JP2015052818A

JP2015052818A - タッチパネル

Info

Publication number: JP2015052818A
Application number: JP2013183821A
Authority: JP
Inventors: 浩之星野; Hiroyuki Hoshino
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2015-03-19

Abstract

【課題】各種入力装置に用いられる静電容量方式のタッチパネルに関し、薄型に適したタッチパネルを提供することを目的とする。
【解決手段】並行に配置された複数の第一電極３１Ａ〜３１Ｅと、第一電極３１Ａ〜３１Ｅと所定の角度を有して配置された複数の第二電極４１Ａ〜４１Ｄと、複数の第二電極４１Ａ〜４１Ｄと同方向に延伸し第二電極４１Ａ〜４１Ｄと所定の間隔を空けて配置されたグランド電位のシールド電極４３Ａ〜４３Ｅとを備える。これにより薄型化と検出精度の維持の両立に適するタッチパネル１００を実現しうる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種入力装置の操作に用いられる静電容量方式のタッチパネルに関するものである。

近年、携帯電話やカーナビゲーションシステム等の各種入力装置では、液晶表示素子等の表示装置の表示面に透光性で静電容量式のタッチパネルを装着して、入力装置の様々な機能の切換えを行うものが増えている。このようなタッチパネルでは、複数の透明な第一電極と複数の透明な第二電極の間に電界を発生させるため、第一電極と第二電極にはそれぞれ導電金属製の複数の配線が接続され、この配線を介して、所定の電圧が加えられている。

このような従来のタッチパネルを用いた入力装置について、図７を用いて説明する。なお、構成を判り易くするために、図面は厚さ方向の寸法を拡大して表している。

図７は従来の入力装置２０の断面図であり、同図において、入力装置２０は筐体１と、透明板２と、タッチパネル３と、表示装置４を備えている。

ここで、筐体１の開口部１Ａに透明板２が配置され、透明板２の下方にタッチパネル３を挟んで表示装置４が配置される。

また、タッチパネル３は、カバー層１１と、第一基板層１２と、第二基板層１３を備える。

第一基板層１２は、透光性の第一基板１４と、第一基板１４の上面に配置された複数の第一電極１５を備える。

第一電極１５は第一基板１４の上面にエッチング等で形成されており、等幅の長方形の形状で構成される。

第二基板層１３は、透光性の第二基板１７と、第二基板１７の上面に配置された複数の第二電極１８を備える。

第二電極１８は第二基板１７の上面にエッチング等で形成されており、等幅の長方形の形状で構成される。また、第二電極１８は電界を放出する送信電極として用いられ、第一電極１５は電界を吸収する受信電極として用いられる。

そして、第二基板層１３の上面に第一基板層１２が配置され、第一基板層１２の上面にカバー層１１が配置される。ここで、カバー層１１、第一基板層１２、第二基板層１３は接着剤等で固定される。

このタッチパネル３は、透明板２の下面に固定される。また、表示装置４は液晶ディスプレイ等で、操作者の透明板２上面への操作を促すアイコン等が表示される。

そして、表示装置４の表示に対応して、操作者が透明板２の上面を接触等すると、タッチパネル３で検出される電界が変化して、表示装置４の表示を変化させるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２０１３−３７６８３号公報

しかしながら、上述のタッチパネルでは、表示装置が発する電磁ノイズにより、第一電極で受信する電界が影響を受け、対象物の検出精度が劣化するという課題があった。そのため、第二基板層と表示装置との間に電磁ノイズから防護するためのシールド層を配置する等して対象物の検出精度を確保していたが、タッチパネルが厚くなり易かった。

本発明は、このような課題を解決するものであり、薄型化と検出精度の維持の両立に適したタッチパネルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、複数の第二電極と同方向に延伸し第二電極と所定の間隔を空けて複数の第二電極の間に配置されたグランド電位のシールド電極を備える。

以上のように本発明によれば、複数の第二電極と同方向に延伸し第二電極と所定の間隔を空けて複数の第二電極の間に配置されたグランド電位のシールド電極を備えることで、グランド電極で表示装置が発する電磁ノイズを防護する。これにより、薄型化と検出精度の維持の両立に適したタッチパネルを構成しうる。

