JP2004272651A - タッチパネル及びそれを備えた画面入力型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】長期的に品質の安定した振動で感知するタッチパネルを得る。
【解決手段】可撓性を有する方形の上透明絶縁基板６２の下面に透明電極と引き回し電極１４、１５とを設けた上基板と、方形の下透明絶縁基板５２の上面に透明電極と引き回し電極４、５と透明樹脂にて形成したドットスペーサとを設けた下基板と、を所定の隙間を持たせて対向配置して、絶縁性のシール材６７で前記上基板と下基板の外周域を周回して接合したタッチパネル５０において、前記上基板と下基板に、対向する一対の短辺の片方側に、対面して延設した第１の額縁６２ａ、５２ａを設け、該上基板の第１の額縁６２ａに圧電素子６５を設け、該上基板と下基板の第１の額縁の一部分を接着剤６７ｅ２、６７ｆ２で接着固定する。
【選択図】 図１
【解決手段】可撓性を有する方形の上透明絶縁基板６２の下面に透明電極と引き回し電極１４、１５とを設けた上基板と、方形の下透明絶縁基板５２の上面に透明電極と引き回し電極４、５と透明樹脂にて形成したドットスペーサとを設けた下基板と、を所定の隙間を持たせて対向配置して、絶縁性のシール材６７で前記上基板と下基板の外周域を周回して接合したタッチパネル５０において、前記上基板と下基板に、対向する一対の短辺の片方側に、対面して延設した第１の額縁６２ａ、５２ａを設け、該上基板の第１の額縁６２ａに圧電素子６５を設け、該上基板と下基板の第１の額縁の一部分を接着剤６７ｅ２、６７ｆ２で接着固定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ、カーナビゲーション、自動販売機、複写機、各種端末機等の機器において、液晶ディスプレイ等の表示画面上に配置し、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で直接押してデータの入力が行われるタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における抵抗膜式タッチパネルは、可撓性を有する透明絶縁基板の下面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し電極を形成した上基板と、同じく上面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し電極を形成し、前記透明電極の上面にドットスペーサを一定間隔に配設した下基板とが、所定の隙間を持って透明電極同士が対面するような配置構造を取っている。そして、このタッチパネルを液晶表示装置等の表示装置の上面側に配置して使用される。表示装置の表示部分に位置する所のタッチパネルを指又はペンで押すことによって、タッチパネルの上基板が撓んでその押した所の透明電極が下基板の透明電極に接触し、そして、その接触点の位置が電気抵抗の測定によって検知されて入力情報が読みとられる。
【０００３】
以下、従来例を図７〜１０用いて説明する。図７は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図８は図７におけるＥ−Ｅ断面図、図９は図７における下基板の平面図、図１０は図７における上基板の平面図を示している。
【０００４】
図７、図８、図９、図１０に示すように、従来例のタッチパネル２０は形状が方形形状をなす下基板１と可撓性を有する上基板１１とを備えている。下基板１は、板厚が１．１ｍｍの透明な方形のガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に方形形状に形成された透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて透明絶縁基板２の片方端にある点線枠で囲ったＦＰＣ取付部Ｓまで延設した一対の引き回し電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された接続電極６、７と、透明電極３上にマトリックス状に配置したドットスペーサ８とで構成されている。尚、上記接続電極６、７は、後述する上基板１１の引き回し電極１４、１５に導通接続を行うためにＦＰＣ取付部Ｓ近辺に設けられている。
【０００５】
上基板１１は、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形形状のマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に方形形状に形成されている透明電極１３と、この透明電極１３の図中左右の対向する両辺に沿って接続形成されてＦＰＣ取付部Ｓ方向に向かって延設された一対の引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【０００６】
そして、上下基板１１、１の引き回し電極１４、１５及び４、５が方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに１０μｍ前後の隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、１とを固定すると共に、上下基板１１、１の外周域を周回してシールしている。更に、上基板１１に設けられた引き回し電極１４及び１５は、接続部Ｂ及びＡの場所において、その先端部１４ａ、１５ａが下基板１に設けた接続電極６及び７と導電性接着剤を介して接続され、導通がとられている。
【０００７】
また、シール材１７は、図中中央上部において、封口材１９で封口した封口部Ｄを有している。
【０００８】
また、防眩性を高めて透視性や品質表示を良くするために、上基板１１の上面には偏光板１８、下基板１の下面には位相差板１６が貼付けられている。また、下基板１のＦＰＣ取付部ＳにはＦＰＣ９が取り付けられて外部との導通が図られるようになっている。
【０００９】
上記構造を成すタッチパネル２０の各構成要素部品は次のようになっている。下基板１を構成する透明絶縁基板２は透明なガラスが用いられる。このガラスはソーダガラスや石英ガラス、アルカリガラス、ほうけい酸ガラス、普通板ガラス等が利用でき、反り等が起きない程度の厚さのものが使われる。多くは０．７〜１．１ｍｍのものが選択される。上基板１１を構成する透明絶縁基板１２は可撓性を必要とするところなので透明な薄板ガラスや透明なプラスチックフイルムが用いられる。一般的に、耐熱性が求められる機器（例えば、カーナビゲーション等）にはガラスが使用される。上記従来例は耐熱性や衝撃性にも強く、且つ可撓性も有する０．２ｍｍ厚みのほうけい酸ガラスからなるマイクロガラス（マイクロシートガラス）を使っている。
【００１０】
下基板１を構成する透明電極３及び上基板１１を構成する透明電極１３は錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜で、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成する。この透明電極３及び１３は高抵抗値であることが求められるため２５０〜５００オングストロームの範囲で非常に薄く形成する。このＩＴＯ膜は、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。
【００１１】
下基板１を構成する引き回し電極４、５、接続電極６、７、及び上基板１１を構成する引き回し電極１４、１５は、透明電極３、１３に電圧印加するために設けるもので、銀粉や銅粉等の高導電性金属粉を熱硬化性のエポキシ樹脂等に混ぜ合わせてインク化したものをスクリーン印刷等の印刷方法で形成する。タッチパネルの性能上、これらの電極の抵抗値が低ければ低いほど良いものであり、一般に、透明電極のシート抵抗値に対してこれらの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、これらの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押さえる設計がなされている。
【００１２】
下基板１を構成するドットスペーサ８は、押圧した部分以外の部分の透明電極同士が接触しないために設けるもので、透明なアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、その他の透明な樹脂材料をスクリーン印刷等の方法でドットマトリックス状に一定間隔に形成し、その後、熱または紫外線で硬化処理を施して形成する。このドットスペーサ８は目に見えない大きさであることが求められることから、直径３０〜６０μｍ、高さは２〜５μｍ、ドット間隔は１〜８ｍｍの範囲で設計される。
【００１３】
