特開 2024-109476 タッチパネルシステム、およびタッチパネルの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024109476

(43)【公開日】2024-08-14

(54)【発明の名称】タッチパネルシステム、およびタッチパネルの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20240806BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 430

G06F3/041 490

G06F3/041 495

G06F3/044 122

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014286

(22)【出願日】2023-02-01

(71)【出願人】

【識別番号】512093491

【氏名又は名称】株式会社アスコ

(71)【出願人】

【識別番号】393019436

【氏名又は名称】株式会社デイ・エム・シー

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】木曾 基裕

(72)【発明者】

【氏名】碓氷 啓義

(57)【要約】

【課題】製造工程を減少させるとともに、タッチパネルの用途を広げる。
【解決手段】タッチパネルシステム（１）は、絶縁基板上に設けられたセンサ電極であるＩＴＯ電極（１１）、およびＩＴＯ電極（１１）とＦＰＣ（１３）とを電気接続する引き出し配線（１２）を含むタッチパネル（１０）と、駆動電圧としてタッチパネル（１０）に所定値以上の電圧を印加するタッチパネルコントローラ（２０）とを含み、ＩＴＯ電極（１１）および引き出し配線（１２）は、ＩＴＯで形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電容量方式のタッチパネルと、該タッチパネルへ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラと、を含むタッチパネルシステムであって、
前記タッチパネルは、絶縁基板上に設けられたセンサ電極、および前記タッチパネルコントローラと電気接続された外部接続部と前記センサ電極とを電気接続する引き出し配線を含み、
前記センサ電極、および前記引き出し配線は、ＩＴＯ（indium tin oxide）で形成されている、タッチパネルシステム。

【請求項2】

前記タッチパネルコントローラは、前記駆動電圧として、ＩＴＯで形成された前記引き出し配線を備える前記タッチパネルが動作する所定値以上の電圧を印加する、請求項１に記載のタッチパネルシステム。

【請求項3】

前記センサ電極および前記引き出し配線は、膜厚が第１範囲にあるＩＴＯ膜により形成されている、請求項１に記載のタッチパネルシステム。

【請求項4】

前記センサ電極および前記引き出し配線は、ともにレーザトリミングにより同層のＩＴＯ膜に形成される、請求項３に記載のタッチパネルシステム。

【請求項5】

前記タッチパネルの辺を覆う枠体を備え、
前記枠体は、前記外部接続部と重なる部分が不透明である、請求項１に記載のタッチパネルシステム。

【請求項6】

静電容量方式のタッチパネルの製造方法であって、
ＩＴＯ膜が成膜されたガラス基板に対し、レーザトリミングによりＩＴＯ膜を取り除いて、センサ電極および引き出し配線を形成する工程と、
前記引き出し配線と、前記タッチパネルへ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラとを電気接続するための外部接続部を前記引き出し配線の端部に圧着する工程と、を含むタッチパネルの製造方法。

【請求項7】

前記のセンサ電極および引き出し配線を形成する工程では、該センサ電極および該引き出し配線を、同じ波長、出力、周波数、および走査数を有するレーザによりトリミングして形成する、請求項６に記載のタッチパネルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチパネルシステム、およびタッチパネルの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タッチパネルは、タッチ領域に接近または接触する指等の操作体の操作位置を検出して処理装置へ出力する入力デバイスである。タッチパネルは、内方に配置される液晶パネルなどの表示装置とともに用いられるものであり、ユーザは、表示装置の表示を見ながらタッチパネルへの入力操作を行う。

【0003】

そして、例えば、静電容量方式のタッチパネルであれば、透明なガラス基板上に、透明導電製材料であるＩＴＯ（indium tin oxide：酸化インジウム錫）で形成されたセンサ電極が設けられ、センサ電極間に発生する静電容量の変化を検知して、入力操作を検知する構成となっている。ただし、入力操作によりセンサ電極に発生し、引き出し配線に流れる電気信号は微弱であるので、引き出し配線には、透明性が要求されるセンサ電極より単位長さあたりの抵抗値が低い銀等の導電性金属材料が用いられている（特許文献１）。

【0004】

このように、引き出し配線には、金属材料が用いられているため、通常のタッチパネルでは、外部から引き出し配線が見えないように、有色のベゼル等の枠体を用いて、引き出し配線部分を覆うことが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＣＮ１０５３５３９０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、従来技術では、引き出し配線部分が外部から見えないようにするため、着色された不透明のベゼル等の枠体を用いて、引き出し配線部分を覆う必要がある。このため、タッチパネルの用途が限定されたものとなってしまっている。

