JP3171994U - 多機能タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】無線信号送受信機能を備える多機能タッチパネルを提供する。【解決手段】多機能タッチパネルは、透明基板１を備え、基板１表面外側辺縁に不透明カラー枠フレーム２を設置し、これにより基板１上で可視区１２と遮蔽区１３を区画し、透明のタッチセンサーは基板１表面の可視区１２内に設置され、タッチセンサー外周縁で、基板１遮蔽区１３内には信号導入路３３を設置し、これにより信号導入路３３はタッチセンサーと第一信号配線３４の間に電気的に連接し、平面アンテナ４は信号導入路３３の外側周縁付近の、基板１の遮蔽区１３内に絶縁されて設置され、これにより平面アンテナ４両端は、第二信号配線４１に電気的に連接し、カラー枠フレーム２は非導電性材料により形成し、第一信号配線３４と第二信号配線４１は単一の信号配線に統合されて設置される。【選択図】図１

Description

本考案は多機能タッチパネルに関し、特に無線信号送受信機能を備える多機能タッチパネルに関する。

現在、無線通信技術は、非常に幅広く応用されており、各種電子装置へと広がっている。特に、ポータブル電子装置においては、無線通信機能の具備はすでに製品の必須条件となっている。

そして、現在の製品トレンドは、この種の携帯電話端末、ポータブルコンピューター、タブレットコンピューターなどの携帯式無線電子装置である。これらにおいては、電子部品の配備がどんどん増えており、機能もますます多様化している他、コンパクトで携帯に便利であるという特色を備える。しかも、製品の外観も非常に重視されるため、これまでのように、無線通信のためのアンテナがハウジングを突出するタイプの設置ではなく、多くは内蔵式の設計を採用している。

しかし、製品機能の多様化とコンパクト化により、内部において利用可能なスペースは減少しており、アンテナ内蔵の設計と装置において困難を来たしている。さらに、アンテナの信号送受信性能は、金属面層に遮蔽及び干渉されやすいため、内蔵式アンテナ設計を採用する電子製品では、ハウジングにプラスチック材質、或いは他の非金属材料を用いている。しかし通常、この種の材料が備える、硬度、耐衝撃性、耐腐食性などの物理或いは化学特性は、金属材料とは比較にならない。さらに、金属材料が持つ光沢や表面の質感も、他の材料が真似できるものではない。すなわち、金属材料が使用できないことで、無線電子装置は、ハウジング設計の応用において、もろもろの制限に縛られている。

上記した課題を克服するため、電子製品外殻の側面周囲に設置する金属リングをアンテナとする方法などが用いられている。しかし、上記した方法では、該金属リングを手で持つ、或いは触れると、しばしば非常に深刻な干渉をまねき、無線信号の送受信機能が不安定になってしまう。一方、外殻に金属材料、或いは金属材質を含む複合材料を採用した電子製品もあるが、アンテナの信号送受信機能に対する遮蔽及び干渉を避けるため、内蔵式アンテナを設置する殻体部位は、必ず非金属材料で製造する必要がある。しかし、殻体において部位によって材質が異なれば、光沢や表面の質感に極めて大きな差異が生じ、製品の美観を大きく損なってしまう。

本考案の目的は、アンテナとタッチセンサーを一体に結合することで、ディスプレーを通してタッチ式入力と無線信号伝送の作用を同時に達成でき、アンテナがハウジング内部に占めるスペースを減らし、信号干渉を回避し、ハウジング材質の選択における制限を取り除き、アンテナをタッチ回路の製造工程に統合することで、アンテナ製造の加工プロセスを省くことができる多機能タッチパネルを提供することである。

本考案の目的を達成するため、本考案は下記の多機能タッチパネルを提供する。
多機能タッチパネルは、基板、カラー枠フレーム、透明のタッチセンサー、平面アンテナを備え、
該カラー枠フレームは、非導電性材料により形成する不透明薄膜層で、該基板表面の外側辺縁に近い部位に可視区と遮蔽区を区画し、
該透明のタッチセンサーは、該基板の可視区内に設置され、該基板の遮蔽区内には、該タッチセンサーに電気的に連接する信号導入路を設置し、
該タッチセンサーは、指、或いは導体で触れる方式で感知信号を発生し、該信号導入路を通して信号処理回路へと伝送し、
該信号処理回路は、感知信号の変化に応じて、触れられた位置を確定し、信号入力の機能を果たし、
該平面アンテナは、該信号導入路の外側周縁付近の、しかも該基板の遮蔽区内に、絶縁されて設置され、無線電気信号を送受信し、
該平面アンテナは、該カラー枠フレーム底面に内蔵されて設置されるため、タッチパネル外形の平面性と美観性を確保でき、アンテナが占めるスペースを効果的に省くことができ、しかも該カラー枠フレームは、非導電材料を使用するため、該平面アンテナの無線信号送受信の遮蔽或いは干渉を回避でき、
該平面アンテナは、該タッチセンサーの信号導入路製造プロセスに統合できるため、平面アンテナの設置と信号線接続の作業プロセスをシンプルにすることができる。

