JP2011070659A

JP2011070659A - 静電容量式タッチパネル

Info

Publication number: JP2011070659A
Application number: JP2010189414A
Authority: JP
Inventors: Po-Yang Chen; 柏仰陳; Po-Sheng Shih; 博盛施; Hsuan-Lin Pan; 軒霖潘; Tai-Shun Liao; 大舜廖
Original assignee: Chi Mei Electronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: JP5711916B2; EP2306283A3; US8749513B2; CN102033669A; KR101729604B1; CN102033669B; EP2306283A2; KR20110033021A; US20110069035A1

Abstract

【課題】本発明は、製造良品率が高く、製造コストが低く、製造時間が短く、タッチ精度及び接触感度が高い静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】本発明の静電容量式タッチパネルは、抵抗異方性を有する第一導電膜と、複数の導電構造を有する第二導電膜と、前記第一導電膜と前記第二導電膜との間に位置する絶縁層と、を備え、前記第二導電膜の導電構造の導電方向は、前記第一導電膜の最小抵抗方向に直交する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、タッチパネルに関するものであり、特に高い性能、高い接触感度を有する静電容量式タッチパネルに関するものである。

タッチパネルは、個人情報端末（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ，ＰＤＡ）又は携帯電話のような携帯式電子装置に広く応用される。タッチパネルは、抵抗式、静電容量式、光学式、超音波式等の種類がある。従来の抵抗式タッチパネルは、主に２つの酸化インジウムスズ（ＩｎｄｉｕｍｕＴｉｎＯｘｉｄｅ，ＩＴＯ）フィルムと、前記２つの酸化インジウムスズフィルムを隔離するスペーサーと、を備える。手指で前記抵抗式タッチパネルを押圧すると、前記酸化インジウムスズフィルムが変形して、前記２つの酸化インジウムスズフィルムの前記接触箇所に対応する部位は互いに接触する。前記接触箇所の電圧値の変化を測定することにより、前記接触箇所を特定することができる。しかし、抵抗式タッチパネルは、タッチパネルの変形によって接触箇所を特定するため、接触摩損を招き、タッチパネルの耐用度が低下するという欠点がある。

従来の静電容量式タッチパネルは、２つの酸化インジウムスズフィルム及び１つの絶縁層からなるコンデンサの構造を備える。使用者が手指で静電容量式タッチパネルに接触すると、前記２つの酸化インジウムスズフィルムの間の電界を妨害して、前記コンデンサの静電容量が変化する。駆動回路及び読取回路によって前記静電容量の変化を測定することにより、前記接触箇所を特定する。図１Ａは、従来の静電容量式タッチパネルのパターン化された酸化インジウムスズフィルムを示す図であり、上層に位置する酸化インジウムスズフィルム１０Ａの菱形パターンと下層に位置する酸化インジウムスズフィルム１０Ｂの菱形パターンは、互いに交互する。図１Ａに示すタッチパネルでは、前記酸化インジウムスズフィルム１０Ａ及び前記酸化インジウムスズフィルム１０Ｂを別々に駆動しなければ接触箇所を特定することができない。しかし、使用者が手指でタッチパネルの２箇所を同時に接触して、同時に２つの接触箇所を形成する場合、あらゆる接触箇所を特定することができない。図１Ｂは、従来の他の静電容量式タッチパネルのパターン化された酸化インジウムスズフィルムを示す図であり、上層に位置する酸化インジウムスズフィルム１２Ａのストリップ状のパターンは、下層に位置する酸化インジウムスズフィルム１２Ｂのストリップ状のパターンに直交的に重ねて、複数の測定領域を定義することができる。図１Ｂに示すタッチパネルでは、その中の１つの酸化インジウムスズフィルムを駆動するだけで、１つ又は複数の接触箇所を測定することができる。

図１Ａ又は図１Ｂに示された従来の静電容量式タッチパネルは、全て露光、現像、エッチングなどの半導体製造技術を使用して酸化インジウムスズフィルムをパターン化する。前記製造工程において、複数のステップを繰り返さなければならないため、タッチパネルの良品率を高めることができず、製造コスト及び製造時間を下げることもできない。なお、製造工程により解像度が制限されるため、従来のタッチパネルのタッチ精度ではボトルネックを解消することができない。

