JPWO2014171103A1 - タッチパネルモジュール及び電子情報機器 - Google Patents

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Abstract

タッチパネルモジュールにおいて、センサ電極の低抵抗化により、入力操作に対する反応速度の高速化、消費電流の低電流化、及びセンサ電極での発熱の抑制を図る。タッチパネルモジュール100において、入力操作を検出するセンサ部110と、センサ部の周辺に配置された周辺配線部120a及び120bとを備え、センサ部を構成するセンサ部基板111と周辺配線部を構成する周辺配線部基板121とは別々の基板とし、センサ部に含まれる複数のセンサ部配線112a及び112bを、周辺配線部の複数の周辺配線122a及び122bを構成する導電膜に比べて抵抗が低い金属膜で形成し、周辺配線を、センサ部配線を構成する金属膜に比べて最小加工パターン幅及び最小加工パターンピッチが小さい透明導電膜で形成した。【選択図】図1

Description

本発明は、タッチパネルモジュール及び電子情報機器に関し、特に、パーソナルコンピュータ(PC)、タブレット端末などで使用されるマルチタッチ可能なタッチパネルモジュール及びこのようなタッチパネルモジュールを搭載した電子情報機器に関するものである。
近年、コンピュータや携帯端末などの電子情報機器には、入力装置として、表示装置(ディスプレイ)と組み合わせて用いられるタッチパネルが搭載されている。
タッチパネルには、抵抗膜式、表面弾性波式、赤外線方式などの種々の方式のものがあるが、PC端末,タブレット端末で使用されるマルチタッチが可能な静電容量方式タッチパネルには、小型タイプのディスプレイから大型タイプのディスプレイまで様々なサイズのディスプレイに使用されるものがある。
この静電容量方式タッチパネルは、入力操作面(以下、単に操作面ともいう。)に配列された複数の電極を有し、近接する電極間での操作者の指によるタッチ操作や近接操作に応じた静電容量の変化を入力操作として検出するように構成されている。
上述したPC端末,タブレット端末などの電子情報機器では、このような電極を絶縁性基板上に形成してなるタッチパネル基板が、制御回路などを搭載した制御基板とともにタッチパネルモジュールとして搭載されている。ここで、タッチパネルモジュールは、タッチパネルにおける基本的な機能、つまり入力操作の位置を検出する機能を実現する部分である。
図20は、従来のタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
このタッチパネルモジュール5は、入力操作を検出するセンサ部50と、このセンサ部50の周辺に配置された第1、第2の周辺配線部70a、70bとを備えている。ここで、センサ部50は、第1の絶縁性シート(センサシート)51a上に複数の第1のセンサ部配線52aを形成してなる第1のセンサ部50aと、第2の絶縁性シート(センサシート)51b上に複数の第2のセンサ部配線52bを形成してなる第2のセンサ部50bとを含んでいる。
ここで、第1のセンサ部配線52aは、第1の絶縁性シート51a上に第1の方向X(紙面左右方向)に沿って延びる第1のセンサ電極53aと、この第1のセンサ電極53aを第1の絶縁性シート51aの周縁まで引き出す第1の電極引出し線54aとを有している。また、第2のセンサ部配線52bは、第2の絶縁性シート51b上に第2の方向Y(紙面上下方向)に沿って延びる第2のセンサ電極53bと、この第2のセンサ電極53bを第2の絶縁性シート51bの周縁まで引き出す第2の電極引出し線54bとを有している。なお、第1の電極引出し線54aは、第1の絶縁性シート51a上の、第1のセンサ電極53aの配置領域の一側辺側に位置する部分R50aに配置されており、第1の電極引出し線54aの一端は、対応する第1のセンサ電極53aの一端に接続されている。第2の電極引出し線54bは、第2の絶縁性シート51b上の、第2のセンサ電極53bの配置領域の一側辺側に位置する部分R50bに配置されており、第2の電極引出し線54bの一端は、対応する第2のセンサ電極53bの一端に接続されている。
第1のセンサ電極53a及び第1の電極引出し線54aは、第1の絶縁性シート51a上にITO(酸化インジウムスズ)膜のパターニングにより形成されており、第2のセンサ電極53b及び第2の電極引出し線54bは、第2の絶縁性シート51b上にITO(酸化インジウムスズ)膜のパターニングにより形成されている。第1および第2の絶縁性シート51a及び51bは、第1のセンサ電極53aと第2のセンサ電極53bとが直交し、かつ互いに絶縁されるように貼り合せられて1つのセンサ部基板51を構成している。このセンサ部基板51はガラス基板60に貼り付けられ、このガラス基板60により支持されている。
周辺配線部70aは、第1のフレキシブルプリント基板71a上に複数の第1の周辺配線72aを形成してなる構造を有し、複数の周辺配線72aの各々の一端が、対応する第1の電極引出し線54aの一端に接合され、これにより第1のフレキシブルプリント基板71aがセンサ部基板51に固着されている。周辺配線部70bは、第2のフレキシブルプリント基板71b上に複数の第2の周辺配線72bを形成してなる構造を有し、複数の周辺配線72bの各々の一端が、対応する第2の電極引出し線54bの一端に接合され、これにより第2のフレキシブルプリント基板71bがセンサ部基板51に固着されている。ここで、第1および第2の周辺配線72aおよび72bはそれぞれ、第1及び第2のフレキシブルプリント基板71aおよび71b上にITO(酸化インジウムスズ)膜のパターニングにより形成されている。
また、これらのフレキシブル基板71aおよび71bには、絶縁性基板80aにドライバIC81、コントローラIC82、及び電源IC83としてそれぞれICチップを搭載した構造の基板モジュール80が取り付けられている。ここで、例えば、ドライバIC81は、第1および第2のセンサ電極53aおよび53bを駆動するよう構成されており、またコントローラIC82は、ドライバIC81を制御するよう構成されており、電源IC83は、センサ電極の駆動に必要な電圧、並びにドライバIC81及びコントローラIC82の電源として必要な電圧を生成するよう構成されている。
このような構成のタッチパネルモジュール5は、コンピュータや携帯端末などの電子情報機器では、入力装置として表示装置(ディスプレイ)と組み合わせて用いられる。
次に動作について簡単に説明する。
例えば、基板モジュール80の電源IC83が駆動電圧を生成すると、ドライバIC81がコントロールIC82の制御の下で第1および第2のセンサ電極53aおよび53bを駆動する。この状態で、操作者がタッチパネルモジュール5のセンサ部50に対して指をタッチするタッチ操作、あるいは指を近づける近接操作などの入力操作を行うと、センサ部50における入力操作が行われた部分では、第1のセンサ電極53aと第2のセンサ電極53bとの交差部での容量が変化し、この容量変化が生じた位置がコントロールIC83で算出される。これにより表示装置に表示されている操作メニューに基づいて、入力操作の位置に応じた処理が電子情報機器では行われることとなる。
なお、特許文献1には、上記のような静電容量方式のタッチパネルとして格子タッチ感知システムが開示されている。
特開2006−511879号公報
ところで、タッチパネルでは、その大型化に伴い、入力操作を検出するセンサとしての電極(センサ電極)の反応速度、つまり、センサ電極間での容量の変化速度が重要になってきており、また、低消費電力の重要さも増してきている。
しかしながら、センサ部50を構成するセンサ部配線52a及び52bは、透明でかつ導電性を有するITO(酸化インジウムスズ)で作成されており、大型のタッチパネルではこのITO膜からなるセンサ部配線の導体抵抗値が高くなってしまい、その結果、入力操作に対する応答速度が遅くなり、つまり操作位置の検出に時間を要することとなり、また、消費電流が高くなり、さらにはセンサ部での発熱の影響がタッチパネルモジュール周辺の機器に及ぶといった問題があった。
具体的には、センサ電極の反応速度が遅くなると、タッチパネルに対して絵、文字等の入力操作を行っても、この入力操作に対する表示などの反応が遅れてしまうこととなる。しかも、センサ電極の導体抵抗が高いということは、タッチパネルでの消費電流が多いということであり、ノート型の携帯端末やパソコン等の充電時間の関係上、これらの電子情報機器は使用時間の制約を受けることになる。さらには、センサ電極の導体抵抗が高いことから、タッチパネルでの発熱が多く、この発熱がタッチパネルを搭載した電子情報機器における他の部品(モジュール)に影響を及ぼすこととなり、このような熱の影響に対する熱設計(放熱構造の設計)が必要となるという問題があった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、センサ電極の低抵抗化により、入力操作に対する反応速度の高速化、消費電流の低電流化、及びセンサ電極での発熱の抑制を図ることができ、その結果、入力操作に対する反応速度の高速化によりタッチ操作に対する応答性を改善することができ、しかも、消費電流の低減によりバッテリ駆動の機器での使用時間の制約を緩和することができ、さらにセンサ電極での発熱抑制により周辺の部品への熱の影響を低減することができるタッチパネルモジュール及びこのようなタッチパネルモジュールを搭載した電子情報機器を得ることを目的とする。
