間の空気層の隙間量が著しく小さくなると、ニュートンリングが発生してしまう。これらの影響で視認性が低下する原因となっていた。
【００５０】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３が充填されており、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が形成されているためタッチパネル自体の強度を向上させることができ、上部透明電極基材１を従来よりも薄く構成することができて、タッチパネル全体の厚さを小さくすることができる。例えば、従来は上部透明電極基材１に剛性をもたせるために下部透明電極基材２より厚くしていたのを、上部透明電極基材１の厚さを下部透明電極基材２の厚さと同じに構成することができる。言い換えれば、従来は、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２とはそれらの周囲の額縁用の粘着層でのみ保持されて上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間に空間を維持して絶縁性を確保するため、上部透明電極基材１に剛性をもたせる必要があり、下部透明電極基材２よりも上部透明電極基材１を厚くする必要があった。しかしながら、本実施形態では、透明接着層３により前記空間を無くすことができて、上部透明電極基材１に剛性をもたせる必要がなくなり、上部透明電極基材１を例えば下部透明電極基材２と同じ厚さまで（又は、材質によっては、上部透明電極基材１を下部透明電極基材２よりも）薄くすることができるようになる。なお、上部透明電極５と下部透明電極６との間の絶縁性は、絶縁性の透明接着層３により確保することができるため、何ら問題は生じない。
【００５１】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間に、感圧接着層としての透明接着層３が隙間無く充填され、透明窓部１２を囲む額縁部１１に中間層４が形成されない枠形状の領域を有しているため、従来の枠形状の額縁用の粘着層は不要となり、位置合わせして貼り付ける工程を無くすことができる。
【００５２】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が充填されているため、タッチパネル１５が高温高湿な状態で使用されたとしても、空気層が無いため、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間で結露したり、曇ったりといった不具合は発生しない。
【００５３】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が充填されているため、上部透明電極基材１はたわむ必要がなく、上部透明電極基材１が変形して電極同士が接触することにより通電するものではないため、上部透明電極層に入力に伴う局所的な応力が発生しなくなり上部透明電極基材１及び上部透明電極基材１に形成される上部透明電極５の耐久性に富むものとすることができる。
【００５４】
また、作用する力を検出するために、タッチパネル１５の外側、例えば、下側に感圧センサを新たに設ける必要がなく、タッチパネル１５の厚みを小さく、コンパクトなものとすることができる。これに対して、従来、タッチパネルの内面側に感圧センサを配置することを考えた場合、図８に示すように、タッチパネル３０の内面側に感圧センサ４０を貼り重ねる構成となっているため、タッチパネル３０の厚さに加えて感圧センサ４０の厚さが加わり、全体としてタッチパネルの厚さが大きくならざるを得なかった。これに対して、本実施形態では、タッチパネル自体の構造内に感圧センサを配置することができて、部品点数が減ることで、コスト削減することができるとともに、通常のタッチパネルと一見類似する構成でありながら、ＸＹ座標検出だけでなく、感圧機能も備えることができ、非常にコンパクトでかつ高性能なタッチパネルを提供することができる。
【００５５】
また、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２との間には、透明接着層３が介在するため、従来のスペーサは不要となり、スペーサ形成工程が不要となりコスト削減が図れる。
【００５６】
また、この透明接着層３が充填されている構成において、上部透明電極５と透明接着層３との間に透明な液状の中間層４が形成されているため、透明接着層３上に上部透明電極基材１を積層する際に生じる僅かの気泡（泡かみ）２２をほぼ完全に排除できる。
【００５７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、透明接着層３は、単層に限らず、複数層で構成することも可能である。
【００５８】
前記実施形態では、タッチパネル１５として、抵抗膜方式について説明したが、これに限られるものではなく、静電容量タイプのタッチパネルにも適用できることは言うまでも無い。
【００５９】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれ有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかるタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器は、上部透明電極基材及び下部透明電極基材との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層が充填されており、空気層が無いため、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができ、携帯電話、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビシステム、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、又は、携帯型ＭＤ（ＰＭＤ）等として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 上部透明電極基材
