JP6333042B2 - タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器に関する。

タッチパネルは、指等によるタッチを検出して、タッチされた位置の位置座標を特定する装置である。タッチパネルは、優れたユーザーインターフェース手段の１つとして注目されている。現在、抵抗膜方式または静電容量方式等、種々の方式のタッチパネルが製品化されている。一般に、タッチパネルは、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンと、タッチスクリーンからの信号に基づいてタッチされた位置座標を特定する検出装置とから構成されている。

静電容量方式のタッチパネルの１つとして、投射型静電容量（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ）方式のタッチパネルがある（例えば特許文献１参照）。このような投射型静電容量方式のタッチパネルでは、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンの前面側が、厚さが数［ｍｍ］程度のガラス板等の保護板で覆われた場合でも、タッチの検出、および、タッチされた位置の位置座標を特定することが可能である。この方式のタッチパネルは、保護板を前面に配置できるので堅牢性に優れる。また、手袋を装着した状態の指等によるタッチであっても検出が可能である。また、この方式のタッチパネルは、可動部を持たないため、長寿命である。

投射型静電容量方式のタッチパネルは、静電容量を検出するための検出用配線として、例えば、薄い誘電膜上に形成された第１シリーズの導体エレメントと、第１シリーズの導体エレメント上に絶縁膜を隔てて形成された第２シリーズの導体エレメントとを備えている。２つの導体エレメント間には電気的接触はない。指等の指示体と、検出用配線である第１シリーズの導体エレメントと第２シリーズの導体エレメントとの間に形成される静電容量を検出回路で検出することによって、指示体がタッチした位置の位置座標が特定される。この検出方式は、一般に自己容量検出方式と呼ばれる（例えば特許文献２参照）。

また、例えば、第１電極を構成する行方向に延びて設けられる複数の行方向配線と、第２電極を構成する列方向に延びて設けられる複数の列方向配線との間の電界変化、即ち相互容量の変化を検出することで、タッチされた位置座標を特定する検出方式がある。この検出方式は、一般に相互容量検出方式と呼ばれる（例えば特許文献３参照）。

上述した自己容量方式および相互容量方式の何れの場合においても、行方向配線と列方向配線とによって格子状に区画された平面領域に指等の指示体によるタッチがあった場合、タッチがあった検出セルでの検出値と、当該検出セル近傍の検出セルでの検出値とのバランスから、タッチされた位置座標を特定する方法が用いられる。

特開２０１２−１０３７６１号公報 特表平９−５１１０８６号公報 特開２００３−５２６８３１号公報

例えば相互容量方式を用いる場合、駆動電極となる行方向配線は信号を高速で送るために低抵抗とし、検出電極となる列方向配線はノイズを受けにくくなるように設計することが望ましい。タッチパネル基材上に、行方向と列方向とにマトリックス状のセンサー用電極が形成され、行方向配線と列方向配線とが絶縁膜を介して立体的に交差する部分を有するタッチパネルにおいては、検出セル内を占める駆動電極（行方向配線）の面積をできる限り大きくし、検出電極（列方向配線）の面積をできる限り小さくすることによって、相互容量式タッチパネルに適した構成となる。

しかし、タッチパネル上に指等の指示体が接近した場合、上記構成では駆動電極の面積と検出電極の面積とが異なるため、タッチパネル上の指示体と駆動電極との間の容量結合（以下、「放電容量」と呼ぶ）と、タッチパネル上の指示体と検出電極との間の放電容量とが異なる。そのため、タッチパネル上の指示体からの静電気放電に対して、駆動電極と検出電極との間に電位差が生じ、駆動電極と検出電極との間で絶縁破壊が起こる場合があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、タッチパネル上の指示体からの静電気放電による絶縁破壊が抑制された、信頼性の高いタッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器を提供することを目的とする。

本発明の一態様に関するタッチスクリーンは、指示体が接触する表面を有するタッチスクリーンであって、行方向に沿って複数本配置される、行方向配線と、前記行方向と交差する列方向に沿って複数本配置される、列方向配線とを備え、前記行方向配線と前記列方向配線とが交差する検出セルにおいて、前記表面側の前記指示体と当該検出セル内の前記行方向配線との間の放電容量である行方向放電容量と、前記表面側の前記指示体と当該検出セル内の前記列方向配線との間の放電容量である列方向放電容量とが等しく、各前記行方向配線と各前記列方向配線とが交差する位置からあらかじめ定められた距離範囲内において配置される、複数のフローティング電極をさらに備え、複数の前記フローティング電極は、各前記行方向配線および各前記列方向配線のいずれとも平面視において重ならない位置に配置される。

本発明の一態様に関するタッチパネルは、上記のタッチスクリーンと、前記行方向放電容量および前記列方向放電容量に基づいて、前記指示体の前記タッチスクリーン上の位置を検出するタッチ位置検出回路とを備える。

本発明の一態様に関する表示装置は、上記のタッチパネルと、前記タッチパネル下に配置される表示素子とを備える。

本発明の一態様に関する電子機器は、上記の表示装置と、前記表示装置における前記タッチ位置検出回路からの出力を入力として処理する電子素子とを備える。

本発明の上記態様によれば、タッチパネル上の指示体（導体）からの静電気放電による絶縁破壊が抑制されるため、信頼性の高いタッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器を得ることができる。

