JP5718047B2 - 光学式タッチパネル及び光学式タッチパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学式タッチパネル及び光学式タッチパネルの製造方法に関する。

光学的にタッチ操作位置を検出する光学式タッチパネルにおいては、タッチ操作される操作面上に、その操作面の縦方向と横方向とにそれぞれ複数の光路が構成され、それら光路群の遮断状態によって操作位置を検出しており、操作面を挟んで発光素子と受光素子とが縦方向、横方向にそれぞれ対向されて配列されている（例えば特許文献１及び特許文献２）。

この種の光学式タッチパネルにおいては、図７に示すような製造方法が用いられている。この製造方法では、まず、図７（Ａ）に示すように、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）大基板１００に複数列の回路（配線）１０２をパターニングする。そして、図７（Ｂ）に示すように、ＰＣＢ大基板１００に発光素子や受光素子等のデバイス１０４を各々所定方向に複数行配列（実装）する。次に、図７（Ｃ）に示すように、ＰＣＢ大基板１００を所定方向に沿って行毎に切断して、複数の所定方向に長い矩形状基板１０６を得る。次に、図７（Ｄ）に示すように、矩形状基板１０６同士をコネクタ１０８で接続して枠１１０を形成する。最後に、この枠１１０に表示画面を保護する保護ガラスを嵌め込むか、或いは、保護ガラスを貼り付けていた。

特開２００４−３０００３号公報 特開２００４−２７２９３１号公報

しかしながら、従来の光学式タッチパネルの製造方法では、矩形状基板１０６同士を接続するためにコネクタ１０８を必要としていたため、コストが掛かっていた。また、枠１１０を得るのに、多数の工程が必要となり、手間が掛かっていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、部品点数及び製造工程数を削減した光学式タッチパネル及び光学式タッチパネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係る光学式タッチパネルは、表示装置の表面を保護し、かつ表示装置に表示された画像を透過させる保護部を中央部に有し、かつ実装部が周辺部に設けられた絶縁性を有する透明な単一の基板と、各々前記基板の辺に沿った方向に配設された複数の発光素子を備え、前記実装部に設けられた一対の発光素子列と、各々前記基板の辺に沿った方向に配設された複数の受光素子を備え、一方が前記一対の発光素子列の一方と対向配置されて前記一対の発光素子列の一方から発光された光を直接受光し、かつ他方が前記一対の発光素子列の他方と対向配置されて前記一対の発光素子列の他方から発光された光を直接受光するように前記実装部に設けられた一対の受光素子列と、前記一対の発光素子列の各々の発光素子に接続され、かつ前記実装部に設けられた発光素子用配線と、前記一対の受光素子列の各々の受光素子に接続され、かつ前記実装部に設けられた受光素子用配線と、を有している。

この構成によれば、一対の発光素子列、一対の受光素子列、発光素子用配線、及び受光素子用配線の各構成を、絶縁性を有する透明な単一の基板の一方の主面に設けているため、従来のように基板同士をコネクタで接続しないコネクタレスな光学式タッチパネルとなる。したがって、部品点数を削減することができる。
また、単一の基板で光学式タッチパネルを構成しているため、当該基板が表示画面を保護するので、保護ガラスを別途用意する必要がない。したがって、部品点数を削減することができる。
さらに、部品点数が少ない分、製造工程数も削減することができる。

本発明の第２態様に係る光学式タッチパネルは、第１態様において、前記発光素子用配線は、前記発光素子の各々に対応して設けられた対向する一対の発光素子用電極と、前記一対の発光素子用電極の各々の対向する側に設けられた半田とを有し、前記受光素子用配線は、前記受光素子の各々に対応して設けられた対向する一対の受光素子用電極と、前記一対の受光素子用電極の各々の対向する側に設けられた半田とを有する。

この構成によれば、発光素子の各々に対応して設けられた対向する一対の発光素子用電極及び半田を有することで発光素子を発光素子用配線に、受光素子の各々に対応して設けられた対向する一対の受光素子用電極及び半田を有することで受光素子を受光素子用配線に、各々確実に接続することができる。

