JP2014112356A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器に使用されるタッチパネルに関し、薄型化が図れ、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】複数の上電極１２が形成された光透過性の基板１１下面の上接着層１３下面に、複数の下電極１６と、金属細線を分散した光透過性の樹脂で形成された複数の導電層１４と１５を設けると共に、上電極１２下面に突起１２Ａを設けて、この突起１２Ａを下電極１６に当接させた構成にした。これであれば、全体の薄型化が図れると共に、上電極１２下面の突起１２Ａが下電極１６に当接して上電極１２と下電極１６の安定した接続が行えるため確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作部に用いられるタッチパネルに関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、液晶表示素子等の表示素子の前面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、指等でタッチパネルに触れて操作することで機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、背面の表示素子の表示が見易く、確実な操作が可能なものが求められている。

このような従来のタッチパネルについて、図４を用いて説明する。なお、この図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図４は従来のタッチパネルの分解斜視図であり、同図において、１はフィルム状または板状で光透過性の上基板である。その下面には酸化インジウム錫等の光透過性で略帯状の上導電層２が前後方向に複数配列形成されると共に、一端が上導電層２端部に連結され他端が上基板１の外周右端に延出する複数の上電極３が形成されている。上電極３は、上導電層２毎に設けられており、その材質は銀やカーボンなどからなる。

また、４はフィルム状で光透過性の下基板であり、その下面には酸化インジウム錫等の光透過性で略帯状の下導電層５が、上導電層２とは直交方向の左右方向に複数配列形成されると共に、一端が下導電層５端部に連結され他端が下基板４の外周右端に延出する複数の下電極６が形成されている。下電極６は、下導電層５毎に設けられており、その材質は上電極３と同様に銀やカーボンなどからなる。

そして、フィルム状または板状で光透過性のカバー基板７上面に下基板４、下基板４上面に上基板１が重ねられると共に、これらが接着剤（図示せず）等によって各々貼り合わされて、タッチパネルが構成されている。

このように構成されたタッチパネルは、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、外周右端に延出した複数の上電極３や下電極６がフレキシブル配線板やコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、電子回路から複数の上電極３と下電極６へ順次電圧が印加された状態で、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１の上面位置を指等で触れて操作すると、この操作した箇所の上導電層２と下導電層５の間の静電容量が変化する。それを電子回路が検出して操作位置を特定することによって機器の様々な機能の切換えが行われる。

つまり、例えば複数のメニュー等が背面の表示素子に表示された状態で、所望のメニュー上にあたる上基板１の上面位置に指を触れると、この指に電荷の一部が導電して、操作した箇所のタッチパネルの上導電層２と下導電層５の間の静電容量が変化し、これを電子回路が検出して操作された位置が特定され、それによって所望のメニューの選択等が行われるように構成されているものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１１−１４６０２３号公報

しかしながら、前記従来のタッチパネルにおいては、下面に上導電層２が形成された上基板１や、下面に下導電層５が形成された下基板４、カバー基板７を重ねて形成しているため、全体の厚さが大きなものになってしまい、薄型化を図ることが困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、薄型化が図れ、確実な操作が可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、光透過性の基板と、前記基板の下面に形成された上電極と、前記基板の下面と前記上電極の下面とに形成された光透過性の上接着層と、前記上接着層の下面に形成された光透過性の導電層と、前記上接着層の下面に形成され、前記導電層と接続された下電極と、前記上接着層の下面と前記導電層の下面と前記下電極の下面とに形成された光透過性の下接着層と、前記上接着層内であって、前記上電極と前記下電極とを接続する突起とを備えたタッチパネルとするものである。

