JP6294506B2 - 導電性フィルム、及びこれを備えるタッチパネルセンサ、並びに、タッチパネルセンサ - Google Patents
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Description
特許文献1に開示の技術では、指等の接触位置によって異なる操作面とセンサ部との間の距離が大きいほど、それぞれ下部電極パターンと上部電極パターンとの交差位置において両パターンの重なり面積を小さく形成することにより、曲面状の操作面全体におけるセンサ感度の均一性を簡単且つ適切に向上させることができるとしている。
特許文献2に開示の技術では、第1及び第2電極パターンの各電極パターンにおいて、各電極パターンの交差領域における辺の幅を狭く形成し、交差領域の幅が交差領域以外の幅に比べて広くなることを防止することにより、交差領域がユーザに認識されることを防止することができるとしている。
このため、特許文献1に開示の技術では、操作面が凸曲面又は凹曲面の曲面状であるために異なる操作面とセンサ部との間の距離に応じて、上部及び下部の帯状の電極パターンの線幅をそれぞれ拡縮して、両電極パターンの交差位置における両パターンの重なり面積を変化させることにより、操作面とセンサ部との間の距離が指等の接触位置によって異なる静電容量変化の面内ばらつきを抑え、センサ感度の面内安定性を得ている。
しかしながら、特許文献1に開示の技術は、操作面がセンサ部に平行で、両者間の距離が一定である通常のタッチパネルセンサを対象とするものではないため、特許文献1に開示の技術では、通常のタッチパネルセンサのセンサ部の静電容量変化の面内ばらつきの問題、即ちセンサ感度の面内安定性の問題を解決することはできない。
このため、特許文献1に開示の技術では、金属細線からなる上部及び下部の電極パターンの少なくとも一方が、不規則性が付与されたランダムパターンであるタッチパネルセンサのセンサ部の静電容量変化の面内ばらつきの問題、即ちセンサ感度の面内安定性の問題を解決することはできないという問題があった。
しかしながら、特許文献2に開示の技術と異なり、それぞれのサイズの異なる多角形セル等の不規則性が付与されたランダムセルを用いて電極を構成したとき、第1電極パターンを構成する金属細線と第2電極パターンを構成する金属細線が、浅い角度、特に極端に浅い角度、例えば図14に示すように10度以下等で交差する場合や、図15に丸C2により囲んで示すように、全体的に又は部分的に重なる場合など、重なり領域や交差部の面積が極端に大きくなることがある。この場合、局所的に静電容量の大きい場所が形成され、タッチパネルセンサとしての面内安定性に問題が出る。
Ca=(A−wa*wb)/d …(1)
この場合、第1電極の第1電極パターン及び第2電極の第2電極パターンは、基体を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、第1重複部は、第1電極を構成する金属細線と第2電極を構成する金属細線とが基体を挟んで平面視で重なることによって形成されることが好ましい。
Cb=(B/16−wa*wb)/d …(2)
また、金属細線の線幅wa及びwbは、0.5μm〜10μmであることが好ましい。
また、金属細線の線幅waと線幅wbとは、等しいことが好ましい。
ここで、導電性フィルムの主面側からの接触が、スタイラスペンを使用して行われることが好ましい。
さらに、上記目的を達成するために、本発明の第5の態様に係るタッチパネルセンサは、透明絶縁体である基体と、該基体に対向し、かつ交差して又は重なってそれぞれ配置される、第1電極パターンを持つ第1電極、及び第2電極パターンを持つ第2電極とを有するタッチパネルセンサであって、第1及び第2電極は、それぞれ金属細線によって構成され、第1電極パターンと第2電極パターンは、それぞれ金属細線によるセルが組み合わさって構成され、第1電極パターン及び第2電極パターンの少なくとも一方を構成するセルには、不規則性が付与されており、第1電極を構成する金属細線と第2電極を構成する金属細線とが平面視で重なる第1重複部のパラメータCaが、第1重複部の面積をA(μm 2 )、第1電極及び第2電極を構成するそれぞれ金属細線の線幅をwa及びwb(μm)、基体の厚み方向における第1電極と第2電極との距離をd(μm)として、下記式(1)により表される場合、第1電極と第2電極とそれらが配置される基体とによって形成される導電性領域で、第1電極と第2電極とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域において、この四角形領域内に含まれる全ての第1重複部の内、90%以上の第1重複部のパラメータCaが、1.0以下であることを特徴とする。
Ca=(A−wa*wb)/d …(1)
ここで、第1電極、及び第2電極は、基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成され、第1電極の第1電極パターン及び第2電極の第2電極パターンは、絶縁層を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、第1重複部は、第1電極を構成する金属細線と第2電極を構成する金属細線とが絶縁層を挟んで平面視で重なることによって形成されるのが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明の第6の態様に係るタッチパネルセンサは、透明絶縁体に対向し、かつ交差して又は重なってそれぞれ配置される、第1電極パターンを持つ第1電極、及び第2電極パターンを持つ第2電極を有するタッチパネルセンサであって、第1及び第2電極は、それぞれ金属細線によって構成され、かつそれぞれ電気的に接続されるものであり、第1電極パターンと第2電極パターンは、それぞれ金属細線によるセルが組み合わさって構成され、第1電極パターン及び第2電極パターンの少なくとも一方を構成するセルには、不規則性が付与されており、金属細線の幅方向の中心線から該金属細線の幅Wの4倍までの範囲の中心線に沿った両側の領域を近傍領域とする際に、第1電極を構成する金属細線の近傍領域と第2電極を構成する金属細線の近傍領域とが平面視で重なる第2重複部のパラメータCbが、第2重複部の面積をB、第1電極及び第2電極を構成するそれぞれの金属細線の線幅をwa及びwb、基体の厚み方向における第1電極と第2電極との距離をdとして、下記式(2)により表される場合、第1電極と第2電極とそれらが配置される基体とによって形成される導電性領域で、第1電極と第2電極とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域において、この四角形領域内に含まれる全ての第2重複部の内、90%以上の第2重複部のパラメータCbが、0.5以下であることを特徴とする。