(項目1)
本発明に係るタッチパネルモジュールは、入力操作を検出するセンサ部と、該センサ部の周辺に配置された周辺配線部とを備えたタッチパネルモジュールであって、該センサ部を構成するセンサ部基板と該周辺配線部を構成する周辺配線部基板とは別々の基板であり、該センサ部に含まれる複数のセンサ部配線は、該周辺配線部に含まれる複数の周辺配線を構成する導電膜に比べて抵抗が低い金属膜であり、該周辺配線を構成する導電膜は、最小加工パターン幅及び最小加工パターンピッチが該センサ部配線を構成する金属膜に比べて小さい透明導電膜であり、そのことにより上記目的が達成される。
(項目2)
本発明は、項目1に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、前記センサ部基板上に形成され、前記入力操作を検出するための複数の電極と、該センサ部基板上に形成され、該複数の電極を該センサ部基板の周縁部まで引き出す複数の電極引出し線とを含み、該センサ部基板は、前記周辺配線部基板上に、該電極引出し線の一端部と前記周辺配線の一端部とが対向するように重ね合わせて配置され、対向する該電極引出し線の一端部と該周辺配線の一端部とがナノ粒子材料あるいは異方性導電膜により接合されていることが好ましい。
(項目3)
本発明は、項目2に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記センサ部基板は、高分子シートから構成されており、前記周辺配線部基板は、ガラス板から構成されており、前記センサ電極及び前記電極引出し線を構成する金属膜は、銅、銀、金、及びアルミのいずれかにより構成されており、前記周辺電極を構成する透明導電膜は、酸化インジウムスズから構成されていることが好ましい。
(項目4)
本発明は、項目2に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記周辺配線部基板には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップを実装したフレキシブルプリント基板が取り付けられていることが好ましい。
(項目5)
本発明は、項目4に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、第1の方向に沿って延びる複数の第1のセンサ電極と、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びる複数の第2のセンサ電極と、該複数の第1のセンサ電極に接続された複数の第1の電極引出し線と、該複数の第2のセンサ電極に接続された複数の第2の電極引出し線とを含み、該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とは、前記周辺配線部基板の特定の領域に寄せ集められており、前記ICチップを実装した1つのフレキシブルプリント基板の配線が、該周辺配線部基板の特定の領域で該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とに接続されていることが好ましい。
(項目6)
本発明は、項目2に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記周辺配線部基板には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップをテープオートメーティッドボンディングによりテープ部材に搭載してなるTABテープが取り付けられていることが好ましい。
(項目7)
本発明は、項目6に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、第1の方向に沿って延びる複数の第1のセンサ電極と、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びる複数の第2のセンサ電極と、該複数の第1のセンサ電極に接続された複数の第1の電極引出し線と、該複数の第2のセンサ電極に接続された複数の第2の電極引出し線とを含み、該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とは、前記周辺配線部基板の特定の領域に寄せ集められており、前記制御回路を実装した1つのTABテープの配線が、該周辺配線部基板の特定の領域で該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とに接続されていることが好ましい。
(項目8)
本発明は、項目2に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記周辺配線部基板上には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップが実装されていることが好ましい。
(項目9)
本発明に係るタッチパネルモジュールは、入力操作を検出するセンサ部と、該センサ部の周辺に配置された周辺配線部とを備えたタッチパネルモジュールであって、該センサ部及び該周辺配線部を構成する基板は同一の絶縁性基板であり、該センサ部に含まれる複数のセンサ部配線と該周辺配線部に含まれる複数の周辺配線とは、該絶縁性基板上に金属材料を堆積してなる同じ金属膜により構成されており、そのことにより上記目的が達成される。
(項目10)
本発明は、項目9に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線及び前記複数の周辺配線を構成する金属膜は、前記絶縁性基板上に、銅、銀、金、及びアルミのいずれかをスパッタリングあるいは蒸着により堆積したものであることが好ましい。
(項目11)
本発明は、項目9に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、前記絶縁性基板上に形成され、前記入力操作を検出するための複数の電極を含み、前記絶縁性基板には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップを実装したフレキシブルプリント基板が取り付けられていることが好ましい。
(項目12)
本発明は、項目11に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、第1の方向に沿って延びる複数の第1のセンサ電極と、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びる複数の第2のセンサ電極と、該複数の第1のセンサ電極に接続された複数の第1の電極引出し線と、該複数の第2のセンサ電極に接続された複数の第2の電極引出し線とを含み、該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とは、前記絶縁性基板の特定の周縁領域に寄せ集められており、前記ICチップを実装した1つのフレキシブルプリント基板の配線が、該絶縁性基板の特定の周縁領域で該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とに接続されていることが好ましい。
(項目13)
本発明は、項目9に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、前記センサ部基板上に形成され、前記入力操作を検出するための複数の電極を含み、前記絶縁性基板には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップをテープオートメーティッドボンディングによりテープ部材に搭載してなるTABテープが取り付けられていることが好ましい。
(項目14)
本発明は、項目13に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、第1の方向に沿って延びる複数の第1のセンサ電極と、第1の方向と交差する第2の方向に沿って延びる複数の第2のセンサ電極と、該複数の第1のセンサ電極に接続された複数の第1の電極引出し線と、該複数の第2のセンサ電極に接続された複数の第2の電極引出し線とを含み、該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とは、前記絶縁性基板の特定の周縁領域に寄せ集められており、前記ICチップを実装した1つのTABテープの配線が、該周辺配線部基板の特定の領域で該第1の電極引出し線の一端部と該第2の電極引出し線の一端部とに接続されていることが好ましい。
(項目15)
本発明は、項目9に記載のタッチパネルモジュールにおいて、前記複数のセンサ部配線は、前記絶縁性基板上に形成され、前記入力操作を検出するための複数の電極を含み、該絶縁性基板には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップが実装されていることが好ましい。
