JP6456230B2 - タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置及び電子機器に関する。

タッチパネルは、指など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、静電容量方式などの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、投影型静電容量（Projected Capacitive）方式のタッチパネルがある（例えば特許文献１参照）。このような投影型静電容量方式のタッチパネルは、タッチセンサが内蔵されるタッチスクリーンの前面側を厚さが数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆った場合でも、タッチの検出が可能である。この方式のタッチパネルは、保護板を前面に配設できるので堅牢性に優れる。また、手袋装着時でもタッチの検出が可能である。また、機械的に変形する可動部を有さないので長寿命である。

投影型静電容量方式のタッチパネルは、例えば、静電容量を検出するための検出用配線として、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。なお、各導体エレメントは互いに電気的に接触しておらず、複数箇所で立体的に交差している。指などの指示体と、検出用配線である第１シリーズの導体エレメント及び第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、行方向に延びて設けられる複数の行方向配線と、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、すなわ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及び相互容量方式の何れの構成においても、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（検出セル）に指などの指示体によるタッチがある場合に、センサブロックでの検出値と、その近傍の検出セルの検出値とのバランスに基づいて、タッチされた位置座標を特定する方法が一般的に用いられる。

一般的に、センサキャパシタは、行方向配線及び列方向配線によって形成されるが、理想的には、物理量が作用しない状態での複数のセンサキャパシタの静電容量は等しくなるように製造されるのが望ましい。しかしながら、タッチパネルを液晶表示パネルなどの表示素子と組み合わせた構成では、タッチスクリーンの外側の引き出し配線と、液晶表示パネルなどの表示素子との間に寄生容量が余分に形成される。このため、タッチスクリーンに物理量が作用していない状況において、外側の引き出し配線に対応するセンサキャパシタ（静電容量）のオフセットと、それ以外の引き出し配線に対応するセンサキャパシタ（静電容量）のオフセットとが異なることになる。

このような物理量の作用とは無関係に存在する静電容量のオフセットと、物理量の作用に伴って生じる静電容量の差は、投影型静電容量方式のタッチスクリーンの出力電圧において区別することは困難であり、物理量の検出誤差を生じる原因となってしまう。そこで、複数のセンサキャパシタにおいて静電容量のオフセットのばらつきを低減する方法が提案されている。

特許文献４に開示のタッチスクリーンは、複数の引き出し配線と、それらから成る配線束の最も外側の両側の引き出し配線のうちの少なくとも一方の引き出し配線のさらに外側端に沿って設けられたダミー引き出し配線とを備えている。ここで、ダミー引き出し配線には、予め定められた電位が印加されているため、静電容量のオフセットのばらつきを抑制することが可能となることが開示されている。

特開２０１２−１０３７６１号公報 特表平９−５１１０８６号公報 特表２００３−５２６８３１号公報 特許第５１０６４７１号公報

特許文献４の技術では、ダミー引き出し配線の電位と、引き出し配線の電位とがほぼ等しくなる場合に容量のオフセットを抑制できる。しかしながら、その技術では、ダミー引き出し配線の電位と、引き出し配線の電位とが異なってしまう場合があり、そのような場合に、ダミー引き出し配線と引き出し配線とのカップリングによって容量のオフセットが大きくなってしまうことがあった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、容量のばらつきを低減可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係るタッチスクリーンは、予め定められた延在方向に沿って延在する複数のセンサ用配線と、前記複数のセンサ用配線の端部と接続されるとともに前記複数のセンサ用配線の配設領域の外周に沿って延在する複数の引き出し配線と、前記複数のセンサ用配線及び前記複数の引き出し配線を囲む第１シールド配線と、互いに離間された第１及び第２電極から成り、前記センサ用配線の前記端部と接続されたキャパシタとを備える。前記複数の引き出し配線のうち最も外側の配線である最外引き出し配線と、前記第１シールド配線との間の距離は、前記複数の引き出し配線同士の間隔よりも大きい。前記第１及び第２電極のそれぞれは、前記延在方向に延在する延在部分を含む。

本発明によれば、キャパシタを成す第１及び第２電極のそれぞれは、延在方向に延在する延在部分を含む。これにより、最外引き出し配線と第１シールド配線との間隔を広くすることができるので、容量のばらつきを低減することができる。