Cb=(B/16−wa*wb)/d …(2)
ここで、第1電極、及び第2電極は、基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成され、第1電極の第1電極パターン及び第2電極の第2電極パターンは、絶縁層を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、第1重複部は、第1電極を構成する金属細線と第2電極を構成する金属細線とが絶縁層を挟んで平面視で重なることによって形成されるのが好ましい。
以下では、本発明に係る導電性フィルムについては、タッチパネルセンサ用導電性フィルムを代表例として説明するが、本発明はこれに限定されず、透明な絶縁体である基体(透明絶縁性基体)の両側に配置される第1及び第2電極の両電極パターンの内、少なくとも一方が不規則性が付与された多角形セル(開口部)の電極パターンを持つ導電性フィルムであれば、どのようなものでも良い。なお、本発明に係る導電性フィルムとしては、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、プラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)(OEL:Organic Electro-Luminescence)を利用した有機EL(発光)ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)や有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)、無機ELディスプレイ、電子ペーパ等の表示装置の表示パネル上に設置してタッチパネルセンサとして用いられる導電性フィルム等を挙げることができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る導電性フィルムを有するタッチパネルセンサの一例を模式的に示す平面図であり、図2は、図1に示すタッチパネルセンサに用いられる本発明の第1実施形態に係る導電性フィルムの一例の模式的断面図であり、図3は、図2に示す導電性フィルムのランダム電極パターンの一例を示す平面図である。
図1に示すタッチパネルセンサ10は、上述したように、表示装置(図示せず)の表示画面上(操作者側)に配置され、人間の指などの外部導体が接触、又は近接するときに発生する静電容量の変化を利用して、人間の指などの外部導体の位置を検出するセンサである。このため、タッチパネルセンサ10は、表示パネルにより表示される画像を認識するために透明である。また、表示装置は、動画等を含めて所定の画像を画面に表示することができれば、特に限定されるものではない。
なお、本発明のタッチパネルセンサ10では、外部導体として、人間の指などの代わりに、スタイラスペンを使用して導電性フィルムの主面側からの接触を行っても良い。
タッチパネルセンサ10の導電性フィルム12におけるセンサ部の構成は、特に制限されないが、通常、2層構造の検出電極(例えば、図1中X方向に延びる複数の第1検出電極20及び図1中Y方向に延びる複数の第2検出電極30)を有し、指等の物体が接触又は近接した2層構造の検出電極間の静電容量変化を検出し、IC制御回路等からなるコントローラ14により指等の物体の位置座標を算出し、特定する。コントローラ14は、導電性フィルム12の外部機器であり、導電性フィルム12の主面側(操作側、観察側)からの接触位置又は近接位置を検出する検出制御部を構成するもので、例えば静電容量式のタッチパネルセンサの位置検出に利用される公知のものを用いることができる。
この検出領域は、図1には示されていないが、複数の第1検出電極20と、複数の第2検出電極30と、この両者の間に介在する基体16(図2参照)とによって構成され、第1検出電極20は、基体16の観察側の面に配置され、第2検出電極30は、基体16の観察側と反対側の面、即ち第1検出電極が形成された面とは反対側の面に配置される。即ち、X方向に延びる複数の第1検出電極20とY方向に延びる複数の第2検出電極30とが基体16を挟んで直交している。
なお、図示例においては、7本の第1検出電極20及び10本の第2検出電極30によって検出領域を形成しているが、検出領域を形成する第1検出電極20及び第2検出電極30の数は、特に制限されず、検出精度や検出感度の必要性能に応じて適宜設定すればよい。
第1検出電極20は、検出領域に接近した使用者の指のX方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指の接触による静電容量の変化を引き起こす機能を有している。
複数の第2検出電極30は、それぞれ、その一端において第2の端子部32を有し、第2の端子部32によって、それぞれ複数の第2引出配線34と電気的に接続されている。複数の第2引出配線34は、FPC15に電気的に接続されている。
第2検出電極30は、検出領域に接近した使用者の指のY方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指の接触による静電容量の変化を検出する機能を有している。
なお、複数の第1引出配線24及び複数の第2引出配線34は、導電性フィルム12の検出領域以外の領域に形成される。
図示例においては、第1検出電極20及び第2検出電極30は、いずれも模式的に帯状に示されているが、その具体的な構成については、後に詳細に説明する。
この領域においては、導電性フィルム12は、図2に示すように、透明な絶縁体である基体(透明絶縁性基体)16と、基体16の表面(主面側の面)16aに複数の金属細線40によって形成される第1検出電極20と、第1検出電極20の表面(主面側の面)を覆うように接着層41を介して設けられる保護層42と、基体16の裏面(主面と逆側の面)16bに複数の金属細線40によって形成される第2検出電極30と、第2検出電極30の表面(主面と逆側の面)を覆うように接着層43を介して設けられる保護層44とを有する。
このように、第1検出電極20及び第2検出電極30は、基体16の両側にそれぞれ配置され、いずれも金属細線40により構成されており、いずれもタッチパネルセンサ10において指の接触位置を検出する検出電極として機能するものである。
