JP5870945B2 - タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器に関する。

タッチパネルは、指などによるタッチを検出して、タッチされた位置の位置座標を特定する装置である。タッチパネルは、優れたユーザーインターフェース手段の１つとして注目されている。現在、抵抗膜方式、静電容量方式などの種々の方式のタッチパネルが製品化されている。一般に、タッチパネルは、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンと、タッチスクリーンからの信号に基づいてタッチされた位置座標を特定する検出装置とから構成されている。

静電容量方式のタッチパネルの１つとして、投射型静電容量（Ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）方式のタッチパネルがある（例えば特許文献１参照）。このような投射型静電容量方式のタッチパネルは、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンの前面側を厚さが数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆った場合でも、タッチの検出が可能である。この方式のタッチパネルは、保護板を前面に配置できるので堅牢性に優れる。また、手袋装着時でもタッチの検出が可能である。また、可動部を有さないので長寿命である。

投射型静電容量方式のタッチパネルは、例えば、静電容量を検出するための検出用配線として、薄い誘電膜上に形成された第１シリーズの導体エレメントと、第１シリーズの導体エレメント上に絶縁膜を隔てて形成された第２シリーズの導体エレメントとを備えている。各導体エレメント間には電気的接触はなく、複数の交点が形成されている。指などの指示体と、検出用配線である第１シリーズの導体エレメントと第２シリーズの導体エレメントとの間に形成される静電容量を検出回路で検出することによって、指示体がタッチした位置の位置座標が特定される。この検出方式は、一般に自己容量検出方式と呼ばれる（例えば特許文献２参照）。

また、例えば、第１電極を構成する行方向に延びて設けられる複数の行配線と、第２電極を構成する列方向に延びて設けられる複数の列配線との間の電界変化、即ち相互容量の変化を検出することで、タッチされた位置座標を特定する検出方式がある。この検出方式は、一般に相互容量検出方式と呼ばれる（例えば特許文献３参照）。

上述した自己容量方式および相互容量方式の何れの場合においても、行配線と列配線とによって格子状に区画された平面領域（検出セル）に指などの指示体によるタッチが有る場合、前記センサブロックでの検出値と、その近傍の検出セルの検出値とのバランスからタッチされた位置座標を特定する方法が一般的に用いられる。

特開２０１２−１０３７６１号公報 特表平９−５１１０８６号公報 特開２００３−５２６８３１号公報

従来のタッチパネルにおいては、タッチパネルサイズが大きくなったとき、行配線および列配線の数を増やさずに構成した場合、検出セルも大きくなるため、タッチされた検出セル近傍での検出値が低下し、タッチされた位置座標の検出精度（直線性）が悪化する問題があった。検出回路を追加してチャンネル数（配線数）を増やし、検出セルを大きくしないようにすることが望ましいが、コストが増大するという問題があった。それを改善する方法として、行配線或いは列配線の一部を隣接する検出セルまで延在させ、直線性の悪化を抑える方法がとられる場合がある。

また、タッチスクリーンを表示装置に装着した場合、タッチスクリーンに備わる行配線および列配線により、表示装置の表示エリアが覆われる。配線の配置に応じて、表示光の透過が不均一となったり、外光の反射率が不均一となるため、モアレ現象が発生したり、配線が視認されたりする場合があった。ユーザに高品質な映像を提供するためには、配線が視認されにくいなど、ユーザにタッチスクリーンの存在を感じさせにくいタッチスクリーンがより好ましい。

しかしながら、直線性を確保するため、上述のように行配線或いは列配線の一部を隣接する検出セルまで延在させると、隣接する検出セルの行配線或いは列配線の延在部分同士が平面的に重なり、寄生容量（クロス容量）が増加する問題があった。クロス容量が増加すると、タッチによる応答速度が遅くなる。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、行配線或いは列配線の一部を隣接する検出セルまで延在させてもクロス容量を増加させず、直線性を確保すると共に応答速度の速いタッチスクリーンを得るものである。

この発明に係るタッチスクリーンは、
細線状電極で構成された配線で覆われており、前記細線状電極は電気的に列方向に分離された列配線と、電気的に行方向に分離された行配線とを含み、前記列配線と前記行配線により検出可能エリアが構成されており、各々の列配線は検出セル間をつなぐ主列配線と、前記主列配線から前記行配線が延在する方向に分岐した分岐列配線とで構成され、かつ、各々の前記行配線は検出セル間をつなぐ主行配線と、前記主行配線から前記列配線が延在する方向に分岐した分岐行配線とで構成され、すくなくとも前記主列配線もしくは前記主行配線は、２本以上に分離されており、前記分岐列配線は、前記主行配線が延在する方向に隣接する検出セル内まで延在して配置されており、かつ、前記分岐行配線は、前記主列配線が延在する方向に隣接する検出セルを内まで延在して配置されている。

この発明は、各々の列配線は検出セル間をつなぐ主列配線と、主列配線から行配線が延在する方向に分岐した分岐列配線とで構成され、かつ、各々の行配線は検出セル間をつなぐ主行配線と、主行配線から前記列配線が延在する方向に分岐した分岐行配線とで構成され、すくなくとも主列配線もしくは主行配線は、２本以上に分離されており、分岐列配線は、主行配線が延在する方向に隣接する検出セル内まで延在して配置されており、かつ、分岐行配線は、主列配線が延在する方向に隣接する検出セルを内まで延在して配置している。そのため、隣接する検出セルの行配線或いは列配線の延在部分との平面的な重なりを減らすことができるので行配線と列配線との間のクロス容量を低減させることが可能である。これにより、例えば行配線に駆動信号が印加され、その駆動信号に応答した充放電電流信号を列配線で受信する場合、前記充放電の時定数が大きくならないため、タッチによる応答速度を遅くさせずに直線性を確保することができる。

