(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】6903949
(24)【登録日】2021年6月28日
(45)【発行日】2021年7月14日
(54)【発明の名称】タッチパネルモジュール
(51)【国際特許分類】
H01Q 1/22 20060101AFI20210701BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20210701BHJP
H01Q 1/38 20060101ALI20210701BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20210701BHJP
【FI】
H01Q1/22 Z
G06F3/041 450
H01Q1/38
G06F3/044 128
【請求項の数】4
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2017-36517(P2017-36517)
(22)【出願日】2017年2月28日
(65)【公開番号】特開2018-142872(P2018-142872A)
(43)【公開日】2018年9月13日
【審査請求日】2020年1月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(72)【発明者】
【氏名】角 忍
(72)【発明者】
【氏名】坂本 正則
(72)【発明者】
【氏名】大久保 航
【審査官】
赤穂 美香
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第2016/158085(WO,A1)
【文献】
特開2017−038350(JP,A)
【文献】
特開2014−149608(JP,A)
【文献】
米国特許出願公開第2015/0153862(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01Q 1/22
G06F 3/041
H01Q 1/38
G06F 3/044
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
平面視で互いに交差する2方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
前記透明性基板は前記2方向のセンシング電極パターンの外側にモノポールアンテナパターンとグランドパターンとを有し、
かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
かつ前記アンテナパターンと前記グランドパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視において湾曲または切り込み部から屈曲した構造であり、
前記アンテナパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面側に設けられ、
前記グランドパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面側に設けられることを特徴とするタッチパネルモジュール。
【請求項2】
平面視で互いに交差する2方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
前記透明性基板は前記2方向のセンシング電極パターンの外側にモノポールアンテナパターンとグランドパターンとを有し、
かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
かつ前記アンテナパターンと前記グランドパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視において湾曲または切り込み部から屈曲した構造であり、
前記グランドパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面側に設けられ、
前記アンテナパターンは前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面側に設けられることを特徴とするタッチパネルモジュール。
【請求項3】
前記タッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームをさらに有し、
前記グランドパターンは前記金属フレームの底面と接地接続する請求項1に記載のタッチパネルモジュール。
【請求項4】
前記タッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームをさらに有し、
前記グランドパターンは前記金属フレームの側面と接地接続する請求項2に記載のタッチパネルモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、情報処理装置に設けられるタッチパネルモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、表示装置の画像表示部にタッチパネル機能を設けた情報処理装置が開発され市場に提供されている。タッチパネルを設けた表示装置では、画面に表示された図や文字などのパターン上の位置を指やペンでタッチすることによって、装置の操作が出来るもので、特に小型のノートパソコンや、スマートフォン等の携帯型の情報処理装置に多く用いられている。
