JP2013004074A - 静電容量方式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、静電容量方式タッチパネルに関する。
【解決手段】本発明によるタッチパネルは、第１の透明基板の一面に形成され、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極と、前記第１の透明基板の一面に対向するように位置する第２の透明基板の一面に形成され、前記検出電極に対応する領域は、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域は、Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の駆動電極を含む。また、本発明は、検出電極に対向する駆動電極領域の開口部の幅をその他の駆動電極領域の開口部の幅より２倍大きくし、検出電極と駆動電極の開口部が互いに交差して配置することにより、タッチパネルの組み立て状態において全体的に均一なメッシュ構造を形成することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、静電容量方式タッチパネルに関する。

デジタル技術を用いるコンピュータが発達するにつれて、コンピュータの補助装置もともに開発されており、パソコン、ポータブル伝送装置、その外のプライベート情報処理装置などは、キーボード、マウスのような様々な入力装置（Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いてテキスト及びグラフィック処理を行う。

しかし、情報化社会の急速な進行により、コンピュータの用途がますます拡大する傾向にあるため、現在入力装置の機能を行うキーボード及びマウスだけでは製品を効率的に駆動させるのは難しいという問題点がある。従って、簡単で誤操作が少なく、誰でも簡単に情報入力できる機器の必要性が高まっている。

また、入力装置に関する技術は、一般的機能を満たす水準を超えて、高信頼性、耐久性、革新性、設計及び加工に関する技術などが注目されており、このような目的を達成するための入力装置として、テキスト、グラフィックなどの情報入力が可能なタッチパネル（Ｔｏｕｃｈ ｓｃｒｅｅｎ）が開発された。

このようなタッチパネルは、電子手帳、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、エレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；Ｅｌ）などの平板ディスプレイ装置及びブラウン管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ；ＣＲＴ）のような画像表示装置の表示面に設けられ、ユーザが映像表示装置を見ながら所望の情報を選択するようにするために利用される機器である。

タッチパネルの種類は、抵抗膜方式（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、静電容量方式（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｔｙｐｅ）、電磁気方式（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＭＡｇｎｅｔｉｃ Ｔｙｐｅ）、弾性表面波方式（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｔｙｐｅ；ＳＡＷ ｔｙｐｅ）及びインフラレッド方式（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｔｙｐｅ）に区分される。このような様々な方式タッチパネルは、信号増幅の問題、解像度の差、設計及び加工技術の難易度、光学的特性、電気的特性、機械的特性、耐環境特性、入力特性、耐久性及び経済性を考慮して電子製品に用いられるが、現在最も広い分野で用いられるものは、抵抗膜方式タッチパネルと静電容量方式タッチパネルである。

抵抗膜方式タッチパネルの場合、上／下部の透明電極膜がスペーサによって離隔され、押圧により互いに接触されるように配置された形態である。上部の透明電極膜が形成されている上部のタッチパネルが、指、ペンなどの入力手段によって押される時、上／下部の透明電極膜が通電され、その位置の抵抗値の変化に応じた電圧変化を制御部で認知して接触座標を認識する方式であって、デジタル抵抗膜方式とアナログ抵抗膜方式がある。

静電容量方式タッチパネルの場合、第１の電極パターンが形成された上部基板と第２の電極パターンが形成された下部基板が互いに離隔され、第１の電極パターンと第２の電極パターンが接触しないように絶縁材が挿入される。また、上部基板と下部基板には、電極パターンと連結された電極配線が形成される。電極配線は、入力手段がタッチスクリーンに接触するにより、第１の電極パターンと第２の電極パターンから発生するキャパシタンス変化を制御部に伝達する。

従来は、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）やポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）のような伝導性高分子を用いて透明電極を形成した。ＩＴＯの場合、電気伝導度には優れているが原料であるインジウム（Ｉｎｄｉｕｍ）が希土類金属で高価であり、今後１０年内で枯渇が予想されるため、需給が円滑でないという短所がある。伝導性高分子は、ＩＴＯを代替するために台頭された物質であって、柔軟性に優れており、加工が容易であるという長所があるが、電気伝導度が劣るという問題点がある。

前記のような理由のため、金属を用いて透明電極を形成しようとする研究が進められており、金属に形成された透明電極は、ＩＴＯや伝導性高分子に比べて電気伝導度がはるかに優秀であり、需給が円滑という長所がある。ただし、金属で透明電極を形成する場合、不透明な金属の色のため、タッチパネルの透明度が問題となった。それにより、金属をメッシュ構造に形成することにより、タッチパネルの視認性を改善しようとする研究が進められている。

