JP2014170490A - タッチスクリーン及びそれを備えるタッチパネル - Google Patents

タッチスクリーン及びそれを備えるタッチパネル Download PDF

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Abstract

【課題】列方向束配線と行方向束配線との間の容量を低減することで、検出感度の向上や検出時間の短縮によって応答性を向上することのできるタッチスクリーンを得る
【解決手段】検出用列配線および検出用行配線との間には電気的に切断されたフローティング配線とを備えたタッチスクリーンであって、検出用列配線および検出用行配線はそれぞれジグザグパターンであり、平面視において、第1の傾斜部分と第2の傾斜部分との接続点の周りに検出用列配線のフローティング電極が配置された第1のブロック領域と、第3の傾斜部分と第4の傾斜部分との接続点の周りに検出用行配線のフローティング電極が配置された第2のブロック領域とが列方向および行方向において交互に配置されている。
【選択図】図2

Description

この発明は、タッチスクリーン及びそれを備えるタッチパネルに関するものである。
従来、指などの指示体によるタッチを検出し、そのタッチ位置の座標を特定するタッチパネルが、優れたインターフェース手段の一つとして注目されている。このタッチパネルでは、抵抗膜方式や静電容量方式などの様々な方式が提案され、製品化されている。
このような静電容量方式のタッチパネルの一種として、例えば、投写型静電容量(Projected Capacitive)方式のタッチパネルが知られている。この投写型静電容量方式のタッチパネルにおいては、タッチセンサを内蔵したタッチスクリーンの前面側が数mm厚程度のガラス板等の保護板で覆われていても、保護板への指などによるタッチを検出することが可能となっている。このようなタッチスクリーンは、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、及び可動部がなく長寿命である点などの利点を有することから、様々な技術が提案されている。
例えば、従来の投写型静電容量方式のタッチパネルは、静電容量を検出するための検出用配線(検出電極)として、薄い導電膜で形成された第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介して形成された第2シリーズの導体エレメントとを備えている。また、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ている(例えば、特許文献1参照)。このようなタッチパネルにおいては、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が補間可能となっている。
また、他のタッチパネルに用いられるタッチスクリーンは、検出用列配線及び検出用行配線を備えており、これら配線が、それぞれ列/行方向に45°で傾斜した傾斜部分をもってジグザグ状に繰り返されるジグザグパターンの金属配線から形成されている。このようなタッチスクリーンにおいては、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タッチの検出感度を向上させることが可能である(例えば、特許文献2参照)。
さらに別のタッチパネルを構成するタッチスクリーンは、上述のタッチスクリーンと同様に、ジグザグパターンに形成された検出用列配線及び検出用行配線を備えているとともに、検出用列配線と検出用行配線との間に配線をさらに備えている(例えば、特許文献3参照)。
また、投写型静電容量方式とは異なる相互容量検出方式と呼ばれる検出方式が開示されている。例えば、相互容量検出方式のタッチスクリーンにおいて、キー・マトリクスは複数の駆動/受信電極対の配列からなり、指など指示体の基板への接触に応じて生じる電極間の電界変化に伴う結合静電容量(相互電極静電容量)の変化を電荷量として検出している(例えば、特許文献4参照)。
また、他の相互容量検出方式のタッチスクリーンは、X電極及びY電極を含む電極アレイを備えており、X電極とY電極との間の相互容量が容量測定回路により検出される。そして、その被測定容量を示す出力電圧変化が、相互容量、既知の基準容量、既知の駆動電圧変化に応じて決定されている(例えば、特許文献5参照)。
上述のジグザグパターンの検出用列配線及び検出用行配線を備えた従来のタッチスクリーンにおいては、検出用列配線と検出用行配線 との間に形成される配線間容量(以下「行列配線間容量」)を増大させずに配線密度を大きくすることが可能となる。また、矩形状に配置された検出用配線は、菱形連鎖形状に配置された検出用配線に比べ、検出結果に基づく座標補間処理が容易であるという利点、ま たは、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)という利点がある。
特表平9−511086号公報 特開2010−61502号公報 特開2010−97536号公報 特表2003−526831号公報 特表平11−505641号公報
検出方法によってはタッチスクリーンへの指などの指示体のタッチの有無に応じて変化する行列配線間容量が、検出感度と密接に関連することがある。例えば、従来の相互容量検出方式によれば、指などの指示体のタッチに応じた行列配線間容量の変化(電極間の電界の変化)が大きくなるほうが検出感度を高くすることができる。
しかしながら、上述のジグザグパターンの検出用列配線及び検出用行配線を備えた従来のタッチスクリーンのように、列方向束配線と行方向束配線との間の容量(電界結合)が大きい構成においては、指などの指示体のタッチに応じた検出用列配線と検出用行配線との間の電界変化、すなわち行列配線間容量における変化が生じにくくなる。したがって、このような構成において相互容量検出方式を適用すると、タッチの検出感度が低いという問題があった。
また、上述のジグザグパターンの検出用列配線及び検出用行配線を備えた従来のタッチスクリーンに対して相互容量検出方式を適用する場合、駆動電圧が相互容量、すなわち行列配線間容量と既知の基準容量によって容量分割された電圧が差動増幅器の入力に印加される。とくに基準容量に対して行列配線間容量が大きい場合には、容量分割された電圧が高くなりすぎてしまい、回路のダイナミックレンジを考慮すると望ましくない。このとき、行列線間容量に応じて基準容量を大きくすることも考えられるが、検出用配線抵抗と行列間容量及び基準容量との合成容量の充放電に伴い、検出出力電圧の整定時間が大きくなり、ひいては検出時間を増大させ、タッチパネルの応答を悪化させるといった問題があった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、列方向束配線と行方向束配線との間の容量を低減することで、検出感度の向上や検出時間の短縮によって応答性を向上することのできるタッチスクリーン及びそれと備えたタッチパネルを得ることを目的とする。
この発明に係るタッチスクリーンにおいては、
透明基板と、
この透明基板の上に形成された
列方向を長手方向として電気的に共通に接続された複数の検出用列配線を一組とした複数の列方向束配線と、
この列方向束配線を覆うように形成された絶縁層と
この絶縁層の上に形成された
行方向を長手方向として電気的に共通に接続された複数の検出用行配線を一組とした複数の行方向束配線と、
前記検出用列配線および前記検出用行配線との間には、前記検出用列配線および前記検出用行配線と電気的に切断されたフローティング配線と
を備えたタッチスクリーンであって、
前記検出用列配線は、前記列方向に対して傾斜角度45°で斜めに傾斜した第1傾斜部分と、前記第1傾斜部分に繋がった前記列方向に対して傾斜角度−45°で斜めに傾斜した第2傾斜部分とが前記列方向に沿って繰り返し配設されて構成されるジグザグパターンであり、
