JP5199913B2 - 静電容量タッチパネル - Google Patents

Description

本発明はタッチパネルに関し、特に表示パネルに組み込まれた静電容量タッチパネルに関する。

ＰＤＡ、手のひらサイズのＰＣ、情報機器などの大抵の電子機器は、タッチ表示パネルを有する。タッチ表示パネルは、レンズと、表示パネルと、及び、前記レンズと表示パネルの間に配置されたタッチパネルとから構成されている。従来技術においては、レンズとタッチパネルは、別々に異なる基板上に形成される。それらの基板は、通常はガラス基板である。そしてレンズとタッチパネルは重ねられてタッチモジュールを形成する。タッチモジュールはさらに、表示パネルと重ねられて貼り付けられ、タッチ表示パネルを形成する。ユーザは、彼又は彼女の指、又はタッチペンで、タッチ表示パネルに表示された対象物を触れて、情報の入力又は操作を行うことができる。

図６を参照されたい。図６は、従来のタッチ表示パネルの断面図である。図６で示されているように、従来技術においては、タッチパネル6は、表示パネル2bとレンズ5の間に配置されている。ブラック層51は、レンズ5の下面の外周部に設けられている。ブラック層51は、タッチパネル6の上面の外周部に貼り付けられている。図６に示すように、ブラック層51とタッチパネル6の間に接着層4cがある。従来のタッチパネル6には、ガラス基板61の上面に導電層が形成されている。導電層は、少なくとも下部の透明導電層62と上部の透明導電層65を含む。導電層は、限定するものではないが、インジウム鈴酸化物(ＩＴＯ)を含んでよい。上部の透明導電層65と下部の透明導電層62の間に透明絶縁層64が形成されている。上部の透明導電層65と下部の透明導電層62の外周部には、それぞれ信号を伝送するためにメタルトレース63が形成されている。ブラック層51は、メタルトレース63を覆い隠すように配置され、メタルトレース63はレンズ5の上から見たとき露出されず、レンズ5の外観を美化している。（窒化ケイ素、二酸化ケイ素などのような）絶縁物質からなる透明な保護膜66が、上部透明導電層65の上方に形成され、上部導電層65が擦られ損傷を受けるのを防いでいる。タッチパネル6に触れられた位置の座標は、透明導電層62,65と人体間に発生する静電容量に相当する誘起電流の検出に従って得られる。

表示パネル2bは、上部ガラス基板22bと下部ガラス基板26bとの間に液晶層24bを設けることによって形成した液晶パネル(ＬＣＤ)を含んでもよい。上部偏光板21bが、上部ガラス基板22bの表面(上部表面)に設けられ、透明導電層23bが、液晶層24bと、上部ガラス基板22bの底面(底部表面)との間に設けられている。下部偏光板27bが、下部ガラス基板26bの底面に設けられている。別の透明導電層25bが、液晶層24bと、下部ガラス基板26bの底面との間に設けられている。上部ガラス基板22bと透明導電層23bは、上部ガラス電極基板を形成する。下部ガラス基板26bと透明導電層25bとが、下部ガラス電極基板を形成する。表示パネル2bとタッチパネル6は、それらの間に配置された接着層4bとともに積層されている。

図６に示されているように、液晶層24bは上部ガラス電極基板と下部ガラス電極基板に挟装されている。上部ガラス電極基板と下部ガラス電極基板間の電場によって駆動されて、液晶層24bに含まれる液晶分子は、ねじられ、光源からの光を通過させるか否かを決める。さらに、液晶表示部は、上部ガラス基板22bに対してカラーフィルタを使用して色彩に富む画像を表示する。そしてユーザは、レンズ5の表面から画像を見ることができる。次に、画像によって伝えられる指示に適合してレンズ5に触れることによって、操作を行う又は情報を入力することができる。

上述したように、従来技術では、レンズ5とタッチパネル6は、別々に個別にガラス基板上に形成され、タッチパネルのガラス基板61は、図６では個別に示されている。別々に個別に製造された後、レンズ5とタッチパネル6は、積層される。レンズ5と、タッチパネル6のガラス基板61の各々は、同じガラス物質であり、タッチパネルの製造ではガラス物質の消費量を増加させている。さらに、組み立て工程は大変複雑で、時間がかかり、積層工程中に不良品が発生し易い。さらにレンズとタッチパネルの両方ともガラス基板を採用しているので、タッチ表示パネルの厚さを減らすのは難しい。

