JP2014194697A - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】限られた検出電極数で精度良く、２次元平面の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルを提供する。
【解決手段】Ｘ方向を入力操作位置の検出方向とする複数のＸ検出電極Ｅｘの検出パターンとＹ方向を検出方向とする複数のＹ検出電極Ｅｙの検出パターンとをダイヤ柄模様を形成する一方と他方のパターン領域に分けてそれぞれのパターン領域内に形成するとともに、各検出電極を主電極と検出方向の両側の分岐電極で構成し、検出方向で隣り合う第１検出電極と第２検出電極の主電極と分岐電極を検出方向に沿って交互に配線する。また、各検出電極の主電極と分岐電極のパターン領域内に形成する検出パターンは、主電極より分岐電極の検出パターンの面積を小面積とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力操作の入力操作体が接近して浮遊容量が増大する検出電極を検出し、その検出電極の配置位置から入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルに関し、更に詳しくは、直交するＸＹ方向に配線した検出電極から２次元の入力操作位置を検出する投影型の静電容量式タッチパネルに関する。

電子機器のディスプレーに表示されたアイコンなどを指示入力するポインティングデバイスとして、指などの入力操作体が入力操作面の検出電極に接近することによる検出電極の静電容量の変化から、入力操作面への入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルが知られている。

従来の静電容量式タッチパネルは、多数の電極を絶縁基板上に互いに絶縁して配置し、指などの入力操作体が接近して浮遊容量が増加する電極を検出し、その電極の配置位置に入力操作が行われたものとして、絶縁基板上の入力操作面への入力操作位置を検出している。この検出原理を用いて、直交するＸＹ方向で浮遊容量が増加する検出電極から、二次元の入力操作位置を検出する投影型の静電容量式タッチパネルでは、多数のＸ側検出電極と多数のＹ側検出電極を順次切換制御し、発振回路から所定のパルス電圧を多数のＸ側検出電極及びＹ側検出電極へ印加して走査すると同時に、印加した検出電極の他側をマイコンの入力ポートへ切り換え、マイコンで他側の検出電極の電位を読み取る。

指などの入力操作体が接近する検出電極では、入力操作体との浮遊容量が増大するので、パルス電圧を印加して検出電極に流れる電流の一部は、浮遊容量を通して入力操作体に流れ、演算回路で検出する他側の電位は、入力操作体を接近させる前の電位より低下する。絶縁基板上には、多数のＸ側検出電極とＹ側検出電極が交差してマトリックス状に配置され、絶縁基板へ入力操作体を接近させると、少なくともＹ方向に沿って配線されるＸ側検出電極とＸ方向に沿って配線されるＹ側検出電極のいずれかの検出電極の他側電位が低下するので、マイコンでは、電位が低下したＸ側検出電極とＹ側検出電極の配置位置から、ＸＹ座標で表す二次元の入力操作位置を検出する。

入力操作位置の検出精度を上げるためには、検出電極間のピッチを狭ピッチとして多数の検出電極を検出方向に沿って配列することとなるが、絶縁基板上に配線する検出電極の数を増加させると、各検出電極に接続するマイコンの入力ポート数も増大し、一走査周期の検出期間が長くなると共に、より多くの入力ポートを備えたマイコンが必要となり、一方、入力ポートが一定数のマイコンでは、入力操作領域が大面積となると入力操作位置の検出精度が低下する。

この問題を改善し、一定の検出電極数でより精度良く入力位置を検出するため、各検出電極を複数の枝電極に分岐し、隣り合う検出電極の枝電極を検出方向に沿って交互に配置した静電容量式タッチパネルが提案され（特許文献１）、更に、本願出願人は、隣り合う検出電極の枝電極を検出方向に沿って交互に配置した静電容量式タッチパネルであって各検出電極の枝電極の検出方向幅を、検出方向に沿った両側の枝電極が細幅で中央の枝電極に向かって漸次太幅に形成した静電容量式タッチパネルを発明した（特許文献２）。

特許文献２に開示された静電容量式タッチパネル１００は、図８に示すように、多数のＸ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’を表面のＸ方向に沿って所定のピッチで配線した絶縁基板１０２Ａと、多数のＹ検出電極Ｅｙ、Ｅｙ’を表面のＹ方向に沿って所定のピッチで配線した絶縁基板１０２Ｂとを積層して構成され、絶縁基板１０２Ａの表面に配線されるＸ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’と絶縁基板１０２Ｂの表面に配線されるＹ検出電極Ｅｙ、Ｅｙ’は、配線方向が直交して異なる他は、ほぼ同様に形成される。

例えば、Ｘ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’は、図９に示すように、Ｘ方向の一側から奇数番目のＸ検出電極Ｅｘと偶数番目のＸ検出電極Ｅｘ’は、それぞれＸ方向に等間隔でＹ方向に沿って配線される５本（ｎが−２、−１、０、＋１、＋２）の枝電極ｅｘ（ｎ）、ｅｘ’（ｎ）を有し、このうち、奇数番目のＸ検出電極Ｅｘは、Ｙ方向の一側（図９の上方側）で、枝電極ｅｘ（０）を中心として５本の枝電極ｅｘ（ｎ）が分岐して形成され、また、偶数番目のＸ検出電極Ｅｘ’は、Ｙ方向の他側で、枝電極ｅｘ’（０）を中心として５本の枝電極ｅｘ’（ｎ）が分岐して形成されている。５本の枝電極ｅｘ（ｎ）、ｅｘ’（ｎ）は、中央の枝電極ｅｘ（０）、ｅｘ’（０）について線対称の櫛形に形成され、各枝電極ｅｘ（ｎ）、ｅｘ’（ｎ）の検出方向であるＸ方向の幅は、中央の枝電極ｅｘ（０）、ｅｘ’（０）から離れるほど漸次細幅となるように形成され、更に、Ｘ方向で隣り合うＸ検出電極ＥｘとＸ検出電極Ｅｘ’は、それぞれの枝電極ｅｘ（ｎ）、ｅｘ’（ｎ）が互いに絶縁間隔を隔てて咬合するように配線されている。

