JP2014035612A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】透過率の低下やモアレの発生を抑制することができるタッチパネルを提供する。
【解決手段】タッチパネル１は、透明基板２と、透明基板２の一方の面に網目状に形成された第１の導電線３０を有する第１の電極３と、透明基板２の他方の面に網目状に形成された第２の導電線４０を有する第２の電極４と、を備えており、第１の導電線３０は、透明基板２を介して第２の導電線４０に対向し、下記（１）式を満たすことを特徴とする。
ｐ_１＝ｐ_３×２・・・（１）
ただし、上記の（１）式において、ｐ_１は第１の導電線３１のピッチであり、ｐ_３は第２の導電線４１のピッチである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タッチパネルに関するものである。

入力時の感度を向上させるため、透明導電性材料の中では比較的導電性が低いＩＴＯ（酸化インジウムスズ）に代えて、網目構造の金属細線を電極として用いるタッチパネルが知られている。（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−３４４１６３

しかしながら、上記の技術では、透明基板の両面に設けた金属細線に位置ずれが生じることにより、透過率の低下や干渉縞（以下、モアレと称する。）が生じるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、透過率の低下やモアレの発生を抑制することができるタッチパネルを提供することである。

[１]本発明に係るタッチパネルは、透明基板と、前記透明基板の一方の面に網目状に形成された第１の導電線を有する第１の電極と、前記透明基板の他方の面に網目状に形成された第２の導電線を有する第２の電極と、を備え、前記第１の導電線は、前記透明基板を介して前記第２の導電線に対向しており、下記（１）式を満たすことを特徴とする。
Ｐ１＝Ｎ×Ｐ２・・・（１）
ただし、上記の（１）式において、Ｐ１は前記第１の導電線の第１のピッチであり、Ｐ２は前記第２の導電線の第２のピッチであり、Ｎは２以上の自然数である。

[２]上記発明において、下記（２）式を満たしてもよい。
Ｗ１≠Ｗ２・・・（２）
ただし、上記の（２）式において、Ｗ１は前記第１の導電線の線幅であり、Ｗ２は前記第２の導電線の線幅である。

[３]上記発明において、下記（３）式又は下記（４）式を満たしてもよい。
Ｗ１≧Ｗ２×２・・・（３）
Ｗ２≧Ｗ１×２・・・（４）

本発明によれば、透明基板の一方の面に形成された第１の電極のピッチＰ１が、当該透明基板の他方の面に形成された第２の電極のピッチＰ２の２以上の自然数倍であることにより、タッチパネルの透過率低下やモアレの発生を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態におけるタッチパネルの一部を示す平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３（Ａ）は本発明の実施形態におけるタッチパネルの全体を示す底面図であり、図３（Ｂ）は本発明の実施形態におけるタッチパネルの全体を示す平面図である。 図４（Ａ）は本発明のタッチパネルの第１変形例を示す断面図であり、図４（Ｂ）は本発明のタッチパネルの第２変形例を示す断面図である。 図５（Ａ）はピッチ及び透過率を説明する説明図であり、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は電極の印刷ずれが生じた場合の透過率を説明する説明図である。 図６（Ａ）は本発明におけるタッチパネルの第１及び第２の電極の第１変形例を示す図であり、図６（Ｂ）は本発明におけるタッチパネルの第１及び第２の電極の第２変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は本実施形態に係るタッチパネル１の一部を示す図、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は本実施形態におけるタッチパネル１の全体を示す図、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は本発明のタッチパネルの変形例を示す断面図、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）はピッチ及び透過率を説明する説明図であり、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は本実施形態に係る第１及び第２の電極３、４の変形例を示す平面図である。

本実施形態のタッチパネル１は、例えば、自動預け払い機や携帯電話等の入力手段として用いられる。このような装置においてタッチパネル１はディスプレイ上に配置されており、当該ディスプレイに表示された選択画面上の選択肢を操作者が直接指で触れたり、専用のペンを用いて触れたりすることにより、当該選択肢を選択することが可能となっている。