(項目16)
本発明に係る電子情報機器は、画像を表示する画像表示部と、該画像表示部の表示画面上に配置され、情報を入力するための情報入力部とを有する電子情報機器であって、該情報入力部は、項目1から項目15のいずれか1項に記載のタッチパネルモジュールを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
(項目17)
本発明に係るタッチパネルモジュールの製造方法は、項目1に記載のタッチパネルモジュールを製造する方法であって、前記複数のセンサ部配線を含む前記センサ部基板を形成する工程と、前記複数の周辺配線を含む前記周辺配線部基板を形成する工程と、該センサ部基板及び該周辺配線部基板を、対応する周辺配線とセンサ部配線とが接続されるように貼り合せる工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
(項目18)
本発明は、項目17に記載のタッチパネルモジュールの製造方法において、前記周辺配線と前記センサ部配線との接続は、該センサ部配線の一端部と、該一端部に対応する該周辺部配線の一端部とをナノ粒子材料あるいは異方性導電性膜により接合することにより行うことが好ましい。
(項目19)
本発明は、項目17に記載のタッチパネルモジュールの製造方法において、前記センサ部基板を形成する工程は、第1の絶縁性シート部材上に第1の方向に延びる複数の第1の電極、及び該第1の電極につながる第1の電極引出し線を形成して第1のセンサシートを形成する工程と、第2の絶縁性シート部材上に第2の方向に延びる複数の第2の電極、及び該第2の電極につながる第2の電極引出し線を形成して第2のセンサシートを形成する工程と、該第1のセンサシートと該第2のセンサシートとを、該第1の電極と該第2の電極とが交差し、かつ互いに絶縁されるように貼り合せる工程とを含み、前記複数の周辺配線を含む前記周辺配線部基板を形成する工程は、前記絶縁性基板上に前記複数の周辺配線を形成する工程を含むことが好ましい。
(項目20)
本発明は、項目9に記載のタッチパネルモジュールを製造する方法であって、前記絶縁性基板上に金属材料をスパッタ法あるいは真空蒸着法により堆積して金属膜を形成する工程と、該金属膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングして前記センサ部配線及び前記周辺配線を形成する工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
(項目21)
本発明は、項目20に記載のタッチパネルモジュールの製造方法において、前記金属膜を形成する工程として第1および第2の成膜工程を含み、前記金属膜をパターニングする工程として第1及び第2のパターニング工程を含み、該第1の成膜工程は、前記絶縁性基板上に金属材料をスパッタ法あるいは真空蒸着法により堆積して第1の金属膜を形成する工程であり、該第1のパターニング工程は、該第1の金属膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングして、第1の方向に延びる複数の第1の電極、該複数の第1の電極につながる複数の第1の電極引出し線、及び該複数の第1の電極引出し線につながる複数の第1の周辺配線を形成する工程であり、該第2の成膜工程は、該第1の電極、該第1の電極引出し線、及び該第1の周辺配線上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜上に金属材料をスパッタ法あるいは真空蒸着法により堆積して第2の金属膜を形成する工程であり、該第2のパターニング工程は、該第2の金属膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングして、該第1の方向と交差する第2の方向に延びる複数の第2の電極、該複数の第2の電極につながる複数の第2の電極引出し線、及び該複数の第2の電極引出し線につながる複数の第2の周辺配線を形成する工程であることが好ましい。
本発明によれば、センサ電極の低抵抗化により、入力操作に対する反応速度の高速化、消費電流の低電流化、及びセンサ電極での発熱の抑制を図ることができ、その結果、入力操作に対する反応速度の高速化によりタッチ操作に対する応答性を改善することができ、しかも、消費電流の低減によりバッテリ駆動の機器での使用時間の制約を緩和することができ、さらにセンサ電極での発熱抑制により周辺の機器への熱の影響を低減することができるタッチパネルモジュール及びこのようなタッチパネルモジュールを搭載した電子情報機器を実現することができる効果がある。
図1は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図2は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールを構成する第1のセンサシートの構成を示している。 図3は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールを構成する第2のセンサシートの構成を示している。 図4は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールを構成するセンサ部基板の構成を示している。 図5は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールを構成する周辺配線部基板の構成を示している。 図6は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図6(a)は図1のA1部分を拡大して示し、図6(b)は、図6(a)のA6−A6線部分の断面構造を模式的に示している。 図7は、本発明の実施形態1の変形例1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図8は、本発明の実施形態1の変形例1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図7のA7部分を拡大して示している。 図9は、本発明の実施形態1の変形例2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図10は、本発明の実施形態1の変形例2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図9のA9部分を拡大して示している。 図11は、本発明の実施形態1の変形例3によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図12は、本発明の実施形態1の変形例3によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図12(a)及び図12(b)はそれぞれ、ICチップの電極パッド及び周辺配線部基板の接続パッドを示し、図12(c)は、ICチップの電極パッドを周辺配線部基板の接続パッドに接続した状態を示し、図12(d)は、図12(c)のA12c−A12c部分の断面構造を示している。 図13は、本発明の実施形態2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図14は、本発明の実施形態2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図14(a)は、図13のB13部分を拡大して示す一部破断斜視図、図14(b)は、図14(a)のB14−B14線部分の断面図である。 図15は、本発明の実施形態2によるタッチパネルモジュールの製造方法を説明する図であり、このタッチパネルモジュールを構成する第1のセンサ部配線及び第1の周辺配線を形成した状態を示している。 図16は、本発明の実施形態2の変形例1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図17は、本発明の実施形態2の変形例2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図18は、本発明の実施形態2の変形例3によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。 図19は、本発明の実施形態3として、実施形態1、その変形例1及び2、実施形態2、その変形例1及び2によるタッチパネルモジュールの少なくとも1つを入力操作部に用いた電子情報機器(情報処理装置)の概略構成例を示すブロック図である。 図20は、従来のタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
本願発明の基本原理について説明する。
〔本願発明の前提技術〕
従来のタッチパネルでは、入力操作に対する反応速度が遅く、消費電流が多く、さらにタッチパネルを搭載した電子情報機器がタッチパネルでの発熱の影響を受けるといった課題があり、この課題は、如何に、センサ部配線を構成する導電性部材の導体抵抗値を下げるかに掛かっている。
