JP4678431B2

JP4678431B2 - タッチパネル

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Publication number: JP4678431B2
Application number: JP2008269556A
Authority: JP
Inventors: 直紀中川; 将史上里; 岳大野; 勲野尻; 博之村井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2028-10-20
Also published as: JP2010097536A

Description

この発明は、ＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置上に装着されるタッチパネルに関するものである。

従来のタッチパネルとして、薄い透明な誘電膜の表面に間隔をおいて平行に配列された第１の検出配線と、前記誘電膜の裏面に間隔をおいて平行に配列され、前記第１の検出配線と直交するように配置された第２の検出配線とを備え、この第１および第２の検出配線を酸化インジウムなどの透明材料や、銀などの不透明な導電性材料で形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特表平９−５１１０８６号公報（第８〜１０頁、図１、図２ａ）

上述のようなタッチパネルにおいて、第１および第２の検出配線を透明材料で形成した場合、視認性の高いタッチパネルを得ることができるが、上述のような透明材料は電気抵抗が高いので、応答速度が低下するという問題があった。この点を解消するため、第１および第２の検出配線を銀などの不透明な導電性材料で形成したものが提案されているが、この場合、検出配線が存在する部分と存在しない部分とで光の透過率に差が生じるため、光の透過率の周期的な変化によって表示ムラが発生するという問題があった。また、このようなタッチパネルを表示装置に装着すると、上記のような光の透過率の周期的な変化と周期的に配列された表示装置の画素との干渉によりモアレが発生するという問題があった。

この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、応答速度が速く、表示ムラやモアレを低減できるタッチパネルを得るものである。

この発明に係るタッチパネルは、タッチ面を有する透明基板と、前記透明基板のタッチ面と反対面に設けられ、行方向に間隔をおいて複数配列された不透明な導電性材料からなる第１配線と、前記第１配線と絶縁層を介して設けられ、列方向に間隔をおいて複数配列された不透明な導電性材料からなる第２配線と、前記第１配線と前記第２配線とによって囲まれた複数の領域にそれぞれ配置された不透明な導電性材料からなる第３配線とを備えたものである。

この発明によれば、応答速度が速く、表示ムラやモアレを低減でき、視認性が高くて大型化が容易なタッチパネルを得ることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるタッチパネルの全体構成を示す平面図である。また、図２は図１におけるＡ部の拡大図であり、この発明の実施の形態１におけるタッチパネルの配線パターンの一部を示す平面図、図３はこの発明の実施形態１におけるタッチパネルとコントローラ基板との接続を示す平面図、図４はこの発明の実施の形態１におけるタッチパネルの層構造を模式的に示す斜視図である。

まず、図１ないし図３を用いてタッチパネルの平面方向の構成について説明する。
図１においてタッチパネル１は、タッチ面を有する透明基板２と、この透明基板２のタッチ面と反対側の面上に行方向（図１中のＸ方向）に所定の間隔をおいて複数配列され、列方向（図１中のＹ方向）に直線状に伸びる検出用列配線３（第１配線）と、列方向に所定の間隔をおいて複数配列され、行方向に直線状に伸び検出用列配線３と直交する検出用行配線４（第２配線）とを備えている。なお、図１においては、検出用列配線３と検出用行配線４は互いに直交して配置されているが、これらの両配線は交差して配置されていればよく、必ずしも直交している必要はない。

そして、所定本数（図１においては５本）の検出用列配線３の両端が接続用配線５によって電気的に短絡され、一束の列方向束配線６が構成している。同様に、所定本数（図１においては５本）の検出用行配線４の両端が接続用配線５によって電気的に短絡され、一束の行方向束配線７が構成している。
なお、検出用列配線３および検出用行配線４（以下、検出用列配線および検出用行配線を併せて「検出用配線」という）の配列間隔は０．１〜１ｍｍの範囲であることが望ましい。

さらに、所定本数の列方向束配線６が行方向に間隔をおいて平行に配列され、同様に、所定本数の行方向束配線７が列方向に間隔をおいて平行に配列されることによって、所定本数の列方向束配線６と行方向束配線７によって透明基板２上が複数のエリアに分割されるように構成されている。
なお、列方向束配線６および行方向束配線７の本数、および列方向束配線６と行方向束配線７を構成する検出用配線３、４の本数はタッチパネルの要求分解能から適宜決定される。

