JP2020052470A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、軽荷重での入力が可能になる。【解決手段】タッチパネル１は、第一導電膜１２を有する第一電極板１０と、第一導電膜１２に対向する第二導電膜２２を有する第二電極板２０と、第一電極板１０と第二電極板２０との間に配置され、開口１４を有する絶縁層１３と、開口１４に対応する位置に配置される押圧部材３０を有するタッチ板３１とを備える。押圧部材３０は、タッチ板３１に加わる押圧力を第二電極板２０に伝達して開口１４の中で第二導電膜２２を第一導電膜１２に接触させる。【選択図】図２

Description

本発明は、抵抗膜方式のタッチパネルに関する。

抵抗膜方式のタッチパネルでは、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）付基板に絶縁体のドットスペーサが一様の間隔で配置され、基板及びドットスペーサの上に空間をあけてフィルムが配置される。フィルムには、基板側のＩＴＯに対向して配置された別のＩＴＯが設けられる。ドットスペーサは環境などの外的要因により、対向するＩＴＯ同士が誤接触しないように設けられる。使用者がフィルムを指で押圧して撓ませることにより、基板側のＩＴＯにフィルム側のＩＴＯが接触して通電し、それにより接触点の座標情報が入力される。特許文献１及び２には透明電極層を用いたタッチパネルが開示される。

特開２０１７−５３２６５４号公報 特開２０１２−２０３７０１号公報

従来の抵抗膜方式のタッチパネルでは、基板とフィルムとの間に、閉じ込められた空気層及び複数のドットスペーサが存在するため、例えば静電容量方式のタッチパネルと異なり、入力の際にフィルムを、単に触れるだけではなく荷重を加えながら基板とフィルムとの間の距離だけ押し込む必要がある。軽荷重での入力は、ドットスペーサを小さくする、或いは、ドットスペーサ間のピッチを大きくすることで実現できる。しかし、ドットスペーサの小型化には限度があり、ピッチを大きくしすぎると、画面に触れていなくても基板側のＩＴＯとフィルム側のＩＴＯとが接触してしまうおそれがある。

１つの形態によれば、第一導電膜を有する第一電極板と、第一導電膜に対向する第二導電膜を有する第二電極板と、第一電極板と第二電極板との間に配置され、開口を有する絶縁層と、開口に対応する位置に配置される押圧部材を有するタッチ板と、を備え、押圧部材は、タッチ板に加わる押圧力を第二電極板に伝達して開口の中で第二導電膜を第一導電膜に接触させる、タッチパネルが提供される。

１つの形態によれば、第一導電膜を有する第一電極板と、第一導電膜に対向する面に第二導電膜を有する第二電極板と、第一導電膜と第二導電膜との双方に接するように第一電極板と第二電極板との間に配置される絶縁層と、第二電極板の上に配置されるタッチ板と、第二電極版とタッチ板との間の、絶縁層が形成されていない位置に配置される押圧部材と、を備え、押圧部材は、タッチ板に加わる押圧力を第二電極板に伝達して第二電極板を撓ませて、第二導電膜を第一導電膜に接触させる、タッチパネルが提供される。

抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、軽荷重での入力が可能になる。

第一実施形態の抵抗膜方式のタッチパネルを示す平面図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 操作面が押圧された状態のタッチパネルの拡大断面図である。 第二実施形態の抵抗膜方式のタッチパネルを示す平面図である。 図４のV−V線に沿った断面図である。

以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。また、以下の実施の形態において同一又は類似の要素には共通の参照符号を付けて示し、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。

（第一実施形態）
本実施形態のタッチパネル１は、抵抗膜方式のタッチパネルであり、例えばパーソナルコンピュータ、携帯電話等のモニタに取り付けて使用される。なお、以下の説明において、図２に上向き矢印で示す方向を「上」と表現し、図２に下向き矢印で示す方向を「下」と表現する。

図１〜図３に示すように、タッチパネル１は、第一導電膜としてのＩＴＯ１２を有する第一電極板１０と、ＩＴＯ１２の上に配置される絶縁層１３と、絶縁層１３に形成され絶縁層１３を貫通する開口１４と、絶縁層１３の上に配置され、ＩＴＯ１２に対向する第二導電膜としてのＩＴＯ２２を有する第二電極板２０とを備える。また、タッチパネル１は、開口１４に対応する位置で第二電極板２０の上に配置される押圧部材３０と、押圧部材３０の上に配置されるタッチ板３１とを備える。押圧部材３０は、図３に示すように、使用者によるタッチ板３１に加わる押圧力を第二電極板２０に伝達して開口１４の中でＩＴＯ２２をＩＴＯ１２に接触させる。

