JP2017068735A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】表示画面（ビュー・エリア）内で、機器自体あるいは照明光のＯＦＦ時であっても機器自体あるいは照明光のＯＦＦ時であっても常時表示され、ユーザーに視覚〜認識されることが必要な（あるいは、望ましい）固定情報を表示することが可能なタッチパネルとそれを搭載した表示装置を提供する。
【解決手段】少なくともベースフィルムの片面に直交座標を規定するｘ方向の電極配線パターン，ｙ方向の電極配線パターンの何れかが形成されてなる投影型静電容量方式タッチパネルにおいて、前記配線パターンの線幅，配線密度，配線の色相，配線の反射率の少なくとも何れかを制御することにより、特定の固定情報を表示する構成であることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は表示装置に用いられるタッチパネルに関し、詳細には、表示画面（ビュー・エリア）に、各種の固定情報（ロゴマーク，メーカー名，機種名，その他）が、機器電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず常時表示される機能を持つタッチパネルに関する。

近年、携帯電話や、携帯情報端末、カーナビゲーションシステムを始め、さまざまな電子機器の操作部にタッチパネルが採用されている。タッチパネルは、液晶パネルや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ-Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）などの表示デバイスの表示画面上に、指などの接触位置を検出可能な位置入力装置を貼り合わせて構成される。タッチパネルの方式としては、抵抗膜式，静電容量式，光学式，超音波式に大別されるが、それぞれメリット／デメリットがあるため用途に応じて使い分けられている。静電容量式には、更に、表面型と投影型とがある。投影型静電容量式タッチパネルは、Ｘ方向及びＹ方向にグリッド上に配列された複数の電極を備え、マルチタッチが可能であり、現在急速に普及しつつある。

一般的には、タッチパネルでは、表示画面（ビュー・エリア）における機器による表示を損なうこと，表示の邪魔となることを避け、配線パターン（電極）が見えない様にするための各種工夫が施される。
ＩＴＯなどの透明電極を採用することもその一つであり、透明電極に替えて金属ワイヤ，銀塩インキなどにより配線パターンを構成する場合、反射率の高い配線パターンのギラツキを抑えるために、配線パターン表面を低反射処理することも行われている。

一方、表示機器では、ロゴマーク，メーカー名，機種名を本体に表示する場合が多く、一般に表示画面（ビュー・エリア）の周辺で固定された情報として表示される。（特許文献１参照）

国際公開第２０１３／０３５２７６号

機器によっては、時々刻々移り変わる映像表示の妨げにならず、表示画面（ビュー・エリア）内であっても周辺と同様に取り扱って差し障りのない場合もある。
また、用途によっては、液晶やＥＬにより表示される可変情報以上に、フェイルセーフあるいはフールプルーフの目的で常時表示しておき、ユーザーへの注意喚起を促す状態の維持が望ましい類の表示も存在する。（電源ＯＮ／ＯＦＦや非常停止ボタンなどの基本性能では特に必要である。）

本発明は、表示画面（ビュー・エリア）内で常時表示され、ユーザーに視覚〜認識されることが必要な（あるいは、望ましい）固定情報を、配線パターンを利用して形成〜表示することが可能なタッチパネル（タッチセンサー，タッチパッド：以下、それらは同義語として用いる）とそれを搭載した表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るタッチパネルは、
少なくともベースフィルムの片面に直交座標を規定するｘ方向の電極配線パターン，ｙ方向の電極配線パターンの何れかが形成されてなる投影型静電容量方式タッチパネルにおいて、前記配線パターンの線幅，配線密度，配線の色相，配線の反射率の少なくとも何れかを制御することにより、特定の固定情報を表示する構成であることを特徴とする。

各種の固定情報としては、表示機器のメーカー名，機種名，ロゴマーク，ＯＮ／ＯＦＦ表示などが例示される。
また、固定情報の形成手法として、電源ＯＦＦ時でも認識される配線パターン自体による表示以外にも、電源ＯＮ時に液晶，ＥＬの表示画素との関係により発生するモアレ現象を利用した模様であっても、何れの場合であっても本発明の主旨を逸脱するものではない。
さらに、本発明による固定情報の表示を実現するタッチパネルの種類としては、投影型静電容量方式タッチパネルに限らず、抵抗膜方式，投影型静電容量方式，電磁誘導方式など、電極パターンを具備する各種形態のポインティングデバイスが採用される。

