JP5036913B1 - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー表示パネルの表側に配置されるタッチパネルの絶縁層が、カラー表示の際にちらつきを生じさせる現象を防止しやすい入力装置を提供する。
【解決手段】 Ｘ方向に配列する透光性の電極層１３ａ，１３ａを導通させるブリッジ配線層１５が設けられ、Ｙ方向に連続する電極層１２ａ，１２ａとブリッジ配線層１５を絶縁する透光性の絶縁層１４が形成されている。絶縁層１４のそれぞれの縁部１４ａ，１４ｂが、カラー表示パネルのカラーフィルタに設けられたサブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの辺に対して傾いて形成されている。よって、サブピクセルを通過した光によって絶縁層１４の縁部１４ａ，１４ｂがちらつく現象を防止しやすくなる。
【選択図】図５

Description

本発明は、透光性の基板の表面に、透光性の第１の電極層と、ブリッジ配線層で接続された透光性の第２の電極層とが設けられた入力装置に係り、特に、第１の電極層とブリッジ配線層とを絶縁する絶縁層が、背部からカラー表示光が与えられたときに目立ちにくい構造とした入力装置に関する。

特許文献１と特許文献２に、指の接近を検知してその操作位置を検知する静電容量型のタッチパネルが開示されている。

このタッチパネルは、基板の同一面にＸ方向に延びる電極パターンと、Ｙ方向に延びる電極パターンとが形成されている。Ｙ方向に延びる電極パターンは、Ｙ方向に配列する菱形形状の電極単位と、隣り合う電極単位どうしを接続する接続配線とを有している。Ｘ方向に延びる電極パターンは、前記接続配線を挟んで分離されてＸ方向に配列する電極単位を有している。前記接続配線の上に絶縁層が形成され、Ｘ方向に配列する電極単位を導通させるブリッジ配線が、絶縁層の表面に形成されている。

このタッチパネルは、Ｘ方向に延びる複数の電極パターンと、Ｙ方向に延びる複数の電極パターンに順番に駆動電力が与えられる。導電体で且つ接地電位に近い指がいずれかの電極単位に接近すると、電極単位間の静電容量に加えて指と電極単位間に静電容量が形成されて、電極パターンに流れる電流などが変化する。

この変化を検知することで、電極パターンが配列しているＸ−Ｙ座標面においてどの位置に指が接近しているかが検知される。

特開２０１０−２７１７９６号公報 国際公開ＷＯ２０１０／０２９９７９号公報

携帯用機器などでは、前記タッチパネルの基板と電極パターンならびに絶縁層が透光性材料で形成されて、タッチパネルがカラー液晶パネルの表面に設置される。

カラー液晶パネルは、その内部または外表面にカラーフィルタを有している。カラーフィルタは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色のサブピクセルが１組となって映像の色彩が表現される。一般的なカラーフィルタは、それぞれの色のサブピクセルが長方形であり、Ｘ方向とＹ方向へ規則的に配列されている。このＸ方向とＹ方向は、タッチパネルの電極パターンの延びる方向と一致している。

特許文献１と特許文献２に記載されたタッチパネルは、ブリッジ配線を絶縁している絶縁層が四角形であり、それぞれの絶縁層がＸ方向と平行な縁部ならびにＹ方向と平行な縁部を有している。絶縁層の縁部がこのような形状であると、絶縁層の縁部がカラーフィルタのサブピクセルの配列方向と同じであることに起因して、カラー表示光が与えられたときに絶縁層の縁部によって光のちらつきが発生することがある。特に、カラー液晶パネルから三原色のいずれかの単色の表示光が与えられると、絶縁層の部分で色にちらつきが発生しやすくなる。

前記特許文献２の図１４に記載されているタッチパネルは、電極パターンの電極単位間を導通させるブリッジ配線と、これを絶縁する絶縁層の双方が、Ｘ方向ならびにＹ方向に対して斜めに延びている。このタッチパネルは、互いに導通されて隣り合う電極単位がＸ方向とＹ方向に配列しておらず、それぞれの電極単位が、互い違いに斜めに配列している。そのために、斜めに延びるブリッジ配線に合わせて絶縁層が斜めに向けたパターンで形成されているものである。