本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施形態に関するタッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。 実施形態に関するタッチスクリーンの平面図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域周辺を拡大した、下部電極の平面図である。 図３における領域Ａを示す拡大図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域周辺を拡大した、上部電極の平面図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域周辺を拡大した、下部電極および上部電極の平面図である。 行方向配線の占める面積を大きくした場合の、行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域周辺を拡大した平面図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域の周辺における、下部電極の平面図である。 図８における領域Ｂを示す拡大図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域の周辺における、上部電極の平面図である。 図１０における領域Ｃを示す拡大図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域周辺を拡大した、下部電極および上部電極の平面図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域の周辺における、下部電極の平面図である。 図１３における領域Ｂを示す拡大図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域の周辺における、上部電極の平面図である。 図１５における領域Ｃを示す拡大図である。 行方向配線と列方向配線とが平面視において重なる領域周辺を拡大した、下部電極および上部電極の平面図である。 実施形態に関するタッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。 実施形態に関するタッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。 実施形態に関するタッチパネルの構成を模式的に示す平面図である。

以下、添付の図面を参照しながら実施形態について説明する。以下の説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称および機能も同様のものとする。よって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。

＜第１実施形態＞
＜構成＞
まず、図１および図２を用いて、本実施形態のタッチスクリーンの層構造について説明する。本実施形態におけるタッチスクリーンは、投影型静電容量方式のタッチスクリーンである。

図１は、本実施形態に関するタッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。本実施形態におけるタッチスクリーンは、指示体が接触する表面を有する、投影型静電容量方式のタッチスクリーンである。

図１に示されるように、タッチスクリーンの最下面層は、透明なガラス材料または透明な樹脂からなる透明基板１０である。透明基板１０の上には、下部電極２０が形成される。

また、下部電極２０を覆って、層間絶縁膜１１が形成される。層間絶縁膜１１は、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等の透明な絶縁膜である。

層間絶縁膜１１の上には上部電極３０が形成される。さらに、層間絶縁膜１１の上には、上部電極３０を覆って、保護膜１２が形成される。

保護膜１２は、層間絶縁膜１１と同様に、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜等の透光性を有する絶縁性の膜である。保護膜１２の上面には、タッチスクリーンが装着される液晶ディスプレイ用の偏光板１３が貼り付けられる。

偏光板１３の上面には、タッチスクリーンを保護するための、透明なガラス材料または透明な樹脂からなる透明基板１４が粘着される。

下部電極２０は、ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ）等の透明配線材料、もしくは、アルミニウムまたは銅等の金属配線材料からなる、複数本の行方向配線２１を備える。また、上部電極３０は、ＩＴＯ等の透明配線材料、もしくは、アルミニウムまたは銅等の金属配線材料からなる、複数本の列方向配線３１を備える。行方向配線２１は、行方向に沿って配置される。列方向配線３１は、行方向と交差する方向である列方向に沿って配置される。本実施形態において、検出セル内の行方向配線２１の平面視における占有面積である行方向占有面積と、当該検出セル内の列方向配線３１の平面視における占有面積である列方向占有面積とが等しい。

本実施形態では、列方向配線３１および行方向配線２１双方を、アルミニウム系合金層とその窒化層との多層構造とした。これによって、配線抵抗を小さくでき、かつ、検出可能領域における光の反射率を低減させることができる。

また、本実施形態では、列方向配線３１を行方向配線２１の上層として配置したが、これらの位置関係を逆にして、行方向配線２１を列方向配線３１の上層として配置してもよい。さらに、本実施形態では、列方向配線３１および行方向配線２１の材料を、アルミニウム系合金層とその窒化層との多層構造としたが、これらの材料は統一されていなくてもよい。例えば、列方向配線３１の材料をアルミニウム系合金層とその窒化層との多層構造とし、行方向配線２１をＩＴＯ等の透明配線材料としてもよい。

また、本実施形態では、列方向配線３１を行方向配線２１の上層として配置したが、これらを同じ深さの層に配置して、行方向配線２１と列方向配線３１とが平面視で重なる部分のみ、層間絶縁膜を配置して互いを電気的に分離してもよい。

使用者は、タッチスクリーンの表面となる透明基板１４に指等の支持体でタッチして操作を行う。透明基板１４に指示体が触れると、指示体と透明基板１４下部の行方向配線２１との間、または、指示体と列方向配線３１との間に、容量結合（放電容量）が発生する。相互容量方式の場合、この放電容量が発生し、さらに、上層電極と下層電極との間に生じる相互容量の変化を検出することで、検出可能領域内のどの位置においてタッチがあったかを特定することができる。

図２は、本実施形態に関するタッチスクリーンの平面図である。タッチスクリーンの検出可能領域は、横方向（行方向）に伸びる複数の行方向配線２１と、その手前側で平面視において行方向配線２１と重なって、縦方向（列方向）に伸びる複数の列方向配線３１とから構成される、マトリックス領域である。

行方向配線２１の各々は、引き出し線Ｒ１からＲ６によって、外部の配線と接続するための端子８に接続される。また、列方向配線３１の各々も同様に、引き出し線Ｃ１からＣ８によって、外部の配線と接続するための端子８に接続される。引き出し線Ｒ１からＲ６と引き出し線Ｃ１からＣ８とは、ダミー引き出し配線４０によって区切られている。

