JP2013105327A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを上昇させることなく、配線を構成する導電性部材が拡散してマイグレーションが発生するのを抑制する。
【解決手段】基板と、前記基板上に形成される複数のＸ電極と、前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有し、前記基板の任意の一辺側において、前記複数のＸ電極配線が形成される領域と、前記複数のＹ電極配線が形成される領域との間に設けられるシールド配線とを有し、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧と、ＧＮＤの電圧よりも高電位のＶａの電圧との間で電圧が変化するパルス電圧が供給され、前記シールド配線には、タッチ位置の検出を行っている期間に、（Ｖａ／２）の電圧が供給される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、タッチパネルに係わり、特に、電極配線を構成する導電性部材（例えば銀）のマイグレーションの発生を抑制する際に有効な技術に関する。

タッチパネルの主な方式として、光の変化を検出する方式と、電気的な特性の変化を検出する方式とが知られている。また、電気的な特性の変化を検出する方式として、静電容量結合方式が知られている。
従来の静電容量結合方式のタッチパネルとして、複数のＸ電極と、このＸ電極と交差する複数のＹ電極とを有するものが知られている。
従来公知の静電容量結合方式のタッチパネルでは、Ｙ電極は、交差部と、この交差部の幅よりも広い幅の電極部とが、交互に複数配置された電極パターンで形成されており、Ｘ電極は、交差部と、この交差部の幅よりも広い幅の電極部とが交互に複数配置された電極パターンで形成されている。
なお、Ｘ電極およびＹ電極は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性材料で形成されている。
この従来の静電容量式タッチパネルでは、基板（例えば、ガラス基板）上に形成したＸ電極配線およびＹ電極配線を構成する銀のマイグレーションが発生し、その結果、タッチパネルの動作不良を引き起こすことが問題となっている。
そのため、前述の銀のマイグレーションの発生を抑制する技術が、下記特許文献１に開示されている。

特開２００５−２５１６９２号公報

前述の特許文献１では、銀で構成された配線の底面、側面および上面を覆うように拡散防止膜（カーボン膜）を設け、銀のマイグレーションの発生を抑制するようにしている。
しかしながら、前述の特許文献１に記載の技術では、配線を、拡散防止膜であるカーボン膜で覆う必要があり、製造コストが上昇するという問題点がある。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、タッチパネルにおいて、製造コストを上昇させることなく、配線を構成する導電性部材が拡散してマイグレーションが発生するのを抑制することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）基板と、前記基板上に形成される複数のＸ電極と、前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有するタッチパネルであって、前記基板の任意の一辺側において、前記複数のＸ電極配線が形成される領域と、前記複数のＹ電極配線が形成される領域との間に設けられるシールド配線を有し、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧と、ＧＮＤの電圧よりも高電位のＶａの電圧との間で、電圧が変化するパルス電圧が供給され、タッチ位置の検出を行っている期間に、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線、並びに、前記シールド配線には、前記ＧＮＤの電圧と前記Ｖａの電圧との間の任意の電圧（例えば、（Ｖａ／２）の電圧）が供給される。

（２）基板と、前記基板上に形成される複数のＸ電極と、前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有するタッチパネルであって、前記基板の任意の一辺側において、前記複数のＸ電極配線が形成される領域と、前記複数のＹ電極配線が形成される領域との間に設けられるシールド配線とを有し、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧を中心にして、ＧＮＤの電圧よりも高電位の（Ｖａ／２）の電圧と、ＧＮＤの電圧よりも低電位の（−Ｖａ／２）の電圧との間で、電圧が変化するパルス電圧が供給され、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧が供給される。

