CN102804116B - 具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不仅能够检测按下的画面的位置(X、Y坐标)，而且同时能够检测Z方向(压力)，视觉辨认性优异且具有廉价的按压检测功能的电阻膜式触摸面板。在电阻膜式的透明触摸面板中，第一构件和第二构件利用透明粘接层贴合，该透明粘接层在第一及第二透明导电膜之间均匀地分散设有多个贯通孔，还具备导电性的压敏墨构件，该导电性的压敏墨构件分别配置在各贯通孔内，形成在所述第一构件和所述第二构件的对置面中的至少一方，且电特性根据被施加的按压力而进行变化。

Description

具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板

技术领域

本发明涉及具有对施加给面的外力中的与该面垂直的方向分量的压力进行测定的按压检测功能的电阻膜式触摸面板。

背景技术

以往，例如存在一种在液晶显示器等图像显示装置的显示画面上重叠安装触摸面板，通过向触摸面板的按压操作来进行在显示画面上显示的按钮等的选择的画面输入装置。触摸面板包括电阻膜式(例如，参照专利文献1)或光学式等，其中，电阻膜式的触摸面板由于结构简单、低成本等优点而广泛地普及。

电阻膜式触摸面板检测在上下的面板形成的透明导电膜所接触的位置作为电阻值的变化，如图6及图7所示构成。该电阻膜式触摸面板由对置配置的下侧面板50及上侧面板60构成。下侧面板50在玻璃板51的上表面的大致整面形成作为电阻膜的ITO等透明导电膜52，并且在图中X方向的两端形成位置检测用电极53a、53b。而且，上侧面板60在具有挠性的透明树脂膜61的下表面的大致整面形成作为电阻膜的ITO等透明导电膜62，并且在图中Y方向的两端形成位置检测用电极63a、63b。需要说明的是，如图8的放大剖视图所示，下侧面板50和上侧面板60隔着由透明绝缘体构成的点状间隔件54对置配置，在边框粘接层70的作用下，上下的透明导电膜52、62始终通过空气层而成为整体分离的状态(以下称为气隙)。

下侧面板50的电极53a和上侧面板60的电极63b分别经由开关SW1、SW2而与电源连接，下侧面板50的电极53b和上侧面板60的电极63a分别经由开关SW3、SW4而接地。

当按压该电阻膜式触摸面板的上侧面板60的点P的位置时，透明树脂膜61挠曲，上下的透明导电膜52、62接触。此时，若使开关SW1、SW3为接通状态，并使开关SW2、SW4为断开状态，则在电极53a、53b之间分别施加有电源电压Vcc和接地电压，因此从电极63a能得到根据点P的X方向位置x而对电源电压Vcc进行了分压的电压。该电压作为X坐标检测信号向未图示的检测电路输出。同样地，若使开关SW2、SW4为接通状态，并使开关SW1、SW3为断开状态，则在电极63a、63b之间分别施加有电源电压Vcc和接地电压，因此从电极53b能得到根据点P的Y方向位置y而对电源电压Vcc进行了分压的电压。该电压作为Y坐标检测信号向未图示的检测电路输出。

专利文献1：日本特开2002-259057号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，在具有触摸面板的电子设备、尤其是手机或游戏机等便携式电子设备中，例如作为取代确定按钮的构件，要求对触摸面板附加按压检测功能。然而，在专利文献1的电阻膜式触摸面板中，仅能够检测按下的位置(X、Y坐标)，而无法检测按下的压力(Z方向)。

另外，专利文献1的电阻膜式触摸面板由于在上下的透明导电膜之间的整面上存在有气隙，因此在与空气层的边界处产生的光的反射增多，图像显示装置的显示部的视觉辨认性不好。

另外，作为上下的透明导电膜使用的材料，需要ITO(氧化铟锡)等透明性、导电性及耐久性优异的材料，但除了电阻膜式触摸面板之外，有机EL面板、太阳能电池，蓝色发光二极管等对ITO的需要扩大，由于作为ITO的主要成分的In(铟)为稀有金属，因此资源枯竭问题不断深化。根据In资源的埋蔵量，如果像现在这样持续使用，则可能在2011年发生枯竭，危机感升高。作为其结果，In的价格也持续高涨，逐渐难以廉价地提供触摸面板。

