JP2012248181A - タッチパネルの電極構造、その方法およびタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】タッチパネルの厚さを減少させる、および、製造プロセスを簡単化させる電極構造を提供すること。
【解決手段】電極構造３００は、基板上に配置されて互いに離されている複数の第１の導電セル３１１および第２の導電セル３２１と、隣接した第１の導電セル３１１に接続する複数の第１の導電線３１２および隣接した第２の導電セル３１１に接続する複数の第２の導電線３２２と、を備える。各第２の導電線３２２は、導電要素３２４と、導電要素３２４の両側に配置されて隣接した第２の導電セル３２１に導電要素３２４を接続する、第２の導電枝(conductive branch)３２３の対と、を備える。第１の導電線３１２および第２の導電線３２２は、絶縁されて交差される。
【選択図】図１
【解決手段】電極構造３００は、基板上に配置されて互いに離されている複数の第１の導電セル３１１および第２の導電セル３２１と、隣接した第１の導電セル３１１に接続する複数の第１の導電線３１２および隣接した第２の導電セル３１１に接続する複数の第２の導電線３２２と、を備える。各第２の導電線３２２は、導電要素３２４と、導電要素３２４の両側に配置されて隣接した第２の導電セル３２１に導電要素３２４を接続する、第２の導電枝(conductive branch)３２３の対と、を備える。第１の導電線３１２および第２の導電線３２２は、絶縁されて交差される。
【選択図】図１
Description
本発明はタッチデバイスに関し、特に、タッチパネルの電極構造、その方法およびタッチパネルに関する。
近年、種々の電子デバイスにおいてタッチパネルが幅広く利用されている。タッチパネルは、従来のキーボードやマウスに置き換わって、電子デバイスを制御し得る。
従来のタッチパネルは、基板上に配置されたアクティブ領域を含む。アクティブ領域は、通常、透明導電フィルムを用いて覆われる。指またはタッチペンがアクティブ領域をタッチした時に、後続の操作のためのタッチ信号が生成される。
例えば、抵抗膜方式、静電容量方式、音響方式、光学方式のような、多くのタイプのタッチ感知手法がある。静電容量方式の感知手法としては、金属や指などの導電物体が近接することに起因する静電容量の変化を検知することで、タッチパネルがタッチ位置を感知する手法がある。高い剛性、正確性、長寿性、正確な応答時間、作動温度、初期化フォース(force)などのアドバンテージのために、静電容量方式のタッチパネルが幅広く採用されている。
指または導電物体のタッチ表面上のタッチ位置を検知する、異なった電極パターンを備えた種々のタッチパネルが新たに開発されている。例えば、特許文献１は、タッチ感知面上のタッチ位置を検知する格子型のタッチ感知システムを開示する。格子型のタッチ感知システムは、絶縁材料によって離されている静電容量方式の２つの感知層を含み、各層は実質的に平行な導電要素から構成されている。２つの感知層の導電要素は互いに実質的に直交するようにしてもよい。各要素は、細い導電性の長方形状の帯を用いて一緒に接続される、一連のダイヤモンド形状のパッチ(patch)を備えてもよい。任意の感知層の各導電要素は、１もしくは両方の端部において、リード線の対応するセットのうちのリード線に電気的に接続される。制御回路もまた追加されて、リード線の対応するセットを通して導電要素の両方のセットに励起信号を提供し、表面上にタッチが現れた時に感知要素によって生成された感知信号を受信し、感知信号からタッチ位置を決定するようにしてもよい。
上述した特許文献１に、タッチ感知システムの一連のダイヤモンド形状のパッチ(patch)が開示されているが、格子型のタッチ感知システムは静電容量方式の２つの感知層を含み、絶縁材料によって離されている。従って、格子型のタッチ感知システムは余りに厚く、静電容量方式のタッチパネルの厚さを減少させるという要求に答えることができない。さらに、従来の静電容量方式のタッチパネルは、基板の両側の上に静電容量方式の２つの感知層を形成し、各一連のダイヤモンド形状のパッチ(patch)を基板上のホールを通して接続することで、製造される。従って、製造プロセスが複雑である。