この発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの下部電極の平面図である。 この発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの拡大図である。 この発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態１に係るタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態１における比較例を示すタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーンにおける配線の単位パターンを示す図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーンの下部電極の平面図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーン拡大図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーンの上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーン拡大図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態２に係るタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態２における比較例を示すタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 この発明の実施の形態３に係るタッチパネルを模式的に示す平面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１のタッチスクリーン１の層構造の斜視図である。本実施の形態におけるタッチスクリーン１は、投影型静電容量方式のタッチスクリーンである。図１において、タッチスクリーン１の上面層は、透明なガラス材料または透明な樹脂からなる透明基板１０である。透明基板１０の裏面には、上部電極３０が形成されている。また、透明基板１０の裏面には、上部電極３０を被覆する様に、層間絶縁膜１１が形成される。層間絶縁膜１１は、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等の透明な絶縁膜である。層間絶縁膜１１の裏面には、下部電極２０が形成される。さらに、層間絶縁膜１１の裏面には、下部電極２０を被覆する様に、保護膜１２が形成される。保護膜１２は、保護膜１２は、層間絶縁膜１１と同様に、シリコン窒化膜などの透光性を有する絶縁性の膜である。

上部電極３０は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明配線材料もしくはアルミニウム等の金属配線材料からなる複数本の列配線３１を備える。また、下部電極２０は、列配線３１と同様にＩＴＯ等の透明配線材料もしくはアルミニウム等の金属配線材料からなる複数本の行配線２１を備える。

本実施の形態では、列配線３１および行配線２１を、アルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造とした。これによって、配線抵抗を小さくでき、かつ検出可能エリアの光の透過率を向上させることができる。また、本実施の形態では、列配線３１を行配線２１の上層に配置したが、これらの位置関係を逆にして、行配線２１を列配線３１の上層に配置してもよい。さらに、列配線３１および行配線２１の材料をアルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造に統一したが、これらの材料は統一しなくてもよい。例えば列配線３１の材料をアルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造とし、下層をＩＴＯ等の透明配線材料としてもよい。

また、列配線３１を行配線２１の上層に配置したが、これらを同一レイヤーに配置して、行配線２１と列配線３１が平面視で重なる部分のみ、層間絶縁膜を配置して電気的に分離してもよい。

使用者は、タッチスクリーン１の表面となる透明基板１０に指などの支持体でタッチして操作を行う。透明基板１０に指示体が触れると、指示体と透明基板１０下部の行配線２１または列配線３１との間に容量結合（タッチ容量）が発生する。自己容量方式の場合、このタッチ容量を検出することで、検出可能エリア内のどの位置においてタッチされたかを特定することが可能である。

図２は、本実施の形態のタッチスクリーン１の平面図である。タッチスクリーン１の検出可能エリアは、横方向（行方向）に伸びる複数の行配線２１と、その手前側に平面視重なりで縦方向（列方向）に伸びる複数の列配線３１とから構成されマトリックス領域である。

行配線２１の各々は、引き出し線Ｒ１〜Ｒ６によって、外部の配線と接続するための端子８に接続される。また、列配線３１の各々も同様に、引き出し線Ｃ１〜Ｃ８によって、外部の配線と接続するための端子８に接続される。

引き出し線Ｒ４，Ｒ５は、検出可能エリアの外周に沿って配置される。また、引き出し線Ｒ３，Ｒ６は、検出可能エリアの外周に沿って配置され、引き出し線Ｒ４もしくは引き出し線Ｒ５に達してからは、引き出し線Ｒ４，Ｒ５に沿って配置される。このように、引き出し線Ｒ１〜Ｒ６は、検出可能エリアの外周側に詰めて配置される。また、引き出し線Ｃ１〜Ｃ８も同様に、端子８に近い引き出し線から順に、検出可能エリアの外周側に詰めて配置される。

このように、引き出し線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８をなるべく検出可能エリアの外周側に詰めて配置することで、タッチスクリーン１が装着される表示装置と、引き出し配線間のフリンジ容量を抑制することができる。よって、このような引き出し配線の配置とすることで、タッチスクリーン１が装着される表示装置から発生する電磁ノイズが引き出し配線に与える影響を低減することができる。

次に図３〜６を用いて、行配線２１および列配線３１の詳細な構造を説明する。図３は図２に示すタッチスクリーンの平面視で、タッチスクリーンの上端から数えてｎ番目の行配線２１と、左端から数えてｍ番目の列配線３１とによって区画された格子状の検出セル（ｎ，ｍ）を拡大したときの、下部電極２０のみの平面図である。図４は、図３における領域Ａの拡大図である。また、図５は、図３と同様に図２に示すタッチスクリーンの平面視で、行配線２１と列配線３１とによって区画された格子状の検出セル（ｎ，ｍ）を拡大したときの、上部電極３０のみの平面図である。また、図６は、図３と同様に図２に示すタッチスクリーンの平面視で、行配線２１と列配線３１とによって区画された格子状の検出セル（ｎ、ｍ）の平面図である。なお、図３〜６において、横方向を行方向、縦方向を列方向とする。なお、図３〜６は、配線パターンを模式的に示すものであり、配線の太さや間隔は、実際とは異なる。

図３に示す様に、下部電極２０を構成する行配線２１は、メッシュ状の配線で形成される。メッシュ状の配線は、行方向から４５°傾いた方向に延在する導線と、行方向から反対方向に４５°傾いた方向に延在する導線の繰り返しで構成される。図３における空白領域２２は、平面視で列配線３１が配置される領域である。また、行配線２１のメッシュの間隔が大きくなっている領域２３は、列配線３１と平面視で重なる領域である。

