JP5645511B2 - タッチパネル及びこのタッチパネルを用いる電子装置 - Google Patents

タッチパネル及びこのタッチパネルを用いる電子装置 Download PDF

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Description

本発明は、タッチパネルに関し、特にカーボンナノチューブ導電層を採用する抵抗式タッチパネル及びこのタッチパネルを用いる電子装置に関するものである。
図1に示したように、従来の抵抗式タッチパネルは、互いに重畳される第一導電性フィルム1及び第二導電性フィルム2を備える。前記第一導電性フィルム1及び前記第二導電性フィルム2の表面には、透明導電材料からなる導電層が設置されている。前記第一導電性フィルム1の左右両側には、互いに平行する2つの第一電極3a、3bが設置され、前記第二導電性フィルム2の上下両側には互いに平行する第二電極4a、4bが設置されている。前記第一電極3bを電流源5に電気接続させて、前記第一導電性フィルム1がタッチされる前に一定の電位(V+)を保持するようにして、前記第二電極4bは抵抗6を介して接地するか、または前記第二電極4bに比較的低い電位を接続させて、前記第二導電性フィルム2が比較的低い電位を保持するようにする。
タッチ部位を測定するために、前記第一電極3a、3bを比較器7に電気接続させ、前記第二電極4a、4bを比較器8に電気接続させる。前記タッチパネルがタッチされない場合、前記第一導電性フィルム1におけるX軸の電位差(Vx)は0ボルトであり、前記第二導電性フィルム2におけるY軸の電位差(Vy)も0ボルトである。使用者が前記タッチパネルのC点をタッチして、前記第一導電性フィルム1が変形されて前記第二導電性フィルム2に接触する場合、X軸の電位差(Vx’)及びY軸の電位差(Vy’)は、それぞれV+〜0の間の値になる。従って、従来の四線式の抵抗式タッチパネルは、前記X軸の電位差(Vx’)及び前記Y軸の電位差(Vy’)に基づいて、所定の転換方式で接触点CのX軸及びY軸の座標を計算することができる。
説明を簡略化するために、以下、X軸の座標を計算することだけを例として説明する。図1に示したように、X軸の座標(d)と第一導電性フィルム1の幅(D)との比率は、以下の式(A)を満足する。
Figure 0005645511
filmは、前記第一導電性フィルム1及び前記第二導電性フィルム2の表面抵抗を指し、Rcontactは、接触抵抗を指し、Rlineは、前記第一電極3a、3bと前記比較器7を連結する導線の抵抗を指す(特許文献1及び特許文献2を参照)。
従来の導電性フィルムは、透明材料として酸化インジウム・スズ(ITO)を採用し、前記ITOによる導電性フィルムの表面抵抗は30〜100Ω/□である。測定誤差を低減するためには、前記接触抵抗(Rcontact)及び前記導線の抵抗(Rline)を15Ωより小さくしなければならない。換言すると、前記接触抵抗(Rcontact)を改善できない状況下で、前記導線の抵抗(Rline)が小さければ小さいほど(即ち、外周導線の直径が大きいほど)、測定されるX軸の座標はより正確となる。
消費者の製品に対する要求が高くなることにより、携帯電話又はデジタルカメラのような電子製品において、枠(frame)の幅が狭いことが要求されている。しかし、透明材料である酸化インジウム・スズ(ITO)の材料特性に限定されて、外周導線の直径が所定値より大きくなければならないため、タッチパネルの枠の幅をより低減できないか、又は高解析度の電子監視システムが必要になるので、製品を設計する場合に制限を受けている。
米国特許第4672153号明細書 米国特許第4897511号明細書 台湾特許出願公開4897511号明細書
以上の問題点に鑑みて、本発明は、枠の幅が狭いタッチパネル及びこのタッチパネルを用いる電子装置を提供することを目的とする。
前記問題を解決するために、本発明に係るタッチパネルは、表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、を備えてなる。前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層と前記第二導電層とが重畳された区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は幅が100μm〜1mmである縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置し、且つ前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有する。
また、本発明に係るタッチパネルは、表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、を備えてなる。前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層及び前記第二導電層が重畳される区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は幅が100μm〜1mmである縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置し、前記第一導電層及び前記第二導電層の表面抵抗は、1kΩ/□〜800kΩ/□である。