1つの基体16の両面に、それぞれ第1検出電極20及び第2検出電極30を形成することにより、基体16が収縮しても第1検出電極20と第2検出電極30との位置関係のズレを小さくすることができる。
なお、本発明においては、第1検出電極20及び第2検出電極30は、電気的に接続されていないダミー電極を含まない電極と定義するものとする。
図3に実線により示す第1電極パターン50、及び図3に破線により示す第2電極パターン52は、いずれも、複数の多角形セル46が組み合わさって構成されたランダム電極パターンであり、多角形セル46を構成する角度、辺の長さ、配置ピッチ、及び形状のいずれに対しても不規則性が付与されたランダムパターンである。
このように、第1電極パターン50、及び2電極パターン52として、共にランダムパターンを用いた場合には、各電極パターン50及び52の金属細線40の視認性や、各電極パターン50及び52の合成電極パターンの視認性、具体的には合成電極パターンと表示装置のブラックマトリックス(BM)、又はRGB画素等の画素配列パターンとの干渉によるモアレの視認性を向上させることもできる。
なお、「多角形」には、幾何学的に完全な多角形のみならず、完全な多角形に対し軽微な変更を加えた「実質的な多角形」も含まれるものとする。軽微な変更の例示として、金属細線40により形成されるセル46の形状と比べて微小な点要素及び線要素の付加、セル46を形成する金属細線40の各辺の部分的欠損、ならびに構成する辺が曲線を含む等が挙げられる。
第1の端子部22、第1引出配線24、第2の端子部32、及び第2引出配線34も、例えば、上述の金属細線40の形成方法により同時にあるいは別々に形成することができる。
金属細線40がタッチパネル用導電性フィルムにおける周辺配線(例えば、第1及び第2引出配線24及び34)として適用される場合には、金属細線40の線幅は500μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、30μm以下が特に好ましい。上述の範囲であれば、低抵抗のタッチパネル電極を比較的容易に形成できる。
接着層41、及び43は、それぞれ保護層42、及び44を基体16に固定するものである。いずれも、例えば、光学的透明な粘着剤(OCA)及びUV硬化樹脂等の光学的透明な樹脂(OCR)を用いることができる。
図3に丸C1により示す交差部を含む領域を図4に拡大して示す。
図4に示すように、第1検出電極20を構成する金属細線40と第2電極30を構成する金属細線40とは、所定角度、図示例では60°で交差して重なり、重複部として交差部54を形成している。
ところで、交差部54の面積をA(μm2)とする場合、面積Aが大きくなると、交差部54は、大きな静電容量を持つことになる。図3に示すように、交差部54は多数あり、交差角度は様々であるため、多数の交差部54の中に、面積Aが極端に大きくなる交差部54があると、その交差部54のある場所では、局所的に静電容量の大きい場所が形成され、タッチパネルセンサ10としての面内安定性が崩れ、問題が生じることは、上述した通りである。
Ca=(A−wa*wb)/d …(1)
なお、上述したように、本発明においては、第1検出電極20の金属細線40の線幅waと第2電極30の金属細線40の線幅wbとは、異なっていても、同じであっても良いので、両者の線幅waとwbとが等しい場合、wa=wb=wと表すことができる。この場合には、上記式(1)は、下記式(1A)のように表すことができる。
Ca=(A−w2)/d ……(1A)
また、図13に示す、角度が保存され、ピッチのみに不規則性が付与されたランダムな菱形セル46により構成される第1及び第2電極パターン50及び52の合成ランダム電極パターンの場合には、同一の金属細線40の線幅wa及びwb、並びに電極間距離dである場合、交差部54の面積Aは、28.87μm2(A=28.87μm2)であり、パラメータCaは、0.04となり、パラメータCaが、1.0(Ca≦1.0)以下の条件を満たす。
また、図15に示す合成ランダム電極パターンの場合には、同一の金属細線40の線幅wa及びwb並びに電極間距離dである場合、図中丸枠C2により示す交差部54の面積Aは、500μm2(A=500μm2)であり、パラメータCaは、4.75となり、パラメータCaが、1.0(Ca≦1.0)以下の条件を満足しない。
即ち、本発明では、「第1電極20と第2電極30とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域」とは、電極の交差領域が四角形領域以上の大きさの場合には、電極の交差領域の内部に設定された四角形領域を言い、電極の交差領域が四角形領域よりも小さい場合には、電極の交差領域全てが入るように設定された四角形領域を言う。
即ち、本発明においては、評価対象領域内に存在する全交差部54のパラメータCaを求める際には、まず、検出領域内において、第1電極20と第2電極30とが交差する交差領域を含むように、5mm×5mm角の四角形の評価対象領域を設定して、設定された評価対象領域の中で、有効な第1電極20及び第2電極30を構成する各金属細線40同士が交差している全ての交差部54を特定し、特定された全ての交差部54についてパラメータCaを求める必要がある。
駆動するICに因るが、一般的に異なる電極間の容量値が一定の傾向を持たずに10%超変動することは性能への影響が大きい。又、1つの電極交点内において、2倍を超える交差部が一定の傾向を持たずに存在することは、電極の対象性において大きな不均一性をもたらす。
今、金属細線の幅waおよびwbや電極間距離dを最も望ましい範囲に規定した場合でも、Caが1.0超となる場合には、交差部の面積Aは最も小さい場合でも標準的な交差部の面積の2.2倍となり、電極交点内に2倍を超える交差部を持つこととなる。また、電極交点内のこれらの交差部が10%存在した場合は、電極交点全体としては12%容量が増えることになり、10%以上容量が変動することになる。
ところで、図4に示す例では、第1検出電極20を構成する金属細線40と第2電極30を構成する金属細線40とが重なる重複部(本発明では第1重複部)は、両金属細線40が単純に所定角度により交差する交差部54であるが、本発明はこれに限定されず、図15に丸C2で及び図16(A)に丸C3で示すように、上下両側の2つの金属細線40がそれらの幅方向において重なる部分、即ち、平行で全体又は一部分が重なる部分や、平行でなくても、部分的に又は略全体的に重なる部分であっても良いのは勿論である。
Cb=(B/16−wa*wb)/d …(2)
