JP7037999B2

JP7037999B2 - タッチパネル装置

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Publication number: JP7037999B2
Application number: JP2018082068A
Authority: JP
Inventors: 祐仁牧内; 聡桜井; 正三古川; 秀幸萩原; 拓弥小澤
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2038-04-23
Also published as: JP2019191791A; US20190324579A1; US10976884B2

Description

本開示は、タッチパネル装置に関する。

抵抗膜方式のタッチパネルにおいて、配線等を表面から見えなくして美観向上を図るための加飾層を、上部基板と下部基板との間に配置する構造が知られている（例えば特許文献１）。この構造では、加飾層を基板表面に配置する必要がないので、操作面を平滑にでき、かつ、美観を向上できる。

静電気を帯びた手指でタッチパネルを操作すると、タッチパネル内で静電気が放電する場合がある。この場合、駆動回路やパネルが放電破壊されるおそれがある。特許文献１にはパネル外枠を貫通する孔によって静電気の放電を防ぐ手法が記載されている。

特開平９－２３１００７号公報

特許文献１に記載の構造では、上部電極層と配線との間に加飾層を配置するため、上部電極層と配線とを導通させるために加飾層を導電性材料で形成する必要があるが、加飾層はパネル前面の外縁端まで額縁状に配置されるので、加飾層を通して静電気がパネル内部に侵入して放電する虞がある。

本開示は、静電気放電の影響を低減できるタッチパネル装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態の一観点に係るタッチパネル装置は、第１の基板と、前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板の一方の面に形成される第１の導電層と、前記第２の基板の面のうち、前記第１の基板に向く一方の面に形成される第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に形成される絶縁層と、前記第１の導電層と前記絶縁層との間に配置され、当該タッチパネル装置の外縁に配置される額縁部を形成する導電性の加飾層と、前記加飾層と前記第２の導電層との間を貫通して前記絶縁層に設けられ、前記加飾層の外側端部から進入した静電気を前記第２の導電層に逃がす通孔と、を備える。

本開示によれば、静電気放電の影響を低減できるタッチパネル装置を提供することができる。

第１実施形態に係るタッチパネル装置の平面図図１に示すタッチパネル装置１のＩＩ－ＩＩ断面図通孔を設けた効果を説明する模式図第２実施形態に係るタッチパネル装置の断面図第３実施形態に係るタッチパネル装置の断面図第４実施形態に係るタッチパネル装置の断面図第５実施形態に係るタッチパネル装置の断面図平面視における通孔の形状のパターン例を示す模式図静電気の伝播と通孔の位置との関係を示す図

以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
図１～図３を参照して第１実施形態を説明する。図１は第１実施形態に係るタッチパネル装置１の平面図である。図２は図１に示すタッチパネル装置１のＩＩ－ＩＩ断面図である。各図において、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに垂直な方向である。ｚ方向はタッチパネル装置１の各要素の積層方向であり、ｚ正側を上側、ｚ負側を下側と表記する。ｘ方向及びｙ方向は水平方向である。ｘ方向はタッチパネル装置１の一方の対辺の延在方向であり、ｙ方向は他方の対辺の延在方向である。

タッチパネル装置１は、透明導電膜が形成された上部電極層及び下部電極層を透明導電膜同士が対向するように設置し、力が上部電極層に加えられたときの透明導電膜同士の接触位置を検出する抵抗膜方式のタッチパネル装置である。タッチパネル装置１は、４線式、５線式、７線式などの任意の方式を適用できる。

タッチパネル装置１は、図１に示すように上部電極層２の中央部分に透明の操作エリア１１を有し、外側に額縁部１２を備える。額縁部１２の内部には制御用の配線２４，３３が配置され、ＦＰＣ１３に接続されている。ＦＰＣ１３は外部の制御装置に接続される。

図２に示すように、タッチパネル装置１は、上部電極層２と下部電極層３とが積層されている。上部電極層２と下部電極層３との間には、絶縁層４が上部電極層２と下部電極層３の外縁に沿って枠状に積層されている。絶縁層４は、上部絶縁層４１と、両面接着層４２と、下部絶縁層４３とを含む。

上部電極層２は、フィルム２１（第１の基板）と、フィルム２１の下側の面に形成される透明導電膜２２（第１の導電層）とを備える。下部電極層３は、ガラス３１（第２の基板）と、ガラス３１の上側の面に形成される透明導電膜３２（第２の導電層）とを備える。透明導電膜２２と透明導電膜３２とは絶縁層４を挟んで対向配置されている。透明導電膜２２，３２の材料は、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）である。

本実施形態では、上部電極層２の透明導電膜２２の下側に加飾層２３を備える。加飾層２３は、タッチパネル装置１の外縁に配置される額縁部１２を形成し、導電性材料で形成される。加飾層２３は、タッチパネル装置１の額縁部１２を隠して、外部から配線２４，３３などを見えなくすることなどを目的として用いられる。

加飾層２３をフィルム２１とガラス３１との間に形成することにより、フィルム２１の表面が平滑になる。そのため、フィルム２１表面の平滑性を保ちながら、配線をフィルム２１側から見えないようにして、タッチパネル装置１の美観向上を図ることが可能になる。加飾層２３をフィルム２１とガラス３１の間に形成する積層構造は、３層フラッシュ構造とも呼ぶ。３層フラッシュ構造のタッチパネルでは、電気的特性と黒色加飾によるデザイン性とを導電性を有するカーボン層である加飾層２３により両立させている。

加飾層２３の下側には、上部電極層２の制御用の配線２４が配置される。配線２４は、上部絶縁層４１によって下部電極層３と絶縁されている。下部電極層３の透明導電膜３２の上側には、下部電極層３の制御用の配線３３が配置される。制御用配線３３は、下部絶縁層４３によって上部電極層２と絶縁されている。

配線２４，３３は、それぞれ上部電極層２及び下部電極層３をＦＰＣ１３や外部機器と電気的に接続する。

透明導電膜２２と、加飾層２３と、制御用配線２４とが、フィルム２１の面に形成される「第１の導電層」に相当する。透明導電膜３２と、制御用配線３３とが、ガラス３１の面に形成される「第２の導電層」に相当する。

本実施形態では、絶縁層４の上下方向に沿って加飾層２３と透明導電膜３２との間を貫通する通孔４４が設けられている。通孔４４は、加飾層２３の外側端部から進入する静電気を下部電極層３に逃がす。通孔４４は、加飾層２３と透明導電膜３２との間を直線状に連通し、配線２４，３３より外周側に設けられる。

図３を参照して、通孔の作用を説明する。図３（ａ）は比較例として通孔を設けない３層フラッシュ構造において静電気が放電するケースを示す。図３（ｂ）は通孔４４を設けた本実施形態の構成における静電気放電を示す。

図３（ａ）に示すように、通孔４４が無いと、導電性の加飾層２３はパネル内側と外縁とを連続的につなぐため、パネル外縁の端面に浸入した静電気は加飾層２３を通過してパネル内部の加飾層２３端面に到達し、透明導電膜３２に放電する。これにより、タッチパネル装置１の操作者が視認できる操作エリア１１に放電による傷が形成されてしまい、見映えが悪くなる。また、下部電極層３の内部回路を破壊する虞もある。

これに対して通孔４４を設けると、図３（ｂ）のように、パネル外縁の端面に進入した静電気は通孔４４から透明導電膜３２に放電される。透明導電膜３２に放電された静電気は、透明導電膜３２と導通する配線３３を通ってＦＰＣ１３に流れ、タッチパネル装置１の外部に放出される。これにより、放電によって透明導電膜３２が破壊されたとしても、放電位置が加飾層２３の真下であるので、操作者には破壊箇所が加飾層２３により隠されて見えにくくなる。

下部電極層３の透明導電膜３２は、額縁部１２の領域内でパネル内側と外側とが下部絶縁層４３による区分部４５で区分されている。区分部４５は例えばエッチングにより形成される。通孔４４は区分部４５よりパネル内側に設けられる。これにより、通孔４４から透明導電膜３２に放電された静電気を、通孔４４より内部側の配線３３に誘導しやすくできる。したがって、静電気がパネル内部に到達する前に配線３３などの下層の安全なエリアに放電させることができるので、下部電極層３の内部回路の破壊を防止できる。このように、第１実施形態のタッチパネル装置１は、通孔４４を設けることによって静電気放電の影響を低減できる。

［第２実施形態］
図４を参照して第２実施形態を説明する。図４は、第２実施形態に係るタッチパネル装置１Ａの断面図である。図４の断面図は、図１のＩＩ－ＩＩの部分に相当する。

図４に示すように、第２実施形態のタッチパネル装置１Ａでは、通孔４４は区分部４５よりパネル外側に設けられる。

下部電極層３は、区分部４５より内側に位置しＦＰＣ１３と接続される配線３３と、区分部４５より外側に設けられ接地されるダミー配線３４とを含む。

タッチパネル装置１Ａでは、パネル外縁の端面に進入した静電気は通孔４４から透明導電膜３２に放電される。放電位置の透明導電膜３２は区分部４５によって配線３３とは電気的に接続されていないので、静電気はタッチパネル装置１Ａの内側には向かわずに、通孔４４に接しているダミー配線３４を通って外部に放出される。

第２実施形態では、透明導電膜３２と、制御用配線３３と、ダミー配線３４とが、ガラス３１の面に形成される「第２の導電層」に相当する。

第２実施形態のタッチパネル装置１Ａは、配線３３ではなくダミー配線３４を用いて静電気を放電するので、配線３３やＦＰＣ１３に静電気を通す必要がなく、静電気放電の影響をさらに低減できる。

［第３実施形態］
図５を参照して第３実施形態を説明する。図５は、第３実施形態に係るタッチパネル装置１Ｂの断面図である。図５の断面図は、図１のＩＩ－ＩＩの部分に相当する。

図５に示すように、第３実施形態のタッチパネル装置１Ｂは、通孔４４の加飾層２３と面する部分４４ａと、導電膜３２と面する部分４４ｂの位置が異なる。上部電極層２側と下部電極層３側の通孔４４ａ，４４ｂの位置をずらすことにより、透明導電膜２２と透明導電膜３２とがショートすることを防止できる。

図２に示した第１実施形態の構造では、透明導電膜３２および透明導電膜２２は通孔４４を通じて向かい合った構造をしているが、通常は絶縁層４１、４３および両面接着層４２の厚みによりスペースを保たれ、互いに接触（ショート）することは無い。しかし、透明導電膜２２はＰＥＴフィルムを基材としているため、上面からの圧力により変形し、接触する虞がある。これに対して、第３実施形態では通孔４４を図５の形状とすることで、透明導電膜２２の直下は絶縁層となるため、上面からの圧力によりＰＥＴフィルムが変形した場合でも透明導電膜３２と接触することを防止することが可能となる。

［第４実施形態］
図６を参照して第４実施形態を説明する。図６は、第４実施形態に係るタッチパネル装置１Ｃの断面図である。図６の断面図は、図１のＩＩ－ＩＩの部分に相当する。

図６に示すように、第４実施形態のタッチパネル装置１Ｃは、通孔４４が加飾層２３とダミー配線３４との間を連通する。

第４実施形態のタッチパネル装置１Ｃでは、パネル外縁の端面に進入した静電気は通孔４４からダミー配線３４に放電され、ダミー配線３４を通って外部に放出される。通孔４４を通る静電気を透明導電膜３２で受けると、薄い透明導電膜３２は放電位置で破壊されてしまう可能性がある。これに対して第４実施形態では、透明導電膜３２よりも厚くて頑強なダミー配線３４で静電気を受けるので、透明導電膜３２の破壊を防止できる。

［第５実施形態］
図７を参照して第５実施形態を説明する。図７は、第５実施形態に係るタッチパネル装置１Ｄの断面図である。図７の断面図は、図１のＩＩ－ＩＩの部分に相当する。

図７に示すように、第５実施形態のタッチパネル装置１Ｄは、通孔４４が加飾層２３と配線３３との間を連通する。通孔４４は、区分部４５よりパネル内側に設けられる。

第５実施形態のタッチパネル装置１Ｄでは、パネル外縁の端面に進入した静電気は、通孔４４から配線３３に放電され、配線３３から外部に放出される。第５実施形態では、透明導電膜３２よりも厚くて頑強な配線３３で静電気を受けるので、第４実施形態と同様に透明導電膜３２の破壊を防止できる。さらに、配線を放電用に流用するので、ダミー配線３４を設ける場合と比較して配線数を増やすことを回避できる。

［第６実施形態］
図８、図９を参照して第６実施形態を説明する。図８は通孔の形状のパターン例を示す模式図である。図８、図９の各図では、右端の直線部分が額縁部１２の外周部分であり、図の上下方向（ｙ方向）が額縁部１２の周方向である。図８（ａ）に示す通孔４４は、額縁部１２の周方向に沿って直線状に設けられる。図８（ｂ）に示す通孔４４は、額縁部１２の周方向に沿って波線状に設けられる。