特許文献２の図１４に記載されているタッチパネルは、本来はＸ座標上の同じ位置においてＹ方向へ向けて直線上に配列されるべき電極単位が、直線上に位置せずに、Ｘ方向の異なる位置に配置されている。同様に、本来はＹ座標上の同じ位置においてＸ方向へ向けて直線上に配列されるべき電極単位が、直線上に位置せずに、Ｙ方向において異なる位置に配置されている。そのため、電極層がＸ方向とＹ方向の双方に配列している一般的なタッチパネルとは駆動方法や検知方法が相違するものとなり汎用性に乏しい。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、第１の電極層と第２の電極層が、互いに直交するＸ方向とＹ方向に配列されている汎用性のある入力装置において、カラー表示光が与えられたときに、ブリッジ配線層を絶縁する絶縁層の存在を目立ちにくくした入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、直交する第１の方向と第２の方向の双方に向けて３色のサブピクセルが規則的に配列している表示パネルの表面に設置される入力装置であって、
透光性の基板の同一表面に、透光性の第１の電極層と、透光性の第２の電極層とが設けられ、前記第１の電極層が、第１の方向に向けて配列する複数の第１の主電極部と、第１の主電極部を連結する複数の連結部とを有し、前記第２の電極層が、前記連結部を挟んで、第２の方向へ向けて配列する複数の第２の主電極部を有しており、
前記連結部を覆う透光性の絶縁層と、前記絶縁層の上に形成されて隣り合う第２の主電極部間を導通させるブリッジ配線層とが設けられ、
前記絶縁層が正方形または長方形に形成され、前記絶縁層の第１の縁部が第２の方向に対して１５〜３０度の範囲で傾いており、前記ブリッジ配線層が第２の方向と平行に延びていることを特徴とするものである。

本発明の入力装置は、前記表示パネルが前記サブピクセルを有するカラーフィルタを備えており、カラーフィルタが、前記表示パネルの内部または外表面に設けられているものである。

本発明は、前記サブピクセルが長方形であり、その長辺が第１の方向または第２の方向と平行に向けられている。

本発明の入力装置は、第１の電極層とブリッジ配線層とを絶縁する絶縁層の縁部が、Ｘ方向とＹ方向の双方に対して斜めに向けられている。背部にカラー表示光を与える表示パネルが配置されたときに、カラーフィルタのサブピクセルの縁部と絶縁層の縁部とが平行でなくなり、カラー表示光によって絶縁層の存在が目立ちにくくなり、絶縁層の部分で光がちらつく現象を防止しやすくなる。

本発明の実施の形態の入力装置を示す分解斜視図、 本発明の入力装置の構造を示す断面図、 電極層の配列パターンを示す説明図、 図３をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図の拡大図、 本発明の実施の形態において、カラーフィルタのサブピクセルの配列と絶縁層との相対位置関係を示す平面図、 比較例において、カラーフィルタのサブピクセルの配列と絶縁層との相対位置関係を示す平面図、 本発明の実施の形態の電極層のパターンと絶縁層との関係を示す平面図、 （Ａ）（Ｂ）は、電極層のパターンと参考例の絶縁層との関係を示す平面図 電極層のパターンと参考例の絶縁層との関係を示す平面図 （Ａ）（Ｂ）は、電極層のパターンと参考例の絶縁層との関係を示す平面図 （Ａ）（Ｂ）は、電極層のパターンと参考例の絶縁層との関係を示す平面図

図１と図２に示す入力装置１は、タッチパネル１０と表示パネル２０とが一体化されたものである。ただし本発明の入力装置１は、表示パネル２０と組み合わされる目的のためにタッチパネル１０のみで流通するものが含まれる。図１と図２では、Ｘ方向が入力装置１の横方向でＹ方向が入力装置１の縦方向である。Ｙ方向が第１の方向でＸ方向が第２の方向である。

入力装置１を構成するタッチパネル１０は、１枚の透光性の基板１１の入力側に向けられている表面１１ａに、第１の電極層１２と第２の電極層１３が形成されている。本明細書での透光性とは、純粋な透明に限られず、例えば全光線透過率が８０％以上のものが好ましく含まれる。

基板１１は、可撓性のフィルム状材料から構成されており、例えばＰＥＴフィルムが用いられる。第１の電極層１２と第２の電極層１３は、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の透光性の導電材料で構成されている。

