(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に形成した透明電極と透明フィルム上に形成した透明電極とを隙間を設けて対向して配置し、前記ガラス基板上に形成した透明電極上に複数のスペーサと複数の導電ボールを備えて、パネルの外周部を接合したタッチパネルにおいて、
前記導電ボールを前記パネルの中央部の押圧力と同じ押圧力となるように前記透明フィルムと前記ガラス基板の外周を接着剤でシールした接合部寄りの領域である周辺部に配置したことを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記請求項１に記載のタッチパネルにおいて、前記導電ボールは前記パネルの内側に行くにしたがってボール径が小さくなることを特徴とするタッチパネル。
【請求項３】
ガラス基板上に形成した透明電極と透明フィルム上に形成した透明電極とを隙間を設けて対向して配置し、前記ガラス基板上に形成した透明電極上に複数のスペーサと複数の導電ボールを備えて、パネルの外周部を接合したタッチパネルにおいて、
前記導電ボールは前記パネルの接合部の周辺部から前記パネルの中央部に行くにしたがってボール径が小さくなることを特徴とするタッチパネル。
【請求項４】
前記請求項１から３のいずれかに記載のタッチパネルにおいて、前記導電ボールは導電金属膜を被覆したプラスチックボールまたはガラスボール、あるいは導電性の金属ボールであることを特徴とするタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータ、各種端末機、自動販売機、ＡＴＭ等の機器において、使用者が情報の表示画面を指等で直接押してデータを入力するのに用いられる抵抗膜方式のアナログ型タッチパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タッチパネルは、通常、液晶表示器の上に重ねて配置されて入力部を構成し、使用者が液晶表示を見て、任意の表示箇所を指や押圧棒で押すと、どの箇所が押されたかを自動判別して入力信号にするものであり、透明性と押圧箇所判別の正確性が要求される。図３にそのようなタッチパネルの例を示し、同図（Ａ）は平面図で寸法は縦約７０ｍｍと横約８０ｍｍ、同図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。断面図にて下面側はガラス基板１で、図４にその平面図を示すが、上面には透明電極２がかなりの面積を占めて長方形に形成され、透明電極２の左右両辺に接続電極３、４がかぶさって形成されていて、その端部がガラス基板１の下辺の端子電極部１２まで延び、外部回路との接続用の端子電極になっている。透明電極２上には透明樹脂のスペーサ５が一定間隔に配置されている。
【０００３】
図３（Ｂ）にてタッチパネルの上面側は透明フィルム６で、これは透明な樹脂材料などであるが、製品によっては薄いガラスを使用するものもある。透明フィルム６はぴんと張ってガラス基板１との間隔を一定にした状態で、接着剤１３でガラス基板１と接合してある。透明フィルム８の平面図を図５に示すが、この下面にも透明電極７が長方形に設けてあり、この電極の上下両辺に接続電極８、９がかぶさって形成されていて、接続電極８の端部８ａは下辺まで導かれ、接続電極９には中程に端部９ａが張り出している。図３（Ａ）の平面図に見るように、透明電極７は透明電極２とほぼ全面で重なっている。
【０００４】
図４のガラス基板１は、接続電極３、４の端部が下辺の端子電極部１２まで来ているのに加えて、この部分に接続電極１０と接続電極１１を設けてある。図３（Ａ）に見るようにガラス基板１と透明フィルム６を重ねると透明フィルム６の接続電極８の端部８ａはガラス基板１の接続電極１０と重なり、接続電極９の中間から突き出た部分の端部９ａは接続電極１１と重なる。そこでこれら接続電極が重なっている箇所に導電接着材料を挟んで、ガラス基板１と透明フィルム６を接着剤１３で接合することにより、接続電極８と１０、接続電極９と１１は導電接続されて、ガラス基板１と透明フィルム６に各２本ずつある計４本の接続電極３、４、８、９の端部は、全てガラス基板１下辺の端子電極部１２に集まる。図示は省くが、この部分にフレキシブル回路基板などを接合して、タッチパネルを外部の制御回路に接続する。
【０００５】
上記の構成各部についてさらに説明を追加すると、まず、ガラス基板１にはソーダガラス、石英ガラス、ほうけい酸ガラス、等の各種板ガラスが使用でき、反りなどが起きない程度の厚さのものが使われる。多くは厚さ０．７〜１．１ｍｍ程度のものである。一方、透明フィルム６は可撓性が必要で、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどが選ばれるが、製品によっては厚さ０．２ｍｍ程度のガラス板を用いるものもある。
【０００６】
ガラス基板１と透明フィルム６を接合する接着剤１３は、低温硬化型、ＵＶ硬化型など各種のものが用いられるが、ガラス基板１と透明フィルム６の間に１００〜２００μｍの隙間を設けて接着する。透明フィルム６として薄いガラス板を用いるものでは、上記の隙間は１０〜２０μｍに設定する。