本実施形態のタッチパネル１は、いわゆる静電容量方式を採用しており、図１又は図２に示すように、透明基板２と、当該透明基板２の下面に形成される第１の電極３と、透明基板２の上面に形成される第２の電極４と、当該第２の電極４の上から透明基板２を覆うように取り付けられるカバー５と、から構成される。なお、いわゆる抵抗膜方式を採用してもよい。

本実施形態における透明基板２は、透明ガラス板から構成されているが、特にこれに限定されない。例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート等の透明基板から透明基板２を構成してもよい。

第１の電極３は、図１及び図２に示すように、ピッチｐ_１で平行に配置された線幅ｗ_１を有する第１のＸ方向導電線３１と、ピッチｐ_２で平行に配置された線幅ｗ_２を有する第１のＹ方向導電線３２とが、垂直に交差した格子状の網目構造を有している（以下、第１のＸ方向導電線３１と第１のＹ方向導電線３２を第１の導電線３０と総称する）。それぞれ第１の電極３は、図３（Ａ）に示すように、長手方向が図中Ｙ方向に沿った短冊状の全体形状を有している。こうした構造の複数の第１の電極３が、透明基板２の裏面上にＸ方向に平行に並んで配置されている。なお、図３（Ａ）では一例として、第１の電極３が図中Ｘ方向に計１２個並んで配置されているが、第１の電極３の数は特にこれに限定されない。ここで、本実施形態における第１の導電線３０が本発明の第１の導電線の一例に相当する。また、本実施形態における線幅ｗ_１もしくは線幅ｗ_２、又は線幅ｗ_１および線幅ｗ_２の両方が本発明の第１の導電線における線幅Ｗ１に相当する。

なお、本実施形態において「ピッチ」とは、図５（Ａ）に示すように、任意の導電線７における線幅Ｗの中心位置に相当する中心線ＣＬから当該導電線７と平行に隣り合う他の導電線７の線幅Ｗの中心位置に相当する中心線ＣＬまでの距離ａを意味する。

一方、第２の電極４は、図１及び図２に示すように、ピッチｐ_３で平行に形成された線幅ｗ_３を有する第２のＸ方向導電線４１と、ピッチｐ_４で平行に形成された線幅ｗ_４を有する第２のＹ方向導電線４２が、垂直に交差した格子状の網目構造を有している（以下、第２のＸ方向導電線４１と第２のＹ方向導電線４２を第２の導電線４０と総称する）。それぞれ第２の電極４は、図３（Ｂ）に示すように、その長手方向が図中Ｘ方向に沿った短冊状の全体形状を有している。こうした構造の複数の第２の電極４が、透明基板２の表面上にＹ方向に平行に並んで配置されている。なお、図３（Ｂ）では一例として、第２の電極４が図中Ｙ方向に計７個並んで配置されているが、第２の電極４の数は特にこれに限定されない。ここで、本実施形態における第２の導電線４０のうち、第１のＸ方向導電線３１又は第１のＹ方向導電線３２と対向しているものが本発明の第２の導電線の一例に相当する。また、本実施形態における線幅ｗ_３もしくは線幅ｗ_４、又は線幅ｗ_３及び線幅ｗ_４の両方が、本発明の第２の導電線における線幅Ｗ２に相当する。

これら第１の電極３及び第２の電極４は、透明基板２上に銀ペーストをスクリーン印刷法やグラビアオフセット印刷法等の印刷技術を用いて印刷することによって形成される。なお、上記の銀ペーストに替えて、銅、アルミニウム、金、ニッケル、又はこれらを含有した合金等を用いて第１の電極３及び第２の電極４を構成してもよい。

また、本実施形態において、第１の電極３及び第２の電極４は、正方形の格子状の網目構造を有しているが、特にこれに限定されない。ここで、本発明における「網目状」には、例えば、長方形や菱形等が繰り返されて形成される構造を含む。

本実施形態において、第１の電極３における第１のＸ方向導電線３１のピッチｐ_１は、第２の電極４における第２のＸ方向導電線４１のピッチｐ_３の２倍の長さを有している（ｐ_１＝ｐ_３×２）。このため、第２の電極４における第２のＸ方向導電線４１は、１本おきに第１の電極３における第１のＸ方向導電線３１と対向している。