そして、図２に図１のＡ部を拡大して示すように、検出用列方向配線３と検出用行方向配線４とによって囲まれた複数の領域にダミー配線である孤立配線８ａ、８ｂ（第３配線）が配置されている。この孤立配線８ａ、８ｂは、所定の寸法で分断されており、検出用配線３、４とは電気的に絶縁された状態で形成されている。また、孤立配線８ａ、８ｂは、検出用列配線３と平行に配置されており、孤立配線８ａ、８ｂを含めた配線間のピッチは、後述するＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置の表示画素ピッチの整数倍とならないように配列されている。

本実施の形態においては、検出用列配線３、検出用行配線４および孤立配線８ａ、８ｂはアルミニウム合金製であって、そのタッチ面２ａ側の表面に窒化アルミニウム膜を形成しているが、検出用列配線３、検出用行配線４および孤立配線８ａ、８ｂの材料はこれに限るものではなく、酸化インジウム等の透明導電膜よりも導電率の高い膜であればよく、厚膜化ができれば、配線幅を広げずに低抵抗化でき、タッチパネルも大型化できるので、金属シリサイドや窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属間化合物で形成してもよい。なお、本実施の形態においては検出用列配線３、検出用行配線４および孤立配線８ａ、８ｂはすべて同一線幅であって、その配線幅は１０μｍ以下であることが望ましい。

また、後述するように孤立配線８ａと８ｂは異なる層に形成されており、同じ層に形成された孤立配線８ａ同士または８ｂ同士が隣接しないように孤立配線８ａと８ｂとは交互に検出用列方向配線３と検出用行方向配線４で囲まれる領域に配置されている。

なお、孤立配線８ａ、８ｂの配置パターンは図２に示す形態に限られるものではなく、孤立配線８ａ、８ｂは検出用行配線４と平行に配置してもよいし、検出用列配線３または検出用行配線４と垂直に配置してもよく、これらを混在させてもよい。また、光の透過率の設定値に応じて孤立配線８ａ、８ｂの配線長さや配置個数等は適宜変更してもよく、さらに、孤立配線は８ａ、８ｂを線状でなく点状とすることもできる。

そして、列方向束配線６および行方向束配線７は、接続用配線５に電気的に接続された引き出し配線９を介して端子１０と電気的に接続されている。図３に示すように、この端子１０にはＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）等で形成されたＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１１の端子が接続される。そして、ＦＰＣ１１は検出処理回路１２を搭載したコントローラ基板１３と電気的に接続されている。

次に図４を用いて、タッチパネルの厚み方向の構成を説明する。
図４は、タッチパネルの厚み方向の構成を模式的に示した図であり、図４においてタッチパネル１の最表面層は、透明なガラス材料または透明な樹脂からなる矩形状の透明基板２で構成されており、表面にタッチ面２ａが形成されている。この透明基板２のタッチ面２ａと反対面に、検出用列配線３が所定の間隔をおいて行方向に複数配列されている。さらにその下面には、検出用列配線３を覆うように、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等からなる透明な絶縁層である層間絶縁膜１４が形成され、この層間絶縁膜１４の下面に検出用行配線４が所定の間隔をおいて列方向に複数配列されている。さらに、その下面には、検出用行配線４を保護するための保護膜１５が形成されている。なお、検出用列配線３と検出用行配線４が形成されている層を反対にして、透明基板２の裏面に検出用行配線４を形成し、層間絶縁膜１４の下面に検出用列配線３を形成してもよい。

ここで、図４には図示していないが、孤立配線８ａは検出用列配線３が形成されている層に、孤立配線８ｂは検出用行配線４が形成されている層にそれぞれ形成されている。
また、保護膜１５の下面にＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置（図示せず）が配置される。

次にタッチパネルの動作について説明する。タッチパネル１の最表面を構成する透明基板２のタッチ面２ａの任意の位置を指等の指示体でタッチすると、指示体と検出用列配線３または検出用行配線４との間に静電容量が形成される。この静電容量の変化が生じた位置（座標）はコントローラ基板１３上に搭載された検出処理回路１２で算出され、この検出処理回路１２によって算出された指示体のタッチ位置の座標値が外部のコンピュータ（図示せず）等に出力される。