（３）基板と、前記基板上に形成される複数のＸ電極と、前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有するタッチパネルであって、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線の外側に形成されるループ配線を有し、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧と、ＧＮＤの電圧よりも高電位のＶａの電圧との間で電圧が変化するパルス電圧が供給され、タッチ位置の検出を行っている期間に、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線、並びに、前記ループ配線には、前記ＧＮＤの電圧と前記Ｖａの電圧との間の任意の電圧（例えば（Ｖａ／２）の電圧）が供給される。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明のタッチパネルによれば、製造コストを上昇させることなく、配線を構成する導電性部材が拡散してマイグレーションが発生するのを抑制することが可能となる。

本発明の前提となる静電容量結合方式のタッチパネルの電極パターンを示す平面図である。 図１に示すＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。 図１に示す静電容量式タッチパネルの配線パターンを説明するための図である。 本発明の実施例１の静電容量結合方式のタッチパネルの駆動方法を説明するための図である。 本発明の実施例２の静電容量結合方式のタッチパネルの駆動方法を説明するための図である。 従来の静電容量式タッチパネルの駆動方法を説明するための図である。 従来の静電容量式タッチパネルにおいて、マイグレーションが発生する箇所を説明するための図である。 従来の静電容量式タッチパネルにおいて、マイグレーションが発生した状態を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
［本発明の前提となる静電容量結合方式のタッチパネルの概要］
図１ないし図３は、本発明の前提となる静電容量結合方式のタッチパネルを説明するための図であり、図１は、本発明の前提となる静電容量結合方式のタッチパネルの電極パターンを示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ’線に沿った断面構造を示す断面図、図３は図１に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面構造を示す断面図である。
図１ないし図３に示す静電容量結合方式のタッチパネルは、第１の方向（例えばＸ方向）に延在し、第１の方向と交差する第２の方向（例えばＹ方向）に所定の配列ピッチで併設される複数のＸ電極（以下、検出電極という）３と、この検出電極３と交差して第２の方向に延在し、第１の方向に所定の配列ピッチで併設される複数のＹ電極（以下、走査電極２という）とを有する。
複数の走査電極２の各々は、交差部２ａと、この交差部２ａの幅よりも広い幅の電極部２ｂとが、第２の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数の走査電極２の各々は、基板１の観察者側の面上に配置され、その上層に形成された絶縁膜１２で覆われている。基板１としては、例えばガラス等の透明な絶縁性基板が用いられている。
複数の検出電極３の各々は、交差部３ａと、この交差部３ａの幅よりも広い幅の電極部３ｂとが、第１の方向に交互に複数配置された電極パターンで形成されている。複数の検出電極３の各々の交差部３ａは、走査電極２とは異なる層に形成され、走査電極２の交差部２ａと平面的に交差している。複数の検出電極３の各々の電極部３ｂは、走査電極２の電極部２ｂと同層で、走査電極２とは分離して形成されている。ここで、検出電極３の電極部３ｂ、走査電極２の電極部２ｂは、基板１と直交する方向から見て菱形の形状とされる。

複数の検出電極３の各々の電極部３ｂは、走査電極２と同様に絶縁膜１２で覆われている。複数の検出電極３の各々の交差部３ａは、絶縁膜１２上に配置され、その上層に形成された保護膜１３で覆われている。
検出電極３の交差部３ａは、走査電極２の交差部２ａと平面的に交差し、この交差部３ａを挟んで隣り合う２つの電極部３ｂに、検出電極３の交差部３ａと走査電極２との間の層間絶縁膜である絶縁膜１２に形成されたコンタクトホール１２ａを介してそれぞれ電気的にかつ機械的に接続されている。
平面的に見たとき、走査電極２の電極部２ｂは、隣り合う２つの検出電極３の交差部３ａの間に配置されており、検出電極３の電極部３ｂは、隣り合う２つの走査電極２の交差部２ａの間に配置されている。
なお、検出電極３及び走査電極２は、高い透過性を有する材料、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性材料で形成されている。

