JP2013156725A - タッチパネルおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】下層の検出用配線と上層の検出用配線によりタッチ容量を検出するタッチパネルにおいて、下層の検出用配線と上層の検出用配線の反射率差や仕上がり差による明暗ムラを改善したタッチパネルおよびそれを有した表示装置を提供する。
【解決手段】タッチスクリーン１への指示体の接触による静電容量の変化を検出して、指示体の接触位置を特定するタッチパネルであって、タッチスクリーン１は、透明な絶縁性のベース基板９と、ベース基板９上に配設された静電容量検出のための第１の検出用配線２と、層間絶縁膜１０を介して第１の検出用配線２の上方に配設され、第１の検出用配線２と立体的に交差する静電容量検出のための第２の検出用配線３と、第２の検出用配線３と交差する部分以外の第１の検出用配線２の上方を覆うように配置されたカバー層１６とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、タッチパネルおよび表示装置に関し、特に、投射型静電容量方式のタッチパネルと、それを備えた表示装置に関する。

タッチパネルは、人の手指などによるタッチをタッチスクリーンで検出して、タッチした位置の位置座標を特定する装置であり、優れたユーザーインタフェースの１つとして注目されており、抵抗膜方式および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。

静電容量方式のタッチパネルの１つとして、例えば、特許文献１に開示されるような投射型静電容量（Projected Capacitive）方式のタッチパネルがある。投射型静電容量方式のタッチパネルは、人の手指が持つ静電容量がタッチスクリーン内に設けられたタッチセンサに与える僅かな変化を検出回路で検知し、検出結果によりタッチスクリーン内の位置座標を算出するもので、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数ｍｍ程度のガラス板等の保護板で覆った場合でもタッチ検出が可能である。

この方式のタッチパネルは、保護板を前面に配置できるため堅牢性に優れる点、手袋装着時でもタッチ検出が可能である点、および可動部が存在しないため長寿命である点などの利点を有している。

特許文献１に記載のタッチパネルを構成するタッチスクリーンは、静電容量を検出するための検出用配線として、薄い誘電体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るように交差配置されている。

そして、手指などの指示体と、検出用配線である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。さらに１以上の導体エレメントの検出容量相対値により導体エレメント間のタッチ位置を補間する構成となっている。

また、特許文献２に記載のタッチパネルを構成するタッチスクリーンは、検出用列配線と、検出用行配線とを備え、それぞれが列／行方向に４５°で傾斜した傾斜部分を有してジグザグ状に繰り返されるジグザグパターンを有している。これにより、検出用配線間の寄生容量を増大させずに配線密度を高めて検出感度を向上させる構成となっている。

特表平９−５１１０８６号公報 特開２０１０−６１５０２号公報

特許文献２に開示されたタッチスクリーンは、検出用列配線および検出用行配線の間に形成される配線間容量を増大させずに配線密度を大きくすることができる。また、このような平面視形状が矩形状のパターンを有する検出配線を用いたタッチスクリーンは、菱形のパターンが繰り返して連続する菱形連鎖形状の検出配線（検出電極）を用いる場合に比べて、検出結果に基づく座標補間処理が容易であるだけでなく、補間処理によって求めた座標の直線性が高い（特に斜め方向）といった利点がある。

しかしながら、検出用列配線を構成する金属配線と検出用行配線を構成する金属配線の反射率の差や仕上がりの差により、明暗のムラが視認されるという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、下層の検出用配線と上層の検出用配線によりタッチ容量を検出するタッチパネルにおいて、下層の検出用配線と上層の検出用配線の反射率差や仕上がり差による明暗ムラを改善したタッチパネルおよびそれを有した表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係るタッチパネルの態様は、タッチスクリーンへの指示体の接触による静電容量の変化を検出して、前記指示体の接触位置を特定するタッチパネルであって、前記タッチスクリーンは、透明な絶縁性のベース基板と、前記ベース基板上に配設された静電容量検出のための第１の検出用配線と、層間絶縁膜を介して前記第１の検出用配線の上方に配設され、前記第１の検出用配線と立体的に交差する静電容量検出のための第２の検出用配線と、前記第２の検出用配線と交差する部分以外の前記第１の検出用配線の上方を覆うように配置されたカバー層とを有し、前記第１および第２の検出用配線は、光を透過しない材料で構成され、前記カバー層は、前記第２の検出用配線と同じ層に、前記第２の検出用配線と同じ材料で構成される。