引き出し線Ｃ４および引き出し線Ｃ５は、検出可能領域の外周に沿って配置される。また、引き出し線Ｃ３および引き出し線Ｃ６は、検出可能エリアの外周に沿って配置され、引き出し線Ｃ４もしくは引き出し線Ｃ５が配置されている領域に達してからは、引き出し線Ｃ４または引き出し線Ｃ５に沿って配置される。このようにして、引き出し線Ｃ１からＣ８は、検出可能エリアの外周側に詰めて配置される。また、引き出し線Ｒ１からＲ６も同様に、端子８に近い引き出し線から順に、検出可能エリアの外周側に詰めて配置される。

このように、引き出し線Ｒ１からＲ６および引き出し線Ｃ１からＣ８をできるだけ検出可能領域の外周側に詰めて配置することで、タッチスクリーンが装着される表示装置と、引き出し配線間のフリンジ容量を抑制することができる。よって、このような引き出し配線の配置とすることで、タッチスクリーンが装着される表示装置から発生する電磁ノイズが引き出し配線に与える影響を低減することができる。

次に、図３から図６を参照しつつ、行方向配線２１および列方向配線３１の詳細な構造を説明する。

図３は、行方向配線２１と列方向配線３１とが平面視において重なる領域周辺（検出セル）を拡大した下部電極２０の平面図である。図４は、図３における領域Ａの拡大図である。また、図５は、行方向配線２１と列方向配線３１とが平面視において重なる領域周辺（検出セル）を拡大した上部電極３０の平面図である。また、図６は、行方向配線２１と列方向配線３１とが平面視において重なる領域の平面図である。なお、図３から図６において、横方向を行方向、縦方向を列方向とする。なお、図３から図６は、配線パターンを模式的に示すものであり、配線の太さまたは間隔は、実際とは異なる。

図３に示されるように、行方向配線２１はメッシュ状の金属細線である。メッシュ状の配線は、円弧状の導線によって構成される。図３において、行方向配線２１の中央部から列方向に延びる空白領域は、平面視において列方向配線３１が配置される領域である。また、図３の中央部において、行方向配線２１のメッシュの間隔が大きくなっている領域は、列方向配線３１と平面視において重なる領域である。

本実施形態において、行方向配線２１は、列方向配線３１との交差部分において、線幅が狭くなっている。下部電極２０は、行方向配線２１と列方向配線３１とが交差する領域、すなわち、行方向配線２１の線幅が狭くなっている領域の周辺において、フローティング電極２１ａを備える。図３に示される場合では、フローティング電極２１ａが占める平面視における面積は、行方向配線２１が占める平面視における面積よりも大きい。フローティング電極２１ａは、行方向配線２１と列方向配線３１とが交差する位置からあらかじめ定められた距離範囲内、具体的には、交差する位置の周辺に配置される。

フローティング電極２１ａは、行方向配線２１と同様のメッシュ状の金属細線で形成される。フローティング電極２１ａは、断線部２１ｃにより、周囲の配線とは断線される。

図４は、図３における領域Ａを示す拡大図である。断線部２１ｃにより、行方向配線２１とフローティング電極２１ａとが断線されている。

このように、フローティング電極２１ａを設けることによって、行方向配線２１と列方向配線３１とは、フローティング電極２１ａが占める領域分、平面視において隔てられる。

図５に示されるように、上部電極３０は、列方向配線３１を備える。列方向配線３１は、行方向配線２１と同様のメッシュ状の金属細線である。図５において、列方向配線３１のメッシュの間隔が大きくなっている領域は、行方向配線２１と平面視において重なる領域である。

図６は、行方向配線２１と列方向配線３１とが平面視において重なる領域周辺（検出セル）を拡大した、下部電極２０および上部電極３０の図である。

図６に示される場合では、行方向配線２１と列方向配線３１とが重なる領域において、行方向配線２１および列方向配線３１のメッシュ間隔は、他の部分の２倍の間隔である。さらに、行方向配線２１と列方向配線３１とが重なる領域においては、行方向配線２１のメッシュと列方向配線３１のメッシュとは相補的にずれて重なる。図６に示される場合では、行方向におけるメッシュのずれる間隔は列方向間隔Ｐ１であり、列方向におけるメッシュのずれる間隔は行方向間隔Ｐ２である。

このように、行方向配線２１と列方向配線３１とが重なる領域における、行方向配線２１と列方向配線３１とを合わせたメッシュの間隔を、これらの配線の他の部分のメッシュの間隔と等しくすることによって、行方向配線２１と列方向配線３１とが交差する部分を含めた検出可能領域全体の外光の反射率を均一化することができる。よって、行方向配線２１と列方向配線３１とが交差する部分が目視されることを抑制できる。

なお、本実施形態では、行方向配線２１および列方向配線３１のメッシュを構成する導線の幅は３［μｍ］であり、断線部の断線間隔は５［μｍ］である。また、本実施形態では、透明基板１０の厚みは０．５［ｍｍ］であり、フローティング電極２１ａの行方向の幅Ｌは８００［μｍ］である。また、メッシュの列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２は、ともに２００［μｍ］である。

本実施形態の様に、行方向配線２１および列方向配線３１をメッシュ状の配線とすることによって、少ない配線材で、広い検出可能領域を効率的に覆うことができる。

ただし、行方向配線２１および列方向配線３１の材料、導線の幅およびメッシュの間隔は、本実施形態で示された場合に限定されるものではない。

行方向配線２１および列方向配線３１の材料としては、ＩＴＯまたはグラフェン等の透明導線性材料、または、アルミニウム、クロム、銅または銀等の金属材料を用いることができる。また、アルミニウム、クロム、銅または銀等の合金、または、これら合金上に窒化アルミニウム等を形成した多層構造としても良い。また、導線幅およびメッシュ間隔は、タッチスクリーンの用途等に応じて、本実施形態とは異なる値としてもよい。