ここで、検出用列配線３と検出用行配線４とによって囲まれた複数の領域にダミー配線である孤立配線８ａ、８ｂをそれぞれ配置したことによって、不透明な導電性材料で検出用列配線３と検出用行配線４を形成しても、タッチパネル全体の光の透過率が均一化されるため、応答速度を低下することなくタッチパネルの表示ムラが大幅に低減でき、視認性の高いタッチパネルを得ることができる。しかも、孤立配線８ａ、８ｂは検出用配線３，４と電気的に絶縁されているので、検出用配線３、４の配列間隔を大きくして検出用配線３、４の密度を疎にすることによって、配線の寄生容量を小さくでき、配線遅延を抑制できる。

また、検出用列配線３と検出用行配線４とによって囲まれる複数の領域に孤立配線８ａ、８ｂをそれぞれ配置し、この孤立配線８ａ、８ｂを含めた配線間のピッチを、ＬＣＤやＣＲＴなどの表示装置の画素ピッチの整数倍とならないようにしたので、表示部の画素ピッチと検出用配線３、４の配線ピッチとの干渉によるモアレが低減される。

また、孤立配線８ａ、８ｂを検出用列配線３と平行に配置したので、タッチパネルの光の透過率の均一化を一層図ることができるとともに、孤立配線８ａ、８ｂの製造が容易になる。

さらに、検出用配線３、４の両端を複数本毎に接続用配線５で短絡することによって束配線６、７を構成したので、束配線６または７内の１本の検出用配線３または４が断線しても他の検出用配線によって、タッチ位置の静電容量の変化を検知でき、信頼性の高いタッチ位置検出が可能となる。

また、検出用配線３，４をアルミニウム合金で形成したので、これらの配線の電気抵抗を低くでき、その結果、応答速度が速く、大型化が容易なタッチパネルを得ることができる。

さらに、アルミニウム合金製の検出用配線３、４および孤立配線８ａ、８ｂのタッチ面２ａ側にアルミニウム合金よりも光の反射率の低い窒化アルミニウムの膜で形成したので、タッチパネルの表示ムラはより低減される。

また、検出用配線３、４および孤立配線８ａ、８ｂの配線幅を１０μｍ以下の細線で形成したので、配線が外部から視認されにくく、視認性の高いタッチパネルを得ることができる。

本実施の形態によれば、検出用列配線３と検出行配線４とによって囲まれた複数の領域にそれぞれ孤立配線８ａ、８ｂを配置したことにより、不透明な導電性材料で検出用列配線３と検出行配線４を形成してもタッチパネルの光の透過率を均一化することができるので、応答速度が速く、表示ムラやモアレを低減でき、大型化が容易で視認性の高いタッチパネルを得ることができる。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２におけるタッチパネルの検出用配線パターンの一部を拡大して示す平面図である。また、図６はこの発明の実施の形態２におけるタッチパネルの光の透過率分布を比較例とともに示す図である。

図５において、タッチパネルの検出用列配線３１（第１配線）は、列方向（図５中のＹ方向）に線対称な一対のジグザグ配線３１ａ、３１ｂを行方向（図５中のＸ方向）に所定の間隔をおいて配列されており、隣接する配線同士が列方向に対して線対称になるように配置されている。同様に、検出用行配線４１（第２配線）は、行方向に線対称な一対のジグザグ配線４１ａ、４１ｂを列方向に所定の間隔をおいて配列されており、隣接する配線同士が行方向に対して線対称になるように配置されている。そして、検出用列配線３１、検出用行配線４１ともに、ジグザグを形成する各辺は行方向に対して４５度の角度をなしており、検出用列配線３１と検出用行配線４１とはジグザグパターンを形成する各辺の中点で直交するように配置されている。

また、実施の形態１と同様に、所定本数の検出用列配線３１、検出用行配線４１はそれぞれ複数本毎に両端が接続用配線（図示せず）によって電気的に短絡され、複数の列方向束配線および行方向束配線をそれぞれ構成している。

