狭額縁タッチパネル

トップ :: G 物理学 :: G06 計算;計数

【発明の名称】	狭額縁タッチパネル
【発明者】	【氏名】西川和宏【氏名】楠田康次
【要約】	【課題】上側電極シートと下側電極シートとの間に引き回し回路などが挟み込まれないタッチパネルを提供する。【解決手段】上側電極シート７と下側電極シート１４とを有し、上側バスバー６用である上側引き回し回路９及び下側バスバー３用である下側引き回し回路１０が下側電極シート１４の下面に形成され、上側バスバー６と上側引き回し回路９とが下側電極シート４に穿孔されたスルーホール１１を介して導通する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】透明絶縁性基材の上面に透明導電膜及び平行な一対の下側バスバーを形成した下側電極シートと、可撓性透明絶縁性基材の下面に透明導電膜及び平行な一対の上側バスバーを形成した上側電極シートとが、透明導電膜間にスペーサを介在させ、下側バスバーと上側バスバーとが直交するように重ね合わされた狭額縁タッチパネルにおいて、上側引き回し回路と下側引き回し回路とが下側電極シートの下面に形成され、上側バスバーと上側引き回し回路、及び、下側バスバーと下側引き回し回路とが、下側電極シートに穿孔されたスルーホール内に形成された導電材を介して電気的に接続されていることを特徴とする狭額縁タッチパネル。
【請求項２】下側電極シートが透明フィルムと透明プラスチック板との積層品である請求項１に記載の狭額縁タッチパネル。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータに接続されたＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＣＲＴ（ブラウン管）などの表示画面上に配置し、透視した表示画面に表示された指示に従って指やペンなどで上から押圧することにより、押圧箇所の表示画面中における位置をコンピュータに入力することができるアナログ抵抗膜方式のタッチパネルに関するものである。特に、携帯性を重視した情報端末（ＰＤＡ＝パーソナル・デジタル・アシスタント）に使用される入力領域や表示領域を広くとった狭額縁タッチパネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子手帳やパソコンなどに使用されるタッチパネルとしては、図１～図３に示すように、ガラス板などの透明絶縁性基材の上面にインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などからなる透明導電膜及び銀ペーストなどからなる並行な一対の下側バスバーを形成した下側電極シートと（図２参照）、ポリエチレンテレフタレートなどの可撓性透明絶縁性基材の下面に前記と同様の透明導電膜及び上側バスバーを形成した上側電極シート（図１参照）とを、下側バスバーと上側バスバーとが直交するように重ね合わせ、周縁部を両面テープや絶縁性の接着剤などからなる接着層で接着した抵抗膜方式のものがある（図３参照）。上記各バスバーにかかる電圧を外部端子に伝達するために引き回し回路が必要とされるが、この方式のタッチパネルでは、通常、上側引き回し回路も下側引き回し回路も、下側電極シートの下側バスバーが形成された面と同一の面上にまとめて形成される。このため上側電極シートには上側バスバーのみが形成される。上側バスバーと上側引き回し回路とは別々の電極シートに形成されることになるが、これらは、上側バスバーと下側バスバーとが対向するようにして上側電極シートと下側電極シートとを貼り合わせる際に初めて、連絡電極及び異方導電接着層を介して接続される（図３参照）。上側引き回し回路も下側引き回し回路も上側電極シートと下側電極シートとの間に挟み込まれるため、引き回し回路と接続するフィルムコネクターとの接続部も上側電極シートと下側電極シートとの間に挟み込まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術では、次のような課題があった。
（１）上側電極シートと下側電極シートとの間に、上側引き回し回路および下側引き回し回路が挟み込まれることになる。このため、（ａ）上側引き回し回路および下側引き回し回路が形成されるスペースが下側電極シートの周縁部に必要となる。この部分は、入力領域にも表示領域にも使用できないので、全くのデッドスペースとなり、タッチパネルの周縁部が無駄に広くなってしまう。このため、不要の周縁部を狭くして表示領域を広く見せたり、軽量・小型の要求を満足させたりすることができない。さらに、（ｂ）透明導電膜が形成される面と同一の面上に上側引き回し回路及び下側引き回し回路を形成するため、透明導電膜と引き回し回路とが接触して絶縁不良が発生するなどの不都合がある。