表示画面（ビュー・エリア）内で、機器自体あるいは照明光のＯＦＦ時であっても表示される固定情報がユーザーに常に視覚されることにより、固定情報自体による視覚効果が奏されるだけでなく、固定情報がフェイルセーフ目的の表示であると、例えば、ＯＦＦ操作による緊急停止など、障害が発生した場合の安全側への制御が迅速に対処可能となる。
また、本発明のタッチパネルでは、照明光（液晶パネルのバックライトなど）が不要なタイプの液晶表示としての適用が可能であり、透過型液晶表示のバックライトをＯＦＦにして反射型液晶表示としての使用も可能となり、省電力への寄与が可能となる。

タッチパネル用電極パターンの一例を示す説明図。 タッチパネル用電極パターンの一例を示す説明図。 図１，図２の組み合わせにより構成されるメッシュパターンを示す説明図。 タッチパネルの配線パターン内に、特定の固定情報を混在させた一例を示す説明図。 配線パターンの変更により、固定情報を表示する一手法を示す説明図。 配線パターンの変更により、固定情報を表示する一手法を示す説明図。 タッチパネルを反射型液晶表示装置に適用する状態を示す要部の概要説明図。

以下に、本発明の実施の形態に係るタッチパネルの製造方法及びそれを搭載してなる表示装置について図面を参照して説明する。
図１〜３は、ＩＴＯなどの透明電極に替えて、金属ワイヤ，銀塩インキなどにより配線パターンを構成した（以下、メタルワイヤと称することもある）、既存のタッチパネルにおける配線パターンの一例を示す説明図である。

タッチパネルは、１つの第１電極と複数の第２電極の各々との間における静電容量の変化が検出されて、タッチパネルの操作面における指やスタイラスペンなどの導体の位置が検出される。第１電極や第２電極を形成する材料には、電極ごとの抵抗値を下げるために、銀や銅等の金属細線（メタルワイヤ）が用いられている。

タッチパネルを構成する複数の電極の各々は、静電容量の変化を検出するための導電性に加えて、タッチパネルの操作面に像を表示する上での光透過性が求められている。
第１・第２電極が共にメッシュ（網目）からなる帯を構成単位とする場合、それらが重なり合うことにより、第１・第２電極が一致しないと、平面視で金属線の占める面積が増え、光透過性の低下を招くこともあるが、本発明では、第１・第２電極が共にメッシュ構造であることを積極的に否定するものではない。

本出願人は、第１・第２電極が重なり合うことにより、全体として平面視で矩形を構成単位とするメッシュ（網目）が構成されるように、第１・第２電極のパターンを分解して設計した各種パターンを提案している（例えば、国際公開第２０１４／１１５８３２号）。
第１・第２電極のパターンの形成にあたっては、同一の透明基材（ベースフィルム）の表裏面に形成した構成でも、別々の透明基材（ベースフィルム）のそれぞれ片面に形成したものを組み合わせる構成であっても、何れも採用可能である。前者（ＧＦ２と称する）の場合、表裏の第１・第２電極のパターンのアライメントは予め確実にした上でパターニングされるため、後々アライメントずれの問題は生じないこと、後者（ＧＦＦと称する）に比較して構成部材（ベースフィルム，接着剤）が少なく、コスト面での優位性を持つが、本発明では、ＧＦＦ構成について積極的に否定するものではない。
以下、前記公報による電極パターンを例示して説明する。

図１に示されるドライブ電極（第１電極）４０が並列したパターンと、図２に示されるセンシング電極（第２電極）５０が並列したパターンとを組み合わせることにより、図３に示される矩形（一辺αの正方形）を構成単位とするメッシュパターンが構成される。
図３では、図１のパターン（黒で図示される４０）上に図２のパターン（白で図示される５０）が重ね合わされ、全体として平面視で矩形を構成単位とするメッシュ（網目）が構成されており、５本の主電極線がセットとなって並列される分の幅を持つ帯形状の各電極が、隙間Ｓｓ，Ｓｄで隔てられた３行×３列の直交座標が形成されている。

第１電極からなるパターンと第２電極からなるパターンは、それぞれが右下がり／右上がりの長方形の閉空間部分を備えており、それら自体が網目の粗いメッシュ要素である。
図１〜３に示すパターン設計によれば、複数の第１主電極線の各々と、複数の第２主電極線の各々とは、第１電極が延びる方向である第１方向、および、第２電極が延びる方向である第２方向と交差する方向に沿って延びる。相互に隣り合う２本の第１主電極線と、相互に隣り合う２本の第２主電極線とによって区画される四角形状のパターンは、透明誘電体層の表面から見て、第１方向、および、第２方向と交差する方向に沿って並ぶ。それゆえに、マトリックス状に並べられた複数の画素（図示していないが、図３で、垂直／水平方向にマトリクス配置される）上にタッチパネルが重ねられるとき、透明誘電体層の表面から見て、複数の画素の各々が並ぶ方向は、上記四角形状のパターンが並ぶ方向に交差する。結果として、第１電極と第２電極とによって形成されるパターンには、複数の画素の各々を区画する格子状のパターンと斜めに交差する複数の四角形状のパターンが含まれる。そのため、タッチパネルの備える複数の電極線に起因した干渉縞の発生が抑えられる。