本発明は、前記のような従来の問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、電気伝導度に優れ、視認性が向上したメッシュ構造の透明電極を含む静電容量方式タッチパネルを提供することにある。

本発明の好ましい一実施例による静電容量方式タッチパネルは、第１の透明基板の一面に形成され、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極及び前記第１の透明基板の一面に対向するように位置する第２の透明基板の一面に形成され、前記検出電極に対応する領域は、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域は、Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の駆動電極を含むことを特徴とする。

ここで、本発明は、前記検出電極のメッシュ構造の開口部中心が、前記駆動電極のメッシュ構造のパターニングされた線の交差点に位置するように、前記検出電極と前記駆動電極が交差して配置されたことを特徴とする。

また、本発明は、前記検出電極及び前記駆動電極が金属からなることを特徴とする。

また、本発明は、前記金属が、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）であることを特徴とする。

また、本発明は、前記駆動電極及び前記検出電極のシート抵抗は、１５０Ω／□以下であることを特徴とする。

また、本発明は、前記タッチパネルの透過率が８８％以上であることを特徴とする。

本発明の好ましい他の実施例による静電容量方式タッチパネルは、透明基板の一面に形成された２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極及び前記透明基板の他面に形成され、前記検出電極に対応する領域は、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域は、Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の駆動電極を含むことを特徴とする。

ここで、本発明は、前記検出電極のメッシュ構造の開口部中心が、前記駆動電極のメッシュ構造のパターニングされた線の交差点に位置するように、前記検出電極と前記駆動電極が交差して形成されたことを特徴とする。

また、本発明は、前記検出電極及び前記駆動電極が金属からなることを特徴とする。

また、本発明は、前記金属が、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）であることを特徴とする。

また、本発明は、前記駆動電極及び前記検出電極のシート抵抗が１５０Ω／□以下であることを特徴とする。

また、本発明は、前記タッチパネルの透過率が８８％以上であることを特徴とする。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づく以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に従って本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。

本発明によると、メッシュ構造に形成された透明電極において、検出電極に対向する駆動電極領域の開口部の幅をその他の駆動電極領域の開口部の幅より２倍大きくし、検出電極と駆動電極の開口部が互いに交差して配置することにより、タッチパネルの組み立て状態において全体的に均一なメッシュ構造を形成することができる。従って、タッチパネルの検出電極と駆動電極が重複する部分においても重複しない部分と同一の光学的特性を有することで、タッチパネルの視認性を改善することができる。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

本発明による静電容量方式タッチパネルは、図１に図示されたように、第１の透明基板１００の一面に形成され、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極１２０と、前記第１の透明基板１００の一面に対向するように位置する第２の透明基板２００の一面に形成され、前記検出電極１２０に対応する領域は、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域は、Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の駆動電極２２０を含む。

本発明は、相互静電容量方式タッチパネルであって、駆動電極２２０に電圧が印加されることにより、検出電極１２０と駆動電極２２０との間に生じるキャパシタンスの変化を通じてユーザのタッチ時点を測定する原理である。本発明は、タッチパネルの組み立て状態において検出電極１２０と駆動電極２２０のメッシュ構造の重複する領域が重複しない領域と同一の光学的特性を有するように、駆動電極２２０の一部領域の開口部の幅を異なるようにしてメッシュ構造を形成する。これにより、ユーザがタッチパネルを正面から見る時、全体的に均一なメッシュ構造を有するようになることで、タッチパネルの視認性を向上させることができる。以下、タッチパネルの構成要素別に分けて詳細に説明する。

先ず、検出電極１２０は、図２に図示されたように、第１の透明基板１００の一面にメッシュ構造に形成される。検出電極１２０は、ユーザの接触を感知する部分であって、透明基板に一方向に延長し、パターニングされた形状を有する。これは、検出電極１２０が形成される面積が大きい場合、シート抵抗値が大きくなってタッチパネルのタッチ感知速度が低下し、電力消費が増加するためである。

一方、検出電極１２０は、メッシュ構造に形成されるが、ここでメッシュ構造とは、図３に図示されたように、パターニングされた線で囲まれた正方形の開口部が一定の面積に対して均一に複数個に配列された形状を意味する。メッシュ構造は、パターニングされた線の厚さ及び幅を数μｍに微細にすると、開口率（開口部面積に対する全体面積の割合）が９５％〜９９．５％にまで至ることができるという長所がある。このようにメッシュ構造の開口率を増加させることで、タッチパネルの透過率（入射光に対する透過光の割合）を高めることができる。一方、本発明による検出電極１２０のパターニングされた線の幅（Ｌａ、図３参照）は、２Ｘの長さを有しており、ここでパターニングされた線の幅Ｌａは、図３に図示された正方形開口部の一辺の長さを意味する。

