JP4943565B2 - 薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造、表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット、及び、裏面突起付き薄型ディスプレイユニット - Google Patents

Description

本発明は、薄型ディスプレイの視認性に優れ、ペン又は指による入力が容易な、薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造、これに用いる表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット、及び、裏面突起付き薄型ディスプレイユニットに関する。

従来から、紙の長所とされる視認性又は携帯性を保ち、表示内容を電気的に書き換えることができる電子ペーパーという表示媒体がある。電子ペーパーの代表的な表示技術は電気泳動方式である。この方式の電子ペーパー１０１は米ＥＩｎｋ社が開発したもので、白色の粒子と黒色の粒子とを流体を収めたマイクロカプセル４３中で、白色の粒子と黒色の粒子とを電界によって移動させることで、白と黒の表示を行なうものである（特許文献１参照）。より詳しく説明すると、直径４０μｍ程度の透明なマイクロカプセル４３中に、正に帯電した白色の顔料粒子４４と負に帯電した黒色の顔料粒子４５とが透明分散媒(オイル）４６と共にそれぞれ収められ、カプセルは１層のみで薄く、２枚の狭い電極板の間に隙間なく並べられる。表示面（表面層）４１となる電極の片側は、ＩＴＯのような透明電極４２で作られ、反対側の電極４７は、支持層４８で支持されかつ必要な表示解像度の大きさの微小な矩形電極で構成される（図３参照）。外部の制御回路からの電圧印加によって２枚の電極４２，４７間に電界が生じ、正と負に帯電した白色と黒色の顔料粒子４４，４５がオイル４６中を泳動して、いずれか電圧によって選ばれた色の顔料粒子４４又は４５がカプセル４３の表示面側に集まることで、白黒の表示を行い、微小な電極によって作られる各画素ごとに白黒の表示が選ばれる。例えば、図３では、外光４９により白色を表示し（参照符号５０を参照）、外光４９により黒色を表示している（参照符号５１を参照）。電圧を切っても顔料粒子４４，４５は簡単には動かないため、印刷物のように読み取ることが出来る。

そして、その低消費電力、高い視認性などの特徴から、現在は電子ペーパーを利用した製品、例えば各種携帯電話、又は、電子書籍リーダー等が販売されたり、デジタルサイネージに活用されたりするまでに至っている。さらに最近では、電子ペーパーにタッチパネルを採用するものも現れて来ている。

ところで、電子ペーパー１０１は、紙と同じように反射光を利用して表示を行うため、視野角が広く直射日光に当たっても見易く目に対する負担が少ない。しかし、前記したように電子ペーパー１０１の表面側に抵抗膜式タッチパネル１０２を配置すると、抵抗膜式タッチパネル１０２の表面、電極間、及び、裏面などでも光の反射が起こるため（図４参照）、電子ペーパー１０１に本来備わっていた、せっかくの高い視認性が損なわれ、目に対する負担が大きいと、いう問題が生ずる。

一方で、電子ペーパーの裏面側に静電容量式タッチパネルを配置する技術も存在する。この場合、最上面に電子ペーパーが位置するので、視認性は損なわれることはない。しかしながら、静電容量式タッチパネルでは、ペン入力が出来ない。

したがって、電子ペーパーの裏面１０１側に抵抗膜式タッチパネル１０２を配置し（図５参照）、電子ペーパー１０１を介して入力することが今、求められている。

特許３９０１１９７公報

しかしながら、電子ペーパー１０１の裏面側に抵抗膜式タッチパネル１０２を配置した場合、通常、電子ペーパー１０１の表面に荷重を加えても、電子ペーパー１０１の剛性により変形が全体に均一となってしまい、裏面側に配置した抵抗膜式タッチパネル１０２に対する入力が重くなり、また、電子ペーパー１０１の中央部しか入力出来ないという問題があった（図６参照）。また、電子ペーパー１０１の中央部の表面において荷重を一点に加えたとしても、その一点の周囲も均一に変形してしまい、可動電極フィルム１２１の可動電極１２２も、点ではなく、面的に、固定電極支持体１２３の固定電極１２４と接触してしまい、入力精度が悪いという問題もあった（図７参照）。

したがって、本発明の目的は、前記課題を解決することにあって、電子ペーパーの視認性に優れ、ペン及び指のいずれによっても入力が容易な、薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造、これに用いる表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット、及び、裏面突起付き薄型ディスプレイユニットを提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、以下のように構成している。

本発明は、前記技術的課題を解決するために、以下の構成の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造、表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット、及び、裏面突起付き薄型ディスプレイユニットを提供する。

本発明の第１態様によれば、ペーパー状の薄型ディスプレイと、
当該薄型ディスプレイの裏面側に配置された抵抗膜式タッチパネルと、
前記薄型ディスプレイと前記抵抗膜式タッチパネルとの間に配置され、かつ前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方に固定された多数の突起と、
を備える薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第９態様によれば、前記態様に記載の前記実装構造に用いられるものであって、
前記抵抗膜式タッチパネルと、
当該抵抗膜式タッチパネルの表面側に固定された前記多数の突起と、を備える表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニットを提供する。