【0007】

また、センサ電極と引き出し配線とが異なる材料で形成されるため、製造工程が増え、コストも増大している。

【0008】

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造工程を減少させるとともに、タッチパネルの用途を広げるタッチパネルシステム等を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルシステムは、静電容量方式のタッチパネルと、該タッチパネルへ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラと、を含むタッチパネルシステムであって、前記タッチパネルは、絶縁基板上に設けられたセンサ電極、および該センサ電極と外部接続部とを電気接続する引き出し配線を含み、前記センサ電極、および前記引き出し配線は、ＩＴＯ（indium tin oxide）で形成されている。

【0010】

また、前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るタッチパネルの製造方法は、静電容量方式のタッチパネルの製造方法であって、ＩＴＯ膜が成膜されたガラス基板に対し、レーザトリミングによりＩＴＯ膜を取り除いて、ＩＴＯ電極および引き出し配線を形成する工程と、前記引き出し配線と、前記タッチパネルへ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラとを電気接続するための外部接続部を前記引き出し配線の端部に圧着する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一態様によれば、引き出し配線がＩＴＯにより形成されるので、引き出し配線を透明とすることができる。これにより、従来であれば、引き出し配線部分を覆うために、有色の枠部材等が必要であったところ、当該枠部材を透明にすることができ、タッチパネルの用途を広げることができる。また、ＩＴＯ電極と引き出し配線とを同じＩＴＯで形成できるので、製造工程の削減、製造コストの減少にもつなげることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係るタッチパネルシステムの全体概要を示す図である。

【図2】図１に示すタッチパネルシステムのＡで示す部分の詳細を示す図である。

【図3】本実施形態に係るタッチパネルの製造方法を説明するための図である。

【図4】従来技術におけるタッチパネルの製造方法を説明するための図である。

【図5】タッチパネルの枠部に備えられるベゼルの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るタッチパネルシステム１の全体概要を示す。図１に示すように、タッチパネルシステム１は、タッチパネル１０およびタッチパネルコントローラ２０を含む。

【0014】

タッチパネル１０は、静電容量方式のタッチパネルであり、ユーザの指等による接近または接触を検知する検知領域１０１、および、検知領域１０１の外側に配される枠領域１０２からなる。なお、本明細書では、検知領域１０１にユーザの指等が接近または接触することをまとめて検知領域１０１へのタッチと呼ぶ。また、以下では、タッチパネル１０は相互容量方式のタッチパネルを例に挙げて説明するが、自己容量方式のタッチパネルであっても実現可能である。

【0015】

検知領域１０１には、センサ電極として、絶縁基板であるガラス基板（図示せず）上に複数のＩＴＯ電極１１が配置されている。ＩＴＯ電極１１は、Ｘ方向に電気接続しているＩＴＯ電極１１ｘと、Ｙ方向に電気接続しているＩＴＯ電極１１ｙとからなる。

【0016】

また、枠領域１０２には、ＩＴＯ電極１１と外部接続部であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１３とを電気接続する引き出し配線１２が配置されている。

【0017】

ＩＴＯ電極１１および引き出し配線１２は、何れもＩＴＯにより形成されている。引き出し配線１２をＩＴＯにより形成することにより、引き出し配線１２が透明となるので、タッチパネル１０の美感を良くすることができ、すっきりとしたタッチパネル１０を実現することができる。すなわち、従来であれば、引き出し配線１２は、銀等の有色の材料で形成されていたため、引き出し配線１２が外部から見えないように有色のベゼル等で覆う必要があったところ、タッチパネル１０ではこの必要がなくなる。これにより、従来であれば、有色のベゼル等があることにより用いることができなかった場面、状況、場所、用途等についても、用いることが可能となる。

【0018】

ＦＰＣ１３は、ＩＴＯ電極１１とタッチパネルコントローラ２０と電気接続するプリント基板である。

【0019】

タッチパネルコントローラ２０は、ＩＴＯ電極１１に電圧を印加するとともに、ＩＴＯ電極１１ｘ、ＩＴＯ電極１１ｙ間の静電容量の変化を取得して、タッチパネル１０に対するタッチを検知するものである。本実施形態では、タッチパネルコントローラ２０は、所定値以上、例えば、十数Ｖ以上の電圧を駆動電圧としてＩＴＯ電極１１に印加している。なお、タッチパネルコントローラ２０を用いて、タッチパネルに対するタッチを検知する方法は公知であるので、ここでは詳細な説明は割愛する。