次に、本発明の駆動電極２２０は、図４に図示されたように、第２の透明基板２００の一面にメッシュ構造に形成され、第１の透明基板１００に形成された検出電極１２０に対向するように位置する（図１参照）。駆動電極２２０は、配線を介して電圧源と連結され駆動電極２２０に電圧が印加される場合、駆動電極２２０と検出電極１２０との間に電場が発生する。駆動電極２２０は、通常、検出電極１２０より広い面積に形成されるが、これはディスプレイから放出されるノイズやＥＭＩなどの電磁波が検出電極１２０に影響を与えないように遮断するためである。

図４及び図５を参考して駆動電極２２０のメッシュ構造を詳細に説明する。駆動電極２２０のメッシュ構造は、検出電極１２０（図２参照）に対応する領域が２Ｘの幅Ｌｂ_１を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域はＸの幅Ｌｂ_２を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含む。すなわち、図４に図示されたように、駆動電極２２０は、検出電極１２０（図２参照）に対応して開口部の大きさが異なるメッシュ構造を繰り返して示す。これは、第１の透明基板１００と第２の透明基板２００の検出電極１２０及び駆動電極２２０が形成された面が対向するように接着された状態において（図１参照）、第１の透明基板１００の検出電極１２０が形成された部分に対向する第２の透明基板２００の駆動電極２２０領域の開口部の幅Ｌｂ_１を駆動電極２２０のその他の領域の開口部の幅Ｌｂ_２より大きくして形成したものである。従って、駆動電極２２０の開口部の大きさがより大きく形成された領域の形状は、検出電極１２０のパターニングされた形状に応じて、棒状、ひし形、円形または楕円形など様々な形状であることができる。

図５に図示されたように、検出電極１２０と対応する駆動電極２２０のメッシュ構造開口部は、駆動電極２２０のその他の領域の開口部に比べて幅Ｌｂ_１が２倍大きい。従来のように駆動電極２２０のメッシュ構造開口部の大きさが全体的に同一の場合、第１の透明基板１００と第２の透明基板２００が接着された状態で、ユーザがタッチパネルを見る時、検出電極１２０と駆動電極２２０の重複する部分は、重複しない領域に比べてメッシュ構造の開口率が相対的に小さいか、あるいは検出電極１２０と駆動電極２２０のメッシュ構造のパターニングされた線が一致するように完全に重なる場合には、肉眼で区別できるほどにメッシュ構造の不透明度が相対的に増加した。これにより、検出電極１２０と駆動電極２２０が重複する部分においては、相対的に透明度及び透過率が減少し反射率は増加するため、タッチパネルの視認性が低下するという問題点があった。本発明は、検出電極１２０及び検出電極１２０に対向する駆動電極２２０領域の開口部の幅Ｌｂ_１を２Ｘとし、検出電極１２０に直接対向しない駆動電極２２０のその他の領域の開口部の幅Ｌｂ２_２であるＸより２倍大きく形成することにより、検出電極１２０と駆動電極２２０が重複する部分におけるメッシュ構造の密度を重複しない部分と一致するようにする。従って、ユーザがタッチパネルを見る時、図６に図示されたように、均一なメッシュ構造に見えるため、全体的に同一の透明度、透過率及び反射率を有するようになってタッチパネルの視認性が向上する。

図７に図示されたように、本発明の検出電極１２０及び駆動電極２２０は、検出電極１２０のメッシュ構造の開口部中心が駆動電極２２０メッシュ構造のパターニングされた線の交差点Ｏに位置するように交差して配置されることが好ましい。すなわち、検出電極１２０のメッシュ構造においてパターニングされた二つの線が直交する交差点Ｏに対向するように位置された駆動電極２２０のメッシュ構造開口部中心に位置するようにそれぞれ配置する。前記のように検出電極１２０と駆動電極２２０を配置すると、平面上で見る場合、Ｘの開口部の幅を有するメッシュ構造に見えるため、検出電極１２０と重複しないＸの開口部の幅の駆動電極２２０の領域と同一の光学的特性を有する。従って、タッチパネルのどの部分においても透明度、透過率及び反射率を同一にすることができる。

一方、検出電極１２０及び駆動電極２２０は、金属からなることが好ましい。金属は、ＩＴＯや伝導性高分子に比べて電気伝導度が高く、コストが低いという長所がある。このような金属としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）を使用することができる。また、電気伝導度の高い銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）を使用することが好ましい。前記金属を透明基板にメッキ（Ｐｌａｔｉｎｇ）、スパッタリング（Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、蒸着（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）などにより形成するか、シルクスクリーン、グラビア印刷（Ｇｒａｖｕｒｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはインクジェット印刷（Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）の印刷工程により検出電極１２０及び駆動電極２２０を形成する。ここで検出電極１２０及び駆動電極２２０の素材は、前記に制限されるものでなく、電気伝導度が高く、加工が容易なすべての金属からなることができ、勿論ＩＴＯや伝導性高分子からなることができる。

