特許 6158508 タッチ入力装置

(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】6158508

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】タッチ入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/045 20060101AFI20170626BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/045 G

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-284079(P2012-284079)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-127071(P2014-127071A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年11月2日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】501398606

【氏名又は名称】富士通コンポーネント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】萩原 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】古川 正三

(72)【発明者】

【氏名】上野 豊

【審査官】 岩橋 龍太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１５７１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４６７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２９６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５２６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７９６３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に導電膜が設けられた下部基板と、
前記下部基板の上面に対向する面である下面に導電膜が設けられ、前記下部基板よりも線膨張係数が大きい上部フィルムと、
前記下部基板と前記上部フィルムとの間に設けられ、前記下部基板と前記上部フィルムとに接着され、前記上部フィルムに働く張力により前記上部フィルムの中央部側に向かうせん断変形が常に生じており、前記上部フィルムの膨張に追従する弾性体と、を備えることを特徴とするタッチ入力装置。

【請求項2】

前記弾性体を含む接着層は、前記弾性体である弾性接着剤と前記弾性接着剤よりも剛性の高い基材とが積層されていることを特徴とする請求項１記載のタッチ入力装置。

【請求項3】

前記接着層は、複数の前記弾性接着剤と複数の前記基材とが積層されていることを特徴とする請求項２記載のタッチ入力装置。

【請求項4】

前記弾性体を含む接着層は、前記弾性体の上面及び下面に、前記弾性体と異なる部材からなる粘着部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のタッチ入力装置。

【請求項5】

上面に導電膜が設けられた下部基板と、
前記下部基板との間に隙間を有して前記下部基板に接着され、前記下部基板の上面に対向する面である下面に導電膜が設けられた上部フィルムと、
前記下部基板と前記上部フィルムとの間に設けられ、前記上部フィルムの膨張に追従する弾性体と、を備え、
前記弾性体は、前記下部基板と前記上部フィルムとの間であって、前記下部基板と前記上部フィルムとを接着させる接着層よりも前記上部フィルムの中央部側に、前記下部基板の上面に垂直な方向に圧縮されて設けられていることを特徴とするタッチ入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチ入力装置に関し、例えば上部フィルムと下部基板との間に弾性体を有するタッチ入力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、情報通信機器や業務用端末市場の拡大に伴い、容易に座標検出可能なタッチパネルやタッチパッド等のタッチ入力装置の需要が拡大している。タッチ入力装置には様々な方式があるが、その１つに抵抗膜方式のタッチ入力装置がある。抵抗膜方式のタッチ入力装置として、両面テープ又は接着剤等の接着層を用いて、上部フィルムと下部基板とを貼り合わせた構成が知られている（例えば、特許文献１から３参照）。また、上部フィルムと下部基板との間であって接着層よりも内側に、上部フィルム等の損傷を抑制するために応力緩和材を設ける構成が知られている（例えば、特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２１０８６６号公報

【特許文献2】特開２００４−２７２６５１号公報

【特許文献3】特開２０００−２９６１１号公報

【特許文献4】特開２００２−８２７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上部フィルムと下部基板とが接着層により貼り合わされたタッチ入力装置では、各々の熱膨張係数及び／又は湿度膨張係数の違いから、温度及び／又は湿度の変化に伴い、上部フィルムが波打つような変形（以下、波打ち現象と称する）をしてしまうことがある。波打ち現象が生じると、見た目が悪くなると共に、所定の押圧力でタッチ操作をしても入力が検知されなくなってしまうことがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、波打ち現象の発生を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上面に導電膜が設けられた下部基板と、前記下部基板の上面に対向する面である下面に導電膜が設けられ、前記下部基板よりも線膨張係数が大きい上部フィルムと、前記下部基板と前記上部フィルムとの間に設けられ、前記下部基板と前記上部フィルムとに接着され、前記上部フィルムに働く張力により前記上部フィルムの中央部側に向かうせん断変形が常に生じており、前記上部フィルムの膨張に追従する弾性体と、を備えることを特徴とするタッチ入力装置である。本発明によれば、波打ち現象の発生を抑制することができる。

【0008】

上記構成において、前記弾性体を含む接着層は、前記弾性体である弾性接着剤と前記弾性接着剤よりも剛性の高い基材とが積層されている構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記接着層は、複数の前記弾性接着剤と複数の前記基材とが積層されている構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記弾性体を含む接着層は、前記弾性体の上面及び下面に、前記弾性体と異なる部材からなる粘着部が設けられている構成とすることができる。