【０００７】
透明電極２と透明電極７はスズをドープした酸化インジュウムのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で、この電極は真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＤＶ法、印刷法などで形成される。透明電極２、７は高抵抗値であることが求められ、このため２５０〜５００オングストロームの範囲で非常に薄く形成する。これらは、最初、基板全面に形成したものをフォトリソグラフィにより不要部分を除去し、必要な部分を残して形成する。
【０００８】
接続電極３、４、８、９および１０、１１は透明電極２、７に電圧を印加するためのものであり、銀ペーストの印刷で形成される。タッチパネルの性能上、これらの接続電極は抵抗値が低ければ低いほどいいのであり、一般に、透明電極のシート抵抗値に対し、接続電極のシート抵抗値は１００分の１以下であることが必要とされている。そこで接続電極の印刷の厚さを増したり、幅を広くしたりして抵抗値を小さくする設計がなされる。
【０００９】
図６は接続電極３、４、８、９を透明電極２、７の辺にかぶせて形成した様子を示すもので、図３（Ｂ）の左端の小楕円で囲んだ部分の拡大図である。接続電極３、４、８、９の厚さｈと幅ｗはタッチパネルの大きさによっても異なるが、一般に厚さｈは１０〜３０μｍ、幅ｗは１〜１０ｍｍの範囲で設計されている。
【００１０】
図３、図４にて、ガラス基板１の透明電極２上に多数配置してあるスペーサ５は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、その他の透明な樹脂材料を印刷などの方法によってほぼ一定間隔に形成したものである。図７は、小型機器のタッチパネルを押圧棒１５で押して、透明フィルム６の透明電極７をガラス基板１の透明電極２に接触させたところで、スペーサ５は透明電極同士の接触が押圧箇所だけで生じ、その周囲に及ばないようにする役割を果たす。スペーサ５は目に見えない大きさであることが求められ、直径２０〜３０μｍ、高さ約１０μｍのものが１〜２ｍｍの間隔で設けられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のタッチパネルには次のような問題点があった。
１）接続電極は銀ペーストで形成されているが、前記のように抵抗値を小さくするために幅、厚さを大きくせねばならず、このためタッチパネルの外形全体が大きくなる。従来のタッチパネルは外形面積に対しアクティブエリア（有効利用領域）面積が４０〜５０％に止まり、アクティブエリア面積の拡大やタッチパネルの小型化が制限されていた。
２）上下の透明電極が露出して空気に触れているため変質し、経時的に抵抗値の変化を起こして機能上の問題が生じる。
３）透明電極には高抵抗値が求められるので、２５０〜５００オングストロームの範囲で非常に薄く形成するが、さらに抵抗値を上げたくとも、これより薄くしたのでは抵抗値のばらつきが増えてタッチパネルに向かなくなり、限界があった。
【００１２】
４）透明フィルムは中央部では可撓性が高いが、外周のシール部の付近はガラス基板と接着剤で接合されていて撓みにくく、かなり強く押さねばならなくて、場所により必要な押圧力が一様でない。また、スペーサの存在も押圧力に影響し、中央部付近においても、透明フィルムが撓んでスペーサに届くまではさほどの力は要らないが、スペーサに触れてからは剛性が上がって、透明電極同士を接触させるのに少し強めの押圧力が必要になる。特に、透明フィルムにもガラス板を用いた構造では強い押圧力が要る。
本発明は上記のうち第４の問題を解決し、性能と信頼性の優れたタッチパネルを提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ガラス基板上に形成した透明電極と透明フィルム上に形成した透明電極とを隙間を設けて対向して配置し、前記ガラス基板上に形成した透明電極上に複数のスペーサと複数の導電ボールを備えて、パネルの外周部を接合したタッチパネルにおいて、前記導電ボールを前記パネルの中央部の押圧力と同じ押圧力となるように前記透明フィルムと前記ガラス基板の外周を接着剤でシールした接合部寄りの領域である周辺部に配置したことを特徴とする。
また、周辺部に配置した導電ボールはパネルの内側に行くにしたがってボール径が小さくなることを特徴とする。
これによってタッチパネルの接合部の近くを押圧した時、透明フィルムの透明電極はガラス基板の透明電極に触れる前に導電ボールに触れて導通する。すなわち、接合部の周辺部で透明電極間の距離を減らしたのと同じ効果が得られたのであって、接合部に近いために透明フィルムが変形しにくい領域でも、中央部と同程度の押圧力で動作することになり、タッチパネル面の各部でほぼ一様な操作感が得られる。
【００１４】
