まず、図1に示したタッチパネル付き表示装置について説明すると、この表示装置は、画像を表示する表示パネル1と、この表示パネル1の観察側に配置された抵抗膜型のタッチパネル10とにより構成されている。
前記表示パネル1は、例えば、図示しないバックライトから照射された光の透過を制御して画像を表示する液晶表示パネルであり、予め定めた間隙を設けて対向配置され、周縁部において枠状のシール材4を介して接合された観察側とその反対側の一対の透明基板2,3と、前記一対の基板2,3の対向する内面それぞれに設けられ、互いに対向する領域により複数の画素を形成する透明電極(図示せず)と、前記一対の基板2,3間の間隙の前記シール材4により囲まれた領域に封入された液晶(図示せず)と、前記一対の基板2,3の外面にそれぞれ配置された偏光板5,6とからなっている。
なお、この液晶表示パネルは、TN型、STN型、非ツイストのホモジニアス型、垂直配向型、ベンド配向型、強誘電性または反強誘電性液晶表示パネルのいずれでもよく、また、一対の基板の内面にそれぞれ複数の画素を形成するための電極を設けたものに限らず、一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素を形成するための第1の電極と、それよりも液晶層側に前記第1の電極と絶縁して形成された複数の細長電極部を有する第2の電極とを設け、これらの電極間に横電界(基板面に沿う方向の電界)を生じさせて液晶分子の配向状態を変化させる横電界制御型のものでもよい。さらに、前記表示パネル1は、液晶表示パネルに限らず、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示パネル等の発光型表示パネルでもよい。
前記タッチパネル10は、前記液晶表示パネル1の観察側に配置され、前記液晶表示パネル1の観察側偏光板5の外面に、透明な粘着材または樹脂からなる接着層7により貼付けられている。
この発明の第1の実施例のタッチパネル10は、図2〜図8のように、互いに対向させて配置された第1と第2の一対の透明基板11,12と、これらの基板11,12のうちの第1の基板、例えばタッチ側基板11の第2の基板(以下、反対側基板という)12と対向する内面に形成された第1の抵抗膜13と、前記反対側基板12の前記タッチ側基板11と対向する内面に形成された第2の抵抗膜14と、前記第1の抵抗膜13の複数の位置にそれぞれ前記第1の抵抗膜13の膜面よりも予め定めた高さに突出させて設けられ、前記タッチ側基板11の外面側からのタッチによる撓み変形によって他方の抵抗膜、つまり反対側基板12の内面に設けられた第2の抵抗膜14に接触し、前記第1の抵抗膜13と前記第2の抵抗膜14とをタッチ部において導通させる複数の突起状接点15と、前記第1の抵抗膜13の前記複数の突起状接点15とは異なる複数の位置にそれぞれ前記突起状接点15と同じ材料により前記突起状接点15と同じ高さに突出させて設けられた複数の突起状スペーサ16と、前記第2の抵抗膜14上に、前記複数の突起状スペーサ16にそれぞれ対応させて予め定めた厚さに形成され、前記突起状スペーサ16の先端と当接し、前記突起状スペーサ16とによって前記一対の基板11,12間の間隙(第1と第2の抵抗膜13,14間の間隙)を前記複数の突起状接点15の高さよりも大きい値に規定する複数のスペーサ受け絶縁層19とを備えている。
前記一対の基板11,12のうちのタッチ側基板11は、矩形形状に形成された0.2〜0.3mmの厚さのガラス板または樹脂フィルムからなっており、反対側基板12は、前記タッチ側基板11と実質的に同じ大きさの矩形形状に形成され、且つその1つの縁部に、前記タッチ側基板11の外方に張出す張出部12aが一体に形成された0.5〜1.1mmの厚さのガラス板からなっている。
なお、図では省略しているが、前記一対の基板11,12にソーダガラス板等を用いる場合は、これらの基板の内面全体に、タッチパネル内部の汚染防止と、前記抵抗膜13,14の密着性を向上させるための透明なSiO2(二酸化珪素)膜を形成し、その上に前記抵抗膜13,14を設けるのが望ましい。
そして、この実施例のタッチパネル10においては、前記タッチ側基板11の内面に、前記複数の突起状接点15及び複数の突起状スペーサ16の配置位置にそれぞれ対応させて、前記突起状接点15及び突起状スペーサ16の高さに対応した高さの複数の透明な突起17,18を設け、前記第1の抵抗膜13を、前記複数の突起17,18を覆って、これらの突起17,18を覆う部分が他の部分よりも突出する形状に形成することにより、この第1の抵抗膜13の前記複数の突起17,18を覆う部分によって前記複数の突起状接点15と前記複数の突起状スペーサ16とを形成している。以下、前記複数の突起17,18のうちの突起状接点15を形成するための複数の突起17を接点用突起、突起状スペーサ16を形成するための複数の突起18をスペーサ用突起という。
前記各接点用突起17及び前記各スペーサ用突起18は、所定の間隔で配置されているとともに、隣接した2つの前記スペーサ用突起18,18の間に2つ以上の接点用突起17が配置されている。
この実施例において、前記各スペーサ用突起18は、所定の方形領域の4つの角部のそれぞれに配置され、前記各接点用突起17は、少なくとも前記方形領域内に、所定の間隔で配置されている。
前記複数の接点用突起17と複数のスペーサ用突起18は、前記タッチ側基板11の内面に、透明なアクリル系の感光性樹脂をスピンコートにより前記接点用突起17及びスペーサ用突起18の高さに対応した厚さに塗布し、その樹脂膜を、前記複数の接点用突起17及び複数のスペーサ用突起18の平面形状及び配列ピッチに対応したパターンの露光マスクを用いて露光処理した後に現像処理することによりパターニングして形成されたものであり、これらの接点用突起17及びスペーサ用突起18は、その全てが同じ高さを有している。
