JP3221634U - 静電容量式タッチガラス構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高い光透過率均一性を有し、視認性を向上させた静電容量式タッチガラス構造を提供する。【解決手段】ガラス基板の表面上に形成された第１感知層、絶縁層、第２感知層および信号導線層を含む。第１および第２感知層は、金属メッシュを金属酸化物導電膜に電気的に接合して形成され、複数の感知層のそれぞれは、互いに分離配置された複数の感知トレース２１および間隔トレース２２を備える。各感知トレースの一端の金属酸化物導電膜材料から延びるオーバーラップ点は、信号導線層に接続する。各間隔トレース上の導電材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域に分割される。絶縁層は、第１および第２の感知層の中央に配置され、互いに接着されて分離される。第１及び第２感知層上の感知トレースは互いに直交配置され、共同で静電容量式感知ユニットマトリックスを形成する。【選択図】図５

Description

本考案は、透明タッチガラス構造に関し、より詳細には、光学特性を向上させることができる透明静電容量式タッチガラス構造に関する。

従来の透明静電容量式タッチガラスは、通常、透明インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）導電膜を使用し、静電容量式タッチセンサーを製造するのである。透明ＩＴＯ導電膜上に複数の静電容量感知電極とその信号導路とをスクライブすることによってタッチ感知回路パターンを形成する。そのため、ＩＴＯ導電膜上には、導電材料を保持する電極部と、導電材料を除去した中空部とが形成される。電極部と中空部とでは光透過率(Transmittance)が異なるため、ＩＴＯ導電膜を透過する光が不均一になる。この結果は、人間の目が観察するとき、特にそれがスクリーンの前で使用されるとき、明らかなパターンまたはテクスチャーをもたらし、スクリーン画像の歪みおよびぼけを引き起こすであろう。したがって、従来の透明静電容量式タッチガラス構造は、不均一な光屈折のためにパターンまたはテクスチャーを干渉する問題があり、これは克服すべきである。さらに、近年、電子製品の精密化の傾向に伴って、タッチセンサー上のタッチ感知電極および信号導線のサイズ仕様もますます小さくなっている。しかしながら、小型化されたＩＴＯ感知電極および信号導線は高インピーダンス値を生成し、送信信号の減衰を引き起こし、これは信号送信には不利である。特に大規模タッチパネルの用途では、ＩＴＯ導電膜の導電性はニーズを満たすことができなかった。

本考案の主な目的は、スクリーンの前での使用に適し、スクリーン表示画像の干渉を改善し、スクリーン画像の視認性を確実にすることができる、高い光透過率均一性を有する静電容量式タッチガラス構造を提供することである。さらに、タッチ信号感知層の導電性を向上させることができ、大規模透明容量性タッチガラス構造の設計および応用にとって有益である。

上記の目的を達成するために、本考案によって提供される静電容量式タッチガラス構造は、ガラス基板の表面上に順に第１感知層、絶縁層、第２感知層および信号導線層を形成する。ガラス基板の表面の周縁領域には不透明なカラーフレームが配置され、カラーフレームはガラス基板上に、周辺部分に枠形状の遮蔽領域を画定し、中央部分に可視領域を画定する。第１感知層は、金属メッシュ（Ｍｅｔａｌ Ｍｅｓｈ）を金属酸化物導電膜に電気的に接続することにより形成され、ガラス基板の可視領域に配置され、第１方向に沿って複数の第１感知トレースを有する。そして、２つの第１感知トレースの間に第１間隔トレースを互いに絶縁して設置されている。第１間隔トレースの導電材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域に分割されている。さらに、第１オーバーラップ点が複数の第１感知トレースの一方の端部に設けられる。第１オーバーラップ点は、金属酸化物導電膜を遮蔽領域まで外側に延ばすことによって形成される。第２感知層は、金属メッシュを金属酸化物導電膜に電気的に接続することによって形成され、可視領域の範囲でガラス基板上に配置され、第２方向に沿って配置された複数の第２感知トレースを有する。そして、第２間隔トレースが２つの第２感知トレースの間に配置されて互いに絶縁されている。第２間隔トレースの導電材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域に分割されている。さらに、複数の第２感知トレースの一端には第２オーバーラップ点が形成され、第２オーバーラップ点は金属酸化物導電膜を遮蔽領域の外側に延ばすことによって形成される。信号導線層は、遮蔽領域の範囲内に配置され、複数の第１信号伝送線と複数の第２信号伝送線とを有する。それぞれの第１信号伝送線は第１オーバーラップ点に電気的に接続され、第１信号伝送線の端部は第１信号出力接点に電気的に接続されている。それぞれの第２信号伝送線は第２オーバーラップ点に電気的に接続され、第２信号伝送線は第２信号出力接点に電気的に接続されている。絶縁層は、第１感知層と第２感知層との間に配置されて互いに絶縁する。第１方向は第２方向と直交しており、複数の第１感知トレースと複数の第２感知トレースは互いに直交して配置されて共同で静電容量感知ユニットマトリックスを形成している。

