JP2021071846A - タッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】タッチセンサの機能を安定化させることができるようにする。【解決手段】タッチセンサ１は、基板５の第２面７に対向する位置に設けられた保護フィルム２０を備えている。保護フィルム２０は、フレキシブル配線板１６の第２接続部１９が第２面７に取り付けられた状態において、第２配線部１４と第２接続部１９との接続箇所を覆うように構成されている。【選択図】図７

Description

本開示はタッチセンサに関するものである。

従来から、タッチ操作を行うことが可能なタッチセンサに関し、例えば特許文献１に示されるものが知られている。具体的に、特許文献１には、基板（透明フィルム基材）と、基板の表面に設けられた表側電極および表側配線部と、基板の裏面に設けられた裏側電極および裏側配線部と、フレキシブル配線板と、を備えたタッチセンサが開示されている。

表側配線部は、一端部が表側電極と電気的に接続されかつ他端部が基板の表面の周縁部に位置するように構成されている。また、裏側配線部は、一端部が裏側電極と電気的に接続されかつ他端部が基板の裏面の周縁部に位置するように構成されている。

表側配線部の他端部には、異方導電接着剤層を介してフレキシブル配線板と電気的に接続される表側接続パッド（表側外部接続端子）が設けられている。また、裏側配線部の他端部には、異方導電接着剤層を介してフレキシブル配線板と電気的に接続される裏側接続パッド（裏側外部接続端子）が設けられている。そして、フレキシブル配線板は、表側接続パッドと電気的に接続される表側接続端子と、裏側接続パッドと電気的に接続される裏側接続端子と、を有している。

特許第５８８４４９４号公報

特許文献１のタッチセンサでは、少なくとも基板の裏面において、フレキシブル配線板の裏側接続端子が異方導電接着剤層により基板に固着されているにすぎない。そして、当該タッチセンサは、裏側配線部の他端部に設けられた裏側接続パッドと裏側接続端子との接続箇所が露出するように構成されている。このため、フレキシブル配線板が外部回路に接続されているときに、何らかの外的要因により発生した外力を受けてフレキシブル配線板が基板から引っ張られると、上記接続箇所に負荷がかかりやすくなる。そして、上記外力により裏側接続端子が裏側接続パッド（すなわち、裏側配線部の他端部）から剥離してしまうと、裏側電極とフレキシブル配線板との電気的な接続状態が保たれず、タッチセンサが機能不全に陥ってしまうという問題があった。

本開示は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチセンサの機能を安定化させることにある。

上記の目的を達成するために、本開示の一実施形態に係るタッチセンサは、第１面および第２面を有する基板と、第１面に設けられた複数の第１電極と、第２面に設けられた複数の第２電極と、第１面に設けられ、各々の一端部が複数の第１電極の各々と電気的に接続されかつ各々の他端部が第１面の周縁部に位置する複数の第１配線部と、第２面に設けられ、各々の一端部が複数の第２電極の各々と電気的に接続されかつ各々の他端部が第２面の周縁部に位置する複数の第２配線部と、複数の第１配線部と電気的に接続される第１接続部、および複数の第２配線部と電気的に接続される第２接続部を有するフレキシブル配線板と、第２面に対向する位置に設けられた保護フィルムと、を備えている。そして、保護フィルムは、第２接続部が第２面に取り付けられた状態において、複数の第２配線部と第２接続部との接続箇所を覆うように構成されている。

