JP3728736B2

JP3728736B2 - タッチパネル

Info

Publication number: JP3728736B2
Application number: JP2003090726A
Authority: JP
Inventors: 明久西岡
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2004295824A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ等の入力に使用されるタッチパネル、特に抵抗膜方式の透明タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
分解斜視図５（a）および図５（a）のＡ−Ａ' における断面図５（b）に示すように、抵抗膜方式のタッチパネル１００は一般に、透明絶縁基材１０２の一方の面上に透明導電層１０３および平行な一対の電極端子１０４、１０４が形成された固定電極１０１と、透明絶縁基材１１２の一方の面上に透明導電層１１３および平行な一対の電極端子１１４、１１４が形成された可動電極１１１とを、各々の透明導電層１０３、１１３が相対向しかつ各々の電極端子１０４、１１４が直交するように所定の間隙をもって対向させ、その間隙にドットスペーサ１０５を介在させて周縁部を接着層１０６で接着したものである。図５に示すタッチパネルでは、図示しない制御回路との接続のための配線パターン１１５が可動電極１１１側に形成されている。
【０００３】
このタッチパネルは、可動電極１１１の表面を押圧することによって両方の透明導電層１０３、１１３の一部を接触させその接触点の座標を検出するものであり、具体的には、上記制御回路によって一対の電極端子１１４、１１４間に所定の電圧を印加し上記接触点の電位を電極端子１０４で読取ることによってＸ座標を、また、一対の電極端子１０４、１０４間に所定の電圧を印加し上記接触点での電位を電極端子１１４で読取ることによってＹ座標を検出する。ドットスペーサ１０５は絶縁性の樹脂によって形成され、可動電極１１０に対する押圧力が一定のレベルに達しない場合の透明導電層１０３、１１３の接触を防ぎ、使用者による無意図的な押圧あるいは絶縁基材の変形などによる誤入力を防止する。
【０００４】
このようなタッチパネルは、上述したように押圧（接触）点の絶対座標を検出することが可能であるため、たとえばコンピュータ等の表示装置であるＬＣＤ（液晶ディスプレイ）やＣＲＴ（ブラウン管）の表示画面上に配置し、表示画面上の特定の領域に対応するタッチパネル上の領域を押圧することによって直接指定する入力装置として好適である。
【０００５】
ここで、固定電極１０１は、たとえばソーダライムガラスなどの透明絶縁基材１０２上に、透明導電層１０３として、たとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）薄膜を蒸着法やスパッタリング法などによって形成してなるものであり、可動電極１１１は、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの可撓性を有する透明絶縁基材１１２上に、透明導電層１１３として、たとえばＩＴＯ薄膜を蒸着法やスパッタリング法などによって形成してなるものである。上記電極端子１０４、１１４および配線パターン１１５は、通常、銀ペーストをスクリーン印刷することによって形成され、場合によっては銀ペーストによるパターン上に絶縁性樹脂材料による保護層も形成される。ここで、電極端子１０４、１１４および配線パターン１１５のシート抵抗は、透明導電層１０３、１１３のシート抵抗と比較して十分低く保つ必要があるため、透明導電層１０３、１１３の膜厚が１０〜５０ｎｍなのに対して、１０〜３０μｍ程度に設定されている。タッチパネル１００の周縁部に形成される接着層１０６は上記電極端子１０４、１１４および配線パターン１１５を内部に含んで形成されるため、その厚さは７０μｍ〜２００μｍに設定される。ドットスペーサの高さは通常５〜１０μｍであるため、タッチパネル全体としての厚さはこの周縁部の厚さによって決定されている。
【０００６】
