JP5279477B2 - タッチパネル及び取り付け方法 - Google Patents

Description

本発明はＬＣＤ（液晶ディスプレイ・Liquid Crystal Display）の表面に貼って用いるタッチパネル、及びそのタッチパネルを用いてＬＣＤに対して正確に位置決めを行って取り付けることができるようにしたタッチパネル取り付け方法に関する。

現在広く普及しているＬＣＤには、その表面にタッチパネルを貼ることにより、利用者が指等で任意の部分に触るとそのタッチ位置を検出して利用者の指示入力とすることが広く行われている。即ち、画面に表示されている例えば各種指示入力画像部に指等を接触させることによって、タッチパネルに形成されている各種手法による接触位置検出手段により、画面全体のＸ−Ｙ位置を検出し、利用者の指示がその位置に表示されている画面の指示である、として所定の入力を行っている。このような利用者による指示は単なる指示した点ではなく、それをなぞったことにより線、更には面を指示し、或いはこれを表示することが可能である。

このようなタッチパネルには各種の手法が存在するが、位置検出精度が良く、安定して作動し、故障が少なく、比較的安価に製造できることから抵抗膜方式が広く用いられている。この抵抗膜方式にも種々の方式が存在するが、多くのものはベースとなるガラス又はプラスチックの基板の表面に厚さ５〜１０μｍ程度の上下のパネルを貼り合わせるためのシール材並びに上下の電極間の短絡を防ぐドットスペーサを適宜配置し、その表面に弾力性のある２００μｍ程度のガラス又はＰＥＴのシートを貼り付けたものが用いられている。この基板とシートとが向かい合っている面には、それぞれＩＴＯ（Indium Tin Oxide）と呼ばれる透明な電極が設けられている。それにより、シート上面を指等で押下すると、シート裏面の抵抗膜と基板表面の抵抗膜が接触し、その接触点のＸ−Ｙ方向のそれぞれの抵抗の比率に応じた分圧によって、接触位置を正確に検出することができるようになっている。

図４にはこのようなタッチパネルをＬＣＤの表面に貼る時の状態を示しており、同図（ａ）に示すようなタッチパネルをＬＣＤの表面に貼る時、タッチパネルの指示入力部分と、ＬＣＤの画像表示領域とが一致するように、正確に位置決めして貼り付けて、同図（ｃ）に示すようなタッチパネル付ＬＣＤとしている。このとき、タッチパネルの指示入力部分である抵抗膜部分が、ＬＣＤの画像表示領域と正確に位置あわせできない時には、例えば図５（ｃ）に拡大図で示すように、タッチパネルの機能をしない入力不能領域が生じ、またこの部分はタッチパネルの電極やリード回路等が配置されているので、その下になってしまった画像表示部分は視認性の悪い部分とならざるを得ない。

したがって、タッチパネルとＬＣＤとの位置あわせは重要であるが、両者の組み立てに際しては例えば図６（ｅ）及び（ｆ）のいずれかの手法によってＬＣＤにタッチパネルを取り付けている。即ち、同図（ｅ）に示すように、ＬＣＤモジュールを固定した状態で、その表面にタッチパネルを取り付けるか、同図（ｆ）に示すようにタッチパネルを固定した状態で、ＬＣＤを取り付けることとなる。

なお、タッチパネルをＬＣＤに組み付けるに際して、治具にタッチパネル搭載機器を装着すると、タッチパネルについて、タッチパネル搭載機器が備えるキャリブレーション機能を利用する調整や検査を自動的に行い、タッチパネルに表示される調整画像をカメラで撮像し、その位置にプッシュピンを移動させて位置指定を行う技術は特開２００２−１４９３４７号公報に開示されている。また、タッチパネル付き画像表示装置の画像表示面に表示された複数の加圧兼位置指定用ポイントをカメラで撮像し、撮像したこれら複数の加圧ポイントの中の少なくとも１ポイントを基準に駆動装置５が画像表示面を所定位置に設定し、これら加圧ポイント各々と対向する位置に複数配置された加圧治具でタッチパネルの面上より順次加圧し、演算装置は加圧された位置ごとにその座標データを検出し、座標データベースのデータと比較して、この座標データを補正、または補正対象外として補正を行う技術は特開２００６−４０８９号公報に開示されている。
特開２００２−１４９３４７号公報 特開２００６−４０８９号公報

