JP3551310B2 - 表示装置用タッチパネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の表示装置の表示面側に近接配置され、操作者がその表示面に表示された情報に基づいて表示面に対応するパネル面の所望位置をペンや指で押圧することにより、その押圧位置に応じた所定の信号を発生する表示装置用タッチパネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のタッチパネルは、表示装置の表示面に対応する領域を、情報表示と情報入力の双方に利用できることから、当該領域の利用率が高められ、小型の情報処理装置や通信機器、特に携帯型の通信端末機等において、その需要が益々高まってきている。
【０００３】
図４は、従来のこの種のタッチパネル（特開２０００−１８７１９７号公報中の図２に示されたタッチパネル）の断面図である。
この図に示すように、タッチパネル１０は、基本的には複数の絶縁性ドットスペーサ１１を挟んで対向配置された一対の抵抗体層（第１及び第２の抵抗体層）１２，１３と、抵抗体層保護用の平板状の透明なガラス板１６とを備える。第２の抵抗体層１３は、ガラス板１６上に積層されており、タッチパネル１０は、このガラス板１６側を表示装置３０の表示面側に向けて当該表示装置３０に近接配置される。
【０００４】
このような構成において、第１の抵抗体層１２の外面を押圧すると、その押圧された第１の抵抗体層１２部分が、そこに対向する第２の抵抗体１３層部分に接触し、その接触位置（押圧位置）に応じた信号を発生する。
実際には、第１の抵抗体層１２の外面にも抵抗体層保護用の透明な層、例えば透明フィルム（ＰＥＴフィルム等）１５が積層されるので、押圧操作はこの透明フィルム１５上で行われる。
なお、第１及び第２の抵抗体層１２，１３相互は、それらの周辺部分でシール材１４によって結合され、防塵、防水が図られている。
【０００５】
ところで上記表示装置３０には、表示面を明るく照らして見やすくするために、ライトユニットが付設される。ライトユニットとしては、最近は表示面の表側（表示面側）から光を当てるフロントライトユニット２０が多用されている。
【０００６】
上掲図４は、このようなフロントライトユニット２０を備えた表示装置３０に組み付けられたタッチパネル１０を示している。
図４に示すように、フロントライトユニット２０は、表示装置３０の表示面側に導光板２２を配置し、その側方に位置する光源２１からの光を、導光板２２を通して表示装置３０の表示面に向けて照射する。表示面に達した光は、その表示面で反射し、導光板２２及びタッチパネル１０を透過して外方に向かい（図中、波線矢印参照）、表示面の表示内容を視認可能とする。
上記のように導光板２２は、側方からの光を下方の表示装置３０の表示面に向けて照射するため、当該表示装置３０の表示面側とは反対側の面に、各稜線が相互に平行なプリズムアレイが形成されている。
【０００７】
しかし図４に示す従来技術では、タッチパネル１０とフロントライトユニット２０とは各々別個独立に構成されているため、これらを表示装置３０に組み付けた場合に全体の厚さ（奥行寸法）Ｄが増大するという問題があった。また、導光板２２がガラス板１６に直接接触するため、タッチパネル１０に振動や衝撃が加わったときにガラス板１６で導光板２２を損傷し、あるいは破損させるという問題もあった。
【０００８】
そこで図５に示すように、タッチパネル１０の第２の抵抗体層１３を導光板２２のプリズムアレイ形成面に密着配置した表示装置用タッチパネル（上掲公報中の図１に示されたタッチパネル）が出現した。
これによると、フロントライトユニット２０の導光板２２及びタッチパネル１０の第２の抵抗体層１３間の介在物（図４のガラス板１６）がなくなり、タッチパネル１０とフロントライトユニット２０とが一体化されるので、これらを表示装置３０に組み付けた場合に全体の厚さＤを減少させ得る。また、図４のガラス板１６がなくなるので、タッチパネル１０に振動や衝撃が加わったときにガラス板で導光板２２を損傷させ、あるいは破損させるという問題もなくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示す従来技術にあっては次のような問題が生じた。
すなわち、上記のように第２の抵抗体層１３が導光板２２のプリズムアレイ形成面に密着しているので、第１の抵抗体層１２との対向面も導光板２２のプリズムアレイ形成面と同様に凹凸面となっており、その凹凸面と第１の抵抗体層１２の面（平坦面）との間に絶縁性ドットスペーサ１１が介在することになる。
【００１０】
このため、タッチパネル操作面（透明フィルム１５の表面）上の各位置における抵抗値のリニアリティの確保が困難となり、得られる位置情報に誤差が生じやすくなる。