本考案の多機能タッチパネルは、アンテナとタッチセンサーを一体に結合することで、ディスプレーを通してタッチ式入力と無線信号伝送の作用を同時に達成でき、アンテナがハウジング内部に占めるスペースを減らし、信号干渉を回避し、ハウジング材質の選択における制限を取り除き、アンテナをタッチ回路の製造工程に統合することで、アンテナ製造の加工プロセスを省くことができる。

本考案第一実施例の基板底表面の平面図である。 図１のC-C位置における側視断面図である。 本考案第二実施例の基板底表面の平面図である。

図１、２に示すように、本考案の第一実施例は、基板１、カラー枠フレーム２、透明のタッチセンサー３、平面アンテナ４により構成する。
基板１は、優良な機械強度(Mechanical Strength)を備える高光透過率薄板で、その材料は、ガラス、ポリメチルメタクリレート(Polymethylmethacrylate、PMMA)、ポリカーボネート(Polycarbonate、ＰＣ)、ポリエチレンテレフタレート(Polythyleneterephthalate、PET)、或いは環状オレフィン共重合体(Cyclic Olefin Copolymer、COC）などから選択するが、実施範囲を上記した材料に限定するものではなく、各種軟性、或いは硬性薄板を適用することができる。
通常、該基板１は、両表面が共に平坦面である平面式板体を使用するが、他の特別な応用の場合においては、凸面、凹面を備える非平面式板体を採用することができる。この他、該基板の上方表面には、表面層を増設することができる。該表面層は、偏光膜、フィルター、耐キズ膜、或いは硬膜層などの、少なくとも１個の機能薄膜により構成される。これにより、該基板上表面は、耐キズ、抗反射、汚染防止、防眩、耐腐食などの機能を備えることができる。

該基板１の底表面の外周縁に近い部位には、環状のカラー枠フレーム２を設置する。該カラー枠フレーム２は、非導電性(非金属)材料により形成する不透明、或いは不透明に近い薄膜層である。上記した非導電性材料は、インク(ink)、或いはフォトレジスト(photoresist)などの材料から選択することができるが、実施の材料をこれに限定するものでない。上記した材料を用い、印刷、塗布などの技術手段により、基板１の底表面周縁部位に、厚さ約０．５〜１５μmの薄膜層を形成する。こうして、該基板１において、中央部位の可視区１２を区画し、周縁部位に、枠型の遮蔽区１３を形成する。

透明のタッチセンサー３は、該基板１底表面の可視区１２内に設置され、相互に絶縁状に設置する一対の上、下方キャパシタ感知層を備える。上方キャパシタ感知層には、複数のＸ軸感知トレース(X-Trace)３１を設置し、下方のキャパシタ感知層には、複数のＹ軸感知トレース(Y-Trace)３２を設置する。通常、該各キャパシタ感知層は、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide、ITO)材料の透明薄膜を採用し、エッチング、或いはレーザープロセスを利用し、不要な部分を除去し、各Ｘ、Ｙ軸感知トレース３１、３２を区画する。

タッチセンサー３外周縁には、信号導入路３３を設置する。信号導入路３３は、該基板遮蔽区１３の範囲内に形成する。通常、該信号導入路３３は、銀、銅、モリブデンアルミモリブデン(Mo/Al/Mo)、或いは銀パラジウム銅(Ag/Pd/Cu)など材質の金属を使用してメッキし、リソグラフプロセスを経て、上記した基板１の遮蔽区１３内に、必要とする信号導入路パターンを形成する。

上記した各Ｘ軸及びＹ軸感知トレース３１、３２の一端縁は、それぞれ電気的に連接され、信号導入路３３に設置される。該信号導入路３３末端は統合され、第一信号配線３４に電気的に連接される。これにより、タッチセンサー３上で発せられた感知信号は、信号導入路３３と第一信号配線３４を経由して、後続の信号処理回路へと伝送される。
上記した実施例においては、キャパシタ式タッチセンサーの構造を例として説明するが、実施の範囲はこれに限定するものではなく、電気抵抗式タッチセンサー、或いは電磁式タッチセンサーなどを使用することもできる。

平面アンテナ４は、信号導入路３３の外側周縁付近の、該基板１遮蔽区１３の範囲内に、絶縁されて設置される。相互の電磁干渉を回避するため、好ましくは、平面アンテナ４と該信号導入路３３との設置の間隔距離は、１mm以上である。該平面アンテナ４の材料は、銅、ニッケル、チタン、或いは前記材料の合金などから選択するが、実施の範囲は、上記した材料に限定するものではなく、導電性が良好な材料であればすべて適用することができる。
この他、該平面アンテナ４両端は、第二信号配線４１上の信号インプット導線接点４２とアース線接点４３に電気的に連接される。

上記した説明に基づき組成されたタッチパネルにおいて、そのカラー枠フレーム２は、タッチセンサーの信号導入路３３と平面アンテナ４を、完全に遮蔽することができる。こうして、タッチパネル外表面の美観と平坦性を確保することができ、しかも該カラー枠フレーム２は、非導電性材料を使用するため、該平面アンテナ４の無線信号送受信機能への遮蔽、或いは干渉を回避することができる。

