JP4901660B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、上下に対向して配置された一対の基板の入力エリア内で任意の接触点を２次元座標として検出することができるタッチパネルに関する。

対向して配置された一対の基板を備え、基板間の入力エリア内で任意の接触点を２次元座標として検出するタッチパネルは、例えば、ＬＣＤやＣＲＴ等と共に一体的に組み立てられ、入力デバイスとして用いられるコンポーネントである。一方の基板と他方の基板は、互いに直交する方向でそれぞれ一対の額縁電極を有し、各一対の額縁電極にＦＰＣ（Flexible Print Circuit）を介して電気が供給されることにより、指やペンなどで押された任意の点のＸ座標及びＹ座標が検出されるようになっている。

導電膜方式タッチパネルの構造としては、図７に示すように、ベースガラス又はベースフィルムの対向面に透明導電膜が被着された基板を下部基板５１とし、ベースフィルムの対向面に透明導電膜が被着された基板を上部基板５２とし、下部基板５１と上部基板５２とを貼り合わせる構造が一般的に広く用いられている。下部基板５１の縁部にはＦＰＣ５４を接続するＦＰＣ圧着部５６が設けられ、上部基板５２の縁部にはＦＰＣ圧着部５６に対応する部分に切欠部５７が設けられている。

しかしながら、図７に示すようなタッチパネル５０では、上部基板５２にコの字状の切欠部５７が設けられているため、切欠部５７近傍で等電位線５９が歪み、等電位線５９のリニアリティが低下し、２次元座標位置の検出精度が低下するという問題があった。

ここで、”リニアリティ”とは、一対の額縁電極５８の対向方向における電位勾配の直線的関係を評価するものであり、透明導電膜の内部抵抗値のバラツキや、一対の額縁電極５８，５８の内部抵抗値のバラツキに応じて変動する性質を持っている。リニアリティの変動幅（許容値）は、±１．５％以内であることが求められている。

このため、図８に示すように、切欠部５７の影響を受けないように、一対の額縁電極５８，５８の向きを変更したり、図９に示すように、一対の額縁電極５８，５８の長さを短くし、切欠部を無くしたりして、等電位線５９が歪まないように工夫がなされていた。しかし、一対の額縁電極５８，５８の向きに制約がある場合には、図８に示すように、一対の額縁電極５８，５８の向きを変更できないことがあった。また、図９に示すようにした場合は、下部基板５１と上部基板５２との接着面積が小さくなり、強度が低下するという問題があった。

等電位線（電気抵抗）のリニアリティを改善した従来のタッチパネルの一例として、特許文献１で開示されているものが知られている。特許文献１では、「前記導電膜３には、図４に示すようなレーザ加工機２２を用いて、ＹＡＧレーザ光２３で例えば３０μｍの幅のスリット４が２０００μｍの間隔で縦方向に穿設されている」と記載され、また「透明導電パネルの導電膜に簡素な工程でスリットを穿設して電気抵抗の直線性を改善し」と記載されている。

特開平６−２１４７０５号公報（段落番号００１４，００１９）

特許文献１で開示されているタッチパネルに形成されたスリットは、タッチパネルの操作エリア（入力エリア）の透明導電膜と操作エリア外の透明導電膜を完全に分離し、電位の歪みが操作エリアに影響しないように遮断しているものである。このため、操作エリア内での電気抵抗の歪みを確実に防止することができるようになっている。しかし、スリットを形成するためだけに使用する専用の設備が必要になり、また、工程数も増えるため、コストアップになるという問題があった。

本発明は、上記した点に鑑み、一方の基板にＦＰＣ圧着部に対応する切欠部が設けられている場合において、等電位線（電気抵抗）のリニアリティを簡易な方法で改善でき、精度の高い位置検出を行うことができるタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載のタッチパネルは、上下に対向して配置され、対向面に導電性を有する導電膜がそれぞれ被着されている一対の基板を備え、一方の基板の縁部には、前記導電膜に電気を供給するＦＰＣが電気的に接続するＦＰＣ圧着部が設けられ、他方の基板の縁部には、一対の額縁電極の間に位置する前記ＦＰＣ圧着部に対応する部分において前記導電膜とともに前記基板が切り欠きされている切欠部が設けられているタッチパネルにおいて、前記切欠部の開口端側が、奥側から開口端側へ向かって漸次幅広になることを特徴とする。

