JP4729560B2 - タッチパネルユニット - Google Patents

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Description

本発明は、座標入力手段及び押圧位置検出手段として用いられるタッチパネル及びこれを用いた電子機器表示窓の保護パネルを備えるタッチパネルユニットに関する。
携帯電話機、スマートフォン、若しくはPDA等の電子機器に搭載されている表示機能付きタッチパネルの実装方法は、図16に示されるように、下側筐体101に液晶ディスプレィ等の表示体102を嵌め込み、その表示体102の上にタッチパネル103を、それぞれの表面の周囲同士又はそれぞれの表面の全面同士で貼り合わせた後、タッチパネル103の表示エリアを開口部104aとした上側筐体104で、タッチパネル103の表面の周囲を押さえつつタッチパネル103に被せて、上側筐体104と下側筐体101とを連結してタッチパネル103を実装するようにした構造になっている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2000−270063号公報
しかし、従来技術では、次のような課題があった。
タッチパネル103の表面の周囲に上側筐体104を被せて覆う構造の為、どうしても、タッチパネル103の表面に対して上側筐体104の厚み分の段差が生じ、デザイン性に優れた表面フラットな構造に出来ない。
また、入力操作時に上側筐体104を誤って押さえた場合に、上側筐体104によりタッチパネル103の周囲部分の一部が押されてタッチパネル103に誤入力したり、上側筐体の段差で導かれることにより、上側筐体104の開口部104aの縁に沿って、繰り返し、タッチパネル103の同じ箇所が摺動されやすくなり、タッチパネル103のタッチ入力機能の劣化が起こりやすい、また、入力等によりタッチパネル103の操作面に付着する油脂等の汚れを拭き取る場合、上側筐体104の開口部104aの際付近の操作面は完全に拭き取ることが難しいという問題があった。
更に、電子機器のデザイン性を向上させるために、上側筐体104の開口部104a内のタッチパネル103の操作面の周囲を縁取ったり、その周囲にブランド名や機種名などの文字を印刷したデザイン用シートを貼り付けると、ディスプレィの有効表示エリアやタッチパネル103の有効入力エリアを小さくせざるを得なかった。
また、上側筐体とタッチパネルの隙間にゴミなどの異物が詰まり、誤作動する問題もあった。
そこで、本発明の目的は、上記の問題点を解決し、電子機器の表示窓におけるタッチ入力が可能で、なおかつ、そのタッチ入力操作面が、筐体の段差により同じ部分を摺動するようなことがなく、油脂等の汚れを拭き取りやすく、デザイン性に優れて表面フラットな構造で、上側筐体とタッチパネルの隙間にゴミなどの異物が詰まらず、かつ、ディスプレィの有効表示エリアやタッチパネルの有効入力エリアを小さくせずに、デザインシートを配置することが可能な一体化成形タッチパネルユニットを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第1態様によれば、上部電極フィルムと下部電極フィルムが、互いに電極面を内側にして、ドットスペーサを介して対向配置されているタッチパネルと、
上記タッチパネルのタッチ操作領域を含む上記タッチパネルの上記上部電極フィルムの表面に、上記タッチパネルより周囲が張り出すように貼り合わせられたデザインシートと、
上記デザインシートに一体的に射出成形されて表面が上記デザインシートで覆われかつ上記タッチパネルの側面を囲むタッチパネルユニット用筐体と、
を備えて、上記タッチパネルの上記タッチ操作領域に対応するタッチ操作面とその周囲の面とが大略同一平面となることを特徴とする一体化成形タッチパネルユニットを提供する。
本発明の第2態様によれば、上記タッチパネルユニット用筐体は、上記タッチパネルの上記下部電極フィルムの裏面に接触して上記タッチパネルを支持可能なタッチパネル支持部をさらに有する第1の態様に記載の一体化成形タッチパネルユニットを提供する。
本発明の第3態様によれば、上記上部電極フィルムと上記デザインシートを貫通する空気孔が設けられる第1又は2の態様に記載の一体化成形タッチパネルユニットを提供する。
本発明の第4態様によれば、上記下部電極フィルムと上記タッチパネルユニット用筐体の上記タッチパネル支持部とを接着剤にて接着する第2の態様に記載の一体化成形タッチパネルユニットを提供する。
本発明の第5態様によれば、上記下部電極フィルム及び上記支持板兼筐体に貫通孔が設けられ、その貫通孔に、外部基板と上記タッチパネルの接続用端子とを接続可能な導体が設けられている第1又は2の態様に記載の一体化成形タッチパネルユニットを提供する。
本発明によれば、上記タッチパネルの上記上部電極フィルムの表面に、上記タッチパネルより周囲が張り出すようにデザインシートを貼り合わせ、かつ、上記デザインシートに一体的にタッチパネルユニット用筐体が成形されて、タッチパネルユニット用筐体の表面が上記デザインシートで覆われかつ上記タッチパネルの側面をタッチパネルユニット用筐体で囲むようにしたので、タッチパネルユニットの外側から見ると、タッチパネルが配置されている部分とタッチパネルユニット用筐体との間に全く段差ができず(言い換えれば、タッチパネルユニットのタッチ操作面とその周囲の面とが大略同一平面となっており)、デザイン性に優れた表面フラットな構造とすることができる。