なお、前記樹脂膜は、露光処理後の現像処理において、膜表面に近い側ほど長時間現像液にされるため、前記複数の接点用突起17及び複数のスペーサ用突起18はいずれも、その基部から突出端に向かって径が小さくなった形状に形成される。この実施例では、前記複数の突起状接点15と複数のスペーサ用突起18をそれぞれ、タッチ側基板11面と平行な断面形状が円形で、基部の直径が15〜30μm、高さが2〜5μmのテーパー柱形状に形成している。
また、前記第1と第2の抵抗膜13,14はそれぞれ、プラズマCVD装置により0.05〜0.20μmの膜厚に成膜されたITO膜等の透明導電膜からなっており、これらの抵抗膜13,14のうちの前記タッチ側基板11の内面に前記複数の接点用突起17及び複数のスペーサ用突起18を覆って成膜された第1の抵抗膜13の前記複数の接点用突起17を覆う部分により複数の突起状接点15が形成され、前記複数のスペーサ用突起18を覆う部分により複数の突起状スペーサ16が形成されている。
なお、図5〜図8では、前記複数の接点用突起17及び複数のスペーサ用突起18の高さを大きく誇張しているが、これらの接点用突起17及びスペーサ用突起18の周面の傾斜角(タッチ側基板11面に対する角度)は、実際には40°〜50°であり、したがって、第1の抵抗膜13を、前記複数の接点用突起17及び複数のスペーサ用突起18の全体を覆って均一な膜厚に成膜し、前記複数の突起状接点15及び複数の突起状スペーサ16を形成することができる。
また、前記反対側基板12の内面に形成された第2の抵抗膜14上に前記複数の突起状スペーサ16にそれぞれ対応させて設けられた複数のスペーサ受け絶縁層19は、例えば膜厚が0.5μmの透明なSiO2(二酸化珪素)膜またはアクリル系の透明な樹脂膜により、前記突起状スペーサ16の先端の面積よりも大きい面積を有する円形膜状に形成されている。
なお、SiO2膜からなるスペーサ受け絶縁層19は、前記第2の抵抗膜14の上にスパッタ装置によりSiO2膜を成膜し、そのSiO2膜を、フォトリソグラフィ法によるエッチングマスクの形成及びその後のエッチングによってパターニングすることにより形成する。
また、樹脂膜からなるスペーサ受け絶縁層19は、前記第2の抵抗膜14の上にアクリル系の感光性樹脂をスピンコートにより塗布し、その樹脂膜を、前記複数のスペーサ受け絶縁層19の平面形状及び配列ピッチに対応したパターンの露光マスクを用いて露光処理した後に現像処理することによりパターニングして形成する。
前記一対の基板11,12は、これらの基板11,12の内面それぞれに形成された前記第1と第2の抵抗膜13,14を対向させ、且つ、前記タッチ側基板11の内面に設けられた複数の突起状スペーサ16の先端を、前記反対側基板12の内面の第2の抵抗膜14上に形成された複数のスペーサ受け絶縁層19に当接させ、前記タッチ側基板11の内面に設けられた複数の突起状接点15の突出端をそれぞれ、前記第2の抵抗膜14に対して前記複数のスペーサ受け絶縁層19の厚さに対応した間隙を設けて対向させた状態で、これらの基板11,12の周縁部の間に配置され、前記一対の基板11,12間の間隙をその全周にわたってシールする枠状のシール材26により接合されており、前記一対の基板11,12間の前記シール材26により囲まれた間隙に、絶縁性液体30が封入されている。
この実施例のタッチパネル10は、前記枠状のシール材26によるシール部よりも内側の矩形状領域を、タッチ入力を行なうためのタッチエリア31としたものであり、前記第1と第2の抵抗膜13,14はそれぞれ、前記タッチエリア31よりも大きく、且つ前記シール部の外形よりも小さい矩形形状に形成されている。
そして、前記複数の突起状スペーサ16は、前記枠状のシール材26により囲まれた領域、つまり前記タッチエリア31に対応する領域内に、前記各スペーサ用突起18の配置に対応して、所定の方形領域、例えば正方形領域の4つの角部のそれぞれに配置されており、前記複数の突起状接点15は、前記タッチエリア31に対応する領域内に、前記各接点用突起17の配置に対応して、隣接した2つの柱状スペーサ16,16の間に2つ以上ずつ配置されている。
この実施例において、前記複数の突起状接点15は、互いに直交する2つの方向、例えば前記タッチエリア31の左右方向と上下方向とにそれぞれ予め定めたピッチで、且つ前記2つの方向の各接点列中にそれぞれ、予め定めた数の突起状接点15毎に1つの突起状接点15を省略した複数の無接点部を設けた配列パターンで配置されており、前記複数の突起状スペーサ16は、前記複数の無接点部に配置されている。図3では、前記突起状接点15と突起状スペーサ16とを区別しやすいように、突起状スペーサ16を黒く塗りつぶしている。
例えば、前記複数の突起状接点15は、前記2つの方向(タッチエリア31の左右方向と上下方向)にそれぞれ、0.05mm、0.1mm、0.2mmのいずれかのピッチP1で配列され、前記突起状接点15を省略した複数の無接点部にそれぞれ設けられた前記複数の突起状スペーサ16は、前記2つの方向にそれぞれ、2mmまたは4mmのピッチP2で配置されている。
なお、図3及び図5〜図7では、便宜上、5個の突起状接点15毎に1つの突起状スペーサ16を配置しているが、前記複数の突起状接点15のピッチP1と前記複数の突起状スペーサ16のピッチP2とがP1=0.05mm、P2=2mmの場合は、38個の突起状接点15毎に1つの突起状スペーサ16が配置され、P1=0.2mm、P2=4mmの場合は、18個の突起状接点15毎に1つの突起状スペーサ16が配置される。