本発明の一実施の形態によるタッチパネルの分解斜視図同タッチパネルに用いる第一基板層と第二基板層を組合せた上面図同タッチパネルを用いた入力装置の断面図他の実施の形態によるタッチパネルの分解斜視図同第二基板層の第二電極の拡大図他の実施の形態によるタッチパネルの分解斜視図従来の入力装置の断面図

以下、本発明の一実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。

なお、これらの図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。

図１は本発明の一実施の形態によるタッチパネル１００の分解斜視図である。

タッチパネル１００は、カバー層２１と、第一基板層２２と、第二基板層２３を備える。

ここで、カバー層２１は、略方形で例えば樹脂材料のフィルムの上面にハードコート層を設けて構成される。また、ガラスを材料として構成しても良い。

また、第一基板層２２は、第一の方向Ｄ１に平行に配置された複数の第一電極３１Ａ〜３１Ｅと、第一電極３１Ａ〜３１Ｅに一端が接続された複数の第一配線３２と、第一電極３１Ａ〜３１Ｅと複数の第一配線３２が配置される第一基板３３を備える。

ここで、第一基板３３は略方形で例えば透光性の絶縁樹脂等のフィルムで構成される。或いは、ガラスを材料として構成しても良い。

また、第一電極３１Ａ〜３１Ｅは所定の間隔を空けて、並行に配置される。ここで、第一電極３１Ａ〜３１Ｅは概ね同等の幅で形成される。第一電極３１Ａ〜３１Ｅは全体的には長方形である。なお、第一電極３１Ａ〜３１Ｅの材料は酸化インジウム錫や酸化錫等が適している。

第一配線３２は第一電極３１Ａ〜３１Ｅに一端が接続され、第一電極３１Ａ〜３１Ｅから一本ずつ延出している。この第一配線３２は銀や銅などの導電性の金属を材料とするのが抵抗値を下げる観点から適している。

第二基板層２３は、第二の方向Ｄ２に平行に配置され幅が変化する複数の第二電極４１Ａ〜４１Ｄと、第二電極４１Ａ〜４１Ｄに一端が接続された複数の第二配線４２と、第二電極４１Ａ〜４１Ｄと所定の間隔を空けて配置されたシールド電極４３Ａ〜４３Ｅと、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅに接続された複数の第三配線４４と、第二電極４１Ａ〜４１Ｄと第二配線４２とシールド電極４３Ａ〜４３Ｅと第三配線４４が配置される第二基板４５を備える。なお、第一の方向Ｄ１と第二の方向Ｄ２は平行ではなく所定の角度を備える。この所定の角度は垂直であることが望ましい。

ここで、第二基板４５は略方形で例えば透光性の絶縁樹脂等のフィルムで構成される。或いは、ガラスを材料として構成しても良い。

また、第二電極４１Ａ〜４１Ｄは所定の間隔を空けて、並行に配置される。ここで、第二電極４１Ａ〜４１Ｄは概ね同等の幅で形成される。第二電極４１Ａ〜４１Ｄは全体的には長方形である。なお、第二電極４１Ａ〜４１Ｄの材料は酸化インジウム錫や酸化錫等が適している。

また、複数のシールド電極４３Ａ〜４３Ｅは、第二電極４１Ａ〜４１Ｄに対し、所定の間隔を空けて、第二電極４１Ａ〜４１Ｄと同方向に延伸する。また、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅと第二電極４１Ａ〜４１Ｄは第二基板４５の上面の同じ層に短絡しないように配置される。

ここで、シールド電極４３Ａとシールド電極４３Ｂの間に第二電極４１Ａが配置されており、シールド電極４３Ｂとシールド電極４３Ｃの間に第二電極４１Ｂが配置される。また、シールド電極４３Ｃとシールド電極４３Ｄの間に第二電極４１Ｃが配置されており、シールド電極４３Ｄとシールド電極４３Ｅの間に第二電極４１Ｄが配置される。

また、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅに接続された第三配線４４を介して、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅはグランド電位に接続される。なお、第二電極４１の材料は透光性の酸化インジウム錫や酸化錫等が適している。

第二配線４２は第二電極４１Ａ〜４１Ｄに一端が接続され、それぞれの第二電極４１Ａ〜４１Ｄから一本ずつ延出している。この第二配線４２は銀や銅などの導電性の金属を材料とするのが抵抗値を下げる観点から適している。