換言すれば、上記式(2)により表されるパラメータCbが0.5超となる重複部56を、検出領域の中の任意の設定対象領域においても、即ちいずれの設定対象領域においても、10%超含まない必要がある。
なお、上述したように、本発明においては、第1検出電極20の金属細線40の線幅waと第2電極30の金属細線40の線幅wbとが等しい場合、wa=wb=wと表すことができ、上記式(2)は、下記式(2A)のように表すことができる。
Cb=(B/16−w2)/d ……(2A)
一方、図14に示す合成定型電極パターン及び図15に示す合成ランダム電極パターンの場合には、第2重複部56の面積Bは、それぞれ2303μm2(B=2303μm2)及び2320μm2(B=2320μm2)であり、パラメータCbは、1.19及び1.2となり、共に、パラメータCbが、0.5(Cb≦0.5)以下の条件を満足しない。
この場合、導電性の検出領域内の任意の5mm×5mm角の四角形の評価対象領域内において、本発明において規定されるパラメータCbが0.5以下である重複部56の割合が90%以上であることにより、本発明の効果を得ることができる。
即ち、本発明においては、評価対象領域内に存在する全重複部56のパラメータCbを求める際には、まず、検出領域内において、第1電極20と第2電極30とが交差する交差領域を含むように、5mm×5mm角の四角形の評価対象領域を設定して、設定された評価対象領域の中で、有効な第1電極20及び第2電極30を構成する各金属細線40の近傍領域58同士が重複している全ての重複部56を特定し、特定された全ての重複部56についてパラメータCbを求めれば良い。
本発明において、検出領域中の任意の対象領域内における第1検出電極20及び第2検出電極30の両金属細線40の2つの近傍領域58が重なる重複部56に対して、上記式(2)により示すパラメータCbを用いるのは、第1検出電極20及び第2検出電極30の両金属細線40が、図16(B)に丸C4により示すように、交差せず近接して並行である場合や、又は図16(C)に丸C5により示すように、交差してパラメータCaは1.0以下となるが、すぐ近くに交差部がある場合等、交差部のある場所では、上述したように局所的に静電容量の大きい場所が形成され、タッチパネルセンサ10としての面内安定性が崩れ、問題が生じるからである。
なお、図2に示す例では距離dは、基体16の厚さとすることができるので、基体の厚さは、100μm以下であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましく、30μm〜100μmの範囲であることがさらに好ましいということもできる。
ここで、基材の厚みを100μm以下とすることによって、タッチパネルの厚みを薄くすることができる。また、基材の厚みを20μm以上とすることによって電極交差部分の容量が適切な値となるため好ましい。
本発明の第1実施形態に係る導電性フィルム及びこれを備えるタッチパネルセンサは、基本的に以上のように構成される。
図5に示す本発明の第2実施形態の導電性フィルム12Aは、図5中、下側の第2基体17と、この第2基体17の上側表面17aに形成された複数の金属細線40からなる第2検出電極30と、第2検出電極30上に複数の金属細線40を覆うように形成された接着層47と、この接着層47によって第2検出電極30上に接着されて配置される上側の第1基体(基体)16と、この第1基体16の上側表面16aに形成された複数の金属細線40からなる第1検出電極20と、第1検出電極20上に接着層41を介して接着される保護層42とを有する。
ここで、第1検出電極20及び又は第2検出電極30の金属細線40による複数のセル46によって構成される第1及び第2電極パターン50及び52の少なくとも一方の全部又は一部に、不規則性が付与されたランダム電極パターンである。
次に、第1検出電極20及び第2検出電極30の第1及び第2電極パターン50及び52の少なくとも一方に用いられる電極パターンの他の例について説明する。
図6は、本発明の導電性フィルムに用いられる不規則性が付与されたランダム電極パターンの一例を模式的に示す平面図である。図7は、図6に示すランダム電極パターンを得るために不規則性を付与する前の規則性のある菱形の電極パターンの一例を模式的に示す平面図である。
具体的には、図6に示すランダム電極パターン60は、金属細線40と、隣接する金属細線40間のセル46を有し、平面視で互いに所定の角度θが保存され、ピッチP(したがってサイズや、辺の長さ)が異なる平行四辺形の形状を持つセル46が所定の角度θをなす2方向に複数個連続して繋がった不規則なメッシュパターンである。
ここで、図6に示す不規則性が付与されたランダム電極パターン60は、図7に示す同一形状の菱形のセル46が複数個規則的に繰り返される規則性のある菱形のメッシュパターン、いわゆる定型電極パターン62のセル46の菱形形状のピッチPに対して、角度θを保存したまま、所定範囲の不規則性(ランダム性)を付与したものである。
また、ランダム電極パターン60において、規則的な菱形の定型電極パターン62のセル46の菱形形状のピッチに対して付与する不規則性は、例えば、不規則性の分布は、正規分布であっても、一様分布であってもよい。
また、図9に、図6に示すランダム電極パターン60及び図7に示す定型電極パターン62をそれぞれ第1検出電極20及び第2検出電極30の第1及び第2電極パターン50及び52として用いた際の両電極パターン60及び62の重なりの状態、即ちランダム化された合成電極パターンの他の一例を示す。
なお、図8及び図9では、理解しやすいように、上側の第1電極パターン50を構成する複数の金属細線40を太線により、下側の第2電極パターン52を構成する複数の金属細線40を細線により示しているが、太線及び細線の幅は、金属細線40の線幅を表すものではないことは勿論であり、同じであっても、異なっていても良い。
また、図9に示す例では、第1電極パターン50としてランダム電極パターン60を用い、第2電極パターン52として定型電極パターン62を用いているが、逆に、第1電極パターン50として定型電極パターン62を用い、第2電極パターン52としてランダム電極パターン60を用いても良い。
図8及び図9に示す例においても、上述したように、第1及び第2電極パターン50及び52を構成する2つの金属細線40の重複部(交差部、重なり領域)54のパラメータCaは、90%以上の重複部56において1.0以下の条件を満足し、2つの金属細線40の近傍領域の重複部(交差部、重なり領域)56のパラメータCbも、90%以上の重複部56において0.5以下の条件を満足するものであることは言うまでもない。
