(57)【要約】【課題】  抵抗膜式タッチパネルは、ペンなどで入力する際、中心部に比べ外周の額縁付近の入力荷重が大きいという問題がある。【解決手段】本発明は、少なくとも上下基板一方の基板の動作範囲よりも外周部の額縁部の厚みを薄くすることにより、座標入力装置の額縁近傍の入力荷重を飛躍的に改善する効果を得るタッチパネルである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗膜が内部に形成された上下の基板を利用して、ＸＹの座標検出が可能な抵抗式タッチパネルにおいて、少なくとも一方の上下基板が、動作範囲よりも外周部において一部または全部の範囲で動作範囲よりも薄くなっていることを特徴とする抵抗式タッチパネル。
【請求項２】
上記基板は動作範囲境より徐々に薄くなり始め、絶縁層、粘着層、電極配線層が始まる位置より外側は均一な厚みとなることを特徴とする抵抗式タッチパネル。
【請求項３】
上記基板の薄い部分が動作範囲に比べ２０ｕｍ以上薄いことを特徴とする抵抗膜式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、上下基板１，９上の透明抵抗体２，８の両端に電極３，７を形成し、電極をＸ，Ｙに交差させて、片側に電圧を印加し、ペン又は指などで押したときに他方の電極より電圧を測定することをＸ，Ｙ交互に複数回測定することにより、Ｘ，Ｙの座標を検出する抵抗膜式タッチパネルに関するものであり、タッチパネル額縁近傍１３の入力荷重を改善したものである。
【背景技術】
【０００２】  液晶表示装置等の表示装置全面に、タッチパネルを重ねて配置し、指やペン等でタッチすることで位置を指定することが広く行なわれている。抵抗膜を対向配置したアナログ抵抗膜方式のタッチパネルが広く用いられている。高分解能、高精度の表示画面にペンでタッチする場合、タッチ位置の検出も高精度であることが要求される。【０００３】  図７は、アナログ抵抗膜方式の透明タッチパネルの構成例を示す。プラスチック板などの透明な絶縁基材９の上面にインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等からなる透明な抵抗膜８および銀ペースト等からなる平行な一対の電極７を形成した下部抵抗と、ポリエステルフィルムなどの透明な可撓性絶縁基材１の下面に前記と同様の抵抗膜２および電極３を形成した上部抵抗とを、抵抗膜２，８間にドット状などのスペーサ１０を介在させ、下部抵抗の電極７方向と上部抵抗の電極３方向が直交するように重ね合わせ、周縁部を両面テープなどの接着層５で接着する。なお、電極３，７と外部端子との接続は、通常、下部抵抗または／および上部抵抗に引き回し配線を設けることなどで行う。【０００４】  図８は、透明タッチパネルのタッチ位置検出原理を示す。上部抵抗上から任意の点Ｐを指やペンなどで押圧して両抵抗膜２，６の点Ｐの箇所を点接触させる。上部抵抗に電圧を印加しかつ下部抵抗には電圧を印加しないと、上部抵抗の抵抗膜２にはｘ軸方向に電位勾配が生じ、上部抵抗の抵抗膜２上の点Ｐに分圧された電圧ｅｘが生じ、この電圧ｅｘは下部抵抗の分圧出力端から検出される。
点Ｐの座標を（ｘ，ｙ）、上部抵抗の電極３間の距離をＬ１、電極間の電圧をＥとすると、ｅｘ／Ｅ＝ｘ／Ｌ１という関係により、電圧ｅｘから点Ｐのｘ座標を求めることができる。また、下部抵抗に電圧を印加し、上部抵抗には電圧を印加しないと、下部抵抗の抵抗膜８上の点Ｐに分圧された電圧ｅｙが生じ、この電圧ｅｙは、上部抵抗の分圧出力端から検出される。下部抵抗の電極７間の距離をＬ２、電極７間の電圧をＥとすると、ｅｙ／Ｅ＝ｙ／Ｌ２という関係により、電圧ｅｙから点Ｐのｙ座標を求めることができる。