また、筐体とタッチパネルとは重なっていないため、入力操作時に筐体を押さえてもタッチパネルに誤入力することはない。また、タッチパネルユニットの外側から見ると、筐体とタッチパネルが配置されている部分との間に段差が全く無いため、段差で導かれて開口部の縁に沿って繰り返し同じ箇所を摺動することもないため、タッチ入力機能の劣化も起きない。また、入力等によりタッチ操作面(タッチパネルの操作領域)に付着する油脂等の汚れを拭き取る場合、タッチパネルユニットの外側から見ると、筐体とタッチパネルが配置されている部分との間に段差が全く無いため、タッチパネルの操作領域の汚れを完全に拭き取ることが容易に行える。また、上側筐体とタッチパネルが配置されている部分との間に段差がなく、隙間が無いため、ゴミなどの異物の詰まりによる誤作動を防止することができる。
更に、電子機器のデザイン性を向上させるために、周囲を縁取ったり、ブランド名や機種名などの文字を印刷したデザインシートを容易に一体化成形して筐体に貼り付けることができ、ディスプレィの有効表示エリアやタッチパネルの有効入力エリアが小さくなることもない。
また、筐体とタッチパネルとの接続部分がデザインシートで外部に対しては覆われてシールされることになるため、耐湿性が向上し、ガスの侵入も防止できて腐食を防止することができ、タッチパネルユニットを搭載した電子機器が、万が一、水没したときでも水分が侵入せず、かつ、デザインシートのはがれも防止することができる。
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図1Aは、本発明の第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図1Bは、本発明の第1実施形態の変形例にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図2Aは、上記第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの平面図であり、 図2Bは、上記第1実施形態の上記変形例にかかるタッチパネルユニットの平面図であり、 図3は、上記第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの底面図であり、 図4は、上記第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの斜視図であり、 図5は、上記第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの製造方法の工程図であり、 図6は、上記第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの製造方法で使用する成形用金型の断面図であり、 図7は、図6の成形用金型により成形された成形品タッチパネルユニットの概略模式断面図であり、 図8Aは、本発明の第2実施形態にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図8Bは、本発明の第2実施形態の変形例にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図9Aは、本発明の第3実施形態にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図9Bは、本発明の第3実施形態の変形例にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図10は、上記第3実施形態にかかるタッチパネルユニットの斜視図であり、 図11は、上記第3実施形態にかかるタッチパネルユニットの製造方法で使用する成形用金型の断面図であり、 図12は、図11の成形用金型により成形された成形品タッチパネルユニットの断面図であり、 図13は、図11の成形用金型の変形例にかかる成形用金型の断面図であり、 図14は、図13の成形用金型により成形された成形品タッチパネルユニットの断面図であり、 図15Aは、本発明の第4実施形態にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図15Bは、本発明の第4実施形態の変形例にかかるタッチパネルユニットの断面図であり、 図16は、従来のタッチパネルの実装構造を示す断面図であり、 図17は、本発明の上記実施形態にかかるタッチパネルから電気信号を取り出す手段の一例の分解断面図であり、 図18は、図17の電気信号を取り出す手段が組み込まれた、本発明の上記実施形態にかかるタッチパネルの断面図であり、 図19は、図18の部分拡大断面図であり、 図20は、本発明の変形例にかかるタッチパネルユニットの概略断面図である。
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下に、図を参照しながら本発明に係るタッチパネルユニットを詳細に説明する。
この発明の第1実施形態にかかる成形一体型タッチパネルユニットは、図1A及び図2Aに示すように、タッチパネル4と、タッチパネル4の上面(外面)に配置されたデザインシート5と、デザインシート5の周囲に配置されたタッチパネルユニット用筐体の一例としての支持板兼筐体6とより構成されている。
