JP2008242933A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】幅狭の額縁部分に一対の額縁電極が配設されている場合であっても、電圧線のリニアリティの補正を行うことができ、精度の高い位置検出を行うことができるタッチパネルを提供する。
【解決手段】固定基板は、固定基板の板面に形成された抵抗膜シートと、抵抗膜シートの両側辺上に相対向して配置されている一対の額縁電極と、一対の額縁電極に駆動電圧を印加させるために一対の額縁電極に電気的に相互接続する配線導体と、を備え、配線導体と接続する各額縁電極の長手方向に延長形成された一方の端部には、長手方向に直交する方向で、かつ、一対の額縁電極の対向方向に突出する導体接続部が形成され、導体接続部に隣接する部分には溝部が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、額縁部分の内側に入力エリアとしてのギャップが形成されるように、対向配置されて貼り合わされている可動基板と固定基板とを備え、入力エリア内の可動基板と固定基板の任意の接触点を２次元座標として検出することができるタッチパネルに関する。

一般に、対向配置された固定基板と可動基板とが貼り合わせ材で貼り合わされ、両基板間にギャップが形成されたタッチパネルは、例えば、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等と共に一体的に組み立てられ、入力デバイスとして用いられるコンポーネントである。タッチパネルの一例として、固定基板と可動基板とに互いに直交する方向でそれぞれ一対の額縁電極を有するものは、指やペンなどで押された任意の点のＸ座標及びＹ座標が各基板で検出されるようになっている。

この種のタッチパネルは、携帯電話やＰＤＡなど小型の情報端末機器へのディスプレイにも用いられている。タッチパネルの小型の情報端末機器への適用に関しては、広い入力エリアを確保する要求が強く、額縁部分の幅を狭くすることが求められている。額縁部分を狭くした場合は、それに伴い電極の幅を狭くし、電極の厚みを薄く形成しなければならず、電極の抵抗値のばらつきがリニアリティに影響しやすくなるという性質がある。さらに、電極と配線導体とを導通接続する接触面積の大きい接続部を額縁部分の領域内に形成することができないため、電極の一方の端部を額縁部分の外側へ延長してスペースの広い部分で接続部を形成しなければならず、このようにすると、一対の額縁電極の間で等電圧線が歪むという問題がある。

リニアリティの低下を抑制することができるタッチパネルの従来の一例として、固定基板及び可動基板に設けられた一対の額縁電極が傾斜して配置されたものや（特許文献１）、一対の額縁電極の幅や厚み寸法が変更されたものなどが開示されている（特許文献２）。

特開平１０−９１４３９号公報 特開２００２−９９３８９号公報

小型の情報機器に使用され、額縁部分の幅が狭いタッチパネルでは、額縁部分の許容されるスペースが非常に狭く、リニアリティが額縁電極の寸法変化の影響を受けやすいため、細長い額縁電極を一方の端部から他方の端部にかけて傾斜して配置したり、一対の額縁電極の幅や厚み寸法を変更したりする方法を適用できない場合があった。さらに、額縁電極の一方の端部を延長してスペースの広い基板上で接続部を形成した場合、例えば、図６に示すタッチパネル３０のように、額縁電極３１の一方の端部と配線導体３３とが導電性接着剤で導通している場合は、接続部３２が大きくなり、一対の額縁電極３１，３１の間で等電圧線３４が歪むという問題があった。

本発明は、上記した点に鑑み、幅狭の額縁部分に一対の額縁電極が配設されている場合であっても、電圧線のリニアリティの補正を行うことができ、精度の高い位置検出を行うことができるタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載のタッチパネルは、額縁部分の内側に入力エリアとしてのギャップが形成されるように、対向配置されて貼り合わされている可動基板と固定基板とを備え、前記入力エリア内の前記可動基板と前記固定基板の任意の接触点を２次元座標として検出することができるタッチパネルにおいて、前記固定基板は、該固定基板の板面に形成された抵抗膜シートと、該抵抗膜シートの両側辺上に相対向して配置されている一対の額縁電極と、該一対の額縁電極に駆動電圧を印加させるために該一対の額縁電極に電気的に相互接続する配線導体と、を備え、前記配線導体と接続する各額縁電極の長手方向に延長形成された一方の端部には、前記長手方向に直交する方向で、かつ、前記一対の額縁電極の対向方向に突出する導体接続部が形成され、該導体接続部に隣接する部分には溝部が形成されていることを特徴とする。

