特許第5940365号(P5940365)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5940365
(24)【登録日】2016年5月27日
(45)【発行日】2016年6月29日
(54)【発明の名称】タッチパネル
(51)【国際特許分類】
   G06F 3/042 20060101AFI20160616BHJP
   G06F 3/041 20060101ALI20160616BHJP
   G06F 3/045 20060101ALI20160616BHJP
【FI】
   G06F3/042 Z
   G06F3/041 620
   G06F3/042 480
   G06F3/045 Z
【請求項の数】3
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2012-105285(P2012-105285)
(22)【出願日】2012年5月2日
(65)【公開番号】特開2013-235305(P2013-235305A)
(43)【公開日】2013年11月21日
【審査請求日】2015年4月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】595133666
【氏名又は名称】株式会社翔栄
(74)【代理人】
【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
(74)【代理人】
【識別番号】100084995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 和詳
(74)【代理人】
【識別番号】100099025
【弁理士】
【氏名又は名称】福田 浩志
(72)【発明者】
【氏名】田名網 克周
【審査官】 間野 裕一
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2012/008168(WO,A1)
【文献】 特開2000−357044(JP,A)
【文献】 特表2010−527100(JP,A)
【文献】 特開2001−166874(JP,A)
【文献】 特開2011−070531(JP,A)
【文献】 特開2007−331692(JP,A)
【文献】 特開2002−073283(JP,A)
【文献】 特開2004−127072(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/017698(WO,A1)
【文献】 特開平02−259487(JP,A)
【文献】 特開2003−262850(JP,A)
【文献】 特開2012−128851(JP,A)
【文献】 国際公開第2010/024008(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G06F3/01
3/03−3/0489
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一基板と、
前記第一基板の板面と対向するように配置された第二基板と、
前記第二基板の板面の一部が外部より押圧されて押圧部位が前記第一基板側に変形することで、前記第一基板の板面に沿った第一方向における前記押圧部位を抵抗膜方式により検出する検出部材と、
前記第二基板に対して前記第一基板側に配置され、前記第二基板における前記第一基板側の板面に沿うように前記第一方向に向けて光を出射する発光部材と、
前記第二基板に対して前記第一基板側で、前記第一方向と交差する第二方向に沿って並べられ、前記発光部材から出射された光を受光する複数の受光部材と、
を備えるタッチパネル。
【請求項2】
前記第一基板は、一端面と、前記一端面に対して反対側の他端面と、を備え、
発光部材は、
光が前記一端面から入射して、前記他端面から出射するように配置された発光素子と、
前記第二基板に対して前記第一基板側に配置され、前記他端面から出射した光を反射して、前記第一基板と前記第二基板との間を通るように前記第一方向に折り返す反射部材と、を備え、
前記受光部材は、前記反射部材によって前記第一方向に折り返された光を受光するように配置される請求項1に記載のタッチパネル。
【請求項3】
前記発光部材は、前記第二方向に拡散する拡散光を出射し、
