(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上基板と、前記上基板の下面に配置した上導電層と、前記上導電層の下面に配置した中間層と、前記中間層の下面に配置した上電極と、前記上導電層と所定の空隙を設けて対向した下導電層と、前記下導電層の上面に配置した下電極と、前記下導電層の下面に配置した下基板を備え、前記上電極及び前記下電極は導電金属の含有率を７０〜９８重量％とし、前記中間層は樹脂に４０〜９０重量％の含有率でカーボンが含有されると共に厚みが１〜５０マイクロメートルとなるタッチパネル。
【請求項２】
前記上電極の下面にさらに絶縁層を備え、前記絶縁層は前記上電極と前記中間層を前記上導電層との間に覆って配置される請求項１記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記上電極及び前記下電極の導電金属に含有される導電金属は銀である請求項１記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられるタッチパネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や電子カメラ等あるいはカーナビゲーションシステム等の各種電子機器において、液晶ディスプレイの上面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルにより、電子機器の様々な機能の切換えを行うものが増加している。そして、タッチパネルを搭載する電子機器の種類はさらに増加してきており、タッチパネルには耐環境性が求められてきている。
【０００３】
このような従来のタッチパネルについて、図４を用いて説明する。
【０００４】
なお、この図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。
【０００５】
図４は従来のタッチパネルの断面図であり、同図において、タッチパネル３０は、上配線板１と、下配線板２と、接着層３を備えている。
【０００６】
また、上配線板１は、上基板１１と、上導電層１２と、上電極１３と、絶縁層１４を備えている。一方、下配線板２は、下基板２１と、下導電層２２と、下電極２３と、絶縁層２４と、ドットスペーサ２５を備えている。
【０００７】
ここで、光透過性の上基板１１の下面に光透過性かつ導電性で略方形状の上導電層１２が設けられ、光透過性の下基板２１の上面に光透過性かつ導電性で略方形状の下導電層２２が設けられている。
【０００８】
また、上導電層１２の左右端には一対の上電極１３が、下導電層２２の前後端には、一対の下電極２３が各々構成され、上電極１３と下電極２３の端部が、上基板１１や下基板２１の外周前端に各々延出している。なお、同図では下基板２１の前端側から後端側に延びる下電極２３の断面が、右側の上電極１３の下方に現れている。
【０００９】
また、絶縁層１４及び絶縁層２４はアクリル系樹脂等で、絶縁層１４は上電極１３を覆い、絶縁層２４は下電極２３を覆っている。さらに、下導電層２２の上面には複数のドットスペーサ２５が構成される。
【００１０】
そして、上基板１１と下基板２１の外周に接着層３を構成する接着剤が塗布され、貼り合わされ、上導電層１２と下導電層２２が所定の空隙を空けて対向している。
【００１１】
ここで、上電極１３及び下電極２３の材料について、より詳細に説明する。
【００１２】
上電極１３及び下電極２３は、樹脂に銀粉とカーボン粉を分散させて構成される。ここで、樹脂はポリエステルにエポキシ樹脂を含有したものである。また、銀粉の含有率は１０〜３０重量％とし、カーボン粉は１〜５重量％とする。ここで、カーボン粉は粒子径が３０〜４０ナノメートルで、ＢＥＴ比表面積が７００平方メートル／ｇ以上とする。
【００１３】
このような材料で上電極１３及び下電極２３を構成することで細かなカーボン粉が鎖状に連なり、銀粉の間に分散されるため、上電極１３と上導電層１２、あるいは下電極２３と下導電層２２との間で電気的接続が安定する。そして、タッチパネル３０の使用環境が変化し、例えば高温高湿環境で使用された際にも、上電極１３と上導電層１２、あるいは下電極２３と下導電層２２との間の電気的接続を安定した状態で維持するものとなっていた。
【００１４】
ただし、従来のタッチパネルでは上電極１３及び下電極２３の材料は、樹脂に銀粉とカーボン粉を分散させたものとしているため、上電極１３及び下電極２３の材料の主成分を銀とした場合に比べ、上電極及び下電極の配線抵抗が大きくなり電圧低下が生じるものであった。
【００１５】
そして、このように構成されたタッチパネル３０は、液晶ディスプレイ（図示せず）の上方に配置されて電子機器（図示せず）に装着されると共に、一対の上電極１３と下電極２３が電子機器のマイコン等の制御回路（図示せず）に電気的に接続される。
【００１６】
以上の構成において、タッチパネル３０背面の液晶ディスプレイの表示に応じ、操作者が上基板１１上面を指やペン等で押圧操作すると、上基板１１が撓み、押圧された箇所の上導電層１２が下導電層２２に接触する。
【００１７】
