JP5989757B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

本発明はタッチパネルに関する。

静電容量方式のタッチパネルは、タッチパネルの表面が指などの操作物体に接触された際に生じる静電容量の変化を測定することで検知点を特定する。特に、投影型のタッチパネルは、Ｘ方向とＹ方向とに交差するように配列された複数の電極を有している。複数の電極は例えば透明導電膜からなる。上記の電極によって静電容量の変化を測定することで、検知点の座標を特定できる（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載のタッチパネルセンサ６０は、第１透明導電パターン６１及び第２透明導電パターン６２と、それらに電気的に接続された第１取出導電パターン６３及び第２取出導電パターン６４とを有している。第１透明導電パターン６１及び第２透明導電パターン６２は表示領域Ｔ_０に形成され、第１取出導電パターン６３及び第２取出導電パターン６４は周囲の配線領域Ｔ_１に形成されている。また、タッチパネルセンサ６０は、第１取出導電パターン６３及び第２取出導電パターン６４に接続された第１端子部６５及び第２端子部６６を有している。

特開２０１２−２０３５６５号公報

特許文献１に記載のタッチパネルセンサ６０は、さらに、第１シールドパターン７１と第２シールドパターン７２を有している。第１シールドパターン７１は、第２取出導電パターン６４に対応して形成されている。これにより、第２取出導電パターン６４へのノイズ伝達が低減される。また、第２シールドパターン７２は、第１取出導電パターン６３に対応して形成されている。これにより、第１取出導電パターン６３へのノイズ伝達が低減される。

ところが、本発明の発明者は、上記構造では使用環境で発生する電磁波によって、タッチパネルにおいてノイズとしてのピークが発生する現象が生じることを発見した。
そこで、本発明の発明者は、上記現象の原因を追求すると共に、その解決手段を新たに考案した。

本発明の課題は、配線パターンに対応したシールド層を設けたタッチパネルにおいて、電磁波に起因するノイズ現象を抑えることにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係るタッチパネルは、基材と、複数の第１検出電極と、複数の第１配線と、複数の第２検出電極と、複数の第２配線と、シールド層とを備えている。
複数の第１検出電極は、基材上に形成され、一方向に延びている。
複数の第１配線は、基材上に形成され、複数の第１検出電極に接続されている。
複数の第２検出電極は、複数の第１検出電極に交差するように形成されている。
複数の第２配線は、複数の第２検出電極に接続されている。
シールド層は、基材上に形成され、平面視で複数の第２配線に重なるように配置されている。シールド層は、特定範囲内の複数の周波数に対して共振現象を生じさせないために、各周波数のλ／ｎ（ｎ＝２，４，６，・・・）となる長さを含まないように長さ範囲が設定されている。なお、シールド層が平面視で複数の第２配線に重なるとは、少なくとも両者の一部同士が重なっている状態をいう。
このタッチパネルでは、シールド層の長さが上記の条件を満たしているので、シールド層が電磁波に対して共振しにくい。したがって、第１配線にノイズが発生しにくい。

シールド層は、第１シールド層と、第１シールド層から絶縁された第２シールド層を有していてもよい。その場合、第１シールド層及び第２シールド層は、各周波数のλ／ｎ（ｎ＝２，４，６，・・・）となる長さを含まないように長さ範囲が設定されている。
このタッチパネルでは、第１シールド層と第２シールド層を作成する際に、例えばスクリーン印刷によって全体を一度に形成した後に、両者を分断することで第１シールド層と第２シールド層とを得ることができる。

シールド層は、第１検出電極及び複数の第１配線を囲うように第１基材の周縁部に配置されていてもよい。
シールド層は第１検出電極及び第１配線を囲うように配置されている場合、従来であれば、シールド層での共振によって第１配線にノイズが発生することがあり、その原因はシールド層と第１配線が対向する部分同士の距離が短くかつ対向部分の長さが長かったことだと推定される。そこで、このタッチパネルでは、シールド層の長さが上記の条件を満たすことで、上記の構造を有するタッチパネルにおいて、シールド層が電磁波に対して共振しにくくしている。その結果、第１配線にノイズが発生しにくい。