２ 下部透明電極基材
３ 透明接着層
３ａ 透明接着層の基材部
４ 中間層
５ 上部透明電極
５ａ 上側引き回し電極
６ 下部透明電極
６ａ 下側引き回し電極
７ 感圧粒子
８ レジスト層
９ 基板
１１ 額縁部
１２ 透明窓部
１４ 筐体
１４ａ 第１凹部
１４ｂ 第２凹部
１５ タッチパネル
１６ 加飾層
１７ 配線
１８，１８Ａ 携帯電話
１９ タッチウインドウ
２０ ＸＹ方向座標検出部
２１ Ｚ方向座標検出部
２１ｖ 電源
２２ 気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビシステム、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯型ＭＤ（ＰＭＤ）、その他の携帯機器に適用可能なタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルの上部透明電極基材と下部透明電極基材との間には、それぞれの内面に配置された透明電極同士が通常は接触して導通しないように、スペースで維持された空間が確保されている。押圧力が作用したときのみ、上部透明電極基材がたわんで、透明電極同士が接触して導通することにより、押圧力が作用した位置座標を検出するようにしている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０６４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上部透明電極基材の透明電極と空間との界面、及び、空間と下部透明電極基材の透明電極との界面で外部光が反射し、上部と下部との透明電極基材間にある空間のギャップ量に依ってはニュートンリングが発生しやすく、視認性に課題があった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、界面での反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止し、視認性を改善できるタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００７】
本発明の第１態様によれば、一方の面に上部透明電極を有する上部透明電極基材と、
前記上部透明電極が配置された面に対向する面に下部透明電極を有する下部透明電極基材と、
前記上部透明電極と前記下部透明電極との間に配置されかつ複数の感圧粒子を分散含有する絶縁性の透明接着層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力で、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出するタッチパネルにおいて、
前記上部透明電極と前記絶縁性の透明接着層との間に透明な液状の中間層が形成されたタッチパネルを提供する。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、前記中間層がシリコーン系またはフッ素系の不活性液体である、第１の態様に記載のタッチパネルを提供する。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力により、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間での抵抗値が変化し、前記力の大きさの変化を検出するＺ方向検出部をさらに備える、第１又は２の態様に記載のタッチパネルを提供する。
【００１０】
本発明の第４態様によれば、前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれの周囲の外側でかつ前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれからの配線が配置されている額縁部に、レジスト層を前記上部透明電極基材と前記下部透明電極基材にそれぞれ配置し、前記上部透明電極基材側のレジスト層と前記下部透明電極基材側のレジスト層との間にも前記透明接着層が配置されている、第１〜３の態様のいずれかに記載のタッチパネルを提供する。
【００１１】
本発明の第５態様によれば、第１〜４のいずれか１つの態様に記載の前記タッチパネル
と、
前記タッチパネルを支持する筐体と、
前記筐体内の前記タッチパネルの内側に配置される表示装置とを備える、携帯機器を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上部透明電極基材及び下部透明電極基材との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層が充填されているため、上部透明電極基材と空気層、空気層と下部透明電極基材の２つの界面で発生する光の反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができる。
【００１３】
また、この透明接着層が充填されている構成において、上部透明電極と透明接着層との間に透明な液状の中間層が形成されているため、透明接着層上に上部透明電極基材を積層する際に生じる僅かの気泡（泡かみ）をほぼ完全に排除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるタッチパネルの断面図である。
