JP2016045684A - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】センサエリア以外のエリアを削減し、小型化を可能とする。
【解決手段】第１の方向に配列された第１のセンサ電極３１と、第１のセンサ電極３１同士を接続する第１の接続電極３２とからなる第１の電極列３３が複数並列配置されてなる第１のセンサパターン３０と、第１の方向と交差する第２の方向に配列された第２のセンサ電極４１と、第２のセンサ電極４１同士を接続する第２の接続電極４２とからなる第２の電極列４３が複数並列配置されてなり、第１のセンサパターン３０とマトリクスを構成する第２のセンサパターン４０と、各第１の電極列３３から第２の方向に引き出された第１の信号配線６０と、各第２の電極列４３から第２の方向に引き出された第２の信号配線７０を備え、第１の信号配線６０は第１のセンサ電極３１に重なって配線され、第１のセンサ電極３１との間に接続部を除き、絶縁層５０が介在される。
【選択図】図１

Description

この発明は投影型の静電容量式タッチパネルに関する。

図９はこの種の静電容量式タッチパネルの従来例として特許文献１に記載されている構成を示したものであり、透明基材１１上に第１の電極１２、第２の電極１３、第１の接続部１４、第２の接続部１５、絶縁層１６及び取出配線１７が形成されている。

複数の第１の電極１２はＸ方向に直線状に並べられ、それぞれが第１の接続部１４で連結されて第１の電極列が構成されており、この第１の電極列が透明基材１１上に平行に複数並べられている。また、複数の第２の電極１３がＸ方向と直交するＹ方向に直線状に並べられ、それぞれが第２の接続部１５で連結されて第２の電極列が構成されており、この第２の電極列が透明基材１１上に平行に複数並べられている。

第１の電極列と第２の電極列は、第１の接続部１４と第２の接続部１５が重なるように交差して配されており、これにより第１の電極１２と第２の電極１３とは透明基材１１上に格子状に配置されている。第１の接続部１４と第２の接続部１５との間には絶縁層１６が介装されている。

取出配線１７は第１の電極列と第２の電極列にそれぞれ接続されて透明基材１１上に形成されており、第１の電極１２、第２の電極１３と図示しない制御回路とが取出配線１７により接続される。

上記のような構成を有する静電容量式タッチパネルは、透明基材１１上に、第２の接続部１５及び絶縁層１６を形成した後に、第１の電極１２、第２の電極１３、第１の接続部１４及び取出配線１７を同時に形成することにより製造されている。第１の電極１２及び第２の電極１３は細線パターンで形成されたメッシュ構造の電極となっている。

特開２０１４−８５７７１号公報

図９に示したような構成を有する従来の投影型の静電容量式タッチパネルでは、外部回路との接続用の取出配線１７（信号配線）が第１の電極１２と第２の電極１３が格子状に配置されているセンサエリアの外側にセンサエリアを囲むように配線されているため、センサエリア以外のエリア（配線エリア）がかなり必要であり、このような配線エリアを必要とする分、小型化が阻害されるものとなっていた。

この発明の目的はこの問題に鑑み、センサエリア以外のエリアを大幅に削減できるようにし、従来より小型化できるようにした静電容量式タッチパネルを提供することにある。

請求項１の発明によれば、静電容量式タッチパネルは、第１の方向に配列された複数の第１のセンサ電極と、隣接する第１のセンサ電極同士を接続する複数の第１の接続電極とからなる第１の電極列が複数並列配置されてなる第１のセンサパターンと、前記第１の方向と交差する第２の方向に配列された複数の第２のセンサ電極と、隣接する第２のセンサ電極同士を接続する複数の第２の接続電極とからなる第２の電極列が複数並列配置されてなり、第１のセンサパターンと絶縁され、第１のセンサパターンとマトリクスを構成する第２のセンサパターンと、各第１の電極列からそれぞれ前記第２の方向に引き出された第１の信号配線と、各第２の電極列からそれぞれ前記第２の方向に引き出された第２の信号配線とを備え、第１の信号配線は第１のセンサ電極に重なって配線され、第１のセンサ電極との接続部を除き、第１のセンサ電極との間には絶縁層が介在されているものとされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、第１のセンサ電極と第２のセンサ電極が同じ層で形成され、第１の信号配線は第１及び第２のセンサ電極と異なる層で形成されているものとされる。

