JP2011154670A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】各種電子機器に用いられるタッチパネルに関し、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】下導電層５上に複数の導電ドット１０を設けると共に、上導電層２と下導電層５の間の空隙内に絶縁性の封止剤１１を埋設することによって、上導電層２と導電ドット１０の間の空隙が小さくなっているため、軽い力で強弱のある押圧操作力の検出が行えると共に、空隙内の絶縁性の封止剤１１によって、誤作動や短絡等を防ぐことができるため、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられるタッチパネルに関するものである。

近年、携帯電話や電子カメラ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むなか、液晶表示素子等の表示素子の前面に光透過性のタッチパネルを装着し、このタッチパネルを通して背面の表示素子の表示を見ながら、指やペン等でタッチパネルを押圧操作することによって、機器の様々な機能の切換えを行うものが増えており、確実で多様な操作の行えるものが求められている。

このような従来のタッチパネルについて、図５及び図６を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図５は従来のタッチパネルの断面図、図６は同分解斜視図であり、同図において、１はフィルム状で光透過性の上基板で、下面には略矩形状で酸化インジウム錫等の光透過性の上導電層２が形成されると共に、この上導電層２の左右端から外周右端に延出する、銀やカーボン等の一対の上電極３が設けられている。

また、４は同じくフィルム状または薄板状で光透過性の下基板で、上面には略帯状で酸化インジウム錫等の光透過性の複数の下導電層５が配列形成されると共に、この下導電層５の右端部には銀やカーボン等の複数の下電極６が設けられている。

そして、下基板４上面にはエポキシやポリエステル等の絶縁樹脂によって、直径３０〜６０μｍ前後で高さ５〜１０μｍ前後の、略円柱状の複数のドットスペーサ７が所定間隔で形成されている。

さらに、８は上基板１と下基板４間の外周内縁に形成された略額縁状のスペーサで、このスペーサ８の上下面または片面に塗布形成された接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板４の外周が貼り合わされ、上導電層２と下導電層５が５０〜１２０μｍ前後の所定の空隙を空けて対向するようにして、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極３と複数の下電極６が機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１上面を指等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層２が下導電層５に接触する。

そして、電子回路から一対の上電極３に電圧が印加され、この時、複数の下導電層５のうち、上導電層２が接触した下導電層５の下電極６から検出された電圧によって、押圧操作された左右方向の位置を電子回路が検出する。

また、同時に、この電圧が検出された下導電層５が、複数の下導電層５のうちの何本目であるかによって、前後方向の位置を電子回路が検出して、操作された左右及び前後方向の押圧位置を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１上面を押圧操作すると、この操作された位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行われるように構成されている。

さらに、この時、軽い力で押圧した場合には、上導電層２が接触する下導電層５の本数は少なく、押圧する力が強い場合には本数が多くなるため、この電圧が検出される下導電層５の本数から、電子回路が押圧操作力の強弱を検出し、例えばメニューの確定等の機器の操作が行なわれる。

なお、このように上基板１上面を押圧操作する際、下導電層５上面に形成された複数のドットスペーサ７の高さが高ければ、上基板１を撓ませ上導電層２を下導電層５に接触させるための押圧操作力は大きくなり、低ければ操作力は小さなものとなる。

ただし、絶縁樹脂製のドットスペーサ７の高さをあまり低く形成すると、軽い感触での押圧操作は可能となるが、タッチパネルが使用される周囲の温度や湿度等の条件によっては、押圧操作していない状態でも上基板１が撓み、上導電層２と下導電層５が接触して、誤作動や短絡等が生じてしまう場合がある。

したがって、ドットスペーサ７の高さをあまり低いものにすることはできないため、上記のような軽い力やこれより強い力といった、強弱のある押圧操作力の検出を行うには、相当に強い力で指による押圧操作を行い、上基板１を撓ませることが必要となるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００９−１７６１９９号公報

しかしながら、上記従来のタッチパネルにおいては、ドットスペーサ７の高さを低くすると、誤作動や短絡等が生じてしまう場合があるため、強弱のある押圧操作力の検出を行うには、指によって相当に強い力で押圧操作を行い、上基板１を撓ませる必要があり、軽く良好な操作感触で、このような押圧操作力の検出を行うことが困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、下導電層上に複数の導電ドットを設けると共に、上導電層と下導電層の間の空隙内に絶縁性の封止剤を埋設してタッチパネルを構成したものであり、上導電層と導電ドットの間の空隙が小さくなっているため、軽い力で強弱のある押圧操作力の検出が行えると共に、空隙内の絶縁性の封止剤によって、誤作動や短絡等を防ぐことができるため、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、複数の導電ドットの間に、複数の絶縁ドットを設けたものであり、導電ドット間の絶縁ドットによって押圧操作していない際の、上導電層と導電ドットの絶縁を保つことができるため、誤作動がなく確実で安定した操作を行うことができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なタッチパネルを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態によるタッチパネルの断面図 同分解斜視図 本発明の第２の実施の形態によるタッチパネルの断面図 同分解斜視図 従来のタッチパネルの断面図 同分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