前記のように、ＬＣＤに対してタッチパネルを正確に取り付けることは極めて重要であるが、そのためには前記各文献に開示されているように、カメラの撮影画像を画像処理する等、高度の画像処理技術を必要とし、また検査装置も複雑なものとり、その作業には熟練を要し、多くの時間がかかると共に、装置全体として高価なものとならざるを得なかった。

また、前記のような各種手法を用いても正確な位置決めは行われず、ずれが発生しているのが実情であり、そのずれが生じる誤差範囲分だけタッチパネルの電極を外側に設定し、ＬＣＤの画像表示領域であるアクティブエリアにタッチパネル電極がこない設定を行わなければならなくなる。

更に、近年のＬＣＤは同じ外径でも画像表示領域をできる限り広くする狭額縁化の傾向があるが、そのような狭額縁ＬＣＤではずれの誤差の許容範囲が狭く、対応できない事態も生じる。また、タッチパネルを斜めに取り付けてしまうと、利用者による入力指示座標がずれてしまい、直線性が悪化してしまう問題もある。特にＬＣＤにタッチパネルを取り付ける場合、取り付け後に部品の検査装置でＬＣＤ点灯を確認し、更に別工程でタッチパネルの取り付けの適性検査と、必要に応じて取り付け位置調整作業を行う必要があり、多くの工程を必要とする。また、取り付け作業員がタッチパネルを取り付けるとき、多くの作業を行うため指紋が付き、これを拭き取る別工程が必要となるという問題もある。

したがって本発明は、極めて簡単な手法でＬＣＤにタッチパネルを正確に取り付けることができるようにしたタッチパネルを提供し、このタッチパネルをＬＣＤに正確に且つ容易に取り付ける取り付け方法を提供することを主たる目的とする。

本発明に係るタッチパネルは、前記課題を解決するため、タッチパネルに該タッチパネルを取り付けるＬＣＤの画像表示領域と一致する形状の抵抗膜形成部と、該抵抗膜形成部の外周の周縁部とを備え、前記タッチパネルの抵抗膜形成部は前記ＬＣＤの出光側偏光フィルタの偏光軸と同一偏光軸に形成し、前記周縁部はＬＣＤの出力側偏光フィルタとは直交する偏光軸に形成したことを特徴とする。

また、本発明に係るタッチパネルの取り付け方法は、前記タッチパネルを前記ＬＣＤに取り付けるとき、前記ＬＣＤを画像表示状態とし、タッチパネルの位置ずれ部分に生じる画像欠損部分を検出し、画像欠損部分が生じないときにタッチパネルが正確にＬＣＤに取り付けられたと判別することを特徴とする。

また、本発明に係る他のタッチパネルの取り付け方法は、前記タッチパネルを前記ＬＣＤに取り付けるとき、前記ＬＣＤの画像表示領域の輪郭部分のみの画像であるＬＣＤ画像表示領域輪郭画像を表示し、前記ＬＣＤ画像表示領域が全て表示されるときにタッチパネルが正確にＬＣＤに取り付けられたと判別することを特徴とする。

また、本発明に係る他のタッチパネルの取り付け方法は、前記タッチパネルの取り付け方法において、前記ＬＣＤ画像表示領域輪郭画像は、ＬＣＤの画像表示領域の最外周の１ピクセルの画像であることを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、ＬＣＤにタッチパネルを取り付けるに際して、１ピクセルの精度で取り付けることができ、極めて高精度で取り付けることができ、しかもその取り付け作業は作業員が行うことなく自動的に取り付けることも簡単な装置で可能となる。また、この取り付け作業に際してＬＣＤ画像表示領域輪郭画像を表示することにより、従来別工程で行っていたＬＣＤ転倒検査を同時に行うことができる。更に、ＬＣＤにタッチパネルを取り付け後に、そのままタッチパネル調整作業を行うことができるようにもなる。