【0020】

ＩＴＯは、銀と比較して単位長の抵抗値が高い。よって、タッチパネルのサイズが大きくなるに従って引き出し配線１２の抵抗値も大きくなる。そして、引き出し配線１２の抵抗値が大きくなりすぎると、タッチの判定が正確にできなくなる。そこで、本実施形態では、所定値以上の駆動電圧を印加することにより、引き出し配線１２に、銀よりも高抵抗であるＩＴＯを用いても、正確にタッチの判定ができる構成となっている。

【0021】

一例として、タッチパネルコントローラ２０は、１８Ｖと３．３Ｖの２系統で電圧を印加できるものであってよい。この場合、１８Ｖの駆動電圧をタッチパネル１０に印加するものであってよい。一般的に、タッチパネルの駆動電圧は３．３Ｖ前後であることが多いところ、１８Ｖで駆動することにより、上述した、引き出し配線１２に高抵抗のＩＴＯを用いることによる弊害を除去することができる。なお、１８Ｖは一例であり、＋１８Ｖに限らず、一般的にロジック回路に印加される電圧（例えば、３．３Ｖ）よりも高い電圧（マイナス電圧を含む）を印加するものであってもよい。これにより、１８Ｖの電圧を印加する場合と同様の効果を奏することができる。

【0022】

なお、ノイズ対策としてタッチパネルの駆動電圧を１８Ｖとする例は存在するが、引き出し配線１２の抵抗値を考慮して、タッチパネルの駆動電圧を１８Ｖとする例は知られていない。

【0023】

図２に、図１のＡで示す部分の詳細を示す。図２に示すように、検知領域１０１には、ＩＴＯ電極１１が配置されている。より詳細には、Ｘ方向に電気接続されたＩＴＯ電極１１ｘと、Ｙ方向に電気接続されたＩＴＯ電極１１ｙとが配置されている。図２に示す例では、ＩＴＯ電極１１ｘには、引き出し配線１２ｘ（１２ｘａ、１２ｘｂ、１２ｘｃ、１２ｘｄ）がそれぞれ接続し、ＩＴＯ電極１１ｘとＦＰＣ１３とを電気接続している。また、ＩＴＯ電極１１ｙには、引き出し配線１２ｙ（１２ｙａ、１２ｙｂ、１２ｙｃ、１２ｙｄ）がそれぞれ接続し、ＩＴＯ電極１１ｙとＦＰＣ１３とを電気接続している。

【0024】

そして、引き出し配線１２ｘ、引き出し配線１２ｙは、それぞれ枠領域１０２に配置されている。

【0025】

以上のように、本実施形態に係るタッチパネルシステム１は、静電容量方式のタッチパネル１０と、タッチパネル１０へ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラ２０とを含む。タッチパネル１０は、絶縁基板であるガラス基板上に設けられたセンサ電極としてのＩＴＯ電極１１、およびＩＴＯ電極１１と外部接続部であるＦＰＣ１３とを電気接続する引き出し配線１２を含む。そして、ＩＴＯ電極１１および引き出し配線１２は、ＩＴＯで形成されている。また、タッチパネルコントローラ２０は、駆動電圧として、ＩＴＯで形成された引き出し配線１２を備えるタッチパネル１０が動作する所定値以上の電圧を印加する。

【0026】

〔タッチパネルの製造方法〕
次に、図３を参照して、タッチパネル１０の基板部分の製造工程について説明する。図３に示すように、タッチパネル１０の製造する場合、まず、図３の３０１に示すように、ＩＴＯ膜が成膜されたガラス基板（ＩＴＯガラス）の洗浄を行う。次に、図３の３０２に示すように、ＩＴＯガラスの四隅にマーカを付す。なお、マーカを付す処理は必須ではない。

【0027】

そして、図３の３０３に示すように、レーザを用いて、トリミングを行う。レーザトリミングにより、ＩＴＯガラスにＩＴＯ電極１１および引き出し配線１２を生成することができる。ＩＴＯ電極１１および引き出し配線１２は、同層のＩＴＯ膜に形成される。より詳細には、ＩＴＯ電極１１ｘと引き出し配線１２ｘとは同層のＩＴＯ膜に形成され、ＩＴＯ電極１１ｙと引き出し配線１２ｙとは同層のＩＴＯ膜に形成される。