【図２Ａ】抵抗膜方式タッチパネルの面内のＸＹ座標測定を示す図であって、電源からパネル駆動電圧をＸ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｙ＋端子からＸの座標位置を読み取ることができることを示す図である。
【図２Ｂ】抵抗膜方式タッチパネルの圧力測定を示す図であって、電源からパネル駆動電圧をＹ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｚ１位置をＸ＋端子から読み取り、Ｚ２位置をＹ−端子から読み取ることができることを示す図である。
【図３】前記実施形態にかかる抵抗膜方式タッチパネルを組み込んだタッチウインドウ形式の携帯電話の分解斜視図である。
【図４】前記実施形態にかかる抵抗膜方式タッチパネルを組み込んだ前記タッチウインドウ形式の携帯電話の断面図である。
【図５】前記実施形態にかかる抵抗膜方式タッチパネルを組み込んだベゼル構造形式の携帯電話の断面図である。
【図６】前記実施形態にかかるタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図７】従来のタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図８】感圧センサを従来のタッチパネルに配置する場合の構造の例を示す断面図である。
【図９】前記実施形態にかかるタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図１０】前記実施形態にかかるタッチパネルの製造における気泡除去工程の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
本発明の第１の実施形態にかかるタッチパネル１５は、図１に示すように、上部透明電極基材１と、下部透明電極基材２と、透明接着層３と、中間層４と、透明基板９とを主として備えるように構成されている。一例として、四角形のタッチパネル１５について説明する。
【００１７】
上部透明電極基材１は、一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）の透明窓部１２内の所定位置に上部透明電極５を有する四角形のフィルムで構成されている。上部透明電極基材１は、透明であり、上部透明電極５を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有しているとともに、上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）に作用する力を下方の透明接着層３に伝達できる機能があればよい。このため、上部透明電極基材１としては、可撓性は必ずしも必要とはしない。なお、従来のタッチパネルでは、空気層で潰れないようにある程度の強度が電極基材（フィルム）に必要であるが、本実施形態では空気層を透明接着層３で埋め、それでも残る僅かな気泡（泡かみ）を中間層４によって排除できるため、従来よりも薄型のフィルムを採用することが可能となっている。
【００１８】
上部透明電極基材１の一例として、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系等のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムなどを用いることができる。また、上部透明電極基材１の周囲であってかつ透明窓部１２を囲む四角形枠状の額縁部１１でかつ上部透明電極５の周囲の前記一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ上部透明電極５と接続された上側引き回し電極５ａが配置されている。額縁部１１の内側は、タッチパネル１５の入力部である透明窓部１２を構成している。上側引き回し電極５ａは、接続用端子部を除き、上部透明電極基材１に固定された底面を除く他の面は、絶縁性のレジスト層８で覆われており、上側引き回し電極５ａと透明接着層３内の感圧粒子７とが額縁部１１で導電しないように絶縁している。これは、透明窓部１２で入力しようとして、額縁部１１を意図せずに操作者が誤って押したときに、額縁部１１で通電しないようにするためである。
【００１９】
下部透明電極基材２は、前記上部透明電極５が透明窓部１２内の所定位置に配置された面に対向する面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）に下部透明電極６を有する四角形のフィルムで構成されている。下部透明電極基材２は、透明であり、下部透明電極６を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有している。下部透明電極基材２の周囲の四角形枠状の額縁部１１でかつ下部透明電極６の周囲の前記上部透明電極配置面対向面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ下部透明電極６と接続された下側引き回し電極６ａが配置されている。下側引き回し電極６ａは、接続用端子部を除き、下部透明電極基材２に固定された底面を除く他の面は、絶縁性のレジスト層８で覆われており、下側引き回し電極６ａと透明接着層３内の感圧粒子７とが額縁部１１で導電しないように絶縁している。これは、透明窓部１２で入力しようとして、額縁部１１を意図せずに操作者が誤って押したときに、額縁部１１で通電しないようにするためである。下部透明電極基材２の一例として、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系等のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００２０】
なお、上部透明電極５及び下部透明電極６の材質の例としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくはＩＴＯ等の金属酸化物や、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくはパラジウム等の金属や導電性ポリマーの薄膜が使用できる。