図８（ｃ）に示す通孔４４は、額縁部１２の周方向に沿って配置される複数の孔で構成される。孔は、間隔Ｈ［ｍｍ］が下記の（１）式を満たすように配置される。

ここで、Ｗは額縁部１２（加飾層２３）の幅［ｍｍ］であり、Ｗ_ｈｏｌｅは額縁部１２の外側端面から孔４４までの距離［ｍｍ］である。

図９を参照して、（１）式を条件とする理由を説明する。図９は、静電気の伝播と通孔の位置との関係を示す図である。

図９に示すように、加飾層２３の端面（図９右端）から進入した静電気は、進入位置を中心として同心円状に広がる。侵入位置から同心円の範囲に通孔４４に連通する下部電極層３などの他の導電物があると、静電気はその導電物に向かって放電する。しかし、通孔４４の間隔Ｈが広い場合には、図９に示すように侵入位置から通孔４４までの距離ＷＨよりもパネル内部の加飾層２３端面で導電層が露出する位置までの距離Ｗのほうが短くなり、静電気はパネル内部で放電するおそれがある。

加飾層２３外縁の端面から通孔４４までの距離ＷＨは、（２）式で表される。

端面のどの位置に静電気が侵入しても、静電気進入位置から通孔４４までの距離ＷＨが静電気進入位置からパネル内部までの距離Ｗよりも短距離となれば、パネル内部での静電気の放電を防止できる。この条件式は（３）式で表される。

（３）式をＨについて解けば（１）式となる。

通孔４４を設ける構造としては図８（ａ）～（ｃ）の中では（ａ）が最も基本となる構造である。（ａ）の構造では通孔４４を直線状に最短で配置することで、額縁部１２の狭いパネルであっても本構造を配置することが可能である。ただし、両面接着層４２も直線状に配置されることになるため、直線部が段差としてフィルム２１表面に浮き出し見栄えを悪くしてしまう場合がある。

これに対し（ｂ）の構造では、より広い配置スペースを必用とするが、両面接着層４２が直線状には並ばないため、両面接着層４２によるフィルム２１表面の段差を目立たなくすることが可能となる。

（ｃ）では、（ａ）のように連続して通孔構造が並ばないため、段差が発生し難く、また、（ｂ）のようにより広いスペースを必用としない構造である。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄタッチパネル装置
２上部電極層
２１フィルム（第１の基板）
２２透明導電膜（第１の導電層）
２３加飾層
３下部電極層
３１ガラス（第２の基板）
３２透明導電膜（第２の導電層）
３３制御用配線（第２の導電層）
３４ダミー配線（第２の導電層）
４絶縁層
４４通孔
４５区分部

Claims

タッチパネル装置であって、
第１の基板と、
前記第１の基板と対向して配置される第２の基板と、
前記第１の基板の一方の面に形成される第１の導電層と、
前記第２の基板の面のうち、前記第１の基板に向く一方の面に形成される第２の導電層と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に形成される絶縁層と、
前記第１の導電層と前記絶縁層との間に配置され、当該タッチパネル装置の外縁に配置される導電性の加飾層と、
前記加飾層と前記第２の導電層との間を貫通して前記絶縁層に設けられ、前記加飾層の外側端部から進入する静電気を前記第２の導電層に逃がす通孔と、
を備えるタッチパネル装置。
前記第２の導電層は、前記加飾層の領域内で、パネル内側と外側とが前記絶縁層による区分部で区分されており、
前記通孔は、前記区分部よりパネル外側に設けられ、
前記第２の導電層は、前記区分部よりパネル内側に設けられ、制御装置と接続される配線と、前記区分部よりパネル外側に設けられて接地されるダミー配線と、を含む、
請求項１に記載のタッチパネル装置。
前記第２の導電層は、前記加飾層の領域内で、パネル内側と外側とが前記絶縁層による区分部で区分されており、
前記通孔は、前記区分部よりパネル内側に設けられ、
前記第２の導電層は、前記区分部よりパネル内側に設けられ、制御装置と接続される配線を含む、
請求項１に記載のタッチパネル装置。
前記通孔は、前記第１の基板と前記第２の基板の積層方向から視たときに、前記加飾層の周方向に沿って配置される複数の孔であり、
前記複数の孔の前記周方向の間隔Ｈ［ｍｍ］が下記の式を満たすように配置される、

（Ｗは前記加飾層の幅［ｍｍ］であり、Ｗ_ｈｏｌｅは前記加飾層の外側端面から前記孔までの距離［ｍｍ］である）
請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。