前記検出用行配線は、前記行方向に対して傾斜角度45°で斜めに傾斜した第3傾斜部分と、前記第3傾斜部分に繋がった前記行方向に対して傾斜角度−45°で斜めに傾斜した第4傾斜部分とが前記行方向に沿って繰り返し配設されて構成されるジグザグパターンであり、
平面視において、
前記第1の傾斜部分と第2の傾斜部分との接続点の周りに前記検出用列配線のフローティング電極が配置された第1のブロック領域と、
前記第3の傾斜部分と第4の傾斜部分との接続点の周りに前記検出用行配線のフローティング電極が配置された第2のブロック領域と
が列方向および行方向において交互に配置された
ものである。
この発明に係るタッチスクリーンは、検出用列配線を含む第1のブロック領域と、検出用行配線を含む第2のブロック領域とが、列方向及び行方向において交互に配置され、第1のブロック領域及び第2のブロック領域の検出用列配線及び検出用行配線との間には非接続のフローティング配線が配置されている。これにより、隣接するブロック領域における検出用列配線と検出用行配線との間の距離を広げるとともに、検出用列配線及び検出用行配線との電界結合を低下させて、それぞれの配線から構成される列方向束配線と行方向束配線と間の配線間容量を低減することができる。その結果、検出感度の向上や検出時間の短縮によって応答性が向上したタッチスクリーンを得ることができる。
実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す斜視図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンの構成を示す斜視図である。 実施の形態1に係るタッチパネルの構成を示す図である。 実施の形態1に係る対比タッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンのブロック構成を示す模式平面図である。 実施の形態1に係るタッチスクリーンのブロック構成を示す模式平面図である。 実施の形態2に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。 実施の形態3に係るタッチスクリーンの構成を示す拡大平面図である。
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1に係るタッチスクリーン1の構成を模式的に示す平面図である。以下、図1などを参照して、本実施の形態に係るタッチスクリーン1の構成等について説明する。
図1に示されるように、タッチスクリーン1は、透明なガラス材料または透明な樹脂からなる透明基板であるベース基板12と、列方向(図1中のy方向に相当)に伸在する複数の検出用列配線2と、行方向(図1中のx方向に相当)に伸在する複数の検出用行配線3とを備えている。そして、複数の検出用列配線2はベース基板12の表面に、複数の検出用行配線3は複数の検出用列配線2の上に形成された絶縁層の表面に形成されている。ここで、複数の検出用列配線2と複数の検出用行配線3との形成位置は、入れ替わっていてもよい。なお、図1では便宜上、検出用列配線2及び検出用行配線3は直線で示されているが、実際には図2等に示されるようにジグザグ状の形状を有している。検出用列配線2及び検出用行配線3の詳細については後述する。
複数の検出用列配線2は、接続用配線4などによって電気的に共通に接続されている。そして、本実施の形態では、電気的に共通に接続された複数の検出用列配線2が、列方向(y方向)に伸在する列方向束配線6に含まれている。つまり、列方向束配線6は、電気的に共通に接続された複数の検出用列配線2を含んでいる。このような列方向束配線6は、長手方向が列方向となる矩形状の検出領域を形成する。なお、上記においては、検出用列配線2は列方向(y方向)に伸在するとしたが、これに限ったものではなく、列方向(y方向)に伸在しない配線であっても、列方向束配線6を構成する配線であれば検出用列配線2と呼ぶものとする。
同様に、複数の検出用行配線3は、接続用配線5などによって電気的に共通に接続されている。そして、本実施の形態では、電気的に共通に接続された複数の検出用行配線3が、行方向(x方向)に伸在する行方向束配線7に含まれている。つまり、行方向束配線7は、電気的に共通に接続された複数の検出用行配線3を含んでいる。このような行方向束配線7は、長手方向が行方向となる矩形状の検出領域を形成する。なお、上記においては、検出用行配線3は行方向(x方向)に伸在するとしたが、これに限ったものではなく、行方向(x方向)に伸在しない配線であっても、行方向束配線7を構成する配線であれば検出用行配線3と呼ぶものとする。
図1に示されるように、複数の列方向束配線6及び複数の行方向束配線7は、それぞれ列方向(y方向)及び行方向(x方向)と平行に配置、すなわちマトリックス配置されている。なお、列方向束配線6及び行方向束配線7の数、各列方向束配線6を構成する検出用列配線2の数、各行方向束配線7を構成する検出用行配線3の数はそれぞれ、タッチパネルの指などの指示体のタッチ位置(タッチ座標値)の要求分解能から、適宜、選択・設定される。
列方向束配線6及び行方向束配線7は、それぞれ引き出し配線8、9によって、ベース基板12端部に設けられた端子10にそれぞれ接続されている。
以上のような構成からなるタッチスクリーン1においては、検出用列配線2及び検出用行配線3の配線密度を大きくすることができる。したがって、指示体と、列方向束配線6及び行方向束配線7のそれぞれとの間に形成される静電容量(タッチ容量)を検出する検出方式(一般に自己容量検出方式と呼ばれる)において、検出すべきタッチ容量を大きくすることができる。
次に、列方向束配線6及び行方向束配線7の構成について詳細に説明する。
図2は、平面視において、長手方向が列方向となる矩形状の検出領域を形成する列方向束配線6と、長手方向が行方向となる矩形状の検出領域を形成する行方向束配線7とが交差する領域を拡大した図である。より具体的には、図1において太い破線で示される交差領域Aの一部を拡大した図である。図2は、列方向束配線6を構成する1本の検出用列配線2と、行方向束配線7を構成する1本の検出用行配線3とが交差する領域の拡大図である。なお、以下の説明においては、交差領域Aの一部を拡大した領域を「グリッドB」と呼ぶこともある。また、以下の図においては、検出用列配線2を破線、検出用行配線3を実線で示すこともある。
図2において、検出用列配線2は、列方向(y方向)対して傾斜角度45°で斜めに傾斜した第1傾斜部分と、この第1傾斜部分に繋がった列方向に対して傾斜角度−45°で斜めに傾斜した第2傾斜部分とが列方向に沿って繰り返し配設されて構成されるジグザグパターンで構成されている。また、検出用行配線3は、行方向(x方向)に対して傾斜角度45°で斜めに傾斜した第3傾斜部分と、この第3傾斜部分に繋がった行方向に対して傾斜角度−45°で斜めに傾斜した第4傾斜部分とが行方向に沿って繰り返し配設されて構成されるジグザグパターンで構成されている。
本実地の形態に係るタッチスクリーン1においては、図2に太い一点鎖線で示される交差領域B(グリッドB)を分割してなる、細い一点鎖線で示される複数(ここでは4つ)の四角形状のブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)、及びR1、R2(第2のブロック領域)が規定されている。
ここでは、グリッドB内において、ブロック領域C1が左上側(−x側及び−y側)に配置され、ブロック領域C2が右下側(+x側及び+y側)に配置され、ブロック領域R1が右上側(+x側及び−y側)に配置され、ブロック領域R2が左下側(−x側及び+y側)に配置されている。
ブロック領域C1およびC2は、検出用列配線2の第1の傾斜部分と第2の傾斜部分との接続点の周りのブロック領域であり、ブロック領域R1およびR2は、検出用行配線3の第3の傾斜部分と第4の傾斜部分との接続点の周りのブロック領域である。