また、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１記載の発明について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態によるタッチパネルの断面図、図２は同分解斜視図であり、同図において、１はポリエチレンテレフタレートやポリエーテルサルホン、ポリカーボネート等のフィルム状で光透過性の上基板で、下面のほぼ全面には略矩形状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の上導電層２が、スパッタ法等によって形成されると共に、この上導電層２の左右端から外周右端に延出する、銀やカーボン等の一対の上電極３が印刷等によって設けられている。

また、４は同じくフィルム状または薄板状で光透過性の下基板で、上面には略帯状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の複数の下導電層５が、スパッタ法等によって配列形成されると共に、この下導電層５の右端部には銀やカーボン等の複数の下電極６が印刷等によって設けられている。

そして、８はポリエステルやエポキシ、不織布等のスペーサで、上基板１と下基板４間の外周内縁に略額縁状に形成されると共に、このスペーサ８の上下面または片面に塗布形成されたアクリルやゴム等の接着剤（図示せず）によって、上基板１と下基板４の外周が貼り合わされ、上導電層２と下導電層５が所定の空隙を空けて対向している。

また、１０は銀やカーボン等の導電性で光透過性の導電ドットで、０．５〜１０μｍ前後の高さの、略半球状または略ドーム状の複数の導電ドット１０が、印刷等によって下導電層５上面に所定間隔、例えば１〜２．５ｍｍ前後の間隔で設けられ、この導電ドット１０上面と上導電層２下面の間には、０．５〜２０μｍ前後の間隙が形成されている。

さらに、１１はシリコーンやアクリル等の液状、あるいはゲル状の絶縁性で光透過性の封止剤で、この封止剤１１が上導電層２と下導電層５の間の空隙内に充填され埋設されて、タッチパネルが構成されている。

なお、以上のような封止剤１１を空隙内に埋設するには、封止剤１１に液状のものを用いた場合には、一旦タッチパネルとして組み立てた後、スペーサ８側面に設けた貫通孔（図示せず）等から封止剤１１を空隙内に充填し、この後さらにこの貫通孔を塞ぐ必要があるが、ゲル状のものを用いた場合には、下基板４上にスペーサ８や上基板１を重ねる際に、同時に空隙内に封止剤１１を埋設して、比較的容易に組み立てを行うことができる。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極３と複数の下電極６が機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１上面を指等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層２が下導電層５上面の導電ドット１０に接触する。

そして、電子回路から一対の上電極３に電圧が印加され、この時、複数の下導電層５のうち、上導電層２が導電ドット１０に接触した、下導電層５の下電極６から検出された電圧によって、押圧操作された左右方向の位置を電子回路が検出する。

また、同時に、この電圧が検出された下導電層５が、複数の下導電層５のうちの何本目であるかによって、前後方向の位置を電子回路が検出して、操作された左右及び前後方向の押圧位置を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１上面を押圧操作すると、この操作された位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行われるように構成されている。

さらに、この時、触れるように軽い力で押圧した場合には、上導電層２が接触する導電ドット１０の数及び下導電層５の本数は少なく、押圧する力がやや強い場合には導電ドット１０の数も下導電層５の本数も多くなるため、この電圧が検出される下導電層５の本数から、電子回路が押圧操作力の強弱を検出し、例えばメニューの確定等の機器の操作が行なわれる。

また、上基板１上面から指等を離し押圧力を解除すると、弾性復帰力によって上基板１が元の平坦な状態に戻ると共に、上導電層２と下導電層５上面の導電ドット１０の間には、空隙内に埋設された封止剤１１が充填され、この絶縁性の封止剤１１によって、上導電層２と導電ドット１０の間の絶縁が保持される。

すなわち、下導電層５上に複数の導電ドット１０を設け、この導電ドット１０上面と上導電層２下面の間の空隙を、０．５〜２０μｍ前後の小さなものとすることによって、軽い押圧操作力で上導電層２を複数の導電ドット１０を介して、複数の下導電層５に接触させ、触れるように軽い力、及びこれよりやや強い力といった、強弱のある押圧操作力の検出を、軽く良好な操作感触で行うことが可能なようになっている。