そして、制御回路から上電極１３と下電極２３へ順次電圧が印加され、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を制御回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。
【００１８】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００８−０７０９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、近年、多種多様な電子機器にタッチパネルが用いられるようになり、より大型のタッチパネルの需要も増加してきている。このような大型のタッチパネルに対しては、上電極及び下電極の材料として樹脂に銀粉等を分散させたものを用いると、線路長により電圧低下が生じ、押圧位置の検出精度を細かくするのが難しくなるため、適していなかった。
【００２１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、耐環境性を備えかつ大型化にも対応したタッチパネルを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために本発明は、特に、中間層を上電極と上導電層の間に設けると共に、上電極及び下電極は導電金属の含有率を７０〜９８重量％とし、中間層は樹脂に４０〜９０重量％の含有率でカーボンが含有されると共に厚みは１〜５０マイクロメートルとする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、中間層を上電極と上導電層の間に設けると共に、上電極及び下電極は導電金属の含有率を７０〜９８重量％とし、中間層は樹脂に４０〜９０重量％の含有率でカーボンが含有されると共に厚みは１〜５０マイクロメートルとすることにより、上電極及び下電極の配線抵抗を下げた状態で上電極と上導電層の間の電気的接続を安定したものとできるため、耐環境性を備え、かつ大型化にも対応したタッチパネルを実現することができるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図
【図２】同分解斜視図
【図３】同要部断面図
【図４】従来のタッチパネルの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施の形態）
以下、本発明の一実施の形態によるタッチパネルについて、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表す。
【００２７】
図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図、図２は同分解斜視図である。同図において、タッチパネル６０は、上配線板３１と、下配線板３２と、接着層３３と、配線基板３４を備えている。
【００２８】
また、上配線板３１は、上基板４１と、上導電層４２と、上電極４３と、絶縁層４４と、上導電層４２と上電極４３の間に配置された中間層４５を備えている。
【００２９】
一方、下配線板３２は、下基板５１と、下導電層５２と、下電極５３と、絶縁層５４と、ドットスペーサ５５を備えている。
【００３０】
まず、上配線板３１の構成から詳細に説明する。
【００３１】
ここで、上基板４１は、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等の光透過性の高い樹脂フィルムで略方形状に構成される。
【００３２】
また、上導電層４２は、上基板４１の下面に酸化インジウム錫等の光透過性の高い導電膜がスパッタ法等で構成され、更にその表面に導電性高分子膜が塗布法等で構成されている。
【００３３】
なお、上基板４１の下面に上導電層４２を構成した状態で、例えば、光透過性の指標となる全光線透過率は８０％以上で、耐環境性の指標となる吸水率は２４時間浸漬で０．６％（ＪＩＳＫ７２０９で定める測定法による）となる。
【００３４】
また、二本の中間層４５が、上導電層４２の下面の前端から左右端に延出し、左右端では後方に延出して平行に配置される。この中間層４５はフェノール系樹脂等の樹脂にカーボンブラック等のカーボンを含有する。ここで、カーボンの含有率は例えば５８重量％であるが、４０〜９０重量％の含有率から選定するのが適している（後述の（表２）参照）。また、中間層４５の厚みは１〜５０マイクロメートルが、上導電層４２と上電極４３の電気的安定性を向上させる観点から適している（後述の（表１）参照）。なお、中間層４５の線幅は、上電極４３の線幅と同じか若干広くするのが好ましい。
【００３５】
そして、上電極４３は、中間層４５の下面に上導電層４２を平行に挟んで配置される。この上電極４３はポリエステル系樹脂等の樹脂に銀を含有させたものを材料とする。ここで銀の含有率は例えば８９重量％であるが、７０〜９８重量％の範囲から選定するのが適している。
【００３６】
さらに、絶縁層４４は、上電極４３の表面を覆って配置される。この絶縁層４４は、アクリル系樹脂等の絶縁性の材料で構成される。この絶縁層４４の厚みは、例えば２０マイクロメートルで、５〜５０マイクロメートルの間で選定するのが望ましい。また、線幅は例えば５ｍｍで、上電極４３と中間層４５を覆う幅とする。なお、絶縁層４４の形状は、図２のような額縁状でも良いし、上電極４３と同様に線路状としても良い。