請求項３の発明では請求項２の発明において、第１の接続電極及び第２の接続電極のいずれか一方は第１及び第２のセンサ電極と同じ層で形成され、他方は第１の信号配線と同じ層で形成されているものとされる。

請求項４の発明では請求項１の発明において、第１のセンサパターンと第２のセンサパターンが異なる層で形成され、第１の信号配線は第２のセンサパターンと同じ層で形成されているものとされる。

請求項５の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、第１及び第２のセンサパターンがメッシュパターンによって形成されているものとされる。

請求項６の発明では請求項１乃至５のいずれかの発明において、第１の信号配線がメッシュパターンによって形成されているものとされる。

請求項７の発明では請求項１乃至５のいずれかの発明において、第１の信号配線が複数の細線パターンによって形成されているものとされる。

請求項８の発明では請求項１乃至４のいずれかの発明において、第１および第２のセンサパターン及び第１の信号配線が透明材によって形成されているものとされる。

請求項９の発明では請求項１乃至８のいずれかの発明において、第１のセンサ電極に対し、第１の信号配線が位置する側と反対側にタッチ操作されるタッチ面が位置される。

請求項１０の発明では請求項１乃至９のいずれかの発明において、四角形以外の外形形状を有するものとされる。

この発明によれば、第１のセンサパターンと第２のセンサパターンがマトリクス状に配置されているセンサエリア以外のエリア（配線エリア）を従来より大幅に削減することができ、よって静電容量式タッチパネルを狭額縁化することができ、その分、小型化することができる。

Ａはこの発明による静電容量式タッチパネルの実施例１の構成概要を示す平面図、ＢはＡの部分拡大断面図。 図１に示した静電容量式タッチパネルの各層の形状を示す平面図、Ａはセンサ層、Ｂは絶縁層、Ｃはジャンパ層。 Ａは図１に示した静電容量式タッチパネルの層構成を模式的に示した断面図、Ｂは層構成の他の形態を模式的に示した断面図。 図１に示した静電容量式タッチパネルの外形形状を変えた例を示す平面図。 この発明による静電容量式タッチパネルの実施例２の構成概要を示す平面図。 図５に示した静電容量式タッチパネルの各層の形状を示す平面図、Ａは下部センサ層、Ｂは絶縁層、Ｃは上部センサ層。 この発明による静電容量式タッチパネルの実施例３の構成概要を示す平面図。 この発明による静電容量式タッチパネルの実施例４の構成概要を示す平面図。 Ａは静電容量式タッチパネルの従来例を示す平面図、ＢはＡの部分拡大図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。なお、構成各部は透明材（一部を除く）よりなり、よって以下参照する図面のうち、積層構成を示す平面図における層の重なり部分は下の層の外形線も見えることになるが、層の上下関係を明確にするため、本来見える外形線の図示を適宜、省略している。

図１はこの発明による投影型の静電容量式タッチパネルの実施例１の構成概要を示したものであり、基材２０上には第１のセンサパターン３０、第２のセンサパターン４０、絶縁層５０、第１の信号配線６０及び第２の信号配線７０が形成されている。

第１のセンサパターン３０は第１の方向（この例ではＸ方向）に配列された複数の第１のセンサ電極３１と、隣接する第１のセンサ電極３１同士を接続する複数の第１の接続電極３２とからなる第１の電極列３３が複数並列配置された構成とされている。第１のセンサ電極３１はこの例では第１の電極列３３の両端に位置するものを除いて正方形パターンとされ、第１の電極列３３の両端に位置する第１のセンサ電極３１はそれぞれ正方形パターンの半分の三角形パターンとされている。第１のセンサ電極３１はパターンの角部同士が第１の接続電極３２によって接続されるように配列されている。