以上の問題点に鑑みて、カーボンナノチューブ（ＣａｒｂｏｎＮａｎｏＴｕｂｅ，ＣＮＴ）フィルムで従来の酸化インジウムスズフィルムを置換する試みが行われている。カーボンナノチューブフィルムは、抵抗異方性を有する導電膜であり、即ちある方向で最も小さい抵抗を有し、該方向に直交する他の方向で最も大きい抵抗を有する。図１Ｃは、カーボンナノチューブフィルムを使用する静電容量式タッチパネルを示す図であり、前記タッチパネルは、上層に位置するカーボンナノチューブフィルム１４Ａ、下層に位置するカーボンナノチューブフィルム１４Ｂ及び両者の間に位置する絶縁層（図示せず）を備える。前記カーボンナノチューブフィルム１４Ａの最小抵抗方向は、前記カーボンナノチューブフィルム１４Ｂの最小抵抗方向に直交する。図１Ｃに示すカーボンナノチューブ静電容量式タッチパネルの性能（スループット）は、図１Ａ、図１Ｂに示す酸化インジウムスズ静電容量式タッチパネルの性能よりも優れているが、手指でカーボンナノチューブ静電容量式タッチパネルに接触すると、前記カーボンナノチューブフィルム１４Ａと前記カーボンナノチューブフィルム１４Ｂとの間の電界は妨害を受け難く、従って静電容量の変化も大きくなく、接触感度を高めることができない。

本発明の目的は、前記課題を解決し、接触感度が高い静電容量式タッチパネルを提供することである。

前記目的を達成するために、本発明に係る静電容量式タッチパネルは、抵抗異方性を有する第一導電膜と、複数の導電構造を有する第二導電膜と、前記第一導電膜と前記第二導電膜との間に位置する絶縁層と、を備え、前記第二導電膜の導電構造の導電方向は、前記第一導電膜の最小抵抗方向に直交する。

前記目的を達成するために、本発明に係る静電容量式タッチパネルは、カーボンナノチューブフィルムと、互いに離間して且つ平行するように設置されたパターン化された複数のストリップ状の導電構造を有する導電膜と、前記カーボンナノチューブフィルムと前記導電膜との間に位置する絶縁層と、を備え、前記導電膜のストリップ状の導電構造の導電方向は、前記カーボンナノチューブフィルムの最小抵抗方向に直交する。

本発明に係る静電容量式タッチパネルにおいて、前記第一導電膜、前記絶縁層及び前記第二導電膜がコンデンサ構造を形成して、手指で前記静電容量式タッチパネルに接触すると、前記第一導電膜と前記第二導電膜との間の電界を妨害して、前記コンデンサ構造の静電容量を変化させ、且つ前記第二導電膜の複数の導電構造の間に隙間があるため、電界妨害の程度が増大し、接触感度を高めることができる。

従来の静電容量式タッチパネルのパターン化された酸化インジウムスズフィルムを示す図である。従来の他の静電容量式タッチパネルのパターン化された酸化インジウムスズフィルムを示す図である。カーボンナノチューブフィルムを使用する静電容量式タッチパネルを示す図である。本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルの上面図である。本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルの分解図である。図２Ａに示す静電容量式タッチパネルの２Ｃ―２Ｃ’線に沿う断面図である。図２Ａに示す静電容量式タッチパネルの第一導電膜および第二導電膜を別々に駆動回路及び読取回路に接続させることを示す図である。他のタッチパネルの単辺製造工程を示す図である。本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネル上の接触箇所を特定する具体的の実施方法を示す図である。本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルの走査図である。本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルに接触しなかった際の一般的な読取信号の波形図である。本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルに接触した際の読取信号の波形図である。１つの走査周期の経過後に得られる電圧値曲線図である。本発明の第二実施形態に係る静電容量式タッチパネルの上面図である。本発明の第二実施形態に係る静電容量式タッチパネルの分解図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示されたように、本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルは、第一導電膜２０及び第二導電膜２２を備える。前記第一導電膜２０は、抵抗異方性を有する。前記第一導電膜２０は、その縦軸方向で最も小さい抵抗を有するが、その横軸方向で最も大きい抵抗を有する。本実施形態において、前記第一導電膜２０は、カーボンナノチューブフィルムであるが、もちろん抵抗異方性を有する他の材料からなることもできる。カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、先ずカーボンナノチューブアレイを製造してから、前記カーボンナノチューブアレイの中の複数のカーボンナノチューブを順次に引き伸ばし、これらのカーボンナノチューブは、ファンデルワールス力の作用によって端部同士が連接して、連続したカーボンナノチューブフィルムを形成する。前記カーボンナノチューブフィルムは抵抗異方性を有し、即ちそのカーボンナノチューブの延在方向で最も小さい抵抗を有するが、そのカーボンナノチューブの延在方向に直交する方向で最も大きい抵抗を有する。

