JP2012174190A - 静電容量式タッチパネル及び画面入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド体を備えたタッチパネルにおいて、タッチパネルの周縁部がタッチ面と同一面上に位置するフラットデザインを実現することができ、かつ従来より安価に構成することができる静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】基板４１周縁部が配線領域４４とされ、その配線領域４４で囲まれた内側が検出領域４５とされ、検出領域４５に配列形成されたセンサ電極４２と接続された導電配線４３が配線領域４４に配置されているタッチパネル本体４０と、タッチパネル本体４０上に固着され、その固着された内側面５２ａと反対の外側面５２ｂがタッチ面をなすカバー５２とを備える。カバー５２の内側面５２ａの、配線領域４４と対向する位置にはカバー５２と一体形成されたシールド体５１が位置している。
【選択図】図１

Description

この発明は静電容量式タッチパネル及びその静電容量式タッチパネルを備えた画面入力装置に関する。

静電容量式タッチパネルや抵抗膜式タッチパネルは外部からのノイズの影響を受けやすく、ノイズによる誤動作を防止するために、シールド体を配置するといったことが行われている。特許文献１にはこのようなシールド体を備えた構成が記載されている。

図１１はこの特許文献１に記載されているタッチパネルを搭載した電子機器の分解斜視図を示したものであり、図１１中、１１は電子機器のケースを示し、１２は電子機器のモジュールを示す。また、１３はタッチパネルを示し、１４はシールド体、１５は裏蓋をそれぞれ示す。

ケース１１は表示窓１６ａを有するカバー１６と外フレーム１７とによって構成されており、両者は接合されている。モジュール１２は表示装置１８と回路基板１９とを有し、これらは内フレーム２０に位置決め固定されるものとなっている。表示装置１８には液晶パネルが用いられている。タッチパネル１３は抵抗膜式のタッチパネルとされている。シールド体１４は枠形状部１４ａを備え、この枠形状部１４ａはタッチパネル１３の周縁部の全周にわたる額縁状の形状を有するものとされている。

図１２は図１１に示した構成各部が組み立てられた電子機器の要部断面構造を示したものであり、モジュール１２上にはタッチパネル１３が載置され、モジュール１２の表示装置１８に表示された情報はタッチパネル１３を通してカバー１６の表示窓１６ａより視認できるようになっている。図１２中、１３ａはタッチパネル１３の上側パネルを示し、１３ｂは下側パネルを示す。また、１３ｃは上側パネル１３ａと下側パネル１３ｂとを接合している接着剤を示す。

タッチパネル１３の周縁部には図１２に示したようにシールド体１４の枠形状部１４ａが位置し、この枠形状部１４ａ上にカバー１６が位置する。シールド体１４には接続片１４ｂが複数設けられており、接続片１４ｂのＵ字形をなす先端部は図１２に示したように回路基板１９と当接すると共に裏蓋１５と接触する構造となっている。

特許文献１では上記のような枠形状を有するシールド体１４をタッチパネル１３の周縁部に配置することで外部からのノイズの影響を防止するものとなっており、シールド体１４はカバー１６、回路基板１９及び裏蓋１５と電気的に接続されている。

特開２００５−２２２０９１号公報

上述した従来例ではタッチパネル１３が外部からのノイズの影響を受けないようにすべく、タッチパネル１３とは別にシールド体１４を用意し、そのシールド体１４をタッチパネル１３の周縁部に配置する構成となっている。よって、タッチパネル１３と別部品のシールド体１４を必要とする分、部品点数が多くなり、また組み立てコストがかかるものとなっていた。

さらに、シールド体１４はタッチパネル１３の周縁部上に位置し、つまりタッチパネル１３のタッチ面の回りに、タッチ面と段差を形成して位置しているため、例えばタッチパネルのタッチ面と周縁部とが同一面にあるようなタッチパネルのフラットデザイン化の要求には答えられないものとなっていた。

この発明の目的はこのような問題に鑑み、シールド体を備えたタッチパネルにおいて、タッチパネルの周縁部がタッチ面と同一面上に位置するフラットデザインを実現することができ、かつ従来より安価に構成することができる静電容量式のタッチパネルを提供することにあり、さらにその静電容量式タッチパネルを備えた画面入力装置を提供することにある。

請求項１の発明によれば、静電容量式タッチパネルは、基板周縁部が配線領域とされ、その配線領域で囲まれた内側が検出領域とされ、検出領域に配列形成されたセンサ電極と接続された導電配線が配線領域に配置されているタッチパネル本体と、タッチパネル本体上に固着され、その固着された内側と反対側に位置する外側面がタッチ面をなすカバーとを備え、カバーの内側の、前記配線領域と対向する位置に、カバーと一体形成されたシールド体が位置しているものとされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、シールド体はカバーに印刷形成されているものとされる。