第２のセンサパターン４０は第１の方向と交差する第２の方向（この例ではＸ方向と直交するＹ方向）に配列された複数の第２のセンサ電極４１と、隣接する第２のセンサ電極４１同士を接続する複数の第２の接続電極４２とからなる第２の電極列４３が複数並列配置された構成とされている。第２のセンサ電極４１は第１のセンサ電極３１と同様、第２の電極列４３の両端に位置するものがそれぞれ三角形パターンとされ、両端に位置するものを除いて正方形パターンとされて、パターンの角部同士が第２の接続電極４２によって接続されている。

第１のセンサパターン３０と第２のセンサパターン４０は、第１の接続電極３２と第２の接続電極４２が交差して重なるように配置されており、これにより第１のセンサパターン３０と第２のセンサパターン４０はマトリクスを構成している。なお、第１のセンサ電極３１と第２のセンサ電極４１の互いに平行対向する辺間には間隙が一様に設けられている。

第１のセンサ電極３１と第２のセンサ電極４１と第１の接続電極３２はこの例では同じ層で形成されており、第１の接続電極３２と交差する第２の接続電極４２はこれらと異なる層で形成されている。これにより第１のセンサパターン３０と第２のセンサパターン４０は互いに絶縁されている。

図１Ｂは第１の接続電極３２と第２の接続電極４２の交差部分の構造を示したものであり、絶縁層５０の介在によって第１の接続電極３２と第２の接続電極４２とは離間され、絶縁されている。第２の接続電極４２は絶縁層５０に設けられた穴５１を介して両端がそれぞれ接続すべき第２のセンサ電極４１に接続導通されている。

第１のセンサパターン３０及び第２のセンサパターン４０と外部回路（図示せず）とは第１の信号配線６０、第２の信号配線７０をそれぞれ介して接続されるものとなっている。第２の信号配線７０は各第２の電極列４３の一端からＹ方向にそれぞれ引き出されて設けられており、先端は基材２０の一辺２１に配列位置されている。第２の信号配線７０は第２のセンサ電極４１と同じ層で形成されている。

一方、第１の信号配線６０は各第１の電極列３３から第２の信号配線７０と同様、Ｙ方向にそれぞれ引き出されて設けられており、先端は第２の信号配線７０の先端と同じ基材２０の一辺２１に配列位置されている。第１の信号配線６０は図１Ａに示したように第１のセンサ電極３１に重なって配線されており、第１のセンサ電極３１との接続部を除き、第１のセンサ電極３１との間には絶縁層５０が介在されて離間されている。

各第１の信号配線６０の内端（第１のセンサ電極３１との接続部）は絶縁層５０に設けられた穴５２を介してそれぞれ第１のセンサ電極３１と接続導通されている。なお、この例では第１の電極列３３は４列あり、穴５２は４つ形成されるが、１列目の第１の電極列３３に対する穴５２は図面上、左端の第１のセンサ電極３１上に形成され、２列目の第１の電極列３３に対する穴５２は左から２番目の第１のセンサ電極３１上に形成され、３列目の第１の電極列３３に対する穴５２は左から３番目の第１のセンサ電極３１上に形成され、４列目の第１の電極列３３に対する穴５２は左から４番目の第１のセンサ電極３１上に形成されている。このように穴５２を形成して第１の信号配線６０を第１のセンサ電極３１の上を通って配線することにより、図１Ａに示したように第１の信号配線６０と第２の信号配線７０はＹ方向に平行に交互に配列されることになり、またその配列ピッチを均一とすることができる。