そこで、本件発明者は、センサ部配線の導体抵抗を下げる方法として、従来のタッチパネルでセンサ電極の導体材料として用いていた、透明でかつ導電性を有するITO(Indium Tin Oxide)膜を、Cu,Ag,Au,Al,その他の導体抵抗の低く安価な材料に置き換えてセンサ部配線の導体抵抗を下げる方法を見出した。
このようにセンサ部配線の導体抵抗値を下げることにより、タッチパネルにおける入力操作に対する反応速度が高速化され、動作電流の低電流化、つまり、消費電流の低減、さらに発熱の抑制が達成され、従来技術における課題が解決される。
ところで、ガラス基板や高分子シートなどの絶縁性基板上での金属膜の形成は、製造コストの点(例えば、処理装置のコストや処理時間の長さ)からは、スパッタや蒸着などの気相成長法ではなくメッキ法で行うのが望ましいが、メッキ法で成膜した金属膜のフォトリソグラフィ技術によるパターニングにより得られる最小パターン幅や最小パターンピッチは、気相成長法で形成した金属膜のものに比べて大きく、センサ部配線と同数の周辺配線をセンサ部周辺に配置した場合、周辺領域が広くなり、近年の傾向であるタッチパネルの狭額縁化が阻害されることとなる。
このようにメッキ法で成膜した金属膜のパターニングにより得られる最小配線幅や最小配線ピッチが、気相成長法で形成した金属膜に比べて大きいのは、金属膜の下地層との密着性や金属膜自体の緻密性によるものである。
つまり、気相成長法で成膜した金属膜は、メッキ法による金属膜に比べると、金属膜の下地層との密着性や金属膜自体の緻密性が高く、例えば、気相成長法で得られた金属膜の選択エッチングの際には、メッキ法で得られた金属膜の選択エッチングに比べて、線幅の狭い配線を構成する金属膜が剥がれにくく、また、隣接する配線の間隔が狭くても、隣接する配線を狭い間隔で確実に分離することができるからである。
〔本願の第1の発明〕
そこで、本件発明者は、さらなる鋭意研究の結果、本願発明として、タッチパネルモジュールにおいて、入力操作を検出するセンサ部の配線(センサ部配線)のみをメッキ法で形成可能な低抵抗な金属膜で構成し、センサ部の周辺に配置される周辺配線を、最小パターン幅及び最小パターンピッチが該センサ部配線を構成する金属材料に比べて小さくできる、スパッタや蒸着で形成するITO膜などの透明導電材料で構成したものを考え出した。
このような構成の本願発明では、センサ部配線の形成には、製造コストの点で有利な金属膜のメッキ法を用いることができ、しかも、周辺配線には、スパッタや蒸着により成膜したITO膜などの透明導電膜を用いて、最小パターニング幅及び最小パターニングピッチをメッキ法による金属膜のものより狭くでき、これによりタッチパネルの狭額縁化を阻害しないようにすることができる。
例えば、本願発明の実施形態では、センサ部配線の構成材料としてCu,Ag,Au,Al,及び他の低抵抗の金属材料を、センサ部基板、例えば高分子シート(PET他)上にメッキすることにより金属膜が形成される。これによりセンサ部の配線の低抵抗化を図ることができ、金属膜の形成をスパッタや蒸着により行う場合に比べて製造コストを低減することもできる。
また、本願発明の実施形態では、センサ部以外を構成する配線、つまり周辺配線が、例えばITO膜などの配線幅及び配線ピッチを狭くすることが可能なスパッタや蒸着による透明導電膜により、周辺配線部基板(例えばガラス基板もしくは高分子シート)上に形成される。これによりタッチパネルモジュール及び製品(つまりタッチパネルモジュールを備えた電子情報機器)のサイズを小さくすることができる。
このように、タッチパネルモジュールにおいて、センサ部配線には、Cu,Ag,Au,Alなどの金属材料を用い、周辺配線には、狭配線化(微細なパターニング)が可能なITO膜などの配線材料を用いることにより、センサ部の配線の低抵抗化を図りつつ、周辺配線の微細化によりタッチパネルの狭額縁を図ることができるが、この場合、センサ部の、Cu,Ag,Au,Al,及びその他の低抵抗な金属材料からなるセンサ部配線と、周辺配線部の、ガラス基板上のITOなどの透明導電材料からなる周辺配線とを接続する必要がある。
そこで、本件発明者は、本願発明として、センサ部を構成する配線(センサ部配線)と、センサ部周辺に位置する配線(周辺配線)とが異なる材料で構成されているタッチパネルモジュールにおいて、これらのセンサ部配線と周辺配線との接合に、異方性導電膜あるいはナノペースト(ナノ粒子材料)を用い、これにより構成材料が異なるセンサ部配線と周辺配線との接合を、簡単な方法で行うことができ、かつ信頼性の高い接合とすることができるものを考え出した。
さらに、本件発明者は、センサ部配線を金属材料で構成し、周辺配線をITO膜などの透明導電材料で構成したタッチパネルモジュールにおいて、センサ部配線及び周辺配線が形成された基板上に、ドライバIC,コントローラIC,電源ICなどのICチップとしての集積回路を搭載し、これにより高性能、小型、低コストのタッチパネルモジュールを作製可能とすることを見出している。
このように本願発明では、タッチパネルで、反応速度の高速化、低電流化、つまり消費電流の低減、発熱の抑制、小型化、低コストのタッチパネルモジュールを得ることができる。
〔本願の第2の発明〕
本件発明者は、ガラス基板や高分子シートなどの絶縁性基板上での金属膜の形成は、製造コストの点(例えば、処理装置のコストや処理時間の長さ)からは、スパッタや蒸着などの気相成長法ではなくメッキ法で行うのが望ましいという観点とは別の観点から、本願発明として、タッチパネルモジュールにおいて、製造プロセスの削減を図りつつ、センサ部配線の導体抵抗値を下げることを目的とし、センサ部及び周辺配線部を構成する基板を同一の絶縁性基板とし、該センサ部に含まれる複数のセンサ部配線及び該周辺配線部に含まれる複数の周辺配線を、該絶縁性基板上に金属材料を堆積してなる同一の金属膜により構成したものを考え出した。
このような構成の本願発明では、センサ部配線と周辺配線とが単一の絶縁性基板上で同時に形成されることとなり、つまり、センサ部配線及び周辺配線を構成する金属膜の成膜及びパターニングを、センサ部配線と周辺配線とで同時に行うことができ、このようなセンサ部配線と周辺配線の形成工程の共通化により製造工程を削減することができ、さらに、センサ部配線の低抵抗化を図るとともに、周辺配線の配置領域を狭くすることができる。
本願発明の実施形態では、例えば、センサ部配線及び周辺配線には、同一の高分子シートもしくは同一のガラス板上に、Cu,Ag,Au,Alなどの導体材料をスパッタあるいは蒸着により堆積してなる金属膜が用いられる。これによりセンサ部配線の低抵抗化を図るとともに、周辺配線の配線幅及び配線ピッチを、周辺配線にメッキによる金属膜を用いた場合に比べて狭くでき、さらに、センサ部配線と周辺配線とを同一の工程で作製可能となり、製造工程を削減することができる。その結果、高特性で、安価なタッチパネルモジュールを実現することができる。
さらに、本件発明者は、センサ部配線及び周辺配線をスパッタあるいは蒸着により形成した金属膜で構成したタッチパネルモジュールにおいて、センサ部配線及び周辺配線の共通基板上に、ドライバIC,コントローラIC,電源ICなどのICチップとしての集積回路を搭載し、これにより高性能、小型、低コストのタッチパネルモジュールを作製可能とすることを見出している。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態1のタッチパネルモジュール100は、入力操作を検出するセンサ部110と、このセンサ部110の周辺に配置された周辺配線部120aおよび120bとを備えている。ここで、センサ部110は、第1のセンサシート110aと第2のセンサシート110bとを貼り合せて形成されている。
図2及び図3は、本発明の実施形態1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図2及び図3はそれぞれ、このタッチパネルモジュールを構成する第1及び第2のセンサシートの構成を示している。
第1のセンサシート110aは、図2に示すように、例えば高分子シートである第1の絶縁性シート基板111a上に複数の第1のセンサ部配線112aを形成したものであり、第1のセンサ部配線112aはそれぞれ、絶縁性シート基板111a上にX方向(紙面左右方向)に沿って延びるよう形成された第1のセンサ電極11aと、この第1のセンサ電極11aを絶縁性シート基板111aの周縁まで引き出す第1の電極引出し線12aとから構成されている。なお、図中、R113aは、第1の絶縁性シート基板111a上での第1の電極引出し線12aの配置領域である。
第2のセンサシート110bは、図3に示すように、例えば高分子シートである第2の絶縁性シート基板111b上に複数の第2のセンサ部配線112bを形成したものであり、第2のセンサ部配線112bはそれぞれ、絶縁性シート基板111b上にY方向(紙面上下方向)に沿って延びるよう形成された第2のセンサ電極11bと、この第2のセンサ電極11bを絶縁性シート基板111bの周縁まで引き出す電極引出し線12bとから構成されている。なお、図中、R113bは、第2の絶縁性シート基板111b上での第2の電極引出し線12bの配置領域である。
