(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する内面に抵抗膜を有する上部電極板および下部電極板を有し、これらの電極板の縁部に、上記各抵抗膜の電極から延設されて集合配置された電極端をリード線に接続するための接続部が設けられているタッチパネルのリード線接続方法において、
上記電極端の数に応じた数の貫通孔を上記下部電極板に穿設し、
ピン軸部とこのピン軸部の外径よりも大径に形成された円板状頭部を有する金属ピンを用い、
このピン軸部を、上記リード線の接続側端部における導線部において上記貫通孔と対応して形成された各金属ピン固定孔に挿通することにより、上記リード線の接続側端部に上記ピン軸部を立設させ、
上記ピン軸部を上記貫通孔に挿入するにあたり、各金属ピンのピン軸部を上記貫通孔に対応させた状態でセットし、超音波振動と圧力を加えつつ上記ピン軸部を上記貫通孔に挿入していくことにより上記貫通孔の壁面を溶融させ、上記壁面の再凝固によってその挿入したピン軸部を上記下部電極板に固定し、
上記下部電極板に挿入した上記ピン軸部と上記電極端とを導電接着剤を介して電気的に接続することを特徴とするタッチパネルのリード線接続方法。
【請求項２】
上記金属ピンのピン軸部に凹溝が形成され、超音波振動と圧力を加えつつ上記ピン軸部を上記貫通孔に挿入する際に、上記貫通孔壁面の溶融部分をその凹溝に案内させる請求項１記載のタッチパネルのリード線接続方法。
【請求項３】
上記リード線としてのフレキシブルプリント配線板の保護シートの一部を除去することによって上記接続側端部における導線部を露出させ、露出した導線部に上記金属ピン固定孔を穿設して上記金属ピンを挿入し、上記金属ピンの円板状頭部を上記金属ピン固定孔周囲の上記導線部と当接させる請求項１または２記載のタッチパネルのリード線接続方法。
【請求項４】
上記リード線としてのフレキシブルプリント配線板に作成するにあたり上記導線部を形成した状態で、接続側端部におけるその導電部に上記金属ピン固定孔を穿設して上記金属ピンを挿入し、上記金属ピンの円板状頭部を上記金属ピン固定孔周囲の上記導線部と当接させた後、保護シートを上記導線部および上記円板状頭部に貼着する請求項１または２記載のタッチパネルのリード線接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、個人用携帯情報端末としてのＰＤＡ（Personal DigitalAssistance）、カーナビゲーションシステム等において、画面上の座標を入力する手段として用いられるタッチパネルのリード線接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ上にタッチパネルを積層配置したタッチパネルディスプレイは、画面と座標入力手段とをまとめることによって省スペースが図れるため、携帯電話やＰＤＡ等の小型機器によく用いられている。
【０００３】
上記タッチパネルとしては、仕組がシンプルで厚さが薄く且つ量産性に優れている抵抗膜方式のものが一般的に用いられている。その構成は、操作側となる可撓性を有する上部電極板と固定側となる下部電極板とをスペーサによって所定の隙間を設けた状態で対向配置し、各電極板の内面にＸ方向とＹ方向に電気回路が配線されている。
【０００４】
上部電極板表面をスタイラスペン等で押圧すると、上部電極板と下部電極板とが接触して電極間に電位勾配ができ、この電圧を外部に取り出しコントローラでＸ軸位置、Ｙ軸位置を計算することにより、押圧された入力点を特定するようになっている。
【０００５】
図８は上記タッチパネルの組立方法を示したものである。上部電極板５０に対向して下部電極板５１が配置され、上部電極板５０にはＸ方向に帯状の電極５０ａ，５０ｂが設けられ、下部電極板５１にはＹ方向に帯状の電極５１ａ，５１ｂが設けられている。
【０００６】