入力操作体が接近することによる検出電極の浮遊容量は、入力操作体との対向面積、すなわち絶縁基板上で入力操作体に対向する各枝電極の表面積の総和に比例するので、各Ｘ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’の浮遊容量Ｃ（Ｅｘ）、Ｃ（Ｅｘ’）は、図９に示すように、入力操作位置が検出電極の中央にある場合に最大で、検出方向に沿って両側に離れるほど枝電極との対向面積が減少して低下する。その結果、入力操作位置Ｐｘ１が、隣り合う検出電極の枝電極を検出方向に沿って交互に配置される部分に接近する場合であっても、隣り合う検出電極Ｅｘ３、Ｅｘ４の浮遊容量Ｃ（Ｅｘ３）、Ｃ（Ｅｘ４）は、同一に低下せずに各中心から枝電極までの検出方向の距離に応じて変化するので、各浮遊容量Ｃ１、Ｃ２に応じて変化する隣り合う検出電極の電位を比較し、この部分での入力位置を検出できる。

特開２０１０−３９５１５号公報

特開２０１２−１２８６１６号公報

特許文献１の静電容量式タッチパネルでは、隣り合う検出電極の枝電極が交互に配置された部分では、隣り合う検出電極の浮遊容量が同様に変化するので、隣り合う検出電極の電位を比較しただけでは、この交互に枝電極が配置された部分での入力位置を精度良く検出することができなかった。

この問題を改善した静電容量式タッチパネル１００では、各検出電極の枝電極の検出方向幅を、検出方向に沿った両側の枝電極が細幅で中央の枝電極に向かって漸次太幅に形成することにより、交互に配線される部分であっても入力操作位置を検出可能としているが、２次元の平面の入力位置を検出するためには、図８のように、Ｘ方向の入力位置を検出するＸ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’とＹ方向の入力位置を検出するＹ検出電極Ｅｙ、Ｅｙ’とを、積層する２枚の絶縁基板１０２Ａ、１０２Ｂの表面にそれぞれ配線し、絶縁基板１０２Ａの表裏に分けて相互に絶縁している。その結果、絶縁基板１０２Ａの背面側に配線されるＹ検出電極Ｅｙ、Ｅｙ’の多くが表面側に配線されるＸ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’で覆われ、Ｙ方向の入力操作位置の検出精度が低下していた。

更に、各検出電極の中心から離れた枝電極は、それぞれ細長帯状パターンで形成されるので、指などの入力操作体との対向面積が小さく、枝電極による静電容量値の変化を感度良く検出できないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、限られた検出電極数で精度良く、２次元平面の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルを提供することを目的とする。

また、各検出電極の主電極と分岐電極間の配線ピッチより、実質的な検出ピッチを短縮させ、隣り合う検出電極の枝電極を交互に配置した位置であっても、入力操作位置を高精度に検出できる静電容量式タッチパネルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１に記載の静電容量式タッチパネルは、絶縁基板上に、Ｘ方向の検出方向に沿って所定間隔を隔てて配線される複数のＸ検出電極と、絶縁基板上に、Ｘ検出電極と絶縁して、Ｙ方向の検出方向に沿って所定間隔を隔てて配線される複数のＹ検出電極とを備え、複数のＸ検出電極とＹ検出電極の各検出電極の浮遊容量の変化を検出し、入力操作体が接近して浮遊容量が変化するＸ検出電極とＹ検出電極の絶縁基板上の配設位置から、入力操作体のＸ、Ｙ方向の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出する静電容量式タッチパネルであって、
同一四辺形の輪郭で囲われるＸ側パターン領域とＹ側パターン領域とから絶縁基板の投影方向にダイヤ柄模様が形成される多数のＸ側パターン領域と多数のＹ側パターン領域を、絶縁基板上に設定し、各Ｘ検出電極は、Ｙ方向に連続する複数のＸ側パターン領域からなるＸパターン列に沿ってそれぞれ配線されるＸ主電極ＭｘとＸ方向の両側で櫛歯状に分岐された複数のＸ分岐電極Ｂｘとを有し、複数のＸ検出電極のＸ方向で隣り合う第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）と第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）は、第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）から第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）側のＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ）と、第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ＋１）から第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）側のＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ＋１）とを、Ｘ方向で隣り合うＸパターン列の交互に配線し、各Ｙ検出電極は、Ｘ方向に連続する複数のＹ側パターン領域からなるＹパターン列に沿ってそれぞれ配線されるＹ主電極ＭｙとＹ方向の両側で櫛歯状に分岐された複数のＹ分岐電極Ｂｙとを有し、複数のＹ検出電極のＹ方向で隣り合う第１Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）と第２Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ＋１）は、第１Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）のＹ主電極Ｍｙ（ｎ）から第２Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ＋１）側のＹ分岐電極Ｂｙ（ｎ）と、第２Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ＋１）のＹ主電極Ｍｙ（ｎ＋１）から第１Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）側のＹ分岐電極Ｂｙ（ｎ＋１）とを、Ｙ方向で隣り合うＹパターン列の交互に配線し、各Ｘ検出電極のＸ側パターン領域内に形成される検出パターンの面積を、Ｘ方向に沿った両側のＸ分岐電極ＢｘからＸ主電極Ｍｘに向かって漸次増大させるとともに、各Ｙ検出電極のＹ側パターン領域内に形成される検出パターンの面積を、Ｙ方向に沿った両側のＹ分岐電極ＢｙからＹ主電極Ｍｙに向かって漸次増大させたことを特徴とする。