本発明はタッチパネルをＬＣＤに容易に且つ正確に取り付けるという課題を、という目的を、タッチパネルに該タッチパネルを取り付けるＬＣＤの画像表示領域と一致する形状の抵抗膜形成部と、該抵抗膜形成部の外周の周縁部とを備え、前記タッチパネルの抵抗膜形成部は前記ＬＣＤの出光側偏光フィルタの偏光軸と同一偏光軸に形成し、前記周縁部はＬＣＤの出力側偏光フィルタとは直交する偏光軸に形成することにより実現し、更に前記タッチパネルを前記ＬＣＤに取り付けるとき、前記ＬＣＤを画像表示状態とし、タッチパネルの位置ずれ部分に生じる画像欠損部分を検出し、画像欠損部分が生じないときにタッチパネルが正確にＬＣＤに取り付けられたと判別するタッチパネル取り付け方法により、或いは前記タッチパネルを前記ＬＣＤに取り付けるとき、前記ＬＣＤの画像表示領域の輪郭部分のみの画像であるＬＣＤ画像表示領域輪郭画像を表示し、前記ＬＣＤ画像表示領域が全て表示されるときにタッチパネルが正確にＬＣＤに取り付けられたと判別することにより実現した。

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明によるタッチパネルについて、これを取り付けるＬＣＤとの関係と共に説明する図であり、同図において（ａ）に示す可動電極１を、同図（ｂ）に示す絶縁材からなるシール材２を介して、同図（ｃ）に示す固定電極３に固定し、これらを一体化することによって同図（ｄ）に示すようなタッチパネル４を形成しており、これらの構成は従来のものと同様の構成をなしている。このようなタッチパネルを、同図（ｅ）に示すＬＣＤ５の表面に貼り、全体としてタッチパネル付ＬＣＤとする。

タッチパネルとしては種々の形式のものを利用することができるが、図１（ａ）に示す例では一般的に用いられている抵抗膜方式のタッチパネルを示しており、可動電極１は厚さ０．２ｍｍ程度のガラス、或いはＰＥＴ製フィルムを用い、図中その裏面中央部にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）と呼ばれる透明な抵抗膜が設けられた可動電極抵抗膜形成部６となっており、その周囲は可動電極周縁部７となっている。この可動電極抵抗膜形成部６の図中上下方向の辺には電極８をそれぞれ形成しており、図示されないリード回路により外部に接続し、この抵抗膜への電源供給、及び画面におけるＸ−Ｙ軸線にいてＹ軸方向の抵抗値の測定を行うことができる。

図１（ｂ）に示すシール材２は、厚さ５〜１０μｍ程度の絶縁材が用いられ、その中心部分には前記可動電極の抵抗膜形成部６に対応する開口１７を形成している。図１（ｃ）に示す固定電極３は、厚さ１〜２ｍｍ程度のガラス製或いはプラスチック製のものが用いられ、その表面側中央部には前記可動電極１の抵抗膜形成部６と対応する大きさ及び形状の固定電極抵抗膜形成部９を備えており、この抵抗膜も可動電極の抵抗膜と同様に、ＩＴＯの透明な抵抗膜となっている。

この固定電極抵抗膜形成部９の周囲は固定電極周縁部１０となっており、固定電極抵抗膜形成部９の図中左右方向の辺には電極１１をそれぞれ形成している。この電極１１についても図示されないリード回路により外部に接続し、この抵抗膜への電源供給、及び画面におけるＸ軸方向の抵抗値の測定を行い、前記可動電極によるＹ軸方向の位置データと共に用いることによって、利用者が可動電極を押下した部分の平面内の位置を検出する。