このような構造の第1及び第2のセンサシート110a及び110bが、図4に示すように、第1のセンサ電極11aと第2のセンサ電極11bとが直交するように貼り合せられてセンサ部110が形成されており、第1および第2の絶縁性シート基板111a及び111bがセンサ部基板111を形成している。なお、ここでは、第1のセンサシート110a上に第2のセンサシート110bを重ねており、第1のセンサ部配線112aと第2のセンサ部配線112bとは第2の絶縁性シート基板111bにより絶縁されている。
また、周辺配線部120aは、図5に示すように、例えばガラス基板である絶縁性基板121の周縁部に形成され、複数の第1の電極引出し線12aに接続される複数の第1の周辺配線122aを含み、周辺配線部120bは、図5に示すように、絶縁性基板121の周縁部に形成され、複数の第2の電極引出し線12bに接続される複数の第2の周辺配線122bを含んでいる。
さらに、この絶縁性基板121上には、第1のセンサシート110a上に第2のセンサシート110bを重ね合わせた構造のセンサ部基板111が、第1の電極引出し線12aの一端部と第1の周辺配線122aの一端部とが対向し、第2の電極引出し線12bの一端部と第2の周辺配線122bの一端部とが対向するように重ね合わせて貼付けられ、これにより図1に示すタッチパネルモジュール100が形成されている。つまり、図4に示す第2のセンサシート110bの第2のセンサ部配線112bが形成された面と、絶縁性基板121の、周辺配線122a及び122bが形成された面とが向き合うように、図4に示すセンサ部基板111が裏返されて絶縁性基板121上に貼付けられている。
このようにこの実施形態1のタッチパネルモジュール100では、センサ部110を構成するセンサ部基板111(つまり、絶縁性シート基板111a及び111b)と周辺配線部120aおよび120bを構成する周辺配線部基板(絶縁性基板)121とは別々の基板となっている。また、センサ部110に含まれる複数のセンサ部配線112a及び112bは、周辺配線部120aおよび120bに含まれる複数の周辺配線122a及び122bを構成する導電材料に比べて抵抗が低い金属材料であり、周辺配線122a及び122bを構成する導電材料は、その最小パターニング幅及び最小パターニングピッチがセンサ部配線112a及び112bを構成する金属材料に比べて小さい透明導電材料である。例えば、センサ部配線112a、112b(第1、第2のセンサ電極11a、11b及び第1、第2の電極引出し線12a、12b)を構成する金属材料は銅である。ただし、センサ部配線112a、112bを構成する金属材料は銅に限らず、銀、金、アルミ、あるいはその他の低抵抗な金属材料でもよい。また、周辺配線122a及び122bを構成する透明導電材料は、酸化インジウムスズ(ITO)である。ここで、周辺配線の線幅は100μm〜200μmであり、周辺配線の配線ピッチは、150μm〜500μmであり、この実施形態1では、例えば、周辺配線の線幅は100μmとし、周辺配線の配線ピッチは300μm程度としている。
また、対向する電極引出し線12a、12bの一端部と周辺配線122a、122bの一端部とは、ナノペースト(ナノ粒子材料)あるいは異方性導電膜により接合されている。
図6は、電極引出し線の一端部と周辺配線の一端部との接合部分の構造を説明する図であり、図6(a)は図1のA1部分を拡大して示し、図6(b)は、図6(a)のA6−A6線部分の断面構造を模式的に示している。
図6(a)及び図6(b)に示すように、第1の電極引出し線12aの一端部12a1と第1の周辺配線122aの一端部122a1とが対向して配置されており、第1の周辺配線122aの一端部122a1上には、異方性導電膜103が形成されており、第1の電極引出し線12aの一端部12a1がこの異方性導電膜103により電気的にかつ機械的に第1の周辺配線122aの一端部122a1に接合されている。この異方性導電膜103は、熱硬化樹脂の中に導電粒子を均一に分散させて得られたフィルム状接続材料であり、導電粒子はプラスチックの核をニッケルと金の2層で被覆したものであり、10nm〜100nm程度の粒子径を有している。この異方性導電膜103は、例えば、第1の電極引出し線12aの一端部12a1と第1の周辺配線122aの一端部122a1との間に挟みこんで加圧及び加熱することで、圧力がかかった部分、つまり第1の電極引出し線12aの一端部12a1と第1の周辺配線122aの一端部122a1とが対向する部分で、その両者が導電粒子により電気的に接続され、さらにその両者が熱硬化樹脂により機械的に接合されることとなる。この異方性導電膜103にはフィルム状のものだけでなく、ペースト状のもの(異方性導電ペースト)もあり、フィルム状のものと同様に用いられる。
また、異方性導電膜あるいは異方性導電ペーストの代わりに、ナノペースト(ナノ粒子材料)を用いることもできる。このナノペーストは、金属ナノ粒子、溶剤などから構成されており、金属ナノ粒子(例えば、金のナノ粒子)では、その粒子径が小さいことから、溶融温度は、通常の金の溶融温度(1000℃程度)に比べて低い温度(100℃〜250℃程度)で溶融する。このため、ナノペーストを用いた配線の接合は、比較的低温で行うことができる。
なお、第1のセンサシート110a上に第2のセンサシート110bを重ねた場合に、第1のセンサシート110aの第1の電極引出し線12aの一端部12a1が第2のセンサシート110bの絶縁性シート基板111bにより被覆されてしまい、第1の電極引出し線12aの一端部12a1と第1の周辺配線122aの一端部122a1とが接触しなくなるのを回避するため、第2のセンサシート110bの、第1の電極引出し線12aの一端部12a1に対応する部分には切欠き部(図示せず)が形成され、第1のセンサシート110a上に第2のセンサシート110bを重ねた状態でも、第1の電極引出し線12aの一端部12a1が露出するようにしている。
図6では、第1の電極引出し線12aの一端部12a1と第1の周辺配線122aの一端部122a1との接続構造を示しているが、第2の電極引出し線12bの一端部と第2の周辺配線122bの一端部との接続構造も、図6に示すものと同様な構造となっている。
次に、この実施形態1のタッチパネルモジュールの製造方法について説明する。
まず、PET(ポリエチレンテレフタレート)などの高分子シートからなる第1の絶縁性シート基板111a上に、例えばCuメッキにより金属膜を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして、X方向に延びる複数の第1のセンサ電極11a及びこれらの第1のセンサ電極11aにつながる複数の第1の電極引出し線12aを形成する。ここで、1つの第1のセンサ電極11aとこれにつながる1つの第1の電極引出し線12aとが1つの第1のセンサ部配線112aを形成している。これにより、複数の第1のセンサ部配線112aを含む第1のセンサシート110aを完成する(図2参照)。
同様に、PETなどの高分子シートからなる第2の絶縁性シート基板112b上に、例えばCuメッキにより金属膜を形成し、この金属膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして、Y方向に延びる複数の第2のセンサ電極11b、及びこれらの第2のセンサ電極11bにつながる複数の第2の電極引出し線12bを形成する。ここで、1つの第2のセンサ電極11bとこれにつながる1つの第2の電極引出し線12bとが1つの第2のセンサ部配線112bを形成している。これにより、複数の第2のセンサ部配線112bを含む第2のセンサシート110bを完成する(図3参照)。
続いて、第1のセンサシート110a上に第2のセンサシート110bを、第1のセンサ電極11aと第2のセンサ電極11bとが直交するように貼り合せてセンサ部110を作製する。この状態では、第1および第2の絶縁性シート基板112a及び112bにより、センサ部110のセンサ部基板111が形成されることとなる(図4参照)。
一方で、ガラス基板などの周辺配線部基板(絶縁性基板)121上にスパッタリングや真空蒸着などの方法でITO膜を形成し、このITO膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして、第1の電極引出し線12aに接続される第1の周辺配線122a、及び第2の電極引出し線12bに接続される第2の周辺配線122bを形成する。これにより周辺配線部120aおよび120bを作製する(図5参照)。
その後、図5に示す周辺配線部基板121上に、図4に示すセンサ部基板111の表面が周辺配線部基板121の表面に向かい合うようにセンサ部基板111を重ねて貼り付ける。このとき、図6(a)及び図6(b)に示すように、周辺配線部基板121の周辺配線122a及び122bの一端部(つまりセンサ部基板111側の端部)と、センサ部基板111の第1および第2の電極引出し線12a及び12bの一端部(つまりセンサ部基板111の外縁側端部)とを、これらの間に異方性導電膜103を挟んだ状態で加熱しつつ加圧する。
これにより、センサ部110の第1の電極引出し線12aと第1の周辺配線122aとが接続され、センサ部110の第2の電極引出し線12bと第2の周辺配線122bとが接続され、図1に示すタッチパネルモジュール100が完成する。