本実施の形態では、このようなブロック領域C1、C2、R1およびR2が列方向束配線6及び行方向束配線7の全てにわたって規定されている。つまり、ブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)と、ブロック領域R1、R2(第2のブロック領域)とが、全体として列方向y及び行方向xにおいて交互に配置されており、チェッカーパターンを成している。
図3は、図2と同様に本実施の形態におけるグリッドBを示したものである。図3において、中央の破線の円は、4つのブロック領域(C1、C2、R1およびR2)がグリッドBの中央で互いに隣接する箇所Dを示している。また、図3において、左右両端中央の破線の三角形は、グリッドBのブロック領域C1およびR2と、それらの左側(−x側)に隣接するブロック領域R1およびC2とが接する箇所、及び、グリッドBのブロック領域C2およびR1と、それらの右側(+x側)に隣接するブロック領域R2およびC1とが接する箇所Eを示している。さらに、図3において、グリッドBの上下両端中央の破線の四角形は、グリッドBのブロック領域C1およびR1と、それらの上側(−y側)に隣接するブロック領域R2およびC2とが接する箇所、及び、グリッドBのブロック領域C2およびR2と、それらの下側(+y側)に隣接するブロック領域R1およびC1とが接する箇所Fを示している。さらに、図3において、グリッドBの4隅を実線の円O1〜O4として示している。
1つのグリッドBにおいて、斜めに隣接するブロック領域C1、C2間を斜めにつなぐ1本の検出用列配線2と、これと相補的に斜めに隣接するブロック領域R1、R2間を斜めにつなぐ1本の検出用行配線3とが立体的に交差する構成としている。そして、1つのグリッドBにおいて、検出用列配線2と検出用行配線3との立体交差を、図3に示す破線の円で示したDの1箇所(ブロック領域C1、C2、R1およびR2が接する1箇所)においてのみ備えるものとなっている。
さらに、平面視において、検出用列配線2と検出用行配線3とが形成されていない領域には、後述するように、検出用列配線2と同じ配線層(以降、同層と記す)の配線として形成されたフローティング配線2F(第1のフローティング配線)および検出用行配線3と同層の配線として形成されたフローティング配線3F(第2のフローティング配線)を備えている。
図4は、図3において破線の円で示された箇所Dの拡大図である。この図4に示されるように、破線の円が付された箇所Dでは、ブロック領域C1の1本の検出用列配線2と、ブロック領域C2の1本の検出用列配線2とが連結されているとともに、ブロック領域R1の1本の検出用行配線3と、ブロック領域R2の1本の検出用行配線3とが連結されている。
図5は、図3において破線の三角形で示された箇所Eの拡大図である。この図5に示されるように、破線の三角形が付された箇所Eでは、ブロック領域R1の1本の検出用行配線3と、ブロック領域R2の1本の検出用行配線3とは連結されているが、ブロック領域C1の検出用列配線2と、ブロック領域C2の検出用列配線2とは、その連結部分を挟むように配置されており、非連結となっている。
図6は、図3において破線の四角形で示された箇所Fの拡大図である。この図6に示されるように、破線の四角形が付された箇所Fでは、ブロック領域C1の1本の検出用列配線2と、ブロック領域C2の1本の検出用列配線2とは連結されているが、ブロック領域R1の検出用行配線3と、ブロック領域R2の検出用行配線3とは、その連結部分を挟むように配置され非連結となっている。
図7は、図3において実線の円で示されたがO1〜O4のうちの1つの拡大図である。この図7に示されるように、実線の円が付された箇所O1〜O4では、ブロック領域C1、C2の検出用列配線2同士は離間されて非連結となっており、かつ、ブロック領域R1、R2の検出用行配線3同士は離間されて非連結となっている。
次に、ブロック領域C1、C2に設けられた検出用列配線2の構成について説明する。
図8及び図9は、それぞれブロック領域C1及びC2に設けられた検出用列配線2の構成を示す拡大図である。図8及び図9に示すように、ブロック領域C1及びC2は、検出用列配線2から構成される単位配線パターン2uがそれぞれブロック領域C1、C2の対角方向に連結される。さらに、検出用列配線2と同層に形成されたフローティング配線2Fから構成される単位配線パターン2Fu、検出用行配線3と同層に形成されたフローティング配線3Fから構成される単位配線パターン3Fuを含む。なお、各配線の積層構造については後述する。
次に、ブロック領域R1,R2に設けられた検出用行配線3の構成について説明する。
図10及び図11は、それぞれブロック領域R1及びR2に設けられた検出用行配線3の構成を示す拡大図である。図10及び図11に示すように、ブロック領域R1及びR2は検出用行配線3から構成される単位配線パターン3uがそれぞれブロック領域R1、R2の対角方向に連結される。さらに、検出用行配線3と同層に形成されたフローティング配線3Fから構成される単位配線パターン3Fu、検出用列配線2と同層に形成されたフローティング配線2Fから構成される単位配線パターン2Fuを含む。なお、各配線の積層構造については後述する。
図12(a)は検出用列配線2の単位配線パターン2u、図12(b)はフローティング配線2Fの単位配線パターン2Fuの構成を示す拡大図である。図12(a)に示す単位配線パターンは、正方形状の単位配線パターン領域(図中、一点鎖線で示す)の2組の頂点(P1,P2)、(Q1,Q2)のうち、一方の組の頂点(P1,P2)付近をそれぞれ始点、終点とする斜め配線2jと、他方の組の頂点(Q1,Q2)付近をそれぞれ始点、終点とする斜め配線2kとが交点の連結部J2で連結(接続)している。また、斜め配線2j、2kは傾斜部部分2eS1〜2eS4と連結部分2ePとからなる分岐配線2eによって連結されている。分岐配線2eは、全体として略菱形形状に配置されており、分岐配線2eの各傾斜部分は、斜め配線2j、2kのいずれかと直交している。
そして、検出用列配線2の単位配線パターン2uは、斜め配線2jまたは2kの端部で他の単位配線パターン2uと連結する。このようにして、図8及び図9に示すように、ブロック領域C1、C2においては、検出用列配線2から構成される単位配線パターン2uがそれぞれブロック領域C1、C2の対角方向に連結される。
図12(b)に示す単位配線パターンも同様に構成されている。すなわち、正方形状の単位配線パターン領域(図中、一点鎖線で示す)の対角をなす2組の頂点(PF1,PF2)、(QF1,QF2)のうち、一方の組の頂点(PF1,PF2)付近をそれぞれ始点、終点とする斜め配線2Fjと、他方の組の頂点(QF1,QF2)付近をそれぞれ始点、終点とする斜め配線2Fkとが交点の連結部JF2で連結(接続)している。また、斜め配線2Fj、2Fkは傾斜部部分2FeS1〜2FeS4と連結部分2FePとからなる分岐配線2Feによって連結されている。
そして、フローティング配線2Fの単位配線パターン2Fuは、検出用列配線2の単位配線パターン2uと等価な構造ではあるが、斜め配線2Fjまたは2Fkの端部で他のいずれの単位配線パターンとも連結することなく、電気的にフローティング状態にある。
また、図13(a)は検出用行配線3の単位配線パターン3u、同図(b)はフローティング配線3Fの単位配線パターン3Fuの構成を示す拡大図である。これらの単位配線パターンも図12に示す検出用列配線2の単位配線パターン2u及びフローティング配線2Fの単位配線パターン2Fuの構成と同様である。すなわち、単位配線パターン3uにおいては、頂点(T1,T2)、(U1,U2)を始点・終点とする2本の斜め配線3j、3kが、また単位配線パターン3Fuにおいては、頂点(TF1,TF2)、(UF1,UF2)を始点・終点とする2本の斜め配線3Fj、3Fkが、それぞれ交点J3、JF3で連結している。そして、斜め配線3j、3kは分岐配線3eによって、また斜め配線3Fj、3Fkは岐配線3Feによって、それぞれ連結されている。