また、請求項２記載のタッチパネルは、請求項１に記載のタッチパネルにおいて、前記切欠部の開口端が、０〜４５゜の勾配又はテーパで傾斜していることを特徴とする。

また、請求項３記載のタッチパネルは、請求項１又は２に記載のタッチパネルにおいて、前記切欠部に隣接する一側の縁部に、前記一対の額縁電極の対向する方向に対して直交する方向に延びる垂直方向成分を有するスリットが所定の間隔で多数設けられていることを特徴とする。

また、請求項４記載のタッチパネルは、請求項３に記載のタッチパネルにおいて、前記スリットが、少なくとも前記導電膜を貫通していることを特徴とする。

また、請求項５記載のタッチパネルは、請求項３又は４に記載のタッチパネルにおいて、前記スリットが、ビク型、彫刻型又は金型を用いた加工により形成されていることを特徴とする。

また、請求項６記載のタッチパネルは、請求項３〜５の何れか１項に記載のタッチパネルにおいて、前記スリットが、前記垂直方向成分の先端側に続く水平方向成分を有することを特徴とする。

また、請求項７記載のタッチパネルは、請求項１〜６の何れか１項に記載のタッチパネルにおいて、前記導電膜が、金属酸化物又は有機導電性ポリマであることを特徴とする。

また、請求項８記載のタッチパネルは、請求項１〜７の何れか１項に記載のタッチパネルにおいて、前記一方の基板が固定側の下部基板であり、前記他方の基板が操作側の上部基板であり、該上部基板のベースフィルムがＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＳであることを特徴とする。

以上の如く、本発明によれば、他方の基板上で一対の額縁電極の間に位置する切欠部の開口端側が、奥側から開口端側へ向かって漸次幅広になるように、所定の角度で傾斜しているから、切欠部の近傍で等電位線の歪みを抑制される。このため、一方の額縁電極から他方の額縁電極へ向かう電流の流れの方向が急激に変化することを防止することができる。したがって、等電位線のリニアリティを簡易な方法で改善でき、精度の高い位置検出を行うことができる。

また、本発明によれば、切欠部に隣接する一側の縁部に、一対の額縁電極の対向する方向に対して直交する方向に延びる垂直方向成分を有するスリットが所定の間隔で多数設けられているから、一対の額縁電極の間を流れる電流は、スリットの先端側を通って流れるようになる。一対の額縁電極の間を流れる電流が切欠部の周囲に回り込むこと、すなわち、電流の流れの方向が急激に変化することを防止することができる。したがって、等電位線のリニアリティを簡易な方法で改善でき、精度の高い位置検出を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。図１〜図６は、本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示すものである。

図１にはタッチパネル１を組み立てた状態の平面図が示されている。本実施形態の導電膜式タッチパネル１は、例えば、携帯電話や、ＰＤＡや、スマートフォンなどのディスプレイパネルとして適用されるものであり、図示しないＬＣＤ等の装置本体に固定される下部基板２と、下部基板２に対向配置される操作側の上部基板３と、両基板２，３と装置本体とを電気的に相互接続するＦＰＣ（Flexible Print Circuit）４とを備えている。

両基板２，３は、額縁部分の内側で１００μｍ程度のギャップを有するように、両面テープで貼り合わされるようになっている。なお、両基板２，３間には、上下の基板２，３が不用意に接触して、誤作動することを防止するための図示しないドットスぺーサが複数設けられている。

下部基板２には、例えば、上部基板３に対する対向面に導電膜シートとしてのＩＴＯ(Indium Tin oxide)フィルムを有するガラス基材が適用されることができる。ガラス基材には、例えば厚さ０．７ｍｍ〜１．８ｍｍのソーダライムガラスを用いることができる。基材には、光透過性の良い、好ましくは透過率８０％以上の樹脂基材を用いることもできる。樹脂基材には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）等を適用することもできる。

ＩＴＯフィルムは、透明導電膜としてのインジウム・錫酸化物である。ＩＴＯフィルムは、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法等で形成されている。ＩＴＯフィルムは、両基板２，３に形成されている各一対の額縁電極２０（下部基板２の額縁電極は図示せず）に比べて高抵抗値であることが求められ、ガラス基材に１００〜１５０Åの厚さに形成される。ＩＴＯフィルムのシート抵抗値は、額縁電極８，８のシート抵抗値に比べは１００倍以上であることが必要とされている。

下部基板２は、外周側に矩形枠状の額縁部分を有している。額縁部分は、タッチパネル１の内周側の操作エリア１２に対する非操作エリアであり、フレーム相当部分である。額縁部分の長辺側で一対の対向辺には、互いに平行で透明な図示しない額縁電極が設けられている。後述する上部基板３には、額縁部分の短辺側に一対の額縁電極８，８が設けられている。すなわち、両基板２，３は、一対の額縁電極８，８（下部基板２の額縁電極は図示せず）が互いに直交するように上下に貼り合わされ、操作エリア１２内で指やペン等で入力された入力点のＸ−Ｙ座標（二次元座標）がＦＰＣ４を介して検出される仕組みになっている。