【0011】

本発明は、上面に導電膜が設けられた下部基板と、前記下部基板との間に隙間を有して前記下部基板に接着され、前記下部基板の上面に対向する面である下面に導電膜が設けられた上部フィルムと、前記下部基板と前記上部フィルムとの間に設けられ、前記上部フィルムの膨張に追従する弾性体と、を備え、前記弾性体は、前記下部基板と前記上部フィルムとの間であって、前記下部基板と前記上部フィルムとを接着させる接着層よりも前記上部フィルムの中央部側に、前記下部基板の上面に垂直な方向に圧縮されて設けられていることを特徴とするタッチ入力装置である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、波打ち現象の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、比較例１に係るタッチ入力装置の断面図である。

【図2】図２は、比較例１に係るタッチ入力装置を高温高湿の環境下に投入した場合の断面図である。

【図3】図３は、実施例１に係るタッチ入力装置の断面図である。

【図4】図４は、上部フィルムを下面側から見た図である。

【図5】図５は、実施例１に係るタッチ入力装置を高温高湿の環境下に投入した場合の断面図である。

【図6】図６は、実施例２に係るタッチ入力装置の断面図である。

【図7】図７は、実施例３に係るタッチ入力装置の断面図である。

【図8】図８は、実施例３に係るタッチ入力装置を高温高湿の環境下に投入した場合の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

まず初めに、比較例１に係るタッチ入力装置について説明する。図１は、比較例１に係るタッチ入力装置の断面図である。図１のように、比較例１のタッチ入力装置６０は、下部基板６２と、上部フィルム６４と、下部基板６２と上部フィルム６４とを接着させる両面テープ又は接着剤からなる接着層６６と、を有する。下部基板６２の上面と上部フィルム６４の下面とには導電膜（不図示）が設けられており、下部基板６２と上部フィルム６４とは、それぞれの導電膜が対向するように貼り合わされている。下部基板６２は、例えばガラス基板である。上部フィルム６４は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテフタレート）フィルムである。ガラスの線膨張係数は例えば９．０×１０^−６／℃程度であり、ＰＥＴの線膨張係数は例えば６．５×１０^−５／℃程度である。したがって、下部基板６２と上部フィルム６４とは線膨張係数が異なり、上部フィルム６４は下部基板６２に比べて線膨張係数が大きい。

【0015】

図２は、比較例１に係るタッチ入力装置を高温高湿の環境下に投入した場合の断面図である。図２のように、比較例１のタッチ入力装置６０が高温高湿（例えば４０℃、９０％）の環境下に投入されると、上部フィルム６４は下部基板６２に比べて線膨張係数が大きいことから、上部フィルム６４は下部基板６２よりも大きく膨張する。しかしながら、上部フィルム６４は接着層６６によって下部基板６２に接着されているため、上部フィルム６４の膨張は制限され、その結果、上部フィルム６４に波打ち現象６８が生じてしまう。波打ち現象６８が生じてしまうと、見た目が悪くなり、また、タッチ操作をしても入力が検知されなくなってしまうことがある。

【0016】

そこで、線膨張係数及び／又は湿度膨張係数が異なる下部基板と上部フィルムとを貼り合わせたタッチ入力装置において、波打ち現象の発生を抑制することが可能な実施例について以下に説明する。

【実施例1】

【0017】

図３は、実施例１に係るタッチ入力装置の断面図である。実施例１のタッチ入力装置は、抵抗膜方式のタッチパネルである。また、図３では、実施例１のタッチ入力装置を製造した直後の断面を示している。図３のように、実施例１のタッチ入力装置１０は、下部基板１２と、上部フィルム１４と、下部基板１２と上部フィルム１４とをそれらの間に隙間１６を有して接着させる接着層１８と、を有する。下部基板１２の上面と、下部基板１２の上面に対向する面である上部フィルム１４の下面とには、導電膜（図示せず）が設けられており、下部基板１２と上部フィルム１４とは、それぞれの導電膜が対向するように貼り合わされている。