図３に示すように、第１の電極層１２は、四角形状または菱形形状の複数の第１の主電極部１２ａを有している。複数の第１の主電極部１２ａは、Ｙ方向に向けて直線的に配列し、Ｙ方向に隣り合う第１の主電極部１２ａが連結部１２ｂによって連結されている。第１の主電極部１２ａと連結部１２ｂは、同じ導電材料で一体に形成されている。

第２の電極層１３は、複数の第２の主電極部１３ａを有している。第２の主電極部１３ａは、第１の主電極部１２ａと同じ形状で同じ面積に形成されている。第２の主電極部１３ａは、第１の電極層１２の連結部１２ｂを挟むように互いに独立して形成されており、それぞれがＸ方向に向けて直線的に配列している。

ＰＥＴ等の透光性の基板１１の表面１１ａにＩＴＯなどの透明導電材料の膜が０．０１〜０．０５μｍの膜厚でスパッタ法や蒸着法で積層された材料を使用し、透明導電材料の層をエッチングすることで、第１の電極層１２と第２の電極層１３が同時にパターン形成される。図７に、第１の電極層１２の第１の主電極部１２ａならびに連結部１２ｂの具体的なパターン形状の一部と、第２の電極層１３の第２の主電極部１３ａのパターン形状の一部が示されている。

図３と図４に示すように、第１の電極層１２のそれぞれの連結部１２ｂの上に絶縁層１４が形成されている。絶縁層１４はノボラック樹脂などの透光性の有機絶縁材料で形成されている。基板１１の表面１１ａに第１の電極層１２と第２の電極層１３が形成された後に、フォトリソグラフ法などによって、連結部１２ｂの表面に絶縁層１４が所定の形状で形成される。

前記絶縁層１４の表面にブリッジ配線層１５が形成されて、連結部１２ｂを挟んでＸ方向に隣接する第２の主電極部１３ａどうしが導通させられる。ブリッジ配線層１５は、ＩＴＯ／ＣｕＮｉやＩＴＯ／Ｎｉの積層導電層、ＩＴＯ／ＡｕまたはＩＴＯ／Ａｕ合金との積層導電層、ＩＴＯ／ＣｕＮｉ／ＩＴＯ、ＩＴＯ／Ａｕ／ＩＴＯ、ＩＴＯ／Ａｕ合金／ＩＴＯなどの積層導電層で形成される。ブリッジ配線層１５は、目視しにくいように細く且つ薄く形成される。前記絶縁層１４の上に薄い膜厚の導電層を形成し、選択性のエッチングを行うことで、ブリッジ配線層１５が形成される。

図３に示すように、連結部１２ｂによってＹ方向に連結されている第１の電極層１２の一部は、それぞれの縦列ごとにＹ引出電極層１６となって検知領域の外側に引き出されている。図１に示すように、基板１１の縁部に複数の第１のランド部１７が形成されており、それぞれのＹ引出電極層１６が第１のランド部１７に個別に接続されている。ブリッジ配線層１５でＸ方向に連結されている第２の電極層１３の一部は、それぞれの横列ごとにＸ引出電極層１８となって検知領域の外側に引き出されており、それぞれが図１に示す第２のランド部１９に個別に接続されている。

図１と図２に示すように、タッチパネル１０の基板１１の表面１１ａは、カバー層２で覆われている。カバー層２は、ポリカーボネートなどの透光性樹脂やガラス板で形成されている。カバー層２とタッチパネル１０は、透光性の光学粘着層（ＯＣＡ）を介して接着されている。

タッチパネル１０は、第１の電極層１２と第２の電極層１３との間に静電容量が形成されているが、入力操作によってカバー層２の表面に指を接触させると、第１の主電極部１２ａまたは第２の主電極部１３ａと指との間の静電容量が付加されて、静電容量の合計値が変化する。

第１の電極層１２に対して各列ごとに順番に駆動電力を印加し、全ての第２の電極層１３から検出される電流値を計測することで、複数の第１の主電極部１２ａのどれが指に最も接近しているかを算出できる。また、第２の電極層１３に対して各列ごとに順番に駆動電力を印加し、全ての第１の電極層１２から検出される電流値を計測することで、複数の第２の主電極部１３ａのどれが最も指に接近しているかを算出できる。この検出動作によって、カバー層２の表面において指が接触している操作箇所のＸ−Ｙ座標上の位置を特定できる。