図３に示されるメッシュパターンは、既存の使用方法では、メタルワイヤ表面を着色（黒化）するなどして、ユーザーに視認されにくい様に処理が施される。
本発明では、メッシュパターン（あるいは、画素との相互作用により）に、特定の固定情報を表示してユーザーに意図的に視覚される様に設計変更が施される。

図４は、メッシュパターンの一部の線幅を太くすることにより、文字「ＯＮ」「ＯＦＦ」を表示した状態を示す説明図である。
タッチパネルの表示画面（ビュー・エリア）右下エリアにおける配線を局所的に太くパターニング（実線で示す）し、それ以外の点線部とは一見して相違が明らかとなり、文字「ＯＮ」「ＯＦＦ」を常時明確に視認できる様になっている。
文字表現にあたっては、配線パターンの一部の線幅を太くする以外の手法では、
・配線パターンの一部の線幅を細くする
・配線密度を濃くして、濃淡によりパターンを表示する。
・配線の色相を変える。例えば、配線の視認性を低下させる目的での黒化処理を施した周囲の箇所と、異なる黒化度（あるいは、全く別の色で）で着色処理する。
・配線の反射率を制御する。例えば、配線の視認性を低下させる目的での黒化処理を施さず、意図的にパターン状にギラつかせる。
以上が例示され、それらを単独あるいは併用することが、本発明に包含される。

図５は、配線幅を局所的に変更する状態を示す説明図であり、同図（ａ）は局所的に配線幅を太くする（例えば、３μｍ幅→１０μｍ幅）場合、同図（ｂ）は局所的に配線幅を細くする（例えば、１０μｍ幅→３ｍ幅）状態を示す。
図６は、配線の色相を変える状態を示す配線の断面説明図である。同図に示す５段階の配線表面への着色処理に応じて、視覚される色相の濃度が（左から右にかけて、濃く見える様に）変化する。固定情報の見え易さ（識別度合い）に応じて適宜選択されるが、配線表面の反射光のギラツキによる認識の度合いは無処理の場合が最も高い。

固定情報としての文字「ＯＦＦ」のある図４の右下箇所は、表示機器による可変情報の表示が妨げられており、常時「ＯＦＦ」が示されており、透過型液晶表示装置のバックライトのＯＮ／ＯＦＦに関わらず、常時視覚可能となっている。ただし、バックライトの光量が大きいと、ＬＣＤパネル（あるいは、ＥＬ素子の発光）により表示される可変情報の表示光が強く、固定情報は視覚可能ではあるが、隠蔽されて見えづらい。バックライトをＯＦＦにした場合、可変情報の表示が消え、周囲はベタ状態になり、固定情報は目立ちやすくなる。
文字「ＯＦＦ」を構成するメタルワイヤ（右端の２本目〜１２本目／下端の３本目〜７本目）にタッチした場合、対応するノードの座標でのタッチとして検出され、電源ＯＦＦの信号が機器に伝えられ、非常停止ボタンとして機能する。

固定情報としての文字「ＯＮ」のある図４の左下箇所は、表示機器による可変情報の表示が妨げられており、常時「ＯＮ」が示されており、透過型液晶表示装置のバックライトのＯＮ／ＯＦＦに関わらず、常時視覚可能となっている。バックライト（ＥＬ発光）のＯＮ／ＯＦＦに応じて、文字「ＯＮ」が見え隠れする点は、上記の通りである。
例えば、非常停止状態からの解除を図り、文字「ＯＮ」を構成するメタルワイヤ（左端の２本目〜１６本目／下端の３本目〜７本目）にタッチした場合、対応するノードの座標でのタッチとして検出され、電源ＯＮの信号が機器に伝えられる。
固定情報は、機器の動作指示を意味する表示ではなく、メーカー名，機器名，機種名，その他マークなど、視覚されるためだけの表示であっても良い。

タッチパネルの配線パターン内に混在させる特定の固定情報は、表示機器の電源ＯＮ／ＯＦＦだけでなく、ＬＣＤ，ＥＬなど機器の表示する可変情報に応じても見え易さが変動する。
図４に示す様に配線パターンが水平（ｘ方向＝０°）／垂直（ｙ方向＝９０°）に延びる格子線から構成される矩形メッシュであり、表示機器（ＬＣＤ，ＥＬ）の画素配列が水平／垂直なマトリクス構造であると、配線間隔／画素配列の周期性に起因したモアレ現象に基づく新たなパターンを生じることもある。図３では、メッシュパターンを傾斜させて（−３０°，６０°に延びる２方向の線分からなる）前記モアレ現象の発生を低減させる様に設計改良を図っている。

