JP4660741B2 - タッチパネル及びフレキシブルコネクタ - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルに関し、特に、タッチパネルに備えられるフレキシブルコネクタに関する。

タッチパネルは、ＬＣＤ(liquid crystal display)のようなディスプレイと組み合わせて、ＰＤＡ(personal digital assistant)やＰＯＳ(point of sale)端末等に搭載される入力デバイスである。指やペンでタッチパネルを触れることにより、その触れた位置を基にしてコンピュータへの入力が実行される。

タッチパネルは、シート（例えば、フィルム、ガラス板）及び一端がシートに接続されているフレキシブルコネクタを備える。フレキシブルコネクタの他端は、コントローラに接続される。コントローラは、タッチパネルの指やペンで触れられた位置を検出するデバイスである。

シートとフレキシブルコネクタの接続とは、機械的及び電気的接続である。異方導電性接着剤を利用してシートとフレキシブルコネクタを圧着すると、これらを機械的及び電気的に接続することができる。異方導電性接着剤の接着剤によってシートとフレキシブルコネクタが機械的に接続されると共に、異方導電性接着剤の導電粒子によってシートとフレキシブルコネクタの端子同士が電気的に接続されるのである。

シートとフレキシブルコネクタの接続の信頼性が悪いと、それは即、タッチパネルの信頼性低下につながるので、上記接続の信頼性を向上させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−１４１６４３号公報

本発明の目的は、タッチパネルの一対のシートとフレキシブルコネクタの接続の信頼性を向上させることができるタッチパネル及びそれに備えられるフレキシブルコネクタを提供することである。

本発明に係るタッチパネルは、電極パターン及びこれと電気的に接続された端子パターンが形成され、互いに対向して配置された一対のシートと、前記一対のシートに挟まれてこれらと圧着される圧着領域を有し、前記圧着領域において前記一対のシートの前記端子パターンと電気的に接続されたフレキシブルコネクタと、を備えるタッチパネルであって、前記フレキシブルコネクタは、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成された第１及び第２の金属配線パターンと、前記圧着領域の前記第１の金属配線パターン上に形成され、これと電気的に接続された第１の端子部と、前記絶縁性フィルムの他方の面に形成され、前記絶縁性フィルムに設けられたコンタクト部において前記第２の金属配線パターンと電気的に接続され、前記第１の端子部と厚みが同じである第２の端子部を前記圧着領域に有する配線パターンと、前記絶縁性フィルムの一方の面に前記第２の端子部と対向して形成され、前記第１の金属配線パターンと厚みが同じである金属パターンと、前記圧着領域での前記一対のシートと前記フレキシブルコネクタの圧着に用いられ、前記第１の端子部と前記一対のシートの一方の前記端子パターンを電気的に接続すると共に前記第２の端子部と前記一対のシートの他方の前記端子パターンを電気的に接続する異方導電性接着部材と、を含む。

本発明に係るタッチパネルにおいて、前記フレキシブルコネクタは、さらに、前記第１の金属配線パターンと前記第１の端子部の間に形成された第１のメッキ層と、前記金属パターン上に形成され、前記第１のメッキ層と厚みが同じである第２のメッキ層と、を含む、ようにすることができる。

本発明に係るタッチパネルにおいて、前記金属パターンは、前記第１及び第２の金属配線パターンと同じ材料で構成される、ようにすることができる。

本発明に係るフレキシブルコネクタは、異方導電性接着部材が配置される圧着領域を有するフレキシブルコネクタであって、絶縁性フィルムと、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成された第１及び第２の金属配線パターンと、前記圧着領域の前記第１の金属配線パターン上に形成され、これと電気的に接続された第１の端子部と、前記絶縁性フィルムの他方の面に形成され、前記絶縁性フィルムに設けられたコンタクト部において前記第２の金属配線パターンと電気的に接続され、前記第１の端子部と厚みが同じである第２の端子部を前記圧着領域に有する配線パターンと、前記絶縁性フィルムの一方の面に前記第２の端子部と対向して形成され、前記第１の金属配線パターンと厚みが同じである金属パターンと、を備える。

