JP2011170726A

JP2011170726A - 入力装置

Info

Publication number: JP2011170726A
Application number: JP2010035560A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Takashima; 裕高島; Hideto Sasagawa; 英人笹川; Kazuyoshi Yamagata; 一芳山縣; Jun Suzuki; 潤鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】特に、粘着層の構成を改善した入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】透光性基材の表面に透明導電膜が形成された下部基板及び上部基板２１と、前記上部基板２１の上面側に設けられた透光性の表面部材６０と、前記表面部材６０の下面の一部に設けられた加飾部６１と、前記表面部材６０及び前記加飾部６１と前記上部基板２１との間に介在する透光性の粘着層６２と、を有し、前記粘着層６２は、前記加飾部６１と前記表面部材６０との間の段差６８を埋める第１の粘着層６６と、前記第１の粘着層６６の下面側に形成される第２の粘着層６７とを有し、前記第１の粘着層６６の硬度は、前記第２の粘着層６７の硬度より低いことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、対向配置された下部基板及び上部基板を有する入力装置に係り、特に、粘着層の構造に関する。

下記特許文献にはタッチパネルに関する発明が開示されている。例えば、特許文献１に記載されているように、表面にＩＴＯ膜を備える下部基板と上部基板とが相対向して配置され、上部基板の上面側には表面部材（特許文献１には上側透光性基板３１と記載されている）が設けられる。表面部材の下面には加飾部が形成される。加飾部は入力領域以外の非入力領域に形成される。そして表面部材及び加飾部と上部基板との間が粘着層を介して接合されている。

特開２００５−１７３９７０号公報特開２００４−２１３１８７号公報特開平１１−６６９９６号公報国際公開第２００９／０２５２６９号

図６は従来の問題点を説明するための入力装置の部分拡大縦断面図である。符号１が上部基板、符号２が表面部材、符号３が加飾部、符号４が粘着層である。

図６（ａ）に示す粘着層４は硬度が低い材料で形成されている。このため、図６（ａ）に示すように、入力領域５をタッチペンや指等の操作体６で強く押圧・摺動・連打等すると、図６（ａ）に示すように入力領域５が大きく凹んで下部基板（図示しない）と上部基板１とが激しく衝突し、下部基板及び上部基板１に形成されているＩＴＯ等の透明導電膜に損傷を与える問題があった。また表面部材２の入力領域５が、凹んだまま元に戻りにくくなる不具合等もあった。

一方、図６（ｂ）に示す粘着層４は硬度が高い材料で形成される。このため、表面部材２と加飾部３との間に形成される段差を適切に粘着層４で埋めることができず、気泡７（微小な隙間）が形成されやすかった。このような気泡７が形成されると、見た目が悪く、また環境変化により気泡７の大きさが変動して入力感度が変化してしまう等の不具合があった。

そこで、本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、粘着層の構成を改善した入力装置を提供することを目的とする。

本発明における入力装置は、
透光性基材の表面に透明導電膜が形成された下部基板及び上部基板と、前記上部基板の上面側に設けられた透光性の表面部材と、前記表面部材の下面の一部に設けられた加飾部と、前記表面部材及び前記加飾部と前記上部基板との間に介在する透光性の粘着層と、を有し、
前記粘着層は、前記加飾部と前記表面部材との間の段差を埋める第１の粘着層と、前記第１の粘着層の下面側に形成される第２の粘着層とを有し、
前記第１の粘着層の硬度は、前記第２の粘着層の硬度より低いことを特徴とするものである。

これにより、加飾部と表面部材間の段差を適切に埋めることが出来るとともに、耐衝撃性や耐環境性に優れた入力装置に出来る。

本発明では、前記上部粘着層と前記下部粘着層との間にセパレート部材を設けることができる。

本発明によれば、加飾部と表面部材間の段差を適切に埋めることが出来るとともに、耐衝撃性や耐環境性に優れた入力装置に出来る。

本実施形態における入力装置（タッチパネル）の分解斜視図、本実施形態の入力装置の部分縦断面図、本実施形態における入力装置の特徴的部分を示す部分拡大縦断面図、入力装置の検知動作を示す説明図、第１の粘着層（硬度が低い粘着層）及び第２の粘着層（硬度が高い粘着層）の夫々に対して、押し込み荷重試験を行った実験結果、従来の入力装置における問題点を説明するための部分拡大縦断面図。