Ｘ検出電極が配線されるＸ側パターン領域とＹ検出電極が配線されるＹ側パターン領域で、絶縁基板の投影方向にダイヤ柄模様が形成されるので、複数のＸ検出電極とＹ検出電極は、ダイヤ柄の最も細幅の部分で交差する他は、絶縁基板の鉛直方向で重ならない。

各検出電極のパターン領域内に形成される検出パターンの面積は、検出方向に沿った両側の分岐電極から主電極に向かって漸次増大するので、入力操作体が対向することにより増加する検出電極の浮遊容量は、入力操作位置がその主電極の配線位置である場合に最大で、検出方向に沿って両側に離れるほど小面積の分岐電極に対向して対向面積が減少することから低下する。

第１検出電極と第２検出電極の各分岐電極は、検出方向に沿って交互に配線されるので、交互に配線される分岐電極のいずれにも入力操作体が対向する場合には、それぞれの検出電極の主電極から検出方向に沿った入力操作位置までの距離に応じて、第１検出電極と第２検出電極の検出電極の浮遊容量が減少する。従って、隣り合う第１検出電極と第２検出電極の浮遊容量の増加分を比較することにより、検出電極間の入力操作位置を精度良く検出でき、Ｘ検出電極とＹ検出電極についてそれぞれ検出することにより、二次元の入力操作位置を検出できる。

請求項２に記載の静電容量式タッチパネルは、各検出電極の主電極の検出パターンを、パターン領域のほぼ全域に形成し、分岐電極の検出パターンを、ダイヤ柄のパターン領域の主電極寄りの輪郭に沿って形成することを特徴とする。

主電極と分岐電極間の配線ピッチより、主電極と分岐電極間の実質的な検出パターンのピッチが短縮する。

請求項３に記載の静電容量式タッチパネルは、検出パターンを銀細線を微小ピッチでメッシュ状に配線してパターン領域に形成し、分岐電極の検出パターンを、ダイヤ柄のパターン領域の分岐電極の配線方向の対角線に沿った接続補助パターンと接続補助パターンの両側から主電極寄りのダイヤ柄の輪郭に沿った輪郭パターンとから形成することを特徴とする。

検出パターンを銀細線のメッシュで形成するので、検出電極を、透明性を保ちつつ、面抵抗を下げることができる。

分岐電極が主電極寄りのダイヤ柄の輪郭に沿った輪郭パターンを有するので、主電極と分岐電極の配線ピッチより実質的な検出パターン間のピッチが短縮され、配線方向に対して傾斜する輪郭パターンが形成されていても、配線方向に沿った補助パターンにより、パターン領域間の検出パターンが確実に接続される。

請求項４に記載の静電容量式タッチパネルは、分岐電極の検出パターンが形成されないパターン領域の余白領域に、検出電極と絶縁されたダミーパターンを形成することを特徴とする。

分岐電極の検出パターンは、パターン領域内で主電極より小面積で形成されるので、余白領域が生じ、余白領域にダミーパターンを形成することにより、検出パターンが目立たず、反射率が均一になるので、見やすくなる。

また、パターン領域内の余白領域は、絶縁基板への投影方向で他の検出電極と重ならないので、ダミーパターンを形成しても、他の検出電極による検出精度に影響しない。

請求項５に記載の静電容量式タッチパネルは、Ｘパターン列とＹパターン列が交差する部位で、絶縁ブリッジを介してＹ方向に配線されるＸ検出電極とＸ方向に配線されるＹ検出電極を交差させ、絶縁基板の同一面上に複数のＸ検出電極とＹ検出電極とを配線することを特徴とする。

絶縁基板の背面側に検出電極を形成しないので、検出電極が誘電体からなる絶縁基板を介して入力操作体と対向することがなく、より精度良く、二次元平面の入力操作位置検出できる。

また、絶縁基板の一方側の表面側から、絶縁ブリッジ、Ｘ検出電極、Ｙ検出電極及びこれらに接続する引き出し線を形成できるので、製造工程が簡略化される。

請求項１の発明によれば、直交して配線される複数のＸ検出電極と複数のＹ検出電極は、ダイヤ柄の最も細幅の部分で交差する他は、絶縁基板の鉛直方向で重ならないので、二次元平面状の入力操作位置を精度良く検出できる。

また、検出方向に沿って隣り合う検出電極間の浮遊容量の変化を、各検出電極の主電極より検出パターン面積が小さい分岐電極を用いて補間して求めるので、限られた検出電極数で、精度良く入力操作位置を検出でき、短時間に入力操作位置を検出できる。

請求項２の発明によれば、第１検出電極の主電極と分岐電極間に、第１検出電極の主電極と分岐電極の検出バターン間のピッチを実際の配線ピッチより短縮でき、その間に第２検出電極の分岐電極が配線されても、精度良く検出方向の入力位置を検出できる。