【0028】

なお、単にレーザトリミングを行うのみでは、ＩＴＯガラスにＩＴＯ電極１１および引き出し配線１２を形成することはできない。レーザのスペックとＩＴＯガラスにおけるＩＴＯ膜とが適切な関係にある必要がある。一例として、本実施形態では、トリミングに用いるレーザは、波長が１０６２ｎｍまたは、この近傍である赤外線レーザであり、出力は８～１５Ｗ、周波数は４００～６００ｋＨｚ、走査数は１Ｐａｓｓのものを用いることができる。操作数とは、レーザを照射するサイクル数であり、１Ｐａｓｓとは、１サイクルで加工が完了することを示す。

【0029】

また、ＩＴＯ膜は、膜厚が２０～４０ｎｍ（第１範囲）、シート抵抗値が５０～５００Ω／□のものを用いることができる。

【0030】

レーザトリミングにより、ＩＴＯ電極１１および引き出し配線１２の生成が完了すると、引き出し配線１２の端部にＦＰＣ１３を圧着して、タッチパネル１０の基板部分が完成する。

【0031】

一方、従来技術では、図４に示す工程となる。まず、図４の４０１に示すように、ＩＴＯ膜が成膜されたガラス基板（ＩＴＯガラス）の洗浄を行う。次に、図４の４０２に示すようにエッチングレジスト（ＥＲ）を印刷し、紫外線（ＵＶ）による完成を行う。その後、図４の４０３に示すように、ＩＴＯのエッチングを行い、ＩＴＯ電極１１を生成する。図４の４０４に示すように、銀（Ａｇ）インクのスクリーン印刷をおこなって引き出し配線１２ｇを生成する。最後に、図４の４０５に示すように、引き出し配線１２ｇの端部にＦＰＣ１３を圧着する。

【0032】

このように、従来技術では、ＩＴＯ電極１１と引き出し配線１２ｇとで異なる材料を用いているため、製造工程が多くなるところ、本実施形態に係るタッチパネル１０では、製造工程を減少させることができる。これにより、従来よりも製造効率を上げ、製造コストを下げることができる。さらに、高価な銀を用いることなく引き出し配線１２を形成することができるので、この点でも製造コストを下げることができる。

【0033】

〔ベゼル例〕
次に、図５を参照して、タッチパネル１０に用いることができるベゼルについて説明する。上述したように、本実施形態にかかるタッチパネル１０は、引き出し配線１２がＩＴＯにより形成されているので、透明である。よって、引き出し配線１２が外部から見えないように、不透明のベゼル等で引き出し配線１２を覆う必要がない。

【0034】

よって、例えば、タッチパネル１０が矩形であれば、図５の５０１に示すように、上辺、右辺、左辺の３辺を透明にし、下辺３０１のみを有色にしたベゼル３０Ａを用いることができる。すなわち、ＦＰＣ１３と重なる下辺３０１のみを不透明にし、上辺、右辺、左辺の３辺を透明にすることにより、当該部分についても映像等を表示することが可能となり、タッチパネル１０の用途を広げることができる。

【0035】

また、図５の５０２に示すように、下辺のうち、ＦＰＣ１３と重なる部分３０２のみを不透明（有色）とし、それ以外の部分も透明にしたベゼル３０Ｂとしてもよい。これにより、ベゼル３０Ａよりも透明となる部分を広げることができ、より、タッチパネル１０の用途を広げることができる。

【0036】

例えば、従来技術では、ベゼル等の枠体が有色のため用いることができなかった自動車のヘッドアップディスプレイに用いることができる。また、アミューズメントセンタの大型ゲーム機等に用いることにより、迫力のある映像、違和感の少ない映像等を提供することが可能となる。また、デジタルサイネージ、医療機器等にも用いることが可能となる。

【0037】

なお、ベゼルの使用は任意であり、タッチパネル１０のタッチ側に配置されるガラス板のうち、下辺に相当する部分、または下辺のうちＦＰＣ１３と重なる部分にのみ、ＦＰＣ１３が外部から見えないように、色が付けられている構成であってもよい。

【0038】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るタッチパネルシステムは、静電容量方式のタッチパネルと、該タッチパネルへ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラと、を含むタッチパネルシステムであって、前記タッチパネルは、絶縁基板上に設けられたセンサ電極、および該センサ電極と外部接続部とを電気接続する引き出し配線を含み、前記センサ電極、および前記引き出し配線は、ＩＴＯ（indium tin oxide）で形成されている。

【0039】

前記の構成によれば、引き出し配線がＩＴＯにより形成されるので、引き出し配線を透明とすることができる。これにより、従来であれば、引き出し配線部分を覆うために、有色の枠部材等が必要であったところ、当該枠部材を透明にすることができ、美感を損ねずにタッチパネルの使用バリエーションを増やすことができる。これにより、タッチパネルの用途を広げることができる。