タッチパネル4は、携帯電話機、スマートフォン、携帯ゲーム装置、若しくはPDA等の電子機器の液晶ディスプレィ等の表示体上に搭載可能な表示機能付きタッチパネルであり、上側電極フィルム1と下側電極フィルム2とが、互いに電極面を内側にして、複数の絶縁性ドットスペーサ3を介して対向配置され、矩形枠状の両面テープなどの両面接着剤9により、上側電極フィルム1と下側電極フィルム2とが互いに貼り付けられて構成されている。
図3に示されるように、上記タッチパネル4の下側電極フィルム2は、透明絶縁性基材の上面(電極面)に電極としての透明導電膜2a及び互いに平行な一対の下側バスバー2b,2b、及び一対の下側バスバー2b,2bにそれぞれ接続された一対の引回し回路2c,2cが形成されたものである。一対の引回し回路2c,2cの端部は、それぞれ、一カ所に集められて、外部基板30への一対の接続用端子2g,2gが設けられている。
下側電極フィルム2に用いられる透明絶縁性基材は、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタール系、又は、ポリブチレンテレフタール系などの透明フィルムを用いることができる。
上記タッチパネル4の上側電極フィルム1は、可撓性透明絶縁性基材の下面(電極面)に電極としての透明導電膜1a及び互いに平行な一対の上側バスバー1b,1b、及び一対の上側バスバー1b,1bにそれぞれ接続された一対の引回し回路1c,1cが形成されたものである。一対の引回し回路1c,1cの端部は、それぞれ、一カ所に集められて、外部基板30への一対の接続用端子1g,1gが設けられている。上側電極フィルム1に用いる可撓性透明絶縁性基材は、一枚の透明フィルムから構成するものに限らず、透明フィルムと透明フィルムの積層品であってもよい。この場合は、タッチパネル4全体としての耐久性が向上するので好ましい。
上側電極フィルム1に用いる可撓性透明絶縁性基材は、指などで押圧すると撓む性質を有する。可撓性透明絶縁性基材は、ポリカーボネート系、ポリアミド系、若しくはポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの透明フィルムなどを用いることができる。
上側電極フィルム1及び下側電極フィルム2にそれぞれ用いられる透明導電膜1a,2aとしては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくは、インジウムチンオキサイド(ITO)などの金属酸化物膜、又は、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、又は、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくは、パラジウムなどの金属膜がそれぞれ用いられる。また、透明導電膜1a,2aは2層以上の多層とすることができる。また、透明導電膜1a,2aは、真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、若しくは、CVD法などで形成することができる。
さらに、上側電極フィルム1及び下側電極フィルム2にそれぞれ用いられる透明導電膜のいずれかの表面には、上記ドットスペーサ3を多数形成することができる。
上側バスバー1b及び下側バスバー2bは、金、銀、銅、若しくは、ニッケルなどの金属、あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストによって形成することができる。上側バスバー1b及び下側バスバー2bは、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくはフレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法、又は、刷毛塗法などによって形成することができる。各バスバー1b,2bの形成位置は、透明絶縁性基材のなるべく端部に形成し、バスバー1b,2bが形成されないエリアを中央部になるべく広くとれるようにするのが一般的である。このバスバー1b,2bが形成されないエリア、つまり入力エリアや表示エリアの広さや形状は、この発明の上記第1実施形態のタッチパネルユニットを使用する携帯電話やスマートフォンやPDA等の入力エリアや表示エリアの広さや形状に適合させるように設定すればよい。
引回し回路1c,2cとしては、金、銀、銅、若しくは、ニッケルなどの金属、あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストを、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくはフレキソ印刷などの印刷方法、フォトレジスト法、又は刷毛塗法などによって形成することができる。また、引回し回路1c,2cとして、より細い回路を形成する場合は、ディスペンサーを使用することも出来る。
次に、デザインシート5は、図1Aに示されるように、上記タッチパネル4の上記上部電極フィルム1の表面の全面に、上記タッチパネル4より周囲、好ましくは全周囲、が張り出すように貼り合わせられるものであり、透明絶縁性基材5aの上面(すなわち外面)に、ハードコート層5bが形成されるとともに、下面(すなわち内面)の一部に絵柄層5c、接着層5dが形成されたものである。
