JP2016076146A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】横方向に平行に配置された複数の配線パターンと、縦方向に平行に配置された複数の配線パターンとを、マトリクス状に基材の表裏に設け、マトリクス端部より引き出し配線でそれぞれ電極部に配線され、引き出し配線部で基材が折れ曲がった構成をしているタッチパネルであって、タッチパネルセンサーを折り曲げて使用し、かつ耐屈曲性のあるタッチパネルセンサーを有するタッチパネルを提供することを課題とする。
【解決手段】折れ曲がった部位で、引き出し配線が折れ曲がり線に対し傾斜をもって配線されたことを特徴とするタッチパネル。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルセンサーの端部を折り曲げたタッチパネルに関する。

タッチパネルは、画面に表示された図や文字などのパターンを指やペンでタッチすることによって、装置の操作が出来るもので、近年特にモバイル装置を主とした表示装置に用いられるようになった。

図５は、従来の静電容量式のタッチパネルの一例を示した説明図で、図５（ａ）は上方から見た説明図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の直線ＡＡ’部分を断面で見た説明図である。

静電容量タッチパネルは、横方向に平行に配置された複数の透明導電線（配線パターン）と、縦方向に平行に配置された複数の透明導電線（配線パターン）とを、マトリクス状にガラス基板に設けた構成をしている。それぞれの導電線は、タッチされたときの、透明導電間の静電容量、あるいは電界の変化を受ける電極となっている。図５では、横方向の透明導電線をドライブライン、縦方向の透明導電線をセンシングラインとしている。図６は、ドライブ基板（Ｄ基板）を上面で見た説明図で、図７は、センシング基板(Ｓ基板)を上面で見た説明図である。ガラス基板にドライブラインを設けたドライブ基板に(図６)、ガラス基板にセンシングラインを設けたセンシング基板を(図７)、ドライブラインとセンシング基板のガラス基板との間で、光学粘着シートＯＣＡ(Optically Clear Adhesive)で積層している(図５(ｂ))。センシング基板の表面は、ＯＣＡを介してフロントガラス（図では表面硝子板と表示）で覆われている。フロントガラスは、静電容量タッチパネルの表面を形成し、保護する役目をしている。フロントガラスの裏面は、表示部分を除く周辺に、黒色の枠が設けられている。各電極は、黒枠の部分でセンシング電極部、ドライブ電極部として、マトリックス部から引き出し配線でまとめられ、表示装置のフレキシブル配線基板ＦＰＣなどに電気接続される。

このような構成で、フロントガラス上で、たとえば指で触れた場合、それにより接触した部位で静電容量の変化、あるいはそれによる電界の変化を、センシング電極部と、ドライブ電極部とに出力され、その座標値を知ることが出来る。これから、表示装置でその操作内容が特定される。すなわち、タッチパネルからの信号の読み取りは、ドライブラインからパルス波形を与え、センシングラインで感知する。両ラインをそれぞれ、スキャニングして信号を与え、感知して、変化した部位を読み取る。一般には、感知した信号を加工して検知する。

なお近年、実際のタッチパネルの構成としては、このようなドライブ基板やセンシング基板はフィルム状基材にパターンを形成しタッチパネルセンサーとし、ガラス基板に貼り付けた構成としているものが多い。

また近年、表示領域の拡大化を主として、表示領域周辺部の黒枠などの額縁部を減少することが開発されている。これは、たとえば図５の直線ＬＬ‘あるいは、直線ＭＭ‘の部分を直角に折り曲げ、表示装置のフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）などに接続している。

また、図８、図９に例示するように、ドライブ電極部とセンシング電極部とを、タッチパネルセンサーの一側部にまとめ、この側部の直線ＬＬ’部分で直角に折り曲げている。図８は、従来のタッチパネルの、ドライブ電極部とセンシング電極部とをタッチパネルセ
ンサーの一側部にまとめた例を示す説明図で、図８（ａ）は平面で見た説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）の直線ＡＡ’部分を断面で見た説明図である。図９は、従来のタッチパネルの、ドライブ電極部とセンシング電極部とをタッチパネルセンサーの一側部にまとめた他の例を示す説明図で、図９（ｃ）は基材として配線の逆面が黒化処理されている材料を用いた例を断面で見た説明図、図９（ｄ）は基材として両面材を用いた例を断面で見た説明図である。