【0003】
図9は、一般的なスマートフォン40の鳥瞰図である。スマートフォン40は、外観を構成するフレーム(ケース、ハウジング等と呼称される場合もある)からなる筐体45を備え、筐体45内には、表示パネル、プリント基板等の電子部品が収納される。また、表示エリア(タッチエリア)48において画像表示を行い、表示エリア48を覆う形で、点線で囲むような、タッチ位置を検出するためのセンサ領域42が配置され、タッチパネルを構成している。
【0004】
情報処理装置の機能の一部として、外部情報を取得、及び外部へ情報送信するためには、無線通信機能を備えることが必要である。すなわち、情報を外部に送信したり、必要な情報を外部から取得するための無線送受信機(無線モジュール)とアンテナが必要となる。アンテナは、空間に電磁波を放出したり、空間の電磁波から電流を誘導するために、情報処理装置の外周部などの電磁波を空間に放出しやすい場所や、取り込みやすい場所に配置される。
【0005】
携帯型情報処理装置においては、例えば
図9のスマートフォン40の場合、その一端部40aにスピーカーやカメラや各種センサ等の付属機器をつけることが多いが、アンテナも同様に一端部40aに設置することで電波が到達できる距離を延ばすことができる。このように多くの携帯型情報処理装置の一端部は様々な付属機器の取り合いになるが、逆に前記一端部をできるだけ狭く見せることで小型化し、持ち運び等の利便性を向上するとともに、デザイン的な特徴を出すこともできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2016−111669号公報
【特許文献2】特開2016−184277号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
例えば、特許文献1では、移動端末の外観部分を形成する金属フレームをアンテナとし
筐体の小型化を具現化させる提案がなされている。しかしながら、金属フレーム自身をアンテナとした構成では、非常に細かな部品としての金属アンテナを筐体に取り付ける工程が必要になる。あるいは金属フレームをアンテナにした場合、フレームに触れるとアンテナの特性が変化してしまう可能性もある。
【0008】
一方、本発明者らは特許文献2において、タッチパネルの電極パターンを形成する透明性フィルム基板上に、アンテナパターンや伝送線路を形成し、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させるタッチパネル一体型のフィルムアンテナの実装を提案している。
この技術においても、ダイポールアンテナパターンの場合は2か所に配置する必要があり、またモノポールアンテナをパターニングする際にはグランドパターンもタッチパネルフィルム上に配置をする必要があるため、それなりの面積を要し筐体全体が大型化しがちであるという問題を生じることがあった。
【0009】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させるとともに、筐体全体を小型化することが可能なタッチパネルモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上述の問題を解決するために、請求項1に記載の発明は、平面視で互いに交差する2方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
前記透明性基板は前記2方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンを有し、
かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
かつ前記アンテナパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視で湾曲した構造であることを特徴とするタッチパネルモジュールとしたものである。
【0011】
請求項2に記載の発明は、平面視で互いに交差する2方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、前記透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールであって、
前記透明性基板は前記2方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンを有し、
かつ前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、
かつ前記アンテナパターンは、前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域に存在し、
かつ前記透明性基板が前記カバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、切り込み部を有し、断面視で前記切り込み部から屈曲した構造であることを特徴とするタッチパネルモジュールとしたものである。