請求項３の発明によれば、ダイヤ柄のパターン領域の主電極寄りの輪郭に沿って形成する分岐電極の検出パターンを、低面抵抗で透明性の高い銀細線のメッシュで形成しても、分岐電極を断線することなくパターン列に沿って配線できる。

請求項４の発明によれば、検出精度に影響することなく、検出パターンが目立たず、絶縁基板上の反射率を均一にして、入力操作領域を見やすくすることができる。

請求項５の発明によれば、Ｘ検出電極とＹ検出電極をいずれも絶縁基板を介在させずに入力操作体へ対向させることができるので、より精度良く、二次元平面の入力操作位置検出できる。

また、絶縁基板の一面側への加工を重ねて、絶縁ブリッジ、Ｘ検出電極、Ｙ検出電極及びこれらに接続する引き出し線を形成できるので、容易に製造できる。

また、複数のＸ検出電極と複数のＹ検出電極は、ダイヤ柄の最も細幅の部分で交差するので、わずかな面積の絶縁ブリッジをマトリックス状の交差位置に形成するだけで、相互に絶縁させて配線できる。

本発明の一実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１の分解斜視図である。 絶縁基板２の投影方向に仮想設定するＸ側パターン領域ＦｘとＹ側パターン領域Ｆｙを示す説明図である。 絶縁基板２Ａの表面に配線されるＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）と、入力操作位置ＰｘとＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ）の変化の関係を表す模式図である。 絶縁基板２Ｂの表面に配線されるＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）を示す平面図である。 Ｘ主電極ＭｘとＸ分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’の検出パターン形状を示す要部拡大平面図である。 他の実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１０の主電極Ｍと分岐電極Ｂの検出パターン形状を示す要部拡大平面図である。 絶縁基板２の同一表面にＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙを配線した他の実施の形態に係る静電容量式タッチパネル２０を示す要部拡大平面図である。 従来の静電容量式タッチパネル１００の分解斜視図である。 静電容量式タッチパネル１００の絶縁基板１０２Ａの表面に配線されるＸ検出電極Ｅｘ、Ｅｘ’を示す平面図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１を、図１乃至図５を用いて説明する。図１に示すように、静電容量式タッチパネル１は、互いに直交するＸＹ方向で入力操作体である指を接近させた入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出するもので、多数のＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）（ｎは自然数）を表面に配線した絶縁基板２Ａと、多数のＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）を表面に配線した絶縁基板２Ｂとを積層することにより、Ｙ方向に沿って配線する多数のＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＸ方向に沿って配線する多数のＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）とを絶縁基板２Ａの表裏で相互に絶縁して配線している。尚、以下の説明では、特にＸ方向とＹ方向に関する構成である場合に符号ｘ、ｙを付し、両者に共通する構成である場合には、符号ｘ、ｙを省略する。

２枚の絶縁基板２Ａ、２Ｂは、その表面に導電性のＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）を形成可能な材質であれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミドの可撓性のプラスチックシート等の種々の材料で構成することができるが、ここでは、入力操作面から背面側に配置される表示装置を目視可能なように透明な強化ガラス基板を用いている。

絶縁基板２Ａには、図２に示すように、Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）の検出パターンを形成する図中実線の斜線で示す多数のＸ側パターン領域Ｆｘと、Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）の検出パターンを形成する図中波線の斜線で示す多数のＹ側パターン領域Ｆｙとが仮想設定され、絶縁基板２Ａの投影方向でダイヤ柄模様を形成するように、それぞれが平行四辺形の同一輪郭形状で交互に配置される。すなわち、Ｙ方向に沿って配線する多数のＸ検出電極Ｅｘは、絶縁基板２Ａの表面側でＸ側パターン領域ＦｘをＹ方向に連続させたＸパターン列ＦＣｘに沿ってその検出パターンが連続するように形成され、Ｘ方向に沿って配線する多数のＹ検出電極Ｅｙは、絶縁基板２Ａの背面側となる絶縁基板２Ｂの表面側でＹ側パターン領域ＦｙをＸ方向に連続させたＹパターン列ＦＣｙに沿ってその検出パターンが連続するように形成される。尚、上述のように、Ｘ側パターン領域ＦｘとＹ側パターン領域Ｆｙは、絶縁基板２Ａに仮想設定する領域であり、その格子状の輪郭は実際には表れないので、図３乃至図７では波線でその輪郭を図示している。

図３に示すように、各Ｘ検出電極Ｅｘは、Ｘ主電極Ｍｘと、Ｘ方向に等間隔でその両側でＹ方向に沿って配線される分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’を有し、Ｘ方向で隣り合う第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）と第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）とは、第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）から第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）側のＸ分岐電極Ｂｘ’（ｎ）と、第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ＋１）から第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）側のＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ＋１）とを、Ｘ方向で隣り合うＸパターン列ＦＣｘの交互に配線させている。すなわち、各Ｘ検出電極Ｅｘは、Ｘ主電極Ｍｘと分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’で櫛の歯状に形成され、同様に櫛の歯状に形成された隣り合うＸ検出電極Ｅｘと、Ｘパターン列ＦＣｘのピッチで咬合するように配線されている。