また、本発明の第１０態様によれば、前記態様に記載の前記実装構造に用いられるものであって、
前記薄型ディスプレイと、
当該前記薄型ディスプレイの裏面側に固定された前記多数の突起と、を備える裏面突起付き薄型ディスプレイユニットを提供する。

本発明によれば、薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造は、薄型ディスプレイの裏面側に抵抗膜式タッチパネルが配置され、前記薄型ディスプレイと前記抵抗膜式タッチパネルとの間に配置され、かつ前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方に固定された多数の突起を備えたものである。そのため、薄型ディスプレイの剛性により通常荷重を薄型ディスプレイの表面に加えたときに変形が全体に均一であっても、突起が局所的に抵抗膜式タッチパネルの可動電極フィルムを押し込む。つまり、指又はスタイラスペンで直接抵抗膜式タッチパネルの可動電極フィルムに入力したようになる。したがって、入力が容易に出来る。この結果、点入力が、容易にかつ確実に行なうことができる。

また、本発明の表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット又は裏面突起付き薄型ディスプレイユニットは、前記した薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造に使用することができて、前記作用効果を奏することができる。

本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の一例を示す断面図であり、 図１Ｂは、図１Ａの前記実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の突起を有する可撓性シートの平面図であり、 図１Ｃは、本発明の別の実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の一例を示す断面図であり、 図１Ｄは、図１Ｃの前記実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の突起を有する可撓性シートの平面図であり、 図１Ｅは、本発明のさらに別の実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の一例を示す断面図であり、 図１Ｆは、本発明のさらに別の実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の一例を示す断面図であり、 図１Ｇは、本発明のまたさらに別の実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の一例を示す断面図であり、 図２Ａは、図１Ａの前記実装構造における、入力時の状態を示す断面図であり、 図２Ｂは、図１Ａの前記実装構造における、入力時の状態での一部拡大断面図であり、 図２Ｃは、図１Ａの前記実装構造において、突起の他の例を示す斜視図であり、 図２Ｄは、図１Ａの前記実装構造において、突起のさらに他の例を示す断面図であり、 図３は、電子ペーパーの一例を示す説明図であり、 図４は、電子ペーパーの表面側に抵抗膜式タッチパネルを配置する例を示す説明図であり、 図５は、電子ペーパーの裏面側に抵抗膜式タッチパネルを配置する例を示す説明図であり、 図６は、図５において前記電子ペーパーに荷重を加えたときの変化を示す説明図であり、 図７は、図５において前記電子ペーパーに荷重を加えたときの入力状態を拡大して示す断面図であり、 図８Ａは、前記抵抗膜方式タッチパネルの面内のＸＹ座標測定を示す図であって、電源からパネル駆動電圧をＸ_＋端子とＸ₋端子とに印加し、Ｙ_＋端子からＸの座標位置を読み取ることができることを示す図であり、 図８Ｂは、前記抵抗膜方式タッチパネルの圧力測定を示す図であって、電源からパネル駆動電圧をＹ_＋端子とＸ₋端子とに印加し、Ｚ_１位置をＸ_＋端子から読み取り、Ｚ_２位置をＹ₋端子から読み取ることができることを示す図である。

本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。

以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。

本発明の第１態様によれば、ペーパー状の薄型ディスプレイと、
当該薄型ディスプレイの裏面側に配置された抵抗膜式タッチパネルと、
前記薄型ディスプレイと前記抵抗膜式タッチパネルとの間に配置され、かつ前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方に固定された多数の突起と、
を備える薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

本発明の第２態様によれば、前記多数の突起が、前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの中心部よりも周辺部で密に存在する、第１の態様に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

本発明の第３態様によれば、前記多数の突起が、前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの中心部よりも周辺部で高さが高い、第１又は２の態様に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第４態様によれば、前記多数の突起が可撓性シートの片面を成形してなるものであり、当該可撓性シートの突起面とは反対の面が前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方と全面接着されている、第１又は２態様に記載の電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第５態様によれば、前記多数の突起が、可撓性シートの片面に光硬化性樹脂を塗布及び硬化して形成されているとともに、当該可撓性シートの突起形成面とは反対の面が前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方と全面接着されている、第１又は２態様に記載の電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第６態様によれば、前記多数の突起が、前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方に、直接、光硬化性樹脂を塗布及び硬化してなるものである、第１又は２態様に記載の電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第７態様によれば、前記多数の突起の各形状がドーム状である、第１〜６態様のいずれか１つに記載の電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第８態様によれば、前記各突起が、直径が１〜２ｍｍ、高さが１００〜１０００μｍであるとともに、隣接する突起同士の間隔が１〜２ｍｍの範囲にある、第１〜７態様のいずれか１つに記載の電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造を提供する。