シール材１７は、スペーサボールを分散させた熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤やアクリル樹脂接着剤等をスクリーン印刷等の方法で印刷して形成する。ここで使われるスペーサボールは上基板１１と下基板１との隙間を一定隙間に保持するために設けるもので、所定の大きさの絶縁性のあるプラスチックボールやファイバーガラス等が利用される。このプラスチックボールやファイバーガラスの大きさは、上基板１１の透明絶縁基板１２の材質や厚さによって異なるが、０．２ｍｍのマイクロガラスを使用した場合は概ね１０μｍ前後の径のものが選択される。このシール材１７は上基板１１または下基板１の何れか一方に印刷した後、上基板１１と下基板１とを位置を合わせて貼合わせ、加圧の下で加熱処理を施して硬化させ、接着固定を行っている。また、このシール材１７は上基板１１と下基板１を固定する役目と共に内部に水分やゴミ等の進入を防止するシールの役目も持っている
【００１４】
偏光板１８と位相差板１６は防眩性を高めて透視性や表示品質を良くするために設けている。偏光板１８は、様々なものが使用されているが一例をあげると、ポリビニールアルコールフイルムを常法により一軸延伸することによって厚さが２０μｍの偏光フイルムを作成し、この両面に厚さが８０μｍのセルロース系フイルムを張り合わせて厚さ１８０μｍの偏光板としたもの等が利用できる。また、位相差板１９は、ポリカーボネイトを素材として形成され、厚さ８０μｍ程度である。
【００１５】
上記構造のタッチパネルは、一般的に、液晶表示装置等の表示装置の上に取り付き、各種の機器等に組み込まれて使用される。例えば、複写機の場合についてのその使用方法を説明する。
【００１６】
図１１は複写機の斜視図を示している。先ず、この複写機の構造を簡単に説明すると、複写機３０の本体３７は、上部の方からカバー３１があり、カバー３１の下にコピーをする用紙をセットするスクリーン台３２がある。スクリーン台３２の下にはコピーされた用紙の搬出口３３と収納場がある。前方には飛び出して操作盤３４があり、この操作盤３４にタッチパネル３５や各種のスイッチボタン３６が配設されている。タッチパネル３５の下面には液晶表示装置が取り付けられており、液晶表示装置の表示画面がこのタッチパネル３５の表示画面として現れる。コピー作業はこのタッチパネル３５の表示画面を操作して行う。
【００１７】
図１２に示す表示画面はタッチパネル３５のある表示画面を取り出して示したもので、コピー枚数を入力してコピーを実行させる表示画面を示している。この表示画面は、枚数を入力する１、２、３等の数字の表示部３５ａ、入力した枚数を表示する表示部３５ｅ、入力した枚数を−、＋で修正ができる修正表示部３５ｂ、入力枚数の枚数数字をクリアするクリア表示部３５ｃ、コピー開始の実行指示を出すコピー開始表示部３５ｄ、その他濃度調整の表示部、設定のやり直し表示部３５ｆなどの各種の表示部を有している。
【００１８】
この表示画面の操作方法は、コピーしたい枚数を数字の表示部３５ａの該当数字を指圧して枚数を入力する。次に、コピー開始表示部３５ｄを指圧してコピー作業を実行させる。入力枚数を修正したい場合は−、＋の修正表示部３５ｂを指圧して修正するとか、或いはクリア表示部３５ｃを指圧して再度入力し直す等の方法を取る。
【００１９】
このような操作方法でコピー枚数を入力指示し、コピー作業を実行させる。しかし、指圧によって確実に入力指示がされたかどうかが分からないことが起きる。この表示画面の場合は入力枚数の表示部３５ｅがあるので注意して見れば分かるのであるが、急いで操作する時とか馴れてしまった時には一々そこまで確認して行うことは少ない。そこで、指圧した時に入力指示がされたか否かが瞬時に分かるようになれば大変便利である。この点に関し、いままでに数々研究が成されてきた。その一つとして、特許文献１において、振動によって感知させる技術の開示をみている。
【００２０】
図１３は、この開示された、振動によって感知させるタッチパネル入力装置の断面図を示したものである。このタッチパネル入力装置は、液晶表示装置１０２と液晶表示装置１０２の上面側に設けられたタッチパネル１０１と液晶表示装置２の下面側に設けられた振動ユニット１０３とで構成されている。そして、このタッチパネル入力装置はバネ１０９により支持されていて、フレーム１０８に取り付いている。また、このタッチパネル入力装置には化粧板１１０が取り付いている。
【００２１】
液晶表示装置１０２で表示された所定の表示部位のタッチパネル１０１を指圧すると電気的導通が図られて振動ユニット１０３が作動し、振動が起きる。この振動が液晶表示装置１０２を介してタッチパネル１０１の表面に伝わり、更にそれが利用者の指に伝わって感知させるものである。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなが、この構成のタッチパネル入力装置は、液晶表示装置及びタッチパネル全体を振動させるものであるから、液晶表示装置やタッチパネルの接着剤の接着部分の剥離現象や導通パターンの亀裂現象などが発生し易くなり、長期的に安定した品質保持が得られなくなる。また、バネなどの部品も必要となり、製造コストもアップしてくる。
【００２３】
【特許文献１】
特開２０００−１３７５７６号公報
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、製造コストを安くし、長期的に安定した品質保持が得られるタッチパネルを得ることを目的としたものである。そして、この目的を達成するものとして、本発明の請求項１に記載のタッチパネルは、可撓性を有する方形形状の上透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極とを設けた上基板と、方形形状の下透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明樹脂にて形成したドットスペーサとを設けた下基板と、を所定の隙間を持たせて対向配置して、絶縁性のシール材で前記上基板と下基板の外周域を周回して接合したタッチパネルにおいて、前記上基板と下基板に、対向する一対の短辺の片方側に、対面して延設した第１の額縁を設け、該上基板の第１の額縁に圧電素子を設け、該上基板と下基板の第１の額縁の一部分を接着剤で接着固定したことを特徴とするものである。
【００２５】
上基板に延設して設けた額縁に、圧電素子を配設して、上基板を振動させれば、指に振動が伝わり、確実にタッチングしたことを利用者に感知させることができる。上基板のみを振動させるので、タッチパネルの下面側に配設する液晶表示素子には全く振動の影響を与えない。また、圧電素子を設けた上基板の額縁の一部分を下基板と接着固定しているので、圧電素子によって上基板が振動し易い状態になっている。
【００２６】
また、本発明の請求項２に記載のタッチパネルは、前記下基板の対向する一対の長辺の片方側に延設した第２の額縁を設け、該第２の額縁の一部分に、前記上基板の引き回し電極と、前記下基板の引き回し電極と、前記圧電素子に接続する引き回し電極とに接続するそれぞれの接続電極パターンを集合したことを特徴とするものである。
【００２７】
下基板に第２の額縁を設け、そこにそれぞれの電極パターンを集合させ、ＦＰＣケーブルで接続して導通を図れば、１本のＦＰＣケーブルで外部との接続処理を行うことができる。複雑な配線がなくなり、その取扱が容易になる。
【００２８】
また、本発明の請求項３に記載のタッチパネルは、前記圧電素子は前記上基板の下面側に設けられていて、対面する下基板には、圧電素子が触れないように、切り欠けを設けてあることを特徴とするものである。
【００２９】
下基板に切り欠けを設けて、下基板に触れないようにして上基板の下面側に圧電素子を設ければ、圧電素子が邪魔にならない状態でタッチパネルを、或いは表示装置をまとめることができる。取扱上の注意もなくせる。
【００３０】
また、本発明の請求項４に記載のタッチパネルは、前記圧電素子は前記上基板の短辺幅の中心に設けられていることを特徴とするものである。
【００３１】
短辺幅の中心位置に圧電素子を設ければ、上基板に均一な振動分布が起き、どの位置でも一様な振動の感知を得ることができる。また、品質寿命を長くすることになる。
【００３２】
また、本発明の請求項５に記載のタッチパネルは、前記接着剤で接着固定した第１の額縁の一部分は前記上基板と下基板の長辺側の外縁部であることを特徴とするものである。
【００３３】
長辺側の外縁部を固定して、短辺側の外縁は解放しているので、上基板に振動が起きやすい。
【００３４】
また、本発明の請求項６に記載のタッチパネルは、前記接着剤で接着固定した第１の額縁の一部分は、前記上基板と下基板のコーナ部であることを特徴とするものである。