上記を考慮すると、上記欠点を排除できる静電容量タッチパネルに対するニーズがある。

本発明の目的の１つは、低コストの、高い歩留まり率の、簡単化された組み立て工程の一体に形成された静電容量タッチパネルを提供することである。

本発明の別の目的は、一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネルを提供することである。

一体に形成される静電容量タッチパネルの例示的実施形態が開示される。静電容量タッチパネルは、第１表面と第２表面を有する単一(singular)のレンズ基板と、マスク層と、前記単一レンズ基板と一体に結合されたセンス回路とを含む。前記単一レンズ基板、前記マスク層、前記センス回路は一体に形成される。

一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネルの例示的実施形態が開示される。この静電容量タッチパネルは、物理的触覚入力を受ける表面、及び底面をもつ単一のレンズ基板と、マスク層と、センス回路とを含むものである。前記マスク層と前記センス回路は前記単一レンズ基板の底面に一体に形成される。

前述の一般的説明と以下の詳細説明は例示的でかつ説明のためだけのものであり、請求の範囲に記載された本発明について制限するものではないことを理解されるべきである。

本発明の静電容量タッチパネルを備える電子機器を示す斜視図である。 本発明の例示的実施形態による静電容量タッチパネルを含むタッチ表示パネルの断面図である。 本発明の例示的実施形態による静電容量タッチパネルを含むタッチ表示パネルの断面図である。 本発明の例示的実施形態による静電容量タッチパネルを含むタッチ表示パネルの断面図である。 本発明の例示的実施形態による静電容量タッチパネルを含むタッチ表示パネルの断面図である。 従来技術によるタッチ表示パネルの断面図である。

図１は、本発明の一体に形成された静電容量タッチパネル1を有する電子機器を示す斜視図である。静電容量タッチパネル1は、図１に示すように、電子機器のシェル3に取り付けられる。図２は、本発明の１つの例示的実施形態による、表示パネル2上に配置された静電容量タッチパネル1を示す断面図である。本発明において、静電容量タッチパネル1は、単一基板11と、マスク層12と、センス回路13とを含む。単一基板11、マスク層12及びセンス回路13は一体に形成される。従って、一体に形成される静電容量タッチパネル1用に、他の基板を採用する必要はない。本タッチパネルの組み立てにおいては、従来のタッチモジュールにおいて必要となるラミネート処理を行う必要はない。詳細は以下に説明される。

単一基板11は、ガラス物質からなり、単一レンズ基板を形成することができる。単一基板11としてはその他に、プラスチック材で構成し、限定するものではないが、ゴムとエボナイトを含んでよい。単一基板11は、物理的触覚入力を受ける表面111と、単一基板11の底面112とを含む。

マスク層12は、単一基板11の底面112上に一体形成されてよく、マスク層12は、ブラックレジスト又は他の不透明なコーティング層とすることができる。平滑層15は、図２に示されているように、単一基板11の片側に設けられている。本発明による製造工程においては、平滑層15は、マスク層12の下面が滑らかになるように、そこに成長させるセンス回路13がより平坦になるように、設けられる。従って、タッチパネル1の最終製品の歩留まり率を、向上させることができる。平滑層15は、透明な有機又は無機の物質によって形成されてよい。平滑層15は、本発明では任意選択であることに留意されたい。図２に示す構造は例示のためのみである。

図２に示されているように、センス回路13の一部はマスク層12の底面上に延びている。従って、単一基板11の上から見ると、センス回路13のその部分は、マスク層12によって“覆い隠されている”ように見える。センス回路13の露出した部分、即ち、マスク層12の下には延びていない、センス回路13の部分は、センシング領域14を形成する。

センシング領域14の有効範囲は、図２と図３に明示されているエリアを含む。センシング領域14においては、センス回路13は、マスク層12の底面上には延びていないが、平滑層15の下面上には延びている。本発明の１つの例示的実施形態に従うと、単一基板11の底面上にシールド層16を設けることができ、マスク層はその上に延びている。シールド層16はノイズ信号を防ぐことができる。