また、請求項２記載のタッチパネルは、Ｕ字状の前記溝部の大きさが、互いに直交する方向の寸法である溝幅と溝深さとによって規定され、矩形状の前記固定基板の大きさが、互いに直交する方向の外形寸法である前記溝幅方向のＸ寸法と前記溝深さ方向のＹ寸法とによって規定され、前記一対の額縁電極の内側面に対して垂直に突出する前記導体接続部の突出長さが、４ｍｍ以下で、かつ、前記Ｙ寸法の１０％以下であり、前記溝幅が前記Ｘ寸法の５％〜１５％であり、前記溝深さが前記Ｙ寸法の１％〜５％であることを特徴とする。

以上の如く、請求項１記載の発明によれば、一対の額縁電極の間で対向方向に生じる電位勾配によって形成される等電位線（電圧線）が、一対の額縁電極の一方の端部から他方の端部に亘って、一対の額縁電極と平行になるように補正される。これにより、幅狭の額縁部分に一対の額縁電極が配設されている場合であっても、リニアリティの補正を行うことができ、精度の高い位置検出を行うことができる。

また、請求項２記載の発明によれば、Ｕ字状の溝部の大きさを規定する溝幅及び溝深さを、導体接続部の突出長さ及び固定基板の外形寸法から得ることができ、これによりリニアリティの補正を効果的に行うことができる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。図１〜図５は、本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の抵抗膜式タッチパネル１０は、入力エリアの対角線の長さが５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度の携帯電話やＰＤＡなどの小さいサイズのディスプレイに適用されるものであり、４インチの図示しないＬＣＤやＰＤＰ等の装置本体に固定される固定基板１１と、固定基板１１に対向配置される可撓性の可動基板１２と、両基板１１，１２を貼り合わす両面テープ（貼り合わせ材）１３と、両基板１１，１２と装置本体とを電気的に相互接続するＦＰＣコネクタ１４とからなっている。

両基板１１，１２は、額縁部分１６，１７の内側で１００μｍ程度のギャップａ（図３）を有して貼り合わされる。なお、両基板１１，１２間には、上下の基板１１，１２が不用意に接触して、誤作動することを防止するための図示しないドットスぺーサが複数設けられている。

固定基板１１には、対向面に抵抗膜シートとしてのＩＴＯ(Indium Tin oxide)フィルム１５を有するガラス基材が適用されることができる。ガラス基材には、例えば厚さ０．７ｍｍ〜１．８ｍｍのソーダライムガラスが用いられる。基材には、光透過性の良い、好ましくは透過率８０％以上の樹脂基材を用いることもできる。ガラス基材の他に、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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）等を適用することもできる。

ＩＴＯフィルム１５は、透明導電膜としてのインジウム・錫酸化物である。ＩＴＯフィルム１５は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成されている。ＩＴＯフィルム１５は、両基板１１，１２に形成されている各一対の額縁電極１８，２０に比べて高抵抗値であることが求められ、ガラス基材に１００〜１５０Åの厚さに形成される。ＩＴＯフィルム１５のシート抵抗値は、額縁電極１８，２０のシート抵抗値に比べは１００倍以上であることが必要とされている。このＩＴＯフィルム１５は、ガラス基材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整形される。

固定基板１１は、可動基板１２と同様にして、外周側に矩形枠状の額縁部分１６を有している。額縁部分１６は、タッチパネル１０の入力エリアに対する非入力エリアであり、フレーム相当部分である。額縁部分１６の長辺側で一対の対向辺には、互いに平行で透明な額縁電極１８，１８が設けられている。後述する可動基板１２には、額縁部分１７の短辺側に一対の額縁電極２０，２０が設けられている。すなわち、両基板１１，１２は、一対の額縁電極１８，２０が互いに直交するように上下に貼り合わされ、指やペン等で入力された入力点のＸ−Ｙ座標（二次元座標）がコネクタ１４を介して検出される仕組みになっている。