本実施の形態において、下部電極２０は、電気的に接続された行配線２１と、下部フローティング電極２１ａを備える。検出セル（ｎ，ｍ）の行配線２１をＬ（ｎ）とする。行配線Ｌ（ｎ）は２本の主行配線Ｌａ（ｎ）に分離されており、２本の主行配線Ｌａ（ｎ）からそれぞれ列配線に平行な方向に分岐する分岐行配線Ｌｂ（ｎ）、Ｌｃ（ｎ）を備える。分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は検出セル（ｎ，ｍ）を跨いで、検出セル（ｎ−１，ｍ）および検出セル（ｎ＋１，ｍ）まで延在している。また、検出セル（ｎ−１，ｍ）における分岐行配線Ｌｂ（ｎ−１）および、検出セル（ｎ＋１，ｍ）における分岐行配線Ｌｂ（ｎ＋１）は、検出セル（ｎ，ｍ）まで延在している。このように分岐配線を延在させることによって、例えば検出セル（ｎ，ｍ）上にタッチが有った場合、検出セル（ｎ−１，ｍ）と検出セル（ｎ＋１，ｍ）でのタッチ容量の検出値を増加させることができる。

下部フローティング電極２１ａは、行配線２１と同様のメッシュ状の配線で形成される。また、下部フローティング電極２１ａは、断線部２１ｂにより行配線２１から絶縁されている。さらに、下部フローティング電極２１ａは、断線部２１ｂにより下部フローティング電極２１ａ間で分断されている。

図４は、図３における領域Ａの拡大図である。断線部２１ｂにより、行配線２１と下部フローティング電極２１ａとが断線されており、また、下部フローティング電極２１ａ同士も断線されている。

このように、下部フローティング電極２１ａを設けることによって、行配線２１と列配線３１とは、下部フローティング電極２１ａの行方向の幅Ｌ１だけ平面視で隔てられる。また、行配線２１と図面の上方向および下方向に配置される行配線とは、下部フローティング電極２１ａの列方向の幅Ｌ２だけ平面視で隔てられる。また、下部フローティング電極２１ａを断線部２１ｂによって分断することにより、行配線２１と列配線３１との間の余分な容量結合を小さくすることができる。

図５は、図３と同様に図２に示すタッチスクリーンの平面視で、行配線２１と列配線３１によって区画された格子状の検出セル（ｎ，ｍ）を拡大したときの、上部電極３０のみの平面図である。図５に示す様に、上部電極３０は、列配線３１と、断線部配線３２とで構成される。列配線３１は、行配線２１と同様のメッシュ状の配線で形成される。図５において、列配線３１のメッシュ間隔が大きい領域３３は、行配線２１と平面視で重なる領域である。

また、検出セル（ｎ，ｍ）の列配線３１を列配線Ｕ（ｍ）とする。列配線Ｕ（ｍ）は２本の主列配線Ｕａ（ｍ）を備え、２本の主列配線Ｕａ（ｍ）からそれぞれ分岐する分岐列配線Ｕｂ（ｍ）、Ｕｃ（ｍ）を備える。分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は検出セル（ｎ，ｍ）を跨いで、検出セル（ｎ，ｍ−１）および検出セル（ｎ，ｍ＋１）まで延在している。また、検出セル（ｎ，ｍ−１）における分岐列配線Ｕｂ（ｍ−１）および、検出セル（ｎ，ｍ＋１）における分岐列配線Ｕｂ（ｍ＋１）は、検出セル（ｎ，ｍ）まで延在している。このように分岐配線を延在させることによって、例えば検出セル（ｎ，ｍ）上にタッチが有った場合、検出セル（ｎ，ｍ−１）と検出セル（ｎ，ｍ＋１）でのタッチ容量の検出値を増加させることができる。

図５において、断線部配線３２は、図３における断線部２１ｂを平面視で埋めるように形成されている。断線部配線３２を設けることによって、断線部２１ｂを表示光が透過して、断線部２１ｂが目視されることを防止することができる。

図６は、図３と同様に図２に示すタッチスクリーンの平面視で、行配線２１と列配線３１によって区画された格子状の検出セル（ｎ、ｍ）の平面図である。図６において、図の見易さのために、断線部配線３２は図示していない。行配線２１と列配線３１とが平面視で重なる領域において、行配線２１および列配線３１のそれぞれのメッシュ間隔は、他の部分の２倍の間隔となっており、かつ行配線２１のメッシュと列配線３１のメッシュは相補的にずれて重なっている。ここで、行方向、列方向のメッシュのずれる間隔をそれぞれＰ１、Ｐ２とする。

本実施の形態では、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は列配線３１と平面視で重なる部分がなく、かつ、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は行配線２１と平面視で重なる部分がないため、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させることによって起こるクロス容量の増加を抑えることができる。

さらには、配線と列配線をＩＴＯなどの透明電極で形成し、行配線と列配線が重なる部分を金属ブリッジで電気的に絶縁する場合においても、列配線と行配線が平面視で重なる部分が増えないため、金属による局所的な反射により視認性が悪化を発生させない。

なお、本実施の形態では、行配線２１および列配線３１のメッシュを構成する導線の幅は３μｍであり、断線部の断線間隔は１０μｍである。また、本実施の形態では、透明基板１０の厚みは０．９ｍｍであり、下部フローティング電極２１ａの行方向の幅Ｌ１および列方向の幅Ｌ２はともに８００μｍである。また、メッシュの行方向の間隔Ｐ１および列方向の間隔Ｐ２は、２００μｍである。

