JP6903949B2 - タッチパネルモジュール - Google Patents

Description

本発明は、情報処理装置に設けられるタッチパネルモジュールに関する。

近年、表示装置の画像表示部にタッチパネル機能を設けた情報処理装置が開発され市場に提供されている。タッチパネルを設けた表示装置では、画面に表示された図や文字などのパターン上の位置を指やペンでタッチすることによって、装置の操作が出来るもので、特に小型のノートパソコンや、スマートフォン等の携帯型の情報処理装置に多く用いられている。

図９は、一般的なスマートフォン４０の鳥瞰図である。スマートフォン４０は、外観を構成するフレーム（ケース、ハウジング等と呼称される場合もある）からなる筐体４５を備え、筐体４５内には、表示パネル、プリント基板等の電子部品が収納される。また、表示エリア（タッチエリア）４８において画像表示を行い、表示エリア４８を覆う形で、点線で囲むような、タッチ位置を検出するためのセンサ領域４２が配置され、タッチパネルを構成している。

情報処理装置の機能の一部として、外部情報を取得、及び外部へ情報送信するためには、無線通信機能を備えることが必要である。すなわち、情報を外部に送信したり、必要な情報を外部から取得するための無線送受信機（無線モジュール）とアンテナが必要となる。アンテナは、空間に電磁波を放出したり、空間の電磁波から電流を誘導するために、情報処理装置の外周部などの電磁波を空間に放出しやすい場所や、取り込みやすい場所に配置される。

携帯型情報処理装置においては、例えば図９のスマートフォン４０の場合、その一端部４０ａにスピーカーやカメラや各種センサ等の付属機器をつけることが多いが、アンテナも同様に一端部４０ａに設置することで電波が到達できる距離を延ばすことができる。このように多くの携帯型情報処理装置の一端部は様々な付属機器の取り合いになるが、逆に前記一端部をできるだけ狭く見せることで小型化し、持ち運び等の利便性を向上するとともに、デザイン的な特徴を出すこともできる。

特開２０１６−１１１６６９号公報 特開２０１６−１８４２７７号公報

例えば、特許文献１では、移動端末の外観部分を形成する金属フレームをアンテナとし
筐体の小型化を具現化させる提案がなされている。しかしながら、金属フレーム自身をアンテナとした構成では、非常に細かな部品としての金属アンテナを筐体に取り付ける工程が必要になる。あるいは金属フレームをアンテナにした場合、フレームに触れるとアンテナの特性が変化してしまう可能性もある。

一方、本発明者らは特許文献２において、タッチパネルの電極パターンを形成する透明性フィルム基板上に、アンテナパターンや伝送線路を形成し、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させるタッチパネル一体型のフィルムアンテナの実装を提案している。
この技術においても、ダイポールアンテナパターンの場合は２か所に配置する必要があり、またモノポールアンテナをパターニングする際にはグランドパターンもタッチパネルフィルム上に配置をする必要があるため、それなりの面積を要し筐体全体が大型化しがちであるという問題を生じることがあった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させるとともに、筐体全体を小型化することが可能なタッチパネルモジュールを提供することにある。

上述の問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、平面視で互いに交差する２方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
前記透明性基板は前記２方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンを有し、
かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
かつ前記アンテナパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視で湾曲した構造であることを特徴とするタッチパネルモジュールとしたものである。

請求項２に記載の発明は、平面視で互いに交差する２方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
前記透明性基板は前記２方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンを有し、
かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
かつ前記アンテナパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、切り込み部を有し、断面視で前記切り込み部から屈曲した構造であることを特徴とするタッチパネルモジュールとしたものである。

請求項３に記載の発明は、前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面にグランドパターンを有し、
かつ湾曲若しくは屈曲した後は、前記グランドパターンがタッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームに接地接続した構造であることを特徴とする請求項１、または２に記載のタッチパネルモジュールとしたものである。

請求項４に記載の発明は、前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面にグランドパターンを有し、
かつ湾曲若しくは屈曲した後は、前記グランドパターンがタッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームに接地接続した構造であることを特徴とする請求項１、または２に記載のタッチパネルモジュールとしたものである。

本発明によれば、平面視で互いに交差する２方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールとし、透明性基板は２方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンを有し、かつカバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、アンテナパターンは前記延出した領域に存在し、透明性基板がカバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視で湾曲若しくは屈曲した構造であるタッチパネルモジュールとしたので、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させるとともに、筐体全体を小型化することができるタッチパネルモジュールが得られる。

