JP5623894B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、タッチパネルに関する。

携帯電話やスマートフォンやＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などの電子機器では、画面の大型化への要求が大きく、スイッチやテンキーなどの入力装置を配置できる領域が少なくなっている。また、液晶ディスプレイ等の表示素子に表示された画像を参照しながら表示画像に触れ、分かりやすく情報の入力ができる情報入力方法の実現が求められている。
こうしたことから、最近タッチパネル付きの表示装置への要求が高まっている。

タッチパネルは、上述した液晶ディスプレイなどの表示素子の上に配置され、操作者が指やペンなどで操作面に触れた場合、そのタッチ位置を検出する入力装置の総称である。接触位置検出の方式としては、抵抗膜方式や静電容量方式などがある。
抵抗膜方式は、表面に透明電極の配設された２枚の基板を、互いの透明電極が対向するように離間して配置する。そして、指やペンで基板を押下することで接触し通電する構造となっている。抵抗膜方式タッチパネルでは、基板を押して対向する電極間をショートさせる構造のため、摩耗などを生じて耐久性に乏しい。

静電容量方式は、操作者の指先とタッチパネル内の電極との間の静電容量の変化を検知して指先のタッチ位置を検出する方式である。携帯電子機器などに好適な方式とされる。この方式において近年盛んに用いられているのが、投影型静電容量方式である。
投影型静電容量方式は、人間が導体であり、操作者の指がグランドとして機能することを利用する。すなわち、タッチパネルの基板上に配置されたセンシング用の電極に指が近づくと、指先と電極との間に容量が形成される。タッチパネルでは、そうした変化を制御回路等により検知する。このとき、容量変化を検知する方式であるため、直接に操作者の指先がセンシング用の電極に触れない場合でも、指先の接近を感知することができる。

このような投影型静電容量方式では、センシングのためにセンシング用の透明電極のパターニングが必要となる。そして、特許文献１に示すように、透明基板の一方の面に、Ｘ方向に伸びたＸ電極とＹ方向に伸びたＹ電極とを設け、それらを格子状に配置する技術が盛んに用いられている。

図１０は、従来の投影型静電容量方式のタッチパネルの構造を模式的に説明する平面図である。
そして、図１１は、従来の投影型静電容量方式のタッチパネルの断面構造を模式的に説明する図である。

図１１では、図１０に示す従来の投影型静電容量方式のタッチパネル５００のＸ電極５０２とＹ電極５０３との交差部分を拡大して示している。

図１０および図１１に示すように、投影型静電容量方式のタッチパネル５００は、ガラスなどの透明基板５０１上に、複数のＸ電極５０２と複数のＹ電極５０３とを配置して構成される。このとき、Ｘ電極５０２とＹ電極５０３は、絶縁膜５０４（図１０中には、図示されない）を介し、互いに絶縁して配置される。
その結果、絶縁膜５０４を挟んでＸ電極５０２とＹ電極５０３とが重畳する交差部分に容量５０５が形成される。操作者の指が接触などした時の容量変化を電位の変化として検知し、その接触位置を検出する。

投影型静電容量方式では、上述のように、タッチパネルを構成するガラス基板上において、異なる電極同士を交差させて配置する必要がある。
このような場合における電極間の接続構造に関して、例えば、特許文献２には、静電容量型入力装置の構成例として、透光性基板の一方の面に第１の透光性電極パターンと、第２の透光性電極パターンとが形成され、交差部分で途切れている第２の透光性電極パターンが、層間絶縁膜の上層に形成された中継電極によって電気的に接続される構成が示されている。

特開昭６０−７５９２７号公報 特開２００８−３１０５５０号公報

投影型静電容量方式タッチパネルには、指先などの接触を検出する方式として、自己容量型と相互容量型の２つの方式がある。
自己型ではＸ電極全体またはＹ電極全体の容量変化を検知する。そのため、指先等による接触点が複数ある場合、接触位置の検出結果に誤差が生じやすい。

一方、相互型では、Ｘ電極とＹ電極との交差部分毎の容量変化の検知が可能である。したがって、上述のような誤差は発生せず、多数カ所の接触に対しても各々正確な位置検出ができる。すなわち、より精度の高いタッチパネルの提供が可能となる。

相互型の投影型静電容量方式タッチパネルを用い、指先などの接触位置の検出をタッチパネル面内で行う場合、Ｘ電極とＹ電極のうち一方を定電圧とし、読み取りのための読取配線（以下、センス線とも言う）として使用する。そして、他方を線順次でパルス電圧を印加する駆動線（以下、ドライブ線とも言う）として使用する。このとき、指先などの接触の有無は、Ｘ電極とＹ電極との各交差部で生じる容量カップリングによる微分波形を読み取って行う。そのため、Ｘ電極とＹ電極との間には電位差を設ける必要がある。