実施の形態１に係るタッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。 実施の形態１に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態１に係るタッチスクリーンの対接地容量相対値のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態１に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態１に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態１に係るタッチスクリーンの対接地容量相対値の実測結果を示す図である。 実施の形態１に係るタッチスクリーンにおいて、層間絶縁膜の膜厚に対する平面間隔の比と、容量偏差の実測値との関係を示す図である。 実施の形態１に係る行方向配線及び列方向配線の構成を示す平面図である。 実施の形態２に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態２に係るタッチスクリーンの対接地容量相対値のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態３に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態３に係るタッチスクリーンの対接地容量相対値のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態１〜３の変形例に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 実施の形態１〜３の変形例に係るタッチスクリーンの層構造を示す斜視図である。 実施の形態４に係るタッチパネルの構成を示す平面図である。

＜実施の形態１＞
まず、図１〜図８を用いて、本発明の実施の形態１に係るタッチスクリーン１について説明する。なお、本実施の形態１に係るタッチスクリーン１は、投影型静電容量方式のタッチスクリーンであるとして説明するが、これに限ったものではない。

図１は、本実施の形態１に係るタッチスクリーン１の層構造を示す斜視図である。図１において、タッチスクリーン１の最下面層は、透明なガラス材料または透明な樹脂から成る透明基板１０である。透明基板１０の上には、下部電極２０が配設されている。また、下部電極２０を被覆するように、層間絶縁膜１１が配設される。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の上面には上部電極３０が配設される。

さらに、層間絶縁膜１１の上面には、上部電極３０を被覆するように、保護膜１２が配設される。保護膜１２は、層間絶縁膜１１と同様に、シリコン窒化膜など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１が装着される液晶ディスプレイ用の偏光板（図示せず）が貼り付けられる。そして、当該偏光板の上面には粘着材１３が配設される。さらに、粘着材１３の上面にはタッチスクリーン１を保護するために、タッチスクリーン１の表面を成す透明基板１４が、粘着材１３によって上述の偏光板に接着されている。なお、透明基板１４には、例えば透明なガラス材料または透明な樹脂が適用される。

下部電極２０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明配線材料またはアルミニウムもしくは銅等の金属配線材料から成る複数本の行方向配線２１を備える。また、上部電極３０は、下部電極２０と同様にＩＴＯ等の透明配線材料またはアルミニウムもしくは銅等の金属配線材料から成る複数本の列方向配線３１を備える。

本実施の形態１では、上述の列方向配線３１及び行方向配線２１のそれぞれに、アルミニウム系合金層とその窒化層とから成る多層構造を適用した。これによって、配線抵抗を小さくでき、かつ検出可能エリアの光の反射率を低減させることができる。また、本実施の形態１では、列方向配線３１を行方向配線２１上に配設したが、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上に配設してもよい。さらに、列方向配線３１及び行方向配線２１の材料をアルミニウム系合金層とその窒化層から成る多層構造に統一したが、これらの材料は統一しなくてもよい。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から成る多層構造とし、行方向配線２１をＩＴＯ等の透明配線材料としてもよい。

また、本実施の形態１では、列方向配線３１を行方向配線２１上に配設したが、これらを同一レイヤーに配設して、行方向配線２１と列方向配線３１とが平面視で重なる部分においてのみ、これら配線の間に層間絶縁膜１１を配設してこれら配線を電気的に分離してもよい。

使用者は、タッチスクリーン１の表面を成す透明基板１４に指などの指示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及び列方向配線３１の少なくともいずれか１つとの間に容量結合（タッチ容量）が発生する。相互容量方式では、当該タッチ容量の発生に応じて発生する、行方向配線２１及び列方向配線３１の間の相互容量の変化に基づいて、検出可能エリア内のどの位置において指示体がタッチしたかを特定するように構成されている。

なお、図１には、タッチスクリーン１だけでなく、表示素子５１及び粘着材５２も想像線（二点鎖線）で示されている。表示素子５１には、例えば液晶表示素子、または、ＬＣＤ（液晶表示装置）パネルなどの表示パネルが適用される。