また、前記反対側基板12の張出部12aには、前記タッチ側基板11に設けられた第1の抵抗膜13の一方の方向、例えば前記タッチエリア31の左右方向(以下、X軸方向という)の両端と、前記反対側基板12に設けられた第2の抵抗膜14の前記一方の方向に対して直交する方向、つまり前記タッチエリア31の上下方向(以下、Y軸方向という)の両端とをそれぞれ図11に示したタッチパネル駆動回路33に接続するための複数、例えば4つの駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bが設けられている。
さらに、前記駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bが設けられた反対側基板12の内面には、前記タッチ側基板11に設けられた第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の縁部にそれぞれ対向する複数の第1の電極20a,20bと、前記反対側基板12に設けられた前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端の縁部にそれぞれ形成された複数の第2の電極21a,21bと、前記複数の第1の電極20a,20b及び前記複数の第2の電極21a,21bを前記張出部12aに設けられた4つの駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bにそれぞれ接続するための複数の配線24a,24b,25a,25bとが設けられている。
また、前記タッチ側基板11に設けられた第1の抵抗膜13は、前記X軸方向の両端の辺部がそれぞれ前記枠状のシール材26によるシール部に位置し、X軸方向に対して直交するY軸方向の両端の辺部がそれぞれ前記シール部よりも内方に位置する形状に形成され、前記反対側基板12に設けられた第2の抵抗膜14は、前記X軸方向の両端の辺部がそれぞれ前記シール部よりも内方に位置し、前記Y軸方向の両端の辺部がそれぞれ前記シール部の近傍または前記シール部に対応する形状に形成されている。
そして、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部にそれぞれ対向する複数の第1の電極20a,20bは、前記シール部に設けられており、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端の辺部にそれぞれ形成された複数の第2の電極21a,21bは、前記第2の抵抗膜14の上に積層されている。
なお、この実施例のタッチパネル10は、前記第1の電極20a,20bを、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端の辺部と他端の辺部とにそれぞれ対向させて1つずつ設け、前記第2の電極21a,21bを、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端の辺部と他端の辺部とにそれぞれ対向させて1つずつ設けたものであり、前記2つの第1の電極20a,20bは、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部の略全長にそれぞれ対向させて連続した帯形状に形成され、前記2つの第2の電極21a,21bは、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端の辺部の略全長にわたって連続した帯形状に形成されている。
前記2つの第1の電極20a,20bと前記2つの第2の電極21a,21bは、前記シール部に対応する部分に設けられた複数(この実施例では4本)の配線24a,24b,25a,25bにより、前記張出部12aに設けられた4つの駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bにそれぞれ接続されている。
なお、前記第1の電極20a,20b及び第2の電極21a,21bと、前記駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bと、前記配線24a,24b,25a,25bは、前記反対側基板12上または前記第2の抵抗膜14上に、モリブデンからなる第1層と、アルミニウム系合金からなる第2層と、モリブデンからなる第3膜とを積層して成膜し、この3層の積層膜をパターニングして形成されている。
そして、前記第1の抵抗膜13の前記X軸方向の両端の辺部と前記2つの第1の電極20a,20bとはそれぞれ、前記シール部において導電性部材により接続されている。この実施例において、前記シール部は、前記枠状のシール材26と、このシール材26中に、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部と前記2つの第1の電極20a,20bとを接続するための導電性部材として分散された、前記一対の基板11,12間の間隙に対応する直径を有する複数の球状の導電性粒子27とからなっている。
前記シール材26は、前記一対の基板11,12のいずれか一方の内面上に、前記反対側基板12の張出部12aが形成された側とは反対側の縁部に対応する辺部を部分的に欠落させて液体注入口28を設けた形状に印刷されており、前記一対の基板11,12は、前記タッチ側基板11の内面に設けられた前記複数の突起状スペーサ16をそれぞれ、反対側基板12の内面の第2の抵抗膜14上に設けられた複数のスペーサ受け絶縁層19に当接させることにより、これらの基板11,12間の間隙を前記複数の突起状スペーサ16と前記複数のスペーサ受け絶縁層19とにより規定され、その状態で前記シール材26を硬化させることにより、前記シール材26を介して接合されている。