センス回路13はコーティング、露光、現像、エッチングによって形成してよい。例示的実施形態の１つにおいては、センス回路13は導電性電極131を含む。センス回路13は、さらに図２に示すようにメタルトレース132を含むことができる。メタルトレース132は、導電性電極131の表面に配置できる。図３を参照されたい。図３は、本発明の別の例示的実施形態による静電容量タッチパネルを含むタッチ表示パネルの断面図である。図３に示すように、メタルトレース133が、導電性電極131の底面上に配置されている。図２に示す実施形態のメタルトレース132と、図３に示す実施形態のメタルトレース133は、両方とも単一基板11の上から見ると、マスク層12によって“覆い隠されている”。単一基板11の上から見ると、メタルトレース132と133は露出していないので、単一基板11の外観は改善される。

導電性電極131は、通常（インジウム鈴酸化物（ＩＴＯ）のような）透明な導電物質によって形成されている。（図２に示すような）保護膜17が、センス回路13の下面上にコーティングされている。一体に形成された静電容量タッチパネル1と、表示パネル2の外周部との間に、接着層4が設けられている。図２に示すような１つの例示的実施形態では、接着層4は、保護層17と表示パネル2の間に設けられ、一方、例えば図３に示すように、他の実施形態では、保護層17は除外してよく、接着層4は、センス回路13と表示パネル2の間に直接に配置されている。

本発明によると、単一基板11の表面111は、物理的触覚入力を受けると、単一基板11の表面111が受けた物理的触覚入力によって静電容量効果が引き起こされるので、センシング領域14の導電性電極131が、タッチされた位置に対応する容量センス信号を出力する。容量センス信号は、メタルトレース132又は133に沿って、プロセッサ（図示せず）に転送され、タッチされた位置の座標の検出・算出が行われる。

本発明においては、タッチパネルの範囲内で、レンズとセンス回路は同じ単一基板を共有し、一体に形成される。このようにして、従来、レンズとタッチパネル用に別々に使用される基板を削減することができる。従って、従来のタッチパネル製造におけるボンディング・ラミネート工程を簡単化できる。タッチパネルの製造の費用及び時間を削減でき、且つ、タッチパネルはスリム型デザインにすることができる。

図４は、本発明の別の実施形態による、表示パネル2a上に取り付けられた静電容量タッチパネル1aを示す断面図である。静電容量タッチパネル1aは、単一レンズ基板11aと、マスク層12aと、第１のセンス回路13aと、絶縁層18aと、第２のセンス回路19aとを含む。本発明によると、前記静電容量タッチパネル1aの、単一レンズ基板11a、マスク層12a、第１のセンス回路13a、絶縁層18a、第２のセンス回路19aは、一体に形成される。

単一レンズ基板11aは別の透明物質によって形成されてよい。単一レンズ基板11aは、物理的触覚入力を受け入れる表面111aと、底面112aとを含む。

マスク層12aは、単一レンズ基板11aの底面112a上に設けられている。マスク層12aは、ブラックの樹脂又は他の不透明なコーティング材によって形成してよい。

第１センス回路13aは、単一レンズ基板11aとマスク層12a上に延びている。本発明の例示的実施形態のいくつかに於いては、単一レンズ基板11a上に、透明な、有機又は無機材質によって形成されている平滑層15aが設けられており、その上に延びている第１センス回路は、より平坦になっている。平滑層15aは、本発明においては、任意選択であり、別の実施形態においては、除外してよいことに留意されたい。図４に示すように、第１センス回路13aの一部は、マスク層12aの底面上に延びており、従って、単一レンズ基板11aの上から見ると、第１センス回路13aのその部分は、マスク層12aに“覆い隠されている”ように見える。第１センス回路13aの露出した部分、即ち、マスク層12aの下には延びていない、第１センス回路の部分が、センシング領域14aを形成する。物理的触覚入力が、表面111aによって受け取られると、それに応じて、第１センス回路13aは、第１の軸方向のセンス信号を出力し、第２のセンス回路19aは、第２の軸方向のセンス信号を出力することができる。

絶縁層18aが設けられ、第１センス回路13aと第２センス回路19aとを絶縁する。２つのセンス回路13aと19aは、互いに直交している。従って、絶縁層18aは、電気的に第１センス回路13aと第２センス回路19aを絶縁するのに使用される。絶縁層18aは、２つのセンス回路間に全体的に配置してもよいし、又は、交差エリアに於ける第１センス回路13aと第２センス回路19aの接触を防ぐいくつかのエリアのみに配置してもよい。

本発明の例示的実施形態によると、単一レンズ基板11aの底面上にシールド層16aを設けることができ、その上にさらにマスク層12aを延びている。シールド層16aは、ノイズ信号の防止を提供することができる。いくつかの例示的実施形態に於いては、シールド層16aの幅は、マスク層12aの幅と同じでよい。