本発明に係るタッチパネルでは、電磁波に起因するノイズ現象を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るタッチパネルの断面図。 電極パターンの関係を説明するための模式的斜視図。 第１電極パターン及び第２電極パターンの関係を説明するための模式的斜視図。

１．第１実施形態
図１に示すタッチパネル１は、カバー部材３と、カバー部材３の裏面側に貼り付けられたフィルムセンサ５と、を備えている。

カバー部材３の材料としては、透明性が高く、且つ加わる衝撃によって破損しない必要があり、例えば、ガラス板、樹脂板などが挙げられる。ガラス板の材料としては、化学強化ガラスが好ましく、樹脂板の材料としては、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が好ましい。

以上のようなカバー部材３へのフィルムセンサ５の貼り付けには、第１光学用透明粘着材（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＯＣＡ）７を用いる。本実施形態においては、少なくともカバー部材３の裏面に光学用透明粘着材７が設けられる。光学用透明粘着材７としては、アクリル系及びゴム系などがあるが、透明性の点でアクリル系が好ましい。

フィルムセンサ５は、基本構造として、第１基材フィルム１１（基材の一例）と、第２基材フィルム１３と、複数の第１透明電極１５（第１検出電極の一例）と、複数の第２透明電極１７（第２検出電極の一例）と、複数の第１引出し配線１９と（第１配線の一例）、複数の第２引出し配線２１（第２配線の一例）とを有している。この実施形態では、フィルムセンサ５は相互静電容量方式を採用しており、第１透明電極１５及び第２透明電極１７はマトリクス状に配置された帯状電極である。
第１基材フィルム１１と第２基材フィルム１３は、上下方向に並んで配置されている。この実施形態では、第１基材フィルム１１が下方であり、第２基材フィルム１３が上方である。

第１基材フィルム１１と第２基材フィルム１３とは、第２光学用透明粘着材９によって互いに接着されている。
複数の第１透明電極１５は、第１基材フィルム１１上に並設される。複数の第１透明電極１５は、第１基材フィルム１１に形成され、Ｙ方向に延び、Ｘ方向に所定の間隔をあけて配列された電極である。

複数の第２透明電極１７は、第２基材フィルム１３の上に形成されている。複数の第２透明電極１７は、複数の第１透明電極１５に交差するように（好ましくは直交するように）形成されている。第２透明電極１７は、Ｘ方向に延び、Ｙ方向に所定の間隔をあけて配列された電極である。
なお、第１透明電極１５及び第２透明電極１７は、は直線形状に限定されるものではなく、例えば、波形状であっても、太さが途中で変わるようなものであってもよい。

第１透明電極１５および第２透明電極１７は、タッチパネル１において、静電容量の変化を感知するセンシング電極として機能する部分（感知部）を構成する。つまり、指先をタッチパネル１に接触させると、第１透明電極１５および第２透明電極１７の間の相互静電容量が変化し、この変化量に基づいて指先の位置を図示しない検出制御部の検出回路によって演算する。
なお、この実施形態では、第１透明電極１５は３つ、第２透明電極１７は６つ設けられているが、その数は特に制限されず複数あればよい。

複数の第１引出し配線１９は、第１基材フィルム１１上に形成されている。複数の第１引出し配線１９は、複数の第１透明電極１５に接続されている。複数の第１引出し配線１９は、第１基材フィルム１１上において、外枠の非表示領域内を延びている。複数の第１引出し配線１９は、接続端子２５に至るまで延びている。この実施形態では、第１引出し配線１９は、第１透明電極１５のＹ方向片側端から第１基材フィルム１１の端縁まで延びており、その長さは比較的短い。ただし、図２及び図３に示すように、接続端子２５がＸ方向片側にずれて配置されているので、接続端子２５に対してＸ方向の最も遠い側から延びる第１引出し配線１９は、比較的長くＸ方向に延びる第１部分１９ａと、そこからＹ方向に延びる第２部分１９ｂとを有している。

