JP6214058B2

JP6214058B2 - タッチパネル

Info

Publication number: JP6214058B2
Application number: JP2015189968A
Authority: JP
Inventors: 康之内藤; 清之出口; 恭井上; 翼三橋
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: TWI601047B; JP2017068357A; TW201712511A

Description

本発明は、指先の多点検出が可能な投影型静電容量方式のタッチパネルに関するものである。

近年、携帯電話、スマートデバイス（例えばタブレット型端末や電子ブックリーダー等）、カーナビゲーションシステム等の電子機器には、インタフェースの一形態として、直感的な操作ができる点、耐久性に優れる点を利点とするタッチパネル機能を備えた表示装置（タッチパネル付き表示装置：タッチパネルデバイス）が搭載されている。

タッチパネルは、指やスタイラス等の指示体によるタッチを検出し、そのタッチ位置の座標を特定する位置入力装置である。その検出方式は、アナログ抵抗膜方式とマトリックス抵抗膜方式からなる抵抗膜方式、表面型静電容量方式と投影型静電容量方式からなる静電容量方式、赤外線走査方式と再帰反射方式からなる光学方式、表面弾性波方式と板波方式からなる超音波方式に大別され、各種方式のものが実用化されている。

ところで、近年では、上述した検出方式のうち、特に投影型静電容量方式のタッチパネルの需要が拡大してきている。投影型静電容量方式のタッチパネルは、指先が近づくとその付近の電極の静電容量の変化を縦横２つの電極列からタッチパネル上の位置座標として検知するものである。

図４はこの種の投影型静電容量方式のタッチパネルの一例を示す部分断面図である。図４の投影型静電容量方式のタッチパネル５１は、透光性を有する１枚の基板５２の片面（操作面側となる表面と対向する裏面）に、第１の方向（例えば横方向）に延在する透明導電膜からなる複数列の第１電極（例えばＸ電極）と、第１電極と交差する第２の方向（例えば縦方向）に延在する透明導電膜からなる複数列の第２電極（例えばＹ電極）とを積層した電極部５３を有するセンサ部５４を形成し、筐体部５５の係合凹部５５ａに両面テープなどの接着材５６を介してセンサ部５４を嵌め込んだ構成を基本構造として作製される。また、基板５２には、電極部（第１電極、第２電極）５３のそれぞれの端部から引き出される引き出し配線部５７が加飾層５８を介して形成される。さらに、センサ部５４の電極部５３と引き出し配線部５７の全体を覆うように透明絶縁膜からなる保護層５９が形成される。そして、基板５２のセンサ部５４と対向する位置には、例えば液晶ディスプレイなどの表示装置６０が例えば透明粘着テープなどの接着材６１を介して接着固定される。なお、このような投影型静電容量式のタッチパネルとしては、例えば下記特許文献１に開示されるものが知られている。

特開２０１１−９０４４３号公報

ところで、上述した投影型静電容量方式のタッチパネル５１を、例えば裏ケースやプリント基板などの被装着体６２に取り付ける際には、タッチパネル５１の筐体部５５の裏面側に取付用ボス６３が別途設けられる。この取付用ボス６３は、例えば接着剤や両面テープなどの接着材６４を介して筐体部５５の裏面側の枠状部分５５ｂの複数箇所に接着固定して設けられる。そして、取付用ボス６３を被装着体６２の受け穴６２ａに係合して固定することにより、タッチパネル５１を被装着体６２に取り付けていた。

このため、従来のタッチパネル５１では、取付用ボス６３を筐体部５５に固定しておく必要があり、筐体部５５に取付用ボス６３を固定するための面倒な作業と手間を要するという問題があった。しかも、取付用ボス６３は、接着剤や両面テープなどの接着材６４を介して筐体部５５の裏面側の枠状部分５５ｂに接着固定されるので、筐体部５５に対する取付用ボス６３の固定位置にバラツキが生じて位置精度が悪く、使用に伴って接着強度が低下し長期使用に耐えられないという問題があった。

また、タッチパネル５１のセンサ部５４の電極部（第１電極、第２電極）５３は、端部から引き出し配線部５７を介して不図示の制御ＩＣに接続されるが、引き出し配線部５７が外に露出して空気に晒されると腐食が発生しやすく、断線の虞があるため、その対策として、従来は引き出し配線部５７の全面を覆うように透明絶縁膜からなる保護層５９を形成していた。