例示的実施形態の１つに於いては、第１センス回路13aは、導電性電極134aを含む。第１センス回路13aはさらに、導電性電極134a上に配置されたメタルトレース132aを含むことができる。図４に示すように、メタルトレース132aは、導電性電極134aの表面上に配置してよい。図５を参照されたい。図５は、本発明の別の例示的実施形態による静電容量タッチパネルを含むタッチ表示パネルの断面図である。図５に示されているように、メタルトレース133aは、導電性電極134aの底面上に配置してよい。図４に示されている実施形態のメタルトレース132aと、図５に示されている実施形態のメタルトレース133aとは、上から（例えば、単一基板11aの上から）見ると、両方ともマスク層12aで“覆い隠されている”。単一基板11aの上から見ると、メタルトレース132aと133aは、露出してはいないので、単一レンズ基板11aの外観は改善される。

第２センス回路19aは、導電性電極134bを含む。例示的実施形態の１つにおいては、第２センス回路19aは、さらに、導電性電極134b上に配置されたメタルトレース132bを含んでよい。図４に示すように、メタルトレース132bは、導電性電極134bの表面に配置してよい。図５に示す別の例示的実施形態では、メタルトレース133bは、導電性電極134bの底面に配置してよい。同じように、図４に示される実施形態のメタルトレース132bと、図５に示される実施形態のメタルトレース133bは、両方とも、単一レンズ基板11aの上から見ると、マスク層12aによって“覆い隠されている”。メタルトレース132bと133bは、単一レンズ基板11aの上から見て、視覚的に露出されていない。

静電容量タッチパネル1aと表示パネル2aの間に接着層4aが設けられている。図４に示される例示的実施形態に於いては、保護膜17aが選択的にさらに組み込まれ、第２センス回路の底面上に一体に形成されている。図５に示すように、保護膜17aは省かれ、接着層4aは、第２センス回路19aと表示パネル2aに直接接合されている。

本発明によれば、単一レンズ基板11aの、センシング領域の表面が、物理的触覚入力を受けると、導電性電極134aと導電性電極134bの各々はそれぞれ、タッチされた位置に対応する容量センス信号を出力する。容量センス信号は、それぞれの対応するメタルトレースに沿って、プロセッサ（図示せず）に転送され、タッチされた位置の座標が検出・算出される。

本発明においては、静電容量タッチパネルの範囲内で、レンズ、マスク層、及びセンス回路は、同じ単一基板を共有し、一体に形成されている。本発明の前述の例示的実施形態において示されたように、マスク層とセンス回路は、単一基板の同じ側に形成してよい。しかし、本発明においては、マスク層とセンス回路は、単一基板の反対側に形成することができる。他の実施形態においては、本発明のセンス回路は、単一基板、マスク層の双方と或いはそのいずれかと結合してもよい。さらに、本発明の他の実施形態においては、マスク層とセンス回路は、単一基板の底面上に一体に形成してよい。本発明によれば、従来法でレンズとタッチパネル用に個別に用意される基板を削減することができる。従って、従来のタッチ表示パネルの製造におけるラミネート工程を簡単化することができる。タッチパネル製造の費用と時間を削減することができる。静電容量タッチパネルのサイズを削減することができる。

本発明の他の実施形態は、ここに開示した本発明の仕様と技術の考察から、この技術分野の当業者にとっては明らかである。仕様と例は、例示としてのみ考えられることを意図しており、本発明の真の範囲と精神は、以下の請求項によって示されている。

Claims (25)

