JP2004178106A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】データ入力時の押圧力が軽く、ニュートンリングの発生が少なく、且つリニアリティに優れたタッチパネルを提供する。
【解決手段】透明絶縁基板１１ａ、１ａの片面に透明電極１１ｂ、１ｂを設けた一対の上下基板４１、５１により挟み込むシール剤８の全周での厚みに対して、このシール剤内側に方形配置される凸状の引き回し配線４２、４３、５２、５３の厚みを僅かに大きく形成したタッチパネルにおいて、上下基板重ね合わせの際、前記シール剤８の全周部を加圧状態で接着することより、上基板５１の断面形状が周辺部で略台形形状で、中央付近では極めてなだらかな湾曲形状を得ることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【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、液晶ディスプレイやブラウン管等の画面上に配置し、透視した画面の指示に従って使用者が情報の表示画面を指やペン等で直接押してデータの入カが行われるタッチパネルに関し、特にニュートンリング発生防止や画像視認性の改善を図るためのタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるタッチパネルは、可撓性を有する透明絶縁基板とその下面に形成された透明電極とからなる上基板と、透明絶縁基板とその上面に形成された透明電極とからなる下基板とが、所定の空間を隔てて透明電極同士が対面するように配置されている。このタッチパネルにおいて、上基板の上部を入力ペンまたは指で押圧したとき、上基板が撓んでその押圧点において上基板の透明電極が下基板の透明電極と接触する。そして、その接触点の座標が電気抵抗の測定によって検知されて、入力情報が読取られる。
【０００３】
このようなタッチパネルでは、一般にニュートンリングと呼ばれる接触点を中心として発生する干渉縞を防止したり、繰り返し押圧による耐久性防止の目的で、上基板の断面形状を、周辺部に対し中央部が外側に微小湾曲する様に凸状に形成する方法が開示されている（例えば、実用新案文献１参照。）
【０００４】
図４に従来技術を示す。図４は従来技術におけるタッチパネルを示し、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＦ−Ｆ断面図を示す。従来例におけるタッチパネル１０は、下基板１と可撓性を有する上基板１１とを備えている。前記下基板１は樹脂、ガラス等の透明絶縁基板１ａと、この透明絶縁基板１ａの上面に形成される透明電極１ｂとで形成される。又、前記透明電極１ｂ上には、ドットスペーサ６がマトリックス状に配置されている。更に、前記下基板１上にシール剤８を介して、前記上基板１１が装着されており、この上基板１１は樹脂、マイクロガラス等からなる透明絶縁基板１１ａと、この透明絶縁基板１１ａの下面に前記透明電極１ｂに対向する透明電極１１ｂとが設けられている。又、前記上下基板１、１１は前記透明電極１ｂ、１１ｂに接続する引き回し配線１２、１３、２、３が方形配置となるように対向配置されている。
【０００５】
この様な構成のタッチパネルの上基板を中央部凸状形状とする方法としては、シール剤の一部に封口２１を形成し、内部が大気圧よりやや高い程度に保つために封口より窒素、空気などの気体を挿入し、下基板に対し可撓性が低く設定されている上基板を外側に微小湾曲させ、必要に応じて封口処理する等の手法が採られる。湾曲量Ｗ’としては高さ１０〜４００μｍを設定する。
【０００６】
【実用新案文献１】
登録実用新案第３０４８３３３号公報（第１頁）
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来例においては上基板の湾曲が大きすぎると中央付近で下基板１との間隔が大きくなり、データ入力時の押圧力が増大し、且つリニアリティが崩れ操作性が悪くなるという問題があった。又、封口付近での膨らみが大きく、反対側では小さい、という形状のアンバランスの問題も避けられなかった。
【０００８】