また、本実施形態では、フローティング電極２１ａが、行方向配線２１側に備わる構成としたが、フローティング電極２１ａが、列方向配線３１側に備わる構成であってもよい。このような構成とした場合でも、フローティング電極２１ａが占める平面視における面積を、行方向配線３１が占める平面視における面積よりも大きくすることができ、また、行方向配線２１と列方向配線３１との間に平面視において行方向に間隔を設けることができる。

本実施形態におけるタッチスクリーンに１．０［ｍｍ］の厚さのガラス材料からなる透明基板１４を装着した状態で、検出セル当たりの放電容量を３次元容量シミュレーションにより見積もったところ、透明基板１４上の指示体と行方向配線２１との間の放電容量は１．０［ｐＦ］、透明基板１４上の指示体と列方向配線３１との間の放電容量は１．０［ｐＦ］となり、放電容量が均等になっていることを確認した。

本発明の効果を確認するために、本実施形態におけるタッチスクリーンと、図７に示される配線構造を持つタッチスクリーンとを、それぞれ１．０［ｍｍ］の厚さのガラス材料からなる透明基板１４を装着した状態で、放電コンデンサが３３０［ｐＦ］、放電抵抗が３３０［Ω］の条件下で静電気放電試験を行った。なお、図７は、行方向配線の占める面積を大きくした場合の、行方向配線１２１と列方向配線１３１とが平面視において重なる領域周辺（検出セル）を拡大した平面図である。図７においては、行方向配線１２１とフローティング電極１２１ａとは、断線部１２１ｃによって断線されている。

上記試験の結果、図７に示された構成によるタッチスクリーンでは１２［ｋＶ］で絶縁破壊が確認されたのに対し、本実施形態に示された構成では、１８［ｋＶ］で絶縁破壊が確認された。これにより、本実施形態に示された構成であれば、より絶縁破壊が起こりにくくなることが確認できた。

従って、タッチパネル上の指示体からの静電気放電に対して、信頼性の高いタッチスクリーンを実現できる。

＜効果＞
以下に、本実施形態による効果を例示する。

本実施形態によれば、タッチスクリーンが、行方向に沿って複数本配置される、行方向配線２１と、行方向と交差する列方向に沿って複数本配置される、列方向配線３１とを備える。

また、行方向配線２１と列方向配線３１とが交差する検出セルにおいて、表面側の指示体と当該検出セル内の行方向配線２１との間の放電容量である行方向放電容量と、表面側の指示体と当該検出セル内の列方向配線３１との間の放電容量である列方向放電容量とが等しい。

このような構成によれば、タッチパネル上の指示体（導体）と行方向配線２１（駆動電極）との間の放電容量と、タッチパネル上の指示体（導体）と列方向配線３１（検出電極）との間の放電容量とが均等となるため、タッチパネル上の指示体（導体）からの静電気放電によって、駆動電極と検出電極との間で絶縁破壊が生じにくくなる。

また、本実施形態によれば、複数のフローティング電極２１ａが占める平面視における面積が、複数の行方向配線２１が占める平面視における面積よりも大きい。また、複数のフローティング電極２１ａが占める平面視における面積が、複数の列方向配線３１が占める平面視における面積よりも大きい。

このような構成によれば、カップリングに起因するフローティング電極の電位上昇を抑えることができるため、駆動電極となる行方向配線とフローティング電極、および、検出電極となる列方向配線とフローティング電極との間のショート不良を低減できる。

＜第２実施形態＞
＜構成＞
以下では、上記実施形態で説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略する。

第１実施形態では、検出可能領域のうちの、行方向配線２１と列方向配線３１とが重ならない領域においては、行方向配線２１および列方向配線３１のいずれかが配置される。そして、行方向配線２１および列方向配線３１は、透明基板１０を基準とした異なる深さでそれぞれ配置される。

行方向配線２１と列方向配線３１とでは、配線が形成される深さが異なるため、行方向配線２１が形成される領域と、列方向配線３１が形成される領域とでは反射率が異なり、当該差異により形成されている配線が視認されやすい場合がある。

本実施形態では、行方向配線の上層に、行方向フローティング電極３３を配置する。また、列方向配線の下層に、列方向フローティング電極２２を配置する。行方向フローティング電極３３は、行方向に沿って複数配置され、平面視において行方向配線を覆って配置される。また、行方向フローティング電極３３は、金属細線からなるメッシュ構造である。列方向フローティング電極２２は、列方向に沿って複数配置され、平面視において列方向配線を覆って配置される。また、列方向フローティング電極２２は、金属細線からなるメッシュ構造である。

本実施形態におけるタッチスクリーンでは、行方向配線のメッシュと、行方向フローティング電極３３のメッシュとが、平面視において相補的にずれて重なる。また、列方向配線のメッシュと、列方向フローティング電極２２のメッシュとが、平面視において相補的にずれて重なる。

このような構成とすることで、行方向配線が形成される領域と、列方向配線が形成される領域とで、外光の反射率の違いが軽減され、検出可能領域全体における反射率を均一化することができる。