金属で検出電極１２０及び駆動電極２２０を形成する場合、不透明な金属の色のためタッチパネルの透過率が低下するという問題点があるが、メッシュ構造で線幅及び厚さを数μｍに微細にパターニングして開口率を増加させることにより、タッチパネルの透過率を向上させることができる。本発明は、このように電気伝導度の高い金属で検出電極１２０及び駆動電極２２０を形成してシート抵抗１５０Ω／□以下の高い電気伝導度を有し、またメッシュ構造で形成することにより、タッチパネルの透過率が８８％以上に優れた視認性を有する。

本発明の好ましい他の実施例によるタッチパネルは、図８に図示されたように、透明基板３００の一面に形成された２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極３２０と、透明基板３００の他面に形成され、検出電極３２０に対応する領域が２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域がＸの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造駆動電極３４０を含むことができる。前述した部分と重複する部分の説明は、省略する。

本発明の他の実施例によるタッチパネルは、単一の透明基板３００の一面に検出電極３２０を形成し、反対面には駆動電極３４０を形成した両面構造であって、二つの透明基板にそれぞれ形成された検出電極と駆動電極を一つの透明基板３００に形成することにより、タッチパネルの薄型化を可能とする。また、ディスプレイで提供する映像が通過するタッチパネルの厚さが減るため、タッチパネルの視認性が向上する。

以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明による静電容量方式タッチパネルはこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。

本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。

本発明の好ましい一実施例による静電容量方式タッチパネルの断面図である。 メッシュ構造の検出電極が形成された第１の透明基板の平面図である。 図２のメッシュ構造の検出電極のＡ部分の拡大図である。 メッシュ構造の駆動電極が形成された第２の透明基板の平面図である。 図４のメッシュ構造駆動電極のＢ部分の拡大図である。 本発明の好ましい一実施例による静電容量方式タッチパネルの平面図である。 図６のＣ部分の拡大図である。 本発明の好ましい他の実施例による静電容量方式タッチパネルの断面図である。

１００ 第１の透明基板
１２０、３２０ 検出電極
２００ 第２の透明基板
２２０、３４０ 駆動電極
３００ 透明基板

Claims (12)

1. 第１の透明基板の一面に形成され、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極と、
   前記第１の透明基板の一面に対向するように位置する第２の透明基板の一面に形成され、前記検出電極に対応する領域は、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域は、Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の駆動電極と、
   を含むことを特徴とする静電容量方式タッチパネル。
2. 前記検出電極のメッシュ構造の開口部中心が、前記駆動電極のメッシュ構造のパターニングされた線の交差点に位置するように、前記検出電極と前記駆動電極が交差して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量方式タッチパネル。
3. 前記検出電極及び前記駆動電極が金属からなることを特徴とする請求項１に記載の静電容量方式タッチパネル。
4. 前記金属が、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）であることを特徴とする請求項３に記載の静電容量方式タッチパネル。
5. 前記駆動電極及び前記検出電極のシート抵抗は、１５０Ω／□以下であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量方式タッチパネル。
6. 前記タッチパネルの透過率が８８％以上であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量方式タッチパネル。
7. 透明基板の一面に形成された２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の検出電極と、
   前記透明基板の他面に形成され、前記検出電極に対応する領域は、２Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含み、その他の領域は、Ｘの幅を有するパターニングされた線で囲まれた複数個の開口部を含むメッシュ構造の駆動電極と、
   を含むことを特徴とする静電容量方式タッチパネル。
8. 前記検出電極のメッシュ構造の開口部中心が、前記駆動電極のメッシュ構造のパターニングされた線の交差点に位置するように、前記検出電極と前記駆動電極が交差して形成されたことを特徴とする請求項７に記載の静電容量方式タッチパネル。
9. 前記検出電極及び前記駆動電極が金属からなることを特徴とする請求項７に記載の静電容量方式タッチパネル。
10. 前記金属が、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）であることを特徴とする請求項９に記載の静電容量方式タッチパネル。
11. 前記駆動電極及び前記検出電極のシート抵抗が１５０Ω／□以下であることを特徴とする請求項７に記載の静電容量方式タッチパネル。
12. 前記タッチパネルの透過率が８８％以上であることを特徴とする請求項７に記載の静電容量方式タッチパネル。

Images