第１の信号配線６０は第２の接続電極４２と同じ層で形成され、この例では基材２０上に下記３つの層が形成されて上述した各部が構成される。

（１）センサ層１００…第１及び第２のセンサ電極３１，４１
第１の接続電極３２、第２の信号配線７０
（２）絶縁層５０
（３）ジャンパ層２００…第２の接続電極４２、第１の信号配線６０
図２Ａ〜Ｃは基材２０上に順次積層形成されるセンサ層１００、絶縁層５０及びジャンパ層２００の各形状（パターン形状）を示したものである。

絶縁層５０は基材２０の一辺２１側を除いて基材２０の全面に渡る形状とされ、第２の接続電極４２用の穴５１及び第１の信号配線６０用の穴５２を有するものとなっている。なお、基材２０の一辺２１側は絶縁層５０が除かれることによって第２の信号配線７０の先端側は絶縁層５０に覆われることなく露出される。

上記のような構成において、基材２０、センサ層１００、絶縁層５０及びジャンパ層２００は、いずれも透明材によって形成される。基材２０にはガラスやフィルムを用いることができる。第１及び第２のセンサパターン３０，４０、及び第１及び第２の信号配線６０，７０が形成されるセンサ層１００及びジャンパ層２００は、例えばＰＥＤＯＴ（ポリエチレン ジオキシチオフェン）等の導電性ポリマーの印刷やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）のスパッタによって形成することができる。絶縁層５０はアクリルやＰＩ（ポリイミド）、ウレタン等によって形成される。

なお、絶縁層５０は基材２０のほぼ全面に渡って形成されているが、必ずしもこのように形成する必要はなく、絶縁を必要とする箇所に部分的に形成するようにしてもよい。特に絶縁層５０が樹脂であって、ジャンパ層２００（あるいはジャンパ層２００とセンサ層１００）をＩＴＯのスパッタで形成する場合には耐熱性やアウトガスの観点から絶縁層５０を部分的に形成し、絶縁層５０の面積を極力少なくするのが好ましい。

静電容量式タッチパネルの表面にはタッチ面を構成する透明のカバーが設けられる。カバーはガラスやプラスチック製とされる。

図３Ａは静電容量式タッチパネルの層構成をカバー８０を含めて模式的に示したものであり、カバー８０は基材２０のセンサ層１００が形成されている面と反対側の面に接合されて配置される。接合には透明な両面テープや接着剤が用いられる。なお、図３Ａでは絶縁層５０上のジャンパ層２００として、ジャンパ層２００に形成されている第１の信号配線６０を示しており、第１の信号配線６０はこの図では絶縁層５０の下側に位置することになる。

以上、この発明による静電容量式タッチパネルの実施例１の構成について説明したが、この例によれば第１の信号配線６０は第１のセンサ電極３１に重なって配線されて第２の信号配線７０と同じＹ方向に引き出されている。よって、第１のセンサパターン３０と第２のセンサパターン４０がマトリクス状に配置されているセンサエリア以外に必要なエリアは、第１及び第２の信号配線６０，７０が引き出されている基材２０の一辺２１に沿うエリアのみであって、センサエリア以外のエリア（配線エリア）を従来より大幅に削減することができる。従って、この例によれば、配線エリアを削減できる分、静電容量式タッチパネルを狭額縁化して小型化することができる。また、配線エリアは基材２０の一辺２１に、言い換えれば基材２０の一端に設けるだけで済むため、従来の静電容量式タッチパネルのような四角形の外形形状だけでなく、例えば図４に示したような異形な外形形状を有する静電容量式タッチパネルにも容易に対応できるものとなる。

なお、上述した例では第１の接続電極３２をセンサ層１００で形成し、第２の接続電極４２はジャンパ層２００で形成しているが、これとは逆に第２の接続電極４２をセンサ層１００で第２のセンサ電極４１と一体に形成し、第１の接続電極３２をジャンパ層２００で形成してもよい。