本発明に係るタッチパネルによれば、下層の第１の検出用配線がタッチスクリーンのタッチ面側から殆ど視認されなくなり、下層の第１の検出用配線と上層の第２の検出用配線との反射率や仕上がり差による明暗ムラが軽減され、表示品位の向上したタッチパネルを得ることができる。

本発明に係る実施の形態のタッチパネルの構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態のタッチパネルの構成を示す断面図である。 検出用配線の構成を説明する平面図である。 検出用配線の構成を説明する断面図である。 検出用配線の構成を説明する断面図である。 タッチスクリーンとコントローラ基板との接続例を示す平面図である。 タッチスクリーンの製造方法を説明する断面図である。 タッチスクリーンの製造方法を説明する断面図である。 タッチスクリーンの製造方法を説明する断面図である。 タッチスクリーンの製造方法を説明する断面図である。 本発明に係る実施の形態のタッチパネルの変形例の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態のタッチパネルの変形例の構成を示す断面図である。

＜実施の形態＞
＜装置構成＞
図１は本発明に係る実施の形態のタッチパネルＴＰの構成を示す平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。

図１および図２に示すようにタッチパネルＴＰは、ガラスやＰＥＴ（polyethylene terephthalate）等で構成される透明な絶縁性のベース基板９上に、列方向（図中ｙ方向）に延在するように配置された検出用列配線２（第１の検出用列配線）と、検出用列配線２の上方に、検出用列配線２と立体的に交差するように行方向（図中ｘ方向）に延在して配置された検出用行配線３（第２の検出用列配線）とで構成されるマトリクス配線を有したタッチスクリーン１を備えている。

検出用列配線２および検出用行配線３のそれぞれは、タッチスクリーン１の端縁部に設けた列配線端子２１および行配線端子３１に電気的に接続され、タッチスクリーン１は、これらの端子群を介して図示されないコントローラ基板と電気的に接続されタッチパネルＴＰを構成することとなる。なお、列配線端子２１および行配線端子３１の端子群が配設される領域を端子領域８と呼称し、検出用列配線２および検出用行配線３が配設される領域を配線領域１８と呼称する。

検出用列配線２と検出用行配線３との間には、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ等で構成される層間絶縁膜１０が配置され、両者を電気的に絶縁している。そして、タッチスクリーン１上にはＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ等で構成される絶縁性の保護膜１１が配置されている。なお、さらにタッチスクリーン１上には、ガラスや、アクリル、ポリカーボネート等の透明樹脂で構成される透明基板が配置され、手指等の指示体が触れる面（タッチ面）を保護する構成となっているが、図示は省略する。

ここで、タッチパネルＴＰは、ＧＵＩ（グラフィカルユーザーインタフェース）機器を構成する表示デバイスと組み合わせて用いることで表示装置を構成する。ここでは、タッチスクリーン１のマトリクス配線が形成される側の主面とは反対側に、表示面が対面するように液晶表示パネル（図示せず）が設けられているものとする。

このため、検出用列配線２および検出用行配線３は、表示デバイスからの光を実効的に透過できるように極細の細線が間隔を開けて複数配置された構成を採っている。この構成について、図１における領域Ｄの詳細を示す図３を用いて説明する。

図３に示すように、１つの検出用列配線２は、列方向（図中ｙ方向）に延在し、互いに並列する複数の金属細線６で構成され、複数の金属細線６は透過率を高くするために互いに所定の間隔を開けて配列されている。その間隔は、少なくとも金属細線６の幅よりも広く設定されている。また、複数の金属細線６の延在方向の両端部は互いに結合されて、電位的に共通となるように構成されている。

同様に、１つの検出用行配線３は、行方向（図中ｘ方向）に延在し、互いに並列する複数の金属細線７で構成され、複数の金属細線７は透過率を高くするために互いに所定の間隔を開けて配列されている。その間隔は、少なくとも金属細線７の幅よりも広く設定されている。また、複数の金属細線７の延在方向の両端部は互いに結合されて、電位的に共通となるように構成されている。

