JP6323468B2 - タッチセンサおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチセンサおよび電子機器に関する。

近年、モバイル機器や携帯電話機器、カーナビゲーション装置などが備える液晶表示素子等の表示素子上に、操作入力を検出するためのタッチセンサが配置されたタッチパネル（タッチスクリーンなどとも称される）が広く普及している。一般に、タッチセンサには外部に信号を取り出すための平板状の導体（以下、適宜コネクタテールと称する）が接続されている。コネクタテールは、フレキシブルテール、引出配線、テール導体、テールなどとも称される。例えば下記特許文献１には、コネクタテールの先端が二股に分岐され、分岐された先端が上下方向に配置された基材にそれぞれ接続された静電容量センサが記載されている。

特開２０１１−２４８６６７号公報

コネクタテールの分岐された先端を基材に接続した際に、接続箇所にはコネクタテールの変形にともなう応力（負荷）が残留する。このため、接続後の接続箇所には絶えず応力が加わることになり、接続箇所が基材から剥離してしまう不具合が発生するおそれがある。

したがって、本発明の目的の一つは、コネクタテールの接続箇所にかかる応力を低減（緩和）することができるタッチセンサおよび電子機器を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、例えば、
コネクタテールと、コネクタテールが熱圧着によって接続されるセンサ部とを備え、コネクタテールは、一端側に開放端を有する長さがＬのスリットが形成され、スリットにより先端部が少なくとも第１接続部と第２接続部とに分岐されて成り、第１接続部と第２接続部とが成す角度をθとし、第１接続部および第２接続部間の距離をＨとしたとき、下記の関係が成り立ち、８５℃、８５％ＲＨの環境に７５０時間保存する高温高湿試験において、第１接続部と第２接続部との剥離が発生しないタッチセンサである。
０．０５２≦Ｈ／Ｌ≦０．０７（但し、Ｈ，Ｌの単位はミリメートルであり、３≦θ≦４である。）

上記のコネクタテールにおいて、第１接続部の先端が第２接続部の先端より突出した形状を成していてもよい。
上記のコネクタテールにおいて、第１の幅を有する基部と、第１の幅より大きい第２の幅を有する先端部とが連続的に形成された形状を成していてもよい。
上記のコネクタテールにおいて、先端部の厚さが基部の厚さより小さくされていてもよい。
上記のコネクタテールにおいて、スリットは、開放端における幅と当該幅より大きい幅とを有していてもよい。
上記のコネクタテールにおいて、２個のスリットが形成され、先端部が第１接続部、第２接続部および第３接続部に分岐されていてもよい。

本発明は、上記のタッチセンサを備える電子機器でもよい。

本発明によれば、コネクタテールにおける接続箇所にかかる応力を低減することができる。したがって、コネクタテールの接続箇所が剥離してしまうことを防止することができる。なお、本明細書において例示された効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。

図１は、第１実施形態にかかるコネクタテールの形状例を示す図である。 図２は、タッチセンサの一例を説明するための図である。 図３は、センサ部へのコネクタテールの接続例を説明するための図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、応力シミュレーションの結果の一例を説明するための図である。 図５は、第２実施形態にかかるコネクタテールの形状例を示す図である。 図６は、変形例にかかるコネクタテールの形状例を示す図である。

以下、本発明の実施形態等について図面を参照しながら説明する。説明は以下の順序で行う。
＜１．第１実施形態＞
＜２．第２実施形態＞
＜３．変形例＞
但し、以下に示す実施形態等は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明は例示された構成に限定されるものではない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものではない。特に、実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置、上下左右等の方向の記載等は特に限定する旨の記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがあり、また、図示が煩雑となることを防止するために、参照符号の一部のみを図示する場合もある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複する説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
なお、説明の便宜を考慮して、図におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向を、長さ、幅、厚みとそれぞれ称するが、本発明の内容がそれらの名称により限定して解釈されるものではない。

＜１．第１実施形態＞
図１は、第１実施形態にかかるコネクタテール（コネクタテール１）の形状例を示す図である。コネクタテール１は、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁性のテール基材に銅箔状の配線パターンを形成し、その上をテール保護シート材で覆った構成を有している。コネクタテール１は、全体として概略薄い平板状を成し、折り返すことが可能な程度のフレキシブル性（可撓性）を有している。