両面テープは表示装置の額縁領域に配置され、枠に隠されるが、枠を押した時に上部抵抗が下部抵抗に接して誤入力を行なうことがある。誤入力を防止するため、両面テープ内側に絶縁層を配置することも知られている。【０００５】  従来のパーソナルデータアシスタント，ゲーム機などに採用されている抵抗膜式タッチパネルは、ペン１２などにより額縁近傍１３を入力したとき、額縁部に電極３，７、絶縁レジスト４，６、粘着層５という層（積層壁ＬＷ）が形成されているため、その厚みのために中心部よりも入力荷重が大きくなるという問題がある（図１，図３）。従来は、ペンによる文字書きは中心部が多く、額縁近傍はカーソルの入力など定位置検出がメインの使用法であったことと、タッチパネル自体が大きかったことにより、入力エリアを額縁部より大きな距離をとることにより、入力荷重の小さいエリアを使用することにより解決していた。【０００６】  特開２００６−１８８００には、額縁近傍の寿命改善のために、上部基板と下部基板の間を２０ｕｍから１００ｕｍの厚みにするという提案があるが、抵抗膜式タッチパネルは積層壁印刷をスクリーン印刷で行うことより、平面の上下基板に実用的な積層壁を印刷した場合、最低でも６０ｕｍ以下にはできないのが現状である。たとえばＡｇペーストで形成した電極の抵抗値、絶縁レジストの性能を保持するための最低膜厚による。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  近年タッチパネルが携帯電話機に採用され始めたことにより、タッチパネルの非作動エリア（額縁部分）が小さいタッチパネルの要求が強くなった。また、タッチパネルが従来の３．５インチ程度のものより、２．４インチの製品に小さくなってきたことと、携帯電話機自体コンピュータの機能を取り込みフルブラウザ化されてきたため、額縁近傍を移動カーソルとして使用することが多くなり、額縁近傍も中心部と同じ程度の入力荷重での入力ができるような性能が強くもとめられている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  この課題を解決するために、少なくとも上下基板一方の基板の動作範囲よりも外周部の額縁部の厚みを薄くすることにより、座標入力装置の額縁近傍１３の入力荷重を飛躍的に改善する効果を得るものである。【０００９】請求項１の発明は、抵抗膜２，８が内部に形成された上下の基板１，９を利用して、ＸＹの座標検出が可能な抵抗式タッチパネルにおいて、少なくとも一方の上下基板が、動作範囲９よりも外周部において一部または全部の範囲で動作範囲９よりも薄くなっていることを特徴とする抵抗式タッチパネルである。（図２）【００１０】  請求項２は上記基板が動作範囲９境より徐々に薄くなり始め１５、絶縁層、粘着層、電極配線層が始まる位置１６より外側は均一な厚みとなることを特徴とする抵抗式タッチパネルである。【００１１】  請求項３は上記基板の薄い部分が動作範囲に比べ２０ｕｍ以上薄いことを特徴とする抵抗膜式タッチパネルである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  本発明の抵抗膜式タッチパネルを図面に基づいて説明する。図１は、従来の抵抗膜式透明座標入力装置の断面図である。上部基板抵抗膜２の両端に電極３を形成し、その下に絶縁レジスト４や粘着材５を形成している。下部基板側は、抵抗膜８が形成され、電極または配線７があり、その上に絶縁レジストが形成されて、上部基板の粘着材により、上部基板と下部基板を固定している。上下基板は均一な厚みにより形成されている。【００１３】  従来のタッチパネルの外周部は、上下の電極３，７上下の絶縁レジスト４，６粘着材５という額縁部の印刷物（積層壁ＬＷ）のため、約６０ｕｍから約１００ｕｍのギャップが発生していた。上下の基板の厚みが均一なことより、タッチパネルの上下基板のギャップはこれと同じだけの寸法で発生していた。