JP2020129343A - タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１層フィルムタイプにおいてＦＰＣの圧着幅を小さくできるタッチパネル装置を提供する。【解決手段】静電容量式のタッチパネル装置１は、フィルム５と、フィルム５に配置される送信電極６と、フィルム５に配置される受信電極７と、フィルム５上に配置され、送信電極６に接続する送信配線８と、フィルム５上に配置され、受信電極７に接続する受信配線９と、フィルム５に設けられ、フィルム５の表面と裏面とを電気的に接続するスルーホール１４と、を備え、送信配線８及び受信配線９は、スルーホール１４と接続してフィルム５の表面から裏面へ、または裏面から表面へ遷移する。【選択図】図２

Description

本開示は、タッチパネル装置に関する。

静電容量式タッチパネルの位置検出方法として一般的な相互容量方式では、送信側と受信側の２つのセンサパターンをタッチパネルとして設ける必要がある。フィルム基材を使用した場合、上記構造は２層のフィルムを備える、所謂２層フィルムタイプとなる

フィルム基材を使用したより安価な相互容量方式の静電容量式タッチパネルを作成すべく、フィルムを１層とした製品が知られている（例えば特許文献１）。１層フィルムタイプは、２層フィルムタイプより総厚を薄くできる。

特開２０１６−９１２１３号公報

静電容量式タッチパネルでは、フィルム上で配線を集約して出力部とし、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブルプリント基板）をフィルムの一辺に沿って圧着させて出力部と電気的に接続させる。

１層フィルムタイプでは、１枚のフィルム基材の片側に送信／受信のセンサパターンを配向する特性上、ＦＰＣの圧着部の幅が大きくなってしまうため、ＦＰＣの単価が上がってしまう。圧着部の幅が大きくなると複数回にわけて圧着が必要なため、工数が増える。また、圧着部がフィルムの１辺のほぼ全領域に亘るような場合、実装に制限がかかる懸念もある。

本開示は、１層フィルムタイプにおいてＦＰＣの圧着幅を小さくできるタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の一観点に係るタッチパネル装置は、静電容量式のタッチパネル装置であって、基材と、前記基材に配置される第１電極と、前記基材に配置される第２電極と、前記基材上に配置され、前記第１電極に接続する第１配線と、前記基材上に配置され、前記第２電極に接続する第２配線と、前記基材に設けられ、前記基材の表面と裏面とを貫通して電気的に接続する貫通部と、を備え、前記第１配線及び前記第２配線は、前記貫通部と接続して前記基材の表面から裏面へ、または裏面から表面へ遷移する。

本開示によれば、１層フィルムタイプにおいてＦＰＣの圧着幅を小さくできるタッチパネル装置を提供することができる。

実施形態に係るタッチパネル装置の分解斜視図 検出部の平面図 スルーホールと配線との接続関係を示す断面図 実施形態の第１変形例に係る検知部の平面図 実施形態の第２変形例に係る検知部の平面図 比較例に係る検知部の構成を示す平面図

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

なお、各図面において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに直交する方向である。ｘ方向はタッチパネル装置１の長手方向である。ｙ方向はタッチパネル装置１の短手方向である。ｚ方向は検出部２、透明粘着層３、カバー材４の積層方向である。以下の説明ではｘ方向を「列」方向、ｙ方向を「行」方向とも称する。更に、各方向の矢印が向いている側を正側、反対側を負側とする。

図１〜図３を参照して実施形態に係るタッチパネル装置１の構成を説明する。図１は、実施形態に係るタッチパネル装置１の分解斜視図である。図２は、検出部２の平面図である。図３は、スルーホール１４と配線との接続関係を模式的に示す断面図である。

タッチパネル装置１は、相互容量方式の静電容量式のタッチパネルである。タッチパネル装置１は、例えば多機能携帯電話の入力装置として適用され、液晶表示器の上側に配置される。

図１に示すように、タッチパネル装置１は、検出部２と、透明粘着層３と、カバー材４を備える。検出部２と、透明粘着層３と、カバー材４とは、ｚ方向に積層されている。検出部２は、ユーザの指が接触あるいは接近した位置を検出する。以下、指の接触／接近検出を「接触」の検出と総称する。粘着層３は、検出部２とカバー材４とを接着固定する。カバー材４は、検出部２の表面に設置されて検出部２を保護する。透明粘着層３及びカバー材４は、検出部２のフィルム５とほぼ同サイズの矩形状に形成され、検出部２の全面を覆うように形成される。カバー材４は、中央に透過性の透明エリア４１が配置され、その外縁の全周にわたって非透過性の額縁部４２が配置される。検出部２は、透明エリア４１上でのユーザのタッチ操作に応じて指の接触位置を検出できるように構成されている。

