JP2014203421A - 静電容量式タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量式用のタッチパネル電極基板が一体化された表示装置であって、表示の品質に優れ且つ薄型で大型の液晶表示装置または有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置の表示面上に静電容量式用のタッチパネル電極基板が一体化して設けられているタッチパネル付液晶表示装置、あるいは有機ＥＬ表示装置であって、前記タッチパネル電極基板は上部電極基板１および下部電極基板３より構成されこれら電極基板１および３はいずれも透明基板の片面に多数の導電性金属線が平行して且つパターン化して設けられた基板であり、液晶表示装置、あるいは有機ＥＬ表示装置におけるカラーフィルター基板２の上面に上部電極基板１が装着され、カラーフィルター基板の下面に下部電極基板３が装着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式タッチパネルに関する。さらに詳しくは液晶表示装置に
一体化された静電容量式タッチパネルに関する。

タッチパネルは、指入力が可能であって、その利便性の良さからその市場が
急激に拡大しつつある。特に携帯情報電話、ゲーム機、カーナビゲーション、
券売機、音楽プレイヤーなど多くの電機電子機器の分野においてタッチパネルが
利用されている。このタッチパネルは、抵抗膜式、静電容量式および光学式な
どの種々の方式が提案されているが、これら方式のうち、抵抗膜式および静電
容量式が主流を占めている。

殊に、静電容量式タッチパネルは、マルチ入力が容易に可能でありまたソフト
なタッチ感で入力できることから、携帯情報電話を中心に急激に市場が拡がり
つつある。一方タッチパネルは液晶表示装置の表示面上に配置して利用される
ことが多く、この場合モジュールの厚みが増すと共に、表示の品質（輝度、
コントラスト、反射率など）の低下を持たらすことは避けられない。
これらの視認性の問題を解消する手段として、タッチパネルを液晶表示装置に
一体化する方式がＯｎ−Ｃｅｌｌ化あるいはＩｎ−Ｃｅｌｌ化として提案され
ている。

本発明者は、静電容量式タッチパネルの表示装置への組み込み化による視認
性の向上について研究を進めた。殊に大型画面化が容易であって、画像の品質の低
下が少ないタッチパネルの開発について研究を進めた。
静電容量式タッチパネルには種々の方式があるが、そのうち投影型静電容量式
であって、ワイヤーセンサーを電極として利用するタッチパネルは、画面の大型
化が比較的に容易であり、最近技術の発達によりそのワイヤー（細線）のパターン
加工およびそのデザインの設計が容易に可能である。

本発明者はこのワイヤーセンサーを電極として利用するタッチパネルの利点を
生かし、液晶表示装置に一体化することにより、薄型化ができ、大型化も達成でき、
さらに表示面の品質（輝度、コントラストなど）の劣化が抑制できることが判明
し本発明に到達した。すなわち、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に装着されて
いるカラーフィルター基板には、色素を区切るブラックマトリックスが多数形成
されている。このブラックマトリックスは光を透過しない領域であり、カラーフィ
ルターのタイプによって種々の形状が異なっているものの、概ね微細な線状型又は
微細な桝目、或いは碁盤目型の形状を有している。
このカラーフィルター基板のブラックマトリックスの領域と、静電容量式の電極
としてのワイヤーセンサーのパターン領域が出来る限り重なるようにワイヤー
センサーのパターンをデザイン化することは可能である。
静電容量式タッチパネルを液晶表示装置に一体化した場合、電極としてのワイ
ヤーセンサーのパターン領域が、カラーフィルターのブラックマトリックスの領
域が重なり合う度合いが多い程、液晶表示の品質の低下が一層抑制されることが
判明した。