しかしながら、透明絶縁膜の保護層５９を形成したタッチパネル５１を高温高湿（例えば８５℃、８５％）の条件下で性能評価試験を試みたところ、保護層の仕様によっては時間の経過に伴って、外からの湿気が透湿性を有する保護層５９を通って引き出し配線部５７に達し、引き出し配線部５７を腐食させてしまう虞のあることがわかった。このため、引き出し配線部５７を保護層５９で単に覆うだけの構成は、引き出し配線部５７の腐食耐性の更なる向上が求められた。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、被装着体に取り付ける際の位置精度を向上させ、長期使用にも耐え得るタッチパネルを提供することを目的としている。

上記した目的を達成するため、本発明に係る第１の態様は、それぞれが複数の電極列からなる第１電極と第２電極とを互いに交差させ、この交差する部分が絶縁されるように透光性を有する基板の裏面に前記第１電極と前記第２電極が形成されるセンサ部と、該センサ部を挟み込んだ状態でインサート射出成形される筐体部とを備えた投影型静電容量方式のタッチパネルにおいて、
前記筐体部は、前記センサ部の操作領域を表面側として前記基板の外縁部を上下から挟み込むように樹脂材料によりインサート射出成形され、
被装着体に取り付けるための取付用ボスが、前記基板における前記操作領域以外の下方に位置して前記筐体部と一体に成形されることを特徴とする、タッチパネルである。

本発明に係る第２の態様は、第１の態様に係るタッチパネルにおいて、
前記筐体部は、前記第１電極及び前記第２電極の引き出し配線部が形成される領域を少なくとも覆うように成形されることを特徴とする、タッチパネルである。

本発明によれば、インサート射出成形される筐体部と一体に取付用ボスが成形されるので、従来の構造と比較して、筐体部に対する取付用ボスの固定位置にバラツキが生じることなく、位置精度も向上し、長期使用にも耐えることができる。しかも、取付用ボスは、基板における操作領域以外の下方に位置して筐体部と一体に成形されるので、インサート射出成形時にヒケを生じることなく取付用ボスをタッチパネルの操作の邪魔にならない位置に筐体部と一体に成形することができる。

また、各電極の引き出し配線部の領域を少なくとも覆うように筐体部をインサート射出成形すれば、引き出し配線部全体が樹脂で覆われるので、外からの湿気が通りにくく、引き出し配線部の腐食に対して十分な効果を発揮することができる。

（ａ）本発明に係るタッチパネルのセンサ部を裏面側から見た平面図である。（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図である。（ａ）本発明に係るタッチパネルの平面図である。（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線部分拡大断面図であって、筐体部に取付用ボスを一体成形したときの一例を示す図である。筐体部に取付用ボスを一体成形したときにヒケが生じる構成の一例を示す部分拡大断面図である。従来のタッチパネルの取付構造の一例を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者等により考え得る実施可能な他の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれるものとする。

なお、本明細書において、添付する各図を参照した以下の説明において、方向乃至位置を示すために上、下、左、右の語を使用した場合、これはユーザが各図を図示の通りに見た場合の上、下、左、右に一致する。

本実施形態におけるタッチパネル１は、指先が近づくとその付近の電極の静電容量の変化を縦横２つの電極列からタッチパネル上の位置座標を検知する指先の多点検出が可能な投影型静電容量方式を採用したものである。

まず、本発明に係るタッチパネルの構成について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、本実施の形態のタッチパネル１は、平面視した形状を長方形として図示して説明するが、その形状が限定されるものではなく、例えば正方形、円形、楕円形、多角形などの形状であってもよい。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のタッチパネル１は、透光性を有する基板１１の裏面（操作面となる表面と対向する面）に形成される第１電極１３及び第２電極１４からなる電極部１２を配置してなるセンサ部２と、センサ部２を上下方向（基板１１の表裏方向）で挟み込んだ状態でインサート射出成形される筐体部３と、を備えて大略構成される。

センサ部２は、図１（ｂ）に示すように、矩形板状の基板１１を基部としている。基板１１は、透光性を有する絶縁性材料で形成され、例えばガラス式又はフィルム式が用いられる。ガラス式の基板１１としては、例えば無アルカリガラス、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスなどを用いる。また、フィルム式の基板１１としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂製のフィルムを用いる。

基板１１の裏面（指先で操作される面と対向する反対側の面：以下、操作対向面という）１１ａには、電極部１２としての第１電極１３と第２電極１４が形成される。第１電極１３は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜をフォトリソグラフィー技術等でレジストをパターニングした後にエッチング処理して、例えば図１の縦方向（Ｘ方向）に複数配列される列電極として形成される。

