JP2014182783A - タッチ検出電極構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、タッチパネルのタッチ感度及び正確度を向上させ、同時に高い光透過率を有する検出電極構造を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係るタッチ検出電極構造は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第１の電極ブロックを有しており、第１方向に沿って互いに間隔を置いて設けられる複数の第１の電極列と、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第２の電極ブロックを有しており、第２方向に沿って互いに間隔を置いて設けられ、前記複数の第１の電極列と互いに絶縁するように前記複数の第１の電極列と重畳する複数の第２の電極列と、を含み、前記第１の電極ブロック及び前記第２の電極ブロックは、前記第２方向に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線と、前記第１方向に沿って前記複数の第２の導線に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線と、を有することを特徴とする。
【選択図】図４Ｃ

Description

本発明は、タッチ検出電極構造に関し、特にタッチパネルに適用される検出電極構造に関する。
一般的なタッチパネルにおいては、一層又は二層以上の電極層によって、タッチ位置を感知する目的を達成している。従来技術には、様々な層の電極構造が多数存在している。例えば、静電容量方式のタッチパネルでは、電極を利用してユーザが指で触れた時の静電気の容量変化を感知し、異なる方向の電極を介して指先がタッチパネル上の座標位置に触れたことを感知することができる。
電極構造の材料について言えば、酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅｓ、ＩＴＯ）などの透明導電膜を採用することができるが、消費者による大サイズタッチパネルへの使用に対する需要から、現在では更に金属線を電極構造とする設計もなされている。この金属線としては、例えば金、銀、銅などの材料が用いられる。タッチパネルでは、以上の材料から形成された電極構造が静電容量と対応する電流変化量とを検出することにより接触位置の感知を達成している。タッチした時の静電容量の結合によってもたらされた、異なる方向の検出電極における電圧変化の生成により、タッチ位置を検知することができる。
図１は、従来技術に開示される電極構造を示す。これは中国特許公開第ＣＮ１０２２６２９２５号公報（公開日は２０１１年１１月３０日）に記載された技術である。図に示すように、タッチパネルに適用される電極構造は二層であり、それぞれ異なる軸方向の電極構造である第１の電極層１１と第２の電極層１２である。そして、異なる軸方向の電極構造によって、２つの方向（垂直と水平）の電極信号が提供される。
図１に示す電極構造は、金属細線から作製される。図に示すように、各金属細線は蛇行、曲折し、且つ相互に交差して接続される。特許文献１の明細書によれば、各電極層は各方向に２つ以上の大格子を構成し、各大格子は２つ以上の小格子から成る。第１の大格子の辺の周囲にはその他の格子と非接続とされた補助パターンが形成される。小格子は一番小さい正方形である。これらの互いに連通されて複数の交点を有する金属線電極構造の主な目的は、タッチイベント検出の精度を確保し、断線による検出不良を回避できるようにすることである。
上記第１の電極層１１の大格子のパターンと第２の電極層１２の大格子のパターンは相互補完的である。従って、互いに重ね合わされ結合された場合、過剰に重ね合わされる部分が生じず、タッチパネルがタッチされると、一定の範囲内で同時に２つの方向の信号を生成することによって、タッチ位置を特定することが可能である。
図２は、もう一つの従来技術である、タッチパネル上に適用される電極構造を示す。これは台湾特許第Ｉ３４６２９７号公報（公告日は２０１１年８月１日）に記載された技術である。このタッチパネルは、シート層２を有し、シート層２の上下表面にはそれぞれ異なる方向の電極構造が設けられる。図面に示すように、互いに直交する第１の電極２１と第２の電極２２を有し、シート層２は、同時に２つの層の電極を隔離する隔離板としても用いられる。