【００３５】
これも、コーナ部のみを固定しているいるので、上基板に振動が起きやすい。
【００３６】
また、本発明の請求項７に記載のタッチパネルは、前記シール材と前記接着剤は弾性エポキシ樹脂からなることを特徴とするものである。
【００３７】
弾性樹脂で上基板を支えていると、上基板に振動が起きやすくなり、また、破損などもなくなる。
【００３８】
また、本発明の請求項８に記載のタッチパネルは、第１の額縁の上基板に設けた圧電素子は、基板上にＩＴＯ膜を形成し、該ＩＴＯ膜上に導電性接着剤を介して接着固定したことを特徴とするものである。
【００３９】
上基板上にＩＴＯ膜を設けて、このＩＴＯ膜と圧電素子を導電性接着剤を介して接着固定すれば、圧電素子を上基板に堅く、確実に接続して固定することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項９に記載のタッチパネルは、圧電素子に接続する引き回し電極を、圧電素子を接着固定したＩＴＯ膜に接続していることを特徴とするものである。
【００４１】
圧電素子の引き回し電極を圧電素子を取り付けたＩＴＯ膜に接続するようにすれば、圧電素子への確かな導通接続を図ることができる。
【００４２】
また、本発明の請求項１０に記載のタッチパネルは、液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１乃至７のいずれか１つに記載のタッチパネルを備えていることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明のタッチパネルは上基板のみを振動させてパネルの確実なタッチングを感知させる。従って他の装置への振動の影響を与えない。また、タッチパネル自身もコンパクトにまとまっており、その取扱いも容易である。また、部品点数も少ないので製造コストも安くできる。各種の画面入力型表示装置に備えることによって、コスト的メリット、取扱いメリット、品質耐久性のメリットを得ることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜６をもって説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ断面図、図３は図１における下基板の平面図、図４は図１における上基板の平面図、図５は圧電素子の作用によっての上基板の撓みの状態を示した模式図、図６は本発明の第２実施形態に係るタッチパネルの平面図を示している。尚、従来例と同一構成部品を取るものは同一付号を付して説明する。
【００４５】
図１、図２より、本発明のタッチパネル５０は、主要構成部品である方形形状の上基板６１と下基板５１とをシール材６７を介して貼合わせ、それらの上下面に偏光板１８と位相差板１６を設けた構成となっている。また、本発明のタッチパネル５０は、大きく分けて、操作領域部５０ａと振動体取付領域部５０ｂとＦＰＣ取付領域部５０ｃに分けられる。
【００４６】
上記操作領域部５０ａは、液晶表示装置などの表示画像を見て、上基板６１を指圧して指示操作を行うところで、シール材６７でその周囲がシールされている。また、上記振動体取付領域部５０ｂには、上下基板６１、５１の対向する一対の短辺の片方側を延設して設けた第１の額縁６２ａ、５２ａに形成されていて、圧電素子６５が設けられている。また、上記ＦＰＣ取付領域部５０ｃは、下基板５１の対向する一対の長辺の片方側を延設して設けた第２の額縁５２ｂに形成されていて、この部分に全ての導通パターンが集合し、ＦＰＣ取付部Ｓが形成されている。そして、ＦＰＣを介して外部との導通が図られるようになっている。
【００４７】
主要構成部品である上基板５１は、図３に示すように、ガラスから成る方形形状をした透明絶縁基板５２と、この下透明絶縁基板５２の上面に方形形状に形成した透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿ってＦＰＣ取付部Ｓにまで形成した引き回し電極４と５と、後述する上基板６１の引き回し電極と接続する接続電極６、７と、後述する圧電素子６５の引き回し電極と接続する接続電極５６、５７と、透明電極３の上面に一定の間隔に形成したドットスペーサ８とで構成されている。ここでの接続電極５６、５７は接続電極６、７と同じ材料で形成される。
【００４８】
ここで、図３において、一点鎖線で示したラインはシール材６７が設けられる部分を示している。この下透明絶縁基板５２は、この一点鎖線を境にして、図中右側に、即ち、一対の短辺５２ｃ、５２ｄの片方の短辺５２ｄ側に延設した第１の額縁５２ａを有している。この第１の額縁５２ａには後述する圧電素子が納まるように切り欠け５２ｈが設けられている。また、上記した接続電極５６の先端部５６ａ、及び接続電極５７の先端部５７ａがこの額縁５２ａの所まで伸びて形成されている。一方、図中下側に、一対の長辺５２ｅ、５２ｆの片方の長辺５２ｆ側に延設した第２の額縁５２ｂを有している。そしてこの額縁５２ｂの所にＦＰＣ取付部Ｓを形成している。
【００４９】
主要構成部品である上基板６１は、図４に示すように、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形形状をしたマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる上透明絶縁基板６２と、この上透明絶縁基板６２の下面に方形形状に形成した透明電極１３と、この透明電極１３の図中左右の辺に沿って形成した引き回し電極１４、１５と、図中一点鎖線の右側に設けた圧電素子６５と、この圧電素子６５に導通を図るために設けた引き回し電極６３、６４とで構成されている。ここでの引き回し電極６３、６４は引き回し電極１４、１５と同じ材料で形成される。
【００５０】
ここで、図４において、一点鎖線で示したラインはシール材６７が設けられる部分を示している。この上透明絶縁基板６２は、この一点鎖線を境にして、図中右側に、即ち、一対の短辺６２ｃ、６２ｄの片方の短辺６２ｄ側に延設した第１の額縁６２ａを有している。この第１の額縁６２ａの下面に圧電素子６５と、それに接続する引き回し電極６３、６４を設けている。尚後述するが、この引き回し電極６３、６４は、その先端部６３ａ、６４ａにおいて、下基板５１に設けた接続電極５７、５６の先端部５７ａ、５６ａとそれぞれ接続部Ｇ及び接続部Ｆで接続される。
【００５１】
上記上基板６１と下基板５１は、ちょうど上基板６１の引き回し電極１４、１５、及び下基板５１の引き回し電極４、５が方形配置となるように、対向配置して、上下基板６１、５１とに１０μｍ前後の隙間を持たせてシール材６７で固定される。また、上基板６１に設けた引き回し電極１４、１５は、下基板５１に設けた接続電極６、７とそれぞれ図中の接続部Ａと接続部Ｂで接続されて導通が図られる。また、同様に、上基板６１に設けた圧電素子６５の引き回し電極６３は、その先端部６３ａにおいて、下基板５１に設けた接続電極５７の先端部５７ａと図中接続部Ｇの所で接続される。また、引き回し電極６４も、その先端部６４ａにおいて、下基板５１に設けた接続電極５６の先端部５６ａと図中接続部Ｆの所で接続されて、それぞれ導通が図られる。
【００５２】
ここで、上基板６１の上透明絶縁基板６２に形成した第１の額縁６２ａと下基板５１の下透明絶縁基板５２に形成した第１の額縁５２ａは、対面する位置に配置される。そして、上透明絶縁基板６２の下面に設けた圧電素子６５は、ちょうど下透明絶縁基板５２に設けた切り欠け５２ｈの所に接触しない状態で納まるようになっている。
【００５３】
また、シール材６７は、前記した操作領域部５０ａの外周四辺をシール材６７ｅ１、６７ｃ、６７ｆ１、６７ｄで囲んでシールしている。また、振動体取付領域部５０ｂは、本実施の形態では、延設した部分の辺にのみ接着剤６７ｅ２と６７ｆ２を設けている。そして、延設の外端部（図中では右側端部）は解放状態になっている。ここでの接着剤６７ｅ２、６７ｆ２はシール材６７と全く同じ材料を使っており、シール材６７ｅ１と６７ｆ１を延設して接着剤６７ｅ２、６７ｆ２を形成したものである。
【００５４】
上記シール材６７は、上下基板５１、６１の隙間量に等しい粒径のスペーサボールを分散させた弾性エポキシ樹脂接着剤を用いている。スクリーン印刷方法などの公知の方法で形成する。弾性エポキシ樹脂としては、具体的には、東レ・レギュレックス樹脂（東レ株式会社）、エポソフト（横浜ゴム株式会社）などがあって、常温硬化型ではあるが、接着性、強靱性、耐水性、柔軟性に優れた特性を有している。尚、このシール材６７に常温硬化型の樹脂接着剤を使用した場合は、常温で硬化させるものであるから、従来例で設けていた封口材での封口部は設ける必要はない。また、必ずしも弾性エポキシ樹脂を用いなければならないものでもなく、熱硬化型のエポキシ樹脂接着剤でも効果を有するものである。本実施の形態では、圧電素子６５の作用で上基板６１により振動を起こしやすくするために弾性エポキシ樹脂を使用しているものである。