本発明に係るタッチパネルによれば、それに備えられるフレキシブルコネクタが、絶縁性フィルムの一方の面に第２の端子部と対向して形成され、第１の金属配線パターンと厚みが同じである金属パターンを含む。これにより、フレキシブルコネクタの圧着領域において、第１の端子部側と第２の端子部側とで硬い部分（具体的には、第１の金属配線パターン、金属パターン、第１の端子部、第２の端子部）の厚みが同じになる。よって、圧着の際の圧力が第１の端子部側と第２の端子部側とに均一にかかるため、どちらの側も十分な接着強度を得ることができ、タッチパネルの一対のシートとフレキシブルコネクタの機械的接続の信頼性を向上させることができる。

また、第１の端子部と一対のシートの一方の端子パターンの間の電気抵抗値及び第２の端子部と一対のシートの他方の端子パターンの間の電気抵抗値のいずれも安定することが分かった。よって、タッチパネルの一対のシートとフレキシブルコネクタの電気的接続の信頼性を向上させることができる。

以上より、本発明に係るタッチパネルよれば、タッチパネルの一対のシートとフレキシブルコネクタの接続の信頼性を向上させることができる。

本発明に係るフレキシブルコネクタは、本発明に係るタッチパネルに備えられるフレキシブルコネクタと同様の構成を有する。よって、本発明に係るフレキシブルコネクタによれば、タッチパネルの一対のシートとフレキシブルコネクタの接続の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るタッチパネル１の分解斜視図である。タッチパネル１は抵抗膜式であり、互いに対向して配置された一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７を備える。

シート３，５は、フィルムや薄いガラス板である。シート３の構成から説明する。シート３においてシート５側を向く面の略全面に、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide）からなる透明抵抗膜９が形成されている。透明抵抗膜９上には、これと電気的に接続され、ｘ方向に延びる二本の電極パターン１１が形成されている。

電極パターン１１の一本は、シート３のｘ方向の２辺の一方側に位置しており、端子パターン１３（１３ａ）と電気的に接続されている。電極パターン１１の他の一本は、シート３のｘ方向の２辺の他方側に位置しており、導電パターン１５によって、端子パターン１３（１３ａ）の近くに位置する端子パターン１３（１３ｂ）と電気的に接続されている。電極パターン１１、端子パターン１３及び導電パターン１５は、例えば、銀ペーストを材料とするスクリーン印刷により形成される。

シート５はシート３と同様の構成をしており、シート３との違いは電極パターン１１がｙ方向に延びていることである。なお、シート３とシート５を貼り合わせる両面テープやシート３とシート５の間に配置されるスペーサは、図示を省略している。

フレキシブルコネクタ７（以下、「コネクタ７」と記載する場合もある。）は、例えばＦＰＣ(Flexible Printed Circuit)である。コネクタ７は、絶縁性フィルム２１と、この一方の面に形成された第１の金属配線パターン２３及び第２の金属配線パターン２５と、絶縁性フィルム２１の他方の面に形成されて第２の金属配線パターン２５と電気的に接続された配線パターン２７と、絶縁性フィルム２１の一方の面に形成されて第１の金属配線パターン２３と電気的に接続された第１の端子部２９と、配線パターン２７の終端である第２の端子部３１と、絶縁性フィルム２１の一方の面に形成された金属パターン３３と、を含む。

これらの構成要素の中で、絶縁性フィルム２１の一方の面側に形成されているものを実線で示し、他方の面側に形成されているものを点線で示している。金属パターン３３は本実施形態に係るタッチパネル１の特徴の一つであり、後で詳細に説明する。

コネクタ７の一端３５に、第１及び第２の端子部２９，３１が位置している。一端３５において、第１の端子部２９の一方が端子パターン１３（１３ａ）と電気的に接続され、他方が端子パターン１３（１３ｂ）と電気的に接続される。同様に、一端３５において、第２の端子部３１の一方が端子パターン１３（１３ｃ）と電気的に接続され、他方が端子パターン１３（１３ｄ）と電気的に接続される。コネクタ７は、その他端３７において、図示しないコントローラと接続される。