また、タッチパネル１０を構成する各絶縁性ドットスペーサ１１を第２の抵抗体層１３上に、均一高さに配置することも難しく、タッチパネル操作面をなす透明フィルム１５が波打ったり、表示品質を劣化させたりしている。
更に、タッチパネル１０の長期にわたる使用により、導光板２２のプリズムアレイ形成面の凸部や導光板を覆う第２の抵抗体層１３の凸部に損傷が生じやすく、耐久性に劣る等の問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたもので、表示装置に組み付けた場合に全体の厚さを余り増大させず、また、タッチパネルに振動等が加わったときに導光板を損傷等させることもなく、その一方で、得られる位置情報に誤差を生じさせることがなく、また、タッチパネル操作面の波打や表示品質の劣化もなく、優れた耐久性を有しながら、導光板につき本来の反射機能を損なわないようにした表示装置用タッチパネルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の絶縁性ドットスペーサを挟んで対向配置された一対の抵抗体層のうちの一方の抵抗体層が平板状の透光性硬質板体上に積層され、この透光性硬質板体側を表示装置の表示面側に向けて当該表示装置に近接配置され、他方の抵抗体層の外面を押圧することによりその押圧位置に応じた信号を発生する表示装置用タッチパネルであって、光源と、この光源からの光を前記表示装置の表示面に向けて照射させるために、各稜線が相互に平行なプリズムアレイが前記表示装置の表示面側とは反対側の面に形成された導光板とを有するフロントライトユニットを設け、前記導光板は、ゲル状又は液状の透光性物質からなる、弾性を有するスペーサを挟んで前記透光性硬質板体の外面側に一体化されるとともに、前記導光板のプリズムアレイ形成面には透光性低屈折率物質層が密着形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記透光性低屈折率物質層の厚みが数μｍであることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記透光性低屈折率物質層がＳｉＯ _２ であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面を用いて説明するが、それに先立ち参考例について述べる。
図１は、表示装置用タッチパネルの第１参考例を示す断面図である。
この図に示すように、第１参考例のタッチパネル１０は、基本的には、複数の絶縁性ドットスペーサ１１を挟んで対向配置された一対の抵抗体層、例えばＩΤＯ膜（第１及び第２のＩΤＯ膜）１２，１３と、ＩΤＯ膜保護用の平板状の透光性硬質板体、例えば透明なガラス板１６とを備える。第２のＩΤＯ膜１３はガラス板１６上に積層されており、タッチパネル１０は、このガラス板１６側を表示装置、ここでは液晶表示装置３０の表示面側に向けて当該表示装置３０に近接配置される。
【００１７】
このような構成において、第１のＩΤＯ膜１２の外面を押圧すると、その押圧された第１のＩΤＯ膜１２部分が、そこに対向する第２のＩΤＯ膜１３部分に接触し、その接触位置（押圧位置）に応じた信号を発生する。
実際には、第１のＩΤＯ膜１２の外面にもＩΤＯ膜保護用の透光性を有する層、ここではＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１５が積層されるので、押圧操作はこのＰＥＴフィルム１５上で行われる。
なお、第１及び第２のＩΤＯ膜１２，１３相互は、それらの周辺部分でシール材１４によって結合され、防塵、防水が図られている。
【００１８】
以上の基本的な構成は、図４に示す従来技術と特に変わるところはないが、この第１参考例では、光源２１と、この光源２１からの光を上記表示装置３０の表示面に向けて照射させる導光板２２とを有するフロントライトユニット２０の前記導光板２２が、弾性を有する厚さ３０〜４０μｍ程度のスペーサ１７を挟んで上記ガラス板１６の外面側に一体化されている。
弾性を有するスペーサ１７としては、この第１の実施形態では複数の弾性体ドットスペーサ１７ａが用いられている。この複数の弾性体ドットスペーサ１７ａは、例えばシリコン系の合成樹脂をガラス板１６の外面上に各々所定間隔おいて印刷により形成される。
【００１９】
この表示装置用タッチパネル１０の導光板２２（フロントライトユニット２０）との一体化は、ガラス板１６及び導光板２２相互をそれらの周辺部分で結合する両面テープや樹脂材からなる接合材１８でなされている。この接合材１８は、同時にガラス板１６及び導光板２２相互間への防塵、防水をも行っている。
【００２０】
なお導光板２２の、表示装置３０の表示面側とは反対側の面に、各稜線が相互に平行なプリズムアレイが形成されており、光源２１からの光を表示装置３０の表示面に向けて照射させる。