検出用行配線3の単位配線パターン3uは、斜め配線3jまたは3kの端部で他の単位配線パターン3uと連結する。一方、フローティング配線3Fの単位配線パターン3Fuは、検出用列配線2からなる単位配線パターン3uと等価な構造ではあるが、斜め配線3jまたは3kの端部で他のいずれの単位配線パターンとも連結することなく、電気的にフローティング状態にある。
また、分岐配線2e、3eを設けることで、単位配線パターン2u、3uにおける検出用列配線2及び検出用行配線3に断線が生じた場合に、それらにより構成される列方向束配線6及び行方向束配線7の抵抗が高くなるのを抑制することができる。
図8、9に示したように、ブロック領域C1、C2においては、検出用列配線2から構成される単位配線パターン2uは、ブロック領域の対角方向に連結される。そして、連結された単位配線パターン2uの斜め配線2j、2kの一部が、ブロック領域C1、C2の対角方向に伸び、ブロック領域中央の連結点Jcで連結する検出用列配線2の主配線2g、2hとなる。
このとき、ブロック領域C1においては、検出用列配線2の主配線2g、2hはそれぞれブロック領域の右上端(+x側+y側端)の頂点にある連結点Jc1、及びブロック領域の右下端(+x側−y側端)の頂点にある連結点Jc2まで伸在する。
同様に、ブロック領域C2においては、検出用列配線2の主配線2g、2hはそれぞれブロック領域の左上端(−x側+y側端)の頂点にある連結点Jc2、及びブロック領域の左下端(−x側−y側端)の頂点にある連結点Jc1まで伸在する。
そして、ブロック領域C1、C2のうち、一方のブロック領域は、斜め上下方向で隣接する他方のブロック領域とその連結点Jc1同士、Jc2同士でそれぞれの主配線2g、2hが連結されて電気的に接続される。
このようにして、ブロック領域C1、C2の検出用列配線2は、それぞれの主配線2g、2hが連結点Jc1、Jc2で連結されながら、列方向に伸在する列方向束配線6を構成する。
ここで、ブロック領域C1、C2の対角方向に連結された単位配線パターン2uの間には、検出用列配線2と同層配線であるフローティング配線2Fからなる単位配線パターン2Fu、及び検出用行配線3と同層配線であるフローティング配線3Fからなる単位配線パターン3Fuが交互に配置される。なお、それぞれフローティング配線2F、3Fからなる単位配線パターン2Fu、3Fuは、上述したように電気的にフローティング状態にある。
なお、ブロック領域C1、C2において、同層配線からなる単位配線パターン2u、2Fuと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン3Fuとは、それぞれ互い違いに(相補的に)配置され、同層配線の単位配線パターン同士がチェッカーパターン状に配置される。
図10及び図11に示すように、ブロック領域R1、R2においても、検出用行配線3から構成される単位配線パターン3uは、ブロック領域の対角方向に連結される。そして、連結された単位配線パターン3uの斜め配線の一部が、ブロック領域R1、R2の対角方向に伸び、ブロック領域中央の連結点Jrで連結する検出用行配線3の主配線3g、3hとなる。
このとき、ブロック領域R1においては、検出用行配線3の主配線3g、3hはそれぞれブロック領域の左下端(−x側−y側端)の頂点にある連結点Jr1、及びブロック領域の右下端(+x側−y側端)の頂点にある連結点Jr2まで伸在する。
同様に、ブロック領域R2においては、検出用行配線2の主配線3g、3hはそれぞれブロック領域の左上端(−x側+y側端)の頂点にある連結点Jr2、及びブロック領域の右上端(+x側+y側端)の頂点にある連結点Jr1まで伸在する。
そして、ブロック領域R1、R2のうち、一方のブロック領域は、斜め左右方向で隣接する他方のブロック領域とその連結点Jr1同士、Jr2同士でそれぞれの主配線3g、3hが連結されて電気的に接続される。
このようにして、ブロック領域R1、R2の検出用行配線3は、それぞれの主配線3g、3hが連結点Jr1、Jr2で連結しながら、行方向に伸在する行方向束配線7を構成する。
ここで、ブロック領域C1、C2と同様に、ブロック領域R1、R2の対角方向に連結された単位配線パターン3uの間には、検出用行配線3と同層配線であるフローティング配線3Fからなる単位配線パターン3Fu、及び検出用列配線2と同層配線であるフローティング配線2Fからなる単位配線パターン2Fuが交互に配置される。なお、それぞれフローティング配線2F、3Fからなる単位配線パターン2Fu、3Fuは、上述したように電気的にフローティング状態にある。
なお、ブロック領域R1、R2において、同層配線からなる単位配線パターン3u、3Fuと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン2Fuとは、それぞれ互い違いに(相補的に)配置され、同層配線の単位配線パターン同士がチェッカーパターン状に配置される。
ここで、単位配線パターン2、2uと単位配線パターン3、3uとは別の配線層の配線である。そのため、配線パターンは等価なものであっても、例えば製造上の制約などから、検出用列配線2の配線幅と検出用行配線3の配線幅とが微妙に異なることなどが発生する。このような原因で、別の配線層に形成された検出用列配線2の配線幅と検出用行配線3とを組合せて使用する場合、表示装置からの表示光に対する透過率や外光に対する反射率、さらには透過光や反射光の波長スペクトルに差が生じてしまうことがあり得る。このため、同層配線からなる単位パターンからなる領域が大きくなると、異なる配線層の領域との間で濃淡や色付きの差がパターンとして視認されてしまうといった問題が生じる。
そこで、本実施の形態では、ブロックC1、C2においては、同層配線からなる単位配線パターン2u、2Fuと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン3Fuとを、それぞれ互い違いに(相補的に)配置する。またブロックR1、R2においては、同層配線からなる単位配線パターン3u、3Fuと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン2Fuとを、それぞれ互い違いに(相補的に)配置する。これにより、同層配線の単位配線パターン同士をチェッカーパターン状に配置することで、上記のような濃淡パターンや色付きパターンの繰り返しの空間周波数(繰り返し回数)を高くすることができ、視認され難くすることができる。
また、ブロック領域C1、C2における単位配線パターン2u、2Fu、3Fuからなる各配線パターンは、ブロック中央の連結点Jcを中心に点対称の関係にある。ブロック領域R1、R2においても同様に、各配線パターンはブロック中央の連結点Jrを中心に点対称の関係にある。
図14は、本実施の形態に係るタッチスクリーン1の積層構造の例を模式的に示す斜視図である。なお、この図14では、図1に示した引き出し配線8、9や端子10の図示は省略している。次に、この図14を用いてタッチスクリーン1の積層構造について説明する。
図14に示すように、タッチスクリーン1の上面層は、上述のベース基板12であり、ベース基板12上(図14ではその下面上)には、アルミニウム等の不透明で高導電率の金属配線材料からなる複数の検出用列配線2やフローティング配線2Fが同層の配線として形成される。なお、図14では便宜上、検出用列配線2やフローティング配線2Fは、上述の斜め方向のパターン等を有するように示されておらず、直線で示されている。
そして、ベース基板12上(図14ではその下面上)には、全ての検出用列配線2やフローティング配線2Fを被覆するように、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等の透明な層間絶縁膜13が形成され、その層間絶縁膜13上(図14ではその下面上)には、アルミニウム等の不透明で高導電率の金属配線材料からなる複数の検出用行配線3やフローティング配線3Fが形成される。なお、図14では便宜上、検出用行配線3やフローティング配線3Fも、上述の斜め方向のパターン等を有するようには示されておらず、直線で示されている。層間絶縁膜13上(図14ではその下面上)には、行方向束配線7を保護するための保護膜14が形成されている。
