JP5204602B2 - 抵抗膜式タッチパネル - Google Patents

Description

本発明はタッチパネル、特に抵抗膜式タッチパネルに関する。

抵抗膜式タッチパネルは、従来から、ＡＴＭ端末、切符自動販売機、ＦＡ制御装置などに広く用いられている。図７に、従来の抵抗膜式タッチパネル４０の、周辺部の断面を模式的に示す。従来の抵抗膜式タッチパネル４０は、表面フィルム４１の内面に、透明電極材料からなる可動電極４２が形成され、可動電極４２の端には配線電極４３が形成される。入力は表面フィルム４１の外面から行なわれる。可動電極４２として、通常、透明なＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜が用いられる。配線電極４３としては、通常、銀インクやカーボンインクから形成された薄膜が用いられる。配線電極４３は不透明である。額縁状の絶縁粘着層４４を介して、表面フィルム４１と固定電極基板４５が結合固定される。固定電極基板４５の表面には、固定電極４６が形成される。固定電極４６として、通常、ＩＴＯ薄膜が用いられる。固定電極４６および固定電極基板４５は透明である。表面フィルム４１は、入力表面側（外側）から、指やペンにより押される（タッチされる）ことにより変形し、可動電極４２が凹んで固定電極４６と接触し、タッチ位置の座標の信号が検出される。絶縁粘着層４４は、表面フィルム４１がタッチされていないとき、可動電極４２が固定電極４６と接触しないための、スペーサーも兼ねている。後述の理由により、入力領域の端の方は、ベゼル４７（プラスチック製や金属製の窓枠状筐体）により、覆われている。

図８に、従来の抵抗膜式タッチパネル４０の模式的な平面図を示す。長方形の可動電極４２の相対する二辺に、配線電極４３が配置される。額縁状の絶縁粘着層４４の内側の端４４ａは、配線電極４３よりも内側（図の中央側）にある。入力領域４８は二点鎖線で囲んだ長方形の部分である。入力不可領域は、入力領域４８の外側で、かつ、絶縁粘着層４４の内側の端４４ａの内側の部分である。

図９に、従来の抵抗膜式タッチパネル４０において、ベゼル４７が無い場合の、周辺部の断面を模式的に示す。図９は、入力不可領域がタッチされた状態を示す。絶縁粘着層４４近傍にある可動電極４２は、破線で囲んだ部分４９の近傍が絶縁粘着層４４に固定されているため、タッチされた際の曲がり方が急であり、伸び率が中央部よりも大きい。その結果、可動電極４２の破線で囲んだ部分４９に、クラック（図示しない）が発生することがある。可動電極４２にクラックが発生すると、可動電極４２の抵抗値が変化する。抵抗膜式タッチパネルは、抵抗値によりタッチ位置を検出しているため、抵抗値が変化すると、タッチ位置の座標が正確に検知できなくなる。これを直線性が低下したともいう。タッチ位置の座標の精度、もしくは、直線性が低下すると、抵抗膜式タッチパネルは使用できなくなる。

抵抗膜式タッチパネルにタッチしたとき、上述のように、可動電極の伸び率が大きく、可動電極の抵抗値が変化しやすい部分が、前記の入力不可領域である。図８に示したように、通常、入力不可領域は、入力領域４８の両端の二辺の外側で、絶縁粘着層４４の内側の端４４ａの内側にある。入力不可領域の幅は、主に絶縁粘着層４４の厚さにより決まり、通常、絶縁粘着層４４の厚さの２０倍〜５０倍程度である。従来は、図７に示すように、入力不可領域をベゼル４７によりカバーして、物理的にタッチができないようにし、抵抗膜式タッチパネルの検出精度低下を防止していた（例えば特許文献１）。