各電極５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂはタッチパネルの縁部に設けられた接続部５２まで延設されて１箇所にまとめられ、この接続部５２にＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）からなるリード線５３の導線５３ａが接続される。
【０００７】
詳しくは、導線５３ａは導電ペーストによって各電極に接続された後、上部電極板５０と下部電極板５１に挟持された状態で固定されるようになっている（例えば特開平９−５０７３１号公報の図８参照）。なお、図中、５０ｃ，５１ｃは上部電極板５０および下部電極板５１の内面に形成された抵抗膜を示している。
この種のリード線接続方法においては、リード線がタッチパネルの側面から直接引き出されていること、また、上部電極板５０は樹脂シートで形成され、各電極は銀ペーストから構成されているため電極自体が強固とは言えず、しかもリード線５３の導線５３ａは固定力の弱い導電ペーストでその電極に接続されていることから、リード線に少し強い力が作用すると、接続部５２で断線する虞があり、取り扱いに十分な注意が必要であった。
一方、リード線接続部における損傷の虞れが無く取り扱いが容易な下記に示す方法も提案されている。
例えば、図９に示すタッチパネルは、下部電極板５１の縁部に接続部を形成するための４つの貫通孔５１ｄ〜５１ｇが穿設されている。各貫通孔には導電ペースト５４が流し込まれた後、凹型（雌型）の接続金具５５が埋設され、それぞれ電極５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂと電気的に接続されるようになっている（例えば特開平９−５０７３１号公報の図１参照）。
このようなタッチパネルにおいては、リード線をタッチパネルの側面から直接引き出すことなしに、しかも電気的に良好な接続を維持しながら電極５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂからの信号を外部に取り出すことができる。
しかしながら、このような接続金具５５を用いた信号の取り出し方法では、タッチパネルをインターフェイスボードや液晶表示ディスプレイ等の装置に取り付ける場合、その装置において貫通孔５１ｄ〜５１ｇに対応する位置に接続金具５５に挿入するための接続ピンを４本立設しなければならず、タッチパネルと上記装置の双方についてリード線接続構造を変更をしなければならないという不都合がある。
本発明は以上のような従来のタッチパネルのリード線接続方法における課題を考慮してなされたものであり、大幅な設計変更をすることなくリード線の接続強度を高めることができるタッチパネルのリード線接続方法を提供するものである。
【発明の開示】
本発明は、対向する内面に抵抗膜を有する上部電極板および下部電極板を有し、これらの電極板の縁部に、各抵抗膜の電極から延設されて集合配置された電極端をリード線に接続するための接続部が設けられているタッチパネルのリード線接続方法において、
電極端の数に応じた数の貫通孔を下部電極板に穿設し、
ピン軸部とこのピン軸部の外径よりも大径に形成された円板状ピン頭部を有する金属ピンを用い、
このピン軸部を、リード線の接続側端部における導線部において貫通孔と対応して形成された各金属ピン固定孔に挿通することにより、リード線の接続側端部にピン軸部を立設させ、
各ピン軸部を貫通孔にそれぞれ挿入するにあたり、各金属ピンのピン軸部を貫通孔に対応させた状態でセットし、超音波振動と圧力を加えつつピン軸部を貫通孔に挿入していくことにより貫通孔の壁面を溶融させ、壁面の再凝固によってその挿入したピン軸部を下部電極板に固定し、
下部電極板に挿入したピン軸部と電極端とを導電接着剤を介して電気的に接続するタッチパネルのリード線接続方法である。
本発明に従えば、リード線を貫通してピン軸部を設け、リード線から突設されたピン軸部を下部電極板に挿入するため、リード線とタッチパネルとをピン軸を介して確実に接続することができる。しかも、インターフェイスボードや液晶表示ディスプレイ等の装置において大幅な設計変更も不要である。