【００２１】
下部透明電極基材２の下面には、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２となどを支持する透明基板９が配置されている。透明基板９は、通常のタッチパネルの透明基板と同等の機能（曲げ剛性、光学特性など）を有しており、例えば、ガラス、ポリカーボネート、又は、アクリルなどで構成することができて、厚みは一例として０．５５〜１．１ｍｍ程度とすればよい。
【００２２】
透明接着層３は、少なくとも、タッチパネル１５の入力部である透明窓部１２には、すべて、均一な厚さで配置されている。一例としては、図１に示すように、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２との間の隙間を全て埋めるように配置されており、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２とを接着して一体化している。
【００２３】
透明接着層３は、絶縁性の基材部３ａ内に、分散された多数の電気導電性の感圧粒子７を含有する。透明接着層３の基材部３ａの材料としては、無色透明で絶縁性を有し、上部透明電極５及び下部透明電極６との密着性が良く、上部透明電極５及び下部透明電極６に対して侵食せず、かつ、熱圧着前と熱圧着時に粘着性を発揮し、熱圧着後は常温で粘着性が無い固体であり、弾性はほぼ不要である。また、透明接着層３は、必ずしも、熱硬化性に限定されるものではなく、後述するように、紫外線硬化性など非熱硬化性の糊材も使用することができる。
【００２４】
例えば、透明接着層３の基材部３ａの厚さは、感圧粒子７間でトンネル電流が流れる厚さであって、数十μｍ（例えば、４０μｍ〜８０μｍ）で、例えば、スクリーン印刷で形成するのが好ましい。透明接着層３の厚さは、製造可能な見地から４０μｍ以上であり、トンネル電流が効果的に確実に流れる見地から８０μｍまでとするのが好ましい。ここで、トンネル電流とは、導電性の粒子が直接的には接触してはいないが、ナノメートルオーダーで非常に近接している場合において、導電性の粒子間における電子の存在確率密度がゼロでないために、電子が染み出して電流が流れることを意味するものであり、量子力学でトンネル効果として説明される現象である。感圧粒子７が透明な場合には視認性に問題はないが、感圧粒子７が不透明な場合には、視認性に影響を与えない程度に粒子を細かくして、基材部３ａ中に拡散させる必要がある。透明接着層３の基材部３ａの具体的な材料の例としては、透明電極面に対して透明接着層３の材料が撥かれず（透明電極面に対して透明接着層３を配置するとき、濡れ性が悪く、透明接着層３の材料を透明電極面に塗布しても上手く濡れない状態とならず）、透明電極５，６を浸食しない無色透明の糊（接着剤）、すなわち、溶剤系の糊材であり、例えば、加熱したときに圧着可能なヒートシール用の糊、熱硬化性又は紫外線硬化性の額縁用の接着糊など、タッチパネル１５の端からにじみ出たり、はみ出たりすることがない、すなわち、端部の糊のベト付きが小さい（タック感がない）接着層が好ましい。具体的には、このような糊材としては、ビックテクノス又はダイアボンドなどの会社から市販されている溶剤系の糊材が適用できる。
【００２５】
感圧粒子７としては、それ自体は変形せず、通電可能な導電性を有し、後述する量子トンネル効果が期待できるものであればよく、粒径は印刷に適した粒径であればよい。一例として、スクリーン印刷であれば、メッシュを抵抗なく通過できる粒径であればよい。感圧粒子７の具体的な材料の例としては、後述するＱＴＣが挙げられる。感圧粒子７は、基材部３ａ内に、視認性に影響を与えず、通電可能な範囲で分散されている。
【００２６】
透明接着層３は、一例として、圧力の印加に伴って、透明接着層３の内部に多数含まれる導電性の粒子である感圧粒子７間であって、近接している複数の感圧粒子７間で、直接的な接触の有無とは関係なく、トンネル電流が流れて、透明接着層３は絶縁状態から通電状態に変化するものである。そのような透明接着層３を構成する組成物の一例は、英国、ダーリントン（Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ）のペラテック社（ＰＥＲＡＴＥＣＨ ＬＴＤ）から商品名「ＱＴＣ」で入手可能な量子トンネル性複合材（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）である。
【００２７】
中間層４は、少なくとも、タッチパネル１５の入力部である透明窓部１２には、ほぼ均一は厚さで配置されている。一例としては、図１に示すように、上部透明電極５と透明接着層３との間の隙間を全て埋めるように配置されており、透明接着層３上に上部透明電極基材１を積層する際に生じる僅かの気泡（泡かみ）２２が形成されるのを防止する役割を果たしている。なお、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との接着のために、透明窓部１２を囲む額縁部１１には中間層４が形成されない枠形状の領域を設けることが必要である。
【００２８】