これであれば、基板下面に上接着層と導電層、下接着層等が積層されて形成されたものとしたため、全体の薄型化が図れる。また、上電極下面の突起が下電極に当接し、上電極と下電極の安定した接続も行えるため、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、薄型化が図れ、確実な操作が可能なタッチパネルを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図 同分解斜視図 同部分断面図 従来のタッチパネルの分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネルの断面図、図２は同分解斜視図である。同図において、１１はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルスルホン等の樹脂シートからなるフィルム状またはガラスやアクリル等の板状である光透過性の基板、１２は銀やカーボン、銅合金等の上電極であり、基板１１下面の外周右端に、厚さ２〜３０μｍ前後の複数の上電極１２が、印刷やメッキ等によって形成されている。

そして、１３はアクリレートやメタクリレート等の光透過性で紫外線硬化性の上接着層で、上電極１２右端を露出させ左端を覆うように、基板１１下面のほぼ全面に設けられている。なお、上接着層１３の樹脂の材料としては、上述した紫外線硬化性のもの以外に電子線硬化性のものであってもよく、または熱硬化性のものであってもよい。また、上電極１２の露出箇所は、右端に限定されず、外部と接続するために上電極１２の一部が露出されていれば良く、その露出箇所は上電極１２の端部又は上電極１２の中間部でもよい。

１４と１５は光透過性の導電層である。導電層１４は、複数の方形部が略帯状に連結されて形成されており、複数の導電層１４が、上接着層１３下面に埋設されて前後方向に配列形成されている。そして、導電層１５は、導電層１４の方形部の間の略方形の空隙部に配された略矩形状の導電部が、導電層１４とは直交方向の左右方向に設けられた複数の接続部１５Ａで連結されて形成されている。ここに、複数の接続部１５Ａは導電性を有しており、この接続部１５Ａの下面には、導電層１４と電気的に接触しないように絶縁層が介在して形成されている。そして、この複数の導電層１５は、導電層１４に対して電気的な独立状態で所定の間隙を空けて上接着層１３下面に埋設されて配列形成されている。これらの導電層１４、１５は、上接着層１３の形成範囲内に形成されている。言い換えると、導電層１４、導電層１５の全ては、上接着層１３に重なって配されて基板１１の下面に直接、接しない構成となっている。

この導電層１４と導電層１５の導電部および接続部１５Ａは、光透過性のアクリレートやメタクリレート等の紫外線硬化性の樹脂内に、直径１０〜３００ｎｍ前後で長さ１〜１００μｍ前後の、銀、銀合金、銅、銅合金、銅ニッケル合金等の複数の金属細線が分散されて形成されている。なお、前記樹脂の材料としては、上述した紫外線硬化性のもの以外に電子線硬化性のものであってもよく、または熱硬化性のものであってもよい。

１６は厚さ５０〜２００ｎｍ前後の銅や銅合金等の下電極である。下電極１６は、メタルをスパッタしエッチングすることによって形成されている。複数の下電極１６の一端が導電層１４または１５に連結され、他端が上接着層１３の外周右端に延出して、上接着層１３下面に埋設形成されている。なお、下電極１６の一端と他端との間の引き回し部分は線幅が２００μｍ以下の細線で形成されていると好ましい。

そして、上電極１２の下面には、複数の突起１２Ａが設けられており、この複数の突起１２Ａが下電極１６上面に当接して、上電極１２と下電極１６が突起１２Ａを介して接続されている。図１においては、１つの上電極１２と１つの下電極１６とを接続する突起１２Ａは２つ設けられているが、突起１２Ａの数は１つや３つ以上でも構わない。また、突起１２Ａの形状は、下電極１６に近いほど、基板１１に平行な断面積が小さくなっていると好ましい。これであれば、上接着層１３を貫通して下電極１６との接触を確実に行うことができる。また、突起１２Ａと上電極１２の下面との接触面積は、突起１２Ａと下電極１６との接触面積よりも大きいと好ましい。

上述した突起１２Ａ形状を得るためには、あらかじめ銀ペーストに導電性ビーズを混練したものをスクリーン印刷する。例えば、銀粉をアクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂希薄溶液に分散した銀ペーストに、３〜６０μｍのスパイク状Ｎｉ粉、貴金属めっきビーズなどを混練し、それをスクリーン印刷して突起１２Ａを形成する。導電性ビーズの代わりに絶縁性ビーズ（たとえばガラスビーズ）を入れたとしても、そのビーズが銀ペーストで覆われているので、この場合でも導電性の突起１２Ａの形成は可能である。

