JP2016012154A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】主に各種電子機器の操作や照光に使用されるタッチパネルに関し、薄型化が図れ、明るく見易い照光が可能なものを提供することを目的とする。【解決手段】略帯状で光透過性の複数の上導電層１２上方、または上導電層１２と直交方向に配列された略帯状で光透過性の複数の下導電層１５下方に、低屈折層１７を介して、複数の金属細線を分散した光透過性の樹脂から形成された発光層１８を設けることによって、上導電層１２や下導電層１５の静電容量の変化によって操作を検出できると共に、これらの上方または下方に設けた発光層１８を発光させて、所定の箇所あるいは全面の照光が行えるため、薄型化が図れ、明るく見易い照光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や照光に用いられるタッチパネルに関するものである。

近年、各種電子機器、特に携帯電話や電子カメラ等の携帯端末機器においては、周囲が暗い場合でも、押釦や表示シート等の識別や操作が容易に行えるように、発光ダイオードやＥＬ素子等を発光させて操作部の照光を行うものが増えており、これらの機器に用いられるタッチパネルや入力装置にも、見易く確実な操作の可能なものが求められている。

このような従来の入力装置について、図５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５は従来の入力装置の断面図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の基材で、この基材１下面の所定箇所には、凸状の複数の発光部２が設けられて、導光シート３が形成されている。

また、４はフィルム状のベースシート、５は同じくスペーサで、スペーサ５上面にベースシート４が接着剤（図示せず）等によって貼付されると共に、発光部２下方のスペーサ５には複数の開口孔が形成され、ベースシート４下面にはカーボンや銀等の可動接点６が設けられている。

そして、７は上下面に複数の配線パターン（図示せず）が形成された配線基板で、この上面にスペーサ５下面が貼付されると共に、配線基板７上面には可動接点６と所定の間隙を空けて対向する、複数の固定接点８が設けられている。

さらに、９は発光ダイオード等の発光素子で、複数の発光素子９が導光シート３側方の配線基板７上面に実装され、基材１の右端面に発光面を向けて配置されている。

また、１０はフィルム状で光透過性の表示シートで、下面に印刷等によって形成された塗装部１０Ａの所定箇所が、文字や記号等の形状にくり抜かれて複数の表示部１０Ｂが形成され、この表示部１０Ｂが導光シート３の複数の発光部２上方に配置されて、入力装置が構成されている。

そして、このように構成された入力装置が、携帯電話等の電子機器の操作面に装着されると共に、複数の固定接点８や発光素子９が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、表示シート１０の所定の表示部１０Ｂを下方へ押圧操作すると、この下方の導光シート３やベースシート４が撓んで、ベースシート４下面の可動接点６が複数の固定接点８に接触することによって、複数の固定接点８が可動接点６を介して電気的に接続された状態となる。

また、表示シート１０への押圧力を解除すると、弾性復帰力によってベースシート４が元の状態に戻り、可動接点６が固定接点８から離れて、複数の固定接点８が電気的に切断された状態となる。

そして、このような固定接点８の電気的接離に応じて、機器の様々な機能の切換えが行われると共に、機器の電子回路から発光素子９に電源が供給されると、複数の発光素子９が発光し、この光が右端面から導光シート３内に入射して、基材１内を反射しながら左内方へ進む。

さらに、この光が基材１下面の複数の発光部２で拡散または反射して、これらの上方の表示シート１０の表示部１０Ｂを下方から照光し、複数の表示部１０Ｂが照光されることによって、周囲が暗い場合でも、これらの表示部１０Ｂの文字や記号等の表示が識別でき、操作を容易に行うことが可能なようになっている。

つまり、表示シート１０を押圧操作することによって導光シート３上面を押圧し、下面に可動接点６が形成されたベースシート４を弾性変形させて、複数の固定接点８の電気的接離を行うと共に、発光素子９の光を端面から導光シート３内に導入し、複数の発光部２を発光させることによって、表示シート１０の複数の表示部１０Ｂを照光す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２００９−１７０１９５号公報