前記第二導電膜２２は、パターン化された複数の導電構造を備え、例えばストリップ状の導電構造であり、前記複数の導電構造は、互いに離間して設置され且つ互いに平行する。前記第二導電膜２２の導電構造の導電方向は、前記第一導電膜２０の最小抵抗方向に直交する。本実施形態において、前記第二導電膜２２は、パターン化された酸化インジウムスズフィルムであるが、もちろん他の従来の導電材料又はカーボンナノチューブフィルムのような抵抗異方性フィルムを使用することもできる。本実施形態において、前記第二導電膜２２の導電構造の幅と隣り合う２つの導電構造の間のピッチとの比は、約５％〜５０％であるが、これに限定されるものではない。例えば、前記第二導電膜２２の隣り合う２つの導電構造の間のピッチは５ｍｍである場合、前記導電構造の幅は約０．２５〜２．５ｍｍである。

図２Ｃに示されたように、前記第一導電膜２０と前記第二導電膜２２との間には、絶縁層２１が設置され、このように前記第一導電膜２０、前記絶縁層２１及び前記第二導電膜２２がコンデンサ構造を形成し、その静電容量はＣｍと表示する。通常、前記第一導電膜２０の外側には、第一保護層２３が設置され、前記第二導電膜２２の外側には、第二保護層２４が設置される。前記絶縁層２１、前記第一保護層２３及び前記第二保護層２４は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）又は薄いガラスのような従来の透明絶縁材料を採用することができる。又、前記絶縁層２１は、酸化物又は紫外線硬化型接着剤（ＵＶ接着剤）を採用することもでき、前記第一保護層２３及び前記第二保護層２４は、酸化物を採用することもできる。前記絶縁層２１、前記第一保護層２３及び前記第二保護層２４は、ＯＣＡ（ＯｐｔｉｃａｌＣｌｅａｒＡｄｈｅｓｉｂｖｅ）光学粘着剤のような光学粘着剤で貼り合せることができる。

図２Ｃに示されるタッチパネル構造の製造方法として、両辺製造技術、単辺製造技術又は他の適当な製造技術を使用することができる。両辺製造技術とは、前記絶縁層２１を基板として、前記絶縁層２１の両側に別々に前記第一導電膜２０及び前記第二導電膜２２を形成してから、前記第一導電膜２０及び前記第二導電膜２２の外側に別々に前記第一保護層２３及び前記第二保護層２４を形成する。単辺製造技術とは、前記第一保護層２３を基板として、前記第一保護層２３の上に順次に前記第一導電膜２０、前記絶縁層２１、前記第二導電膜２２及び前記第二保護層２４を形成する。図３は、他のタッチパネルの単辺製造技術を示す図であり、前記第二保護層２４を基板として、前記第二保護層２４の上に前記第二導電膜２２を形成してから、順次に前記絶縁層２１及び前記第一導電膜２０を覆い、最後に前記第一導電膜２０の上に前記第一保護層２３を形成する。