なお、ここでは、ベース基板12上に検出用列配線2やフローティング配線2Fを形成した後層間絶縁膜13を形成し、さらにその上に検出用行配線3やフローティング配線3Fを形成した構成について説明したが、配線の配置を逆にした構成、つまり、ベース基板12上に検出用行配線3やフローティング配線3Fを形成した後層間絶縁膜13を形成し、さらにその上に検出用列配線2やフローティング配線2を形成した構成であってもよい。
図15は、図14に示したタッチスクリーン1とは別の積層構造の例を模式的に示す斜視図である。この図15に示すタッチスクリーン1は、図14に示したタッチスクリーン1と上下を逆にして示されている。ここでは、保護膜14上に粘着層15を介して保護ガラス16が粘着固定されている。なお、保護ガラス16の厚みを数mm程度にすれば、タッチスクリーン1の強度を向上させることができ、堅牢性に優れたタッチスクリーン1を得ることができる。
図16は、本実施の形態に係るタッチスクリーン1を備えるタッチパネル100の全体構成を模式的に示した図である。このタッチパネル100は、上述のタッチスクリーン1以外に、FPC(Flexible Printed Circuit)17、コントローラ基板18、コントローラ基板18に搭載されたスイッチ回路19及び検出処理回路20を備えている。
FPC17の各端子は、図示しないACF(Anisotropic Conductive Film)等を用いることにより、タッチスクリーン1の対応する端子10に実装される。このFPC17を介して、タッチスクリーン1の検出用配線群(列方向束配線6及び行方向束配線7)と、コントローラ基板18に搭載されたスイッチ回路19及び検出処理回路20などの回路とが電気的に接続される。これにより、タッチスクリーン1がタッチパネル100の主要構成要素として機能する。
スイッチ回路19は、複数の列方向束配線6の各々、及び、複数の行方向束配線7の各々を順次に選択する。検出処理回路20は、タッチスクリーン1をタッチした指示体のタッチ位置を示すタッチスクリーン1におけるタッチ座標を検出する。
ここで、指示体のタッチ座標を検出する方式としては、自己容量検出方式及び相互容量検出方式が考えられる。
自己容量検出方式においては、指示体がタッチスクリーン1の透明なベース基板12の表面をタッチしたとき(図14の積層構造をとる場合)、もしくは保護ガラス16の表面をタッチしたとき(図15の積層構造をとる場合)に、各検出用列配線2と指示体との間に形成されるタッチ容量と、各検出用行配線3と指示体との間に形成されるタッチ容量とを検出することにより、タッチ座標が検出される。
したがって、自己容量検出方式による検出を実現したい場合には、スイッチ回路19により選択された列方向束配線6と指示体との間に形成される静電容量、及び、スイッチ回路19により選択された行方向束配線7と指示体との間に形成される静電容量の検出結果に基づいて、指示体のタッチ座標の算出処理を行うことが可能な回路を、検出処理回路20とすればよい。そして、検出処理回路20によって算出されたタッチ座標の値を、検出座標データとして、図示しない外部の装置(例えばコンピュータ)に出力すればよい。
一方、相互容量検出方式においては、指示体がタッチスクリーン1の透明なベース基板12の表面をタッチしたとき(図14の積層構造をとる場合)、もしくは保護ガラス16の表面をタッチしたとき(図15の積層構造をとる場合)に生じる、タッチ位置における検出用列配線2と検出用行配線3との間の相互容量の変化を検出することにより、タッチ座標が検出される。
したがって、相互容量検出方式による検出を実現したい場合には、タッチスクリーン1への指示体のタッチに応じた、スイッチ回路19により選択された列方向束配線6と行方向束配線7との間の相互容量の変化の検出結果に基づいて、指示体のタッチ座標の算出処理を行うことが可能な回路を、検出処理回路20とすればよい。そして、検出処理回路20によって算出されたタッチ座標の値を、検出座標データとして、図示しない外部の装置(例えばコンピュータ)に出力すればよい。
なお、以上の説明においては、グリッドB内における、検出用列配線2が設けられたブロック領域の数と、検出用行配線3が設けられたブロック領域数を2個ずつとしたが、特にこの個数に限ったものではなく、それ以外のブロック領域数においても相当の効果を得ることが可能である。
次に、本実施の形態のタッチスクリーンの効果について説明する。まず始めに、本実施の形態のタッチスクリーンと比較するための従来型のタッチスクリーン(以降、対比タッチスクリーンと記す)について説明する。
図17は、本実施の形態における対比タッチスクリーンの矩形状の列方向束配線6と矩形状の行方向束配線7とが交差する領域を拡大した図(平面視)である。図17において、ブロック領域C1、C2のそれぞれには、検出用列配線2と、行方向束配線7(検出用行配線3)と同じ配線層に形成されたフローティング配線3Fとが設けられる。このフローティング配線3Fは、検出用行配線3と同じ配線層の配線ではあるが、行方向束配線7の一部を構成するものではなく、列方向束配線6及び行方向束配線7と非接続、すなわちフローティング状態にある。
また、ブロック領域R1、R2のそれぞれには、検出用行配線3と、列方向束配線6(検出用列配線2)と同じ配線層に形成されたフローティング配線2Fとが設けられている。このフローティング配線2Fは、検出用列配線2と同じ配線層の配線ではあるが、列方向束配線6の一部を構成するものではなく、列方向束配線6及び行方向束配線7と非接続、すなわちフローティング状態にある。
さらに、検出用列配線2が設けられるブロック領域C1、C2と、検出用行配線3が設けられるブロック領域R1、R2とが、全体として列方向y及び行方向xにおいて交互に配置されており、チェッカーパターンを成している。
さて、本実施の形態におけるタッチスクリーンと対比タッチスクリーンとを比較する。図18は、本実施の形態のタッチスクリーンおよび対比タッチスクリーンのブロック構成を示す模式平面図である。図18において、黒塗り四角形は検出用列配線の単位配線パターンをもつ領域、黒塗り円形は検出用行配線の単位配線パターンをもつ領域、ひし形は検出用列配線と同層のフローティング配線の単位配線パターンをもつ領域、および三角形は検出用行配線と同層のフローティング配線の単位配線パターンをもつ領域を示している。
図18に示すように、本実施の形態のタッチスクリーンは、ブロック領域C1、C2、R1およびR2を、それぞれ行方向、列方向に7個の単位配線パターン構成されたものとして説明する。図18(a)は対比タッチスクリーンによる場合、(b)はブロック領域C1、C2の対角方向に検出列配線のみを含む単位配線パターン(ブロック領域当り13個)を配置し、ブロック領域R1、R2の対角方向に検出行配線のみを含む単位配線パターン(ブロック領域当り13個)を配置した場合である。また図18(c)は(b)に対してさらに、ブロック領域C1、C2の中心位置にある単位配線パターンから上下左右に1個飛ばしで各1個ずつの検出列配線のみを含む単位配線パターン(ブロック領域当り17個)を配置し、ブロック領域R1、R2の中心位置にある単位配線パターンから上下左右に1個飛ばしで各1個ずつの検出行配線のみを含む単位配線パターン(ブロック領域当り17個)を配置した場合である。
次に、図19は、本実施の形態における図1に示した交差領域Aのブロック構成を示す模式平面図である。図19に示すように、本実施の形態のタッチスクリーンの交差領域Aは、ブロックCとブロックRとを交互に配置したチェッカーパターンを成している。