中間層４は、導電性または非導電性のいずれであってもよいが、液状である必要がある。液状であれば形状の自由度が高いため、上部透明電極基材１を積層する際（図９参照）に気泡（泡かみ）２２が発生し難く、又仮に発生しても上部透明電極基材１の上から滑らすように押圧することにより容易に気泡（泡かみ）２２を移動させて透明窓部１２の内側より除去できるからである（図１０参照）。さらに詳しく説明すると、上部透明電極基材１を積層する際の気泡（泡かみ）の発生は、透明接着層３の形状の自由度の低さが原因である。すなわち、前述したように透明接着層３はタッチパネル１５の端からにじみ出たり、はみ出たりすることがないものであるから形状の自由度が低く、下部透明電極基材２上に全面形成されたときに当該透明接着層３の上面において十分な平滑性が得られない。その結果、中間層４が存在しない場合には、上部透明電極基材１を積層する際に気泡（泡かみ）が発生するのである。しかも発生した気泡（泡かみ）２２は、透明接着層３の形状の自由度が低くかつ透明接着層３が上部透明電極基材１と全面接着するため、移動させて透明窓部１２の内側より除去するのが難しい。なお、本明細書おいて液状とはゲル状をも含むものである。
【００２９】
また、中間層４が液状であれば僅かの押圧力でも中間層４が動くので、上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）から指又はペンなどにより力を作用させた際、該作用させた力をほぼそのまま透明接着層３に伝えることができるからである。すなわち、前記上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）に指又はペンなどからの力が作用すると、作用する力が上部透明電極基材１を厚み方向に貫通して透明接着層３に伝わり、前記透明接着層３内の前記複数の感圧粒子７間でトンネル効果が生じて、複数の感圧粒子７間でトンネル電流が流れて、前記上部透明電極５と前記下部透明電極６との間で導通し、タッチパネル１５の厚さ方向（Ｚ方向）に作用する押圧力の変化を抵抗値の変化として（電圧の変化に換算して）ＸＹ方向座標検出部２０で検出することができ、前記上部透明電極基材１の前記上面において前記力が作用した位置座標（ＸＹ座標）を検出することができる。なお、上記したように僅かの押圧力でも中間層４が動くので、押圧点直下の中間層４が存在しないかあるいは薄くなるため、中間層４が非導電性であっても抵抗値の変化を検出できる。
【００３０】
中間層４の厚さは、１μｍ〜１０００μｍくらいで、塗装やインクジェットなどで透明接着層３上に形成するとよい（図９参照）。中間層４の厚さは製造可能な見地から１μｍ以上であり、中間層４により気泡（泡かみ）が移動して外部に除去でき、かつ僅かの押圧力で中間層４が動いて作用させた力をほぼそのまま透明接着層３に伝えることができる見地から１０００μｍまでにするのが好ましい。
【００３１】
中間層４の例としては、シリコーン系またはフッ素系の不活性液体が挙げられる。例えば３Ｍ社のフッ素系の不活性液体（商品名「フロリナート」や「ノベック」）、信越シリコーン社のシリコンオイル（商品名「ＫＦ」や「ＨＩＶＡＣ」）などは市販で入手可能な材料である。
【００３２】
ＸＹ方向座標検出部２０は、上部透明電極基材１の上面に力が作用すると、中間層４を貫通して作用する力で、透明接着層３内の感圧粒子７間で電流が流れることにより上部透明電極５と下部透明電極６との間で導通が行われ、上部透明電極基材１の上面沿いの、力が作用した位置座標（ＸＹ位置座標）を検出することができる。具体的には、ＸＹ方向座標検出部２０は、上部透明電極５と前記下部透明電極６とにそれぞれ接続され、電源から電圧を上部透明電極５の端子間に印加した状態で、上部透明電極５の一方の端子と下部透明電極６の１つの端子間での電圧の変化を検出して、Ｘ方向の位置座標を検出することができる。次いで、ＸＹ方向座標検出部２０は、上部透明電極５の端子間への電圧の印加を停止したのち、電源から電圧を下部透明電極６の端子間に切り替えて印加した状態で、下部透明電極６の一方の端子と上部透明電極５の１つの端子間での電圧の変化を検出して、Ｙ方向の位置座標を検出することができる。
【００３３】
なお、前記電圧を上部透明電極５に印加した状態で、Ｘ方向の位置座標を検出したのち、前記電圧を下部透明電極６に印加した状態で、Ｙ方向の位置座標を検出しているが、これに限られるものではなく、前記電圧を上部透明電極５に印加した状態で、Ｙ方向の位置座標を検出したのち、前記電圧を下部透明電極６に印加した状態で、Ｘ方向の位置座標を検出するようにしてもよい。
【００３４】
一方、Ｚ方向の位置検出はＺ方向位置検出部２１で行う。すなわち、Ｚ方向位置検出部２１は、上部透明電極基材１の上面に力が作用すると、中間層４を貫通して作用する力により、透明接着層３内の感圧粒子７間で電流が流れることにより上部透明電極５と下部透明電極６との間での抵抗値が変化し、力の大きさの変化を検出することができる。
【００３５】
より具体的には、Ｚ方向位置検出部２１は、以下のようにして、力の大きさの変化の検出を行うことができる（テキサス・インスツルメンツのＨＰの「タッチ・スクリーン・システムのアナログ入力雑音を低減する方法」参照）。
【００３６】
すなわち、前記タッチパネル１５が抵抗膜方式タッチパネルであるとき、一般に、その圧力は、図２ＡのポイントＡ〜Ｂ間の抵抗値ＲＺに反比例する。抵抗値ＲＺは、式（１）で求められる。
【００３７】
ＲＺ＝（ＶＢ−ＶＡ）／ＩＴＯＵＣＨ ．．．．．．（１）
ここで、
ＶＡ＝ ＶＤ×Ｚ１／Ｑ
ＶＢ＝ ＶＤ×Ｚ２／Ｑ
Ｚ１とＺ２はそれぞれ測定されたＺ１位置とＺ２位置、Ｑは座標検出制御回路（検出した電圧値をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換してデジタル座標にする回路で構成されるＡ／Ｄコンバータ）の分解能である。例として、分解能が１２ｂｉｔであれば、解像度は４０９６（０もカウントするため、Ｑ＝４０９５になる。）、Ｘ座標の範囲（Ｘ＝Ｚ１）とＹ座標の範囲（Ｙ＝Ｚ２）は０〜４０９５になる（実際には、タッチパネルの引き回し回路及び制御系の回路で若干の電圧を消費するため、もう少し範囲は狭くなる）。例えば、座標検出制御回路の分解能が８ビットの場合はＱ＝２５６であり、１０ビットの場合はＱ＝１０２４であり、１２ビットの場合はＱ＝４０９６である。図２Ｂのように座標検出制御回路又は電源（ＶＤＤ）２１ｖから駆動電圧がＹ＋端子とＸ−端子との間に所定の電圧が印加された場合に、Ｘ＋端子とＸ−端子との間の抵抗値をＲＸとすると、ポイントＡとＸ−間の抵抗値が