この場合、図５の例に比較して、一側部でまとめて垂直に折り曲げることができる。図１０で例示するように片方の電極部を左右に分離して一側部にまとめる場合もある。これは、左右対称に配置したもので、これも一側部でまとめて垂直に折り曲げることができるが、回路設計などがしやすい。

さらに、このように直角に折り曲げることに有利なことからも、フィルムの両面に導体材を設けた基材を利用し、タッチパネルセンサーを形成する手法が採用されるようになった。このような基材を用い、図８、図９、図１０の両電極部と、両電極部への引き出し配線の一部とを、基材の表裏で重ねて配置することもでき、折り曲げて、表示部を拡大することが有利である。特に、銅箔をＰＥＴフィルム基材に張り合わせた基材を利用し、銅箔を配線層としてタッチパネルセンサーを形成し、折り曲げて使用することが多い。

なお本従来例では、静電容量方式のタッチパネルで説明したが、マトリックス状の配線外部で直角に折り曲げることについては、抵抗方式の配線パターンでも、同様にして利用される。

特開２００４−０５４０５０号公報 特開２０１０−１４６４１８号公報 特開２０１２−０６００９８号公報

このようにしてタッチパネルセンサーを直角に折り曲げ、使用する場合、基材がガラスなどの剛体としたタッチパネルセンサーであれば、その用途として実装後に固定することを前提としており、折り曲げに対する耐用がそれほど求められない。しかし、フィルム基材を使用した場合、たとえば銅箔をＰＥＴフィルム基材に張り合わせた構成では、わずか数回の屈曲により銅配線が損傷してしまう。

また、図８や図１０に例示するように、マトリクス部から引き出した配線は、直線状に配線される。そこで配線幅を広く取った設計をすると、導電性の改善傾向は見られるが、銅表面上にクラックが視認され、時間経過と共に劣化が予測される。

本発明は、このような問題を解決するもので、タッチパネルセンサーを折り曲げて使用し、かつ耐屈曲性のあるタッチパネルセンサーを有するタッチパネルを提供することを課題とする。

本発明は係る課題に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、
横方向に平行に配置された複数の配線パターンと、縦方向に平行に配置された複数の配線パターンとを、マトリクス状に基材の表裏に設け、マトリクス端部より引き出し配線でそれぞれ電極部に配線され、少なくともいずれかの引き出し配線部で基材が折れ曲がった構成をしているタッチパネルであって、
折れ曲がった部位で、引き出し配線が折れ曲がり線に対し傾斜をもって配線されたことを特徴とするタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、
傾斜をもった配線が、ジグザグ形状であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項３の発明は、
傾斜をもった配線が、ジグザグ形状と、ジグザグ形状配線の中心軸に対し左右反転したジグザグ形状と、を合成した形状の配線であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項４の発明は、
傾斜をもった配線の角度が、折れ曲がり線に対し４５度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルとしたものである。

本発明のタッチパネルは以上のような構成であって、折れ曲がった部位で、引き出し配線が折れ曲がり線に対し傾斜をもって配線されたことから、この部位で屈曲性が向上し、クラックや断線を生ずることなく折り曲げて実装のできる、タッチパネルセンサーを有するタッチパネルとすることができる。