本開示によると、タッチセンサの機能を安定化させることができる。

図１は、本開示の実施形態に係るタッチセンサの全体斜視図である。 図２は、基板とフレキシブル配線板との接続状態を概略的に示した平面図である。 図３は、基板、第１電極、第２電極、第１配線部、および第２配線部の各構成を、基板の第１面側から見て概略的に示した透視図である。 図４は、基板、第１電極、および第１配線部の各構成を、基板の第１面側から見て示した平面図である。 図５は、基板、第２電極、および第２配線部の各構成を、基板の第２面側から見て示した底面図である。 図６は、図１のVI−VI線断面図である。 図７は、図１のVII−VII線断面図である。 図８は、実施形態の変形例１に係るタッチセンサの断面構成を示した図７相当図である。 図９は、実施形態の変形例２に係るタッチセンサの構成を示した図２相当図である。 図１０は、実施形態の変形例２に係るタッチセンサの断面構成を示した図６相当図である。 図１１は、実施形態の変形例２に係るタッチセンサの断面構成を示した図７相当図である。 図１２は、実施形態の変形例２に係るタッチセンサの断面構成を示した図８相当図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本開示の実施形態に係るタッチセンサ１の全体を示している。このタッチセンサ１は、タッチ操作が可能なセンサ型入力装置である。タッチセンサ１は、例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータのディスプレイ機器、携帯電話、携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機、時計などに対する入力装置として用いられる。

以下の説明において、後述するカバー部材２の操作面４が位置する側をタッチセンサ１の「表側」とし、その反対側をタッチセンサ１の「裏側」として、タッチセンサ１を構成する各要素の位置関係を定めるものとする。また、本実施形態では、説明の便宜上、図１〜図５の紙面における下側から上側に向かう方向を第１の方向ｄ１とする一方、図１〜図５の紙面における左側から右側に向かう方向を第２の方向ｄ２として定めるものとする。

（カバー部材）
図１に示すように、タッチセンサ１は、光透過性を有するカバー部材２を備えている。カバー部材２は、例えばカバーガラスまたはプラスチック製のカバーレンズからなる。カバー部材２は、例えば平面視長方形の板状に形成されている。カバー部材２は、後述する粘着層８により後述する基板５の第１面６に固着されている（図６参照）。

カバー部材２において、裏面の周縁部には、スクリーン印刷等により黒色等の暗色で略額縁状の加飾部３が形成されている。この加飾部３で囲まれた内部の矩形領域は、透光可能なビューエリアＶとなっている。すなわち、使用者は、このビューエリアＶを介して、タッチセンサ１の裏側に配置したディスプレイパネル（図示せず）からの視覚的情報を得ることができる。そして、ビューエリアＶにおけるカバー部材２の表面は、タッチ操作に伴い使用者の手指などが接触する操作面４として構成されている。

（基板）
図２〜図７に示すように、タッチセンサ１は、基板５を備えている。基板５は、平面視で略長方形状に形成されている。基板５は、第１面６および第２面７を有している。基板５の第１面６は、後述する粘着層８を介してカバー部材２の裏面と対向するように積層配置されている。

基板５は、透明性を有する樹脂材からなる。透明性を有する樹脂材としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）のような樹脂材が挙げられる。

（粘着層）
図６および図７に示すように、タッチセンサ１は、粘着層８を備えている。粘着層８は、基板５の第１面６および第２面７の各々に積層配置されている。粘着層８は、光透過性を有する光学用粘着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）であり、粘着層８の厚みは、２５〜２５０μｍであるのが好ましい。

粘着層８には、粘着層８の一部を切り欠いた切り欠き部９が形成されている。具体的に、第１面６の側に位置する粘着層８には、切り欠き部９が、第１面６に対する後述するフレキシブル配線板１６の第１接続部１８の取付位置に対応するように形成されている。また、第２面７の側に位置する粘着層８には、切り欠き部９が、第２面７に対する後述するフレキシブル配線板１６の第２接続部１９の取付位置に対応するように形成されている。

（第１および第２電極）
図３〜図５に示すように、タッチセンサ１は、静電容量方式による複数の第１電極１１，１１，…および複数の第２電極１２，１２，…を備えている。各第１電極１１および各第２電極１２は、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や酸化錫等の光透過性を有する透明材からなる透明導電膜、または、銅などの導電金属からなる細線を所定パターンに配置した構成からなる。