次に、本実施の形態のように、行配線Ｌ（ｎ）を構成する主行配線Ｌａ（ｎ）を２本に分離し、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）を隣接する検出セルまで延在させ、かつ、列配線Ｕ（ｍ）を構成する主列配線Ｕａ（ｍ）を２本に分離し、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）を隣接する検出セルまで延在させたことによるクロス容量の低減効果について説明する。図７は、本実施の形態における比較例であり、主行配線Ｌａ（ｎ）を１本とし、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）を隣接する検出セルまで延在させ、かつ、列配線Ｕ（ｍ）を構成する主列配線Ｕａ（ｍ）を１本とし、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）を隣接する検出セルまで延在させたタッチスクリーンである。また、分岐配線Ｕｂの本数の合計は、本実施の形態に揃えて１つの検出セル当り２本とした。図７において、領域Ｃは分岐配線と隣接する検出セルから延在した分岐配線が平面視で重なる部分を示しており、合計４箇所有している。

なお、図７の比較例は、本実施の形態と同様、メッシュを構成する導線の幅を３μｍ、メッシュの行方向の間隔Ｐ１および列方向の間隔Ｐ２を２００μｍとしている。また、図７における行配線２１の幅と列配線３１の幅とは、本実施の形態の行配線２１と列配線３１との電気抵抗が同じになるように調整している。

図７のように構成された比較例のタッチスクリーンでは、検出セル１個当りのクロス容量が１．４ｐＦであったのに対し、本実施の形態のタッチスクリーンでは検出セル１個当りのクロス容量は１．０ｐＦであった。これより、本実施の形態のように主列配線および主行配線をそれぞれ２本に分離し、分岐行配線および分岐列配線を、隣接する検出セルまで延在させる構成は、列配線および行配線の主配線を１本とし、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させる構成よりもクロス容量を小さくできる。

本実施の形態の様に、行配線２１および列配線３１をメッシュ状の配線とすることによって、少ない配線面積で、広い検出可能エリアを覆うことが可能である。また、行配線２１および列配線３１をメッシュ状の配線とすることによって、配線の寄生容量を低減し、モアレ減少の発生も抑えることができる。

ただし、行配線２１および列配線３１の材料、導線幅、メッシュ間隔は、本実施の形態に限定されるものではない。例えば、行配線２１および列配線３１の材料としては、ＩＴＯやグラフェン等の透明導線性材料もしくは、アルミニウム、クロム、銅、銀等の金属材料を用いることができる。また、アルミニウム、クロム、銅、銀等の合金、または、これら合金上に窒化アルミニウム等を形成した多層構造としてもよい。また、導線幅とメッシュ間隔も、タッチスクリーンの用途等に応じて、本実施の形態とは異なる値としてもよい。

また、本実施の形態では、下部フローティング電極２１ａが、行配線２１に備わる構成としたが、下部フローティング電極２１ａが、列配線３１に備わる構成としてもよい。この様な構成とした場合であっても、行配線２１と列配線３１との間に平面視で行方向に間隔を設けることが可能である。

なお、本実施の形態においては、下部フローティング電極２１ａを設けたが、平面視で下部フローティング電極２１ａが配置される領域を、電極のないスペースとしてもよい。つまり、下部フローティング電極はなくてもよい。下部フローティング電極がない場合であっても、行配線Ｌ（ｎ）を構成する主行配線Ｌａ（ｎ）を２本に分離し、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）を隣接する検出セルまで延在させ、かつ、列配線Ｕ（ｍ）を構成する主列配線Ｕａ（ｍ）を２本に分離し、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）を隣接する検出セルまで延在させる構成であれば、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は列配線３１と平面視で重なる部分がなく、かつ、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は行配線２１と平面視で重なる部分がない構成にすることができる。その結果、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させることによって起こるクロス容量の増加を抑えることができる。

本実施の形態の効果を確認するために、本実施の形態におけるタッチスクリーン１と、図７に示す配線構造を持つ比較例のタッチスクリーンとのそれぞれに、自己容量型の検出回路を装着して指によるタッチ検出を行い、応答時間を測定した。その結果、本実施の形態の配線構造での応答時間は、図７に示す配線構造での応答時間の７３％となり、図７に示す配線構造よりもタッチによる応答速度が速くなっていることを確認した。

なお、本実施の形態においては、主列配線Ｕａ（ｍ）が２本に分離して構成され、かつ主列配線Ｕａ（ｍ）が２本に分離して構成された例を示したが、主列配線Ｕａ（ｍ）あるいは主列配線Ｕａ（ｍ）のどちらか一方が２本に分離された構成された場合でも、検出セルのクロス容量を小さくできる。また、本実施の形態においては、主列配線Ｕａ（ｍ）あるいは主列配線Ｕａ（ｍ）のどちらか一方を２本に分離された構成で説明したが、2本以上、例えば３本分に離された場合でも同様な効果がある。

上述のように、本実施の形態におけるタッチスクリーンにおいては、主列配線Ｕａ（ｍ）あるいは主行配線Ｌａ（ｎ）が２本以上に分離して構成されることにより、平面視で分岐列配線同士が重なる部分を低減することが可能である。よって、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させることによる、クロス容量の増加を抑制しながら、直線性を確保することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、下部電極２０もしくは上部電極３０が形成される領域において、これらの配線が平面視で重なる領域を除いて、下部電極２０または上部電極３０のどちらかが配置されていた。そのため、下部電極２０と上部電極３０とでは、配線が形成される層の深さが異なるため、下部電極２０と上部電極３０とでは反射率が異なり、配線が視認されやすかった。