本発明は、かかる究明事実に基づいて到達したものであって本発明によれば
下記静電容量式タッチパネル付表示装置が提供される。
（１）表示装置の表示面上にタッチパネル電極基板が一体化して設けられている
タッチパネル付表示装置であって、前記タッチパネル電極基板は、上部電極基板１
および下部電極基板３より構成され、これら電極基板１および３はいずれも透明
基板の片面に多数の導電性金属線が平行して且つパターン化して設けられた基
板であり、かつ表示装置上に設けられたカラーフィルター基板２の上面に上部
電極基板１が装着され、カラーフィルター基板２の下面に下部電極基板３が装置
されていることを特徴とするタッチパネル付表示装置。
（２）前記表示装置が液晶表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置である請求項１記
載の表示装置。
（３）前記電極基板１および電極基板３は、いずれもその透明基板面上の多数の
導電性金属線が、液晶表示装置、あるいは有機ＥＬ表示装置におけるカラーフィ
ルター基板のブラックマトリックスの少なくとも一部と重なり合うように形成
されている前記（１）記載のタッチパネル付表示装置。

（４）前記電極基板１および電極基板３は、いずれも透明基板の片面に、多数の導電性金属線が１．０〜３ｍｍの間隔で平行して形成され、各導電性金属線は、幅が
１〜１０μｍである前記（１）記載のタッチパネル付表示装置。
（５）前記電極基板１および電極基板３は、いずれも透明基板の片面に、多数の導
電性金属線が、１．０〜３ｍｍの間隔で形成され、各導電性金属線は、幅が１〜
１０μｍであり、各導電性金属線は隣接する２〜６本が一組の導電ラインとなって、
多数の導電ラインを形成し且つ各組の導電ラインは各組において導電性金属線が
互いに電気的に接続するように導電性金属により網状化したパターンを形成してい
る前記（１）記載のタッチパネル付表示装置。
（６）前記タッチパネルの透明基板が透明な高分子フィルム、あるいは高分子シー
トからなる前記（１）記載のタッチパネル付表示装置。
（７）前記タッチパネルの透明基板が工学的に等方性の特性を有する前記（１）記
載のタッチパネル付表示装置。

本発明の表示装置は、タッチパネル電極基板が液晶表示装置あるいは有機ＥＬ
表示装置の表面上に一体化して設けられたタッチパネルであって、そのタッチパネ
ル電極基板は多数の導電性金属が平行して且つパターン化して設けられた基板
であって、そのパターンの形状をカラーフィルター基板のブラックマトリックスの
領域に重なり合うように形成させることができるので、液晶や有機ＥＬ表示の品質
（輝度やコントラスト)の劣化を極力抑制することができる。また本発明によれば、
薄型で大型で且つ高品質のタッチパネル付液晶表示装置あるいは有機ＥＬ表示装
置を容易に提供することができる。

本発明のタッチパネル付液晶表示装置の表示面からの直角断面構造の模式図を示す。 カラーフィルターの画素部分の拡大図を示す。 本発明の表示装置に設けられるタッチパネル電極基板における多数の導電性金属線により網状化したパターンを示す平面図である。

本発明のタッチパネル付表示装置を、図面を用いて以下具体的且つ詳細に説明
する。図１は、本発明のタッチパネル付表示装置の表示面からの直角断面構造の
模式図を示したものである。図１の上面が表示面であり、また指タッチ面でもある。
本発明の表示装置は、タッチパネル基板が一体化された構造であって、上部タッチ
パネル電極基板１／カラーフィルター基板２／下部タッチパネル電極基板３／
液晶層４／薄型トランジスタ付基板５より構成され、この構造体では、カラー
フィルター基板と薄膜トランジスタ付基板がガラスで構成される。液晶表示装
置では上面及び下面には偏光板が付設されているが、これら偏光板は図面上では
省略されている。