ところで、上記所定パターンは、図示しないが、例えば、複数の細線をメッシュ状に配置した第１のパターン、複数の細線を梯子状に配置した第２のパターン、および、複数の細線をメッシュ状および梯子状以外の形状に配置した第３のパターンを含む。また、上記細線は、例えば数μｍの線幅を有する。なお、上記細線の材料としては、上記導電金属に限られず、導電樹脂材であってもよい。

第１電極１１，１１，…および第２電極１２，１２，…は、ビューエリアＶ内に配置されている。そして、タッチセンサ１では、ビューエリアＶ内に位置する第１電極１１，１１，…および第２電極１２，１２，…を通じてカバー部材２の操作面４に接触した使用者の手指（検知対象物）によるタッチ操作の検知が可能となっている。

図４に示すように、各第１電極１１は、基板５の第１面６に配置されている。一方、図５に示すように、各第２電極１２は、基板５の第２面７に配置されている。すなわち、各第２電極１２は、基板５を介して各第１電極１１と絶縁された状態となっている。

各第１電極１１は、各第２電極１２から放射された電界を受信するように構成されている。すなわち、第１電極１１は、受信電極として構成されている。各第１電極１１は、平面視において基板５の長辺方向（第２の方向ｄ２）に沿って略帯状に延びている。第１電極１１，１１，…は、基板５の短辺方向（第１の方向ｄ１）に間隔をあけて配置されている。そして、各第１電極１１は、後述するフレキシブル配線板１６を介して図示しない検出回路に接続されている。

各第２電極１２は、後述するフレキシブル配線板１６を介して図示しない駆動回路に接続されていて、この駆動回路により周囲に電界を放射するように構成されている。すなわち、各第２電極１２は、送信電極として構成されている。各第２電極１２は、平面視において基板５の短辺方向（第１の方向ｄ１）に沿って略帯状に延びている。第２電極１２，１２，…は、基板５の長辺方向（第２の方向ｄ２）に間隔をあけて配置されている。

（第１および第２配線部）
図３〜図７に示すように、タッチセンサ１は、複数の第１配線部１３，１３，…および複数の第２配線部１４，１４，…を備えている。第１配線部１３，１３，…および第２配線部１４，１４，…は、第１電極１１，１１，…および第２電極１２，１２，…を図示しない外部回路と電気的に接続するための要素である。各第１配線部１３および各第２配線部１４は、導電性および遮光性を有する材料からなる。具体的に、各第１配線部１３および各第２配線部１４の材料としては、銅のような導電金属または導電樹脂材が挙げられる。

第１配線部１３，１３，…および第２配線部１４，１４，…は、基板５の周縁部（すなわち、ビューエリアＶの外方）に配置されている。具体的に、第１配線部１３，１３，…および複数の第２配線部１４，１４，…は、操作面４の側から見た平面視において加飾部３（図１参照）と重なる位置に配置されている。すなわち、第１配線部１３，１３，…および第２配線部１４，１４，…は、加飾部３により操作面４の側から視認できないようになっている。

図４および図６に示すように、各第１配線部１３は、基板５の第１面６に形成されている。各第１配線部１３の一端部は、各第１電極１１の一端部（図４の紙面左側に位置する端部）と電気的に接続されている。また、第１配線部１３，１３，…の他端部は、第１面６の周縁部における図４の紙面下側において基板５の長辺方向略中央に集束するように配置されている。

各第１配線部１３の他端部には、後述するフレキシブル配線板１６の第１接続部１８と電気的に接続するための接続パッド１５が設けられている。そして、各第１配線部１３の他端部は、各接続パッド１５を介してフレキシブル配線板１６と電気的に接続されるように構成されている。

図５〜図７に示すように、各第２配線部１４は、基板５の第２面７に形成されている。各第２配線部１４の一端部は、各第２電極１２の一端部（図５の紙面下側に位置する端部）と電気的に接続されている。また、第２配線部１４，１４，…の他端部は、第２面７の周縁部における図５の紙面下側において基板５の長辺方向略中央に集束するように延びている。そして、第２配線部１４，１４，…の他端部は、基板５の長辺方向（第２の方向ｄ２）において第１配線部１３の他端部と間隔をあけて配置されている。