図１、図２に示すように、検出部２は、フィルム５（基材）と、送信電極６（第１電極）と、受信電極７（第２電極）と、送信配線８（第１配線）と、受信配線９（第２配線）と、集約部１０と、出力部１１と、ＦＰＣ１２と、ＩＣチップ１３とを備える。以下、実線で図示された配線はフィルム５の表面に、点線で図示された配線はフィルム５の裏面にそれぞれ設けられた配線を示す。タッチパネル装置１は、同一基材上に送信電極と受信電極を纏めて配置する１層タイプのタッチパネルであり、タッチパネル装置の薄型化を図っている。なお、送信電極６及び受信電極７の個数や配置、集約部１０の領域内の配線などは、図２にて詳細な構成を図示されている。

フィルム５は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）などを原料とする略矩形状の透明フィルム材である。以降の説明ではｚ正側の面（図２の手前側の面）をフィルム５の表面として説明する。

フィルム５の表面には、送信電極６と受信電極７とが設けられる。送信電極６と受信電極７は、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）などを原料とする透明の導電性薄膜である。

送信電極６は、ｙ方向に沿って延在する基部６１と、基部からｘ正側に櫛歯状に突き出す複数の櫛歯部６２とを備える。送信電極６はｘ方向に沿って複数個配列されており、図２では５個の送信電極６が配列されている。

受信電極７は、ｙ方向に沿って延在する基部７１と、基部７１からｘ負側に櫛歯状に突き出す複数の櫛歯部７２とを備える。図２では、一つの受信電極７に３本の櫛歯部７２が設けられている。受信電極は、ｙ方向に沿って複数個が、送信電極６と対向するように配列される。図２の例では、ｙ方向に４個の受信電極７が配置される。受信電極７は、フィルム５上のｘ方向とｙ方向に所定の間隔をおいてマトリクス状に配置されており、図２の例では、受信電極７は４行×５列の合計２０個がフィルム５上に設けられている。以下の説明では、Ｙ１行からＹ４行に配列されている受信電極７のそれぞれを、ｙ方向の位置で纏めて「Ｙ１行〜Ｙ４行の受信電極７」とも表記する。

送信電極６と各受信電極７との間には静電容量が発生する。タッチパネル１は、それぞれの送信電極６と受信電極７との間の静電容量の変化を検出することにより、入力位置を検出する。図２の例では、送信電極６と受信電極７との組が２０個形成される。

送信電極６の櫛歯部６２と受信電極７の櫛歯部７２とは、互いの櫛歯部の隙間に入り込んで互いに噛み合って配置される。櫛歯部６２と櫛歯部７２とは、噛み合っている部分のｘ方向長さが大きいほど、より大きい静電容量が発生する。

送信配線８は、送信電極６に電圧を印加するための配線であり、フィルム５の表面に形成される送信配線８Ａと、フィルム５の裏面に形成される送信配線８Ｂとを有する。送信配線８Ａおよび送信配線８Ｂの数は送信電極６の数と等しく、図２の例ではそれぞれ５本設けられている。送信配線８Ａの一端は、基部６１のｙ負側の端部にて対応する送信電極６と接続されている。送信配線８Ｂの一端はＦＰＣ１２に接続されている。また、送信配線６Ａの他端と送信配線６Ｂの他端とは、集約部１０にフィルムを貫通するように形成され導電接着剤やメッキなどの導電性材料１５が充填されたスルーホール１４により電気的に接続される。

受信配線９は、受信電極７が検出した電圧変化をＦＰＣ１２に伝えるための配線であり、フィルム５の表面に形成されｙ方向に延在する受信配線９Ａと、フィルム５の裏面に形成されｘ方向に延在する受信配線９Ｂと、フィルム５の裏面に形成されＦＰＣ１２に接続される受信配線９Ｃとを有する。受信配線９Ａは受信電極７と同数設けられている。一方、受信配線９Ｂおよび受信配線９Ｃは、図２の例では４本設けられている。受信配線９Ａの一端は、対応する受信電極７と基部７１のｘ正側で接続され、ｙ負方向に延在している。受信配線９Ａの他端は、対応する受信配線９Ｂと、集約部１０に形成されたスルーホール１４により電気的に接続される。

受信配線９Ａは、各受信電極７から１本ずつ、合計２０本が引き出されている。同一行に配置された受信電極７から引き出された５本の受信配線９Ａは、それぞれスルーホール１４を介して同一の受信配線９Ｂに接続されて１本に纏められている。例えば、Ｙ１行の５個の受信電極７から引き出された５本の受信配線９Ａは、集約部１０にて図２図示の一番上に配置された１本の受信配線９Ｂに纏められる。図２の例では、２０本の受信配線９Ａは、集約部１０にてＹ１行〜Ｙ４行に対応する４本の受信配線４Ｂに集約される。