本発明の表示装置は、カラーフィルター基板２の表面上に上部タッチパネル電
極基板１が設けられていること、カラーフィルター基板２の下面に下部タッチパネ
ル電極基板３が設けられていることおよびこれらの電極基板１および３はいずれ
も静電容量式タッチパネル基板であって、透明基板の片面に多数の導電性金属線が平行して且つパターン化して設けられた基板であることを特徴としている。
本発明の好ましい態様は、電極基板１および３における透明基板の片面に形成
されている多数の導電性金属線が平行して形成されたパターンの形状が、カ
ラーフィルター基板２のブラックマトリックスの領域に重なり合うように形成
されていることである。この点を図２を用いて説明する。図２は、カラーフィル
ターにおける画素部分の拡大図を示したものであり、一般に赤、緑および青の３つ
の色素がブラックマトリックス８によって区切られている。このブラックマトリッ
クス８の形状は各色素を図２のように区切るために形成されたものであり色素の
形状に対応して変化するものであり、必ずしも一定の形状を有するものではない。
色素の形状は大略長方形乃至四角形が基本であって、色素も赤（Ｒ）、緑（Ｇ）
および青（Ｂ）の３色を基本とし、この３つの色素で１組の画素が形成されている。
図２は、１組の画素を模式的に示したものであり、ブラックマトリックス８により
色素が区切られている。

図２に示す画素が縦方向および横方向に多数配列してカラーフィルター２が形
成されている。従ってカラーフィルター２にはブラックマトリックス領域が縦方向
および横方向に連続した帯状またはライン状に形成されていることになる。カラー
フィルター２のブラックマトリックス８の領域の形状は概ね桝目型或いは碁盤
目型である。このブラックマトリックス８の領域は、光を実質上透過しない部分
である。
本発明では、カラーフィルター２におけるブラックマトリックス８の領域に、上
部電極基板１および下部電極基板３の電極パターンの領域を重なり合わせる
ことが重要となる。そのために、使用する電極基板１および３は、透明基板の片
面に多数の導電性金属線を平行に配列して形成させた電極基板が使用される。
透明基板の片面に多数の導電性金属線を平行して配列させたパターン領域の形
状を、カラーフィルター２のブラックマトリックス８の領域と一致するように
形成させたタッチパネル用の電極基板１および３を作成し、その基板をカラーフィ
ルター基板２の表面および下面に、前記両領域が重なり合うように装着することが
大事である。

次に本発明のタッチパネル付表示装置において、カラーフィルター基板２の表
面および下面に設置される電極基板１および３について、具体的に説明する。前述
したように、タッチパネル用の電極基板１および３は、静電容量式タッチパネル基
板であって、いずれも透明基板の片面に多数の導電性金属線が平行して且つパター
ン化して設けられた２つの基板より構成される。
すなわち、電極基板１および３は、図３に示すように上部タッチパネル電極
基板１（以下“電極基板１”と略すことがある）および下部タッチパネル電極基板
３（以下“電極基板３”と略すことがある）の２つの基板より構成される。この２
つの基板より構成されるタッチパネル電極基板は、静電容量式タッチパネルとして
好適であり、本発明者が先に提案した具体例を以下に説明する。
（特願２０１１−２０２３５９号明細書参照：平成２３年８月３１日出願）。
図３の[Ａ]には、電極基板１、図３の[Ｂ]には電極基板３のパターン化した平面
図を示す。具体的かつ詳細に説明すると図３において、下記（１）〜（３）の要件
よりなるタッチパネル電極基板が好適である。

(１)透明フィルム（Ａ）の片面に、（ａ−１）多数の導電性金属線が１．０ 〜
３ｍｍの間隔で平行して形成され、（ａ―２）各導電性金属線は、幅が１〜１０
μｍであり、（ａ―３）各導電性金属線は、隣接する２〜６本が一組の導電ライン
となって、多数の導電ラインを形成し、（ａ―４）各組の導電ラインは、各組にお
いて導電性金属線が互いに電気的に接続するように導電性金属線により網状化し
たパターンを形成している電極基板１及び透明フィルム（Ｂ）の片面に、（ｂ−１）
多数の導電性金属線が１．０〜３ｍｍの間隔で平行して形成され、（ｂ−２）各導電性金属線は幅が１〜１０μｍであり、（ｂ−３）各導電性金属線は隣接する２〜
６本が一組の導電ラインとなって、多数の導電ラインを形成し、（ｂ−４）各組の
導電ラインは、各組において導電性金属線が互いに電気的に接続するように導電性金属線により網状化したパターンを形成している電極基板３より構成され、
（２）前記電極基板１及び電極基板３とは、それぞれの導電性金属線が形成されて
いる面が向い合い且つそれぞれの導電性金属線の平行する方向が直行するように、
絶縁性の透明接着剤を介してカラーフィルター基板２の上面および下面に貼り合され、且つ
（３）前記電極基板１及び電極基板３における各組における導電ラインは、それぞ
れの組の端末から電気的に端子に接続されている。