逆に湾曲量が小さすぎると効果が少なくなる問題があった。封口より気体を封入する方法では封入気体の圧力調整のみで湾曲量をコントロールすることが困難なためであり、この様な問題は上下基板が共にガラスで構成されるタッチパネルに顕著に発生していた。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は、このような従来の課題を解決し、上基板をニュートンリングの発生が起こりにくい適切な形状に設定し、見栄えを良くすると共にデータ入力時の押圧力が軽く、且つリニアリティが良好で操作性に優れたタッチパネルを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に係わるタッチパネルは、透明絶縁基板の片面に透明電極を設けた一対の上下基板を前記透明電極側を内側にしてシール剤を介して対向配置してなり、前記上下基板が前記透明電極に接続し方形配置される引き回し配線を有したタッチパネルにおいて、前記引き回し配線の厚みが前記シール剤の厚みより僅かに厚い寸法であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の発明に係わるタッチパネルは、前記引き回し配線の厚みと前記シール剤の厚みの差が０．５〜４μｍの範囲であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明に係わるタッチパネルは、前記引き回し配線の幅が０．２５〜１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４の発明に係わるタッチパネルは、請求項１ないし３に記載のタッチパネルにおいて、前記引き回し配線は銀、ニッケル等の金属或いはカーボンなどの導電性微小粉末を分散させた樹脂バインダーに所定の寸法のガラス、樹脂またはステンレスなどの同一寸法のボールを拡散添加したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５の発明に係わるタッチパネルは、請求項１又は２記載のタッチパネルにおいて、前記上基板及び前記下基板を構成する透明絶縁基板は、いずれもガラス材からなることを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００１５】
図１、図２、図３は本発明におけるタッチパネルの実施形態を説明するための図である。図１は本発明の実施形態のタッチパネルを示し、図１（ａ）は、タッチパネルの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図２は、本実施形態におけるタッチパネルの下基板を示し、図２（ａ）は、下基板の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＡ部を示す部分拡大断面図である。図３は、実施形態におけるタッチパネルの上基板を示し、図３（ａ）は、上基板の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、図３（Ｃ）は、図３（ｂ）のＢ部を示す拡大断面図である。本実施形態におけるタッチパネルは、前記上下基板のシール剤の内側に方形配置される引き回し配線の厚さを前記上基板と前記下基板とを対向配置させて固定するシール剤８の厚さより僅かに厚い形状としたことを特徴としている。以下、図１、図２、図３を用いて本実施形態におけるタッチパネルについて説明する。
尚、図３における矢印断面（ｂ）及びその拡大図（ｃ）は平面図（ａ）に対して一般的な図示方法（第３角図法）としては天地方向が逆であるが、図２との比較を容易にする目的で上下逆方向で図示している。又、従来例と同一部分については同一番号を付与してその説明は省略する。以下図１、図２、図３を用いて本実施形態におけるタッチパネルについて説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態におけるタッチパネル３０は、下基板４１と可撓性を有する上基板５１とを備えている。前記下基板４１には透明絶縁基板１ａと、この透明絶縁基板１ａの上面に形成されている透明電極１ｂとが設けられている。又、前記透明電極１ｂ上には、ドットスペーサ６がマトリックス状に配置されている。更に、前記下基板４１上にシール剤８を介して前記上基板５１が装着されており、この上基板５１には、透明絶縁基板１１ａと、この透明絶縁基板１１ａの下面に前記透明電極１ｂに対向する透明電極１１ｂとが設けられている。更に、上基板５１には、偏光板１８が貼付けされる場合もあり、又それによる光透過率の減衰と画像視認性の改善を図るため下基板４１には位相差板１９が貼付けされている。
【００１７】