一対の額縁電極は、ＩＴＯフィルムに電圧を印加して一対の額縁電極の対向する方向に電位勾配を生じせしめるものであり、一方がアノード額縁電極、他方がカソード額縁電極である。個々の額縁電極は、額縁電極層の外側に絶縁層を有しており、額縁電極層は、例えば、スクリーン印刷や導電性を有する両面テープを用いた接着などでガラス基材の表面に形成されている。額縁電極層は、外表面が絶縁層で覆われることで、外部から絶縁保護されると共に、マイグレーションが防止されるようになっている。額縁電極層は、ＩＴＯフィルムと電気的に接続し、ＦＰＣ４を介して図示しない装置本体との間で信号の授受が行われるようになっている。

額縁部分の長辺側の中央部には、ＦＰＣ４が電気的に接続するＦＰＣ圧着部６が設けられている。ＦＰＣ４を下部基板２に圧着する際は、ＦＰＣ４と下部基板２との間に熱硬化性の接着剤を介在させた状態で、接着剤を所定温度に加熱しながらＦＰＣ４を下部基板２に押し付けることで、ＦＰＣ４と下部基板２とが圧着接続するようになっている。ＦＰＣ４が下部基板２に圧着された状態で、ＦＰＣ４の４本の回路と下部基板２のランド（銀ペースト）とが、電気的に導通した状態となる。接着剤には、銀粒子を有する異方性導電性接着剤などを用いることも可能である。

ＦＰＣ４は、下部基板２上に重ねられて圧着されたものであるため、ＦＰＣ４の厚みに相当する分だけ出っ張った格好になる。このため、上部基板３の長辺側の中央部には、ＦＰＣ圧着部６を迂回するように切欠部７が設けられている。切欠部７が設けられているから、上下の基板２，３を重ねたときに、上部基板３が出っ張ることが防止され、タッチパネルの表面平滑性が保たれるようになっている。なお、切欠部７についての詳細は後述する。

また、額縁部分の短辺側で他の一対の対向辺は、絶縁部として形成されている。後述する上部基板３にも、同様の絶縁部が額縁部分の長辺側に設けられている。絶縁部は、両基板２，３を貼り合わした際に、相手側基板３，２の額縁電極に絶縁性の両面テープを介して接着される。

図１に示すＦＰＣ４は、銅箔の精密エッチングで形成された回路５ａ〜５ｄを絶縁特性や耐熱性に優れるポリイミドフィルムでサンドイッチした構造で、屈曲性を有する回路体であり、下部基板２の長辺側で圧着接続されている。ＦＰＣ４の厚みは、制限されるものではないが、一般的なタッチパネルに使用されるＦＰＣの厚みは数１００μｍ程度である。ＦＰＣ４は４本５ａ〜５ｄの回路を有しており、２本の回路５ａ，５ｂの端部には、図示しないランドを介して下部基板２の一対の額縁電極が接続し、他の２本の回路５ｃ，５ｄの端部には、同じくランドを介して上部基板３の一対の額縁電極８，８が接続している。

上部基板３は、指やペン等で押圧される側の基板であり、下部基板２に対する対向面にＩＴＯフィルムを有するＰＥＴ基材が好適に用いられる。ＰＥＴ基材の厚みは、用途により異なるものであるが、例えば１５０μｍ〜２００μｍである。基材は、ＰＥＴ基材に限られず、可撓性を有するものであれば他の樹脂材料からなる基材を適用することも可能である。例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）等を適用することもできる。

上部基板３の外表面には、基板３の表面硬度や耐擦傷性等を高めるために、図示しないハードコート層が数μｍの厚さに設けられている。上部基板３の対向面には、下部基板２と同様にして、外側に矩形状の額縁部分を有している。額縁部分の短辺側の一対の対向辺には、互いに平行な額縁電極８，８が設けられ、長辺側の一対の対向辺には、図示しない互いに平行な絶縁部が設けられている。なお、額縁電極８及び絶縁部の構成は、下部基板２の額縁電極及び絶縁部の構成と略同様である。