さらに、上導電層２と下導電層５の間の空隙内に、絶縁性の封止剤１１を埋設することで、上導電層２と導電ドット１０の間の空隙が小さくとも、この封止剤１１によって上導電層２と導電ドット１０の間の絶縁が保たれるため、タッチパネルが使用される周囲の温度や湿度等が変化した場合でも、押圧操作していない状態で上基板１が撓んで、上導電層２が導電ドット１０に接触することを防ぎ、誤作動や短絡等が生じないように構成されている。

また、上導電層２と下導電層５の間に封止剤１１がなく、空隙のみが形成されたものの場合、この空隙内の空気によって光の屈折が生じたり、あるいは周囲の温度や湿度等の変化によって空気が結露して、タッチパネル背面の表示素子の表示が見づらくなったりする場合があるが、上記のように上導電層２と下導電層５の間の空隙内に封止剤１１を埋設することで、こうした光の屈折や空気の結露等を防ぎ、背面の表示素子の表示が見易いタッチパネルとすることができる。

このように本実施の形態によれば、下導電層５上に複数の導電ドット１０を設けると共に、上導電層２と下導電層５の間の空隙内に絶縁性の封止剤１１を埋設することによって、上導電層２と導電ドット１０の間の空隙が小さくなっているため、軽い力で強弱のある押圧操作力の検出が行えると共に、空隙内の絶縁性の封止剤１１によって、誤作動や短絡等を防ぐことができるため、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なタッチパネルを得ることができるものである。

なお、以上の説明では、下基板４の略帯状の下導電層５上面に導電ドット１０を形成し、この上方に上基板１下面の略矩形状の上導電層２を対向させた構成について説明したが、上下を逆にして、下基板４の下導電層５を略矩形状、上基板１の上導電層２を略帯状に各々形成し、略矩形状の下導電層５上面に複数の導電ドット１０を形成した構成としても、本発明の実施は可能であり、同様の効果を得ることができる。

さらに、上導電層２と下導電層５の両方を略矩形状に形成した構成や、あるいは、両方を互いに直交する略帯状に形成した構成等、様々なタッチパネルの構成においても本発明の実施は可能である。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２記載の発明について説明する。

なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図３は本発明の第２の実施の形態によるタッチパネルの断面図、図４は同分解斜視図であり、同図において、フィルム状で光透過性の上基板１下面のほぼ全面には、略矩形状の光透過性の上導電層２がスパッタ法等によって形成されると共に、この上導電層２の左右端からは上基板１の外周右端に延出する、銀やカーボン等の一対の上電極３が印刷等によって設けられている。

そして、４は同じくフィルム状または薄板状で光透過性の下基板で、この上面のほぼ全面には、略矩形状で酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の下導電層１５が、スパッタ法等によって形成されると共に、下導電層１５の上電極３とは直交方向の前後端からは、下基板４の外周右端に延出する、銀やカーボン等の一対の下電極１６が印刷等によって設けられている。

なお、上基板１と下基板４間の外周内縁に略額縁状に形成されたスペーサ８によって、上基板１と下基板４の外周が貼り合わされ、上導電層２と下導電層１５が所定の空隙を空けて対向していることは、実施の形態１の場合と同様である。

また、下導電層１５上面に０．５〜１０μｍ前後の高さの、略半球状または略ドーム状の複数の導電ドット１０が、印刷等によって形成されていることも実施の形態１の場合と同様であるが、これらの導電ドット１０の間には、エポキシやポリエステル等の絶縁樹脂によって０．５〜３０μｍ前後の高さの、略半球状または略ドーム状の複数の絶縁ドット１７が形成されている。

さらに、上導電層２と下導電層１５の間の空隙内には、実施の形態１の場合と同様に、シリコーンやアクリル等の液状、あるいはゲル状の絶縁性で光透過性の封止剤１１が充填され埋設されて、タッチパネルが構成されている。

そして、このように構成されたタッチパネルが、液晶表示素子等の表示素子の前面に配置されて電子機器に装着されると共に、一対の上電極３と下電極１６が機器の電子回路（図示せず）に電気的に接続される。

以上の構成において、タッチパネル背面の表示素子の表示に応じて、上基板１上面を指等で押圧操作すると、上基板１が撓み、押圧された箇所の上導電層２が下導電層１５上面の導電ドット１０に接触する。

そして、電子回路から一対の上電極３と下電極１６へ順次電圧が印加され、上導電層２両端、及びこれと直交方向の下導電層１５両端の電圧比によって、押圧操作された左右方向及び前後方向の押圧位置を電子回路が検出し、機器の様々な機能の切換えが行なわれる。

つまり、タッチパネル背面の表示素子に、例えば複数のメニュー等が表示された状態で、所望のメニュー上の上基板１上面を押圧操作すると、この操作された位置を電子回路が検出し、複数のメニューの中から所望のメニューの選択等が行われるように構成されている。

