JP2015049909A - タッチパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】有効領域でのタッチパネルの透明性を向上させ、ベゼル領域での導体線の断線を防止し、抵抗値を低減させることができるタッチパネルを提供する。【解決手段】基板210と、基板上に設けられる複数の電極223、226を備える電極部220と、を含む。電極部はメッシュ状に形成される複数の導体線からなり、電極部は基板の複数の領域別に異なる開口率を有する。【選択図】図6
Description
本発明は、タッチパネルに関する。
タッチスクリーン、タッチパッドなどの接触検知装置は、ディスプレイ装置に付着され、ユーザーに直感的な入力方法を提供することができる入力装置であり、近年、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)、ナビゲーションなどの様々な電子機器に広く適用されている。特に、最近では、スマートフォンの需要が増加し、制限されたフォームファクタで様々な入力方法を提供することができるタッチスクリーンの採用率が日々増加している。
携帯用機器に適用されるタッチスクリーンは、タッチ入力を検知する方法によって、抵抗膜方式と静電容量方式に大別でき、そのうち、静電容量方式は、相対的に寿命が長く、様々な入力方法とジェスチャーを容易に具現できるという長所により、その適用率が次第に増加している。特に、静電容量方式は、抵抗膜方式に比べて、マルチタッチインタフェースを具現することが容易であるため、スマートフォンなどの機器に幅広く適用される。
静電容量方式のタッチスクリーンは、一定のパターンを有する複数の電極を含み、タッチ入力によって静電容量の変化が発生する複数のノードが上記複数の電極により定義される。2次元平面に分布する複数のノードは、タッチ入力によって自己静電容量(Self−Capacitance)または結合静電容量(Mutual−Capacitance)の変化が発生し、複数のノードで発生した静電容量の変化に加重平均計算方法等を適用してタッチ入力の座標を計算することができる。
従来のタッチパネルは、通常、タッチを認識するセンシング電極をITO(Indium Tin Oxide;インジウム−スズ酸化物)で形成した。しかし、ITOの場合、原料であるインジウム(Indium)が希土類金属で、高価であるため、価格競争力が低下するだけでなく、10年内に枯渇が予想され、需給が円滑でないという問題がある。上記のような理由から、不透明な導電体細線を利用して電極を形成するための研究が行われており、導電体細線からなる電極は、ITOや導電性高分子に比べて電気伝導度に著しく優れ、需給が円滑であるという長所を有する。但し、導電体細線をタッチスクリーン用電極として利用するためには、透明性と不可視性を高め、端子抵抗を抑制しなければならない。
下記特許文献1には、静電容量方式のタッチスクリーンにおける縁部分の出力座標を補強するために縁部分のセンサ電極の面積を増加させ、距離を縮小させる内容が開示されているが、これはITOを利用した電極を構成したもので、導体線を用いて電極を具現する内容、及び有効領域とベゼル領域の導体線の開口率を異ならせる内容は開示されていない。
本発明の課題は、有効領域とベゼル領域において、メッシュ状の導体線の開口率を異ならせて、有効領域でのタッチパネルの透明性を向上させ、ベゼル領域での導体線の断線を防止し、抵抗値を低減させることができるタッチパネルを提供することである。
本発明の一実施形態によるタッチパネルは、基板と、上記基板上に設けられる複数の電極を備える電極部と、を含み、上記電極部はメッシュ状に形成される複数の導体線からなり、上記電極部は上記基板の複数の領域別に異なる開口率を有することができる。
本発明の一実施形態によると、有効領域でのタッチパネルの透明性を向上させ、ベゼル領域での導体線の断線を防止して、抵抗値を低減させることができる。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図1は、本発明の一実施形態によるタッチパネルを含む電子機器の外観を示した斜視図である。
図1を参照すると、一実施形態による電子機器100は、画面を出力するためのディスプレイ装置110、入力部120、音声出力のためのオーディオ部130などを含み、ディスプレイ装置110と一体化して形成されるタッチスクリーン装置(不図示)を備えてもよく、タッチスクリーン装置内にタッチパネルが含まれてもよい。