本発明は、上述した問題を考慮してなされたものであり、タッチパネルの厚さを減少させる、および、製造プロセスを簡単化させる電極構造を提供することである。
電極構造は、互いに離されて基板上に配置される複数の第１の導電セルおよび第２の導電セルと、隣接した前記第１の導電セルを接続する複数の第１の導電線および隣接した前記第２の導電セルを接続する複数の第２の導電線と、を備える。前記第２の導電線は、少なくとも１つの導電要素と、前記導電要素の両側に配置されて、隣接した前記第２の導電セルに前記導電要素を接続する、少なくとも１つの対の第２の導電枝(conductive branch)と、を備える。前記第１の導電線および前記第２の導電線は絶縁されて交差される。
本発明の他の目的は、電極構造を形成する方法を提供することである。
電極構造を形成する方法は、ａ）複数の第１の導電セルと、隣接した前記第１の導電セルに接続する複数の第１の導電線と、複数の第２の導電セルと、を形成するステップと、ｂ）前記第１の導電線から絶縁される複数の導電要素を形成するステップと、ｃ）前記第１の導電線を横切って前記導電要素を備える前記第２の導電セルに接続する、複数の対の第２の導電枝(conductive branch)を形成するステップと、を備える。
本発明によれば、タッチパネルの厚さを減少させる、および、製造プロセスを簡単化させる電極構造を提供することができる。
当業者は、以下で参照する図面が説明の目的のみのためのものであるということを理解する。図面は、本出願の教示のスコープを限定することを決して意図するものではない。同様の符号は、複数の図面を通して、対応する部分を指定する。
図１は、電極構造を示す。静電容量方式の電極構造３００は、ガラスなどの基板（不図示）上に配置されている。電極構造３００は、複数の第１の導電セル３１１および複数の第２の導電セル３２１を備えており、複数の第１の導電セル３１１および複数の第２の導電セル３２１は、互いに離されている。第１の導電セル３１１は、第１の電極グループ３１０の少なくとも１つのグループを構成し、第２の導電セル３２１は、第２の電極グループ３２０の少なくとも１つのグループを構成する。第１の電極グループ３１０は、第２の電極グループ３２０から絶縁される。
第１の電極グループ３１０の任意の１つにおける２つの隣接した第１の導電セル３１１が、複数の第１の導電線３１２によって接続される。第２の電極グループ３２０任意の１つにおける２つの隣接した第２の導電セル３２１が、複数の第２の導電線３２２によって接続される。電極構造３００の輪郭上に配置されている複数の信号線（不図示）は、第１の導電セル３１１および第２の導電セル３２１を、タッチ感知信号を伝送するコントローラ（不図示）に接続する。
図１と図２を参照して説明すると、各第２の導電線３２２は、導電要素３２４および１対の第２の導電枝(conductive branch)３２３を含む。ウィンドウ(window)３４１は、各第１の導電線３１２において形成され、導電要素３２４が各ウィンドウ(window)３４１において配置される。第１の導電線３１２を導電要素３２４から離して絶縁することに関連して、閉じられた隙間(closed gap)３４２が各第１の導電線３１２および導電要素３２４の間に形成される。各１対の第２の導電枝(conductive branch)３２３のうちの２つの第２の導電枝(conductive branch)３２３が、導電要素３２４の両側に配置されて、導電要素３２４を２つの隣接した第２の導電セル３２１に接続する。言い換えると、第２の導電枝(conductive branch)３２３の各個別の１つの端部が１つの導電要素３２４に接続し、その他の端部が１つの第２の導電セル３２１に接続する。従って、第２の電極グループ３２０のうちの１つの第２の導電セル３２１が、一連の対の第２の導電枝(conductive branch)３２３および導電要素３２４によって接続されて、タッチ感知信号をコントローラに伝送する。