【0012】
請求項3に記載の発明は、前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面にグランドパターンを有し、
かつ湾曲若しくは屈曲した後は、前記グランドパターンがタッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームに接地接続した構造であることを特徴とする請求項1、または2に記載のタッチパネルモジュールとしたものである。
【0013】
請求項4に記載の発明は、前記透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面にグランドパターンを有し、
かつ湾曲若しくは屈曲した後は、前記グランドパターンがタッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームに接地接続した構造であることを特徴とする請求項1、または2に記載のタッチパネルモジュールとしたものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、平面視で互いに交差する2方向のセンシング電極パターンを視認側の片面若しくは各々表裏の面に備えた透明性基板と、透明性基板に貼合されたカバーガラス若しくはカバーフィルムを有するタッチパネルモジュールとし、透明性基板は2方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンを有し、かつカバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有し、アンテナパターンは前記延出した領域に存在し、透明性基板がカバーガラス若しくはカバーフィルムの端部から延出した領域は、断面視で湾曲若しくは屈曲した構造であるタッチパネルモジュールとしたので、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させるとともに、筐体全体を小型化することができるタッチパネルモジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】一般的なタッチパネル付き表示装置の分解模式図である。
【
図2】
図1の表示装置のタッチパネルモジュール部と液晶型の表示パネルモジュール部を分解した模式図である。
【
図3】本発明のタッチパネルモジュールの製造途中の形態に係る(a)断面模式図(b)鳥瞰図を例示する図である。
【
図5】本発明のタッチパネルモジュールの第1の実施形態に係る断面模式図である。
【
図6】第1の実施形態の変形例に係る(a)断面模式図(b)鳥瞰図である。
【
図7】本発明のタッチパネルモジュールの第2の実施形態に係る断面模式図である。
【
図8】本発明のタッチパネルモジュールの第3の実施形態に係る断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に係るタッチパネルモジュールについて詳細に説明する。尚、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際と同じではない。
【0017】
本発明の実施形態を説明するために、まずスマートフォン等に用いられる一般的なタッチパネル付き液晶型表示装置の構成を説明する。
図1は、一般的なタッチパネル付き表示装置70の分解模式図である。表示装置70は、前面金属フレーム65(フロントケースとも呼称される)及び背面金属フレーム66(リアケースとも呼称される)により筐体が構成され、筐体内にタッチパネルモジュール50、表示パネルモジュール60、プリント基板(不図示)、導光板(不図示)等が収納された構成を有する。尚、タッチパネルモジュールと表示パネルモジュールは、合わせて表示パネルモジュールと呼称される場合もあるが、本願では区別する。
【0018】
筐体内には、通常さらに1つまたは複数の中間金属フレーム(不図示)が配置される。中間金属フレームは、表示パネルモジュール60(及び/又はタッチパネルモジュール50)を固定するものである。前面金属フレーム65、背面金属フレーム66、及び中間金属フレームは、薄く形成されても十分な剛性を維持できるように、通常、SUS等の金属で形成される。また、プリント基板(不図示。フレキシブルな基板の場合もある)は、表示パネルには信号電圧を供給して制御を行う回路や、アンテナにより送受信される無線信号(または無線電磁波)を処理する回路が形成されている。
【0019】
図2は、
図1の表示装置のタッチパネルモジュール50と液晶型の表示パネルモジュール60の分解模式図である。このように、表示パネルモジュール60は、液晶層64、TFTアレイ基板63、カラーフィルタ基板62、及び一対の偏光板61とからなり、その
表示面側となる視認側にエアギャップ69を介して、平面視で互いに交差する2方向(横方向、縦方向)の電極パターン52、53を備えたPET(ポリエチレンテレフタレート)等からなる透明性基板51とその前面に額縁状の加飾部層56を形成したカバーガラス55やカバーフィルムに代表される表面を保護するための透明カバーシートを設けたタッチパネルモジュール50と貼合している。
