JP2008204303A - 透明タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器に用いられる透明タッチパネルのコネクタは、製品ごとに形や大きさが異なり共通性に欠ける問題がある。また熱圧着で接続するため熱・圧力管理が必要であり、生産時、装着時に接続部に十分注意することが必要となる。引っ張り圧力が接続部に及ぶと接触抵抗の上昇原因ともなり、正確な入力位置が得られない場合もある。
【解決手段】透明タッチパネル２０は、制御部２１と通信インターフェイス２２と太陽電池２３を有しており、入力位置情報を通信インターフェイス２２から電子機器の通信インターフェイス１２へ無線でデータを送る。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶など表示装置に装着される透明タッチパネル及び透明タッチパネルを有する電子機器に関するものである。

透明タッチパネルは、デジタル型とアナログ型に大別できるが、文字入力対応が可能なアナログ型が多く使われている。アナログ型透明タッチパネルは、それぞれ、表面に透明導電層を有し、その対向する両端に電極を有するタッチ側の可動基板と非タッチ側の固定基板とを、透明導電層が対向かつ電極方向が直交するように配し積層されている。そして可動基板と固定基板とを両面粘着テープ等で基板間の周囲を固持している。

図４は従来の透明タッチパネルの一例の分解図である。図４に示すように透明タッチパネルは、可動基板１１０と固定基板１３０を、両面粘着テープからなるスペーサ１４０を介して積層することにより構成される。両面粘着テープ厚みは、通常５０〜１００μｍくらいである。可動基板１１０は、透明タッチパネルにおいて操作者からの指や入力ペンを用いた入力を受け付ける。また１２０は、透明タッチパネルと接続されるコネクタ部で、他端は電子機器へ接続される。

スペーサ１４０は、コネクタ部１２０を装着する部分と、これと反対側のコーナの切除部１４１を除いて連続したフレーム状に形成されており、可動基板１１０と固定基板１３０がその周縁部において貼着される。なお、切除部１４１では、スペーサ部材が介在しないため、可動基板１１０と固定基板１３０間に隙間ができることになるが、これは内部の空気抜き穴として作用するものである。空気抜き穴を必要としない場合は切除部１４１を設けなくてもよい。

スペーサ１４０より内側の可動基板１１０と固定基板１３０の隙間には、ドット状スペーサ１６０が、所定の間隔をおいて設けられており、可動基板１１０のうち、固定基板１３０に対向する側の主表面には、透明導電層１１１が、略全面に形成されている。また、透明導電層１１１の対向する２側辺には電極１１２、１１２が設けられている。そして、前記主表面の残余の領域であってコネクタ部１２０と対向する部位には、コネクタ部１２０側の一対の接続電極１２２、１２２と接続するための一対の電極端部１１４、１１４が形成され、この電極端部１１４、１１４と前記透明導電層１１１の２側辺に設けられた電極１１２、１１２との間が引き廻し回路１１３、１１３で接続されている。

固定基板１３０は、可動基板１１０に対向する側の主表面には、同じく透明導電層１３１が略全面に設けられている。透明導電層１３１の対向する２側辺であって、前記可動基板１１０の透明導電層１１１に形成された電極１１２，１１２の対向方向と直交する方向の側辺には、電極１３２、１３２が形成されている。そして、前記主表面の残余の領域には、可動基板１１０と同様、コネクタ部１２０側の一対の接続電極１２３、１２３と接続する一対の電極端部１３４、１３４が形成され、この電極端部１３４、１３４と前記透明導電層１３１の２側辺に設けられた電極１３２、１３２とを接続する引き廻し回路１３３，１３３が形成されている。

コネクタ部１２０は、可動基板１１０、固定基板１３０の電極端部１１４、１１４、１３４、１３４と接続される接続電極１２２、１２２、１２３、１２３を上下表面に露出形成されている。透明タッチパネルを組み立てた状態においては、可動基板接続電極１２２、１２２は可動基板電極端部１１４、１１４と、固定基板接続電極１２３、１２３は固定基板電極端部１３４、１３４と、それぞれ熱圧着等により接続されている。

ところでこのように用いられるコネクタは、製品ごとに形や大きさが異なり共通性に欠ける問題がある。また熱圧着で接続するため熱・圧力管理が必要であり、生産時、装着時に接続部に十分注意することが必要となる。引っ張り圧力が接続部に及ぶと接触抵抗の上昇原因ともなり、正確な入力位置が得られない場合もある。

熱圧着のコネクタを用いない方法として、基板を挟む金具を用いる透明タッチパネルもある。（例えば、特許文献１参照。）この場合基板を挟む金具を直接、または電線で透明タッチパネル外の導電部に接させる機構が必要となる。