【0018】

下部基板１２は、線膨張係数が比較的小さい部材である。上部フィルム１４は、下部基板１２よりも線膨張係数が大きい部材である。例えば、下部基板１２には、厚さ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍのガラス基板を用いることができ、上部フィルム１４には、厚さ１７５μｍ〜２００μｍのＰＥＴフィルムを用いることができる。下部基板１２の上面と上部フィルム１４の下面とに設けられた導電膜は、透明な導電膜であり、例えば厚さ１００Å〜１５０ÅのＩＴＯ（酸化インジウム錫）膜を用いることができる。

【0019】

接着層１８は、弾性体１８ａと、弾性体１８ａの上面及び下面に設けられ、弾性体１８ａとは異なる部材からなる両面テープ又は接着剤等の粘着部１８ｂと、を含む。接着層１８の厚さは、例えば１００μｍ〜２００μｍである。弾性体１８ａには、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ハイパロンゴム、ブタジエンゴム等のゴム、又は、弾性を有するカーボンナノチューブを用いることができる。

【0020】

図４は、上部フィルム１４を下面側から見た図である。図４のように、接着層１８は、上部フィルム１４の全周に渡って設けられており、上部フィルム１４の全周が接着層１８によって下部基板１２に接着されている。

【0021】

図３のように、上部フィルム１４には、内側（上部フィルム１４の中央部側）に向かう張力２０が働いている。この張力２０によって、接着層１８には上部フィルム１４の中央部側に向かうせん断変形２２が生じている。つまり、接着層１８は、上部フィルム１４の中央部側に向かって弾性変形をしている。接着層１８に弾性体１８ａが含まれていることで、上部フィルム１４の小さな張力２０によっても、大きなせん断変形２２（即ち、大きなせん断ひずみ）を得ることができる。なお、大きなせん断変形２２を得る観点から、弾性体１８ａは、せん断弾性係数の小さい材料を用いることが好ましい。

【0022】

実施例１のタッチ入力装置１０は、例えば上部フィルム１４を引っ張りつつ、上部フィルム１４を接着層１８を介して下部基板１２に貼り合わせることで形成することができる。上部フィルム１４が下部基板１２に貼り合わされた後、上部フィルム１４が収縮することによって内側に向かう張力２０が生じ、接着層１８にせん断変形２２が生じるようになるためである。

【0023】

図５は、実施例１に係るタッチ入力装置を高温高湿の環境下に投入した場合の断面図である。図５のように、実施例１に係るタッチ入力装置１０は、高温高湿（例えば４０℃、９０％）の環境下に投入されると、上部フィルム１４の線膨張係数が下部基板１２に比べて大きいことから、上部フィルム１４は下部基板１２よりも大きく膨張する。接着層１８は、上部フィルム１４の中央部側に向かうせん断変形２２が生じているため、上部フィルム１４の膨張に追従して、上部フィルム１４の外側に向かって変形する。これにより、上部フィルム１４の波打ち現象の発生が抑制される。なお、接着層１８が上部フィルム１４の外側に向かって変形するため、接着層１８に生じているせん断変形２２は小さくなり、上部フィルム１４の張力２０も緩和される。

【0024】

ここで、接着層１８に初期的に与えるせん断変形２２は、上部フィルム１４の膨張量を考慮し、上部フィルム１４が膨張した場合でも、接着層１８にせん断変形２２が生じているようにすることが好ましい。接着層１８のせん断変形２２が無くなってしまうと、それ以上の上部フィルム１４の膨張に追従することが難しくなり、波打ち現象の発生を抑制することが難しくなるためである。

【0025】

なお、実施例１のタッチ入力装置１０を高温高湿の環境下から取り出し、製造時の環境下に置くと、実施例１のタッチ入力装置１０は、上部フィルム１４が収縮して、図１に示した状態となる。

【0026】

実施例１によれば、下部基板１２と上部フィルム１４との間に、下部基板１２と上部フィルム１４とを接着させる、弾性体１８ａを含む接着層１８が設けられている。上部フィルム１４には、上部フィルム１４の中央部側に向かう張力２０が生じており、接着層１８は、上部フィルム１４の張力２０によってせん断変形２２をしている。このため、図５で説明したように、タッチ入力装置１０が高温高湿の環境下に置かれた場合、接着層１８（即ち、弾性体１８ａ）は、上部フィルム１４の膨張に追従する。これにより、上部フィルム１４の波打ち現象の発生を抑制することができる。