図１は本実施形態における入力装置（タッチパネル）の分解斜視図、図２は本実施形態の入力装置の部分縦断面図であり、図１の組立後の入力装置をＡ−Ａ線（図１のＡ−Ａ線は上部基板に対する位置に図示）から切断し矢印方向から見た図、図３（ａ）（ｂ）は、本実施形態における入力装置の特徴的部分を示す部分拡大縦断面図、である。

本実施形態における入力装置２０は、図１に示すように、上部基板２１と、下部基板２２と、接合層２３と、出力用電極部２５を備えたフレキシブル基板２４とを有して構成される。なお図１では、上部基板２１の表面に加飾部を有する表面層２６が重ねられた状態を示している。

図１，図２に示すように、上部基板２１と下部基板２２とは接合層２３を介して接合されている。

下部基板２２は、透光性基材３０と、透光性基材３０の上面（上部基板２１と対向する内面）に形成された透明導電膜３１と、透明導電膜３１の表面に形成された下部電極３２，３２を有して構成される。下部電極３２，３２は入力領域３３の外周に位置する非入力領域３４に配置される。

また、図１，図２に示すように、下部基板２２と高さ方向にて所定間隔を空けて対向する上部基板２１は、透光性基材３５と、透光性基材３５の下面（下部基板２２と対向する内面）に形成された透明導電膜３６と、透明導電膜３６の表面に形成された一対の上部電極３７，３７とを有して構成される。上部電極３７，３７は入力領域３３の外周に位置する非入力領域３４に配置される。

下側の透光性基材３０はポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等の透明基材で形成され、厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度で形成される。下側の透光性基材３０は上側の透光性基材３５より厚くまた剛性が高いことが好適である。例えば下側の透光性基材３０は、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）等で形成されることが好適である。

また上側の透光性基材３５は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等の透明基材であり、厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度で形成される。

透明導電膜３１，３６は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｉＯ₂，ＺｎＯ等の無機透明導電材料を、スパッタや蒸着等で成膜して形成される。又は、これらの無機透明導電材料の微粉末を固着したものでもよい。あるいは、有機透明導電材料として、カーボンナノチューブやポリチオフィン、ポリピロール等の有機導電性ポリマーをコーティングしたものでもよい。各透明導電膜３１，３６の厚さは、０．００５μｍ〜２μｍ程度である。

ここで本実施形態では、透光性及び透明性とは可視光線透過率が９０％以上の状態を指す。更にヘイズ値が３以下であることが好適である。

また、下部電極３２及び上部電極３７は例えばＡｇ塗膜を印刷形成したものである。下部電極３２及び上部電極３７には透明導電膜３１，３６よりも抵抗値の低い導電材料が使用される。

なお図２では、各基材３０，３５の表面（内面）は平坦面であるが、干渉縞等の発生を抑制すべく、液晶ディスプレイ８１と対向する部分の前記基材３０，３５の表面が例えばプリズム形状とされていてもよい。

図１，図２に示す入力装置２０は抵抗式タッチパネルの構造であり、入力操作可能な入力領域３３が設けられる。またこの実施形態では、前記入力領域３３の外周に非入力領域３４が形成されている。なお、前記入力領域３３とは別の入力領域を設けることも可能である。図１では、入力領域３３とは別に入力領域３３とは異なる機能を備えるセンサ領域６４，６５が形成されている。また図２に示すように入力領域３３には液晶ディスプレイ８１が対向配置されている。

図２に示すように、下部基板２２と上部基板２１との間には空気層４４が設けられている。また図示しないが空気層４４内には多数のドットスペーサが設けられている。

図１，図２に示すように下部基板２２と上部基板２１の間であって前記非入力領域３４の全部あるいは一部に電気的絶縁性の接合層２３が設けられ、これにより前記下部基板２２と上部基板２１間が非入力領域３４で固定される。接合層２３は、図１に示すように例えば枠形状である。接合層２３は、例えばアクリル樹脂系粘着テープであるが材質等を限定するものでない。接合層２３の厚さは、５μｍ〜２００μｍ程度である。