【００３７】
ここで、中間層４５を上電極４３と上導電層４２の間に設けると共に、上電極４３及び下電極５３は銀の含有率を７０〜９８重量％とし、中間層４５の材料は樹脂に４０〜９０重量％の含有率でカーボンが含有されると共に厚みは１〜５０マイクロメートルとしている。このため、上電極４３及び下電極５３の配線抵抗を下げた状態で上電極４３と上導電層４２の間の電気的接続を安定にできる。
【００３８】
また、絶縁層４４は上電極４３と中間層４５を上導電層４２との間に覆って配置されるので、より湿気の浸入を抑制することができ、上電極４３と上導電層４２の間の電気的接続を安定にできる。
【００３９】
次に下配線板３２の構成を説明する。
【００４０】
ここで、下基板５１は、上基板４１と異なりガラスを材料とする。なお、下基板５１はガラスを材料とするので、吸水性は殆ど無く、吸水率は２４時間浸漬で０．１％未満と非常に小さい。
【００４１】
また、下導電層５２は、上導電層４２と同様に、酸化インジウム錫等の光透過性の高い導電膜がスパッタ法で構成されている。
【００４２】
なお、下基板５１の上面に下導電層５２を構成した状態で、例えば、光透過性の指標となる全光線透過率は８０％以上となる。
【００４３】
また、下導電層５２の上面に下電極５３が配置されている。この下電極５３は、下導電層５２の前端側と後方側で、それぞれ下導電層５２を平行に挟むよう配置される。そして下導電層５２の前端側と後方側で延びる下電極５３の端部は下導電層５２の前端側の略中央に配置される。なお、下電極５３は上電極４３と同様の材料で構成される。
【００４４】
ここで、下基板５１に吸水性の殆ど無いガラスを用いているため、下基板５１を介して浸入する湿気は殆ど無い。そのため、上基板４１の中間層４５に相当する中間層を配置しなくても、下導電層５２と下電極５３の電気的接続が保たれる。
【００４５】
そして、絶縁層５４は、下電極５３の表面を覆って配置される。この絶縁層５４は、絶縁層４４と同様の厚み、線幅、材料で構成される。
【００４６】
さらに、複数のドットスペーサ５５は、半球形状でエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の絶縁樹脂を材料とし、下導電層５２の上面に所定の間隔を空けて配置されている。
【００４７】
また、配線基板３４は、フレキシブルプリント基板で、上配線板３１と下配線板３２の間に配置され、配線基板３４内に配置された複数の配線（図示せず）の片端が上電極４３と下電極５３に異方性導電フィルム（図示せず）等を介して電気的に接続されている。
【００４８】
なお、絶縁層４４と絶縁層５４は配線基板３４と接続する部分で、上電極４３と下電極５３の表面から除かれている。また、上導電層４２と下導電層５２は配線基板３４の近傍でのショートを防止するため、エッチング除去されている。
【００４９】
そして、接着層３３はアクリル系接着剤等で構成されている。この接着層３３により上基板４１と下基板５１の外周が貼り合わせられ、上導電層４２と下導電層５２が所定の空隙を空けて対向し、タッチパネル６０が構成されている。
【００５０】
このように構成されたタッチパネル６０は、液晶ディスプレイ（図示せず）の上方に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極４３と下電極５３が電子機器のマイコン等の制御回路（図示せず）に配線基板３４を介して電気的に接続される。
【００５１】
以上のように構成された電子機器について、以下にその動作を説明する。
【００５２】
操作者が、タッチパネル６０背面の液晶ディスプレイの表示に応じて、上基板４１上面を指やペン等で押圧操作すると、上基板４１が撓み、押圧された箇所の上導電層４２が下導電層５２に接触する。そして、制御回路から上電極４３と下電極５３へ順次電圧が印加され、これらの電極間の電圧比によって、押圧された箇所を制御回路が検出する。
【００５３】
そして、押圧された箇所の液晶ディスプレイに表示された機能が選択され、制御回路で実行されるものである。
【００５４】
次に、タッチパネル６０の高温高湿雰囲気における耐環境性について、上導電層４２と上電極４３の間の接触抵抗（Ｒｃ）から評価した結果について説明する。
【００５５】
ここで、タッチパネル６０を高温高湿雰囲気で用いると、上基板４１から湿気が侵入し、中間層４５により十分な上導電層４２と上電極４３との間の電気的導通がなされていない場合、上導電層４２と中間層４５の間、及び中間層４５と上電極４３間の界面で化学的変化が生じて接触抵抗（Ｒｃ）が増加する。これに対し、中間層４５により十分な上導電層４２と上電極４３との間の電気的導通がなされていれば、接触抵抗（Ｒｃ）の変化が抑制される。
【００５６】
ここで、高温高湿雰囲気として摂氏８５℃、湿度８５％の雰囲気下での実験結果を（表１）及び（表２）に示す。なお、上基板４１はポリエチレンテレフタレート、上導電層４２は表面抵抗値５００Ω／□のものとし、上基板４１に上導電層４２を構成した状態で、吸水率は０．６％（２４時間浸漬、測定法はＪＩＳＫ７２０９に準拠）とした。
