JP2006178871A - タッチパネルおよびその接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子接続構造をシンプルにすることができるタッチパネルを提供する。
【解決手段】 可撓性を有する上部電極板2と固定側となる下部電極板3とが対向配置され、各電極板2,3の内面に形成された抵抗膜4,5の電極6a,6b,7a,7bを通じて電圧が印加され、両電極板の接触位置に対応する電圧が座標信号として取り出されるように構成されているタッチパネル１において、上部電極板2の内面に集合配置された各電極板の電極と、これらの電極に対応して下部電極板3の縁部に設けられた切欠部10と、この切欠部10に嵌合されるブロック状のコネクタ11とを具備し、このコネクタ11は、一方端部がコネクタ11の上面に露出して上部電極板2の電極6a′,6b′および下部電極板３の電極7a′,7b′とそれぞれ電気的に接続され、他方端部がコネクタ11の下面に露出する導電部と、隣接する各導電部間の絶縁性を確保する絶縁部11aとを有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話、個人用携帯情報端末としてのＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、カーナビゲーションシステム等において、画面上の座標を入力する手段として用いられるタッチパネルおよびその接続構造に関するものである。

従来、ディスプレイ上にタッチパネルを積層配置したタッチパネルディスプレイは、画面と座標入力手段とをまとめることによって省スペースが図れるため、携帯電話やＰＤＡ等の小型機器によく用いられている。

上記タッチパネルとしては、仕組がシンプルで厚さが薄く且つ量産性に優れている抵抗膜方式のものが一般的に用いられている。その構成は、操作側となる可撓性を有する上部電極板と固定側となる下部電極板とをスペーサによって所定の隙間を設けた状態で対向配置し、各電極板の内面にＸ方向とＹ方向に電気回路が配線されている。

上部電極板表面をスタイラスペン等で押圧すると、上部電極板と下部電極板とが接触して電極間に電位勾配ができ、この電圧を外部に取り出しコントローラでＸ軸位置、Ｙ軸位置を計算することにより、押圧された入力点を特定するようになっている。

図１６は上記タッチパネルの組立方法を示したものである。上部電極板５０に対向して下部電極板５１が配置され、上部電極板５０にはＸ方向に帯状の電極５０ａ，５０ｂが設けられ、下部電極板５１にはＹ方向に帯状の電極５１ａ，５１ｂが設けられている。

各電極５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂはタッチパネルの縁部に設けられた接続部５２まで延設されて１箇所にまとめられ、この接続部５２にＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）からなるリード線５３の端子５３ａが接続される。この端子５３ａは上部電極板５０と下部電極板５１の間に差し込まれ、両電極板５０，５１に挟まれた状態で固定されるようになっている（例えば、特許文献１の図８参照）。

なお、図中、５０ｃ，５１ｃは上部電極板５０および下部電極板５１の内面に形成された抵抗膜を示している。

このようにリード線５３の端子５３ａを両電極板５０，５１で挟み込んだ状態で固定する方法では、上部電極板５０をその上に圧着した場合に端子５３ａ間に隙間および段差があることによって上部電極板５０表面に凹凸が現れ見栄えが悪い。そこで最近では上部電極板５０の表面をフラットにすべく下部電極板５１の下面側にリード線５３を接続する方法が提案されている（特許文献１の図１参照）。

図１７に示す端子接続構造は、下部電極板５１の縁部に接続部としての４つの貫通孔５１ｄ〜５１ｇが穿設されており、これらの貫通孔５１ｄ〜５１ｇによって外部端子と抵抗膜の電極とを電気的に接続する手段として、例えば、各貫通孔には導電ペースト５４が流し込まれた後、凹型（雌型）の接続金具５５が埋設され、それぞれ電極５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂと電気的に接続されるようになっている。

この端子接続構造によれば、上部および下部電極板５０，５１からの電気信号がタッチパネルの側面からではなく下面から取り出せるようになる。
特開平９−５０７３１号公報（図１，図８）