本実施形態では、第１及び第２の金属配線パターン２３，２５が絶縁性フィルム２１の両面でなく片面（ここでは一方の面）にのみ形成されているフレキシブルコネクタ７を前提にしている。このようなコネクタ７を用いる場合、第２の金属配線パターン２５と絶縁性フィルム２１の他方の面に形成されている第２の端子部３１を電気的に接続するために、絶縁性フィルム２１の他方の面に配線パターン２７を形成する。

次に、フレキシブルコネクタ７の詳細について、主に図２を用いて（必要に応じて図１や図３を用いて）説明する。図２は、コネクタ７の拡大平面図である。図３は、図２に示すコネクタ７のＡ１−Ａ２断面、Ｂ１−Ｂ２断面、Ｃ１−Ｃ２断面の断面図である。

図２に示すように、フレキシブルコネクタ７の一端３５側は、図１に示す他端３７側に比べて幅広にされている。コネクタ７の一端３５は圧着領域Ｒ１となる。コネクタ７は、圧着領域Ｒ１において、図１に示す一対のシート３，５に挟まれて圧着されると共に一対のシート３，５に形成された端子パターン１３と電気的に接続される。

例えばポリイミドからなる可撓性の絶縁性フィルム２１の一方の面４１（図３（ａ）,（ｂ））には、第１及び第２の金属配線パターン２３，２５が形成されている。第１及び第２の金属配線パターン２３，２５はそれぞれ二本ずつあり、金属薄膜（例えば銅薄膜）をパターニングすることにより形成される。

絶縁性フィルム２１の一方の面４１には、第１及び第２の金属配線パターン２３，２５を覆う透明保護膜４３（図３（ａ），（ｂ））が形成されている。圧着領域Ｒ１を除く絶縁性フィルム２１の一方の面４１が、透明保護膜４３の形成領域Ｒ２となる。圧着領域Ｒ１に透明保護膜４３を形成しないのは、圧着領域Ｒ１において、第１の端子部２９とシート３の端子パターン１３（１３ａ，１３ｂ）を電気的に接続するためである。

第１の金属配線パターン２３は、絶縁性フィルム２１の一方の面４１上を延びて、圧着領域Ｒ１に到達している（図３（ｃ））。第１の金属配線パターン２３は銅薄膜なので、酸化防止のために、透明保護膜４３の形成領域Ｒ２以外において、第１の金属配線パターン２３上には、図３（ｃ）に示すメッキ層４５（第１のメッキ層）が形成されている。

第１の端子部２９は、第１の金属配線パターン２３と電気的に接続されており、メッキ層４５（第１のメッキ層）を介して、圧着領域Ｒ１の第１の金属配線パターン２３上に形成されている。第１の端子部２９は、金属粉末含有膜（例えば銀ペースト）であり、第２の端子部３１や配線パターン２７も同様である。第１の端子部２９、第２の端子部３１及び配線パターン２７は、例えばスクリーン印刷によって形成される。

配線パターン２７は、絶縁性フィルム２１の他方の面４７（図３（ｂ））に形成されている。配線パターン２７は、絶縁性フィルム２１に設けられたコンタクト部４９において、第２の金属配線パターン２５と電気的に接続されている。コンタクト部４９は、図３（ｂ）に示すように、絶縁性フィルム２１に設けられたスルーホール５１に形成される。コンタクト部４９は、スルーホール５１で露出している第２の金属配線パターン２５に施されたメッキ層４５と、配線パターン２７の形成時にスルーホール５１に埋め込まれた配線パターン２７の材料（銀ペースト）と、により構成される。

絶縁性フィルム２１にスルーホール５１を形成するときに、スルーホール５１が第２の金属配線パターン２５まで形成され、貫通してしまうことがある。このような状態では、第２の金属配線パターン２５と配線パターン２７の導通が不良となるので、コンタクト部４９ではスルーホール５１形成後、第２の金属配線パターン２５上に銀ペーストのような金属粉末含有膜６１を形成している。金属粉末含有膜６１は、例えばスクリーン印刷によって形成される。