デザインシート5の透明絶縁性基材5aは支持板兼筐体6の平面楕円形の上側表面(外面)を覆うように配置されている。この透明絶縁性基材5aの外面のタッチパネル4の四角形の操作領域4v並びに操作領域4vの周囲の領域(大略タッチパネルユニット4に対向する領域とその周囲の領域)には、最外層としてハードコート層5bが配置されるとともに、その内面側の大略タッチパネルユニット4に対向する領域には接着層5dが配置されている。一方、上記操作領域4vを除く領域、言い換えれば、加飾領域50の透明絶縁性基材5aの内面には絵柄層5cが配置されている。支持板兼筐体6の上側表面を覆う領域(図2Aの加飾領域50であってタッチパネル4に対向していない領域51)には、特に、ハードコート層5bを配置する必要はない。
なお、第1実施形態の変形例としては、図1B及び図2Bに示すように、デザインシート5の透明絶縁性基材5aは支持板兼筐体6の平面楕円形の上側表面(外面)を覆うように配置されている。この透明絶縁性基材5aの外面のタッチパネル4の四角形の操作領域4vを含む図2Bの四角形の加飾領域50dには、最外層としてハードコート層5bが配置される一方、上記加飾領域50dの透明絶縁性基材5aの内面には絵柄層5cと接着層5dが配置されている。支持板兼筐体6の上側表面を覆う領域(図2Bの加飾領域50dの外側の領域51)には、特に、ハードコート層5bを配置する必要はない。
ここで、デザインシート5に用いられる透明絶縁性基材5aとしては、ポリカーボネート系、ポリアミド系、若しくは、ポリエーテルケトン系のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタール系、若しくは、ポリブチレンテレフタール系などの透明フィルムを用いることができる。透明絶縁性基材5aとしては、成形時の熱に耐えるように、耐熱性に優れていることが必要である。透明絶縁性基材5aのより具体的な例としては、80℃におけるMD方向(延伸方向、Machine Direction)の加熱収縮率が約40%で、厚みが25〜60μmのポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。具体的な商品名としては、三菱樹脂製ヒシペット「LX−10S」で、厚さが60μmのフィルムが例示できる。上記した具体的な例が好ましい理由は、(1)成型時の加圧によるストレスでフィルム波打ちや反りが発生するのを防ぐことができるとともに、(2)タッチパネルとしての入力特性、表面耐久性を損なわない為である。
ハードコート層5bは、タッチパネル4の操作領域4vの表面硬度を高めるものであって、としては、シロキサン系樹脂などの無機材料、あるいはアクリルエポキシ系、ウレタン系の熱硬化型樹脂やアクリレート系の光硬化型樹脂などの有機材料がある。ハードコート層5bの厚みは1〜7×10−3mm程度が適当である。このハードコート層5bの厚みが1μm(10−3mm)未満の場合には表面硬度が不十分であり、逆に7μmを越えると、成形等の加工でクラックが生じる恐れがあるため、上記範囲が好ましい。また、ハードコート層5bには、光反射防止の為にノングレア処理を施しても良い。例えば、可撓性透明絶縁性基材5aやハードコート層5bを凹凸加工したり、ハードコート層5b中に体質顔料であるシリカ、若しくはアルミナなどの微粒子を混ぜたりする。
絵柄層5cは、タッチパネル4の操作領域4vの周囲に絵柄を形成するためのものであり、ポリビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリエステルウレタン系樹脂、若しくは、アルキド樹脂などの樹脂をバインダ−とし、適切な色の顔料又は染料を着色剤として含有する着色インキを用いるとよい。絵柄層5cの形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくは、フレキソ印刷などの通常印刷法などを用いるとよい。特に、多色刷りや階調表現を行うには、オフセット印刷法やグラビア印刷法が適している。
また、絵柄層5cは、金属薄膜層からなるもの、あるいは絵柄印刷層と金属薄膜層との組み合わせからなるものでもよい。金属薄膜層は、図柄層として金属光沢を表現するものであり、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、若しくは、鍍金法などで形成する。この場合、表現したい金属光沢色に応じて、アルミニウム、ニッケル、金、白金、クロム鉄、銅、スズ、インジウム、銀、チタニウム、鉛、若しくは、亜鉛などの金属、又は、これらの合金又は化合物を使用する。金属薄膜層の膜厚は、0.05μm程度とするのが一般的である。また、金属薄膜層を設ける際に、他の層との密着性を向上させるために、前アンカー層や後アンカー層を設けてもよい。