図４は、図１に示す静電容量式タッチパネルの配線パターンを説明するための図である。
図４において、４は、走査電極２をタッチパネル駆動ＩＣへと接続するためのＹ電極配線（以下、走査配線という）であり、５は、検出電極３をタッチパネル駆動ＩＣへと接続するためのＸ電極配線（以下、検出配線という）である。この走査配線４と、検出配線５は、銀などの金属層で形成されている。
走査配線４の各々は、基板１の任意の一片の端部上に形成される外部端子に接続され、検出配線５の各々は、基板１の任意の一辺側の端部に形成される外部端子に接続される。
６は、走査配線４と検出配線５を電気的に分離するためのシールド配線で、銀などの金属層で形成されている。
図４に示すように、走査配線４、検出配線５、および、シールド配線６は、基板１の任意の一辺側において、複数の検出配線５は、複数の走査配線４の外側の領域に形成され、シールド配線６は、複数の走査配線４が形成される領域と、複数の検出配線５が形成される領域との間に形成される。
７は、検出配線５の外側に形成されるループ配線であり、このループ配線７は、タッチパネル製造工程において、基板１の周辺部の欠けを検出するために設けられる。
なお、シールド配線６、ループ配線７も、基板１の任意の一片の端部上に形成される外部端子に接続される。

［従来の静電容量式のタッチパネルの問題点］
従来のタッチパネルの駆動方法では、シールド配線６には、走査配線４と検出配線５を電気的に分離するために、ＧＮＤの電圧が供給され、また、ループ配線７には、タッチパネル動作中、即ち、タッチ位置の検出を行っている期間に、ＧＮＤの電圧が供給される。
図７は、従来の静電容量結合方式のタッチパネルの駆動方法を説明するための図であり、図７（ａ）は、従来の静電容量式タッチパネルの駆動方法において、走査配線４に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図、図７（ｂ）は、従来の静電容量式タッチパネルの駆動方法において、検出配線５に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図である。
図７（ａ）に示すように、走査配線４には、ＧＮＤの電圧と、ＧＮＤの電圧よりも高電位のＶａの電圧との間で、電圧が変化するパルス電圧が供給され、これにより、図１に示す走査電極２と検出電極３の電極交点に形成されたコンデンサの充放電を繰り返し行っている。また、図７（ｂ）に示すように、検出配線５には、タッチ位置の検出を行っている期間に、走査配線４に供給されるパルス電圧の中央の（Ｖａ／２）の電圧が供給される。

図８は、従来の静電容量式タッチパネルにおいて、マイグレーションが発生する箇所を説明するための図であり、図９は、従来の静電容量式タッチパネルにおいて、マイグレーションが発生した状態を説明するための図である。
図８、図９は、図１に示すタッチパネルの配線部の断面構造を示す断面図であり、マイグレーションが発生箇所は、ＧＮＤ電位であるシールド配線６とループ配線７と、それらに隣接する走査配線４、あるいは検出配線５との間である。
これら配線間の間隔は、およそ３０μｍ以下で、ここに、図７に示すパルス電圧が重畳されると、走査配線４から、シールド配線６の方向への電界、あるいは、検出配線５から、シールド配線６、およびループ配線７の方向への電界が生ずる。
そのため、多湿環境下でタッチパネルを駆動させた場合、イオン化した配線の金属（ここでは、銀）が、この電界により配線間を移動し、その結果、図９に示すように、配線の短絡部８を引き起こす。
これが、銀のマイグレーションの発生機構であり、このマイグレーションの発生は、タッチパネルの動作不良を引き起こすことになり、タッチパネルの信頼性を低下させる。
このマイグレーションの発生を抑圧するためには、基板１上に形成する配線（走査配線４、検出配線５、シールド配線６、ループ配線７）のピッチを広げる必要がある。そのため、従来の静電容量結合方式のタッチパネルの駆動方法では、マイグレーションの発生を抑圧するために、基板１上に形成する配線のピッチを狭くすることができず、タッチパネルの周辺部の額縁領域を狭くすることができなかった。