各第２の導電枝(conductive branch)３２３は、第１の導電線３１２と交差され、絶縁層３３０によって第１の導電線３１２から絶縁される。絶縁層３３０は、各第２の導電枝(conductive branch)３２３および第１の導電線３１２の交差において配置される複数の絶縁要素３３１を含む透明材料で作られており、各第２の導電枝(conductive branch)３２３は、第１の導電線３１２から絶縁される。
第１の導電セル３１１および第２の導電セル３２１は、基板（不図示）の同一の面上に全て配置される。このため、第１の電極グループ３１０および第２の電極グループ３２０が基板の面上に配置される。従って、電極構造３３０を含むタッチパネルの厚さが減少され、製造プロセスが簡単化され得る。
本発明の電極構造３３０を備えるタッチパネルがタッチされた時に、タッチ位置が、第１の電極グループ３１０の少なくとも１つの第１の導電セル３１１と、第２の電極グループ３２０の少なくとも１つの第２の導電セル３２１と、を覆う。覆われた第１の導電セル３１１および覆われた第２の導電セル３２１の間に生成される相互キャパシタンスがタッチ信号を示し、タッチ信号が信号線によってコントローラに伝送される。従って、タッチ位置がコントローラによって計算されて決定される。
第１の導電セル３１１、第２の導電セル３２１、第１の導電線３１２、導電要素３２４、個別の第２の導電線３２３は、酸化インヂウム・スズ（ＩＴＯ）、酸化インヂウム・亜鉛（ＩＺＯ）、酸化アルミニウム・亜鉛（ＡＺＯ）のグループから選択され得る透明導電材料で作られる。さらに、導電要素３２４は、金属で作られ得る。
第１の導電セル３１１および第２の導電セル３２１の幾何学的形状は、ダイヤモンド、六角形、八角形、長方形、三角形などにされ得る。
本発明の他の実施の形態が提供され、上述した実施の形態と比較して異なる点は、第１の導電線３２１と第２の導電枝(conductive branch)３２３の対とが逆の順序で配置されることである。第２の導電枝(conductive branch)３２３が、基板の面上に配置される。絶縁要素３３１が、第２の導電枝(conductive branch)３２３の対の上に配置される。第１の導電線３１２が、絶縁要素３３１の上に配置される。
第２の導電枝(conductive branch)３２３の対は、好ましくは銅、銀、アルミニウムなどの金属で作られる。ＩＴＯのそれよりも優れた金属の伝導性のために、第２の導電枝(conductive branch)３２３の対の伝導性が向上されて、第２の導電枝(conductive branch)３２３および絶縁要素３３１の接点でのそれらの亀裂を防止する。さらに、金属の伝導性はまた、ＩＴＯのそれよりも優れている。第２の導電枝(conductive branch)３２３の各対が導電要素３２４によって接続される。このため、２つの第２の導電枝(conductive branch)３２３の距離Ｄ１＋Ｄ２は、２つの隣接した第２の導電セル３２１の間の距離Ｌよりも小さい。このことは、第２の導電枝(conductive branch)３２３の視認性を減少させる。
種々の設計要件によれば、各対の第２の導電線３２２に属している第２の導電枝(conductive branch)３２３は、互いに一列に真っ直ぐに並べられるか、または、互いに真っ直ぐにならないように交互に並べられ得る。さらに、第２の導電枝(conductive branch)３２３の位置およびサイズは調整され得る。各第２の導電線３２２に対して、第２の導電枝(conductive branch)３２３の対の個数は、１以上になり得る。第２の導電枝(conductive branch)３２３の対が多くなるほど、第２の導電線３２３の伝導性はより良くなる。第２の導電枝(conductive branch)３２３の１つが壊れた場合、他の１つが、第２の電極グループ３２０を通常の通り動作させ続け得る。