タッチスクリーン装置は、基板及び基板上に設けられる複数の電極を備えるタッチパネルを含んでもよい。また、複数の電極で生成される静電容量の変化を検出するための静電容量検知回路と、静電容量検知回路の出力信号をデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換回路、デジタル値に変換されたデータを用いてタッチ入力を判断する演算回路などを備えたコントローラ集積回路(接触検知装置)と、を含んでもよい。
図2は、本発明の一実施形態によるタッチパネルの正面図である。
図2を参照すると、一実施形態によるタッチパネル200は、基板210、基板210上に設けられる電極部220、電極部220のそれぞれと連結される複数のパッドを含むパッド部230、及びベゼル部240を含んでもよい。
図2には示されていないが、電極部220のそれぞれと連結されるパッド部230は、配線及びボンディングパッドを介して基板210の一端に付着される軟性印刷回路基板と電気的に連結されてもよい。回路基板にはコントローラ集積回路が実装されて、電極部220で生成さる検知信号を検出し、それによりタッチ入力を判断することができる。
基板210は、PET(Polyethylene terephthalate)、PC(polycarbonate)、PES(polyethersulfone)、PI(polyimide)、PMMA(PolymethlymethAcrylate)、COP(Cyclo−Olefin Polymers)などのフィルム、ソーダガラス(Soda glass)または強化グラス(tempered glass)のような材質で形成されてもよい。
電極部220は、X軸(1軸)方向に延びる第1電極223と、Y軸(2軸)方向に延びる第2電極226と、を含んでもよい。第1電極223と第2電極226は基板210の両面に設けられるか、または別々の基板210に設けられて交差されてもよく、基板210の一面に全てが設けられる場合には第1電極223と第2電極226の交差地点に部分的に所定の絶縁層を形成してもよい。
電極部220と電気的に連結されてタッチ入力を検知する装置は、タッチ入力によって電極部220で生成される静電容量の変化を検出し、それによりタッチ入力を検知する。第1電極223は、コントローラ集積回路において、D1〜D8と定義されるチャネルに連結されて、所定の駆動信号の印加を受けることができ、第2電極226は、S1〜S8と定義されるチャネルに連結されて接触検知装置が検知信号を検出するのに用いられもよい。このとき、コントローラ集積回路は、第1電極223と第2電極226の間で生成される結合静電容量(mutual−capacitance)の変化を検出して検知信号を獲得することができ、第1電極223のそれぞれに順に駆動信号を印加し、第2電極226で同時に静電容量の変化を検知する方式で動作することができる。
チャネルD1〜D8を介して第1電極223に駆動信号が印加されると、駆動信号が印加された第1電極223と第2電極226の間で結合静電容量が生成される。タッチパネルに接触物体が接触すると、結合静電容量の静電容量の変化が発生し、静電容量の変化は接触物体の面積に比例することができる。
図3は、図2の実施形態によるタッチパネルをより詳細に示したものである。
図3を参照すると、電極部220は導体線からなり、電極部220を構成する導体線は、網目状またはメッシュ状に形成されてもよい。導体線が網目状またはメッシュ状に形成されることにより、従来ITO(Indium−Tin Oxide)電極が存在する領域でパターニングの跡が見えていた現象を減少させ、タッチパネルの透過性を向上させることができる。
図3には、電極部220を構成する導体線が、菱形または四角形に形成されたものが示されているが、これに限定されず、六角形、八角形、ダイヤモンド形及び無定形(random)など当業者が自明、または容易に導出できる範囲まで本発明に属する。
電極部220を構成する導体線は、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)のいずれか一つまたはこれらの合金で製造されてもよく、電極部220が金属で製造されることにより、電極の抵抗値が減少するため、導電性及び検知感度が向上することができる。
パッド部230、パッド部230と回路基板を電気的に連結するための配線、及びボンディングパッド等は、通常、不透明な金属材料で形成されるが、これを視覚的に遮蔽するために、ベゼル部240が基板210の所定の領域に設けられる。