また、本発明の第９態様によれば、第１〜８態様のいずれか１つに記載の前記実装構造に用いられるものであって、
前記抵抗膜式タッチパネルと、
当該抵抗膜式タッチパネルの表面側に固定された前記多数の突起と、を備える表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニットを提供する。

また、本発明の第１０態様によれば、第１〜８態様のいずれか１つに記載の前記実装構造に用いられるものであって、
前記電子ペーパーと、
当該前記電子ペーパーの裏面側に固定された前記多数の突起と、を備える裏面突起付き電子ペーパーユニットを提供する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１Ａは、本発明の一実施形態にかかるペーパー状の薄型ディスプレイの一例としての電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の一例を示す分解斜視図である。図１Ｂは、図１Ａの前記実施形態にかかる、電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造の突起を有する可撓性シートの平面図である。図２Ａは、図１Ａの実装構造における入力時の状態を示す図である。図２Ａに示す実装構造は、電子ペーパー１と、当該電子ペーパー１の裏面側に配置された抵抗膜式タッチパネル２と、前記電子ペーパー１と前記抵抗膜式タッチパネル２との間に配置された多数の突起３とを備えている。

この多数の突起３は、図１Ｂに示すように、可撓性シート４の片面に、例えば均一に配置されるように、光硬化性樹脂を塗布及び硬化してなるものである。また、当該可撓性シート４の突起形成面とは反対の面が、前記抵抗膜式タッチパネル２の表面と全面接着されて表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット１０を構成している。可撓性シート４の突起形成面は、電子ペーパー１の裏面と周縁部で接着層３６により接着されている。このように構成した表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット１０によれば、前記した薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造に使用することができて、後述する、前記実装構造の作用効果を奏することができる。

電子ペーパー１は、前述の電気泳動方式のほかに、電子粉流体方式、液晶方式、又は、化学変化方式などでも、電子ペーパー１の剛性による前述の従来技術の課題を有する場合であれば、本発明を適用することができる。なお、電子ペーパー１の構成中にガラスシートを用いている場合が最も剛性が大きい。

抵抗膜式タッチパネル２は、一般に、可動電極２２が片面（図１Ａでは下面）に形成された可動電極フィルム２１と、固定電極２４が片面（図１Ａでは上面）に形成された固定電極支持体２３とを、可動電極２２及び固定電極２４が形成された面が複数のスペーサー２５を介して対向するように構成される。

可動電極フィルム２１は、透明フィルムで構成される。可動電極フィルム２１としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、トリアセテート樹脂、又は、ポリエーテルスルホン樹脂などで構成される透明フィルムを用いることができる。可動電極フィルム２１の厚さは１００〜１０００μｍ程度が好ましい。また、可動電極フィルム２１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であってもよい。

可動電極２２は、金、銀、銅、錫、ニッケル、若しくは、パラジウムなどの金属又は、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、若しくは、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）などの金属酸化物などの透明導電膜を用いる。可動電極２２の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又は、ＣＶＤ法などがある
固定電極支持体２３は、透明フィルム又は透明ガラスなどで構成される。たとえば、固定電極支持体２３として、ポリエステルフィルム又はガラス板などを用いることができる。

図１Ａでは、固定電極２４は、固定電極支持体２３の上面に形成する。固定電極２４としては、ＩＴＯなどの透明な導電膜を用いる。

スペーサー２５は、可動電極２２と固定電極２４との間隔を保って隔てるものである。スペーサー２５は、可動電極２２上又は固定電極２４上に形成する。スペーサー２５は、感光性アクリル又は感光性ポリエステルなどの透明な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ー２５とすることもできる。

可動電極フィルム２１及び可動電極２２と、固定電極支持体２３及び固定電極２４とを周縁で貼り合わせるには、可動電極フィルム２１の下面の周縁部と、固定電極支持体２３の上面の周縁部の片方又は両方に、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又は、ビニル樹脂などで構成される絶縁性の接着剤を塗布して、周縁接着層２６を形成することができる。また、両面粘着テープなどの絶縁性の粘着性糊剤も、周縁接着層２６として好ましい。

突起３が形成された可撓性シート４は、抵抗膜式タッチパネル２の可動電極フィルム２１と同様に、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、トリアセテート樹脂、又は、ポリエーテルスルホン樹脂などで構成される透明フィルムを用いることができる。また、可撓性シート４として、ゴムシートを用いてもよい。

突起３を形成する光硬化性樹脂としては、電子線硬化性樹脂と紫外線硬化性樹脂があり、電子線硬化性樹脂は、ポリエステルアクリレート、ポリエステルウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、若しくは、ポリオールアクリレートなどに、ペンタエリスリトールアクリレート、若しくは、トリメチロールプロパントリアクリレートなどの光重合性モノマーを配合したものを用いることができる。また、紫外線硬化性樹脂としては、ポリエステルアクリレート、ポリエステルウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、若しくは、ポリオールアクリレートなどに、光開始剤としてアセトンフェノン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルケタール系、若しくは、ケトン系開始剤、又は、ヒドロキシエチルアクリレート、若しくは、ジエチレングリコールジメタクリレートなど、モノ、ジ、トリビニル化合物よりなる反応性希釈剤などを配合したものを用いることができる。光硬化性樹脂の塗布には、ディスペンサー又はスクリーン印刷などを用いる。