前記反射部材は、前記発光部材から出射された拡散光を平行光として折り返す請求項2に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タッチパネルに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に記載のタッチパネルは、光学方式のタッチパネルとされており、タッチパネルの両側には、発光デバイス(発光素子)およびフォトデテクタ(受光素子)が配列される。発光デバイスにはライトガイドが、フォトデテクタにはライトガイドが、それぞれ取り付けられる。発光デバイスから出射された光は、ライトガイドで90度向きを変えられてディスプレイ・システムの表示面に沿う方向に進み、ライトガイドに入射して、フォトデテクタの受光面に導かれる。表示面に指等で触れることにより、ライトガイドへの光の入射が妨げられて指等の存在が検出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−155616号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、従来の光学方式のタッチパネルの構造では、基板上に発光素子及び受光素子が配置され、さらに、これらの素子を保護するため、これらの素子を覆うベゼルが備えられていた。つまり、ベゼルが基板より外部に突出する構成となっている。
【0005】
本発明の課題は、部品点数を削減した上で、タッチパネルの外表面を平坦化することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の請求項1に係るタッチパネルは、第一基板と、前記第一基板の板面と対向するように配置された第二基板と、前記第二基板の板面の一部が外部より押圧されて押圧部位が前記第一基板側に変形することで、前記第一基板の板面に沿った第一方向における前記押圧部位を抵抗膜方式により検出する検出部材と、前記第二基板に対して前記第一基板側に配置され、前記第二基板における前記第一基板側の板面に沿うように前記第一方向に向けて光を出射する発光部材と、前記第二基板に対して前記第一基板側で、前記第一方向と交差する第二方向に沿って並べられ、前記発光部材から出射された光を受光する複数の受光部材と、を備えることを特徴とする。
【0007】
上記構成によれば、第一方向の押圧部位については、検出部材を用いることで抵抗膜方式により検出される。また、第一方向と交差する第二方向の押圧部位については、発光部材から出射された光が受光素子に到達するのが遮られることで検出される。つまり、第一方向の押圧部位については、抵抗膜方式により検出され、第二方向の押圧部位については、光学方式により検出される。さらに、第二基板に対して第一基板側に、発光素子及び受光素子が配置されている。
【0008】
これにより、第一方向及び第二方向の両方向の押圧部位について、光学方式により検出される場合と比して、部品点数を削減した上で、タッチパネルの外表面を平坦化することができる。
【0009】
本発明の請求項2に係るタッチパネルは、請求項1に記載において、前記第一基板は、一端面と、前記一端面に対して反対側の他端面と、を備え、発光部材は、光が前記一端面から入射して、前記他端面から出射するように配置された発光素子と、前記第二基板に対して前記第一基板側に配置され、前記他端面から出射した光を反射して、前記第一基板と前記第二基板との間を通るように前記第一方向に折り返す反射部材と、を備え、前記受光部材は、前記反射部材によって前記第一方向に折り返された光を受光するように配置されることを特徴とする。
【0010】
上記構成によれば、発光部材から出射した光は、第一基板の一端面14Aから入射して他端面14Bから出射する。さらに、他端面14Bから出射した光は、反射部材によって第一基板と第二基板との間を通るように第一方向に折り返され、受光部材がこの折り返された光を受光する。
【0011】
このように、反射部材によって光が折り返されることで、発光部材と受光部材とが第一基板に対して同じ側に配置される。
【0012】
これにより、発光部材及び受光部材に接続される配線の引き回しを簡略化することができる。
【0013】
本発明の請求項3に係るタッチパネルは、請求項2に記載において、前記発光部材は、前記第二方向に拡散する拡散光を出射し、前記反射部材は、前記発光部材から出射された拡散光を平行光として折り返すことを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、発光部材が、第二方向に拡散する拡散光を出射し、反射部材は、発光部材から出射された拡散光を平行光として折り返し、反射部材によって折り返された平行光を受光部材が受光する。
【0015】