ここで、投影型静電容量方式タッチパネルでは、接触の検出感度を高める目的などのため、配線の低抵抗化が求められている。また併せて、信頼性の向上が求められている。したがって、それらの要求に対応するよう、Ｘ電極とＹ電極とを異なる導電性材料で構成する場合がある。
特に、上述の特許文献２に記載されたような中継電極を有するタッチパネルの構造では、中継電極を他の電極パターンと異なる導電性の材料を用いて形成し、中継電極の低抵抗化と高信頼化を実現することが可能である。その結果、Ｘ電極とＹ電極との交差部では、中継電極とＸ電極またはＹ電極と異なる材料から構成されることになる。

その場合、異なる材料からなるＸ電極とＹ電極との間に設けられた電位差により、交差部で重畳する電極間で電気化学反応が生じる場合があった。
こうした交差部で生じる反応は、電極の劣化を生じさせ、ひいてはタッチパネルの信頼性を低下させることになる。したがって、タッチパネルは、Ｘ電極とＹ電極の交差部での電極の劣化を抑え、高信頼性を実現する必要がある。

本発明は、以上のタッチパネルにおける問題に鑑みてなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、電極の劣化を抑え、高信頼性のタッチパネルを提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、透光性の基板と、
その基板の一方の面で第１の方向に延在する透光性の複数の第１電極と、
基板の前記第１電極の在る面で、第１の方向と交差する第２の方向に延在する透光性の複数の第２電極とを有し、
第１電極と第２電極の交差部分では、第２電極は繋がり、第１電極は途切れ、第１電極同士がブリッジ電極で接続されており、
交差部分において、ブリッジ電極と第２電極との間に層間絶縁膜が形成された静電容量方式のタッチパネルであって、
ブリッジ電極の材料には、第２電極の材料に含まれる元素よりも酸化されやすい元素が含まれ、
第１電極に定電圧を印加し、
第２電極には、低（Ｌｏｗ）電位が第１電極の電位以上であるパルス電圧を印加するよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明の第１の態様において、ブリッジ電極は金属からなり、第２電極の材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）とＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）とＺｎＯ（酸化亜鉛）とからなる群から選択された一種以上の物質を含むことが好ましい。

本発明の第２の態様は、透光性の基板と、
その基板の一方の面で第１の方向に延在する透光性の複数の第１電極と、
基板の第１電極の在る面で、第１の方向と交差する第２の方向に延在する透光性の複数の第２電極とを有し、
第１電極と第２電極の交差部分では、第１電極は繋がり、第２電極は途切れ、第２電極同士がブリッジ電極で接続されており、
交差部分において、ブリッジ電極と第１電極との間に層間絶縁膜が形成された静電容量方式のタッチパネルであって、
ブリッジ電極の材料には、第１電極の材料に含まれる元素よりも酸化されやすい元素が含まれ、
第１電極に定電圧を印加するとともに、
第２電極には、低（Ｌｏｗ）電位が第１電極の電位以下であるパルス電圧を印加するよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明の第２の態様において、ブリッジ電極は金属からなり、第１電極の材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）とＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）とＺｎＯ（酸化亜鉛）とからなる群から選択された一種以上の物質を含むことが好ましい。

本発明の第３の態様において、透光性の基板と、
その基板の一方の面で第１の方向に延在する透光性の複数の第１電極と、
その基板の一方の面で、第１の方向と交差する第２の方向に延在する透光性の複数の第２電極とを有し、
第１電極と第２電極の交差部分には少なくとも層間絶縁膜が配置されている静電容量方式のタッチパネルであって、
交差部分における電極材料は同一の材料からなり、
第１電極に定電圧が印加されるとともに、
第２電極には、低（Ｌｏｗ）電位が第１電極の電位と等しいパルス電圧が印加されるよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明の第３の態様に対し、交差部分において、第２電極は繋がり、第１電極は途切れ、第１電極同士がブリッジ電極で接続されていることが好ましい。

本発明の第３の態様において、ブリッジ電極と第２電極は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）とＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）とＺｎＯ（酸化亜鉛）とからなる群から選択された一種以上の物質を含む材料からなることが好ましい。