本発明の第３態様に係る光学式タッチパネルの製造方法は、絶縁性を有する透明な単一の基板の周辺部に設けられた実装部に、発光素子用配線及び受光素子用配線を形成する工程と、各々前記基板の辺に沿った方向に複数の発光素子を配設して前記実装部に一対の発光素子列を設け、該発光素子列に前記発光素子用配線を接続すると共に、一方が前記一対の発光素子列の一方と対向配置されて前記一対の発光素子列の一方から発光された光を直接受光し、かつ該配設した受光素子の他方が前記一対の発光素子列の他方と対向配置されて前記一対の発光素子列の他方から発光された光を直接受光するように各々前記基板の辺に沿った方向に複数の受光素子を配設して前記実装部に一対の受光素子列を設け、該受光素子列に前記受光素子用配線を接続する工程と、有する。

この方法によれば、単一の基板を準備して、この基板の一方の主面上に各構成を形成していくだけでよいので、従来のようにＰＣＢ基板を切断したり、その切断した基板同士をコネクタで接続したりする工程が必要ない。したがって、製造工程数を削減することができる。

本発明によれば、部品点数及び製造工程数を削減したタッチパネル及びタッチパネルの製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネルの平面図である。 図２は、図１に示す光学式タッチパネルのＡ−Ａ線矢視断面図であり、実装部を示す図である。 図３は、発光素子周囲の説明図であって、図３（Ａ）は発光素子近辺の電極の平面図であり、図３（Ｂ）は半田の平面図であり、図３（Ｃ）は発光素子周囲の平面図である。 図４は、受光素子周囲の説明図であって、図４（Ａ）は発光素子近辺の電極及び半田の平面図であり、図４（Ｂ）は受光素子周囲の平面図である。 図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネルの製造手順を示す図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る光学式タッチパネルの平面図である。 図７は、従来の光学式タッチパネルの製造手順を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る光学式タッチパネル及び光学式タッチパネルの製造方法について具体的に説明する。なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。

（第１実施形態）
−構成−
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネルの平面図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネル１０は、単一の基板１２で構成されている。

基板１２は、長方形状とされ、絶縁性を有する透明なガラスで構成されている。基板１２の中央部は、光学式タッチパネル１０が取付けられる不図示の表示装置の画面の大きさ及び形状と同一とされ、当該画面を保護し、且つ当該画面に表示される画像を透過させる保護部１４とされている。したがって、保護部１４は、基板１２のみで構成されている。
なお、透明とは、可視領域の光の透過率が１０％以上であることを意味している。また、絶縁性とは、体積抵抗率が１０^１３Ωｃｍ以上であることをいう。以下同様である。

基板１２の一方の主面で保護部１４の周囲は、実装部１６とされている。この実装部１６は、後述するように、基板１２の一方の主面に絶縁膜や配線、デバイス等が積層されて構成されている。

実装部１６には、赤外線ＬＥＤ等により構成されて各々所定方向に配列された複数の発光素子１８を備えた一対の発光素子列２０,２２が設けられている。具体的に、一対の発光素子列２０,２２のうち、一方の発光素子列２０の各々の発光素子１８は、図１において基板１２の左辺側で当該左辺に沿って設けられ、赤外線ＩＲ１を発光する。また、一対の発光素子列２０,２２のうち、他方の発光素子列２２の各々の発光素子１８は、図１において基板１２の上辺側で当該上辺に沿って設けられ、赤外線ＩＲ２を発光する。

また、実装部１６には、赤外線フォトトランジスタ等により構成されて各々所定方向に配列された複数の受光素子２４を備えた一対の受光素子列２６,２８が設けられている。具体的に、一対の受光素子列２６,２８のうち、一方の受光素子列２６は、図１において基板１２の右辺側で当該右辺に沿って設けられ、一方の発光素子列２０から発光された赤外線ＩＲ１を受光する。また、一対の受光素子列２６,２８のうち、他方の受光素子列２８は、図１において基板１２の下辺側で当該右辺に沿って設けられ、他方の発光素子列２２から発光された赤外線ＩＲ２を受光する。

したがって、指等の障害物で保護部１４（画面）をタッチすると、そのタッチ位置ＩＲ１,ＩＲ２の光路が遮断され、この赤外線ＩＲ１,ＩＲ２を受光できなくなった受光素子２４の電気信号レベルが変動するので、この受光素子２４の電気信号からタッチ位置の情報を得ることができる。