第２電極１４は、第１電極１３と同様、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜をフォトリソグラフィー技術等でレジストをパターニングした後にエッチング処理して、例えば図１の横方向（Ｙ方向）に複数配列される列電極として形成される。

さらに電極部１２の形成方法について説明すると、まず、基板１１の操作対向面１１ａに対し、図１（ａ）の縦方向（Ｘ方向）に延在する複数の第１電極１３と、分断された状態で図１（ａ）の横方向（Ｙ方向）に配置された複数の電極膜１４ａとを形成する。次に、第１電極１３と第２電極１４との交差部１５における第１電極１３上に絶縁層１６を形成する。絶縁層１６は、第１電極１３と第２電極１４との間を電気的に絶縁するもので、例えばアクリル樹脂などの絶縁材料からなる。次に、図１（ｂ）に示すように、第１電極１３を跨いで図１（ａ）の横方向（Ｙ方向）にブリッジ配線（ジャンパー配線）１７にて複数の電極膜１４ａを接続し、第２電極１４を形成する。その際、第２電極１４を構成する電極膜１４ａ，１４ａ間を接続するブリッジ配線１７は、絶縁層１６上を通るように配線される。そして、本例では、第１電極１３と第２電極１４による電極部１２が形成される図２（ａ）の内側の矩形部分をセンサ部２の操作領域Ｅ１としている。

なお、上述した電極部１２の形成方法では、第２電極１４にブリッジ配線１７を用いているが、第１電極１３と第２電極１４を逆転させた構成とし、第１電極１３にブリッジ配線１７を用いてもよい。また、第１電極１３と第２電極１４とは少なくとも交差部１５が絶縁されていればよいので、一方の電極（第１電極１３又は第２電極１４）の全面に絶縁層１６を形成し、この絶縁層１６の上に他方の電極（第２電極１４又は第１電極１３）を形成する構成としてもよい。

上述した形成方法にて基板１１上に形成された第１電極１３と第２電極１４は、図１（ａ）に示すように、それぞれの端部が引き出し配線部１８により基板１１の端部まで引き出され、不図示の制御ＩＣ（制御回路）に配線接続される。

引き出し配線部１８は、図２（ａ）に示すように、操作領域Ｅ１の外側のコ字状部分の引き出し配線領域Ｅ２（図中の網かけ領域）において、第１電極１３と第２電極１４のそれぞれの端部から引き出される配線であり、例えばＭＡＭ（Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ）、ＡＰＣ（Ａｇ・Ｐｄ・Ｃｕなど）などの金属膜をスパッタ法により成膜し、エッチング法により所定のパターンを基板１１の端部まで形成する。

なお、基板１１と引き出し配線部１８との間には、基板１１の表面１１ｂ（指先で操作される面：以下、操作面という）側から引き出し配線部１５が透過して観察できないように遮蔽性を有する加飾層１９が介在して形成される。

このように、センサ部２は、位置センサーとしての精度を保つため、直線状電極からなる第１電極１３と第２電極１４とが電気的に絶縁された状態で基板１１上にＸＹのマトリックス状に配置され、どの電極上のどこ辺りにではなく、どのＸ方向電極とどのＹ方向電極であるかを独立に検出し、その交点から位置を算出することができる。

筐体部３は、例えば汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチックなどの熱可塑性の合成樹脂で構成される。筐体部３は、センサ部２の操作領域Ｅ１（指先が操作される領域）を表面側（基板１１の操作面１１ｂ側）として、基板１１の外縁部の操作対向面１１ａ側を斜めに切除して欠切部１１ｃを形成し、基板１１の外縁部（４辺）を上下（表裏）から挟み込み、筐体部３の表面３ａと基板１１の操作面１１ｂとを面一にしてシームレスとなるように樹脂材料によりインサート射出成形する。これにより、従来装置のような接着層を用いた嵌め込み構造のように落下等の強い衝撃により筐体部３から基板１１が離脱する心配がなく、信頼性の高いタッチパネルを提供することができる。

その際、筐体部３は、基板１１の操作対向面１１ａ側に形成される電極部１２（第１電極１３、第２電極１４）の引き出し配線部１８の引き出し配線領域Ｅ２と対向する領域を少なくとも覆うようにインサート射出成形する。これにより、引き出し配線部１８が筐体部３によって直接覆われるため、性能評価試験のような過酷な条件下においても引き出し配線部１８が腐食することなく製品の信頼性を担保することができる。