各第２配線部１４の他端部には、後述するフレキシブル配線板１６の第２接続部１９と電気的に接続するための接続パッド１５が設けられている。そして、各第２配線部１４の他端部は、各接続パッド１５を介してフレキシブル配線板１６と電気的に接続されるように構成されている。

（フレキシブル配線板）
図１に示すように、タッチセンサ１は、フレキシブル配線板１６を備えている。フレキシブル配線板１６は、柔軟性を有しかつ変形状態でもその電気的特性が変化しないように構成されている。フレキシブル配線板１６は、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の可撓性を有する絶縁フィルムからなる。

図２に示すように、フレキシブル配線板１６は、本体部１７と、第１接続部１８と、第２接続部１９と、を有している。第１接続部１８および第２接続部１９は、本体部１７と一体に形成されかつ本体部１７の一端側から２方向に分岐するように形成されている。

図６および図７に示すように、第１接続部１８は、例えば異方導電性接着剤（図示せず）により第１面６の周縁部に固着される。この固着状態において、第１接続部１８は、第１配線部１３，１３，…と電気的に接続される。

第２接続部１９は、例えば異方導電性接着剤（図示せず）により第２面７の周縁部に固着される。この固着状態において、第２接続部１９は、第２配線部１４，１４，…と電気的に接続される。

（保護フィルム）
図６および図７に示すように、タッチセンサ１は、フィルム状の保護フィルム２０を備えている。保護フィルム２０は、例えば平面視で略長方形状に形成されていて、基板５と同じ大きさに形成されている。

保護フィルム２０は、主に第２電極１２，１２，…および第２配線部１４，１４，…を保護するためのフィルム材である。このフィルム材としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）のような樹脂材が挙げられる。これらの樹脂材の中でもＣＯＰは特に光学特性に優れていることから、タッチセンサ１を例えばカーナビゲーション等の車載装置に搭載する場合には、上記フィルム材としてＣＯＰを適用するのが好ましい。

保護フィルム２０は、基板５の第２面７に対向する位置に積層配置されている。具体的に、保護フィルム２０は、粘着層８により基板５の第２面７に固着されている。そして、保護フィルム２０は、第２接続部１９が第２面７の周縁部に取り付けられた状態（固着状態）において、第２配線部１４，１４，…と第２接続部１９との接続箇所を覆うように構成されている。なお、この実施形態では、保護フィルム２０が、第２接続部１９とタッチセンサ１の厚み方向に間隔をあけた状態で対向するように配置されている。

［実施形態の作用効果］
保護フィルム２０は、第２接続部１９が第２面７の周縁部に取り付けられた状態において、第２配線部１４，１４，…と第２接続部１９との接続箇所を覆うように構成されている。すなわち、上記接続箇所は、タッチセンサ１の厚み方向において第２面７の下方から保護フィルム２０により保護されている。このため、フレキシブル配線板１６が図示しない外部回路に接続されたときに、何らかの外的要因により発生した外力を受けてフレキシブル配線板１６が基板５から引っ張られたとしても、第２配線部１４，１４，…と第２接続部１９との接続箇所に負荷がかかりにくくなる。具体的に、第２接続部１９が基板５の第２面７から剥離しにくくなる。その結果、第２配線部１４，１４，…と第２接続部１９との電気的な接続状態が保たれる。すなわち、各第２電極１２および各第２配線部１４とフレキシブル配線板１６との電気的な接続状態が良好に保たれる。したがって、この実施形態では、タッチセンサ１の機能を安定化させることができる。

［実施形態の変形例１］
上記実施形態では、保護フィルム２０が第２接続部１９とタッチセンサ１の厚み方向に間隔をあけて対向する形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図８に示した変形例１のように、第２接続部１９と保護フィルム２０との間に、スペーサ２１を配置してもよい。