【００５５】
図５は圧電素子の作用によっての上基板の撓みの状態を示した模式図である。圧電素子６５の分極方向と同一方向に電圧を印可すると圧電素子は縮み、それに連れて固定している上基板６１ｂが圧電素子の縮む方向に引きつられて図に示すように凹状に撓む。上基板６１はシール材６７ｃと６７ｄで固定されているが、圧電素子の部分で上基板６１ｂが凹状に撓むと、シール材６７ｄが支点となって、上基板６１ａ部分は凸状に撓む（ａ図）。次に、圧電素子の分極方向と逆方向に電圧を印可すると圧電素子は伸び、それにつれて上基板６１ｂは凸状に撓む。上基板６１ｂが凸状に撓むと、シール材６７ｄが支点となって上基板６１ａ部分は凹状に撓む（ｂ図）。このように、圧電素子に特定の周波数の下で交互に電圧を印可させることによって、操作領域部５０ａの上基板６１ａは凸状、凹状の撓み変形を繰り返して振動が発生する。この振動が指に感知されて、タッチパネルを完全に指示操作したことを知る。
【００５６】
上記圧電素子の制御回路は図中では省略してあるが、別つな所に設けられている。上基板６１を所望の表示位置を指圧し、上基板６１の透明電極１３と下基板５１の透明電極３とが接触すると電流が流れ、その情報が制御回路に伝わり、更に、制御回路から圧電素子６５へ情報が流れ、圧電素子６５に上記の動作を連続的に起こさせる。
【００５７】
圧電素子６５を取り付けている振動体取付領域部５０ｂにおける上基板６１は、シール材６７ｄと接着剤６７ｅ２、６７ｆ２との３方向で下基板５１と固定されていて、一方向は完全に解放状態にある。圧電素子６５は、接着剤６７ｅ２、６７ｆ２から少し離れた位置に有って、しかも片方は解放されているので、圧電素子の作用が上基板６１に良く伝わる。更に、シール材６７及び接着剤に弾性エポキシ樹脂を使用していることから、操作領域部５０ａの上基板６１に振動が起きやすくなる。
【００５８】
本実施の形態では、圧電素子６５を短辺側の額縁に、しかも、その中心位置に設けている。振動をなるべく狭い幅で起こした方が均一になりやすい。また、その振動を中心位置で起こした方が左右両方に均一に振動が伝わりやすい。このことは、指圧した指にバラツキの小さい均一な振動を感じさせることになる。また、均一な振動が起きると、振動による破損などを少なくすることになって耐久性の面でも良い効果を生む。
【００５９】
また、圧電素子６５と引き回し電極６３、６４との接続方法は、圧電素子６５の取付け部分の上基板６１にＩＴＯ膜を形成し、このＩＴＯ膜と導電性接着剤を介して圧電素子６５を接着固定している。また、このＩＴＯ膜は一部分圧電素子６５より外側にはみ出させて形成してあり（図中では省略）、このはみ出した部分のＩＴＯ膜と圧電素子６５の引き回し電極６３、６４とを接続している。
【００６０】
このような接続方法を取っているので、圧電素子６５を堅く確実に上基板６１に固定できる。また、ＩＴＯ膜を介して引き回し電極６３、６４と圧電素子６５との接続を行っているので確かな導通接続が図れる。
【００６１】
次に、図６は本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルを示している。本発明の第２実施形態に係るタッチパネル７０は、振動体取付領域部７０ｂに設ける接着剤の塗布場所が前述した第１実施形態のタッチパネル５０と異なるのみで、他の構成は全て同じである。
【００６２】
本発明の第２実施形態のタッチパネル７０は、第１実施形態のタッチパネルと同様に、操作領域部７０ａ、振動体取付領域部７０ｂ、ＦＰＣ取付領域部７０ｃを有している。そして、操作領域部７０ａはシール材７７ｅ、７７ｃ、７７ｆ、７７ｄの四辺でシールされている。また、振動体取付領域部７０ｂは、そのコーナの２箇所で接着剤７７ｇと７７ｈで上下基板６１、５１が接着固定されている。ここでの接着剤７７ｇ、７７ｈは、シール材７７と全く同じ材料のものを使用しており、第１実施形態のシール材と全く同じもので、弾性エポキシ樹脂を使用している。
【００６３】
上記構成のタッチパネル７０は、圧電素子６５から少し離れた２箇所のコーナで上基板６１と下基板５１を固定しているため、圧電素子６５の作用で上基板６１自身が良く振動するようになる。従って、利用者の指に良く振動が伝わる。
【００６４】
本発明の実施形態を説明するに当たって、圧電素子６５を上基板６１の下面に設けた構成を説明した。圧電素子６５を上基板６１の上面に設けた構成のものでも同じ効果を得る。圧電素子６５を上基板６１の上面に設ける構成は、圧電素子６５が外側に出ることから、破損などで取扱に充分注意を要する。また、装置組み込みにおいても圧電素子６５の収納をも考慮した構造が必要になる。
【００６５】
以上詳細に説明したように、本発明のタッチパネルにあっては、上基板のみを振動させて利用者の指に感知させる。従来例にあるように、液晶表示装置やタッチパネル全体を振動させるものではないので、長期的に品質が維持できて耐久性に優れたものが得られる。
【００６６】
また、圧電素子を上基板の下面側に設けているのでタッチパネルの構造がコンパクトにまとまって、取扱いが容易になっている。また、引き回し電極や接続電極を１箇所に集合してＦＰＣケーブルで外部と接続を図っているので、その取扱いが容易になっている。
【００６７】
また、振動体を短辺側の額縁で、その中心位置に設けているので、起きる振動にバラツキが小さくて均一な振動を得る。
【００６８】
また、圧電素子から少し離れた位置で上下基板を固定していること、シール材に弾性エポキシ樹脂を使用していること、から圧電素子の作用が上基板に良く伝わり、上基板に振動が起きやすくなる。
【００６９】
本発明タッチパネルを液晶表示装置などの表示装置の上に備えて画面入力型表示装置に組み込めば、品質の安定した状態で長期的に使用することが可能となる。また、利用者に均一な振動を感じさせて違和感を感じさせない。複写機、ＦＡＸ、ＡＴＭ、その他の端末装置などに利用することによって上記に述べた効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、長期的に安定した品質の下で使用が可能となる。また、振動のバラツキが小さく均一な振動が得られ、利用者に違和感を感じさせない。また、従来例より部品点数が少ないので、製造コストを安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの平面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１における下基板の平面図である。
【図４】図１における上基板の平面図である。
【図５】圧電素子の作用によっての上基板の撓みの状態を示した模式図で、（ａ）は圧電素子の分極方向と同一方向に電圧を印可したときの上基板の撓みの状態を示し、（ｂ）は圧電素子の分極方向と逆方向に電圧を印可したときの上基板の撓みの状態を示した模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るタッチパネルの平面図である。
【図７】従来のタッチパネルの平面図である。
【図８】図７におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図９】図７における下基板の平面図である。
【図１０】図７における上基板の平面図である。
【図１１】複写機の斜視図である。
【図１２】図１１におけるタッチパネルのある表示画面を示した平面図である。
【図１３】従来の振動によって感知させるタッチパネル入力装置の断面図である。
【符号の説明】
３、１３ 透明電極
４、５、１４，１５ 引き回し電極
６、７ 接続電極
８ ドットスペーサ
１６ 位相差板
１８ 偏光板
５０、７０ タッチパネル
５０ａ 操作領域部
５０ｂ 振動体取付領域部
５０ｃ ＦＰＣ取付領域部
５１ 下基板
５２ 下透明絶縁基板
５２ａ 第１の額縁
５２ｂ 第２の額縁
５２ｃ、５２ｄ、６２ｃ、６２ｄ 短辺
５２ｅ、５２ｆ、６２ｅ、６２ｆ 長辺
５２ｈ 切り欠け
５６、５７ 接続電極
６１ 上基板
６２ 上透明絶縁基板
６２ａ 第１の額縁
６３、６４ 引き回し電極
６５ 圧電素子
６７、６７ｃ、６７ｄ、６７ｅ１、６７ｆ１、 シール材
６７ｅ２、６７ｆ２ 接着剤
７７、７７ｃ、７７ｄ、７７ｅ、７７ｆ シール材
７７ｇ、７７ｈ 接着剤