ランダム電極パターン64は、複数の金属細線40同士を互いに交差させて形成された所定の四角形形状のセル46が配列されたメッシュパターンである。
具体的には、図10に示すランダム電極パターン64は、金属細線40からなる対向する2辺の一方が他方に対して傾斜し、互いに平行とならないように菱形から変形した矩形の形状を持つセル46が所定の2方向に複数個連続して繋がった不規則なランダムメッシュパターンである。ランダム電極パターン64は、隣接する矩形形状の複数のセル46において、角度が変化して保存されないパターンであり、その結果、角度の変化に伴ってピッチPまたは辺の長さも変化して保存されないパターンである。換言すると、ランダム電極パターン64は、隣接する複数の矩形形状のセル46の角度θが異なり、その結果、ピッチPまたは辺の長さも異なる四角形である不規則性が付与されたランダムメッシュパターンである。
ここで、ランダム電極パターン64において、規則的な菱形の定型電極パターン62のセル46の菱形形状の角度θに対して付与される不規則性の所定範囲は、0%超3%以下であるのが好ましく、0.2%〜3%であるのがより好ましく、さらに好ましくは、0.5%〜3%である。
また、ランダム電極パターン64において、規則的な菱形の定型電極パターン62のセル46の菱形形状の角度θに対して付与する不規則性は、上述の範囲を満足するものであれば、特に制限的ではなく、いかなるものであってもよいが、例えば不規則性の分布は、正規分布であっても、一様分布であってもよい。
また、図12に、図10に示すランダム電極パターン64及び図7に示す定型電極パターン62をそれぞれ第1検出電極20及び第2検出電極30の第1及び第2電極パターン50及び52として用いた際の両電極パターン64及び62の重なりの状態、即ちランダム化された合成電極パターンの他の一例を示す。
なお、図11及び図12では、図8及び図9と同様に、理解のため、上側の第1電極パターン50を構成する複数の金属細線40を太線により、下側の第2電極パターン52を構成する複数の金属細線40を細線により示しているが、太線及び細線の幅は、金属細線40の線幅を表すものではないことは勿論であり、同じであっても、異なっていても良い。
また、図12に示す例では、第1電極パターン50としてランダム電極パターン64を用い、第2電極パターン52として定型電極パターン62を用いているが、逆に、第1電極パターン50として定型電極パターン62を用い、第2電極パターン52としてランダム電極パターン64を用いても良い。
図11及び図12に示す例においても、上述したように、第1及び第2電極パターン50及び52を構成する2つの金属細線40の重複部(交差部、重なり領域)56のパラメータCaは、90%以上の重複部54において1.0以下の条件を満足し、2つの金属細線40の近傍領域の重複部(交差部、重なり領域)56のパラメータCbも、90%以上の重複部56において0.5以下の条件を満足するものであることは言うまでもない。
以上のように、本発明においては、第1電極パターン50、及び2電極パターン52の少なくとも一方に、ランダム電極パターンを用いるので、各電極パターン50及び52の金属細線40の視認性や、各電極パターン50及び52の合成電極パターンの視認性、具体的には合成電極パターンと表示装置のブラックマトリックス(BM)、又はRGB画素等の画素配列パターンとの干渉によるモアレの発生を抑制することもできる。
本発明の導電性フィルム、及びこれを備えるタッチパネルセンサは、基本的に以上のように構成される。
実施例1として、図17に示すように、電極幅が1mmの第1検出電極20の第1電極パターン50と、電極幅が4.8mmの第2検出電極30の第2電極パターン52とが、第1電極20が第2検出電極30の中央にくるように、基体16を挟んで重ね合わされた合成電極パターンを持つ導電性フィルムを用いてタッチパネルセンサのセンサ部を構成した。ここで、第1電極パターン50及び第2電極パターン52は、共に不規則性が付与されたランダムな多角形セル46により構成されるランダム電極パターンであった。
このセンサ部において、第2検出電極30に重なっている第1検出電極20の領域が電極の交差領域70となるので、4.8mmの第2検出電極30を全幅含むように、5mm×5mm角の領域を評価の対象領域72として設定した。
図17に丸枠により示す交差部54は、パラメータCaが1.0を超える交差部54を表わし、電極の交差領域70内においては、17か所にあった。なお、電極の交差領域70内の交差部54の総数は、132か所であった。
求められた全ての交差部54の数と、パラメータCaの値が1.0を超える交差部54の数と、交差部54の全数に対するパラメータCaの値が1.0を超える交差部54の数の比率と、モアレの発生の有無と、応答性の評価結果とを表1に示す。
全面に金属細線を配置した対角6インチサイズの静電容量方式センサを形成し、ガラス厚0.55mm、OCA 0.1mm、この静電容量センサの厚み0.1mm、OCA 0.1mm PETフィルム0.05mmを貼合したセンサモジュールを作成し、駆動用に、Atmel社製ICを接続した。
上記センサモジュールを駆動させ、先端径が2mmのペンを動かした際の反応を以下の通り5段階評価で行った。
高速にペンを動かした場合でもまったくストレスなく反応した場合に、応答性の評価指標を5とした。
高速にペンを動かした場合でも実用上に問題なく反応した場合に、応答性の評価指標を4とした。
低速にペンを動かした場合にのみ実用上問題なく反応した場合に、応答性の評価指標を3とした。
ペンの指し示す位置と反応する位置にズレがある場合に、応答性の評価指標を2とした。
ペンの指す位置を認識できない場所がある場合に、応答性の評価指標を1とした。
比較例1として、図18(A)に示すように、電極の交差領域70の電極幅が1mmのダイヤモンド形状の第1検出電極20の第1電極パターン50と、電極の交差領域70の電極幅が1mmのダイヤモンド形状の第2検出電極30の第2電極パターン52とが、図中の中央の電極の交差領域70で交差(直交)するように、基体16を挟んで重ね合わされた合成電極パターンを持つ導電性フィルムを用いてタッチパネルセンサのセンサ部を構成した。ここで、第1電極パターン50及び第2電極パターン52は、共に不規則性が付与されたランダムな多角形セル46により構成されるランダム電極パターンであった。