コネクタテール１は、平面視略矩形を成す基部１１と、基部１１から連続的に延在しコネクタテール１の一端側を構成する先端部１２とを備えている。先端部１２の略中央には、端部に開放端１３ａを有するスリット（切り込み）１３が形成されており、このスリット１３により先端部１２が第１接続部１５と第２接続部１６とに分岐されている。第１、第２接続部１５、１６のそれぞれの先端１５ａ、１６ａには、配線パターンを露出させた図示しない接続用パターンが形成されている。

コネクタテール１の各部の寸法例について説明する。コネクタテール１の全体の長さＬ１は、８０〜１００ｍｍ（ミリメートル）の範囲内に設定される。スリット１３の長さＬ（スリットの深さ）は、１１〜１４ｍｍの範囲内に設定される。第１、第２接続部１５、１６の長さＬ３、Ｌ４は、１８ｍｍ〜２５ｍｍの範囲内に設定される。本実施形態ではＬ３＞Ｌ４の関係が成り立つように各長さを設定することにより、第１接続部１５の先端１５ａが第２接続部１６の先端１６ａより長さ方向に突出するようにしている。

コネクタテール１の基部１１の幅Ｗ１（第１の幅）は、２０〜３０ｍｍに設定される。先端部１２の幅Ｗ２（第２の幅）は幅Ｗ１よりも大きく設定されており、５０〜６０ｍｍに設定される。先端部１２の幅Ｗ２を幅Ｗ１より大きくすることにより、コネクタテール１における後述するセンサ部２への接続面積（接触面積）を大きくすることができる。スリット１３の幅Ｗ３は、１．５〜２．０ｍｍに設定される。なお、これらの寸法は一例であり、コネクタテール１の用途等に応じて変更可能である。

図２に模式的に示すように、上述した構成を有するコネクタテール１がセンサ部２に接続されることでタッチセンサ３が構成される。このタッチセンサ３が、外装部材、液晶、有機ＥＬ(Electro Luminescence)等のディスプレイ部、制御基板等と適宜な構成により組み込まれることでタッチパネルが構成される。タッチパネルは、携帯情報端末装置、携帯電話機、カーナビゲーション装置等種々の電子機器の入力装置として用いられる。なお、本実施形態では、絶縁基板上の入力操作領域に沿って多数の電極を配設し、指等の入力操作体が接近して検出電極間の静電容量が変化した電極を検出し、当該電極の位置から入力操作位置を検出する、所謂、静電容量方式のタッチセンサを例にして説明する。

図３は、センサ部２の構成およびコネクタテール１とセンサ部２との接続例を説明するための図である。センサ部２は、ガラスやフィルム等の基材２１、２２を有しており、対向するように配置された２個の基材２１、２２が、光学粘着シート（ＯＣＡ(Optical Clear Adhesive)）等の貼合層２３を介して貼り合わされた、貼り合わせ構造を成している。基材２１、２２のそれぞれには、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜等からなるＸ方向側、Ｙ方向側の透明電極パターンが形成されており、各電極には透明な銀パターンからなる引き出しパターンが印刷形成されている（なお、これらの構成の図示は省略している）。本実施形態では、基材２１の一面（上面）にＹ方向側の透明電極パターンが形成され、基材２２の一面（上面）にＸ方向側の透明電極パターンが形成されている。

コネクタテール１の第１、第２接続部１５、１６の先端１５ａ、１６ａがセンサ部２の引き出しパターンに対して異方導電性膜を介して熱圧着等されることにより、コネクタテール１とセンサ部２とが電気的に接続される。例えば、第１接続部１５が屈曲され（持ち上げられ）て、その先端１５ａが上方に位置する基材２１の引き出しパターンに接続され、第２接続部１６の先端１６ａが下方に位置する基材２２の引き出しパターンに接続される。