図18に示すように、各ブロックにおいて単位配線パターンを配置し、さらに図19に示すように、列方向束配線6及び行方向束配線7の交差領域Aを行方向、列方向に各5個のブロックで構成する場合を考える。
図18(a)に示したブロック構成で図19に示した交差領域Aを構成した対比タッチスクリーンと、図18(b)、(c)に示したブロック構成で図19に示した交差領域Aを構成した本実施の形態のタッチスクリーンとにおいて、列方向束配線6及び行方向束配線7との間の配線間容量を計算により比較した。計算条件は、各配線幅:3μm、単位配線パターンサイズ:230μm、列方向束配線及び行方向束配線の幅:約8mmとした。また、図18をもとに後述する保護ガラス16の厚さを1.8mmとした。
列方向束配線6及び行方向束配線7間の配線間容量は、対比タッチスクリーンに比べ、本実施の形態における図18(b)に示す構成を用いたタッチスクリーンでは、約50%の低減となり、図18(c)に示す構成を用いたタッチスクリーンでは、約30%の低減となるという計算結果が得られた。
これは、隣接するブロック間において、検出用列配線からなる単位配線パターンと検出用行配線からなる単位配線パターンとの間の距離が離間しており、さらに、その間のフローティング配線からなる単位配線パターンが全て隣接する単位配線パターンと非連結(非接続)であるため、隣接するブロック間の電界結合が低下したためである。
一方、対比タッチスクリーンに対して、検出用列配線及び検出用行配線からなる単位配線パターンの個数(パターン密度)を図18(b)に示す程度に減らしたとしても、指と列方向束配線6または行方向束配線7との間に形成される静電容量(タッチ容量)は約10%の低下しか見られないという計算結果が得られた(指などの指示体によるタッチエリアは、φ5mmの円形として計算)。
すなわち、対比タッチスクリーン対して、例えば図18(b)の構成を用いたタッチスクリーンでは、列方向束配線6及び行方向束配線7間の配線間容量は約50%にまで低減されるが、検出されるタッチ容量は約10%しか低下しないという計算結果が得られた。
以上のように、本実施の形態に係るタッチスクリーン1及びタッチパネル100によれば、検出用列配線2を含むブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)と、検出用行配線3を含むブロック領域R1、R2(第2のブロック領域)とが、列方向y及び行方向xにおいて交互に配置され、ブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)及びブロック領域R1、R2(第1のブロック領域)の間には、検出用列配線2及び検出用行配線3とは非接続のフローティング配線2F、3Fを配置した。これにより、隣接するブロック領域における検出用列配線2と検出用行配線3との間の距離を広げるとともに、検出用列配線2及び検出用行配線3との電界結合を低下させて、それぞれの配線から構成される列方向束配線6と行方向束配線7と間の配線間容量を低減することができる。その結果、検出感度の向上や検出時間の短縮によって応答性が向上したタッチスクリーンを得ることができる。
また、本実施の形態では、検出用列配線2と検出用行配線3の交差箇所は、斜めに隣接するブロック領域C1、C2の間を斜めにつなぐ検出用列配線2と、これと相補的に斜めに隣接するブロック領域R1、R2の間を斜めにつなぐ検出用行配線3が交差する箇所のみとなる。これにより、従来のタッチスクリーンに比べ、検出用列配線と検出用行配線との交差箇所を減らすことができ、列方向束配線6と行方向束配線7との間の配線間容量を低減することができる。
また、ブロック領域C1、C2には、その対角方向に検出用列配線2からなる単位配線パターン2uが配置され、斜め方向に隣り合う単位配線パターン2uの頂点付近で、それぞれの単位配線パターン2uの検出用列配線2同士が電気的に接続され、ブロック領域R1、R2には、その対角方向に検出用行配線3からなる単位配線パターン3uが配置され、斜め方向に隣り合う単位配線パターン3uの頂点付近で、それぞれの単位配線パターン3uの検出用行配線3同士が電気的に接続される。これにより、隣接するブロック領域における検出用列配線2と検出用行配線3との間の距離を離間するとともに、検出用列配線2と検出用行配線3との電界結合を低下させて、それぞれの配線から構成される列方向束配線6と行方向束配線7と間の配線間容量を低減することができる。
さらに、ブロック領域C1、C2の単位配線パターン2u、2Fと単位配線パターン3Fとは、相補的に斜め方向に隣り合う単位配線パターンの含む配線が同じ配線層の配線として形成されたものとなるように、列方向及び行方向においてそれぞれ交互に配置され、ブロック領域R1、R2の単位配線パターン3u、3Fuと単位配線パターン2Fとは、相補的に斜め方向に隣り合う単位配線パターンの含む配線が同じ配線層の配線として形成されたものとなるように、列方向及び行方向において交互に配置される。これにより、異なる配線層の基本配線パターンがチェッカーパターン状に配置され、異なる配線層の領域との間で濃淡や色付きの差が生じたとしても、その繰り返しの空間周波数を高くすることができ、視認され難くすることができる。
また、単位配線パターン2u、2Fu、3uおよび3Fuは等価なパターンであって、単位配線パターン領域の対角関係にある2組の頂点のうち、一方の組の頂点付近が始点及び終点となる斜め配線と、他方の組の頂点付近が始点及び終点となる斜め配線を備える。これにより、斜め方向に隣接する単位配線パターンの検出用列配線2同士、検出用行配線3同士をその頂点で連結しながら、容易に列方向束配線6と行方向束配線7を構成できる。
また、本実施の形態によれば、指示体のタッチに応じた、列方向束配線6と行方向束配線7との間の電界変化(相互容量変化)に基づいてタッチ座標を検出する、いわゆる相互容量検出方式などを用いる構成においても、配線間容量(電界結合)を上述と同様に低減することができる。したがって、高感度のタッチスクリーン1を実現することができる。
また、本実施の形態によれば、駆動電圧が相互容量(交差箇所の行列配線間容量)と既知の基準容量によって容量分割された電圧が差動増幅器の入力に印加される容量測定回路を適用する構成においても、基準容量に対する行列配線間容量を上述と同様に低減することができる。したがって、容量分割された電圧を抑制することができることから、回路のダイナミックレンジを有効に使用して、検出を行うことができる。また、列方向束配線6と行方向束配線7との配線間容量に応じた基準容量を抑制することができるので、検出用列配線2及び検出用行配線3の配線抵抗と、行列間容量及び基準容量との合成容量を抑えることができる。よって、充放電に伴う検出出力電圧の整定時間を短縮する、つまり検出時間を短縮することができ、タッチパネル100の応答を向上することができる。
なお、グリッドB内における、検出用列配線2が設けられたブロック領域の数と、検出用行配線3が設けられたブロック領域の数を2個ずつとしなくても、相当の効果を得ることは可能であることから、その個数に限ったものではない。
なお、実施の形態においては、列方向(y方向)に対する検出用列配線2の第1及び第2傾斜部分の傾斜角度をそれぞれ45°、−45°とし、また行方向(x方向)に対する検出用行配線3の第3及び第4傾斜部分の傾斜角度をそれぞれ45°、−45°となるよう構成したが、特にこれらの角度に限定されるものではない。例えば、列方向(y方向)に対する検出用列配線2の第1及び第2傾斜部分の傾斜角度を所定角度θ、−θ(0<θ<90°)とし、また行方向(x方向)に対する検出用行配線3の第3及び第4傾斜部分の傾斜角度を所定角度(90°−θ)、−(90°―θ)として同様に実施することが可能である。言い換えれば、列方向(y方向)に対する検出用列配線2の第1及び第2傾斜部分の傾斜角度を所定角度θ、−θ(0<θ<90°)とし、検出用行配線3の第3傾斜部分は、検出用列配線2の第1傾斜部分と平行であり、第4傾斜部分は第2傾斜部分と平行であるように構成すればよい。
実施の形態2.