図２は、本実施の形態１に係るタッチスクリーン１の構成を示す平面図である。タッチスクリーン１の検出可能エリアは、横方向（行方向）に延在する複数の行方向配線２１と、縦方向（列方向）に延在する複数の列方向配線３１とが、平面視において重なることによって形成されるマトリックス領域である。以下、予め定められた延在方向に沿って延在する複数のセンサ用配線は、行方向配線２１であるものとし、検出可能エリアは、行方向配線２１の配設領域であるものとして説明する。しかしこれに限ったものではなく、例えば、行方向配線２１の代わりに列方向配線３１が適用されてもよいし、行方向配線２１及び列方向配線３１の両方が適用されてもよい。

行方向配線２１の各々は、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６（複数の引き出し配線）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、引き出し配線Ｃ１〜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。

引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６は、行方向配線２１の端部と接続されるとともに、検出可能エリアの外周に沿って延在している。ここで、引き出し配線Ｒ５は、検出可能エリアの外周方向において引き出し配線Ｒ６に到達した場合には、引き出し配線Ｒ６の外側（検出可能エリアと逆側）に、引き出し配線Ｒ６に沿って延在する。なお、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ４も、引き出し配線Ｒ５と同様に配設されている。

本実施の形態１では、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６は、検出可能エリアの外周側に詰めて配設される。また、引き出し配線Ｃ１〜Ｃ８も同様に、端子８に近い引き出し配線から順に、検出可能エリアの外周側に詰めて配設される。このように引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８をなるべく検出可能エリアの外周側に詰めて配設することで、タッチスクリーン１が装着される表示素子５１と、引き出し配線Ｒ１，Ｃ１を除いた引き出し配線Ｒ２〜Ｒ６，Ｃ２〜Ｃ８のそれぞれとの間のフリンジ容量を抑制することができる。

なお、以下の説明では、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６のうち最も外側（検出可能エリアの逆側）の引き出し配線Ｒ１を、「最外引き出し配線Ｒ１」と記すこともある。また、引き出し配線Ｃ１〜Ｃ８のうち最も外側（検出可能エリアの逆側）の引き出し配線Ｃ１を、「最外引き出し配線Ｃ１」と記すこともある。

図２に示されるように、最外引き出し配線Ｒ１，Ｃ１の外側には、複数の行方向配線２１、複数の列方向配線３１、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８を囲む第１シールド配線である最外シールド配線４１が配設されている。なお、最外シールド配線４１には、グランド電位が印加されている。

ここで本実施の形態１では、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６は等間隔で配設されており、最外引き出し配線Ｒ１と最外シールド配線４１との間の距離は、上述の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６同士の間隔よりも大きくしている。

図３は、１０本の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０を配設した場合の対接地容量相対値のシミュレーション結果を示す。図３では、引き出し配線Ｒ５の対接地容量を基準としており、引き出し配線Ｒ５の対接地容量相対値は「１」である。

なお、本実施の形態１に係るタッチスクリーンとして、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０同士の間隔は１０μｍであり、最外シールド配線４１と最外引き出し配線Ｒ１との間隔は、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０同士の間隔よりも大きい２００μｍであるタッチスクリーンを適用した。関連技術に係るタッチスクリーンとして、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０同士の間隔は１０μｍであり、最外シールド配線４１と最外引き出し配線Ｒ１との間隔は、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０同士の間隔と同じ１０μｍであるタッチスクリーンを適用した。図３に示されるように、本実施の形態１では、最外引き出し配線Ｒ１の対接地容量が、関連技術に対して小さくなっている。

図４は、図２における領域Ａを拡大した平面図であり、図５は、図２における領域Ｂを拡大した平面図である。図４及び図５に示されるように、引き出し配線Ｒ１は、行方向配線２１の端部との接続点から当該行方向配線２１の延長線上に沿って延在する接続部分Ｒ１ａを含んでいる。同様に、引き出し配線Ｒ２〜Ｒ６は、行方向配線２１の端部との接続点から当該行方向配線２１の延長線上に沿って延在する接続部分Ｒ２ａ〜Ｒ６ａを含んでいる。

また、図４及び図５に示されるように、第２シールド配線であるシールド配線４０が、検出可能エリアの外側において、列方向配線３１の延在する列方向と平行に配設されている。このシールド配線４０は、補正容量電極４２ａ〜４６ａと接続されており、グランド電位が印加されている。補正容量電極４２ａは、引き出し配線Ｒ２の接続部分Ｒ２ａに対して列方向配線３１が延在する列方向（行方向配線２１の延在方向と垂直方向）に配設されている。同様に、補正容量電極４３ａ〜４６ａは、引き出し配線Ｒ３〜Ｒ６の接続部分Ｒ３ａ〜Ｒ６ａに対して列方向配線３１が延在する列方向（行方向配線２１の延在方向と垂直方向）に配設されている。