表示機器とタッチパネルとの相互作用によるモアレ画像を生成する手段としては、以下の２つが考えられる。
・配線間隔／画素配列の周期性に起因したモアレが強く視覚されて発生する様に意図的に配線パターンの設計変更を試みる。
・表示機器（ＬＣＤ，ＥＬ）が特定の幾何学模様（市松，カラーチャート，格子模様など）を表示した場合に、モアレが強く視覚されて発生する様に意図的に配線パターンの設計変更を試みる。

バックライトを有さない（あるいは、バックライト光源がＯＦＦ状態）反射型液晶表示装置では、液晶パネルの背面（反観察者側）に配置された反射板により、周辺光（室内照明光などの外光）を反射した後、液晶パネルで規定されるパターンに応じた表示光として観察者側に出射する省電力な構成である。
本発明によるタッチパネルを反射型液晶表示装置に適用する場合、上記のようなモアレ画像を生成する手段としては、液晶パネルでの画素配列のみならず、反射板に施された表面処理により、タッチパネルに形成された固定情報を強調・変調することも考えられる。

図７は、タッチパネルを反射型液晶表示装置に適用する状態を示す要部の概要説明図である。
同図左側に示すように、タッチパネルの断面図（上），液晶パネル（詳細な図示は省略）とその背面に配置される反射板を供えるＬＣＤ（下），とを積層一体化する。
タッチパネルは、基材フィルムの片面（上側＝センシング側）に、ｙ方向に延びｘ方向に並列する配線パターンが形成され、基材フィルムの他面（下側＝ドライブ側）に、ｘ方向に延びｙ方向に並列する配線パターンが形成され、直交する上下のストライプの組合せにより、矩形格子を単位形状とするメッシュパターンが構成される。（ｘ＝水平，ｙ＝垂直）同図に示される配線パターンは、ワイヤ（Ｃｕ製の細線）のストライプが並列された単純な構成であり、ワイヤ４本をセット（端部の電極で接続）にして１ノードとしており、上下（センシング側／ドライブ側）の組合せにより、ｙ軸の座標を規定する６ノードの電極線，ｘ軸の座標を規定する７ノードの電極線の行列が規定される。
本発明では、表示画面（ビュー・エリア）内の行列の特定箇所に、固定情報（同図では、●▲■の記号）が表示される様にメタルワイヤに適宜な処理が施される。

反射型液晶表示装置用ＬＣＤでは、装置に入射する周辺光を反射表示光として生成するための反射板が液晶パネルの背面に必要である。
本発明では、一般に全面に渡って一様な色相，反射率，反射方向を呈する反射板の特定箇所（固定情報の表示箇所）に表面処理を施し、タッチパネルに形成された固定情報を強調・変調する。
前記表面処理の手法としては、着色，反射率の変調，反射方向の制御が挙げられ、機械的に凹凸（エンボス）形成，塗布・成膜などが適宜選択される。

４０ ドライブ電極（第１電極）
５０ センシング電極（第２電極）
Ｓｓ，Ｓｄ 隙間

Claims (3)

1. 少なくともベースフィルムの片面に、直交座標を規定するｘ方向の電極配線パターン，ｙ方向の電極配線パターンの何れかが形成され、全体として平面視で矩形を構成単位とするメッシュが構成される配線パターンを有する投影型静電容量方式タッチパネルにおいて、
   前記配線パターンの線幅，配線密度，配線の色相，配線の反射率の少なくとも何れかを制御することにより、特定の固定情報を表示する構成であることを特徴とするタッチパネル。
2. 固定情報としては、表示機器のメーカー名，機種名，ロゴマークなどの文字・絵柄である請求項１記載のタッチパネル。
3. 印加電圧に応じて入射光を変調する液晶パネルと、その背面に配置され変調された入射光を反射して前記液晶パネル側に出射する反射板と、全体として平面視で矩形を構成単位とするメッシュが構成される配線パターンを有する投影型静電容量方式タッチパネルを備えた反射型液晶表示装置であって、
   前記タッチパネルは、配線パターンの線幅，配線密度，配線の色相，配線の反射率の少なくとも何れかを制御することにより、特定の固定情報を表示する構成であり、
   前記反射板は、タッチパネルによる前記固定情報の表示を強調するように、反射面の色相，反射率，反射方向の何れかが制御される表面処理が施された構成であることを特徴とする反射型液晶表示装置。