実施の形態1では、各ブロック領域に含まれる単位配線パターンについて、図12、13をもとに説明したような斜め配線と分岐配線からなる形状としたが、実施の形態2、3では他の形状からなる単位配線パターンを用いる場合を説明する。
図20は、本実施形態によるタッチスクリーンの単位配線パターンである。なお、ここでは検出用列配線2、検出用行配線3、フローティング配線2F、3Fともに等価な形状として図示することにする。斜め配線ja、kaが連結点Jaで連結された形であり、斜め配線ja、kaに連結する分岐配線を省いた形である。
このような単位配線パターンを用いて、本実施の形態のタッチスクリーンを構成した。すなわち、本実施の形態のタッチスクリーンは、実施の形態1のタッチスクリーンにおける検出用列配線2、検出用行配線3、フローティング配線2F、3Fの各基本配線パターン2u、3u、2Fu、3Fuを、それぞれ図20に示す基本配線パターンで置換したものである。ここでは、このように置換した基本配線パターンを、それぞれ図示はしないが2ua、3ua、2Fua、3Fuaと記す。
実施の形態1におけるタッチスクリーンと同様に、図20に示した基本パターン形状の検出用列配線2の単位配線パターン2uaは、斜め配線jaまたはkaの端部で他の検出用列配線2の単位配線パターン2uaと連結される。このようにして、ブロック領域C1、C2においては、検出用列配線2から構成される単位配線パターン2uaがそれぞれブロック領域C1、C2の対角方向に連結される。
そして、連結された単位配線パターン2uaの斜め配線ja、kaの一部が、ブロック領域C1、C2の対角方向に伸び、ブロック領域中央の連結点で連結する検出用列配線2の斜め±45°方向に伸在する主配線となる。
同様に、図20に示した基本パターン形状の検出用行配線3の単位配線パターン3uaは、斜め配線jaまたはkaの端部で他の検出用行配線3の単位配線パターン3uaと連結される。このようにして、ブロック領域R1、R2においては、検出用行配線3から構成される単位配線パターン3uaがそれぞれブロック領域R1、R2の対角方向に連結される。
そして、連結された単位配線パターン3uaの斜め配線ja、kaの一部が、ブロック領域R1、R2の対角方向に伸び、ブロック領域中央の連結点で連結する検出用行配線3の斜め±45°方向に伸在する主配線となる。
一方、フローティング配線2F及び3Fの単位配線パターン2Fua、3Fuaは、それぞれ検出用列配線2の単位配線パターン2ua及び検出用行配線3の単位配線パターン3uaと等価な構造ではあるが、斜め配線jaまたはkaの端部で他のいずれの単位配線パターンとも連結することなく、電気的にフローティング状態にある。
なお、実施の形態1と同様、ブロック領域C1、C2の対角方向に連結された検出用列配線2を構成する単位配線パターン2ua、およびブロック領域R1、R2の対角方向に連結された検出用行配線3を構成する単位配線パターン3uaの間の領域には、検出用列配線2と同層配線であるフローティング配線2Fを構成する単位配線パターン2Fua、及び検出用行配線3と同層配線であるフローティング配線3Fからなる単位配線パターン3Fuaが交互に配置される。
このように、ブロック領域C1、C2において、検出用列配線2及びそれと同層配線の単位配線パターン2ua、2Fuaと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン3Fuaとは、それぞれ互い違いに(相補的に)配置され、同層配線の単位配線パターン同士がチェッカーパターン状に配置される。
同様に、ブロック領域R1、R2においても、検出用行配線3及びそれと同層配線の単位配線パターン3ua、3Fuaと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン2Fuaとは、それぞれ互い違いに(相補的に)配置され、同層配線の単位配線パターン同士がチェッカーパターン状に配置される。
このような単位配線パターンで構成されたタッチスクリーンにおいても、実施の形態1と同様に、検出用列配線2を含むブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)と、検出用行配線3を含むブロック領域R1、R2(第2のブロック領域)とが、列方向y及び行方向xにおいて交互に配置され、ブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)及びブロック領域R1、R2(第1のブロック領域)の間には、検出用列配線2及び検出用行配線3とは非接続のフローティング配線2F、3Fを配置した。これにより、隣接するブロック領域における検出用列配線2と検出用行配線3との間の距離を広げるとともに、検出用列配線2及び検出用行配線3との電界結合を低下させて、それぞれの配線から構成される列方向束配線6と行方向束配線7と間の配線間容量を低減することができる。その結果、検出感度の向上や検出時間の短縮によって応答性が向上したタッチスクリーンを得ることができる。
また、単位配線パターン領域の寸法(配列ピッチ)が同じであれば、分岐配線が存在しない分、若干タッチ容量が低下するが、組み合わせて使用される表示装置からの表示光の透過率は向上する。また、分岐配線の連結部分による±45°以外の角度成分が存在しないため、表示装置の画素格子との干渉によるモワレも若干発生しにくくなる(モワレ発生に対する単位配線パターンの最適繰り返しピッチのマージンが拡大する)。
実施の形態3.
図21は、実施形態3によるタッチスクリーンの単位配線パターンである。なお、ここでは検出用列配線2、検出用行配線3、フローティング配線2F、3Fともに等価な形状として図示することにする。図21(a)は実施の形態1における単位配線パターンの直線状配線を円弧状にした場合、図21(b)は、実施の形態2における単位配線パターンの直線状配線を円弧状にした場合に相当する。
図21(a)に示す単位配線パターンは、正方形状の単位配線パターン領域(図中、一点鎖線で示す)の2組の頂点のうち、一方の組の頂点付近をそれぞれ始点、終点とするS字状配線jbと、他方の組の頂点付近をそれぞれ始点、終点とするS字状配線kbとが交点の連結部Jbで連結(接続)している。また、S字状配線jb、kbは、S字状の配線の交点Jbを中心とした円状の分岐配線ebによって連結される。図では、S字状の配線を構成する円弧の半径はr、円状の配線の半径はRとして示している。
また、同図(b)に示す単位配線パターンは、同図(a)に示す構成から分岐配線ebを省いた形である。
このような単位配線パターンを用いて、本実施の形態のタッチスクリーンを構成した。すなわち、実施の形態2と同様に、本実施の形態のタッチスクリーンにおいても、実施の形態1のタッチスクリーンにおける検出用列配線2、検出用行配線3、フローティング配線2F、3Fの各基本配線パターン2u、3u、2Fu、3Fuを、それぞれ図21(a)や同図(b)に示す基本配線パターンで置換したものである。
実施の形態1におけるタッチスクリーンにおける基本配線パターンを、例えば、図21(a)に示す配線パターンで基本配線パターンを置換して、タッチスクリーンを構成する場合につき説明する。ここでは、図21(a)に示す配線バターンで置換した基本配線パターンを、それぞれ図示はしないが2ub、3ub、2Fub、3Fubと記す。
検出用列配線2の単位配線パターン2ubは、S字状配線jbまたはkbの端部で他の検出用列配線2の単位配線パターン2ubと連結される。このようにして、ブロック領域C1、C2においては、検出用列配線2から構成される単位配線パターン2ubがそれぞれブロック領域C1、C2の対角方向に連結される。
そして、連結された単位配線パターン2ubのS字状配線jb、kbの一部が、ブロック領域C1、C2の対角方向に伸び、ブロック領域中央の連結点で連結する検出用列配線2の斜め±45°方向に伸在する主配線となる。
同様に、図21(a)に示す基本パターン形状をもった検出用行配線3の単位配線パターン3ubは、S字状配線jbまたはkbの端部で他の検出用行配線3の単位配線パターン3ubと連結される。このようにして、ブロック領域R1、R2においては、検出用行配線3から構成される単位配線パターン3ubがそれぞれブロック領域R1、R2の対角方向に連結される。
そして、連結された単位配線パターン3ubのS字状配線jb、kbの一部が、ブロック領域R1、R2の対角方向に伸び、ブロック領域中央の連結点で連結する検出用行配線3の斜め±45°方向に伸在する主配線となる。
ここで、S字状配線Jb、kbが連結された検出用列配線2及び検出用行配線3の主配線は、円弧状の凹凸を繰り返しながら、斜め±45°方向に伸在する波状の配線となる。
一方、フローティング配線2F及び3Fの単位配線パターン2Fub、3Fubは、それぞれ検出用列配線2の単位配線パターン2ub及び検出用行配線3の単位配線パターン3ubと等価な構造ではあるが、S字状配線jbまたはkbの端部で他のいずれの単位配線パターンとも連結することなく、電気的にフローティング状態にある。
なお、実施の形態1と同様、ブロック領域C1、C2の対角方向に連結された検出用列配線2を構成する単位配線パターン2ub、およびブロック領域R1、R2の対角方向に連結された検出用行配線3を構成する単位配線パターン3ubの間の領域には、検出用列配線2と同層配線であるフローティング配線2Fを構成する単位配線パターン2Fub、及び検出用行配線3と同層配線であるフローティング配線3Fからなる単位配線パターン3Fubが交互に配置される。