特に、ガラス基板は、ケイ酸ナトリウムカルシウムガラス、ホウケイ酸ナトリウムガラス、鉛結晶ガラス、ケイ酸アルミニウムガラス、低鉄ガラスなどの高光透過率ガラス材料であり得るが、実施される範囲は上記の材料に限定されない。カラーフレームは、インクまたはフォトレジストから選択された絶縁材料から形成された薄膜層であるが、実施の範囲は前述の材料に限定されない。

特に、金属酸化物導電膜の材料は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛アルミニウム（ＡＺＯ）、またはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）などから選択されるが、実施の範囲は上記の材料に限定されない。

特に、金属メッシュは、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケル、または前述の材料の合金から選択される高導電性ナノスケール金属ワイヤでできている。しかしながら、実施の範囲は上記の材料に限定されない。

特に、信号導線層は低抵抗電線材料であり、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケルまたはこれらの材料の合金、あるいは銀ペースト印刷ラインなどであるが、実施の範囲はこれらの材料に限定されない。

特に、絶縁層の材料は、固体光学フィルムまたは液体光学樹脂などから選択されるが、実施の範囲は上記の材料に限定されない。

特に、絶縁体の小領域の形状は、六角形、三角形、長方形、台形、細長い形、多角形、円形または他の幾何学的領域から選択されるが、実施の範囲は上記の形状に限定されない。

本考案の他の機能および技術的特徴をさらに明らかにするため、本明細書の記載を読んだ後に当業者によって実施されるであろう。

本考案は画面表示画像を乱すという問題を効果的に改善することができ、ノイズ静電容量値を減少させて優れた電気的特性を得ることができる。また、感知層の導電性を改善するだけでなく、大規模透明静電容量タッチセンサーの設計と応用を増加させ、感知層の破損または故障の発生による信号伝送損失（OPEN）現象をさけることができる。

本考案の積層アーキテクチャの簡略図である。 本考案の正面図である。 本考案の背面図である。 本考案の第一感知層の平面図である。 図４のＡ部の拡大図である。 第１感知層の金属酸化物導電膜の平面図を示す図４のＡ部の拡大図である。 第１感知層の金属メッシュの平面図を示す図４のＡ部の拡大図である。 図５のＢ-Ｂ断面線の断面図である。 本考案の第２感知層の平面図である。 図９のＣ部拡大圖である。

添付の図面に記載されているように、本考案の好ましい実施形態に従った静電容量性タッチガラス構造が説明されている。図１から図３に示すように、静電容量式タッチガラス構造は、ガラス基板１０、第１感知層２０、絶縁層３０、第２感知層４０、および信号導線層５０を含む。ガラス基板１０は、機械的強度に優れた高透過率ガラス板であり、例えば屈折率（ＲＩ）が１．５程度のソーダライムシリケートガラスが選択される。ガラス基板１０の表面の周縁領域には、不透明なカラーフレーム１１が設けられており、カラーフレーム１１は絶縁材料からなる薄膜層である。絶縁材料は、インクまたはフォトレジストなどの材料から選択することができ、印刷またはコーティングなどの技術的手段を実行することによってガラス基板１０の表面に絶縁材料を配置することができるが、これに限定されない。カラーフレーム１１は、ガラス基板１０上の中央部に可視領域１１ａ、周辺部に枠状の遮蔽領域１１ｂを画定するためのものである。