ベゼル部240は、ユーザーのタッチ入力が印加され、タッチパネルと一体化して形成されるディスプレイ装置で画面が出力される領域(ビュー(View)領域)またはタッチ入力が印加される領域(活性(Active)領域)を除いた基板210の領域に設けられるが、通常、ベゼル部240は、基板210の縁部分に位置する。以下では、説明の便宜上、ベゼル部240が設けられる領域をベゼル領域、その他の領域を有効領域という。
図4は、本発明の一実施形態によるタッチパネルの断面図である。
図4を参照すると、ベゼル部240は、不透明なパッド部230をより確実に遮蔽するために、パッド部230が設けられる領域より広く基板210に設けられる。一実施形態では、ベゼル部240が基板210上に積層されて形成されるものが示されているが、これと異なって、基板210に埋め込まれて形成されてもよい。電極部220の導体線は、基板210からベゼル部240側に延びてパッド部230と接続されてもよい。
図5は、本発明の一実施形態による導体線の一部拡大図である。電極部220の開口率は、導体線のピッチ(pitch)T及び線幅dにより定義されることができ、ピッチTが大きくて線幅dが小さいほど、電極部220の開口率が高くなる。通常、電極部220の開口率toはピッチT及び線幅dと下記数学式1のような関係がある。
図6〜図8は、本発明の様々な実施形態によるタッチパネルを示した斜視図である。図6〜図8において、タッチパネル200の上側に図示されている平面は、実際に存在するのではなく、電極部220の開口率を説明するために、基板210を分割する領域を示したものである。
図6を参照すると、基板210の有効領域Aとベゼル領域Bに形成される電極部220の開口率は異なってもよい。上述したように、タッチパネルの有効領域Aは、ディスプレイ画面が出力され、タッチが入力される所に該当し、タッチパネルの透明性と導体線の不可視性を上げるために、有効領域Aに設けられる電極部220の開口率を、ベゼル領域Bに設けられる電極部220の開口率より高く設定する。また、ベゼル領域Bは、開口率をより低く設定して抵抗を下げ、ベゼル領域Bに設けられるベゼル部240による段差のために導体線が断線する現象を防止する。
このとき、ベゼル領域Bに設けられる電極部220の開口率は、有効領域Aに設けられる電極部220の開口率に対して、20%〜80%であってもよい。
下表1は、有効領域Aの開口率に対するベゼル領域Bの開口率の比率(B/A)に対応するベゼル領域Bの断線率及び有効領域Aの導体線の線幅を示したものである。下表1における有効領域Aの導体線の線幅は、目標導体線の線幅を3μmと想定した場合、開口率の比率(B/A)に応じて実際製造される導体線の線幅に該当する。
下表1を参照すると、開口率の比率(B/A)が20%未満の場合は、ベゼル領域の導体線の断線率は低いが、目標線幅と実際製造される線幅との偏差が大きいことが分かる。有効領域Aとベゼル領域Bの開口率に大きな差がある場合、ベゼル領域Bに設けられる電極はエッチングする部分が多いが、有効領域Aに設けられる電極はエッチングする部分が少ないため、エッチングを行う部分の面積が異なることによって目標線幅より実際製造される線幅が広い現象が発生する。
また、開口率の比率(B/A)が80%超の場合は、目標線幅と実際製造される線幅が同一であるが、ベゼル領域の導体線の断線率が急増する。
一実施形態によると、ベゼル領域Bに設けられる電極部220の開口率を有効領域Aに設けられる電極部220の開口率の20%〜80%に設定して、目標線幅と実際製造される線幅の偏差を低減させて、ベゼル領域Bの導体線の断線を防止することができる。
具体的には、導体線のピッチが同一の場合、ベゼル領域Bの導体線の線幅は、有効領域Aの導体線の線幅の100%〜400%であってもよく、有効領域Aの導体線の線幅が0.5μm〜6μmに設定されると、ベゼル領域Bの導体線の線幅は0.5μm〜24μmに設定されることができる。
導体線の線幅が同一の場合、ベゼル領域Bの導体線のピッチは、有効領域Aの導体線のピッチの50%〜100%であってもよい。有効領域Aの導体線のピッチが20μm〜500μmに設定されると、ベゼル領域Bの導体線のピッチは10μm〜500μm に設定されることができる。
なお、線幅とピッチを同時に異ならせて開口率を異ならせることもできる。
一方、有効領域Aとベゼル領域Bの面積は設定によって変更されてもよい。一例として、ベゼル領域Bは、有効領域Aに比べて1%〜5%の面積を有することができる。