Ｓ ＦＰＣ取付部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ、カーナビゲーション、自動販売機、複写機、各種端末機等の機器において、液晶ディスプレイ等の表示画面上に配置し、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で直接押してデータの入力が行われるタッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における抵抗膜式タッチパネルは、可撓性を有する透明絶縁基板の下面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し電極を形成した上基板と、同じく上面に透明電極とこの透明電極に接続する引き回し電極を形成し、前記透明電極の上面にドットスペーサを一定間隔に配設した下基板とが、所定の隙間を持って透明電極同士が対面するような配置構造を取っている。そして、このタッチパネルを液晶表示装置等の表示装置の上面側に配置して使用される。表示装置の表示部分に位置する所のタッチパネルを指又はペンで押すことによって、タッチパネルの上基板が撓んでその押した所の透明電極が下基板の透明電極に接触し、そして、その接触点の位置が電気抵抗の測定によって検知されて入力情報が読みとられる。
【０００３】
以下、従来例を図７〜１０用いて説明する。図７は従来技術におけるタッチパネルの平面図、図８は図７におけるＥ−Ｅ断面図、図９は図７における下基板の平面図、図１０は図７における上基板の平面図を示している。
【０００４】
図７、図８、図９、図１０に示すように、従来例のタッチパネル２０は形状が方形形状をなす下基板１と可撓性を有する上基板１１とを備えている。下基板１は、板厚が１．１ｍｍの透明な方形のガラスからなる透明絶縁基板２と、この透明絶縁基板２の上面に方形形状に形成された透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿って接続形成されて透明絶縁基板２の片方端にある点線枠で囲ったＦＰＣ取付部Ｓまで延設した一対の引き回し電極４及び５と、ＦＰＣ取付部Ｓ近辺に形成された接続電極６、７と、透明電極３上にマトリックス状に配置したドットスペーサ８とで構成されている。尚、上記接続電極６、７は、後述する上基板１１の引き回し電極１４、１５に導通接続を行うためにＦＰＣ取付部Ｓ近辺に設けられている。
【０００５】
上基板１１は、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形形状のマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる透明絶縁基板１２と、この透明絶縁基板１２の下面に方形形状に形成されている透明電極１３と、この透明電極１３の図中左右の対向する両辺に沿って接続形成されてＦＰＣ取付部Ｓ方向に向かって延設された一対の引き回し電極１４、１５とで構成されている。
【０００６】
そして、上下基板１１、１の引き回し電極１４、１５及び４、５が方形配置となるように対向配置し、上下基板１１、１とに１０μｍ前後の隙間を持たせてシール材１７で上下基板１１、１とを固定すると共に、上下基板１１、１の外周域を周回してシールしている。更に、上基板１１に設けられた引き回し電極１４及び１５は、接続部Ｂ及びＡの場所において、その先端部１４ａ、１５ａが下基板１に設けた接続電極６及び７と導電性接着剤を介して接続され、導通がとられている。
【０００７】
また、シール材１７は、図中中央上部において、封口材１９で封口した封口部Ｄを有している。
【０００８】
また、防眩性を高めて透視性や品質表示を良くするために、上基板１１の上面には偏光板１８、下基板１の下面には位相差板１６が貼付けられている。また、下基板１のＦＰＣ取付部ＳにはＦＰＣ９が取り付けられて外部との導通が図られるようになっている。
【０００９】
上記構造を成すタッチパネル２０の各構成要素部品は次のようになっている。下基板１を構成する透明絶縁基板２は透明なガラスが用いられる。このガラスはソーダガラスや石英ガラス、アルカリガラス、ほうけい酸ガラス、普通板ガラス等が利用でき、反り等が起きない程度の厚さのものが使われる。多くは０．７〜１．１ｍｍのものが選択される。上基板１１を構成する透明絶縁基板１２は可撓性を必要とするところなので透明な薄板ガラスや透明なプラスチックフイルムが用いられる。一般的に、耐熱性が求められる機器（例えば、カーナビゲーション等）にはガラスが使用される。上記従来例は耐熱性や衝撃性にも強く、且つ可撓性も有する０．２ｍｍ厚みのほうけい酸ガラスからなるマイクロガラス（マイクロシートガラス）を使っている。
【００１０】
下基板１を構成する透明電極３及び上基板１１を構成する透明電極１３は錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜で、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成する。この透明電極３及び１３は高抵抗値であることが求められるため２５０〜５００オングストロームの範囲で非常に薄く形成する。このＩＴＯ膜は、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。
【００１１】
下基板１を構成する引き回し電極４、５、接続電極６、７、及び上基板１１を構成する引き回し電極１４、１５は、透明電極３、１３に電圧印加するために設けるもので、銀粉や銅粉等の高導電性金属粉を熱硬化性のエポキシ樹脂等に混ぜ合わせてインク化したものをスクリーン印刷等の印刷方法で形成する。タッチパネルの性能上、これらの電極の抵抗値が低ければ低いほど良いものであり、一般に、透明電極のシート抵抗値に対してこれらの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、これらの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押さえる設計がなされている。
【００１２】
下基板１を構成するドットスペーサ８は、押圧した部分以外の部分の透明電極同士が接触しないために設けるもので、透明なアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、その他の透明な樹脂材料をスクリーン印刷等の方法でドットマトリックス状に一定間隔に形成し、その後、熱または紫外線で硬化処理を施して形成する。このドットスペーサ８は目に見えない大きさであることが求められることから、直径３０〜６０μｍ、高さは２〜５μｍ、ドット間隔は１〜８ｍｍの範囲で設計される。
【００１３】
シール材１７は、スペーサボールを分散させた熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤やアクリル樹脂接着剤等をスクリーン印刷等の方法で印刷して形成する。ここで使われるスペーサボールは上基板１１と下基板１との隙間を一定隙間に保持するために設けるもので、所定の大きさの絶縁性のあるプラスチックボールやファイバーガラス等が利用される。このプラスチックボールやファイバーガラスの大きさは、上基板１１の透明絶縁基板１２の材質や厚さによって異なるが、０．２ｍｍのマイクロガラスを使用した場合は概ね１０μｍ前後の径のものが選択される。このシール材１７は上基板１１または下基板１の何れか一方に印刷した後、上基板１１と下基板１とを位置を合わせて貼合わせ、加圧の下で加熱処理を施して硬化させ、接着固定を行っている。また、このシール材１７は上基板１１と下基板１を固定する役目と共に内部に水分やゴミ等の進入を防止するシールの役目も持っている
【００１４】
偏光板１８と位相差板１６は防眩性を高めて透視性や表示品質を良くするために設けている。偏光板１８は、様々なものが使用されているが一例をあげると、ポリビニールアルコールフイルムを常法により一軸延伸することによって厚さが２０μｍの偏光フイルムを作成し、この両面に厚さが８０μｍのセルロース系フイルムを張り合わせて厚さ１８０μｍの偏光板としたもの等が利用できる。また、位相差板１９は、ポリカーボネイトを素材として形成され、厚さ８０μｍ程度である。
【００１５】
上記構造のタッチパネルは、一般的に、液晶表示装置等の表示装置の上に取り付き、各種の機器等に組み込まれて使用される。例えば、複写機の場合についてのその使用方法を説明する。
【００１６】
図１１は複写機の斜視図を示している。先ず、この複写機の構造を簡単に説明すると、複写機３０の本体３７は、上部の方からカバー３１があり、カバー３１の下にコピーをする用紙をセットするスクリーン台３２がある。スクリーン台３２の下にはコピーされた用紙の搬出口３３と収納場がある。前方には飛び出して操作盤３４があり、この操作盤３４にタッチパネル３５や各種のスイッチボタン３６が配設されている。タッチパネル３５の下面には液晶表示装置が取り付けられており、液晶表示装置の表示画面がこのタッチパネル３５の表示画面として現れる。コピー作業はこのタッチパネル３５の表示画面を操作して行う。