図８から図１２を用いて、本実施形態におけるタッチスクリーンの行方向配線２２１および列方向配線２３１の詳細な構造を説明する。

図８は、行方向配線２２１と列方向配線２３１とが平面視において重なる領域の周辺における、下部電極２２０の平面図である。

下部電極２２０は、行方向配線２２１を備える。また、下部電極２２０は、フローティング電極２２１ａを備える。フローティング電極２２１ａは、行方向配線２２１と同様のメッシュ状の金属細線で形成される。フローティング電極２２１ａは、断線部２２１ｃにより、周囲の配線とは断線される。

行方向配線２２１のメッシュ間隔は、第１実施形態に示された場合の２倍であるとする。つまり、図８における列方向間隔Ｐ３および行方間隔Ｐ４は、それぞれ、図３における列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２の２倍である。

図９は、図８における領域Ｂを示す拡大図である。図９における破線は、後述するフローティング電極２３１ａの配置を示す。図９において、断線部２２１ｃはスリットであり、導線を電気的に分断している。

図１０は、行方向配線２２１と列方向配線２３１とが平面視において重なる領域の周辺における、上部電極２３０を示す平面図である。上部電極２３０は、列方向配線２３１とフローティング電極２３１ａとを備える。フローティング電極２３１ａは、列方向配線２３１と同様のメッシュ状の金属細線で形成される。フローティング電極２３１ａは、行方向配線２２１と列方向配線２３１とが交差する位置からあらかじめ定められた距離範囲内、具体的には、交差する位置の周辺に配置される。

列方向配線２３１とフローティング電極２３１ａとは、断線部２３１ｃにより断線されている。また、フローティング電極２３１ａには、下部電極２２０の断線部２２１ｃに対応する位置に、断線部が設けられている。

列方向配線２３１およびフローティング電極２３１ａのメッシュ間隔は、第１実施形態に示された場合の２倍であるとする。つまり、列方向間隔Ｐ３と行方向間隔Ｐ４は、それぞれ、図５における列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２の２倍である。

図１１は、図１０における領域Ｃを示す拡大図である。図１０における破線は、行方向配線２２１の配置を示す。図１０において、断線部２３１ｃはスリットであり、導線を電気的に分断している。

図１２は、行方向配線２２１と列方向配線２３１とが平面視において重なる領域周辺（検出セル）を拡大した、下部電極２２０および上部電極２３０の平面図である。図１２に示されるように、行方向配線２２１の上層にも、フローティング電極２３１ａが配置される。また、列方向配線２３１の下層にも、フローティング電極２２１ａが配置される。すなわち、行方向配線２２１の上層に配置されたフローティング電極２３１ａは、行方向フローティング電極３３に対応し、また、列方向配線２３１の下層に配置されたフローティング電極２２１ａは、列方向フローティング電極２２に対応する。

また、行方向配線２２１のメッシュと、フローティング電極２３１ａのメッシュとは、平面視において相補的にずれて重なる。同様に、列方向配線２３１のメッシュと、フローティング電極２２１ａのメッシュとは、平面視において相補的にずれて重なる。

以上の構成とすることによって、行方向配線２２１が形成される領域と、列方向配線２３１が形成される領域とで、反射率が均一化されるため、検出可能領域全体における反射率を均一化することができる。よって、形成されている配線が視認されることを抑制できる。

なお、本実施形態では、第１実施形態と同じく、行方向配線２２１および列方向配線２３１のメッシュを構成する導線の幅は３［μｍ］であり、断線部２２１ｃおよび断線部２３１ｃの断線間隔は５［μｍ］である。また、透明基板１０の厚みは０．５［ｍｍ］であり、フローティング電極２２１ａの行方向の幅Ｌは８００［μｍ］である。

また、図８および図１０におけるメッシュの列方向間隔Ｐ３および行方向間隔Ｐ４は４００［μｍ］であり、図１２におけるメッシュの列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２は２００［μｍ］である。

本実施形態におけるタッチスクリーンに１．０［ｍｍ］の厚さのガラス材料からなる透明基板１４を装着した状態で、検出セル当たりの放電容量を３次元容量シミュレーションにより見積もったところ、透明基板１４上の指示体（導体）と行方向配線２２１との間の放電容量は１．１［ｐＦ］、透明基板１４上の指示体（導体）と列方向配線２３１との間の放電容量は１．１［ｐＦ］となり、放電容量が均等になっていることを確認した。

本発明の効果を確認するために、本実施形態におけるタッチスクリーンと、第１実施形態に示されたタッチスクリーンとを、それぞれ１．０［ｍｍ］の厚さのガラス材料からなる透明基板１４を装着した状態で、放電コンデンサが３３０［ｐＦ］、放電抵抗が３３０［Ω］の条件下で静電気放電試験を行った。

その結果、第１実施形態における場合と同様に、本実施形態では１８［ｋＶ］で絶縁破壊が確認された。これにより、第１実施形態と同様に、本実施形態に示された構成によれば、より絶縁破壊が起こりにくくなることが確認できた。

また、視認性を確認するために、室内照度１０００［ｌｕｘ］の下で本実施形態のタッチスクリーンと、第１実施形態のタッチスクリーンとを目視したところ、第１実施形態のタッチスクリーンでは、下部電極２０と上部電極３０とが目視されたが、本実施形態のタッチスクリーンではそれらが目視されなかった。