このセンサ部において、第1検出電極20と第2検出電極30とが交差して重なっている電極の交差領域70を中央に含むように、5mm×5mm角の領域を評価の対象領域72として設定した。なお、図18(B)に、電極の交差領域70を拡大して示す。
図18(A)及び(B)に丸枠により示す交差部54は、パラメータCaが1.0を超える交差部54を表わし、電極の交差領域70内においては、13か所にあった。なお、電極の交差領域70内の交差部54の総数は、27か所であった。
求められた全ての交差部54の数と、パラメータCaの値が1.0を超える交差部54の数と、その比率と、モアレの発生の有無と、応答性の評価結果とを表1に示す。
実施例2として、図19に電極の交差領域70を拡大して示すように、電極幅が2mmの第1検出電極20の第1電極パターン50と、電極幅が2mmの第2検出電極30の第2電極パターン52とが、電極の交差領域70で交差(直交)するように、基体16を挟んで重ね合わされた合成電極パターンを持つ導電性フィルムを用いてタッチパネルセンサのセンサ部を構成した。ここで、第1電極パターン50及び第2電極パターン52は、共に不規則性が付与されたランダムな多角形セル46により構成されるランダム電極パターンであった。
なお、図19においては、第1電極パターン50及び第2電極パターン52を構成する金属細線自体は、記載せず、金属細線の近傍領域58を示す仮想的な線として、金属細線の線幅の4倍の線幅を持つ実線により示す第1電極パターン50の金属細線の近傍領域58と金属細線の線幅の4倍の線幅を持つ破線により示す第2電極パターン52の金属細線の近傍領域58とを示す。
この対象領域中の電極の交差領域70において、図19中実線により示す第1電極パターン50の金属細線の近傍領域58と図19中破線により示す第2電極パターン52の金属細線の近傍領域58とが重複する重複部(第2重複部)56を全て選び出しその数を求め、選び出された全てのこれらの重複部56のパラメータCbを算出し、その数を求め、重複部56の全数に対する割合(比率)を求めた。更に、図19に示す電極の交差領域70を目視して、モアレの発生の有無を評価した。また、図19に示す電極の交差領域70を含む設定対象領域に操作側から指を接触させて応答性を評価した。
実施例2の金属細線の線幅wa及びwbは、共に5μm(wa=wb=w=5μm)であり、近傍領域58の幅4wa及び4wbは、共に20μm(4wa=4wb=4w=20μm)であり、第1電極パターン50の金属細線と第2電極パターン52の金属細線との間の距離dは、100μm(d=100μm)であった。
求められた全ての重複部56の数と、パラメータCbの値が0.5を超える重複部56の数と、その比率と、モアレの発生の有無と、応答性の評価結果とを表1に示す。
比較例2として、図20に示すように、第1検出電極20の金属細線の近傍領域58と第2検出電極30の金属細線の近傍領域58との重複状態が異なる以外は、図19に示す実施例2と同様にして、第1検出電極20の第1電極パターン50と第2検出電極30の第2電極パターン52との合成電極パターンを持つ導電性フィルムを用いてタッチパネルセンサのセンサ部を構成し、第1検出電極20と第2検出電極30とが交差して重なっている電極の交差領域70を含むように、5mm×5mm角の領域を評価の対象領域(図示せず)として設定した。
また、電極の交差領域70において、実施例2と同様にして、図20中実線により示す第1電極パターン50の金属細線の近傍領域58と図20中破線により示す第2電極パターン52の金属細線の近傍領域58とが重複する重複部(第2重複部)56の数を求め、全重複部56のパラメータCbを算出し、その数を求め、重複部56の全数に対する割合(比率)を求めた。更に、実施例2と同様にして、モアレの発生の有無及び応答性を評価した。
実施例2の金属細線の線幅wa及びwbは、共に5μm(wa=wb=w=5μm)であり、近傍領域58の幅4wa及び4wbは、共に20μm(4wa=4wb=4w=20μm)であり、両電極パターン50及び52の金属細線間の距離dは、100μm(d=100μm)であった。
求められた全ての重複部56の数と、パラメータCaの値が1.0を超える重複部56の数と、その比率と、モアレの発生の有無と、応答性の評価結果とを表1に示す。
応答性は、直接的に面内安定性を示すものではないが、面内安定性が悪くなると、位置精度が悪化し、その結果直線性が悪化し、このため複数指の弁別性が悪化し、周辺部分の認識性が悪化し、その結果として、動くものへの追従性が悪化する、即ち応答性が悪くなると言えるからである。このため、応答性の評価から面内安定性を評価している。
したがって、表1に示す結果から、以下のようなことが言える。
比較例2は、パラメータCbが0.5を超えている重複部(第2重複部)56の比率が10%を超えており、ランダムパターンでモアレは出ないが、面内安定性が悪いし、応答性も2と良くない。
実施例2は、パラメータCbが0.5を超えている重複部(第2重複部)56の比率が10%以下であり、即ち、パラメータCbが0.5以下である重複部(第2重複部)56の割合が90%以上であり、ランダムパターンでモアレが出なくて、かつ、面内安定性も非常に良いし、応答性も5と非常に良い。
以上から、本発明の効果は明らかである。
12、12A 導電性フィルム
14 コントローラ
15 FPC(フレキシブル配線基板)
16 基体
20 第1電極
22,32 端子部
24、34 引出配線
30 第2電極
40 金属細線
41,43,47 接着層
42,44 保護層
46 セル(開口部)
50 第1電極パターン
52 第2電極パターン
54 交差部(第1重複部)
56 重複部(第2重複部)
58 近傍領域
60,64 ランダム電極パターン
62 定型電極パターン
70 電極の交差領域
72 評価の対象領域
Claims (21)
- 透明絶縁体である基体と、該基体に対向し、かつ交差して又は重なってそれぞれ配置される、第1電極パターンを持つ第1電極、及び第2電極パターンを持つ第2電極とを有する導電性フィルムであって、
前記第1及び前記第2電極は、それぞれ金属細線によって構成され、
前記第1電極パターンと前記第2電極パターンは、それぞれ前記金属細線によるセルが組み合わさって構成され、
前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの少なくとも一方を構成する前記セルには、不規則性が付与されており、