一般的なタッチパネル付き表示装置の分解模式図である。 図１の表示装置のタッチパネルモジュール部と液晶型の表示パネルモジュール部を分解した模式図である。 本発明のタッチパネルモジュールの製造途中の形態に係る（ａ）断面模式図（ｂ）鳥瞰図を例示する図である。 図３の分解模式図である。 本発明のタッチパネルモジュールの第１の実施形態に係る断面模式図である。 第１の実施形態の変形例に係る（ａ）断面模式図（ｂ）鳥瞰図である。 本発明のタッチパネルモジュールの第２の実施形態に係る断面模式図である。 本発明のタッチパネルモジュールの第３の実施形態に係る断面模式図である。 一般的なスマートフォンの鳥瞰図である。

以下、本発明の実施形態に係るタッチパネルモジュールについて詳細に説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じではない。

本発明の実施形態を説明するために、まずスマートフォン等に用いられる一般的なタッチパネル付き液晶型表示装置の構成を説明する。図１は、一般的なタッチパネル付き表示装置７０の分解模式図である。表示装置７０は、前面金属フレーム６５（フロントケースとも呼称される）及び背面金属フレーム６６（リアケースとも呼称される）により筐体が構成され、筐体内にタッチパネルモジュール５０、表示パネルモジュール６０、プリント基板（不図示）、導光板（不図示）等が収納された構成を有する。尚、タッチパネルモジュールと表示パネルモジュールは、合わせて表示パネルモジュールと呼称される場合もあるが、本願では区別する。

筐体内には、通常さらに１つまたは複数の中間金属フレーム（不図示）が配置される。中間金属フレームは、表示パネルモジュール６０（及び／又はタッチパネルモジュール５０）を固定するものである。前面金属フレーム６５、背面金属フレーム６６、及び中間金属フレームは、薄く形成されても十分な剛性を維持できるように、通常、ＳＵＳ等の金属で形成される。また、プリント基板（不図示。フレキシブルな基板の場合もある）は、表示パネルには信号電圧を供給して制御を行う回路や、アンテナにより送受信される無線信号（または無線電磁波）を処理する回路が形成されている。

図２は、図１の表示装置のタッチパネルモジュール５０と液晶型の表示パネルモジュール６０の分解模式図である。このように、表示パネルモジュール６０は、液晶層６４、ＴＦＴアレイ基板６３、カラーフィルタ基板６２、及び一対の偏光板６１とからなり、その
表示面側となる視認側にエアギャップ６９を介して、平面視で互いに交差する２方向（横方向、縦方向）の電極パターン５２、５３を備えたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなる透明性基板５１とその前面に額縁状の加飾部層５６を形成したカバーガラス５５やカバーフィルムに代表される表面を保護するための透明カバーシートを設けたタッチパネルモジュール５０と貼合している。

ここで、平面視で互いに交差する２方向（横方向、縦方向）の電極パターン５２、５３は、図２のように透明性基板５１の各々表裏の面にあっても、あるいは視認側の片面にあってもよいが、以下の説明では、図２同様各々表裏の面にあるものとし、５２、５３（及び後述の２、３）をそれぞれ横方向電極パターン、縦方向電極パターンと呼称する。尚、各々表裏の面にある場合は縦方向電界、視認側の片面にある場合は横方向電界を用いてタッチ検出がなされる。

加飾部層５６は、周辺部の配線などを隠すために、カバーガラス５５に遮光性の高い材料によるパターンを形成したものである。加飾部層５６には、機器のデザインに応じて様々な色や模様を施すことができる。加飾部層に色や模様を施す場合、スクリーン印刷で加飾部層を形成することが一般的である。加飾部層に多種類の色や模様を施すとコストアップに繋がるため、加飾部層は黒色とするのが主流である。黒色の加飾部層を形成するときに使用するインキやレジストとしては、一般にカーボンやチタンを顔料として分散させた材料が使用される。

尚、タッチパネルモジュール５０の透明性基板５１の横方向電極パターン５２側は通常、接着層を介してカバーガラス５５（若しくはカバーフィルム）と貼り合わせられる。また、透明性基板５１の縦方向電極パターン５３側は通常、接着層を介してＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなる保護層と貼り合わせられるが、図２ではこれらの接着層、及び保護層の図示を省略している。

図３は、本発明のタッチパネルモジュールの製造途中の形態に係る（ａ）断面模式図（ｂ）鳥瞰図を例示したものである。製造途中の形態のタッチパネルモジュール１０は、銅（Ｃｕ）などからなり平面視で互いに交差する横方向電極パターン２及び縦方向電極パターン３を各々表裏の面に備えた透明性基板１と、透明性基板１に貼合されたカバーガラス５（若しくはカバーフィルム。以下カバーガラスのみ記載する）を有している。さらに、透明性基板１の横方向電極パターン２若しくは縦方向電極パターン３（図３では横方向電極パターン２）の外側にダイポールアンテナパターン９ａを有しており、透明性基板１は、カバーガラス５の少なくとも一方向の端部から延出した領域を有している。