ＲＸＡ＝ ＲＸ×Ｘ／Ｑ
であるため、
ＩＴＯＵＣＨ＝ＶＡ／ＲＸＡ＝（ＶＤ×Ｚ１／Ｑ）／ＲＸＡ
となる。
【００３８】
ここで、図２Ａは抵抗膜方式タッチパネルのＸＹ座標測定を、図２Ｂは抵抗膜方式タッチパネルの押圧力測定を示す図である。図２Ａでは、電源２１ｖからパネル駆動電圧をＸ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｙ＋端子からＸの座標位置を読み取ることができる。図２Ｂでは、電源２１ｖからパネル駆動電圧をＹ＋端子とＸ−端子とに印加し、Ｚ１位置をＸ＋端子から読み取り、Ｚ２位置をＹ−端子から読み取ることができる。
【００３９】
図２Ａに示すように、Ｘは座標検出制御回路がＸの座標位置を検出しようとしている場合のＸ位置の測定値である。したがって、ＩＴＯＵＣＨの式を式（１）に代入すると、式（２）が得られる。なお、ＩＴＯＵＣＨとは図２Ｂの接続時にパネルを入力したときに流れる電流値であり、電流は直列経路で常に一定なことから、上記の計算式で求めることができる。
【００４０】
ＲＺ＝｛［ＶＤ×（Ｚ２−Ｚ１）／Ｑ］／［ＶＤ×Ｚ１／Ｑ］｝×ＲＸＡ＝ＲＸ×Ｘ
／Ｑ［（Ｚ２／Ｚ１）−１］ ......（２）
タッチパネルが指又はペンでタッチされていない場合は、タッチパネルのＺ方向（厚さ方向）の抵抗値ＲＺは無限に近くなる。タッチパネルに指又はペンなどからの力が作用すると、電流が流れ、タッチパネルに加えられた圧力(Ｐ)に反比例して、抵抗値が数百〜１ｋΩになります。つまり、タッチパネル上の圧力ＰはＲＺの関数として表すことができ、次の式（３）で計算される。
【００４１】
Ｐ＝α−β×ＲＺ ......（３）
ここで、αとβは正の実数値で、実験から取得する値である。
【００４２】
上述の計算方式では、Ｚ１位置とＺ２位置（ＸＹ座標）とＸ＋端子とＸ−端子との間の抵抗値をＲＸとから、上下電極間のタッチ部の抵抗値を算出している。押圧と押面積が変化すれば、上下電極間のタッチ部の抵抗値が変化するため、押圧（と押面積の）相対的な変化を検出することができる。
【００４３】
次に、前記タッチパネル１５を組み込んだ携帯機器の一例としての携帯電話１８，１８Ａについて説明する。
【００４４】
図３及び図４は、抵抗膜方式タッチパネル１５の表面層に、印刷によるデコレーション（加飾層１６）を施して構成されているタッチウインドウ１９を示している。筐体１４の第１凹部１４ａ内にタッチパネル１５が嵌め込まれて、筐体１４の第１凹部１４ａの周囲の外面とタッチパネル１５の外面とが面一となるように配置されている。第１凹部１４ａの底面に形成された第２凹部１４ｂには液晶又は有機ＥＬなどのディスプレイ１３が固定されており、タッチパネル１５の透明窓部１２を通してディスプレイ１３の表示を見ることができる。１７は引き回し電極５ａ，６ａからの配線である。
【００４５】
このような構成では、印刷によるデコレーション（加飾層１６）が施されたタッチウインドウ１９は、前記回路部が加飾層１６で隠れてしまうため、表面に実装することができ、タッチパネル１５と筐体１４との間で段差のない、薄型でスタイリッシュなデザインを実現することができる。ベゼル構造から解放され、通常のタッチパネルでは実現できなかった薄型化が可能となっている。
【００４６】
図５に示す別の構造では、引き回し電極５ａ，６ａなどの回路部が見えないように、筐体４のベゼル２４ｃで回路部を覆うようにしている。筐体２４には、１つの大きな凹部２４ａを形成して、凹部２４ａ内に、液晶又は有機ＥＬなどのディスプレイ１３とタッチパネル１５とをはめ込み、タッチパネル１５の引き回し電極５ａ，６ａなどの回路部を筐体４のベゼル２４ｃで覆うようにしている。
【００４７】
前記実施形態によれば、以下のような効果を奏することかできる。
【００４８】
上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３が充填されており、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が形成されているため空気層が無く、界面（すなわち、上部透明電極基材１と空気層、空気層と下部透明電極機材２の２つの界面）で発生する光の反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができる。
【００４９】
具体的には、図６に示すように、一般に、空気との界面で大きく光が反射されるが、上部透明電極基材１の上面とタッチパネル１５の外側の空気層との間での界面Ａ、及び、基板９とタッチパネル１５の外側の空気層との間での界面Ｂとの２つの層のみで、上部透明電極基材１の下面と隙間の空気層との間での界面Ｃ、及び、下部透明電極基材２の上面と隙間の空気層との間での界面Ｄとの２つの層が減ることで、反射率が例えば１５〜２０％程度、軽減される。これに対して、従来のタッチパネル３０では、図７に示すように、上部透明電極基材３１の上面とタッチパネル３０の外側の空気層との間での界面Ａと、上部透明電極基材３１の下面と隙間３３の空気層との間での界面Ｃと、下部透明電極基材３２の上面と間３３の空気層との間での界面Ｄと、基板３９とタッチパネル３０の外側の空気層との間での界面Ｂとの４つの層で反射が発生していた。また、上部透明電極と下部透明電極との間の空気層の隙間量が著しく小さくなると、ニュートンリングが発生してしまう。これらの影響で視認性が低下する原因となっていた。