第一電極板１０は、ガラス製の基板１１にＩＴＯ１２が膜として一方の面に配置されたものである。また、第二電極板２０は、ＰＥＴフィルム２１にＩＴＯ２２が膜として一方の面に配置されたものである。第一電極板１０と第二電極板２０とは、第一電極板１０の端部において両面テープ４０により接着される。

第一電極板１０と第二電極板２０との間には、第一電極板１０に貼られた両面テープ４０の内側において略全面に絶縁層１３が配置される。絶縁層１３の上面１５は第二電極板２０に、下面１６は第一電極板１０にそれぞれ接触していて、絶縁層１３とＩＴＯ２２との間、及び、絶縁層１３とＩＴＯ１２との間には空気層がない。

絶縁層１３には、図１及び図２に示すように一様なピッチＰ１で複数の開口１４が形成される。開口１４は絶縁層１３を貫通しており、絶縁層１３がない開口１４の位置では第一電極板１０のＩＴＯ１２と、第二電極板２０のＩＴＯ２２とが露出していて、露出した部分でのみＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とが接触可能である。開口１４は、第一電極板１０と第二電極板２０との間で絶縁層１３が形成されない部分に相当する。押圧部材３０は、各開口１４に対応する位置に少なくとも１つずつ配置される。タッチパネル１の操作時においては、図３に示すように、使用者の指によりタッチ板３１が矢印Ａ方向に押圧されると、タッチ板３１が撓み、押圧部材３０がＡ方向に下がる。押圧部材３０は、タッチ板３１に加わる押圧力を第二電極板２０に伝達して第二電極板２０を撓ませ、開口１４の中でＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とを接触させる。これにより、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とが通電し、接触点の座標情報を入力することができる。

押圧部材３０は例えば透明なアクリル系硬化樹脂又は透明粘着材により作製される。また、図１に示すタッチパネル１の開口１４及び押圧部材３０は平面形状が矩形で形成されるが、これは一例であり、開口１４及び押圧部材３０の平面形状は円形や楕円形等の他の形状であってもよい。

絶縁層１３は透明な材料から形成される。本実施形態では、ＩＴＯ２２とＩＴＯ１２との間に絶縁層１３を設けることで、ＩＴＯ２２とＩＴＯ１２とが不用意に接触することを防いでいる。従来のタッチパネルでは、入力操作によってＩＴＯの付いたＰＥＴフィルム全体が撓むため、ＩＴＯ同士の誤接触を防ぐよう、ＩＴＯ間は例えば４００μｍ〜５００μｍの距離を開けていた。本実施形態では、図３に示すように、操作された位置にある開口１４に対応する部分の第二電極板２０のみを撓ませることができるため、開口１４内での誤接触を防止可能な距離として、ＩＴＯ２２とＩＴＯ１２との間の距離Ｈを１５０μｍ以下にすることができる。従って、本実施形態ではＩＴＯ同士を接触させるために必要な押下距離を短くすることができる。なお、距離Ｈはタッチ板３１を押圧する距離に直接かかわってくるため小さい方がよいが、開口１４において露出したＩＴＯ２２とＩＴＯ２２とが誤接触しないようにする必要もあるために、本実施形態では距離Ｈを３μｍ以上にする。

図１に示す開口１４は上面視で矩形に形成される。各開口１４において第二電極板２０が撓むことを考慮すると、開口１４の一辺の長さＤ１は１０μｍ以上、３ｍｍ以下で形成される。また、開口１４を配置するピッチＰ１は、操作の態様に応じて定めることができる。機器の操作パネル等に使用されるタッチパネルでは、指で画面に表示されたボタン等を選択する操作を考慮すればよいため、取得する座標情報の間隔は比較的大きくてもよい。指で操作されるボタン等の位置に１つ以上の押圧部材３０があればよく、例えばピッチＰ１を１０ｍｍとして作製する。また、先の細いペンを用いて線の情報として連続的に座標情報を入力する場合、取得する座標情報の間隔はより小さい方がよいため、ペン入力に対応させる場合のピッチＰ１は比較的小さく、例えば０．５ｍｍとする。

押圧部材３０は、図１に示すように開口１４の形状に合わせて矩形で形成され、その一辺Ｄ２は開口１４の一辺Ｄ１に合わせて、５μｍ以上、２ｍｍ以下の範囲で形成される。

上述したように、押圧部材３０は透明なアクリル系硬化樹脂で形成してもよい。この場合、押圧部材３０はタッチ板３１に固定される。タッチ板３１への押圧部材３０の固定は、例えば接着剤を用いて行う。また、押圧部材３０を透明な粘着材により作製すると、押圧部材３０を第二電極板２０とタッチ板３１との両方に固定することができる。この場合、押圧部材３０の固定には別途接着剤を用いる必要がない。なお、押圧部材３０は第二電極板２０に形成してもよい。