このうち奇数番目のＸ検出電極Ｅｘ（２ｎ−１）は、分岐側となる主電極ＭｘのＹ方向の一方（図１の左斜め上方側）に引き出し線３が接続し、絶縁基板２Ａの表面に印刷形成された引き出し線３を介してＸ側マルチプレクサ１１へ引き出される。また、偶数番目のＸ検出電極Ｅｘ（２ｎ）は、分岐側と異なる主電極ＭｘのＹ方向の一方に引き出し線３が接続し、奇数番目のＸ検出電極Ｅｘ（２ｎ−１）と同方向に配線される引き出し線３を介してＸ側マルチプレクサ１１へ引き出される。

図３、図５に示すように、各Ｘ検出電極ＥｘのＸ主電極Ｍｘの検出パターンは、Ｘ側パターン領域Ｆｘの内側でＸ側パターン領域Ｆｘのほぼ全域の菱形に形成され、上下のＸ側パターン領域Ｆｘ内に同形状に形成される検出パターンと細幅の連結パターンＪｘを介して連続し、Ｘパターン列ＦＣｘに沿ったＹ方向に配線される。

また、その両側の分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’の検出パターンは、Ｘ側パターン領域ＦｘのＸ主電極Ｍｘ側の輪郭の内側に沿ったＸ側パターン領域Ｆｘの一部に形成され、その上下のＸ側パターン領域Ｆｘ内に同形状に形成される検出パターンと細幅の連結パターンＪｘを介して接続し、同様にＸパターン列ＦＣｘに沿ったＹ方向に配線される。従って、各Ｘ検出電極ＥｘのＸ方向の中心に配線されるＸ主電極Ｍｘに対して、Ｘ方向の両側の分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’の検出パターンは、絶縁基板２Ａへの投影方向の面積が減少するように形成されている。Ｘ側パターン領域Ｆｘ内に形成される分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’の検出パターンを、Ｘ主電極Ｍｘ側に偏らせて形成することにより、１列のＸパターン列ＦＣｘを挟んでＸ主電極Ｍｘの両側に分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’を配線する配線ピッチより、実際のＸ主電極Ｍｘと分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’との間隔を短縮でき、精度良くＸ方向の入力位置（Ｐｘ）を検出できる。

絶縁基板２Ｂの表面に配線される各Ｙ検出電極Ｅｙは、配線方向がＸ検出電極Ｅｘと直交して異なる他は、ほぼ同様に形成される。すなわち、図４に示すように、各Ｙ検出電極Ｅｙは、Ｙ主電極Ｍｙと、Ｙ方向に等間隔でその両側でＸ方向に沿って配線される分岐電極Ｂｙ、Ｂｙ’を有することにより櫛の歯状に形成され、同様に櫛の歯状に形成された隣り合うＹ検出電極Ｅｙと、Ｙ主電極Ｍｙから隣り合うＹ検出電極Ｅｙ側の分岐電極Ｂｙ’が、Ｙパターン列ＦＣｙのピッチで咬合するように配線されている。

このうち奇数番目のＹ検出電極Ｅｙ（２ｎ−１）は、分岐側となる主電極ＭｙのＸ方向の一方（図１の右斜め上方側）に引き出し線３が接続し、絶縁基板２Ｂの表面に印刷形成された引き出し線３を介してＹ側マルチプレクサ１２へ引き出される。また、偶数番目のＹ検出電極Ｅｙ（２ｎ）は、分岐側と異なる主電極ＭｙのＸ方向の一方に引き出し線４が接続し、奇数番目のＹ検出電極Ｅｙ（２ｎ−１）と同方向に配線される引き出し線４を介してＹ側マルチプレクサ１２へ引き出される。

図４に示すように、各Ｙ検出電極ＥｙのＹ主電極Ｍｙの検出パターンも、Ｙ側パターン領域Ｆｙの内側でＹ側パターン領域Ｆｙのほぼ全域の菱形に形成され、左右のＹ側パターン領域Ｆｙ内に同形状に形成される検出パターンと細幅の連結パターンＪｙを介して連続し、Ｙパターン列ＦＣｙに沿ったＸ方向に配線される。また、その両側の分岐電極Ｂｙ、Ｂｙ’の検出パターンは、Ｙ側パターン領域ＦｙのＹ主電極Ｍｙ側の輪郭の内側に沿ったＹ側パターン領域Ｆｙの一部に形成され、その左右のＹ側パターン領域Ｆｙ内に同形状に形成される検出パターンと細幅の連結パターンＪｙを介して接続し、同様にＹパターン列ＦＣｙに沿ったＸ方向に配線される。従って、各Ｙ検出電極ＥｙのＹ方向の中心に配線されるＹ主電極Ｍｙに対して、Ｙ方向の両側の分岐電極Ｂｙ、Ｂｙ’の検出パターンは、絶縁基板２Ａへの投影方向の面積が減少するように形成されている。

このように、絶縁基板２Ａ、２Ｂ上に配線されたＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙとは、絶縁基板２Ａ、２Ｂを積層することにより、絶縁基板２Ａで相互に絶縁されると共にＸＹ平面に直交する鉛直方向の上方からみてダイヤ柄模様に表れるＸ側パターン領域ＦｘとＹ側パターン領域Ｆｙ内に配線される。Ｘ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙ及びこれらの電極に接続する引き出し線３、４は、絶縁基板２Ａ、２Ｂ上に配線可能な任意の導電材料で形成できるが、ここでは、タッチパネル１の下方に配置される表示装置を目視可能とするように、ガラス基板である絶縁基板２Ａ、２Ｂ上に印刷配線が可能である透明導電材料としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を用いて形成している。

