JPWO2011021579A1 - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、従来に比べて効果的に反りを抑制できる入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本体部は下から支持部材、下部基板、上部基板、加飾層及び被覆層の順に積層されている。各部材間は粘着剤等で接合される。本体部の下面には反り矯正用部材７２が設置される。反り矯正用部材７２は、例えばＰＥＴの基材７３の上下面に例えば熱収縮性のウレタンアクリレート樹脂から成る表面層７４，７５を備え、前記本体部の反り方向に対し逆方向への反り力を有するように、前記表面層７４，７５の厚さが異なる寸法に調整されている。【選択図】図２

Description

本発明は、対向配置された下部基板及び上部基板を有する入力装置に係り、反り矯正構造に関する。

下記特許文献１には、ポリカーボネート板の上下面をポリエチレンテレフタレートフィルムで挟んだタッチパネルの発明が開示されている。

下記特許文献２には、ポリカーボネートの透明フィルムを備える下部電極シートの下面にポリカーボネート板からなる透明保持板が設けられたタッチパネルの発明が開示されている。

下記特許文献３には、低反射タッチパネル自身に剛性を持たせるために第１の１／４波長板の背後に支持体として剛性を有するガラス板や樹脂板からなる透明板を配置して成るタッチパネルの発明が開示されている。

また下記特許文献４には、上面にハードコート層が形成された可動電極フィルムの下面に透明な収縮性樹脂層を設けた透明タッチパネルの発明が開示されている。

特開２０００−２０７９８３号公報 特開２０００−２０７１２３号公報 特開２０００−３２１５５８号公報 特開平７−１３６９５号公報

上記した特許文献に記載された発明には、製造工程に施される熱や使用環境温度に対して反りの発生を抑制するための構成が開示されているが、特許文献１，２，４に記載された発明では材質の制約があり、また特許文献３に記載された発明ではタッチパネル全体の厚さが厚くなる問題があった。また特許文献１に記載された発明では、反り矯正シートとして下部電極シートと同じポリエチレンフタレートフィルムを用いるため、十分に薄い反り矯正シートを形成することができず、あるいは反り矯正シートに対する厚さの自由度が小さい問題もあった。

また上記した特許文献１、２に記載された発明では、下部電極シートに対する反り矯正構造が開示されており、上記した特許文献４に記載された発明では、上部電極シートに対する反り矯正構造が開示されている。

しかしながら、タッチパネル本体には、上部電極シートや下部電極シートのみならず支持板、粘着層及び加飾層等、様々な材質で形成された部材が密着して配置されており、必ずしも上部電極シートや下部電極シートに着目して、前記電極シートに対する反りを矯正しても、タッチパネル全体に対して反りを十分に矯正できるものではなかった。また特許文献３に記載された発明では、剛性の高いガラス板や樹脂をパネル背面に複数枚、積層した構成が開示されており、これによりタッチパネル全体の剛性を高めているが、ガラス板や樹脂板の熱に対する反り量が大きければ、反りを抑制できるどころか、益々反りが大きくなるため、特許文献３の構成は反り抑制に効果的な構成とはいえなかった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて効果的に反りを抑制できる入力装置を提供することを目的とする。

本発明における入力装置は、
対向配置された各基材の内面に導電層が形成された下部基板及び上部基板を有して構成される本体部と、前記本体部の下面に設けられた反り矯正用部材と、を備え、
前記反り矯正用部材は、基材表面の少なくとも一方に設けられた熱収縮性あるいは熱膨張性の表面層を備えて前記本体部の反り方向に対し逆方向への反り力を有することを特徴とするものである。

本発明では、反り矯正用部材自らが、本体部の反り方向に対し逆方向への反り力を有するものであり、効果的に本体部の反りを抑制することが出来る。また本発明では、本体部の材質・積層構造等に関わらず、本体部の反り方向を把握したうえで、その逆方向への反り力を発生するように、表面層の材質や厚さ等を自由に選択できるので、反り矯正の自由度が高くまた反り矯正用部材の薄型化にも貢献できる。

また本発明では、本体部の下面側に反り矯正用部材を設けているが、これにより安定した入力操作性を得ることができ、また、反りを矯正しやすい。

本発明では、前記反り矯正用部材は、基材上面に設けられた第１の表面層と、基材下面に設けられ、基材面内方向への伸縮力が前記第１の表面層と異なる第２の表面層とを有して構成されることが好ましい。