透明性基板１の、カバーガラス５の端部から延出した前記領域には、必ずしもダイポールアンテナパターン９ａではなく、スピーカーや各種センサ等他の付属機器が存在してもよいが、図３に示すようにダイポールアンテナパターン９ａが存在することが特性上好ましい。以下、前記延出領域にアンテナパターンが存在する形態について説明する。

透明性基板１の横方向電極パターン２側は、光学粘着シートＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）等による接着層４を介してカバーガラス５と貼り合わせられ、縦方向電極パターン３側は、同じくＯＣＡ等による接着層４を介してＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなる保護層７と貼り合わせられている。カバーガラス５には、印刷法等により加飾部層６が形成されている。

図４は、図３の製造途中の形態１０のタッチパネルモジュールを分解した模式図である。すなわち、カバーガラス５とタッチパネル部分とを分離して位置関係を示したものである。 タッチパネル部分の透明性基板１は、その両面に、カバーガラス５の表示エリア（タッチエリア）８にあたる領域に横方向電極パターン２及び縦方向電極パターン３を備え、カバーガラス５の加飾部層６に対向する領域の二辺あるいは三辺に前記電極パターンへの配線と入出力端子部分を合わせて形成している。

また、前記配線及び入出力端子部分に使用されない、残った一辺あるいは二辺の部分にはアンテナエリア１ａとしてダイポールアンテナパターン９ａがパターニングされ、アンテナエリア１ａはカバーガラス５から延出する形でカバーガラス５と貼合している。尚、図４（ｂ）において、前記配線及び入出力端子部分の外側には、本発明者らによる特許文献２の図１と同様、アンテナパターン９ａに接続するマイクロストリップラインを形成するが、図示を省略する。

図５は、第１の実施形態に係る断面模式図である。本例のタッチパネルモジュール１１では、透明性基板１がカバーガラス５の端部から延出した領域（アンテナエリア１ｂ）は、断面視で湾曲した構造となっている。このように湾曲させて配置することで、スマートフォンの筐体部分、特に上端部分が小さくなるよう設計することが可能となる。

図６は、第１の実施形態の変形例に係る（ａ）断面模式図（ｂ）鳥瞰図である。本例のタッチパネルモジュール１２では、透明性基板１がカバーガラス５の端部から延出した領域（アンテナエリア１ｃ）は、そのもっとも表示エリア（タッチエリア）８に近い位置に切り込み部（スリットＳ）を有し、断面視でスリットＳから屈曲した構造となっている（図６（ｂ）では屈曲する前の見え方を図示している）。このようにスリットＳを有することでより安定した屈曲構造が得られ、スマートフォンの筐体部分、特に上端部分が小さくなるよう設計することが可能となる。

以上の図３〜図６は、ダイポールアンテナを有する形態である。ダイポールアンテナは接地接続する必要はないが、例えばＸ方向に２個の対をなすアンテナパターンを作成する必要がある。製造途中の形態、第１の実施形態、第１の実施形態の変形例いずれにおいてもアンテナパターン９ａ、９ｂ、９ｃは、筐体を構成する前面金属フレーム、背面金属フレーム、中間金属フレーム等と接触しないように適宜絶縁領域（図示せず）を介在させて構成する。

以下の図７、図８はモノポールアンテナを有する形態である。モノポールアンテナは１個のアンテナパターンに加えてグランドパターンを必要とする。

図７は、本発明のタッチパネルモジュールの第２の実施形態に係る断面模式図である。第２の実施形態のタッチパネルモジュール２０は、透明性基板１の横方向電極パターン２側にモノポールアンテナパターン９ｄ、透明性基板１の縦方向電極パターン３側（言い換えれば透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面側）にグランドパターン１Ｇを有し、グランドパターン１Ｇが、タッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームとグランド接続部分１Ｇ０において接地接続した構造となっている。

より具体的には、タッチパネルモジュール２０は、第１の実施形態の変形例のタッチパネルモジュール１２と同様、アンテナエリア１ｄの端にスリットＳを有し、断面視でスリットＳから屈曲した構造となっている。従って、もともと縦方向電極パターン３側にあるグランドパターン１Ｇは、屈曲後透明性基板１が形成する３次元体の内側に存在することになり、中間金属フレーム６８と接地接続が取りやすくなり、図７のように、グランドパターン１Ｇ自身も屈曲すると中間金属フレーム６８の底面と接地接続することが可能となる。