特開２００１−９２５９４（図１）

上述したように、コネクタを用いて電子機器と接続される透明タッチパネルは、加工性、多品番対応に課題があり、コネクタを用いない無線方式の透明タッチパネルが望まれていた。

請求項１の発明による透明タッチパネルは、電子装置の表示部上面に設けられ、タッチ入力位置情報を得る透明タッチパネルにおいて、前記入力位置情報が前記透明タッチパネルの通信インターフェイスから前記電子機器の通信インターフェイスへ、無線で伝達されることを特徴としている。

請求項２の発明による透明タッチパネルは、請求項１に記載の透明タッチパネルにおいて、前記透明タッチパネルを構成する透明基板の、前記表示部と対向しない面には太陽電池が設けられていることを特徴としている。

請求項３の発明による透明タッチパネルは、請求項１〜２記載の透明タッチパネルにおいて、前記透明タッチパネルを構成する透明基板上の透明導電層と、前記太陽電池を構成する透明導電層は、同一透明基板上の透明導電層を用いていることを特徴としている。

請求項４の発明による透明タッチパネルは、請求項１〜３のいずれかに記載の透明タッチパネルにおいて、前記太陽電池は前記表示部側から波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの光を受け、光電変換することを特徴としている。

請求項５発明による透明タッチパネルは、請求項１〜４のいずれかに記載の透明タッチパネルにおいて、抵抗膜式であることを特徴としている。

請求項６発明による透明タッチパネルは、請求項１〜４いずれかに記載の透明タッチパネルにおいて、静電容量式であることを特徴としている。

以上のように本発明による透明タッチパネルは、コネクタを用いない無線方式の透明タッチパネルであり、加工性、多品番対応に効果がある。

本発明に付いて図面を用いて説明するが、各図面は構成が分かり易いように描いたため、実寸比でなく、部分的に拡大または縮小されている。

図１は本発明の実施形態を示すブロック図である。電子機器１０は透明タッチパネル２０と表示部３０を有しており、また電子機器の制御部１１と電子機器の通信インターフェイス１２と発光部１３も有している。透明タッチパネル２０は、透明タッチパネルの制御部２１と透明タッチパネルの通信インターフェイス２２と太陽電池２３も有している。

図４のような従来の透明タッチパネルは、コネクタを通して電圧などの位置信号を送出しているが、本発明では透明タッチパネルの通信インターフェイス２２と電子機器の通信インターフェイス１２とで、無線によるデータ授受が行なわれる。発光部１３からの光を太陽電池２３が受け、透明タッチパネルの制御部２１が働きタッチ位置を検出し、位置情報を透明タッチパネルの通信インターフェイス２２から電子機器の通信インターフェイス１２へ無線でデータを送ることになる。

図２は本発明の実施形態の一例を示す説明図である。ここで透明タッチパネル２０は、可動基板２５と固定基板２６からなっており、固定基板２６の一部は太陽電池２３の基板としても用いられる。

透明タッチパネルの可動基板２５としては、透明性を有する各種のプラスチックフィルムを使用出来、具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリル（ＰＡＣ）、ノルボルネン系の熱可塑性透明樹脂など、またはそれらの積層体などがあげられる。また偏光板、位相差板、ハードコートフィルム、微細な凹凸フィルムなど貼り合わせることにより、入力時の弾力性や耐久性、視認性を向上出来る。フィルム基材の厚みとしては、通例２０〜５００μｍのものが用いられる。

固定基板２６としては、可動基板２５同様の材質も用いられるが、ガラスであってもよい。また補強のため、耐久性向上のためなどで支持体を積層してもよい。支持体はポリカーボネイト樹脂基板、アクリル樹脂基板、ポリオレフィン系樹脂基板、ガラスなどからなり、支持体の厚みとしては、通例０．５〜５ｍｍのものが用いられる。固定基板２６には、制御部２１と通信インターフェイス２２、太陽電池２３を搭載するので、可動基板２５より広くしている。

図３は本発明の実施形態の一例を示す詳細な説明図である。太陽電池としては色素増感太陽電池の場合であり、可動基板２５と固定基板２６の対向する面は透明導電膜３５，３６が形成されている。透明導電膜の形成方法であるが、一般的な方式としてはスパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、あるいはＣＶＤ法、塗工法、印刷法等がある。なお透明導電膜の形成材としては特に制限されるものではなく、例えば、インジュウム・スズ複合酸化物（ITO）、スズ酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、クロムなどがあげられ、異なる形成材が重ねて形成されてもよい。また透明導電層を形成する前に、透明性や密着性等を向上させるためのアンダーコート層を設けてもよい。