また、金属ピンにはピン軸部の外径よりも大径に形成されたピン頭部が備えられているため、リード線の導電部に対しても広い範囲で接続をとることができる。また、ピン頭部はリード線における金属ピン固定孔の縁部で係止されるため、下部電極板の貫通孔に挿入されるピン軸部の挿入深さを規制することができる。
本発明において、上記金属ピンのピン軸部に凹溝を形成し、超音波振動と圧力を加えつつピン軸部を貫通孔に挿入する際に、貫通孔壁面の溶融部分をその凹溝に案内させることが好ましい。それにより、金属ピンに対して投錨効果を得ることができる。
本発明において、リード線としてのフレキシブルプリント配線板の保護シートの一部を除去することによって接続側端部における導線部を露出させ、露出した導線部に金属ピン固定孔を穿設して金属ピンを挿入し、金属ピンの円板状頭部を金属ピン固定孔周囲の上記導線部と当接させることにより、金属ピンをリード線の接続側端部に固定することができる。
【００２０】
この場合、ピン頭部がリード線の外面側に露出しているため、その露出したピン頭部を利用して超音波インサート装置をセットすることができる。
【００２１】
本発明において、リード線としてのフレキシブルプリント配線板を作成するにあたり導線部を形成した状態で、接続側端部におけるその導電部に金属ピン固定孔を穿設して金属ピンを挿入し、金属ピンの円板状頭部を金属ピン固定孔周囲の導線部と当接させた後、保護シートを導線部および円板状頭部に貼着することもできる。
【００２２】
この場合、耐熱性を有する保護シートを使用すれば、その保護シートを介してピン頭部に超音波インサート装置をセットすることができる。
【００２３】
本発明に係るタッチパネルのリード線接続方法によれば、大幅な設計変更をすることなくリード線の接続強度を高めることができるタッチパネルのリード線接続方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明が適用されるタッチパネルの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すリード線接続部の拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に示す金属ピンの固定方法を示す説明図である。
【図４】図４は、金属ピンの固定状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】図５は、下部電極板の電極との接続方法を示す図２相当図である。
【図６】図６は、リード線接続部の別の構成を示す図２相当図である。
【図７】図７は、図６に示す金属ピンの固定方法を示す図３相当図である。
【図８】図８は、従来のタッチパネルのリード線接続構造を示す斜視図である。
【図９】図９は、従来のタッチパネルの別のリード線接続構造を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明が適用されるタッチパネルの構成を分解図で示したものである。
【００２７】
同図において、タッチパネル１は可撓性の透明絶縁フィルム、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムからなる上部電極板２と、非可撓性のガラス板、ポリカーボネート系，ポリアミド系，ポリエーテルケトン系などのエンジニアリングプラスチック、アクリル系，ポリエチレンテレフタレート系，ポリブチレンテレフタレート系などのプラスチック板或いはそれらの積層板からなる下部電極板３とを有し、スペーサ（図示しない）を介し対向した状態で貼り合わされるようになっている。
【００２８】
各電極板２，３の内面には、抵抗膜４，５としてＩＴＯ（酸化インジウム・すず）等がスパッタリングや真空蒸着によって形成されている。
【００２９】
上部電極板２にはその抵抗膜４，５と接続される銀ペーストからなる帯状の電極６ａ，６ｂがＸ方向に形成され、下部電極板３にはＹ方向に帯状の電極７ａ，７ｂが形成されている。
【００３０】