そして、前記タッチ側基板11に設けられた第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部と、前記反対側基板12に前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部にそれぞれ対向させて設けられた2つの第1の電極20a,20bとは、前記一対の基板11,12を前記シール材26を介して接合することにより、前記シール材26中に分散された球状の導電性粒子27のうちの前記第1の抵抗膜13と前記第1の電極20a,20bとの間に挟持された複数の前記導電性粒子27によって電気的に接続されている。
また、前記一対の基板11,12間の前記シール材26により囲まれた間隙に封入された絶縁性液体30は、密閉されたチャンバ内において、前記チャンバ内を真空状態にして前記液体注入口28を前記絶縁性液体30の浴に浸し、その状態でチャンバ内を大気圧に戻すことにより、前記チャンバ内と前記一対の基板11,12間の間隙内との圧力差によって前記絶縁性液体30を前記液体注入口28から前記一対の基板11,12間の間隙に注入することにより充填され、前記液体注入口28は、前記絶縁性液体30の充填後に封止樹脂29によって封止される。
前記絶縁性液体30は、前記一対の基板11,12との光の屈折率の差が0.1以下の透明な液体である。すなわち、前記一対の基板11,12がそれぞれガラス板である場合、これらの基板11,12の屈折率は約1.5であり、前記絶縁性液体30は、約1.4〜1.5の範囲の屈折率を有している。この絶縁性液体30は、前記一対の基板11,12の屈折率により近い屈折率、つまり約1.5の屈折率を有しているのが好ましい。
この実施例では、前記絶縁性液体30として、常温で光学的に等方性な材料、例えば、5℃以上の温度においてアイソトロピック相を示す液晶(N−I点が5℃未満のネマティック液晶)を前記一対の基板11,12間の間隙に封入している。このような特性の液晶としては、具体的には、2〜3つのシクロヘキサンまたはベンゼン環と、その両端にアルキル基を有し、誘電視異方性を実質的に持たない液晶材料を用いることができる。
前記タッチパネル10は、図7のように、前記タッチ側基板11の外面側から指先32等によってタッチ入力されるものであり、タッチ入力が行われると、前記タッチ側基板11がその外面側からのタッチにより内面方向に撓み変形し、前記タッチ側基板11の内面の複数の位置にそれぞれ設けられた複数の突起状接点15のうちのタッチ部(タッチ側基板11の撓み変形部)の突起状接点15が反対側基板12の内面の第2の抵抗膜14に接触し、前記第1の抵抗膜13と前記第2の抵抗膜14とがタッチ部において局部的に導通する。
このタッチパネル10は、タッチ側基板11の内面に、複数の突起状接点15と複数の突起状スペーサ16とを、前記タッチ側基板11の内面に設けられた第1の抵抗膜13の膜面に対して同じ高さに突出させて設け、反対側基板12の内面に設けられた第2の抵抗膜14上に、前記複数の突起状スペーサ16にそれぞれ対応させて、予め定めた厚さに形成された複数のスペーサ受け絶縁層19を設け、前記複数の突起状スペーサ16を前記複数のスペーサ受け絶縁層19にそれぞれ当接させることにより、これらの突起状スペーサ16とスペーサ受け絶縁層19とによって前記一対の基板11,12間の間隙を前記複数の突起状接点15の高さよりも大きい値に規定しているため、前記複数の突起状接点15と前記第2の抵抗膜14との間のギャップΔd(図8参照)は、前記スペーサ受け絶縁層19の厚さと同じである。
そのため、前記第1の抵抗膜13と第2の抵抗膜14とをタッチ部において局部的に導通させるのに必要なタッチ側基板11の撓み変形量を、前記一対の基板11,12間の間隙よりも充分に小さくすることができる。
すなわち、例えば前記複数の突起状接点15及び複数の突起状スペーサ16の第1の抵抗膜13の膜面(突起状接点15及び突起状スペーサ16以外の部分の膜面)からの突出高さが3.5μm、前記複数のスペーサ受け絶縁層19の厚さが0.5μmである場合、前記一対の基板11,12間の間隙は4.0μm、前記複数の突起状接点15と前記第2の抵抗膜14との間のギャップΔdは0.5μmであり、前記第1の抵抗膜13と第2の抵抗膜14とをタッチ部において局部的に導通させるのに必要なタッチ側基板11の撓み変形量、つまり前記複数の突起状接点15と前記第2の抵抗膜14との間のギャップΔd(0.5μm)は、前記一対の基板11,12間の間隙(4.0μm)よりも充分に小さい。
そのため、前記タッチパネル10によれば、前記タッチ側基板11のタッチにより撓み変形した部分における透過光の屈折を小さくすることができ、したがって、図1に示したタッチパネル付き表示装置は、表示パネル1の表示画像を、前記タッチ側基板11の撓み変形した部分においても歪みをほとんど生じさせること無く観察させることができる。
また、前記タッチパネル10は、前記第1の抵抗膜13と第2の抵抗膜14とをタッチ部において局部的に導通させるのに必要なタッチ側基板11の撓み変形量が小さいため、タッチ入力を僅かな押圧力で行うことができ、したがって、軽いタッチ感を得ることができる。
さらに、前記タッチパネル10は、前記一対の基板11,12間の間隙に、絶縁性液体30を封入しているため、このタッチパネル10を透過する光の基板11,12と絶縁性液体30の層との見かけ上の界面、つまり前記抵抗膜13,14が介在した界面での反射や屈折を小さくすることができ、したがって、前記表示パネル1の表示画像を充分な明るさで観察させることができる。