しかしながら、上記従来の入力装置においては、導光シート３や表示シート１０等に加え、スペーサ５を介してベースシート４と配線基板７を貼り合わせ、ベースシート４下面の可動接点６によって複数の固定接点８の電気的接離を行っているため、構成部品数が多くなると共に、全体の厚さも大きなものになってしまう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、明るく見易い照光が可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、略帯状で光透過性の複数の上導電層上方、または上導電層と直交方向に配列された略帯状で光透過性の複数の下導電層下方に、低屈折層を介して、複数の金属細線を分散した光透過性の樹脂から形成された発光層を設けてタッチパネルを構成したものであり、上導電層や下導電層の静電容量の変化によって操作を検出できると共に、これらの上方または下方に設けた発光層を発光させて、所定の箇所あるいは全面の照光が行えるため、薄型化が図れ、明るく見易い照光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ものである。

以上のように本発明によれば、薄型化が図れ、明るく見易い照光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 同入力装置の断面図 同断面図 従来の入力装置の断面図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４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り、同図において、１１はポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等のフィルム状、またはガラス等の板状で光透過性の上基板で、この下面には略帯状で光透過性の複数の上導電層１２が前後方向に配列形成されている。

そして、この上導電層１２はアクリレートやエポキシ、ウレタン等の光透過性の樹脂１２Ａ内に、直径１０〜３００ｎｍ前後で長さ１〜１００μｍ前後の、銀や銅、銅ニッケル合金等の複数の金属細線１２Ｂが分散されて形成されている。

また、１３は印刷等によって形成された銀やカーボン、あるいは蒸着等によって形成された銅箔等の上電極で、複数の上電極１３の一端が上導電層１２端部に連結され、他端が上基板１１外周前端に延出形成されている。

さらに、１４は上基板１１と同様のフィルム状または板状で光透過性の下基板、１５は上導電層１２と同様に光透過性の樹脂１５Ａ内に、複数の金属細線１５Ｂが分散された下導電層で、略帯状で光透過性の複数の下導電層１５が下基板１４下面に、上導電層１２とは直交方向の左右方向に配列形成されている。

また、１６は上電極１３と同様の銀やカーボン、銅箔等の下電極で、複数の下電極１６の一端が下導電層１５端部に連結され、他端が下基板１４外周前端に延出形成されている。

そして、この複数の上導電層１２と下導電層１５は、複数の方形部が帯状に連結されて形成されると共に、これらの間には、略方形の複数の空隙部が設けられ、上基板１１と下基板１４が積重された状態では、各々の方形部が各々の空隙部に上下で交互に重なるように形成されている。

さらに、１７はフィルム状または板状で光透過性の低屈折層で、ポリテトラフルオロエチレンやペルフルオロアルコキシフッ素、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、あるいはこれらをアクリレートやエポキシ、ウレタン等に分散させて設けられると共に、屈折率が１．４以下に形成されている。

また、１８は上基板１１や下基板１４と同様の光透過性のベース基板で、この上面には上導電層１２や下導電層１５と同様に、光透過性の樹脂１９Ａ内に、複数の金属細線１９Ｂが分散された、略矩形状で光透過性の複数の発光層１９が設けられている。

そして、このベース基板１８上面に低屈折層１７、低屈折層１７上面に下基板１４、下基板１４上面に上基板１１が重ねられると共に、これらがアクリルやゴム等の接着層（図示せず）によって各々貼り合わされて、タッチパネル２０が構成されている。

つまり、本実施の形態においては、上導電層１２と下導電層１５が下基板１４を介して、下導電層１５とこの下方の発光層１９が低屈折層１７を介して、各々所定の間隙を空けて、タッチパネル２０が形成された構成となっている。

また、図３はこのようなタッチパネルを用いた入力装置の断面図であり、同図において、２１はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、または紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の配線基板で、上下面には銅等によって複数の配線パターン（図示せず）が形成されると共に、この上面にタッチパネル２０が載置され、上基板１１と下基板１４の外周前端に延出した上電極１３と下電極１６の端部が、配線パターンに接続されている。