上記のような従来から用いられているタッチパネルにおいて、可動電極１及び固定電極３は各々特定の偏光特性を備えており、一般的な直線偏光タッチパネルでは、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に示す偏光軸を備えている。即ち図６に示す例においては、このタッチパネルを貼るＬＣＤの画像表示面側である出光側偏光フィルタの偏光軸と同一方向の偏光軸を備えた可動電極１及び固定電極３を用いている。

そもそもＬＣＤの構造は周知のように、例えば図３において中心部に、互いに対向する面に溝を刻んだ透明板である下側配向膜２１と上側配向膜２２を間隔を置いて配置し、その溝は互いに直交する方向としている。この２枚の配向膜の間に液晶分子２３を入れると、液晶分子はそれぞれの溝に沿って並ぶ性質があるので、通常の状態では同図（ａ）に示すように、配向膜間の液晶分子は徐々に９０度ねじれた状態で配列する。したがって、下側配向膜２１からその溝と一致する方向の偏光軸をもつ光が入ると、ねじれた液晶分子に沿って９０度ねじられ、上側配向膜２２の溝方向の偏光軸の光として出てくる。

それに対して上側配光膜と下側配光膜との間に電圧をかけると、図３（ｂ）のように、液晶分子は電圧方向に整列性質があるので、この状態では下側配向膜２１からの光は上側配向膜２２にそのまま入射し、偏光軸がねじられることがなく出てくる。この液晶の原理を利用し、下側配向膜２１図中下方に下側偏光膜２１の溝と同一方向の偏光軸を備えた入光側偏光フィルタ２３を配置し、上側偏光膜２２の図中上方に上側偏光膜２２の溝と同一方向の偏光軸を備えた、即ち前記入光側偏光フィルタ２３とは直角方向の偏光軸を備えた出光側偏光フィルタ２４を配置する。

それにより図３（ａ）に示すように下側偏光膜２１と上側偏光膜２２との間に電圧がかけられていない状態では、入光側偏光フィルタ２３の下方から入射した光は入光側偏光フィルタ２３の偏光軸の光のみが透過し、それ以外は遮断される。その光は下側配向膜２１から前記の液晶の原理によって９０度ねじられて上側配向膜２２に入って透過する。その光は出光側偏光フィルタ２４の偏光軸と一致しているので、そのまま出光側偏光フィルタ２４を透過して、ＬＣＤの画面上でこの光を見ることができる。

それに対して、図３（ｂ）に示すように下側配向膜２１と上側配向膜２２間に電圧をかけると、入光側偏光フィルタ２３、下側配向膜２１を透過した光はそのまま上側配向膜２２を透過し、出光側偏光フィルタ２４に至る。この出光側偏光フィルタ２４に至った光の偏光軸は、出光側偏光フィルタ２４の偏光軸とは９０度異なっているので、出光側偏光フィルタ２４で遮断される。それによりＬＣＤの画面上でこの光を見ることができない。したがって上記原理に従った画素を多数平面上に並べ、電圧の印加を制御することにより少なくとも白黒の画像が表示され、各画素を三原色毎にまとめて制御することにより、カラー表示を行うことができる。

前記のようにＬＣＤにおいてはその画面からは出光側偏光フィルタの偏光軸に従った光が出てくるため、この上に貼るタッチパネルもそのままの光を透過できるように同じ偏光軸の素材を製作して用いている。この状態を図６（ａ）〜（ｄ）に示しており、同図（ｄ）においてＬＣＤ上の偏光軸、即ち前記出光側偏光フィルタ２４の偏光軸と同一偏光軸の素材によって可動電極１及び固定電極３を製作し、前記のような抵抗膜や電極、リード回路等を形成している。

それに対して本発明によるタッチパネルにおいては、図１（ａ）に示すように、その中央部分に形成する可動電極抵抗膜形成部６は、ＬＣＤ５の画像表示部１２と同一形状としており、この可動電極抵抗膜形成部６の部分については、前記従来の可動電極と同様に、ＬＣＤの出光側偏光フィルタと同一偏光軸に形成している。それに対してこの可動電極抵抗膜形成部６の周囲に位置する可動電極周縁部７は、可動電極抵抗膜形成部６偏光軸とは直角方向の偏光軸、即ちＬＣＤ５の出光側偏光フィルタとは直角方向の偏光軸としている。

同様に固定電極３についても、その中央部分に形成する固定電極抵抗膜形成部９は、ＬＣＤ５の画像表示部１２と同一形状としており、この固定電極抵抗膜形成部９の部分については、前記従来の可動電極と同様に、ＬＣＤ５の出光側偏光フィルタと同一偏光軸に形成している。それに対してこの固定電極抵抗膜形成部９の周囲に位置する固定電極周縁部１０は、固定電極抵抗膜形成部９偏光軸とは直角方向の偏光軸、即ちＬＣＤ５の出光側偏光フィルタとは直角方向の偏光軸としている。

それにより図１（ｄ）に示すように、この可動電極１を、シール材２を介して固定電極３に固定して一体化してタッチパネル４とするとき、タッチパネル４全体として、ＬＣＤ５の画像表示部１２と同一形状で同一大きさをなす抵抗膜形成部１３と、その周縁部分である周縁部１４とにおいて、抵抗膜形成部１３ではＬＣＤ１２の出光側偏光フィルタと同一偏光軸をなし、周縁部１４ではその偏光軸と直角方向にずれた偏光軸となっている。したがって、このタッチパネル４とＬＣＤ５とが最終的に正確に位置合わせができているタッチパネル付ＬＣＤでは、従来のタッチパネル付ＬＣＤと変わることがない。

しかしながら、前記図５に示すように、タッチパネル４の位置がずれているときには、同図（ｃ）に図中入力不能領域として示している部分については、ＬＣＤ５から出る光の偏光軸とタッチパネルの周縁部の偏光軸とは直角、即ちクロスニコルに配置しているので、タッチパネルで遮られ、この部分は黒く表示される。したがって、ＬＣＤとタッチパネル４との組み付けに際して、例えば図６（ｅ）のように固定したＬＣＤに対してその上方からタッチパネルを重ねるとき、最初タッチパネルが固定されていない状態でその上方からＬＣＤの画像表示領域を撮影し、或いはＬＣＤに表示されたパターンを撮影し、その後タッチパネルを重ねたとき、元の画像が表示されていない部分が存在すると両者がずれているものとして検出することができ、そのずれの程度も計測することができる。その計測結果により組み付け装置の位置補正を行い、正確な位置決めを行うことができる。

上記のような本発明によるタッチパネルにおいては、更に例えば図２に示すようにしてＬＣＤと正確な位置決めを行って組み付けることができる。即ち図２に示す例においては、ＬＣＤにタッチパネルを組み付けるに際して、図中説明の都合上模式化して示しているが、ＬＣＤの画像表示部１２の最外周の輪郭部分である、１ピクセル部分だけ明るくその内側は全て暗い、ＬＣＤ画像表示領域輪郭画像１５を表示する。

このようなＬＣＤ画像表示領域輪郭画像１５を表示しているＬＣＤに、同図（ａ）に示す本発明によるタッチパネル４を取り付けるとき、その途中では同図（ｂ）に示すように、タッチパネルの周縁部１４がＬＣＤの表示画面の最外周において、幅１ピクセルで長さがタッチパネルの周縁部１４の長さだけ光を遮る遮光部分１６が生じる。したがってＬＣＤに対してタッチパネルを正確に位置決めするためタッチパネルを移動すると、その移動に伴って遮光部分１６も移動する。

したがって、最終的に正確に位置決めされた状態のタッチパネル付ＬＣＤでは、図２（ｃ）に示すようにＬＣＤ画像表示領域輪郭画像１５が全て表示され、これを目視することにより、或いはこれをカメラで撮影して画像処理することにより、正確に位置決めされて取り付けられていることを知ることができる。

それに対してタッチパネルがＬＣＤに正確に位置決めされていないときには、例えば図２（ｄ）に模式的に示すように、ＬＣＤ画像表示領域輪郭画像１５の図中右側及び下側が表示されない画像となる。それにより、このタッチパネルは図中右下に移動しなければならないことがわかる。またその移動の過程で例えば右側の輪郭画像部分が見えたとき、それ以降はタッチパネルを図中左右移動することなく、上下方向に移動すると、上下の輪郭画像が表示される状態となり、そのときタッチパネルはＬＣＤに正確に位置決めされたことがわかる。このような作業に際しては、前記のように目視の外、カメラ撮影画像を画像処理する等の光学測定装置を用いることにより、自動的にタッチパネルを正確にＬＣＤに位置決めして取り付けることができるようになる。

本発明は前記実施例に限らず各種の態様で実施することができ、誤差の許容範囲に応じてＬＣＤ画像表示領域を複数ピクセルの幅で表示し、誤差の許容範囲に応じた効率的な取り付け作業を行うこともできる。また、上記取り付け手法は、図６（ｅ）に示すようなＬＣＤを固定してタッチパネルを取り付ける態様以外に、同図（ｆ）に示すようなタッチパネルを固定してＬＣＤを取り付ける場合においても、タッチパネルの下方から前記の状態を監視できるようにすることにより同様に実施することができる。

本発明によるタッチパネルの説明図である。 本発明によるタッチパネルを用いで位置あわせを行う態様を示す図である。 本発明が利用するＬＣＤ出射光の偏光軸を説明する図である。 抵抗膜式タッチパネルとこれを取り付けるＬＣＤの説明図である。 タッチパネルの位置ずれの状態を示す図である。 タッチパネルをＬＣＤに都立希有態様を示す図である。

符号の説明

１ 可動電極
２ シール材
３ 固定電極
４ タッチパネル
５ ＬＣＤ
６ 可動電極抵抗膜形成部
７ 可動電極周縁部
８ 電極
９ 固定電極抵抗膜形成部
１０ 固定電極周縁部
１１ 電極
１２ 画像表示部
１３ 抵抗膜形成部
１４ 周縁部
１５ ＬＣＤ画像表示領域輪郭画像
１６ 遮光部分

Claims (4)

1. タッチパネルには該タッチパネルを取り付けるＬＣＤの画像表示領域と一致する形状の抵抗膜形成部と、該抵抗膜形成部の外周の周縁部とを備え、
   前記タッチパネルの抵抗膜形成部は前記ＬＣＤの出光側偏光フィルタの偏光軸と同一偏光軸に形成し、前記周縁部はＬＣＤの出力側偏光フィルタとは直交する偏光軸に形成したことを特徴とするタッチパネル。
2. 前記タッチパネルを前記ＬＣＤに取り付けるとき、前記ＬＣＤを画像表示状態とし、タッチパネルの位置ずれ部分に生じる画像欠損部分を検出し、画像欠損部分が生じないときにタッチパネルが正確にＬＣＤに取り付けられたと判別することを特徴とする請求項１記載のタッチパネルを用いたタッチパネル取り付け方法。
3. 前記タッチパネルを前記ＬＣＤに取り付けるとき、前記ＬＣＤの画像表示領域の輪郭部分のみの画像であるＬＣＤ画像表示領域輪郭画像を表示し、前記ＬＣＤ画像表示領域が全て表示されるときにタッチパネルが正確にＬＣＤに取り付けられたと判別することを特徴とする請求項１記載のタッチパネルを用いたタッチパネル取り付け方法。
4. 前記ＬＣＤ画像表示領域輪郭画像は、ＬＣＤの画像表示領域の最外周の１ピクセルの画像であることを特徴とする請求項３記載のタッチパネル取り付け方法。

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