図２の中央列に配置された各受信配線９Ａは、他の列に配置された受信配線９Ａよりもｙ負側方向に延長されており、スルーホール１４を介して受信配線９Ｃに接続され、受信配線９Ｃを介してＦＰＣ１２に接続されている。また、図２の中央列に配置された各受信配線９Ａには、スルーホール１４を介して受信配線９Ｂも接続され、これにより図２の中央列以外の他の各受信配線９Ａも受信配線９Ｃに接続されている。

スルーホール１４と導電性材料１５とは、「貫通部」として機能する。

スルーホール１４のｙ方向位置は、Ｙ１行〜Ｙ４行の各行の受信電極７で略同一位置に配置され、他の行とは異なる位置に配置されるのが好ましい。図２の例では、Ｙ１行の受信配線９のスルーホール１４が最もｙ正側に配置され、所定距離だけｙ負側にずれた位置にＹ２行の受信配線９のスルーホール１４が配置され、さらに所定距離だけｙ負側にずれた位置にＹ３行の受信配線９のスルーホール１４が配置され、Ｙ４行の受信配線９のスルーホール１４が最もｙ負側に配置されている。

また、同一列に配置された受信電極７から引き出される受信配線９Ａは互いにｘ方向にずれているため、受信配線９Ａに対応するスルーホール１４もｘ方向にずれて配置されている。

集約部１０にて４本に纏められた受信配線９は、各列の送信配線８と共にフィルム５裏面の一辺の略中央に纏められて、９本の配線を有する出力部１１が形成される。図２の配線例では、４本の受信配線９Ｃがｘ正側に集約され、５本の送信配線８Ｂがｘ負側に集約されている。このように集約部１０は、送信配線８及び受信配線９をフィルム５の一辺の一部分に纏めて集めている。

出力部１１にて、ＦＰＣ１２がフィルム５に圧着されて、各配線８Ｂ，９Ｃと電気的に接続される。これにより出力部１１は、集約部１０により集約された送信配線８及び受信配線９を外部と接続する。

送信電極６及び受信電極７は、それぞれ送信配線８及び受信配線９とＦＰＣ１２を介して、ＦＰＣ１２上に設けられたＩＣチップ１３に接続されており、ＩＣチップ１３により作動する。

指の接近位置の検出のときは、ＩＣチップ１３は５列の送信電極６に時分割方式で駆動電圧を順に印加する。送信電極６に駆動電圧が印加されている期間に、ＩＣチップ１３は、２０個の受信電極７について順に静電容量の変化に伴う電圧変化を検出する。

ＩＣチップ１３は、このような動作を５個の送信電極６と、２０個の受信電極７について実施する。そして、指の接近位置にある受信電極７付近では静電容量が変化するので、受信電極７から取得された検出電圧に基づいて、指の接近位置である入力位置を特定することができる。

本実施形態では、受信配線９は、Ｙ１行〜Ｙ４行の各行の受信電極７ごとに１本に纏められている。いずれかの受信配線９で検出電圧の変化が検出された場合、その受信配線９に接続されている受信電極７のいずれかと送信電極６との間で静電容量が変化していることになる。この際、各列の送信電極６への電圧印加は時分割で行われるので、電圧変化が検出されたときに電圧を印加した列と、検出電圧の変化を生じた行を判別することで、指が接触した位置を検知できる。

図６は、スルーホール１４を設けず裏面側に配線８，９が無い、比較例による１層タイプの静電容量式タッチパネルの検知部１０２の構成を示す。図６に示すように、フィルム５にスルーホール１４を設けず表面のみに送信配線８及び受信配線９を設ける場合、１層タイプでは各列に受信配線９を引き出す必要がある。このため、複数列の受信配線９または送信配線８を集約しようとしても、送信配線８と受信配線９とが交差してしまうため集約することができない。

このため、図６に示すように、各列の送信配線８及び受信配線９は集約されずにそのまま出力部１１でＦＰＣ１２と接続される。つまり、図６に示すように、電極の全列分の幅と同等の長さで出力部１１が形成されてしまう。このため、ＦＰＣ１２の圧着部分の幅が大きくなる。ＦＰＣ１２の圧着幅が増えると、ＦＰＣ１２の部品単価がアップする。また、ＦＰＣ１２の圧着を複数回に分けて行う必要があるため、工数が増えるなどの不都合が生じる。