一対の発光素子列２０,２２の各々の発光素子１８は、実装部１６に形成された発光素子用配線３０の一端に接続されており、また一対の受光素子列２６,２８の各々の受光素子２４は、実装部１６に形成された受光素子用配線３２の一端に接続されている。

発光素子用配線３０及び受光素子用配線３２の他端には、それぞれ発光素子１８又は受光素子２４を駆動する素子駆動デバイス３４が接続されている。各素子駆動デバイス３４には、制御配線３６の一端にそれぞれ接続されている。各制御配線３６の他端は、下辺側に向かって集められ、素子駆動デバイス３４を制御する制御マイコン３８に接続されている。そして、制御マイコン３８には、通信ケーブル４０の一端が接続されている。なお、通信ケーブル４０の他端には、不図示のパーソナルコンピュータ本体等に接続される。

次に、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネル１０の実装部１６についてより詳細に説明する。図２は、図１に示す光学式タッチパネル１０のＡ−Ａ線矢視断面図であり、実装部１６を示す図である。なお、図２では、発光素子１８周辺の断面図を示しているが、受光素子２４周辺の断面図も図２と同様となる。したがって、以下では、発光素子１８周辺と受光素子２４周辺について説明する。

実装部１６では、基板１２の一方の主面上に、発光素子用配線３０又は受光素子用配線３２の一部を構成する第１配線５０が形成されている。この第１配線５０上と第１配線５０が形成されていない基板１２の一方の主面上には、ＳｉＯ_２等からなる絶縁膜５２が形成されている。絶縁膜５２には、第１配線５０上面まで貫通するコンタクトホール５４が形成されている。

この絶縁膜５２上には、発光素子用配線３０又は受光素子用配線３２の一部を構成する第２配線５６が形成されている。第２配線５６の一端部下面には、コンタクトホール５４を介して第１配線５２が接続され、また、第２配線５６の他端部には電極５７が接続されている。この電極５７の上面には、半田５８を介して発光素子１８又は受光素子２４の端子（不図示）が接続されている。

半田５８がある箇所を除く第２配線５６の上面全面、及び第２配線５６がある箇所を除く絶縁膜５２の上面全面は、レジスト６０で覆われており、第２配線５６等の錆防止が図られている。

図３は、発光素子１８周囲の説明図であって、図３（Ａ）は発光素子１８近辺の電極５７の平面図であり、図３（Ｂ）は半田５８の平面図であり、図３（Ｃ）は発光素子１８周囲の平面図である。

まず、図３（Ａ）に示すように、電極５７は、１つの発光素子１８に対して当該発光素子１８の端子（不図示）に接続されるため、間隔Ｔ１をおいて対向するように２つ設けられている。電極５７の長さＬ１は、例えば１．５６５ｍｍとされ、電極５７の幅Ｗ１は、例えば０．６ｍｍとされている。また、間隔Ｔ１は、例えば、２．６ｍｍとされている。

ここで、半田５８は、発光素子１８を実装する際にその傾きを少なくするという観点からサイズが小さい方が好ましい。半田５８のサイズを小さくするには、半田を複数に分割したり、形状を変更したりすることで実現可能である。したがって、本実施形態では、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、半田５８は、１つの発光素子１８に対して当該発光素子１８の端子に接続されるため、間隔Ｔ２をおいて対向するように２つ設けており、これらの形状をコ字状としている。また、図３（Ｂ）に示すように、半田５８の長さＬ２は、例えば１．２０４ｍｍとされ、半田５８の幅Ｗ２は、例えば０．６ｍｍとされている。また、長さＬ２のうち半田５８中央部の長さＬ３は、例えば０．５６４とされ、幅Ｗ２のうちコ字状の先端部（突起部）の幅Ｗ３は、例えば０．３ｍｍとされている。