＜効果＞
本実施形態のタッチスクリーンは、平面視において列方向配線２３１と重なる領域にも、メッシュ状のフローティング電極２２１ａが配置され、平面視において行方向配線２２１と重なる領域にも、メッシュ状のフローティング電極２３１ａが配置される。列方向配線２３１のメッシュとフローティング電極２２１ａのメッシュとは、平面視において相補的にずれて配置され、行方向配線２２１のメッシュとフローティング電極２３１ａのメッシュとは、平面視において相補的にずれて配置される。

よって、行方向配線２２１の上層にもフローティング電極２３１ａを設け、列方向配線２３１の下層にもフローティング電極２２１ａを設け、かつ、上下層の配線のメッシュを平面視において相補的にずらして配置することによって、行方向配線２２１と列方向配線２３１との、外光の反射率の違いを軽減して、反射率を均一化することができる。

よって、第１実施形態において示された効果に加えて、外光の反射率が均一化されるため、行方向配線２１および列方向配線３１が視認されることを抑制することができる。

＜第３実施形態＞
＜構成＞
第２実施形態では、下部電極のフローティング電極２２１ａと上部電極のフローティング電極２３１ａとが、行方向配線２２１または列方向配線２３１が形成される領域以外において、全て接続されていた。

よって、静電気放電が生じた場合、フローティング電極２２１ａおよびフローティング電極２３１ａに電荷がたまりやすく、フローティング電極からの放電が発生し、絶縁破壊が起こりやすい場合があった。

本実施形態では、下部電極のフローティング電極３２１ａおよび上部電極のフローティング電極３３１ａを分断する、断線部３２１ｂおよび断線部３３１ｂをさらに配置する。

図１３から図１７を用いて、本実施形態のタッチスクリーンの、行方向配線３２１および列方向配線３３１の詳細な構造を説明する。

図１３は、行方向配線３２１と列方向配線３３１とが平面視において重なる領域の周辺における、下部電極３２０の平面図である。下部電極３２０は、行方向配線３２１を備える。また、下部電極３２０は、フローティング電極３２１ａを備える。フローティング電極３２１ａは、行方向配線３２１と同様のメッシュ状の金属細線で形成される。フローティング電極３２１ａは、断線部３２１ｃにより、周囲の配線とは断線される。

さらに、下部電極３２０は断線部３２１ｂを備える。図１３に示されるように、断線部３２１ｂによってフローティング電極３２１ａを分断すると、分断された各々のフローティング電極３２１ａのメッシュには電荷がたまらない。そのため、静電気放電があった場合に、フローティング電極からの放電による絶縁破壊が起こりにくくなる。

行方向配線３２１のメッシュ間隔は、第１実施形態に示された場合の２倍であるとする。つまり、列方向間隔Ｐ３と行方向間隔Ｐ４は、それぞれ、図３における列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２の２倍である。

図１４は、図１３における領域Ｂを示す拡大図である。図１４における破線は、後述するフローティング電極３３１ａの配置を示す。図１４において、断線部３２１ｃはスリットであり、導線を電気的に分断している。また、図１４において、断線部３２１ｂはスリットであり、フローティング電極３２１ａを電気的に分断している。

図１５は、行方向配線３２１と列方向配線３３１とが平面視において重なる領域の周辺における、上部電極３３０を示す平面図である。上部電極３３０は、列方向配線３３１とフローティング電極３３１ａとを備える。

列方向配線３３１とフローティング電極３３１ａとは、断線部３３１ｃにより断線されている。また、フローティング電極３３１ａには、下部電極３２０の断線部３２１ｃに対応する位置に、断線部が設けられている。

さらに、上部電極３３０は断線部３３１ｂを備える。図１５に示されるように、断線部３３１ｂによってフローティング電極３３１ａを分断すると、分断された各々のフローティング電極３３１ａのメッシュには電荷がたまらない。そのため、静電気放電があった場合に、フローティング電極からの放電による絶縁破壊が起こりにくくなる。

列方向配線３３１のメッシュ間隔およびフローティング電極３３１ａのメッシュ間隔は、第１実施形態に示された場合の２倍であるとする。つまり、列方向間隔Ｐ３と行方向間隔Ｐ４は、それぞれ、図５における列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２の２倍である。

図１６は、図１５における領域Ｃを示す拡大図である。図１５における破線は、行方向配線３２１の配置を示す。図１５において、断線部３３１ｃはスリットであり、導線を電気的に分断している。また、図１６において、断線部３３１ｂはスリットであり、フローティング電極３３１ａを電気的に分断している。

図１７に、行方向配線３２１と列方向配線３３１とが平面視において重なる領域周辺（検出セル）を拡大した、下部電極３２０および上部電極３３０の平面図である。図１７に示されるように、行方向配線３２１の上層にも、フローティング電極３３１ａが配置される。また、列方向配線３３１の下層にも、フローティング電極３２１ａが配置される。

また、行方向配線３２１のメッシュと、フローティング電極３３１ａのメッシュとは、平面視において相補的にずれて重なる。同様に、列方向配線３３１のメッシュと、フローティング電極３２１ａのメッシュとは、平面視において相補的にずれて重なる。

なお、本実施形態では、第１実施形態と同じく、行方向配線３２１および列方向配線３３１のメッシュを構成する導線の幅は３［μｍ］であり、断線部３２１ｃおよび断線部３３１ｃの断線間隔は５［μｍ］である。また、透明基板１０の厚みは０．５［ｍｍ］であり、フローティング電極３２１ａの行方向の幅Ｌは８００［μｍ］である。