図３の[Ａ]においては電極基板１の網状化された一例のパターンの平面図が示
されている。この図３の[Ａ]においては、３本の導電性金属線が一緒になって１つの導電性ラインを形成している。導電性ラインである組はＸ−１、Ｘ−２、Ｘ−３、Ｘ−４・・・Ｘ−ｎで示されている。多数の導電性金属線は、隣接する２〜６本、好ましくは３〜５本が一緒になって１つの組となり、１つの導電ラインを形成している。
各組の導電ラインは、それぞれの組において導電性金属線が互いに電気的に
接続するように導電性金属線により網状化したパターンを形成している。すなわち、
図３では網状化している導電性金属線は、説明上点線で示されている。以下この点線で示されている導電性金属線を“網状化線”と略称することがある。この網状化
線は、図３では平行な多数の金属線に対して、梯子状となるように直角方向に形成
されている。しかしこの網状化線は、平行で直線状の金属線に対して直角方向で
あることは好ましいことではあるが、必ずしもその必要はない。
或る程度の角度をもって網状化されていてもよい、必要なことは、網状化線は、
各々の組（導電性ライン）の中で、その組を形成している金属線が互いに電気的に
接続して、１つの導電性ラインとなっていればよく、１つの組と他の組とが電気
的に接続していないことが肝要である。つまり、組と組との間には網状化線は
存在しない。
各組内の網状化線は、導電性金属線が、部分的にまたは局所的に傷付いたり
或いは破断した場合に、各組の導電ラインが電気的な接続を維持するために機
能している。網状化線は、導電性金属線の長さ方向１０ｍｍに対して１組当たり、
１本〜５本、好ましくは２〜５本であるのが望ましい。
導電性金属線は、幅が１〜１０μｍ、好ましくは２〜８μｍであるのが望ましく、
その厚みは０．１〜５μｍ、好ましくは、０．１〜４μｍであるのが有利である。
また網状化線の幅および厚みは、前記した導電性金属線と同じ範囲から選択
される。
導電性金属線および網状化線は、導電性金属材料が使用され、具体的にはＣｕ、
Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｒ、これら金属の２種以上よりなる合金またはこれら金属の
複層で積層された構造で形成されたものが挙げられる。これらのうち、好ましくは
Ｃｕ、Ａｇであり、特にＣｕが加工性及び価格の点で有利である。

電極基板１は、２〜６本の導電性金属線が１組となって、１つの導電ライン
（Ｘ−１、Ｘ−２、Ｘ−３、Ｘ−４、・・・Ｘ−ｎ）を形成している。各組の導電
性金属線の数は同じ本数であることが望ましい。図３では３本の導電性金属線が１
組となっている。各組内における導電性金属線の間隔（中心線と中心線の距離）は、
１．０〜３ｍｍ好ましくは、１．５〜２．５ｍｍであって平行に直線状に配置さ
れている。この導電性金属線の間隔は、前記範囲内において等間隔であるのが好ましい。
各組における導電性金属線の数は、同じ本数であることが望ましく、また各組に
おける導電性金属線の間隔も、同じ値であることが望ましい。しかし、組と組との
間隔は１．５〜１０ｍｍ、好ましくは２〜８ｍｍであることが望ましく、組と組
との間隔は等間隔であるのが有利である。
導電性金属線および網状化線は、透明フィルムの片面にフォトレジスト加工、
フォトエッチング加工により形成させることができる。透明フィルムの表面に形
成されている導電性金属線は、組内における金属線の間隔および組と組との間隔は、
同じ値であること（等間隔であること）が加工の点および利用しコントロールする点において有利である。

