JP2013125499A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、異方導電性接着剤の塗布量のばらつきの影響を従来よりも小さくできる入力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 下部基板２２と上部基板２１とが対向配置される。下部基板２２には、上部基板２１の配線層と電気的に接続された第１外部接続層４５ａと高さ方向にて対向する位置に貫通孔２２ａが形成されている。フレキシブルプリント基板５４には、第１外部接続層と対向する位置に第１電極層７６が露出した第１端子部８０が形成されており、第１外部接続層４５ａと第１電極層７６との間が異方導電性接着剤７７を介して電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板５４の第１端子部８０の外形が貫通孔２２ａよりも大きく形成されて、平面視にて第１端子部８０の全周が貫通孔２２ａの外側に位置している。
【選択図】図６

Description

本発明は、基材表面に透明導電層及び配線層が形成された下部基板及び上部基板と、各基板に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板とを有する入力装置に関する。

図７（ａ）は、従来の入力装置の一部を示す部分平面図であり、図７（ｂ）は、従来の入力装置をＥ−Ｅ線により厚さ方向に切断し矢印方向から見た部分縦断面図である。

従来における入力装置は、基材表面に透明導電層及び配線層が形成された下部基板及び上部基板と、各基板に電気的に接続されるフレキシブルプリント基板とを備えた構成とされている。

図７（ａ）は入力装置の入力領域の外周に位置する非入力領域（加飾領域）の一部を示す。図７（ａ）には、下部基板１と、下部基板１上に配置されたフレキシブルプリント基板２が図示されている。下部基板１は、プラスチック等で形成された下部基材３と、下部基材３の表面に形成された下部透明電極層（図示せず）及び、下部透明電極層に電気的に接続された配線層４が配置（図示）されている。

図７（ａ）に示すように下部基板１には、高さ方向（厚さ方向）（Ｚ）に貫通する貫通孔１ａが形成されている。そしてちょうど貫通孔１ａ上にフレキシブルプリント基板２の端子部２ａが配置されている。端子部２ａの表面には電極層５が露出している。前記電極層５は、図示しないフレキシブルプリント基板２の導電パターン（配線層）と電気的に接続されている。

図７（ａ）に示すフレキシブルプリント基板２の電極層５は、図７（ｂ）に示す上部基板８側の外部接続層（図示しない）と異方導電性接着剤９を介して電気的に接続される。上部基板８の外部接続層は、上部基板８側に形成された上部透明電極層（図示しない）と配線層を介して電気的に接続されたものである。

図７（ｂ）に示すように、下部基板１に形成された貫通孔１ａから上部基板８方向に向けて圧力（矢印で示す）を加え、フレキシブルプリント基板２の電極層５と上部基板８の外部接続層とを異方導電性接着剤９を介して電気的に接続する。なお前記接着工程は図７（ｂ）の積層構造を１８０°反転させ、上部基板８側を土台上に載せた状態として貫通孔１ａを介し圧力を加える。

特開平１０−３１２２４４号公報 国際公開番号ＷＯ２００９／０５７６２８号 特開２００６−４８３８８号公報 特開２００３−２８８１６６号公報

図７（ａ）（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント基板２の端子部２ａの外形は貫通孔１ａよりも小さく、端子部２ａの外周部２ｂが貫通孔１ａの内側に位置している。
このため異方導電性接着剤の塗布量がばらついた場合に以下の問題が生じた。

すなわち、異方導電性接着剤の塗布量が多くなると、図７（ｂ）に示すように異方導電性接着剤９が貫通孔１ａ内に流入しやすくなる。そして、異方導電性接着剤９が剛性の高い下部基材３と可撓性の上部基板８との間を繋ぐと、異方導電性接着剤９の硬化収縮等により上部基板８が下部基板１側に引っ張られ、入力装置の表面１０に凹みが生じる問題があった。入力装置の表面１０であるため凹みは外観上の品位を貶めることになる。