接着層5dは、上側電極フィルム1とデザインシート5の透明絶縁性基材5aとを接着固定させるためのものであり、上側電極フィルム1とデザインシート5の透明絶縁性基材5aとの接着に適した感熱性あるいは感圧性の樹脂を適宜使用する。例えば、接着層5dとして透明絶縁性基材がポリカーボネート系若しくはポリアミド系を使用する場合には、接着層5dとして、ポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、若しくは、ポリアミド系樹脂などを使用すればよい。また、接着層5dとして透明絶縁性基材がアクリル系若しくはポリエチレンテレフタール系を使用する場合には、接着層5dとして、塩化ビニル、酢酸ビニル、若しくは、アクリル系共重合体などを使用すればよい。接着層5dの形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくは、フレキソ印刷などの通常印刷法などを用いるとよい。接着層5dの一例としては、透明で接着力の強いUV硬化型接着剤が好ましい。その理由は、(1)タッチパネルとしての光学特性、表面耐久性を損なわない為であるとともに、(2)入力時のストレス等による剥がれを防止することができるためである。
次に、支持板兼筐体6は、その頂部6dに凹部6bが形成されて、凹部6bの下部凹部内にタッチパネル4と、凹部6bの上部凹部内に接着層5dとが密着収納されている。凹部6bの上部開口の周囲の頂部6dから支持板兼筐体6の全ての上側表面(外面)が上記デザインシート5の透明絶縁性基材5aで覆われており、タッチパネルユニットの外側から見ると、タッチパネル4が配置されている部分と支持板兼筐体6との間には全く段差が無いようになっている。また、凹部6b内にタッチパネル4が密着収納されているため、上記タッチパネル4の全ての側面を支持板兼筐体6により囲むようになっているとともに、上記タッチパネル4の底面が凹部6bの底面に接触することにより、凹部6bの底面より下方の部分、すなわち、タッチパネル支持部6gにより、タッチパネル4が支持されるようにしている。このように、凹部6bとタッチパネル4とが密着するようにすれば、図1Aの場合には、外部から衝撃が加わったとしてもタッチパネル4が位置ずれを起こすことが防止できる。なお、タッチパネル4の下側電極フィルム2の下側面に配置された接着層7により、下側電極フィルム2と凹部6bの底面とが接着固定されるのが好ましい。
一方、支持板兼筐体6の下面、言い換えれば、タッチパネル支持部6gの下部には、液晶ディスプレィ等の表示体60が嵌め込み可能な下側凹部6cが形成されている。よって、支持板兼筐体6は、その下方に、液晶ディスプレィ等の表示体60が嵌め込まれた下側筐体61が、係合などにより組み付け可能なものである。下側凹部6c内に表示体60が嵌め込まれると、表示体60の上方にタッチパネル支持部6gを介してタッチパネル4が位置するように配置され、表示体60の表示を見ながらタッチパネル4の操作が可能となる。下側凹部6cと表示体60とは、それぞれの対向する面の周囲同士又は全面同士で貼り合わせるのが好ましい。
支持板兼筐体6となる成形樹脂は、タッチパネル4を支持する支持板としての強度が有り、透明性、成形性に優れる樹脂から選択すればよい。このような樹脂の例としては、メタクリル樹脂(PMMA)、アクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂(AS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(ABS)、セルロースプロピネオート樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリスチレン樹脂(PS)、ポリエステル樹脂、若しくは、ポリエチレン樹脂などがあり、特にメタクリル樹脂(PMMA)が透明性に優れて好ましい。支持板兼筐体6となる成形樹脂の一例としては、ガラス強化繊維を10〜20重量%含有したポリカーボネート樹脂が好ましい。その理由は、(1)成型時及び環境試験(高温試験)による反りを防止することができるとともに、(2)入力時のストレスによる変形、反りを防止することができるためである。
また、上記支持板兼筐体6となる成形樹脂と下側電極フィルム2とは成形時の樹脂の溶融で接着は可能であるが、より強度に接着させる為に、予め、下側電極フィルム2の下側面に接着層7を配置しておく方が好ましい。接着層7としては、下側電極フィルム2の透明絶縁性基材及び支持板兼筐体6の材質に適した感熱性あるいは感圧性の樹脂を適宜使用する。例えば、下側電極フィルム2の透明絶縁性基材及び支持板兼筐体6の材質がポリカーボネート系若しくはポリアミド系の場合は、接着層7として、ポリアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、若しくはポリアミド系樹脂などを使用すればよい。また、下側電極フィルム2の透明絶縁性基材及び支持板兼筐体6の材質がアクリル系若しくはポリエチレンテレフタール系の場合は、接着層7として、塩化ビニル、酢酸ビニル、若しくは、アクリル系共重合体などを使用すればよい。接着層7の形成方法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、若しくは、フレキソ印刷などの通常印刷法などを用いるとよい。