このような導光板２２により、光源２１からの光を表示装置３０の表示面に向けて照射（反射）させるためには、導光板２２の屈折率（光の屈折率をいう。本明細書において同じ。）をｎ１とし、その導光板２２の、表示装置３０の表示面側とは反対側の面（プリズムアレイ形成面）に接する媒質の屈折率をｎ２としたとき、ｎ１＞ｎ２の関係を満たさなければならない。
【００２１】
ここで導光板２２は、例えば透明なアクリル樹脂で形成されていてｎ１＝１．５程度であり、また上記媒質は、第１参考例では弾性を有するドットスペーサ相互間の空気であってｎ２＝１であり、ｎ１＞ｎ２の関係を満たす。
したがって光源２１からの光は、導光板２２内を透過しプリズムアレイ形成面で表示装置３０の表示面に向けて反射され、当該表示面に照射される。表示面に達した光は、その表示面で反射し、導光板、弾性を有するドットスペーサ１７ａ相互間の空気の層及びタッチパネル１０を透過してタッチパネル外方に向かい（図中、波線矢印参照）、表示面の表示内容を視認可能とする。
【００２２】
図２は、表示装置用タッチパネルの第２参考例を示す断面図である。この図２において、図１と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。この第２参考例では、導光板２２（フロントライトユニット２０）との一体化に当たって当該導光板２２とガラス板１６との間に設けられる、弾性を有するスペーサ１７として、ゲル状又は液状の透光性低屈折率物質、例えばシリコンゴム等の透明低屈折率ゲル状物質１７ｂが用いられている。ここで「低屈折率」とは、導光板２２の屈折率ｎ１（＝１．５程度）に満たない屈折率をいい、ｎ１との差が大きいことが好ましい。
【００２３】
第２参考例において、導光板２２のプリズムアレイ形成面に接する媒質（屈折率＝ｎ２）は、透明低屈折率ゲル状物質１７ｂである。
したがってこの第２参考例によっても、上掲ｎ１＞ｎ２の関係を満たし得、光源２１からの光は、導光板２２内を透過しプリズムアレイ形成面で表示装置３０の表示面に向けて反射され、当該表示面に照射される。表示面に達した光は、その表示面で反射し、導光板２２、透明低屈折率ゲル状物質１７ｂの層及びタッチパネル１０を透過してタッチパネル外方に向かい（図中、波線矢印参照）、表示面の表示内容を視認可能とする。
【００２４】
この第２参考例では、弾性を有するスペーサ１７として、上述第１参考例における複数の弾性体ドットスペーサ１７ａに代えてゲル状又は液状の透光性低屈折率物質、ここでは透明低屈折率ゲル状物質１７ｂが用いられているので、複数の弾性体ドットスペーサ１７ａにおけるようなガラス板１６への印刷等は不要となる。
【００２５】
図３は、本発明による表示装置用タッチパネルの一実施形態を示す断面図である。この図３において、図１及び図２と同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この実施形態では、導光板２２（フロントライトユニット２０）との一体化に当たって当該導光板２２とガラス板１６との間に設けられる、弾性を有するスペーサ１７として、ゲル状又は液状の透光性物質、例えばシリコンゴム等の透明ゲル状物質１７ｃが用いられている。また、導光板２２のプリズムアレイ形成面（ガラス板１６との対向面）には透光性低屈折率物質層、例えばＳｉＯ_２等の透明低屈折率物質の膜１９が厚さ数μｍで密着形成されている。
【００２６】
この実施形態において、導光板２２のプリズムアレイ形成面に接する媒質（屈折率＝ｎ２）は、透明低屈折率物質の膜１９である。
したがってこの実施形態によっても、上掲ｎ１＞ｎ２の関係を満たし得、光源２１からの光は、導光板２２内を透過しプリズムアレイ形成面で表示装置３０の表示面に向けて反射され、当該表示面に照射される。表示面に達した光は、その表示面で反射し、導光板２２、透明低屈折率物質の膜１９、透明ゲル状物質１７ｃの層及びタッチパネル１０を透過してタッチパネル外方に向かい（図中、波線矢印参照）、表示面の表示内容が視認可能となる。
【００２７】
この実施形態では、弾性を有するスペーサ１７として、上述第１参考例における複数の弾性体ドットスペーサ１７ａに代えてゲル状又は液状の透光性物質、ここでは透明ゲル状物質１７ｃが用いられているので、複数の弾性体ドットスペーサ１７ａにおけるようなガラス板１６への印刷等は不要となる。
【００２８】
また、導光板２２のプリズムアレイ形成面に接する媒質（屈折率＝ｎ２）は、透明低屈折率物質の膜１９であり、これによって上掲ｎ１＞ｎ２の関係を満たし得る。したがって、弾性を有するスペーサ１７として用いるゲル状又は液状の透光性物質（透明ゲル状物質１７ｃ）の選択にあったっては、その屈折率を考慮に入れる必要がなくなり、選択幅が広がる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、基本的には絶縁性ドットスペーサを挟んで対向配置された一対の抵抗体層のうちの一方の抵抗体層を平板状の透光性硬質板体上に積層した、図４に示す従来技術と同様の構成であるので、同構成による利点を有し、かつ図５に示す従来技術の問題点が解消される。