【0027】

接着層１８は、弾性体１８ａと、弾性体１８ａの上面及び下面に設けられた、弾性体１８ａと異なる材料からなる粘着部１８ｂと、を含む場合を例に示したがこれに限られない。接着層１８が、弾性体の性質を有する弾性接着剤からなる場合でもよい。弾性接着剤として、例えばシリコーン樹脂等が挙げられる。しかしながら、接着層１８は、弾性接着剤からなる場合よりも、弾性体１８ａと粘着部１８ｂとの構成からなる場合の方が好ましい。この理由を以下に説明する。接着層１８が弾性接着剤からなる場合、上部フィルム１４と下部基板１２とを貼り合わせる際の弾性接着剤は液体状であることから、貼り合わせにおいて、上部フィルム１４にかかる張力２０に伴い、弾性接着剤が内側に流れてしまう場合がある。特に、接着層１８に大きなせん断変形２２を生じさせるために弾性接着剤を厚くした場合に顕著である。一方、実施例１のように、接着層１８が弾性体１８ａと粘着部１８ｂとからなる場合は、粘着性を有さない固体の弾性体１８ａを用いることができるため、弾性体１８ａを厚くしたとしても、上記のようなことは起こり難いためである。

【0028】

上部フィルム１４の小さな張力２０によって、接着層１８に大きなせん断変形２２を生じさせるために、弾性体１８ａは厚い場合が好ましく、例えば５０μｍ以上の場合が好ましく、７０μｍ以上の場合がより好ましく、９０μｍ以上の場合がさらに好ましい。また、弾性体１８ａが厚すぎると、上部フィルム１４の張力２０によって接着層１８のせん断変形２２が大きくなり過ぎてしまい、上部フィルム１４が膨張しても接着層１８が追従し難くなる場合がある。したがって、弾性体１８ａの厚さは、１５０μｍ以下の場合が好ましく、１３０μｍ以下の場合がより好ましく、１１０μｍ以下の場合がさらに好ましい。なお、弾性体１８ａの材質によってせん断弾性係数の値や塑性変形を起こし易いか否かの性質等が変わることから、弾性体１８ａの材質によって厳密な好ましい厚みは変わる。

【0029】

接着層１８は、図４のように、上部フィルム１４の全周に渡って設けられている場合でもよいし、例えば、上部フィルム１４の対向する２辺のみ、又は３辺のみに設けられている場合でもよい。また、上部フィルム１４の４辺又は３辺に設けられている場合、それぞれの辺に設けられた接着層１８は互いに分離している場合でもよい。

【実施例2】

【0030】

図６は、実施例２に係るタッチ入力装置の断面図である。実施例２のタッチ入力装置も、抵抗膜方式のタッチパネルである。また、図６では、実施例２のタッチ入力装置を製造した直後の断面を示している。図６のように、実施例２のタッチ入力装置３０は、下部基板１２と上部フィルム１４とを接着させる接着層３８が、例えばシリコーン樹脂等の弾性接着剤３８ａと、弾性接着剤３８ａよりも剛性の高い基材３８ｂと、が積層された構成をしている。接着層３８は、複数の弾性接着剤３８ａと複数の基材３８ｂとが交互に積層されていて、例えば３層の弾性接着剤３８ａと２層の基材３８ｂとが交互に積層されている。接着層３８の厚さは、例えば２００μｍ〜４００μｍである。基材３８ｂは、例えばＰＥＴ及び／又は金属等を主成分とする部材を用いることができる。接着層３８には、上部フィルム１４の張力２０によってせん断変形２２が生じている。その他の構成については、実施例１の図３と同じであるため説明を省略する。

【0031】

接着層３８は、弾性体である弾性接着剤３８ａを含んでいるため、上部フィルム１４の張力２０によって、上部フィルム１４の中央部側に向かうせん断変形２２が生じている。このため、実施例２においても、接着層３８は上部フィルム１４の膨張に追従し、上部フィルム１４の波打ち現象の発生が抑制される。

