JP2012003722A5

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Publication number: JP2012003722A5
Application number: JP2010140969A
Authority: JP
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2013-05-30

Description

前記目的を果たすため、本発明のタッチパネルの一態様は、互いに対向配置された第１の基板と第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、一方の方向に互いに並列に配列された複数の第１の抵抗膜と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記一方の方向に対して垂直な他方の方向に互いに並列に配列された複数の第２の抵抗膜と、前記第１の基板と前記第１の抵抗膜との間における複数の位置に設けられ、前記第１の基板と前記第２の基板のうちのタッチされる一方の基板のタッチされた部分の荷重によって前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜との間を導通させる複数の突起状接点と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された絶縁性液体と、前記複数の第１の抵抗膜にそれぞれ電気的に接続された複数の第１のスイッチと、前記複数の第２の抵抗膜にそれぞれ電気的に接続された複数の第２のスイッチと、前記複数の第１の抵抗膜と前記複数の第２の抵抗膜とにそれぞれ電圧を印加し、前記第１又は前記第２の基板に対してタッチされた部分での前記複数の第１の抵抗膜と前記複数の第２の抵抗膜とのうちいずれかの前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜との導通により生じる電圧に基づいて前記タッチされた部分の座標を検出するタッチパネル駆動回路と、を具備する、ことを特徴とする。

また、前記目的を果たすため、本発明のタッチパネル付き表示装置の一態様は、前記タッチパネルを表示パネル上に設けた、ことを特徴とする。

この液晶の表示パネル１は、ＴＮ型、ＳＴＮ型、非ツイストのホモジニアス型、垂直配向型、ベンド配向型、強誘電性又は反強誘電性の液晶表示パネルのいずれでもよい。表示パネル１は、一対の基板の各内面にそれぞれ複数の画素を形成するための電極を設けたものに限らず、一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素を形成するための第１の電極と、それよりも液晶層側に第１の電極と絶縁して形成された複数の細長電極部を有する第２の電極と、を設け、第１の電極と第２の電極との間に横電界（基板面に沿う方向の電界）を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。表示パネル１は、液晶表示パネルに限らず、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネル等でもよい。

タッチパネル１０は、表示パネル１の観察側に配置される。具体的にタッチパネル１０は、表示パネル１の観察側に設けられた偏光板５の外面に対して接着層７により貼付けられる。この接着層７は、後述のタッチエリア２９を囲むように枠状に配置される。この接着層７は、透明な粘着材又は樹脂から成る。
このタッチパネル１０は、図２乃至図６及び図９に示すように一対の光透過性の基板（透明基板）１１，１２と、Ｘ軸方向に沿って互いに並列に形成された複数の第１の抵抗膜（以下、第１の配線パターン（ＩＴＯパターン）と称する）、例えば１２本の第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と、Ｙ軸方向に沿って互いに並列に形成された複数の第２の抵抗膜（以下、第２の配線パターン（ＩＴＯパターン）と称する）、例えば９本の第２の配線パターン５１−１〜５１−９と、複数の突起状接点１５と、複数の絶縁性スペーサ１７と、枠状のシール材２４と、絶縁性液体２８と、から成る。

タッチ側基板１１と反対側基板１２との各内面には、それぞれ内面全体に亘ってＳｉＯ２膜が設けられている。これらＳｉＯ２膜上には、それぞれ図９に示すように上記第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と上記第２の配線パターン５１−１〜５１−９とが成膜されている。

複数の突起状接点１５は、第１と第２の配線パターン５０−１〜５０−１２、５１−１〜５１−９のうちの一方の抵抗膜、例えば図９に示すように第１の配線パターン５０−１〜５０−１２上の複数の位置で、かつ第１の配線パターン５０−１〜５０−１２の膜面から予め定めた高さに突出させて設けられている。これら突起状接点１５の高さの方向は、タッチ側基板１１と反対側基板１２との対向する方向と同一である。これら突起状接点１５は、例えば図６に示すようにタッチ側基板１１に対するタッチを受けたときの押圧力によるタッチ側基板１１に撓み変形が生じると、この撓み変形により第２の配線パターン５１−１〜５１−９に接触し、この接触によりタッチした部分で第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９とを導通させる。

複数の絶縁性スペーサ１７は、タッチ側基板１１と反対側基板１２との対向する基板面上において各突起状接点１５の設けられた位置を除いた複数の位置に設けられている。これら絶縁性スペーサ１７は、それぞれタッチ側基板１１と反対側基板１２との間の間隙の大きさを各突起状接点１５の高さに相当する間隔よりも大きく規定する。これら絶縁性スペーサ１７は、タッチ側基板１１と反対側基板１２とのうちの一方の基板、例えば図５に示すようにタッチ側基板１１の内面上に設けられ、反対側基板１２の内面に当接する。これら絶縁性スペーサ１７は、それぞれ柱状に形成されている。