【００１７】
図１２に示す表示画面はタッチパネル３５のある表示画面を取り出して示したもので、コピー枚数を入力してコピーを実行させる表示画面を示している。この表示画面は、枚数を入力する１、２、３等の数字の表示部３５ａ、入力した枚数を表示する表示部３５ｅ、入力した枚数を−、＋で修正ができる修正表示部３５ｂ、入力枚数の枚数数字をクリアするクリア表示部３５ｃ、コピー開始の実行指示を出すコピー開始表示部３５ｄ、その他濃度調整の表示部、設定のやり直し表示部３５ｆなどの各種の表示部を有している。
【００１８】
この表示画面の操作方法は、コピーしたい枚数を数字の表示部３５ａの該当数字を指圧して枚数を入力する。次に、コピー開始表示部３５ｄを指圧してコピー作業を実行させる。入力枚数を修正したい場合は−、＋の修正表示部３５ｂを指圧して修正するとか、或いはクリア表示部３５ｃを指圧して再度入力し直す等の方法を取る。
【００１９】
このような操作方法でコピー枚数を入力指示し、コピー作業を実行させる。しかし、指圧によって確実に入力指示がされたかどうかが分からないことが起きる。この表示画面の場合は入力枚数の表示部３５ｅがあるので注意して見れば分かるのであるが、急いで操作する時とか馴れてしまった時には一々そこまで確認して行うことは少ない。そこで、指圧した時に入力指示がされたか否かが瞬時に分かるようになれば大変便利である。この点に関し、いままでに数々研究が成されてきた。その一つとして、特許文献１において、振動によって感知させる技術の開示をみている。
【００２０】
図１３は、この開示された、振動によって感知させるタッチパネル入力装置の断面図を示したものである。このタッチパネル入力装置は、液晶表示装置１０２と液晶表示装置１０２の上面側に設けられたタッチパネル１０１と液晶表示装置２の下面側に設けられた振動ユニット１０３とで構成されている。そして、このタッチパネル入力装置はバネ１０９により支持されていて、フレーム１０８に取り付いている。また、このタッチパネル入力装置には化粧板１１０が取り付いている。
【００２１】
液晶表示装置１０２で表示された所定の表示部位のタッチパネル１０１を指圧すると電気的導通が図られて振動ユニット１０３が作動し、振動が起きる。この振動が液晶表示装置１０２を介してタッチパネル１０１の表面に伝わり、更にそれが利用者の指に伝わって感知させるものである。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなが、この構成のタッチパネル入力装置は、液晶表示装置及びタッチパネル全体を振動させるものであるから、液晶表示装置やタッチパネルの接着剤の接着部分の剥離現象や導通パターンの亀裂現象などが発生し易くなり、長期的に安定した品質保持が得られなくなる。また、バネなどの部品も必要となり、製造コストもアップしてくる。
【００２３】
【特許文献１】
特開２０００−１３７５７６号公報
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、製造コストを安くし、長期的に安定した品質保持が得られるタッチパネルを得ることを目的としたものである。そして、この目的を達成するものとして、本発明の請求項１に記載のタッチパネルは、可撓性を有する方形形状の上透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極とを設けた上基板と、方形形状の下透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明樹脂にて形成したドットスペーサとを設けた下基板と、を所定の隙間を持たせて対向配置して、絶縁性のシール材で前記上基板と下基板の外周域を周回して接合したタッチパネルにおいて、前記上基板と下基板に、対向する一対の短辺の片方側に、対面して延設した第１の額縁を設け、該上基板の第１の額縁に圧電素子を設け、該上基板と下基板の第１の額縁の一部分を接着剤で接着固定したことを特徴とするものである。
【００２５】
上基板に延設して設けた額縁に、圧電素子を配設して、上基板を振動させれば、指に振動が伝わり、確実にタッチングしたことを利用者に感知させることができる。上基板のみを振動させるので、タッチパネルの下面側に配設する液晶表示素子には全く振動の影響を与えない。また、圧電素子を設けた上基板の額縁の一部分を下基板と接着固定しているので、圧電素子によって上基板が振動し易い状態になっている。
【００２６】
また、本発明の請求項２に記載のタッチパネルは、前記下基板の対向する一対の長辺の片方側に延設した第２の額縁を設け、該第２の額縁の一部分に、前記上基板の引き回し電極と、前記下基板の引き回し電極と、前記圧電素子に接続する引き回し電極とに接続するそれぞれの接続電極パターンを集合したことを特徴とするものである。
【００２７】
下基板に第２の額縁を設け、そこにそれぞれの電極パターンを集合させ、ＦＰＣケーブルで接続して導通を図れば、１本のＦＰＣケーブルで外部との接続処理を行うことができる。複雑な配線がなくなり、その取扱が容易になる。
【００２８】
また、本発明の請求項３に記載のタッチパネルは、前記圧電素子は前記上基板の下面側に設けられていて、対面する下基板には、圧電素子が触れないように、切り欠けを設けてあることを特徴とするものである。
【００２９】
下基板に切り欠けを設けて、下基板に触れないようにして上基板の下面側に圧電素子を設ければ、圧電素子が邪魔にならない状態でタッチパネルを、或いは表示装置をまとめることができる。取扱上の注意もなくせる。
【００３０】
また、本発明の請求項４に記載のタッチパネルは、前記圧電素子は前記上基板の短辺幅の中心に設けられていることを特徴とするものである。
【００３１】
短辺幅の中心位置に圧電素子を設ければ、上基板に均一な振動分布が起き、どの位置でも一様な振動の感知を得ることができる。また、品質寿命を長くすることになる。
【００３２】
また、本発明の請求項５に記載のタッチパネルは、前記接着剤で接着固定した第１の額縁の一部分は前記上基板と下基板の長辺側の外縁部であることを特徴とするものである。
【００３３】
長辺側の外縁部を固定して、短辺側の外縁は解放しているので、上基板に振動が起きやすい。
【００３４】
また、本発明の請求項６に記載のタッチパネルは、前記接着剤で接着固定した第１の額縁の一部分は、前記上基板と下基板のコーナ部であることを特徴とするものである。
【００３５】
これも、コーナ部のみを固定しているいるので、上基板に振動が起きやすい。
【００３６】
また、本発明の請求項７に記載のタッチパネルは、前記シール材と前記接着剤は弾性エポキシ樹脂からなることを特徴とするものである。
【００３７】
弾性樹脂で上基板を支えていると、上基板に振動が起きやすくなり、また、破損などもなくなる。
【００３８】
また、本発明の請求項８に記載のタッチパネルは、第１の額縁の上基板に設けた圧電素子は、基板上にＩＴＯ膜を形成し、該ＩＴＯ膜上に導電性接着剤を介して接着固定したことを特徴とするものである。
【００３９】
上基板上にＩＴＯ膜を設けて、このＩＴＯ膜と圧電素子を導電性接着剤を介して接着固定すれば、圧電素子を上基板に堅く、確実に接続して固定することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項９に記載のタッチパネルは、圧電素子に接続する引き回し電極を、圧電素子を接着固定したＩＴＯ膜に接続していることを特徴とするものである。
【００４１】
圧電素子の引き回し電極を圧電素子を取り付けたＩＴＯ膜に接続するようにすれば、圧電素子への確かな導通接続を図ることができる。
【００４２】
また、本発明の請求項１０に記載のタッチパネルは、液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１乃至７のいずれか１つに記載のタッチパネルを備えていることを特徴とするものである。
【００４３】
本発明のタッチパネルは上基板のみを振動させてパネルの確実なタッチングを感知させる。従って他の装置への振動の影響を与えない。また、タッチパネル自身もコンパクトにまとまっており、その取扱いも容易である。また、部品点数も少ないので製造コストも安くできる。各種の画面入力型表示装置に備えることによって、コスト的メリット、取扱いメリット、品質耐久性のメリットを得ることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜６をもって説明する。ここで、図１は本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ断面図、図３は図１における下基板の平面図、図４は図１における上基板の平面図、図５は圧電素子の作用によっての上基板の撓みの状態を示した模式図、図６は本発明の第２実施形態に係るタッチパネルの平面図を示している。尚、従来例と同一構成部品を取るものは同一付号を付して説明する。