本発明のタッチパネルに係るタッチパネルセンサーの実施形態例を上から見た部分説明図で、図１（ａ）は、第１の実施形態の例、図１（ｂ）は、第２の実施形態の例である。 本発明のタッチパネルに係るタッチパネルセンサーの第３の実施形態例を上から見た部分説明図である。 本発明のタッチパネルの例を示した説明図で、図３（ａ）は平面で見た説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）の直線ＡＡ’部分を断面で見た説明図である。 本発明のタッチパネルにかかる耐屈曲性を測定するためのテストパターンを上から見た説明図で、図４（ａ）はテストパターンの形状と曲げ角度を模式的に示した説明図、図４（ｂ）は、テストパターンの寸法と測定回路の概略を示した説明図である。 従来の静電容量式のタッチパネルの一例を示した説明図で、図５（ａ）は上方から見た説明図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の直線ＡＡ’部分を断面で見た説明図である。 図５のドライブ基板（Ｄ基板）を上面で見た説明図である。 図５のセンシング基板(Ｓ基板)を上面で見た説明図である。 従来のタッチパネルの、ドライブ電極部とセンシング電極部とをタッチパネルセンサーの一側部にまとめた例を示す説明図で、図８（ａ）は平面で見た説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）の直線ＡＡ’部分を断面で見た説明図である。 従来のタッチパネルの、ドライブ電極部とセンシング電極部とをタッチパネルセンサーの一側部にまとめた他の例を示す説明図で、図９（ｃ）は基材として配線の逆面が黒化処理されている材料を用いた例を断面で見た説明図、図９（ｄ）は基材として両面材を用いた例を断面で見た説明図である。 従来のタッチパネルの、片方の電極部を左右に分離して一側部にまとめた例を示す説明図である。

以下本発明を実施するための形態につき説明する。図１（ａ）は、本発明のタッチパネルの第１の実施形態例を上から見た部分説明図である。

本実施形態のタッチパネルは、横方向に平行に配置された複数の配線パターン（図１（ａ）ではセンサー電極配線パターンで例示している）と、縦方向に平行に配置された複数の配線パターン（ドライブ電極配線パターン）とを、マトリクス状（図では一部分のみ表示）に基材の表裏に設け、マトリクス端部より引き出し配線でそれぞれ電極部に配線され、少なくともいずれかの引き出し配線部で基材を線分ＬＬ’で折れ曲がったタッチパネルセンサーで構成をしているタッチパネルであって、折れ曲がった部位で、引き出し配線が折れ曲がり線ＬＬ’に対し傾斜をもって配線されている。ただし、図は折れ曲げる前の状態を示した。また、黒枠は参考のために図示した。このような構成から、折れ曲がった部位で、耐屈曲性を有するタッチパネルとすることができる。

第２の実施形態例を図１（ｂ）に示した。図１（ｂ）は、本発明のタッチパネルの第２の実施形態例を上から見た部分説明図である。第１の実施形態例で、傾斜をもった配線を、ジグザグ形状としたタッチパネルセンサーで構成されたタッチパネルである。対屈曲性を向上した形態例である。

第３の実施形態例を図２に示した。図２は、本発明のタッチパネルの第３の実施形態例を上から見た部分説明図である。第１の実施形態例で、傾斜をもった配線を、ジグザグ形状と、ジグザグ形状配線の中心軸に対し左右反転したジグザグ形状と、を合成した形状の配線としたタッチパネルである。耐屈曲性をさらに向上した形態例である。

図３は、このようなタッチパネルセンサーを有するタッチパネルの例の説明図で、図３（ａ）は平面で見た説明図、図３（ｂ）は図３（ａ）の直線ＡＡ’部分を断面で見た説明図である。直線ＬＬ’が折り曲げ線で、この部分で引き出し線が傾斜して配線されている。この折り曲げ部分で耐屈曲性が得られる。本タッチパネルの例は、図１０に示す従来のタッチパネルの例に本発明に係るタッチパネルセンサーを適用しているが、図５、図８に示す従来のタッチパネルにも適用できる。

本発明では、タッチパネルセンサーの耐屈曲性を向上するために、次のようなテストを実施した。図４（ｂ）は、本発明のタッチパネルにかかる耐屈曲性を測定するためのテストパターンを上から見た説明図で、図４（ａ）はテストパターンの形状と曲げ角度を模式的に示した説明図、図４（ｂ）はテストパターンの寸法と測定回路の概略を示した説明図である。