突起１２Ａの他の形成方法としては、上電極１２を銀ペーストなどで印刷形成し、その上電極１２が未乾燥な状態で導電性ビーズ（たとえば貴金属めっきビーズ）を振りかけ、上電極１２のパターン上以外の不要なビーズをエアーなどで除去した後、乾燥し定着させて形成するなどであってもよい。

そして、１７は上接着層１３と同様の光透過性で紫外線硬化性の下接着層である。なお、下接着層１７の樹脂の材料としても、上接着層１３と同様に、上述した紫外線硬化性のもの以外に電子線硬化性のものであってもよく、または熱硬化性のものであってもよい。ここに、上接着層１３と下接着層１７は同一手段で硬化できるものどうしを採択するとよい。

この下接着層１７が、上接着層１３下面や下電極１６、導電層１４や１５を覆って、タッチパネルが構成されている。

以上のようなタッチパネルを作製するには、先ず、図３（ａ）の部分断面図に示すように、フィルム状などのベース材２０上面に下接着層１７を形成する。下接着層１７はタッチパネルとして形成するための範囲に同一厚みで形成する。続いて、この下接着層１７上面に、複数の導電層１４と複数の導電層１５の導電部や、絶縁層を介した接続部１５Ａ（図示せず）を形成すると共に、スパッタ法等によって複数の下電極１６を形成する。なお、図３（ａ）では、複数の導電層１５は紙面の奥方向に形成されているものを指している。

そして、次に、図３（ｂ）に示すように、この上面に、下面に上電極１２と上接着層１３が形成された基板１１を載置し、上接着層１３によって貼り合せる。その貼り合せ前において、上電極１２の下面には突起１２Ａが形成されており、突起１２Ａは上接着層１３によって完全に覆われている。なお、このときの上接着層１３は完全には硬化していない状態である。そして、前記貼り合せ時に突起１２Ａは上接着層１３を貫通し、下電極１６と接続される。その後、ベース材２０を下接着層１７から剥離して、図３（ｃ）に示すように、上接着層１３下面に導電層１４と１５や下電極１６、下接着層１７を転写する。

さらに、この後、上電極１２下面の複数の突起１２Ａを下電極１６上面に当接させた状態で、紫外線を照射し、上接着層１３を完全に硬化させて、図１に示したような、基板１１下面に上接着層１３、この下面に導電層１４と１５、下接着層１７等が積層されたタッチパネルが完成する。

なお、この時、光透過性の基板１１や上接着層１３、導電層１４と１５や下接着層１７等は紫外線光が透過するが、上電極１２と下電極１６は光を通さず、この間の上接着層１３の硬化が不充分なものになってしまう場合があるため、紫外線を照射する側の上電極１２や下電極１６を略格子状、あるいは複数の貫通孔が設けられた形状に形成することで、上電極１２と下電極１６の間の上接着層１３も確実に硬化させることができる。

例えば、下接着層１７側から紫外線を照射する場合には、下電極１６を、線幅が２００μｍ以下の細線箇所を有するものとしたり、または格子状のもので形成すると、下接着層１７側からの紫外線が回り込みやすくなり好ましい。

なお、上接着層１３を電子線硬化のものとした場合には、紫外線の代わりに電子線を照射して上接着層１３を完全に硬化させ、熱硬化性のものとした場合には、加熱することにより上接着層１３を完全に硬化させればよい。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、基板１１下面の外周右端の複数の上電極１２がフレキシブル配線板やコネクタ（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、電子回路から複数の上電極１２へ順次電圧が印加された状態で、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、基板１１の上面位置を指等で触れて操作すると、この操作した箇所の導電層１４と１５の間の静電容量が変化する。それを電子回路が検出して操作された位置を特定することによって機器の様々な機能の切換えが行われる。