電子ペーパー１と抵抗膜式タッチパネル２との間に多数の突起３が配置され、かつ突起３を備えた可撓性シート４が抵抗膜式タッチパネル２の表面に固定されることによって、電子ペーパー１の剛性により、通常、荷重を電子ペーパー１の表面に加えたときに電子ペーパー１の変形が電子ペーパー１の全体に均一であっても、突起３が局所的に抵抗膜式タッチパネル２の可動電極フィルム２１を押し込む。つまり、指又はスタイラスペンで、抵抗膜式タッチパネル２の可動電極フィルム２１に直接的に、面ではなく、点のように、入力したようになる（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。

突起３の各形状は、光硬化性樹脂を塗布及び硬化して突起３として形成しているため、ドーム状である。一例としての設計寸法は、突起３の直径は、スタイラスペンのペン先と同じくらいの１〜２ｍｍ、突起３の高さは、入力時の押し込み量を考えると１００〜１０００μｍの範囲であり、隣接する突起３同士の間隔は、入力精度を考えると１〜２ｍｍの範囲で形成するのが好ましい。さらに、前述のように塗布形成の場合、突起３の直径が１ｍｍに満たないと１００〜１０００μｍの高さは出来ないし、一方、突起３の直径が２ｍｍを超えると塗布時にインキダレが生ずる。

また、多数の突起３は、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、電子ペーパー１及び抵抗膜式タッチパネル２の中心部２ｃよりも周辺部２ｐで密に存在するように形成するのが好ましい。電子ペーパー１の表面に加えたときに周辺部２ｐで変形しにくく、図１Ａ及び図１Ｂのように突起３の配置が均一であると突起の３の効果が周辺部２ｐで出にくい場合があるからである。ここで、周辺部２ｐとは、例えば、配線領域の内側境界から１０ｍｍ程度まで中心側に入り込んだ領域を意味し、この周辺部２ｐでは突起３を密に配置し、前記周辺部２ｐの領域よりも中心側の中心部２ｃでは、前記周辺部２ｐの領域の密度よりも、突起３を疎に配置する。

また、多数の突起３は、図１Ｅに示すように、配置密度を前記したように変える代わりに、電子ペーパー１及び抵抗膜式タッチパネル２の中心部２ｃよりも周辺部２ｐで高さが高くなるように形成することでも、突起３の配置密度を高くするのと同様の効果が得られる。この場合の突起３の配置密度は図１Ｂと同じになる。抵抗膜式タッチパネル２の中心部２ｃに配置された突起３の高さはそれぞれ大略同一であり、抵抗膜式タッチパネル２の周辺部２ｐに配置された突起３の高さはそれぞれ大略同一である。

さらに、図１Ｆに示すように、高さと配置密度の両方について変化をつけてもよい。すなわち、図１Ｆでは、電子ペーパー１及び抵抗膜式タッチパネル２の中心部２ｃよりも周辺部２ｐで配置密度が密となり、かつ、中心部２ｃよりも周辺部２ｐで高さが高くなるように配置されている。この場合の突起３の配置密度は図１Ｄと同じになる。抵抗膜式タッチパネル２の中心部２ｃに配置された突起３の高さはそれぞれ大略同一であり、抵抗膜式タッチパネル２の周辺部２ｐに配置された突起３の高さはそれぞれ大略同一である。

可撓性シート４の突起形成面とは反対の面を、抵抗膜式タッチパネル２の表面に全面接着するためには、アクリル系樹脂などで構成される粘着剤を用いることができる（図示せず）。

前記したそれぞれの実施形態によれば、電子ペーパー１と抵抗膜式タッチパネル２の実装構造は、電子ペーパー１の裏面側に抵抗膜式タッチパネル２が配置され、前記電子ペーパー１と前記抵抗膜式タッチパネル２との間に配置され、かつ、前記電子ペーパー１及び前記抵抗膜式タッチパネル２の少なくとも一方に固定された多数の突起３を備えたものである。そのため、電子ペーパー１の剛性により、通常、荷重を電子ペーパー１の表面に加えたときに変形が全体に均一であっても、突起３が局所的に抵抗膜式タッチパネル２の可動電極フィルム４を押し込む。つまり、指又はスタイラスペンで抵抗膜式タッチパネル２の可動電極フィルム４に直接入力したようになる。したがって、入力が容易に出来る。

以上、本発明の前記した複数の実施形態に係る電子ペーパーと抵抗膜式タッチパネルの実装構造について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