本発明によれば、電極の劣化が抑制された高信頼性のタッチパネルが提供される。

第１の実施の形態のタッチパネルの概略構成を説明する平面図である。 第１の実施の形態のタッチパネルの交差部の構造を説明する図である。 第１の実施の形態のタッチパネルの構成図である。 第１の実施の形態のタッチパネルの概略構成を説明する模式的な断面図である。 第１の実施の形態のタッチパネルにおけるドライブ線のＬｏｗ電位とセンス線の電位との関係を模式的に示す図である。 第２の実施の形態のタッチパネルの構成図である。 第２の実施の形態のタッチパネルの概略構成を説明する模式的な断面図である。 第２の実施の形態のタッチパネルにおけるドライブ線のＬｏｗ電位とセンス線の電位の関係とを模式的に示す図である。 第３の実施の形態のタッチパネルにおけるドライブ線のＬｏｗ電位とセンス線の電位の関係とを模式的に示す図である。 従来の投影型静電容量方式のタッチパネルの構造を模式的に説明する平面図である。 従来の投影型静電容量方式のタッチパネルの断面構造を模式的に説明する図である。

本実施の形態のタッチパネルは、相互型の投影型静電容量方式のタッチパネルである。本実施の形態のタッチパネルは、タッチ位置の検出用の透明電極のパターニングを行う。そして、ガラスなどの一枚の透明基板上に格子状に配置された複数の透明な第１電極と第２電極とを設ける。第１電極はＹ方向に伸び、第２電極はＸ方向に伸びるよう形成されている。そして、それらが交差する交差部で互いに接触することが無いよう、第１電極と第２電極のうちの一方が交差部で途切れるように形成されている。交差部で途切れている第１電極または第２電極は、中継電極であるブリッジ電極によって電気的接続を行う。このとき、ブリッジ電極と交差部で繋がる第１電極または第２電極との間には、層間絶縁膜が設けられている。

このとき、ブリッジ電極の導電性と信頼性を高めるよう、交差部で途切れる第１電極または第２電極の他の部分と異なる部材を用いてブリッジ電極を構成する。
併せて、操作者の指先などの接触位置を検出するように、第１電極と第２電極のそれぞれに印加される電圧のレベルを最適化する。この最適化は、ブリッジ電極、第１電極、および第２電極それぞれを構成する材料を考慮する。そして、交差部での劣化反応を抑制できるように行う。

交差部での電極の劣化は、第１電極と第２電極とが、それぞれ異なる導電性の部材を使用して構成され、それらの間に電位差が設けられることによる。そして、より酸化されやすい元素を含んで構成された第１電極が第２電極に対し高い電位レベルに置かれた場合、酸化還元反応が促進される。同様に、より酸化されやすい元素を含んで構成された第２電極が第１電極に対し高い電位レベルに置かれた場合、酸化還元反応が促進される。

例えば、ブリッジ電極を酸化されやすい金属元素を含んで構成する。具体的には金属電極とする。そして、交差部でブリッジ電極と交差する、第１電極と第２電極のうちのいずれかを、ブリッジ電極に用いられた金属元素より酸化され難い金属元素から構成する。例えば、ＩＴＯ等の金属酸化物からなる透明導電材料によって構成する。その場合、例えば、ＩＴＯなどからなる第１電極と第２電極のうちのいずれかが、金属からなるブリッジ電極より低電位になったとき、酸化還元反応が促進され、ブリッジ電極での金属の溶出とＩＴＯ中のインジウムの析出が発生する。

本実施の形態のタッチパネルでは、このような交差部での電極の劣化を抑制するよう、第１電極と第２電極各々の電位レベルを最適化する。
その結果、本実施の形態のタッチパネルでは、交差部での高い導電性と高い信頼性能を実現し、ひいては高感度で高い信頼性を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態のタッチパネルを、図面を参照してより詳細に説明する。

実施の形態１
図１は、第１の実施の形態のタッチパネルの概略構成を説明する平面図である。

図１に示すタッチパネル１は、透光性の基板である透明基板２の一方の面に複数の第１電極４および第２電極５を有する。
透明基板２は、電気絶縁性の基板であって、例えば、ガラス基板や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＣ（ポリカードネート）フィルムなどの使用が可能である。ガラス基板の場合、厚さを０．３ｍｍ〜３．０ｍｍとすることが可能である。

第１電極４と第２電極５はいずれも同様の透光性の電極（以下、透明電極とも言う）であり、タッチパネル１の操作面に相当する領域に形成される。第１電極４および第２電極５は、可視光に対する高い透過率と導電性を有する透明な材料を用いて構成される。例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム錫、Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛、Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を用いて構成することができる。そして、良好な導電性能と信頼性を有するＩＴＯの使用が好ましい。