つまり、例えば複数のメニュー等が背面の表示素子に表示された状態で、所望のメニュー上にあたる基板１１の上面位置に指を触れると、この指に電荷の一部が導電して、操作した箇所のタッチパネルの導電層１４と１５の間の静電容量が変化し、これを電子回路が検出して操作された位置が特定され、それによって所望のメニューの選択等が行われるように構成されている。

以上に説明したように、本発明によるものは、光透過性の基板１１下面に上接着層１３や、金属細線を分散した光透過性の樹脂で形成された複数の導電層１４と１５や、下接着層１７等が積層形成されているため、基板１１以外の厚さは１０〜６０μｍ前後に形成することが可能となり、全体の薄型化が図れる。言い換えると、上接着層１３の上面から下接着層１７の下面までの厚さが１０〜６０μｍである。

また、薄膜状の複数の下電極１６を上接着層１３および下接着層１７によって覆うと共に、比較的厚さの大きい複数の上電極１２を下電極１６に接続し、この基板１１下面に形成された上電極１２によって電子回路との接続を行うことで、湿気等による下電極１６の腐食を防ぎ、確実な操作が行えるようになっている。

さらに、上電極１２下面に突起１２Ａを設けると共に、この突起１２Ａを下電極１６に当接させ、突起１２Ａを介して上電極１２と下電極１６を接続することによって、上電極１２と下電極１６の接続をより確実なものとすることができる。

なお、導電層１４と１５の光透過性の樹脂内に、金属細線に加え直径０．５〜５０ｎｍ前後で長さ０．５〜１０μｍ前後の中空状のカーボン細線、あるいは粒子径が２〜１００ｎｍ前後の粒状のカーボン粒子等を分散して、これらによって金属細線の反射光を吸収し乱反射を低減した構成としてもよい。

なお、以上の説明から判るように、本発明は、導電層１４と導電層１５とのそれぞれに応じた下電極１６を突起１２Ａを介して上電極１２に接続させたことを特徴としている。そして、上述した導電層１４、導電層１５の配設状態のものであれば薄い構成のものにできて好ましい。

なお、導電層１４と導電層１５は、樹脂内に複数の金属細線が分散されたものとしたが、従来構成での導電層等であってもよく、また、導電層１４と導電層１５は前記形状のもの以外であってもよい。

以上のように本発明による構成のものであれば、全体の薄型化が図れると共に、上電極１２下面の突起１２Ａが下電極１６に当接し、上電極１２と下電極１６の安定した接続が行えるため、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができる。

本発明によるタッチパネルは、薄型化が図れ、確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作部用として有用である。

１１ 基板
１２ 上電極
１２Ａ 突起
１３ 上接着層
１４、１５ 導電層
１５Ａ 接続部
１６ 下電極
１７ 下接着層
２０ ベース材

Claims (5)

1. 光透過性の基板と、
   前記基板の下面に形成された上電極と、
   前記基板の下面と前記上電極の下面とに形成された光透過性の上接着層と、
   前記上接着層の下面に形成された光透過性の導電層と、
   前記上接着層の下面に形成され、前記導電層と接続された下電極と、
   前記上接着層の下面と前記導電層の下面と前記下電極の下面とに形成された光透過性の下接着層と、
   前記上接着層内であって、前記上電極と前記下電極とを接続する突起とを備えたタッチパネル。
2. 前記突起と前記上電極との接触面積は、前記突起と前記下電極との接触面積よりも大きい請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記基板に平行な前記突起の断面積は、前記下電極に近いほど小さくなっている請求項１または２に記載のタッチパネル。
4. 前記上接着層の上面から前記下接着層の下面までの厚さが１０〜６０μｍである請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル。
5. 前記下電極が、線幅が２００μｍ以下の細線で形成された部分を有する、または格子状に形成された部分を有するものである請求項１〜４のいずれかに記載のタッチパネル。

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