［実施例１］
図５は、本発明の実施例１の静電容量結合方式のタッチパネルの駆動方法を説明するための図であり、図５（ａ）は、タッチパネルの駆動中に、走査配線４に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図であり、図５（ｂ）は、タッチパネルの駆動中に、検出配線５に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図であり、同図（ｃ）は、タッチパネルの駆動中に、シールド配線６とループ配線７に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図である。
本実施例においても、タッチ位置の検出を行っている期間に、走査配線４と検出配線５に供給する電圧は、図７（ａ）、図７（ｂ）と同じである。しかしながら、タッチ位置の検出を行っている期間に、シールド配線６とループ配線７には、検出配線５に供給する電圧と、同じ波形の電圧を供給する。
したがって、本実施例では、走査配線４とシールド配線６との間の、直流成分の電位差を「０Ｖ」とすることができので、走査配線４とシールド配線６との間の直流成分の電界強度を「０」とすることができるとともに、検出配線５とシールド配線６との間の電界強度、並びに、検出配線５とループ配線７との間の電界強度も「０」とできるので、マイグレーションの発生を抑圧することが可能となる。
このように、本実施例の駆動方法によれば、前述の特許文献１に記載されているように、拡散防止膜を設けることなく、マイグレーションの発生を抑圧することができ、タッチパネルの信頼性（特に、多湿環境下での信頼性）を向上させることができるばかりか、基板１上に形成される配線（走査配線４、検出配線５、シールド配線６、ループ配線７）の狭ピッチ化も期待でき、タッチパネルの周辺部の額縁領域を、より狭くしたタッチパネルを提供することが可能となる。

なお、前述の説明では、タッチ位置の検出を行っている期間に、シールド配線６とループ配線７に、検出配線５に供給する電圧と同じ波形の電圧を供給するようにしたが、検出配線５に供給する電圧、あるいは、シールド配線６とループ配線７に供給する電圧は、ＧＮＤの電圧と、Ｖａの電圧との間の任意の電圧を供給するようにしてもよい。
また、本実施例において、タッチ位置の検出を行っている期間に、ループ配線７にのみ、検出配線５に供給する電圧と、同じ波形の電圧を供給するようにしてもよい。この場合には、検出配線５とループ配線７との間の電界強度を「０」とできるので、マイグレーションの発生を抑圧することが可能となる。
さらに、本実施例において、走査電極２を、第１の方向（例えばＸ方向）に延在し、第１の方向と交差する第２の方向（例えばＹ方向）に所定の配列ピッチで併設し、検出電極３を、この走査電極２と交差して第２の方向に延在し、第１の方向に所定の配列ピッチで併設し、走査配線４を、検出配線５の外側の領域に形成し、ループ配線７を、走査配線４との外側に形成するようにしてもよい。

［実施例２］
図６は、本発明の実施例２の静電容量結合方式のタッチパネルの駆動方法を説明するための図であり、図６（ａ）は、タッチパネルの駆動中に、走査配線４に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図であり、図６（ｂ）は、タッチパネルの駆動中に、検出配線５に供給される駆動電圧の電圧波形を示す図である。
本実施例では、シールド配線６には、ＧＮＤの電圧が供給され、ループ配線７には、タッチ位置の検出を行っている期間に、ＧＮＤの電圧が供給される。
また、本実施例では、図６（ａ）に示すように、タッチ位置の検出を行っている期間に、走査配線４には、ＧＮＤの電圧を中心に、（Ｖａ／２）の電圧と、（−Ｖａ／２）の電圧との間で、電圧が変化するパルス電圧が供給される。また、タッチ位置の検出を行っている期間に、検出配線５には、ＧＮＤの電圧が供給される。
したがって、本実施例では、走査配線４とシールド配線６との間の、直流成分の電位差を「０Ｖ」とすることができるで、走査配線４とシールド配線６との間の直流成分の電界強度を「０」とすることができるとともに、検出配線５とシールド配線６との間の電界強度、並びに、検出配線５とループ配線７との間の電界強度も「０」とすることができるので、マイグレーションの発生を抑圧することが可能となる。
これにより、本実施例の駆動方法でも、前述の実施例１と同様の作用・効果を得ることが可能となる。なお、本実施例では、タッチパネル駆動ＩＣに、正／負電源を用いることが必要である。この理由は、１つは、走査配線４に、図６（ａ）に示すような負電位を持つパルス電圧を供給するためであり、２つは、走査電極２へパルス電圧を連続印加することにより、走査電極２と検出電極３の交点に形成されるコンデンサの充放電時の、正負の電流を検出するためである。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記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る。