図7は、本発明の一実施形態によるタッチパネルを示したものである。図7の実施形態によるタッチパネルを説明するにおいて、図6のタッチパネルと同じ部分についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図7を参照すると、図7のベゼル領域Bは、複数のベゼル領域B1、B2を含んでもよく、具体的には、第1ベゼル領域B1及び第2ベゼル領域B2を含むことができる。図7には具体的に示されていないが、基板210は、軟性印刷回路基板300と接合されて電気的に接続されてもよい。具体的には、基板210のベゼル部240上にはパッド部230と連結される配線パターン及びボンディングパッドが設けられてもよく、ボンディングパッドは、軟性印刷回路基板300と異方性導電フィルム(ACF)を介して電気的に接続されることができる。
第1ベゼル領域B1は、ベゼル領域Bのうち軟性印刷回路基板210と比較的に近い部分を模式化した領域であり、第2ベゼル領域B2は、ベゼル領域Bのうち軟性印刷回路基板210と比較的に遠く離れた部分を模式化した領域である。電極部220の抵抗値は、軟性印刷回路基板210との距離が遠くなるほど、増加する傾向を示し、第1ベゼル領域B1と第2ベゼル領域B2の電極部220が同一の開口率を有する場合、第2ベゼル領域B2の電極部220は、第1ベゼル領域B1の電極部220より抵抗値が高い。
一実施形態によると、第2ベゼル領域B2に設けられる電極部220の開口率を、第1ベゼル領域B1に設けられる電極部220の開口率と異なるように設定して抵抗値を下げることができる。具体的には、第2ベゼル領域B2に設けられる電極部220の開口率は、第1ベゼル領域B1に設けられる電極部220の開口率より低くてもよい。第1ベゼル領域B1に設けられる電極部220より第2ベゼル領域B2に設けられる電極部220の導体線の線幅を厚くするか、ピッチを小さくするか、または線幅とピッチの両方を変更して、第2ベゼル領域B2に設けられる電極部220の抵抗値を下げることができる。
図7では、ベゼル領域Bを「コ」の字状の第1ベゼル領域B1と、「l」の字状の第2ベゼル領域B2に分割したが、その他にも様々な形状に分割することができる。また、図7にはベゼル領域Bが二つのベゼル領域B1、B2に分割されていることが示されているが、その他に三つ以上の領域に分割されてもよい。
図8は、本発明の一実施形態によるタッチパネルを示したものである。図8の実施形態によるタッチパネルを説明するにおいて、図6のタッチパネルと同じ部分についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図8を参照すると、図7の有効領域Aは、複数の有効領域A1、A2を含んでもよい。複数の有効領域A1、A2は、基板210の中心点との距離によって所定の面積を有し、複数の有効領域A1、A2別に異なる開口率を有することができる。このとき、中心点との距離が近い領域は、中心点との距離が遠い領域より高い開口率を有することができる。
具体的には、第1有効領域A1及び第2有効領域A2を含んでもよく、第1有効領域A1及び第2有効領域A2に設けられる電極部220の開口率は異なってもよい。第1有効領域A1に設けられる電極部220の開口率は、第2有効領域A2に設けられる電極部220の開口率より高くてもよい。このとき、第2有効領域A2に設けられる電極部220の開口率は、ベゼル領域Bに設けられる電極部220の開口率より高くてもよい。
基板210の中心点が位置する第1有効領域A1に設けられる電極部220の開口率を、中心点から離れた第2有効領域A2に設けられる電極部220の開口率より高く設定して、有効領域Aの中心部におけるタッチパネルの透明性と導体線の不可視性を上げることができる。
図8では、有効領域Aを四角形の第1有効領域A1及び第2有効領域A2に分割したが、その他にも円形などの様々な形状に分割してもよい。また、図8には、有効領域Aが二つの有効領域A1、A2に分割されていることが示されているが、その他に三つ以上の領域に分割されてもよい。
さらに、有効領域A及びベゼル領域Bを分離することなく、基板210のベゼル領域側(縁)から基板210の中心点に近づくにつれて、開口率を漸進的に高く設定することもできる。このとき、開口率は10%〜99%の範囲で変動されることができ、線幅は0.5μm〜24μm、ピッチは10μm〜500μmの範囲で変動されることができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
210 基板
220 電極部
223 第1電極
226 第2電極
230 パッド部
240 ベゼル部
220 電極部
223 第1電極
226 第2電極
230 パッド部
240 ベゼル部
Claims (25)
- 基板と、
前記基板上に設けられる複数の電極を備える電極部と、を含み、
前記電極部はメッシュ状に形成される複数の導体線からなり、前記電極部は前記基板の複数の領域別に異なる開口率を有する、タッチパネル。 - 前記複数の領域は有効領域及びベゼル領域を含み、