また、本発明に係る電子装置は、本体と、表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、を備え、前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層及び前記第二導電層が重畳される区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置するタッチパネルと、を備えてなる。前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有し、前記縁部区域の幅は、100μm〜1mmである。
また、本発明に係る電子装置は、本体と、前記本体に対して移動するように設置された表示装置と、前記表示装置の表示部に設置され、且つ表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、を備え、前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層及び前記第二導電層が重畳される区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置するタッチパネルと、を備えてなる。前記第一導電層及び前記第二導電層の表面抵抗は、1kΩ/□〜800kΩ/□であり、前記縁部区域の幅は、100μm〜1mmである。
本発明に係るタッチパネル及び電子装置において、異なる導電層材料を採用することで、タッチパネル及び電子装置の信頼性を向上する一方、導電層の高い抵抗の特性によってタッチパネルの枠(縁部区域)の幅を大幅縮小することができるので、タッチパネルの異なる設計要求を満足させることができる。
従来の4線式の抵抗式タッチパネルの構造を示す図である。 本発明に係る抵抗式タッチパネルの分解図である。 図2に示す抵抗式タッチパネルの第一導電性フィルムの平面図である。 図2に示す抵抗式タッチパネルの第二導電性フィルムの平面図である。 図2に示すタッチパネルを用いる携帯電話の分解図である。 図2に示すタッチパネルを用いるノートパソコンを示す図である。
以下、図面に基づいて、本発明に係るタッチパネル及びこのタッチパネルを用いる電子装置について詳細に説明する。
図2は、本発明に係る抵抗式タッチパネル200の分解図である。
前記タッチパネル200は、第一導電性フィルム210と、前記第一導電性フィルム210に重畳設置される第二導電性フィルム220と、前記第一導電性フィルム210及び前記第二導電性フィルム220を固着する環形接着層230と、を備える。前記環形接着層230の中空部には、複数の絶縁素子(Spacer)232が均一に分布されている。前記絶縁素子232は、前記第一導電性フィルム210と前記第二導電性フィルム220とが、一定の間隔を維持するようにする。
前記第一導電性フィルム210は、第一基板211と、前記第一基板211の表面に設置される第一接着層212と、前記第一接着層212により前記第一基板211に固着される第一導電層213と、を備える。前記第一導電層213の表面には、2つの第一電極214、215及び第一導線216が設置されている。前記2つの第一電極214、215は、それぞれ前記第一導電層213の両端部の側辺に平行に設置されている。前記第一導線216は、前記導電層213の側辺に沿って、前記第一電極214の末端から前記第一電極215が設置されている前記第一導電層213の端部の中央まで延出される。前記第一導線216は、信号を伝送することに用いられる。
前記第二導電性フィルム220は、第二基板221と、前記第二基板221の表面に設置される第二接着層222と、前記第二接着層222により前記第二基板221に固着される第二導電層223と、を備える。前記第二導電層223の表面には、2つの第二電極224、225及び第二導線226が設置されている。前記2つの第二電極224、225は、それぞれ前記第一電極214、215が設置されている側辺に垂直な前記第二導電層223の両側辺に平行に設置されている。前記第二導線226は、前記2つの第二電極224、225の末端から前記第二導電層223の端部の中央まで延出される。前記第二導線226は、信号を伝送することに用いられる。
前記タッチパネル200は、複数の金属接点241を持つフレキシブル印刷回路基板240をさらに備える。前記環形接着層230の1つの端部の中央には、欠口部231が設置されている。前記タッチパネル200を組み立てる時、前記フレキシブル印刷回路基板240を前記欠口部231に位置させ、前記フレキシブル印刷回路基板240の複数の金属接点241を前記第一導電性フィルム210の第一導線216の末端及び前記第二導電性フィルム220の第二導線226の末端に電気接続させる。外部の電気信号は、前記第一導線216及び前記第二導線226を介して前記第一導電性フィルム210の第一電極214、215及び前記第二導電性フィルム220の第二電極224、225に伝送される。本実施例において、前記環形接着層230、前記第一接着層212及び第二接着層222は、熱硬化接着剤又はUV硬化接着剤によって形成される。