このように、ブロック領域C1、C2において、検出用列配線2及びそれと同層配線の単位配線パターン2ub、2Fubと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン3Fubとは、それぞれ互い違いに(相補的に)配置され、同層配線の単位配線パターン同士がチェッカーパターン状に配置される。
同様に、ブロック領域R1、R2においても、検出用行配線3及びそれと同層配線の単位配線パターン3ub、3Fubと、それらとは異なる層配線であるフローティング配線からなる単位配線パターン2Fubとは、それぞれ互い違いに(相補的に)配置され、同層配線の単位配線パターン同士がチェッカーパターン状に配置される。
このような単位配線パターンで構成されたタッチスクリーンにおいても、実施の形態1と同様に、検出用列配線2を含むブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)と、検出用行配線3を含むブロック領域R1、R2(第2のブロック領域)とが、列方向y及び行方向xにおいて交互に配置され、ブロック領域C1、C2(第1のブロック領域)及びブロック領域R1、R2(第1のブロック領域)の間には、検出用列配線2及び検出用行配線3とは非接続のフローティング配線2F、3Fを配置した。これにより、隣接するブロック領域における検出用列配線2と検出用行配線3との間の距離を広げるとともに、検出用列配線2及び検出用行配線3との電界結合を低下させて、それぞれの配線から構成される列方向束配線6と行方向束配線7と間の配線間容量を低減することができる。その結果、検出感度の向上や検出時間の短縮によって応答性が向上したタッチスクリーンを得ることができる。
また、例えば直射日光のようなスポット光源から強い光が照射されると、実施の形態1及び2に示したような直線状の配線からなる単位配線パターンを用いた場合、直線状の配線による光反射の方向が±45°方向に揃うため、±45°方向に反射光による輝線が視認される場合がある。
本実施の形態の単位配線パターンのように、直線状配線を円弧状とすることで、光の反射方向が均一となるように分散させることができ、スポット光源からの強い光が照射されたときの輝線が極めて視認されにくくなる。
なお、上記実施の形態1〜3においては、ブロックC1、C2、R1およびR2や単位配線パターン領域を正方形状のものとして説明したが、とくにこの形状に限定されるものではなく、矩形状であれば同様に実施することができる。
1 タッチスクリーン、 2 検出用列配線、 2F フローティング配線、 2u、2Fu 単位配線パターン、 2e、2Fe 分岐配線、 3 検出用行配線、 3F フローティング配線、 3u、3Fu 単位配線パターン、 3e、3Fe 分岐配線、 2j,2k,2Fj、2Fk 斜め配線、 3j,3k,3Fj、3Fk 斜め配線、 6 列方向束配線、 7 行方向束配線、 12 ベース基板、 19 スイッチ回路、 20 検出処理回路、 100 タッチパネル、 A グリッド、 C1、C2、R1、R2 ブロック領域、 ja、ka 斜め配線、 jb、kb S字状配線、 eb 分岐配線。

Claims (11)

  1. 透明基板と、
    この透明基板の上に形成された
    列方向を長手方向として電気的に共通に接続された複数の検出用列配線を一組とした複数の列方向束配線と、
    この列方向束配線を覆うように形成された絶縁層と
    この絶縁層の上に形成された
    行方向を長手方向として電気的に共通に接続された複数の検出用行配線を一組とした複数の行方向束配線と、
    前記検出用列配線および前記検出用行配線との間には、前記検出用列配線および前記検出用行配線と電気的に切断されたフローティング配線と
    を備えたタッチスクリーンであって、
    前記検出用列配線は、前記列方向に対して所定の傾斜角度θ(0<θ<90°)で斜めに傾斜した第1傾斜部分と、前記第1傾斜部分に繋がった前記列方向に対して傾斜角度−θで斜めに傾斜した第2傾斜部分とが前記列方向に沿って繰り返し配設されて構成されるジグザグパターンであり、
    前記検出用行配線は、前記行方向に対して所定の傾斜角度90°−θで斜めに傾斜した第3傾斜部分と、前記第3傾斜部分に繋がった前記行方向に対して傾斜角度−(90°―θ)で斜めに傾斜した第4傾斜部分とが前記行方向に沿って繰り返し配設されて構成されるジグザグパターンであり、
    平面視において、
    前記第1の傾斜部分と第2の傾斜部分との接続点の周りに前記検出用列配線のフローティング電極が配置された第1のブロック領域と、
    前記第3の傾斜部分と第4の傾斜部分との接続点の周りに前記検出用行配線のフローティング電極が配置された第2のブロック領域と
    が列方向および行方向において交互に配置された
    ことを特徴とするタッチスクリーン。
  2. 斜めに隣接する第1のブロック領域間の検出用列配線が互いに連結されており、
    斜めに隣接する第2のブロック領域間の検出用行配線が互いに連結されている
    ことを特徴とする請求項1記載のタッチスクリーン。
  3. 第1のブロック領域及び第2のブロック領域はそれぞれ矩形上の複数の単位配線パターン領域からなり、
    前記複数の単位配線パターン領域は、
    少なくとも対角方向に伸在する配線を含む検出用列配線のみを備えた第1の単位配線パターンと、
    少なくとも対角方向に伸在する配線を含む検出用行配線のみを備えた第2の単位配線パターンを含み、
    前記第1のブロック領域には、その対角方向に複数の前記第1の単位配線パターンが配置され、それぞれの前記第1の単位配線パターンの含む前記検出用列配線は斜め方向に隣り合う前記第1の単位配線パターンの頂点付近で、該第1の単位配線パターンの含む前記検出用列配線と電気的に接続しており、
    前記第2のブロック領域には、その対角方向に複数の前記第2の単位配線パターンが配置され、それぞれの前記第2の単位配線パターンの含む前記検出用行配線は斜め方向に隣り合う前記第2の単位配線パターンの頂点付近で、該第2の単位配線パターンの含む前記検出用行配線と電気的に接続していることを特徴とする請求項1または2に記載のタッチスクリーン。
  4. 複数の単位配線パターン領域は、
    検出用列配線と同じ配線層に形成され、少なくとも対角方向に伸在する配線を含むフローティング配線のみを含む第3の単位配線パターンと、
    検出用行配線と同じ配線層に形成され、少なくとも対角方向に伸在する配線を含むフローティング配線のみを含む第4の単位配線パターンをさらに含み、
    第1ブロック領域は前記第1、第3及び第4の単位配線パターンを含み、
    第2のブロック領域は前記第2、第3及び第4の単位配線パターンを含むことを特徴とする請求項3に記載のタッチスクリーン。
  5. 第1のブロック領域の第1及び第3の単位配線パターンと第4の単位配線パターンとは、相補的に斜め方向に隣り合う単位配線パターンの含む配線が同じ配線層の配線として形成されたものとなるように、列方向及び行方向においてそれぞれ交互に配置され、
    第2のブロック領域の第2及び第4の単位配線パターンと第3の単位配線パターンとは、相補的に斜め方向に隣り合う単位配線パターンの含む配線が同じ配線層の配線として形成されたものとなるように、前記列方向及び前記行方向において交互に配置されることを特徴とする請求項4に記載のタッチスクリーン。
  6. 第1〜第4の単位配線パターンは、
    前記単位配線パターン領域の対角関係にある2組の頂点のうち、一方の組の頂点付近が始点及び終点となる第1の配線と、
    他方の組の頂点付近が始点及び終点となる第2の配線と
    を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載のタッチスクリーン。
  7. 第1〜第4の単位配線パターンは、
    第1の配線及び第2の配線を接続する分岐配線を備えたことを特徴とする請求項6に記載のタッチスクリーン。
  8. 第1の配線及び第2の配線が直線状であることを特徴とする請求項6または7に記載のタッチスクリーン。
  9. 第1の配線及び第2の配線が円弧状であることを特徴とする請求項6または7に記載のタッチスクリーン。
  10. 請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のタッチスクリーンと、
    複数の列方向束配線の各々、及び、複数の行方向束配線の各々を順次に選択するスイッチ回路と、
    前記スイッチ回路により選択された前記列方向束配線と前記タッチスクリーンをタッチした指示体との間に形成される静電容量、及び、前記スイッチ回路により選択された前記行方向束配線と前記指示体との間に形成される静電容量の検出結果に基づいて、前記指示体のタッチ位置を示す前記タッチスクリーンにおけるタッチ座標の算出処理を行う検出処理回路と
    を備えたことを特徴とするタッチパネル。
  11. 請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のタッチスクリーンと、
    複数の列方向束配線の各々、及び、複数の行方向束配線の各々を順次に選択するスイッチ回路と、
    前記タッチスクリーンへの指示体のタッチに応じた、前記スイッチ回路により選択された前記列方向束配線と前記行方向束配線との間の相互容量の変化の検出結果に基づいて、前記指示体のタッチ位置を示す前記タッチスクリーンにおけるタッチ座標の算出処理を行う検出処理回路と
    を備えたことを特徴とするタッチパネル。
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