このスペーサ２１は、例えば、片面に粘着剤が塗布されたフィルム材からなる。スペーサ２１は、少なくとも保護フィルム２０に対して固着されている。すなわち、スペーサ２１は、保護フィルム２０と一体に形成された状態となる。なお、図８では、スペーサ２１を強調して示すために、スペーサ２１をドットによるハッチングで示している。

この変形例では、スペーサ２１が保護フィルム２０と第２接続部１９との隙間を埋めることにより、第２配線部１４，１４，…と第２接続部１９との接続箇所がより強固に保護される。その結果、各第２電極１２および各第２配線部１４とフレキシブル配線板１６との電気的な接続状態を良好に保つことができる。

なお、スペーサ２１は、第２接続部１９および保護フィルム２０の双方に固着されていてもよい。具体的に、スペーサ２１は、上述のフィルム材に代えて、両面に粘着剤が塗布されたフィルム材、または接着剤からなる接着層として構成されていてもよい。かかる構成によれば、第２接続部１９がスペーサ２１を介して保護フィルム２０と一体に形成された状態となることから、第２配線部１４，１４，…と第２接続部１９との接続箇所をより一層強固に保護することができる。

［実施形態の変形例２］
上記実施形態では、本体部１７と一体に形成された第１接続部１８および第２接続部１９を有する１つのフレキシブル配線板１６を用いた形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図９〜図１１に示した変形例２のように、上記実施形態で示した１つのフレキシブル配線板１６に代えて、第１および第２フレキシブル配線板３１，３２を用いてもよい。

変形例２において、各第１電極１１は、第１フレキシブル配線板３１を介して図示しない検出回路に接続されている。具体的に、第１フレキシブル配線板３１は、異方導電性接着剤などにより第１面６の周縁部に固着され、かつ第１配線部１３，１３，…と電気的に接続されている。

各第２電極１２は、第２フレキシブル配線板３２を介して図示しない駆動回路に接続されている。具体的に、第２フレキシブル配線板３２は、異方導電性接着剤などにより第２面７の周縁部に固着され、かつ第２配線部１４，１４，…と電気的に接続されている。

そして、変形例２の保護フィルム２０は、第２フレキシブル配線板３２が第２面７に取り付けられた状態において、第２配線部１４，１４，…と第２フレキシブル配線板３２との接続箇所を覆うように構成されている。かかる構成により、変形例２のタッチセンサ１であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

また、図１２に示すように、変形例２のタッチセンサ１でも、上記変形例１で示したスペーサ２１を第２フレキシブル配線板３２と保護フィルム２０との間に配置することが可能である。なお、スペーサ２１は、保護フィルム２０のみに対して固着されていてもよく、あるいは、第２フレキシブル配線板３２および保護フィルム２０の双方に固着されていてもよい。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、第１の方向ｄ１および第２の方向ｄ２を図１〜図５に示した方向となるように定めたが、このような方向に限られない。例えば、各図の紙面における左側から右側に向かう方向を第１の方向ｄ１とする一方、各図の紙面における下側から上側に向かう方向を第２の方向ｄ２として定めてもよい。すなわち、各第１電極１１が基板５の長手方向に延びる一方、各第２電極１２が基板５の短辺方向に延びる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、１枚の基板５を用いた形態を示したが、この形態に限られない。例えば、基板５は、２枚の基材が貼り合わされた積層体であってもよい。

また、上記実施形態では、長方形状のビューエリアＶを適用した形態を示したが、この形態に限られない。ビューエリアＶは、例えば略円形状であってもよい。

また、上記実施形態では、各第１電極１１および各第２電極１２が略帯状となる形態を示したが、この形態に限られない。例えば、各第２電極１２は、中途部が第２の方向ｄ２またはその反対方向に向かって先細るように突出した突出部（図示せず）を延設方向に沿って繰り返すように配置した形態でもよい。これと同様に、各第１電極１１についても、上記実施形態で示した略帯状となる形態に代えて、中途部が第１の方向ｄ１またはその反対方向に向かって先細るように突出した突出部（図示せず）を延設方向に沿って繰り返すように配置した形態でもよい。換言すれば、それぞれの電極の形状は、菱形などに形成された定型パッド部を延設方向に沿って繰り返す形状などであってもよい。