一対の額縁電極１８は、ＩＴＯフィルムに電圧を印加してＹ方向に電位勾配を生じせしめるものであり、一方がアノード額縁電極、他方がカソード額縁電極である。額縁電極１８は、ＩＴＯフィルム１５の側部に沿って延びる主電極部１９ａと、主電極部１９ａの一方の端部に形成されている導体接続部１９ｂと、導体接続部１９ｂに隣接して電圧線２７の歪みを補正するための溝部１９ｃを有している。主電極部１９ａは、長手方向に同一断面形状に形成され、細長く形成されている。主電極部１９ａの幅ｄは一例として１．５ｍｍ程度である（図５参照）。導体接続部１９ｂは、一対の額縁電極１８，１８の対向方向であるｙ方向に突出形成されている。導体接続部１９ｂは、主電極部１９ａに比べて広幅に形成され、一例としてａ寸法が２ｍｍ、ｅ寸法が３ｍｍに形成されている（図５参照）。導体接続部１９ｂの大きさは、充填される導電性接着剤により配線導体２５との接続信頼性を高めるために、少なくともφ２ｍｍの孔径が確保される大きさに形成されている。溝部１９ｃについては、タッチパネル１０の全体構成を説明した後に、詳細に説明する。

額縁電極１８の断面が図２に示されるように、額縁電極層２１ａの外側に絶縁層２１ｂが形成されている。額縁電極層２１ａは、例えば、スクリーン印刷や導電性を有する両面テープを用いた接着などでガラス基材の表面に形成されている。額縁電極層２１ａは、外表面が絶縁層２１ｂで覆われることで、外部から絶縁保護されると共に、マイグレーションが防止されるようになっている。額縁電極層２１ａは、ＩＴＯフィルム１５と電気的に接続し、ＦＰＣコネクタ１４を介して図示しない装置本体との間で信号の授受が行われるようになっている。額縁電極層２１ａをスクリーン印刷で形成した場合は、額縁電極層２１ａの厚みを、例えば乳剤厚１０μｍ以下、２００メッシュ以上のスクリーン版を使用することで、１０〜２０μｍとすることができる。

絶縁層２１ｂは、アクリル樹脂やウレタン樹脂やエポキシ樹脂等で形成されている。絶縁層２１ｂの膜厚は、例えば乳剤厚１８μｍ以下、２３０メッシュ以上のスクリーン版を使用することで、１５〜２５μｍとすることができる。

ここで、スクリーン印刷は、スクリーン版の枠内に印刷インクをのせ、スキージでインクを摺動し、レジストのない部分にインクを落として、被印刷物に印刷を行う方法である。本実施形態では、額縁電極層２１ａを導電性インクとしての銀やカーボンや銅等のペーストで形成し、絶縁層２１ｂを上述したアクリル樹脂やウレタン樹脂等の絶縁性インクで形成する。

また、額縁部分１８の短辺側で他の一対の対向辺は、絶縁部として形成されている。後述する可動基板１２にも、同様の絶縁部が額縁部分１７の長辺側に設けられている。絶縁部は、両基板１１，１２を貼り合わした際に、相手側基板１２の額縁電極２０，２０に絶縁性の両面テープ２０を介して接着される部分である。このように、額縁電極１８，２０が絶縁部で保護されることで、絶縁性が確実に確保されるようになっている。

図１に示すＦＰＣコネクタ１４は、樹脂成形されたものであり、固定基板１１の短辺側の端部に圧着接続されている。コネクタ１４は、ハウジング２３と、ハウジング２３に収容される図示しない４極の雌端子とからなっている。各端子の一端には、信号用のＦＰＣ（Flexible printed circuit）２４が接続されている。各端子の他端には、固定基板１１に形成されている配線導体２５が接続されている。図１では、可動基板１２の一対の額縁電極２０，２０に接続する２本の配線導体が省略され、固定基板１１の一対の額縁電極１８，１８に接続する２本の配線導体２５，２５が示されている。２本の配線導体２５，２５は、導電性接着剤により、一対の額縁電極１８，１８の端部に形成された導体接続部１９ｂに接続している。