図１に示すように、透明基板２上で第１電極４はＹ方向に延在し、第２電極５はＹ方向と直交するＸ方向に延在する。それらは、透明基板２上でマトリクス状に配置される。複数の第１電極４はタッチパネル１の操作面をＸ方向に複数の領域に分離してＸ方向の座標を検出する。複数の第２電極５は同様にＹ方向の座標を検出する。尚、タッチパネル１では、タッチ位置を検出できるよう、後述するように、第１電極４と第２電極５とは電気的に互いに独立している。

図１に示すように、第１電極４および第２電極５は、菱形の電極パット９を複数、Ｙ方向およびＸ方向に並べた形状を有する。

図２は、第１の実施の形態のタッチパネルの交差部の構造を説明する図である。

図２に拡大して示すように、第２電極５は、第１電極４と第２電極５との交差部分である交差部８で繋がるように電極のパターニングがなされ、第１電極４は、途切れた状態の電極パターニングがなされている。すなわち、第２電極５は電気的に接続しているが、第１電極４は途切れている。交差部８での第１電極４の途切れた部分同士の電気的な接続は、ブリッジ電極６によって実現されている。

尚、第１電極４および第２電極５は、タッチパネル１における感度を高めるよう菱形の電極パッド９を有する。しかし、本発明では、電極パッド９の形状は菱形に限られることはない。六角形や八角形などを含む多様な形状を選ぶことができる。また、第１電極４および第２電極５の本数がここで示したものに限定されるわけではない。電極の形状や数は、操作面の大きさと要求される検出位置の精度に応じて決定することができる。

図１に示す第１の実施の形態のタッチパネル１では、上述のように、第１電極４と第２電極５が透明基板２の同一面上に同一層により形成されている。したがって、第１電極４と第２電極５との交差部分である交差部８が複数、存在する。図２にも示すように、交差部８においては、電極パッド９が繋がるようにパターニングされた第２電極５の上層に層間絶縁膜３が形成されている。そして、層間絶縁膜３の上層に形成されたブリッジ電極６によって第１電極４の途切れた部位同士の電気的な接続が実現されている。すなわち、交差部８においてブリッジ電極６と第２電極５との間に層間絶縁膜３が設けられていることになる。また、層間絶縁膜３はブリッジ電極６が形成される交差部８だけに配置されている。

層間絶縁膜３は光透過性の絶縁性材料から構成され、透光性を有することが好ましい。例えば、ＳｉＯ_２などの無機材料や、感光性のアクリル樹脂などの有機材料を用いることができる。ＳｉＯ_２を用いる場合、スパッタリング法によりマスクを利用してパターニングされた絶縁層を容易に得ることができる。感光性のアクリル樹脂などを使用して層間絶縁膜を形成する場合、フォトリソグラフィー技術の利用によってパターニングされた樹脂製の層間絶縁膜３を得ることができる。

特に、透明基板２がガラス基板の場合には、ガラス基板の表面に生ずるシラノール基と反応する基を有する感光性樹脂が好ましい。そのような感光性樹脂を使用することにより、ガラス基板と感光性樹脂との間で化学結合が生じて密着力の高い絶縁層を形成することができる。例えば、上述した感光性のアクリル樹脂のほか、感光性メタクリル樹脂、感光性ポリイミド樹脂、感光性ポリシロキサン樹脂、感光性ポリビニールアルコール樹脂、アクリルウレタン系感光性樹脂などの使用が好ましい。なお、遮光性の絶縁性材料であってもよい。遮光性の絶縁性材料を採用する場合は、層間絶縁膜３の形成領域は視認性の観点から小さいほど好ましい。

第１の実施の形態のブリッジ電極６は、金属材料を用いて構成されることが好ましい。金属材料は、透明基板２に対して高い密着力を有するため好適な材料である。透明基板２がガラス基板の場合、金属材料の中で、ガラス基板に対して密着力が高く、導電性が高く、耐久性、耐摩耗性にも優れた材料の使用が望ましい。このような金属材料を用いてブリッジ電極６を構成することにより、タッチパネルの高感度化と高信頼化を実現できる。

ブリッジ電極６に用いる金属材料としては、例えば、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、Ａｕ、Ａｕ合金などの金属材料を用いることができる。より耐食性を高めた合金としては、Ｍｏ−Ｎｂ系合金、Ａｌ−Ｎｄ系合金などが好ましい。

