JP7062929B2

JP7062929B2 - タッチパネル

Info

Publication number: JP7062929B2
Application number: JP2017230306A
Authority: JP
Inventors: 忍角; 政之高橋; 航大久保; 正則坂本
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019101630A

Description

本発明は、表示装置の表示画面上に装着されて表示内容に対応して指示体の指示位置を検出する静電容量方式のタッチパネルに関する。

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。タッチパネル機能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ある。このような表示装置は、特に小型のノートパソコンや、タブレット、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。

図５は、一般的なスマートフォン１００の鳥瞰図である。スマートフォン１００は、外観を構成するフレーム（ケース、ハウジングと呼ばれる場合もある）からなる筐体４２を備え、筐体４２内には、表示パネル、プリント基板（ＰＣＢ）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）４４において画像表示を行い、表示エリア４４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タッチセンサ領域４３が配置されている。スマートフォン１００の一端部４１には、アンテナ、スピーカー、カメラ、各種センサ等の付属機器が設けられる。

図６は、従来のタッチパネル５０の全体的な構成を例示する鳥瞰図である。フィルム基材５１の表裏両側の面には、Ｘ方向に延びる配線パターンからなるドライブ電極５２がＹ方向に並び、Ｙ方向に延びる配線パターンからなるセンシング電極５３がＸ方向に並んでいる。各々のドライブ電極５２とセンシング電極５３からは、タッチセンサ用の引き出し配線５４、５５（図示の都合上、一部の線を省略している）が引き出され、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５６に接続している。ＦＰＣ５６の配線の一方は異方性導電膜により引き出し配線５４、５５に接続され、他方はスマートフォンの筐体内にある、駆動回路が載ったＰＣＢ（不図示）に接続されている。

近年、タッチパネルのタッチエリア領域やタッチエリア以外の領域に、アンテナ、各種センサ、カメラ、スピーカー等、様々な機能を持つ機能素子を形成して多機能化することが検討されている（特許文献１、２など）。例えば、無線用のＷｉＦｉアンテナをタッチパネル上に配線パターンと同じ材料で同時に形成する。しかしながら、現状、信号を外部に引き出すための構造としてはＦＰＣが唯一の手段となっているため、アンテナの信号を外部に引き出すためにもＦＰＣ接続が必要となる。図６では、機能素子パターン５７－１と５７－２の引き出し配線５８－１、５８－２がタッチセンサ用の引き出し配線５４、５５と同じくＦＰＣ５６に接続している。

前記のように機能素子用のＦＰＣをタッチセンサ用のＦＰＣと共用すると、引き出し配線５８－１、５８－２ために周辺に空間が必要となりタッチパネルの小型化を阻害する要因となるとともに、タッチエリア４４の周辺や近傍へ機能素子を配置する自由度が小さくなる。一方で、機能素子用のＦＰＣをタッチセンサ用ＦＰＣとは別とすると、ＦＰＣ全体で占める面積が大きくなり、やはり小型化を阻害する要因となる。

また、外部回路に対して接続を行う電極材料としてタッチパネルの配線材料であるＩＴＯやＣｕをそのまま使用すると、ＩＴＯは高抵抗であるため電流が流れる機能素子に使用することは不適当であり、また銅の場合は表面にＣｕ_２ＯやＣｕＯ等の酸化銅ができるため接触抵抗が大きくなり、そのままでは電極として使用しづらいという問題がある。

特開２０１１－００２９４８号公報特開２０１６－１８４２７７号公報

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、タッチセンサ以外の機能素子を備えていても、小型化を実現しつつ良好なオーミックコンタクト（直線的な電圧－電流特性）を有する電極構造体であるタッチパネルを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るタッチパネルの一態様は、
基材上に設けられ、接続端子を有しタッチセンサ以外の機能を発揮する機能素子と、
前記接続端子に接続される電極構造体と、を備え、
前記電極構造体は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を備え、
前記ＦＰＣは、第１面及び該第１面の反対側の面である第２面に電極が設けられており、各面における電極はスルーホールを介して相互に電気的接続されていることを特徴とする。

前記第１面の電極は、前記機能素子の接続端子と、電気的に接続されていることが好ましい。

前記第２面の電極は金（Ａｕ）めっきされていることが好ましい。

前記第１面の電極は、平面視で面積の半分以上が前記機能素子の接続端子と、異方性導電膜にて接続されていることが好ましい。

前記ＦＰＣは、ポリイミドからなり、前記第１面は、前記第１面の電極以外の部分はポリイミドが露出していることが好ましい。

前記ＦＰＣの前記第２面の電極は、平面構造若しくはバンプ構造であることが好ましい。

前記電極構造体は、前記ＦＰＣの代替として金属プレートを備え、
前記金属プレートは、銀ペーストまたは低融点ハンダにより前記機能素子の接続端子に接続されていることが好ましい。