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、異方導電性接着剤の塗布量のばらつきの影響を従来よりも小さくできる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、
下部基板と、前記下部基板よりも剛性の低い上部基板とが高さ方向に対向配置され、前記下部基板及び前記上部基板は、夫々、表面に透明導電層が形成された基材と、前記基材の表面にて入力領域の外側の非入力領域に形成された配線層と、フレキシブルプリント基板とを有して構成されており、
前記下部基板には、前記上部基板の前記配線層と電気的に接続された外部接続層と高さ方向にて対向する位置に貫通孔が形成されており、
前記フレキシブルプリント基板には、前記外部接続層と高さ方向にて対向する位置に第１電極層が露出した第１端子部が形成されており、前記外部接続層と前記第１電極層との間が異方導電性接着剤を介して電気的に接続されており、
前記フレキシブルプリント基板の前記第１端子部の外形が前記貫通孔よりも大きく形成されて、平面視にて前記第１端子部の全周が前記貫通孔の外側に位置していることを特徴とするものである。

これにより、貫通孔はフレキシブルプリント基板の第１端子部により塞がれた状態になるため、異方導電性接着剤が貫通孔内に漏れ出ることを抑制できる。したがって、異方導電性接着剤の塗布量にばらつきがあっても、上部基板側の表面が凹む等の不具合発生を抑制でき、歩留まりの向上を図ることができる。

本発明では、前記第１電極層は、平面視にて前記貫通孔の内側に配置されていることが好ましい。これにより、適切にフレキシブルプリント基板の第１電極層と上部基板の外部接続層間を異方導電性接着剤を介して電気的に接続できる。

また本発明では、前記フレキシブルプリント基板は、前記下部基板側に配置された絶縁性のベース基材と、前記上部基板側に配置された絶縁性のカバー基材と、前記ベース基材と前記カバー基材との間に介在する導電パターンとを有し、
前記フレキシブルプリント基板の前記第１端子部には、前記カバー基材に空間が形成されて、前記空間から前記外部接続層及び前記導電パターンと電気的に接続される前記第１電極層が露出していることが好ましい。これにより、導電パターンを適切に絶縁できるとともに、第１端子部に第１電極層を露出させることができ、第１電極層と外部接続層間を異方導電性接着剤を介して適切に接合できる。

また本発明では、少なくとも前記第１端子部に位置する前記ベース基材の外形が前記貫通孔よりも大きく形成されて、平面視にて前記ベース基材の全周が前記貫通孔の外側に位置していることが好ましい。これにより、ベース基材により貫通孔を塞ぐことができる。

また本発明では、前記空間は全周が囲まれた形状であるとともに、前記第１端子部に位置する前記カバー基材の外形が前記貫通孔より大きく形成されて、平面視にて前記ベース基材及び前記カバー基材の各全周が前記貫通孔の外側に位置していることが好ましい。これにより、フレキシブルプリント基板により貫通孔を塞ぐことができるとともに、異方導電性接着剤を空間内に溜めることができる。このため異方導電性接着剤の塗布量のばらつきがあっても接着強度を安定したものにできる。

また本発明では、前記上部基板に設けられた第１配線層は、前記フレキシブルプリント基板との接続位置まで引き延ばされて第１外部接続層と電気的に接続されており、前記下部基板に設けられた第２配線層は、前記フレキシブルプリント基板との接続位置まで引き延ばされ、平面視にて前記第１外部接続層と重ならない位置にて第２外部接続層と電気的に接続されており、
前記フレキシブルプリント基板には、前記第１外部接続層と電気的に接続される第１端子部と、前記第２外部接続層と電気的に接続される第２端子部が設けられており、
前記第２端子部では、前記ベース基材に空間が形成されて、前記導電パターンと電気的に接続される第２電極層が露出しており、前記第２外部接続層と前記第２電極層間が異方導電性接着剤により電気的に接続されていることが好ましい。これにより、共通のフレキシブルプリント基板を用いて、上部基板側と下部基板側の双方に接続することが可能になる。

本発明の入力装置によれば、貫通孔はフレキシブルプリント基板の第１端子部により塞がれた状態になるため、異方導電性接着剤が貫通孔内に漏れ出ることを抑制できる。したがって、異方導電性接着剤の塗布量にばらつきがあっても、上部基板側の表面が凹む等の不具合発生を抑制でき、歩留まりの向上を図ることができる。