また、タッチパネル4の電気信号を取り出す手段として、下側電極フィルム2に予め、ドリル又はプレス機にて、外部基板接続用貫通孔21を4個開ける。タッチパネル4に支持板兼筐体6を成形して固定した後、支持板兼筐体6にも成形された貫通孔6qと通じる4個の外部基板接続用貫通孔21のそれぞれの中に、図17〜図19に示されるように、導電性接着剤22を充填し、更に、導体の一例としての4本の金属製のピン23を4個の外部基板接続用貫通孔21の導電性接着剤22内にそれぞれ挿入あるいは圧入して、固定させる。このとき、ピン23の圧入により、外部基板接続用貫通孔21内に充填された導電性接着剤22の一部は、外部基板接続用貫通孔21内から上側電極フィルム1及び下側電極フィルム2間に入り込むが、両面接着剤9間内の空間に保持される。4個の外部基板接続用貫通孔21内にそれぞれ配置されたこれらの4本の金属製のピン23は、それぞれ、上側電極フィルム1の引回し回路1cの外部基板接続用の一対の接続用端子1g,1gと、下側電極フィルム2の引回し回路2cの外部基板接続用の一対の接続用端子2g,2gとに接続されるように配置され、これらの4本の金属製のピン23により、引回し回路1c,2cと外部基板30とが接続可能とする。なお、図19は、外部基板接続用の一対の接続用端子1g,1gのうちの1つの接続用端子1gと1本の金属製のピン23と外部基板30の接続ケーブル30aの回路30bとが、外部基板接続用貫通孔21内の導電性接着剤22で電気的に接続されている状態を示しており、残りの接続用端子1g,2g,2gと外部基板30の接続ケーブル30aの回路30bとも同様に接続される。回路30bの外側にはカバーフィルム30cが配置されている。なお、他の実施形態でも、具体的に図示はしないが、基本的に同様な本数で同様な構造のタッチパネル4の電気信号を取り出す手段が設けられている。
導電性接着剤22としては、タッチパネル自体の耐熱性を考慮して、出来るだけ低温が好ましく、又、生産上においても低温が好ましいことから、銀、金、銅、若しくは、ニッケルなどの金属フィラーを接着剤となる樹脂に分散させたもので、低温加熱硬化タイプのものが好ましい。具体的には、導電性接着剤22としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、若しくはポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。
外部基板接続用貫通孔21を封止する導電性接着剤22の樹脂としては、アクリル系、エポキシ系、若しくはシリコン系などの熱硬化性樹脂、又は、紫外線硬化樹脂、又は、熱及び紫外線併用硬化樹脂などを用いることができる。一例として、外部基板接続用貫通孔21の内径は0.5〜3mmとして設ける。
また、タッチパネル4の裏面には、多数のドットスペーサ3により上側電極フィルム1と下側電極フィルム2との間に形成された空気層19と外部とを連通する空気孔121(図1A及び図3参照)が、支持板兼筐体6の成形工程前に少なくとも1個、下側電極フィルム2を貫通して形成されている。この空気孔121は、上記外部基板接続用貫通孔21とは異なり、支持板兼筐体6の成形工程時に樹脂圧力で下側電極フィルム2を介して空気層19が押圧されても、空気層19内の空気が空気孔121から空気層19外へ排出可能として、樹脂圧力によるタッチパネル4の破損を効果的に防止できるようにするためのものである。
空気孔121の内径は、φ0.5〜φ3mmが好ましい。空気孔121の内径がφ0.5mm未満では、空気孔121としての上記機能を十分に果たせない一方、空気孔121の内径がφ3mmを越えると、タッチパネル4の機能、外観が損なわれるからである。空気孔121の位置は、図3に示されるように、有効入力エリア外でかつ接続用端子が形成されない側が好ましい。
支持板兼筐体6の成形後は、空気孔121は、樹脂、例えば、紫外線硬化型樹脂122(図1A参照)などによりシールする。シールする材料122としては、紫外線硬化型樹脂、例えば、エポキシ系UV硬化樹脂等が好ましい。この理由は、短時間で硬化させることが可能で、熱処理工程などが不要になり、タッチパネル4の機能・外観に悪影響を与えず、生産性に優れるためである。この樹脂122は、空気孔121を全て埋める必要はなく、基本的に支持板兼筐体6の裏面側の一部に埋め込んで、空気孔121を塞ぐだけでよい。
空気孔121は、タッチパネル4の機能、外観を損なわないように、図1A及び図4に示されるように、タッチパネル4の裏面側から下側電極フィルム2を貫通するようにタッチパネル外周部に形成することが好ましい。空気孔121を、図10に示されるように、複数個(例えば4個)設ける場合には、空気層19と外部との間で空気がほぼ均一に出入りできるように、バランス良く配置するのが好ましい。なお、他の実施形態でも、具体的に図示はしないが、基本的に同様な構造の空気孔121が設けられている。
次に、図5は、上記第1実施形態にかかるタッチパネルユニットの製造方法の工程図である。ただし、この製造方法で使用する図6の成形用金型及び図7の成型品であるタッチパネルユニットは、説明を理解しやすくするため、図面を簡略化した模式的なものとなっている。
デザインシート5側では、ハードコート層5b付きの可撓性透明絶縁性基材5aに、絵柄層5cが印刷により形成される絵柄印刷工程(ステップS11)と、可撓性透明絶縁性基材5aのタッチパネル4に対向する領域に接着層5dが印刷により形成される接着剤印刷工程(ステップS12)とを順に行う。これらの工程と並行して、タッチパネル4側では、その裏面側の下側電極フィルム2に、タッチパネル4の完成前又は完成後にドリル又はプレス機にて、空気孔121と貫通孔21をそれぞれ形成する工程(ステップS21)を行う。
次いで、接着剤印刷工程(ステップS12)後のデザインシート5と、貫通孔形成工程(ステップS21)後のタッチパネル4とを接着層5dで貼り合わせる工程(ステップS31)を行う。