さらに、前記金属プレートの、少なくとも前記機能素子の接続端子と接続しない側の面は、金（Ａｕ）めっきされていることが好ましい。

本発明によれば、タッチセンサ以外の機能素子を備えていても、小型化を実現しつつ、良好なオーミックコンタクト（直線的な電圧－電流特性）を有する電極構造体であるタッチパネルが得られる。

本発明のタッチパネルの全体的な構成を例示する鳥瞰図である。本発明のタッチパネルの第１実施形態に係る、電極構造体の（ａ）模式断面図、（ｂ）模式平面図である。本発明のタッチパネルの第２実施形態に係る、電極構造体の模式断面図である。本発明のタッチパネルの第３実施形態に係る、電極構造体の模式断面図である。一般的なスマートフォンの鳥瞰図である。従来のタッチパネルの全体的な構成を例示する鳥瞰図である。

以下、本発明の実施形態に係るタッチパネルについて図面を用いて説明する。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。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態のタッチパネルの全体的な構成を例示する鳥瞰図である。タッチパネル１０には、ＰＥＴフィルムからなる基材１上に機能素子パターン７－１、７－２が形成されている。機能素子パターン７－１、７－２は、タッチセンサ以外のアンテナや各種センサの機能を有する。機能素子パターン７－１、７－２は、電極構造体Ｅ１、Ｅ２を備えている。

図２は、本発明のタッチパネルの第１実施形態に係る、電極構造体Ｓ－１の（ａ）模式断面図、（ｂ）模式平面図である。電極構造体Ｓ－１は、ポリイミド１２を基材とするフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１１を有する。ＦＰＣ１１は、ポリイミド１２の両面にパターニングされた電極１３、１４を有する。ここで、説明の便宜上、ＦＰＣ１１において、電極１３が設けられた面を第１面、電極１４が設けられた面を第２面と記載する。なお、電極１３、１４は平面構造である。本実施形態の電極構造体Ｓ－１はＦＰＣ１１の基材としてポリイミド１２を用いているので、外部接続のための機械的な強度を有することができる。

ＦＰＣ１１の基材１側には、Ｃｕなどでできた機能素子パターン７－１、７－２（図１参照）の接続端子７ｅがある。ＦＰＣ１１の第１面の電極１３は、機能素子パターン７－１、７－２の接続端子７ｅと、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）等の異方性導電膜１５により接続される。ここで、異方性導電膜１５は、ＦＰＣ１１の第１面の電極１３と機能素子パターン７－１、７－２の接続端子７ｅとがＺ方向に電気的に接続し、第１面の電極１３がＸ－Ｙ平面内では絶縁性を保つために用いられる。

ＦＰＣ１１の第１面の電極１３と第２面の電極１４はスルーホール１６を介して接続されている。これにより、電極構造体Ｓ－１は、機能素子パターン７－１、７－２の接続端子７ｅから、異方性導電膜１５、ＦＰＣ１１の第１面の電極１３、スルーホール１６、ＦＰＣ１１の第２面の電極１４にわたって電気的に接続される。そして、第２面の電極１４から外部回路の端子、例えば凸型端子に接続を行うことができる。外部回路の端子として
は、例えばスマートフォンであればハウジング内部に形成された電気的接点等が挙げられる。

ＦＰＣ１１の第２面の電極１４は金属材によりめっきされている。これにより、外部接続端子との低い接触抵抗と良好なオーミックコンタクトをもつことができる。なお、本実施形態では、金属材として金（Ａｕ）を採用する。金であれば、酸化することがないため、接触時に発生する抵抗を抑え、高い信頼性を得ることができる。なお費用削減の観点を重視するのであれば、金の代替としてスズやニッケルを使用することも可能である。

図２（ｂ）は電極構造体Ｓ－１の平面図を示している。ＦＰＣ１１の第１面の電極１３は、平面視で面積の半分以上が機能素子の接続端子７ｅと、異方性導電膜１５にて接続されている。これにより、ＦＰＣ１１の第１面の電極１３と機能素子パターン７－１、７－２の接続端子７ｅとが、異方性導電膜１５により、Ｚ方向に十分な電気的接続を取ることができる。

また、本実施形態のＦＰＣ１１の第１面における電極１３以外の部分は、ポリイミド１２が露出している。これにより、ポリイミド１２により非導通部の絶縁性を確保することが可能になる。また、ポリイミド１２は接続端子７ｅが存在しない部分では、金属部分を介さず異方性導電膜１５のみを介してＰＥＴからなるフィルム基材１と接着することになる。よって、外部回路と接続するための接着力が得られるとともに、機械的な強度が確保される。

本実施形態において、ＦＰＣ１１の第２面には１組の電極１４が設けられている。また、ＦＰＣ１１の第１面には複数の電極１３が設けられている。各電極１４は、複数の電極１３が、スルーホールを介して接続されている。これはＦＰＣ１１の第１面の電極１３を複数に分割し、電極１３が存在しない部分では、前記と同様に、金属部分を介さず異方性導電膜１５のみを介してポリイミド１２とＰＥＴからなるフィルム基材１が接着するようにするためである。