従来のカーボンナノチューブフィルムの製造方法において、引張方式で超整列のカーボンナノチューブアレイ(Super Vertical−Aligned Carbon Nanotube Array)から、透明導電性フィルムの製造に用いられるカーボンナノチューブフィルムを得る(特許文献3を参照)。
タッチパネルの信頼性を向上し且つタッチパネルの枠の幅を低減するために、本発明における第一導電層213及び第二導電層223は、上述した方法によって形成されるカーボンナノチューブフィルムを採用する。前記カーボンナノチューブフィルムの複数のカーボンナノチューブは、引張方向に沿って基本的に平行に配列され、前記引張方向に沿う導電層の抵抗は小さく、前記引張方向に直交する方向に沿う導電層の抵抗は、前記引張方向に沿う導電層の抵抗の50〜350倍であり、異なる測定位置及び測定方向によって導電層の表面抵抗は1kΩ/□〜800kΩ/□である。従って、本発明における第一導電層213及び第二導電層223は、抵抗異方性(又は導電異方性、Anisotropic Conductivity)を有する。
図2に示したように、前記第一導電層213は、主要導電方向(P1)を有し、前記第二導電層223は、主要導電方向(P2)を有し、且つ前記主要導電方向(P1)と前記主要導電方向(P2)とは、直交する。
本実施例において、前記主要導電方向(P1)に沿う前記第一導電層213の抵抗及び前記主要導電方向(P2)に沿う前記第二導電層223の抵抗は、約3kΩ/□〜5kΩ/□であり、前記主要導電方向(P1)に直交する方向に沿う前記第一導電層213の抵抗及び前記主要導電方向(P2)に直交する方向に沿う前記第二導電層223の抵抗は、約250kΩ/□〜600kΩ/□であるため、前記第一導電層213及び前記第二導電層223の抵抗異方性比率は、約100〜200である。換言すると、前記主要導電方向(P1)に直交する方向に沿う前記第一導電層213の抵抗及び前記主要導電方向(P2)に直交する方向に沿う前記第二導電層223の抵抗は、前記主要導電方向(P1)に沿う前記第一導電層213の抵抗及び前記主要導電方向(P2)に沿う前記第二導電層223の抵抗の100〜200倍である。
本実施例において、カーボンナノチューブが基本的に平行に配列されてなるカーボンナノチューブフィルムによって構成される前記第一導電層213及び前記第二導電層223の抵抗は、従来の透明導電層(ITO層)の抵抗の30〜100倍である。前記式(A)からわかるように、抵抗式タッチパネルにおける表面抵抗(Rfilm)が大幅に増加する場合、測定誤差の程度が変わらない状況下で、接触抵抗(Rcontact)及び導線の抵抗(Rline)が、等比率で拡大するのを許容する。換言すると、導線の材料が変わらず且つ工程が許容する条件下で、各々の電極及び導線を一定の比率で縮小して、タッチパネルの縁部における電極及び導線が設置される区域の幅を縮小させることができる。
図3及び図4は、それぞれ前記第一導電性フィルム210及び前記第二導電性フィルム220の平面図である。
図3及び図4に示したように、前記第一導電層213を前記第一基板211の中央のやや上側に固着させて、前記第一基板211の左右側辺及び下側辺に、前記第一導電層213が被覆されない区域が形成される。また、前記第二導電層223を前記第二基板221の中央に固着させて前記第二基板221の上下側辺に、前記第二導電層223が被覆されない区域が形成される。前記第一導電層213と前記第二導電層223が重畳された区域をタッチ区域(T、破線で示した区域)とし、前記タッチ区域(T)の外周の区域を縁部区域(B)とする。前記第一導電性フィルム210の第一導線216及び前記第二導電性フィルム220の第二電極224は、全て左側の縁部区域(B)に位置し、前記第一導電性フィルム210の第一電極215及び前記第二導電性フィルム220の第二導線226は、全て下側の縁部区域(B)に位置する。
前記縁部区域(B)の幅(S)を狭くするために、前記第一電極214、215、前記第一導線216、前記第二電極224、225及び前記第二導線226を印刷塗布方式で銀ペースト(Silver Paste)層に構成し、前記第一導線216と前記第二電極224とを完全に重畳又は部分的に重畳させ、前記第一電極215と前記第二導線226とを完全に重畳又は部分的に重畳させる。前記第一導線216の幅(T1)及び前記第二電極224、225の幅(T2)は、50μm〜500μmであり、左右側の縁部区域(B)の幅(S)は、100μm〜1mmである。
好ましくは、前記第一導線216の幅(T1)及び前記第二電極224、225の幅(T2)を100μmにして、左右側の縁部区域(B)の幅(S)を500μm以下にして、異なる製品の設計要求を満足させる。
図5は、本発明に係るタッチパネル200を用いる携帯電話300の分解図である。