因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种不仅能够检测按下的画面的位置(X、Y坐标)，而且同时能够检测Z方向(压力)，视觉辨认性优异且具有廉价的按压检测功能的电阻膜式触摸面板。

用于解决课题的手段

本发明为了解决所述技术性课题而提供一种以下的结构的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板。

根据本发明的第一形态，提供一种具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，

第一构件在透明板的上表面形成有作为电阻膜的第一透明导电膜，并在第一透明导电膜的第一方向的两端部形成有第一位置检测用电极对，

第二构件在挠性透明膜的下表面形成有作为电阻膜的第二透明导电膜，并在第二透明导电膜的与第一方向正交的第二方向的两端部形成有第二位置检测用电极对，

所述第一构件和所述第二构件以所述第一透明导电膜及第二透明导电膜隔开规定间隔对置的方式重叠，

所述电阻膜式触摸面板基于所述第一位置检测用电极对及第二位置检测用电极对的电位来检测按下点，

所述第一构件和所述第二构件利用透明粘接层贴合，该透明粘接层在所述第一透明导电膜及第二透明导电膜之间均匀地分散设有多个贯通孔，

所述电阻膜式触摸面板还具备导电性的压敏墨构件，该导电性的压敏墨构件分别配置在各贯通孔内，形成在所述第一构件和所述第二构件的对置面中的至少一方，且电特性根据被施加的按压力而进行变化。

根据本发明的第二形态，提供一种第一形态所记载的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，所述压敏墨构件是直径0.01mm～1mm的点，所述贯通孔及该贯通孔中的所述压敏墨构件以间距0.1mm～10mm配置。

根据本发明的第三形态，提供一种第一或第二形态所记载的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，所述压敏墨构件配置在所述第一构件上。

根据本发明的第四形态，提供一种第一至第三形态中任一形态所记载的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，所述压敏墨构件与所述第一构件和所述第二构件的对置面中的双方接触。

根据本发明的第五形态，提供一种第一至第四形态中任一形态所记载的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，所述贯通孔以其直径比所述压敏墨构件的直径大0.05～2mm的方式形成。

发明效果

根据本发明的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，在按下点处，不是使所述第一透明导电膜及第二透明导电膜彼此直接接触来获得导通，而是通过所述压敏墨构件来获得导通。即，对所述压敏墨构件施加载荷而使所述压敏墨构件的电阻值下降，从而获得导通。此时，若在所述压敏墨构件的电阻值超过了某阈值的时刻能够判断为输入，则即使所述第一透明导电膜及第二透明导电膜彼此不直接接触也能够检测按下的位置(X、Y坐标)。而且，所述压敏墨构件的电阻值下降，根据情况的不同，也能够同时检测该位置上的Z方向(压力)。

另外，所述第一构件和所述第二构件利用透明粘接层贴合，该透明粘接层在所述第一透明导电膜及第二透明导电膜之间均匀地分散设有多个贯通孔，因此，在上下的透明导电膜之间，气隙仅存在于所述贯通孔。因此，在与空气层的边界处引起的光的反射少，图像显示装置的显示部的视觉辨认性提高。

此外，在所述压敏墨构件使用具有耐久性的材料时，所述第一透明导电膜及第二透明导电膜能够使用无需耐久性的廉价材料，从而能得到廉价的触摸面板。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的触摸面板的主结构部分的示意分解立体图。