次いで、デザインシート5とタッチパネル4とを接着層5dで貼り合わせた面を加圧して、貼り合わせた面(デザインシート5と接着層5dとの間及びとタッチパネル4の上側電極フィルム1と接着層5dとの間)に含まれる空気を抜く、加圧脱泡工程(ステップS32)を行う。
次いで、支持板兼筐体6の成形工程(ステップS33)を行う。この成形工程(ステップS33)では、図6に示されるように、6個の工程より構成されている。まず、1)雌金型41にデザインシート5付きタッチパネル4をセットする工程では、雌金型41の凹部41bの底面41aの全面にデザインシート5を配置する。この雌金型41の凹部41bと、雄金型42の凸部42b(厳密には、下側凹部6cを成型用の凸部を有しているが、理解しやすくするため、図面では省略している。)との間で、型締め時に支持板兼筐体成形用キャビティ52(図6の一点鎖線参照)を形成可能とするようにしている。次いで、2)雌金型41と雄金型42とを型締めして上記支持板兼筐体成形用キャビティ52を形成する工程を行う。次いで、3)上記キャビティ52に支持板兼筐体形成用溶融樹脂を射出する工程を行う。次いで、4)上記キャビティ52に支持板兼筐体形成用溶融樹脂を充填した状態で雌金型41と雄金型42とを保圧する工程を行う。次いで、5)雌金型41と雄金型42とを冷却して、上記キャビティ52内の支持板兼筐体形成用溶融樹脂を冷却固化する工程を行う。次いで、6)雌金型41と雄金型42とを型開きして、上記キャビティ52内から成型品すなわちタッチパネルユニットを取り出す工程とを備えている。なお、上記支持板兼筐体6の成形工程において、空気孔121及び4個の外部基板接続用貫通孔21のそれぞれに対応して貫通孔6p,6qが、支持板兼筐体6にそれぞれ成形されるため、空気孔121及び4個の外部基板接続用貫通孔21は、支持板兼筐体6の外部、言い換えれば、タッチパネルユニットの裏面側の外部と連通するようになっている。
次いで、取り出されたタッチパネルユニットの空気孔121を紫外線硬化型樹脂122で封止する封止工程(ステップS34)及び、4個の外部基板接続用貫通孔21のそれぞれの中に導電性接着剤22を充填し、更に、導体の一例としての4本の金属製のピン23を4個の外部基板接続用貫通孔21の導電性接着剤22内にそれぞれ挿入あるいは圧入して、固定させる。
これにより、図7のタッチパネルユニットが完成する。なお、この図7は、図1Aのタッチパネルユニットに相当し、図6の成形用金型により成形された成形品であるタッチパネルユニットの概略模式断面図である。
上記第1実施形態によれば、上記タッチパネル4の上記上部電極フィルム1の表面に、上記タッチパネル4より周囲が張り出すようにデザインシート5を貼り合わせ、かつ、上記デザインシート5に一体的にタッチパネルユニット用筐体6が成形されて、タッチパネルユニット用筐体6の表面が上記デザインシート5で覆われかつ上記タッチパネル4の側面をタッチパネルユニット用筐体6で囲むようにしたので、タッチパネルユニットの外側から見ると、タッチパネル4が配置されている部分とタッチパネルユニット用筐体6との間に全く段差ができず、デザイン性に優れた表面フラットな構造とすることができる。また、上側筐体6とタッチパネル4が配置されている部分との間に段差がなく、隙間が無いため、ゴミなどの異物の詰まりによる誤作動を防止することができる。
また、筐体6とタッチパネル4とは重なっていないため、入力操作時に筐体6を押さえてもタッチパネル4に誤入力することはない。また、タッチパネルユニットの外側から見ると、筐体6とタッチパネル4が配置されている部分との間に段差が全く無いため、段差で導かれて開口部の縁に沿って繰り返し同じ箇所を摺動することもないため、タッチ入力機能の劣化も起きない。また、入力等によりタッチ操作面(タッチパネル4の操作領域4v)に付着する油脂等の汚れを拭き取る場合、タッチパネルユニットの外側から見ると、筐体6とタッチパネル4が配置されている部分との間に段差が全く無いため、タッチパネル4の操作領域4vの汚れを完全に拭き取ることが容易に行える。
更に、電子機器のデザイン性を向上させるために、周囲を縁取ったり、ブランド名や機種名などの文字を印刷したデザインシート5を容易に一体化成形して筐体6に貼り付けることができ、ディスプレィの有効表示エリアやタッチパネル4の有効入力エリアが小さくなることもない。
また、筐体6とタッチパネル4との接続部分がデザインシート5で外部に対しては覆われてシールされることになるため、耐湿性が向上し、ガスの侵入も防止できて腐食を防止することができ、タッチパネルユニットを搭載した電子機器が万が一水没したときでも水分が侵入せず、かつ、デザインシート5のはがれも防止することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
例えば、本発明の第2実施形態にかかる一体化成形タッチパネルユニットとして、図8A及び図8Bに示されるように、支持板兼筐体6の下部に下側凹部6cを形成せずに、平坦な下面6jとしてもよい。
また、本発明の第3実施形態にかかる一体化成形タッチパネルユニットとして、図9A及び図9Bに示されるように、支持板兼筐体6の下部の下側凹部6cと凹部6bとを連結して、T字状貫通穴6hとするようにしてもよい。このT字状貫通穴6h内に表示体60を嵌合することにより、表示体60とタッチパネル4との位置決めを容易に行うことができる。