前記有効領域上の前記電極部の開口率は、前記ベゼル領域上の前記電極部の開口率より大きい、請求項1に記載のタッチパネル。 - 前記ベゼル領域の前記電極部の開口率は、前記有効領域の前記電極部の開口率の20%〜80%である、請求項2に記載のタッチパネル。
- 前記電極部の開口率は、前記複数の導体線のピッチ及び線幅の少なくとも1つによって決まる、請求項1から3の何れか1項に記載のタッチパネル。
- 前記ベゼル領域上に設けられる前記電極部の導体線の線幅は、前記有効領域上に設けられる前記電極部の導体線の線幅の100%〜400%である、請求項2に記載のタッチパネル。
- 前記有効領域上に設けられる前記電極部の導体線の線幅は、0.5μm〜6μmである、請求項5に記載のタッチパネル。
- 前記ベゼル領域上に設けられる前記電極部の導体線の線幅は、0.5μm〜24μmである、請求項5または6に記載のタッチパネル。
- 前記ベゼル領域上に設けられる前記電極部の導体線のピッチは、前記有効領域上に設けられる前記電極部の導体線のピッチの50%〜100%である、請求項2に記載のタッチパネル。
- 前記有効領域上に設けられる前記電極部の導体線のピッチは、20μm〜500μmである、請求項8に記載のタッチパネル。
- 前記ベゼル領域上に設けられる前記電極部の導体線のピッチは、10μm〜500μmである、請求項8または9に記載のタッチパネル。
- 前記ベゼル領域の面積は、前記有効領域の面積の1%〜5%である、請求項2に記載のタッチパネル。
- 前記ベゼル領域は少なくとも2つのベゼル領域を含み、前記少なくとも2つのベゼル領域に設けられる電極部の開口率は、前記電極部から検知信号を獲得する軟性印刷回路基板との距離によってそれぞれ決まる、請求項2に記載のタッチパネル。
- 前記少なくとも2つのベゼル領域に設けられる電極部の開口率は、前記軟性印刷回路基板との距離が遠いほど、開口率が低い、請求項12に記載のタッチパネル。
- 前記有効領域は少なくとも2つの有効領域を含み、前記少なくとも2つの有効領域に設けられる電極部の開口率は、前記基板の中心点との距離によってそれぞれ決まる、請求項2に記載のタッチパネル。
- 前記少なくとも2つの有効領域に設けられる電極部の開口率は、前記基板の中心点との距離が近いほど、開口率が高い、請求項14に記載のタッチパネル。
- 前記少なくとも2つの有効領域は、前記基板の中心点との距離によって所定の面積を有する、請求項14または15に記載のタッチパネル。
- 前記複数の導体線は、Ag、Al、Cr、Ni、Mo、Cuのいずれか一つの金属またはAg、Al、Cr、Ni、Mo、Cuの少なくとも2つを含む合金で形成される、請求項1から16の何れか1項に記載のタッチパネル。
- 前記基板は、PET(Polyethylene terephthalate)、PC(polycarbonate)、PES(polyethersulfone)、PI(polyimide)、PMMA(PolymethlymethAcrylate)、COP(Cyclo−Olefin Polymers)、ソーダガラス(Soda glass)、及び強化ガラス(tempered glass)の少なくとも1つにより形成される、請求項1から17の何れか1項に記載のタッチパネル。
- 前記開口率は、前記複数の導体線のピッチ及び線幅に対して、下記数学式を満たす、請求項1から18の何れか1項に記載のタッチパネル。
- 前記複数の電極は、
第1軸方向に延びる複数の第1電極と、
前記第1軸方向と交差する第2軸方向に延びる複数の第2電極と、を含む、請求項1から19の何れか1項に記載のタッチパネル。 - 前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極は、前記基板の同一面または異なる面に形成される、請求項20に記載のタッチパネル。
- 基板と、
前記基板に形成される複数の電極を備える電極部と、を含み、
前記電極部はメッシュ状の導体線からなり、前記導体線は前記基板の縁から中心に近づくほど、開口率が増加する、タッチパネル。 - 前記導体線により形成される複数のメッシュ状の開口率は、10%〜99%の範囲で変動される、請求項22に記載のタッチパネル。
- 前記導体線の線幅は、0.5μm〜24μmの範囲で変動される、請求項22または23に記載のタッチパネル。
- 前記導体線のピッチは、10μm〜500μmの範囲で変動される、請求項22から24の何れか1項に記載のタッチパネル。
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