【００４５】
図１、図２より、本発明のタッチパネル５０は、主要構成部品である方形形状の上基板６１と下基板５１とをシール材６７を介して貼合わせ、それらの上下面に偏光板１８と位相差板１６を設けた構成となっている。また、本発明のタッチパネル５０は、大きく分けて、操作領域部５０ａと振動体取付領域部５０ｂとＦＰＣ取付領域部５０ｃに分けられる。
【００４６】
上記操作領域部５０ａは、液晶表示装置などの表示画像を見て、上基板６１を指圧して指示操作を行うところで、シール材６７でその周囲がシールされている。また、上記振動体取付領域部５０ｂには、上下基板６１、５１の対向する一対の短辺の片方側を延設して設けた第１の額縁６２ａ、５２ａに形成されていて、圧電素子６５が設けられている。また、上記ＦＰＣ取付領域部５０ｃは、下基板５１の対向する一対の長辺の片方側を延設して設けた第２の額縁５２ｂに形成されていて、この部分に全ての導通パターンが集合し、ＦＰＣ取付部Ｓが形成されている。そして、ＦＰＣを介して外部との導通が図られるようになっている。
【００４７】
主要構成部品である上基板５１は、図３に示すように、ガラスから成る方形形状をした透明絶縁基板５２と、この下透明絶縁基板５２の上面に方形形状に形成した透明電極３と、この透明電極３の図中上下の対向する両辺に沿ってＦＰＣ取付部Ｓにまで形成した引き回し電極４と５と、後述する上基板６１の引き回し電極と接続する接続電極６、７と、後述する圧電素子６５の引き回し電極と接続する接続電極５６、５７と、透明電極３の上面に一定の間隔に形成したドットスペーサ８とで構成されている。ここでの接続電極５６、５７は接続電極６、７と同じ材料で形成される。
【００４８】
ここで、図３において、一点鎖線で示したラインはシール材６７が設けられる部分を示している。この下透明絶縁基板５２は、この一点鎖線を境にして、図中右側に、即ち、一対の短辺５２ｃ、５２ｄの片方の短辺５２ｄ側に延設した第１の額縁５２ａを有している。この第１の額縁５２ａには後述する圧電素子が納まるように切り欠け５２ｈが設けられている。また、上記した接続電極５６の先端部５６ａ、及び接続電極５７の先端部５７ａがこの額縁５２ａの所まで伸びて形成されている。一方、図中下側に、一対の長辺５２ｅ、５２ｆの片方の長辺５２ｆ側に延設した第２の額縁５２ｂを有している。そしてこの額縁５２ｂの所にＦＰＣ取付部Ｓを形成している。
【００４９】
主要構成部品である上基板６１は、図４に示すように、板厚が０．２ｍｍの可撓性のある透明な方形形状をしたマイクロガラス（マイクロシートガラス）からなる上透明絶縁基板６２と、この上透明絶縁基板６２の下面に方形形状に形成した透明電極１３と、この透明電極１３の図中左右の辺に沿って形成した引き回し電極１４、１５と、図中一点鎖線の右側に設けた圧電素子６５と、この圧電素子６５に導通を図るために設けた引き回し電極６３、６４とで構成されている。ここでの引き回し電極６３、６４は引き回し電極１４、１５と同じ材料で形成される。
【００５０】
ここで、図４において、一点鎖線で示したラインはシール材６７が設けられる部分を示している。この上透明絶縁基板６２は、この一点鎖線を境にして、図中右側に、即ち、一対の短辺６２ｃ、６２ｄの片方の短辺６２ｄ側に延設した第１の額縁６２ａを有している。この第１の額縁６２ａの下面に圧電素子６５と、それに接続する引き回し電極６３、６４を設けている。尚後述するが、この引き回し電極６３、６４は、その先端部６３ａ、６４ａにおいて、下基板５１に設けた接続電極５７、５６の先端部５７ａ、５６ａとそれぞれ接続部Ｇ及び接続部Ｆで接続される。
【００５１】
上記上基板６１と下基板５１は、ちょうど上基板６１の引き回し電極１４、１５、及び下基板５１の引き回し電極４、５が方形配置となるように、対向配置して、上下基板６１、５１とに１０μｍ前後の隙間を持たせてシール材６７で固定される。また、上基板６１に設けた引き回し電極１４、１５は、下基板５１に設けた接続電極６、７とそれぞれ図中の接続部Ａと接続部Ｂで接続されて導通が図られる。また、同様に、上基板６１に設けた圧電素子６５の引き回し電極６３は、その先端部６３ａにおいて、下基板５１に設けた接続電極５７の先端部５７ａと図中接続部Ｇの所で接続される。また、引き回し電極６４も、その先端部６４ａにおいて、下基板５１に設けた接続電極５６の先端部５６ａと図中接続部Ｆの所で接続されて、それぞれ導通が図られる。
【００５２】
ここで、上基板６１の上透明絶縁基板６２に形成した第１の額縁６２ａと下基板５１の下透明絶縁基板５２に形成した第１の額縁５２ａは、対面する位置に配置される。そして、上透明絶縁基板６２の下面に設けた圧電素子６５は、ちょうど下透明絶縁基板５２に設けた切り欠け５２ｈの所に接触しない状態で納まるようになっている。
【００５３】
また、シール材６７は、前記した操作領域部５０ａの外周四辺をシール材６７ｅ１、６７ｃ、６７ｆ１、６７ｄで囲んでシールしている。また、振動体取付領域部５０ｂは、本実施の形態では、延設した部分の辺にのみ接着剤６７ｅ２と６７ｆ２を設けている。そして、延設の外端部（図中では右側端部）は解放状態になっている。ここでの接着剤６７ｅ２、６７ｆ２はシール材６７と全く同じ材料を使っており、シール材６７ｅ１と６７ｆ１を延設して接着剤６７ｅ２、６７ｆ２を形成したものである。
【００５４】
上記シール材６７は、上下基板５１、６１の隙間量に等しい粒径のスペーサボールを分散させた弾性エポキシ樹脂接着剤を用いている。スクリーン印刷方法などの公知の方法で形成する。弾性エポキシ樹脂としては、具体的には、東レ・レギュレックス樹脂（東レ株式会社）、エポソフト（横浜ゴム株式会社）などがあって、常温硬化型ではあるが、接着性、強靱性、耐水性、柔軟性に優れた特性を有している。尚、このシール材６７に常温硬化型の樹脂接着剤を使用した場合は、常温で硬化させるものであるから、従来例で設けていた封口材での封口部は設ける必要はない。また、必ずしも弾性エポキシ樹脂を用いなければならないものでもなく、熱硬化型のエポキシ樹脂接着剤でも効果を有するものである。本実施の形態では、圧電素子６５の作用で上基板６１により振動を起こしやすくするために弾性エポキシ樹脂を使用しているものである。
【００５５】
図５は圧電素子の作用によっての上基板の撓みの状態を示した模式図である。圧電素子６５の分極方向と同一方向に電圧を印可すると圧電素子は縮み、それに連れて固定している上基板６１ｂが圧電素子の縮む方向に引きつられて図に示すように凹状に撓む。上基板６１はシール材６７ｃと６７ｄで固定されているが、圧電素子の部分で上基板６１ｂが凹状に撓むと、シール材６７ｄが支点となって、上基板６１ａ部分は凸状に撓む（ａ図）。次に、圧電素子の分極方向と逆方向に電圧を印可すると圧電素子は伸び、それにつれて上基板６１ｂは凸状に撓む。上基板６１ｂが凸状に撓むと、シール材６７ｄが支点となって上基板６１ａ部分は凹状に撓む（ｂ図）。このように、圧電素子に特定の周波数の下で交互に電圧を印可させることによって、操作領域部５０ａの上基板６１ａは凸状、凹状の撓み変形を繰り返して振動が発生する。この振動が指に感知されて、タッチパネルを完全に指示操作したことを知る。
【００５６】
上記圧電素子の制御回路は図中では省略してあるが、別つな所に設けられている。上基板６１を所望の表示位置を指圧し、上基板６１の透明電極１３と下基板５１の透明電極３とが接触すると電流が流れ、その情報が制御回路に伝わり、更に、制御回路から圧電素子６５へ情報が流れ、圧電素子６５に上記の動作を連続的に起こさせる。
【００５７】
圧電素子６５を取り付けている振動体取付領域部５０ｂにおける上基板６１は、シール材６７ｄと接着剤６７ｅ２、６７ｆ２との３方向で下基板５１と固定されていて、一方向は完全に解放状態にある。圧電素子６５は、接着剤６７ｅ２、６７ｆ２から少し離れた位置に有って、しかも片方は解放されているので、圧電素子の作用が上基板６１に良く伝わる。更に、シール材６７及び接着剤に弾性エポキシ樹脂を使用していることから、操作領域部５０ａの上基板６１に振動が起きやすくなる。
【００５８】
本実施の形態では、圧電素子６５を短辺側の額縁に、しかも、その中心位置に設けている。振動をなるべく狭い幅で起こした方が均一になりやすい。また、その振動を中心位置で起こした方が左右両方に均一に振動が伝わりやすい。このことは、指圧した指にバラツキの小さい均一な振動を感じさせることになる。また、均一な振動が起きると、振動による破損などを少なくすることになって耐久性の面でも良い効果を生む。
【００５９】