第１の電極２１と第２の電極２２とは共に制御器２３に接続されている。制御器２３が電極セットに電力を伝送することによって、第１の電極２１と第２の電極２２との間に電場が形成される。図に示すように、第１の電極２１と第２の電極２２のパターンは、互いに直列に接続された複数の格子状の金属細線である。パネル上に密集して配されたこれら格子状の金属細線によって、タッチパネルの導電率を向上させることができる。
上記従来技術において、互いに接続された金属細線を配することによって網状又は格子状のパターンの電極ブロックを形成する目的は、タッチパネルの導電率を向上させ、より高い精度を提供することにある。しかしながら、網状又は格子状の電極ブロックによって形成されたタッチパネルは、光透過率が極めて低く、ディスプレイに表示される画像を遮りやすく、タッチ機能を有する表示装置における表示品質の低下を招く。また、網状又は格子状の電極ブロックは、パターンが複雑であり、製造工程が複雑であるのみならず、より多くの導電材料の使用が必要となり、製造コストも高くなるため、実施効果を奏しにくい問題があった。
中国特許公開第ＣＮ１０２２６２９２５号公報 台湾特許第Ｉ３４６２９７号公報
本発明は、タッチパネルのタッチ感度及び正確度を向上させると同時に、高い光透過率を有する検出電極構造を提供することを課題とする。
本発明の検出電極構造は、複数の第１の電極列及び複数の第２の電極列を含む。複数の第１の電極列は、第１方向に沿って互いに間隔を置いて設けられる。第１の電極列は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第１の電極ブロックを有する。また、複数の第２の電極列は、第２方向に沿って互いに間隔を置いて設けられており、前記複数の第１の電極列と互いに絶縁するように前記複数の第１の電極列と重畳する。第２の電極列は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第２の電極ブロックを有する。
上述した第１の電極ブロック及び第２の電極ブロックはいずれも、第２方向に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線と、第１方向に沿って前記複数の第２の導線に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線と、を有する。
実施例において、第１の電極列、第２の電極列、第１の導線及び第２の導線は、水平方向に対して傾斜して設けられる。また、第１の電極列は複数の第３の導線を更に有する。第３の導線は、隣接する２つの第１の電極ブロックの第１の導線に電気的に接続される。また、第２の電極列は複数の第４の導線を更に有する。第４の導線は、隣接する２つの第２の電極ブロックの第２の導線に電気的に接続される。
また、本発明に係る検出電極構造に用いられる第１の電極ブロック及び第２の電極ブロックは、菱形又は六辺形などの幾何学的輪郭を有してもよい。
本発明に係る検出電極構造は、タッチパネルのタッチ感度及び正確度を向上させることが可能であると同時に、高い光透過率を具えるため、光の干渉縞の現象を回避することができ、製造コストの面でも優位性を有する。
従来技術におけるタッチパネルに適用された１つの電極構造を示す。 従来技術におけるタッチパネルに適用された他の電極構造を示す。 本発明に係るタッチ検出電極構造における第１の電極列の実施例を示した図である。 本発明に係るタッチ検出電極構造における第２の電極列の実施例を示した図である。 本発明を適用したタッチパネル内の第１の電極層の実施例を示した図である。 本発明を適用したタッチパネル内の第２の電極層の実施例を示した図である。 本発明を適用したタッチパネル内の第１の電極層が第２の電極層に重畳されることを示した図である。 本発明に係るタッチ検出電極構造の他の実施例を示した図である。
以下、本発明において所定の目的を達成するために採用した技術、方法及び効果を更に理解することができるように、本発明の図面を参照しながら詳しく説明する。これにより、本発明の目的、特徴を深く且つ具体的に理解することが可能となる。但し、本発明の図面は、説明の便宜上提供するものに過ぎず、本発明を制限するものではない。