【0032】

実施例２では、接着層３８は、弾性体である弾性接着剤３８ａと、弾性接着剤３８ａよりも剛性の高い基材３８ｂと、が積層された構成をしている。接着層３８のせん断変形２２を大きくするために接着層３８を厚くすると、接着層３８が弾性接着剤３８ａだけからなる場合では、上部フィルム１４の張力２０によって接着層３８のせん断変形２２が大きくなり過ぎてしまう場合がある。このため、上部フィルム１４が膨張しても接着層３８が追従し難くなる場合がある。しかしながら、実施例２のように、剛性の高い基材３８ｂを挟んで弾性接着剤３８ａを積層させることで、接着層３８の剛性が高められて、接着層３８が必要以上に変形することを抑制できる。よって、接着層３８が上部フィルム１４の膨張に追従し難くなることを抑制でき、その結果、上部フィルム１４の波打ち現象の発生を抑制できる。また、複数の弾性接着剤３８ａと複数の基材３８ｂとを積層させて接着層３８を厚くすることで、上部フィルム１４の小さな張力２０によっても、大きなせん断変形２２を得ることが容易にできる。

【実施例3】

【0033】

図７は、実施例３に係るタッチ入力装置の断面図である。実施例３のタッチ入力装置も、抵抗膜方式のタッチパネルである。また、図７では、実施例３のタッチ入力装置を製造した直後の断面を示している。図７のように、実施例３のタッチ入力装置４０では、下部基板１２と上部フィルム１４とを接着させる接着層４８は、両面テープ又は接着剤からなり、弾性体は含んでいない。上部フィルム１４には張力が生じていなく、接着層４８はせん断変形をしていない。接着層４８よりも上部フィルム１４の中央部側に、下部基板１２の上面と上部フィルム１４の下面とに接して、例えばポリウレタンなどの弾性体５０が設けられている。弾性体５０は、下部基板１２の上面に対して垂直な方向に圧縮された状態となっている。その他の構成については、実施例１の図３と同じであるため説明を省略する。

【0034】

図８は、実施例３に係るタッチ入力装置を高温高湿の環境下に投入した場合の断面図である。図８のように、実施例３のタッチ入力装置４０は、高温高湿（例えば４０℃、９０％）の環境下に投入されると、上部フィルム１４の線膨張係数が下部基板１２に比べて大きいことから、上部フィルム１４は下部基板１２よりも大きく膨張する。このとき、弾性体５０が圧縮状態にあることから、上部フィルム１４の膨張量に応じ、弾性体５０が反発作用によって下部基板１２の上面に対して垂直な方向に伸長する。これにより、上部フィルム１４の入力面（上面）を平坦状に維持することができ、上部フィルム１４の波打ち現象の発生が抑制される。

【0035】

なお、実施例４のタッチ入力装置４０を高温高湿の環境下から取り出し、製造時の環境下に置くと、実施例４のタッチ入力装置４０は、上部フィルム１４が収縮して、図７に示した状態となる。

【0036】

実施例３によれば、下部基板１２と上部フィルム１４との間であって、接着層４８よりも上部フィルム１４の中央部側に、下部基板１２の上面に垂直な方向に圧縮された弾性体５０が設けられている。このため、図８で説明したように、タッチ入力装置４０が高温高湿の環境下に置かれた場合、弾性体５０は、上部フィルム１４の膨張に追従して伸長する。これにより、上部フィルム１４の波打ち現象の発生を抑制することができる。

【0037】

弾性体５０は、上部フィルム１４の入力面を大きく確保するために、接着層４８に近接して設けられている場合が好ましい。また、弾性体５０は、図４の接着層１８のように、上部フィルム１４の全周に渡って設けられている場合でもよいし、上部フィルム１４の対向する２辺のみ、又は３辺のみに設けられている場合でもよい。弾性体５０が上部フィルム１４の４辺又は３辺に設けられている場合、それぞれの辺に設けられた弾性体５０は互いに分離していてもよい。また、上部フィルム１４の１つの辺に対して、弾性体５０が点在して設けられていてもよい。

【0038】

実施例１から実施例３では、タッチパネルを例に説明したが、タッチパッドであってもよいことは言うまでもない。また、抵抗膜方式の場合に限らず、下部基板と上部フィルムとが隙間を有して接着されている構成であれば、その他の方式のタッチパネル又はタッチパッドの場合でもよい。

【0039】

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0040】

１０ タッチ入力装置
１２ 下部基板
１４ 上部フィルム
１６ 隙間
１８ 接着層
１８ａ 弾性体
１８ｂ 粘着部
２０ 張力
２２ せん断変形
３０ タッチ入力装置
３８ 接着層
３８ａ 弾性接着剤
３８ｂ 基材
４０ タッチ入力装置
４８ 接着層
５０ 弾性体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】