又、前記上下基板５１、４１は前記透明電極１１ｂ、１ｂに接続する引き回し配線５２、５３、４２、４３を有し、上下基板５１、４１で前記引き回し配線５２、５３、４２、４３が方形配置となるように対向配置されている。更に、前記上基板５１の引き回し配線５２、５３の他端５４、５５と導電性接着剤で接続される独立の連絡電極４４、４５が対置側基板、即ち、下基板４１に設けられている。又、前記引き回し配線４２、４３と前記連絡電極４４、４５の他端とはタッチパネルの一辺においてまとめられ、ＦＰＣ圧着用電極部７におけるＦＰＣ圧着用電極の端部と接続されている。前記引き回し配線５２、５３、４２、４３、連絡電極４４、４５、引き回し配線５２、５３の他端５４、５５は、その厚さが前記上基板５１と前記下基板４１との隙間より僅かに厚い形状になっている点が特徴である。
【００１８】
前記引き回し配線５２、５３、４２、４３、及び連絡電極４４、４５は、一般的には材料として銀、ニッケル等の金属或いはカーボンなどの導電性の粉末を樹脂バインダー中に分散させた導電性ペーストが使用されており、スクリーン印刷、オフセット印刷、などの印刷法、刷毛塗法などによって形成される。
【００１９】
また、前記シール剤８は、エポキシ樹脂接着剤やアクリル樹脂接着剤等が選択され、スクリーン印刷等の方法で、１〜２．５ｍｍの範囲の幅で形成される。このシール剤８には、所要の大きさのプラスチックボールやファイバーガラス等のスペーサ部材が分散されており、このスペーサ部材でもって下基板１１と上基板４１を所要の間隔に保持する役目を成している。
【００２０】また、前記導電性接着剤としては、たとえばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂中に導電性金属粉末、或いはアルミナ、ガラスなどの無機絶縁粒の表面を金、ニッケルなどの導電層で被覆したものを含有させたものを用いることが出来る。
【００２１】
本実施形態においては、下基板４１と上基板５１とをシール剤８を介して貼着すると、前記引き回し配線５２、５３、４２、４３の厚さが前記シール剤８の厚さよりも僅かに大きいために前記上基板５１における前記シール剤８の内側に相当する位置が外側に向かって膨らみ、上基板５１の中央付近が外側に向かって膨らむように変形し、前記上基板５１の中央から前記引き回し配線５２、５３、４２、４３の付近までが極めてなだらかな湾曲形状（図示できぬ程度）となり図１（ｂ）に示すように、その断面形状が略台形形状となる。
【００２２】
図２に示すように下基板４１は、板厚が１．１ｍｍの透明なガラスからなる透明絶縁基板１ａと、この透明絶縁基板１ａの片面でシール剤８の内側に形成される透明電極１ｂとが設けられている。前記透明電極１ｂに接続される引き回し配線４２、４３の厚さは、前記シール剤８の厚さより大きく設定されており、図２（ｃ）に示すように、前記上基板５１と前記下基板４１との隙間と、前記引き回し配線４２、４３の厚みとの差Ｈの値は０．５〜４μｍの範囲が好ましいことが実験的に確認されている。本実施形態においては大きさが７インチの基板を使用し、前記シール剤８に直径が８μｍのスペーサ部材を分散混入し、前記引き回し配線４２、４３は銀、ニッケル等の金属或いはカーボンなどの導電性の粉末を樹脂バインダー中に分散させた導電性ペースト中に、表面に無電解ニッケルメッキを施した後に金メッキで仕上げした０．５μｍ厚の金属被膜を形成して粒径が１１μｍとしたガラスボール（図示せず）を４０重量％拡散添加させたものを、スクリーン印刷にて形成し、前記シール剤の焼成工程においてシール剤層が硬化する途中の、いわゆる半乾きの状態で十分な剛性を有する平坦なガラス板、又は精密仕上げされた金属板により下基板４１の透明絶縁基板１ａとサンドイッチした状態で押圧することにより、前記金属被膜ガラスボールが前記引き回し配線４２、４３のスペーサ材の役割をなし、これにより前記引き回し配線４２、４３の厚みが正確に１１μｍに形成され、図２（ｃ）に示すように、前記シール剤８の厚みと、前記引き回し配線４２、４３の厚みとの差Ｈの値は３μｍに確保される。
【００２３】
この後工程の、上下基板重ね合わせの際、図１（ｂ）の前記上基板５１のシール剤８の上部付近を下基板４１方向に押圧力を加えて加圧接着することにより、前記上基板５１における前記シール剤８の内側に相当する位置が外側に向かって膨らみ、前記上基板５１の中央から前記引き回し配線５２、５３、４２、４３の付近までが極めてなだらかな湾曲形状となり、図１（ｂ）に示すように、その断面形状を略台形形状とすることができる。