本発明におけるタッチパネル電極基板１は、透明フィルムの片面に多数の導電性
金属線が平行に形成されたものである。この透明フィルムとしては、樹脂フィルム
であって透明性に優れたものであれば良く、例えば、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリオレフィンフィルムまたはポリシクロオレフィンフィルムなどが例示できるが好ましくはポリエステルフィルムである。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムまたはポリエチレン−２．６−ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムが好ましく、特に好ましいのはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムである。これら透明フィルムは２軸延伸されたものが好ましく使用され、その厚みは、５０〜３００μｍが適当であり、特に好ましくは８０〜２５０μｍである。

以上電極基板１について図３により説明したが、電極基板３も、図３の[Ｂ]に
示されているように、導電性金属線の材料、線の幅と厚み、一組における導電性金
属線の数と間隔、網状化線の形態と数は電極基板１で説明した内容の範囲から選択
される。図３では電極基板３は、多数の導電性金属線が縦方向に平行に且つ、直線
状に形成され、各組の導電ラインが３本の導電性金属線よりなり、各組がＹ−１、
Ｙ−２、Ｙ−３、Ｙ−４およびＹ−ｎとして示されているが、これは後述するよう
に電極基板１及び電極基板３を貼り合せた場合の状態の理解のためである。
電極基板１は、電極基板３と同様に独立して導電性金属線および網状化線を透明
フィルム面上に配置し形成せしめればよい。
タッチパネル電極基板は、前記した電極基板１および電極基板３がそれぞれの
導電性金属線が形成されている面が互いに向い合い且つそれぞれの導電性金属
線の平行する方向が直交するように貼り合わされたものであって、両基板は両方の
導電性金属線が直接電気的に接触しないように絶縁性の透明接着剤層を介して貼
り合わされている。

図３により説明すると、電極基板１と電極基板３とはＺ−Ｚ‘で示す一点鎖線を
中心に内側に折り曲げて重ねたような状態でカラーフィルター基板２の上面お
よび下面に貼り合せると、両基板の導電性金属線の平行配列が直交するようになる。
タッチパネル電極基板は前記したように電極基板１および３が接着剤層を
介してカラーフィルター基板２の上面および下面に貼り合わされた構造を有して
いる。そして両基板における各組における導電ラインの端末から電気的に端
子に接続されるが図３には各々の端末から端子への接続ラインは図示されては
いない。各組からそれぞれ電気的に端子を介してコントローラへ接続される。
透明接着剤としては、絶縁性であって、透明フィルムを接着しうる接着剤を使用
することができる。例えば酢酸ビニル樹脂接着剤、エチレン・酢酸ビニル樹脂接
着剤、アクリル樹脂接着剤、合成ゴム接着剤、シリコーン樹脂接着剤などが挙げ
られる。
これらのうちアクリル樹脂接着剤が好ましく、一般にＯＣＡ（Optical
Clear
Adhesive）と称される接着剤が有利に使用される。
本発明の前記タッチパネル電極基板は開口率が８５％以上、好ましくは８７〜
９８％、特に好ましくは８８〜９６％であることが有利である。開口率が８５％未
満になると光線透過率が低くなり望ましくない。ここで開口率とは構造材料の表
面の平面図における導電性金属線が形成された領域の実質面積を１００とした時、
導電性金属線（網状化線も含めて）が占める合計の面積を除く面積の割合を云う。