前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが平面視で重なる第1重複部のパラメータCaが、前記第1重複部の面積をA、前記第1電極及び前記第2電極を構成するそれぞれの前記金属細線の線幅をwa及びwb、前記基体の厚み方向における第1電極と第2電極との距離をdとして、下記式(1)により表される場合、前記第1電極と前記第2電極とそれらが配置される前記基体とによって形成される導電性領域で、前記第1電極と前記第2電極とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域において、この四角形領域内に含まれる全ての前記第1重複部の内、90%以上の前記第1重複部の前記パラメータCaが、1.0以下であることを特徴とする導電性フィルム。
Ca=(A−wa*wb)/d …(1)
ここで、前記第1重複部の面積Aは、μm2、前記金属細線の線幅waおよびwbは、μm、前記第1電極と前記第2電極との間の距離dは、μmにより表される。 - 前記第1電極、及び前記第2電極は、前記基体の両側の面にそれぞれ形成され、
前記第1電極の前記第1電極パターン及び前記第2電極の前記第2電極パターンは、前記基体を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、
前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記基体を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項1に記載の導電性フィルム。 - さらに、前記基体と異なる、透明絶縁体である第2基体を有し、
前記第1電極は、前記基体の一方の面に形成され、
前記第2電極は、前記第2の基体の一方の面に形成され、
前記基体と前記第2基体が粘着材により接着され、
前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記基体を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項1に記載の導電性フィルム。 - 前記第1電極、及び前記第2電極は、前記基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成され、
前記第1電極の前記第1電極パターン及び前記第2電極の前記第2電極パターンは、前記絶縁層を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、
前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記絶縁層を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項1に記載の導電性フィルム。 - 前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記基体を挟んで平面視で交差する第1交差部、及び両側の2つの前記金属細線がそれらの幅方向において重なる部分を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記絶縁層を挟んで平面視で交差する第1交差部、及び両側の2つの前記金属細線がそれらの幅方向において重なる部分を含む請求項4に記載の導電性フィルム。
- 透明絶縁体である基体と、該基体に対向し、かつ交差して又は重なってそれぞれ配置される、第1電極パターンを持つ第1電極、及び第2電極パターンを持つ第2電極とを有する導電性フィルムであって、
前記第1及び前記第2電極は、それぞれ金属細線によって構成され、かつそれぞれ電気的に接続されるものであり、
前記第1電極パターンと前記第2電極パターンは、それぞれ前記金属細線によるセルが組み合わさって構成され、
前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの少なくとも一方を構成する前記セルには、不規則性が付与されており、
前記金属細線の幅方向の中心線から該金属細線の幅Wの4倍までの範囲の前記中心線に沿った両側の領域を近傍領域とする際に、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが平面視で重なる第2重複部のパラメータCbが、前記第2重複部の面積をB、前記第1電極及び前記第2電極を構成するそれぞれの前記金属細線の線幅をwa及びwb、前記基体の厚み方向における第1電極と第2電極との距離をdとして、下記式(2)により表される場合、前記第1電極と前記第2電極とそれらが配置される前記基体とによって形成される導電性領域で、前記第1電極と前記第2電極とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域において、この四角形領域内に含まれる全ての前記第2重複部の内、90%以上の前記第2重複部の前記パラメータCbが、0.5以下であることを特徴とする導電性フィルム。
Cb=(B/16−wa*wb)/d …(2) - 前記第1電極、及び前記第2電極は、前記基体の両側の面にそれぞれ形成され、
前記第1電極の前記第1電極パターン及び前記第2電極の前記第2電極パターンは、前記基体を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、
前記第2重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが前記基体を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項7に記載の導電性フィルム。 - さらに、前記基体と異なる、透明絶縁体である第2基体を有し、
前記第1電極は、前記基体の一方の面に形成され、
前記第2電極は、前記第2の基体の一方の面に形成され、
前記基体と前記第2基体が粘着材により接着され、
前記第2重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが前記基体を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項7に記載の導電性フィルム。 - 前記第1電極、及び前記第2電極は、前記基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成され、
前記第1電極の前記第1電極パターン及び前記第2電極の前記第2電極パターンは、前記絶縁層を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、