分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’と分岐電極Ｂｙ、Ｂｙ’の検出パターンは、それぞれＸ側パターン領域ＦｘとＹ側パターン領域Ｆｙの一部にのみ形成するので、各パターン領域Ｆｘ、Ｆｙには検出パターンを形成しない余白が生じ、本実施の形態では、この余白領域に検出パターンと同材料で他の部分と絶縁した三角形のダミーパターンＤｐを形成している。ダミーパターＤｐを形成することにより、Ｘ側パターン領域ＦｘとＹ側パターン領域Ｆｙから構成される絶縁基板２Ａの入力操作領域のほぼ全面がＩＴＯで覆われ、屈折率のムラが生じないので、分岐電極Ｂｘ、Ｂｘ’と分岐電極Ｂｙ、Ｂｙ’の検出パターンが目立たず、絶縁基板２の反射率を均一にして、入力操作領域が見やすくなる。

各Ｘ検出電極Ｅｘに接続するＸ側マルチプレクサ１１と各Ｙ検出電極Ｅｙに接続するＹ側マルチプレクサ１２は、制御回路１４からの制御によって、所定の走査周期で全ての検出電極Ｅｘ、Ｅｙの接続を順に切り換えて浮遊容量検出回路１５へ接続する。各検出電極Ｅｘ、Ｅｙについての静電容量（浮遊容量）を相対値として検出する検出方法は、種々の方法が知られているが、ここでは、一方の検出電極Ｅｘ、Ｅｙに所定の検出電圧信号を加え、直交する他方の各検出電極Ｅｙ、Ｅｘのマルチプレクサ１１、１２で順に切換接続したいずれかの検出電極Ｅの電位からその検出電極Ｅについての浮遊容量ＣＥの変化を検出する。静電容量式タッチパネル１の入力操作面（絶縁基板２Ａの表面）に操作者の指（入力操作体）が接近すると、入力操作体に接近するＸ検出電極Ｅｘ及びＹ検出電極Ｅｙの浮遊容量ＣＥが増加し、一方の検出電極Ｅｘ、Ｅｙに加えられる検出電圧は、一部が接地された入力操作体に吸収され、他方の検出電極Ｅの電位が低下する。従って、浮遊容量検出回路制御回路１５は、一走査周期内に検出電位が低下し、浮遊容量ＣＥが増加したＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙのそれぞれ絶縁基板２Ａ、２Ｂ上の配線位置からＸＹ方向の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出し、表示画面上のカーソル移動制御や電子機器の動作を制御する上位のマイコンへ出力し、これにより入力操作位置に応じた所定の処理が実行される。

本発明では、単にＸ検出電極Ｅｘ及びＹ検出電極Ｅｙの配線位置への入力操作に限らず、その検出電極間の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）についても、隣り合う検出電極Ｅｘ、Ｅｙについての浮遊容量ＣＥから補完して検出可能としている。以下、その補完検出方法を、各Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ）をＸ方向の入力操作位置（Ｐｘ）との関係で示した図３を用いて説明する。

上述の通り、各Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）は、検出方向であるＸ方向に沿って等間隔に配線される３本のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）、Ｘ分岐電極Ｂｘ（ｎ）、Ｂｘ’（ｎ）からなり、入力操作体が接近する各Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ）は、そのＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）毎に入力操作体と対向するＸ主電極Ｍｘ（ｎ）とＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ）、Ｂｘ（ｎ）’の対向面積の総和に比例して増加する。一方、各Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）とＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ）、Ｂｘ（ｎ）’の検出パターンの表面積は、中央のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）が大きく、その両側のＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ）、Ｂｘ’（ｎ）が小さいので、図示するように、Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ）は、Ｘ主電極Ｍｘ（ｎ）の位置に入力操作体の中心（入力操作位置Ｐｘ）があるときに最大で、中央から外れるほど減少し、入力操作体がそのＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）のいずれの分岐電極Ｂｘ（ｎ）、Ｂｘ’（ｎ）とも対向しない入力操作位置Ｐｘとなったときに入力操作が行われていない値とほぼ同一の最小値となる。

同一のＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）についてＸ主電極Ｍｘ（ｎ）からＸ分岐電極Ｂｘ’（ｎ）に跨る大きさの入力操作体であれば、Ｘ方向のその間には、隣り合うＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ＋１）とＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ＋１）が交互に配線され、隣り合うＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）へも対向するので、隣り合うＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ＋１）も増加する。例えば、図３の入力操作位置Ｐｘで示すように、Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）の間に入力操作体の中心があるときには、そのＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ）がＣ１に、Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）の浮遊容量ＣＥｘ（ｎ＋１）がＣ２に上昇する。浮遊容量ＣＥｘ（ｎ）は、入力操作位置ＰｘがＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）からＸ＋方向に離れるほど減少し、また、浮遊容量ＣＥｘ（ｎ＋１）は、入力操作位置ＰｘがＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ＋１）からＸ−方向に離れるほど減少するので、浮遊容量検出回路１５では、Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）の検出電位により検出するＣ１、Ｃ２からＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）の間の入力操作位置Ｐｘを補完して検出する。

上述の入力操作位置の検出方法は、入力操作体が少なくとも同一のＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）からいずれかのＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ）、Ｂｘ’（ｎ）に対向する大きさである場合に、特に隣り合うＸ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）の間の入力操作位置を精度良く検出できる。