上述のブリッジ電極６は、２層または３層などの多層構造としてもよい。例えば、Ｍｏ層／Ａｌ層／Ｍｏ層の３層構造が挙げられる。
以上のような金属材料からなるブリッジ電極６は、例えば、透明導電材料であるＩＴＯを使用する場合に比べ、電極幅を細くでき、また電極長を長くできる。そしてさらに、電極の膜厚を薄くすることができる。このようなブリッジ電極６は、電極構造の設計の自由度を高め、また外観を良くすることができる。

尚、上記したブリッジ電極６を形成する工程において、金属膜をパターニングする際、この金属膜を用いて、同時に、第１電極４と接続する引き出し配線１７および第２電極５と接続する引き出し配線１８をパターニングして形成することも可能である。これにより、引き出し配線１７、１８の低抵抗化が可能となる。

図３は、第１の実施の形態のタッチパネルの構成図である。

第１の実施の形態のタッチパネル１では、第１電極４と引き出し配線１７とによりセンス線２１を構成する。そして、第２電極５と引き出し配線１８とによりドライブ線２２を構成する。

ドライブ線２２は、ドライブ電圧としてパルス電圧を出力するドライブ電圧出力回路２４に接続する。ドライブ電圧出力回路２４は選択回路２６に接続し、選択回路２６はドライブ電圧生成回路２９に接続する。ドライブ線２２に印加される電圧は、ドライブ電圧生成回路２９により生成される。そして、選択回路２６に制御され、ドライブ電圧出力回路２４が、複数のドライブ線２２のうちの選択されたドライブ線２２に対し、パルス電圧を印加する。例えば、線順次でパルス電圧を印加する。

センス線２１は、定電圧を出力するセンス電圧出力回路２３に接続し、センス電圧出力回路２３は選択回路２５に接続する。選択回路２５に制御され、センス電圧出力回路２３が、複数のセンス線２１のうちの選択されたセンス線２１に対し、定電圧を印加する。例えば、センス線２１に対し線順次で定電圧を印加することができる。

ドライブ線２２とセンス線２１との間の電圧印加のタイミングの選択については、タイミングコントローラ２７により制御される。すなわち、センス線２１とドライブ線２２との間で必要となる電圧印加タイミングの同期は、タイミングコントローラ２７により実現される。

センス線２１では、選択回路２５がＡ／Ｄコンバータ３０を介して演算回路２８に接続する。演算回路２８では、指先などの接触によってドライブ線２２とセンス線２１との交差部で生じる容量カップリングによる微分波形の読み取りが行われる。その結果、指先などの接触の有無、そして、タッチパネル１の操作面上の接触位置を検出する。

図４は、第１の実施の形態のタッチパネルの概略構成を説明する模式的な断面図である。

図４に示すように、第１の実施の形態のタッチパネル１では、透明基板２の一方の面上に、格子状に配置された複数の透明な第１電極４と第２電極５とが設けられている。第１電極４はセンス線２１を構成し、第２電極５はドライブ線２２を構成する。そして、互いに交差する交差部８で接触することが無いよう、センス線２１が交差部８で途切れるように形成されている。交差部８で途切れるセンス線２１は、層間絶縁膜３の上層に設けられたブリッジ電極６によって電気的接続がされている。この例では、上述のように、センス線２１を接続するブリッジ電極６は金属製である。

このとき、ドライブ線２２には、ドライブ電圧出力回路２４によってパルス電圧が印加される。パルス電圧は、低（Ｌｏｗ）電位（以下、ＶＤＬとも言う）と高（Ｈｉｇｈ）電位（以下、ＶＤＨとも言う）とがそれぞれ所望のレベルに設定されている。センス線２１には、センス電圧出力回路２３によって定電圧（以下、ＶＳとも言う）が印加される。ドライブ線２２に印加されるのは、上述のようにパルス電圧である。したがって、タッチパネル１の駆動中のほとんどの時間、ドライブ線２２の電位は低（Ｌｏｗ）電位（ＶＤＬ）のレベルに置かれる。電蝕などの電極の酸化還元反応を考慮する場合は、このＶＤＬのレベルが問題となる。

例えば、ドライブ線２２のＶＤＬがセンス線２１のＶＳより高い場合、層間絶縁膜３中など、交差部８近傍の低抵抗な個所がリークパスを形成する。そして、交差部８の電極における酸化還元反応が進行する場合がある。具体的には、センス線２１を構成するブリッジ電極６にアルミニウムを用いた場合、このアルミニウムが酸化され電蝕が進行する、一方、例えば、ドライブ線２２にＩＴＯを用いた場合、ＩＴＯ中のインジウム成分が金属として析出してしまう。こうして交差部８にある電極は劣化する。