具体的に各絶縁性スペーサ１７は、複数の突起状接点１５が設けられたタッチ側基板１１の内面に設けられた第１の配線パターン５０−１〜５０−１２の上に設けられている。これら絶縁性スペーサ１７は、第１の配線パターン５０−１〜５０−１２上のうちの突起状接点１５が省かれた各位置に１個ずつ設けられている。これら絶縁性スペーサ１７が設けられた各部分は、それぞれ第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９とが接触しない無接点部となる。図３に示すように絶縁性スペーサ１７を黒く塗り潰し、突起状接点１５と絶縁性スペーサ１７とを区別し易いように図示する。

図７及び図８は絶縁性スペーサ１７の密度に対する検知荷重を示すものである。図７は各絶縁性スペーサ１７の高さが２．５μｍ、各突起状接点１５の高さが２．０μｍ、各絶縁性スペーサ１７と各突起状接点１５の高低差Δｄが０．５μｍの場合であり、図８は各絶縁性スペーサ１７の高さが３．０μｍ、各突起状接点１５の高さが２．０μｍ、各絶縁性スペーサ１７と各突起状接点１５の高低差Δｄが１．０μｍの場合を示す。タッチ側基板１１のガラス厚さが、０．２０ｍｍ、０．３０ｍｍ、及び０．４０ｍｍである場合に、各絶縁性スペーサ１７を、タッチ側基板１１と反対側基板１２との互いに対向する面内に１００ｍｍ２あたり２５個、４４個、１００個、２００個及び４００個の密度で配置して実験を行った。ここで、各突起状接点１５は、１００ｍｍ２あたり１００個の密度で配置してあり、各絶縁性スペーサ１７と各突起状接点１５は、基部の直径が３０μｍで形成されている。

なお、各絶縁性スペーサ１７と各突起状接点１５との高低差Δｄは、Δｄ＝０．７５〜１．２５μｍ、望ましくは高低差Δｄは、Δｄ＝１．０μｍに形成されている。タッチ側基板１１の厚さは、０．１５〜０．２５ｍｍの範囲、望ましくは厚さ０．２０ｍｍに形成されている。各絶縁性スペーサ１７は、タッチ側基板１１と反対側基板１２との互いに対向する面内に密度２５〜４００個／１００ｍｍ２、望ましくは密度４４個／１００ｍｍ２で配置されている。これにより、タッチ側基板１１におけるタッチによる撓み変形量も所定の範囲にすることができ、タッチ側基板１１は、タッチ側基板１１に対する指先３０等のタッチが離れると、直ちに撓み変形が無くなり、元の平面状に戻ることができる。

枠状のシール材２４は、図４に示すようにタッチ側基板１１と反対側基板１２との周縁部を液体注入口２６を除いて全周に亘ってシールし、これらタッチ側基板１１と反対側基板１２との間隙の大きさを保持する。しかるに、タッチ側基板１１と反対側基板１２とは、各絶縁性スペーサ１７を反対側基板１２の内面に当接させることにより当該各基板１１，１２の間隙を各絶縁性スペーサ１７の長さに対応する間隔に規定し、この間隔を規定した状態でシール材２４を硬化し、当該各基板１１，１２をシール材２４を介して接合する。
このシール材２４には、図３に示すようにタッチ側基板１１と反対側基板１２とのいずれか一方の内面上に液体注入口２６が設けられている。この液体注入口２６は、反対側基板１２の張出部１２ａが形成された側とは反対側の縁部に対応する辺部を部分的に欠落させて形成されている。

絶縁性液体２８は、タッチ側基板１１と反対側基板１２との間のシール材２４により囲まれた間隙に封入されている。絶縁性液体２８の封入は、図示しない密閉されたチャンバ内において行われる。チャンバ内は、真空状態にされる。液体注入口２６が絶縁性液体２８中に浸される。この状態でチャンバ内は大気圧に戻される。これにより、チャンバ内と、タッチ側基板１１と反対側基板１２との間の間隙内と、の圧力差によって絶縁性液体２８は、液体注入口２６を通してタッチ側基板１１と反対側基板１２との間の間隙に注入されて充填される。液体注入口２６は、絶縁性液体２８の充填後に封止樹脂２７によって封止される。