尚、Ｙ方向の入力操作位置（Ｐｙ）の検出は、多数のＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）がＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）と直交して同様に絶縁基板２Ａの背面側に形成されるので、上述したＸ方向の入力操作位置（Ｐｘ）の検出と同様の方法で検出できる。従って、直交するＸＹ方向の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を限られた数のＸ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）で検出でき、入力操作領域を大面積としても高速に精度良く、その入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出できる。例えば、Ｘ側マルチプレクサ１１とＹ側マルチプレクサ１２を入力ポート数が５８（Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）とＹ検出電極Ｅｙ（ｎ）の総数が５８）のマイコンで構成した場合に、図８に示す従来の静電容量式タッチパネル１００では、１０インチの入力操作領域の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出していたのに対し、本実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１では、２０インチの入力操作領域の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出分解能を１／２まで落とさずに検出できる。

上述の実施の形態では、Ｘ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙの検出パターンを、ＩＴＯで形成する例で説明したが、より面抵抗の低い銀細線を微小ピッチで格子状に交差させた銀メッシュで形成してもよい。しかしながら、連結パターンＪに対して分岐電極Ｂのパターン領域Ｆ内に形成される検出パターンは傾斜して連続するので、その間を銀細線を交差させただけでは確実に電気接続できない恐れがある。そこで、銀メッシュでＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙの検出パターンを形成する場合には、図６に示す静電容量式タッチパネル１０のように、パターン領域Ｆ内に形成する分岐電極Ｂ、Ｂ’の検出パターンを、パターン領域Ｆの主電極Ｍ寄りの輪郭に沿った輪郭パターンＢｒと、輪郭パターンＢｒの両側に接続し、分岐電極Ｂ、Ｂ’の配線方向（図では上下方向）に沿った接続補助パターンＢｓとから構成する。各パターン領域Ｆ内に形成する検出パターンを、並列に接続される輪郭パターンＢｒと接続補助パターンＢｓとから構成することにより、パターン領域Ｆ内のほぼ全域に検出パターンを形成する主電極Ｍに対して表面積を減少させることができると共に、輪郭パターンＢｒと配線方向に沿った連結パターンＪとの電気接続が不安定であっても接続補助パターンＢｓを介して連結パターンＪと確実に電気接続する。

また、上述の各実施の形態では、Ｘ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙを絶縁基板２Ａの表裏に分けて配線したが、図７に示す静電容量式タッチパネル２０のように、絶縁基板２の同一表面に形成してもよい。この実施の形態では、多数のＸ検出電極Ｅｘ（図中右上がりの斜線で示す）と多数のＹ検出電極Ｅｙ（図中右下がりの斜線で示す）とは、Ｘパターン列ＦＣｘとＹパターン列ＦＣｙが交差する微小幅の連結パターンＪｘと連結パターンＪｙの交差部位でのみ両者が重なるので、下層側の連結パターンＪｙと上層側の連結パターンＪｘが交差するこの交差部位に絶縁樹脂からなる絶縁ブリッジ５を形成し、絶縁ブリッジ５の表裏に分けて連結パターンＪｘと連結パターンＪｙを配線し、配線方向が直交するＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙ間を絶縁する。図７に示す静電容量式タッチパネル２０によれば、Ｘ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙのパターン領域Ｆ内に形成される検出パターンは、いずれも絶縁基板２を隔てることなく入力操作体に対向するので、入力操作体の接近による浮遊容量ＣＥの変化からいずれの方向の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）も精度良く検出できる。

一方、絶縁基板２Ａの表裏に分けてＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙを配線する場合には、背面側に配線する検出電極Ｅ（図１に示すタッチパネル１ではＹ検出電極Ｅｙ）は、入力操作体との間に絶縁基板２Ａが介在するので、入力操作体が接近することによる浮遊容量の変化量は、表面側の検出電極Ｅと検出方向に沿って同ピッチで配線される場合であれば小さい。そこで、絶縁基板２Ａの投影方向に仮想設定するダイヤ柄のパターン領域の輪郭を、背面側の検出方向に沿った対角線が表面側の検出方向に沿った対角線の長さより短い平行四辺形として、背面側に配線される検出電極Ｅの検出方向ピッチを表面側に対して短くして、ＸＹ方向で同一の検出分解能で入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出するように調整しても良い。

また、上述の各実施の形態では、各検出電極Ｅを、主電極Ｍとその両側の分岐電極Ｂ、Ｂ’の３本に分岐して形成したが、分岐電極Ｂ、Ｂ’は、任意の本数を分岐して形成してもよく、更に分岐電極Ｂ、Ｂ’のパターン領域Ｆ内に形成される検出パターンの形状は、主電極Ｍの検出パターンに比べて小面積であれば、上述の実施の形態に限らず、任意の形状とすることができる。

また、上述の実施の形態では、パターン領域Ｆ内の余白領域に三角形のダミーパターンＤｐを形成したが、その形状は任意であり、必ずしも形成しなくてもよい。更に、ダミーパターンＤｐを検出パターンの透明導電材料と同一材料で形成する例で説明したが、検出パターンとほぼ同様の屈折率や透明度を有する材料であれば、任意の材料を選択することができる。

更に、入力操作体の接近による検出電極Ｅの浮遊容量ＣＥの変化をその検出電極Ｅに交差する検出電極Ｅに検出電圧信号を加えて検出したが、入力操作体と検出電極Ｅの間に検出電圧信号を加えて、検出電極Ｅの電圧から検出するなど、浮遊容量ＣＥの変化から入力操作位置を検出する検出方法は、上述の実施の形態に限らない。