また、上述した例では基材２０上にセンサ層１００、絶縁層５０及びジャンパ層２００を順次積層形成しているが、図３Ｂに示したように基材２０上にまず、ジャンパ層２００（図３Ｂでは図３Ａと同様、ジャンパ層２００として、ジャンパ層２００に形成されている第１の信号配線６０を示している）を形成し、その上に絶縁層５０及びセンサ層１００を順次積層形成するといった構成を採用することもできる。この場合、カバー８０はセンサ層１００上に配されて接合される。

図３Ａや図３Ｂに示したような層構成を採用すれば、第１のセンサ電極３１に対し、第１の信号配線６０が位置する側と反対側にカバー８０が位置し、つまりタッチ操作されるタッチ面８１が位置するため、タッチ面８１から見て第１のセンサ電極３１は第１の信号配線６０に対するシールドとして機能することになる。よって、この第１のセンサ電極３１のシールド効果により、第１の信号配線６０とタッチ面８１との間の静電容量変化に起因する誤作動の発生を防止することができる。

図５はこの発明による静電容量式タッチパネルの実施例２の構成概要を示したものであり、実施例１と対応する部分には同一符号を付してある。

この例では第１のセンサパターン３０と第２のセンサパターン４０とは異なる層で形成されている。図６Ａ〜Ｃは第１のセンサパターン３０が形成されている下部センサ層１１０、絶縁層５０及び第２のセンサパターン４０が形成されている上部センサ層１２０の各パターン形状をそれぞれ示したものであり、上部センサ層１２０には第２のセンサパターン４０に加え、第１の信号配線６０と第２の信号配線７０とが形成されている。

第１のセンサパターン３０と第２のセンサパターン４０の形状は実施例１と同じであり、この例ではこれらが異なる層でそれぞれ形成されるため、実施例１で必要であった第２の接続電極４２を第２のセンサ電極４１に接続導通させるための絶縁層５０の穴５１は不要となる。

第１の信号配線６０及び第２の信号配線７０の引き出し方も実施例１と同じであり、絶縁層５０には第１の信号配線６０と第１のセンサ電極３１とを接続導通させるための穴５２が設けられている。なお、カバー８０の配置構成については特に示していないが、カバー８０は前述した実施例１の図３Ａに示した層構成と同様、基材２０に接合されて配置される。

実施例１の構成に替えて、この実施例２の構成を採用することもでき、この実施例２の構成においても実施例１と同様の効果を得ることができる。

図７はこの発明による静電容量式タッチパネルの実施例３の構成概要を示したものである。

実施例１及び２では第１、第２のセンサパターン３０，４０及び第１、第２の信号配線６０，７０はＰＥＤＯＴやＩＴＯ等よりなる透明電極膜によって形成していたが、この例では実施例１の構成において、第１、第２のセンサパターン３０，４０及び第１、第２の信号配線６０，７０をメッシュパターンによって形成したものとなっている。

メッシュパターンの構成材料には銀や銅、あるいはカーボン等を用いることができ、印刷やスパッタによってメッシュパターンを形成することができる。メッシュパターンは不透明であるものの、細線パターンでメッシュ構造を形成することで、透過性を十分、確保することができる。

図８はこの発明による静電容量式タッチパネルの実施例４の構成概要を示したものであり、この例は実施例２の構成において、第１、第２のセンサパターン３０，４０及び第１、第２の信号配線６０，７０を実施例３と同様、メッシュパターンによって形成したものとなっている。

以上、各種実施例について説明したが、第１及び第２の信号配線６０，７０は透明電極膜やメッシュパターンに限らず、例えば平行配置した複数の細線パターンによって形成してもよい。細線パターンの構成材料にはメッシュパターンと同様、銀や銅、あるいはカーボン等を用いることができる。さらに、別個に用意した銀や銅の金属線を例えば第１の信号配線６０に用いるといったことも可能である。

なお、第１の信号配線６０は第１のセンサ電極３１に重なって配線されるため、両者間の電位差により浮遊容量が発生し、感度が低下するといった問題が生じうるが、例えば第１の信号配線６０と第１のセンサ電極３１がメッシュパターンで形成されていれば、浮遊容量は小さくなるため、感度低下を抑えることができる。