また、第１の電極３における第１のＹ方向導電線３２のピッチｐ_２は、第２の電極４における第２のＹ方向導電線４２のピッチｐ_４の２倍の長さを有している（ｐ_２＝ｐ_４×２）。このため、第２の電極４における第２のＹ方向導電線４２も、１本おきに第１の電極３における第１のＹ方向導電線３２と対向している。

なお、ピッチｐ_１がピッチｐ_３のＮ（２より大きい自然数）倍の長さを有してもよく（ｐ_１＝ｐ_３×Ｎ）、この場合は、第２の電極４における第２のＸ方向導電線４１は、Ｎ−１本おきに第１の電極３における第１のＸ方向導電線３１と対向する。同様に、ピッチｐ_２がピッチｐ_４のＮ（２より大きい自然数）倍の長さを有してもよく（ｐ_２＝ｐ_４×Ｎ）、このとき、第２の電極４における第２のＹ方向導電線４２は、Ｎ−１本おきに第１の電極３における第１のＹ方向導電線３２と対向する。

また、第１の電極３における第１のＸ方向導電線３１の線幅ｗ_１は、第２の電極４における第２のＸ方向導電線４１の線幅ｗ_３よりも広く形成されている（ｗ_１＞ｗ_３）。同様に、第１の電極３における第１のＹ方向導電線３２の線幅ｗ_２は、第２の電極４における第２のＹ方向導電線４２の線幅ｗ_４よりも広く形成されている（ｗ_２＞ｗ_４）。このため、図１に示すように、上記の第１の電極３及び第２の電極４が対向する部分では、第２のＸ方向導電線４１及びＹ方向導電線４２は、平面視において第１のＸ方向導電線３１及びＹ方向導電線３２が占める領域の中に収まっている。

なお、線幅ｗ_３が線幅ｗ_１よりも広く形成されていてもよく（ｗ_３＞ｗ_１）、線幅ｗ_４が線幅ｗ_２よりも広く形成されていてもよい（ｗ_４＞ｗ_２）。この場合、第１の電極３及び第２の電極４が対向する部分では、第１のＸ方向導電線３１及びＹ方向導電線３２は、平面視において第２のＸ方向導電線４１及びＹ方向導電線４２が占める領域の中に収まる。

第１の電極３は、図３（Ａ）に示すように、図中下方の端部において第１の配線６１と繋がれており、この第１の配線６１を介してタッチセンサ駆動回路６と接続されている。また、第２の電極４は、図３（Ｂ）に示すように、図中右方の端部において第２の配線６２と繋がれており、この第２の配線６２を介してタッチセンサ駆動回路６と接続されている。

ここで、タッチセンサ駆動回路６は、入力時における第１の電極３及び第２の電極４の静電容量の変化から、操作者の指やペン等が触れたタッチパネル１上の位置を検出するための回路である。

例えば、図３（Ｂ）におけるＴ部分を触れた場合は、当該部分に対応する第１の電極３３と第２の電極４３との間の静電容量が所定の閾値よりも大きくなったことをタッチセンサ駆動回路６が検出する。そして、この検出を基に、タッチセンサ駆動回路６は、第１の電極３３と第２の電極４３とが交差する場所となる上記Ｔ部分が入力位置であると判定する。

本実施形態におけるカバー５は、入力時に指やペンが接触する入力面として機能する。このカバー５は、ガラスやプラスチック等の光学的に透明な誘電体材料で構成される。

なお、本実施形態では、透明基板２の下面に第１の電極３を設け、透明基板２の上面に第２の電極４を設けているが、特にこれに限定されない。例えば、図４（Ａ）に示すように、下面に第１の電極３が設けられた透明基板２１と、下面に第２の電極４が設けられたカバー５１と、を重ねて配置することによってタッチパネル１を構成してもよい。

また、図４（Ｂ）に示すように、透明ガラス板等からなるベース５２の上面に第１の電極３を形成し、その上方から透明ガラス板等の透明板２２を重ね、さらに当該透明板２２の上方から第２の電極４が下面に形成されたカバー５１を重ねて配置することによってタッチパネル１を構成してもよい。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態では、第１の電極３における第１のＸ方向導電線３１の線幅ｗ_１は、第２の電極４における第２のＸ方向導電線４１の線幅ｗ_３よりも広く形成されている（ｗ_１＞ｗ_３）。このため、第１のＸ方向導電線３１と第２のＸ方向導電線４１が対向している部分では、線幅ｗ_１と線幅ｗ_３との差（ｗ_１−ｗ_３）分だけ、対向時の位置ずれを許容することができる。