本発明の別の手段として、ガラス基板上に形成した透明電極と透明フィルム上に形成した透明電極とを隙間を設けて対向して配置し、前記ガラス基板上に形成した透明電極上に複数のスペーサと複数の導電ボールを備えて、パネルの外周部を接合したタッチパネルにおいて、前記導電ボールは前記パネルの接合部の周辺部から前記パネルの中央部に行くにしたがってボール径が小さくなることを特徴とする。
すなわち、パネルの中央部を押した時、透明フィルムがスペーサに当たると剛性が増し、透明電極同士を接触させるのにさらに力を入れて押さねばならないが、中央部にも導電ボールを設けることにより、透明フィルムがスペーサに当たった後、僅かに押すだけで透明電極が導電ボールに触れて導通して、円滑な操作感が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に従ってガラス基板１上の透明電極２に多数の導電ボール２５を設けたタッチパネルで、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面を若干拡大した図である。導電ボール２５はプラスチックボールやガラスボールの表面に導電金属膜を被覆したもの、あるいは金属ボール等を用いる。前述のように透明電極２、６間の距離が１００〜２００μｍ、スペーサ５は直径２０〜３０μｍ、高さ約１０μｍであるのに対し、導電ボール２５は直径７〜１０μｍである。導電ボール２５は樹脂接着剤に混ぜ合わせ、スクリーン印刷などして配置する。
【００１６】
パネルの周辺部は接着剤１３による接合部に近いため、透明フィルム６が変形しにくくて、従来のものはかなり大きな力で押圧しないと透明電極２、７が導通しなかったが、このように導電ボール２５を設けることにより、透明フィルム６の透明電極７は、スペーサ５に当たった後は僅かの変位で導電ボール２５に接触するので、従来のように押圧の最終段階で非常に押圧力を大きくしなければならないということがなくなる。透明フィルム６は外周部より中央部のほうが変形しやすいから、導電ボール２５を図１のようにパネルの各辺から内側に向かって何列か設ける際に、内側に行くほど導電ボール２５を小径にするのが操作感を一様にする上で好ましい。
【００１７】
図２に本発明の別の実施形態の平面図を示す。図１の実施形態では周辺部だけに導電ボール２５を配置していたのに対し、この実施形態ではタッチパネルの全面に適宜の間隔で導電ボールを配設する。煩雑を避けるため、スペーサは図示を省いた。透明フィルム６の中央部は周辺部より押圧しやすいが、それでも押圧されてスペーサに接触してからは押圧力が増大する。これは特に透明フィルム６を薄いガラス材料で作った場合に著しい。周辺部だけでなく中央部にも導電ボールを設けることは全面で押圧力を均一化するのに有効である。
【００１８】
図２の実施形態では透明フィルム６は薄いガラス板で、基板間の隙間は１５μｍであり、スペーサは高さ約１０μｍのものを１〜２ｍｍ間隔で設けてある。図中の２点鎖線の枠の外側の導電ボール２５ａは直径１０μｍ、枠の内側の導電ボール２５ｂは直径５μｍである。中央領域の導電ボール２５ｂの直径について例えば３〜５μｍの範囲で段階を設け、周辺部ではそれ以上１０μｍまでの範囲で段階を設けて、中央から周辺に向かうにつれて導電ボール径を大きくすれば、タッチパネルの全面で押圧力をきめ細かく一様化できるが、導電ボール径の種類をあまり増やすと印刷の工程数も増えてコスト増になるから、導電ボール径は２、３種類に押さえるのがよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によるタッチパネルは、透明フィルムが変形しやすい中央部で押圧する場合も、接着剤でガラス基板に接合されているために変形しにくい周辺部で押圧する場合も、同じような押圧力で操作できるとともに、透明フィルムがスペーサに接触してから一段と力を入れて押し続ける必要もなくなって、適度のクリック感を伴った好ましい感触のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態の平面図である。
【図３】従来のタッチパネルで、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】従来のタッチパネルのガラス基板の平面図である。
【図５】従来のタッチパネルの透明フィルムの平面図である。
【図６】従来のタッチパネルの透明電極と接続電極の関係を示す拡大断面図である。
【図７】従来のタッチパネルの動作を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２、７  透明電極
３、４、８、９、１０、１１  接続電極
５  スペーサ
６  透明フィルム
１２  端子電極部
１３  接着剤
２５  導電ボール
【図１】
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【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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