銅箔厚２μｍの銅箔／接着剤／ＰＥＴの両面材(日本電解(株)製、ＹＳＮＡＰ−２ＴＳ)を用い、図４に示すテストパターンの配線をエッチングにより形成した。配線は、複数の並列なライン状パターンを、５０往復、１往路として直列接続し、１本の配線とした。配
線の両端には、測定用のパッドを設けた。以下に示す抵抗値の測定は、両パッド間を測定した。テストパターンの線幅は５０μｍ、ピッチは０．１５ｍｍ、１つのパターン長は約５０ｍｍ、パターンは全長約５ｍとした。

このようにして形成した試料を、Ｒ１．３ｍｍのマンドレルに対しあてがい、あてがって接触した線状の部位で９０度折り曲げ、元に戻す、という往復操作を行い、戻した後の抵抗値を測定した。このとき図４に示すように、試料は、配線方向に対し傾けてマンドレルにあてがい、あてがって接触した線状の部位で折り曲げた。したがって、線状の部位が折り曲げ線となり、折り曲げ線に対して配線を傾けたことになる。傾けた角度は、２０度、４５度、９０度とした。各傾けた角度ごとに、マンドレルで９０度折り曲げて往復操作を行い、往復操作を繰り返し、その都度抵抗値を測定した。マンドレルでの往復操作は、断線するまで行った。

このような操作、および測定結果を表１に記載した。表で、伸縮方向とは、マンドレルに試料をあてがったときに、試料の外側に配線パターンが形成され、延伸力が配線パターンに加わる場合と、試料の内側に配線パターンが形成され、収縮力が配線パターンに加わる場合との、区別を意味する。往復回数は、試料のマンドレルでの９０度折り曲げの往復回数を示し、ｒｅｆ：０は、初期値を意味する。傾け角度は、試料をマンドレルでの９０度折り曲げ時に、試料を配線方向に対し傾けた角度で、折り曲げ線に対し試料を傾けた角度である。

この測定結果からわかることは、折り曲げ線に対する傾斜が９０度、すなわち、従来の配線であれば、すぐに(延伸で１回目、収縮で３回目)断線する。しかし、傾斜を設けて９０度折り曲げの往復回数を増加すると、抵抗値は変動し、断線にいたるが、試料の傾斜の角度が小さいほど、断線にいたる往復回数が増加し、耐屈曲性が増加する。折り曲げ線に対し、配線が傾斜すると耐屈曲性が得られ、特に４５度以下の場合は、延伸、収縮ともに耐屈曲性が増加する。

このような測定結果から、本発明のタッチパネルは、耐屈曲性を有するタッチパネルとすることができる。

Ｄ電極部・・・ドライブライン電極部
Ｄ電極配線パターン・・・ドライブライン
Ｄ基板・・・ドライブ基板
Ｓ電極部・・・センシングライン電極部
Ｓ電極配線パターン・・・センシングライン
Ｓ基板・・・センシング基板

Claims (4)

1. 横方向に平行に配置された複数の配線パターンと、縦方向に平行に配置された複数の配線パターンとを、マトリクス状に基材の表裏に設け、マトリクス端部より引き出し配線でそれぞれ電極部に配線され、少なくともいずれかの引き出し配線部で基材が折れ曲がった構成をしているタッチパネルであって、
   折れ曲がった部位で、引き出し配線が折れ曲がり線に対し傾斜をもって配線されたことを特徴とするタッチパネル。
2. 傾斜をもった配線が、ジグザグ形状であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 傾斜をもった配線が、ジグザグ形状と、ジグザグ形状配線の中心軸に対し左右反転したジグザグ形状と、を合成した形状の配線であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
4. 傾斜をもった配線の角度が、折れ曲がり線に対し４５度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネル。

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