１ 基板
２ Ｙ電極（走査電極）
２ａ，３ａ 交差部
２ｂ，３ｂ 電極部
３ Ｘ電極（検出電極）
４ Ｙ電極配線（走査配線）
５ Ｘ電極配線（検出配線）
６ シールド配線
７ ループ配線
８ 短絡部
１２ 絶縁膜
１２ａ コンタクトホール
１３ 保護膜

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に形成される複数のＸ電極と、
   前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、
   前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、
   前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有するタッチパネルであって、
   前記基板の任意の一辺側において、前記複数のＸ電極配線が形成される領域と、前記複数のＹ電極配線が形成される領域との間に設けられるシールド配線を有し、
   前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧と、ＧＮＤの電圧よりも高電位のＶａの電圧との間で、電圧が変化するパルス電圧が供給され、
   タッチ位置の検出を行っている期間に、前記シールド配線には、前記ＧＮＤの電圧と前記Ｖａの電圧との間の任意の電圧が供給されることを特徴とするタッチパネル。
2. タッチ位置の検出を行っている期間に、前記シールド配線には、（Ｖａ／２）の電圧が供給されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. タッチ位置の検出を行っている期間に、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線には、前記ＧＮＤの電圧と前記Ｖａの電圧との間の任意の電圧が供給されることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
4. タッチ位置の検出を行っている期間に、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線、並びに、前記シールド配線とには、（Ｖａ／２）の電圧が供給されることを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル。
5. 基板と、
   前記基板上に形成される複数のＸ電極と、
   前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、
   前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、
   前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有するタッチパネルであって、
   前記基板の任意の一辺側において、前記複数のＸ電極配線が形成される領域と、前記複数のＹ電極配線が形成される領域との間に設けられるシールド配線とを有し、
   前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧を中心にして、ＧＮＤの電圧よりも高電位の（Ｖａ／２）の電圧と、ＧＮＤの電圧よりも低電位の（−Ｖａ／２）の電圧との間で、電圧が変化するパルス電圧が供給され、
   前記シールド配線には、ＧＮＤの電圧が供給されることを特徴とするタッチパネル。
6. 前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧が供給されることを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル。
7. 基板と、
   前記基板上に形成される複数のＸ電極と、
   前記複数のＸ電極の各々と交差するように、前記基板上に形成される複数のＹ電極と、
   前記基板上に形成され、前記複数のＸ電極の各々に接続されるＸ電極配線と、
   前記基板上に形成され、前記複数のＹ電極の各々に接続されるＹ電極配線とを有するタッチパネルであって、
   前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線の外側に形成されるループ配線を有し、
   前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の一方の各々の配線には、ＧＮＤの電圧と、ＧＮＤの電圧よりも高電位のＶａの電圧との間で電圧が変化するパルス電圧が供給され、
   タッチ位置の検出を行っている期間に、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線、並びに、前記ループ配線には、前記ＧＮＤの電圧と前記Ｖａの電位との間の任意の電圧が供給されることを特徴とするタッチパネル。
8. タッチ位置の検出を行っている期間に、前記Ｘ電極配線および前記Ｙ電極配線の他方の各々の配線、並びに、前記ループ配線には、（Ｖａ／２）の電圧が供給されることを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル。

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