【００５０】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３が充填されており、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が形成されているためタッチパネル自体の強度を向上させることができ、上部透明電極基材１を従来よりも薄く構成することができて、タッチパネル全体の厚さを小さくすることができる。例えば、従来は上部透明電極基材１に剛性をもたせるために下部透明電極基材２より厚くしていたのを、上部透明電極基材１の厚さを下部透明電極基材２の厚さと同じに構成することができる。言い換えれば、従来は、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２とはそれらの周囲の額縁用の粘着層でのみ保持されて上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間に空間を維持して絶縁性を確保するため、上部透明電極基材１に剛性をもたせる必要があり、下部透明電極基材２よりも上部透明電極基材１を厚くする必要があった。しかしながら、本実施形態では、透明接着層３により前記空間を無くすことができて、上部透明電極基材１に剛性をもたせる必要がなくなり、上部透明電極基材１を例えば下部透明電極基材２と同じ厚さまで（又は、材質によっては、上部透明電極基材１を下部透明電極基材２よりも）薄くすることができるようになる。なお、上部透明電極５と下部透明電極６との間の絶縁性は、絶縁性の透明接着層３により確保することができるため、何ら問題は生じない。
【００５１】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間に、感圧接着層としての透明接着層３が隙間無く充填され、透明窓部１２を囲む額縁部１１に中間層４が形成されない枠形状の領域を有しているため、従来の枠形状の額縁用の粘着層は不要となり、位置合わせして貼り付ける工程を無くすことができる。
【００５２】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が充填されているため、タッチパネル１５が高温高湿な状態で使用されたとしても、空気層が無いため、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間で結露したり、曇ったりといった不具合は発生しない。
【００５３】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層３、さらに上部透明電極５と透明接着層３との間に中間層４が充填されているため、上部透明電極基材１はたわむ必要がなく、上部透明電極基材１が変形して電極同士が接触することにより通電するものではないため、上部透明電極層に入力に伴う局所的な応力が発生しなくなり上部透明電極基材１及び上部透明電極基材１に形成される上部透明電極５の耐久性に富むものとすることができる。
【００５４】
また、作用する力を検出するために、タッチパネル１５の外側、例えば、下側に感圧センサを新たに設ける必要がなく、タッチパネル１５の厚みを小さく、コンパクトなものとすることができる。これに対して、従来、タッチパネルの内面側に感圧センサを配置することを考えた場合、図８に示すように、タッチパネル３０の内面側に感圧センサ４０を貼り重ねる構成となっているため、タッチパネル３０の厚さに加えて感圧センサ４０の厚さが加わり、全体としてタッチパネルの厚さが大きくならざるを得なかった。これに対して、本実施形態では、タッチパネル自体の構造内に感圧センサを配置することができて、部品点数が減ることで、コスト削減することができるとともに、通常のタッチパネルと一見類似する構成でありながら、ＸＹ座標検出だけでなく、感圧機能も備えることができ、非常にコンパクトでかつ高性能なタッチパネルを提供することができる。
【００５５】
また、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２との間には、透明接着層３が介在するため、従来のスペーサは不要となり、スペーサ形成工程が不要となりコスト削減が図れる。
【００５６】
また、この透明接着層３が充填されている構成において、上部透明電極５と透明接着層３との間に透明な液状の中間層４が形成されているため、透明接着層３上に上部透明電極基材１を積層する際に生じる僅かの気泡（泡かみ）２２をほぼ完全に排除できる。
【００５７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、透明接着層３は、単層に限らず、複数層で構成することも可能である。
【００５８】
前記実施形態では、タッチパネル１５として、抵抗膜方式について説明したが、これに限られるものではなく、静電容量タイプのタッチパネルにも適用できることは言うまでも無い。
【００５９】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれ有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかるタッチパネル及びそのタッチパネルを利用する携帯機器は、上部透明電極基材及び下部透明電極基材との間の隙間に感圧接着層としての透明接着層が充填されており、空気層が無いため、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができ、携帯電話、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビシステム、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、又は、携帯型ＭＤ（ＰＭＤ）等として有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 上部透明電極基材
２ 下部透明電極基材
３ 透明接着層
３ａ 透明接着層の基材部
４ 中間層
５ 上部透明電極