図２Ｃに示すコンデンサ構造において、手指でタッチパネルに接触すると、即ち前記第二導電膜２２の上方に接触すると、前記第一導電膜２０と前記第二導電膜２２との間の電界を妨害して、前記コンデンサ構造の静電容量Ｃｍを変化させる。前記第二導電膜２２の複数のストリップ状の導電構造の間に隙間があるため、電界妨害の程度が増大し、図１Ｃに示す従来のカーボンナノチューブタッチパネルに比べて、接触感度を高めることができる。一般的に、前記導電構造間距離の大きさは、最も大きい電界妨害に基づいて決め、且つ製造品の良品率、性能などの要素も考慮する。

図２Ｄに示されたように、前記第一導電膜２０及び前記第二導電膜２２は、別々に駆動回路３０及び読取回路３２に接続し、静電容量の変化を測定することにより、接触箇所を特定することができる。図２Ｄにおいて、Ｃ１は、前記第二導電膜２２から接地に至る静電容量を示し、Ｃ２は、前記第一導電膜２０から接地に至る静電容量を示す。本実施形態において、前記第一導電膜２０を前記駆動回路３０に接続し、前記第二導電膜２２を前記読取回路３２に接続するが、他の実施形態において、前記第一導電膜２０を前記読取回路３２に接続し、前記第二導電膜２２を前記駆動回路３０に接続することもできる。

図４Ａは、本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネル上の接触箇所を特定する実施方法を示す図である。本実施形態において、前記第一導電膜２０の片側に設置されているｍ個の第一金属電極２００は、前記駆動回路に３０に接続して走査端として、前記第二導電膜２２の片側に設置されているｎ個の第二金属電極２２０は、前記読取回路３２に接続して読取端とする。前記走査端は、走査線１〜ｍを備え、前記読取端は、読取線１〜ｎを備える。図４Ｂは、本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルの走査図である。期間Ｔ１において、前記駆動回路３０は走査線１によって走査信号を入力し、前記読取回路３２は前記読取線１〜ｎによって別々にｎ個の第二金属電極２２０の電圧値を読み取る。同じ原理で、期間Ｔ２において、前記駆動回路３０は走査線２によって走査信号を入力し、前記読取回路３２は前記読取線１〜ｎによって別々にｎ個の第二金属電極２２０の電圧値を読み取る。このように順次に繰り返して、最後に前記駆動回路３０は走査線ｍによって走査信号を入力し、前記読取回路３２は前記読取線１〜ｎによって別々にｎ個の第二金属電極２２０の電圧値を読み取ると、１つの走査周期は終了する。１つの走査周期を経過してから、ｍ×ｎ個の電圧値を得る。図５Ａは、本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルに接触しなかった際の一般的な読取信号の波形図であり、図５Ｂは、本発明の第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルに接触した際の読取信号の波形図であり、静電容量式タッチパネルに接触した際の読取信号の電圧幅は、静電容量式タッチパネルに接触しなかった際の一般的の読取信号の電圧幅と異なる。前記ｍ×ｎ個の電圧値を統計比較すると、図５Ｃに示された電圧値曲線図を得ることができ、電圧幅が最も小さい位置が、接触箇所の位置を表す。本実施形態に係るタッチパネルの構造及び走査位置決め方法は、同時に発生する複数の接触箇所（Ｍｕｌｔｉ−Ｔｏｕｃｈ）を測定するために用いられる。

図６Ａは、本発明の第二実施形態に係る静電容量式タッチパネルの上面図であり、図６Ｂは、本発明の第二実施形態に係る静電容量式タッチパネルの分解図である。前記第一実施形態に係る静電容量式タッチパネルに比べて、本実施形態に係る静電容量式タッチパネルの第一導電膜２０、例えばカーボンナノチューブフィルムをその最小抵抗方向（第一導電膜２０の縦軸方向）に沿って切断して、互いに離間する領域を形成する。本実施形態に係る静電容量式タッチパネルの断面構造、材料、製造方法及び走査方法は、前記第一実施形態と同じである。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。

１０Ａ、１０Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ酸化インジウムスズフィルム
１４Ａ、１４Ｂカーボンナノチューブフィルム
２０第一導電膜
２１絶縁層
２２第二導電膜
２３第一保護層
２４第二保護層
３０駆動回路
３２読取回路
２００第一金属電極
２２０第二金属電極