（２）上側電極シートと下側電極シートとの間に「フィルムコネクターとの接続部」も挟み込まれる（図２、３参照）。このため、環状の両面テープのうち、フィルムコネクターの接続部に相当する部分は切り欠く必要がある。異方導電接着層による接着と、他の周縁部の両面テープによる接着とは接着強度が異なるため、全周に均一な接着強度が得られない。したがって、タッチパネルの高温試験などを行なうと、上側電極シートと下側電極シートの熱収縮あるいは熱膨張により局所的に歪みが生じて、上側電極シートが波打つといった不具合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の狭額縁タッチパネルは、透明絶縁性基材の上面に透明導電膜及び平行な一対の下側バスバーを形成した下側電極シートと、可撓性透明絶縁性基材の下面に透明導電膜及び平行な一対の上側バスバーを形成した上側電極シートとが、透明導電膜間にスペーサを介在させ、下側バスバーと上側バスバーとが直交するように重ね合わされた狭額縁タッチパネルにおいて、上側引き回し回路と下側引き回し回路とが下側電極シートの下面に形成され、上側バスバーと上側引き回し回路、及び、下側バスバーと下側引き回し回路とが、下側電極シートに穿孔されたスルーホール内に形成された導電材を介して電気的に接続されている構成とした。
【０００５】また、この発明は、下側電極シートが透明フィルムと透明プラスチック板との積層品であってもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、図を参照しながら本発明に係る狭額縁タッチパネルを詳細に説明する。この発明の狭額縁タッチパネルは、下側電極シート４と上側電極シート７とからなる。下側電極シート４は、透明絶縁性基材１の上面に透明導電膜２及び平行な一対の下側バスバー３が形成されたものである（図５参照）。上側電極シート７は、可撓性透明絶縁性基材５の下面に透明導電膜２及び平行な一対の上側バスバー６が形成されたものである（図４参照）。
【０００７】透明絶縁性基材１は、下側電極シート４に用いられる基材である。透明絶縁性基材１は、ソーダーガラス、ホウケイ酸ガラス、強化ガラスなどのガラス板のほか、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系などの透明樹脂板または透明フィルムを用いることができる。下側電極シートに用いる透明絶縁性基材１は、透明フィルムと透明プラスチック板との積層品であってもよい。この場合はタッチパネル全体としての耐久性が向上するので好ましい。下側電極シート４に用いられる透明絶縁性基材１は、スルーホール１１が形成され、かつ、その下面に引き回し回路が形成されるものである。その材質としてはソーダガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどが特に好ましい。また、その厚みとしては０.５～３.０ｍｍのものから選べるが、１.０ｍｍが特に好ましい。
【０００８】可撓性透明絶縁性基材５は、上側電極シート５に用いられる基材であり、指で押圧すると撓む性質を有する。可撓性透明絶縁性基材５は、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、ポリブチレンテレフタレート系などの透明フィルムなどを用いることができる。なお、可撓性透明絶縁性基材５の透明導電膜２を設けた面と反対の面にはハードコート層を形成することができる。ハードコート層としてはシロキサン系樹脂などの無機材料、あるいはアクリルエポキシ系、ウレタン系の熱硬化型樹脂やアクリレート系の光硬化型樹脂などの有機材料がある。ハードコート層の厚みは、１～７×１０^－３ｍｍ程度が適当である。また、可撓性透明絶縁性基材５には、透明導電膜２を設けた面と反対の面に光反射防止のためにノングレア処理を施すことができる。たとえば、可撓性透明絶縁性基材５やハードコート層を凹凸加工したり、ハードコート層中に体質顔料やシリカ、アルミナなどの微粒子を混ぜたりするとよい。さらに、可撓性透明絶縁性基材５は、１枚のフィルムではなく複数枚のフィルムを重ね合わせた積層体とすることができる。
【０００９】透明導電膜２は、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物膜、これらの金属酸化物を主体とする複合膜、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、パラジウムなどの金属膜によって形成することができる。また、透明導電膜２を２層以上の多層とすることができる。透明導電膜２は、真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ法などで形成することができる。透明導電膜２は、酸などでエッチング処理を行ない不要な部分を除去する方法によってパターン化することができる。さらに、透明導電膜２のいずれかの表面には後述するスペーサ８を形成することができる。