图2是本发明的一实施方式的触摸面板的装饰结构部分的示意分解立体图。

图3是本发明的一实施方式的触摸面板的示意剖视图。

图4是搭载了本发明的一实施方式的触摸面板的手机的立体图。

图5是图4的A1-A1剖视图。

图6是表示以往的触摸面板的简要结构的剖视图。

图7是表示以往的触摸面板的简要结构的分解立体图。

图8是以往的触摸面板的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的最佳的实施方式。

图1是本发明的一实施方式的触摸面板的主结构部分的示意分解立体图，图2是本发明的一实施方式的触摸面板的装饰结构部分的示意分解立体图。而且，图3是本发明的一实施方式的触摸面板的示意剖视图。触摸面板104具备：对置配置的作为第一构件的下侧面板1及作为第二构件的上侧面板2；形成有与这些上侧面板2及下侧面板1的端部连接而用于与外部电路电连接的连接器部的FPC3；使第一构件与第二构件贴合的透明粘接层4；用于位置检测及按压力的强度检测的压敏墨构件5(参照图1、图3)。而且，在本实施方式中，在上侧面板2的与下侧面板1对置的面的相反面，通过PSA(Pressure Sensitive Adhesive)8、9，还依次粘贴有图2所示的装饰膜6及硬涂膜7而构成第二构件。

所述下侧面板1如下构成。即，在透明板11的上表面形成有作为电阻膜(也称为透明电极)的透明导电膜12。为了对下侧面板1的周缘部进行绝缘，而在将该透明导电膜12形成于整面之后蚀刻除去该透明导电膜12的周缘部，或利用绝缘层覆盖该透明导电膜12的周缘部。并且，在沿着X方向对置的两端部形成有作为下侧面板1的位置检测用电极(也称为汇流条)15a、15b的导电糊剂，而且形成有作为从这些电极15a、15b延伸设置到FPC连接部的回引配线15c、15d的导电糊剂。

所述透明板11通常由透视性、刚性及加工性优异的材料、例如玻璃板、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂板11A等构成。或者如图1所示，也可以利用PSA10在它们的上表面贴合透明树脂膜11B例如PET膜、PC膜等。

作为所述透明导电膜12的材料，列举有氧化锡、氧化锑、氧化锌、氧化镉等金属氧化物或导电性聚合物的薄膜。若所述压敏墨构件5使用具有耐久性的材料，则所述透明导电膜12可以使用不需要耐久性的廉价的材料。

作为所述透明导电膜12的形成方法，可以使用例如真空蒸镀法、溅射法、离子镀膜法、CVD法、辊涂法等。所述蚀刻可以如下进行：利用光刻法或网板印刷法等在要作为电极保留的部分上形成抗蚀剂后，浸渍在盐酸等蚀刻液中。而且，所述蚀刻也可以如下进行：在所述抗蚀剂的形成后，喷射蚀刻液而将未形成抗蚀剂的部分的导电性覆膜除去，然后，浸渍在溶剂中使抗蚀剂发生膨润或溶解而将其除去。而且，所述蚀刻也可以利用激光来进行。

作为形成所述电极15a、15b及所述回引配线15c、15d的导电糊剂，可以使用金、银、铜或镍等金属、或碳等的糊剂。作为这些糊剂的形成方法，列举有网板印刷、胶版印刷、凹版印刷或快速印刷等印刷法、光致抗蚀剂法等。

另一方面，所述上侧面板2如下构成。即，在具有挠性的透明树脂膜21的下表面形成作为电阻膜(也称为透明电极)的透明导电膜22。为了对上侧面板2的周缘部进行绝缘，而在将该透明导电膜22形成于整面之后蚀刻除去该透明导电膜22的周缘部，或利用绝缘层覆盖该透明导电膜22的周缘部。并且，在沿着Y方向对置的两端部形成有作为上侧面板2的位置检测用电极(也称为汇流条)25a、25b的导电糊剂，而且形成有作为从这些电极25a、25b延伸设置到FPC连接部的回引配线25c、25d的导电糊剂。