Claims

抵抗異方性を有する第一導電膜と、
複数の導電構造を有する第二導電膜と、
前記第一導電膜と前記第二導電膜との間に位置する絶縁層と、
を備えてなる静電容量式タッチパネルであって、
前記第二導電膜の導電構造の導電方向は、前記第一導電膜の最小抵抗方向に直交することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
前記第一導電膜は、カーボンナノチューブフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第二導電膜の複数の導電構造は、ストリップ状の導電構造であり、互いに離間して且つ平行するように設置されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第二導電膜は、抵抗異方性を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第二導電膜は、カーボンナノチューブフィルムであることを特徴とする請求項４に記載の静電容量式タッチパネル。
各々の導電構造の幅と隣り合う２つの導電構造の間のピッチとの比は、５％〜５０％であることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式タッチパネル。
前記静電容量式タッチパネルは、前記第一導電膜の前記絶縁層と接する面と反対側の面に位置する第一保護層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記静電容量式タッチパネルは、前記第二導電膜の前記絶縁層と接する面と反対側の面に位置する第二保護層をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の静電容量式タッチパネル。
前記絶縁層は、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、薄いガラス、酸化物、紫外線硬化型接着剤及び光学粘着剤の中の１つ又はその組合せを備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第一保護層及び前記第二保護層は、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、薄いガラス、酸化物及び光学粘着剤の中の１つ又はその組合せを備えることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の静電容量式タッチパネル。
前記静電容量式タッチパネルは、駆動回路及び読取回路をさらに備え、一方は前記第一導電膜に接続され、他の一方は前記第二導電膜に接続されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第一導電膜は、前記駆動回路又は前記読取回路に接続される複数の第一金属電極を備えることを特徴とする請求項１１に記載の静電容量式タッチパネルタッチパネル。
前記第二導電膜は、前記駆動回路又は前記読取回路に接続される複数の第二金属電極を備えることを特徴とする請求項１２に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第一導電膜をその最小抵抗方向に沿って切断して、互いに離間する領域が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
カーボンナノチューブフィルムと、
互いに離間して且つ平行するように設置されるパターン化された複数のストリップ状の導電構造を有する導電膜と、
前記カーボンナノチューブフィルムと前記導電膜との間に位置する絶縁層と、
を備えてなる静電容量式タッチパネルであって、
前記導電膜のストリップ状の導電構造の導電方向は、前記カーボンナノチューブフィルムの最小抵抗方向に直交することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
前記導電膜は、抵抗異方性を有するフィルムであることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量式タッチパネル。
各々の導電構造の幅と隣り合う２つの導電構造の間のピッチとの比は、５％〜５０％であることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量式タッチパネル。
前記静電容量式タッチパネルは、前記カーボンナノチューブフィルムの前記絶縁層と接する面と反対側の面に位置する第一保護層及び前記導電膜の前記絶縁層と接する面と反対側の面に位置する第二保護層をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量式タッチパネル。
前記絶縁層は、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、薄いガラス、酸化物、紫外線硬化型接着剤及び光学粘着剤の中の１つ又はその組合せを備えることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量式タッチパネル。
前記第一保護層及び前記第二保護層は、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート、ポリメタクリル酸メチル樹脂、薄いガラス、酸化物及び光学粘着剤の中の１つ又はその組合せを備えることを特徴とする請求項１８に記載の静電容量式タッチパネル。
前記静電容量式タッチパネルは、駆動回路及び読取回路をさらに備え、一方は前記カーボンナノチューブフィルムに接続され、他の一方は前記導電膜に接続されることを特徴とする請求項１５に記載の静電容量式タッチパネル。
前記静電容量式タッチパネルは、前記カーボンナノチューブフィルムに設置され且つ前記駆動回路又は前記読取回路に接続される複数の第一金属電極及び前記導電膜に設置され且つ前記駆動回路又は前記読取回路に接続される複数の第二金属電極をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の静電容量式タッチパネル。
前記カーボンナノチューブフィルムをその最小抵抗方向に沿って切断して、互いに離間する領域が形成されたことを特徴とする請求項１５に記載の静電容量式タッチパネル。