また、図１３および図１５におけるメッシュの列方向間隔Ｐ３および行方向間隔Ｐ４は４００［μｍ］であり、図１７におけるメッシュの列方向間隔Ｐ１および行方向間隔Ｐ２は２００［μｍ］である。

本実施形態におけるタッチスクリーンに１．０［ｍｍ］の厚さのガラス材料からなる透明基板１４を装着した状態で、検出セル当たりの放電容量を３次元容量シミュレーションにより見積もったところ、透明基板１４上の指示体（導体）と行方向配線３２１との間の放電容量は１．１［ｐＦ］、透明基板１４上の指示体（導体）と列方向配線３３１との間の放電容量は１．１［ｐＦ］となり、放電容量が均等になっていることを確認した。

本発明の効果を確認するために、本実施形態におけるタッチスクリーンと、第２実施形態に示されたタッチスクリーンとを、それぞれ１．０［ｍｍ］の厚さのガラス材料からなる透明基板１４を装着した状態で、放電コンデンサが３３０［ｐＦ］、放電抵抗が３３０［Ω］の条件下で静電気放電試験を行った。

その結果、第１実施形態のタッチスクリーンでは、１８［ｋＶ］で絶縁破壊が確認されたが、本実施形態では２０［ｋＶ］で絶縁破壊が確認された。これにより、本実施形態に示された構成によれば、より絶縁破壊が起こりにくくなることが確認できた。

＜効果＞
本実施形態におけるタッチスクリーンは、行方向配線３２１と同じ深さの層に配置されるメッシュ状のフローティング電極３２１ａが、断線部３２１ｂによって電気的に分断されており、かつ、列方向配線３３１と同じ深さの層に配置されるメッシュ状のフローティング電極３３１ａが、断線部３３１ｂによって電気的に分断されている。

よって、フローティング電極３２１ａおよびフローティング電極３３１ａが分断されることにより、フローティング電極３２１ａおよびフローティング電極３３１ａに電荷がたまりにくくなるため、静電気放電があった場合に、フローティング電極からの放電による絶縁破壊が起こりにくくなる。

特に、カップリングに起因するフローティング電極の電位上昇によって、行方向配線または列方向配線と、フローティング電極とがショートした場合、当該ショートによる不具合を最小限に抑えることができる。

よって、第２実施形態において示された効果に加えて、フローティング電極からの放電による絶縁破壊を抑制できるため、静電気放電が生じた場合のタッチスクリーンの耐圧を向上することができる。

以上に述べた各実施形態において、図１に示された透明基板１０は、液晶ディスプレイのカラーフィルター基板であってもよい。

＜第４実施形態＞
図１８は、タッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。図１８に示される例では、カラーフィルター基板１５の表示面側に下部電極２０、層間絶縁膜１１、上部電極３０および保護膜１２が順に形成される。そして、保護膜１２の上面には、偏光板１３を介して、透明なガラス材料または透明な樹脂からなる透明基板１４が設けられている。この場合、タッチスクリーンの透明基板１４と液晶ディスプレイのカラーフィルター基板１５とを共用するため、液晶ディスプレイにタッチスクリーンを装着したときに薄型化が実現できる。

また、上記各実施形態において、図１９に示されるように、透明基板１０上に、下部電極２０、層間絶縁膜１１、上部電極３０および保護膜１２が順に配置され、透明基板１０の下部電極２０が配置された側とは反対側に偏光板１３が配置され、偏光板１３側を表示面として液晶ディスプレイに装着されてもよい。なお、図１９は、図１８は、タッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。この場合、透明基板１０がタッチスクリーンの保護の役割をする上、図１における透明基板１４を削減することができるため、液晶ディスプレイにタッチスクリーンを装着したときに薄型化が実現できる。

なお、本実施形態で示された構成において、下部電極２０および上部電極３０は、第２実施形態における下部電極２２０および上部電極２３０であってもよいし、第３実施形態における下部電極３２０および上部電極３３０であってもよい。

＜第５実施形態＞
図２０は、タッチパネルの構成を模式的に示す平面図である。タッチパネルは、上記実施形態のいずれかに示されたタッチスクリーン１と、フレキシブルプリント基板７１と、コントローラ基板７２とを備える。

タッチスクリーン１の各端子７５に、フレキシブルプリント基板７１の対応する端子が、異方性導電フィルム（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｍ、ＡＣＦ）等を用いて実装される。フレキシブルプリント基板７１を介して、タッチスクリーン１の検出用配線の端部と、コントローラ基板７２とが電気的に接続されることによって、タッチスクリーン１は、タッチパネルの主要構成要素として機能する。

コントローラ基板７２には、検出処理回路７３が搭載されている。検出処理回路７３は、信号電圧の印加によって列方向束配線と行方向束配線と指示体との間に形成される静電容量から成る、放電容量（行方向放電容量および列方向放電容量）の検出を行う。また、検出処理回路７３は、当該検出結果に基づいて、指示体の、タッチスクリーン１上におけるタッチ位置の算出処理を行う。

検出処理回路７３には、投影型静電容量方式の検出ロジックを採用することができる。また、コントローラ基板７２は、検出処理回路７３によるタッチ座標の算出処理の結果を外部の処理装置に出力するための、外部接続端子７４を備える。

以上のように本実施形態のタッチパネルは、タッチスクリーン１を備える。これにより、液晶ディスプレイに装着した場合でも、コントラストを低下させないタッチパネルを提供することができる。