次に、可動基板１２は、指やペン等で押圧される側の基板であり、対向面にＩＴＯフィルムを有するＰＥＴ基材が好適に用いられる。ＰＥＴ基材の厚みは、用途により異なるものであるが、例えば１５０μｍ〜２００μｍである。基材は、ＰＥＴ基材に限られず、可撓性を有するものであれば他の樹脂材料からなる基材を適用することも可能である。例えば、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）等を適用することもできる。図示しないＩＴＯフィルムは、固定基板１１のＩＴＯフィルム１５と同様のものが用いられる。

可動基板１２の外表面には、基板１２の表面硬度や耐擦傷性等を高めるために、図示しないハードコート層が数μｍの厚さに設けられている。可動基板１２の対向面には、固定基板１１と同様にして、外側に矩形状の額縁部分１７を有している。額縁部分１７の短辺側の一対の対向辺には、互いに平行な額縁電極２０，２０が設けられ、長辺側の一対の対向辺には、図示しない互いに平行な絶縁部２２が設けられている。なお、額縁電極２０及び絶縁部２２の構成は、図２及び図３に示す固定基板１１の額縁電極１８及び絶縁部（図示せず）の構成と略同様である。

貼り合わせ材としての両面テープ１３は、両基板１１，１２を貼り合わせるための接着材であり、各基板１１，１２の外周の細長い額縁電極１８，２０及び細長い絶縁部に対応する寸法形状に形成されている。この両面テープ１３は、絶縁性を有するプラスチックフィルムの両面に接着層を有するものであるから、額縁電極１８，２０の絶縁も兼ねている。両面テープ１３の厚さは、用途により異なるが、３０μｍのものを使用することもできる。

タッチパネル１０を組立てた状態を図３に示す。固定基板１１と可動基板１２は対向配置され、固定基板１１の額縁電極１８と可動基板１２の絶縁部２２が両面テープ１３で相互に接着されている。図示しないが、固定基板１１の絶縁部と可動基板１２の額縁電極２０も両面テープ１３で相互に接着されている。

タッチパネルの二次元位置の測定原理は、従来と同じ原理であり、可動基板１２の入力エリアの任意の一点を押圧すると、可動基板１２が撓んで可動基板１２のＩＴＯフィルムの一点が固定基板１１のＩＴＯフィルム１５の一点に接触し、その接触位置で電気的導通が行われ、各基板１１，１２においてＩＴＯフィルム１５の内部抵抗に依存する電圧値がそれぞれ検出され、固定基板１１でｙ座標が求められ、可動基板１２でｘ座標が求められる。詳細な測定原理については、例えば特開２００５−１９０２３６号公報を参照されたい。

上記測定原理で検出された位置の検出精度を評価する際には、”リニアリティ”という係数が用いられている。”リニアリティ”は、一対の額縁電極１８，１８の対向方向における電位勾配の直線的関係を評価するものであり、ＩＴＯフィルム１５の内部抵抗値のバラツキや、一対の額縁電極１８，１８の内部抵抗値のバラツキに応じて変動する性質を持っている。小型のタッチパネル１０では、可能な広い入力エリア内において精度の高い”リニアリティ”が要求され、変動幅（許容値）が±１．５％以内であることが求められている。

図６に示されている従来例では、固定基板３０において、一対の額縁電極３１，３１の端部に形成されている導体接続部３２が、ＦＰＣコネクタ側の領域内でｙ方向に突出しているため、一対の額縁電極３１，３１に平行な等電圧線３４が導通接続部３２の影響を受けて歪み、入力エリアの端側において”リニアリティ”が低下するという問題を生じている。

本発明に係るタッチパネルは、図４で最も良く示されるように、入力エリアの端側における電圧線２７の歪みを補正して、”リニアリティ”の低下を防止して狭い入力エリアを可能な限り高精度に広く利用できるようにしたものである。