【００２４】
本実施形態においては上記の寸法設定によって前記シール剤８の厚みと前記上基板５１上の前記引き回し配線４２、４３の厚さとの差Ｈの値を３μｍとした。又、前記引き回し配線４２、４３の幅Ｗの値は０．２５ｍｍより小さいと電気抵抗が大きくなり好ましくない。又、幅Ｗの値が１．０ｍｍより大きいと入力画面のアクティブエリアが小さくなり好ましくない。従って前記引き回し配線４２、４３の幅Ｗの値は、０．２５〜１．０ｍｍの範囲が好ましく、本実施形態においては、０．７ｍｍに設定した。
【００２５】
本実施形態では前記引き回し配線４２、４３中にガラスボールを４０重量％添加しているが、前記ガラスボール表面に金メッキによる導電膜を形成しているので、前記引き回し配線４２、４３の導電性が劣化しないことが実験により確かめられている。又、導電膜を形成しないガラスボールをそのまま添加しても、硬化前のペースト中の銀やカーボンなどの導電性の微粉末がガラスボール表面に付着して連鎖し、前記引き回し配線４２、４３の導電性に殆ど劣化が生じないことが実験によって確認されている。一般にスペーサ類はそのバラツキが０．０５μｍ以内程度に管理されているので、表面に金属被膜を形成しない方が前記引き回し配線４２、４３の厚みをより正確に管理できる。
【００２６】
前記引き回し配線４２、４３のスペーサとして用いるボールは、粒径が０．１μｍ未満程度にバラツキが押さえられているものならばガラスに限定されることなく、樹脂球、セラミック球等が同じように使用できる。又、ファイバー状のスペーサを用いても同様な効果を得ることができる。更に、導電性ペーストに混合するスペーサ粒子の混合割合も４０重量％に限定されるものでなく、３０％〜４５％の範囲であれば同等の効果が得られることも実験によって確認されている。
【００２７】
図３に示すように上基板５１は、板厚が０．２ｍｍ程度のマイクロガラス板からなる透明絶縁基板１１ａと、この片面でシール剤８の内側に形成される透明電極１１ｂとが設けられている。前記透明電極１１ｂに接続される引き回し配線５２、５３の厚さは、前記シール剤８の厚さより大きく設定されており、図３（ｃ）に示すように、前記上基板５１と前記下基板４１との隙間と、前記引き回し配線５２、５３の厚さとの差Ｈの値は０．５〜４μｍの範囲が好ましい。前記引き回し配線５２、５３は、前記下基板４１における引き回し配線４２、４３と同様な方法により、その厚さが１１μｍとなるように形成し、前記上基板５１と前記下基板４１との隙間と前記引き回し配線５２、５３の厚さとの差Ｈの値を下基板４１の引き回し配線４２、４３の形成方法と全く同じ３μｍとした。又、前記引き回し配線５２、５３の形成幅寸法Ｗも前記引き回し配線４２、４３と同じく０．２５〜１．０ｍｍの範囲が好ましく、本実施形態においては同じく０．７ｍｍに設定した。
【００２８】
尚、本発明のタッチパネルにおいては下基板４１に形成する引き回し配線４２、４３の上端が上基板５１の下面と、又、上基板５１に形成する引き回し配線５２、５３の下端が下基板４１の上面と接触する構成であるため、それぞれの接触部分に透明電極が形成されたままでは上下電極が常時短絡状態となってしまうため、これを防止する目的で、電気的導通を避けたい部分の引き回し配線に対応する位置の透明電極を除去しておくことが必要であることは言うまでもない。
【００２９】
このように本願発明にあってはタッチパネルのほぼ全周に形成する前記シール剤８の厚みに対して、下基板４１側に形成される引き回し配線４２、４３の厚みと上基板５１側に形成される引き回し配線５２、５３とが上下基板の重ね合わせにより方形配置となるため、下基板４１側引き回し配線４２、４３の厚みが上基板５１側引き回し配線５２、５３のそれと同一寸法に設定し、かつ前記シール剤８の厚みに対して０．５〜４μｍの範囲でばらつきなく設定することにより、前記上基板５１の中央から前記引き回し配線５２、５３、４２、４３の付近までが極めて微小な湾曲断面を有する略台形形状とすることができるのである。
【００３０】
以上のように本実施形態におけるタッチパネル３０は、シール剤８の内側に相当する位置に配置される引き回し配線５２、５３、４２、４３の厚さを上基板５１と下基板４１との隙間より僅かに厚く設定することにより、上基板５１の外周が引き回し配線５２、５３、４２、４３を支点にシール剤８に加圧接着されることにより発生する応力の作用によって、前記上基板５１の中央から前記引き回し配線５２、５３、４２、４３の付近までの断面形状が外側に向かって極めて僅かに湾曲した略台形形状を維持することが可能となり、データ入力時の押圧力が軽く、リニアリティが良好なタッチパネルを得ることができる。また、シール剤８と引き回し配線５２、５３、４２、４３との寸法差により、上基板５１の中央付近が僅かに外側に湾曲するする断面形状を得る方法であるため、気体を封入して湾曲形状断面を得る方法に比較し、断面形状のコントロールが容易であり、ニュートンリングの発生の少ないタッチパネルを得ることができる。