実施の形態２では、上部電極３０に上部フローティング電極３１ａをさらに配置する。さらに、本実施の形態におけるタッチスクリーンは、行配線２１のメッシュと、列配線３１のメッシュとが相補的にずれて重なるように構成されている。このような構成とすることで、行配線２１と列配線３１との外光の反射率の違いを軽減して、反射率を均一化することが可能である。

本実施の形態における、タッチスクリーンの下部電極２０および上部電極３０の構成は、図６で示した実施の形態１と同様であるが、メッシュを構成する単位パターンを円弧状とした点が実施の形態１と異なる。図８は、本実施の形態における行配線２１および列配線３１に共通するメッシュ配線の単位パターンを示したものである。本実施の形態における配線の単位パターンは、互いに交差するＳ字状の配線により構成される。Ｓ字状の配線を構成する円弧の半径はｒである。なお、本実施の形態においては、単位パターンの行方向の間隔Ｐ１および列方向の間隔Ｐ２を２００μｍとした。また、円弧の半径ｒを１００μｍとした。

図９〜１３を用いて、本実施の形態におけるタッチスクリーンの行配線２１および列配線３１の詳細な構造を説明する。なお、本実施の形態におけるタッチスクリーンの基本構造は、実施の形態１の図１および図２に示したタッチスクリーンの構造と同様であるので説明を省略する。

図９はタッチスクリーンの上端から数えてｎ番目の行配線２１と、左端から数えてｍ番目の列配線３１とによって区画された格子状の検出セル（ｎ，ｍ）を拡大したときの、下部電極２０のみの平面図である。下部電極２０は、電気的に接続された行配線２１と、下部フローティング電極２１ａとを備えている。検出セル（ｎ，ｍ）の行配線２１をＬ（ｎ）とする。行配線Ｌ（ｎ）は２本の主行配線Ｌａ（ｎ）に分離されており、２本の主行配線Ｌａ（ｎ）から列配線と平行方向にそれぞれ分岐する分岐行配線Ｌｂ（ｎ）、Ｌｃ（ｎ）を備える。分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は検出セル（ｎ，ｍ）を跨いで、検出セル（ｎ−１，ｍ）と検出セル（ｎ＋１，ｍ）まで延在している。また、検出セル（ｎ−１，ｍ）における分岐行配線Ｌｂ（ｎ−１）および、検出セル（ｎ＋１，ｍ）における分岐行配線Ｌｂ（ｎ＋１）は、検出セル（ｎ，ｍ）まで延在している。このように分岐配線を延在させることによって、例えば検出セル（ｎ，ｍ）上にタッチが有った場合、検出セル（ｎ−１，ｍ）と検出セル（ｎ＋１，ｍ）でのタッチ容量の検出値を増加させることができる。

下部フローティング電極２１ａは、行配線２１と同様の単位パターンで形成される。また、下部フローティング電極２１ａは、断線部２１ｂにより行配線２１から絶縁されている。さらに、下部フローティング電極２１ａは、断線部２１ｂにより下部フローティング電極２１ａ間で分断されている。

行配線２１および下部フローティング電極２１ａのメッシュ間隔は、実施の形態１の２倍であるとする。つまり、列方向間隔Ｐ３と行方間隔Ｐ４は、それぞれ、図３におけるＰ１、Ｐ２の２倍である。

図１０は、図９における領域Ａの拡大図である。図１０における破線は、下部電極３０の配置を示す。図１０において、断線部２１ｂには、後述する上部電極３０の断線部３１ｂの間隔を平面視で埋めるように、導線が形成されている。

図１１は、タッチスクリーンの上端から数えてｎ番目の行配線２１と、左端から数えてｍ番目の列配線３１によって区画された格子状の検出セル（ｎ，ｍ）を拡大した、上部電極３０のみの平面図である。上部電極３０は、電気的に接続された行配線３１と、上部フローティング電極３１ａとを備えている。検出セル（ｎ，ｍ）の列配線３１を列配線Ｕ（ｍ）とする。列配線Ｕ（ｍ）は２本の主列配線Ｕａ（ｍ）に分離されており、２本の主列配線Ｕａ（ｍ）から行配線と平行方向にそれぞれ分岐する分岐列配線Ｕｂ（ｍ）、Ｕｃ（ｍ）を備える。分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は検出セル（ｎ，ｍ）を跨いで、検出セル（ｎ，ｍ−１）と検出セル（ｎ，ｍ＋１）まで延在している。また、検出セル（ｎ，ｍ−１）における分岐列配線Ｕｂ（ｍ−１）および、検出セル（ｎ，ｍ＋１）における分岐列配線Ｕｂ（ｍ＋１）は、検出セル（ｎ，ｍ）まで延在している。このように分岐配線を延在させることによって、例えば検出セル（ｎ，ｍ）上にタッチが有った場合、検出セル（ｎ，ｍ−１）と検出セル（ｎ，ｍ＋１）でのタッチ容量の検出値を増加させることができる。

上部フローティング電極３１ａは、列配線３１と同様の単位パターンで形成される。また、上部フローティング電極３１ａは、断線部３１ｂにより列配線３１から絶縁されている。さらに、上部フローティング電極３１ａは、断線部３１ｂにより上部フローティング電極３１ａ間で分断されている。

図１２は、図１１における領域Ｂの拡大図である。図１２における破線は、下部電極２０の配置を示す。図１２において、断線部３１ｂの各々には、下部電極２０の断線部２１ｂの間隔を平面視で埋めるように、導線が形成されている。