例えば、前記実施形態では、可撓性シート４の突起形成面とは反対の面が抵抗膜式タッチパネル２の表面と全面接着されているように構成したが、抵抗膜式タッチパネル２の表面ではなく電子ペーパー１の裏面と全面接着されて裏面突起付き電子ペーパーユニット２０を構成してもよい。この場合は、可撓性シート４の突起形成面は、抵抗膜式タッチパネル２の表面と周縁部で接着層３６により接着されている。このように構成した裏面突起付き電子ペーパーユニット２０は、前記した薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造に使用することができて、前記作用効果を奏することができる。

また、多数の突起３が可撓性シート４の片面を成形してなるものであり、当該可撓性シート４の突起面とは反対の面が、電子ペーパー１及び抵抗膜式タッチパネル２のいずれか一方と全面接着されているようにしてもよい。すなわち、多数の突起３と可撓性シート４とが成形樹脂により一体的に成形により形成してもよい。

また、多数の突起３が、図１Ｇに示すように、可撓性シート４無しに、電子ペーパー１及び抵抗膜式タッチパネル２のいずれか一方に直接、光硬化性樹脂を塗布及び硬化してなるものでもよい。この場合、図１Ａ〜図１Ｆの前記それぞれの実施形態と比べて、薄型化が可能となる。

また、多数の突起３の各形状はドーム状に限られるものではなく、例えば、図２Ｃに示すように、矩形の突起３ａでもよい。この場合、突起３ａの高さまで、突起形成層を厚く形成したのち、縦横に溝３ｂを形成して、縦横の溝３ｂで囲まれた部分が突起３ａとなるように形成することができる。

また、多数の突起３が可撓性シート４の片面を成形している場合で、当該可撓性シート４の突起面と電子ペーパー１又は抵抗膜式タッチパネル２との間は、空気層の空間３１でもよいが、柔軟な接着層として構成することにより、突起３の耐久性を向上させるとともに、当該空間内に湿度が入り込んでタッチパネル等が劣化するのを防止できるように、耐湿性を向上させるようにしてもよい。

また、図２Ｄに示すように、抵抗膜式タッチパネル２に感圧インキ層３０を備えるようにしてもよい。すなわち、可動電極フィルム２１の可動電極２２に対向する、固定電極支持体２３の固定電極２４の面に、感圧インキ層３０を配置する。

また、可動電極フィルム２１は、一方の面（例えば図２Ｄの可動電極フィルム２１の下面）の入力部１２内の所定位置に可動電極２２を有する四角形のフィルムで構成されている。この可動電極フィルム２１の周囲であってかつ入力部１２を囲む四角形枠状の額縁部１１でかつ可動電極２２の周囲の前記一方の面（例えば図２Ｄの可動電極フィルム２１の下面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ可動電極２２と接続された上側引き回し電極５ａが配置されている。額縁部１１の内側は、タッチパネル２の入力部１２を構成している。可動電極フィルム２１は、可動電極２２を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有しているとともに、可動電極フィルム２１の他方の面（例えば図２Ｄの可動電極フィルム２１の上面）に作用する力を下方の感圧インキ層３０に伝達できる機能があればよい。このため、可動電極フィルム２１としては、可撓性は必ずしも必要とはしない。なお、従来のタッチパネルでは、空気層で潰れないようにある程度の強度が電極基材（フィルム）に必要であるが、本実施形態では空気層を感圧インキ層３０で埋めてしまうため、従来よりも薄型のフィルムを採用することが可能となっている。上側引き回し電極５ａは、接続用端子部を除き、可動電極フィルム２１に固定された底面を除く他の面は、絶縁性のレジスト層８で覆われており、上側引き回し電極５ａと感圧インキ層３０内の感圧粒子３０ａとが額縁部１１で導電しないように絶縁している。これは、入力部１２で入力しようとして、額縁部１１を意図せずに操作者が誤って押したときに、額縁部１１で通電しないようにするためである。

固定電極支持体２３は、前記可動電極２２が入力部１２内の所定位置に配置された面に対向する面（例えば図２Ｄの固定電極支持体２３の上面）に固定電極２４を有する四角形のフィルムで構成されている。固定電極支持体２３は、固定電極２４を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有している。固定電極支持体２３の周囲の四角形枠状の額縁部１１でかつ固定電極２４の周囲の前記可動電極配置面対向面（例えば図２Ｄの固定電極支持体２３の上面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ固定電極２４と接続された下側引き回し電極６ａが配置されている。下側引き回し電極６ａは、接続用端子部を除き、固定電極支持体２３に固定された底面を除く他の面は、絶縁性のレジスト層８で覆われており、下側引き回し電極６ａと感圧インキ層３０内の感圧粒子３０ａとが額縁部１１で導電しないように絶縁している。これは、入力部１２で入力しようとして、額縁部１１を意図せずに操作者が誤って押したときに、額縁部１１で通電しないようにするためである。

感圧インキ層３０は、少なくとも、タッチパネル２の入力部１２には、すべて、均一な厚さで配置されている。一例としては、図２Ｄに示すように、可動電極フィルム２１と固定電極支持体２３との間の空間３１を全て埋めるように配置されており、可動電極フィルム２１と固定電極支持体２３とを接着して一体化している。