しかしながら、後者の端子接続構造では、下部電極板における極めて狭い範囲内で各端子に対応して複数の貫通孔を穿設しなければならず、貫通孔の加工精度が製品の善し悪しに影響してくる。また、各貫通孔の間隔が狭いことにより下部電極板の割れ等の不良が発生しやすくなり、このような不良はタッチパネルの歩留まり低下の原因となる。

本発明は以上のような従来のタッチパネルの端子接続構造における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は端子接続構造をシンプルにしてタッチパネルの歩留まりを向上させることにあり、第二の目的はリード線の接続をすばやく簡便に行うことのできるタッチパネルの接続構造を提供することにある。

本発明のタッチパネルは、可撓性を有する上部電極板と固定側となる下部電極板とがスペーサによって所定の隙間を設けた状態で対向配置され、各電極板の内面に電気回路としての抵抗膜が形成され、両抵抗膜の電極を通じて電圧が印加された状態で上部電極板が押圧され両電極板が接触したときにその接触位置に対応する電圧が座標信号として取り出されるように構成されているタッチパネルにおいて、上部電極板の内面に集合配置された各電極板の電極と、これらの電極に対応して下部電極板の縁部に設けられた切欠部と、この切欠部に嵌合されるブロック状のコネクタとを具備し、上記コネクタは、一方端部がコネクタの上面に露出して上部電極板の電極および下部電極板の電極とそれぞれ電気的に接続され、他方端部がコネクタの下面に露出する導電部と、隣接する各導電部間の絶縁性を確保する絶縁部とを有することを要旨とする。

上記タッチパネルにおいて、導電部は、コネクタの上面および下面に露出する金属薄膜と、各金属薄膜を上下方向に接続する導電体とから構成することができる。

また、上記コネクタ上面側の金属薄膜と上部電極板の電極または下部電極板の電極とを異方性導電性接着剤を介して接続することができる。

また、上記導電体をコネクタの外側側壁に設ければ、リード線をコネクタの下面に、またはコネクタの側面に、或いはその両方に接続することができるようになる。

また、上記導電部としてコネクタを上下方向に貫通するように軸状に成形された多数の導電部材を有し、これらの導電部材を、弾性を備えた絶縁部としての合成ゴムまたは合成樹脂に保持させることによってもコネクタを構成することができる。

本発明のタッチパネルの接続構造は、上記構成を有するタッチパネルのコネクタに複数のリード線が配されたリード体を略水平方向から挿入するための切込みを設け、この切込みにリード体を圧入し絶縁部の弾性を利用してその圧入されたリード体を保持するように構成されていることを要旨とする。

また、本発明のタッチパネルの接続構造は、上記構成を有するタッチパネルと、リード線の接続側端部に針状の金属ピンを備えたリード体とから構成され、コネクタの下面から金属ピンを刺し込むことにより、その金属ピンと導電部材とを電気的に接続するように構成されていることを要旨とする。

本発明のタッチパネルによれば、リード体の端子を接続するための端子接続構造をシンプルにすることができ、歩留まりを高めることができるという長所を有する。

本発明のタッチパネルの接続構造によれば、リード体の接続をすばやく簡便に行うことができるという長所を有する。

以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に係るタッチパネルの構成を分解図で示したものである。

同図において、タッチパネル１は可撓性透明絶縁フィルム、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムからなる上部電極板２とガラス板からなる下部電極板３とを有し、スペーサ（図示しない）を介し対向した状態で貼り合わされるようになっている。

各電極板２，３の内面には、ＩＴＯ（酸化インジウム・すず）等がスパッタリングや真空蒸着によって抵抗膜４，５が形成されている。上部電極板２にはその抵抗膜４，５と接続される銀ペーストからなる帯状の電極６ａ，６ｂがＸ方向に形成され、下部電極板３にはＹ方向に帯状の電極７ａ，７ｂが形成されている。