図１は本実施形態における入力装置（タッチパネル）の分解斜視図である。 図２は、本実施形態における入力装置をＡ−Ａ線に沿って厚さ方向（高さ方向；Ｚ）に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図である。 図３は、本実施形態における入力装置の図１に示す符号Ｂの領域を拡大して示した部分拡大平面図であり、特にフレキシブルプリント基板と下部基板との関係を示す。 図４は、図３の構成を改良した入力装置の部分拡大平面図である。 図５は、図３に示す入力装置の部分拡大縦断面図であって、図５（ａ）は図１，図３に示すＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図であり、図５（ｂ）は、図１，図３に示すＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図である。 図６は、図４に示す入力装置の部分拡大縦断面図であって、図６（ａ）は図５（ｂ）と同位置における部分拡大縦断面図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）と同位置における部分拡大縦断面図である。 図７（ａ）は従来における入力装置の部分平面図（フレキシブルプリント基板と下部基板との関係を示す）であり、図７（ｂ）は、従来における入力装置の部分縦断面図である。

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、本実施形態における入力装置をＡ−Ａ線に沿って厚さ方向（高さ方向；Ｚ）に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図である。

本実施形態の入力装置は、上部基板２１は下部基板２２よりも剛性が低く、下部基板２２の裏面側から貫通孔２２ａを介して押圧して、上部基板２１側の第１外部接続層とフレキシブルプリント基板５４の第１電極層とを異方導電性接着剤７７により接合する構成のものである。上部基板２１が下部基板２２よりも剛性が低いのは例えば抵抗膜式タッチパネルのためである。本実施形態では、フレキシブルプリント基板５４を上部基板２１と下部基板２２との間に挟み込む。よってフレキシブルプリント基板５４全体が露出した状態でなく見栄えもよい。

本実施形態は、上記構成の入力装置において、異方導電性接着剤７７の塗布量のばらつきがあっても、信頼性に優れた入力装置を歩留まり良く製造するための構造に関するものである。

以下、本実施形態の入力装置の具体的構造について説明する。
図１，図２に示す入力装置２０は、抵抗式入力装置を構成する。図１に示すように入力装置２０は、下部基板２２、上部基板２１、表面部材６０及びフレキシブルプリント基板５４を有して構成される。

図１，図２に示すように、下部基板２２は、プラスチック基材等で形成された透光性の下部基材５０と、下部基材５０の表面に形成されたＩＴＯ等の透明導電層５１と、入力領域の周囲に位置する非入力領域に形成されたＡｇ等からなる第２配線層５２と、を有して構成される。

ここで本明細書において、「透光性」や「透明」は可視光線透過率が６０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。更にヘイズ値が６以下であることが好適である。

下部基材５０はプラスチック基材等であり、フィルム状の上部基板２１及び表面部材６０に比べて剛性を備える。

図２に示すように、上部基板２１は、下部基板２２と高さ方向（厚さ方向）（Ｚ）にて所定間隔を空けて対向している。上部基板２１も下部基板２２と同様の構成である。すなわち、上部基板２１は、透光性からなる上部基材６５の表面にＩＴＯ等の透明導電層６６が形成され、さらに非入力領域の表面に第１配線層４５が形成される。

上部基材６５はフィルム状で形成され可撓性（下部基材よりも剛性が低い）を備える。
各下部基材５０及び上部基材６５の表面に形成される配線層４５，５２は例えばＡｇ塗膜をスクリーン印刷して形成されたものである。各配線層４５，５２は透光性基材の表面に形成されている透明導電層５１，６６上に重ねて形成されている。あるいは配線層４５，５２の一部は、透明導電層が除去されて露出した透光性基材の表面に形成されてもよい。

図１，図２に示すように、下部基板２２と上部基板２１の間は、入力領域２０ａの外周に位置する非入力領域２０ｂにて粘着層４０を介して接合されている。粘着層４０は、アクリル系両面テープやアクリル系粘着剤である。