所述具有挠性的透明树脂膜21例如由PET、PC等树脂构成。

关于形成所述透明导电膜22、所述电极25a、25b及所述回引配线25c、25d的导电糊剂，与下侧面板1的说明相同。

形成连接器部的所述FPC3在由PET等形成的绝缘树脂膜31的单面形成有由导电图案构成的端子32a、32b、32c、32d，这些端子32a、32b、32c、32d例如通过导电性粘接材料等分别与回引配线15c、15d、25c、25d连接。

来自所述电极15b、25b的端子32a、32c分别经由未图示的开关SW1、SW2而与电源Vcc连接。来自所述电极15a、25a的端子32b、32d经由未图示的开关SW3、SW4而接地，并与未图示的检测电路的X坐标检测用及Y坐标检测用的端子连接。

需要说明的是，在以上的实施方式中，在上侧面板2及下侧面板1之间插入并连接FPC3的一端，但也可以在下侧面板1设置通孔，并经由该通孔进行连接。

使第一构件与第二构件贴合的透明粘接层4如下构成。即，透明粘接层4是如下的绝缘性构件：将多个贯通孔4a均匀分散设置，具有粘合性而将第一构件与第二构件粘接，并用于保持透明导电膜12、22彼此的间隙。因此，在本发明中无需设置点状间隔件。作为透明粘接层4，例如，可以使用对无芯材的双面粘合带进行了冲孔所得到的双面粘合带。透明粘接层4的厚度设定为例如0.01～2mm。

第一构件和第二构件利用具有多个贯通孔4a的透明粘接层4贴合，因此在上下的透明导电膜12、22之间，气隙仅存在于贯通孔4a。因此，在与空气层的边界处引起的光的反射少，图像显示装置的显示部的视觉辨认性提高。

各贯通孔4a更优选直径形成得比各压敏墨构件5的直径大0.05～2mm。通过增大0.05mm以上，即使透明粘接层4的贴合发生位置错动，透明粘接层4与各压敏墨构件5也不会重叠。而且，通过形成为不超过2mm，能够更可靠地防止透明导电膜12、22不经由各压敏墨构件5而通电的情况，而且，贯通孔4a不显眼。

用于位置检测及按压力的强度检测的压敏墨构件5如下构成。即，压敏墨构件5分别配置在透明粘接层4的各贯通孔4a内，且电特性根据被施加的按压力而进行变化。构成压敏墨构件5的组成物由根据外力而电阻值等电特性进行变化的原材料构成。作为所述组成物，例如可以使用能够从英国的Peratech公司购得的商品名为“QTC”的量子通道现象复合材料。作为压敏墨构件5的形成方法，可以使用网板印刷、胶版印刷、凹版印刷或快速印刷等印刷法。

各压敏墨构件5为直径0.01mm～1mm的点，所述贯通孔及该贯通孔中的所述压敏墨构件优选以间距0.1mm～10mm配置。当间距小于0.1mm时，难以识别位于背面的画面的图像。而且，当间距超过10mm时，检测精度降低。

所述压敏墨构件5只要形成在所述第一构件和所述第二构件的对置面中的至少一方即可，但更优选如本实施方式那样在作为所述第一构件的下侧面板1侧。其原因是上侧面板2由于挠曲而容易作用应力。

此外，压敏墨构件5更优选与所述第一构件和所述第二构件的对置面这双方接触。其原因是能够根据轻的输入载荷来进行检测。在透明粘接层4的各贯通孔4a内且在所述第一构件与所述第二构件之间残留有空气层时，从上述理由出发，该空气层的间隔最大为0.5mm。