一方、タッチパネルは、上述したような使用方法においてその薄型化が要求されるものであり、所定の入力特性を維持しながら薄型化を実現するものとして、弾性粒子と接着性粒子との２種類のスペーサを備え、接着性粒子によって上下電極をスポット状に接合するタッチパネルが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、配線パターンを、銀ペーストより抵抗率の低い金ペーストを用いて焼結形成し、その膜厚およびパターン幅を低減化することも提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１７５５７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５８１６３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されたような発明では、スペーサが弾性粒子と接着性粒子との２種類になり部材構成が複雑になるため、あるいは特許文献２に記載されたような発明では、銀ペーストと比較して金ペーストが高価であるため、共に製造コストの高騰につながるおそれがある。
【０００９】
上記課題に鑑みて、本発明は、薄型のタッチパネルを安価に提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【０００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のタッチパネルは、固定電極と可動電極とが複数のドットスペーサを介して対向し、前記固定電極の周縁部と前記可動電極の周縁部とが接合されているタッチパネルにおいて、前記タッチパネル中央部の表示領域の厚さは前記タッチパネル周縁部の厚さよりも薄く構成され、前記複数のドットスペーサの少なくとも一部は前記固定電極と前記可動電極との両方に固着されており、前記固定電極と前記可動電極とは共に可撓性を有し、前記タッチパネルの周縁部は前記固定電極側に突出する厚みを備えていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載のタッチパネルは、請求項１に記載のタッチパネルにおいて、前記固定電極と前記可動電極との両方に固着されているドットスペーサは、その分布密度が前記表示領域の中央部よりも該表示領域の周縁部で密であるように配されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示す断面図である。本実施形態において、第１の透明絶縁基材１２および第２の透明絶縁基材７は共にＰＥＴフィルムなどの可撓性を有する透明樹脂フィルムからなり、各々の透明絶縁基材の一方の面上にそれぞれＩＴＯ薄膜等からなる第１の透明導電層１３および第２の透明導電層８が形成されて、それぞれ固定電極４０および可動電極３０を構成するものである。可動電極３０の周縁部に、たとえば銀ペーストを使用して電極端子９および配線パターン１１が形成され、固定電極４０上にも、図示しない電極端子が同様に形成されている。本発明に係るタッチパネル１０は、上記固定電極４０と可動電極３０とを、各々の透明導電層１３、８を相対向させ、たとえば両面テープからなる接着層６によってその周縁部を接合させてなるものであり、固定電極４０と可動電極３０との間隙にはドットスペーサ４、５が配されている。
【００１３】
本実施形態において、複数のドットスペーサは、固定電極４０のみに固着される支持スペーサ４と、固定電極４０と共に可動電極３０にも固着される架橋スペーサ５とから構成され、格子状に配されている。本発明に係るタッチパネル１０では、その周縁部Ｂにおける両電極４０、３０間の間隙寸法は従来のタッチパネルと同様に接着層６の厚さによって決定され、中央部の表示領域Ａにおける両電極４０、３０間の間隙寸法は架橋スペーサ５によってその高さに保持されるものである。本発明に係るタッチパネル１０では、ドットスペーサ４、５の高さおよび接着層６の厚さは、図１に示すように表示領域Ａの厚さｈ１と周縁部Ｂの厚さｈ２とがｈ１＜ｈ２の関係を満たすように設定される。ここで、表示領域とは、ＬＣＤ等の表示装置上に実装されたタッチパネルにおいて装置の筐体から露出して使用者に視認される領域に相当し、押圧によって操作可能な動作領域に一致するかまたは動作領域をその内側に含む部分である。
【００１４】
本実施形態では、固定電極４０および可動電極３０が共に可撓性を有し、かつその表示領域Ａにおける間隙寸法が架橋スペーサ５によって一定の値に保持されているため、表示領域Ａの平坦性およびタッチパネル１０の入力特性に影響を及ぼすことなく、周縁部Ｂの厚みを固定電極４０側もしくは可動電極３０側に任意の割合で振り分けることができる。図１においては、周縁部Ｂの厚さｈ２は固定電極４０側と可動電極３０側とに概ね等しい割合で振り分けられているが、タッチパネル１０の実装条件によっては、後述する参考例（図２）のように固定電極４０全体を平坦に設定し周縁部Ｂの厚みをすべて可動電極３０側に振り分ける構成（ｈ５＝０）、あるいは逆に可動電極３０全体を平坦に設定し周縁部Ｂの厚みをすべて固定電極４０側に振り分ける構成（ｈ４＝０）をとることもできる。