このように本実施形態1では、センサ部110を構成する第1および第2のセンサ部配線112a及び112bを金属材料(Cu)で構成しているため、センサ部配線112a及び112bの導体抵抗を下げることができる。その結果、このようなセンサ部配線の低抵抗化により、タッチパネルにおける入力操作に対する反応速度を高速化し、動作電流の低電流化、つまり、消費電流の低減、さらに発熱の抑制を図ることができる。
また、この実施形態1では、センサ部配線の形成には、製造コストの点で有利な金属膜のメッキ法を用いることができる。
しかも、この実施形態1では、周辺配線122a及び122bには、ITO膜などのスパッタあるいは蒸着による透明導電膜を用いているので、最小パターニング幅及び最小パターニングピッチをメッキ法による金属膜のものより狭くでき、これにより、絶縁性基板121の周縁部で周辺配線部120a及び120bが占める面積を小さく抑えて、タッチパネルの狭額縁化を阻害しないようにすることができる。
また、センサ部配線112a及び112bの電極引出し線12a及び12bの一端部(センサシート110a及び110bの入出力電極)を、周辺配線の一端部(ガラス基板の入出力電極)に接合するのに異方性導電膜やナノペーストを用いているので、センサ部配線と周辺配線との間で良好な接続性が得られ、低コストの接続が可能になる。
(実施形態1の変形例1)
図7は、本発明の実施形態1の変形例1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態1の変形例1によるタッチパネルモジュール100aは、実施形態1のタッチパネルモジュール100において、上記周辺配線部基板(絶縁性基板)121に、センサ部110の複数の第1のセンサ電極11a及び複数の第2のセンサ電極11bを駆動制御するための複数のICチップ141〜143を実装したフレキシブルプリント基板130を取り付けたものである。
ここでは、例えば、ICチップ141は、第1および第2のセンサ電極11aおよび11bを駆動する駆動ICであり、ICチップ142は、ICチップ141を制御する制御ICであり、ICチップ143は、センサ電極を駆動制御するのに必要な電圧を生成する電源ICである。
図8は、本発明の実施形態1の変形例1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図7のA7部分を拡大して示している。
フレキシブルプリント基板(FPC基板)130と周辺配線部基板121との接続は、フレキシブルプリント基板130の配線131の一端部と、周辺配線部基板121に形成されている周辺配線122a及び122bの一端部(外部の回路と接続する側の端部)とを異方性導電膜やナノ粒子ペーストなどを用いて接合することにより行っている。特に、ここでは、第1及び第2の周辺配線122a及び122bの一端部を、絶縁性基板121の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、1つのFPC基板130の配線131の端部を第1及び第2の周辺配線122a及び122bの一端部に接続している。
また、FPC基板130とICチップ141〜143との接続は、プリント基板140aなどにICチップ141〜143を実装してなるIC基板モジュール140の電極端子140bを、異方性導電膜やナノ粒子ペーストなどを用いてFPC基板130の配線131の他端部と接合することにより行っている。
この実施形態1の変形例1では、第1及び第2の周辺配線122a及び122bの一端部(外部の回路と接続する側の端部)を、絶縁性基板121の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、FPC基板130の配線131の端部を第1及び第2の周辺配線122a及び122bの一端部に接続しているので、タッチパネルモジュールの絶縁性基板121に取り付けるFPC基板130を1つにすることができる。
(実施形態1の変形例2)
図9は、本発明の実施形態1の変形例2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態1の変形例2によるタッチパネルモジュール100bは、実施形態1のタッチパネルモジュール100において、上記周辺配線部基板(絶縁性基板)121にTABテープ150を取り付けたものである。このTABテープ150は、上記センサ部110の複数の第1のセンサ電極11a及び複数の第2のセンサ電極11bを駆動制御するための駆動制御IC151をテープオートメーティッドボンディング(TAB)によりテープ部材150aに搭載してなるものである。
図10は、本発明の実施形態1の変形例2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図9のA9部分を拡大して示している。
このTABテープ150は、TABテープ150の配線150bの一端側に形成した接続パッド150cと、周辺配線部基板121に形成されている周辺配線122a及び122bの端部とを異方性導電膜やナノ粒子ペーストなどを用いて接合することにより周辺配線部基板121に取り付けられている。
このような構成の本実施形態1の変形例2においても、実施形態1の変形例1と同様に、第1及び第2の周辺配線122a及び122bの一端部(外部の回路と接続する側の端部)を、絶縁性基板121の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、TABテープ150の配線150bの接続パッド150cを第1及び第2の周辺配線122a及び122bの一端部に接続しているので、タッチパネルモジュールの周辺配線部基板121に取り付けるTABテープ150を1つにすることができる。
(実施形態1の変形例3)
図11は、本発明の実施形態1の変形例3によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態1の変形例3によるタッチパネルモジュール100cは、実施形態1のタッチパネルモジュール100において、上記周辺配線部基板(絶縁性基板)121上の、周辺配線部120aの外側にICチップの配置領域を確保し、このICチップの配置領域に、センサ部110の複数の第1のセンサ電極11a及び複数の第2のセンサ電極11bを駆動制御するための複数のICチップ160a〜160cを実装したものである。
ここで、例えば、ICチップ160bは、第1および第2のセンサ電極11aおよび11bを駆動する駆動IC(ドライブIC)であり、ICチップ160aは、ICチップ160bを制御する制御IC(コントローラIC)であり、ICチップ160cは、センサ電極を駆動制御するのに必要な電圧を生成する電源ICである。
また、これらのICチップ160a〜160cと周辺配線122a及び122bとの接続は、ナノ粒子ペースト163を用いて行うことができる。
図12は、例えばICチップ160aと周辺配線122aとの接続部分を説明する図であり、図12(a)は、ICチップ160aの電極パッド160a1を示し、図12(b)は、周辺配線部基板121の接続パッド122a1を示し、図12(c)は、ICチップの電極パッドを周辺配線部基板の接続パッドに接続した状態を示し、図12(d)は、図12(c)のA12c−A12c部分の断面構造を示している。
例えば、周辺配線部基板121のICチップ160を実装すべき領域R11には、周辺配線122aをICチップ160aの電極パッド160a1に接続するための接続パッド122a2を形成しておく(図12(a)参照)。
周辺配線122aとICチップ160aとの接続は、ICチップ160aの裏面に形成した電極パッド160a1(図12(b)参照)にナノペースト163を塗布し、ナノ粒子ペースト163を塗布した電極パッド160a1を周辺配線部基板122aの接続パッド122a2に接触させてナノ粒子ペーストを焼成することで行うことができる(図12(c)及び図12(d)参照)。
このように本実施形態1の変形例3によるタッチパネルモジュール100cでは、周辺配線部を構成する絶縁性基板(周辺配線部基板)121上に、コントローラIC160a、ドライブIC160b、及び電源IC160cを実装しているので、実施形態1の変形例1でタッチパネルモジュールとは別に作製していた、コントローラIC140a、ドライブIC140b、電源IC140cを搭載したIC基板モジュール140、あるいは実施形態1の変形例2でタッチパネルモジュールとは別に作製していた、駆動制御ICを搭載したTABテープ150を不要とでき、これによりタッチパネルモジュールのより一層の小型化及び低コスト化を図ることができる。
(実施形態2)
図13は、本発明の実施形態2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態2のタッチパネルモジュール200は、入力操作を検出するセンサ部210と、センサ部210の周辺に配置された周辺配線部220aおよび220bとを備えている。このセンサ部210及び周辺配線部220a、220bを構成する基板は同一の絶縁性基板221であり、この絶縁性基板221には例えばガラス基板が用いられている。