このように、反射部材が、発光部材から出射された拡散光を平行光として折り返すことで、発光部材の数を受光部材の数に比して減らすことができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、部品点数を削減した上で、タッチパネルの外表面を平坦化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本発明の実施形態に係るタッチパネルを示した断面図である。
図2】本発明の実施形態に係るタッチパネルを示した断面図である。
図3】本発明の実施形態に係るタッチパネルに用いられた発光素子、受光素子、第1の基板、及び反射部材等を示した平面図である。
図4】(A)(B)本実施形態におけるタッチパネルに用いられた実装基板に実装される受光素子及び発光素子を示した平面図及び底面図である。
図5】本発明の実施形態に係るタッチパネルに用いられた発光素子、受光素子、第1の基板、及び反射部材等を示した斜視図である。
図6】本発明の実施形態に係るタッチパネルを示した分解斜視図である。
図7】(A)(B)本発明の実施形態に係るタッチパネルを示した拡大断面図である。
図8】(A)(B)本発明の実施形態に係るタッチパネルを示した拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施形態に係るタッチパネルの一例について図1図8に従って説明する。なお、本実施形態に係るタッチパネルは平面視矩形状(長方形状)とされており、図中に示す矢印Xはタッチパネルの長手方向(以下単に「パネル長手方向」と記載することがある)を示し、矢印Yはタッチパネルの短手方向(以下単に「パネル短手方向」と記載することがある)を示し、矢印Zはタッチパネルの板厚方向(以下単に「パネル板厚方向」と記載することがある)を示す。
【0019】
(全体構成)
図6に示されるように、本発明の実施形態に係るタッチパネル10は、可視光に対して透明なガラスを矩形状に形成した第一基板の一例としての第1の基板14と、第1の基板14に対向して配置され、第1の基板14と同様に可視光に対して透明なガラスを矩形状に形成し、パネル長手方向において第1の基板14より長くされた第二基板の一例としての第2の基板18と、を備えている。この第2の基板18については、液晶表示装置と組み合わされた際に表面側となるように配置され、使用時にユーザより押圧される側となる。このため、第2の基板18の板厚は、第1の基板14の板厚よりも薄くされて変形し易くなっている。
【0020】
(パネル長手方向における押圧部位の検出構造)
次に、パネル長手方向(第一方向の一例)におけるタッチパネル10の押圧部位を検出するために用いられる検出部材の一例としての検出構造26について説明する。
【0021】
第1の基板14における第2の基板18側を向いた板面には、図1図6に示されるように、例えば、導電性を有し可視光に対して透明な錫ドープ酸化インジウム(所謂ITO)で構成された第1の透明電極12が形成されている。
【0022】
同様に、第2の基板18における第1の基板14側を向いた板面には、例えば、導電性を有し可視光に対して透明な錫ドープ酸化インジウム(所謂ITO)で構成された第2の透明電極16が、第1の透明電極12に対して隙間を空けて形成されている。なお、第2の透明電極16については、少なくとも第1の透明電極12と対向する部分に形成されている。
【0023】
さらに、矩形状に形成された第1の基板14のパネル長手方向の辺に沿って、第1の基板14と第2の基板18との間に挟まれるように断面矩形状のスペーサ20が夫々備えられている。
【0024】
この構成により、第2の基板18を押圧しない状態では、第1の基板14に形成された第1の透明電極12と第2の基板18に形成された第2の透明電極16とは隙間を空けて接触しないようになっている(図2参照)。なお、スペーサ20は、第1の基板14と第2の基板18との間をシールするシール部材としても機能する。
【0025】
さらに、第2の基板18において第1の透明電極12側を向いた表面には、図6に示されるように、金属(例えばAg)等の導電性材料により構成される一対の取出し電極24が備えられている。この一対の取出し電極24は、第2の基板18においてパネル長手方向の一対の辺に沿うように平行に配置された一対の第1の部分24Aと、第1の部分24Aに一端部が接続され、他端部が第2の基板18の端部まで引き出された第2の部分24Bと、を備えている。
【0026】
この構成により、図7(A)に示されるように、第2の基板18を押圧して第1の透明電極12と第2の透明電極16とが接触した場合に、この接触した部位に応じて第2の透明電極16の抵抗値が変化する。これにより、パネル長手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が検出されるようになっている。