請求項３の発明では請求項１の発明において、カバーとシールド体が一体成形されているものとされる。

請求項４の発明によれば、画面入力装置は、画面表示装置と、画面表示装置の入力画面上に配置された請求項１乃至３記載のいずれかの静電容量式タッチパネルと、画面表示装置及び静電容量式タッチパネルを収容する筐体からなり、前記シールド体は導電材よりなる筐体と電気的に接続されているものとされる。

この発明によれば、シールド体はカバーと一体形成されているため、その分、部品点数を削減でき、組み立ても容易となり、よって静電容量式タッチパネルを従来より安価に構成することができる。

また、シールド体はカバーの内側面に位置し、タッチ面を構成するカバーの外側面には従来のようにタッチ面とその周縁部との間に段差が生じず、タッチ面と周縁部とは同一平面をなすため、タッチパネル表面のフラットデザイン化の要求に答えることができる。

さらに、この発明による画面入力装置によれば、静電容量式タッチパネルのシールド体は画面入力装置の筐体と電気的に接続されるため、それらシールド体と筐体を容易にグランド接続（接地）することができ、よって確実なシールド効果を得ることができる。

Ａはこの発明による静電容量式タッチパネルの一実施例を示す平面図、ＢはＡにおけるＣ−Ｃ線拡大断面図。 図１に示した静電容量式タッチパネルの分解斜視図。 図１におけるカバーの断面図。 Ａは図１におけるタッチパネル本体の平面図、Ｂはセンサ電極の詳細を説明するための図。 シールド体が印刷形成されたカバーの生産方法を説明するための図。 カバーに意匠印刷した例を示す斜視図。 Ａはカバーとシールド体が一体成形された例を示す断面図、ＢはＡをカバーとシールド体に分解した断面図。 Ａはこの発明による画面入力装置の一実施例を示す斜視図、Ｂはその断面図。 図８Ｂの部分拡大図。 図８に示した画面入力装置の分解斜視図。 タッチパネルを搭載した電子機器の従来構成例を示す分解斜視図。 図１１に示した構成各部が組み立てられた状態の部分拡大断面図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明による静電容量式タッチパネルの一実施例を示したものであり、静電容量式タッチパネル３０はこの例ではタッチパネル本体４０と、シールド体５１が一体形成されたカバー５２とによって構成されている。図２は図１に示した静電容量式タッチパネル３０を各部に分解して示したものであり、図３はシールド体５１が一体形成されたカバー５２を示したものである。また、図４Ａはタッチパネル本体４０を示したものである。

まず、図４Ａを参照してタッチパネル本体４０の構成を説明する。

タッチパネル本体４０は基板４１上に所要のセンサ電極４２が配列形成され、さらにそれらセンサ電極４２と接続された導電配線４３が形成されてなるもので、導電配線４３は基板４１の周縁部の配線領域４４に図４Ａに示したように配置されている。

配線領域４４で囲まれた内側は検出領域４５とされ、この検出領域４５にセンサ電極４２が配列形成されている。センサ電極４２は透明電極であり、形成パターンは見えないが、図４Ａでは形成パターンを簡易的に図示している。

センサ電極４２はこの例では菱形の電極とされ、行及び列に配列形成されている。図４Ａではこの行及び列の配列状態を模式的に示しているが、詳細には図４Ｂに示したような配列状態となっている。図４Ｂ中、斜線を施したセンサ電極４２は行電極をなし、斜線を施していないセンサ電極４２は列電極をなす。図４Ｂには行をＲ１，Ｒ２，Ｒ３、列をＣ１，Ｃ２で示している。

１つの行を構成するセンサ電極４２は互いに導電配線４２ａで接続され、同様に１つの列を構成するセンサ電極４２は互いに導電配線４２ｂで接続されている。なお、導電配線４２ａと４２ｂの交差部は詳細図示を省略しているが、互いに絶縁されている。導電配線４２ａと４２ｂはセンサ電極４２と同じ透明材料で形成することが好ましいが、目視できない程度の微細な配線であれば透明材料でなくても構わない。具体的に目視できない程度の配線幅は３０μｍ以下とされる。

各行及び各列を構成するセンサ電極４２からそれぞれ導出された導電配線４３は図４Ａに示すように配線領域４４を引き回されて基板４１の一辺の中央部に集められ、この例ではこれら導電配線４３はフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）４６に接続されている。

次に、カバー５２の構成を説明する。

カバー５２はこの例では方形をなすタッチパネル本体４０よりやや大きい方形状をなし、このカバー５２に導電材よりなるシールド体５１が印刷形成される。シールド体５１はタッチパネル本体４０の配線領域４４と対向する位置に印刷形成され、図２に示したように方形枠形状をなすものとされる。カバー５２の構成材料には例えばＰＥＴフィルムが用いられ、このＰＥＴフィルム上に銀ペースト等を印刷することによってシールド体５１が形成される。

上記のようにシールド体５１が一体形成されたカバー５２はタッチパネル本体４０に貼り付けられ、これにより図１に示した静電容量式タッチパネル３０が完成する。カバー５２の貼り付けには透明粘着剤５３が用いられる。

シールド体５１はタッチパネル本体４０と対向するカバー５２の内側面（固着面）５２ａに位置してタッチパネル本体４０の配線領域４４と対向され、配線領域４４を覆う。カバー５２の外側面５２ｂはタッチ操作されるタッチ面を構成する。

上記のような構成とされた静電容量式タッチパネル３０によれば、タッチパネル本体４０の配線領域４４はシールド体５１で覆われるため、良好なシールド効果を得ることができる。また、シールド体５１はカバー５２に一体形成されているため、従来のようにシールド体を別に用意する必要はなく、その点で部品点数を削減でき、組み立ても容易となるため、静電容量式タッチパネルを安価に構成することができる。

さらに、シールド体５１はカバー５２の内側面５２ａに位置しているため、カバー５２の外側面５２ｂは単なる平面となり、よってシールド体を備えたタッチパネルであっても、従来のようにタッチパネルのタッチ面とタッチパネルの周縁部との間に段差が生じることはなく、タッチ面と周縁部とが同一面上に位置するフラットデザイン化（タッチパネル表面のフラット化）の要求に答えられるものとなっている。

加えて、上述したようにカバー５２をＰＥＴフィルム等の薄い素材で構成し、シールド体５１を印刷形成するようにすれば、静電容量式タッチパネル３０の薄型化を図ることができる。

なお、上述した例ではセンサ電極４２は菱形をなすものとしているが、電極形状は他の形状であってもよく、電極数も用途に応じて適宜、選定される。また、センサ電極４２は基板４１の片面（上面）に形成されているが、例えば行と列に分け、基板４１の両面（上下面）に形成するような構成であってもよい。同様に、導電配線４３も基板４１の上面に限らず、下面に形成されていてもよく、また上下面に形成されていてもよい。

シールド体５１の印刷形成に用いる材料は銀ペーストに限らず、導電性高分子材料であってもよい。図５は印刷形成されたシールド体５１を有するカバー５２の生産方法を示したものであり、図５中、６１はカバー５２の素材シートを示す。素材シート６１上にシールド体５１を多数印刷形成することで大量生産が可能となり、コストダウンを図ることができる。

一方、図６はカバー５２に意匠などの印刷を施す例を示したものであり、図６中、６２は意匠印刷部を示す。意匠などの印刷を施すことで、デザイン性に優れたタッチパネルの実現が可能となる。

シールド体５１の形成は印刷に限らず、金属メッキや金属箔の転写等によってカバー５２に形成してもよい。また、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属材でシールド体を形成し、シールド体をインサートしてカバーとシールド体とを一体成形するようにしてもよい。

図７Ａはこのような一体成形により形成されて一体化されたカバー５２’及びシールド体５１’を示したものであり、図７Ｂは各部に分けて示したものである。シールド体５１’はシールド体５１と同様、方形枠形状をなす。カバー５２’を構成する樹脂はアクリルやポリカーボネートなどの透明樹脂材とされる。

なお、静電容量式タッチパネルの薄型化を図る上では前述したようにカバー５２をＰＥＴフィルム等の薄い素材で構成し、シールド体５１を印刷形成するのが好ましい。

一方、カバー５２を薄い素材で構成することは性能面でも好ましい。即ち、静電容量式タッチパネルではタッチパネル本体４０のセンサ電極４２とタッチ操作する指との間に発生する静電容量の変化をセンサ感度として電気的に読み取っている。センサ電極４２と指との間に発生する静電容量Ｃは、
Ｃ＝εＳ／ｄ
ε：カバーの誘電率
Ｓ：接触面積
ｄ：カバー上面とセンサ電極の距離
で表され、静電容量Ｃはカバー５２の上面（外側面５２ｂ）とセンサ電極４２の距離ｄに反比例するため、距離ｄが小さい方が、つまりカバー５２が薄い方が感度が向上する。

次に、上記のような構成を有する静電容量式タッチパネルを具備して構成されるこの発明による画面入力装置について説明する。

図８は画面入力装置の一実施例を示したものであり、図９は図８Ｂに示した断面構造の要部を拡大して示したものである。また、図１０は図８に示した画面入力装置を各部に分解して示したものである。

画面入力装置１００は画面表示装置７０と静電容量式タッチパネル３０と制御ユニット８０と導電材よりなる筐体９０とによって構成されている。この画面入力装置１００は例えば携帯電話機やカーナビゲーションシステム等において用いられる。

筐体９０は上面が開放された箱状をなし、この筐体９０内に制御ユニット８０、画面表示装置７０及び静電容量式タッチパネル３０が順次収納されて画面入力装置１００が構成されている。筐体は例えばステンレス製とされる。

制御ユニット８０は画面入力装置１００全体を制御するユニットであり、図８〜１０では簡略化して示しているが、所要の部品が実装された回路基板等よりなる。なお、制御ユニット８０は筐体９０内に固定されるが、固定用の構造詳細の図示は省略している。

静電容量式タッチパネル３０は画面表示装置７０の入力画面７１上に配置される。静電容量式タッチパネル３０はこの例では粘着剤６５によって画面表示装置７０上に固定されている。静電容量式タッチパネル３０から導出されているフレキシブルプリント配線板４６は下方に折り曲げられて制御ユニット８０に電気的に接続されている。

静電容量式タッチパネル３０のカバー５２は筐体９０の外に位置し、筐体９０の開放端の回りに全周に渡って設けられた固定部９１に固定されている。このカバー５２の固定部分にはカバー５２と一体形成されたシールド体５１が位置しており、固定には導電粘着剤６６が用いられ、これによりシールド体５１は筐体９０と電気的に接続されている。導電粘着剤６６は例えば導電フィラーを粘着剤に練り込んだ導電両面テープとされる。なお、導電両面テープに替え、導電接着剤を用いてもよい。

静電容量式タッチパネル３０は駆動回路によって駆動されるが、駆動回路は制御ユニット８０に備わっていてもよく、またフレキシブルプリント配線板４６に備わっていてもよい。

上記のような構成とされた画面入力装置１００では、カバー５２に一体形成されたシールド体５１は筐体９０に電気的に接続されるため、シールド体５１と筐体９０を容易にグランド接続することができ、確実なシールド効果を得ることができる。

加えて、方形枠形状をなすシールド体５１と筐体９０が静電容量式タッチパネル３０の外周で全周に渡って導電接続されるため、静電容量式タッチパネル３０を、そのタッチ面を除く全面においてシールドすることができる。よって、あらゆる方向からのノイズに強い（ノイズ耐性のある）静電容量式タッチパネルを実現することができ、その点で優れた性能を有する画面入力装置１００を得ることができる。

１１ ケース １２ モジュール
１３ タッチパネル １３ａ 上側パネル
１３ｂ 下側パネル １３ｃ 接着剤
１４ シールド体 １４ａ 枠形状部
１４ｂ 接続片 １５ 裏蓋
１６ カバー １６ａ 表示窓
１７ 外フレーム １８ 表示装置
１９ 回路基板 ２０ 内フレーム
３０ 静電容量式タッチパネル ４０ タッチパネル本体
４１ 基板 ４２ センサ電極
４２ａ，４２ｂ 導電配線 ４３ 導電配線
４４ 配線領域 ４５ 検出領域
４６ フレキシブルプリント配線板 ５１，５１’ シールド体
５２，５２’ カバー ５２ａ 内側面
５２ｂ 外側面 ５３ 透明粘着剤
６１ 素材シート ６２ 意匠印刷部
６５ 粘着剤 ６６ 導電粘着剤
７０ 画面表示装置 ７１ 入力画面
８０ 制御ユニット ９０ 筐体
９１ 固定部 １００ 画面入力装置

Claims (4)

1. 基板周縁部が配線領域とされ、その配線領域で囲まれた内側が検出領域とされ、前記検出領域に配列形成されたセンサ電極と接続された導電配線が前記配線領域に配置されているタッチパネル本体と、
   前記タッチパネル本体上に固着され、その固着された内側と反対側に位置する外側面がタッチ面をなすカバーとを備え、
   前記カバーの前記内側の、前記配線領域と対向する位置に、前記カバーと一体形成されたシールド体が位置していることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
2. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記シールド体は前記カバーに印刷形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
3. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記カバーと前記シールド体が一体成形されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
4. 画面表示装置と、
   前記画面表示装置の入力画面上に配置された請求項１乃至３記載のいずれかの静電容量式タッチパネルと、
   前記画面表示装置及び静電容量式タッチパネルを収容する筐体からなり、
   前記シールド体は導電材よりなる前記筐体と電気的に接続されていることを特徴とする画面入力装置。

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