本実施形態では、コントローラ基板７２上の検出処理回路７３等は、コントローラ基板７２上ではなく透明基板１０上に直接搭載されてもよい。

＜第６実施形態＞
本実施形態に関する表示装置は、図２０に示されたタッチパネルと、タッチパネル下に配置される表示素子としての液晶表示素子（ＬＣＤ）とを備える。タッチパネルは、表示素子の表示画面よりも使用者側に配置される。このように、タッチパネルを表示素子の表示画面の使用者側に装備することによって、使用者が指示するタッチ位置を検出する機能を有するタッチパネル付きの表示装置を構成することができる。

本実施形態の表示装置は、前述のように視認性に優れたタッチスクリーン１を含むタッチパネルを備える。したがって、視認性に優れた、投影型静電容量方式のタッチパネル付きの表示装置を提供することができる。また、タッチスクリーンに対して静電気防止テープ等の静電保護機構を備える必要がなくなるため、製造コストを抑制することができる。

＜第７実施形態＞
本実施形態に関する電子機器は、図２０に示されたタッチパネルと、電子素子である信号処理素子とを備える。信号処理素子は、タッチパネルの外部接続端子７４を介してなされる出力、すなわち、検出回路７３からの出力を入力とし、デジタル信号として出力する。信号処理素子をタッチパネルに接続することによって、検出した使用者が指示するタッチ位置を、コンピュータ等の外部信号処理装置へ出力するデジタイザ等のタッチ位置検出機能付き電子機器を構成することができる。

信号処理素子は、コントローラ基板７２に内蔵されてもよい。信号処理素子は、ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｅｒｉａｌ ｂｕｓ（ＵＳＢ）のようなバス規格を満たすような出力機能を備えることによって、汎用性の高いタッチ位置検出機能付き電子機器を実現できる。

以上のように、本実施形態では、電子機器は、前述のように視認性に優れたタッチスクリーン１を備える。したがって、視認性に優れた、投影型静電容量方式のタッチ位置検出機能付き電子機器を提供することができる。また、タッチスクリーンに対して静電気防止テープ等の静電保護機構を備える必要がなくなるため、製造コストを抑制することができる。

上記実施形態では、行方向配線および列方向配線は、繰り返しパターンを有するメッシュ構造として記載されているが、当該繰り返しパターンは、全ての配線が円弧状の配線であるパターンであってもよいし、少なくとも一部に円弧状の配線が含まれるパターンであってもよい。

上記実施形態では、各構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件等についても記載している場合があるが、これらはすべての局面において例示であって、本発明が記載されたものに限られることはない。よって、例示されていない無数の変形例（任意の構成要素の変形または省略、さらには、異なる実施形態間の自由な組み合わせを含む）が、本発明の範囲内において想定され得る。

１ タッチスクリーン、８，７５ 端子、１０，１４ 透明基板、１１ 層間絶縁膜、１２ 保護膜、１３ 偏光板、１５ カラーフィルター基板、２０，２２０，３２０ 下部電極、２１，２２１，３２１ 行方向配線、２１ａ，２２１ａ，２３１ａ，３２１ａ，３３１ａ フローティング電極、２１ｃ，２２１ｃ，２３１ｃ，３２１ｂ，３２１ｃ，３３１ｂ，３３１ｃ 断線部、２２ 列方向フローティング電極、３０，２３０，３３０ 上部電極、３１，１３１，２３１，３３１ 列方向配線、３３ 行方向フローティング電極、４０ ダミー引き出し配線、７１ フレキシブルプリント基板、７２ コントローラ基板、７３ 検出処理回路、７４ 外部接続端子。

Claims (7)

1. 指示体が接触する表面を有するタッチスクリーンであって、
   行方向に沿って複数本配置される、行方向配線と、
   前記行方向と交差する列方向に沿って複数本配置される、列方向配線とを備え、
   前記行方向配線と前記列方向配線とが交差する検出セルにおいて、前記表面側の前記指示体と当該検出セル内の前記行方向配線との間の放電容量である行方向放電容量と、前記表面側の前記指示体と当該検出セル内の前記列方向配線との間の放電容量である列方向放電容量とが等しく、
   各前記行方向配線と各前記列方向配線とが交差する位置からあらかじめ定められた距離範囲内において配置される、複数のフローティング電極をさらに備え、
   複数の前記フローティング電極は、各前記行方向配線および各前記列方向配線のいずれとも平面視において重ならない位置に配置される、
   タッチスクリーン。
2. 複数の前記フローティング電極は、金属細線からなるメッシュ構造である、
   請求項１に記載のタッチスクリーン。
3. 各前記フローティング電極は、断線部を有する、
   請求項１または２に記載のタッチスクリーン。
4. 複数の前記フローティング電極が占める平面視における面積が、複数の前記行方向配線が占める平面視における面積よりも大きく、
   複数の前記フローティング電極が占める平面視における面積が、複数の前記列方向配線が占める平面視における面積よりも大きい、
   請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のタッチスクリーン。
5. 請求項１から４のうちのいずれか１項に記載のタッチスクリーンと、
   前記行方向放電容量および前記列方向放電容量に基づいて、前記指示体の前記タッチスクリーン上の位置を検出するタッチ位置検出回路とを備える、
   タッチパネル。
6. 請求項５に記載のタッチパネルと、
   前記タッチパネル下に配置される表示素子とを備える、
   表示装置。
7. 請求項６に記載の表示装置と、
   前記表示装置における前記タッチ位置検出回路からの出力を入力として処理する電子素子とを備える、
   電子機器。