なお図１，２に示すように、上部基板２１の第１配線層４５の表面は絶縁層５７で覆われている。そして、絶縁層５７が粘着層４０と接合されている。絶縁層５７には、レジスト材料、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。また下部基板２２側の配線層表面も絶縁層で覆われていることが好適である。

なお入力領域２０ａでは、下部基板２２と上部基板２１との間に粘着層４０は無く、空気層７１が設けられている（図２参照）。

図１，図２に示す表面部材６０は、表面層６１と表面層６１の下面に形成された加飾層６２とを有して構成される。表面層６１は、可撓性の透光性基材で形成される。加飾層６２は、非入力領域２０ｂに形成される。表面部材６０と上部基板２１との間は光学用透明粘着層（ＯＣＡ）６３を介して接合されている。

操作者が図１に示す表面層６１の表面に位置する入力領域２０ａを指やペンで下方向へ押圧すると、上部基板２１が下方向へ撓み、入力領域２０ａに位置する下部基板２２及び上部基板２１の夫々の透明導電層同士が当接する。このとき、各透明導電層に電気的に接続された配線層にて、透明導電層同士の接触位置に対応した検出出力（電圧）を得ることができ、検出出力に基づいて入力領域２０ａでの操作位置を検知することが可能になっている。

図３（平面図）は、図１に示すフレキシブルプリント基板５４を下部基板２２上に配置した状態にて、図１のＢ領域におけるフレキシブルプリント基板５４及び、下部基板２２を示している。

また図５（ａ）は図１，図３に示すＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図であり、図５（ｂ）は、図１，図３に示すＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図である。

なお図５の断面に、粘着層４０や絶縁層５７等が現れていてもそれらの層については省略した。

図１，図３、図５に示すように下部基板２２には、高さ方向（Ｚ）にて貫通する貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは、フレキシブルプリント基板５４の第１電極層と上部基板２１の第１外部接続層４５ａとを異方導電性接着剤７７を介して接合するために、第１電極層と第１外部接続層４５ａとの間に押圧力を与えるためのものである。

図１，図５に示すように上部基板２１の第１配線層４５は、フレキシブルプリント基板５４の第１端子部８０と、高さ方向（Ｚ）にて対向する位置まで延出し、第１配線層４５の先端が第１外部接続層４５ａとなっている。第１配線層４５と第１外部接続層４５ａとが一体化していても別体であっても、第１配線層４５と第１外部接続層４５ａとが電気的に接続された状態であればどちらでもよい。

図３，図５に示すようにフレキシブルプリント基板５４の第１端子部８０には、第１電極層７６が露出している。なお、この実施形態においては、第１外部接続層４５ａ及び第１電極層７６の数が夫々２個ずつであるが、数を限定するものではない。

図５（ａ）（ｂ）に示すように第１電極層７６は、第１外部接続層４５ａと高さ方向（Ｚ）にて対向している。そして、第１電極層７６と第１外部接続層４５ａとが異方導電性接着剤（異方導電性接着層）７７を介して電気的に接続されている。異方導電性接着剤７７は絶縁性樹脂の中に多数の導電性粒子が混合されたものであり、絶縁性樹脂は熱硬化性、熱可塑性の有無を問わない。所定の熱処理等を行って絶縁性樹脂を硬化させる。異方導電性接着剤７７には市販のものを用いることができる。異方導電性接着剤７７であるため、各第１外部接続層４５ａと各第１電極層７６との間の狭い空間では押圧力を受けて多数の導電性粒子により両電極層が接触し、よって導通状態になるが、各第１外部接続層４５ａと各第１電極層７６との間以外の領域では導通しない。

図３、図５（ａ）（ｂ）に示すように、フレキシブルプリント基板５４の第１端子部８０の外形は、下部基板２２に形成された貫通孔２２ａよりも大きく形成されている。したがって平面視にて、第１端子部８０の外周部８０ａの全周が貫通孔２２ａの外側に位置している。