最近、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオ、ＰＤＡなどの液晶表示画面に、入力装置として、抵抗膜式タッチパネルが搭載されるようになった。このような携帯型の電子機器の場合、抵抗膜式タッチパネルの入力領域と機器筐体のつなぎ部分に高さの差がない、フラットな構造が好まれる。例えば、抵抗膜式タッチパネルが搭載された画像表示部と、キースイッチなどの搭載された本体部とを二つ折りにする構造の場合、画像表示部全体がフラットであると、二つ折りしたとき、機器の厚さが薄くなるので都合がよい。また、本体部のほぼ全面を抵抗膜式タッチパネルとした携帯電話があるが、この場合も、機器筐体とのつなぎ部分に高さの差がない、表面がフラットな構造が好まれる。

図１０に、従来の、抵抗膜式タッチパネル５０の入力領域と機器筐体５１のつなぎ部分５１ａに高さの差がない、フラットな構造の抵抗膜式タッチパネル５０の周辺部の断面を、模式的に示す。表面フィルム５２の片面に、透明電極材料からなる可動電極５３が形成され、可動電極５３の端には配線電極５４が形成される。額縁状の絶縁粘着層５５を介して、表面フィルム５２と固定電極基板５６が結合固定される。固定電極基板５６の表面には固定電極５７が形成される。可動電極５３および固定電極５７は、通常、ＩＴＯ薄膜からなる。配線電極５４は、通常、銀インクやカーボンインクから形成される。表面フィルム５２は、カバーフィルム５８の表面側から、指やペンにより押される（タッチされる）ことにより変形し、可動電極５３が凹んで固定電極５７に接触し、タッチ位置の座標の信号が検出される。絶縁粘着層５５は、表面フィルム５２がタッチされていないとき、可動電極５３が固定電極５７と接触しないようにするための、スペーサーも兼ねる。透明な固定電極基板５６の下側には、例えば、液晶表示素子５９が備えられる。

このような機器筐体５１とのつなぎ部分５１ａがフラットな構造の抵抗膜式タッチパネル５０では、入力不可領域を、プラスチック製や金属製のベゼルにより物理的にカバーすることができない。そのため、知らない間に入力不可領域をタッチするおそれがある。

図１１は、従来の、機器筐体５１とのつなぎ部分５１ａがフラットな抵抗膜式タッチパネル５０において、入力不可領域をタッチしたときの模式的な断面図である。破線６０で囲んだ、絶縁粘着層５５近傍にある可動電極５３は、端部が絶縁粘着層５５に固定されているため、タッチされた際の曲がり方が急で、伸び率が中央部よりも大きい。そのため、可動電極５３の破線６０で囲んだ部分にクラック（図示しない）が発生するおそれがある。クラックが発生すると、抵抗値が変動して、タッチ位置の座標が正確に検知できなくなるおそれがある。前述のように、機器筐体５１とのつなぎ部分５１ａがフラットな抵抗膜式タッチパネル５０は、入力不可領域をベゼルによりカバーすることができない。そのため、抵抗膜式タッチパネル５０の精度を劣化させるおそれが高いまま、使用せざるを得なかった。
特開２００５−３１７４０９号公報

最近、携帯用電子機器で広く使われるようになった、機器筐体とのつなぎ部分がフラットな構造の抵抗膜式タッチパネルは、入力不可領域をプラスチック製や金属製のベゼルによりカバーすることができない。そのため、入力不可領域を知らない間にタッチしてしまい、可動電極を劣化させるおそれがあった。

本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、可動電極と絶縁粘着層とを配線電極により隔てることにより、万一、入力不可領域をタッチしても、可動電極の劣化がなく、直線性が変化しない抵抗膜式タッチパネルが実現できることを見出した。