座標検出回路７２は、電圧計５５により測定された電圧のタイミングと、第１のスイッチ５２−１〜５２−１２と第２のスイッチ５４−１〜５４−９との開閉タイミングと、からタッチ部分Ｔ１、Ｔ２のＸＹ座標を検出する。
絶縁性液体２８は、タッチ側基板１１の屈折率と反対側基板１２の屈折率と略同一の屈折率を有する。例えば絶縁性液体２８の屈折率ｎＬＣは、複屈折性の殆ど無い（ｎＬＣ＝１．４）を有する。絶縁性液体２８は、例えば液晶を用いる。この絶縁性液体２８は、タッチ側基板１１と反対側基板１２及び第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９との光の屈折率の差が例えば０．１以下の透明な液体である。すなわち、タッチ側基板１１と反対側基板１２及び第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９との屈折率は、約１．５である。絶縁性液体２８は、約１．４〜１．６の範囲の屈折率を有する。この絶縁性液体２８は、タッチ側基板１１と反対側基板１２及び第１の抵抗膜１３と第２の抵抗膜１４の屈折率により近い屈折率、つまり約１．４の屈折率を有しているのが好ましい。

本実施の形態では、絶縁性液体２８は、常温で光学的に等方性な液晶、例えば５℃以上の温度においてアイソトロピック相を示す液晶（Ｎ−Ｉ点が５℃未満のネマティック液晶）をタッチ側基板１１と反対側基板１２との間隙に封入される。このような特性の液晶としては、具体的に２つから３つのシクロヘキサンまたはベンゼン環と、その両端にアルキル基を有し、誘電異方性を持たない液晶材料を用いることができる。

ここで、タッチパネル１０のタッチ側基板１１と反対側基板１２との間に空気層を形成した場合と、本タッチパネル１０のように屈折率１．４を有する絶縁性液体２８を封入した場合と、を比較する。
図１１に示すように空気層が形成されている場合における複数の配線パターン（ＩＴＯパターン）の有るところと無いところとの透過率の比Ｔ_{ＩＴＯ無し}／Ｔ_{ＩＴＯ有り}は、下記の式（１）に示すように１．１０と大きくなる。なお、ｎ_０は空気の屈折率、ｎ_Ｇはタッチ側と反対側基板（ガラス）１１，１２の屈折率、ｎ_ＩＴＯは複数の配線パターン（ＩＴＯパターン）の屈折率、ｎ_ＬＣは絶縁性液体２８の屈折率である。

これに対して図１２に示すように、本タッチパネル１０のようにタッチ側基板１１の屈折率と反対側基板１２の屈折率と略同一の屈折率１．４を有する絶縁性液体２８を封入すると、複数の配線パターン（ＩＴＯパターン）、すなわち第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９との有るところと無いところとの透過率の比Ｔ_{ＩＴＯ無し}／Ｔ_{ＩＴＯ有り}は、下記の式（２）に示すように１．０５と小さくなる。

このように上記第１の実施の形態によれば、タッチ側基板１１の屈折率と反対側基板１２の屈折率と略同一の屈折率１．４を有する絶縁性液体２８を封入することにより、これらタッチ側基板１１と反対側基板１２と絶縁性液体２８との間で界面反射が殆どなくなる。これにより、タッチパネル１０に形成されている複数の配線パターン（ＩＴＯパターン）である第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９とが見えにくくなる。この結果、タッチパネル１０の操作がし易くなる。

絶縁性液体２８の屈折率は、タッチ側基板１１の屈折率と反対側基板１２の屈折率と略同一であればよいので、例えば１．４〜１．６の範囲でも、タッチ側基板１１と反対側基板１２と絶縁性液体２８との間で界面反射が殆どなくなり、タッチパネル１０に形成されている第１の配線パターン５０−１〜５０−１２と第２の配線パターン５１−１〜５１−９とが見えにくくなることが可能である。

又、各絶縁性スペーサ１７と各突起状接点１５とを高低差Δｄ＝０．７５〜１．２５μｍ、望ましくは高低差Δｄ＝１．０μｍに形成し、タッチ側基板１１を厚さ０．１５〜０．２５ｍｍの範囲、望ましくは厚さ０．２０ｍｍに形成し、かつ各絶縁性スペーサ１７をタッチ側基板１１と反対側基板１２との互いに対向する面内に密度２５〜４００個／１００ｍｍ２、望ましくは密度４４個／１００ｍｍ２に形成して配置するので、タッチ側基板１１におけるタッチによる撓み変形量も所定の範囲にすることができ、タッチ側基板１１は、タッチ側基板１１に対する指先３０等のタッチが離れると、直ちに撓み変形が無くなり、元の平面状に戻ることができる。
タッチ側基板１１に対するタッチによる撓み変形量も所定の範囲なので、タッチ側基板１１と反対側基板１２との間のシール材２４により囲まれ、絶縁性液体２８が封入された間隙の容積の変化も所定の範囲であり、タッチによる荷重を受けたときの当該荷重が絶縁性液体２８を伝わることによるタッチ部分以外でのタッチ側基板１１の変形も所定の範囲である。