図１３は、タッチスクリーンの平面視で、行配線２１と列配線３１によって区画された格子状の検出セル（ｎ、ｍ）の平面図である。図１３において、図の見易さのために、断線部２１ｂおよび断線部３１ｂは図示していない。図１３において、領域Ｄは分岐配線と隣接する検出セルから延在した分岐配線とが平面視で重なる部分を示しており、合計４箇所有している。また、下部電極２０のメッシュは、行配線２１の単位パターンと下部フローティング電極の単位パターンとの繰り返しで構成され、上部電極３０のメッシュは、列配線３１の単位パターンと上部フローティング電極３１ａの繰り返しパターンとで構成され、下部電極２０のメッシュと上部電極３０のメッシュとは相補的にずれて重なるように配置されている。このように構成とすることで、下部電極２０の領域と、上部電極３０の領域とにおける反射率が均一化されるため、下部電極２０および上部電極３０が視認されることを抑制することができる。

また、本実施の形態においては、図１０および図１２に示したように、断線部２１ｂおよび断線部３１ｂの断線間隔を埋めるように導線を配置した。このような構成とすることで、タッチスクリーンを表示装置前面に装着した場合に、表示光が断線部２１ｂおよび断線部３１ｂを通過することを防止することができるため、断線部２１ｂおよび断線部３１ｂが視認されにくくなり好ましい。

また、上部電極２０のメッシュと下部電極３０のメッシュとは相補的にずれて重なっている。行方向２１、列方向３１のメッシュのずれる間隔は、それぞれＰ１、Ｐ２である。
このような構成とすることで、行配線２１と列配線３１との外光の反射率の違いを軽減して、反射率を均一化することができる。

なお、本実施の形態では、上部電極２０と下部電極３０とは同様の単位パターンで形成したが、上部電極２０と下部電極３０との単位パターンは異なる形状であってもよい。

また、本実施の形態では、メッシュ状の配線の単位パターンは、互いに交差するＳ字状の配線と、当該Ｓ字状配線の交差点を中心とした円状の配線とを備える。このような形状を用いることで、円状の配線によって、効果的に様々な方向に外光を散乱させることができるため、外光の反射によるギラツキをさらに抑制することができる。

なお、本実施の形態では、メッシュ状の配線の単位パターンを互いに交差するＳ字状の配線と、当該Ｓ字状配線の交差点を中心とした円状の配線としたが、これに限定されるものでなく、円状の配線部分を含んでいればよい。

また、本実施の形態では、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は列配線３１と平面視で重なる部分を少なくでき、かつ、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は行配線２１と平面視で重なる部分を少なくできるため、分岐配線を、隣接する検出セルまで延在させることによって起こるクロス容量の増加を抑えることができる。

なお、本実施の形態では、実施の形態１と同じく、行配線２１および列配線３１を構成する導線の幅は３μｍであり、断線部の断線間隔は１０μｍである。また、本実施の形態では、透明基板１０の厚みは０．９ｍｍであり、下部フローティング電極２１ａの行方向の幅Ｌ１および列方向の幅Ｌ２はともに８００μｍである。また、図９および図１１におけるメッシュ間隔Ｐ３、Ｐ４は４００μｍであり、図１３におけるメッシュ間隔Ｐ１、Ｐ２は２００μｍである。

図１４は、本実施の形態における変形例であり、主列配線Ｌａ（ｎ）を３本に分離し、主列配線Ｕａ（ｍ）を３本に分離したものである。このように構成しても、本実施の形態と同様に、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は列配線と平面視で重なる部分を少なくでき、かつ、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は行配線と平面視で重なる部分を少なくできるため、分岐配線を、隣接する検出セルまで延在させることによって起こるクロス容量の増加を抑えることができる。

また、図１５は、本実施の形態における別の変形例であり、主列配線Ｌａ（ｎ）を２本に分離し、主列配線Ｕａ（ｍ）は１本としたものである。このように構成しても、本実施の形態と同様に、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は列配線と平面視で重なる部分を少なくでき、かつ、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は行配線と平面視で重なる部分を少なくできるため、分岐配線を、隣接する検出セルまで延在させることによって起こるクロス容量の増加を抑えることができる。このように、主列配線Ｌａ（ｎ）もしくは主列配線Ｕａ（ｍ）のどちらか一方を２本以上に分離すれば、本実施の形態と同様の効果を得ることのできる構成が可能である。

次に、本実施の形態のように、行配線Ｌ（ｎ）を構成する主行配線Ｌａ（ｎ）を２本に分離し、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）を隣接する検出セルまで延在させ、かつ、列配線Ｕ（ｍ）を構成する主列配線Ｕａ（ｍ）を２本に分離し、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）を隣接する検出セルまで延在させたことによるクロス容量の低減効果について説明する。図１６は、本実施の形態における比較例であり、主行配線Ｌａ（ｎ）を１本とし、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）を隣接する検出セルまで延在させ、かつ、列配線Ｕ（ｍ）を構成する主列配線Ｕａ（ｍ）を１本とし、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）を隣接する検出セルまで延在させたタッチスクリーンである。また、分岐配線Ｕｂの本数の合計は、本実施の形態に揃えて１つの検出セル当り４本とした。図１６において、領域Ｅは分岐配線と隣接する検出セルから延在した分岐配線が平面視で重なる部分を示しており、合計１６箇所有している。

なお、図１６の比較例は、本実施の形態と同様、メッシュを構成する導線の幅を３μｍ、メッシュの行方向の間隔Ｐ１および列方向の間隔Ｐ２を２００μｍとしている。また、図１６における行配線２１の幅と列配線３１の幅とは、本実施の形態の行配線２１と列配線３１の電気抵抗が同じになるように調整している。