図３は、本発明のタッチパネルの第２実施形態に係る、電極構造体Ｓ－２の断面図である。第２実施形態に係る電極構造体Ｓ－２では、ＦＰＣ１１の第２面の電極は、第１実施形態に係る電極構造体Ｓ－１のような平面構造ではなく、バンプ電極１７となっている。つまり、図２に示す第１実施形態に係る電極構造体Ｓ－１では、凸型の外部接続端子に対し第２面の電極１４を平面構造にして接続を行う構成であった。これに対し、電極構造体Ｓ－２では第２面の電極をバンプ構造とし、外部の接続端子をフラットな構造にすることで、例えばＰＣＢとの接続も可能としている。

図４は、本発明のタッチパネルの第３実施形態に係る、電極構造体Ｓ－３の断面図である。第３実施形態に係る電極構造体Ｓ－３は、ＰＥＴフィルムを基材１とすることは同じであるが、第１、第２の各実施形態に係る電極構造体Ｓ－１、Ｓ－２とは異なり、金属プレート１８を備え、金属プレート１８の一方の面が機能素子パターン７－１、７－２の接続端子７ｅと銀ペースト若しくは低融点ハンダにて直接接続している。このように金属プレート１８を接続部にすることで、機械的な強度を一層高めて外部接続端子に接続することができる。

金属プレート１８の、少なくとも機能素子パターン７－１、７－２の接続端子７ｅと接続しない側の面、すなわち外部接続端子に接続する側の面は金（Ａｕ）めっきされていることが好ましい。これは、外部接続端子との低い接触抵抗と、良好なオーミックコンタクトをもつためである。

以上説明したように、本発明のタッチパネルでは、タッチパネル上の電極構造体内のＦＰＣ若しくは金属プレートを介して外部回路との接続を行うので、従来のように、機能素子の接続端子との接続のために、外部にＦＰＣの一部を引き出す必要がなく、タッチパネルの小型化が阻害されない。また、機能素子パターンの近傍に電極構造体を配置するので、駆動回路との距離を短くしたり、電極構造体から同軸ケーブル等の専用の配線で駆動回路まで配線できるため、外部回路との接続が確実で容易となる。

１０、５０・・・タッチパネル
１、５１・・・・フィルム基材
２、５２・・・・ドライブ電極
３、５３・・・・センシング電極
４、５４・・・・ドライブ電極の引き出し配線
５、５５・・・・センシング電極の引き出し配線
６、５６・・・・ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
７－１、７－２、５７－１、５７－２・・・機能素子パターン
５８－１、５８－２・・・・機能素子の引き出し配線
Ｅ１、Ｅ２・・・電極構造体
Ｓ－１・・・・・第１実施形態のタッチパネルに係る電極構造体
Ｓ－２・・・・・第２実施形態のタッチパネルに係る電極構造体
Ｓ－３・・・・・第３実施形態のタッチパネルに係る電極構造体
７ｅ・・・・・・機能素子接続端子
１１・・・・・・ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１２・・・・・・ポリイミド
１３・・・・・・第１面の電極
１４・・・・・・第２面の電極
１５・・・・・・異方性導電膜
１６・・・・・・スルーホール
１７・・・・・・バンプ電極
１８・・・・・・金属プレート
１９・・・・・・銀ペーストまたは低融点ハンダ
４１・・・・・・スマートフォン一端部
４２・・・・・・筐体
４３・・・・・・タッチセンサ領域
４４・・・・・・表示エリア
１００・・・・・スマートフォン

Claims

基材上に設けられ、タッチセンサ以外の機能を発揮する機能素子を備え、
前記機能素子は、接続端子と、電極構造体と、を備え、
前記電極構造体は、前記接続端子に積層された状態で接続されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を備え、
前記ＦＰＣは、タッチセンサ用のＦＰＣとは別個独立し、第１面及び該第１面の反対側の面である第２面に電極が設けられており、各面における電極はスルーホールを介して相互に電気的接続されていることを特徴とするタッチパネル。
前記第１面は、該第１面に設けられた前記電極以外の部分も前記基材に接着されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
前記第１面の電極は、前記機能素子の接続端子と、電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタッチパネル。
前記第２面の電極は金（Ａｕ）めっきされていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
前記第１面の電極は、平面視で面積の半分以上が前記機能素子の接続端子と、異方性導電膜にて接続されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
前記ＦＰＣは、ポリイミドからなり、前記第１面は、前記第１面の電極以外の部分はポリイミドが露出していることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のタッチパネル。
前記ＦＰＣの前記第２面の電極は、平面構造若しくはバンプ構造であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のタッチパネル。
前記電極構造体は、前記ＦＰＣの代替として金属プレートを備え、前記金属プレートは、銀ペーストまたは低融点ハンダにより前記機能素子の接続端子に接続されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のタッチパネル。