また、センサ部210に含まれる複数のセンサ部配線212a及び212b、並びに周辺配線部220a及び220bに含まれる複数の周辺配線222a及び222bは、絶縁性基板221上に金属材料をスパッタリングあるいは真空蒸着により堆積してなる金属膜のパターニングにより一括して形成したものである。ここで、周辺配線222a及び222bの線幅は100μm〜200μmであり、周辺配線の配線ピッチは、150μm〜500μmであり、この実施形態2では、例えば、周辺配線の線幅は100μmとし、周辺配線の配線ピッチは300μm程度としている。
また、複数の第1のセンサ部配線212aはそれぞれ、絶縁性基板221上にX方向(紙面左右方向)に沿って延びるよう形成された第1のセンサ電極21aと、この第1のセンサ電極21aを絶縁性基板221の周縁まで引き出す第1の電極引出し線22aとから構成されている。なお、図中、R213aは、絶縁性基板221上での第1の電極引出し線22aの配置領域である。
また、複数の第2のセンサ部配線212bはそれぞれ、絶縁性基板221上にY方向(紙面上下方向)に沿って延びるよう形成されたセンサ電極21bと、このセンサ電極21bを絶縁性基板221の周縁まで引き出す電極引出し線22bとから構成されている。なお、図中、R213bは、絶縁性基板221上での第2の電極引出し線22bの配置領域である。
ここでは、センサ部配線212a、212b(つまり、センサ電極21a、21b及び電極引出し線22a、22b)を構成する金属材料は銅である。ただし、センサ部配線212a、212bを構成する金属材料は銅に限らず、銀、金、アルミ、あるいはその他の低抵抗な金属材料でもよい。
図14は、本発明の実施形態2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、図14(a)は、図13のB13部分を拡大して示す一部破断斜視図、図14(b)は、図14(a)のB14−B14線部分の断面図である。
このタッチパネルモジュール200では、複数のセンサ電極21aは絶縁性基板221上にX方向に延びるよう形成されており、この複数のセンサ電極21a上には、Y方向に沿って延びるように複数のセンサ電極21bが絶縁層231bを介して形成されている。また、複数のセンサ電極21bは上層の絶縁層231aにより覆われている。
次に、この実施形態2のタッチパネルモジュールの製造方法について説明する。
まず、ガラス基板(絶縁性基板)221上にスパッタリングあるいは真空蒸着によりCuを堆積して第1の金属膜を生成し、生成した第1の金属膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして第1のセンサ部配線212a(第1のセンサ電極21a及び第1の電極引出し線22a)を、この第1のセンサ部配線212aにつながる第1の周辺配線222aと一括して形成する(図15参照)。
続いて、全面に層間絶縁膜231bを形成した後、この絶縁膜231b上にスパッタリングあるいは真空蒸着によりCuを堆積して第2の金属膜を生成し、生成した第2の金属膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして第2のセンサ部配線212b(第2のセンサ電極21b及び第2の電極引出し線22b)を、この第2のセンサ部配線212bにつながる第2の周辺配線222bと一括して形成する(図13参照)。
その後、全面に上層絶縁膜231aを形成してタッチパネルモジュール200を完成する(図14参照)。
このように本発明の実施形態2によるタッチパネルモジュール200では、第1、第2のセンサ部配線212a、212b及び第1、第2の周辺配線222a、222bには、単一のガラス板221上にCu,Ag,Au,Alなどの導体材料をスパッタあるいは蒸着により堆積してなる金属膜が用いられるので、センサ部配線の低抵抗化を図るとともに、周辺配線の配線幅及び配線ピッチを、周辺配線にメッキによる金属膜を用いた場合に比べて狭くでき、さらに、センサ部配線と周辺配線とを同一の工程で作製可能となり、製造工程を削減することができる。
また、第1、第2のセンサ部配線212a、212b及び第1、第2の周辺配線222a、222bは、ガラス板上に薄膜形成法(スパッタリングあるいは真空蒸着)により形成した金属層をフォトリソグラフィ技術によりパターンニングすることにより形成されるので、狭ピッチに対応した微細パターン形成が可能になる。このため、周辺配線部では周辺配線の配線幅及び配線ピッチを狭くしてタッチパネルモジュールの狭額縁化を図ることができる。
その結果、高特性で、安価な小型のタッチパネルモジュールを実現することができる。
なお、上記実施形態2では、タッチパネルモジュール200におけるセンサ部配線及び周辺配線を形成する下地部材としての絶縁性基板にガラス基板221を用いているが、センサ部配線及び周辺配線を形成する下地部材としての絶縁性基板には高分子シートを用いてもよい。ただし、この場合、一般にはこのような高分子シートは支持基板としてのガラス基板に貼付けられる。
(実施形態2の変形例1)
図16は、本発明の実施形態2の変形例1によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態2の変形例1によるタッチパネルモジュール200aは、実施形態2のタッチパネルモジュール200において、上記絶縁性基板221に、センサ部210の複数の第1のセンサ電極21a及び複数の第2のセンサ電極21bを駆動制御するための複数のICチップ241〜243を実装したフレキシブルプリント基板230を取り付けたものである。
ここでは、例えば、ICチップ241は、第1および第2のセンサ電極21aおよび21bを駆動する駆動IC(ドライブIC)であり、ICチップ242は、ICチップ241を制御する制御IC(コントローラIC)であり、ICチップ243は、センサ電極を駆動制御するのに必要な電圧を生成する電源ICである。
また、フレキシブルプリント基板230と絶縁性基板221との接続は、実施形態1の変形例1で図8を用いて説明したとおり、フレキシブルプリント基板230の配線(図示せず)の一端部と、絶縁性基板221に形成されている周辺配線222a及び222bの端部とを異方性導電膜やナノ粒子ペーストなどを用いて接合することにより行っている。特に、ここでは、第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部を、絶縁性基板221の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、1つのFPC基板230の配線の端部を第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部に接続している。
また、フレキシブルプリント基板230とICチップ241〜243との接続は、プリント基板などにICチップ241〜243を実装してなるIC基板モジュール240の電極端子を、異方性導電膜やナノ粒子ペーストなどを用いて該フレキシブルプリント基板230の配線の他端部と接合することにより行っている。
この実施形態2の変形例1では、第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部(外部の回路と接続する側の端部)を、絶縁性基板221の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、FPC基板230の配線の端部を第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部に接続しているので、タッチパネルモジュールの絶縁性基板221に取り付けるFPC基板230を1つにすることができる。
(実施形態2の変形例2)
図17は、本発明の実施形態2の変形例2によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態2の変形例2によるタッチパネルモジュール200bは、実施形態2のタッチパネルモジュール200において、上記絶縁性基板221にTABテープ250を取り付けたものである。このTABテープ250は、上記センサ部210の複数の第1のセンサ電極21a及び複数の第2のセンサ電極21bを駆動制御するための駆動制御IC251をテープオートメーティッドボンディングによりテープ部材250aに搭載してなるものである。
また、TABテープ250と絶縁性基板221との接続は、実施形態1の変形例2で図10を用いて説明したとおり、TABテープ250の配線(図示せず)の一端部と、絶縁性基板221に形成されている周辺配線222a及び222bの端部とを異方性導電膜やナノ粒子ペーストなどを用いて接合している。特に、ここでは、第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部を、絶縁性基板221の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、1つのTABテープ250の配線の端部を第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部に接続している。