なお、金属細線６および７の配設本数、配線幅および配設間隔は、上述した光の透過率を考慮すると共に、タッチパネルのサイズやタッチ座標の要求分解能も考慮して決定され、これは、検出用列配線２および検出用行配線３の配設本数、配線幅および配設間隔についても同様である。

また、図３に示すように、金属細線６の上方は、端部および金属細線７と交差する部分以外の部分が、金属細線７と同じ金属材料で構成されるカバー層１６によって覆われた構成となっている。この構成について、図３におけるＢ−Ｂ線での断面構成を示す図４、およびＣ−Ｃ線での断面構成を示す図５を用いて説明する。

図４に示すように、金属細線６の延在方向に沿った部分の上方には、層間絶縁膜１０を間に介して金属細線７が交差するように配置される部分と、カバー層１６が配置される部分とが交互に存在している。

金属細線７とカバー層１６とは、互いに接触しないように設けられ、層間絶縁膜１０上に配設される保護膜１１によって覆われ、互いに電気的に絶縁された構成となっている。このため、カバー層１６を、個々に独立した電気的にフローティングなパターンとすることができ、金属細線７への影響を抑制することができる。

また、図５に示すように、金属細線６の金属細線７が交差する部分以外の上方には、層間絶縁膜１０を間に介してカバー層１６が配置されている。

図４および図５に示すように、カバー層１６は、個々に独立した電気的にフローティングなパターンとして、層間絶縁膜１０上に金属細線７と同層の金属膜で形成されており、両者は同じ材質で、同じ工程で形成される。

以上説明したように、金属細線６（検出用列配線２）の上方を、金属細線７（検出用行配線３）と同じ材質のカバー層１６によって覆うことで、下層の検出用配線である検出用列配線２がタッチ面側から殆ど視認されなくなり、下層の検出用配線と上層の検出用配線との反射率や仕上がり差による明暗ムラが軽減され、表示品位の向上したタッチパネルＴＰを得ることができる。

また、このタッチパネルＴＰを表示デバイスと組み合わせることで得られる表示装置においても、明暗ムラが軽減され、表示品位の向上した表示装置を得ることができる。

ここで、図１に示したタッチスクリーン１の端縁部に設けた列配線端子２１および行配線端子３１の端子群は、図６に示すようにＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の接続基板１３を介してコントローラ基板１４に電気的に接続される。

コントローラ基板１４には、タッチスクリーン１と手指等の指示体との間に形成される静電容量を検出するための静電容量検出回路１５が搭載されており、静電容量検出回路１５での検出結果に基づいて、指示体のタッチの有無や、タッチ位置の座標の算出の処理を図示されない検出処理回路で行い、その情報を外部装置（コンピュータなど）に出力する構成となっている。

＜製造方法＞
次に、タッチスクリーン１の製造方法について、製造工程を順に示す断面図である図７〜図１０を用いて説明する。なお、図７〜図１０は、図１におけるＡ−Ａ線での断面に対応する断面図である。

まず、図７に示す工程において、マザー基板であるガラスやＰＥＴ等で構成されるベース基板９上に、スパッタリング法等を用いて、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等の金属、またはこれらの合金で構成される第１の金属膜を形成した後、当該第１の金属膜を写真製版工程およびエッチング工程を経てパターニングし、検出用列配線２および列配線端子２１を形成する。

次に、図８に示す工程において、プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）等により、ベース基板９上にＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ等の絶縁膜を形成し、検出用列配線２および列配線端子２１を覆う層間絶縁膜１０を形成する。

次に、図９に示す工程において、層間絶縁膜１０上に、スパッタリング法等を用いて、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等の金属、またはこれらの合金で構成される第２の金属膜を形成した後、当該第２の金属膜を写真製版工程およびエッチング工程を経てパターニングし、検出用行配線３、カバー層１６（図示せず）および行配線端子３１を形成する。

次に、図１０に示す工程において、プラズマＣＶＤ等により、層間絶縁膜１０上にＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ等の絶縁膜を形成し、検出用行配線３、カバー層１６（図示せず）および行配線端子３１を覆う保護膜１１を形成する。