上部基板３の長辺側の縁部で、下部基板２のＦＰＣ圧着部６に対応する部分には、上述したように、ＦＰＣ圧着部６を迂回するように切欠きされた切欠部７が形成されている。切欠部７は、底部１０ａと、底部１０ａの両端に続き開口端に至る側部１０ｂとを有している。切欠部７の開口端側はテーパ形状をなしており、奥側から開口端側に向かい漸次幅広に形成されている。切欠部７の両側の側部１０ｂが傾斜している場合は、切欠部７の形状を、深さＤと、側部１０ｂの傾斜角度θとで規定することができる。深さＤは、タッチパネル１の非操作エリアの寸法Ｗの４／５以下に規定され、傾斜角度θは０゜〜４５゜に規定されている。切欠部７のＤ寸法と傾斜角度θが小さいほど、等電位線９の歪みによる影響が少なくなることを意味している。

図２は、本実施形態の変形例を示したものである。ＦＰＣ圧着部６が下部基板２の長辺側で一方の側に寄って設けられている場合には、ＦＰＣ圧着部６に対応する切欠部７Ａの片側の側部１０ｂのみ傾斜形成することも可能である。すなわち、切欠部７Ａの片側の側部１０ｂのみ傾斜している場合は、切欠部７Ａの形状を、深さＤと、片側側部１０ｂの傾斜角度θとで規定することができる。

すなわち、本発明に係るタッチパネル１，１Ａの切欠部７，７Ａの形状は、図１に示すように、切欠部７の両側の側部１０ｂ，１０ｂが傾斜していても、図２に示すように、切欠部７Ａの片側の側部１０ｂが傾斜していてもよい。図２では、切欠部７Ａの位置が片側に寄っているため、切欠部７Ａの両側側部１０ｂが傾斜形成されている場合に比べて片側側部１０ｂの傾斜角度θが小さくなっている。このため、図２は図１に比べて、等電位線９の歪みによる影響が少なくなることを表している。

タッチパネル１，１Ａの二次元位置の測定原理は、従来と同じ原理であり、上部基板３の操作力エリア１２の任意の一点を押圧すると、上部基板３が撓んで上部基板３のＩＴＯフィルムの一点が下部基板１のＩＴＯフィルムの一点に接触し、その接触位置で電気的導通が行われ、各基板２，３においてＩＴＯフィルムの内部抵抗に依存する電圧値がそれぞれ検出され、下部基板２でＹ座標が求められ、上部基板３でＸ座標が求められる。詳細な測定原理については、例えば特開２００５−１９０２３６号公報を参照されたい。

以上のように、本実施形態のタッチパネル１，１Ａによれば、上部基板上で一対の額縁電極の間に位置する切欠部の少なくとも片側の側部が傾斜形成されているから、傾斜形成された側部を有する側において、等電位線の歪みが抑制され、精度の高い位置検出を行うことができる。

次に、本発明に係るタッチパネルの第２の実施形態について説明する。本実施形態のタッチパネル１Ｂ〜１Ｅは、図３〜図６に様々なバリエーションで示されるように、上部基板２の切欠部７Ｂの近傍に、縁部に対して垂直に延びる多数のスリット２０が形成されている点で、第１の実施形態のタッチパネル１，１Ａと相違する。本実施形態における切欠部７Ｂはコ字状を成しているが、第１の実施形態で示されている切欠部７，７Ａのように、傾斜している側部１０ｂを有してもよい。すなわち、本実施形態と第１の実施形態を組み合わせることも可能である。その他の構成部分は、第１の実施形態と共通するため、重複する説明を省略することとする。

スリット２０は、一対の額縁電極８，８間を流れる電流が切欠部７Ｂの方へ回り込むことを防止するために、一対の額縁電極８，８に対向する方向と直交する方向に多数設けられている。これにより、一対の額縁電極８，８の対向する方向と直交する方向に延びる等電位線９（図１及び図２参照）の歪みが防止されるようになっている。スリット２０の長さＬは、非操作エリアの寸法Ｗの１／５以上、かつ、切欠部７Ｂの深さＤ以下であることが好ましい。スリット２０が短すぎると効果が少なく、スリット２０が長すぎると逆効果になるためである。隣接するスリット２０の間隔Ｐは、上部基板３上の一対の額縁電極８，８間の距離Ｆの１／４以下であることが好ましい。スリット２０の間隔Ｐは広すぎると効果が少なく、間隔Ｐが狭すぎると、スリット２０を入れる工数がそれだけ多くかかるためである。