【００１４】  従来のタッチパネルをペン１２にて入力した場合、図３のように上部基板抵抗膜２がペンの外力により曲がり下部基板抵抗膜８に接触して位置検出を行うが、額縁付近１３は中心付近に比べ上部基板を急な角度で曲げなければならないため、中心部に比べ大きな荷重をかけなければならなかった。実際にゲームなどに使用されているタッチパネルにおいて、中心部の入力荷重が０．１Ｎ程度であるのに対し、四隅の動作範囲端では０．５Ｎ程度と約５倍、タッチウインドウと呼ばれる携帯電話向けグラフィック付タッチパネルでは、中心部の入力荷重が０．２Ｎ程度であるのに対し、四隅の動作範囲端では１．２Ｎ程度と約６倍の違いが発生している。【００１５】本発明は、上記の問題に対し、上下基板の少なくとも一方の基板の動作範囲よりも外周部を動作範囲に比べ薄くすることにより、上下基仮のギャップを小さくすることにより、額縁付近１３をペン１２で入力したとき、従来品に比べ画期的に小さい荷重で入力できるようにした抵抗膜式タッチパネルである。（図２）【００１６】また、図５のように動作範囲部より額縁部までの範囲１５をなだらかな勾配として形成することにより、抵抗膜の形成が容易となる。額縁部１６は均一な厚みの基板とすることにより、電極、配線、絶縁レジスト、粘着材（積層壁ＬＷ）をより形成しやすくできる。
なだらかな部分は、正確に動作範囲境より始まらなくとも０．５ｍｍ程度であれば境より大きくても小さくても使用上問題は発生しない。また曲線でもよい。【００１７】上下基板において、額縁部の厚みは少なくとも２０ｕｍ以上薄いことが望ましい。額縁部の積層壁ＬＷの厚みが約６０ｕｍから約１００ｕｍで形成されていることより、２０ｕｍ以上薄くなくては効果が小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  本発明者は、まずタッチパネルの特性の解析を行なった。まず、公知構造に基づき、例１のサンプルを作成し、その入力荷重を測定した。【００１９】  例１
図１に示すように、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムで形成された透明基板１の一方の表面上に結晶性ＩＴＯ膜（インジウム錫酸化膜）で形成された透明抵抗膜２を形成した透明基板（日東電工製エレクリスタフィルム）を上部基板として使用した。透明基板１は、厚さ２００μｍの可撓性を有するＰＥＴフィルムである。透明抵抗膜２の厚さは約０．２μｍ、抵抗率は３００Ω／□である。パネル当たりの上部基板の面積は、９０ｍｍ×４５ｍｍである。【００２０】  以下、透明基板１を上部透明基板、透明抵抗膜２を上部透明抵抗膜と呼ぶ。マスクを用いたウェットエッチングにより上部透明抵抗膜２を、７０ｍｍ×４０ｍｍの直交する対向辺を有する矩形状にパターニングした。上部透明抵抗膜２の中央部が以下に述べる下部透明抵抗膜と対向し、動作領域を構成する。矩形状透明抵抗膜２の一対の対向短辺に隣接する端部上に、動作領域から１．５ｍｍ離して、Ａｇペーストを幅１．５ｍｍでスクリーン印刷し、乾燥・硬化させて、厚さ約１０μｍの上部電極３を形成した。なお、引き出し配線も同時に形成した。上部電極３外側から、上部電極３を覆い、上部電極３の内側端１６から内側に０．３ｍｍ張り出す位置まで、伸び率（ＡＳＴＭ  Ｄ６３８）が２５％である東洋紡製ポリエステルスクリーンインクを２００メッシュのスクリーン版を使用してスクリーン印刷し、乾燥・硬化させて、膜厚約１５ｕｍの上部絶縁レジスト膜４を形成した。