（第２の実施形態）
図１３はタッチパネル１０の一部分の拡大断面図を示す。このタッチパネル１０は、タッチ側基板１１と反対側基板１２とのうちの反対側基板１２の内面上の複数の位置にそれぞれ複数の突起１６を設け、反対側基板１２の内面上及び各突起１６上に第２の配線パターン５１−１〜５１−９を形成している。反対側基板１２の第２の配線パターン５１−１〜５１−９の上には、複数の絶縁性スペーサ１７が設けられている。他の構成は、上記第１の実施の形態と同一である。

（第３の実施形態）
図１４はタッチパネル１０の一部分の拡大断面図を示す。このタッチパネル１０は、タッチ側基板１１と反対側基板１２とのうちの一方、例えばタッチ側基板１１の内面上に複数の突起１６を設け、タッチ側基板１１の内面上及び各突起１６上に第１の配線パターン５０−１〜５０−１２を形成している。反対側基板１２の第２の配線パターン５１−１〜５１−９の上には、複数の絶縁性スペーサ１７が設けられている。他の構成は、上記第１の実施の形態と同一である。

（第４の実施形態）
図１５はタッチパネル１０の一部分の拡大断面図を示す。このタッチパネル１０は、上記第１乃至第３の実施の形態における複数の絶縁性スペーサ１７に代えて複数の球状スペーサ１７ａを設けている。これら球状スペーサ１７ａは、突起状接点１５の高さよりも大きい直径を有する。これら球状スペーサ１７ａは、タッチ側基板１１と反対側基板１２との間の間隙を各突起状接点１５の高さよりも大きい値に規定する。他の構成は、上記第１の実施の形態と同一である。

Claims

互いに対向配置された第１の基板と第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、一方の方向に互いに並列に配列された複数の第１の抵抗膜と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、前記一方の方向に対して垂直な他方の方向に互いに並列に配列された複数の第２の抵抗膜と、
前記第１の基板と前記第１の抵抗膜との間における複数の位置に設けられ、前記第１の基板と前記第２の基板のうちのタッチされる一方の基板のタッチされた部分の荷重によって前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜との間を導通させる複数の突起状接点と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に封入された絶縁性液体と、
前記複数の第１の抵抗膜にそれぞれ電気的に接続された複数の第１のスイッチと、
前記複数の第２の抵抗膜にそれぞれ電気的に接続された複数の第２のスイッチと、
前記複数の第１の抵抗膜と前記複数の第２の抵抗膜とにそれぞれ電圧を印加し、前記第１又は前記第２の基板に対してタッチされた部分での前記複数の第１の抵抗膜と前記複数の第２の抵抗膜とのうちいずれかの前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜との導通により生じる電圧に基づいて前記タッチされた部分の座標を検出するタッチパネル駆動回路と、を具備する、
ことを特徴とするタッチパネル。
前記絶縁性液体は、前記第１の基板と前記第２の基板との間の界面反射を低減することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
前記第１の基板と前記第２の基板と前記絶縁性液体との屈折率は、１．４〜１．６の範囲を有することを特徴とする請求項２記載のタッチパネル。
前記第１の基板と前記第２の基板とは、それぞれ屈折率１．４を有するガラス板から成り、前記絶縁性液体は、屈折率１．４を有する液晶から成る、
ことを特徴とする請求項３記載のタッチパネル。
前記絶縁性液体は、前記第１の基板及び前記第２の基板と、前記第１の抵抗膜及び前記第２の抵抗膜と、の光の屈折率の差が０．１以下の透明な液体であることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
前記タッチパネル駆動回路は、前記複数の第１のスイッチのうちのいずれか１つのスイッチを第１の一定期間毎に順次閉じ、且つ、前記一定期間内に、前記複数の第２のスイッチのうちいずれか１つのスイッチを第２の一定期間毎に順次閉じることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
前記複数の第１の抵抗膜と前記複数の第２の抵抗膜とのうちのいずれかが導通したときの電圧を測定する電圧計と、
前記電圧計により測定された電圧と、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの開閉タイミングと、に基づいて少なくとも１箇所の前記タッチ部分の座標を検出する座標検出回路と、
を有することを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
請求項１乃至６のうちいずれか１項記載のタッチパネルを表示パネル上に設けた、
ことを特徴とするタッチパネル付き表示装置。