【0027】
以上より、検出構造26は、第1の透明電極12、第2の透明電極16及び取出し電極24を備えており、パネル長手方向におけるタッチパネル10の押圧部位は、抵抗膜方式により検出されるようになっている。
【0028】
(パネル短手方向における押圧部位の検出構造)
次に、パネル短手方向(第二方向の一例)におけるタッチパネル10の押圧部位を検出するために用いられる構造等について説明する。
【0029】
〔実装基板〕
図1図6に示されるように、第1の基板14に対してパネル長手方向の一方側(図中右側)には、パネル短手方向に延びる実装基板30が備えられる。そして、この実装基板30、並びに後述する発光素子32及び受光素子34は第2の基板18に対して第1の基板14側に配置されている。また、実装基板30は第1の基板14よりも薄くされ、実装基板30の表面30A(第2の基板18側を向いた面)が第1の透明電極12の表面と、パネル板厚方向において同様の位置になるように実装基板30が配置されている。そして、実装基板30の表面30A及び裏面30Bには、絶縁膜、配線、デバイス等が積層されて構成されている。
【0030】
〔発光部材〕
発光部材28は、光を出射する発光素子32と、この発光素子32が出射した光を反射する反射部材38とを備えている。
【0031】
[発光素子]
実装基板30の裏面30Bにおいて、実装基板30の長手方向の中央側には、図4(B)に示されるように、赤外線LED等により構成される発光素子32が1個実装されている。発光素子32は、図1に示されるように、第1の基板14の一端面14Aに対向するように配置されている。そして、発光素子32から出射された赤外線L(以下単に「光L」と記載する)は、図1図5に示されるように、第1の基板14の一端面14Aから入射し、パネル短手方向に拡散(拡散光)すると共に、第1の基板14の他端面14Bから出射するようになっている。
【0032】
発光素子32には、図4(B)に示されるように、実装基板30の裏面30Bに形成された発光素子用配線36の一端が接続され、この発光素子用配線36の他端は、発光素子32を駆動する素子駆動デバイス40に接続されている。また、素子駆動デバイス40には、制御配線44の一端が接続され、この制御配線44の他端は、素子駆動デバイス40を制御する制御マイコン52に接続されている。
【0033】
[反射部材]
図1図6に示されるように、第1の基板14に対してパネル長手方向の他方側(図中左側)には、発光素子32から出射されて第1の基板14の他端面14Bから出射した光Lを反射する反射部材38が備えられている。そして、この反射部材38は、第2の基板18に対して第1の基板14側に配置されている。また、この反射部材38は、図1図5に示されるように、第1の基板14の他端面14Bから出射した光Lを、先ずパネル板厚方向における第2の基板18側に反射し、次に第1の基板14と第2の基板18と間を通るようにパネル短手方向の各部でパネル長手方向に反射するようになっている。つまり、パネル短手方向に拡散した拡散光Lは、反射部材38によってパネル長手方向に沿う平行光Lとされるようになっている。
【0034】
〔受光素子〕
一方、実装基板30の表面30Aには、図4(A)に示されるように、パネル短手方向に沿うように一列に配置されると共に、赤外線フォトトランジスタ等により構成された複数の受光部材の一例としての受光素子34が等間隔に実装されている。
【0035】
そして、これらの受光素子34が、図5に示されるように、反射部材38によって反射して第1の基板14と第2の基板18と間を通る光L(平行光)を受光するようになっている。
【0036】
受光素子34には、図4(A)に示されるように、実装基板30の表面30Aに形成された受光素子用配線46の一端が夫々接続され、この受光素子用配線46の他端は、それぞれ受光素子34を駆動する素子駆動デバイス48に接続されている。また、素子駆動デバイス48には、制御配線50の一端が接続され、この制御配線50の他端は、スルーホール50Aを通って実装基板30の裏面30Bに備えられた素子駆動デバイス48を制御する制御マイコン52(図4(B)参照)に接続されている。
【0037】
この構成により、第2の基板18を押圧して第1の透明電極12と第2の透明電極16とが接触した場合に、図7(B)に示されるように、その押圧部位の光路が遮られ、光Lを受光できなくなった受光素子34の電気信号レベルが変化する。これにより、パネル短手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が検出されるようになっている。