本発明に係るタッチ検出電極構造は、タッチパネルに適用され、特に中サイズや大サイズのタッチパネルに適用することができる。本発明の実施例を、本発明に係るタッチ検出電極構造における第１の電極列の実施例を示した図３Ａを用いて説明する。本実施例において、第１の電極列３１の第１の電極ブロック３１０内の導線３１０１、３１０２は、方向が図に示す方向軸Ｄ１、Ｄ２に対応してもよい。１つの実施形態において、Ｄ１（第１方向）とＤ２（第２方向）は非平行の方向であり、どちらか一方が他方に対して垂直に近い方向であってもよい。
図３Ａに示すように、第１の電極列３１は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第１の電極ブロック３１０を有する。第１の電極ブロック３１０は、第２方向（Ｄ２）に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線３１０２と、第１方向（Ｄ１）に沿って前記複数の第２の導線３１０２に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線３１０１と、を有する。本実施例において、前記複数の第２の導線３１０２は、平行に間隔を置いて配列されるが、但し、本発明の保護範囲はこの形態に限定されない。図に示すように、第１の電極列３１は、第３の導線３１０３を更に有する。第３の導線３１０３は、隣接する２つの第１の電極ブロック３１０の第１の導線３１０１に電気的に接続される。これにより、隣接する２つの第１の電極ブロック３１０が電気的に導通される。また、本発明に係る第１の電極ブロック３１０の最も好ましい実施形態としては、菱形又は六辺形（図示せず）の幾何学的輪郭を有する。
次いで、本発明の実施例を、本発明に係るタッチ検出電極構造における第２の電極列の実施例を示した図３Ｂを用いて説明する。この図に示される第２の電極列３２の設置方向は、第１の電極列３１の設置方向と異なる。
図３Ｂに示すように、第２の電極列３２は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第２の電極ブロック３２０を有する。第２の電極ブロック３２０は、第２方向（Ｄ２）に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線３２０２と、第１方向（Ｄ１）に沿って前記複数の第２の導線３２０２に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線３２０１と、を有する。特筆すべきは、図３Ａ及び図３Ｂから分かるように、本発明に係るタッチ検出電極構造における第１の電極ブロック３１０と第２の電極ブロック３２０とは、構造が同じであることである。図に示すように、第２の電極列３２は、第４の導線３２０３を更に有する。第４の導線３２０３は、隣接する２つの第２の電極ブロック３２０の第２の導線３２０２に電気的に接続される。これにより、隣接する２つの第２の電極ブロック３２０が電気的に導通される。また、本発明に係る第２の電極ブロック３２０の最も好ましい実施形態としては、菱形又は六辺形（図示せず）の幾何学的輪郭を有する。
図４Ａ乃至図４Ｃは、本発明に係るタッチ検出電極構造を適用したタッチパネルの好ましい実施例を示した図である。このうち、図４Ａは、本発明を適用したタッチパネル内の第１の電極層の実施例を示した図である。図に示されるタッチパネルの第１の電極層は、第１方向（Ｄ１）に沿って互いに間隔を置いて第１の透明基板４０に設けられた複数の第１の電極列４１を含む。第１の電極列４１は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第１の電極ブロック４１０を有する。第１の電極ブロック４１０は、第２方向（Ｄ２）に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線４１０２と、第１方向（Ｄ１）に沿って前記複数の第２の導線４１０２に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線４１０１と、を有する。第１の電極列４１は、複数の第３の導線４１０３を更に有する。第３の導線４１０３は、隣接する２つの第１の電極ブロック４１０の第１の導線４１０１に電気的に接続される。これにより、隣接する２つの第１の電極ブロック４１０が電気的に導通される。最後に、各第１の電極列４１は、信号線４１０４を介して制御回路４５に電気的に接続され、この制御回路４５によって、各第１の電極列４１に電力が供給されるとともに、タッチイベント発生時の信号が検知される。