1. 一体に形成された静電容量タッチパネルであって、
   物理的触覚入力を受ける第１の表面と第２の表面を有する単一のレンズ基板と、
   センシング領域を規定するよう、前記単一のレンズ基板の前記第２の表面の外周部に形成されたマスク層と、
   前記単一のレンズ基板の前記第２の表面に一体に結合されたセンス回路と、
   前記単一のレンズ基板と前記センス回路との間に設けられた平滑層と、
   を含み、
   前記単一のレンズ基板と、前記マスク層と、前記センス回路とが一体に形成され、
   前記センス回路が前記マスク層によって覆われた導電性電極とメタルトレースをさらに備え、
   表示パネル上に設けられた前記静電容量タッチパネルが一つのみの前記単一のレンズ基板で静電容量タッチパネルとなる、一体に形成された静電容量タッチパネル。
2. 前記センス回路は、さらに、
   前記単一のレンズ基板の前記第１の表面が受けた物理的触覚入力によって第１の軸方向のセンス信号を出力する第１のセンス回路と、
   絶縁層と、
   前記単一のレンズ基板の前記第１の表面が受けた物理的触覚入力によって第２の軸方向のセンス信号を出力する第２のセンス回路と、を備え、
   前記単一のレンズ基板、前記マスク層、前記第１のセンス回路、前記絶縁層、及び前記第２のセンス回路が一体に形成されている、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
3. 前記一体に形成された静電容量タッチパネルは、さらに、
   ノイズ信号を防止するシールド層を含み、
   前記シールド層は、前記単一のレンズ基板と前記マスク層との間に配置される、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
4. 前記単一のレンズ基板がガラス物質によって形成されている、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
5. 前記メタルトレースが前記マスク層の表面に形成されている、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
6. 前記一体に形成された静電容量タッチパネルは、前記表示パネル上に配置可能な、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
7. 前記一体に形成された静電容量タッチパネルは、さらに
   前記センス回路の表面上に一体に形成される保護膜と、
   前記保護膜上に配置され、前記表示パネルと接合する接着層と、を含む、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
8. 一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネルであって、
   物理的触覚入力を受ける第１の表面、及び第２の表面を有する単一基板と、
   センシング領域を規定するよう、前記単一基板の前記第２の表面の外周部に形成されたマスク層と、
   センス回路と、
   前記単一基板と前記センス回路との間に設けられた平滑層と、
   を含み、
   前記マスク層と、前記センス回路とは、前記単一基板の前記第２の面上に一体に形成され、
   前記センス回路が前記マスク層によって覆われた導電性電極とメタルトレースとをさらに有する、一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
9. 前記センス回路は、前記マスク層と結合されている、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
10. 前記単一基板は、ガラス物質によって形成される、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
11. 前記センス回路は、
    前記第１の表面に受ける物理的触覚入力に応じて、第１の軸方向のセンス信号を出力する第１のセンス回路と、
    前記第１の表面に受ける物理的触覚入力に応じて、第２の軸方向のセンス信号を出力する第２のセンス回路と、
    前記第１のセンス回路と前記第２のセンス回路との間の絶縁層と、
    を含み、
    前記絶縁層は、前記第１のセンス回路を前記第２のセンス回路から電気的に絶縁し、
    前記マスク層と、前記第１のセンス回路と、前記第２のセンス回路は、前記単一基板の前記第２の表面上に一体に形成される、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
12. 前記一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネルは、さらに、ノイズ信号を防止するシールド層を含み、
    前記シールド層は、前記単一基板と前記マスク層との間に配置される、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
13. 前記メタルトレースは、前記マスク層の表面に形成されている請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
14. 前記一体に形成された静電容量タッチパネルは、表示パネル上に配置できる、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
15. 前記一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネルは、さらに、
    前記センス回路の表面上に一体に形成される保護膜と、
    前記保護膜上に配置され、表示パネルと接合する接着層と、
    を含む、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
16. 前記導電性電極が、前記単一のレンズ基板の前記第１の表面が受けた物理的触覚入力による静電容量効果で生成され、タッチされた位置に対応する容量センス信号を出力する、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
17. タッチされた位置の座標を検出又は算出するために前記容量センス信号が前記メタルトレースに沿ってプロセッサに転送される、請求項１６に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
18. 前記導電性電極が透明導電物質によって形成される、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
19. 前記マスク層が、ブラックレジスト物質又は他の不透明なコーティング物質によって形成される、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
20. 前記絶縁層が前記第１センス回路と前記第２センス回路の間に設けられ、前記第１のセンス回路を前記第２のセンス回路から電気的に絶縁している、請求項２に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
21. 前記平滑層が透明な有機物質又は無機物質によって形成されている、請求項１に記載の一体に形成された静電容量タッチパネル。
22. タッチされた位置の座標を検出又は算出するために容量センス信号が前記メタルトレースに沿ってプロセッサに転送される、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
23. 前記導電性電極が透明導電物質によって形成される、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
24. 前記マスク層が、ブラックレジスト物質又は他の不透明なコーティング物質によって形成される、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。
25. 前記平滑層が透明な有機物質又は無機物質によって形成されている、請求項８に記載の一体に形成されたスリム型の静電容量タッチパネル。

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