シールド電極４３Ａ〜４３Ｅは酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の導電材料が適している。なお、第三配線４４は銀や銅などの導電性の金属を材料とするのが抵抗値を下げる観点から適している。

そして、第一基板層２２は第二基板層２３の上面に接着剤等で固定され、カバー層２１は第一基板層２２の上面に接着剤等で固定される。

図２はタッチパネル１００の上面図である。

第一電極３１Ａ〜３１Ｅと第二電極４１Ａ〜４１Ｄが配置された領域がタッチパネル操作領域６０となる。ここで、第二電極４１Ａ〜４１Ｄが送信電極で第一電極３１Ａ〜３１Ｅが受信電極となる。タッチパネル１００が動作する際には、複数の第二電極４１Ａ〜４１Ｄのうち送信する第二電極４１Ａ〜４１Ｄを一本ずつ切り替えながら送信する。第二電極４１Ａ〜４１Ｄの一本が送信している際に、受信する第一電極３１Ａ〜３１Ｅは一本ずつ切り替えられる。そして、第一電極３１Ａ〜３１Ｅで検出される静電容量からいずれの第一電極３１Ａ〜３１Ｅで静電容量が変化したか検出し、第二の方向Ｄ２での指等の対象物の検出位置を判定する。また、このときいずれの第二電極４１Ａ〜４１Ｄが送信しているかを判定することで第一の方向Ｄ１での指等の対象物の電界を検出することで、第一電極３１Ａ〜３１Ｅ及び第二電極４１Ａ〜４１Ｄが上面視で交差する部分を検出点として、対象物の接触或いは近接を判定する。なお、検出点の間が対象物の検出位置となる場合は近傍の検出点の加重平均を行う等により対象物の検出位置を特定する。

また、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅは第二基板層２３の裏側に配置される液晶ディスプレイ等の表示装置からの電磁ノイズを抑制する。シールド電極４３Ａ〜４３Ｅにより電磁ノイズが抑制されるため、第一電極３１Ａ〜３１Ｅが受信する電界に対する電磁ノイズの影響が抑制され、位置検出精度が向上する。

図３は入力装置１１０の断面図である。同図において、入力装置１１０は、タッチパネル１００と筐体１０１と表示装置１０２を備える。

筐体１０１はタッチパネル操作領域６０の位置に角孔１０１Ａが設けられる。

そして、表示装置１０２は液晶ディスプレイや有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の画像を表示する。この表示装置１０２は、タッチパネル１００の下面に配置されている。

そして、タッチパネル１００の複数の第一電極３１Ａ〜３１Ｅ、第二電極４１Ａ〜４１Ｄ、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅや、表示装置１０２がコネクタやリード線（図示せず）等を介して、入力装置１１０の電子回路（図示せず）に接続される。

そして、第一電極３１Ａ〜３１Ｅと第二電極４１Ａ〜４１Ｄの間の静電容量の変化を電子回路が検出して、指等の対象物のタッチパネル１００への接近或いは接触を判定する。そして対象物の接触位置に応じた入力装置１１０の様々な機能の切換えが行なわれる。

また、図４に示すように、ほぼ等幅の第二電極４１Ａ〜４１Ｄに代えて、線幅が大きく変化する第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄを用いても良い。この第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄの形状について、図５の拡大図を用いて、第二電極１４１Ａを代表として説明する。

ここで、第二電極１４１Ａは、幅が狭い部分（狭幅部１５１）と幅が広い部分（広幅部１５２）が第二の方向Ｄ２に沿って、繰り返され構成される。

狭幅部１５１は第二の方向Ｄ２に沿った長さがＬ２で第二の方向Ｄ２と直交方向の幅がＲ２となり、広幅部１５２は長さがＬ３で幅がＲ３となっている。ここで第一基板層２２と第二基板層１２３を重ねた際には、狭幅部１５１で第一電極３１Ａ〜３１Ｅが重なり、広幅部１５２は隣り合う第一電極３１Ａ〜３１Ｅの間に位置する。