前記第2重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが前記絶縁層を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項7に記載の導電性フィルム。 - 前記第2重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが前記基体を挟んで平面視で交差する交差部、及び両側の前記金属細線の2つの前記近傍領域がそれらの幅方向において重なる部分を含む請求項7〜9のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記第2重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが前記絶縁層を挟んで平面視で交差する交差部、及び両側の前記金属細線の2つの前記近傍領域がそれらの幅方向において重なる部分を含む請求項10に記載の導電性フィルム。
- 前記第1電極と前記第2電極との距離dは、100μm以下である請求項1〜12のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記金属細線の線幅wa及びwbは、0.5μm〜10μmである請求項1〜13のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 前記金属細線の線幅waと線幅wbとが、等しい請求項1〜14のいずれか1項に記載の導電性フィルム。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の導電性フィルムと、前記導電性フィルムの主面側からの接触位置又は近接位置を検出する検出制御部と、を備えることを特徴とするタッチパネルセンサ。
- 前記導電性フィルムの主面側からの接触が、スタイラスペンを使用して行われることを特徴とする請求項16に記載のタッチパネルセンサ。
- 透明絶縁体である基体と、該基体に対向し、かつ交差して又は重なってそれぞれ配置される、第1電極パターンを持つ第1電極、及び第2電極パターンを持つ第2電極とを有するタッチパネルセンサであって、
前記第1及び前記第2電極は、それぞれ金属細線によって構成され、
前記第1電極パターンと前記第2電極パターンは、それぞれ前記金属細線によるセルが組み合わさって構成され、
前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの少なくとも一方を構成する前記セルには、不規則性が付与されており、
前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが平面視で重なる第1重複部のパラメータCaが、前記第1重複部の面積をA、前記第1電極及び前記第2電極を構成するそれぞれの前記金属細線の線幅をwa及びwb、前記基体の厚み方向における第1電極と第2電極との距離をdとして、下記式(1)により表される場合、前記第1電極と前記第2電極とそれらが配置される前記基体とによって形成される導電性領域で、前記第1電極と前記第2電極とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域において、この四角形領域内に含まれる全ての前記第1重複部の内、90%以上の前記第1重複部の前記パラメータCaが、1.0以下であることを特徴とするタッチパネルセンサ。
Ca=(A−wa*wb)/d …(1)
ここで、前記第1重複部の面積Aは、μm2、前記金属細線の線幅waおよびwbは、μm、前記第1電極と前記第2電極との間の距離dは、μmにより表される。 - 前記第1電極、及び前記第2電極は、前記基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成され、
前記第1電極の前記第1電極パターン及び前記第2電極の前記第2電極パターンは、前記絶縁層を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、
前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記絶縁層を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項18に記載のタッチパネルセンサ。 - 透明絶縁体に対向し、かつ交差して又は重なってそれぞれ配置される、第1電極パターンを持つ第1電極、及び第2電極パターンを持つ第2電極を有するタッチパネルセンサであって、
前記第1及び前記第2電極は、それぞれ金属細線によって構成され、かつそれぞれ電気的に接続されるものであり、
前記第1電極パターンと前記第2電極パターンは、それぞれ前記金属細線によるセルが組み合わさって構成され、
前記第1電極パターン及び前記第2電極パターンの少なくとも一方を構成する前記セルには、不規則性が付与されており、
前記金属細線の幅方向の中心線から該金属細線の幅Wの4倍までの範囲の前記中心線に沿った両側の領域を近傍領域とする際に、前記第1電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域と前記第2電極を構成する前記金属細線の前記近傍領域とが平面視で重なる第2重複部のパラメータCbが、前記第2重複部の面積をB、前記第1電極及び前記第2電極を構成するそれぞれの前記金属細線の線幅をwa及びwb、前記基体の厚み方向における第1電極と第2電極との距離をdとして、下記式(2)により表される場合、前記第1電極と前記第2電極とそれらが配置される前記基体とによって形成される導電性領域で、前記第1電極と前記第2電極とが交差する交差領域を含むように設定された5mm×5mm角の四角形領域において、この四角形領域内に含まれる全ての前記第2重複部の内、90%以上の前記第2重複部の前記パラメータCbが、0.5以下であることを特徴とするタッチパネルセンサ。
Cb=(B/16−wa*wb)/d …(2) - 前記第1電極、及び前記第2電極は、前記基体の片側に絶縁層を介してそれぞれ形成され、
前記第1電極の前記第1電極パターン及び前記第2電極の前記第2電極パターンは、前記絶縁層を挟んでその両側に対向し、かつ交差してそれぞれ配置され、
前記第1重複部は、前記第1電極を構成する前記金属細線と前記第2電極を構成する前記金属細線とが前記絶縁層を挟んで平面視で重なることによって形成される請求項20に記載のタッチパネルセンサ。
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