【００３１】
又、本実施形態においては透明絶縁基板の材質としてガラス板を例として説明したが、この他にポリカーボネート等の透明樹脂板を使用した場合においても、同様の効果を得ることができるが、ガラス板を用いたタッチパネルの方がデータ入力時における押圧力軽減の点でより大きい効果を期待できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、本発明のタッチパネルによれば、シール剤の内側に相当する位置に配置される引き回し配線部の厚さを、シール剤の厚さ、すなわちシール剤上の上基板と下基板との隙間より僅かに厚く設定することにより、上基板の外周が引き回し配線を支点にシール剤に加圧接着されることにより発生する応力の作用によって、前記上基板５１の中央から前記引き回し配線の付近までの断面形状が外側に向かって極めて僅かに湾曲した略台形形状を維持することが可能となり、データ入力時の押圧力が軽く、リニアリティが良好なタッチパネルを得ることができる。また、シール剤と引き回し配線部との寸法差により、上基板５１の中央付近が僅かに外側に湾曲するする断面形状を得る方法であるため、気体を封入して湾曲形状断面を得る方法に比較し、断面形状のコントロールが容易であり、ニュートンリングの発生の少ない優れたタッチパネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるタッチパネルを示し、図１（ａ）は、タッチパネルの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるタッチパネルの上基板を示し、図２（ａ）は上基板の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）のＡ部を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明の下基板を示し、図３（ａ）は、上基板の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＢ部を示す部分拡大断面図である。
【図４】従来例を説明する断面図図である。
【符号の説明】
１、４１ 下基板
１ａ 下基板の透明絶縁基板
１ｂ 下基板の透明電極
２、４２、４３ 下基板の引き回し配線
４４、４５ 連絡電極
６ ドットスペーサ
７ ＦＰＣ圧着電極部
８ シール剤
９ ＦＰＣ
１０、３０ タッチパネル
１１、５１ 上基板
１１ａ 上基板の透明絶縁基板
１１ｂ 上基板の透明電極
１２、１３、５２、５３ 上基板の引き回し配線
１４、１５、５４、５５ 上基板の引き回し配線の他端
２１ 封口

Claims (5)

1. 透明絶縁基板の片面に透明電極を設けた一対の上下基板を前記透明電極側を内側にしてシール剤を介して対向配置してなり、前記上下基板が前記透明電極に接続し方形配置される引き回し配線を有したタッチパネルにおいて、
   前記引き回し配線の厚みが前記シール剤の厚みより僅かに厚い寸法であることを特徴とするタッチパネル。
2. 前記引き回し配線の厚みと前記シール剤の厚みの差が０．５〜４μｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載タッチパネル。
3. 前記引き回し配線の幅が０．２５〜１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載のタッチパネル。
4. 前記引き回し配線は銀、ニッケル等の金属或いはカーボンなどの導電性微小粉末を分散させた樹脂バインダーに所定の寸法のガラス、樹脂またはステンレスなどの同一寸法のボールを拡散添加したことを特徴とする請求項１ないし３に記載のタッチパネル。
5. 前記上基板及び前記下基板を構成する透明絶縁基板は、いずれもガラス材からなることを特徴とする請求項１又は２記載のタッチパネル。

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