以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態のみに限定されず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

本開示は、タッチ操作を行うことが可能なタッチセンサとして産業上の利用が可能である。

１：タッチセンサ
２：カバー部材
３：加飾部
４：操作面
５：基板
６：第１面
７：第２面
８：粘着層
１１：第１電極
１２：第２電極
１３：第１配線部
１４：第２配線部
１５：接続パッド
１６：フレキシブル配線板
１７：本体部
１８：第１接続部
１９：第２接続部
２０：保護フィルム
２１：スペーサ
３１：第１フレキシブル配線板
３２：第２フレキシブル配線板
Ｖ：ビューエリア

Claims (6)

1. 第１面および第２面を有する基板と、
   前記第１面に設けられた複数の第１電極と、
   前記第２面に設けられた複数の第２電極と、
   前記第１面に設けられ、各々の一端部が前記複数の第１電極の各々と電気的に接続されかつ各々の他端部が前記第１面の周縁部に位置する複数の第１配線部と、
   前記第２面に設けられ、各々の一端部が前記複数の第２電極の各々と電気的に接続されかつ各々の他端部が前記第２面の周縁部に位置する複数の第２配線部と、
   前記複数の第１配線部と電気的に接続される第１接続部、および前記複数の第２配線部と電気的に接続される第２接続部を有するフレキシブル配線板と、
   前記第２面に対向する位置に設けられた保護フィルムと、を備え、
   前記保護フィルムは、前記第２接続部が前記第２面に取り付けられた状態において、前記複数の第２配線部と前記第２接続部との接続箇所を覆うように構成されている、タッチセンサ。
2. 請求項１に記載のタッチセンサにおいて、
   前記第２接続部と前記保護フィルムとの間には、スペーサが設けられており、
   前記スペーサは、前記保護フィルムに固着されている、タッチセンサ。
3. 請求項１に記載のタッチセンサにおいて、
   前記第２接続部と前記保護フィルムとの間には、スペーサが設けられており、
   前記スペーサは、前記第２接続部および前記保護フィルムの双方に固着されている、タッチセンサ。
4. 第１面および第２面を有する基板と、
   前記第１面に設けられた複数の第１電極と、
   前記第２面に設けられた複数の第２電極と、
   前記第１面に設けられ、各々の一端部が前記複数の第１電極の各々と電気的に接続されかつ各々の他端部が前記第１面の周縁部に位置する複数の第１配線部と、
   前記第２面に設けられ、各々の一端部が前記複数の第２電極の各々と電気的に接続されかつ各々の他端部が前記第２面の周縁部に位置する複数の第２配線部と、
   前記複数の第１配線部と電気的に接続される第１フレキシブル配線板と、
   前記複数の第２配線部と電気的に接続される第２フレキシブル配線板と、
   前記第２面に対向する位置に設けられている保護フィルムと、を備え、
   前記保護フィルムは、前記第２フレキシブル配線板が前記第２面に取り付けられた状態において、前記複数の第２配線部と前記第２フレキシブル配線板との接続箇所を覆うように構成されている、タッチセンサ。
5. 請求項４に記載のタッチセンサにおいて、
   前記第２フレキシブル配線板と前記保護フィルムとの間には、スペーサが設けられており、
   前記スペーサは、前記保護フィルムに固着されている、タッチセンサ。
6. 請求項４に記載のタッチセンサにおいて、
   前記第２フレキシブル配線板と前記保護フィルムとの間には、スペーサが設けられており、
   前記スペーサは、前記第２フレキシブル配線板および前記保護フィルムの双方に固着されている、タッチセンサ。

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