尚、上述の実施の形態では、絶縁基板として透明強化ガラス基板を用い、かつ、検出電極として透明導電材料を用いることで透明なタッチパネルを構成する例を示したが、必ずしも透明なタッチパネルに限定されるものではなく、例えば、プリント配線基板を用いて、その表面及び／又は背面にＸ検出電極ＥｘとＹ検出電極Ｅｙの検出パターンを形成することでも好適に実施することが可能である。

本発明は、入力操作領域が大面積の投影型静電容量式タッチパネルに適している。

１ 静電容量式タッチパネル
２ 絶縁基板
５ 絶縁ブリッジ
Ｅｘ Ｘ検出電極
Ｅｙ Ｙ検出電極
Ｍ 主電極
Ｂ 分岐電極
Ｆｘ Ｘ側パターン領域
Ｆｙ Ｙ側パターン領域
ＦＣｘ Ｘパターン列
ＦＣｙ Ｙパターン列
ＣＥ 検出電極Ｅの浮遊容量
Ｄｐ ダミーパターン

Claims (5)

1. 絶縁基板上に、Ｘ方向の検出方向に沿って所定間隔を隔てて配線される複数のＸ検出電極と、
   前記絶縁基板上に、Ｘ検出電極と絶縁して、Ｙ方向の検出方向に沿って所定間隔を隔てて配線される複数のＹ検出電極とを備え、
   前記複数のＸ検出電極と複数のＹ検出電極の各検出電極の浮遊容量の変化を検出し、入力操作体が接近して浮遊容量が変化するＸ検出電極とＹ検出電極の絶縁基板上の配設位置から、入力操作体のＸ、Ｙ方向の入力操作位置（Ｐｘ、Ｐｙ）を検出する静電容量式タッチパネルであって、
   同一四辺形の輪郭で囲われるＸ側パターン領域ＦｘとＹ側パターン領域Ｆｙとから前記絶縁基板の投影方向にダイヤ柄模様が形成される多数のＸ側パターン領域Ｆｘと多数のＹ側パターン領域Ｆｙを、前記絶縁基板上に設定し、
   各Ｘ検出電極は、Ｙ方向に連続する複数のＸ側パターン領域ＦｘからなるＸパターン列ＦＣｘに沿ってそれぞれ配線されるＸ主電極ＭｘとＸ方向の両側で櫛歯状に分岐された複数のＸ分岐電極Ｂｘとを有し、
   複数のＸ検出電極のＸ方向で隣り合う第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）と第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）は、第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ）から第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）側のＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ）と、第２Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ＋１）のＸ主電極Ｍｘ（ｎ＋１）から第１Ｘ検出電極Ｅｘ（ｎ）側のＸ分岐電極Ｂｘ（ｎ＋１）とを、Ｘ方向で隣り合うＸパターン列ＦＣｘの交互に配線し、
   各Ｙ検出電極は、Ｘ方向に連続する複数のＹ側パターン領域ＦｙからなるＹパターン列ＦＣｙに沿ってそれぞれ配線されるＹ主電極ＭｙとＹ方向の両側で櫛歯状に分岐された複数のＹ分岐電極Ｂｙとを有し、
   複数のＹ検出電極のＹ方向で隣り合う第１Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）と第２Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ＋１）は、第１Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）のＹ主電極Ｍｙ（ｎ）から第２Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ＋１）側のＹ分岐電極Ｂｙ（ｎ）と、第２Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ＋１）のＹ主電極Ｍｙ（ｎ＋１）から第１Ｙ検出電極Ｅｙ（ｎ）側のＹ分岐電極Ｂｙ（ｎ＋１）とを、Ｙ方向で隣り合うＹパターン列ＦＣｙの交互に配線し、
   各Ｘ検出電極のＸ側パターン領域Ｆｘ内に形成される検出パターンの面積を、Ｘ方向に沿った両側のＸ分岐電極ＢｘからＸ主電極Ｍｘに向かって漸次増大させるとともに、
   各Ｙ検出電極のＹ側パターン領域Ｆｙ内に形成される検出パターンの面積を、Ｙ方向に沿った両側のＹ分岐電極ＢｙからＹ主電極Ｍｙに向かって漸次増大させたことを特徴とする静電容量式タッチパネル。
2. 各検出電極の主電極Ｍの検出パターンを、パターン領域Ｆのほぼ全域に形成し、分岐電極Ｂの検出パターンを、ダイヤ柄のパターン領域Ｆの主電極Ｍ寄りの輪郭に沿って形成することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチパネル。
3. 前記検出パターンを、銀細線を微小ピッチでメッシュ状に配線してパターン領域Ｆに形成し、前記分岐電極Ｂの検出パターンを、ダイヤ柄のパターン領域Ｆの前記分岐電極Ｂの配線方向の対角線に沿った接続補助パターンＢｓと前記接続補助パターンＢｓの両側から主電極Ｍ寄りのダイヤ柄の輪郭に沿った輪郭パターンＢｒとから形成することを特徴とする請求項２に記載の静電容量式タッチパネル。
4. 前記分岐電極Ｂの検出パターンが形成されないパターン領域Ｆの余白領域に、検出電極と絶縁されたダミーパターンＤｐを形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静電容量式タッチパネル。
5. Ｘパターン列ＦＣｘとＹパターン列ＦＣｙが交差する部位で、絶縁ブリッジを介してＹ方向に配線されるＸ検出電極とＸ方向に配線されるＹ検出電極を交差させ、前記絶縁基板の同一面上に前記複数のＸ検出電極とＹ検出電極とを配線することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の静電容量式タッチパネル。

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