複数の第２引出し配線２１は、第２基材フィルム１３上に形成されている。複数の第２引出し配線２１は、第２透明電極１７にそれぞれ接続されている。複数の第２引出し配線２１は、接続端子２７に至るまで延びている。この実施形態では、第２引出し配線２１は、第２透明電極１７のＸ方向両端から交互に引き出され、さらにＹ方向に延びて、第１基材フィルム１１の端縁まで延びており、その長さは比較的長い。
なお、接続端子２５及び接続端子２７は、第１基材フィルム１１及び第２基材フィルム１３の延出部４１にそれぞれ配置されている。接続端子２５及び接続端子２７には、フレキシブルプリント配線基板（図示せず）が接続されており、図示しない検出制御部の検出回路に電気的に接続されている。

第１透明電極１５及び第２透明電極１７が平面視して格子を形作るように配置されている。例えば、第１透明電極１５は発信側の電極として機能し、第２透明電極１７は受信側の電極として機能する。ユーザの指等がフィルムセンサ５を覆うカバー部材３を介して触れていない又は近づいていなければ、発信側の第１透明電極１５から第２透明電極１７へ電気力線が向かうような電界が形成されている。ユーザの指等がフィルムセンサ５を覆うカバー部材３を介して触れる又は近づけば、電気力線の一部が第２透明電極１７の周囲に回り込んで指などに吸収される。その結果、相互静電容量に変化が生じ、この変化が生じた座標を検知点として検出できる。検出制御部の検出回路は、このような場合において生じる静電容量の変化量を検出し、透視領域内のどこに触れたかを、特定値たるＸ座標値及びＹ座標値の組として取得することが可能となる。

第１基材フィルム１１及び第２基材フィルム１３の材料としては、透明性を有するポリエステル（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアクリル（ＰＡＣ）、ノルボルネン系の熱可塑性透明樹脂などのフィルム、又はそれらの積層体などが用いられる。シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）も利用可能である。

第１基材フィルム１１及び第２基材フィルム１３の厚さは、通常、各フィルムの単独厚で２０μｍ以上、フィルムセンサ５に用いられる各フィルムの合計厚が５００μｍ以下とされている。単独厚が２０μｍに満たないとフィルム製造時のハンドリングが難しく、合計厚が５００μｍを超えると透光性が低下するからである。

第１透明電極１５及び第２透明電極１７の材料としては、８０％以上の光線透過率（透光性）及び数ｍΩから数百Ωの表面抵抗値（導電性）を示すことが好ましく、例えば、酸化インジウム、酸化錫、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、錫アンチモン酸等の金属酸化物や、金、銀、銅、白金、パラジウム、アルミニウム、ロジウム等の金属などで成膜することができる。これらの材料からなる第１透明電極１５及び第２透明電極１７の形成方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、あるいはＣＶＤ法、塗工法等で透明導電膜を形成した後にエッチングによりパターニングする方法や、印刷法等がある。

第１引出し配線１９及び第２引出し配線２１は、通常、スクリーン印刷により形成するが、形成方法は特に限定されない。第１引出し配線１９及び第２引出し配線２１の材料としては、一般に銀ペーストもしくは、銅ペースト、銀とカーボン、などを使用するが、体積抵抗を一定に保ち、安定な材料であれば、他の材料を選定してもよい。

また、第１引出し配線１９及び第２引出し配線２１は、第１透明電極１５及び第２透明電極１７と同じ材料からなる透明導電層と、当該透明導電層上に積層された金属層からなる２層構造で構成されてもよい。金属層の材料としては、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、錫などが挙げられる。第１引出し配線１９及び第２引出し配線２１の形成方法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、あるいはＣＶＤ法、塗工法等で透明導電膜及び金属膜を積層形成した後にエッチングによりパターニングする方法がある。