すなわち、前記一対の基板11,12の内面にはそれぞれTIO膜等からなる抵抗膜13,14が設けられているため、前記タッチパネル10を透過する光は、タッチ側基板11と第1の抵抗膜13との界面及び反対側基板12と第2の抵抗膜14との界面と、前記第1及び第2の抵抗膜13,14と一対の基板11,12間の間隙との界面とで反射するか、或いはこれらの界面で屈折する。
しかし、前記タッチパネル10は、前記一対の基板11,12間の間隙に絶縁性液体30を封入しているため、前記間隙が屈折率が1の空気層である場合に比べて、前記第1及び第2の抵抗膜13,14と一対の基板11,12間の間隙との屈折率の差が小さい。なお、ITO膜等からなる前記抵抗膜13,14の屈折率は約1.8であり、前記絶縁性液体30の屈折率は上述したように約1.4〜1.5の範囲であるため、前記抵抗膜13,14と前記絶縁性液体30との屈折率の差は、約0.4〜0.3の範囲である。
そのため、前記タッチパネル10は、前記基板11,12と前記絶縁性液体30の層とのそれぞれの見かけ上の界面での光の反射及び屈折が、前記間隙が屈折率が1の空気層である場合に比べて少ない。
前記絶縁性液体30は、前記一対の基板11,12との屈折率差が0.1以下の液体が好ましく、このような屈折率の液体を封入することにより、前記基板11,12と絶縁性液体30の層との見かけ上の界面での光の屈折を、より効果的に小さくすることができる。
すなわち、前記一対の基板11,12それぞれの屈折率は約1.5、前記絶縁性液体30の屈折率は約1.4〜1.5の範囲、前記抵抗膜13,14の屈折率は約1.8であるため、前記タッチパネル10に一方の方向、例えば反対側基板12の外面から入射した光は、前記反対側基板12と第2の抵抗膜14との界面で、タッチパネル10の法線方向に対する角度が大きくなる方向に屈折し、前記第2の抵抗膜14と絶縁性液体30の層との界面で、前記法線方向に対する角度が小さくなる方向に屈折し、さらに、前記絶縁性液体30の層と第1の抵抗膜13との界面で、前記法線方向に対する角度が大きくなる方向に屈折し、前記第1の抵抗膜13とタッチ側基板11との界面で、前記法線方向に対する角度が小さくなる方向に屈折する。
しかし、前記第1と第2の抵抗膜13,14はそれぞれ膜厚が0.05〜0.20μmの極く薄い膜であるため、第2の抵抗膜14と反対側基板12及び絶縁性液体30の層との2つの界面の一方における光の入射位置と他方の界面における出射位置とのずれと、第1の抵抗膜13と絶縁性液体30の層及びタッチ側基板11との2つの界面の一方における光の入射位置と他方の界面における出射位置とのずれは、いずれも無視することができる。
したがって、前記タッチパネル10における光の入射位置と出射位置とのずれは、実質的に、一対の基板11,12と絶縁性液体30との屈折率の差に対応し、その屈折率差が0.1以下であれば、前記基板11,12と絶縁性液体30の層との見かけ上の界面での屈折を効果的に小さくすることができる。
前記絶縁性液体30は、常温で光学的に等方性な材料、例えば、5℃以上の温度においてアイソトロピック相を示す液晶が望ましく、この液晶を封入することにより、常温での基板11,12と絶縁性液体30の層との見かけ上の界面での反射や屈折を小さくすることができる。
なお、前記絶縁性液体30としては、前記常温で光学的に等方性な材料以外に、沸点が100℃以上の有機または無機の絶縁性の液状物質、具体的には、ブタノール、トルエン、キシレン、イソブチルアルコール、イソペプンチルアルコール、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、テトラクロルエチレン、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、エチレングリコールモノエーテル、エチレングリコールモノエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、テレビンオイル等の有機の液状物質、またはシリコンオイル等の無機の液状物質を用いることができる。
また、前記タッチパネル10は、前記タッチ側基板11の内面に、透明な感光性樹脂により形成された複数の接点用突起17と複数のスペーサ用突起18とを設け、これらの突起17,18を覆って透明導電膜からなる第1の抵抗膜13を設けることにより、前記第1の抵抗膜13の前記複数の接点用突起17を覆う部分によって複数の突起状接点15を形成し、前記第1の抵抗膜13の前記複数のスペーサ用突起18を覆う部分によって複数の突起状スペーサ16を形成し、前記タッチ側基板11の内面に設けられた透明導電膜からなる第2の抵抗膜14の上に、透明なSiO2膜または透明な樹脂膜からなる複数のスペーサ受け絶縁層19を形成しているため、例えば前記タッチ側基板11の内面に前記第1の抵抗膜13を形成し、その上に導電性金属により複数の接点を形成する場合のように、これらの接点によって透過光が遮られることは無く、したがって、前記表示パネル1の表示画像を、前記複数の突起状接点15及び突起状スペーサ16に対応する部分に黒点を生じさせること無く観察させることができる。
しかも、前記タッチパネル10は、前記複数の突起状接点15と複数の突起状スペーサ16とを、同じ材料により同じ高さに形成しているため、図9及び図10に示した比較例のタッチパネル110における製品毎(タッチパネル毎)のタッチ感のばらつきを少なくすることができる。