図４は、受光素子２４周囲の説明図であって、図４（Ａ）は発光素子１８近辺の電極５７及び半田５８の平面図であり、図４（Ｂ）は受光素子２４周囲の平面図である。

受光素子２４の半田５８も同様に、当該受光素子２４を実装する際にその傾きを少なくするという観点からサイズが小さい方が好ましい。半田５８のサイズを小さくするには、半田５８を複数に分割したり、形状を変更したりすることで実現可能である。したがって、本実施形態では、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半田５８（及び電極５７）は、１つの受光素子２４に対して当該受光素子２４の端子に接続されるため、間隔Ｔ３をおいて対向するように２つ設けており、これらの形状を細線形状としている。また、図４（Ａ）に示すように、電極５７の長さＬ４は、例えば１ｍｍとされ、電極５７の幅Ｗ４は、例えば０．５３ｍｍとされている。また、間隔Ｔ３は、例えば、１．６ｍｍとされている。

−製造方法−
次に、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネル１０の製造方法について図２及び図５を用いて説明する。図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネル１０の製造手順を示す図である。

まず、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板を適切なサイズにカットして、基板１２を準備する工程を行う。

次に、図５（Ｂ）に示すように、基板１２の一方の主面上に、配線等をパターニングする工程を行う。
具体的には、図２に示すように、基板１２の一方の主面上に、銀や銅等の導電膜を蒸着した後、当該導電膜をエッチングしてパターン化し、第１配線５０を得る。次に、第１配線５０の上に、絶縁性のある膜を蒸着した後、当該膜をエッチングしてパターン化し、絶縁膜５２を得る。そして、絶縁膜５２上に、銀や銅等の導電膜を蒸着した後、当該導電膜をエッチングしてパターン化し、第２配線５６を得る。最後に、第２配線５６上に、レジスト６０を蒸着し、第２配線５６を保護する。これにより、図５（Ｂ）に示すような実装部１６が形成される。

次に、図５（Ｃ）に示すように、発光素子１８や受光素子２４を第２配線５６に半田５８で接続する等、基板１２の実装部１６に各種デバイスを実装する工程を行う。

−効果−
以上、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネル１０は、一対の発光素子列２０,２２、一対の受光素子列２６,２８、発光素子用配線３０、及び受光素子用配線３２の各構成を、単一の基板１２の一方の主面に設けているため、図７（Ｄ）に示す従来のように矩形状基板１０６同士をコネクタ１０８で接続しないコネクタレスな光学式タッチパネルとなる。したがって、部品点数を削減することができる。
また、単一の基板１２で光学式タッチパネル１０を構成しているため、当該基板１２が表示装置の画面を保護するので、保護ガラスを別途用意する必要がない。したがって、部品点数を削減することができる。
さらに、部品点数が少ない分、製造工程数も削減することができる。
さらにまた、コネクタ１０８がない分、曲げに強い構造となる。

また、本発明の第１実施形態に係る光学式タッチパネル１０の製造方法によれば、単一の基板１２を準備して、この基板１２の一方の主面上に各構成を形成していくだけでよいので、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示す従来のようにＰＣＢ基板１００を切断したり、その切断した矩形状基板１０６同士をコネクタ１０８で接続したりする工程が必要ない。したがって、製造工程数を削減することができる。
また、製造工程数を削減できるので、歩留まりの向上が見込める。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光学式タッチパネルについて説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る光学式タッチパネルの平面図である。

本発明の第２実施形態に係る光学式タッチパネル７０は、基板１２の一方の主面上に、発光素子７２と、この発光素子７２からの光を反射する反射板７４と、この反射板７４からの反射光を受光する受光素子７６とを備えている。

発光素子７２と受光素子７６とが矩形の位置検出面（保護部）７８の互いに隣接する２辺のそれぞれに交互に配置され、反射板７４が位置検出面７８の残りの２辺のそれぞれに配置されている。すなわち、複数の発光素子７２からなる発光素子列と複数の受光素子７６からなる受光素子列とを同列に配置し、反射板７４を発光素子列及び受光素子列に対向して配置している。

図６に示す位置に物体８０があるとき、物体８０によって発光素子７２からの光の光路が遮断され、反射板７４からの反射光が受光素子７６に達しないので、制御マイコン３８は受光素子７６からの受光情報に基いて物体８０の位置を検出する。