【００１０】上側バスバー６および下側バスバー３は、金、銀、銅、ニッケルなどの金属あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストによって形成することができる。上側バスバー６および下側バスバー３は、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法、刷毛塗法などによって形成することができる。各バスバーの形成位置は、可撓性透明絶縁性基材５のなるべく端部に形成し、バスバーが形成されないエリアを中央部になるべく広くとれるようにするのが一般的である。バスバーが形成されないエリア、つまり入力エリアや表示エリアの広さや形状をどのように設定するかは、この発明のタッチパネルを使用する電子手帳やパソコンの入力エリアや表示エリアの広さや形状に適合させることになる。
【００１１】下側電極シート４の下面には、上側引き回し回路９と下側引き回し回路１０とが形成されている（図６、図９参照）。引き回し回路は、金、銀、銅、ニッケルなどの金属あるいはカーボンなどの導電性を有するペーストを用いて形成することができる。引き回し回路の形成方法としてはスクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などの印刷法、フォトレジスト法、刷毛塗法などがある。
【００１２】下側電極シート４の下面には、バスバーも透明導電膜２も存在しないので、引き回し回路のパターンは制約を受けないが、通常、下側電極シート４の下面には電子手帳やパソコンのＬＣＤなどの表示装置が配置されるので、ＬＣＤなど表示装置に対応させて透明なエリアを確保することが必要である。なお、各引き回し回路において、後述するスルーホール１１に相当する箇所、つまり連結部１８においてのみ面積が大きいのは、印刷見当ズレが多少生じても、上側バスバーと上側引き回し回路との導通性に影響を与えないようにするためである。
【００１３】さらに、下側電極シート４には、上側バスバー６と上側引き回し回路９、及び、下側バスバー３と下側引き回し回路１０とをそれぞれ電気的に接続するための、スルーホール１１が形成されている。スルーホール１１内には導電材１２が形成される（図５、図７、図８参照）。スルーホール１１の形成位置は、上側バスバー又は下側バスバーの中央部が好ましい（図５参照）。各バスバーの両端での抵抗値に差が生じることにより正確な位置検出が困難となる場合があるからである。スルーホール１１の径の大きさは、０.１～１.０ｍｍが好ましい。０.１ｍｍより小さいとスルーホールによる十分な導通が確保できなくなる恐れがあり、１.０ｍｍより大きいとスルーホールが形成された部分ではバスバーが細くなるためバスバーに亀裂が入りやすくなり十分な導通が確保できなくなったり、スルーホールに形成される導電材の量が多く必要になり不経済となったりするからである。スルーホール１１の内面はできるだけ細かい凹凸がなく、その横断面形状は円形が好ましい。そのほうがスルーホールの中の導通を均一かつ十分に確保することができるからである。スルーホール１１の縦断面形状は、厚み方向に平行でもよいし、傾斜していてもよい（図８参照）。スルーホール１１の縦断面形状を傾斜させると、下側バスバー３の位置と引き回し回路との位置をずらすことができるので、電極シートの周縁部のスペースを小さくすることができる。例えば、フィルムコネクター１５の接続部１６の直上に下側バスバー３を形成することが可能となる（図８参照）。導電材１２は、スルーホール１１内に詰め込まれるように充填してもよい。充填する場合の導電材１２の材質は銀ペーストや銅ペーストなどである。形成方法はディスペンサーによる塗布やスクリーン印刷などがある。あるいは導電材１２は、スルーホール１１の内面に膜状に形成されてもよい。膜状に形成する場合の導電材１２の材質はニッケルなどがある。形成方法は無電解メッキや電解メッキなどがある。なお、下側電極シート４の上面には、上側電極シート７の上側バスバー６の形成位置とその形状に対応させて、連絡電極１３が形成されていてもよい（図５参照）。連絡電極１３がある場合の導通経路は、上側バスバー６→異方導電接着層１４→連絡電極１３→導電材１２→上側引き回し回路９の順となる（図７参照）。異方導電接着層としてはエポキシ系樹脂あるいはシリコン系樹脂中に銀、ニッケルなどの導電性粒子を分散させたインキを用い、ディスペンサーなどで塗布したものなどがある。
【００１４】上記、下側電極シート４と上側電極シート７とは、各透明導電膜２間にスペーサ８を介在させ、下側バスバー３と上側バスバー６とが直交するように重ね合わせる。上側バスバー６は上側引き回し回路９と、そして、下側バスバー３は下側引き回し回路１０と、それぞれ下側電極シート４のスルーホール１１に形成された導電材１２を介して電気的に接続される。スペーサ８は、たとえばメラミンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メタアクリルアクリレート樹脂、アクリルアクリレート樹脂などのアクリレート樹脂、ポリビニールアルコール樹脂などの透明な光硬化型樹脂をフォトプロセスで微細なドット状に形成して得ることができる。また、印刷法により微細なドットを多数形成してスペーサ８とすることもできる。
【００１５】上側電極シート７と下側電極シート４とをそれぞれの周縁部において接着するには、周縁部を環状の両面テープ１７や絶縁性の接着剤などからなるの接着層を介することにより行なえばよい。
【００１６】