図9に示した比較例のタッチパネル110は、タッチ側基板11の内面に、複数の接点用突起17を設け、これらの接点用突起17を覆って第1の抵抗膜13を設けることにより、前記複数の接点用突起17と前記第1の抵抗膜13の前記接点用突起17を覆う部分とにより複数の突起状接点15を形成し、前記第1の抵抗膜13の上に、絶縁性の柱状スペーサ116を前記突起状接点15よりも高く突出させて設けたものであり、この比較例のタッチパネル110では、前記複数の柱状スペーサ116を、反対側基板12の内面に設けられた第2の抵抗膜14に当接させて一対の基板11,12間の間隙を規定し、前記複数の突起状接点15と前記第2の抵抗膜14との間のギャップΔdを、前記突起状接点15と柱状スペーサ116との高さの差に対応した値に設定している。なお、この比較例のタッチパネル110の他の構成は、上記実施例のタッチパネル10と同じである。
この比較例のタッチパネル110において、前記複数の突起状接点15と前記柱状スペーサ116は、タッチ側基板11の内面に、感光性樹脂のスピンコートによる塗布とその樹脂膜の露光及び現像処理により複数の接点用突起17を形成し、これらの接点用突起17を覆って第1の抵抗膜13を成膜することにより前記複数の突起状接点15を形成し、その後に、前記第1の抵抗膜13の上に、感光性樹脂のスピンコートによる塗布とその樹脂膜の露光及び現像処理により前記複数の柱状スペーサ116を形成する工程で形成される。
この比較例のタッチパネル110は、前記複数の突起状接点15と前記柱状スペーサ116とを別工程で形成するため、製品毎の複数の突起状接点15と第2の抵抗膜14との間のギャップΔdの誤差が大きい。
すなわち、前記複数の接点用突起17と前記複数の柱状スペーサ116は上記工程で形成されるため、1つの製品内では、複数の接点用突起17の高さが一定であり、また複数の柱状スペーサ116の高さも一定であるが、前記感光性樹脂の塗布工程毎の塗布厚を常に同じにすることは難しいため、製造された製品毎の突起状接点15の高さと柱状スペーサ116の高さにはある程度の誤差があり、この突起状接点15の高さの誤差と、柱状スペーサ116の高さの誤差とが、製品毎の突起状接点15と第2の抵抗膜14との間のギャップΔdのばらつきになる。
例えば、実際に形成された突起状接点15の高さの設計値に対する誤差と、実際に形成された柱状スペーサ116の高さの設計値に対する誤差とをそれぞれ5%とすると、前記突起状接点15の高さの設計値が3.5μmであるときの実際に形成された突起状接点15の高さは、3.5μm±5%=3.325〜3.675μmであり、前記柱状スペーサ116の高さの設計値が4.0μmであるときの実際に形成された柱状スペーサ116の高さは、4.0μm±5%=3.8〜4.2μmである。
そのため、前記比較例のタッチパネル110は、複数の突起状接点15の高さの誤差と、複数の柱状スペーサ116の高さの誤差とにより、前記突起状接点15と第2の抵抗膜14との間のギャップΔdに、設計値(Δd=4.0μm−3.5μm=0.5μm)に対して±0.375μmの範囲の誤差が生じる。
例えば、複数の突起状接点15が3.325μmの高さに形成され、複数の柱状スペーサ116が4.2μmの高さに形成された製品は、Δd=4.2μm−3.325μm=0.875μmであり、前記ギャップΔdが設計値(Δd=0.5μm)に対して0.375μm大きい。そのため、この製品は、タッチ側基板11を強いタッチ力で大きく撓み変形させなければならず、タッチ感が重い。
また、前記複数の突起状接点15が3.675μmの高さに形成され、前記複数の柱状スペーサ116が3.8μmの高さに形成された製品は、Δd=3.8μm−3.675μm=0.125μmであり、前記ギャップΔdが設計値(Δd=0.5μm)に対して0.375μm小さい。そのため、この製品は、タッチ感が軽過ぎ、タッチ側基板11に軽く触れた程度でも突起状接点15が第2の抵抗膜14に接触して誤入力を生じることがある。
前記比較例のタッチパネル110に対して、上記実施例のタッチパネル10は、前記複数の突起状接点15と複数の突起状スペーサ16とを、同じ材料により同じ高さに形成しているため、製品毎の突起状接点15及び突起状スペーサ16の高さに誤差があっても、1つの製品における突起状接点15と突起状スペーサ16の高さには差がない。
そのため、上記実施例のタッチパネル10は、製品毎の突起状接点15と第2の抵抗膜14との間のギャップΔdの誤差が、前記スペーサ受け絶縁層19の厚さの誤差の範囲内である。
例えば、このタッチパネル10において、実際に形成されたスペーサ受け絶縁層19の厚さの設計値に対する誤差を5%とすると、スペーサ受け絶縁層19の厚さの設計値が0.5μmであるときの実際に形成されたスペーサ受け絶縁層19の厚さは、0.5μm±5%=0.475〜0.525μmである。
すなわち、このタッチパネル10は、前記突起状接点15と第2の抵抗膜14との間のギャップΔdの設計値が0.5μmの場合で、製品毎の前記ギャップΔdの設計値に対す誤差が、±0.025μmの極く小さい範囲であり、したがって、製品毎のタッチ感のばらつきを少なくすることができる。
上記実施例のタッチパネル10において、前記複数のスペーサ受け絶縁層19は、上述したように、SiO2膜と樹脂膜のいずれにより形成してもよいが、SiO2膜は、スパッタ装置により高精度の膜厚に成膜することができる。
したがって、前記複数のスペーサ受け絶縁層19はSiO2膜により形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記スペーサ受け絶縁層19の厚さの誤差、つまり製品毎の前記ギャップΔdをほとんど無くし、製品毎のタッチ感のばらつきを、より効果的に少なくすることができる。