そして、シールド電極１４３Ａ〜１４３Ｅは、第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄと所定の間隔を空け第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄと同じ層でグランド電位と接続可能に配置される。このシールド電極１４３Ａ〜１４３Ｅは、第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄの幅の変化に合わせ、狭幅部１５１に面した部分で広く、広幅部１５２に面した部分で狭くなる。なお、複数の第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄは同じ形状でも良いし異なった形状であっても良い。

また、図６の第一電極２３１Ａ〜２３１Ｅ及び第二電極２４１Ａ〜２４１Ｄのように、電極の形状は複数の菱形を連結した形状であっても良い。この場合、グランド電位に接続されたシールド電極２４３Ａ〜２４３Ｅの形状も配置の容易性から複数の菱形を連結した形状とするのが好ましい。

このように本実施の形態によれば、並行に配置された複数の第一電極３１Ａ〜３１Ｅと、第一電極３１Ａ〜３１Ｅと所定の角度を有して配置された複数の第二電極４１Ａ〜４１Ｄと、複数の第二電極４１Ａ〜４１Ｄと同方向に延伸し第二電極４１Ａ〜４１Ｄと所定の間隔を空けて配置されたグランド電位のシールド電極４３Ａ〜４３Ｅとを備える。シールド電極４３Ａ〜４３Ｅがグランド電位になることで表示装置１０２からの電磁ノイズをシールド電極４３Ａ〜４３Ｅが吸収するため、第一電極３１Ａ〜３１Ｅが受信する電界に対する表示装置１０２からの電磁ノイズの影響が抑制され、対象物の検出精度を維持できる。また、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅは第二電極４１Ａ〜４１Ｄと同方向に延伸し所定の間隔を空けて配置されているため、シールド電極４３Ａ〜４３Ｅを第二電極４１Ａ〜４１Ｄと同じ層に形成でき、タッチパネル１００を薄型に構成できる。

また、第一電極３１Ａ〜３１Ｅと、第二電極４１Ａ〜４１Ｄ及びシールド電極４３Ａ〜４３Ｅが一枚の基板を挟んで配置されている。これにより、必ずしも第二電極４１Ａ〜４１Ｄ及びシールド電極の下方に基板を配置する必要が無くなり、タッチパネル１００を薄型に構成できる。

また、第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄは狭幅部１５１と狭幅部１５１より幅が広い広幅部１５２が交互に配置されて構成され、第一電極３１Ａ〜３１Ｅは狭幅部１５１で第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄと上面視で交差する。第一電極３１Ａ〜３１Ｅは狭幅部１５１で第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄと上面視で交差しているため、第二電極１４１Ａ〜１４１Ｄから送出された電界が第一電極３１Ａ〜３１Ｅの上方に放射されやすくなり、薄型に適した構成としうる。

本発明によるタッチパネルは、薄型化と検出精度の維持の両立に適するという有利な効果を有し、主に各種入力装置用として有用である。

２１カバー層
２２第一基板層
２３、１２３第二基板層
３１Ａ〜３１Ｅ、２３１Ａ〜２３１Ｅ第一電極
３２第一配線
３３第一基板
４１Ａ〜４１Ｄ、１４１Ａ〜１４１Ｄ、２４１Ａ〜２４１Ｄ第二電極
４２第二配線
４３Ａ〜４３Ｅ、１４３Ａ〜１４３Ｅ、２４３Ａ〜２４３Ｅシールド電極
４４第三配線
４５第二基板
６０タッチパネル操作領域
１００タッチパネル
１０１筐体
１０１Ａ角孔
１０２表示装置
１１０入力装置
１５１狭幅部
１５２広幅部

Claims

並行に配置された複数の第一電極と、前記第一電極と所定の角度を有して配置された複数の第二電極と、複数の前記第二電極と同方向に延伸し第二電極と所定の間隔を空けて複数の前記第二電極の間に配置されたグランド電位のシールド電極とを備えるタッチパネル。
前記第二電極及び前記シールド電極は同じ層に配置され、前記第二電極及び前記シールド電極は前記第一電極と一枚の基板を挟んで配置される請求項１記載のタッチパネル。
前記第二電極は狭幅部と前記狭幅部より幅が広い広幅部が交互に配置されて構成され、前記第一電極は前記狭幅部で前記第二電極と上面視で交差する請求項１記載のタッチパネル。