【実施例】まず、ロール状のポリエチレンテレフタレートフィルムからなる可撓性透明絶縁性基材の片面に紫外線硬化型のアクリル系のハードコートをグラビア印刷で塗布し、その反対側の面にＩＴＯ膜（透明導電膜）をスパッタリングにより形成した。次いで、シート状にカットした後、ＩＴＯ膜上にスクリーン印刷にてエッチングレジストをパターン状に塗布し、塩酸にて不要部のＩＴＯ膜を除去することにより矩形状の透明導電膜を形成した。エッチング後、レジストはアルカリ洗浄により除去し、透明導電膜の対向する二辺に銀インキを用いスクリーン印刷にて上側バスバーを形成して上側電極シートを得た。
【００１７】一方、ソーダガラス板からなる透明絶縁性基材にスルーホールを形成した。スルーホールの形成方法はレーザー加工とした。形成位置は透明絶縁性基板の四辺に近い箇所に各１個ずつ形成した。スルーホールの断面径は０.２ｍｍとし、角度は透明絶縁性基材の厚み方向に平行とした。スルーホールには、導電材として銀ペーストを埋め込んで盛り上がらせた。この透明絶縁性基材の上面に真空蒸着にてＩＴＯ膜（透明導電膜）を形成し、ＩＴＯ膜上にエポキシアクリレート系の光硬化型樹脂を用いフォトプロセスで微細なドット状に形成してスぺーサを得、さらに銀インキを用いスクリーン印刷にて平行な一対の下側バスバーを形成した。スルーホールが下側バスバーの中央に位置するようにした。さらに、透明導電性基材の下面にスクリーン印刷にて銀インキで上側バスバー用引き回し回路と下側バスバー用引き回し回路とを形成して下側電極シートを得た。各引き回し回路は前記スルーホールの導電材と連結させた。連結の仕方は焼成法を用いた。各引き回し回路は細線状に形成し、スルーホールに相当する箇所においては広い面積とした。
【００１８】次に、上側電極シートの透明導電膜を形成した面に、表示エリアに相当する部分を打ち抜いた環状の両面テープを貼りあわせ、シリコンに銀フィラーを分散させた異方導電接着層を上側バスバーにディスペンサーにて塗布した。
【００１９】次に、上側電極シートと下側電極シートとを、透明導電膜の形成された面を対向させ、下側バスバーと上側バスバーとが直交するように貼り合わせた。上側バスバーと前記スルーホールに形成された盛り上がった導電材とを電気的に連結させた。
【００２０】フィルムコネクターは、厚さ２５×１０^－３ｍｍのポリエチレンテレフタレートからなるフィルムにスクリーン印刷にて銀インキを用いて回路を形成し、その回路上に酸化、マイグレーション防止目的でカーボンインキにてオーバーコートし、一方の端部に前記下側電極シートと接続するための異方導電接着層をスクリーン印刷にて形成した。異方導電接着層部分と他方の端部を除く部分に、回路保護の為に厚さ２５×１０^－３ｍｍのポリエチレンテレフタレートからなるフィルムを粘着剤を介して貼りあわせ、フィルムコネクターを得た。
【００２１】フィルムコネクターの異方導電接着層を形成した部分を前記下側電極シートに仮接続し、１３０℃の加熱温度と、３ｋｇ／ｃｍ^２の圧力をかけ、１５秒間、熱圧着機にて接続し、タッチパネルを得た。
【００２２】このようにして得られた狭額縁タッチパネルは、上側電極シートと下側電極シートとの間に引き回し回路を形成したものに比べて、全体に対する入力領域、表示領域の面積割合を約１０％大きくとることができるようになった。
【００２３】
【発明の効果】本発明のタッチパネルは、以上のような構成および作用からなるので、次の効果が奏される。
【００２４】すなわち、本発明の狭額縁タッチパネルは、（１）上側引き回し回路及び下側引き回し回路を上側電極シートと下側電極シートとの間に挟み込む必要がないので、（ａ）上側引き回し回路及び下側引き回し回路を形成するスペースが上側電極シートの周縁部に不要となり、この部分が入力領域や表示領域にも利用できるようになるので、いわゆるデッドスペースの発生を防止でき、タッチパネルの周縁部を無駄なく利用することができる。したがって、本発明では、不要の周縁部を小さくして表示領域を広く見せることができ、軽量・小型の要求をも満足させることができる。さらに、（ｂ）透明導電膜の形成面とは反対面に下側電極シートを挟んで上側引き回し回路及び下側引き回し回路が形成されるので、透明導電膜と引き回し回路とが、接触して絶縁不良が発生することがない。（２）フィルムコネクターを上側電極シートと下側電極シートとの間に挟み込む必要がないので、環状の両面テープのうち、フィルムコネクターの接続部に相当する部分を切り欠く必要がなくなる。このため、タッチパネルの周縁部の全周に均一な接着強度が得られる。したがって、タッチパネルの高温試験などを行なっても歪みが生じて上側電極シートが波打つといった不具合は発生しない。

【出願人】	【識別番号】０００２３１３６１【氏名又は名称】日本写真印刷株式会社
【出願日】	平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【代理人】
【公開番号】	特開２００２－１０８５６６（Ｐ２００２－１０８５６６Ａ）
【公開日】	平成１４年４月１２日（２００２．４．１２）
【出願番号】	特願２０００－２９９４７５（Ｐ２０００－２９９４７５）