配線パターン２７は、絶縁性フィルム２１の他方の面４７上を延びて、圧着領域Ｒ１に到達している。圧着領域Ｒ１上の配線パターン２７が、第２の端子部３１（図３（ｃ））となる。絶縁性フィルム２１の他方の面４７には、配線パターン２７を覆う透明保護膜５３（図３（ｂ））が形成されている。圧着領域Ｒ１において第２の端子部３１とシート５の端子パターン１３（１３ｃ，１３ｄ）を電気的に接続するので、透明保護膜５３は圧着領域Ｒ１に形成されていない。「Ｒ３」は、透明保護膜５３の形成領域を示している。

フレキシブルコネクタ７の一端３５側において、絶縁性フィルム２１に切れ込み５５が形成されている。これにより、絶縁性フィルム２１は枝分かれし、一方に第１の端子部２９が配置され、他方に第２の端子部３１が配置される。切れ込み５５は、シート３とシート５の材料が異なる場合、シート３とシート５の熱膨張率の差から生じる応力を解消するために設けられている。

圧着領域Ｒ１には、異方導電性接着部材５７，５９が形成されている。異方導電性接着部材５７，５９は、接着剤に導電粒子を分散したものであり、具体的には、異方導電性接着剤や異方導電性フィルムのことである。異方導電性接着部材５７，５９は、圧着領域Ｒ１での一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７の熱圧着に用いられる。この熱圧着によって、フレキシブルコネクタ７と一対のシート３，５は機械的及び電気的に接続される。異方導電性接着部材５７，５９の接着剤が機械的接続に寄与し、導電粒子が電気的接続に寄与する。

図３（ｃ）に示すように、異方導電性接着部材５７は、切れ込み５５より第１の端子部２９側であって、第１の端子部２９を覆うように、絶縁性フィルム２１の一方の面４１に形成されている。異方導電性接着部材５７の導電粒子によって、第１の端子部２９とシート３（一対のシートの一方）の端子パターン１３（１３ａ，１３ｂ）が電気的に接続される。

これに対して、異方導電性接着部材５９は、切れ込み５５より第２の端子部３１側であって、第２の端子部３１を覆うように、絶縁性フィルム２１の他方の面４７に形成されている。異方導電性接着部材５９の導電粒子によって、第２の端子部３１とシート５（一対のシートの他方）の端子パターン１３（１３ｃ，１３ｄ）が電気的に接続される。

圧着領域Ｒ１において、切れ込み５５より第２の端子部３１側には、第２の端子部３１と対向する金属パターン３３が形成されている。金属パターン３３は、絶縁性フィルム２１の一方の面４１側に位置している。金属パターン３３は、例えば銅薄膜である。金属パターン３３は圧着領域Ｒ１に形成されているので、透明保護膜４３で覆われていない。よって、酸化防止のためにメッキ層４５（第２のメッキ層）で覆われている。金属パターン３３は、第１の金属配線パターン２３及び第２の金属配線パターン２５をパターニングする際に一緒に形成される。

本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態によれば、コネクタ７に金属パターン３３が形成されている。よって、フレキシブルコネクタ７の圧着領域Ｒ１において、第１の端子部２９側の厚みと第２の端子部３１側の厚みが同じになる。これについて図３（ｃ）を用いて具体的に説明する。

図３（ｃ）は、フレキシブルコネクタ７の圧着領域Ｒ１の断面を示している。第１の金属配線パターン２３及び金属パターン３３は、金属薄膜（例えば銅薄膜）をパターニングすることにより形成され、厚みは共に１０μｍである。第１の端子部２９及び第２の端子部３１は、スクリーン印刷により形成され、厚みは共に８μｍである。メッキ層４５の厚みは１μｍである。なお、図３（ａ），（ｂ）に示す第２の金属配線パターン２５の厚みは、第１の金属配線パターン２３及び金属パターン３３と同様に１０μｍである。