図４に示すように、本実施形態のタッチパネル１０は、各額縁電極１８，１８の長手方向に延長形成された一方の端部において、一対の額縁電極１８，１８の対向方向であるｙ方向に突出する導体接続部１９ｂに隣接する溝部１９ｃを有している。溝部１９ｃの大きさ・形状は、導体接続部１９ｂの突出長さａ、タッチパネル１０のｙ方向の外形寸法Ｙ及びｘ方向の外形寸法Ｘに依存することが実験的に確認されている。

図５に示すように、導体接続部１９ｂの突出長さａが、４ｍｍ以下で、かつ、外形寸法Ｙの１０％以下の場合において、溝部の溝幅ｂが外形寸法Ｘの５％〜１５％の範囲内であり、溝深さｃが外形寸法Ｙの１％〜５％の範囲内である。溝幅ｂが外形寸法Ｘの５％〜１５％の範囲外になったり、溝深さｃが外形寸法Ｙの１％〜５％の範囲外になったりした場合は、等電圧線２７の歪みを補正する効果が低下したり、得られないことが確認されている。

以上により、本実施形態のタッチパネル１０によれば、一対の額縁電極１８，１８の間で対向方向に生じる電位勾配によって形成される等電圧線２７が、一対の額縁電極１８，１８の一方の端部から他方の端部に亘って、一対の額縁電極１８，１８と平行になるように補正されるため、スペースの非常に狭い額縁部分１６，１６に一対の額縁電極１８，１８が配設されている場合であっても、入力エリアを狭くすることなく、リニアリティの補正を行うことができ、精度の高い位置検出を行うことが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、溝部１９ｃが固定基板１１の一対の額縁電極１８，１８に形成され、可動基板１２の一対の額縁電極２０，２０に形成されていないが、可動基板１２側において、固定基板１１と同様に等電圧線が歪む場合には導体接続部の近傍に溝部を形成することもできる。本実施形態の溝部はＵ字形に形成されているが、例えば、半円形に形成することもできる。

本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示す分解斜視図である。 額縁電極を示すための、図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。 図１に示す固定基板を示す平面図である。 図４に示す額縁電極の一方の端部を拡大して示す拡大図である。 従来のタッチパネルの固定基板の一例を示す平面図である。

符号の説明

１０ タッチパネル
１１ 固定基板
１２ 可動基板
１６，１７ 額縁部分
１８，２０ 額縁電極
１９ａ 主電極部
１９ｂ 導体接続部
１９ｃ 溝部
２５ 配線導体
２７ 等電圧線

Claims (2)

1. 額縁部分の内側に入力エリアとしてのギャップが形成されるように、対向配置されて貼り合わされている可動基板と固定基板とを備え、前記入力エリア内の前記可動基板と前記固定基板の任意の接触点を２次元座標として検出することができるタッチパネルにおいて、
   前記固定基板は、
   該固定基板の板面に形成された抵抗膜シートと、
   該抵抗膜シートの両側辺上に相対向して配置されている一対の額縁電極と、
   該一対の額縁電極に駆動電圧を印加させるために該一対の額縁電極に電気的に相互接続する配線導体と、を備え、
   前記配線導体と接続する各額縁電極の長手方向に延長形成された一方の端部には、前記長手方向に直交する方向で、かつ、前記一対の額縁電極の対向方向に突出する導体接続部が形成され、該導体接続部に隣接する部分には溝部が形成されていることを特徴とするタッチパネル。
2. Ｕ字状の前記溝部の大きさが、互いに直交する方向の寸法である溝幅と溝深さとによって規定され、矩形状の前記固定基板の大きさが、互いに直交する方向の外形寸法である前記溝幅方向のＸ寸法と前記溝深さ方向のＹ寸法とによって規定され、前記一対の額縁電極の内側面に対して垂直に突出する前記導体接続部の突出長さが、４ｍｍ以下で、かつ、前記Ｙ寸法の１０％以下であり、前記溝幅が前記Ｘ寸法の５％〜１５％であり、前記溝深さが前記Ｙ寸法の１％〜５％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。

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