本実施例において、携帯電話300に本発明に係るタッチパネル200を用いたが、前記タッチパネル200は、携帯情報端末機(PDA)、衛星位置確認システム(GPS)等のような他の携帯式電子装置にも適用される。
図5に示したように、前記携帯電話300は、本体310上に表示パネル320を備える。本発明に係るタッチパネル200は、前記表示パネル320に積層設置される一方、フレキシブル印刷回路基板240を介して前記本体310の内部のコネクタ330に電気接続されて、使用者のタッチ動作を観測する。また、前記タッチパネル200の上に装飾フィルム340を設置することができる。前記装飾フィルム340は、前記タッチパネル200のタッチ区域(T)に対応する透明区域と、前記タッチパネル200の縁部区域(B)に対応する非透明区域を備える。前記装飾フィルム340の非透明区域で前記タッチパネル200の各々の導線を覆って、携帯電話300の外観を美化する。また、前記タッチパネル200の縁部区域(B)の幅が狭いので、タッチパネル200の可視範囲を広げることができ、前記携帯電話300の設計要求を満足させることができる。
図6は、本発明に係るタッチパネル200を用いるノートパソコン400を示す図である。
図6に示したように、前記ノートパソコン400は、本体410及び前記本体410に回転可能に連結されている表示装置420を備える。本発明に係るタッチパネル200と装飾フィルム(図示せず)とを接着させた後、それを前記表示装置420の表示パネル(表記せず)に積層して設置する。前記タッチパネル200における縁部区域(B)の幅が狭いので、前記タッチパネル200の可視範囲を広げることができ、前記ノートパソコン400の設計要求を満足させることができる。
本発明に係るタッチパネル200における第一基板211及び第二基板221は、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)又は薄膜化されたガラス等のような透明材料による基板である。また、前記タッチパネル200を表示パネルに積層して設置しない場合、前記タッチパネル200における第一基板211及び第二基板221は、染色又はメッキしたPE、PC、PET、PMMA又は薄膜化されたガラス等のような不透明材料による基板であることができる。
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、該変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。
200 タッチパネル
210 第一導電性フィルム
211 第一基板
212 第一接着層
213 第一導電層
214 第一電極
215 第一電極
216 第一導線
220 第二導電性フィルム
221 第二基板
222 第二接着層
223 第二導電層
224 第二電極
225 第二電極
226 第二導線
230 環形接着層
231 欠口部
232 絶縁素子
240 フレキシブル印刷回路基板
241 金属接点
300 携帯電話
310 本体
320 表示パネル
330 コネクタ
340 装飾フィルム
400 ノートパソコン
410 本体
420 表示装置

Claims (16)

  1. 表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、
    前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、
    を備えてなるタッチパネルであって、
    前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層と前記第二導電層とが重畳された区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は幅が100μm〜1mmである縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置し、且つ前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有し、
    前記第一導電層及び前記第二導電層の抵抗異方性の比率は、100〜200であることを特徴とするタッチパネル。
  2. 前記第一導電層及び前記第二導電層は、カーボンナノチューブが平行に配列されてなるカーボンナノチューブフィルムによって形成され、前記第一導電層及び前記第二導電層の主要導電方向が直交することを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
  3. 前記第一導線の幅は、50μm〜500μmであることを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
  4. 前記第二基板は、2つの第二電極を備え、前記2つの第二電極は、それぞれ前記第二導電層の対向する2つの側辺に平行に設置され、前記2つの第二電極の延出方向は、前記第二導電層の主要導電方向に直交することを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル。