このような、交差部８での電極の劣化は、上述のように、センス線２１とドライブ線２２とを、異なる導電性の材料を用いて形成するとともに、それらの間に電位差を設けることによる。そして、センス線２１が、ドライブ線２２の構成材料に含まれる元素より酸化されやすい元素を含んで構成され、ドライブ線２２に対して高い電位レベルに置かれた場合、酸化還元反応が促進される。同様に、ドライブ線２２が、センス線２１の構成材料に含まれる元素より酸化されやすい元素を含んで構成され、センス線２１に対し高い電位レベルに置かれた場合、酸化還元反応が促進される。

そこで、第１の実施の形態のタッチパネル１では、センス線２１とドライブ線２２の構成材料を考慮する。そして、タッチパネル１の駆動時におけるそれぞれの設定電位を最適な関係とする。その結果、こうした交差部８での電極の酸化還元反応の進行を抑制する。

図５は、第１の実施の形態のタッチパネルにおけるドライブ線のＬｏｗ電位とセンス線の電位との関係を模式的に示す図である。

第１の実施の形態のタッチパネル１では、ドライブ線２２に印加されるパルス電圧のＶＤＬと、センス線２１およびセンス線２１を構成するブリッジ電極６に印加されるＶＳとの関係が最適化される。具体的には、図５に示すように、ＶＳ≦ＶＤＬとなるよう構成されている。
このような設定を行うことで、センス線２１を構成する金属製のブリッジ電極６の酸化還元反応が抑制され、交差部８での電極の電蝕が防止される。

その結果、第１の実施の形態のタッチパネル１では、高導電性の金属材料を用いてブリッジ電極６を構成できるとともに、交差部８での電極の劣化反応が抑制され、高い感度と高い信頼性の実現が可能となる。

次に、本実施の形態のタッチパネルにおいては、ドライブ線に金属製のブリッジ電極を用いることも可能である。

実施の形態２
図６は、第２の実施の形態のタッチパネルの構成図である。

図６に示す、別の例であるタッチパネル１００では、Ｙ方向に伸びる第１電極１０４と引き出し配線１１７とがセンス線１２１を構成する。そして、Ｘ方向に伸びる第２電極１０５と引き出し配線１１８とがドライブ線１２２を構成する。

図６に示すように、第１電極１０４は、第１電極１０４と第２電極１０５との交差部分である交差部１０８で繋がるように電極のパターニングがされている。一方、第２電極１０５は、交差部１０８で途切れた状態の電極パターニングがなされている。すなわち、第１電極１０４は電気的に接続しているが、第２電極１０５は途切れている。交差部１０８での第１電極１０４の途切れた部分同士の電気的な接続は、ブリッジ電極１０６によって実現されている。

そして、他の構成要素の構造と機能は、上述の第１の実施の形態のタッチパネル１と同様である。したがって、要部について説明するとともに、共通する構成要素については、同じ符号を用いて説明する。後述する図７についても同様である。

図６に示す第２の実施の形態のタッチパネル１００では、上述のように、第１電極１０４と第２電極１０５が透明基板１０２の同一面上に同一層により形成されている。したがって、第１電極１０４と第２電極１０５との交差部分である交差部１０８が、複数存在する。交差部１０８においては、電極パッド１０９が繋がるようにパターニングされた第１電極１０４の上層に層間絶縁膜１０３が形成されている。そして、層間絶縁膜１０３の上層に形成されたブリッジ電極１０６によって第１電極１０４の途切れた部位同士の電気的な接続が実現されている。すなわち、交差部１０８においてブリッジ電極１０６と第２電極１０５との間に層間絶縁膜１０３が設けられていることになる。また、層間絶縁膜１０３はブリッジ電極１０６が形成される交差部１０８だけに配置されている。

ドライブ線１２２は、ドライブ電圧としてパルス電圧を出力するドライブ電圧出力回路２４に接続する。ドライブ電圧出力回路２４は選択回路２６に接続し、選択回路２６はドライブ電圧生成回路２９に接続する。ドライブ線２２に印加される電圧は、ドライブ電圧生成回路２９により生成される。そして、選択回路２６に制御され、ドライブ電圧出力回路２４では、複数のドライブ線１２２のうち選択されたドライブ線１２２に対し、パルス電圧を印加する。例えば、線順次でパルス電圧を印加する。