すなわち、絶縁性ドットスペーサの押圧される側の抵抗体層は平板状の透光性硬質板体上に積層されることになるので、タッチパネル操作面（透明フィルム表面）上の各位置における抵抗値のリニアリティは充分確保され、得られる位置情報の精度を低下させることはない。
また、タッチパネルを構成する各絶縁性ドットスペーサを第２の抵抗体層上に、均一高さに配置することが極めて容易となり、タッチパネル操作面をなす透明フィルム（ＰＥＴフィルム等）が波打つこともなく、表示品質の劣化も生じない。
更に絶縁性ドットスペーサは、平板状の透光性硬質板体上に積層された抵抗体層上面、すなわち平坦面に押圧されることになり、導光板や第２の抵抗体層の損傷を生じさせることがなく、耐久性に優れる。
【００３０】
一方、本発明では、フロントライトユニットの導光板を透光性硬質板体の外面側に一体化して組み立てるようにしたので、従来のように、タッチパネル単体での搬送等における振動等に対する強度は必要でなくなり、透光性硬質板体の厚さそのものを従来の０．４ｍｍ程度に対し、その１／２〜１／３の厚さにすることが可能となり、一体化構成による利点を有し、図４に示す従来技術の問題点が解消される。
すなわち、本発明のタッチパネルとフロントライトユニットとを表示装置に組み付けた場合の全体の厚さ（奥行寸法）Ｄを小さくし得る。また、導光板は弾性を有するスペーサを挟んで一体化しているので、ガラス板等の透光性硬質板体に直接接触することはなく、タッチパネルに振動や衝撃が加わったときに透光性硬質板体で導光板を損傷し、あるいは破損させることもない。
更に本発明においては、弾性を有するスペーサにゲル状又は液状の透光性物質を用いたので、透光性硬質板体への、弾性を有するスペーサの印刷等が不要となる。また、導光板のプリズムアレイ形成面に、透光性低屈折率物質層を密着形成したので、弾性を有するスペーサが低屈折率物質でない場合でも、上掲ｎ１＞ｎ２の関係を満たし得（導光板の本来の反射機能を損なわせることはなく）、弾性を有するスペーサとして用いるゲル状又は液状の透光性物質の選択幅が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示装置用タッチパネルの第１参考例を示す断面図である。
【図２】表示装置用タッチパネルの第２参考例を示す断面図である。
【図３】本発明の表示装置用タッチパネルの一実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の表示装置用タッチパネルの断面図である。
【図５】第２の抵抗体層をフロントライトユニットの導光板の表面に密着配置した従来の表示装置用タッチパネルの断面図である。
【符号の説明】
１０ 表示装置用タッチパネル
１１ 絶縁性ドットスペーサ
１２，１３ 第１，第２の抵抗体層（ＩΤＯ膜）
１６ 平板状の透光性硬質板体（ガラス板）
１７ 弾性を有するスペーサ
１７ａ 弾性体ドットスペーサ
２０ フロントライトユニット
２１ 光源
２２ 導光板
３０ 表示装置（液晶表示装置）

Claims (3)

1. 複数の絶縁性ドットスペーサを挟んで対向配置された一対の抵抗体層のうちの一方の抵抗体層が平板状の透光性硬質板体上に積層され、この透光性硬質板体側を表示装置の表示面側に向けて当該表示装置に近接配置され、他方の抵抗体層の外面を押圧することによりその押圧位置に応じた信号を発生する表示装置用タッチパネルであって、
   光源と、この光源からの光を前記表示装置の表示面に向けて照射させるために、各稜線が相互に平行なプリズムアレイが前記表示装置の表示面側とは反対側の面に形成された導光板とを有するフロントライトユニットを設け、
   前記導光板は、ゲル状又は液状の透光性物質からなる、弾性を有するスペーサを挟んで前記透光性硬質板体の外面側に一体化されるとともに、前記導光板のプリズムアレイ形成面には透光性低屈折率物質層が密着形成されていることを特徴とする表示装置用タッチパネル。
2. 前記透光性低屈折率物質層の厚みが数μｍであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置用タッチパネル。
3. 前記透光性低屈折率物質層がＳｉＯ _２ であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置用タッチパネル。

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