図４から図８までに示すように、第１感知層２０は、金属酸化物導電膜ＴＣと金属メッシュＭＭとを電気的に接続することにより形成されている。金属酸化物導電膜ＴＣはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの高透過率導電材料からなる。金属メッシュＭＭは、ナノ銀線や銅線などの縦横に延びる複数の金属細線からなり、千鳥状に配置されて中空率９５％以上の高光透過率のメッシュ面を形成し、高導電率と低インピーダンス特性を持っている。第１感知層２０は、ガラス基板１０上の可視領域１１ａの範囲に配置され、複数列のＹ軸感知トレース２１とＹ軸間隔トレース２２とを含む。Ｙ軸間隔トレース２２は、２列のＹ軸感知トレース２１の間に配置され、それによってＹ軸感知トレース２１は互いに分離して絶縁するように配置されている。Ｙ軸感知トレース２１は、Ｙ軸方向に沿って直列に配置された複数の菱形のＹ軸静電容量感知ユニット２１ａからなる。図５および図８に示すように、第１オーバーラップ点２１ｂは、Ｙ軸感知トレース２１の各列の上端部に設けられている。第１オーバーラップ点２１ｂは、第１感知層２０の金属酸化物導電膜ＴＣをガラス基板１０上の第１感知層２０の上端部から遮蔽領域１１ｂまで延在することにより形成されている。また、Y軸間隔トレース２２上の導電材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域２２ａに分割されている。絶縁小領域２２ａは間隔２２ｂで互いに絶縁されており、間隔２２ｂの幅は５０μｍ未満であり、深さは導電材料を完全に遮断するように設定されている。絶縁小領域２２ａの形状は任意に選択され、例えば六角形または他の幾何学的形状領域の１つまたは１つ以上で形成される。

図９および図１０に示すように、第２感知層４０は第１感知層２０と実質的に同じであり、第２感知層４０も金属酸化物導電膜ＴＣによって金属メッシュＭＭに電気的に接続されて構成される。金属酸化物導電膜ＴＣは高光透過率のＩＴＯであり、金属メッシュＭＭは中空率９５％以上のナノスケールの金属細線織り合わせメッシュ面である。第２感知層４０は、ガラス基板１０上の可視領域１１ａの範囲内に配置され、複数列のＸ軸感知トレース４１とＸ軸間隔トレース４２とを含む。Ｘ軸間隔トレース４２とＸ軸感知トレース４１は互いに絶縁するように設置され、Ｘ軸感知トレース４１は、Ｘ軸方向に沿って直列に配置された複数の菱形のＸ軸静電容量感知ユニット４１ａからなる。Ｘ軸感知トレース４１の各列の前端部には、第２オーバーラップ点４１ｂが設けられ、第２オーバーラップ点４１ｂは、第２感知層４０の金属酸化物導電膜ＴＣからガラス基板１０の遮蔽領域１１ｂまで延びて形成されている。さらに、 X軸間隔トレース４２上の金属酸化物導電膜ＴＣ材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域に分割されている。絶縁小領域の形状は任意に選択され、例えば六角形または他の幾何学的領域のうちの１つまたは１つ以上で形成される。

絶縁層３０の材料は、固体光学フィルム（ＯＣＡ）または液体光学樹脂（ＯＣＲ）のうちの１つであり得る。第１感知層２０と第２感知層４０とは、絶縁層３０によって互いに接着され、絶縁的に配置されてもよい。図２及び図３に示すように、２つの感知層２０、４０が絶縁層３０によって接着結合されると、Ｙ軸とＸ軸感知トレース２１、４１とは直交し、Ｙ軸とＸ軸の静電容量感知ユニット２１ａ、４１ａは、千鳥状の相補的パターンで配置されて、共同で菱形の格子状の静電容量感知ユニットマトリックスを形成する。

図１及び図２に示すように、信号導線層５０は、銅、アルミニウム、モリブデン等の低インピーダンス率の導線材である。信号導線層５０は、ガラス基板１０の遮蔽領域１１ｂ内に配置され、複数のＹ軸信号伝送線５１と複数のＸ軸信号伝送線５２とを含む。各Ｙ軸信号伝送線５１は、Ｙ軸感知トレース２１の第１オーバーラップ点２１ｂに電気的に接続することができ、Ｙ軸信号伝送線５１は、Ｙ軸信号出力接点５１ａに電気的に接続されている。各Ｘ軸信号伝送線５２は、Ｘ軸感知トレース４１の第２オーバーラップ点４１ｂに電気的に接続することができ、Ｘ軸信号伝送線５２の端部はＸ軸信号出力接点５２ａに電気的に接続される。Ｙ軸およびＸ軸信号出力接点５１ａ、５２ａは、演算のためにタッチ信号を信号処理回路（図示せず）に伝送するために信号ケーブル（図示せず）に電気的に接続することができる。

本考案によれば、Ｙ軸及びＸ軸間隔トレース２２、４２上の導電材料を互いに接続されていない複数の小絶縁領域に分割することにより、また、金属メッシュの薄い透明層を配置することにより、可視領域１１ａにおける第１および第２感知層２０、４０の平坦性および光透過率の均一性を向上させることができ、画面表示画像を乱すという問題を効果的に改善することができる。さらに、Ｙ軸およびＸ軸間隔トレース２２、４２の導電性材料を小さな領域に分割する手段は、ノイズ静電容量値を減少させて優れた電気的特性を得ることができる。感知層材料は、金属メッシュと電気的に重なる金属酸化物導電膜からなる。それは感知層の導電性を改善するだけでなく、大規模透明静電容量タッチセンサーの設計と応用を増加させ、感知層の破損または故障の発生による信号伝送損失（OPEN）現象をさけることができる。