また、上基板１上面から指等を離し押圧力を解除すると、弾性復帰力によって上基板１が元の平坦な状態に戻り、上導電層２が導電ドット１０から離れると共に、上導電層２と導電ドット１０の間には、空隙内に埋設された封止剤１１が充填され、この絶縁性の封止剤１１によって、上導電層２と導電ドット１０の間が絶縁状態となるが、この時、封止剤１１の粘着性によって指等を離してから、上導電層２が導電ドット１０から離れるまでに、１〜２秒前後の僅かなものではあるが、時間のずれが生じる場合がある。

しかし、本実施の形態においては、０．５〜１０μｍ前後の高さの複数の導電ドット１０の間には、０．５〜３０μｍ前後の高さの、導電ドット１０と同等またはこれより高い寸法の複数の絶縁ドット１７が形成されているため、指等を離した直後に、上基板１全体が元の平坦な状態に戻らなくとも、押圧操作した箇所の上導電層２は導電ドット１０から直ちに離れ、上導電層２と導電ドット１０の間の絶縁が保たれるようになっている。

つまり、図３（ａ）に示すように、上基板１上面の例えば矢印Ａの箇所を指等で押圧操作すると、上基板１全体が撓み、図３（ｂ）に示すように、この下面の上導電層２が先ず、絶縁ドット１７Ａと１７Ｂ上面に接触した後、図３（ｃ）に示すように、この絶縁ドット１７Ａと１７Ｂの間の導電ドット１０Ａに接触して、導電ドット１０Ａを介して上導電層２と下導電層１５が電気的に接続される。

そして、上基板１上面から指等を離し押圧力を解除すると、上記とは逆に、図３（ｂ）に示すように、先ず絶縁ドット１７Ａと１７Ｂの間の上導電層２が導電ドット１０Ａから離れ、この後、図３（ａ）に示すように、上基板１全体が元の平坦な状態に戻り、この下面の上導電層２が絶縁ドット１７Ａや１７Ｂ上面からも離れた状態となる。

すなわち、指等を離した直後の、図３（ｂ）に示すように、上基板１全体が元の平坦な状態に戻っていない状態でも、導電ドット１０Ａの左右に形成された絶縁ドット１７Ａと１７Ｂによって、上基板１から指等を離して押圧力を解除すると、押圧操作した箇所の上導電層２が導電ドット１０Ａから直ちに離れ、上導電層２と導電ドット１０Ａの間の絶縁が保たれるように構成されている。

つまり、複数の導電ドット１０の間に、導電ドット１０と同等またはこれより高い寸法の複数の絶縁ドット１７を設けることによって、押圧力が解除された際には、上導電層２が導電ドット１０から直ちに離れて、これらの間の絶縁を保ち、誤作動がなく確実で安定した操作が行えるようになっている。

なお、本実施の形態においては、上基板１下面と下基板４上面両方のほぼ全面に、略矩形状の上導電層２と下導電層１５を設け、これらを対向させた構成について説明したが、実施の形態１の場合と同様に、例えば下基板４上面に略帯状で複数の下導電層５を形成した構成とすれば、実施の形態１の場合と同様に、触れるように軽い力、及びこれよりやや強い力といった、強弱のある押圧操作力の検出を行うことも可能となる。

なお、この場合、複数の下導電層５上面に形成された複数の導電ドット１０に対し、複数の絶縁ドット１７を上記のように、導電ドット１０と同等または２〜３倍前後の高い寸法に形成すれば、絶縁ドット１７は導電ドット１０と同様に下導電層５上面に形成しても、あるいは複数の下導電層５の間の下基板４上面に形成しても実施が可能である。

このように本実施の形態によれば、複数の導電ドット１０の間に、複数の絶縁ドット１７を設けることによって、背面の表示素子の表示が見易く、良好な操作感触で操作が行えると共に、押圧操作していない際の、上導電層２と導電ドット１０の絶縁を保ち、誤作動がなく確実で安定した操作が可能なタッチパネルを得ることができるものである。

本発明によるタッチパネルは、軽く良好な操作感触で、確実な操作が可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、主に各種電子機器の操作用として有用である。

１ 上基板
２ 上導電層
３ 上電極
４ 下基板
５、１５ 下導電層
６、１６ 下電極
８ スペーサ
１０、１０Ａ 導電ドット
１１ 封止剤
１７、１７Ａ、１７Ｂ 絶縁ドット

Claims (2)

1. 下面に上導電層が形成された上基板と、上面に上記上導電層と所定の空隙を空けて対向する下導電層が形成された下基板からなり、上記下導電層上に複数の導電ドットを設けると共に、上記空隙内に絶縁性の封止剤を埋設したタッチパネル。
2. 複数の導電ドットの間に、複数の絶縁ドットを設けた請求項１記載のタッチパネル。

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