例えば、前記第１の表面層と前記第２の表面層を同じ材料で形成する場合、前記第１の表面層と前記第２の表面層との厚さが異なることが好ましい。

また、第１の表面層と第２の表面層に熱収縮率や熱膨張率の異なる材料を使用して、同じ厚み、もしくは異なる厚みにしてもよい。

具体的には、前記第１の表面層及び前記第２の表面層は、透明基材の上下面に、アクリル系樹脂で形成されることが好ましい。アクリル系樹脂にはウレタンアクリレートやエポキシアクリレート等を提示できる。

本発明では、基材上下面に第１の表面層と第２の表面層とを設け、例えば、第１の表面層と第２の表面層を熱収縮性の材質で且つ厚さを変えて形成することで、反り矯正用部材の反り力を高精度に調整でき、本体部の材質・積層構造に関わらず、効果的に本体部の反りを抑制できる。

また本発明では、前記本体部は、前記下部基板の下面側に支持部材を有し、前記支持部材の下面に前記反り矯正用部材が設けられる構成に効果的に適用できる。プラスチック材等から成る支持部材を設けた構成では、前記支持部材の下面に前記反り矯正用部材を設けることで、本体部の反りをより効果的に抑制することが出来る。

また、前記上部基板の上面側に加飾層及び被覆層を有する構成においても、本発明によれば、本体部の反りを効果的に抑制することが出来る。

本発明の入力装置によれば、反り矯正用部材自らが、本体部の反り方向に対し逆方向への反り力を有するものであり、効果的に本体部の反りを抑制することが出来る。また本発明では、本体部の材質・積層構造等に関わらず、本体部の反り方向を把握したうえで、その逆方向への反り力を発生するように、表面層の材質や厚さ等を自由に選択できるので、反り矯正の自由度が高くまた反り矯正用部材の薄型化にも貢献できる。

本実施形態における入力装置（タッチパネル）の部分縦断面図、 本実施形態における反り矯正用部材の部分拡大縦断面図、 入力装置の検知動作を示す説明図、 本実施形態の下部基板の平面図。

図１は本実施形態における入力装置（タッチパネル）の部分縦断面図、図２は本実施形態における反り矯正用部材の部分拡大縦断面図、図３は、入力装置の検知動作を示す説明図、図４は、下部基板の平面図を示す。

図１に示す入力装置１は、下から、支持部材５０、下部基板１０、上部基板２０、加飾層２３及び被覆層２４の順に積層された構成である。

図１に示すように、下部基板１０は、下部基材１５と、下部基材１５の上面（上部基板２０と対向する内面）に形成された下部導電層１１と、下部導電層１１の表面に形成された下部電極層１２ａ，１２ａ（図３，図４参照も参照）を有して構成される。下部電極層１２ａ，１２ａは入力領域１ａの外側に配置される。

また、図１に示すように、下部基板１０と高さ方向にて所定間隔を空けて対向する上部基板２０は、上部基材２６と、上部基材２６の下面（下部基板１０と対向する内面）に形成された上部導電層２１と、上部導電層２１の表面に形成された一対の上部電極層２２ａ，２２ａ（図３参照も参照）とを有して構成される。上部電極層２２ａ，２２ａは入力領域１ａの外側に配置される。

下部基材１５はポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等の透明基材で形成され、厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度で形成される。前記下部基材１５は上部基材２６より厚くまた剛性が高いことが好適である。

また上部基材２６は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等の透明基材であり、厚みが５０μｍ〜３００μｍ程度で形成される。

下部導電層１１及び上部導電層２１は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｉＯ₂，ＺｎＯ等の無機透明導電材料を、スパッタや蒸着等で成膜して形成される。又は、これらの無機透明導電材料の微粉末を固着したものでもよい。あるいは、有機透明導電材料として、カーボンナノチューブやポリチオフィン、ポリピロール等の有機導電性ポリマーをコーティングしたものでもよい。各導電層１１，２１の厚さは、０．００５μｍ〜２μｍ程度である。

下部電極層１２ａ及び上部電極層２２ａは例えばＡｇ塗膜を印刷形成したものである。電極層１２ａ，２２ａには導電層１１，２１よりも抵抗値の低い導電材料が使用される。

なお図１では、各基材１５，２６の表面（内面）は平坦面であるが、干渉縞等の発生を抑制すべく、液晶表示パネル（図示せず）と対向する部分の前記基材１５，２６の表面が例えばプリズム形状とされていてもよい。