そして、２２は発光ダイオード等の発光素子で、複数の発光素子２２がタッチパネル２０側方の配線基板２１上面に実装され、ベース基板１８の右端面に発光面を向けて配置されている。

さらに、２３はフィルム状で光透過性の表示シートで、下面に印刷等によって形成された塗装部２３Ａの所定箇所が、文字や記号等の形状にくり抜かれて透光性の表示部２３Ｂや、文字や記号等の形状に彩色されて不透光性の複数の表示部２３Ｃが形成され、この表示部２３Ｂがタッチパネル２０の発光層１９上方に配置されて、入力装置が構成されている。

そして、このように構成された入力装置が携帯電話等の電子機器の操作面に装着されると共に、外周前端に延出した複数の上電極１３や下電極１６、発光素子２２が配線パターン等を介して、機器の電子回路（図示せず）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１３と下電極１６へ電圧が印加された状態で、表示シート２３の所定の表示部２３Ｂや２３Ｃを指で触れて接触操作すると、この操作した箇所の上導電層１２や下導電層１５の間の静電容量が変化するため、これによって操作された箇所を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行われる。

また、機器の電子回路から発光素子２２に電源が供給されると、発光素子２２が発光し、この光が右端面からベース基板１８内に入射して、ベース基板１８内を反射しながら左内方へ進む。

そして、この光がベース基板１８上面の複数の発光層１９で拡散または反射して発光層１９が発光し、これが低屈折層１７や下導電層１５、上導電層１２等を通って、この上方の表示シート２３の透光性の表示部２３Ｂを下方から照光することによって、周囲が暗い場合でも、表示部２３Ｂの文字や記号等の表示が識別でき、操作を容易に行うことが可能なようになっている。

つまり、表示シート２３上面を指で接触操作することによって、この下方の上導電層１２や下導電層１５の静電容量の変化から、電子回路が操作箇所を検出すると共に、発光素子２２の光を端面からベース基板１８内に導入し、発光層１９を発光させることによって、表示シート２３の透光性の表示部２３Ｂを照光するように構成されている。

そして、本発明においては、上基板１１下面に形成された上導電層１２と、この下方に下基板１４を介して所定の間隙を空けて設けられた下導電層１５が、金属細線が分散された樹脂で形成され、表示シート２３上面を指で接触操作した際、この下方の上導電層１２や下導電層１５の静電容量の変化によって操作箇所を検出するようになっているため、複数の可動接点や固定接点等を設ける必要はなく、一つのタッチパネル２０で入力装置を形成することが可能となり、全体の薄型化を図ることができるようになっている。

また、このような操作箇所の検出に加え、下導電層１５下方に低屈折層１７を介して所定の間隙を空けて、複数の金属細線を分散した光透過性の樹脂から形成された発光層１９を設けると共に、この複数の発光層１９をベース基板１８内に導入した発光素子２２の光によって発光させ、上方の透光性の複数の表示部２３Ｂを照光させることによって、表示シート２３の照光したい箇所のみを、明るく見易く照光することが可能なように構成されている。

すなわち、下導電層１５下方に屈折率の低い低屈折層１７を介して、所定の間隙を空けて発光層１９を形成することで、下方のベース基板１８内に入射した発光素子２２の光を低屈折層１７下面で反射させて、これが上方の下導電層１５等に漏れることを防ぎ、透光性の表示部２３Ｂのみが明るく照光されるように形成されている。

なお、以上の説明では、下基板１４下面の下導電層１５下方に、低屈折層１７を介して発光層１９を設け、この複数の発光層１９によって透光性の複数の表示部２３Ｂを照光する構成について説明したが、図４の断面図に示すように、発光層１９をベース基板１８の上面全面に設けた構成としても、本発明の実施は可能である。

つまり、同図においては、ベース基板１８上面のほぼ全面に発光層１９が形成されると共に、この上面を低屈折層１７が覆い、発光素子２２がベース基板１８の右端面に発光面を向けて配置されている。