本発明によって提供される電極構造３００は、エッチング法、スパッタリング法、プリンティング法などによって基板上に形成され得る。電極構造３００のエッチングを例として、基板上に電極構造３００を形成する方法を説明する。方法は、以下のステップを含む。
第１に、洗浄済みの（ガラスのような）基板上に（ＩＴＯのような）導電フィルムがコーティングされ、スクリーン印刷法によってマスクがプリントされて導電フィルムの部分を覆うとともに、導電フィルムの覆われていない部分をエッチングする。エッチングの後、第１の導電セル３１１と、第２の導電セル３２１と、隣接した第１の導電セル３１１に接続する第１の導電線３１２とが基板上に形成される。さらに、ウィンドウ(window)３４１が、各第１の導電線３１２において形成される。
第２に、各導電要素３２４が各ウィンドウ(window)３４１において形成され、閉じられた隙間(closed gap)が形成されて、各関連する第１の導電線３１２から各導電要素３４２を絶縁する。好ましい実施の形態では、導電要素３２４の材料が、第１の導電セル３１１と、第２の導電セル３２１と、第１の導電線３１２と同一である時には、導電要素３２４は、前のステップにおいて第１の導電セル３１１と、第２の導電セル３２１と、第１の導電線３１２とが形成される時と同時に、エッチングによって形成され得る。従って、電極構造３００を形成するステップが減少され得る。
第３に、複数の絶縁要素３３１を含む絶縁層３３０が、エッチングされた導電フィルム上に形成される。各絶縁要素３３１は、第１の導電線３１２上に配置される。絶縁要素３３１は、透明絶縁材料で作られる。
最後に、第２の導電枝(conductive branch)３２３が、絶縁要素３２３上に配置される。第２の導電枝(conductive branch)３２３の１つの端部が第２の導電セル３２１に接続し、他の端部が導電要素３２４に接続する、このため、第２の導電セル３２１が一連に接続される。
さらには、電極構造３００を形成する方法は、電極構造３００の輪郭上に信号線を形成するステップを含む。第１の導電セル３１１および第２の導電セル３２１は、周辺部の信号線にそれぞれ接続する（不図示）。
他の実施の形態の電極構造３００を形成する方法は、逆の順序で実行される。第１に、第２の導電枝(conductive branch)３２３が基板上に形成される。第２に、絶縁層３３０の複数の絶縁要素３３１が、第２の導電枝(conductive branch)３２３上に形成される。第３に、第１の導電セル３１１、第２の導電セル３２１、第１の導電線３１２、導電要素３２４が、基板上に形成され、第１の導電線３１２が絶縁要素３３１上に配置される。
さらに、本発明はまた、電極構造３００を含むタッチパネルを提供する。タッチパネルは、ガラスのような基板（不図示）と、タッチ感知信号を生成する電極構造３００と、タッチ感知信号を受信および処理するコントローラ（不図示）と、を含む。
本発明によれば、第１の導電セルおよび第２の導電セルが基板の同一の面上に配置されるために、電極構造を含むタッチパネルの厚さが減少される。さらに、各第２の導電線は導電要素および１対の第２の導電枝(conductive branch)に分割され、１対の第２の導電枝(conductive branch)の長さは、２つの隣接した第２の導電セルの間の距離よりも小さい。従って、第２の導電線の視認性が減少されて、電極構造を含むタッチパネルの外観が改善される。
特定の実施の形態を示して説明したが、本発明の精神およびスコープを離れることなくして、これに対する種々の変更および取り換えを行ってもよい。従って、本発明は説明として説明されたものであり、限定されるものでないことが理解される。
３００ 電極構造、
３１０ 第１の電極グループ、
３１１ 第１の導電セル、
３２２ 第１の導電線、
３２０ 第２の電極グループ、
３２１ 第２の導電セル、
３２２ 第２の導電線、
３２３ 第２の導電枝(conductive branch)、
３２４ 導電要素、
３３０ 絶縁層、
３３１ 絶縁要素、
３４１ ウィンドウ(window)、
３４２ 閉じられた隙間(closed gap)
３１０ 第１の電極グループ、