粘着層５を絶縁レジスト膜４内側端より０．３ｍｍ外側から外周までスクリーン印刷し、乾燥させた。乾燥後の粘着層の厚さは２５μｍであった。【００２０】  図１に示すように、厚さ０．７ｍｍのプラスチック板である下部透明基板９に下部透明抵抗膜８である結晶性ＩＴＯ膜を厚さ０．０２μｍスパッタ法により成膜した。マスクを用いたウェットエッチングにより下部透明抵抗膜８を直交する対向辺を有する矩形状にパターニングした。電極を形成すべき領域を除き、矩形状下部透明抵抗膜８上に、絶縁性紫外線硬化樹脂をドット状にスクリーン印刷し、ＵＶ硬化させて、誤入力防止用のドットスペーサ１０を形成した。ドットスペーサは、典型的には直径４０μｍ、高さ７μｍの半球状であり、ピッチ１ｍｍ程度の密度で形成する。矩形状下部透明抵抗膜８の一対の対向長辺に隣接する端部上に幅１．５ｍｍでＡｇペーストをスクリーン印刷し、乾燥・硬化させて、厚さ１０μｍの下部電極７を形成した。下部電極７を覆い、電極内側に０．２ｍｍ程度張り出す位置まで、東洋紡製ポリエステルスクリーンインクをスクリーン印刷し、乾燥・硬化させて厚さ１５μｍの下部絶縁レジスト膜６を形成した。【００２１】  図１に示すように、上下透明抵抗膜２，８を対向させ、上部電極３と下部電極７が直交するように上部基板と下部基板を位置あわせし、異方導電フィルムを端部両面に貼ったＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を上下基板間に挿入して、熱圧着を行った。この様にして、アナログ型透明タッチパネルを作成した。上部透明抵抗膜２と下部透明抵抗膜８が対向する領域が動作領域９を構成する。
上部電極３、上部絶縁レジスト膜４、粘着層５、下部絶縁レジスト膜６の積層が、上部抵抗膜２を支持する積層壁ＬＷを構成し、段差を画定している。上下絶縁レジスト膜４，６は、上下透明抵抗膜２，８、上下電極３，７間の絶縁の機能を果たしている。積層壁ＬＷは総厚７５ｕｍとなった。
使用の際には、上部透明基板１の上面にペン１２を押し当て、上部透明基板１、上部透明抵抗膜２を押し下げ、上部抵抗膜２を下部抵抗膜８に接触させて、位置を指定する。この時の上部抵抗膜２の曲げ荷重が問題となる。【００２２】  図３は、ペン１２が積層壁ＬＷ近傍を押し下げた時の状態を示す。使用者は、上部透明基板１上面の操作面をペン１２で押圧する。動作領域９内においては、ペン１２下方の上部透明抵抗膜２は、下部透明抵抗膜６に当接するまで押し下げられる。上部透明抵抗膜２は、積層壁ＬＷの角から下方に曲げられ、ペン１２の下方で曲げ方向を反転する。
動作領域９が、積層型壁ＬＷから例えば１．５ｍｍ離れていても、積層壁ＬＷ上の上部透明抵抗膜２は高さが固定されているので、ペン１２が積層壁ＬＷ上方を押し下げようとしても上部抵抗膜２は曲がらない。ペン１２の先端が動作領域９と積層壁ＬＷの間の領域を押し下げると、上部基板は急角度で曲がることになる。ペン１２が積層壁ＬＷに近付く程、曲げの程度は急となる。急角度の曲げは、入力荷重増大の原因となるであろう。【００２３】  タッチパネルにおいては、動作する荷重が重要視されている。中心部（額縁内部端より５ｍｍ程度内側になれば中心部とほぼ同じ入力荷重で入力できることを発明者は確認している。）では、０．１Ｎのペン入力荷重（Ｒ０．８ｍｍペン使用）であるのに対し、動作範囲端の四隅部は０．５Ｎのペン入力荷重であった。【００２４】  本発明者は、積層壁の付近で上部透明抵抗膜が急角度に曲げられるのを抑制するよう、上下基板少なくとも一方の額縁積層部を動作範囲部よりも薄く作成することを考えた。例２のサンプルを作成し、特性を調べた。【００２５】  例２
例１と異なる点は、下部基板９の動作範囲よりも外側距離１．５ｍｍの幅でなだらかな斜面１５を形成し、高さ５０ｕｍの段差１４を作成し、その外側に基板厚みの均一なエリア１６を形成している点である。なだらかな斜面１５は、動作範囲以外のため動作範囲より問題は発生しない。また、５０ｕｍという段差は距離が１．５ｍｍと大きいことより、スクリーン印刷にて電極、絶縁レジストを形成する上でも問題は発生しない。