図５（ａ）（ｂ）に示す貫通孔２２ａより圧力を加えて、各第１外部接続層４５ａと各第１電極層７６間を異方導電性接着剤７７を介して接合する。

本実施形態では、図３、図５（ａ）（ｂ）に示すように、下部基板２２に形成形成された貫通孔２２ａは、フレキシブルプリント基板５４の第１端子部８０により塞がれた状態になる。よって異方導電性接着剤７７が貫通孔２２ａ内に漏れ出る不具合を抑制することができる。したがって異方導電性接着剤７７の塗布量のばらつきがあっても、図７（ｂ）で示した従来例のように上部基板２１側の表面が凹む等の不具合発生を抑制でき、信頼性に優れた入力装置を歩留まり良く生産することができる。

図１，図５に示すように下部基板２２の第２配線層５２は、フレキシブルプリント基板５４の第２端子部８１と、高さ方向（Ｚ）にて対向する位置まで延出し、第２配線層５２の先端が第２外部接続層５２ａとなっている。第２外部接続層５２ａは、平面視にて第１外部接続層４５ａと重ならない位置に形成されている。

図５（ａ）に示すようにフレキシブルプリント基板５４の第２端子部８１には、第２電極層７９が露出している。第２電極層７９はフレキシブルプリント基板５４の導電パターン７２と電気的に接続されている。

図５（ａ）に示すように第２電極層７９は、第２外部接続層５２ａと高さ方向（Ｚ）にて対向している。そして、第２電極層７９と第２外部接続層５２ａとが異方導電性接着剤（異方導電性接着層）７７を介して電気的に接続されている。

本実施形態におけるフレキシブルプリント基板５４は、下部基板２２側の絶縁性のベース基材７５と、上部基板２１側の絶縁性のカバー基材７０と、ベース基材７５とカバー基材７０との間に介在する複数本の導電パターン７２とを有して構成される。なお導電パターン７２が形成されていない位置では、ベース基材７５とカバー基材７０との間が接着層７４を介して接合されている。導電パターン７２の先端に第１電極層７６が電気的に接続されている。例えば第１電極層７６は導電パターン７２に重ねて形成されている。そして、第１端子部８０の位置では、カバー基材７０が切り欠かれて空間７８が形成されている。そしてこの空間７８から第１電極層７６が露出している。一方、第２端子部８１の位置では、ベース基材７５が切り欠かれて、第２電極層７９が露出している。

図３，図５に示す実施形態では空間７８が第１端子部８０の外周部８０ａの一部にまで到達しており、空間７８が外周部８０ａの側方から抜ける形状となっている。

よって図３，図５に示すようにフレキシブルプリント基板５４の少なくともベース基材７５の外形が貫通孔２２ａよりも大きく形成されており、平面視にてベース基材７５の外周部７５ａの全周が貫通孔２２ａの外側に位置している。

一方、図４，図６に示す別の実施形態では、空間７８は全周が囲まれた形状となっている。すなわち空間７８は四方が側壁７８ａで囲まれた状態となっている。そして、第１端子部８０に位置するカバー基材７０の外形がベース基材７５と同様に貫通孔２２ａよりも大きく形成されて、平面視にてベース基材７５及びカバー基材７０の各外周部７５ａ，７０ａの全周が貫通孔２２ａの外側に位置している。

図４，図６に示す実施形態では、空間７８内に異方導電性接着剤７７を溜めることができる。このため異方導電性接着剤７７の塗布量のばらつきがあっても接着強度を安定したものにできる。

また図４，図６に示す実施形態では、第１電極層７６は、平面視にて貫通孔２２ａの内側に配置されている。すなわち第１電極層７６の端部７６ａが、貫通孔２２ａの外側にまで延出していない。

よって貫通孔２２ａを介して第１電極層７６と第１外部接続層４５ａとの間に圧力を加えたときに、第１電極層７６の全体に圧力を加えることができ、適切に第１電極層７６と第１外部接続層４５ａ間を異方導電性接着剤７７を介して電気的に接続することができる。