なお、図示は省略しているが、コネクタテール１の他端側（先端部１２とは反対側）は、制御基板に接続される。制御基板には、コネクタテール１を介して供給される信号を処理し操作入力位置を検出する演算部や、ディスプレイ部の表示を制御するディスプレイコントローラ（これらの機能を有する１チップのＩＣ(Integrated Circuit)コントローラでもよい）、操作入力位置に応じた制御を実行する処理装置との間のインターフェース等、所定の電子部品が実装されている。

図３に示すように、第１、第２接続部１５、１６を基材２１、２２に接続する際には、一方（例えば、第１接続部１５）を厚み方向に持ち上げる必要があり、この変形に応じてスリット１３付近に応力がかかり接続箇所に残留する。この応力が、特に第１、第２接続部１５、１６の先端１５ａ、１６ａまで作用する場合には、接続箇所（熱圧着部）が剥離してしまうおそれがある。したがって、全体の応力を低減し、接続箇所に残留する応力が先端１５ａ、１６ａまで作用しないことが望まれる。

本願の発明者は上記点について鋭意検討し、応力を低減するうえで好ましい態様を見いだした。なお、以下の説明において、各参照符号により示される事項は次の通りである（図３参照）。

・角度θ［°］：変形後（接続後）において、第１接続部１５と第２接続部１６とが成す角度である。本実施形態では、より具体的に、先端１５ａの接続端部Ｐ１とスリット１３の起点（開放端とは反対側の端部）Ｐ２とを結ぶ仮想的な線ＬＮ１と、先端１６ａの接続面（基材２２に接続される側の面）を延長した面に対応する仮想的な線ＬＮ２とが成す角を角度θとして設定している。

・Ｈ［ｍｍ］：変形後における第１、第２接続部１５、１６間の厚み方向における距離である。本実施形態では、接続面である第１接続部１５の下面側と第２接続部１６の下面側との距離をＨとして設定している。

・Ｌ［ｍｍ］：スリットの長さＬに対応する長さである。

以上のように各パラメータを規定した場合に、本願の発明者は、下記の式（１）が成り立つ数値の範囲が応力を低減するうえで好ましい態様であることを見いだした。
Ｈ／Ｌ≦０．０７（但し、θ≦４）・・・（１）
なお、Ｈ／Ｌ、θの値はともに０を含まない値である。また、θの範囲は、通常は、
３≦θ≦４である。θ＝４でもよい。

なお、Ｈ／Ｌと角度θとの関係として、下記の式（２）が成り立つ。
Ｔａｎθ＝Ｈ／Ｌ・・・（２）

本願の発明者は、上記好ましい態様を見いだすに当たり、応力シミュレーション（有限要素法）により、応力の分布を求めた。その結果を図４Ａ、図４Ｂに示す。応力シミュレーションにおける設定条件は、下記の通りである。なお、応力の単位は、Ｎ／ｍｍ²である。
［図４Ａにおける応力シミュレーションにおける設定条件（なお、本条件は、スリットの長さが短く、上記好ましい態様の範囲外の条件である）］
Ｈ＝０．８２５
Ｌ＝５．９５
Ｈ／Ｌ＝０．１３８７
θ＝７．８９
［図４Ｂにおける応力シミュレーションにおける設定条件（なお、本条件は、上記好ましい態様の範囲内の条件である）］
Ｈ＝０．８２５
Ｌ＝１３．４５
Ｈ／Ｌ＝０．０６１３
θ＝３．５１

上記シミュレーションの結果から以下のことがわかる。
図４Ａに示すように、上記好ましい態様である数値の範囲外である場合には、スリット１３の起点付近に最大で１４．７５［Ｎ／ｍｍ²］程度の応力がかかることがわかる。さらに、全体の応力が大きいので、応力が減少しつつも先端（特に第２接続部１６の先端１６ａ）付近まで作用していることがわかる。
一方で、図４Ｂに示すように、上記好ましい態様である数値の範囲内である場合には、スリット１３の起点付近に最大でも２．８［Ｎ／ｍｍ²］の応力がかかる程度である。全体の応力が小さいので、応力が第１、第２接続部１５、１６の先端１５ａ、１６ａ付近まで作用していないことがわかる。すなわち、本願発明の好ましい態様の範囲内であれば、先端１５ａ、１６ａに応力が作用（残留）することを防止することができ、コネクタテール１の接続箇所が剥離してしまうことを防止することができる。

