JP2016184277A - タッチパネル及び情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線機能を安価に設置できるタッチパネル及びその製造方法並びにそれを用いた情報処理装置を提供する。【解決手段】無線機能で外部との電磁波による情報の送受信をする情報処理装置に用いられ、基板上に、横方向に平行に配置された複数の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の導電線よりなる縦方向配線群と、を有するタッチパネルであって、外周部に、ダイポールアンテナ７と、該アンテナを接続するマイクロストリップライン８と、を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、横方向配線群と、縦方向配線群とを、マトリクス状に透明基板の両面にそれぞれ設けたタッチパネルに関する。

近年、画像表示装置の画像表示部に、縦横に配線パターン等を有するタッチパネルを設けた製品が開発され商品として市場に提供されている。タッチパネルを設けた画像表示装置では、画面に表示された図や文字などのパターン上の位置でタッチパネル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、近年特に小型のノートパソコンや、モバイル装置などの情報処理装置に表示装置として用いられるようになった。さらに、表示装置の大型化に伴い、タッチパネルも大型のものが開発されている。

図３は、従来の静電容量式のタッチパネルの一例を示した説明図で、（ａ）は上方から見た説明図、（ｂ）は、図（ａ）のＡＡ’部分を断面で見た説明図である。

静電容量タッチパネル１００は、横方向に平行に配置された複数の導電線と、縦方向に平行に配置された複数の導電線とを、マトリクス状にガラス基板に設けた構成をしている。それぞれの導電線は、タッチされたときの、導電間の静電容量、あるいは電界の変化を受ける電極となっている。図３では、横方向の導電線をドライブライン、縦方向の導電線をセンシングラインとしている。図４は、ドライブ基板１１２とセンシング基板１１１とを上面で見た説明図である。ガラス基板にドライブライン電極１１４を設けたドライブ基板１１２(図４(ｂ))に、ガラス基板にセンシングライン電極１１３を設けたセンシング基板１１１(図４(ａ))を、ドライブライン電極１１４とセンシング基板１１１のガラス基板との間で、光学粘着シートＯＣＡ(Optically Clear Adhesive)１１５で積層している。センシング基板の表面は、ＯＣＡ１１５を介してフロントガラス１１７で覆われている。フロントガラス１１７は、静電容量タッチパネル１００の表面を形成し、保護する役目をしている。フロントガラス１１７の裏面は、表示部分を除く周辺に、黒色の枠１１６が設けられている。各ライン電極は、黒枠１１６の部分でセンシング電極、ドライブ電極としてまとめられ、表示装置と電気接続される。また、従来、導電線は、透明導電膜を用いた透明導電線としている。

実際のタッチパネルの構成としては、このようなドライブ基板やセンシング基板はフィルム状基材にパターンを形成しタッチパネルセンサーとし、ガラス基板に貼り付けた構成としているものが多い。また図３（ｃ）に例示するように、フィルム状基材にパターン形成したものを基板とし、タッチパネルとして利用している。その場合、フィルム面にそれぞれ、センシングラインとドライブラインを設け、センシング面、ドライブ面としている。またこの場合、フロントガラスに替えて樹脂フィルムを用いているものもある。さらに近年、メタルメッシュを用いたタッチパネルが、開発、実用化されている。これは、透明導電線として使用していた従来のＩＴＯ(indium-tin-oxide)を用いたパネルから、網目状の金属の、メタルメッシュに置き換えたものである。メタルメッシュはＩＴＯよりもシート抵抗が低い。

以上のように、近年、タッチパネルが付加された小型ノートパソコンやタブレット、スマートフォンなどの携帯情報処理装置では、画面をタッチすることでさまざまな動作、機能を実現している。またその機能の一部として外部情報の取得、外部へ情報発信するための無線通信としての機能を有することも必要である。そのためには主として情報処理装置の持つ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とアンテナが必要となる。またアンテナは、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、携帯情報処理装置のケースの外部など電磁波を空間に放出しやすい場所や空間の電磁波を取り込みやすい場所に、配置する必要がある。

したがって無線モジュールとアンテナの間は離れた場所に配置されることが多いため、双方を接続するための伝送路も必要となる。また一つの携帯端末でも周波数や通信方式の異なるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） ＷｉFｉ ＬＴＥ ３Ｇなど、さまざまな通信を行うことも多く、いくつかのアンテナが内蔵されていることも多い。

例えば、従来の携帯端末の無線機部分の構造としては、ノートパソコンを例として図５に示したような構造を持つものが多い。

すなわち、情報処理装置１の本体の内部に無線モジュール２本体が存在する。そのモジュールは、データ伝送する場合、信号の変調、発信を行い、データ受信する際は、信号の復調を担う。またＬＡＮなどの機能を有している場合、ＴＣＰ／ＩＰなどの通信プロトコルに対応してデータ変換を担う機能を備えることも多く、さまざまな機能を有している。

また無線モジュール２から同軸ケーブル３を介して送受信のためのアンテナ４が接続されている。アンテナ４は、金属を打ち抜きや曲げ加工を施したもので、さまざまな形状をしている。このアンテナ４から、電磁波として必要な情報を空間に放射したり、あるいは他の機器から空間に放射された電磁波から電流を誘導し、外部機器や公衆回線と相互に送受信を行う。また同軸ケーブル３の機能としては、無線モジュール２と、アンテナ４の間を繋ぐための機能を持つものであるが、一定の特性インピーダンスを持つ必要がある。

すなわち無線モジュール２とアンテナ４の入出力間のインピーダンスの整合をとり、無線モジュール２の電力を効率よくアンテナ４に出力させたり、外部から入力される電磁波を効率よく無線モジュール２に伝送する必要がある。整合が取れていない場合、無線モジュール２からアンテナ４に出力された電力はアンテナ４に伝達されず、伝送線路からのアンテナ入力端子より反射波となって無線モジュール２に戻り、電磁波としてうまく空中に放出できないこととなる。したがって、伝送線路としては、整合のとれた５０Ω細径の同軸ケーブル３が使われることが多い。また、近年、情報端末機器の小型化が進み伝送線路自体も極細の同軸ケーブル細線になることも多く高価になることが多い。

特許第５２８６２２８号公報 特開２０１１−００２９４８号公報 実用新案登録第３１７１９９４号公報 実用新案登録第３１６００９１号公報

このように、従来の無線モジュールとアンテナを持った携帯端末では、一定の特性インピーダンスを持った伝送線路により電力をアンテナまで伝送するために、無線モジュールから高価な同軸ケーブルを使用して、アンテナまで電力を伝送していた。またアンテナと伝送線路は個別の部品であるためそれらを組み立て、実装するためのコストもかかった。

本発明は、このような問題を解決するもので、無線機能で外部との電磁波による情報の送受信をする情報処理装置に用いられ、無線機能を安価に設置できるタッチパネル及びそれを用いた情報処理装置を提供することを課題とする。

本発明は係る課題に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、
基板上に、横方向に平行に配置された複数の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の導電線よりなる縦方向配線群と、を有するタッチパネルであって、
外周部に、アンテナと、アンテナを接続するマイクロストリップラインと、を設けたことを特徴とするタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、
透光性基板の表裏両面に導電金属層が形成されてなる基板に対して、静電容量型タッチパネルを構成する横方向配線群と縦方向配線群を表裏の導電金属層にパターニングし、前記配線群の領域外の周囲に、アンテナパターンおよびアンテナを接続するマイクロストリップラインをパターニングしてなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項３の発明は、
透光性基板の片面に導電金属層が形成されてなる２枚の基板の一方に対して、静電容量型タッチパネルを構成する横方向配線群を導電金属層にパターニングし、他方の基板に対して縦方向配線群をパターニングし、双方の基板に形成した前記配線群の領域外の周囲に、２枚の基板の組合せによりアンテナパターンおよびアンテナを接続するマイクロストリップラインが形成される様にパターニングしてなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項４の発明は、
無線送受信機および表示部を有する情報処理装置であって、表示部に請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルを用い、マイクロストリップラインを無線送受信機に接続したことを特徴とする情報処理装置としたものである。

本発明の請求項５の発明は、
マイクロストリップラインを通る配線は、無線受信機までのインピーダンスを、無線受信機の入力インピーダンスと整合させたことを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置としたものである。

本発明のタッチパネル及びそれを用いた情報処理装置は以上のような構成であって、
アンテナ及び伝送線をフィルム上にタッチパネル配線群と一体で製造することができ、安価になり、また、メカニカルな接続部分を減らすことが可能となり、信頼性の向上するタッチパネル及びそれを用いた情報処理装置とすることができる。

本発明のタッチパネルの実施の形態例を平面で見た説明図である。 本実施形態に係るマイクロストリップラインの例を断面で見た説明図である。 従来の静電容量式のタッチパネルの一例を示した説明図で、（ａ）は上方から見た説明図、（ｂ）は、図（ａ）のＡＡ’部分を断面で見た説明図である。 図３のドライブ基板とセンシング基板とを上面で見た説明図である。 従来の携帯端末の例を斜視で見た説明図である。

以下本発明を実施するための形態につき説明する。

図１は、本発明のタッチパネルの実施の形態例を平面で見た説明図である。本実施形態のタッチパネル６０は、基板６２上に、横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる縦方向配線群と、が形成されたマトリックス部６１を有する。そして外周部に、アンテナ７と、アンテナ７を接続するマイクロストリップライン８と、を設けている。図ではアンテナとしてダイポールアンテナを例示している。

このように、アンテナ７及びマイクロストリップライン８を構成する伝送線を、基板上でタッチパネルを形成する配線と一体となっており、アンテナとマイクロストリップラインと、縦方向配線群と横方向配線群とからなるマトリックス部とを、同時に製造することができる。このため、これを用いて無線機能を安価に設置でき、また、メカニカルな接続部分を減らすことが可能となり、信頼性の向上するタッチパネル及びそれを用いた情報処理装置とすることができる。

さらに具体的に実施の形態を説明する。マイクロストリップライン８は、基板の端子部（図示せず）まで形成されている。また、マトリックス部６１からは、引き出し線が配線されており、これも基板の端子部まで形成されている。マイクロストリップライン８の端子部は情報処理装置の無線モジュールなどに接続され、配線の端子部は情報処理装置の表示の制御部などに接続される。このとき、マイクロストリップラインを通る配線は、無線モジュールまでのインピーダンスを、無線モジュールの入力インピーダンスと整合させておく。

図２は、本実施形態に係るマイクロストリップラインの例を断面で見た説明図である。図２（ａ）は、タッチパネルのマトリックス部が図３（ｃ）のように、基板の両面に配線群が形成されている場合に対応したマイクロストリップラインの例である。マイクロストリップライン８１は、平板状導体１２と、線状導体１１とで、フィルム基板１５を挟んで、構成されている。

図２（ｂ）は、タッチパネルのマトリックス部が図３（ｂ）のように、二枚のフィルム基板１３、１４に配線をパターニングし、後に別々のフィルムを張り合わせた例である。マイクロストリップライン８２は、平板状導体１２と、線状導体１１とで、フィルム基板１３を挟み、さらにフィルム基板１４で覆われた構成としている。

本発明に係るマイクロストリップラインは、このように例示される構成であるから、基板上に、横方向配線群と、縦方向配線群とを形成するときに、アンテナと、マイクロストリップラインの平板状導体と、線状導体とをそれぞれ同時に形成することができる。

横方向配線群と、縦方向配線群との配線群と、マイクロストリップラインの平板状導体と、線状導体とのストリップライン導体との対応は、いずれでも良い。すなわち、横方向配線群と平板状導体とを同時に、縦方向配線群と線状導体とを同時にそれぞれ形成しても
良いし、横方向配線群と線状導体とを同時に、縦方向配線群と平板状導体とを同時にそれぞれ形成しても良い。同時にアンテナパターンも形成できる。また、タッチパネルに係るその他の配線については、従来どおり横方向配線群と、縦方向配線群と同時に形成すればよい。

フィルム上に作成されたマイクロストリップラインは、平板状導体（下部配線）幅に対して線状導体（上部配線）幅が十分細く、また絶縁層であるベースフィルムの厚みが一定であれば、特性インピーダンスは、一定値を取る。例として、配線部分の線幅０．２ｍｍ、ＰＥＴの厚み０．１ｍｍ、誘電率４程度の材料を使用すると特性インピーダンスは５０Ω程度となり、無線モジュールのそれとほぼ一致し、整合をとりやすい。

アンテナとしては、例えばＷｉＦｉ用の２．４ＧＨｚ帯の周波数において、ダイポールアンテナを用いると、アンテナの全長は１／２波長程度で、全長約６ｃｍの長さが最適となり、ノートＰＣに実装可能となる。また他の形のアンテナ、例えばループアンテナなどを用いると、多少の効率の低下を許せばより小型化が可能になる。

また静電容量型のタッチパネルセンサーも二層の金属パターン構成（前述（背景技術において）のメタルメッシュなど）で作られており、アンテナも同じ工程で作成できるため、コストパフォーマンスに優れている。この場合、片方の金属パターンは、例えば複数本の金属線を配置し、平板状導体と等価とするのが好ましい。

なお、本発明の実施形態では、静電容量型のタッチパネルで例示したが、縦方向配線群と横方向配線群とからなるマトリックス部を有するタッチパネルであれば適用できる。例えば抵抗膜方式のタッチパネルでも適用できる。この形式のタッチパネルでは、基板の片面に横方向配線群と、縦方向配線群との配線群を設け、交差点に絶縁層を形成する。横方向配線群と、縦方向配線群との配線群と、マイクロストリップラインの平板状導体と、線状導体とのストリップライン導体との対応は、いずれでも良い。この場合、製造方法を例示すれば、一方の配線群と平板状導体を設けてから、絶縁層を形成するときに、マイクロストリップラインにも絶縁層を形成し、その後、他方の配線群と線状導体を設け、製造することで、本発明を実施できる。

１・・・情報処理装置
２・・・無線モジュール
３・・・同軸ケーブル
４・・・アンテナ
７・・・ダイポールアンテナ
８・・・マイクロストリップライン
８１・・・マイクロストリップライン
８２・・・マイクロストリップライン
１１・・・線状導体
１２・・・平板状導体
１３・・・フィルム基板
１４・・・フィルム基板
１５・・・フィルム基板
６０・・・タッチパネル
６１・・・マトリックス部
６２・・・基板
１００・・・静電容量タッチパネル
１１１・・・センシングライン基板
１１２・・・ドライブライン基板
１１３・・・センシングライン電極
１１４・・・ドライブライン電極
１１５・・・ＯＣＡ
１１６・・・黒枠
１１７・・・フロントガラス

Claims (5)

1. 基板上に、横方向に平行に配置された複数の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の導電線よりなる縦方向配線群と、を有するタッチパネルであって、
   外周部に、アンテナと、アンテナを接続するマイクロストリップラインと、を設けたことを特徴とするタッチパネル。
2. 透光性基板の表裏両面に導電金属層が形成されてなる基板に対して、静電容量型タッチパネルを構成する横方向配線群と縦方向配線群を表裏の導電金属層にパターニングし、前記配線群の領域外の周囲に、アンテナパターンおよびアンテナを接続するマイクロストリップラインをパターニングしてなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
3. 透光性基板の片面に導電金属層が形成されてなる２枚の基板の一方に対して、静電容量型タッチパネルを構成する横方向配線群を導電金属層にパターニングし、他方の基板に対して縦方向配線群をパターニングし、双方の基板に形成した前記配線群の領域外の周囲に、２枚の基板の組合せによりアンテナパターンおよびアンテナを接続するマイクロストリップラインが形成される様にパターニングしてなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。
4. 無線送受信機および表示部を有する情報処理装置であって、表示部に請求項１〜３のいずれかに記載のタッチパネルを用い、マイクロストリップラインを無線送受信機に接続したことを特徴とする情報処理装置。
5. マイクロストリップラインを通る配線は、無線受信機までのインピーダンスを、無線受信機の入力インピーダンスと整合させたことを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。

Images