操作者が指やペンで入力領域３３を下方向へ押圧すると、上部基板２１が下方向へ撓み、透明導電膜３１，３６が当接する。このとき、図４のＰ点で透明導電膜３１，３６同士が接触すると、下側の透明導電膜３１をＹ方向に分割した抵抗値に対応する電圧が上部電極３７，３７から得られ、上側の透明導電膜３６をＸ方向に分割した抵抗値に対応する電圧が下部電極３２，３２から得られる。そして得られた各電圧をＡ／Ｄ変換することにより、Ｐ点のＸ−Ｙ座標上の位置を検知できる。

本実施形態では図２に示すように、上部基板２１の上面２１ａ側には、操作面（入力領域３３の表面）を備える透光性の表面部材６０と、表面部材６０の下面に設けられた加飾部６１とを有して構成される表面層２６が設けられる。そして表面層２６と上部基板２１との間が透光性の粘着層６２を介して接合されている。

図１，図２に示すように加飾部６１は、入力領域３３やセンサ領域６４，６５には形成されず空間となっている。そしてこの空間内が粘着層６２で埋められている。

図２に示す実施形態では、下部基板２２の下面には粘着層７０を介して支持部材７１が接合されている。粘着層７０には、例えば、アクリル樹脂系粘着テープを用いることが出来る。

支持部材７１は、透明な樹脂板であり、アクリル系のプラスチック基材で形成されることが好適である。支持部材７１は、下部基材２２に比べて厚い厚さ寸法で形成され、具体的には０．６ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さで形成される。

図３（ａ）に示すように、本実施形態では、表面層２６と上部基板２１との間に介在する粘着層６２は、上側に位置する第１の粘着層６６と下側に位置する第２の粘着層６７との積層構造で形成される。

図３（ａ）に示すように表面部材６０の下面に形成された加飾部６１は例えば印刷形成されたものであり、加飾部６１と表面部材６０との間に段差６８が形成される。

本実施形態では、第１の粘着層６６は硬度が、第２の粘着層６７の硬度よりも低い透光性の材料で形成されている。第１の粘着層６６及び第２の粘着層６７の材質は特に限定されない。例えばアクリル系の透明粘着剤が使用される。また、表面層２６と上部基板２１との間を第１の粘着層６６及び第２の粘着層６７により接合する方法についても特に限定されるものでない。例えば、第１の粘着層６６が支持シートに付着した粘着シートを表面層２６側に押圧しながら貼着し、第２の粘着層６７が支持シートに付着した粘着シートを上部基板２１側に押圧しながら貼着し、続いて、前記支持シートを除去して、第１の粘着層６６及び第２の粘着層６７の間を貼り合わせることができる。また最初から支持シートがない形態の粘着層であってもよい。あるいは、第１の粘着層６６及び第２の粘着層６７を積層した粘着層６２を形成し、その後、前記粘着層６２を、表面層２６と上部基板２１との間に挟んで押圧しながら表面層２６と上部基板２１間を接合することも出来る。

図５は、第１の粘着層６６及び第２の粘着層６７に対して、押し込み荷重試験を行った実験結果である。

実験では、プラスチック基板に、２５μｍ厚の第１の粘着層（硬度が低い粘着層）６６を１６枚重ねて総厚を４００μｍとし、更に最上層として３０μｍ厚のＰＥＴシートを貼着したサンプル１を用意した。

また、プラスチック基板に、２５μｍ厚の第２の粘着層（硬度が高い粘着層）６７を１６枚重ねて総厚を４００μｍとし、更に最上層として３０μｍ厚のＰＥＴシートを貼着したサンプル２を用意した。

実験では、上記サンプル１及びサンプル２の表面に、夫々、等ストローク量（押し込み量）で押し子を押し込み、時間と、試験力（押圧力）との関係を測定した。なおストローク量を、８３μｍ／ｓｅｃとした。

図５に示すように、第１の粘着層６６は硬度が低いため、第２の粘着層６７より弱い力で押し込まれることがわかった。

このため本実施形態では、第１の粘着層６６により、加飾部６１と表面部材６０との間の段差６８を適切に埋めることができる。このように本実施形態では、表面層２６と上部基板２１との間を第１の粘着層６２により隙間無く埋め、気泡が内在した状態でないため見た目も良く、また環境変化があっても気泡の大きさの変化等に基づく入力感度の変化や膜剥がれ、亀裂等の不具合を抑制できる。これにより図６（ａ）に示した従来の問題点を解決できる。

本実施形態では、硬度が低い第１の粘着層６６のみで粘着層６２を構成せずに、従来に比べて第１の粘着層６６を薄く形成し、第１の粘着層６６の下面に、第１の粘着層６６よりも硬度が高い第２の粘着層６７を重ねている。本実施形態では、各粘着層６６，６７の膜厚を夫々薄く形成し、粘着層６２の総厚を従来とほぼ同等にすることが出来る。各粘着層６６，６７の膜厚は夫々、５〜４５μｍ程度であり、粘着層６２の総厚は、１０〜９０μｍ程度である。

本実施形態では、硬度の低い第１の粘着層６６の下面側に硬度が高い第２の粘着層６７を重ねたことで、入力領域３３を指やペン等で強く押圧・摺動・連打等しても、表面部材６０の凹みを抑制でき、激しく透明導電膜３１，３６同士が接触するのを抑制できる。また表面部材６０の表面に凹み等が残るのを抑制することが出来る。これにより図６（ｂ）に示した従来の問題点を解決できる。

以上により、表面部材６０と加飾部６１との間の段差６８を適切に埋めることができるとともに、耐衝撃性及び耐環境性に優れた入力装置２０に出来る。

図３（ｂ）に示す別の実施形態では、第１の粘着層６６と第２の粘着層６７との間に、透光性のセパレート部材６９が設けられる。セパレート部材６９は例えばＰＥＴフィルムである。セパレート部材６９の膜厚は１０〜１５μｍ程度である。

セパレート部材６９を挿入することで、第１の粘着層６６と第２の粘着層６７とを適切且つ容易に積層することが出来る。例えば第１の粘着層６６の下面にセパレート部材６９が貼着した状態で、上部基板２１の表面に設けられた第２の粘着層６７をセパレート部材６９の下面に適切且つ容易に貼り合わせることができる。

またセパレート部材６９を部分的に設けることもできる。例えばセパレート部材６９の挿入により光学特性の低下が問題となるような場合には、セパレート部材６９を、非入力領域３４にのみ設けることも出来る。

粘着層６２は、３層以上の粘着層が積層された構成とすることも出来る。具体的には、下から硬度が低い粘着層、硬度が高い粘着層、硬度が低い粘着層の順で積層された構成、あるいは、下から硬度が高い粘着層、硬度が中間の粘着層、硬度が低い粘着層の順で積層された構成等にすることも可能である。

本実施形態における入力装置は、携帯電話機、デジタルカメラ、ＰＤＡ、ゲーム機、カーナビゲーション等に使用される。

２０入力装置
２１上部基板
２２下部基板
２３接合層
２４フレキシブル基板
２６表面層
３０、３５透光性基材
３１、３６透明導電膜
３２、３７電極
３３入力領域
３４非入力領域
４４空気層
６０表面部材
６１加飾部
６２、７０粘着層
６４、６５センサ領域
６６第１の粘着層
６７第２の粘着層
６８段差
６９セパレート部材
７１支持部材
８１液晶ディスプレイ

Claims

透光性基材の表面に透明導電膜が形成された下部基板及び上部基板と、前記上部基板の上面側に設けられた透光性の表面部材と、前記表面部材の下面の一部に設けられた加飾部と、前記表面部材及び前記加飾部と前記上部基板との間に介在する透光性の粘着層と、を有し、
前記粘着層は、前記加飾部と前記表面部材との間の段差を埋める第１の粘着層と、前記第１の粘着層の下面側に形成される第２の粘着層とを有し、
前記第１の粘着層の硬度は、前記第２の粘着層の硬度より低いことを特徴とする入力装置。
前記上部粘着層と前記下部粘着層との間にセパレート部材が設けられる請求項１記載の入力装置。