各電極６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂは上部電極板２の縁部に設けられた接続部８まで延設されて１箇所にまとめられ、この接続部８に、後述するコネクタを介し、複数のリード線を配したリード体としてのＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）９が接続されるようになっている。

下部電極板３において接続部８に対応する部位には切欠部１０がコ字状に形成されており、この切欠部１０にブロック状のコネクタ１１が嵌合されるようになっている。

なお、上記切欠部１０は、切断加工によって下部電極板３の外形を形成する際に同時に形成することができる。

また、上記切欠部１０は、該切欠部に相当する部分を有する金型を用い下部電極板３を射出成形することによっても得ることができる。

図２は上記コネクタ１１を拡大して示したものである。

コネクタ１１は直方体に成形されたエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂からなる絶縁体（絶縁部）１１ａを有し、この絶縁体１１ａの上面１１ｂおよび下面１１ｃにはそれぞれ銅、アルミ、ニッケル、金等の金属薄膜からなる４つの上面側端子１１ｄ〜１１ｇおよび下面側端子１１ｄ′〜１１ｇ′が露出している。

上面側端子１１ｄ〜１１ｇと下面側端子１１ｄ′〜１１ｇ′はそれぞれ長方形に形成されたプレートからなり、絶縁体１１ａ内に埋設されている導電体１１ｈによって縦方向（Ｚ方向）に接続されている。

上面側端子１１ｄ〜１１ｇは、コネクタ１１を切欠部１０に嵌合した場合に上面側端子１ｄは電極６ａの端部６ａ′と、上面側端子１１ｅは電極７ａの端部７ａ′と、上面側端子１１ｆは電極６ｂの端部６ｂ′と、上面側端子１１ｇは電極７ｂの端部７ｂ′とそれぞれ対応するように配置されている（図１参照）。

図３は図２に示したコネクタ１１を矢印Ａ方向から見た断面を示している。

図３において、上面側端子１１ｇ，下面側端子１１ｇ′および導電部１１ｈを代表してコネクタ１１の導電構造を説明すると、絶縁体１１ａの上面１１ｂおよび下面１１ｃに第一金属薄膜１２ａおよび１２ａ′がプレート状に形成されており、第一金属薄膜１２ａ，１２ａ′はさらにコ字状に形成された第二金属薄膜１２ｂによって被覆されている。すなわち第二金属薄膜１２ｂは絶縁体１１ａに穿設されたスルーホール１３の内壁１３ａを通じて上面側の金属薄膜１２ａと下面側の金属薄膜１２ａ′を接続している。

さらに左右の第二金属薄膜１２ｂ，１２ｂに跨がるようにして第三金属薄膜１２ｃが設けられ、この第三金属薄膜１２ｃが上面側端子１１ｇの表面に現れるようになっている。また、上下の第三金属薄膜１２ｃ，１２ｃの間には導電体１１ｈとしてエポキシ樹脂中に銀粒子が分散された接着剤等からなる導電性充填剤が充填されている。

なお、上記スルーホール内壁１３ａに形成された第二金属薄膜１２ｂも導電体１１ｈとして機能しており、仮に導電性充填剤中に空隙等が存在することによって導電性が低下するような場合であっても第二金属薄膜１２ｂを介して導通が得られるようになっている。

図４はコネクタ導電構造の変形例を示したものである。

なお、図３と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図４に示すコネクタ１１は、絶縁体１１ａにスルーホール１３が設けられており、このスルーホール１３を貫通する導電体１４ａと絶縁体１１ａの上面側および下面側にそれぞれ形成される金属板部１４ｂ，１４ｃとが成形型を用いて一体に成形されたものである。この導電構造によれば、図３に示したものよりも導電構造が簡単になりコネクタ１１の製作が簡単になる。

図５はコネクタ１１を切欠部１０に嵌合した状態を示したものであり、図１の矢印Ｂ方向から見ている。

図５において、電極６ｂの端部６ｂ′下面には異方性導電性接着剤１５が印刷されている。

異方性導電性接着剤１５は絶縁性の高い接着剤中に導電粒子１６を均一に分散させたものであり、電極間の電気的接続、隣接する電極間の絶縁性および固定の目的で従来から電子部品の製造において利用されているものである。