このような構成の本実施形態2の変形例2においても、実施形態2の変形例1と同様に、第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部(外部の回路と接続する側の端部)を、絶縁性基板221の一部の領域(例えば、絶縁性基板の4隅のうちの1つの隅部)に寄せ集め、この隅部で、TABテープ250の配線の接続パッド(図示せず)を第1及び第2の周辺配線222a及び222bの一端部に接続しているので、タッチパネルモジュールの絶縁性基板221に取り付けるTABテープ250を1つにすることができる。
(実施形態2の変形例3)
図18は、本発明の実施形態2の変形例3によるタッチパネルモジュールを説明する図であり、このタッチパネルモジュールの全体構成を示している。
この実施形態2の変形例3によるタッチパネルモジュール200cは、実施形態2のタッチパネルモジュール200において、上記絶縁性基板221上の、周辺配線部220aの外側の領域に、センサ部210の複数の第1のセンサ電極21a及び複数の第2のセンサ電極21bを駆動制御するための複数のICチップ260a〜260cを実装したものである。
ここで、例えば、ICチップ260bは、第1および第2のセンサ電極21aおよび21bを駆動する駆動ICであり、ICチップ260aは、ICチップ260bを制御する制御ICであり、ICチップ260cは、センサ電極を駆動制御するのに必要な電圧を生成する電源ICである。
また、これらのICチップ260a〜260cと周辺配線222a及び222bとは、実施形態1の変形例3で図12を用いて説明したとおり、ナノ粒子ペーストを用いて接合している。
このように本実施形態2の変形例3によるタッチパネルモジュール200cでは、周辺配線部を構成する絶縁性基板(周辺配線部基板)221上に、コントローラIC160a、ドライブIC160b、及び電源IC160cを実装しているので、実施形態2の変形例1でタッチパネルモジュールとは別に作製していた、コントローラ用IC240a、ドライブ用IC240b、電源用IC240cを搭載したIC基板モジュール240、あるいは実施形態2の変形例2でタッチパネルモジュールとは別に作製していた、駆動制御ICを搭載したTABテープ250を不要とでき、これによりタッチパネルモジュールのより一層の小型化及び低コスト化を図ることができる。
(実施形態3)
図19は、本発明の実施形態3として、実施形態1及びその変形例1〜3、並びに実施形態2及びその変形例1〜3のいずれかによるタッチパネルモジュールを入力操作部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
図19に示す本発明の実施形態3による電子情報機器90は、本発明の実施形態1及びその変形例1〜3、並びに実施形態2及びその変形例1〜3の少なくともいずれかによるタッチパネルモジュールを操作者による情報入力を行うための入力操作部90aとして備えたものであり、この電子情報機器90は、入力操作部90aから入力された入力情報を記録する記録メディアなどのメモリ部92と、この入力情報を液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部93と、この入力情報を用いた通信処理を行う送受信装置などの通信部94と、この入力情報を印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力部95とのうちの少なくともいずれかを有している。ここで、表示部93は、上記入力装置と組み合わせられる、液晶表示パネルなどの表示装置を含んでいる。また、この電子情報機器90は、被写体の撮影を行う撮像部91を有していてもよく、この場合は、記録メディアなどのメモリ部92が、撮像部91により得られた画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録し、上記表示部93が、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示し、通信部94が、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後にこの画像データに対する通信処理を行い、画像出力部95がこの画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)するようにしてもよい。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、タッチパネルモジュール及び電子情報機器の分野において、センサ電極の低抵抗化により、入力操作に対する反応速度の高速化、消費電流の低電流化、及びセンサ電極での発熱の抑制を図ることができ、その結果、入力操作に対する反応速度の高速化によりタッチ操作に対する応答性を改善することができ、しかも、消費電流の低減によりバッテリ駆動の機器での使用時間の制約を緩和することができ、さらにセンサ電極での発熱抑制により他の機器への熱の影響を低減することができるタッチパネルモジュール及びこのようなタッチパネルモジュールを搭載した電子情報機器を実現することができる。
11a、21a 第1のセンサ電極
11b、21b 第2のセンサ電極
12a、22a 第1の電極引出し線
12b、22b 第2の電極引出し線
12a1 第1の電極引出し線の一端部
90 電子情報機器
90a 入力操作部
91 撮像部
92 メモリ部
93 表示部
94 通信部
95 画像出力部
100、100a〜100c、200、200a〜200c タッチパネルモジュール
103 異方性導電膜
110、210 センサ部
110a、110b 第1、第2のセンサシート
111 センサ部基板
111a、111b 第1、第2の絶縁性シート部材
112a、212b 第1のセンサ部配線
112b、212b 第2のセンサ部配線
120a、220a 第1の周辺配線部
120b、220b 第2の周辺配線部
121 ガラス基板(周辺配線部基板)
122a、222a 第1の周辺配線
122b、222b 第2の周辺配線
122a1 第1の周辺配線の一端部
122a2 接続パッド
130、230 フレキシブルプリント基板
140 IC基板モジュール
140a プリント基板
141、241 コントローラIC(ICチップ)
142、242 ドライブIC(ICチップ)
143、243 電源IC(ICチップ)
150、250 TABテープ
150a、250a テープ部材
151、251 駆動制御IC
160a〜160c、260a〜260c ICチップ
160a1 電極パッド
163 ナノペースト
221 絶縁性基板
231a 上層絶縁膜
231b 層間絶縁膜
R113a、R213a 第1の周辺配線配置領域
R113b、R213b 第2の周辺配線配置領域

Claims (5)

  1. 入力操作を検出するセンサ部と、該センサ部の周辺に配置された周辺配線部とを備えたタッチパネルモジュールであって、
    該センサ部を構成するセンサ部基板と該周辺配線部を構成する周辺配線部基板とは別々の基板であり、
    該センサ部に含まれる複数のセンサ部配線は、該周辺配線部に含まれる複数の周辺配線を構成する導電膜に比べて抵抗が低い金属膜であり、
    該周辺配線を構成する導電膜は、最小加工パターン幅及び最小加工パターンピッチが該センサ部配線を構成する金属膜に比べて小さい透明導電膜である、タッチパネルモジュール。
  2. 請求項1に記載のタッチパネルモジュールにおいて、
    前記複数のセンサ部配線は、
    前記センサ部基板上に形成され、前記入力操作を検出するための複数の電極と、
    該センサ部基板上に形成され、該複数の電極を該センサ部基板の周縁部まで引き出す複数の電極引出し線とを含み、
    該センサ部基板は、前記周辺配線部基板上に、該電極引出し線の一端部と前記周辺配線の一端部とが対向するように重ね合わせて配置され、対向する該電極引出し線の一端部と該周辺配線の一端部とがナノ粒子材料あるいは異方性導電膜により接合されている、タッチパネルモジュール。
  3. 請求項2に記載のタッチパネルモジュールにおいて、
    前記周辺配線部基板には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップを実装したフレキシブルプリント基板が取り付けられている、タッチパネルモジュール。
  4. 請求項2に記載のタッチパネルモジュールにおいて、
    前記周辺配線部基板上には、前記センサ部の複数の電極を駆動制御するICチップが実装されている、タッチパネルモジュール。
  5. 画像を表示する画像表示部と、該画像表示部の表示画面上に配置され、情報を入力するための情報入力部とを有する電子情報機器であって、
    該情報入力部は、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のタッチパネルモジュールを含む、電子情報機器。
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