感圧インキ層３０は、図２Ｄに示すように、絶縁性の基材部３０ａ内に、分散された多数の電気導電性の感圧粒子３０ｂを含有する。感圧インキ層３０の基材部３０ａの材料としては、無色透明で絶縁性を有し、可動電極２２及び固定電極２４との密着性が良く、可動電極２２及び固定電極２４に対して侵食せず、かつ、熱圧着前と熱圧着時に粘着性を発揮し、熱圧着後は常温で粘着性が無い固体であり、弾性はほぼ不要である。また、感圧インキ層３０は、必ずしも、熱硬化性に限定されるものではなく、後述するように、紫外線硬化性など非熱硬化性の糊材も使用することができる。

例えば、感圧インキ層３０の基材部３０ａの厚さは、感圧粒子３０ｂ間でトンネル電流が流れる厚さであって、数十μｍ（例えば、４０μｍ〜８０μｍ）で、例えば、スクリーン印刷で形成するのが好ましい。感圧インキ層３０の厚さは、製造可能な見地から４０μｍ以上であり、トンネル電流が効果的に確実に流れる見地から８０μｍまでとするのが好ましい。ここで、トンネル電流とは、導電性の粒子が直接的には接触してはいないが、ナノメートルオーダーで非常に近接している場合において、導電性の粒子間における電子の存在確率密度がゼロでないために、電子が染み出して電流が流れることを意味するものであり、量子力学でトンネル効果として説明される現象である。感圧インキ層３０の基材部３０ａの具体的な材料の例としては、可動電極２２及び固定電極２４のそれぞれの透明電極面に対して感圧インキ層３０の材料が撥かれず（可動電極２２及び固定電極２４のそれぞれの透明電極面に対して感圧インキ層３０を配置するとき、濡れ性が悪く、感圧インキ層３０の材料を可動電極２２及び固定電極２４のそれぞれの透明電極面に塗布しても上手く濡れない状態とならず）、可動電極２２及び固定電極２４を浸食しない無色透明の糊（接着剤）、すなわち、溶剤系の糊材であり、例えば、加熱したときに圧着可能なヒートシール用の糊、熱硬化性又は紫外線硬化性の額縁用の接着糊など、抵抗膜式タッチパネル２の端からにじみ出たり、はみ出たりすることがない、すなわち、端部の糊のベト付きが小さい（タック感がない）接着層が好ましい。具体的には、このような糊材としては、ビックテクノス又はダイアボンドなどの会社から市販されている溶剤系の糊材が適用できる。

感圧粒子３０ｂとしては、それ自体は変形せず、通電可能な導電性を有し、後述する量子トンネル効果が期待できるものであればよく、粒径は印刷に適した粒径であればよい。一例として、スクリーン印刷であれば、メッシュを抵抗なく通過できる粒径であればよい。感圧粒子３０ｂの具体的な材料の例としては、後述するＱＴＣが挙げられる。感圧粒子３０ｂは、基材部３０ａ内に、通電可能な範囲で分散されている。

感圧インキ層３０は、一例として、圧力の印加に伴って、感圧インキ層３０の内部に多数含まれる導電性の粒子である感圧粒子３０ｂ間であって、近接している複数の感圧粒子３０ｂ間で、直接的な接触の有無とは関係なく、トンネル電流が流れて、感圧インキ層３０は絶縁状態から通電状態に変化するものである。そのような感圧インキ層３０を構成する組成物の一例は、英国、ダーリントン（Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ）のペラテック社（ＰＥＲＡＴＥＣＨ ＬＴＤ）から商品名「ＱＴＣ」で入手可能な量子トンネル性複合材（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）である。

すなわち、電子ペーパー１の表面、言い換えれば、可動電極フィルム２１の他方の面側（例えば図１Ａの可動電極フィルム２１の上面側）に指又はペンなどからの力が作用すると、作用する力が、電子ペーパー１、突起３、可撓性シート４、可動電極フィルム２１、及び、可動電極２２を厚み方向にそれぞれ貫通して感圧インキ層３０に伝わる。すると、前記感圧インキ層３０内の前記複数の感圧粒子３０ｂ間でトンネル効果が生じて、複数の感圧粒子３０ｂ間でトンネル電流が流れて、前記可動電極２２と前記固定電極２４との間で導通し、抵抗膜式タッチパネル２の厚さ方向（Ｚ方向）に作用する押圧力の変化を抵抗値の変化として（電圧の変化に換算して）ＸＹ方向座標検出部２０（図８Ａ参照）で検出することができ、前記可動電極フィルム２１の前記上面において前記力が作用した位置座標（ＸＹ座標）を検出することができる。