本考案のタッチパネルは、液晶ディスプレーモジュール(LCM、Liquid Crystal Display Module)上に配置し使用でき、これにより使用者は、液晶ディスプレーモジュール画面上の指示を通して、パネルの必要な位置を軽く押すだけで、インプット機能を果たすことができる。作動時には、指、或いは導体によりタッチし、或いはタッチパネル表面を軽くなでれば、使用者の指、或いは導体が触れた瞬間に、キャパシタ効果が発生し、信号処理回路は、キャパシタ値の変化により、指或いは導体が触れた位置を確定し、信号入力の目的を達成する。

本考案のタッチパネルは、タッチセンサー３と平面アンテナ４を備え、これによりタッチパネルにおいてタッチ入力を行うことができる他、無線電波を送受信することができる。これにより、このタッチパネルはアンテナの機能を具備することとなる。また、平面アンテナ４は、タッチパネル構造中にそのまま統合されるため、別にスペースを占拠することはない。こうして、内蔵式アンテナを採用する電子装置は、さらに体積と厚みを縮小可能となり、小型化と軽量化を効果的に達成することができる。

図３に示すように、本考案第二実施例では、アンテナ構造を、タッチセンサー３の信号導入路３３構造中に統合する。これにより、別にアンテナを製造するプロセスを省くことができ、同時に、組み立て過程において、アンテナの組み立て、及びアンテナ信号線の接続プロセスを省くこともできる。信号導入路３３と平面アンテナ４とは、同一の銀、銅、モリブデンアルミモリブデン(Mo/Al/Mo)、或いは銀パラジウム銅(Ag/Pd/Cu)など材質の金属を使用してメッキし、リソグラフプロセスを経て、上記した基板１の遮蔽区１３内に、必要とする信号導入路パターンを形成する。
上記した第一信号配線３３と第二信号配線４１は、単一の信号配線５に統合され、これにより該信号導入路３３と該平面アンテナ４は、該信号配線５上に電気的に連接される。

上記の本考案名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。

１ 基板
１２ 可視区
１３ 遮蔽区
２ カラー枠フレーム
３ タッチセンサー
３１ Ｘ軸感知トレース
３２ Ｙ軸感知トレース
３３ 信号導入路
３４ 第一信号配線
４ 平面アンテナ
４１ 第二信号配線
４２ 信号インプット導線接点
４３ アース線接点
５ 信号配線

Claims (10)

1. 多機能タッチパネルは、基板、カラー枠フレーム、透明のタッチセンサー、平面アンテナを備え、
   前記基板は、優良な機械強度を備える高光透過率薄板で、
   前記カラー枠フレームは、前記基板表面の外側辺縁に近い部位に設置し、不透明、或いは不透明に近い薄膜層で、前記基板上で、中央部位の可視区を区画し、周縁部位に、枠型の遮蔽区を形成し、しかも前記カラー枠フレームは、非導電性材料により形成し、
   前記透明のタッチセンサーは、前記基板表面の可視区内に設置され、前記タッチセンサー外周縁には、信号導入路を設置し、前記信号導入路は、前記基板の遮蔽区内に形成し、しかも前記タッチセンサーに電気的に連接し、タッチ信号を統合して、第一信号配線へと伝送し、
   前記平面アンテナは、前記信号導入路の外側周縁付近の、しかも前記基板の遮蔽区内に、絶縁されて設置され、前記平面アンテナ両端は、第二信号配線に電気的に連接することを特徴とする多機能タッチパネル。
2. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記基板の材料は、ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、或いは環状オレフィン共重合体の何れかから選択することを特徴とする多機能タッチパネル。
3. 請求項２記載の多機能タッチパネルにおいて、前記基板は、平面式、或いは凸面、凹面などを備える非平面式の板体であることを特徴とする多機能タッチパネル。
4. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記カラー枠フレームの薄膜層の厚さは、約０．５〜１５μmであることを特徴とする多機能タッチパネル。
5. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記タッチセンサーは、キャパシタ式タッチセンサー、電気抵抗式タッチセンサー、或いは電磁式タッチセンサーの何れかを選択することを特徴とする多機能タッチパネル。
6. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記平面アンテナの材料は、銅、ニッケル、チタン、或いは前記材料の合金の何れかを選択することを特徴とする多機能タッチパネル。
7. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記信号導入路と前記平面アンテナは、同一の銀、銅、モリブデンアルミモリブデン、或いは銀パラジウム銅など材質の金属を使用してメッキし、しかもリソグラフプロセスを経て、前記基板の遮蔽区内に、必要とするパターンを形成することを特徴とする多機能タッチパネル。
8. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記平面アンテナと前記信号導入路との設置の間隔距離は、１mm以上であることを特徴とする多機能タッチパネル。
9. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記平面アンテナは厚みが０．２mm以下の薄膜層であることを特徴とする多機能タッチパネル。
10. 請求項１記載の多機能タッチパネルにおいて、前記第一信号配線と前記第二信号配線は、単一の信号配線に統合されて設置されることを特徴とする多機能タッチパネル。

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