接着剤としては例えば合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用することができるが、上記目的を満足するものであれば任意の接着剤を使用することができる。一方、導電粒子１６はニッケル、金コートした金属、或いは樹脂基材に金属めっきしたもの等から構成することができる。

コネクタ１１を切欠部１０に嵌合させると、導電粒子１６を介して上面側端子１１ｆと電極６ｂの端部６ｂ′が電気的に接続され、矢印Ｃ方向に導通させることができるようになっている（コネクタ１１の別の上面側端子および電極端部との接続については図１参照）。また、異方導電性接着剤を使用した場合は、熱圧着を必要としないためコネクタ１１の実装が簡便になるという利点がある。

一方、下部電極板３の電極７ｂの端部については下部電極板３の切欠部１０で途切れているため、上記接着剤層１５の導電粒子１６（図中Ｓで示される範囲）を介して一旦、上部電極板２側に形成された連絡電極７ｂ′と接続させ、その連絡電極７ｂ′とコネクタ１１の上面側端子１１ｇとを接続し、矢印Ｄ方向に導通させるようにしている。

なお、接着剤層１５の素材としてはコネクタ１１と電極とを密着させるため、硬化後も弾性を有する、例えばウレタン樹脂等を使用することが好ましい。

図６はタッチパネルの第二実施形態に使用するコネクタ１１の構成を示したものである。

同図に示すコネクタ１１は、一部切り欠いて示したように、ブロック状に成形されたシリコーンゴム等の合成ゴム，ウレタン樹脂等の合成樹脂からなる絶縁体（絶縁部）２０内に導電性カーボン（または金属線）からなる導電部材２１を縦方向（Ｚ方向）に棒状に、上面側から見ると千鳥配置となるように埋め込んだものから構成されている。

このような構成のコネクタ１１はそれ自体が弾性を備えているため、図７に示すように、切欠部１０にコネクタ１１を嵌合する際に若干、圧縮した状態で嵌め込むと、嵌合した後に復元力が働いて電極６ｂの端部６ｂ′と導電部材２１の上面２１ａとが密着し接続不良を防止することができる。

しかも、導電部材２１は絶縁体２０内に多数配列されているため、電極６ｂの端部６ｂ′との位置合わせに気を配ることなく、端部６ｂ′と導電部材２１とを簡便に接続させることができるようになる。

図８は本発明のタッチパネルの第三実施形態に使用するコネクタ１１の構成を示したものである。

同図に示すコネクタ１１は、切欠部１０に嵌合されるエポキシ、フェノール樹脂からなる絶縁体（絶縁部）２２と、その絶縁体２２の上面２２ａと外側側面２２ｂと下面２２ｃにコ字状に跨がった状態で形成される金属薄膜（導電部）２３とから構成されている。

この金属薄膜２３は、コネクタ１１の上面２２ａおよび下面２２ｃに形成される第一金属薄膜２３ａ，２３ａと、これらの第一金属薄膜２３ａ，２３ａをコ字状に連絡する第二金属薄膜２３ｂとの積層構造から構成されている。

また、金属薄膜２３はこれに限らず、図９に示すように、成形型を用いてコ字状に成形した金属薄膜２４を絶縁体２２に装着するものであってもよい。

上記コネクタ１１の外側側壁に沿って配置される金属薄膜２３ｂおよび２４は各金属薄膜を上下方向に接続する導電体として機能する。

上記した絶縁体２２の側面に金属薄膜２３（または２４）を備えたコネクタ１１を切欠部１０に嵌合した状態を図１０に示す。この状態でコネクタ１１の側面および下面がＦＰＣの接続対象となる。