スリット２０は、上部基板３の打抜加工に用いられる機械を使用し、ビク型、彫刻型又は金型を用いた加工により形成されている。これにより、スリット２０を形成するための特別な機械を必要とすることなく、容易にスリット２０を形成することができる。ビク型を使用してスリット２０を形成する場合は、ビク型のカッタ刃の上に上部基板３を置き、プレスすることによりスリット２０を簡単に形成することができる。スリット２０の位置や長さの精度を高める場合に、彫刻型や金型を使用することが好ましい。このような方法で形成されたスリット２０は、必ずしも導電膜及びフィルムベースを貫通している必要はなく、少なくとも導電膜を貫通していれば十分である。

図４〜図６は、第２の実施形態のタッチパネルの変形例をそれぞれ示したものである。図４のスリット２０Ａは、Ｔ字状をなし、垂直方向成分と水平方向成分を有している。すなわち、図３で示されている垂直なスリット２０の先端部が水平方向に二又に分岐されたものである。ここで、スリット２０Ａの垂直方向成分とは一対の額縁電極８，８の対向する方向に直交する方向の成分であり、スリット２０Ａの水平方向成分とは一対の額縁電極８，８の対向する方向に平行な方向の成分である。

図５のスリット２０Ｂは、図３で示されている垂直なスリット２０の先端部が一方向に９０゜曲がったものであり、図４と同じように垂直方向成分と水平方向成分を有している。図６のスリット２０Ｃは、スリット２０Ｃの垂直方向部分と水平方向部分のコーナ部が円弧状に形成されたものである。

このように、図４〜図６で示されるスリット２０Ａ〜２０Ｃが水平方向成分を有することにより、等電位線９の歪みが効果的に抑制され、より一層精度の高い位置検出を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、下部基板２と上部基板３の対向面にはＩＴＯ膜が被着されているが、ＩＴＯ膜に代えて導電性ポリマを被着することも可能である。また、第１の実施形態の図１では、切欠部７の両側の側部１０ｂの傾斜角度が同じ角度になっているが、両側の側部１０ｂの傾斜角度を異なる角度にすることも可能である。また、図１及び図２で示す切欠部７の傾斜形成された側部１０ｂは直線状であるが、曲線状または階段状でもよい。また、第２の実施形態で説明されたスリット２０，２０Ａ〜２０Ｃの間隔Ｐは等間隔である必要はなく、不等間隔であってもよい。

本発明に係るタッチパネルの第１の実施形態を示す平面図である。 図１に示すタッチパネルの変形例を示す平面図である。 本発明に係るタッチパネルの第２の実施形態を示す平面図である。 図３に示すタッチパネルの変形例を示す平面図である。 同じく図３に示すタッチパネルの変形例を示す平面図である。 同じく図３に示すタッチパネルの変形例を示す平面図である。 従来のタッチパネルの一例を示す平面図である。 同じく従来のタッチパネルの他の一例を示す平面図である。 同じく従来のタッチパネルの他の一例を示す平面図である。

符号の説明

１ タッチパネル
２ 下部基板
３ 上部基板
４ ＦＰＣ
６ ＦＰＣ圧着部
７ 切欠部
９ 等電位線
２０ スリット

Claims (8)

1. 上下に対向して配置され、対向面に導電性を有する導電膜がそれぞれ被着されている一対の基板を備え、一方の基板の縁部には、前記導電膜に電気を供給するＦＰＣが電気的に接続するＦＰＣ圧着部が設けられ、他方の基板の縁部には、一対の額縁電極の間に位置する前記ＦＰＣ圧着部に対応する部分において前記導電膜とともに前記基板が切り欠きされている切欠部が設けられているタッチパネルにおいて、
   前記切欠部の開口端側が、奥側から開口端側へ向かって漸次幅広になるタッチパネル。
2. 前記切欠部の開口端が、０〜４５゜の勾配又はテーパで傾斜している請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記切欠部に隣接する一側の縁部に、前記一対の額縁電極の対向する方向に対して直交する方向に延びる垂直方向成分を有するスリットが所定の間隔で多数設けられている請求項１又は２に記載のタッチパネル。
4. 前記スリットが、少なくとも前記導電膜を貫通している請求項３に記載のタッチパネル。
5. 前記スリットが、ビク型、彫刻型又は金型を用いた加工により形成されている請求項３又は４に記載のタッチパネル。
6. 前記スリットが、前記垂直方向成分の先端側に続く水平方向成分を有する請求項３〜５の何れか１項に記載のタッチパネル。
7. 前記導電膜が、金属酸化物又は有機導電性ポリマである請求項１〜６の何れか１項に記載のタッチパネル。
8. 前記一方の基板が固定側の下部基板であり、前記他方の基板が操作側の上部基板であり、該上部基板のベースフィルムがＰＥＴ、ＰＣ、ＰＥＳである請求項１〜７の何れか１項に記載のタッチパネル。

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