【0020】
ここで、平面視で互いに交差する2方向(横方向、縦方向)の電極パターン52、53は、
図2のように透明性基板51の各々表裏の面にあっても、あるいは視認側の片面にあってもよいが、以下の説明では、
図2同様各々表裏の面にあるものとし、52、53(及び後述の2、3)をそれぞれ横方向電極パターン、縦方向電極パターンと呼称する。尚、各々表裏の面にある場合は縦方向電界、視認側の片面にある場合は横方向電界を用いてタッチ検出がなされる。
【0021】
加飾部層56は、周辺部の配線などを隠すために、カバーガラス55に遮光性の高い材料によるパターンを形成したものである。加飾部層56には、機器のデザインに応じて様々な色や模様を施すことができる。加飾部層に色や模様を施す場合、スクリーン印刷で加飾部層を形成することが一般的である。加飾部層に多種類の色や模様を施すとコストアップに繋がるため、加飾部層は黒色とするのが主流である。黒色の加飾部層を形成するときに使用するインキやレジストとしては、一般にカーボンやチタンを顔料として分散させた材料が使用される。
【0022】
尚、タッチパネルモジュール50の透明性基板51の横方向電極パターン52側は通常、接着層を介してカバーガラス55(若しくはカバーフィルム)と貼り合わせられる。また、透明性基板51の縦方向電極パターン53側は通常、接着層を介してPET(ポリエチレンテレフタレート)等からなる保護層と貼り合わせられるが、
図2ではこれらの接着層、及び保護層の図示を省略している。
【0023】
図3は、本発明のタッチパネルモジュールの製造途中の形態に係る(a)断面模式図(b)鳥瞰図を例示したものである。製造途中の形態のタッチパネルモジュール10は、銅(Cu)などからなり平面視で互いに交差する横方向電極パターン2及び縦方向電極パターン3を各々表裏の面に備えた透明性基板1と、透明性基板1に貼合されたカバーガラス5(若しくはカバーフィルム。以下カバーガラスのみ記載する)を有している。さらに、透明性基板1の横方向電極パターン2若しくは縦方向電極パターン3(
図3では横方向電極パターン2)の外側にダイポールアンテナパターン9aを有しており、透明性基板1は、カバーガラス5の少なくとも一方向の端部から延出した領域を有している。
【0024】
透明性基板1の、カバーガラス5の端部から延出した前記領域には、必ずしもダイポールアンテナパターン9aではなく、スピーカーや各種センサ等他の付属機器が存在してもよいが、
図3に示すようにダイポールアンテナパターン9aが存在することが特性上好ましい。以下、前記延出領域にアンテナパターンが存在する形態について説明する。
【0025】
透明性基板1の横方向電極パターン2側は、光学粘着シートOCA(Optically Clear Adhesive)等による接着層4を介してカバーガラス5と貼り合わせられ、縦方向電極パターン3側は、同じくOCA等による接着層4を介してPET(ポリエチレンテレフタレート)等からなる保護層7と貼り合わせられている。カバーガラス5には、印刷法等により加飾部層6が形成されている。
【0026】
図4は、
図3の製造途中の形態10のタッチパネルモジュールを分解した模式図である。すなわち、カバーガラス5とタッチパネル部分とを分離して位置関係を示したものである。 タッチパネル部分の透明性基板1は、その両面に、カバーガラス5の表示エリア(タッチエリア)8にあたる領域に横方向電極パターン2及び縦方向電極パターン3を備え、カバーガラス5の加飾部層6に対向する領域の二辺あるいは三辺に前記電極パターンへの配線と入出力端子部分を合わせて形成している。
【0027】
また、前記配線及び入出力端子部分に使用されない、残った一辺あるいは二辺の部分にはアンテナエリア1aとしてダイポールアンテナパターン9aがパターニングされ、アンテナエリア1aはカバーガラス5から延出する形でカバーガラス5と貼合している。尚、
図4(b)において、前記配線及び入出力端子部分の外側には、本発明者らによる特許文献2の
図1と同様、アンテナパターン9aに接続するマイクロストリップラインを形成するが、図示を省略する。
【0028】
図5は、第1の実施形態に係る断面模式図である。本例のタッチパネルモジュール11では、透明性基板1がカバーガラス5の端部から延出した領域(アンテナエリア1b)は、断面視で湾曲した構造となっている。このように湾曲させて配置することで、スマートフォンの筐体部分、特に上端部分が小さくなるよう設計することが可能となる。
【0029】
図6は、第1の実施形態の変形例に係る(a)断面模式図(b)鳥瞰図である。本例のタッチパネルモジュール12では、透明性基板1がカバーガラス5の端部から延出した領域(アンテナエリア1c)は、そのもっとも表示エリア(タッチエリア)8に近い位置に切り込み部(スリットS)を有し、断面視でスリットSから屈曲した構造となっている(
図6(b)では屈曲する前の見え方を図示している)。このようにスリットSを有することでより安定した屈曲構造が得られ、スマートフォンの筐体部分、特に上端部分が小さくなるよう設計することが可能となる。
【0030】
以上の
図3〜