フレキシブルコネクタ７の圧着領域Ｒ１において、第１の端子部２９側の金属層の厚み、第２の端子部３１側の金属層の厚みは、それぞれ、以下のようになる。
（１）第１の端子部２９側
第１の金属配線パターン２３の厚み１０μｍ＋メッキ層４５（第１のメッキ層）の厚み１μｍ＋第１の端子部２９の厚み８μｍ＝１９μｍ
（２）第２の端子部３１側
第２の端子部３１の厚み８μｍ＋金属パターン３３の厚み１０μｍ＋メッキ層４５（第２のメッキ層）の厚み１μｍ＝１９μｍ

第１の金属配線パターン２３や金属パターン３３の材料が酸化しにくい場合、第１の金属配線パターン２３上のメッキ層４５（第１のメッキ層）や金属パターン３３上のメッキ層４５（第２のメッキ層）が不要となる。この場合も、第１の端子部２９側の金属層の厚みと第２の端子部３１側の金属層の厚みが同じになる。

図４は、一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７を圧着する際の圧着領域Ｒ１の拡大断面図である。上記のように圧着領域Ｒ１では、第１の端子部２９側と第２の端子部３１側で金属層（言い換えれば硬い部分）の厚みが同じになるので、圧着の際の圧力Ｐが第１の端子部２９側と第２の端子部３１側に均一にかかる。よって、どちらの側も十分な接着強度を得ることができるため、タッチパネル１の一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７の機械的接続の信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、タッチパネル１の一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７の電気的接続の信頼性も向上させることができる。これについては、データを用いて具体的に説明する。表１に示すように、一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７を熱圧着したサンプルを六個用意した。これらのサンプルは、熱圧着の際の温度、圧力、時間をそれぞれ異ならせた。水準１、水準２、水準３の値を表２に示す。

第１の端子部２９と端子パターン１３（１３ａ，１３ｂ）の間の電気抵抗値及び第２の端子部３１と端子パターン１３（１３ｃ，１３ｄ）の間の電気抵抗値を、サンプル１〜６のそれぞれについて測定した。その後、温度８５℃、湿度９０％の試験槽にサンプル１〜６を入れて９６０時間放置した。再び、それらの電気抵抗値を、サンプル１〜６のそれぞれについて測定した。その結果を表３に示す。

表３の「第１」は第１の端子部２９と端子パターン１３（１３ａ，１３ｂ）の間の電気抵抗値の欄であり、「第２」は第２の端子部３１と端子パターン１３（１３ｃ，１３ｄ）の間の電気抵抗値の欄である。「初期」は試験槽に放置する前の電気抵抗値の欄であり、「９６０ｈ」は試験槽に放置して９６０時間経過した後の電気抵抗値の欄である。電気抵抗値の単位はオームである。

「初期」の電気抵抗値に対して「９６０ｈ」の電気抵抗値が一番変化したのは、サンプル４の「第２」の１．７から１．９であり、約１．１２倍増加した。「９６０ｈ」の電気抵抗値が、「初期」の電気抵抗値に対して１．５０倍未満を合格にすると、サンプル１〜６の全てが合格した。

比較のために比較用サンプル１〜３を用意して、上記電気抵抗値を測定した。比較用サンプル１〜３の構成がサンプル１〜６の構成と異なる点は、図３（ｃ）に示す金属パターン３３及びその上のメッキ層４５がないことである。熱圧着の際の温度、圧力、時間は、比較用サンプル１とサンプル１、比較用サンプル２とサンプル２、比較用サンプル３とサンプル３をそれぞれ同じにした。結果を表４に示す。

比較用サンプル１及び比較用サンプル３では、１２０時間後に「第２」が１．５倍より大きくなり、比較用サンプル２では２４０時間後に「第２」が１．５倍より大きくなった。このように、比較用サンプル１〜３は９６０時間経過前に不合格になった。

したがって、本実施形態によれば、第１の端子部２９と端子パターン１３（１３ａ，１３ｂ）の間の電気抵抗値及び第２の端子部３１と端子パターン１３（１３ｃ，１３ｄ）の間の電気抵抗値が安定するので、タッチパネル１の一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７の電気的接続の信頼性が向上させることができる。