センス線１２１は、定電圧を出力するセンス電圧出力回路２３に接続し、センス電圧出力回路２３は選択回路２５に接続する。選択回路２５に制御され、センス電圧出力回路２３では、複数のセンス線１２１のうち選択されたセンス線１２１に対し、定電圧を印加する。例えば、センス線１２１に対し線順次で定電圧を印加することができる。

ドライブ線１２２とセンス線１２１との間の電圧印加のタイミングの選択については、タイミングコントローラ２７により制御される。すなわち、センス線１２１とドライブ線１２２との間で必要となる電圧印加タイミングの同期は、タイミングコントローラ２７により実現される。

センス線１２１では、選択回路２５がＡ／Ｄコンバータ３０を介して演算回路２８に接続する。演算回路２８では、指先などの接触によってドライブ線１２２とセンス線１２１との交差部で生じる容量カップリングによる微分波形の読み取りが行われる、その結果、指先などの接触の有無、そして、タッチパネル１００の操作面上の接触位置を検出する。

図７は、第２の実施の形態のタッチパネルの概略構成を説明する模式的な断面図である。

図７に示すように、第２の実施の形態のタッチパネル１００では、透明基板１０２の一方の面上に、格子状に配置された複数の透明な第１電極と第２電極とが設けられている。第１電極はセンス線１２１を構成し、第２電極はドライブ線１２２を構成する。そして、互いに交差する交差部１０８で接触することが無いよう、ドライブ線１２２が交差部１０８で途切れるように形成されている。交差部１０８で途切れるドライブ線１２２は、層間絶縁膜１０３の上層に設けられたブリッジ電極１０６によって電気的接続がされている。上述のタッチパネル１と同様、ドライブ線１２２を接続するブリッジ電極１０６は金属製である。

このとき、ドライブ線１２２には、ドライブ電圧出力回路２４によってパルス電圧が印加される。パルス電圧は、ＶＤＬとＶＤＨがそれぞれ所望のレベルに設定されている。センス線１２１には、センス電圧出力回路２３により低電位（ＶＳ）が印加される。ドライブ線１２２に印加されるのはパルス電圧である。したがって、タッチパネル１００の駆動中のほとんどの時間、ドライブ線１２２はＶＤＬのレベルに置かれる。電蝕などの電極の酸化還元反応を考慮する場合は、このＶＤＬのレベルが問題となる。

例えば、ドライブ線１２２のＶＤＬがセンス線１２１のＶＳより高い場合、層間絶縁膜１０３中など、交差部１０８近傍の低抵抗な個所がリークパスを形成する。そして、交差部１０８の電極における酸化還元反応が進行する場合がある。具体的には、ドライブ線１２２を構成するブリッジ電極１０６にアルミニウムを用いた場合、このアルミニウムが酸化され電飾が進行する。一方、例えば、センス線１２１にＩＴＯを用いた場合、ＩＴＯ中のインジウム成分が金属として析出してしまう。こうして交差部１０８の電極は劣化する。

そこで、第２の実施の形態のタッチパネル１００では、センス線１２１とドライブ線１２２の構成材料を考慮する。そして、タッチパネル１００の駆動時におけるそれぞれの設定電位を最適な関係とする。その結果、こうした交差部１０８での酸化還元反応の進行を抑制する。

図８は、第２の実施の形態のタッチパネルにおけるドライブ線のＬｏｗ電位とセンス線の電位の関係とを模式的に示す図である。

第２の実施の形態のタッチパネル１００では、ドライブ線１２２およびブリッジ電極１０６に印加されるパルス電圧のＶＤＬと、センス線１２１に印加されるＶＳとの関係が最適化される。具体的には、図８に示すように、ＶＳ≧ＶＤＬとなるよう構成されている。

このような設定をすることで、ドライブ線１２２を構成する金属製のブリッジ電極１０６の酸化還元反応が抑制され、交差部１０８での電極の電蝕が防止される。
その結果、第２の実施の形態のタッチパネル１００では、高導電性の金属材料を用いてブリッジ電極１０６を構成するとともに、交差部１０８での電極の劣化反応が抑制され、高い感度と高い信頼性の実現が可能となる。

実施の形態３
本発明のタッチパネルにおいては、ドライブ線に印加されるパルス電圧のＶＤＬとセンス線に印加されるＶＳとの関係を最適化することで、センス線とドライブ線とを同じ材料を用いて構成することが可能となる。そして、センス線とドライブ線とが同じ材料を用いて構成され、他は上述の実施の形態と同様の構造を有する第３の実施の形態のタッチパネルを提供することができる。