図１１(ａ)は下面接続状態を示したものであり、同図(ｂ)は側面接続状態を示したものである。

両図において、３０はタッチパネルであり、３１はそのタッチパネル３０を収納する筺体である。

図８に示した構成のコネクタ１１を用いれば、コネクタ１１の下面側、側面側のいずれの側からもＦＰＣを接続することが可能になるため、筺体３１側の設計の自由度が高まる。

具体的には、図１１(ａ)に示すように筺体３０の内側底面に端子３２ａを設け、コネクタ１１下面の金属薄膜２３（または２４）と接続することができ、また、同図(ｂ)に示すように筺体３１の内側側壁３０ｂに端子３２ｂを設け、コネクタ１１側面の金属薄膜２３（または２４）と接続することもできる。

なお、下面接続を行う場合、コネクタ１１下面に対して端子を押圧するため、Ｚ方向に応力が発生してタッチパネル３０が剥離する原因となる場合があるが、側面接続ではＺ方向の応力が発生しないため下面接続に比べ剥離しにくいという利点がある。

図１２は、本発明に係るタッチパネルの接続構造を示したものである。

同図に示す側面接続では図６に示したコネクタ１１を使用する。コネクタ１１の高さをｈとすると、略１／２ｈの高さにスリット状の切込み３１が設けられている。この切込み３１は、Ｘ方向にはコネクタ１１の横幅ｗよりも若干短く、またはコネクタ１１の横幅ｗと同じに形成されており、Ｙ方向にはコネクタ１１の奥行きｄよりも若干短い長さで形成されている。

また、切込み３１の幅ｓはＦＰＣ（リード体）３２の厚さｔよりも小さく設定されており、ＦＰＣ３２をその切込み３１内に水平方向から挿入すると、切込み３１は挿入されるＦＰＣ３２によって押し広げられ、ＦＰＣ３２と接触する面は上下方向に圧縮される。それにより、切込み両側の面には切込み３１の幅ｓを復帰させようとする付勢力が生じ、それにより、切込み３１内に挿入されたＦＰＣ３２は上下方向から把持され固定される。

図１３はＦＰＣ３２を接続完了した状態を示している。

コネクタ１１内に挿入されたＦＰＣ３２の端子露出部３２ａは絶縁された状態で上下方向に配設されている複数の導電部材２１を通じて電極の端部６ａ′，７ａ′，６ｂ′，７ｂ′と電気的に接続されることになる。

図１４は本発明のタッチパネルの別の接続構造を示したものである。

同図は下面接続を示したものであり、この場合においても図６の示したコネクタ１１を使用する。ただし、この場合のコネクタ１１は導電部材２１が図６のものに比べより密に配列されている。

一方、ＦＰＣ３２の端子露出部３２ａには、円板状の台座３２ｂ′〜３２ｅ′から針状に突出する真鍮、鉄、銅等からなる金属ピン３２ｂ〜３２ｅが固定されている。

各金属ピン３２ｂ〜３２ｅの数は電極の端部６ａ′，７ａ′，６ｂ′，７ｂ′の数に対応しており、コネクタ１１の下面から上向きに刺し込むように構成されている。

図１５はＦＰＣ３２を接続完了した状態を示している。

コネクタ１１内に挿入されたＦＰＣ３２の金属ピン３２ｂ〜３２ｅは絶縁された状態で上下方向に配設されている複数の導電部材２１の複数と接触し、それらの導電部材２１を通じて電極の端部６ａ′，７ａ′，６ｂ′，７ｂ′と電気的に接続されることになる。

なお、本発明の切欠部は上記実施形態ではコ字状に切り欠いたもので説明したが、切り欠きの形状はコ字状に限らず、例えば、半円状、Ｕ字状等の切り欠きであってもよい。

また、コ字状に切り欠く場合は、開口側が狭くなるようにテーパを付け、コネクタ１１もそれに対応してテーパを設ければ、コネクタ１１の抜けを防止することができる。

また、コネクタ１１を別部品で構成し、下部電極板３に装着する構成では、仮にコネクタ１１の不良品が発生してもタッチパネルのロスにつながらないため、従来のように下部電極板に複数の貫通孔を形成するものと比べ歩留まりを高めることができる。