【００５７】
なお、上電極４３は、ポリエステル系樹脂に銀を含有させたもので、銀の含有率は８９重量％とし、厚みは０．０１ｍｍ、幅０．５ｍｍとした。また中間層４５は、フェノール系樹脂にカーボンを含有させ、幅０．５ｍｍとした。
【００５８】
まず、（表１）に摂氏８５℃、湿度８５％の雰囲気下で、中間層４５の厚みを変化させた場合の経時変化による評価結果を示す。ここで、接触抵抗（Ｒｃ）が３Ω未満の場合を○の印として良好な状態を示すものとし、３Ω以上の場合は×の印として劣化した状態を示すものとし、さらに抵抗値を示す。なお、カーボンの含有率は４０〜９０重量％の間では実験結果は同様であるが代表値として５８重量％とした。
【００５９】
【表１】
0005887486.tif 000002
【００６０】
すなわち（表１）で示すように、厚みが１〜５０マイクロメートルの場合、５００時間経過後でも接触抵抗（Ｒｃ）が３Ω未満となり、適している。
【００６１】
さらに、中間層４５のカーボンの含有率を変化させた場合の経時変化による評価結果を（表２）に示す。ここで、接触抵抗（Ｒｃ）が３Ω未満の場合を○の印として良好な状態を示すものとし、３Ω以上の場合は×の印として劣化した状態を示すものとし、さらに抵抗値を示す。なお、厚みは１〜５０マイクロメートルの間では実験結果は同様であるが代表値として１０マイクロメートルとした。
【００６２】
【表２】
0005887486.tif 000003
【００６３】
すなわち（表２）で示すように、カーボンの含有率が４０〜９０重量％の場合、５００時間経過後でも接触抵抗（Ｒｃ）が３Ω未満となり、適している。
【００６４】
なお、図３で示すように、中間層６５を下導電層６２と下電極６３の間に設けた構成としても良い。ここで、中間層６５は中間層４５と同様の材料で構成するのが好ましい。また、下基板６１はポリエチレンテレフタレート系樹脂等の光透過性の高い樹脂フィルムであると、湿気が下基板６１を介して浸入するので、中間層６５を下導電層６２と下電極６３の間に配置する効果がより発揮される。
【００６５】
なお、上基板４１の材料はポリエチレンテレフタレート系樹脂以外の光透過性のある材料として、例えばポリカーボネート系樹脂等でもよく、更に表裏面には、傷防止のための若干硬度の高い材料の薄膜でコーティングを施すハードコート層、あるいは視認性向上のために細かな凹凸を施すアンチニュートンリング層等で、構成しても良い。
【００６６】
また、上導電層４２、下導電層５２、６２についても、酸化錫、酸化亜鉛、または金、銀、銅、導電性ポリマー等を用いた導電層、またはそれを組み合わせた導電層でも良い。
【００６７】
また、上電極４３及び下電極５３に含有される導電金属として銀を例にとり説明したが、導電金属は、銀以外のものとして例えば金、銅、ニッケル等あるいはそれらの混合物等でも良い。なお、銀を選択した場合、入手が比較的容易な銀ペーストを用いることができ、製造が簡便である。
【００６８】
さらに、絶縁層４４と絶縁層５４は、絶縁性の高い接着層３３を用いれば設けなくても良く、絶縁層４４及び絶縁層５４、接着層３３の材料も上記に限定されるものではない。
【００６９】
このように本実施の形態によれば、中間層４５を上電極４３と上導電層４２の間に設けると共に、上電極４３及び下電極５３は導電金属の含有率を７０〜９８重量％とし、中間層４５の材料は樹脂に４０〜９０重量％の含有率でカーボンが含有されると共に厚みは１〜５０マイクロメートルとすることにより、上電極４３及び下電極５３の配線抵抗を下げた状態で上電極４３と上導電層４２の間の電気的接続を安定したものとできるため、耐環境性を備え、かつ大型化にも対応したタッチパネル６０を実現することができる。
【００７０】
また、上電極４３の下面にさらに絶縁層４４を備え、絶縁層４４は上電極４３と中間層４５を上導電層４２との間に覆って配置されるので、より湿気の浸入を抑制することができ、上電極４３と上導電層４２の間の電気的接続を安定したものとできる。
【００７１】
また、上電極４３及び下電極５３に含まれる導電金属は銀とすることで、銀ペースト等の入手容易な材料を用いて生産することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によるタッチパネルは、耐環境性を備え、かつ大型化にも対応できるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。
【符号の説明】
【００７３】
３１  上配線板
３２  下配線板
３３  接着層
３４  配線基板
４１  上基板
４２  上導電層
４３  上電極
４４  絶縁層
４５、６５  中間層
５１、６１  下基板
５２、６２  下導電層
５３、６３  下電極
５４  絶縁層
５５  ドットスペーサ
６０  タッチパネル
【図１】
0005887486.tif 000004
【図２】
0005887486.tif 000005
【図３】
0005887486.tif 000006
【図４】
0005887486.tif 000007