５ａ 上側引き回し電極
６ 下部透明電極
６ａ 下側引き回し電極
７ 感圧粒子
８ レジスト層
９ 基板
１１ 額縁部
１２ 透明窓部
１４ 筐体
１４ａ 第１凹部
１４ｂ 第２凹部
１５ タッチパネル
１６ 加飾層
１７ 配線
１８，１８Ａ 携帯電話
１９ タッチウインドウ
２０ ＸＹ方向座標検出部
２１ Ｚ方向座標検出部
２１ｖ 電源
２２ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に上部透明電極（５）を有する上部透明電極基材（１）と、
前記上部透明電極が配置された面に対向する面に下部透明電極（６）を有する下部透明
電極基材（２）と、
前記上部透明電極と前記下部透明電極との間に配置されかつ複数の感圧粒子（７）を分散含有する絶縁性の透明接着層（３）とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力で、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出するタッチパネルにおいて、
前記上部透明電極（５）と前記絶縁性の透明接着層（３）との間に透明な液状の中間層（４）が形成されたタッチパネル。
【請求項２】
前記中間層（４）がシリコーン系またはフッ素系の不活性液体である、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力により、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間での抵抗値が変化し、前記力の大きさの変化を検出するＺ方向検出部（２１）をさらに備える、請求項１又は２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれの周囲の外側でかつ前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれからの配線（５ａ，６ａ）が配置されている額縁部（１１）に、レジスト層（８）を前記上部透明電極基材と前記下部透明電極基材にそれぞれ配置し、前記上部透明電極基材側のレジスト層と前記下部透明電極基材側のレジスト層との間にも前記透明接着層が配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の前記タッチパネルと、
前記タッチパネルを支持する筐体と、
前記筐体内の前記タッチパネルの内側に配置される表示装置とを備える、携帯機器。
【請求項１】
一方の面に上部透明電極（５）を有する上部透明電極基材（１）と、
前記上部透明電極が配置された面に対向する面に下部透明電極（６）を有する下部透明
電極基材（２）と、
前記上部透明電極と前記下部透明電極との間に配置されかつ複数の感圧粒子（７）を分散含有する絶縁性の透明接着層（３）とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力で、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出するタッチパネルにおいて、
前記上部透明電極（５）と前記絶縁性の透明接着層（３）との間に透明な液状の中間層（４）が形成されたタッチパネル。
【請求項２】
前記中間層（４）がシリコーン系またはフッ素系の不活性液体である、請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記上部透明電極基材の他方の面に力が作用すると、作用する力により、前記透明接着層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより前記上部透明電極と前記下部透明電極との間での抵抗値が変化し、前記力の大きさの変化を検出するＺ方向検出部（２１）をさらに備える、請求項１又は２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれの周囲の外側でかつ前記上部透明電極と前記下部透明電極のそれぞれからの配線（５ａ，６ａ）が配置されている額縁部（１１）に、レジスト層（８）を前記上部透明電極基材と前記下部透明電極基材にそれぞれ配置し、前記上部透明電極基材側のレジスト層と前記下部透明電極基材側のレジスト層との間にも前記透明接着層が配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の前記タッチパネルと、
前記タッチパネルを支持する筐体と、
前記筐体内の前記タッチパネルの内側に配置される表示装置とを備える、携帯機器。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７９２２８（Ｐ２０１２−７９２２８Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５９００（Ｐ２０１０−２２５９００）
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【特許番号】特許第４７９１５９１号（Ｐ４７９１５９１）
【特許公報発行日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００２３１３６１）日本写真印刷株式会社 (477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月５日（２０１０．１０．５）
【特許番号】特許第４７９１５９１号（Ｐ４７９１５９１）
【特許公報発行日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００２３１３６１）日本写真印刷株式会社 (477)
【Ｆターム（参考）】
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