そして、検出用列配線３１と検出用行配線４１とによって囲まれた複数の領域にダミー配線である孤立配線８１ａ、８１ｂ（第３配線）が配置されている。孤立配線８１ａは検出用列配線３１と同じ層に、孤立配線８１ｂは検出用行配線４１と同じ層にそれぞれ形成されている。また、孤立配線８１ａ、８１ｂは、検出用列配線３１または検出用行配線４１と同様に、行方向または列方向に対して４５度の角度をなすように配向されている。

なお、本実施の形態においては、検出用列方向配線３１、検出用行方向配線４１、および孤立配線８１ａ、８１ｂはすべて同一線幅であり、その配線幅は１０μｍ以下であることが望ましい。
また、一対の検出用列配線３１および検出用行配線４１の配列ピッチは０．１〜１ｍｍの範囲であることが望ましい。

これらの点を除けば、本実施の形態は実施の形態１と同様の構成を有するものである。

図６は、上記のように構成した実施の形態２におけるタッチパネルの光の透過率分布を、孤立配線を配置しないように構成した比較例のタッチパネルの光の透過率分布と比較して示した図であり、図６（ａ）は比較例のタッチパネルを表示装置に装着した場合の透過率分布を示す図、図６（ｂ）は本実施の形態におけるタッチパネルを表示装置に装着した場合の透過率分布を示す図である。図６（ａ）に示すように、孤立配線８１ａ、８２ｂを配置しないように構成した比較例のタッチパネルにおいては繰り返しの表示ムラが見られるが、図６（ｂ）に示すように検出用列配線３１と検出用行配線４１とによって囲まれた複数の領域に孤立配線８１ａ、８１ｂをそれぞれ配置した本実施の形態におけるタッチパネルには、繰り返しの表示ムラはほとんど視認されない。

このように、検出用列配線３１と検出用行配線４１とによって囲まれた複数の領域に孤立配線８１ａ、８１ｂを配置することによって、不透明な導電性材料で検出用列配線３１および検出用行配線４１を形成しても、タッチパネル全体の光の透過率が均一化されるため、応答速度を低下することなくタッチパネルの表示ムラが大幅に低減でき、視認性の高いタッチパネルを得ることができる。しかも、孤立配線８１ａ、８１ｂは検出用配線３１，４１と電気的に絶縁されているので、検出用配線３１、４１の配列間隔を大きくして検出用配線３１、４１の密度を疎にすることによって、配線の寄生容量を小さくでき、配線遅延を抑制できる。

また、検出用配線３１、４１は、それぞれジグザグ状に形成するとともに互いに隣接する配線同士を線対称にしたので、光の透過率をより均一化でき、さらに、このジグザグパターンを形成する各辺の中点で検出用列配線３１と検出用行配線４１とが互いに直交するように配置したので、光の透過率を一層バランス良く均一化することができて、表示ムラの少ない視認性の高いタッチパネルを得ることができる。

また、検出用配線３１、４１のジグザグを形成する各辺および孤立配線８１ａ、８１の配向方向を行方向に対して４５度の角度を有するようにしたので、列方向および行方向に画素が配列される表示装置の画素ピッチと配線ピッチとの干渉によるモアレの発生をより低減することができる。

本実施の形態によれば、ジグザグ状の検出用列配線３１とジグザグ状の検出行配線４１とによって囲まれた複数の領域に孤立配線８１ａ、８１ｂを配置したことにより、不透明な導電性材料で検出用列配線３と検出行配線４を形成してもタッチパネルの光の透過率を均一化することができるので、応答速度が速く、表示ムラやモアレを低減でき、大型化が容易で視認性の高いタッチパネルを得ることができる。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３におけるタッチパネルの検出用配線パターンの一部を拡大して示す平面図である。

図７において、タッチパネルの検出用列配線３１（第１配線）と検出用行配線４１（第２配線）とによって囲まれた領域には第３配線である分岐配線８２ａ、８２ｂが配置されている。ここで、分岐配線８２ａは検出用列配線３１と同じ層に形成されており、この分岐配線８２ａの両端は検出用列配線３１と電気的に接続されている。そして、この検出用列配線３１によって一束の列方向束配線内で隣接する検出用列配線３１同士が電気的に接続されている。

同様に、分岐配線８２ｂは検出用列配線４１と同じ層に形成されており、この分岐配線８２ｂの両端は検出用行配線４１と電気的に接続されている。そして、この分岐配線８２ｂによって一束の行方向束配線内で隣接する検出用行配線４１同士が電気的に接続されている。