特筆すべき点は、本実施例において、第１の電極列４１、第１の導線４１０１及び第２の導線４１０２は、水平方向（Ｘ）に対して傾斜して設けられ、傾斜角度はおよそ３０度から６０度であることである。これにより、タッチパネルの導線及びディスプレイ（図示せず）の画素電極の光干渉によってもたらされる干渉縞を抑制することが可能となる。
図４Ｂは、本発明を適用したタッチパネル内の第２の電極層の実施例を示した図である。図に示されるタッチパネルの第２の電極層は、第２方向（Ｄ２）に沿って互いに間隔を置いて第２の透明基板４３に設けられた複数の第２の電極列４２を含む。第２の電極列４２は、間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第２の電極ブロック４２０を有する。第２の電極ブロック４２０は、第２方向（Ｄ２）に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線４２０２と、第１方向（Ｄ１）に沿って前記複数の第２の導線４２０２に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線４２０１と、を有する。特筆すべきは、図４Ａ及び図４Ｂから分かるように、本発明に係るタッチ検出電極構造における第１の電極ブロック４１０と第２の電極ブロック４２０とは、構造が同じであることである。図に示すように、第２の電極列４２は、複数の第４の導線４２０３を更に有する。第４の導線４２０３は、隣接する２つの第２の電極ブロック４２０の第２の導線４２０２に電気的に接続される。これにより、隣接する２つの第２の電極ブロック４２０が電気的に導通される。最後に、各第２の電極列４２は、信号線４２０４を介して制御回路４５に電気的に接続され、この制御回路４５によって、各第２の電極列４２に電力が供給されるとともに、タッチイベント発生時の信号が検知される。
また、特筆すべき点は、本実施例において、第２の電極列４２、第１の導線４２０１及び第２の導線４２０２は、水平方向（Ｘ）に対して傾斜して設けられ、傾斜角度はおよそ３０度から６０度であることである。これにより、タッチパネルの導線及びディスプレイ（図示せず）の画素電極の光干渉によってもたらされる干渉縞を抑制することが可能となる。
図４Ｃは、本発明を適用したタッチパネル内の第１の電極層が第２の電極層に重畳されることを示した図である。図に示すように、複数の第２の電極列４２は、複数の第１の電極列４１と互いに絶縁するように複数の第１の電極列４１と重畳されている。第１の透明基板４０及び第２の透明基板４３自体が絶縁効果を有するため、タッチパネル内の第１の電極層と第２の電極層とが相互に重畳されると、第２の電極列４２と第１の電極列４１との間は第１の透明基板４０又は第２の透明基板４３が介在されるため、電気的に接触することがなく、実質的に第２の電極列４２と第１の電極列４１とが互いに絶縁状態になる。図１と図４Ｃとを比較すると分かるように、本発明に係るタッチ検出電極構造は、従来技術の電極構造と比べ、相対的に簡単であり、ディスプレイに対する画像遮蔽面積が相対的に小さくなるため、高い光透過率を有する。
図５は、本発明に係るタッチ検出電極構造の他の実施例を示した図である。本発明に係るタッチ検出電極構造の第１の導線及び第２の導線は、透明導電材質（例えば酸化インジウムスズ）又は単層金属材質（例えば銅、金、銀、クロム、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、スズ、チタン、銅ニッケル合金、銅クロム合金、銅ニッケルクロム合金など）から形成される。図に示すように、第１の導線及び第２の導線としては更に、好ましい耐食能力を有する二層金属材質５０を用いてもよい。二層金属材質５０は、銅を底層５０１として、且つ銅ニッケル合金、銅クロム合金、銅ニッケルクロム合金のいずれか１つを被覆層５０２として形成されてもよい。
このように、本発明に係るタッチ検出電極構造は、高い光透過率を有し、且つ第１の電極ブロックと第２の電極ブロックが菱形又は六辺形の幾何学的輪郭を有し、そのタッチ検出面積が大きいため、高いタッチ感度及び正確度を有する。また、本発明に用いられる製造工程は簡単であり、製造コストが低く、産業上の利用性を具えている。
以上は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲に基づいて為された均等の変更及び修正は、いずれも本発明の範囲に入るものである。
１１ 第１の電極層
１２ 第２の電極層
２ シート層
２１ 第１の電極
２２ 第２の電極
２３ 制御器
Ｄ１、Ｄ２ 方向軸
Ｘ 水平方向