本発明に係るタッチパネルの構成を示す分解斜視図である。 図１に示すコネクタの拡大斜視図である。 図１に示すコネクタの縦断面図である。 コネクタにおける導電構造の変形例を示す図３相当図である。 コネクタの嵌合状態を示す縦断面図である。 本発明のタッチパネルの第二実施形態に使用するコネクタの構成を示す斜視図である。 タッチパネルの第二実施形態を示す縦断面図である。 本発明のタッチパネルの第三実施形態に使用するコネクタの構成を示す縦断面図である。 コネクタにおける導電構造の変形例を示す図８相当図である。 タッチパネルの第三実施形態を示す縦断面図である。 (ａ)はタッチパネルの下面接続、(ｂ)はタッチパネルの側面接続を示す説明図である。 タッチパネルの接続構造を示す分解斜視図である。 ＦＰＣ接続完了状態を示す縦断面図である。 タッチパネルの別の接続構造を示す分解斜視図である。 ＦＰＣ接続完了状態を示す縦断面図である。 従来のタッチパネルの構成を説明する分解斜視図である。 従来のタッチパネルの別の構成を説明する縦断面図である。

符号の説明

１ タッチパネル
２ 上部電極板
３ 下部電極板
４，５ 抵抗膜
６ａ，６ｂ 電極
７ａ，７ｂ 電極
８ 接続部
９ ＦＰＣ
１０ 切欠部
１１ コネクタ
１１ａ 絶縁体
１１ｄ〜１１ｇ 上面側端子
１１ｄ′〜１１ｇ′ 下面側端子
１１ｈ 導電部

Claims (7)

1. 可撓性を有する上部電極板と固定側となる下部電極板とがスペーサによって所定の隙間を設けた状態で対向配置され、各電極板の内面に電気回路としての抵抗膜が形成され、両抵抗膜の電極を通じて電圧が印加された状態で上記上部電極板が押圧され両電極板が接触したときにその接触位置に対応する電圧が座標信号として取り出されるように構成されているタッチパネルにおいて、
   上記上部電極板の内面に集合配置された各電極板の電極と、これらの電極に対応して上記下部電極板の縁部に設けられた切欠部と、この切欠部に嵌合されるブロック状のコネクタとを具備し、このコネクタは、一方端部が上記コネクタの上面に露出して上記上部電極板の電極および上記下部電極板の電極とそれぞれ電気的に接続され、他方端部が上記コネクタの下面に露出する導電部と、隣接する各導電部間の絶縁性を確保する絶縁部とを有することを特徴とするタッチパネル。
2. 上記導電部は、上記コネクタの上面および下面に露出する金属薄膜と、各金属薄膜を上下方向に接続する導電体とから構成されている請求項１記載のタッチパネル。
3. 上記コネクタ上面側の金属薄膜と上記上部電極板の電極または上記下部電極板の電極とが異方性導電性接着剤を介して接続されている請求項２記載のタッチパネル。
4. 上記導電体が上記コネクタの外側側壁に設けられている請求項２または３記載のタッチパネル。
5. 上記導電部として上記コネクタを上下方向に貫通するように軸状に成形された多数の導電部材を有し、これらの導電部材が、弾性を備えた上記絶縁部としての合成ゴムまたは合成樹脂に保持されている請求項１記載のタッチパネル。
6. 請求項５記載のタッチパネルのコネクタに、複数のリード線が配されたリード体を略水平方向から挿入するための切込みが設けられ、この切込みに上記リード体を圧入し上記絶縁部の弾性を利用してその圧入された上記リード体を保持するように構成されているタッチパネルの接続構造。
7. 請求項５記載のタッチパネルと、リード線の接続側端部に針状の金属ピンを備えたリード体とから構成され、上記コネクタの下面から上記金属ピンを刺し込むことにより、その金属ピンと上記導電部材とを電気的に接続するように構成されているタッチパネルの接続構造。

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