また、圧電素子６５と引き回し電極６３、６４との接続方法は、圧電素子６５の取付け部分の上基板６１にＩＴＯ膜を形成し、このＩＴＯ膜と導電性接着剤を介して圧電素子６５を接着固定している。また、このＩＴＯ膜は一部分圧電素子６５より外側にはみ出させて形成してあり（図中では省略）、このはみ出した部分のＩＴＯ膜と圧電素子６５の引き回し電極６３、６４とを接続している。
【００６０】
このような接続方法を取っているので、圧電素子６５を堅く確実に上基板６１に固定できる。また、ＩＴＯ膜を介して引き回し電極６３、６４と圧電素子６５との接続を行っているので確かな導通接続が図れる。
【００６１】
次に、図６は本発明の第２の実施形態に係るタッチパネルを示している。本発明の第２実施形態に係るタッチパネル７０は、振動体取付領域部７０ｂに設ける接着剤の塗布場所が前述した第１実施形態のタッチパネル５０と異なるのみで、他の構成は全て同じである。
【００６２】
本発明の第２実施形態のタッチパネル７０は、第１実施形態のタッチパネルと同様に、操作領域部７０ａ、振動体取付領域部７０ｂ、ＦＰＣ取付領域部７０ｃを有している。そして、操作領域部７０ａはシール材７７ｅ、７７ｃ、７７ｆ、７７ｄの四辺でシールされている。また、振動体取付領域部７０ｂは、そのコーナの２箇所で接着剤７７ｇと７７ｈで上下基板６１、５１が接着固定されている。ここでの接着剤７７ｇ、７７ｈは、シール材７７と全く同じ材料のものを使用しており、第１実施形態のシール材と全く同じもので、弾性エポキシ樹脂を使用している。
【００６３】
上記構成のタッチパネル７０は、圧電素子６５から少し離れた２箇所のコーナで上基板６１と下基板５１を固定しているため、圧電素子６５の作用で上基板６１自身が良く振動するようになる。従って、利用者の指に良く振動が伝わる。
【００６４】
本発明の実施形態を説明するに当たって、圧電素子６５を上基板６１の下面に設けた構成を説明した。圧電素子６５を上基板６１の上面に設けた構成のものでも同じ効果を得る。圧電素子６５を上基板６１の上面に設ける構成は、圧電素子６５が外側に出ることから、破損などで取扱に充分注意を要する。また、装置組み込みにおいても圧電素子６５の収納をも考慮した構造が必要になる。
【００６５】
以上詳細に説明したように、本発明のタッチパネルにあっては、上基板のみを振動させて利用者の指に感知させる。従来例にあるように、液晶表示装置やタッチパネル全体を振動させるものではないので、長期的に品質が維持できて耐久性に優れたものが得られる。
【００６６】
また、圧電素子を上基板の下面側に設けているのでタッチパネルの構造がコンパクトにまとまって、取扱いが容易になっている。また、引き回し電極や接続電極を１箇所に集合してＦＰＣケーブルで外部と接続を図っているので、その取扱いが容易になっている。
【００６７】
また、振動体を短辺側の額縁で、その中心位置に設けているので、起きる振動にバラツキが小さくて均一な振動を得る。
【００６８】
また、圧電素子から少し離れた位置で上下基板を固定していること、シール材に弾性エポキシ樹脂を使用していること、から圧電素子の作用が上基板に良く伝わり、上基板に振動が起きやすくなる。
【００６９】
本発明タッチパネルを液晶表示装置などの表示装置の上に備えて画面入力型表示装置に組み込めば、品質の安定した状態で長期的に使用することが可能となる。また、利用者に均一な振動を感じさせて違和感を感じさせない。複写機、ＦＡＸ、ＡＴＭ、その他の端末装置などに利用することによって上記に述べた効果を得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、長期的に安定した品質の下で使用が可能となる。また、振動のバラツキが小さく均一な振動が得られ、利用者に違和感を感じさせない。また、従来例より部品点数が少ないので、製造コストを安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの平面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１における下基板の平面図である。
【図４】図１における上基板の平面図である。
【図５】圧電素子の作用によっての上基板の撓みの状態を示した模式図で、（ａ）は圧電素子の分極方向と同一方向に電圧を印可したときの上基板の撓みの状態を示し、（ｂ）は圧電素子の分極方向と逆方向に電圧を印可したときの上基板の撓みの状態を示した模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るタッチパネルの平面図である。
【図７】従来のタッチパネルの平面図である。
【図８】図７におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図９】図７における下基板の平面図である。
【図１０】図７における上基板の平面図である。
【図１１】複写機の斜視図である。
【図１２】図１１におけるタッチパネルのある表示画面を示した平面図である。
【図１３】従来の振動によって感知させるタッチパネル入力装置の断面図である。
【符号の説明】
３、１３ 透明電極
４、５、１４，１５ 引き回し電極
６、７ 接続電極
８ ドットスペーサ
１６ 位相差板
１８ 偏光板
５０、７０ タッチパネル
５０ａ 操作領域部
５０ｂ 振動体取付領域部
５０ｃ ＦＰＣ取付領域部
５１ 下基板
５２ 下透明絶縁基板
５２ａ 第１の額縁
５２ｂ 第２の額縁
５２ｃ、５２ｄ、６２ｃ、６２ｄ 短辺
５２ｅ、５２ｆ、６２ｅ、６２ｆ 長辺
５２ｈ 切り欠け
５６、５７ 接続電極
６１ 上基板
６２ 上透明絶縁基板
６２ａ 第１の額縁
６３、６４ 引き回し電極
６５ 圧電素子
６７、６７ｃ、６７ｄ、６７ｅ１、６７ｆ１、 シール材
６７ｅ２、６７ｆ２ 接着剤
７７、７７ｃ、７７ｄ、７７ｅ、７７ｆ シール材
７７ｇ、７７ｈ 接着剤
Ｓ ＦＰＣ取付部
Claims (10)
- 可撓性を有する方形形状の上透明絶縁基板の下面に透明電極と引き回し電極とを設けた上基板と、方形形状の下透明絶縁基板の上面に透明電極と引き回し電極と透明樹脂にて形成したドットスペーサとを設けた下基板と、を所定の隙間を持たせて対向配置して、絶縁性のシール材で前記上基板と下基板の外周域を周回して接合したタッチパネルにおいて、
前記上基板と下基板に、対向する一対の短辺の片方側に、対面して延設した第１の額縁を設け、該上基板の第１の額縁に圧電素子を設け、該上基板と下基板の第１の額縁の一部分を接着剤で接着固定したことを特徴とするタッチパネル。 - 前記下基板の対向する一対の長辺の片方側に延設した第２の額縁を設け、該第２の額縁の一部分に、前記上基板の引き回し電極と、前記下基板の引き回し電極と、前記圧電素子に接続する引き回し電極とに接続するそれぞれの接続電極パターンを集合したことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
- 前記圧電素子は前記上基板の下面側に設けられていて、対面する下基板には、圧電素子が触れないように、切り欠けを設けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル。
- 前記圧電素子は前記上基板の短辺幅の中心に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれか１つに記載のタッチパネル。
- 前記接着剤で接着固定した第１の額縁の一部分は前記上基板と下基板の長辺側の外縁部であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
- 前記接着剤で接着固定した第１の額縁の一部分は、前記上基板と下基板のコーナ部であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
- 前記シール材と前記接着剤は弾性エポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１、５、６のいずれか１つに記載のタッチパネル。
- 前記第１の額縁の上基板に設けた圧電素子は、基板上にＩＴＯ膜を形成し、該ＩＴＯ膜上に導電性接着剤を介して接着固定したことを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれか１つに記載のタッチパネル。
- 前記圧電素子に接続する引き回し電極は、前記圧電素子を接着固定したＩＴＯ膜と接続していることを特徴とする請求項２又は８に記載のタッチパネル。
- 液晶表示装置などの表示装置の上面にタッチパネルを備えている画面入力型表示装置であって、前記請求項１乃至９のいずれか１つに記載のタッチパネルを備えていることを特徴とする画面入力型表示装置。
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