図１と図３に示すタッチパネル１０は、第１の電極層１２を構成する第１の主電極部１２ａが、Ｙ方向に直線的な列を成して配列し、第２の電極層１３を構成する第２の主電極部１２ｂが、Ｘ方向に直線的な列を成して配列している。よって、第１の電極層１２に順番に駆動電力を印加して第２の電極層１３の電流を監視し、第２の電極層１３に順番に駆動電力を印加して第１の電極層１２の電流を監視することにより、カバー層２に指が触れた位置のＸ−Ｙ座標上の位置を、汎用的な手法で比較的容易に演算しやすい。

図１と図２に示すように、タッチパネル１０の背部にＰＥＴなどの背部フィルム３が透光性の光学粘着層（ＯＣＡ）を介して接着されている。背部フィルム３の上下のいずれかの表面にＩＴＯ層４が全面的に設けられ、ＩＴＯ層が接地電位に設定されている。このＩＴＯ層４によって、背部の表示パネル２０の駆動信号の影響を低減させて、タッチパネル１０の検知動作を安定させることができる。

図２の断面図に示される表示パネル２０はカラー液晶パネルである。表示パネル２０は、バックライト用の導光層２１を有している。ＬＥＤなどの光源から発せられた光は導光層２１からその上の層に与えられる。導光層２１の上に、偏光フィルタ２２、下側ガラス基板２３、下側透明電極２４、配向層２５が順に積層されている。その上に液晶層２６を介して、配向層２７、上側透明電極２８、カラーフィルタ２９、上側ガラス基板３１、偏光フィルタ３２が順に配置されている。

図５は、カラーフィルタ２９を構成しているサブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂを示している。サブピクセル３５Ｒは赤色層、サブピクセル３５Ｇは緑色層、サブピクセル３５Ｂは青色層である。３色のサブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂは全て同じ形状と同じ面積を有しており、短辺がＸ方向と平行に向けられ長辺がＹ方向と平行に向けられた長方形状である。図５に示すように、３色のサブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂが１組となって、各組が、Ｘ方向とＹ方向に直線的な列を成して配列されている。

表示パネル２０の下側透明電極２４と上側透明電極２８とに駆動電力が与えられ、それぞれのサブピクセルに対応する液晶画素の光の透過量が制御されて、加法混合方式でカラー表示が行われる。

なおカラーフィルタ２９は、表示パネル２０の上側ガラス基板３１よりも上方の外表面に設けられていてもよい。

表示パネル２０から発せられるカラー表示光は、背部フィルム３とタッチパネル１０およびカバー層２を透過して前方へ送られて、操作者にカラー画像が与えられる。タッチパネル１０の複数箇所に絶縁層１４とブリッジ配線層１５が設けられているが、ブリッジ配線層１５は、なるべく薄く細く形成され、操作者が目視したときにブリッジ配線層１５が目立たないように設計されている。

絶縁層１４は、第１の電極層１２の連結部１２ｂとブリッジ配線層１５との絶縁を確保するためにある程度広い面積で形成することが必要である。そこで、本発明の実施の形態の入力装置１では、図５と図７に示すように、絶縁層１４を４辺を有する多角形である正方形とし、互いに直交する辺を形成する縁部１４ａと縁部１４ｂを、サブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの配列方向であるＸ−Ｙ軸に対して傾くように形成している。

図６は比較例を示している。比較例では、図５の実施の形態と同じ寸法で同じ正方形の絶縁層１４が形成されているが、絶縁層１４の２つの辺を形成する縁部１４ａと縁部１４ｂが、それぞれＸ軸とＹ軸と平行な向きに形成されている。

図６に示す比較例では、表示パネル２０からタッチパネル１０にカラー表示光が与えられると、絶縁層１４の縁部が光るように反応し、操作者に与えられるカラー画像の中に多数のちらつきが目視されることがある。特に、三原色のいずれかの単色の画像を表示する領域において前記ちらつきが目視されやすい。

その理由は、長方形のサブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの長辺と、絶縁層１４の縁部１４ｂとが平行であるため、Ｙ方向に長い領域のサブピクセルから発せられる同じ色相が同じ縁部１４ｂに集中しやすいこと、ならびに、図４に示すようにやや曲面形状となっている縁部１４ｂのレンズ効果により、三原色のサブピクセルから発せられる同じ色相の色が強調されやすいことが要因であると予測される。