前記タッチパネル10は、前記タッチ側基板11がその外面側からのタッチにより内面方向に撓み変形し、前記複数の突起状接点15のうちのタッチ部の突起状接点15が反対側基板12の内面の第2の抵抗膜14に接触し、前記第1の抵抗膜13と前記第2の抵抗膜14とがタッチ部において導通するため、図11に示したタッチパネル駆動回路33により、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加し、前記第1の抵抗膜13に電圧を印加したときの第2の抵抗膜14の一端の電圧値と、前記第2の抵抗膜14に電圧を印加したときの前記第1の抵抗膜13の一端の電圧値とを測定することにより、これらの電圧値に基づいて、タッチ点のX軸方向とY軸方向の座標を検出することができる。
前記タッチパネル駆動回路33は、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間とに一定値の電圧を交互に印加するための電圧印加回路34と、前記第1の抵抗膜13がタッチ側基板11の撓み変形した部分の突起状接点15を介して前記第2の抵抗膜14と導通したときに、前記電圧印加回路34上の予め定めた点と前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端または前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端との間に生じる電圧を測定する電圧測定系42と、この電圧測定系42の測定値に基づいてタッチ点の座標を検出する座標検出手段47とを備えている。
前記電圧印加回路34は、定電圧電源35と、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端と前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端とにそれぞれ接続された第1の抵抗膜接続配線36,37を介して、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端と前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端とに前記定電圧電源35の一方の極(図では−極)の電圧を選択的に供給する第1の接続切換スイッチ38と、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の他端と前記第2の抵抗膜14のY軸方向の他端とにそれぞれ接続された第2の抵抗膜接続配線39,40を介して、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の他端と前記第2の抵抗膜14のY軸方向の他端とに前記定電圧電源35の他方の極(図では+極)の電圧を選択的に供給する第2の接続切換スイッチ41とからなっている。なお、図2に示した定電圧電源35は直流電源であるが、この定電圧電源35は交番する電圧を供給する電源でもよい。
また、前記電圧測定系42は、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端と前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端とにそれぞれ接続された第3の抵抗膜接続配線43,44を介して、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端と前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端の電圧を電圧測定手段46に選択的に供給する第3の接続切換スイッチ45と、前記定電圧電源35の一方の極(図では−極)と前記第3の接続切換スイッチ45との間に介在された電圧測定手段46とにより構成されている。
前記電圧印加回路34は、図示しない制御手段により、予め設定された周期、例えば0.1秒周期で、前記第1と第2の接続切換スイッチ38,41を、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端を前記定電圧電源35に接続する側(図11の状態)と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端を前記定電圧電源35に接続する側とに切換えられ、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間とに前記定電圧電源35の一定値の電圧を交互に印加する。
また、前記座標検出手段47は、前記図示しない制御手段により制御され、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段46の測定値に基づいて前記タッチ点のX軸方向の座標(以下、X座標という)を検出し、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間に前記電圧を印加したときの前記電圧測定手段46の測定値に基づいて前記タッチ点のY軸方向の座標(以下、Y座標という)を検出する。
前記電圧測定手段46の測定値に基づく前記タッチ点のX,Y座標の検出は、次のような演算により行なう。
前記定電圧電源35の電圧値をV0、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端のX座標値を0、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の他端のX座標値を1、前記タッチ点のX座標をx、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間の抵抗値をrx、前記電圧測定手段46の内部抵抗値をRとすると、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間に前記電圧V0を印加したときの前記電圧測定手段46の測定電圧値V(x)は、