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）本発明の抵抗膜式タッチパネルは、可動電極を有する表面フィルムと、固定電極を有する固定電極基板とを、絶縁粘着層で結合固定した抵抗膜式タッチパネルであって、可動電極と絶縁粘着層とが配線電極により隔てられていることを特徴とする。
（２）本発明の抵抗膜式タッチパネルは、抵抗膜式タッチパネルの入力面に垂直な方向から見たとき、可動電極と絶縁粘着層との重複部分がないことを特徴とする。
（３）本発明の抵抗膜式タッチパネルは、配線電極が、絶縁粘着層の内側端よりも、入力面の中央方向に延在しており、その延在部分の長さ（カバー長さ）が、絶縁粘着層の厚さの３０倍〜４０倍であることを特徴とする。
（４）本発明の抵抗膜式タッチパネルは、配線電極が、銀粒子、カーボン粒子、または、それらの混合品に、可撓性樹脂を添加した導電性材料からなることを特徴とする。
（５）本発明の抵抗膜式タッチパネルは、抵抗膜式タッチパネルの入力面に垂直な方向から見たとき、配線電極を隠す遮光部を有することを特徴とする。

本発明によれば、入力不可領域をプラスチック製や金属製のベゼルによりカバーすることができない、機器筐体とのつなぎ部分がフラットな構造の抵抗膜式タッチパネルにおいて、入力不可領域をタッチしても、可動電極を劣化させ、直線性を変化させるおそれがない。

図１に、本発明の抵抗膜式タッチパネル１０の第一の実施例を機器筐体１１に実装した場合の、周辺部の断面を模式的に示す。本発明の抵抗膜式タッチパネル１０は、抵抗膜式タッチパネル１０と機器筐体１１とのつなぎ部分１２に高さの差がない、フラットな構造を実現するのに適している。本発明の抵抗膜式タッチパネル１０では、表面フィルム１３の内面に、透明電極材料からなる可動電極１４が形成され、可動電極１４の端には配線電極１５が形成される。額縁状の絶縁粘着層１６を介して、表面フィルム１３周囲と固定電極基板１７周囲とが結合固定される。固定電極基板１７の表面には固定電極１８が形成される。可動電極１４および固定電極１８は、通常、ＩＴＯ薄膜からなる。配線電極１５は、通常、銀粒子やカーボン粒子を含んだ導電材料からなる。表面フィルム１３は、カバーフィルム１９の上から、指やペンにより押される（タッチされる）ことにより変形し、可動電極１４が凹んで固定電極１８に接触し、タッチ位置の座標の信号が検出される。絶縁粘着層１６は、表面フィルム１３がタッチされていないとき、可動電極１４が固定電極１８と接触しないようにするための、スペーサーも兼ねる。透明な固定電極基板１７の下側には、例えば、液晶表示素子２０が備えられる。従来品と異なり、配線電極１５は、絶縁粘着層１６より入力領域の内側（図の右側）まで設けられている。これにより、可動電極１４と絶縁粘着層１６とが、配線電極１５により隔てられ、可動電極１４と絶縁粘着層１６とが直接に接するところは無い。また配線電極１５とほぼ同じ位置まで、カバーフィルム１９の内面に遮光部２１が設けられている。遮光部２１は、配線電極１５が入力領域の表面側（図の上側）から見えるのを防止する。

図２に、本発明の抵抗膜式タッチパネル１０の一実施例の模式的な平面図を示す。長方形の可動電極１４の相対する二辺に、配線電極１５が配置される。従来品と異なり、配線電極１５の内側の端１５ａは、額縁状の絶縁粘着層１６の内側の端１６ａの更に内側（図の中央より）にある。入力領域２２は二点鎖線で囲んだ長方形の部分である。配線電極１５の、絶縁粘着層１６の内側の端１６ａから内側へ延在した部分の長さを、カバー長さＬという。

入力領域２２は一点鎖線で囲んだ長方形の内部であり、入力領域２２の二辺は、配線電極１５の内側の端１５ａとほぼ一致する。入力不可領域は、配線電極１５の内側の端１５ａと絶縁粘着層１６の内側の端１６ａとの間であり、カバー長さＬとほぼ一致する。入力不可領域の幅、および、カバー長さＬは、主に絶縁粘着層１６の厚さにより決まり、通常、絶縁粘着層１６の厚さの２０倍〜５０倍程度である。

図３に、本発明の第一の実施例の抵抗膜式タッチパネル１０において、入力不可領域がタッチされた状態の断面を模式的に示す。絶縁粘着層１６近傍にある可動電極１４は、従来のものと異なり、端部が絶縁粘着層１６に直接は固定されておらず、絶縁粘着層１６と可動電極１４の間に配線電極１５がある。このため、入力不可領域がタッチされても、可撓性に富む配線電極１５が緩衝材となるため、可動電極１４の曲がり方が従来ほど急ではなく、伸び率も小さい。したがって、可動電極１４にクラックが発生するおそれが従来品より少ない。配線電極１５は厚さが可動電極１４よりも厚く、また可撓性に富むため、可動電極１４よりはるかにクラックが発生しにくい。また、配線電極１５の抵抗値は、可動電極１４よりも桁違いに低いため、たとえ可動電極１４にクラックが発生して、抵抗値が変化しても、（配線電極１５＋可動電極１４）の抵抗値は、実質的には変化しない。この結果、本発明の抵抗膜式タッチパネル１０では、万一、入力不可領域がタッチされても、タッチ位置の座標の精度、および、直線性が低下するおそれが非常に少ない。

図４に、本発明の抵抗膜式タッチパネル３０の、第二の実施例の周辺部の断面を模式的に示す。図１に示した第一の実施例では、可動電極１４が絶縁粘着層１６とオーバーラップしていたが、図４に示す実施例では、可動電極３１は絶縁粘着層３２とオーバーラップしていない。言い換えると、抵抗膜式タッチパネル３０の入力面に垂直な方向から見たとき、可動電極１４と絶縁粘着層１６との重複部分がない。

図５に、本発明の抵抗膜式タッチパネル３０の第二の実施例において、入力不可領域がタッチされた状態の断面を模式的に示す。可動電極３１の端部は、可撓性のある配線電極３３と接しているため、可動電極３１の曲がり方は、第一の実施例よりもさらに緩やかであり、可動電極３１にクラックの発生するおそれは、さらに少ない。配線電極３３にクラックの発生するおそれが極めて少ないこと、および、万一配線電極３３にクラックが発生しても、（配線電極３３＋可動電極３１）の抵抗値が実質的に変化しないことは、第一の実施例と同様である。

図２に示した第一の実施例の抵抗膜式タッチパネルを、絶縁粘着層１６の厚さを０．０７５ｍｍとし、配線電極１５として、銀粒子に、可撓性の大きいポリエステル樹脂を添加した銀インクを用いて試作した。このとき、配線電極１５のカバー長さＬが、０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．５ｍｍの３種類の抵抗膜式タッチパネルを作製した。配線電極１５のカバー長さＬ＝１．５ｍｍは、絶縁粘着層１６の厚さの２０倍に相当し、２．５ｍｍは３３倍に相当する。それぞれの抵抗膜式タッチパネルについて、絶縁粘着層１６の内側の端１６ａから内側（中央より）へ２ｍｍの位置を、繰り返しタッチする試験を実施し、直線性の変化を調べた。

図６は、繰り返しタッチ試験における、直線性の変化を示すグラフである。配線電極１５のカバー長さＬが０ｍｍのものは、タッチ回数が１００回で、直線性が５％の変化を示した。配線電極１５のカバー長さＬが１．５ｍｍのものは、タッチ回数が３００回で、直線性が５％の変化を示した。これらは実用性が不十分である。それに対して、配線電極１５のカバー長さＬが２．５ｍｍのものは、タッチ回数が５００回でも直線性が変化しなかった。さらに、グラフには無いが、タッチ回数が１００、０００回まで試験を続けたが、直線性は変化しなかった。従って、配線電極１５のカバー長さＬが、絶縁粘着層１６の厚さの３０倍以上あれば、直線性が非常に変化しにくく、実用性は十分である。

配線電極１５のカバー長さＬが長いほど、繰り返しタッチ試験での直線性変化は少なくなると予測される。すなわち、抵抗膜式タッチパネルの劣化が少なくなる。しかし、配線電極１５のカバー長さＬが長いほど、入力領域は狭くなる。そのため、配線電極１５のカバー長さＬが必要以上に長いのは好ましくない。このため、配線電極１５のカバー長さＬは絶縁粘着層の厚さの４０倍以下が適当である。したがって、配線電極のカバー長さＬは、絶縁粘着層の厚さの３０倍〜４０倍が適切である。

上記の実施例においては、配線電極として銀粒子を用いたが、カーボン粒子、または銀粒子とカーボン粒子の混合品を用いてもよい。

本発明の抵抗膜式タッチパネルの第一実施例の周辺部断面図 本発明の抵抗膜式タッチパネルの第一実施例の平面図 本発明の抵抗膜式タッチパネルの第一実施例にて入力不可領域がタッチされた状態の断面図 本発明の抵抗膜式タッチパネルの第二実施例の周辺部断面図 本発明の抵抗膜式タッチパネルの第二実施例にて入力不可領域がタッチされた状態の断面図 繰り返しタッチ試験における、直線性の変化を示すグラフ 従来の抵抗膜式タッチパネルの周辺部断面図 従来の抵抗膜式タッチパネルの平面図 従来の抵抗膜式タッチパネルにおいてベゼルが無い場合の周辺部断面図 従来のフラット構造の抵抗膜式タッチパネルの周辺部断面図 従来のフラット構造の抵抗膜式タッチパネルにおいて、入力不可領域をタッチしたときの断面図

符号の説明

１０ 抵抗膜式タッチパネル
１１ 機器筐体
１２ 部分
１３ 表面フィルム
１４ 可動電極
１５ 配線電極
１５ａ 配線電極の内側の端
１６ 絶縁粘着層
１６ａ 絶縁粘着層の内側の端
１７ 固定電極基板
１８ 固定電極
１９ カバーフィルム
２０ 液晶表示素子
２１ 遮光部
２２ 入力領域
３０ 抵抗膜式タッチパネル
３１ 可動電極
３２ 絶縁粘着層
３３ 配線電極
４０ 抵抗膜式タッチパネル
４１ 表面フィルム
４２ 可動電極
４３ 配線電極
４４ 絶縁粘着層
４４ａ 絶縁粘着層の内側の端
４５ 固定電極基板
４６ 固定電極
４７ ベゼル
４８ 入力領域
４９ 破線で囲んだ部分
５０ 抵抗膜式タッチパネル
５１ 機器筐体
５１ａ つなぎ部分
５２ 表面フィルム
５３ 可動電極
５４ 配線電極
５５ 絶縁粘着層
５６ 固定電極基板
５７ 固定電極
５８ カバーフィルム
５９ 液晶表示素子
６０ 破線で囲んだ部分

Claims (4)

1. 可動電極を有する表面フィルムと、固定電極を有する固定電極基板とを、絶縁粘着層で結合固定した抵抗膜式タッチパネルであって、
   前記可動電極と前記絶縁粘着層とが配線電極により隔てられており、
   前記配線電極が、前記絶縁粘着層の内側端よりも、入力面の中央方向に延在しており、その延在部分の長さが、前記絶縁粘着層の厚さの３０倍〜４０倍であることを特徴とする抵抗膜式タッチパネル。
2. 抵抗膜式タッチパネルの入力面に垂直な方向から見たとき、前記可動電極と前記絶縁粘着層との重複部分がないことを特徴とする請求項１に記載の抵抗膜式タッチパネル。
3. 前記配線電極が、銀粒子、カーボン粒子、または、それらの混合品に、可撓性樹脂を添加した導電性材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の抵抗膜式タッチパネル。
4. 抵抗膜式タッチパネルの入力面に垂直な方向から見たとき、前記配線電極を隠す遮光部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の抵抗膜式タッチパネル。

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