タッチパネル１は、さらに、シールド層の一例として、第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂを有している。第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂは、第１基材フィルム１１上に形成されている。第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂは、平面視で複数の第２引出し配線２１に重なるように配置されている。なお、第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂが平面視で複数の第２引出し配線２１に重なるとは、少なくとも両者の一部同士が重なっている状態をいい、この実施形態では第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂが複数の第２引出し配線２１を略全面的に覆っている。
第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂはそれぞれ、一端がグランド線に接続されている。
第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂは、第１透明電極１５と同様の材料からなる透明導電膜を全面的に又はメッシュ状に形成したものを用いることができる。

第１シールド層３１Ａは、第１基材フィルム１１の第１隅（図２の右下）、第２隅（図３の右上）、第３隅（図２の左上）、第４隅の（図２の左下）まで延びており、第１隅付近の一端がグランド線に接続されている。
第２シールド層３１Ｂは、第１シールド層３１Ａの先端近傍（つまり、第１基材フィルム１１の第４隅の近傍）からＸ方向に延びている。したがって、第２シールド層３１Ｂは、最も図左側の第１引出し配線１９の第１部分１９ａ及び第２部分１９ｂに近接している。第２シールド層３１Ｂと第１シールド層３１Ａとの間には隙間３１Ｃが確保されており、つまり両者は絶縁されている。
第１シールド層３１Ａと第２シールド層３１Ｂを作成する際に、例えばスクリーン印刷によって全体を一度に形成した後に、両者を分断することで第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂとを得ることができる。

第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂは、下記の長さ条件を満たしている。
第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂは、特定範囲内の複数の周波数に対して共振現象を生じさせないために、各周波数のλ／ｎ（ｎ＝２，４，６，・・・）となる長さを含まないように長さ範囲が設定されている。

例えば、ｆ＝ｃ／λであり、
ｃ：電波の速度３ｘ１０＾８ｍ
λ：波長＝ｎ×長さ
ｎ＝２，４，６，，，
対象となる周波数帯の一例としては、ＴＥＭセル法における１００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚがある。ＴＥＭセル試験は、車載電子機器試験の一つであり、ラジオ／ＴＶ放送、トランシーバ、及びアマチュア無線などの無線電波に対するイミュニティ試験である。ＴＥＭセル試験では、想定される電波をTEMセル内にて放射し、車載商品が影響を受けないかを確認する。
１００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚを上記式に代入して、１／４ラムダ（ｎ＝４）の場合、
３ｘ１０＾８／１００ｘ１０＾６／４＝７５０ｍｍ
３ｘ１０＾８／４００ｘ１０＾６／４＝１８７．５ｍｍ
となり、シールド層が１８７．５ｍｍ〜７５０ｍｍの長さ範囲を避けることが好ましいことが分かる。

したがって、例えば、第１シールド層３１Ａは７５０ｍｍを超えていることが好ましく、第２シールド層３１Ｂは１８７．５ｍｍ未満であることが好ましい。なお、シールド層の共振には、シールド層の長さが短くなるほど透磁率も効いてくるので、第２シールド層３１Ｂが１００ｍｍ未満であることが好ましい。
このタッチパネル１では、第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂの長さが上記の条件を満たしているので、第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂが電磁波に対して共振しにくい。したがって、複数の第１引出し配線１９にノイズが発生しにくい。
なお、上述の周波数及びシールド層の長さは例示であり、本発明はそのような実施形態に限定されない。

タッチパネル１は、さらに、第３シールド層３３を有している。第３シールド層３３は、第２基材フィルム１３上に形成されている。第３シールド層３３は、平面視で複数の第１引出し配線１９に重なるように配置されている。なお、第３シールド層３３が平面視で複数の第１引出し配線１９に重なるとは、少なくとも両者の一部同士が重なっている状態をいい、この実施形態では第３シールド層３３は複数の第１引出し配線１９を略全面的に覆っている。なお、第３シールド層３３は、感知部からＹ方向片側の一部分のみに形成された小領域である。
第３シールド層３３はグランド線に接続されている。
第３シールド層３３は、第２透明電極１７同様の材料からなる透明導電膜を全面的に又はメッシュ状に形成したものを用いることができる。