ＸＹ方向座標検出部２０は、可動電極フィルム２１の上面側に力が作用すると、作用する力で、可動電極フィルム２１がたわみ、可動電極フィルム２１の可動電極２２が固定電極２４に対して感圧インキ層３０を介して接触する。そして、感圧インキ層３０内の感圧粒子３０ｂ間で電流が流れることにより可動電極２２と固定電極２４との間で導通が行われ、可動電極フィルム２１の上面沿いの、力が作用した位置座標（ＸＹ位置座標）を検出することができる。具体的には、ＸＹ方向座標検出部２０は、可動電極２２と前記固定電極２４とにそれぞれ接続され、電源２０ｖから電圧を可動電極２２の端子間に印加した状態で、可動電極２２の一方の端子と固定電極２４の１つの端子間での電圧の変化を検出して、Ｘ方向の位置座標を検出することができる。次いで、ＸＹ方向座標検出部２０は、可動電極２２の端子間への電圧の印加を停止したのち、電源２０ｖから電圧を固定電極２４の端子間に切り替えて印加した状態で、固定電極２４の一方の端子と可動電極２２の１つの端子間での電圧の変化を検出して、Ｙ方向の位置座標を検出することができる。

なお、前記電圧を可動電極２２に印加した状態で、Ｘ方向の位置座標を検出したのち、前記電圧を固定電極２４に印加した状態で、Ｙ方向の位置座標を検出しているが、これに限られるものではなく、前記電圧を可動電極２２に印加した状態で、Ｙ方向の位置座標を検出したのち、前記電圧を固定電極２４に印加した状態で、Ｘ方向の位置座標を検出するようにしてもよい。

一方、Ｚ方向の位置検出はＺ方向位置検出部１９（図８Ｂ参照）で行う。すなわち、Ｚ方向位置検出部１９は、可動電極フィルム２１の上面に力が作用すると、作用する力により、感圧インキ層３０内の感圧粒子３０ｂ間で電流が流れることにより可動電極２２と固定電極２４との間での抵抗値が変化し、力の大きさの変化を検出することができる。

より具体的には、Ｚ方向位置検出部１９は、以下のようにして、力の大きさの変化の検出を行うことができる（テキサス・インスツルメンツのＨＰの「タッチ・スクリーン・システムのアナログ入力雑音を低減する方法」参照）。

すなわち、前記抵抗膜式タッチパネル２では、一般に、その圧力は、図８ＡのポイントＡ〜Ｂ間の抵抗値Ｒ_Ｚに反比例する。抵抗値Ｒ_Ｚは、式（１）で求められる。

Ｒ_Ｚ＝（ＶＢ−ＶＡ）／Ｉ_TOUCH ．．．．．．（１）
ここで、
ＶＡ＝ ＶＤ×Ｚ_１／Ｑ
ＶＢ＝ ＶＤ×Ｚ_２／Ｑ
Ｚ_１とＺ_２はそれぞれ測定されたＺ_１位置とＺ_２位置、Ｑは座標検出制御回路（検出した電圧値をＡ（アナログ）／Ｄ（デジタル）変換してデジタル座標にする回路で構成されるＡ／Ｄコンバータ）の分解能である。例として、分解能が１２ｂｉｔであれば、解像度は４０９６（０もカウントするため、Ｑ＝４０９５になる。）、Ｘ座標の範囲（Ｘ＝Ｚ_１）とＹ座標の範囲（Ｙ＝Ｚ_２）は０〜４０９５になる（実際には、タッチパネルの引き回し回路及び制御系の回路で若干の電圧を消費するため、もう少し範囲は狭くなる）。例えば、座標検出制御回路の分解能が８ビットの場合はＱ＝２５６であり、１０ビットの場合はＱ＝１０２４であり、１２ビットの場合はＱ＝４０９６である。図８Ｂのように座標検出制御回路又は電源（Ｖ_ＤＤ）１９ｖから駆動電圧がＹ_＋端子とＸ₋端子との間に所定の電圧が印加された場合に、Ｘ_＋端子とＸ₋端子との間の抵抗値をＲ_Ｘとすると、ポイントＡとＸ₋間の抵抗値が
Ｒ_ＸＡ＝ Ｒ_Ｘ×Ｘ／Ｑ
であるため、
Ｉ_TOUCH＝Ｖ_Ａ／Ｒ_ＸＡ＝（Ｖ_Ｄ×Ｚ_１／Ｑ）／Ｒ_ＸＡ
となる。

ここで、図８Ａは抵抗膜式タッチパネル２のＸＹ座標測定を、図８Ｂは抵抗膜式タッチパネル２の押圧力測定を示す図である。図８Ａでは、電源２０ｖからパネル駆動電圧をＸ_＋端子とＸ₋端子とに印加し、Ｙ_＋端子からＸの座標位置を読み取ることができる。図８Ｂでは、電源１９ｖからパネル駆動電圧をＹ_＋端子とＸ₋端子とに印加し、Ｚ_１位置をＸ_＋端子から読み取り、Ｚ_２位置をＹ₋端子から読み取ることができる。