前記透明導電膜３５，３６は各基板の周辺部など、図には示されていないが必要に応じ透明導電層が剥離されている。この部分は、透明導電性基板の透明導電層面に所望のパターン状マスクを形成し、しかる後に酸液でエッチングし不必要な部分の透明導電層のみを剥離し、その後、アルカリ液等の剥離剤により該パターン状マスクを溶解等により除去したものである。酸液によるエッチングを行なわず、レーザーで透明導電層を線状、面状に除去する方法もある。

透明タッチパネル２０は、入力エリアの外周部の透明導電層３５，３６の一部に導電性インクで電極を形成する。導電性インクとしては銀やカーボンインク、銅インク等の導電性のある印刷可能なペーストが使われ、銀とカーボンを混合したり重ね塗りしてもよい。電極幅は０．２ｍｍ〜数ｍｍ、厚みは数μｍ〜数十μｍが一般的である。その後、絶縁性の確保やマイグレーション対策として、絶縁インクを透明導電層や電極の必要部に塗布してもよい。絶縁インクはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等が用いられる。引き廻し回路や後述の制御部の接続回路も電極と同時に形成してもよい。また図示していないがドット状スペーサが、固定基板２６の透明導電層パターン上で可動基板２５に対向するにところに設けられる。

可動基板２５と固定基板２６とは、可動基板２５の略周辺部を貼り合せる。貼合には接着剤や粘着剤、両面接着テープ等を用いる。両面接着テープは芯材フィルムをはさんで上下面に接着剤塗布したもので、芯材としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等プラスチックフィルムが用いられる。接着剤としてはアクリル系、シリコン系、ウレタン系、それらの混合系のものが用いられる。

図３では省略しているが図２のように、固定基板２６の可動基板２５より広く設けた部分には、透明タッチパネルの制御部２１と、透明タッチパネルの通信インターフェイス２２、太陽電池２３が搭載されている。
透明タッチパネルの制御部２１はタッチ入力位置を検出するためのもので、通常、縦軸と横軸を切替え交互に位置を求めていき、専用ＩＣ化される。透明タッチパネルの通信インターフェイス２２は、入力位置情報を電子機器の通信インターフェイス１２に伝える。

透明タッチパネルの電源部となる太陽電池２３は、固定基板２６上の透明導電層を用いて設けられる。
太陽電池２３の対向するところには発光部１３を設け、光が遮られることがない。太陽電池２３は、波長４００ｎｍから波長６５０で光電変換効率のよい色素増感太陽電池を用いてもよい。太陽電池２３の大きさは消費電力や光電変換効率で決定する。

図３の色素増感太陽電池の場合、光電極４１には、通常、透明導電層上に金属酸化物半導体ゾルを塗布し、焼結することにより得られる多孔質の金属酸化物半導体電極が用いられる。さらに、これらの金属酸化物半導体電極を色素を溶解させた溶液に浸漬することによって、多孔質の金属酸化物半導体電極表面に色素を単分子吸着させて色素層を形成することで光電極が製造される。また、対向電極４５として透明導電膜と触媒となる導電膜を形成した後、電荷輸送層を介して光電極及び対向電極を挟み込むことにより色素増感太陽電池は製造される。

色素増感太陽電池は、光電極４１側より入射した光が透明導電層および金属酸化物半導体を通して金属酸化物半導体表面に担持された色素によって吸収され、光を吸収した増感色素は励起される。励起された色素は速やかに金属酸化物半導体へ電子を渡し、電子は金属酸化物半導体中を伝い、対向電極４５側の透明導電膜へと流れる。電子を出した後、正電荷を持つ色素は電荷輸送層より電子を受取ることにより中性に戻る。以上のように、色素増感太陽電池は光電極４１と対向電極４５をそれぞれ負極及び正極として動作する。

電子機器１０には透明タッチパネル２０のほか、電子機器の制御部１１、電子機器の通信インターフェイス１２、発光部１３、表示部３０を有する。
制御部１１は電子機器のあらゆる制御を行なうもので、電子機器の通信インターフェイス１２は、透明タッチパネルの通信インターフェイス２２から入力位置情報を得るためのものである。発光部１３の大きさや光量は、太陽電池２３の大きさや消費電力や光電変換効率で決定する。表示部３０は液晶、ＣＲＴ、エレクトロルミネッセンス等が用いられる。透明タッチパネル２０と表示部３０とは、粘着剤による全面貼合であっても、周囲のみの貼合であってもよい。

また透明タッチパネルは、本技術が活用できるならその構成や検出方法を限定されることはない。例えば図４とは異なり、固定基板の４辺に電極があるものであってもよいし、抵抗面の接触ではなく静電容量で検出するものであってもよい。静電容量で検出する場合は、透明タッチパネルを構成する透明基板に可動性は要求されない。