下基板は成型により、シクロヘキサン系樹脂を使用して作成した。材料としては、このほかにポリカーボネー樹脂とＰＭＭＡ樹脂，ＡＢＳ樹脂、シリコン樹脂などの透明な樹脂ならどれでもよく、またこれらの混合樹脂も使用できる。また、板を削ることにより製作可能である。
例１同様に、入力荷重の測定を行った。中心部では、０．１Ｎのペン入力荷重（Ｒ０．８ｍｍペン使用）であるのに対し、動作範囲端の四隅部は０．２Ｎのペン入力荷重であった。中央部分の入力荷重は、上部基板自体の弾力性とドットスペーサーの高さ、ピッチに大きく依存するため、今回の発明では大きな影響はなく、動作範囲外周部では、上下基板間の距離が大きく影響するため、本発明により、従来の７５ｕｍから２５ｕｍの距離に減少したため、入力荷重も１／３程度に減少したものである。【００２６】  例３
例１と異なる点は、下部基板９の動作範囲よりも外側距離１．５ｍｍの幅でなだらかな斜面１５を形成し、高さ１５ｕｍの段差１４を作成し、その外側に基板厚みの均一なエリア１６を形成している点である。  下基板は成型により、シクロヘキサン系樹脂を使用して作成した。
例１同様に、入力荷重の測定を行った。中心部では、０．１Ｎのペン入力荷重（Ｒ０．８Ｎペン使用）であるのに対し、動作範囲端の四隅部は０．４Ｎのペン入力荷重であった。【００２７】  例４
例１と異なる点は、下部基板９の動作範囲よりも外側距離１．５ｍｍの幅でなだらかな斜面１５を形成し、高さ２５ｕｍの段差１４を作成し、その外側に基板厚みの均一なエリア１６を形成している点である。  下基板は成型により、シクロヘキサン系樹脂を使用して作成した。
例１同様に、入力荷重の測定を行った。中心部では、０．１Ｎのペン入力荷重（Ｒ０．８ｍｍペン使用）であるのに対し、動作範囲端の四隅部は０．２８Ｎのペン入力荷重であった。ペン入力において、ストレスを感じることなく入力する荷重は０．３Ｎという経験値より、少なくとも２０ｕｍ以上の段差１４が必要と判断した。【００２８】  評価試験を行った。試作例１，２，３，４のタッチパネルを使用し、中心部と動作範囲端４隅の部分とその点よりＸ，Ｙ方向ともに２ｍｍ，５ｍｍ内側の点の入力荷重を測定した。（図９）
結果を図１０表１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】  図１は従来のタッチパネルの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】  本発明者の提案する透明タッチパネルの基本的構成を概略的に示す断面図である。
【図３】  従来の透明タッチパネルの使用時を示す断面図である。
【図４】  本発明透明タッチパネルの使用時を概略的に示す断面図である。
【図５】  本発明の上部抵抗膜が電極と接している方向の額縁部を示す詳細断面図である。
【図６】  本発明の下部抵抗膜が電極と接している方向の額縁部を示す詳細断面図である。
【図７】  公知の透明タッチパネルの構成要素を分解して示す斜視図である。
【図８】  位置検出の原理を示す斜視図である。
【図９】  入力荷重測定点の図である。
【図１０】  入力荷重測定結果の表１である。
【符号の説明】
【００３０】１    上部基板
２    上部抵抗膜
３    上部電極
４    絶縁レジスト
５    粘着剤
６    絶縁レジスト
７    下部電極
８    下部抵抗膜
９    下部基板
１０  ドットスペーサー
１１  タッチパネルの動作範囲
１２  ペン
１３  額縁近傍
１４  動作範囲と額縁部との厚みの差
１５  動作範囲と額縁部の間の距離
１６  額縁の幅
【図１】
2010102678.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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