rx≪Rであるため、
V(x)=V0(1−x)
で表すことができる。
また、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端のY座標値を0、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の他端のY座標値を1、前記タッチ点のY座標をy、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間の抵抗値をryとすると、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間に前記電圧V0を印加したときの前記電圧測定手段46の測定電圧値V(y)は、
ry≪Rであるため、
V(y)=V0(1−y)
で表すことができる。
したがって、前記タッチ点のX座標xとY座標yは、
x=1−V(x)/V0
y=1−V(y)/V0
により求めることができる。
また、上記タッチパネル10は、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部の略全長にそれぞれ対向させて、連続した帯形状に形成された2つの第1の電極20a,20bを設け、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端の辺部に、前記辺部の略全長にわたって連続した帯形状に形成された2つの第2の電極21a,21bを設け、これらの第1の電極20a,20b及び第2の電極21a,21bをそれぞれ配線24a,24b,25a,25bにより反対側基板12の張出部12aに設けられた駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bに接続しているため、前記タッチパネル駆動回路33によって前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間とに交互に印加される電圧を、前記第1の抵抗膜13及び第2の抵抗膜14の略全域に均等に作用させ、前記タッチ点のX座標xとY座標yを高精度に検出することができる。
そのため、図1に示したタッチパネル付き表示装置は、表示パネル1に複数のキーパターンを表示させ、前記タッチパネル10の前記複数のキーパターンに対応した部分を選択的にタッチするキーボード的なタッチ入力の他に、例えば、前記表示パネル1に画像を表示させ、前記タッチパネル10の任意の点をタッチすることにより、前記表示パネル1にタッチ点を中心とした拡大画像を表示させたり、前記タッチパネル10上においてタッチ点を任意の方向に移動させることにより、前記表示パネル1の表示画像をスクロールさせたりすることができる。
なお、上記実施例では、前記第1の電極20a,20bと第2の電極21a,21bとをそれぞれ連続した帯形状に形成しているが、前記第1の電極20a,20b及び第2の電極21a,21bは、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部の略全長及び前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端の辺部の略全長にそれぞれ対応させて、予め定めたピッチで断続的に設けてもよく、その場合も、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端間と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端間とに交互に印加される電圧を、前記第1の抵抗膜13及び第2の抵抗膜14の略全域に均等に作用させ、タッチ点のX座標xとY座標yを高精度に検出することができる。
このように、前記第1の電極20a,20b及び第2の電極21a,21bを、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の両端の辺部の略全長及び前記第2の抵抗膜14のY軸方向の両端の辺部の略全長にそれぞれ対応させて断続的に設ける場合は、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の一端の辺部に対向する複数の第1の電極同士と、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の他端の辺部に対向する複数の第1の電極同士と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の一端の辺部に対向する複数の第2の電極同士と、前記第2の抵抗膜14のY軸方向の他端の辺部に対向する複数の第2の電極同士をそれぞれ共通接続し、前記反対側基板12の張出部12aに設けられた複数の駆動回路接続端子22a,22b,23a,23bに複数の配線24a,24b,25a,25bを介して接続すればよい。
さらに、上記実施例では、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の他端の縁部と、これらの端部に対向させて設けられた前記複数の第1の電極20a,20bとを、前記シール材26中に分散された球状の導電性粒子27により電気的に接続しているが、前記第1の抵抗膜13のX軸方向の他端の辺部と前記複数の第1の電極20a,20bとは、そのいずれか一方の上に、前記シール材26によるシール部に対応させて柱状の導電性部材を設けることにより、この導電性部材を介して電気的に接続してもよい。