３１ 第１の電極列
３１０ 第１の電極ブロック
３１０１ 第１の導線
３１０２ 第２の導線
３１０３ 第３の導線
３２ 第２の電極列
３２０ 第２の電極ブロック
３２０１ 第１の導線
３２０２ 第２の導線
３２０３ 第４の導線
４０ 第１の透明基板
４１ 第１の電極列
４１０ 第１の電極ブロック
４１０１ 第１の導線
４１０２ 第２の導線
４１０３ 第３の導線
４１０４ 信号線
４２ 第２の電極列
４２０ 第２の電極ブロック
４２０１ 第１の導線
４２０２ 第２の導線
４２０３ 第４の導線
４２０４ 信号線
４３ 第２の透明基板
４５ 制御回路
５０ 二層金属材質
５０１ 底層
５０２ 被覆層
図４Ｃは、本発明を適用したタッチパネル内の第１の電極層が第２の電極層に重畳されることを示した図である。図に示すように、複数の第２の電極列４２は、複数の第２の電極列４２における複数の第２の電極ブロック４２０と複数の第１の電極列４１における複数の第１の電極ブロック４１０とを互いに絶縁するように複数の第１の電極列４１と重畳されている。第１の透明基板４０及び第２の透明基板４３自体が絶縁効果を有するため、タッチパネル内の第１の電極層と第２の電極層とが相互に重畳されると、第２の電極列４２と第１の電極列４１との間は第１の透明基板４０又は第２の透明基板４３が介在されるため、電気的に接触することがなく、実質的に第２の電極列４２と第１の電極列４１とが互いに絶縁状態になる。図１と図４Ｃとを比較すると分かるように、本発明に係るタッチ検出電極構造は、従来技術の電極構造と比べ、相対的に簡単であり、ディスプレイに対する画像遮蔽面積が相対的に小さくなるため、高い光透過率を有する。

Claims (8)

  1. 間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第１の電極ブロックを有しており、第１方向に沿って互いに間隔を置いて設けられる複数の第１の電極列と、
    間隔を置いて設けられ且つ電気的に接続された複数の第２の電極ブロックを有しており、第２方向に沿って互いに間隔を置いて設けられ、前記複数の第１の電極列と互いに絶縁するように前記複数の第１の電極列と重畳する複数の第２の電極列と、
    を含み、
    前記第１の電極ブロック及び前記第２の電極ブロックは、前記第２方向に沿って間隔を置いて設けられた複数の第２の導線と、前記第１方向に沿って前記複数の第２の導線に電気的に接続された少なくとも１つの第１の導線と、を有することを特徴とするタッチ検出電極構造。
  2. 前記第１の電極列は複数の第３の導線を更に有し、
    前記第３の導線は、隣接する２つの前記第１の電極ブロックの前記第１の導線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出電極構造。
  3. 前記第２の電極列は複数の第４の導線を更に有し、
    前記第４の導線は、隣接する２つの前記第２の電極ブロックの前記第２の導線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出電極構造。
  4. 前記第１の電極ブロック及び前記第２の電極ブロックは、菱形又は六辺形の幾何学的輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出電極構造。
  5. 前記第１の電極列、前記第２の電極列、前記第１の導線及び前記第２の導線は、水平方向に対して傾斜して設けられることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出電極構造。
  6. 前記第１の導線及び前記第２の導線は、透明導電材質又は単層金属材質又は二層金属材質から形成されることを特徴とする請求項１に記載のタッチ検出電極構造。
  7. 前記単層金属材質は、銅、金、銀、クロム、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、スズ、チタン、銅ニッケル合金、銅クロム合金、銅ニッケルクロム合金のいずれか１つから選ばれることを特徴とする請求項６に記載のタッチ検出電極構造。
  8. 前記二層金属材質は、銅を底層として、且つ銅ニッケル合金、銅クロム合金、銅ニッケルクロム合金のいずれか１つを被覆層として形成されることを特徴とする請求項６に記載のタッチ検出電極構造。
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