これに対して、本実施形態のタッチパネル装置１は、図２に示すように送信配線８及び受信配線９を、貫通部を介してフィルム５の表面から裏面、または、その逆に裏面から表面へ遷移させる構成をとる。この構成により、送信配線８と受信配線９とが交差する部分や、受信配線９が他の列の受信配線と交差する部分では、一方の配線を表面側、他方の配線を裏面側に配置することで同一面での配線の交差を回避できる。これにより、送信配線８及び受信配線９の取り回しの自由度が向上する。また、複数の受信配線９Ａを集約部１０にて一つの受信配線９Ｂに集約することで、出力部１１の配線数を減少できる。これにより、ＦＰＣ１２の圧着幅を減少することができ、コストアップや工数増加を回避できる。

図４、図５を参照して変形例を説明する。図４に示す検出部２Ａでは、フィルム５の表面の電極及び配線の周囲に、グランド配線１６が設けられる。グランド配線１６は、フィルム５の外縁に沿って設けられる環状部１６Ａを有し、これにより液晶表示器等からのノイズや静電気への耐性が向上する。図４に示すように、環状部１６Ａの一部から検出部２Ａの中央側に延在する突出部１６Ｂを設けてもよい。突出部１６Ｂは、受信配線９Ｂや送信配線８Ｂに対応する表面側の領域を覆うように設けられる。これにより、表面側から裏面側の配線へノイズの進入を防止でき、ノイズ耐性をさらに向上できる。また、環状部１６Ａ及び突出部１６Ｂと同等のグランド部をフィルム５の裏面に設けてもよく、表面と裏面のグランド配線同士をスルーホールで電気的に接続してもよい。

図５に示す検出部２Ｂでは、受信配線９Ｃがｘ負側に集約され、送信配線８Ｂがｘ正側に集約されており、出力部１１における受信配線９Ｃと送信配線８Ｂとの集約位置の関係が図２に示した配線例と逆となっている。送信配線８及び受信配線９、スルーホール１４の配置を適宜変更することにより、出力部１１における送信配線８Ｂ及び受信配線９Ｃの配置を変更できる。図２、図５の配線例の他にも、送信配線８及び受信配線９の一方を中央に集約して、他方を両側に分けて配置してもよい。また、受信配線９は、各行のすべてを纏めなくてもよく、少なくとも一部を纏めればよい。各行のうち少なくとも２つを纏めることができれば、ＦＰＣの圧着幅を削減する、という効果を奏することができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

上記実施形態では、集約部１０にてＹ１行〜Ｙ４行の各行の受信電極７ごとに受信配線９を１本に纏めて行数分の４本に削減する構成を例示したが、これに限られない。集約部１０にて貫通部を利用して、送信配線８及び受信配線９の総数が少なくとも送信電極６及び受信電極７の総数よりも低減できればよい。

フィルム５は、例えばガラスなどフィルム以外のものに置き換えてもよい。

上記実施形態では、送信電極６と受信電極７が共に櫛歯状で形成されて互いに噛み合って配置される構成を例示したが、送信電極６と受信電極７との間で静電容量が発生する形状であればよく、他の形状や配置でもよい。

１ タッチパネル装置
５ フィルム（基材）
６ 送信電極（第１電極）
７ 受信電極（第２電極）
８ 送信配線（第１配線）
９ 受信配線（第２配線）
１０ 集約部
１１ 出力部
１２ ＦＰＣ
１４ スルーホール（貫通部）
１５ 導電性材料（貫通部）
１６ グランド配線

Claims (3)

1. 静電容量式のタッチパネル装置であって、
   基材と、
   前記基材に配置される第１電極と、
   前記基材に配置される第２電極と、
   前記基材上に配置され、前記第１電極に接続する第１配線と、
   前記基材上に配置され、前記第２電極に接続する第２配線と、
   前記基材に設けられ、前記基材の表面と裏面とを貫通して電気的に接続する貫通部と、
   を備え、
   前記第１配線及び前記第２配線は、前記貫通部と接続して前記基材の表面から裏面へ、または裏面から表面へ遷移する、
   タッチパネル装置。
2. 前記基材が略矩形状であり、
   前記基材の一辺の一部分に前記第１配線及び前記第２配線が纏めて集約される集約部と、前記集約部により集約された配線を外部と接続する出力部とが設けられ、
   前記貫通部は前記集約部において、前記第１配線及び前記第２配線のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられる、
   請求項１に記載のタッチパネル装置。
3. 前記基材の表面及び裏面の少なくとも一方の面にグランド配線を備える、
   請求項１または２に記載のタッチパネル装置。

Images