各電極６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂは上部電極板２の縁部に設けられた接続部８まで延設されて１箇所にまとめられている。
【００３１】
この接続部８における各電極端６ｃ，７ｃ，６ｄ，７ｄに対応して下部電極板３には貫通孔９ａ〜９ｄがＺ方向に平行に形成されている。
【００３２】
さらに、これらの貫通孔９ａ〜９ｄに対応してリード線としてのＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）１０の接続側端部に４本の金属ピン１１〜１４が立設されている。
【００３３】
図２は上記ＦＰＣ１０の接続側端部の構造を拡大したものであり、図１の矢印Ａ方向から見た断面を示している。
【００３４】
同図において、ＦＰＣの接続側端部１０ａには保護シートとしてのカバーレイフィルム１０ｂの一部を除去することにより回路(導線部)１０ｃを露出させた４つの凹部１０ｄが紙面厚さ方向に配列されており、各凹部１０ｄの中心に金属ピン固定孔１０ｅが穿設されている。
【００３５】
この金属ピン固定孔１０ｅには導電部材、例えば真鍮、鉄、銅等からなる金属ピン１４が挿入され、挿入された状態で金属ピン１４の円板状頭部１４ａは上記凹部１０ｄの底面（回路１０ｃ）に当接し、それにより、金属ピン１４の首部（ピン軸部）１４ｂの挿入深さが規制されるようになっている。なお、図中、１０ｆは基材を示している。
【００３６】
また、カバーレイフィルム１０ｂの除去部分に配置された金属ピン１４については、その頭部１４ａの絶縁性確保や劣化防止のために、カバーレイフィルム片で被覆することが好ましい。
【００３７】
ＦＰＣ１０に金属ピン１４を植設する場合、通常、ＦＰＣ１０の回路１０ｃ上にはんだを用いて金属ピン１４を固定する方法が考えられる。しかしながら、この種の固定方法では、ＦＰＣ１０に対して強い引張り力が作用すると、金属ピン１４と回路１０ｃとの境界面から剥離する虞れがある。
【００３８】
これに対し、本実施形態に示した金属ピン１４の固定方法では、ＦＰＣ１０に設けた金属ピン固定孔１０ｅに金属ピン１４を通し、その金属ピン１４の頭部１４ａによってＦＰＣ１０の接続側端部１０ａを押さえ付けた状態でＦＰＣ１０を下部電極板３に固定しているため、はんだを用いた接続方法に比べ、リード線の接続強度を高めることができるようになっている。
【００３９】
なお、上記実施形態では金属ピン１４を代表してＦＰＣ１０と下部電極板３との接続方法を説明したが、それ以外の金属ピン１１〜１３によるＦＰＣ１０と下部電極板３との接続方法についても同様の方法で接続される。
【００４０】
ちなみに、４本の金属ピン１１〜１４をＦＰＣ１０上にはんだで固定し、下部電極板３に接続した場合のリード線接続強度は約１０Ｎであるのに対し、本実施形態のリード線接続方法で下部電極板３にＦＰＣ１０を接続した場合のリード線接続強度は約１５Ｎであり、リード線接続強度の向上が確認された。なお、接続強度試験方法は、ＪＩＳ  Ｋ６８５４−１に規定されている「はく離接着強さ試験方法」と同等の試験方法で行った。
【００４１】
また、本実施形態で使用される金属ピン１４の首部１４ｂには周方向に凹溝１４ｃが形成されており、この凹溝１４ｃは首部１４ｂの軸方向に、多段に形成されている。
【００４２】
図３は上記構成を有する金属ピン１４を超音波インサートによって下部電極板３に固定する方法を説明したものである。
【００４３】
ただし、同図に示すタッチパネル１およびＦＰＣ１０の配置は製造工程に即して説明する都合上、図１に示したものと上下逆の配置となっている。
【００４４】
図３において、下部電極板３に形成される貫通孔９ａ〜９ｄの各孔径は、金属ピン１１〜１４の外径に対し同径〜３０％程度小さい径の範囲に設定されている。
【００４５】
また、各貫通孔９ａ〜９ｄにおいて電極６ｃ，７ｃ，６ｄ，７ｄが配置されている部分にはそれらの電極に対し電気接続を得るための銀ペーストまたは銅ペースト等からなる導電接着剤１５を注入しておく。なお、１６は導電接着剤１５の注入範囲の外側限界を規制するための両面テープまたは粘着剤である。