１０ ガラス基板
１１ カラーフレーム
１１ａ 可視領域
１１ｂ 遮蔽領域
２０ 第１感知層
２１ Y軸感知トレース
２１a Y軸静電容量感知ユニット
２１b 第１オーバーラップ点
２２ Y軸間隔トレース
２２ａ 絶縁小領域
２２ｂ 間隔
３０ 絶縁層
４０ 第２感知層
４１ X軸感知トレース
４１ａ X軸静電容量感知ユニット
４１ｂ 第２オーバーラップ点
４２ X軸間隔トレース
５０ 信号導線層
５１ Y軸信号伝送線
５１a Y軸信号出力接点
５１b 第２静電容量信号オーバーラップ点
５２ X軸信号伝送線
５２ａ Ｘ軸信号出力接点

Claims (7)

1. 一種の静電容量式タッチガラス構造であり、ガラス基板と、第１感知層と、第２感知層と、信号導線層と、絶縁層とを含み、
   前記ガラス基板は、主面の周縁領域にはカラーフレームが設けられており、前記カラーフレームは前記ガラス基板の中央部に可視領域を画定し、周縁部に枠状の遮光領域を画定しており、
   前記第１感知層は、金属メッシュを金属酸化物導電膜に電気的に接続することによって形成され、前記第１感知層は前記ガラス基板上に配置され、第１方向に沿って配置された複数の第１感知トレースは可視領域内に形成され、そして、第１間隔トレースが２つの前記第１感知トレースの間に配置されて互いに絶縁され、前記第１間隔トレースの導電性材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域に分割され、また、複数の第１感知トレースの一端には、第１オーバーラップ点が設けられており、前記第１オーバーラップ点は金属酸化物導電膜を遮蔽領域まで外側に延ばして形成され、
   前記第２感知層は金属メッシュを金属酸化物導電膜に電気的に接続することによって形成され、前記第２感知層は前記可視領域の範囲内に配置され、第２方向に沿って配置された複数の第２感知トレースを有し、そして、２つの前記第２感知トレースの間に第２間隔トレースが配置されて互いに絶縁され、前記第２間隔トレースの導電材料は、互いに接続されていない複数の絶縁小領域に分割され、第２オーバーラップ点は、複数の前記第２感知トレースの一端に設けられ、前記第２オーバーラップ点は、金属酸化物導電膜を前記遮蔽領域まで外側に延ばして形成され、
   前記信号導線層は前記遮蔽領域の範囲内に配置され、前記信号導線層は、複数の第１信号伝送線と複数の第２信号伝送線とを含み、各前記第１信号伝送線は、それぞれ前記第１オーバーラップ点に電気的に接続され、そして、前記第１信号伝送線の端部は、第１信号出力接点に電気的に接続され、各前記第２信号伝送線は前記第２オーバーラップ点に電気的に接続され、前記第２信号伝送線は第２信号出力接点に電気的に接続され、
   前記絶縁層は、前記第１感知層と第２感知層との間に配置され、互いに絶縁し、前記第１方向は前記第２方向と直交し、複数の前記第１感知トレースと複数の前記第２感知トレースは互いに直交して配置されて静電容量感知ユニットマトリックスを形成することを特徴とする、静電容量式タッチガラス構造。
2. 前記金属酸化物導電膜の材料は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、亜鉛アルミニウム酸化物、アンチモン錫酸化物またはポリエチレンジオキシチオフェンから選択され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ガラス構造。
3. 前記金属メッシュは高導電性のナノスケール金属細線からなり、前記ナノスケール金属細線の材料は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケル、またはこれらの材料の合金のうちの一つから選択され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ガラス構造。
4. 前記信号導線層の材料は、金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケルまたはこれらの材料の合金、あるいは銀ペースト印刷ラインから選択され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ガラス構造。
5. 前記カラーフレームは、絶縁材料で形成された薄膜層であり、前記絶縁材料はインクまたはフォトレジストから選択され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ガラス構造。
6. 前記絶縁層の材料は、固体光学フィルムまたは液体光学樹脂から選択され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ガラス構造。
7. 前記絶縁小領域の形状は、六角形、三角形、長方形、台形、細長い形、多角形、および円形から選択され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ガラス構造。

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