【0038】
以上より、パネル短手方向におけるタッチパネル10の押圧部位は、光学方式により検出されるようになっている。
【0039】
〔支持部材〕
次に、第1の基板14及び第2の基板18のパネル長手方向の端部(端縁)を支持する支持部材56、62について説明する。
【0040】
第1の基板14及び第2の基板18のパネル長手方向の他端部(他端縁)を支持すると共に、反射部材38を支持する支持部材56は、図6に示されるように、パネル短手方向に延びて備えられている。
【0041】
支持部材56は、図1に示されるように、パネル短手方向から見て、内側(反射部材38が配置される側)が階段状とされている。そして、支持部材56には、第2の基板18を支持する階段部位56Aと、階段部位56Aに対してパネル板厚方向における第1の基板14側に配置されると共に反射部材38を支持する階段部位56Bと、が形成されている。
【0042】
さらに、階段部位56Bの先端部(図中の右端部)には、第1の基板14の端面の一部と対向する対向面56Cが形成され、この対向面56Cと第1の基板14の端面とは図示せぬ接着部材で接着固定されている。
【0043】
また、支持部材56におけるパネル短手方向の両端部には、図6に示されるように、階段部位56Bを間に挟むように、パネル短手方向を向いた矩形状の壁部位56Dが形成されている。そして、この壁部位56Dの頂面(第2の基板18側を向いた面)が、スペーサ20と接触し、この壁部位56Dの側面(第1の基板14側を向いた面)が、第1の基板14の端面と図示せぬ接着部材で接着固定されている。
【0044】
さらに、階段部位56Aと第2の基板14との間には、図1に示されるように、階段部位56Aと第2の基板14との間をシールする断面L字状のシール部材58が配置されている。
【0045】
ここで、支持部材56及びシール部材58の形状は、第2の基板18の外周面に対して支持部材56及びシール部材58がパネル板厚方向に突出しないように決められている。
【0046】
一方、第1の基板14及び第2の基板18のパネル長手方向の一端部(一端縁)を支持すると共に、実装基板30を支持する支持部材62は、図6に示されるように、パネル短手方向に延びて備えられている。
【0047】
支持部材62は、図1に示されるように、パネル短手方向から見て、内側(実装基板30が配置される側)が階段状とされている。そして、支持部材62には、第2の基板18を支持する階段部位62Aと、階段部位62Aに対してパネル板厚方向における第1の基板14側に配置されると共に発光素子32及び受光素子34が実装された実装基板30が配置される階段部位62Bと、が形成されている。
【0048】
そして、実装基板30のパネル長手方向に延びる端面30Cは、階段部位62Bを構成する壁面に図示せぬ接着材等で接着固定されている。
【0049】
さらに、階段部位62Bの先端部(図中の左端部)には、第1の基板14の端面の一部と対向する対向面62Cが形成され、この対向面62Cと第1の基板14の端面とは図示せぬ接着部材で接着固定されている。
【0050】
また、支持部材62におけるパネル長手方向の両端部には、図6に示されるように、階段部位62Bを間に挟むように、パネル短手方向を向いた矩形状の壁部位62Dが形成されている。そして、この壁部位62Dの頂面(第2の基板18側を向いた面)が、スペーサ20と接触し、この壁部位62Dの側面(第1の基板14側を向いた面)が、第1の基板14の端面と図示せぬ接着部材で接着固定されている。
【0051】
さらに、階段部位62Aと第2の基板14との間には、図1に示されるように、階段部位62Aと第2の基板14との間をシールする断面L字状のシール部材64が配置されている。
【0052】
ここで、支持部材56及びシール部材58の形状は、第2の基板18の外周面に対して支持部材56及びシール部材58がパネル板厚方向に突出しないように決められている。
【0053】
(作用・効果)
次に、タッチパネル10の作用及び効果について説明する。タッチパネル10は、例えば、図示せぬ液晶表示装置にタッチパネル10の第1の基板14側を重ねることで用いられる。
【0054】
第2の基板18を指で押圧すると、図7(A)(B)に示されるように、第2の基板18が変形し、第2の透明電極16と第1の透明電極12とが押圧部位で接触する。
【0055】
第2の透明電極16と第1の透明電極12とが接触することで、この接触した部位に応じて取出し電極24を用いて検出される第2の透明電極16の抵抗値が変化する。これにより、パネル長手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が検出される。