図８は、本発明のタッチパネルモジュールの第３の実施形態に係る断面模式図である。第３の実施形態のタッチパネルモジュール３０は、透明性基板１の縦方向電極パターン３側にモノポールアンテナパターン９ｅ、透明性基板１の横方向電極パターン２側（言い換えれば透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面側）にグランドパターン２Ｇを有し、グランドパターン２Ｇがタッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームと接地接続した構造となっている。

より具体的には、タッチパネルモジュール３０は、第１の実施形態の変形例のタッチパネルモジュール１２と同様、アンテナエリア１ｅの端にスリットＳを有し、断面視でスリットＳから屈曲した構造となっている。従って、もともと横方向電極パターン２側にあるグランドパターン２Ｇは、屈曲後透明性基板１が形成する３次元体の外側に存在することになり、図８のように、背面金属フレーム６６と接地接続することが可能となる。

尚、図７、図８ではモノポールアンテナパターン９ｄ、９ｅが、それぞれ透明性基板１に対して、グランドパターン１Ｇ、２Ｇと反対側にある形態を説明したが、グランドパターン１Ｇ、２Ｇと同じ側であってもよい。但し、モノポールアンテナパターン９ｄ、９ｅはそれぞれ中間金属フレーム６８、背面金属フレーム６６と接触しないように適宜絶縁領域を介在させて構成する。

以上のように、本発明のタッチパネルモジュールは、本発明者らによる特許文献２と同様、透明性基板上の２方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンと、該アンテナパターンに接続するマイクロストリップラインを形成するので、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させる。さらに前記透明性基板は、カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有するので、湾曲、若しくは屈曲させ、筐体全体を小型化したタッチパネルモジュールを得ることが可能となる。

１、５１・・・透明性基板
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ・・・アンテナエリア
２、５２・・・横方向電極パターン
３、５３・・・縦方向電極パターン
４・・・・・・接着層
５、５５・・・カバーガラス
６、５６・・・加飾部層
７・・・・・・保護層
８、４８・・・表示エリア（タッチエリア）
９ａ、９ｂ、９ｃ・・・ダイポールアンテナパターン
９ｄ、９ｅ・・・・・・モノポールアンテナパターン
１Ｇ、２Ｇ・・・・・・グランドパターン
１Ｇ０・・・・グランド接続部分
１０・・・・・本発明のタッチパネルモジュールの製造途中の形態
１１・・・・・本発明のタッチパネルモジュールの第１の実施形態
１２・・・・・本発明のタッチパネルモジュールの第１の実施形態の変形例
２０、３０・・本発明のタッチパネルモジュールの第２、第３の実施形態
４０・・・・・スマートフォン
４０ａ・・・・スマートフォン一端部
４２・・・・・タッチセンサ領域
４５・・・・・筐体
５０・・・・・タッチパネルモジュール
６０・・・・・表示パネルモジュール
６１・・・・・偏光板
６２・・・・・カラーフィルタ基板
６３・・・・・ＴＦＴアレイ基板
６４・・・・・液晶層
６５・・・・・前面金属フレーム
６６・・・・・背面金属フレーム
６７・・・・・背面カバー
６８・・・・・中間金属フレーム
６９・・・・・エアギャップ
７０・・・・・タッチパネル付き表示装置
Ｓ・・・・・・スリット

Claims (4)

1. 平面視で互いに交差する２方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
   前記透明性基板は前記２方向のセンシング電極パターンの外側にモノポールアンテナパターンとグランドパターンとを有し、
   かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
   かつ前記アンテナパターンと前記グランドパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
   かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視において湾曲または切り込み部から屈曲した構造であり、
   前記アンテナパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面側に設けられ、
   前記グランドパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面側に設けられることを特徴とするタッチパネルモジュール。
2. 平面視で互いに交差する２方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
   前記透明性基板は前記２方向のセンシング電極パターンの外側にモノポールアンテナパターンとグランドパターンとを有し、
   かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
   かつ前記アンテナパターンと前記グランドパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
   かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視において湾曲または切り込み部から屈曲した構造であり、
   前記グランドパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面側に設けられ、
   前記アンテナパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面側に設けられることを特徴とするタッチパネルモジュール。
3. 前記タッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームをさらに有し、
   前記グランドパターンは前記金属フレームの底面と接地接続する請求項１に記載のタッチパネルモジュール。
4. 前記タッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームをさらに有し、
   前記グランドパターンは前記金属フレームの側面と接地接続する請求項２に記載のタッチパネルモジュール。

Images