当按压所述上侧面板2上的点P的位置时，透明树脂膜21挠曲而对点P附近的被夹在透明导电膜12、22之间的压敏墨构件5施加外力。被施加了该外力的压敏墨构件5的电阻值变化且上下的透明导电膜12、22经由压敏墨构件5而导通。此时，与现有技术同样地使开关SW1、SW3为接通状态且使开关SW2、SW4为断开状态时，在电极15a、15b之间分别施加电源电压Vcc和接地电压，因此从电极25a能得到根据点P的X方向位置x而对电源电压Vcc进行了分压的电压。该电压作为X坐标检测信号向未图示的检测电路输出。与现有技术同样地使开关SW2、SW4为接通状态且使开关SW1、SW3为断开状态时，在电极25a、25b之间分别施加有电源电压Vcc和接地电压，因此从电极15b能得到根据点P的Y方向位置y而对电源电压Vcc进行了分压的电压。该电压作为Y坐标检测信号向未图示的检测电路输出。需要说明的是，在所述压敏墨构件5的电阻值超过某阈值的时刻判断为输入。若不是这样的话，存在会发生手势错误或动作出错等误输入的问题。

并且，在检测到按下的位置(X、Y坐标)后，使开关SW2、SW3为接通状态，使开关SW1、SW4为断开状态，在电极25a、15b之间分别施加电源电压Vcc和接地电压。在按压点P的位置时，夹在点P附近的上下的透明导电膜12、22之间的压敏墨构件5对应于施加的外力的增大而下部压敏墨构件5的电阻值减小，因此当向触摸面板的触摸输入面的按压力增大时，流过上下的透明导电膜12、22之间的电流增大。通过将该电流的变化转换成电压值进行检测，而能够检测施加给压敏墨构件5的外力，从而能够检测向触摸面板的触摸输入面的按压力。

本实施方式所示的触摸面板例如作为电子设备、尤其是手机或游戏机等便携式电子设备的显示器的触摸输入装置而很好地发挥功能，图4表示将本发明的触摸面板搭载于手机的例子。

图4是搭载有本发明的一实施方式的触摸面板的手机的立体图，图5是图4的A1-A1剖视图。

如图4所示，手机101具备：在前表面形成有显示窗102A的合成树脂制的框体102；具有液晶或有机EL等显示部103A，且内置在框体102内的图像显示装置103；嵌入显示窗102A中的触摸面板104；在框体102的前表面配置的多个输入键105。

框体102的显示窗102A容许触摸面板104的嵌入，因此以具有高低差的方式形成。在显示窗102A的底面形成有开口部102a，以便于能够视觉辨认图像显示装置103的显示部103A。触摸面板104配置在开口部102a的周围的框状部分102b上，堵塞开口部102a(参照图5)。在触摸面板104的固定中可以使用双面带107等。

需要说明的是，显示窗102A的形状或尺寸可以对应于触摸面板104的形状或尺寸进行各种变更。显示窗102A的高低差可以根据触摸面板104的厚度等进行各种变更。显示窗102A的开口部102a的形状或尺寸可以根据显示部103A的形状或尺寸等进行各种变更。在此，显示窗102A、开口部102a、显示部103A及触摸面板104的形状为矩形，显示窗102A的高低差设定成与框体102的表面和触摸面板104的表面的高度相同。

在本实施方式的触摸面板104中，如上所述，在上侧面板2的与下侧面板1对置的面的相反面还通过透明粘合剂依次粘贴有装饰膜6及硬涂膜7而构成第二构件。因此，如图4所示，具有透明窗部分104A和在透明窗部分104A的周围配置的框状的装饰区域104B。触摸面板104配置在手机的框体102的显示窗102A时，能够从透明窗部分104A视觉辨认图像显示装置103的显示部103A。

图2所示的所述装饰膜6通过在与上侧面板2同样的透明树脂膜的周围表面将墨涂敷成框状而形成。触摸面板104的装饰区域104B由涂敷了所述墨的部分即装饰部6a形成，未设置装饰部6a的部分(非装饰部)6b作为触摸面板104的透明窗部分104A。

作为构成装饰部6a的墨，可以使用如下的着色墨：以聚氯乙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、聚丙烯系树脂、聚氨酯系树脂、聚乙烯醇缩醛系树脂、聚酯氨酯系树脂、纤维素酯系树脂、醇酸树脂等树脂为粘合剂，并含有适当颜色的颜料或染料作为着色剂。而且，装饰部6a也可以不通过涂敷形成而通过印刷形成。通过印刷形成装饰部6a时，可以利用胶版印刷法、凹版印刷法、网板印刷法等通常的印刷法。

另外，所述硬涂膜7例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂或聚酰亚胺等构成。

另外，在所述透明板11的贴合、所述上侧面板2与所述装饰膜6的贴合、及装饰膜6与所述硬涂膜7的贴合中使用由丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂或乙烯树脂等构成的绝缘性的PSA8、9、10。

需要说明的是，在上述实施方式中，具备图5所示的结构用的装饰膜6，但在利用边框覆盖触摸面板的周缘部而将其隐藏那样的使用方法时，也可以不具备装饰膜6。

工业实用性

本发明不仅能够检测按下的画面的位置(X、Y坐标)，而且同时能够检测Z方向(压力)，因此在电子设备、尤其是手机或游戏机等便携式电子设备中有用。

符号说明

1  下侧面板

2  上侧面板

3  FPC

4  透明粘接层(开有孔)

4a  贯通孔

5  压敏墨构件

6  装饰膜

6a  装饰部

6b  非装饰部

7  硬涂膜

8、9、10  PSA

11  透明板

12  透明导电膜

15a、15b  位置检测用电极

15c、15d  回引配线

21  透明树脂膜

22  透明导电膜

25a、25b  位置检测用电极

25c、25d  回引配线

50  下侧面板

51  玻璃板

52  透明导电膜

53a、53b  位置检测用电极

54  点状间隔件

60  上侧面板

61  透明树脂膜

62  透明导电膜

63a、63b  位置检测用电极

70  边框粘接层

100  手机

102  框体

102A  显示窗

103  图像显示装置

103A  显示部

104  触摸面板

104A  透明窗部分

104B  装饰区域

105  输入键

107  双面带

Claims (5)

1.一种具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，

第一构件在透明板的上表面形成有作为电阻膜的第一透明导电膜，并在第一透明导电膜的第一方向的两端部形成有第一位置检测用电极对，

第二构件在挠性透明膜的下表面形成有作为电阻膜的第二透明导电膜，并在第二透明导电膜的与第一方向正交的第二方向的两端部形成有第二位置检测用电极对，

所述第一构件和所述第二构件以所述第一透明导电膜及第二透明导电膜隔开规定间隔对置的方式重叠，

所述电阻膜式触摸面板基于所述第一位置检测用电极对及第二位置检测用电极对的电位来检测按下点，

所述第一构件和所述第二构件利用透明粘接层贴合，该透明粘接层在所述第一透明导电膜及第二透明导电膜之间均匀地分散设有多个贯通孔，

所述电阻膜式触摸面板还具备导电性的压敏墨构件，该导电性的压敏墨构件分别配置在各贯通孔内，形成在所述第一构件和所述第二构件的对置面中的至少一方，且电特性根据被施加的按压力而进行变化，

配置在所述贯通孔内的所述压敏墨构件配置于除去所述第一构件的周缘部和所述第二构件的周缘部之外的XY坐标检测区域内，

在按下点处，对所述压敏墨构件施加载荷而使所述压敏墨构件的电阻值下降，从而获得导通，检测所述按下点的位置的X、Y坐标，并且，检测所述按下点的位置上的Z方向的压力。

2.根据权利要求1所述的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，

所述压敏墨构件是直径0.01mm～1mm的点，所述贯通孔及该贯通孔中的所述压敏墨构件以间距0.1mm～10mm配置。

3.根据权利要求1或2所述的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，

所述压敏墨构件配置在所述第一构件上。

4.根据权利要求1或2所述的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，

所述压敏墨构件与所述第一构件和所述第二构件的对置面中的双方接触。

5.根据权利要求1或2所述的具有按压检测功能的电阻膜式触摸面板，其中，

所述贯通孔以其直径比所述压敏墨构件的直径大0.05～2mm的方式形成。