【0056】
一方、制御マイコン52の制御により、発光素子32から出射した光L(拡散光)は、図3図5に示されるように、第1の基板14の一端面14Aから入射し、パネル短手方向に拡散しながら第1の基板14の他端面14Bから出射する。
【0057】
第1の基板14の他端面14Bから出射した光は、反射部材38によって、先ずパネル板厚方向における第2の基板18側に反射され、次に第1の基板14と第2の基板18と間を通るようにパネル長手方向に反射される(図1参照)。つまり、パネル短手方向に拡散した拡散光Lは、反射部材38によってパネル長手方向に沿う平行光Lとされる。
【0058】
ここで、前述したように、第2の基板18を指で押圧して第1の透明電極12と第2の透明電極16とが押圧部位で接触した場合に、図7(B)に示されるように、その押圧部位の光路が遮られ、光Lを受光できなくなった受光素子34の電気信号レベルが変化する。この電気信号レベルの変化によって、パネル短手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が検出される。
【0059】
このように、パネル長手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が、抵抗膜方式により検出され、パネル短手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が、光学方式により検出される。
【0060】
以上説明したように、タッチパネル10は、抵抗膜方式と光学方式とのハイブリッド式とされており、パネル長手方向の押圧部位及びパネル短手方向の押圧部位を両方とも光学方式で検出する場合と比して、部品点数(受光素子及び発光素子等の部品点数)を削減することができる。
【0061】
また、発光素子32、反射部材38、及び受光素子34が、第2の基板18に対して、第1の基板14側に配置されているため、タッチパネル10の外表面を平坦化することができる。
【0062】
また、光Lを折り返す反射部材38を備えることで、発光素子32と受光素子34とをパネル長手方向において同一側に配置することができる。
【0063】
また、発光素子32と受光素子34とをパネル長手方向において同一側に配置することで、発光素子と受光素子とが基板を挟んで対向して配置される場合と比して、配線の引き回しを簡略化することができる。
【0064】
また、スペーサ20、支持部材56、62、及びシール部材58、64を用いることで、タッチパネル10の内部が密閉され、タッチパネル10の防水性及び防塵性を向上させることができる。
【0065】
また、図8(A)(B)に示されるように、押圧力の大小によって第2の基板18の変形度合いが相違することで、遮られる光Lの本数が変化する。これにより、受光素子34の電気信号レベルが変化すため、パネル長手方向の押圧部位及びパネル短手方向の押圧部位を両方とも抵抗膜方式で検出する場合と比して、押圧力の大小を容易に検出することができる。
【0066】
また、発光素子32から拡散光Lを出射させ、この拡散光Lを反射部材38によって平行光Lとすることで、発光素子から平行光Lを出射させる場合と比して、発光素子32の個数を減らすことができる。
【0067】
また、パネル短手方向におけるタッチパネル10の押圧部位が、光学方式により検出されることで、パネル長手方向の押圧部位及びパネル短手方向の押圧部位を両方とも抵抗膜方式で検出する場合と比して、マルチタッチ(同時に2箇所を押圧すること)機能付きパネルへの変更が容易となる。
【0068】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、発光素子によって拡散光が出射されたが、平行光であってもよい。この場合には、受光素子と同数の発光素子が必要となるが、反射部材の形状を簡略化することができる。
【0069】
また、上記実施形態では、発光素子32及び受光素子34が第1の基板14に対して同じ側に配置されたが、発光素子と受光素子とを第1の基板を挟んで対向するように配置してもよい。
【符号の説明】
【0070】
10 タッチパネル
14 第1の基板(第一基板の一例)
14A 一端面
14B 他端面
18 第2の基板(第二基板の一例)
26 検出構造(検出部材の一例)
28 発光部材
32 発光素子
34 受光素子(受光部材の一例)
38 反射部材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8