【００４６】
次に、各金属ピン１１〜１４を矢印Ｂ方向に降下させ、それぞれ下部電極板３の各貫通孔９ａ〜９ｄの開口縁に当接した状態でセットする。
【００４７】
なお、各金属ピン１１〜１４は超音波インサート装置１７によって下部電極板３に一斉に固定されるため、以下の説明では金属ピン１１を代表してその固定方法を説明する。
【００４８】
超音波インサート装置１７のホーン１７ａを矢印Ｃ方向に降下させ、金属ピン１１の頭部１１ａ外面にそのホーン１７ａを接触させる。
【００４９】
次いで、ホーン１７ａを介して頭部１１ａに超音波振動と圧力を加えつつ金属ピン１１の首部１１ｂを貫通孔９ａに圧入させると、首部１１ｂと貫通孔９ａとの境界面に局部的な摩擦熱が発生し、貫通孔９ａの壁面を形成している樹脂（またはガラス）を溶かしながら金属ピン１１が挿入される。
【００５０】
このとき、金属ピン１１の首部１１ｂに複数形成されている凹溝１１ｃ内に溶融した樹脂が流れ込む。
【００５１】
図４は金属ピン１１の固定状態を拡大した示したものであり、同図に示すように、破線で囲んだ範囲Ｄにおいて凹溝１１ｃ内に溶融樹脂が流れ込むことにより、貫通孔９ａの壁面には金属ピン１１の凹溝１１ｃに沿って断面くの字状の突出部９ａ′が環状に形成される。
【００５２】
その後、超音波インサート装置１７が退避させられることによって貫通孔壁面の樹脂が再凝固すると、凹溝１１ｃ内に流れ込んだ樹脂、すなわち突出部９ａ′は金属ピン１１に対して投錨効果をもたらし、金属ピン１１の引張強度を高めるように機能する。
【００５３】
また、金属ピン１１はＦＰＣ１０の接続側端部１０ａにおいて外面側（図では上側）から金属ピン固定孔１０ｅに挿入され、挿入完了した状態で金属ピン１１の頭部１１ａがＦＰＣ１０の凹部１０ｄ、すなわち、回路１０ｃと接触する。その結果、金属ピン１１の頭部１１ａと基材１０ｆとの間に回路１０ｃが挟まれた状態で存在することになり、金属ピン１１の頭部１１ａの広い面積（リング状の範囲）において回路１０ｃとの接続がとれるようになる。
【００５４】
このようにしてＦＰＣ１０は下部電極板３に密着し、金属ピンの首部１１ｂが貫通孔９ａ内に進入する深さを規定することができる。それにより、金属ピンの首部１１ｂ先端は電極６ｃに衝突することが防止されるとともに、導電接着剤１５によって金属ピン１１と電極６ｃとを接続するのに適した隙間を確保することができるようになっている。
【００５５】
具体的には、金属ピン１１は下部電極板３の厚みよりも０．１〜０．２ｍｍ短くする。好ましくは下部電極板３の厚みより０．１２５ｍｍ短い長さとする。
【００５６】
他の金属ピン１２〜１４についても上記と同様の方法で固定され、接続側端部１０ａに４本の金属ピン１１〜１４が立設されたＦＰＣ１０は、下部電極板３に確実に固定され各電極６ｃ，６，７ｃ，６ｄ，７ｄに対し安定した電気接続を得ることができるようになる。
【００５７】
なお、図５は下部電極板３の電極７ａ，７ｂとＦＰＣ１０との接続方法を示したものであり、金属ピン１２を代表してその接続方法を示している。
【００５８】
下部電極板３の電極７ａの端部は、貫通孔９ｂの手前で終端となっているため導電接着剤１５′を介して上部電極板２の内面に形成された連絡電極７ｃ（図１参照）と接続し、導電経路Ｅは、電極７ａ→導電接着剤１５′→連絡電極７ｃ→導電接着剤１５→金属ピン１２の順になる。
【００５９】
このように連絡電極７ｃを設け、その連絡電極７ｃに対し導電接着剤１５を介して金属ピン１２を接続するように構成すれば、他の電極６ｃ，６ｄと同じ条件で金属ピン１２を下部電極板３に接続することができるようになる。また、上述した金属ピン１１の接続方法と同様に、連絡電極７ｃと金属ピン１２先端との間に導電接着剤１５を介在させるのに適した一定の隙間を確保することができるようになる。
【００６０】
図６は、リード線接続部の別の構成を示したものである。
【００６１】
先に図２に示した金属ピン１４の取り付けでは、ＦＰＣの接続側端部１０ａにおいてカバーレイフィルム１０ｂの一部を除去することにより回路１０ｃを露出させ、この回路露出部分に金属ピン固定孔１０ｅを穿設し、この金属ピン固定孔１０ｅに金属ピン１４を挿入した。