以下、この発明を具体的な実験結果に基づいてさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

下記の表１は、比較例１〜４、および、実施例１，２を示す。なお、剥離発生数については次のようにして得た。まず、Ｈ、Ｌ、θ等のパラメータを表１に記載の値に設定した後、コネクタテール１の第１、第２接続部１５、１６の先端１５ａ、１６ａをセンサ部２の所定箇所に接続し、タッチセンサを得た。得られたタッチセンサを８５℃、８５％の高温高湿環境に設定された高温高湿試験機に７５０時間保存し、剥離発生数を求めた。なお、サンプル数であるｎは、ｎ＝５に設定した。また、代表して、比較例１と実施例２について応力を測定した。

表１に示す結果から、上記好ましい態様の数値の範囲内である実施例１，２の場合には、剥離発生数が０となる。すなわち、スリット１３付近に加わる全体の応力を低減できるので、先端１５ａ、１６ａまで残留応力が作用することを防止することができ、コネクタテール１の接続箇所が剥離してしまうことを防止できていることがわかる。

＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下の説明において同一の名称、符号については、重複する説明を適宜省略する。また、第１実施形態で説明した事項は、特に断らない限り第２実施形態に適用することができる。

図５は、第２実施形態におけるコネクタテール（コネクタテール１ａ）の形状例を示す図である。コネクタテール１ａは、第１実施形態におけるコネクタテール１と異なり、スリット１３に代えてスリット１８を有している。スリット１８は、開放端１８ａにおける幅Ｗ４を有している。さらに、スリット１８は、開放端１８ａから内部に向けて幅広となる形状を成し、幅Ｗ４より大きい幅Ｗ５を有している。

以上のような第２実施形態におけるコネクタテール１ａによっても、第１実施形態と同様の作用効果を得られる。すなわち、スリット１８の内部がより幅広となる形状により、先端部１２が変形し易く（しなやかに）なり、スリット１８付近にかかる応力をより低減することが可能となる、応力を低減することができるので、接続箇所がセンサ部２から剥離してしまうことを防止することができる。

さらに、スリット１８の開放端における幅Ｗ３は小さく設定している。これにより、先端１５ａ、１６ａにおける幅を確保することが可能となり、センサ部２への接続面積を確保することができる。これにより、応力の低減と相俟って、コネクタテール１ｂをより確実にセンサ部２に接続することが可能となる。

なお、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせた態様により本発明を構成してもよい。すなわち、図５により例示された形状のコネクタテールであり、第１実施形態で説明した範囲内に各パラメータの値が設定されるようにしてもよい。

＜３.変形例＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく各種の変形が可能である。

上述した第１、第２実施形態では、スリット１３またはスリット１８により、先端部１２が２つの接続部に分岐される例を説明したが、３つ以上の接続部に分岐されていてもよい。図６は、変形例にかかるコネクタテール（コネクタテール１ｂ）の形状例を示す図である。例えば、コネクタテール１ｂの先端部１２には２個のスリット３１、３２が形成されており、このスリットにより先端部１２が第１、第２、第３接続部３３、３４、３５に分岐されている。このように、コネクタテールの先端部が複数のスリットにより３個以上の接続部に分岐されていてもよい。図６に示す形状の場合には、例えば、第１、第３接続部３３、３５の先端３３ａ、３５ａが基材２１に接続され、第２接続部３４の先端３４ａが基材２２に接続される。

コネクタテール１等は、上述した実施形態で例示された形状に限定されるものではない。
コネクタテール１等の表面上に、コントローラＩＣ等の所定の電子部品が実装されていてもよい（Chip on Filmなどとも称される）。
スリット１３の形状は、長円状のものに限らず、矩形その他の形状でもよい。また、開放端における幅Ｗ４と、幅Ｗ４より大きい幅Ｗ５とを有する形状であれば、スリット１８の形状は適宜、変更可能である。また、スリット１３、１８が形成される位置も図示された位置に限定されることはなく適宜、変更可能である。
コネクタテール１において、基部１１の厚さに比べて先端部１２の全体または一部の厚さを小さくし、薄肉化してもよい。これにより、先端部１２（第１接続部等）が変形しやすくなり、応力を低減することができる。