  5. 前記1つの第二電極は、前記縁部区域に位置し、且つ前記第一導線と重畳されることを特徴とする請求項4に記載のタッチパネル。
  6. 前記第一基板は、2つの第一電極を備え、前記2つの第一電極は、それぞれ前記第一導電層の対向する2つの側辺に平行に設置され、前記2つの第一電極の延出方向は、前記第一導電層の主要導電方向に直交することを特徴とする請求項5に記載のタッチパネル。
  7. 表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、
    前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、
    を備えてなるタッチパネルであって、
    前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層及び前記第二導電層が重畳される区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は幅が100μm〜1mmである縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置し、前記第一導電層及び前記第二導電層の表面抵抗は、1kΩ/□〜800kΩ/□であり、
    前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有し、前記第一導電層及び前記第二導電層の抵抗異方性の比率は、100〜200であることを特徴とするタッチパネル。
  8. 前記第一導電層及び前記第二導電層は、カーボンナノチューブが平行に配列されてなるカーボンナノチューブフィルムによって形成され、前記第一導電層及び前記第二導電層の主要導電方向が直交することを特徴とする請求項7に記載のタッチパネル。
  9. 前記第一導線の幅は、50μm〜500μmであることを特徴とする請求項7に記載のタッチパネル。
  10. 本体と、
    表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、を備え、前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層及び前記第二導電層が重畳される区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置するタッチパネルと、
    を備えてなる電子装置において、
    前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有し、前記縁部区域の幅は、100μm〜1mmであり、
    前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有するカーボンナノチューブフィルムによって形成され、前記第一導電層及び前記第二導電層の抵抗異方性の比率は、100〜200であることを特徴とする電子装置。
  11. 前記本体は、表示パネルをさらに備え、前記タッチパネルは前記表示パネルに積層設置されることを特徴とする請求項10に記載の電子装置。
  12. 前記電子装置は、前記第一導電層に対面するように前記タッチパネルに積層設置され、且つ前記タッチパネルのタッチ区域に対応する透明区域及び前記タッチパネルの縁部区域に対応する非透明区域を具備する装飾フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の電子装置。
  13. 前記第一導電層及び前記第二導電層の表面抵抗は、1kΩ/□〜800kΩ/□であることを特徴とする請求項10に記載の電子装置。
  14. 前記第一導線の幅は、50μm〜500μmであることを特徴とする請求項10に記載の電子装置。
  15. 本体と、
    前記本体に対して移動するように設置された表示装置と、
    前記表示装置の表示部に設置され、且つ表面に第一導電層及び第一導線が設置されている第一基板と、前記第一基板と重畳され且つ前記第一導電層に対向する表面に第二導電層が設置されている第二基板と、を備え、前記第一基板及び前記第二基板において、前記第一導電層及び前記第二導電層が重畳される区域はタッチ区域であり、前記タッチ区域の外周の区域は縁部区域であり、前記第一導線が前記縁部区域に位置するタッチパネルと、
    を備えてなる電子装置において、
    前記第一導電層及び前記第二導電層の表面抵抗は、1kΩ/□〜800kΩ/□であり、前記縁部区域の幅は、100μm〜1mmであり、
    前記第一導電層及び前記第二導電層は、抵抗異方性を有するカーボンナノチューブフィルムによって形成され、前記第一導電層及び前記第二導電層の抵抗異方性の比率は、100〜200であることを特徴とする電子装置。
  16. 前記表示装置は、平面表示装置であり、前記平面表示装置は、前記本体に回転可能に連結されることを特徴とする請求項15に記載の電子装置。
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