すでに述べたように、第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂは、第１透明電極１５及び複数の第１引出し配線１９を囲うように第１基材フィルム１１の周縁部に配置されている。従来であれば、シールド層が上記の長さ条件を満たしていなければシールド層での共振によって第１引出し配線１９にノイズが発生することがあり、その原因は第２シールド層３１Ｂに相当する部分と第１引出し配線１９の第１部分１９ａ及び第２部分１９ｂとの互いの距離が短くかつ対向長さが長かったことだと推定される。そこで、このタッチパネル１では、第１シールド層３１Ａ及び第２シールド層３１Ｂの長さが上記の条件を満たすように設定することで、従来であれば発生していたシールド層の共振を防止している。

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

前記実施形態では第１基材フィルム１１には第１シールド層３１Ａと第２シールド層３１Ｂが形成されていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。シールド層は単数、又は３以上あってもよい。
前記実施形態では第１シールド層３１Ａと第２シールド層３１Ｂは第１基材フィルム１１の第４隅付近で切断されていたが、切断箇所及び切断形状は特に限定されない。

前記第１シールド層３１Ａと第２シールド層３１Ｂは切断によって分離されていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。前記第１シールド層３１Ａと第２シールド層３１Ｂは、例えばスクリーン印刷によって互いに結合しないようにパターニングされてもよい。
前記第１シールド層３１Ａと第２シールド層３１Ｂは、第１基材フィルムに形成されていたが、第２基材フィルムに形成されてもよい。

前記実施形態ではタッチパネルは相互静電容量方式を採用していたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。タッチパネルは、菱形の透明電極同士を敷き詰めるように設けられた自己静電容量方式を採用したものでもよい。
前記実施形態では接続端子２５はＸ方向片側にずれて配置されていたが、接続端子２５はＸ方向中央部分に配置されていてもよい。

前記実施形態では、２種類の透明電極はそれぞれ第１基材フィルム及び第２基材フィルムの同じ側の層に設けられていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、２種類の透明電極はそれぞれ第１基材フィルム及び第２基材フィルムの反対側の面に設けられていてもよい。
前記実施形態では、２種類の透明電極はそれぞれ２枚の基材フィルムに設けられていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、２種類の透明電極は１枚の基材フィルムの片面又は両面に設けられていてもよい。

前記実施形態では第１基材フィルムと第２基材フィルムは直接接着されていたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、１層又は複数の基材フィルムが第１基材フィルムと第２基材フィルムの間に配置されていてもよい。

本発明は、タッチパネルに広く適用できる。

１ ：タッチパネル
５ ：フィルムセンサ
１１ ：第１基材フィルム
１３ ：第２基材フィルム
１５ ：第１透明電極
１７ ：第２透明電極
１９ ：第１引出し配線
２１ ：第２引出し配線
３１Ａ ：第１シールド層
３１Ｂ ：第２シールド層

Claims (3)

1. 基材と、
   前記基材上に形成され、一方向に延びる複数の第１検出電極と、
   前記基材上に形成され、前記複数の第１検出電極に接続された複数の第１配線と、
   前記複数の第１検出電極に交差するように形成された複数の第２検出電極と、
   前記複数の第２検出電極に接続され、フレキシブルプリント配線基板との接続端子に至るまで延びている複数の第２配線と、
   前記基材上に形成され、平面視で前記複数の第２配線に重なるように延びている形状で配置され、特定範囲内の複数の周波数に対して共振現象を生じさせないために、各周波数のλ／ｎ（ｎ＝２，４，６，・・・）となる長さを含まないように延びの長さ範囲が設定されている、シールド層と、
   を備えたタッチパネル。
   
   
2. 前記シールド層は、第１シールド層と、前記第１シールド層から絶縁された第２シールド層を有しており、
   前記第１シールド層及び前記第２シールド層は、各周波数のλ／ｎ（ｎ＝２，４，６，・・・）となる長さを含まないように長さ範囲が設定されている、請求項１に記載のタッチパネル。
3. 前記シールド層は、前記複数の第１検出電極及び前記複数の第１配線を囲うように前記基材の周縁部に配置されている、請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル。

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