【００１５】
図２は本実施形態におけるタッチパネルの参考例を示す断面図である。図２に示すタッチパネル１において、第１の透明絶縁基材２はたとえばソーダライムガラスからなり、その一方の面上にたとえばＩＴＯ薄膜からなる第１の透明導電層３が形成されて固定電極２０を構成するものである。また、第２の透明絶縁基材７はたとえばＰＥＴフィルムからなり、その一方の面上にたとえばＩＴＯ薄膜からなる第２の透明導電層８が形成されて可動電極３０を構成するものである。可動電極３０の周縁部に、たとえば銀ペーストを使用して電極端子９および配線パターン１１が形成され、固定電極２０にも、図示しない電極端子が同様に形成されている。タッチパネル１は、上記固定電極２０と可動電極３０とを、各々の透明導電層３、８を相対向させ、たとえば両面テープからなる接着層６によってその周縁部を接合させてなるものであり、固定電極２０と可動電極３０との間隙には、たとえば熱硬化性や光硬化性の透明樹脂材料（アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系など）によって形成されたドットスペーサ４、５が配されている。
【００１６】
また、複数のドットスペーサは、固定電極２０のみに固着されるドットスペーサ（支持スペーサ）４と、固定電極２０と共に可動電極３０にも固着されるドットスペーサ（架橋スペーサ）５とから構成され、格子状に配されている。タッチパネル１では、その周縁部Ｂにおける両電極２０、３０間の間隙寸法は従来のタッチパネルと同様に接着層６の厚さによって決定され、中央部の表示領域Ａにおける両電極２０、３０間の間隙寸法は架橋スペーサ５によってその高さに保持されるものであり、その際、ドットスペーサ４、５の高さおよび接着層６の厚さは、図２に示すように表示領域Ａの厚さｈ１と周縁部Ｂの厚さｈ２とがｈ１＜ｈ２の関係を満たすように設定される。
【００１７】
ここで、架橋スペーサ５の分布態様は、本発明に係るタッチパネル１、１０の電気的および機械的特性を勘案の上適宜設定されるものである。たとえば、本発明は、支持スペーサ４に相当するドッスペーサが存在せずすべてのドットスペーサを架橋スペーサ５とする態様を含むものである。また、架橋スペーサ５は、その分布密度がドットスペーサ配列の周縁部で密であるような分布態様をとって配されていてもよい。図３は、固定電極２０を例として、上述した架橋スペーサ５の分布態様の一実施形態を模式的に示す平面図である。図３に示す格子状のドットスペーサ配列において、図中黒丸で示す架橋スペーサ５はその分布密度が配列の周縁部で最密であり、中央部に向かって漸減して、中央部では周縁部よりも疎な一定の密度になるように配されている。このような分布態様は、特に、本発明に係るタッチパネルの製造工程において高温条件下で架橋スペーサ５を形成する場合、可撓性絶縁フィルムからなる透明絶縁基材７が加熱後の冷却によって収縮する際にその変形の応力に対抗して表示領域Ａの厚さを安定に保持するために好適な態様である。また、ドットスペーサ全体の配列は必ずしも格子状の配列に限定されず、任意の規則的またはランダムな配列をとって分布する場合を含むものである。
【００１８】
次に、本発明に係るタッチパネルにおいて、支持スペーサおよび架橋スペーサを形成する工程を具体例により説明する。まず、ＩＴＯ薄膜が形成されたガラス基材上に、銀ペーストのスクリーン印刷によって膜厚１０μｍの電極端子を形成し、次に、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂を用いてスクリーン印刷により支持スペーサを形成し、これを固定電極とした。支持スペーサの高さは１０μｍとし、図３中の白丸で示すパターンに則して配置した。この際、格子のピッチは１ｍｍとし、支持スペーサのドット径は５０μｍとした。同様に、ＩＴＯ薄膜が形成されたＰＥＴフィルム上に、銀ペーストのスクリーン印刷によって膜厚１０μｍの電極端子および配線パターンを形成し、これを可動電極とした。
【００１９】
次に、上記固定電極上に、支持スペーサの形成に使用した材料と同様の紫外線硬化型のエポキシ系樹脂を用い架橋スペーサをスクリーン印刷した（ただし、この段階では硬化処理はしていない）。その際、架橋スペーサの高さは１０μｍよりも数μｍ程度高くなるように設定し、図３中の黒丸で示すパターンで配置した。可動電極には、粘着剤を含めた厚さが約１００μｍである両面テープをその四方の周縁部に貼り付けた。
【００２０】
次に、上記固定電極と可動電極とを各々の導電層を相対向させて貼り付けた。この際、図３に示す表示領域Ａの凹部に対応する凸部を有する底面を備えた加圧ヘッドによって表示領域および周縁部を加圧し、表示領域の間隙寸法が１０μｍに達して未硬化の架橋スペーサと可動電極とが接触した状態で紫外線照射により架橋スペーサを硬化させた。これによって、架橋スペーサは固定電極と可動電極との両方に固着され、図２に示すようなタッチパネルを得た。
【００２１】
これまで、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明はここに記載した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び修正を含み、添付された特許請求の範囲またはその技術的思想から逸脱しないものを含むものである。たとえば、上述した実施形態では接着層はすべて平坦な上面を有するものとしたが、本発明に係るタッチパネルにおける接着層は必ずしもこの形状に限定されない。たとえば、図４に示す接着層１４のように、タッチパネルの外周部で最大の高さを有し内側に向かって傾斜する勾配を有する形状とすることもできる。このような形状は、たとえば熱硬化性接着剤により接着層を形成し、両電極２０、３０の接合工程における加熱および加圧条件を適切に調整することによって形成されるものである。このような接着層１４によれば、周縁部Ｂから表示領域Ａに至る間隙寸法の遷移領域において、透明絶縁基材７の曲率を小さくしその変形による応力を軽減することが可能となるため、本発明に係るタッチパネルの接着層として好適である。
【００２２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、タッチパネルの周縁部の厚さおよびタッチパネルの製造に必要な部材構成を従来と同様のものに維持しながら、使用者が視認しかつ操作する部分である表示領域を薄型に形成するものであるため、タッチパネルの実質的な薄型化を安価に達成することが可能となる。
【００２３】
さらに、いわゆるフィルム／フィルム構成のタッチパネルにおいて、周縁部の厚みを固定電極側に任意の割合で振り分けることができるためタッチパネルをＬＣＤ等に実装する際の装置設計の自由度が高まると共に、固定電極と可動電極とを架橋スペーサによって接合しているため可撓性のフィルムのみによる構成であっても強度的に安定なタッチパネルを提供することが可能となる。
【００２４】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、タッチパネルの厚みの遷移部分であり、したがって可動電極もしくは固定電極またはその両方が曲率を有して対向している表示領域の周縁部に架橋スペーサを密に配しているため、たとえば温度や湿度の変化等による絶縁基材の変形応力に対抗して表示領域を安定に保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタッチパネルの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本実施形態におけるタッチパネルの参考例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るタッチパネルにおいて、架橋スペーサ分布の一実施形態を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明に係るタッチパネルにおいて、接着層が勾配を有する場合の例を示す断面図である。
【図５】従来のタッチパネルを示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ' における断面図である。
【符号の説明】
１タッチパネル
２第１の透明絶縁基材
３第１の透明導電層
４支持スペーサ
５架橋スペーサ
６接着層
７第２の透明絶縁基材
８第２の透明導電層
９電極端子
１０タッチパネル
２０固定電極（ガラス）
３０可動電極
４０固定電極（フィルム）

Claims

固定電極と可動電極とが複数のドットスペーサを介して対向し、前記固定電極の周縁部と前記可動電極の周縁部とが接合されているタッチパネルにおいて、
前記タッチパネル中央部の表示領域の厚さは前記タッチパネル周縁部の厚さよりも薄く構成され、
前記複数のドットスペーサの少なくとも一部は前記固定電極と前記可動電極との両方に固着されており、
前記固定電極と前記可動電極とは共に可撓性を有し、
前記タッチパネルの周縁部は前記固定電極側に突出する厚みを備えていることを特徴とするタッチパネル。
前記固定電極と前記可動電極との両方に固着されているドットスペーサは、その分布密度が前記表示領域の中央部よりも該表示領域の周縁部で密であるように配されている請求項１に記載のタッチパネル。