図6は、ダイポールアンテナを有する形態である。ダイポールアンテナは接地接続する必要はないが、例えばX方向に2個の対をなすアンテナパターンを作成する必要がある。製造途中の形態、第1の実施形態、第1の実施形態の変形例いずれにおいてもアンテナパターン9a、9b、9cは、筐体を構成する前面金属フレーム、背面金属フレーム、中間金属フレーム等と接触しないように適宜絶縁領域(図示せず)を介在させて構成する。
【0031】
以下の
図7、
図8はモノポールアンテナを有する形態である。モノポールアンテナは1個のアンテナパターンに加えてグランドパターンを必要とする。
【0032】
図7は、本発明のタッチパネルモジュールの第2の実施形態に係る断面模式図である。第2の実施形態のタッチパネルモジュール20は、透明性基板1の横方向電極パターン2側にモノポールアンテナパターン9d、透明性基板1の縦方向電極パターン3側(言い換えれば透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側と反対側となる面側)にグランドパターン1Gを有し、グランドパターン1Gが、タッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームとグランド接続部分1G0において接地接続した構造となっている。
【0033】
より具体的には、タッチパネルモジュール20は、第1の実施形態の変形例のタッチパネルモジュール12と同様、アンテナエリア1dの端にスリットSを有し、断面視でスリットSから屈曲した構造となっている。従って、もともと縦方向電極パターン3側にあるグランドパターン1Gは、屈曲後透明性基板1が形成する3次元体の内側に存在することになり、中間金属フレーム68と接地接続が取りやすくなり、
図7のように、グランドパターン1G自身も屈曲すると中間金属フレーム68の底面と接地接続することが可能となる。
【0034】
図8は、本発明のタッチパネルモジュールの第3の実施形態に係る断面模式図である。第3の実施形態のタッチパネルモジュール30は、透明性基板1の縦方向電極パターン3側にモノポールアンテナパターン9e、透明性基板1の横方向電極パターン2側(言い換えれば透明性基板が湾曲若しくは屈曲する前に視認側となる面側)にグランドパターン2Gを有し、グランドパターン2Gがタッチパネルモジュールの筐体を構成する金属フレームと接地接続した構造となっている。
【0035】
より具体的には、タッチパネルモジュール30は、第1の実施形態の変形例のタッチパネルモジュール12と同様、アンテナエリア1eの端にスリットSを有し、断面視でスリットSから屈曲した構造となっている。従って、もともと横方向電極パターン2側にあるグランドパターン2Gは、屈曲後透明性基板1が形成する3次元体の外側に存在することになり、
図8のように、背面金属フレーム66と接地接続することが可能となる。
【0036】
尚、
図7、
図8ではモノポールアンテナパターン9d、9eが、それぞれ透明性基板1に対して、グランドパターン1G、2Gと反対側にある形態を説明したが、グランドパターン1G、2Gと同じ側であってもよい。但し、モノポールアンテナパターン9d、9eはそれぞれ中間金属フレーム68、背面金属フレーム66と接触しないように適宜絶縁領域を介在させて構成する。
【0037】
以上のように、本発明のタッチパネルモジュールは、本発明者らによる特許文献2と同様、透明性基板上の2方向のセンシング電極パターンの外側にアンテナパターンと、該アンテナパターンに接続するマイクロストリップラインを形成するので、メカニカルな接続部分を減らし信頼性を向上させる。さらに前記透明性基板は、カバーガラス若しくはカバーフィルムの少なくとも一方向の端部から延出した領域を有するので、湾曲、若しくは屈曲させ、筐体全体を小型化したタッチパネルモジュールを得ることが可能となる。
【符号の説明】
【0038】
1、51・・・透明性基板
1a、1b、1c、1d、1e・・・アンテナエリア
2、52・・・横方向電極パターン
3、53・・・縦方向電極パターン
4・・・・・・接着層
5、55・・・カバーガラス
6、56・・・加飾部層
7・・・・・・保護層
8、48・・・表示エリア(タッチエリア)
9a、9b、9c・・・ダイポールアンテナパターン
9d、9e・・・・・・モノポールアンテナパターン
1G、2G・・・・・・グランドパターン
1G0・・・・グランド接続部分
10・・・・・本発明のタッチパネルモジュールの製造途中の形態
11・・・・・本発明のタッチパネルモジュールの第1の実施形態
12・・・・・本発明のタッチパネルモジュールの第1の実施形態の変形例
20、30・・本発明のタッチパネルモジュールの第2、第3の実施形態
40・・・・・スマートフォン
40a・・・・スマートフォン一端部
42・・・・・タッチセンサ領域
45・・・・・筐体
50・・・・・タッチパネルモジュール
60・・・・・表示パネルモジュール
61・・・・・偏光板
62・・・・・カラーフィルタ基板
63・・・・・TFTアレイ基板
64・・・・・液晶層
65・・・・・前面金属フレーム
66・・・・・背面金属フレーム
67・・・・・背面カバー
68・・・・・中間金属フレーム
69・・・・・エアギャップ
70・・・・・タッチパネル付き表示装置
S・・・・・・スリット