また、筐体部３のインサート射出成形時には、複数の取付用ボス２０を筐体部３と一体に成形する。取付用ボス２０は、例えば円柱状や角柱状に形成され、基板１１における操作領域Ｅ１以外の下方に位置して筐体部３と一体に例えば筐体部３の裏面側の四隅に成形される。取付用ボス２０は、例えば裏ケースやプリント基板などの被装着体２１に設けられる受け穴２１ａに挿入して係合することで筐体部３を被装着体２１に固定して取り付ける際に用いられる。

なお、取付用ボス２０の被装着体２１への取り付けは、受け穴２１ａへの挿入による係合に限定されるものではなく、例えばネジ止めなどのように、取付用ボス２０が被装着体２１に取り付けられる構成であればよい。また、取付用ボス２０は、円柱状や角柱状の形状に限定されるものではなく、被装着体２１に対して筐体部３を固定して取り付けられる形状や構成であればよい。

また、特に図示はしないが、取付対象となる被装着体２１に応じて、取付用ボス２０に金属をインサートした構成を採用することもできる。

そして、上記のように構成されるタッチパネル１は、図２（ｂ）に示すように、基板１１の操作対向面１１ａ（センサ部２が形成される面）が例えば透明粘着テープなどの接着層２２を介して表示装置（例えば液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイなどの各種表示デバイス）２３に接着固定される。

これにより、タッチパネル１を入力デバイスの一形態として表示装置２３に搭載することで、表示装置２３をタッチパネル付き表示装置（タッチパネルデバイス）として機能させることができる。

以上説明したように、本実施の形態のタッチパネル１は、筐体部３がセンサ部２の操作領域Ｅ１を表面側として基板１１の外縁部（４辺）を上下から挟み込むように樹脂材料によりインサート射出成形される。その際、被装着体２１に取り付けるための取付用ボス２０が、基板１１における操作領域Ｅ１以外の下方に位置して筐体部３と一体に成形される。これにより、従来の構造と比較して、筐体部３に対する取付用ボス２０の固定位置にバラツキが生じることなく、位置精度が向上し、長期使用にも耐えることができる。

ここで、取付用ボス２０を筐体部３に一体成形する場合、図３に示すように、取付用ボス２０の成形位置を基板１１の外側にすると、筐体部３をインサート射出成形した際の収縮時の不良として、取付用ボス２０と対向する筐体部３の表面３ａにヒケ２４が生じる。

これに対し、本実施の形態のタッチパネル１では、取付用ボス２０の成形位置が基板１１における操作領域Ｅ１以外の下方にあり、取付用ボス２０の上方には基板１１が位置するので、図３に示すような筐体部３の表面にヒケ２４が生じることがない。これにより、インサート射出成形時にヒケ２４を生じることなく取付用ボス２０をタッチパネル１の操作の邪魔にならない位置に筐体部３と一体に成形することができる。

また、筐体部３は、第１電極１３及び第２電極１４の各電極の引き出し配線部１８の領域を少なくとも覆うようにインサート射出成形し、引き出し配線部１８全体が樹脂で覆われるので、外からの湿気が通りにくく、引き出し配線部１８の腐食に対して十分な効果を発揮することができる。

１…タッチパネル
２…センサ部
３…筐体部
３ａ…表面
１１…基板
１１ａ…裏面（操作対向面）
１１ｂ…表面（操作面）
１２…電極部
１３…第１電極
１４…第２電極
１４ａ…電極膜
１５…交差部
１６…絶縁層
１７…ブリッジ配線
１８…引き出し配線部
１９…加飾層
２０…取付用ボス
２１…被装着体
２１ａ…受け穴
２２…接着層
２３…表示装置
２４…ヒケ
Ｅ１…操作領域
Ｅ２…引き出し配線領域

Claims

それぞれが複数の電極列からなる第１電極と第２電極とを互いに交差させ、この交差する部分が絶縁されるように透光性を有する基板の裏面に前記第１電極と前記第２電極が形成されるセンサ部と、該センサ部を挟み込んだ状態でインサート射出成形される筐体部とを備えた投影型静電容量方式のタッチパネルにおいて、
前記筐体部は、前記センサ部の操作領域を表面側として前記基板の外縁部を上下から挟み込むように樹脂材料によりインサート射出成形され、
被装着体に取り付けるための取付用ボスが、前記基板における前記操作領域以外の下方に位置して前記筐体部と一体に成形されることを特徴とするタッチパネル。
前記筐体部は、前記第１電極及び前記第２電極の引き出し配線部が形成される領域を少なくとも覆うように成形されることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル。