JP2002287882A - タッチパネル - Google Patents

タッチパネル

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JP2002287882A
JP2002287882A JP2001086804A JP2001086804A JP2002287882A JP 2002287882 A JP2002287882 A JP 2002287882A JP 2001086804 A JP2001086804 A JP 2001086804A JP 2001086804 A JP2001086804 A JP 2001086804A JP 2002287882 A JP2002287882 A JP 2002287882A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータ等の入力部に用いられるタッチ
パネルは、ガラス基板に隙間を伴って接合した透明フィ
ルム上面を使用者が押圧すると、双方に形成した透明電
極同士が接触して押圧位置を検出するが、中央部を押す
時は押圧力が小さくてよく、ガラス基板との接合部に近
い周辺部では押圧力を増さねばならなかった。全面での
押圧力の一様化を図る。 【解決手段】 ガラス基板1の周辺部の透明電極2上
に、多くの導電ボール25を配置する。透明電極7が透
明電極2に接触する前に導電ボールに接触して導通する
ので、透明フィルム6が接着剤13でガラス基板に接合
されているため変形しにくい周辺部でも、中央部と同程
度の押圧力で動作する。また、中央部も含む全面に導電
ボールを配置すれば、透明電極がスペーサ5に接触して
から力を増して押し続けなくとも、スペーサとの接触の
直後に導電ボールに接触するので、良好な感触となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ、各
種端末機、自動販売機、ATM等の機器において、使用
者が情報の表示画面を指等で直接押してデータを入力す
るのに用いられる抵抗膜方式のアナログ型タッチパネル
に関する。
【0002】
【従来の技術】タッチパネルは、通常、液晶表示器の上
に重ねて配置されて入力部を構成し、使用者が液晶表示
を見て、任意の表示箇所を指や押圧棒で押すと、どの箇
所が押されたかを自動判別して入力信号にするものであ
り、透明性と押圧箇所判別の正確性が要求される。図3
にそのようなタッチパネルの例を示し、同図(A)は平
面図で寸法は縦約70mmと横約80mm、同図(B)
は図(A)のB−B断面図である。断面図にて下面側は
ガラス基板1で、図4にその平面図を示すが、上面には
透明電極2がかなりの面積を占めて長方形に形成され、
透明電極2の左右両辺に接続電極3、4がかぶさって形
成されていて、その端部がガラス基板1の下辺の端子電
極部12まで延び、外部回路との接続用の端子電極にな
っている。透明電極2上には透明樹脂のスペーサ5が一
定間隔に配置されている。
【0003】図3(B)にてタッチパネルの上面側は透
明フィルム6で、これは透明な樹脂材料などであるが、
製品によっては薄いガラスを使用するものもある。透明
フィルム6はぴんと張ってガラス基板1との間隔を一定
にした状態で、接着剤13でガラス基板1と接合してあ
る。透明フィルム8の平面図を図5に示すが、この下面
にも透明電極7が長方形に設けてあり、この電極の上下
両辺に接続電極8、9がかぶさって形成されていて、接
続電極8の端部8aは下辺まで導かれ、接続電極9には
中程に端部9aが張り出している。図3(A)の平面図
に見るように、透明電極7は透明電極2とほぼ全面で重
なっている。
【0004】図4のガラス基板1は、接続電極3、4の
端部が下辺の端子電極部12まで来ているのに加えて、
この部分に接続電極10と接続電極11を設けてある。
図3(A)に見るようにガラス基板1と透明フィルム6
を重ねると透明フィルム6の接続電極8の端部8aはガ
ラス基板1の接続電極10と重なり、接続電極9の中間
から突き出た部分の端部9aは接続電極11と重なる。
そこでこれら接続電極が重なっている箇所に導電接着材
料を挟んで、ガラス基板1と透明フィルム6を接着剤1
3で接合することにより、接続電極8と10、接続電極
9と11は導電接続されて、ガラス基板1と透明フィル
ム6に各2本ずつある計4本の接続電極3、4、8、9
の端部は、全てガラス基板1下辺の端子電極部12に集
まる。図示は省くが、この部分にフレキシブル回路基板
などを接合して、タッチパネルを外部の制御回路に接続
する。
【0005】上記の構成各部についてさらに説明を追加
すると、まず、ガラス基板1にはソーダガラス、石英ガ
ラス、ほうけい酸ガラス、等の各種板ガラスが使用で
き、反りなどが起きない程度の厚さのものが使われる。
多くは厚さ0.7〜1.1mm程度のものである。一
方、透明フィルム6は可撓性が必要で、PET(ポリエ
チレンテレフタレート)フィルムなどが選ばれるが、製
品によっては厚さ0.2mm程度のガラス板を用いるも
のもある。
【0006】ガラス基板1と透明フィルム6を接合する
接着剤13は、低温硬化型、UV硬化型など各種のもの
が用いられるが、ガラス基板1と透明フィルム6の間に
100〜200μmの隙間を設けて接着する。透明フィ
ルム6として薄いガラス板を用いるものでは、上記の隙
間は10〜20μmに設定する。
【0007】透明電極2と透明電極7はスズをドープし
た酸化インジュウムのITO(Indium Tin Oxide)膜
で、この電極は真空蒸着法、スパッタリング法、CDV
法、印刷法などで形成される。透明電極2、7は高抵抗
値であることが求められ、このため250〜500オン
グストロームの範囲で非常に薄く形成する。これらは、
最初、基板全面に形成したものをフォトリソグラフィに
より不要部分を除去し、必要な部分を残して形成する。
【0008】接続電極3、4、8、9および10、11
は透明電極2、7に電圧を印加するためのものであり、
銀ペーストの印刷で形成される。タッチパネルの性能
上、これらの接続電極は抵抗値が低ければ低いほどいい
のであり、一般に、透明電極のシート抵抗値に対し、接
続電極のシート抵抗値は100分の1以下であることが
必要とされている。そこで接続電極の印刷の厚さを増し
たり、幅を広くしたりして抵抗値を小さくする設計がな
される。
【0009】図6は接続電極3、4、8、9を透明電極
2、7の辺にかぶせて形成した様子を示すもので、図3
(B)の左端の小楕円で囲んだ部分の拡大図である。接
続電極3、4、8、9の厚さhと幅wはタッチパネルの
大きさによっても異なるが、一般に厚さhは10〜30
μm、幅wは1〜10mmの範囲で設計されている。
【0010】図3、図4にて、ガラス基板1の透明電極
2上に多数配置してあるスペーサ5は、アクリル樹脂、
エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、その他の透明な樹脂材料
を印刷などの方法によってほぼ一定間隔に形成したもの
である。図7は、小型機器のタッチパネルを押圧棒15
で押して、透明フィルム6の透明電極7をガラス基板1
の透明電極2に接触させたところで、スペーサ5は透明
電極同士の接触が押圧箇所だけで生じ、その周囲に及ば
ないようにする役割を果たす。スペーサ5は目に見えな
い大きさであることが求められ、直径20〜30μm、
高さ約10μmのものが1〜2mmの間隔で設けられ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のタ
ッチパネルには次のような問題点があった。 1)接続電極は銀ペーストで形成されているが、前記の
ように抵抗値を小さくするために幅、厚さを大きくせね
ばならず、このためタッチパネルの外形全体が大きくな
る。従来のタッチパネルは外形面積に対しアクティブエ
リア(有効利用領域)面積が40〜50%に止まり、ア
クティブエリア面積の拡大やタッチパネルの小型化が制
限されていた。 2)上下の透明電極が露出して空気に触れているため変
質し、経時的に抵抗値の変化を起こして機能上の問題が
生じる。 3)透明電極には高抵抗値が求められるので、250〜
500オングストロームの範囲で非常に薄く形成する
が、さらに抵抗値を上げたくとも、これより薄くしたの
では抵抗値のばらつきが増えてタッチパネルに向かなく
なり、限界があった。
【0012】4)透明フィルムは中央部では可撓性が高
いが、外周のシール部の付近はガラス基板と接着剤で接
合されていて撓みにくく、かなり強く押さねばならなく
て、場所により必要な押圧力が一様でない。また、スペ
ーサの存在も押圧力に影響し、中央部付近においても、
透明フィルムが撓んでスペーサに届くまではさほどの力
は要らないが、スペーサに触れてからは剛性が上がっ
て、透明電極同士を接触させるのに少し強めの押圧力が
必要になる。特に、透明フィルムにもガラス板を用いた
構造では強い押圧力が要る。 本発明は上記のうち第4の問題を解決し、性能と信頼性
の優れたタッチパネルを提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明では、まず、ガラ
ス基板の周辺部、すなわち透明フィルムの接合部寄りの
領域における透明電極上に、導電性の小球である導電ボ
ール群を所定の間隔で配置する。これによってタッチパ
ネルの周辺近くを押圧した時、透明フィルムの透明電極
はガラス基板の透明電極に触れる前に導電ボールに触れ
て導通する。すなわち、周辺部で透明電極間の距離を減
らしたのと同じ効果が得られたのであって、周辺の接合
部に近いために透明フィルムが変形しにくい領域でも、
中央部と同程度の押圧力で動作することになり、タッチ
パネル面の各部でほぼ一様な操作感が得られる。導電ボ
ールの直径は、前記のスペーサと同程度かそれ以下のも
のを用いる。
【0014】本発明の別の事項として、導電ボールをタ
ッチパネルの周辺部だけでなく、中央部にも配置する。
パネルの中央部を押した時、透明フィルムがスペーサに
当たると剛性が増し、透明電極同士を接触させるのにさ
らに力を入れて押さねばならないが、中央部にも導電ボ
ールを設けることにより、透明フィルムがスペーサに当
たった後、僅かに押すだけで透明電極が導電ボールに触
れて導通して、円滑な操作感が得られる。透明フィルム
はもともと中央部の方が周辺部より変形しやすいから、
中央部に配置する導電ボールは周辺部よりも小径にす
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図1は本発明に従ってガラス基板1
上の透明電極2に多数の導電ボール25を設けたタッチ
パネルで、図(A)は平面図、図(B)は(A)のB−
B断面を若干拡大した図である。導電ボール25はプラ
スチックボールやガラスボールの表面に導電金属膜を被
覆したもの、あるいは金属ボール等を用いる。前述のよ
うに透明電極2、6間の距離が100〜200μm、ス
ペーサ5は直径20〜30μm、高さ約10μmである
のに対し、導電ボール25は直径7〜10μmである。
導電ボール25は樹脂接着剤に混ぜ合わせ、スクリーン
印刷などして配置する。
【0016】パネルの周辺部は接着剤13による接合部
に近いため、透明フィルム6が変形しにくくて、従来の
ものはかなり大きな力で押圧しないと透明電極2、7が
導通しなかったが、このように導電ボール25を設ける
ことにより、透明フィルム6の透明電極7は、スペーサ
5に当たった後は僅かの変位で導電ボール25に接触す
るので、従来のように押圧の最終段階で非常に押圧力を
大きくしなければならないということがなくなる。透明
フィルム6は外周部より中央部のほうが変形しやすいか
ら、導電ボール25を図1のようにパネルの各辺から内
側に向かって何列か設ける際に、内側に行くほど導電ボ
ール25を小径にするのが操作感を一様にする上で好ま
しい。
【0017】図2に本発明の別の実施形態の平面図を示
す。図1の実施形態では周辺部だけに導電ボール25を
配置していたのに対し、この実施形態ではタッチパネル
の全面に適宜の間隔で導電ボールを配設する。煩雑を避
けるため、スペーサは図示を省いた。透明フィルム6の
中央部は周辺部より押圧しやすいが、それでも押圧され
てスペーサに接触してからは押圧力が増大する。これは
特に透明フィルム6を薄いガラス材料で作った場合に著
しい。周辺部だけでなく中央部にも導電ボールを設ける
ことは全面で押圧力を均一化するのに有効である。
【0018】図2の実施形態では透明フィルム6は薄い
ガラス板で、基板間の隙間は15μmであり、スペーサ
は高さ約10μmのものを1〜2mm間隔で設けてあ
る。図中の2点鎖線の枠の外側の導電ボール25aは直
径10μm、枠の内側の導電ボール25bは直径5μm
である。中央領域の導電ボール25bの直径について例
えば3〜5μmの範囲で段階を設け、周辺部ではそれ以
上10μmまでの範囲で段階を設けて、中央から周辺に
向かうにつれて導電ボール径を大きくすれば、タッチパ
ネルの全面で押圧力をきめ細かく一様化できるが、導電
ボール径の種類をあまり増やすと印刷の工程数も増えて
コスト増になるから、導電ボール径は2、3種類に押さ
えるのがよい。
【0019】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によるタッ
チパネルは、透明フィルムが変形しやすい中央部で押圧
する場合も、接着剤でガラス基板に接合されているため
に変形しにくい周辺部で押圧する場合も、同じような押
圧力で操作できるとともに、透明フィルムがスペーサに
接触してから一段と力を入れて押し続ける必要もなくな
って、適度のクリック感を伴った好ましい感触のものと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態で、(A)は平面図、(B)
は(A)のB−B断面図である。
【図2】本発明の別の実施形態の平面図である。
【図3】従来のタッチパネルで、(A)は平面図、
(B)は(A)のB−B断面図である。
【図4】従来のタッチパネルのガラス基板の平面図であ
る。
【図5】従来のタッチパネルの透明フィルムの平面図で
ある。
【図6】従来のタッチパネルの透明電極と接続電極の関
係を示す拡大断面図である。
【図7】従来のタッチパネルの動作を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2、7 透明電極 3、4、8、9、10、11 接続電極 5 スペーサ 6 透明フィルム 12 端子電極部 13 接着剤 25 導電ボール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上に形成した透明電極と透明
    フィルム上に形成した透明電極を、隙間を設けて対向さ
    せて構成するタッチパネルにおいて、 ガラス基板の透明電極上に導電ボール群を配置したこと
    を特徴とするタッチパネル。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のタッチパネルにおい
    て、 ガラス基板の透明電極上に導電ボール群を配置するの
    は、周辺の接合部寄りの領域であることを特徴とするタ
    ッチパネル。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のタッチ
    パネルにおいて、導電ボールの直径を周辺部から中央部
    にかけて漸次小さくしてあることを特徴とするタッチパ
    ネル。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3に記載のタッチ
    パネルにおいて、導電ボールは導電被覆したプラスチッ
    クボールまたはガラスボール、あるいは導電性の金属ボ
    ールであることを特徴とするタッチパネル。
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