図１６のように構成された比較例のタッチスクリーンでは、検出セル１個当りのクロス容量が２．３ｐＦであったのに対し、本実施の形態のタッチスクリーンでは検出セル１個当りのクロス容量は１．４ｐＦであった。これより、本実施の形態のように列配線および行配線の主配線を２本に分離し、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させる構成は、列配線および行配線の主配線を１本とし、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させる構成よりもクロス容量を小さくできる。このように、行配線２１および列配線３１をメッシュ状の配線とすることによって、少ない配線面積で、広い検出可能エリアを覆うことが可能である。また、行配線２１および列配線３１をメッシュ状の配線とすることによって、配線の寄生容量を低減し、モアレの発生も抑えることができる。

行配線２１および列配線３１の材料としては、例えばＩＴＯやグラフェン等の透明導線性材料もしくは、アルミニウム、クロム、銅、銀等の金属材料を用いることができる。また、アルミニウム、クロム、銅、銀等の合金、または、これら合金上に窒化アルミニウム等を形成した多層構造としてもよい。また、導線幅とメッシュ間隔も、タッチスクリーンの用途等に応じて、本実施の形態とは異なる値としてもよい。

なお、本実施の形態においては、下部フローティング電極２１ａを設けたが、平面視で下部フローティング電極２１ａが配置される領域を、電極のないスペースとしてもよい。つまり、下部フローティング電極はなくてもよい。下部フローティング電極がない場合であっても、行配線Ｌ（ｎ）を構成する主行配線Ｌａ（ｎ）を２本に分離し、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）を隣接する検出セルまで延在させ、かつ、列配線Ｕ（ｍ）を構成する主列配線Ｕａ（ｍ）を２本に分離し、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）を隣接する検出セルまで延在させる構成であれば、分岐行配線Ｌｂ（ｎ）は列配線３１と平面視で重なる部分がなく、かつ、分岐列配線Ｕｂ（ｍ）は行配線２１と平面視で重なる部分がない構成にすることができる。その結果、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させることによって起こるクロス容量の増加を抑えることができる。

本実施の形態の効果を確認するために、本実施の形態におけるタッチスクリーン１と、図１６に示す配線構造を持つタッチスクリーンのそれぞれに、自己容量型の検出回路を装着して指によるタッチ検出を行い、応答時間を測定した。その結果、本実施の形態の配線構造をもつタッチスクリーンの応答時間は、図１６に示す比較例の配線構造をもつタッチスクリーンの応答時間の６７％となり、応答速度が速くなっていることを確認した。

また、視認性を確認するために、室内照度１０００ｌｕｘの下で本実施の形態におけるタッチスクリーンと、実施の形態１におけるタッチスクリーンとを目視観察したところ、実施の形態１におけるタッチスクリーンでは、下部電極２０と上部電極３０とが目視で認識されたが、本実施の形態におけるタッチスクリーンではそれらが目視で認識されなかった。さらに、照度８００００ｌｕｘの直射日光下で、本実施の形態におけるタッチスクリーンと、実施の形態１におけるタッチスクリーンを目視観察したところ、本実施の形態におけるタッチスクリーンの方が、実施の形態１のタッチスクリーンに比べて配線の反射光によるギラツキがより軽減されていた。これは、配線の単位パターンを円弧状としたことで、様々な方向に反射光が反射されるためである。

上述のように、本実施の形態におけるタッチスクリーンにおいては、主列配線Ｕａ（ｍ）あるいは主行配線Ｌａ（ｎ）が２本以上に分離して構成されることにより、平面視で分岐列配線同士が重なる部分を低減することが可能である。よって、分岐配線を隣接する検出セルまで延在させることによる、クロス容量の増加を抑制しながら、直線性を確保することができる。

また、本実施の形態におけるタッチスクリーンは、下部電極２０のメッシュは行配線２１の単位パターンと下部フローティング電極の単位パターンとの繰り返しで構成され、上部電極３０のメッシュは列配線３１の単位パターンと上部フローティング電極３１ａの単位パターンとの繰り返しで構成され、下部電極２０と上部電極３０のメッシュは、平面視で相補的にずれて配置されて構成されている。したがって、行配線２１と列配線３１との外光の反射率の違いを軽減して、反射率を均一化することが可能である。

また、外光の反射率が均一化されるため、行配線２１および列配線３１が視認されることを抑制することが可能である。

さらに、本実施の形態におけるタッチスクリーンは、メッシュ状の配線の単位パターンは、互いに交差するＳ字状の配線と、当該Ｓ字状配線の交差点を中心とした円状の配線とで構成されている。したがって、円状の配線によって、効果的に、様々な方向に外光を散乱させることができるため、外光の反射によるギラツキをさらに抑制することが可能である。

実施の形態３．
図１７は、実施の形態３におけるタッチパネル７０の構成を模式的に示す平面図である。タッチパネル７０は、実施の形態１で説明したタッチスクリーン１と、フレキシブルプリント基板７１と、コントローラ基板７２とを備える。

タッチスクリーン１の各端子８に、フレキシブルプリント基板７１の対応する端子が、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film；略称：ＡＣＦ）などを用いることによって実装される。このフレキシブルプリント基板７１を介して、タッチスクリーン１の行配線２１に接続する引き出し配線の端部および列配線３１に接続する引き出し配線の端部と、コントローラ基板７２とが電気的に接続されることによって、タッチスクリーン１は、タッチパネル７０の主要構成要素として機能する。

コントローラ基板７２には、検出処理回路７３が搭載されている。検出処理回路７３は、信号電圧の印加によって行配線２１と列配線３１と指示体との間に形成される静電容量から成るタッチ容量の検出と、その検出結果に基づいて、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上におけるタッチ位置の算出処理を行う。