【００６２】
これに対し、図６に示すリード線接続部では、ＦＰＣ１０においてカバーレイフィルム１０ｂを貼る前に、接続側端部１０ａにおける導電部としての回路１０ｃに金属ピン固定孔１０ｅを穿設し、その金属ピン固定孔１０ｅに金属ピン１４を挿入し、金属ピン１４挿入後に、その頭部１４ａを覆うようにして回路１０ｃおよび基材１０ｆ上にカバーレイフィルム１０ｂを、粘着剤や接着剤によって貼着している。なお、上記カバーレイフィルム１０ｂには耐熱性の高いポリイミドフィルムが使用されている。
【００６３】
このように金属ピンの頭部１４ａをカバーレイフィルム１０ｂで被覆すると、回路１０ｃに対して金属ピン１４をより確実に固定することができる。また、隣接する金属ピン１４間の絶縁性を確保することができ、さらにまた、金属ピンの頭部１４ａが空気に曝されることがないため酸化、腐食等による劣化が防止される。
【００６４】
なお、カバーレイフィルム１０ｂを貼着する場合、気泡が入らないように貼着後に真空プレス等の脱泡処理を施すことが好ましい。
【００６５】
また、金属ピン１４挿入後にカバーレイフィルム１０ｂを貼着する方法では、上述したカバーレイフィルム１０ｂの一部を除去してさらにカバーレイフィルム片で覆う方法に比べ、工程数が少なくなり、作業性が良く、しかも気泡の発生を容易に防止することができる。
【００６６】
図７は、上記カバーレイフィルム１０ｂで被覆された金属ピン１４を超音波インサートによって下部電極板３に固定する方法を説明したものである。なお、超音波インサートによる固定方法それ自体については図３に示した方法と同じであるため、同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
図７において、超音波インサート装置１７のホーン１７ａを矢印Ｃ方向に降下させ、各金属ピン１１〜１４の頭部１１ａ〜１４ａ外面に、カバーレイフィルム１０ｂを介してホーン１７ａを接触させる。
【００６８】
次いで、頭部１１ａ〜１４ａに超音波振動と圧力を加えつつ各金属ピンの首部１１ｂ〜１４ｂを貫通孔９ａ〜９ｄに圧入させる。
【００６９】
それにより、金属ピン１１を代表して説明すると、首部１１ｂと貫通孔９ａとの境界面に局部的な摩擦熱が発生し、貫通孔９ａの壁面を形成している樹脂（またはガラス）を溶かしながら金属ピン１１が挿入され、金属ピン１１が下部電極板３に固定される。
【００７０】
なお、ホーン１７ａと金属ピン１１との間に挟まれているカバーレイフィルム１０ｂについては耐熱性の高いポリイミドフィルムが用いられているため溶ける虞れはない。
【００７１】
また、上記実施形態では超音波インサートによって金属ピンのピン軸部を下部電極板に固定したが、これに限らず、導電接着剤を用いて下部電極板の貫通孔に固定することもできる。その場合、下部電極板３に形成される貫通孔９ａ〜９ｄの各孔径は、金属ピン１１〜１４の外径に対し５０〜１００μｍ大きい径の範囲に設定し、貫通孔９ａ〜９ｄに金属ピン１１〜１４を挿入すると、貫通孔９ａ〜９ｄと金属ピン１１〜１４の首部１１ｂ〜１４ｂとの間の隙間にも導電接着剤１５が流れ込むようにする。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のタッチパネルのリード線接続方法は、例えば携帯電話、ＰＤＡ、カーナビゲーションシステム用のタッチパネルを製造する場合に好適に利用することができる。
【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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【図８】
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【図９】
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