前記したようにタッチパネル電極基板は電極基板１／カラーフィルター基板２
／電極基板３の順序で積層した構造を有しているが、実際に利用するに当っては、
この構造体の面をさらにガラス板或いは透明樹脂シートで表面保護した構造体で
あることが好ましい。
このガラス板としては厚みが０．５〜４ｍｍのものが望ましく、透明樹脂シート
としては厚みが０．５〜２ｍｍのものが適当である。かかる透明樹脂としては、
ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリオレフィンまたはポリシクロオレフィンが
挙げられるが、ポリカーボネートが優れている。
図３に示した電極基板の網状化されたパターンは、多数の導電性金属線が平行
して直線状に配列されたものであるが、この多数の金属線は、必ずしも直線状で
ある必要はなく、平行した波形で形状であってもよい。多数の導電性金属線が平
行し且つ波形で形成された電極基板を有するタッチパネルは、本発明者が先に提案
した（特願２０１１−２８２２５０明細書参照：平成２３年１２月７日出願）。こ
の多数の導電性金属線が平行且つ波形でパターン化されている電極基板において、
各金属の幅および厚み、各金属線の間隔や各組の間隔は基本的には、前述した直線
状の金属線の範囲と同じである。

多数の導電性金属線が波形にかつ平行に形成されている場合、この波形の形状に
ついて説明すると、一本の金属線において波形における山と山との間（つまり隣接
する２つの頂点と頂点との直線の長さ）は１〜１２ｍｍ好ましくは２〜１０ｍｍが
適当である。また波形における山と谷との間（つまり隣接する２つの頂点を結んだ
線と、その隣接する２つの底点を結んだ線とから形成される平行線の幅）は、１〜
６ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍが適当である。多数の導電性金属線は波形に
かつ平行に形成されているが、波形の中心線はほぼ直線状に形成されていることが
望ましい。また“波形にかつ平行に”形成されているとは、各組の導電ラインに
おいて、導電性金属線のそれぞれの波形の形状が一致していることを意味する。多数の導電性金属線が波形で且つ平行に形成された電極基板はモアレ現象を防止する効果を有している。

１ ：上部タッチパネル電極基板
２ ：カラーフィルター基板
３ ：下部タッチパネル電極基板
４ ：液晶層
５ ：薄膜トランジスタ
６ ：ガラス基板
７ ：ガラス基板
８ ：ブラックマトリックス
（Ａ）：透明フィルム
（Ｂ）：透明フィルム

Claims (7)

1. 表示装置の表示面上にタッチパネル電極基板が一体化して設けられているタッチ
   パネル付表示装置であって、前記タッチパネル電極基板は、上部電極基板１および下
   部電極基板３より構成され、これら電極基板１および３はいずれも透明基板の片面に
   多数の導電性金属線が平行して且つパターン化して設けられた基板であり、かつ表示
   装置上に設けられたカラーフィルター基板２の上面に上部電極基板１が装着され、カ
   ラーフィルター基板２の下面に下部電極基板３が装着されていることを特徴とする
   タッチパネル付表示装置。
   
2. 前記表示装置が液晶表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置である請求項１記載の表
   示装置。
   
3. 前記電極基板１および電極基板３は、いずれもその透明基板面上の多数の導電性
   金属線が表示装置におけるカラーフィルター基板のブラックマトリックスの少なく
   とも一部と重なり合うように形成されている請求項１記載の表示装置。
   
4. 前記電極基板１および電極基板３は、いずれも透明基板の片面に、多数の導電性
   金属線が１．０〜３ｍｍの間隔で平行して形成され、各導電性金属線は、幅が１〜
   １０μｍである請求項１記載の表示装置。
   
5. 前記電極基板１および電極基板３は、いずれも透明基板の片面に、多数の導電性
   金属線が１．０〜３ｍｍの間隔で形成され、各導電性金属線は、幅が１〜１０μｍで
   あり、各導電性金属線は隣接する２〜６本が一組の導電ラインとなって、多数の導電
   ラインを形成し且つ各組の導電ラインは、各組において導電性金属線が互いに電気
   的に接続するように導電性金属により網状化したパターンを形成している請求項１
   記載の表示装置。
   
6. 前記タッチパネルの透明基板が透明な高分子フィルム、あるいは高分子シートから
   なる請求項１記載の表示装置。
   
7. 前記タッチパネルの透明基板が光学的に等方性の特性を有する請求項１記載の表
   示装置。
   
   

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