図１に示す入力装置１は抵抗式タッチパネルの構造であり、入力操作可能な入力領域１ａが設けられる。

前記入力領域１ａでは、下部基板１０と上部基板２０との間に空気層４４が設けられている。空気層４４内には多数のドットスペーサ７０が設けられている。

図１に示すように、電極層１２ａ及び電極層２２ａ表面は夫々、オーバーコート層２７で覆われる。前記オーバーコート層２７は、前記入力領域１ａの外周に設けられる。また前記オーバーコート層２７は、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁材料で形成される。オーバーコート層２７の厚さは、５μｍ〜５０μｍ程度である。

図１に示すように、下部基板１０と上部基板２０の間であって入力領域１ａの周囲に電気的絶縁性の接合層４０が設けられ、これにより前記下部基板１０と上部基板２０間が入力領域１ａの周囲で固定される。また図１に示すように入力領域１ａには下部基板１０と上部基板２０の間に空気層４４が設けられる。接合層４０は、例えばアクリル樹脂系の粘着剤や接着剤である。接合層４０の厚さは、５μｍ〜２００μｍ程度である。

図１に示すように、下部基板１０の下面には接合層５１を介して支持部材５０が接合されている。接合層５１は、アクリル樹脂系の粘着剤や接着剤である。接合層５１には透明な（透光性の）粘着剤や接着剤が使用され、例えば、アクリル樹脂系粘着テープを用いることが出来る。接合層５１の厚さは、５μｍ〜２００μｍ程度である。

支持部材５０は、透明な樹脂板であり、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）や環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等のプラスチック基材で形成されることが好適である。支持部材５０は、下部基材１５に比べて厚い厚さ寸法で形成され、具体的には０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚さで形成される。支持部材５０は下部基板１０の下面の略全面に設けられる。

また図１に示すように、上部基板２０の上面には、被覆層２４が、接合層２５を介して接合されている。接合層２５は、アクリル樹脂系の粘着剤や接着剤である。接合層２５には透明な（透光性の）粘着剤や接着剤が使用される。接合層２５の厚さは、５μｍ〜２００μｍ程度である。

また図１に示すように、被覆層２４の外周位置（入力領域１ａの外周）には加飾層２３が印刷等で形成されている。被覆層２４は、入力領域１ａの表面を保護するためのもので透明な樹脂材で形成されることが好適である。被覆層２４は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等である。あるいは被覆層２４は、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）等で形成された透明基材の上下面にウレタンアクリレート樹脂等のハードコート層が形成されたハードコートフィルム等であることが好適である。被覆層２４の厚さは、５０μｍ〜３００μｍ程度である。

また加飾層２３は非透光性であり、加飾層２３が形成されていない入力領域１ａは透光性となっている。例えば加飾層２３は額縁状に着色されており、入力装置１が組み込まれる電子機器の表示部のデザインの一部を構成する。

操作者が指やペンで入力領域１ａを下方向へ押圧すると、上部基板２０が下方向へ撓み、上部導電層２１と下部導電層１１とが当接する。このとき、図３のＰ点で上部導電層２１と下部導電層１１とが接触すると、下部導電層１１をＸ方向に分割した抵抗値に対応する電圧が電極層２２ａ，２２ａから得られ、上部導電層２１をＹ方向に分割した抵抗値に対応する電圧が電極層１２ａ，１２ａから得られる。そして得られた各電圧をＡ／Ｄ変換することにより、Ｐ点のＸ−Ｙ座標上の位置を検知できる。

図４に示すように、下部基板１０の下部導電層１１の表面には、入力領域１ａの外側に配線層１２ｂが形成される。そして電極層１２ａは前記配線層１２ｂを介してスルーホール内に設けられた貫通導電層１３（図１も参照）に電気的に接続されている。また上部基板２０に形成された上部電極層２２ａと導通する接続導電層２２ｃ（図１も参照）も、配線層１２ｂを介して貫通導電層１３に電気的に接続されている。

図１及び図４に示すように、下部基材１５の下面側には、出力用電極層１４が設けられ、前記出力用電極層１４と貫通導電層１３とが電気的に接続されている。出力用電極層１４は図４に示すように４つ、並設されており、夫々、下部基板１０に設けられた各下部電極層１２ａ，１２ａと、上部基板２０に設けられた各上部電極層２２ａ，２２ａとに電気的に接続されている。

配線層１２ｂ、貫通導電層１３、接続導電層２２ｃ、及び出力用電極層１４は、いずれも下部電極層１２ａと同じ材料（例えばＡｇ塗膜）で形成することができる。そして、配線層１２ｂ、出力用電極層１４は、下部電極層１２ａと略同一の厚さ寸法で形成される。また、接続導電層２２ｃは、図１に示すように、空気層４４と略同一の高さ寸法に厚く形成されて、配線層１２ｂと上部電極層２２ａ間を電気的に接続している。