なお、コネクタテールとセンサ部とが一体的に形成されたタッチセンサの場合には、
コネクタテールと、前記コネクタテールが接続されるセンサ部とを備え、
前記コネクタテールは、
一端側に開放端を有する長さがＬのスリットが形成され、
前記スリットにより前記一端側が少なくとも第１接続部と第２接続部とに分岐されて成り、
前記第１接続部と前記第２接続部とが成す角度をθとし、前記第１接続部および前記第２接続部間の距離をＨとしたとき、下記の関係が成り立つタッチセンサ。
Ｈ／Ｌ≦０．０７（但し、Ｈ，Ｌの単位はミリメートルであり、３≦θ≦４である。）
として本発明を構成することも可能である。
なお、上記構成の場合には、Ｈを第１、第２接続部１５、１６が圧着される面の高さ（図３の例では、基材２１と貼合層２３の高さの合計）で近似してもよい。また、Ｌを、変形される接続部（例えば、第１接続部）が接続される基材の端面からスリットの起点までの距離で近似してもよい。

センサ部２の基材２１の一面（上面）にＸ方向側の透明電極パターンが形成され、基材２２の一面（上面）にＹ方向側の透明電極パターンが形成されていてもよい。
センサ部２は、貼り合わせ構造に限らず、１枚の基材の片面にＸ方向側およびＹ方向側の透明電極パターンを形成した片面積層構造であってもよい。
センサ部２の形状は平板状に限られることはなく、球形、円筒状等のものでもよい。

上述の実施形態および変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよく、公知のもので置き換えることも可能である。また、実施形態および変形例における構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、技術的な矛盾が生じない範囲において、互いに組み合わせることが可能である。

さらに、本発明は、コネクタテール、タッチセンサ、タッチセンサを備える電子機器等、任意の形態により実現することができる。

１、１ａ、１ｂ・・・コネクタテール
２・・・センサ部
３・・・タッチセンサ
１１・・・基部
１２・・・先端部
１３，１８・・・スリット
１３ａ・・・開放端
１５，３３・・・第１接続部
１６，３４・・・第２接続部
３５・・・第３接続部
Ｌ・・・スリットの長さ
Ｈ・・・第１、第２接続部間の距離
Ｗ・・・幅

Claims (7)

1. コネクタテールと、前記コネクタテールが熱圧着によって接続されるセンサ部とを備え、
   前記コネクタテールは、
   一端側に開放端を有する長さがＬのスリットが形成され、
   前記スリットにより先端部が少なくとも第１接続部と第２接続部とに分岐されて成り、
   前記第１接続部と前記第２接続部とが成す角度をθとし、前記第１接続部および前記第２接続部間の距離をＨとしたとき、下記の関係が成り立ち、
   ８５℃、８５％ＲＨの環境に７５０時間保存する高温高湿試験において、前記第１接続部と前記第２接続部との剥離が発生しないタッチセンサ。
   ０．０５２≦Ｈ／Ｌ≦０．０７（但し、Ｈ，Ｌの単位はミリメートルであり、３≦θ≦４である。）
2. 前記コネクタテールは、前記第１接続部の先端が前記第２接続部の先端より突出した形状を成す
   請求項１に記載のタッチセンサ。
3. 前記コネクタテールは、第１の幅を有する基部と、前記第１の幅より大きい第２の幅を有する前記先端部とが連続的に形成された形状を成す
   請求項１または２に記載のタッチセンサ。
4. 前記コネクタテールは、前記先端部の厚さが前記基部の厚さより小さくされた
   請求項３に記載のタッチセンサ。
5. 前記コネクタテールに形成される前記スリットは、前記開放端における幅と当該幅より大きい幅とを有する
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
6. 前記コネクタテールは、２個の前記スリットが形成され、前記先端部が第１接続部、第２接続部および第３接続部に分岐されて成る
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のタッチセンサを備える電子機器。