図８Ａに示すように、Ｘは座標検出制御回路がＸの座標位置を検出しようとしている場合のＸ位置の測定値である。したがって、Ｉ_TOUCHの式を式（１）に代入すると、式（２）が得られる。なお、Ｉ_TOUCHとは図８Ｂの接続時に抵抗膜式タッチパネル２を入力したときに流れる電流値であり、電流は直列経路で常に一定なことから、上記の計算式で求めることができる。

Ｒ_Ｚ＝｛［Ｖ_Ｄ×（Ｚ_２−Ｚ_１）／Ｑ］／［Ｖ_Ｄ×Ｚ_１／Ｑ］｝×Ｒ_ＸＡ＝Ｒ_Ｘ×Ｘ／Ｑ［（Ｚ_２／Ｚ_１）−１］ ......（２）
抵抗膜式タッチパネル２が指又はペンでタッチされていない場合は、抵抗膜式タッチパネル２のＺ方向（厚さ方向）の抵抗値Ｒ_Ｚは無限に近くなる。抵抗膜式タッチパネル２に指又はペンなどからの力が作用すると、電流が流れ、抵抗膜式タッチパネル２に加えられた圧力(Ｐ)に反比例して、抵抗値が数百〜１ｋΩになる。つまり、抵抗膜式タッチパネル２上の圧力ＰはＲ_Ｚの関数として表すことができ、次の式（３）で計算される。

Ｐ＝α−β×Ｒ_Ｚ ......（３）
ここで、αとβは正の実数値で、実験から取得する値である。

上述の計算方式では、Ｚ_１位置とＺ_２位置（ＸＹ座標）とＸ_＋端子とＸ₋端子との間の抵抗値をＲ_Ｘとから、上下電極間のタッチ部の抵抗値を算出している。押圧と押面積が変化すれば、上下電極間のタッチ部の抵抗値が変化するため、押圧（と押面積の）相対的な変化を検出することができる。

このような構成にすれば、可動電極２２と固定電極２４とが接触するとき、感圧インキ層３０が介在させられることにより、可動電極フィルム２１に作用した力の大きさの変化を検出することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。

例えば、ペーパー状の薄型ディスプレイの一例として電子ペーパーについて説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、本発明は、電子ペーパー以外の他のペーパー状の薄型ディスプレイにおいて、前記した課題を有するものに対して有効な解決手段を提供するものである。

また、抵抗膜式タッチパネルは、可動電極と固定電極とがそれぞれ複数並べられた短冊状電極であり、９０度交差してマトリックスを形成するように配置されていてもよい。

また、薄型ディスプレイを抵抗膜式タッチパネル上に配置するので、可動電極２２、固定電極２４、及び、感圧インキ層３０は不透明な材料を使うこともできる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明にかかる薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造、表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット、及び、裏面突起付き薄型ディスプレイユニットは、電子ペーパーの視認性に優れ、ペン及び指のいずれによっても入力が容易であり、例えば電子ペーパーのような薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルとを使用する機器又は機器の部品として有用である。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims (10)

1. ペーパー状の薄型ディスプレイ（１）と、
   当該薄型ディスプレイの裏面側に配置された抵抗膜式タッチパネル（２）と、
   前記薄型ディスプレイと前記抵抗膜式タッチパネルとの間に配置され、かつ前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方に固定された多数の突起（３）と、
   を備える薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
2. 前記多数の突起が、前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの中心部よりも周辺部で密に存在する、請求項１に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
3. 前記多数の突起が、前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの中心部よりも周辺部で高さが高い、請求項１又は２に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
4. 前記多数の突起が可撓性シート（４）の片面を成形してなるものであり、当該可撓性シートの突起面とは反対の面が前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方と全面接着されている、請求項１又は２に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
5. 前記多数の突起が、可撓性シートの片面に光硬化性樹脂を塗布及び硬化して形成されているとともに、当該可撓性シートの突起形成面とは反対の面が前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方と全面接着されている、請求項１又は２に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
6. 前記多数の突起が、前記薄型ディスプレイ及び前記抵抗膜式タッチパネルの一方に、直接、光硬化性樹脂を塗布及び硬化してなるものである、請求項１又は２に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
7. 前記多数の突起の各形状がドーム状である、請求項１又は２に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
8. 前記各突起が、直径が１〜２ｍｍ、高さが１００〜１０００μｍであるとともに、隣接する突起同士の間隔が１〜２ｍｍの範囲にある、請求項１又は２に記載の薄型ディスプレイと抵抗膜式タッチパネルの実装構造。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の前記実装構造に用いられるものであって、
   前記抵抗膜式タッチパネル（２）と、
   当該抵抗膜式タッチパネルの表面側に固定された前記多数の突起（３）と、
   を備える表面突起付き抵抗膜式タッチパネルユニット。
10. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の前記実装構造に用いられるものであって、
    前記薄型ディスプレイ（１）と、
    当該前記薄型ディスプレイの裏面側に固定された前記多数の突起（３）と、
    を備える裏面突起付き薄型ディスプレイユニット。

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