同様に、第１のＹ方向導電線３２の線幅ｗ_２は、第２のＹ方向導電線４２の線幅ｗ_４よりも広く形成されている（ｗ_２＞ｗ_４）。このため、第１のＹ方向導電線３２と第２のＹ方向導電線４２が対向している部分では、線幅ｗ_２と線幅ｗ_４との差（ｗ_２−ｗ_４）分だけ、対向時の位置ずれを許容することができる。

これにより、透明基板２上に第１の電極３及び第２の電極４が所望の位置から僅かにずれて印刷された場合においても、タッチパネル１の透過率が減少することを抑制することができる。

なお、この「透過率」（開口率）は、第１の電極及び第２の電極を透明基板２の表面上に定位置からずれること無く印刷され、Ｘ方向導電線及びＹ方向導電線がそれぞれ等しい線幅ｗと、第１の電極及び第２の電極がそれぞれ等しいピッチａを有する場合において、下記（５）式で表される比率を言う（図５（Ａ）参照）。
（透過率）＝ｂ×ｂ／（ａ×ａ）・・・（５）
但し、上記（２）式において、ｂは、任意の導電線７と、当該導電線７と平行に隣り合う他の導電線７との間の距離を表す。

因みに、図５（Ａ）に示す第１の電極及び第２の電極の何れか一方が（ｂ−ｃ）だけ図中Ｘ方向にずれて図５（Ｂ）のように印刷された場合は、透過率は下記（６）式で表され、電極がずれた距離（ｂ−ｃ）に応じて透過率は低下する。
（透過率）＝ｂ×ｃ／（ａ×ａ）・・・（６）

また、図５（Ｂ）に示す第１の電極及び第２の電極の何れか一方が（ｂ−ｄ）だけ図中Ｙ方向にずれて図５（Ｃ）のように印刷された場合は、透過率は下記（７）式で表される。
（透過率）＝ｃ×ｄ／（ａ×ａ）・・・（７）

この様に、第１の電極及び第２の電極におけるＸ方向導電線及びＹ方向導電線の幅が等しい場合は、それらが少しでもずれると透過率が低下する。しかし、ここで例えば、一方の導電線の幅に対して対向する他方の導電線の幅を２分の１にすると、当該一方の導電線の４分の１の幅に相当する距離まで位置ずれが許容される。したがって、他方の導電線が一方の導電線からはみ出にくくなり、透過率の低下を抑制しやすくすることが可能となる。

また、本実施形態では、第１の電極３におけるピッチｐ_１が、第２の電極４におけるピッチｐ_３の２倍の長さを有しており（ｐ_１＝ｐ_３×２）、同様にピッチｐ_２がピッチｐ_４の２倍の長さを有している（ｐ_２＝ｐ_４×２）。そのため、図１に示すように、第２の電極４の第２のＸ方向導電線４１が１本おきに第１の電極３の第１のＸ方向導電線３１と対向し、第２の電極４の第２のＹ方向導電線４２が１本おきに第１の電極３の第１のＹ方向導電線３２と対向する。これにより、第１の電極３と第２の電極４とが対向する部分及び対向しない部分が不均一に形成されることを防ぐことができ、このためタッチパネル１にモアレが発生することを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、第１の電極３における導電線３１、３２及び第２の電極４における導電線４１、４２のピッチｐ_１〜ｐ_４と、それらの線幅ｗ_１〜ｗ_４を調整することにより、第１の電極３及び第２の電極４が有する抵抗値を最適化することができる。すなわち、抵抗値を下げたい場合は、ピッチｐ_１〜ｐ_４を小さくし、或いは、線幅ｗ_１〜ｗ_４を広くし、抵抗値を上げたい場合はその逆に設定することにより、所望の抵抗値を得ることができる。