その後、保護膜１１および層間絶縁膜１０を貫通して列配線端子２１に達するコンタクトホールＣＨ１および保護膜１１を貫通して行配線端子３１に達するコンタクトホールＣＨ２を形成して、図１に示す断面構成のタッチスクリーン１を得る。

なお、コンタクトホールＣＨ１およびＣＨ２を介して、図６に示すＦＰＣ等の接続基板１３が電気的に接続されることとなる。

＜変形例＞
以上説明した本発明に係るタッチパネルＴＰにおいては、金属細線６（検出用列配線２）の上方を、金属細線７（検出用行配線３）と同じ材質のカバー層１６によって覆う構成を有していたが、図５に示すようにカバー層１６の幅は、検出用列配線２を構成する金属細線６の幅と同じに設定されていた。

しかし、図１１および図１２に示すように、カバー層１６の幅寸法を、検出用列配線２を構成する金属細線６の幅よりも大きく設定しても良い。

図１１は、図１における領域Ｄにおける詳細を示す図３に相当する平面図であり、図１２は、図１１におけるＥ−Ｅ線での断面構成を示す図である。

図１１および図１２に示すように、カバー層１６の幅を下層の検出用列配線２の幅よりも大きくすることにより、カバー層１６形成時にアライメントずれが起きた場合でも、カバー層１６が確実に下層の検出用列配線２を覆うことができ、下層の検出用配線と上層の検出用配線との反射率や仕上がり差による明暗ムラを確実に軽減でき、表示品位の向上したタッチパネルＴＰを得ることができる。

また、以上説明した実施の形態およびその変形例では、検出用列配線２を下層配線とし、検出用行配線３を上層配線とした構成について説明したが、上下が逆の構成となる場合でも、本発明を適用することで、同様の効果を発揮する。

また、以上説明した実施の形態およびその変形例では、検出用列配線２と検出用行配線３とでマトリクス配線を構成する例を示したが、本発明の適用はマトリクス配線に限定されるものではなく、下層の検出用配線と上層の検出用配線を有した構成であれば適用可能である。例えば、検出用列配線と、検出用行配線のそれぞれが列／行方向に４５°で傾斜した傾斜部分を有してジグザグ状に繰り返されるジグザグパターンを有した構成に対しても本発明の適用は可能であり、同様の効果を発揮する。

また、以上説明した実施の形態およびその変形例では、検出用列配線２および検出用行配線３のそれぞれは、極細の細線が間隔を開けて複数配置された配線群で構成される例を示したが、本発明の適用はこの構成に限定されるものではなく、検出用列配線２および検出用行配線３が１本の配線で構成されている場合にも適用可能である。

また、以上の説明においては、タッチパネルＴＰをＧＵＩ機器を構成する表示デバイスとして液晶表示パネルと組み合わせて用いるものとして説明したが、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等の他方式の表示デバイスと組み合わせた構成であっても良い。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ タッチスクリーン、２ 検出用列配線、３ 検出用行配線、６，７ 金属細線、９ ベース基板、１０ 層間絶縁膜、１６ カバー層。

Claims (4)

1. タッチスクリーンへの指示体の接触による静電容量の変化を検出して、前記指示体の接触位置を特定するタッチパネルであって、
   前記タッチスクリーンは、
   透明な絶縁性のベース基板と、
   前記ベース基板上に配設された静電容量検出のための第１の検出用配線と、
   層間絶縁膜を介して前記第１の検出用配線の上方に配設され、前記第１の検出用配線と立体的に交差する静電容量検出のための第２の検出用配線と、
   前記第２の検出用配線と交差する部分以外の前記第１の検出用配線の上方を覆うように配置されたカバー層と、を有し、
   前記第１および第２の検出用配線は、光を透過しない材料で構成され、
   前記カバー層は、
   前記第２の検出用配線と同じ層に、前記第２の検出用配線と同じ材料で構成される、タッチパネル。
2. 前記カバー層は、
   その幅が前記第１の検出用配線の幅よりも広く設定される、請求項１記載のタッチパネル。
3. 前記カバー層は、
   前記第２の検出用配線とは電気的に絶縁されるように配設される、請求項１または請求項２記載のタッチパネル。
4. 請求項１または請求項２記載のタッチパネルを、表示デバイスの表示面側に備えた、表示装置。

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