これに対し、図５に示すように、絶縁層１４の縁部１４ａ，１４ｂが、サブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの長辺を横切るように斜めに形成されていると、同じ色相の色が縁部１４ｂに集中することが起こりにくくなり、その結果、カラー画像を表示する領域、特に三原色の単色が表示される領域にちらつきが発生しにくくなる。

図５と図７に示すように、絶縁層１４が正方形のパターンである場合に、縁部１４ａのＸ軸に対する傾き角度と、縁部１４ｂのＹ軸に対する傾き角度が１５〜３０度の間であることが好ましい。この傾向は、絶縁層１４が長方形であっても同じである。

図８以下は、絶縁層のパターンの参考例を示す説明図である。

図８（Ａ）に示す絶縁層１４Ａは、図５と図７に示したのと同じ正方形の絶縁層１４を、２つの縁部１４ａ，１４ｂがＸ軸とＹ軸に対して４５度の角度で傾くように形成したものである。図８（Ｂ）に示す絶縁層１４Ｂは、図８（Ａ）に示す絶縁層１４ＡのＸ軸の幅寸法をＹ軸の幅寸法よりも短くした菱形形状またはダイヤモンド形状である。図８（Ａ）（Ｂ）に示す絶縁層１４Ａ，１４Ｂは、全ての縁部がサブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの辺、特に長辺と平行でないため、図５と図７に示した実施の形態と同様に、絶縁層１４を通過するカラー表示光の中に発生するちらつきを防止しやすい。

図９に示す参考例では、絶縁層１４Ｃが多角形である６角形であり、４つの縁部が、サブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの辺に対して傾いている。図１０（Ａ）に示す絶縁層１４Ｄと図１０（Ｂ）に示す絶縁層１４Ｅは、多角形である８角形である。絶縁層１４Ｄ，１４Ｅは、全ての縁部が、サブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの辺に対して傾いて形成されている。よって、絶縁層１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅも、カラー表示光のちらつきを防止しやすい。

図１１（Ａ）に示す絶縁層１４Ｆは真円形であり、図１１（Ｂ）に示す絶縁層１４Ｇは楕円形または長円形である。絶縁層１４Ｆ，１４Ｇは、その縁部が、サブピクセル３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂの辺と平行にはならないため、カラー表示光のちらつきを防止しやすい。

また、絶縁層のパターン形状としては、Ｘ方向とＹ方向の双方に対して傾いて延びる直線上の縁部と、曲線状の縁部とが組み合わされた形状であってもよい。

１ 入力装置
２ カバー層
１０ タッチパネル
１１ 基板
１２ 第１の電極層
１２ａ 第１の主電極部
１２ｂ 連結部
１３ 第２の電極層
１３ａ 第２の主電極部
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇ 絶縁層
１４ａ，１４ｂ 縁部
１５ ブリッジ配線層
２０ 表示パネル
３５Ｒ，３５Ｇ，３５Ｂ サブピクセル

Claims (4)

1. 直交する第１の方向と第２の方向の双方に向けて３色のサブピクセルが規則的に配列している表示パネルの表面に設置される入力装置であって、
   透光性の基板の同一表面に、透光性の第１の電極層と、透光性の第２の電極層とが設けられ、前記第１の電極層が、第１の方向に向けて配列する複数の第１の主電極部と、第１の主電極部を連結する複数の連結部とを有し、前記第２の電極層が、前記連結部を挟んで、第２の方向へ向けて配列する複数の第２の主電極部を有しており、
   前記連結部を覆う透光性の絶縁層と、前記絶縁層の上に形成されて隣り合う第２の主電極部間を導通させるブリッジ配線層とが設けられ、
   前記絶縁層が正方形または長方形に形成され、前記絶縁層の第１の縁部が第２の方向に対して１５〜３０度の範囲で傾いており、前記ブリッジ配線層が第２の方向と平行に延びていることを特徴とする入力装置。
2. 前記ブリッジ配線層が、前記絶縁層の第２の縁部を横断して前記絶縁層の外側へ延びて、前記第２の主電極部に接続されている請求項１記載の入力装置。
3. 前記表示パネルが前記サブピクセルを有するカラーフィルタを備えており、カラーフィルタが、前記表示パネルの内部または外表面に設けられている請求項１または２記載の入力装置。
4. 前記サブピクセルが長方形であり、その長辺が第１の方向または第２の方向と平行に向けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。

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