これにより、例えば図３に示すタッチパネル１のような、アスペクト比が高いタッチパネルの場合は、第１の電極３の抵抗値を上げたり、第２の電極４の抵抗値を下げたりする調整を行うことにより、第１の電極３及び第２の電極４で生じる静電容量変化の伝送速度誤差を最小化し、入力位置の認識精度を向上させることができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、図６（Ａ）に示すタッチパネル１Ｂのように、第１の電極３Ｂの第１のＸ方向導電線３１Ｂのピッチｐ_１Ｂと、第２の電極４Ｂの第１のＸ方向導電線４１Ｂのピッチｐ_３Ｂとが等しく（ｐ_１Ｂ＝ｐ_３Ｂ）、第１のＹ方向導電線３２Ｂのピッチｐ_２Ｂが第２のＹ方向導電線４２Ｂのピッチｐ_４Ｂの２倍の長さであってもよい（ｐ_２Ｂ＝ｐ_４Ｂ×２）。このとき、第２のＹ方向導電線４２Ｂは、１本おきに第１のＹ方向導電線３２Ｂと対向しつつ、第２のＸ方向導電線４１Ｂは、その全てにおいて第１のＸ方向導電線３１Ｂと対向する。

また、図６（Ｂ）に示すタッチパネル１Ｃのように、第１の電極３Ｃの第１のＸ方向導電線３１Ｃの線幅ｗ_１Ｃは、第２の電極４Ｃの第２のＸ方向導電線４１Ｃの線幅ｗ_３Ｃよりも小さく（ｗ_３Ｃ＞ｗ_１Ｃ）、第１のＹ方向導電線３２Ｃの線幅ｗ_２Ｃは、第２のＹ方向導電線４２Ｃの線幅ｗ_４Ｃよりも大きくてもよい（ｗ_２Ｃ＞ｗ_４Ｃ）。

これらの場合においても、第１の電極と第２の電極とが対向する部分、及び対向しない部分が不均一に形成されることを防ぐことができ、このため、タッチパネル１Ｂ、１Ｃにモアレが発生することを抑制することができる。

また、これらの実施形態においても、第１の電極及び第２の電極が対向する部分における一方の導電線の線幅が、他方の導電線の線幅よりも広くなっている。このため、それらの線幅の差分だけ、対向時の位置ずれを許容することができ、タッチパネル１Ｂ、１Ｃにおける透過率の低下を抑制することができる。

さらに、第１の電極３Ｂ、３Ｃ又は第２の電極４Ｂ、４Ｃが有する導電線のピッチ又は線幅を調整することにより、第１の電極３Ｂ、３Ｃ及び第２の電極４Ｂ、４Ｃで生じる静電容量変化の伝送速度誤差を最小化し、入力位置の認識精度を向上させることができる。

１・・・タッチパネル
２・・・透明基板
３・・・第１の電極
３１・・・第１のＸ方向導電線
３２・・・第１のＹ方向導電線
４・・・第２の電極
４１・・・第２のＸ方向導電線
４２・・・第２のＹ方向導電線
５・・・カバー
６・・・タッチセンサ駆動回路

Claims (3)

1. 透明基板と、
   前記透明基板の一方の面に網目状に形成された第１の導電線を有する第１の電極と、
   前記透明基板の他方の面に網目状に形成された第２の導電線を有する第２の電極と、を備え、
   前記第１の導電線は、前記透明基板を介して前記第２の導電線に対向しており、
   下記（１）式を満たすことを特徴とするタッチパネル。
   Ｐ１＝Ｎ×Ｐ２・・・（１）
   ただし、上記の（１）式において、Ｐ１は前記第１の導電線の第１のピッチであり、Ｐ２は前記第２の導電線の第２のピッチであり、Ｎは２以上の自然数である。
2. 請求項１に記載のタッチパネルであって、
   下記（２）式を満たすことを特徴とするタッチパネル。
   Ｗ１≠Ｗ２・・・（２）
   ただし、上記の（２）式において、Ｗ１は前記第１の導電線の線幅であり、Ｗ２は前記第２の導電線の線幅である。
3. 請求項２に記載のタッチパネルであって、
   下記（３）式又は下記（４）式を満たすことを特徴とするタッチパネル。
   Ｗ１≧Ｗ２×２・・・（３）
   Ｗ２≧Ｗ１×２・・・（４）

Images