図１に示すように、フレキシブルプリント基板３０が出力用電極層１４と電気的に接続されている。前記フレキシブルプリント基板３０には、下部基板１０と対向する側の上面に、各出力用電極層１４に対応した４つの接続電極層（図示しない）が設けられている。そして、各接続電極層と各出力用電極層１４間が例えば異方性導電接着剤により固着されている。

図１と異なり例えばフレキシブルプリント基板３０を、下部基板１０と上部基板２０の間に挟みこむ構成にすることも可能である。ただし、かかる構成では、フレキシブルプリント基板３０が入力装置１の側面から延出する構造となり引き回しの自由度が低下する。また、電子機器に設けられる画面表示部を大きくするために、入力領域１ａの周囲の幅は益々小さくなっており、したがって入力装置１の側面からフレキシブルプリント基板３０を突出させるための許容空間を十分に確保できない場合もある。

これに対して図１のように、下部基板１０の下面側からフレキシブルプリント基板３０を接続する構成とすることで、上記問題点を解決できる。また図１には図示しないが、支持部材５０にフレキシブルプリント基板３０を通す貫通孔を設けて、フレキシブルプリント基板３０を支持部材５０の下面側から取り出すように構成することも可能である。

図１に示す入力装置１では、支持部材５０から被覆層２４までの積層構造が本体部６０を構成する。

そして本実施形態では、本体部６０の下面６０ａ（図１の実施形態では支持部材５０の下面）にアクリル系粘着テープ等の接合層７１を介して反り矯正用部材７２が設けられている。接合層７１には透明な（透光性の）粘着剤や接着剤が使用される。そして接合層７１の厚さは、５μｍ〜２００μｍ程度である。

反り矯正用部材７２は、例えば、所定厚さのシート状で本体部６０の下面６０ａ全体に設けられ、透光性で構成される。

本実施形態における前記反り矯正用部材７２は、本体部６０の反り方向に対して逆方向に反り力を有するもので、図２に示す構造で形成される。すなわち反り矯正用部材７２は、基材７３と、基材７３の上面７３ａに形成された第１の表面層７４と、基材７３の下面７３ｂに形成された第２の表面層７５との積層構造で形成される。各表面層７４，７５は、基材７３の上下面の全体に形成されていることが好適である。

図２に示す実施形態では、第１の表面層７４及び第２の表面層７５がいずれも熱収縮性の材料で形成される。基材７３は、第１の表面層７４及び第２の表面層７５に比べて熱による寸法変化が小さく、優れた熱的安定性を備える材質であることが好ましい。基材７３は、第１の表面層７４及び第２の表面層７５に比べて熱変形率が小さい。また、図２に示す実施形態では、第１の表面層７４の厚さが第２の表面層７５の厚さよりも厚く形成されており、これにより、第１の表面層７４が第２の表面層７５よりも基材７３の面内方向における収縮力が大きい。このため図２に示す反り矯正用部材７２単体に対して熱を加えると、下方向に凸となるように反る。

一方、本体部６０は、上記したように様々な材質からなる部材が積み重ねられて形成されており、図１に示す実施形態では、加熱処理により、上方向に凸となるように反る。このため図１に示すように、反り矯正用部材７２を本体部６０の下面６０ａに設置することで、加熱処理が施されたときに、反り矯正用部材７２自身に、本体部６０の反り方向に対して逆方向の反り力が生ずる結果、本体部６０の反りを小さくすることが可能になる。

加熱処理は、例えば部材間を接合する接合層内や界面に気泡が入るのを抑制するために加圧しながら行われる。加熱処理温度は、４０℃〜１００℃程度である。

また、入力装置１の本体部６０は、過酷な使用環境温度下に晒された場合でも反りやすくなる。そこで本実施形態では、本体部６０の下面６０ａに反り矯正用部材７２を設置したが、従来と異なって、基材７３の上下面に第１の表面層７４及び第２の表面層７５を設け、第１の表面層７４及び第２の表面層７５の基材面内方向への伸縮力を異ならせることで、反り矯正用部材７２自身に、本体部６０の反り方向とは逆方向への反り力を付与できる。このため、本体部６０の反り方向や反り量を把握できれば、表面層７４，７５の材質や厚さを適宜調整することで、本体部６０の材質・積層構造に左右されることなく、本体部６０の反りを効果的に小さくでき、反り矯正の自由度が高い。しかも表面層７４，７５の材質や厚さを自由に選択できるので、反り矯正用部材７２の薄型化も促進でき、したがって、入力装置１全体が厚くなることを抑制できる。

図２に示す実施形態では、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成された基材７３の上下面に、ハードコート層として、ウレタンアクリレート樹脂で形成された第１の表面層７４及び第２の表面層７５を形成することが好適である。そして、第１の表面層７４の厚さは第２の表面層７５の厚さに対して例えば１／３倍〜３倍程度の範囲内で調整される。

具体的には基材７３の厚さは、３０μｍ〜１００μｍ程度、第１の表面層７４及び第２の表面層７５は４μｍ〜１５μｍ程度である。

基材７３としてはＰＥＴのほかに、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）やポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ樹脂）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（アクリル）（ＰＭＭＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ樹脂）を提示できる。また、第１の表面層７４及び第２の表面層７５は、紫外線硬化型のアクリル系樹脂（特に、ウレタンアクリレート樹脂やエポキシアクリレート樹脂が好ましい）を提示できる。このほか、第１の表面層７４及び第２の表面層７５として、ポリシラザンに由来する化合物からなるシリカ質の層やＳｉＯ₂等の無機材料、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等を成膜することも出来る。

第１の表面層７４及び第２の表面層７５を異なる材料で形成することも可能である。かかる場合、第１の表面層７４及び第２の表面層７５の厚さを同じにしても第１の表面層７４と第２の表面層７５とで基材７３の面内方向への伸縮力が異なれば、反り矯正用部材７２に反り力を付与することが出来る。

反り矯正用部材７２は、本体部６０の下面６０ａに設けられる。本体部６０の上面側は、入力領域１ａの操作面側であるため、反り矯正用部材７２を本体部６０の上面側に設けるより下面側に設けることで、安定した入力操作性を得ることができる。また、図１に示すように、下部基板１０の下面側に厚さが厚いアクリル系の支持部材５０が接合されており、この形態では支持部材５０が本体部６０の反りを大きくしている。このため、支持部材５０の下面に反り矯正用部材７２を接合することで、より効果的に、本体部６０の反りを小さくすることが可能である。

また、図１に示す被覆層２４の部分にも、図２に示す反り矯正用部材７２を設けることが出来る。これにより、本体部６０の反りをより効果的に小さくできる。

また図１に示す実施形態の入力装置１は抵抗式タッチパネルであったが、静電容量式タッチパネル等であってもよい。

また図２に示す反り矯正用部材７２は、基材７３の上下面に表面層７４，７５が設けられているがどちらか１層のみでもよい。ただし基材７３の上下面に表面層７４，７５を設けたほうが、本体部６０の反りが小さくなるように高精度に調整できる。

また、表面層７４，７５は熱収縮性の材料でなく熱膨張性の材料であってもよい。

１ 入力装置
１ａ 入力領域
１０ 下部基板
１１ 下部導電層
１２ａ 下部電極層
１５ 下部基材
２０ 上部基板
２１ 上部導電層
２２ａ 上部電極層
２３ 加飾層
２４ 被覆層
２５、４０、５１、７１ 接合層
２６ 上部基材
３０ フレキシブルプリント基板
５０ 支持部材
６０ 本体部
７２ 反り矯正用部材
７３ 基材
７４ 第１の表面層
７５ 第２の表面層

Claims (6)

1. 対向配置された各基材の内面に導電層が形成された下部基板及び上部基板を有して構成される本体部と、前記本体部の下面に設けられた反り矯正用部材と、を備え、
   前記反り矯正用部材は、基材表面の少なくとも一方に設けられた熱収縮性あるいは熱膨張性の表面層を備えて前記本体部の反り方向に対し逆方向への反り力を有することを特徴とする入力装置。
2. 前記反り矯正用部材は、基材上面に設けられた第１の表面層と、基材下面に設けられ、基材面内方向への伸縮力が前記第１の表面層と異なる第２の表面層とを有して構成される請求項１記載の入力装置。
3. 前記第１の表面層と前記第２の表面層とは同じ材料で形成されており、前記第１の表面層と前記第２の表面層との厚さが異なる請求項２記載の入力装置。
4. 前記第１の表面層及び前記第２の表面層は、透明基材の上下面に、アクリル系樹脂で形成される請求項３記載の入力装置。
5. 前記本体部は、前記下部基板の下面側に支持部材を有し、前記支持部材の下面に前記反り矯正用部材が設けられる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の入力装置。
6. 前記本体部は、前記上部基板の上面側に加飾層及び被覆層を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の入力装置。

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