以上、本発明の第２実施形態に係る光学式タッチパネル７０の構成によれば、発光素子７２や受光素子７６等の各構成を、単一の基板１２の一方の主面に設けているため、図７（Ｄ）に示す従来のように矩形状基板１０６同士をコネクタ１０８で接続しないコネクタレスな光学式タッチパネルとなる。したがって、部品点数を削減することができる。

また、第１実施形態の構成に比べて、配線を簡略化することができる。

（変形例）
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、例えば上述の複数の実施形態は、適宜、組み合わされて実施可能である。また、以下の変形例を、適宜、組み合わせてもよい。

例えば、基板１２は、ガラスで構成する場合を説明したが、これに限定されず、絶縁性を有し可視光に対して透明な材料であれば、如何なる材料で構成してもよい。当該材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ（株）製アートン（登録商標）、日本ゼオン（株）製ゼオノア（登録商標）等）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等が挙げられる。

また、第１配線５０等は、蒸着及びエッチングで形成する場合を説明したが、これに限られず、例えばスクリーン印刷等で形成するようにしてもよい。
ここで、基板１２がガラス基板のときに当該ガラス基板上にスクリーン印刷する場合、ペースト材料によって、スクリーンの目詰まりが大きくなるという懸念がある。したがって、パターンの形状を保つため、チクソ性を低くするなど適度なチクソ性を有したペーストを選定することが好ましく、例えば太陽ホールディングス株式会社の「ＡＦ−４５００」等を用いることが好適である。

１０ 光学式タッチパネル
１２ 基板
１８ 発光素子
２０ 一方の発光素子列
２２ 他方の発光素子列
２４ 受光素子
２６ 一方の受光素子列
２８ 他方の受光素子列
３０ 発光素子用配線
３２ 受光素子用配線
７０ 光学式タッチパネル
７２ 発光素子
７４ 反射板（ミラー）
７６ 受光素子
ＩＲ１ 赤外線（光）
ＩＲ２ 赤外線（光）

Claims (3)

1. 表示装置の表面を保護し、かつ表示装置に表示された画像を透過させる保護部を中央部に有し、かつ実装部が周辺部に設けられた絶縁性を有する透明な単一の基板と、
   各々前記基板の辺に沿った方向に配設された複数の発光素子を備え、前記実装部に設けられた一対の発光素子列と、
   各々前記基板の辺に沿った方向に配設された複数の受光素子を備え、一方が前記一対の発光素子列の一方と対向配置されて前記一対の発光素子列の一方から発光された光を直接受光し、かつ他方が前記一対の発光素子列の他方と対向配置されて前記一対の発光素子列の他方から発光された光を直接受光するように前記実装部に設けられた一対の受光素子列と、
   前記一対の発光素子列の各々の発光素子に接続され、かつ前記実装部に設けられた発光素子用配線と、
   前記一対の受光素子列の各々の受光素子に接続され、かつ前記実装部に設けられた受光素子用配線と、
   を有する光学式タッチパネル。
2. 前記発光素子用配線は、前記発光素子の各々に対応して設けられた対向する一対の発光素子用電極と、前記一対の発光素子用電極の各々の対向する側に設けられた半田とを有し、前記受光素子用配線は、前記受光素子の各々に対応して設けられた対向する一対の受光素子用電極と、前記一対の受光素子用電極の各々の対向する側に設けられた半田とを有する請求項１に記載の光学式タッチパネル。
3. 絶縁性を有する透明な単一の基板の周辺部に設けられた実装部に、発光素子用配線及び受光素子用配線を形成する工程と、
   各々前記基板の辺に沿った方向に複数の発光素子を配設して前記実装部に一対の発光素子列を設け、該発光素子列に前記発光素子用配線を接続すると共に、一方が前記一対の発光素子列の一方と対向配置されて前記一対の発光素子列の一方から発光された光を直接受光し、かつ該配設した受光素子の他方が前記一対の発光素子列の他方と対向配置されて前記一対の発光素子列の他方から発光された光を直接受光するように各々前記基板の辺に沿った方向に複数の受光素子を配設して前記実装部に一対の受光素子列を設け、該受光素子列に前記受光素子用配線を接続する工程と、
   を有する光学式タッチパネルの製造方法。

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