図９は、第３の実施の形態のタッチパネルにおけるドライブ線のＬｏｗ電位とセンス線の電位の関係とを模式的に示す図である。

すなわち、上述した第３の実施の形態のタッチパネルにおいて、ブリッジ電極を、ＩＴＯ、ＩＺＯ、およびＺｎＯの中から選択された透明導電性材料を用いて構成することが可能である。そして、交差部で交差するセンス線またはドライブ線も、同じ透明導電性材料を用いて構成する。

その場合、ＶＤＬとＶＳの関係をＶＤＬ＝ＶＳとなるように構成する。例えば、ブリッジ電極にＩＴＯを用いた場合、このような関係とすることで、センス線とドライブ線との交差部でのＩＴＯの還元反応が抑制され、インジウムの析出が抑制される。

したがって、ＶＤＬ＝ＶＳとなるように構成することにより、電極を構成する材料の金属成分が還元されて析出することを抑制する。そして、交差部での電極の劣化を抑えることができる。

尚、この例のタッチパネルでは、ブリッジ電極に金属材料を用い、交差部で重畳する第１電極または第２電極も同じ金属材料を用いて構成することが可能である。このような構成とし、ＶＤＬとＶＳの関係をＶＤＬ＝ＶＳとすることで、交差部での電極の電蝕を抑制することが可能となる。

尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えば、第３の実施の形態において、交差部における電極をブリッジ電極と第２の電極としたが、交差部における電極の形状をブリッジ電極を用いない図１０に示すような電極形状としてもよい。さらに、層間絶縁膜は交差部のみならず基板の一方側の全面に配置して一方の電極を全面的に覆い、全面的に配置した層間絶縁膜の上に交差する他方の電極を配置してもよい。

１、１００、５００ タッチパネル
２、１０２、５０１ 透明基板
３、１０３ 層間絶縁膜
４、１０４ 第１電極
５、１０５ 第２電極
６、１０６ ブリッジ電極
８、１０８ 交差部
９、１０９ 電極パッド
１７、１８、１１７、１１８ 引き出し配線
２１、１２１ センス線
２２、１２２ ドライブ線
２３ センス電圧出力回路
２４ ドライブ電圧出力回路
２５、２６ 選択回路
２７ タイミングコントローラ
２８ 演算回路
２９ ドライブ電圧生成回路
３０ Ａ／Ｄコンバータ
５０２ Ｘ電極
５０３ Ｙ電極
５０４ 絶縁膜
５０５ 容量

Claims (4)

1. 透光性の基板と、
   前記基板の一方の面で第１の方向に延在する透光性の複数の第１電極と、
   前記基板の前記第１電極の在る面で、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する透光性の複数の第２電極とを有し、
   前記第１電極と前記第２電極の交差部分では、前記第２電極は繋がり、前記第１電極は途切れ、前記第１電極同士がブリッジ電極で接続されており、
   前記交差部分において、前記ブリッジ電極と前記第２電極との間に層間絶縁膜が形成された静電容量方式のタッチパネルであって、
   前記ブリッジ電極の材料には、前記第２電極の材料に含まれる元素よりも酸化されやすい元素が含まれ、
   前記第１電極および前記ブリッジ電極に定電圧を印加し、
   前記第２電極には、低（Ｌｏｗ）電位が前記第１電極の電位以上であるパルス電圧を印加するよう構成されたことを特徴とするタッチパネル。
2. 前記ブリッジ電極は金属からなり、前記第２電極の材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）とＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）とＺｎＯ（酸化亜鉛）とからなる群から選択された一種以上の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 透光性の基板と、
   前記基板の一方の面で第１の方向に延在する透光性の複数の第１電極と、
   前記基板の前記第１電極の在る面で、前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する透光性の複数の第２電極とを有し、
   前記第１電極と前記第２電極の交差部分では、前記第１電極は繋がり、前記第２電極は途切れ、前記第２電極同士がブリッジ電極で接続されており、
   前記交差部分において、前記ブリッジ電極と前記第１電極との間に層間絶縁膜が形成された静電容量方式のタッチパネルであって、
   前記ブリッジ電極の材料には、前記第１電極の材料に含まれる元素よりも酸化されやすい元素が含まれ、
   前記第１電極に定電圧を印加するとともに、
   前記第２電極および前記ブリッジ電極には、低（Ｌｏｗ）電位が前記第１電極の電位以下であるパルス電圧を印加するよう構成されたことを特徴とするタッチパネル。
4. 前記ブリッジ電極は金属からなり、前記第１電極の材料は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）とＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）とＺｎＯ（酸化亜鉛）とからなる群から選択された一種以上の物質を含むことを特徴とする請求項３に記載のタッチパネル。

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