押圧部材３０をアクリル系硬化樹脂で形成する場合は、液体状のアクリル系硬化樹脂をタッチ板３１に所定のピッチＰ１で印刷し、その後、紫外線を照射して硬化させる。

タッチパネル１は、押圧部材３０が開口１４の位置に合うように、例えばタッチ板３１、絶縁層１３、及び第二電極板２０に目印となるアライメントマークを設け、アライメントマークを用いて位置決めをして組み立てることができる。

第一電極板１０及び絶縁層１３に設けたアライメントマークにより位置決めをして、第一電極板１０上に絶縁層１３を積層する。絶縁層１３及び第二電極板２０に設けたアライメントマークにより位置決めをして、絶縁層１３上に第二電極板２０を積層する。第二電極板２０及びタッチ板３１に設けたアライメントマークにより位置決めをして、第二電極板２０上にタッチ板３１を積層する。このように、アライメントマークを用いて位置決めすることで、タッチパネル１は、押圧部材３０が開口１４の位置に合うように組立てることができる。

押圧部材３０が透明な粘着材で形成される場合は、タッチ板３１に液体状の透明粘着材を所定のピッチＰ１で印刷により配置する。

第二電極板２０は、アンチニュートンリング（Ａｎｔｉ Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒｉｎｇ：以下ＡＮＲ）処理を施した面を有するフィルム基材を用い、ＡＮＲ処理を施した面にＩＴＯ２２を形成したものでもよい。ＡＮＲ処理として例えば微細な凹凸を形成する処理がフィルム基材の面に施される。ＡＮＲ処理により、ニュートンリング等の干渉縞の発生が抑止され画面の視認性が向上する。

また、押圧部材３０をアクリル系硬化樹脂で作製した場合、押圧部材３０と第二電極版２０とは接着されないため、タッチ板３１が押圧されていない状態であっても温度等の影響により第二電極板２０と押圧部材３０との間に隙間ができる可能性がある。隙間ができて第二電極板２０とタッチ板３１との距離が変化するとニュートンリング等の干渉縞が発生する可能性があるので、干渉縞を抑止するために、押圧部材３０に面するタッチ板３１の内側面３２或いは第二電極板２０の面２４の表面処理としてＡＮＲ処理をしてよい。一方、押圧部材３０を透明粘着材で形成した場合、押圧部材３０は第二電極板２０とタッチ板３１との両方に接着するため、タッチ板３１或いは第二電極板２０と、押圧部材３０との間に隙間ができにくい。そのため、押圧部材３０に面する第二電極板２０の面２４、及び内側面３２にＡＮＲ処理をする必要はなくクリア仕様であってよい。

本実施形態のタッチパネル１では、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とが接触する部分を開口１４においてＩＴＯ２２が露出した個所のみにすることで、操作時の空気圧による抵抗が少なくなる。また、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２との間に絶縁層１３を配置して空気層がない構成とし、開口１４の位置で第二電極板２０を撓ませるため、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２との誤接触を防止するための距離Ｈを短くすることができ、ＩＴＯ同士を接触させるための押下距離が短くなる。更に、押圧部材３０を介して第二電極板２０を押圧するため、押圧部材３０へ荷重が集中する結果として、第二電極板２０を撓ませるための圧力を高めることができる。従って、指だけでなく手袋をした状態やペンによる入力も可能であるという抵抗膜式のタッチパネルの優位性を維持しつつ、使用者は軽荷重で入力でき、静電容量方式のタッチパネルに近い操作感が得られる。

（第二実施形態）
図４に、第二実施形態である抵抗膜方式のタッチパネル２の構成を示す。タッチパネル２は、タッチパネル１と比較して、絶縁層１３ａの構成が異なる。図１〜図３の第一実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。なお、以下の説明において、図５に上向き矢印で示す方向を「上」と表現し、図５に下向き矢印で示す方向を「下」と表現する。

タッチパネル２は、第一導電膜としてのＩＴＯ１２を有する第一電極板１０と、ＩＴＯ１２に対向する面に第二導電膜としてのＩＴＯ２２を有する第二電極板２０と、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２との双方に接するように第一電極板１０と第二電極板２０との間に配置される絶縁層１３ａと、第二電極板２０の上に配置されるタッチ板３１と、第二電極板２０とタッチ板３１との間の絶縁層１３ａが形成されていない位置に配置される押圧部材３０とを備える。押圧部材３０は、タッチ板３１に加わる押圧力を第二電極板２０に伝達して第二電極板２０を撓ませて、ＩＴＯ２２をＩＴＯ１２に接触させる。