また本実施形態ではフレキシブルプリント基板５４に第１端子部８０と第２端子部８１とを設け、上部基板２１の第１外部接続層４５ａと下部基板２２の第２外部接続層５２ａの双方を共通のフレキシブルプリント基板５４で電気的に接続できるようにしている。そのためにフレキシブルプリント基板５４は、複数の導電パターン７２の上下をベース基材７５とカバー基材７０とで挟み、第１外部接続層４５ａと対向する位置では、カバー基材７０を切り欠いて第１電極層７６を露出させ、第２外部接続層５２ａと対向する位置では、ベース基材７５を切り欠いて第２電極層７９を露出させている。これにより、共通のフレキシブルプリント基板５４を用いて、上部基板２１側と下部基板２２側の双方に接続することができる。

２０ 入力装置
２０ａ 入力領域
２０ｂ 非入力領域
２１ 上部基板
２２ 下部基板
２２ａ 貫通孔
４５ 第１配線層
４５ａ 第１外部接続層
５２ 第２配線層
５２ａ 第２外部接続層
５４ フレキシブルプリント基板
６０ 表面部材
６１ 表面層
６２ 加飾層
７０ カバー基材
７２ 導電パターン
７５ ベース基材
７５ａ、８０ａ 外周部
７６ 第１電極層
７７ 異方導電性接着剤
７８ 空間
７９ 第２電極層
８０ 第１端子部
７５ａ、８０ａ 外周部
８１ 第２端子部

Claims (6)

1. 下部基板と、前記下部基板よりも剛性の低い上部基板とが高さ方向に対向配置され、前記下部基板及び前記上部基板は、夫々、表面に透明導電層が形成された基材と、前記基材の表面にて入力領域の外側の非入力領域に形成された配線層と、フレキシブルプリント基板とを有して構成されており、
   前記下部基板には、前記上部基板の前記配線層と電気的に接続された外部接続層と高さ方向にて対向する位置に貫通孔が形成されており、
   前記フレキシブルプリント基板には、前記外部接続層と高さ方向にて対向する位置に第１電極層が露出した第１端子部が形成されており、前記外部接続層と前記第１電極層との間が異方導電性接着剤を介して電気的に接続されており、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第１端子部の外形が前記貫通孔よりも大きく形成されて、平面視にて前記第１端子部の全周が前記貫通孔の外側に位置していることを特徴とする入力装置。
2. 前記第１電極層は、平面視にて前記貫通孔の内側に配置されている請求項１記載の入力装置。
3. 前記フレキシブルプリント基板は、前記下部基板側に配置された絶縁性のベース基材と、前記上部基板側に配置された絶縁性のカバー基材と、前記ベース基材と前記カバー基材との間に介在する導電パターンとを有し、
   前記フレキシブルプリント基板の前記第１端子部には、前記カバー基材に空間が形成されて、前記空間から前記外部接続層及び前記導電パターンと電気的に接続される前記第１電極層が露出している請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 少なくとも前記第１端子部に位置する前記ベース基材の外形が前記貫通孔よりも大きく形成されて、平面視にて前記ベース基材の全周が前記貫通孔の外側に位置している請求項３記載の入力装置。
5. 前記空間は全周が囲まれた形状であるとともに、前記第１端子部に位置する前記カバー基材の外形が前記貫通孔より大きく形成されて、平面視にて前記ベース基材及び前記カバー基材の各全周が前記貫通孔の外側に位置している請求項４記載の入力装置。
6. 前記上部基板に設けられた第１配線層は、前記フレキシブルプリント基板との接続位置まで引き延ばされて第１外部接続層と電気的に接続されており、前記下部基板に設けられた第２配線層は、前記フレキシブルプリント基板との接続位置まで引き延ばされ、平面視にて前記第１外部接続層と重ならない位置にて第２外部接続層と電気的に接続されており、
   前記フレキシブルプリント基板には、前記第１外部接続層と電気的に接続される第１端子部と、前記第２外部接続層と電気的に接続される第２端子部が設けられており、
   前記第２端子部では、前記ベース基材に空間が形成されて、前記導電パターンと電気的に接続される第２電極層が露出しており、前記第２外部接続層と前記第２電極層間が異方導電性接着剤により電気的に接続されている請求項３ないし５のいずれか１項に記載の入力装置。

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