検出処理回路７３には、投影型静電容量方式の検出ロジックを採用することができる。また、コントローラ基板７２は、検出処理回路７３によるタッチ座標の算出処理の結果を外部の処理装置に出力するための外部接続端子７４を備える。

以上のように本実施の形態のタッチパネル７０は、前述の実施の形態１のタッチスクリーン１を備える。タッチスクリーン１は、前述のようにタッチによる応答速度を遅くさせることなく直線性が確保され、かつ視認性に優れる。このようなタッチスクリーン１を用いることによって、タッチ時の応答速度を遅くさせることなく、大型化が可能な投影型静電容量方式のタッチパネル７０を提供することができる。

本実施の形態では、タッチパネル７０は、前述の実施の形態１のタッチスクリーン１を備えるが、これに代えて、前述の実施の形態２のタッチスクリーン１を備えてもよい。また、コントローラ基板７２上の検出処理回路７３などは、コントローラ基板７２上ではなく、タッチスクリーン側に備えられてもよい。

実施の形態４．
実施の形態４における表示装置は、実施の形態３で説明したタッチパネル７０に表示素子を組み合わせたものである。タッチパネル７０は、表示素子の表示面よりも使用者側に配置される。このようにタッチパネル７０を表示素子の表示画面の使用者側に装備することによって、使用者が指示するタッチ位置を検出する機能を有するタッチパネル付きの表示装置を構成することができる。表示素子としては、例えば、液晶表示素子（ＬＣＤ）、プラズマ表示素子（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；略称：ＰＤＰ）、または有機発光ディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ；略称：ＯＬＥＤ）などを用いることができる。

このように構成された表示装置においては、表示素子に表示される画面に基づいてタッチパネルに指示を行うことができ、前述のようにタッチによる応答速度を遅くさせることなく大型化が可能な投影型静電容量方式のタッチパネル付きの表示装置を提供することができる。

実施の形態５．
実施の形態４における電子機器は、実施の形態３で説明したタッチパネル７０に電子素子である信号処理素子を組み合わせたものである。信号処理素子は、タッチパネル７０の外部接続端子７４からの出力を入力とし、デジタル信号として出力する。このように、信号処理素子を、タッチパネル７０に接続することによって、タッチパネルで使用者が指示するタッチ位置を検出し、この検出されたタッチ位置を信号処理素子からコンピュータなどの外部信号処理装置へ出力することで、デジタイザなどのタッチ位置検出機能付き電子機器を構成することができる。信号処理素子は、コントローラ基板７２に内蔵されてもよい。信号処理素子は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のようなバス規格を満たすような出力機能を備えることによって、汎用性の高いタッチ位置検出機能付き電子機器を実現することができる。

このように構成された電子機器は、前述のようにタッチによる応答速度を遅くさせることなく大型化が可能な投影型静電容量方式のタッチ位置検出機能付き電子機器を提供することができる。

１ タッチスクリーン、 ８ 端子、 １０ 透明基板、 １１ 層間絶縁膜、１２ 保護膜、 ２０ 下部電極、 ２１ 行配線、 ２１ａ 下部フローティング電極、 ２１ｂ，３１ｂ 断線部、 ３０ 上部電極、 ３１ 列配線、 ３１ｂ 上部フローティング電極、 ３２ 断線部配線、 ７０ タッチパネル

Claims (7)

1. 細線状電極で構成された配線で覆われており、前記細線状電極は電気的に列方向に分離された列配線と、電気的に行方向に分離された行配線とを含み、前記列配線と前記行配線とにより検出可能エリアが構成されたタッチスクリーンにおいて、
   各々の列配線は検出セル間をつなぐ主列配線と、
   前記主列配線から前記行配線が延在する方向に分岐した分岐列配線とで構成され、
   かつ、各々の前記行配線は検出セル間をつなぐ主行配線と、
   前記主行配線から前記列配線が延在する方向に分岐した分岐行配線とで構成され、
   すくなくとも前記主列配線もしくは前記主行配線は、２本以上に分離されており、
   前記分岐列配線は、前記主行配線が延在する方向に隣接する検出セル内まで延在して配置されており、
   かつ、前記分岐行配線は、前記主列配線が延在する方向に隣接する検出セルを内まで延在して配置されている
   ことを特徴とするタッチスクリーン。
2. 列配線と行配線との間にフローティング電極を備え、
   前記フローティング電極は断線部により電気的に分断さていることを特徴とする
   請求項１記載のタッチスクリーン。
3. 列配線および行配線はそれぞれ下部電極と上部電極との２層で形成され、前記下部電極および前記上部電極はメッシュ状の配線であり、前記下部電極のメッシュ状の配線と前記上部電極のメッシュ状の配線とが、平面視で相補的にずれて配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチスクリーン。
4. メッシュ状の配線は、単位パターンの繰り返しで構成され、前記単位パターンは、少なくとも一部に円弧状の配線パターンを含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチスクリーン。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のタッチスクリーンと、
   指示体に指示された位置の前記タッチスクリーンの列配線と行配線との間に形成される静電容量に基づいて、前記指示体によって指示された前記タッチスクリーン上の位置を検出するタッチ位置検出用回路と
   を備えることを特徴とするタッチパネル。
6. 表示素子と、
   前記表示素子の表示面の前面に請求項５に記載のタッチパネルと
   を備えたことを特徴とする表示装置。
7. 請求項５に記載のタッチパネルと、
   前記タッチパネルのタッチ位置検出用回路の出力を入力信号として処理する電子素子と
   を備えたことを特徴とする電子機器。

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