なお、このT字状貫通穴6hは、タッチパネルユニットの下面でかつ長手方向沿いに形成された溝部6iと連通するようになっている。なお、表示体60を嵌合する部分のみをくり貫いた形状としてもよい。
この第3実施形態にかかる一体化成形タッチパネルユニットでは、図10に示すように、タッチパネル4の空気孔121を4個、下側電極フィルム2及び支持板兼筐体6に予め、ドリル又はプレス機にて、タッチパネル外周部でかつ矩形のタッチパネル4のそれぞれの辺の中間部近傍に配置して、空気層19と外部との間で空気がほぼ均一に出入りできるようにしている。
次に、上記第3実施形態にかかるタッチパネルユニットの製造方法は、先の第1実施形態と同様であるが、使用する成形用金型が少し異なる。上記第3実施形態にかかるタッチパネルユニットの製造方法で使用する図11の成形用金型及び図12の成型品であるタッチパネルユニットは、説明を理解しやすくするため、図面を簡略化した模式的なものとなっている。
図11の成形用金型は、雌金型41は図6と同じであるが、雄金型42Aが異なる。すなわち、雄金型42Aの凸部42hが図6の雌型雄金型の凸部42bより小さく、タッチパネル4と同じか又はタッチパネル4より少し大きいくらいのキャビティ形成面を有している。よって、図12のような、タッチパネル4の下面又は下面周囲が露出するようなタッチパネルユニットを成形することができる。
なお、図13及び図14に変形例として示すように、この雌型42Aの凸部42hに、さらに、凹部42jを形成することにより、タッチパネル4の周囲にも空間を形成できるようにしてもよい。このように、タッチパネル4の周囲にも空間を形成するようにしたので、成形時の樹脂がタッチパネルに接触しない為、タッチパネルに不要なストレスが掛からない。よって、タッチパネル表面の波打ち、うねりを防ぐことが出来る。
さらに、本発明の第4実施形態にかかる一体化成形タッチパネルユニットとして、図15A及び図15Bに示されるように、タッチパネル4の下面に表示体60を固定した状態で、一体的に支持板兼筐体6を成形するようにしてもよい。
また、図20は、本発明の変形例にかかるタッチパネルユニットの概略断面図(透明絶縁性基材5a及び接着層5dは概略位置として図示されており、ハードコート層5b及び絵柄層5cは図示を省略している。)であって、支持板兼筐体6の四角形板状の平面部6kの周囲の4辺の裏面側にリブ6mを形成するのが好ましい。その理由は、(1)成型時及び環境試験(高温試験)による反りを防止することができるとともに、(2)入力時のストレスによる変形、反りを防止することができるためである。リブ6mの厚みは、成形品の形状によって変更することができ、厚みを大きくすることで剛性を上げることができるため、例えば、成形品の形状が長方形の場合には、長辺側のリブ6mの厚みを短辺側のリブ6mの厚みよりも大きくすることが好ましい。リブ6mの高さは、大きくすることにより剛性を上げることができるが、大きくしすぎると、成形時に成形用金型からの抜けが悪くなるため、1.5mm〜2.5mm程度が好ましい。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明にかかる一体化成形タッチパネルユニットは、電子機器の表示窓におけるタッチ入力が可能で、なおかつ、そのタッチ入力操作面が、筐体の段差により同じ部分を摺動するようなことがなく、油脂等の汚れを拭き取りやすく、デザイン性に優れて表面フラットな構造で、かつ、ディスプレィの有効表示エリアやタッチパネルの有効入力エリアを小さくせずに、デザインシートを配置することが可能である。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (5)

  1. 上部電極フィルム(1)と下部電極フィルム(2)が、互いに電極面を内側にして、ドットスペーサ(3)を介して対向配置されているタッチパネル(4)と、
    上記タッチパネルのタッチ操作領域(4v)を含む上記タッチパネルの上記上部電極フィルムの表面の全面に、上記タッチパネル(4)より周囲が張り出すように貼り合わせられたデザインシート(5)と、
    上記デザインシートに一体的に射出成形されて表面が上記デザインシートで覆われかつ上記タッチパネルの側面を囲むタッチパネルユニット用筐体(6)と、
    を備えて、上記タッチパネルの上記タッチ操作領域に対応するタッチ操作面とその周囲の面とが大略同一平面となる一体化成形タッチパネルユニット。
  2. 上記タッチパネルユニット用筐体(6)は、上記タッチパネルの上記下部電極フィルムの裏面に接触して上記タッチパネルを支持可能なタッチパネル支持部(6g)をさらに有する請求項1に記載の一体化成形タッチパネルユニット。
  3. 上記下部電極フィルムを貫通する空気孔(121)が設けられる請求項1又は2に記載の一体化成形タッチパネルユニット。
  4. 上記下部電極フィルムと上記タッチパネルユニット用筐体の上記タッチパネル支持部(6g)とを接着剤(7)にて接着する請求項2に記載の一体化成形タッチパネルユニット。
  5. 上記下部電極フィルム及び上記タッチパネルユニット用筐体に貫通孔(21)が設けられ、その貫通孔に、外部基板(30)と上記タッチパネルの接続用端子(1g,2g)とを接続可能な導体(23)が設けられている請求項1又は2に記載の一体化成形タッチパネルユニット。
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