【0040】

また、センサ電極と引き出し配線との両方をＩＴＯで形成することができるので、それぞれを別の材料で形成する場合と比較して、製造工程を減少させることができる。

【0041】

本発明の態様２に係るタッチパネルシステムは、前記態様１において、前記タッチパネルコントローラは、前記駆動電圧として、ＩＴＯで形成された前記引き出し配線を備える前記タッチパネルが動作する所定値以上の電圧を印加する。

【0042】

前記の構成によれば、タッチパネルコントローラからの駆動電圧を所定値以上とするので、引き出し配線にＩＴＯを用いることにより、配線の抵抗値が上がる場合でも、適切にタッチパネルにおけるタッチ位置の検出を行うことができる。

【0043】

本発明の態様３に係るタッチパネルシステムは、前記態様１または２において、前記センサ電極および前記引き出し配線は、膜厚が第１範囲にあるＩＴＯ膜により形成されている。

【0044】

本願発明者らは、ＩＴＯ膜を膜厚の第１範囲とすることにより、タッチパネルとしての機能を失うことなく、引き出し配線をＩＴＯにより形成することができることを発見した。よって、ＩＴＯ膜を膜厚の第１範囲とすることにより、タッチパネルとしての機能を失うことなく、引き出し配線をＩＴＯにより形成することができる。ここで、第１範囲とは、２０～４０ｎｍである。

【0045】

本発明の態様４に係るタッチパネルシステムは、前記態様１～３の何れかにおいて、前記センサ電極および前記引き出し配線は、ともにレーザトリミングにより同層のＩＴＯ膜に形成されている。

【0046】

センサ電極および引き出し配線をともにレーザトリミングにより形成することにより、同じ工程でセンサ電極および引き出し配線の両方を形成することができる。また、エッチングと比較して少ない工程でセンサ電極および引き出し配線を形成することができる。

【0047】

本発明の態様５に係るタッチパネルシステムは、前記態様１～４の何れかにおいて、前記タッチパネルの辺を覆う枠体を備え、前記枠体は、前記外部接続部と重なる部分が不透明である。

【0048】

前記の構成によれば、外部接続部と重なる部分以外は不透明ではない、すなわち、透明とすることができるので、従来の有色のベゼルを使用する場合と比較して、タッチパネルの用途を広げることができる。

【0049】

本発明の態様６に係るタッチパネルの製造方法は、静電容量方式のタッチパネルの製造方法であって、ＩＴＯ膜が成膜されたガラス基板に対し、レーザトリミングによりＩＴＯ膜を取り除いて、ＩＴＯ電極および引き出し配線を形成する工程と、前記引き出し配線と、前記タッチパネルへ駆動電圧を印加するタッチパネルコントローラとを電気接続するための外部接続部を前記引き出し配線の端部に圧着する工程と、を含む。

【0050】

前記の方法によれば、引き出し配線がＩＴＯにより形成されるので、引き出し配線を透明とすることができる。これにより、従来であれば、引き出し配線部分を覆うために、有色の枠部材等が必要であったところ、当該枠部材を透明にすることができ、美感を損ねずにタッチパネルの使用バリエーションを増やすことができる。これにより、タッチパネルの用途を広げることができる。

【0051】

また、センサ電極と引き出し配線との両方をＩＴＯで形成することができるので、それぞれを別の材料で形成する場合と比較して、製造工程を減少させることができる。

【0052】

本発明の態様７に係るタッチパネルの製造方法は、前記態様６において、前記のセンサ電極および引き出し配線を形成する工程では、該センサ電極および該引き出し配線を、同じ波長、出力、周波数、および走査数を有するレーザによりトリミングして形成する。

【0053】

本願発明者らは、レーザの波長、出力、周波数、および走査数を特定すれば、レーザトリミングにより、適切に引き出し配線を形成できることを発見した。よって、特定の波長、出力、周波数、および走査数のレーザによりレーザトリミングを行うことで、ＩＴＯ膜に、適切に引き出し配線およびセンサ電極を形成できる。ここで、特定の波長とは１０６２ｎｍまたはこの近傍であり、特定の出力とは８～１５Ｗであり、特定の周波数とは４００～６００ｋＨｚであり、特定の走査数とは１Ｐａｓｓである。

【0054】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0055】

１ タッチパネルシステム
１０ タッチパネル
１１ ＩＴＯ電極（センサ電極）
１２ 引き出し配線
１３ ＦＰＣ（外部接続部）
２０ タッチパネルコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】