そして、この上方の略帯状で光透過性の複数の上導電層１２と下導電層１５の静電容量の変化によって操作箇所を検出すると共に、ベース基板１８内に導入した発光素子２２の光によって、この上面のほぼ全面に設けられた発光層１９を発光させ、この光が低屈折層１７や下導電層１５、上導電層１２等を通って、上方の表示シート２３のほぼ全面を照光するように構成されている。

また、以上の説明では、下基板１４下面の下導電層１５下方に、低屈折層１７を介して発光層１９を設けた構成について説明したが、上基板１１下面の上導電層１２上方に低屈折層１７を介して、下面外周縁部に略帯状の発光層１９が形成されたベース基板１８を設けた構成としてもよい。

つまり、この場合には、下方に上導電層１２や下導電層１５が形成されていない、下電極１６上方のベース基板１８下面の外周左右端や、あるいは外周後端に略帯状の発光層１９を設け、このベース基板１８を上基板１１上面に、低屈折層１７を介して重ねて形成される。

そして、このように上導電層１２上方のベース基板１８下面の外周縁部に、低屈折層１７を介して発光層１９を設けることで、発光層１９の光を低屈折層１７上面で反射させ、この下方の上導電層１２までが発光することを防止できると共に、外部からの電磁波に対するシールド効果も得ることができる。

なお、以上の説明では、下導電層１５下方や上導電層１２上方に、上面や下面に発光層１９が形成されたベース基板１８を、フィルム状または板状の低屈折層１７を介して配置した構成について説明したが、低屈折層１７に代えて空隙を設け、空気によって屈折率が１．４以下の低屈折層を形成した構成としてもよい。

また、以上の説明では、発光層１９を上導電層１２や下導電層１５と同様の、銀や銅、銅ニッケル合金等の複数の金属細線が分散された、光透過性の樹脂で形成した構成について説明したが、粒径が０．１μｍ以下の酸化珪素や酸化チタン、酸化ジルコニウム等を加えることで、屈折率を１．５以上に高め発光層１９の高屈折率化を図ることができる。

さらに、以上の説明では、上基板１１下面に上導電層１２を、この下方の下基板１４下面に下導電層１５を形成した構成について説明したが、上基板１１下面の接着層下面に上導電層１２を設けると共に、この下面に接着層を設け、最下面に下導電層１５を形成した構成としても、本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、略帯状で光透過性の複数の上導電層１２上方、または上導電層１２と直交方向に配列された略帯状で光透過性の複数の下導電層１５下方に、低屈折層１７を介して、複数の金属細線を分散した光透過性の樹脂から形成された発光層１９を設けることによって、上導電層１２や下導電層１５の静電容量の変化によって操作を検出できると共に、これらの上方または下方に設けた発光層１９を発光させて、所定の箇所あるいは全面の照光が行えるため、薄型化が図れ、明るく見易い照光が可能なタッチパネルを得ることができるものである。

本発明によるタッチパネルは、薄型化が図れ、明るく見易い照光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や照光用として有用である。

１１ 上基板
１２ 上導電層
１２Ａ、１５Ａ、１９Ａ 樹脂
１２Ｂ、１５Ｂ、１９Ｂ 金属細線
１３ 上電極
１４ 下基板
１５ 下導電層
１６ 下電極
１７ 低屈折層
１８ ベース基板
１９ 発光層
２０ タッチパネル
２１ 配線基板
２２ 発光素子
２３ 表示シート
２３Ａ 塗装部
２３Ｂ、２３Ｃ 表示部

Claims (1)

1. 所定方向に配列された略帯状で光透過性の複数の上導電層と、この上導電層と所定の間隙を空けて直交方向に配列された略帯状で光透過性の複数の下導電層からなり、上記上導電層上方または下導電層下方に低屈折層を介して、複数の金属細線を分散した光透過性の樹脂から形成された発光層を設けたタッチパネル。

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