以上より、本実施形態によれば、タッチパネル１の一対のシート３，５とフレキシブルコネクタ７の接続（機械的及び電気的接続）の信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係るタッチパネルの分解斜視図である。 本実施形態に係るフレキシブルコネクタの拡大平面図である。 図２に示すフレキシブルコネクタのＡ１−Ａ２断面、Ｂ１−Ｂ２断面、Ｃ１−Ｃ２断面の断面図である。 本実施形態において、一対のシートとフレキシブルコネクタを圧着する際の圧着領域の拡大断面図である。

符号の説明

１・・・タッチパネル、３，５・・・シート、７・・・フレキシブルコネクタ、９・・・透明抵抗膜、１１・・・電極パターン、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ・・・端子パターン、１５・・・導電パターン、２１・・・絶縁性フィルム、２３・・・第１の金属配線パターン、２５・・・第２の金属配線パターン、２７・・・配線パターン、２９・・・第１の端子部、３１・・・第２の端子部、３３・・・金属パターン、３５・・・フレキシブルコネクタ７の一端、３７・・・フレキシブルコネクタ７の他端、４１・・・絶縁性フィルム２１の一方の面、４３・・・透明保護膜、４５・・・メッキ層、４７・・・絶縁性フィルム２１の他方の面、４９・・・コンタクト部、５１・・・スルーホール、５３・・・透明保護膜、５５・・・切れ込み、５７，５９・・・異方導電性接着部材、６１・・・金属粉末含有膜、Ｒ１・・・圧着領域、Ｒ２・・・透明保護膜４３の形成領域、Ｒ３・・・透明保護膜５３の形成領域、Ｐ・・・圧力

Claims (4)

1. 電極パターン及びこれと電気的に接続された端子パターンが形成され、互いに対向して配置された一対のシートと、
   前記一対のシートに挟まれてこれらと圧着される圧着領域を有し、前記圧着領域において前記一対のシートの前記端子パターンと電気的に接続されたフレキシブルコネクタと、を備えるタッチパネルであって、
   前記フレキシブルコネクタは、
   絶縁性フィルムと、
   前記絶縁性フィルムの一方の面に形成された第１及び第２の金属配線パターンと、
   前記圧着領域の前記第１の金属配線パターン上に形成され、これと電気的に接続された第１の端子部と、
   前記絶縁性フィルムの他方の面に形成され、前記絶縁性フィルムに設けられたコンタクト部において前記第２の金属配線パターンと電気的に接続され、前記第１の端子部と厚みが同じである第２の端子部を前記圧着領域に有する配線パターンと、
   前記絶縁性フィルムの一方の面に前記第２の端子部と対向して形成され、前記第１の金属配線パターンと厚みが同じである金属パターンと、
   前記圧着領域での前記一対のシートと前記フレキシブルコネクタの圧着に用いられ、前記第１の端子部と前記一対のシートの一方の前記端子パターンを電気的に接続すると共に前記第２の端子部と前記一対のシートの他方の前記端子パターンを電気的に接続する異方導電性接着部材と、を含む
   ことを特徴とするタッチパネル。
2. 前記フレキシブルコネクタは、さらに、
   前記第１の金属配線パターンと前記第１の端子部の間に形成された第１のメッキ層と、
   前記金属パターン上に形成され、前記第１のメッキ層と厚みが同じである第２のメッキ層と、を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記金属パターンは、前記第１及び第２の金属配線パターンと同じ材料で構成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のタッチパネル。
4. 異方導電性接着部材が配置される圧着領域を有するフレキシブルコネクタであって、
   絶縁性フィルムと、
   前記絶縁性フィルムの一方の面に形成された第１及び第２の金属配線パターンと、
   前記圧着領域の前記第１の金属配線パターン上に形成され、これと電気的に接続された第１の端子部と、
   前記絶縁性フィルムの他方の面に形成され、前記絶縁性フィルムに設けられたコンタクト部において前記第２の金属配線パターンと電気的に接続され、前記第１の端子部と厚みが同じである第２の端子部を前記圧着領域に有する配線パターンと、
   前記絶縁性フィルムの一方の面に前記第２の端子部と対向して形成され、前記第１の金属配線パターンと厚みが同じである金属パターンと、を備える
   ことを特徴とするフレキシブルコネクタ。

Images