なお、隣接する検出用列配線３１または検出用行配線４１であっても、異なる束配線に含まれる検出用配線３１，４１は電気的に接続されないように構成されている。また、分岐配線８２ａ、８２ｂの主要部分は、列方向または行方向に対して４５度の角度をなすように配置されている。

なお、本実施の形態においては、検出用列方向配線３１、検出用行方向配線４１および分岐配線８２ａ、８２ｂはすべて同一線幅で形成されており、その配線幅は１０μｍ以下であることが望ましい。

これらの点を除けば、本実施の形態は実施の形態２と同様の構成を有するものである。

このように束配線内の隣接する検出用配線３１、４１を分岐配線８２ａ、８２ｂによって電気的に接続することによって、検出用配線３１、４１を不透明な導電性材料で形成しても、実施の形態２と同様にタッチパネルの表示ムラやモアレを低減できるとともに、束配線内の検出用配線の一箇所に断線が生じても、隣接する検出用配線を通じて、静電容量の変化をコントローラ基板１３に伝達できるため、信頼性の高いタッチ位置検出が可能となる。

なお、ジグザグ状に形成された検出用配線同士３１ａ、３１ｂまたは４１ａ、４１ｂが接近している箇所を電気的に接続することにより、さらに信頼性の高いタッチ位置検出が可能となる。

本実施の形態によれば、ジグザグ状の検出用行配線３１とジグザグ状の検出用列配線４１とによって囲まれた複数の領域に分岐配線８２ａ、８２ｂをそれぞれ配置し、この分岐配線８２ａ、８２ｂで束配線内において隣接する検出用配線３１、４１同士を電気的に接続したので、タッチパネルの表示ムラやモアレを低減できるとともに、信頼性の高いタッチ位置検出が可能となる。

この発明の実施の形態１におけるタッチパネルの構成を示す平面図である。図１におけるＡ部の拡大図である。この発明の実施の形態１におけるタッチパネルとコントローラ基板との接続を示す平面図である。この発明の実施の形態１におけるタッチパネルの層構造を模式的に示す斜視図である。この発明の実施の形態２におけるタッチパネルの配線パターンを拡大して示す平面図である。この発明の実施の形態２におけるタッチパネルの透過率分布を比較例とともに示す図である。この発明の実施の形態３におけるタッチパネルの配線パターンを拡大して示す平面図である。

符号の説明

１タッチパネル、２透明基板、２ａタッチ面、３，３１ａ，３１ｂ検出用列配線（第１配線）、４，４１ａ，４１ｂ検出用行配線（第２配線）、８ａ，８ｂ，８１ａ，８１ｂ孤立配線（第３配線）、１４層間絶縁膜（絶縁層）、８２ａ，８２ｂ分岐配線（第３配線）。

Claims

タッチ面を有する透明基板と、前記透明基板のタッチ面と反対面に設けられ、行方向に間隔をおいて複数配列された不透明な導電性材料からなる第１配線と、前記第１配線と絶縁層を介して設けられ、列方向に間隔をおいて複数配列された不透明な導電性材料からなる第２配線と、前記第１配線と前記第２配線とによって囲まれた複数の領域にそれぞれ配置された不透明な導電性材料からなる第３配線とを備えたタッチパネル。
第３配線は、第１配線および第２配線と電気的に絶縁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。
第３配線は、第１配線または第２配線と電気的に接続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。
第３配線は、第１配線または第２配線と平行または垂直であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のタッチパネル。
第１配線および第２配線は、それぞれの両端を複数本毎に短絡したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタッチパネル。
第１配線および第２配線は、それぞれジグザグ状に形成されるとともに、互いに隣接する配線同士が線対称であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のタッチパネル。
ジグザグ状の第１配線および第２配線は、各辺の中点で互いに交差していることを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル。
ジグザグ状の第１配線および第２配線は、各辺が行方向に対して４５度をなしていることを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル。
第３配線は、行方向に対して４５度をなしていることを特徴とする請求項８に記載のタッチパネル。
第１ないし第３配線は、アルミニウム合金製であって、タッチ面側の表面に窒化アルミニウム合金が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のタッチパネル。