図４及び図５に示すように、タッチパネル２の絶縁層１３ａは、複数の突起として形成され、分散してＩＴＯ１２の上に配置される。絶縁層１３ａは、例えば絶縁性の透明な材料で矩形状に形成される。絶縁層１３ａは第一電極板１０と第二電極板２０との間に配置される。図４に示すように、絶縁層１３ａが形成されない領域は格子状に連通する空間であり、格子の交点に相当する第１の空間部分１４ａ（以下、開口１４ａと称する）と、格子の平行線に相当する第２の空間部分１４ｂとを有する。第二電極板２０とタッチ板３１との間には、絶縁層１３ａが形成されていない開口１４ａに対応する位置に、少なくとも１つの押圧部材３０が配置される。押圧部材３０は、例えば透明なアクリル系硬化樹脂又は透明粘着剤により矩形状に形成される。絶縁層１３ａ及び押圧部材３０の平面形状は、円形や楕円形等の他の形状に形成してもよい。

図５に示すように、個々の突起の上面１７は第二電極板２０に、個々の突起の下面１８は第一電極板１０に接触している。絶縁層１３ａとＩＴＯ２２との間、及び、絶縁層１３ａとＩＴＯ１２との間には空気層がない。

押圧部材３０は、タッチ板３１に加わる押圧力を第二電極板２０に伝達して第二電極板２０を撓ませ、開口１４ａの中でＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とを接触させる。これにより、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とが通電し、接触点の座標情報を入力することができる。

タッチパネル２では、複数の絶縁層１３ａの間に格子状に連通する空間が形成されるので、押圧部材３０が開口１４ａの位置で第二電極板２０を撓ませたときに、第二電極板２０は空間部分１４ｂの位置でも撓むことができる。そのため、タッチパネル２では、より軽荷重で押圧部材３０により第二電極板２０を撓ませることができる。

タッチパネルでペンを用いて、例えば文字や図形等の線を有する情報を入力するには、より細かい間隔、例えば０．５ｍｍのピッチで座標情報を取得する必要がある。細かい間隔での座標情報の取得は、一例として、絶縁層１３ａのピッチを小さくすることで開口１４ａのピッチを小さくして、押圧部材３０のピッチＰ２を小さくすることで実現できる。

本実施形態のタッチパネル２では、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２とが接触する部分を開口１４ａにおいてＩＴＯ２２が露出した個所のみにすることで、操作時の空気圧による抵抗が少なくなる。また、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２との間に絶縁層１３ａを配置して空気層がない構成とし、開口１４ａの位置で第二電極板２０を撓ませるため、ＩＴＯ１２とＩＴＯ２２との誤接触を防止するための距離Ｈを短くすることができ、ＩＴＯ同士を接触させるための押下距離が短くなる。更に、押圧部材３０を介して第二電極板２０を押圧するため、押圧部材３０へ荷重が集中する結果として、第二電極板２０を撓ませるための圧力を高めることができる。従って、指だけでなく手袋をした状態やペンによる入力も可能であるという抵抗膜式のタッチパネルの優位性を維持しつつ、使用者は軽荷重で入力でき、静電容量方式のタッチパネルに近い操作感が得られる。

１、２ タッチパネル
１０ 第一電極板
１１ 基板
１２ ＩＴＯ（第一導電膜）
１３、１３ａ 絶縁層
１４、１４ａ 開口
２０ 第二電極板
２１ ＰＥＴフィルム
２２ ＩＴＯ（第二導電膜）
３０ 押圧部材
３１ タッチ板

Claims (4)

1. 第一導電膜を有する第一電極板と、
   前記第一導電膜に対向する第二導電膜を有する第二電極板と、
   前記第一電極板と前記第二電極板との間に配置され、開口を有する絶縁層と、
   前記開口に対応する位置に配置される押圧部材を有するタッチ板と、を備え、
   前記押圧部材は、前記タッチ板に加わる押圧力を前記第二電極板に伝達して前記開口の中で前記第二導電膜を前記第一導電膜に接触させる、
   タッチパネル。
2. 前記絶縁層は、個々に独立した複数の前記開口を有し、前記押圧部材は、複数の前記開口に対応する位置に少なくとも１つずつ配置される、請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記絶縁層は、互いに連通する複数の前記開口を有し、前記押圧部材は、複数の前記開口に対応する位置に少なくとも１つずつ配置される、請求項１に記載のタッチパネル。
4. 第一導電膜を有する第一電極板と、
   前記第一導電膜に対向する面に第二導電膜を有する第二電極板と、
   前記第一導電膜と前記第二導電膜との双方に接するように前記第一電極板と前記第二電極板との間に配置される絶縁層と、
   前記第二電極板の上に配置されるタッチ板と、
   前記第二電極版と前記タッチ板との間の、前記絶縁層が形成されていない位置に配置される押圧部材と、を備え、
   前記押圧部材は、前記タッチ板に加わる押圧力を前記第二電極板に伝達して前記第二電極板を撓ませて、前記第二導電膜を前記第一導電膜に接触させることを特徴とする、
   タッチパネル。

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