また、各第１の電極列３３（Ｘ電極列）に対する駆動信号は同期させ、各第２の電極列４３（Ｙ電極列）に対する駆動信号は順送りとするといった駆動方式が一般に採用されているが、このような駆動方式の場合には第１の信号配線６０と第１のセンサ電極３１間には電位差が発生しないので浮遊容量は発生せず、一方、第２のセンサ電極４１との間には浮遊容量が発生するものの、第１の信号配線６０は第２のセンサ電極４１には近接していないので浮遊容量は小さい。よって、上記のような駆動方式であれば、第１の信号配線６０が第１のセンサ電極３１に重なって配線されている構成であっても、感度低下はほとんど発生しないものとなる。

１１ 透明基材 １２ 第１の電極
１３ 第２の電極 １４ 第１の接続部
１５ 第２の接続部 １６ 絶縁層
１７ 取出配線 ２０ 基材
２１ 一辺 ３０ 第１のセンサパターン
３１ 第１のセンサ電極 ３２ 第１の接続電極
３３ 第１の電極列 ４０ 第２のセンサパターン
４１ 第２のセンサ電極 ４２ 第２の接続電極
４３ 第２の電極列 ５０ 絶縁層
５１，５２ 穴 ６０ 第１の信号配線
７０ 第２の信号配線 ８０ カバー
８１ タッチ面 １００ センサ層
１１０ 下部センサ層 １２０ 上部センサ層
２００ ジャンパ層

Claims (10)

1. 第１の方向に配列された複数の第１のセンサ電極と、隣接する前記第１のセンサ電極同士を接続する複数の第１の接続電極とからなる第１の電極列が複数並列配置されてなる第１のセンサパターンと、
   前記第１の方向と交差する第２の方向に配列された複数の第２のセンサ電極と、隣接する前記第２のセンサ電極同士を接続する複数の第２の接続電極とからなる第２の電極列が複数並列配置されてなり、前記第１のセンサパターンと絶縁され、前記第１のセンサパターンとマトリクスを構成する第２のセンサパターンと、
   前記各第１の電極列からそれぞれ前記第２の方向に引き出された第１の信号配線と、
   前記各第２の電極列からそれぞれ前記第２の方向に引き出された第２の信号配線とを備え、
   前記第１の信号配線は前記第１のセンサ電極に重なって配線され、前記第１のセンサ電極との接続部を除き、前記第１のセンサ電極との間には絶縁層が介在されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
2. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極が同じ層で形成され、
   前記第１の信号配線は前記第１及び第２のセンサ電極と異なる層で形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
3. 請求項２記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１の接続電極及び前記第２の接続電極のいずれか一方は前記第１及び第２のセンサ電極と同じ層で形成され、他方は前記第１の信号配線と同じ層で形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
4. 請求項１記載の静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１のセンサパターンと前記第２のセンサパターンが異なる層で形成され、
   前記第１の信号配線は前記第２のセンサパターンと同じ層で形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
5. 請求項１及至４記載のいずれかの静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１及び第２のセンサパターンがメッシュパターンによって形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
6. 請求項１乃至５記載のいずれかの静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１の信号配線がメッシュパターンによって形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
7. 請求項１乃至５記載のいずれかの静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１の信号配線が複数の細線パターンによって形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
8. 請求項１乃至４記載のいずれかの静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１及び第２のセンサパターン及び前記第１の信号配線が透明材によって形成されていることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
9. 請求項１乃至８記載のいずれかの静電容量式タッチパネルにおいて、
   前記第１のセンサ電極に対し、前記第１の信号配線が位置する側と反対側にタッチ操作されるタッチ面が位置していることを特徴とする静電容量式タッチパネル。
10. 請求項１乃至９記載のいずれかの静電容量式タッチパネルにおいて、
    四角形以外の外形形状を有することを特徴とする静電容量式タッチパネル。

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