同一透明基板上の透明導電層を用いてのタッチパネルと色素増感太陽電池の作製であるが、透明導電層が形成されたガラス基板を用いて、その一部にタッチパネルを作製した。次に色素増感太陽電池を作製するため、タッチパネル外のガラス基板上に半導体層を作製した。半導体層として、ナノ粒子からなるチタニアゾルを該基板上に塗布し、400℃で1時間焼成を行い酸化チタン層を形成した。作製した酸化チタン層の厚さは約5μｍであった。さらに、酸化チタン層上に光吸収層を担持するために、アセトニトリル：ｔ−ブタノール＝１：1（容積比）の溶媒に0.5ｍｍｏｌの有機色素（D149、三菱製紙製）と1ｍｍｏｌのケノデオキシコール酸を溶解した色素溶液を作製し、室温で1時間、半導体層を形成したガラス基板を浸漬させた。そして、乾燥を行い光電極を作製した。

対極は、ＰＥＴ基板（188μｍ厚）上にＩＴＯをスパッタリングし、その上に白金をスパッタリングして作製した。その表面抵抗値は約7Ω／□であった。
太陽電池の組立は、半導体層が形成された光電極と対極とをシリコン接着テープで周囲を貼り合せ、さらにＰＣ（プロピレンカーボネイト）を溶媒とし、0.2ｍｏｌ ＬｉＩ（ヨウ化リチウム）、0.05ｍｏｌ Ｉ₂（ヨウ素）、ｔＢＰ、ＤＭＰからなる電解液を注入し、半導体層まで含浸させた。そして、注入口を樹脂で封止した。

作製した色素増感太陽電池の電流−電圧特性の測定は、ソーラーシミュレーター（英弘精機株式会社製）を用い、ＡＭ（エアマス）1.5、100ｍＷ／ｃｍ^２の擬似太陽光で行った。その結果、短絡電流Ｊｓｃ＝10ｍＡ/ｃｍ²、開放電圧Ｖｏｃ＝0.65Ｖ、フィルファクター＝0.60で、変換効率はη＝3.9％であった。よって太陽光と同等のエネルギーをもつＬＥＤを使うことにより、太陽電池の面積が１ｃｍ²あたり、約４mWの電力が使用できることとなった。もちろん太陽電池としては、アモルファスシリコンや単結晶シリコンを用いた太陽電池や、CIS系薄膜太陽電池も使用可能である。

本発明は各種透明タッチパネルなどの入力位置検出装置に適用できる。例えば可動基板を設けず、固定基板に直接タッチする静電容量式タッチパネルにも適用できる。

本発明の実施形態を示すブロック図。 本発明の実施形態の一例を示す説明図。 本発明の実施形態の一例を示す詳細な説明図。 従来の透明タッチパネルの一例の分解図。

符号の説明

１０ 電子機器
１１ 電子機器の制御部
１２ 電子機器の通信インターフェイス
１３ 発光部
２０ 透明タッチパネル
２１ 透明タッチパネルの制御部
２２ 透明タッチパネルの通信インターフェイス
２３ 太陽電池
２５、１１０ 可動基板
２６、１３０ 固定基板
３０ 表示部
３５、３６ 透明導電層
４１ 太陽電池の光電極
４５ 太陽電池の対向電極
１１１、１３１ 透明導電層
１１２、１３２ 電極
１１３、１３３ 引き廻し回路
１１４、１３４ 電極端部
１２０ コネクタ部
１４０ 両面粘着テープからなるスペーサ
１４１、１４２ 両面粘着テープの切除部
１６０ ドット状スペーサ

Claims (6)

1. 電子装置の表示部上面に設けられ、タッチ入力位置情報を得る透明タッチパネルにおいて、前記入力位置情報が前記透明タッチパネルの通信インターフェイスから前記電子機器の通信インターフェイスへ、無線で伝達されることを特徴とする透明タッチパネル。
2. 前記透明タッチパネルを構成する透明基板の、前記表示部と対向しない面には太陽電池が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の透明タッチパネル。
3. 前記透明タッチパネルを構成する透明基板上の透明導電層と、前記太陽電池を構成する透明導電層は、同一透明基板上の透明導電層を用いていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の透明タッチパネル。
4. 前記太陽電池は前記表示部側から波長４００ｎｍ〜６５０ｎｍの光を受け、光電変換することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の透明タッチパネル。
5. 前記透明タッチパネルが抵抗膜式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明タッチパネル。
6. 前記透明タッチパネルが静電容量式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の透明タッチパネル。

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