３１１ 第１の導電セル、
３２２ 第１の導電線、
３２０ 第２の電極グループ、
３２１ 第２の導電セル、
３２２ 第２の導電線、
３２３ 第２の導電枝(conductive branch)、
３２４ 導電要素、
３３０ 絶縁層、
３３１ 絶縁要素、
３４１ ウィンドウ(window)、
３４２ 閉じられた隙間(closed gap)
Claims (16)
- 互いに離されて基板上に配置される複数の第１の導電セルおよび第２の導電セルと、
隣接した前記第１の導電セルを接続する複数の第１の導電線および隣接した前記第２の導電セルを接続する複数の第２の導電線と、を備え、
前記第２の導電線は、
少なくとも１つの導電要素と、
前記導電要素の両側に配置されて、隣接した前記第２の導電セルに前記導電要素を接続する、少なくとも１つの対の第２の導電枝(conductive branch)と、を備え、
前記第１の導電線および前記第２の導電線は絶縁されて交差される、
電極構造。 - 前記導電要素は、前記第１の導電線から離されて絶縁される、
請求項１に記載の電極構造。 - ウィンドウ(window)が各前記第１の導電線に形成され、前記ウィンドウ(window)は、前記導電要素および前記第１の導電線の間に形成される閉じられた隙間(closed gap)を備え、
各前記導電要素が前記ウィンドウ(window)に配置される、
請求項１または２に記載の電極構造。 - 絶縁層が、前記第１の導電線および前記第２の導電枝(conductive branch)の間に配置される、
請求項１〜３いずれか１項に記載の電極構造。 - 前記絶縁層は、複数の絶縁要素を備える、
請求項４に記載の電極構造。 - 前記第１の導電セルおよび前記第２の導電セルに接続する複数の信号線をさらに備える、
請求項１〜５いずれか１項に記載の電極構造。 - 前記第１の導電線は、前記基板上に配置されている、
請求項１〜６いずれか１項に記載の電極構造。 - 前記第２の導電枝(conductive branch)は、前記基板上に配置されている、
請求項１〜６いずれか１項に記載の電極構造。 - 各前記対の第２の導電枝(conductive branch)の長さは、２つの隣接した前記第２の導電セルの間の距離よりも小さい、
請求項１〜８いずれか１項に記載の電極構造。 - ａ）複数の第１の導電セルと、隣接した前記第１の導電セルに接続する複数の第１の導電線と、複数の第２の導電セルと、を形成するステップと、
ｂ）前記第１の導電線から絶縁される複数の導電要素を形成するステップと、
ｃ）前記第１の導電線を横切って前記導電要素を備える前記第２の導電セルに接続する、複数の対の第２の導電枝(conductive branch)を形成するステップと、を備える、
電極構造の形成方法。 - 前記第１の導電線および前記第２の導電枝(conductive branch)の間に絶縁層を形成するステップをさらに備える、
請求項１０に記載の電極構造の形成方法。 - 前記絶縁層は、複数の絶縁要素を備える、
請求項１０または１１に記載の電極構造の形成方法。 - 前記ステップａ）および前記ステップｂ）は、同時に実行される、
請求項１０〜１２いずれか１項に記載の電極構造の形成方法。 - 前記複数の第１の導電セルおよび前記複数の第２の導電セルに接続する複数の信号線を、前記電極構造の輪郭上に形成するステップをさらに備える、
請求項１０〜１３いずれか１項に記載の電極構造の形成方法。 - 前記ステップａ）において、ウィンドウ(window)が各前記第１の導電線に形成され、
前記ステップｂ）において、各前記導電要素が、前記導電要素および前記第１の導電線の間に形成される閉じられた隙間(closed gap)を持つ前記ウィンドウ(window)に配置される、
請求項１０〜１４いずれか１項に記載の電極構造の形成方法。 - タッチ感知信号を生成する請求項１に記載の電極構造と、
前記タッチ感知信号を受信及び処理するコントローラと、を備える、
タッチパネル。
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