ここで本実施の形態１では、互いに離間された第１及び第２電極から成るキャパシタ９２〜９６が、行方向配線２１の端部と接続されている。

このうちキャパシタ９２の第１電極は、行方向配線２１の延在方向に延在する接続部分Ｒ２ａ（延在部分）と、行方向配線２１の延在方向と垂直方向に延在する第１櫛歯部分Ｒ２ｂとを含んでいる。そしてキャパシタ９２の第２電極は、行方向配線２１の延在方向に延在する補正容量電極４２ａ（延在部分）と、行方向配線２１の延在方向と垂直方向に延在し、第１櫛歯部分Ｒ２ｂと噛合する第２櫛歯部分４２ｂとを含んでいる。

同様にキャパシタ９３〜９６の第１電極は、行方向配線２１の延在方向に延在する接続部分Ｒ３ａ〜Ｒ６ａと、行方向配線２１の延在方向と垂直方向に延在する第１櫛歯部分Ｒ３ｂ〜Ｒ６ｂとを含んでいる。そしてキャパシタ９３〜９６の第２電極は、行方向配線２１の延在方向に延在する補正容量電極４３ａ〜４６ａと、行方向配線２１の延在方向と垂直方向に延在し、第１櫛歯部分Ｒ３ｂ〜Ｒ６ｂと噛合する第２櫛歯部分４３ｂ〜４６ｂとを含んでいる。

なお、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６及び第１電極（接続部分Ｒ２ａ〜Ｒ６ａ及び第１櫛歯部分Ｒ２ｂ〜Ｒ６ｂ）は、層間絶縁膜１１（図１）によって、シールド配線４０及び第２電極（補正容量電極４２ａ〜４６ａ及び第２櫛歯部分４２ｂ〜４６ｂ）と離隔（絶縁）されている。

以上のように構成された本実施の形態１では、上述のキャパシタ９２〜９６の容量を適切に調節することにより、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６（行方向配線２１）に形成される容量のばらつきを低減することができる。また、キャパシタ９２〜９６を成す第１及び第２電極は、行方向配線２１の行方向（延在方向）に延在する補正容量電極４２ａ〜４６ａ及び接続部分Ｒ２ａ〜Ｒ６ａをそれぞれ含み、補正容量電極４２ａ〜４６ａは、接続部分Ｒ２ａ〜Ｒ６ａに対して列方向（延在方向と垂直方向）に配設されている。つまり、キャパシタの第１及び第２電極を行方向に配設する構成（例えば補正容量電極４２ａ〜４６ａを引き出し配線Ｒ２〜Ｒ６に対して行方向に配設する構成）よりも、行方向のスペースに余裕を持たせることができる。このため、装置のサイズが同じであれば、上述した最外引き出し配線Ｒ１と最外シールド配線４１との間隔を広くすることができるので、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６（行方向配線２１）に形成される容量のばらつきを低減する効果を高めることができる。

また本実施の形態１では、第１電極は第１櫛歯部分Ｒ２ｂ〜Ｒ６ｂを含み、第２電極は第２櫛歯部分４２ｂ〜４６ｂを含むように構成されている。このような構成によれば、より少ないスペースで容量を調整することができる。

なお、図５に示されるように、キャパシタ９２〜９６は、最外引き出し配線Ｒ１以外の引き出し配線Ｒ２〜Ｒ６と接続されているが、キャパシタは最外引き出し配線Ｒ１とは接続されていない。このような構成によれば、キャパシタを最外引き出し配線Ｒ１に接続しない分だけ、容量調整幅を小さくでき、容量調整後の容量ばらつきを低減することが可能となる。なお、上述したように、通常、最外引き出し配線Ｒ１の対接地容量は最大となるので、最外引き出し配線Ｒ１の対接地容量に、それ以外の引き出し配線Ｒ２〜Ｒ６の容量が揃うように、引き出し配線Ｒ２〜Ｒ６と接続されたキャパシタ９２〜９６を調整すればよく、最外引き出し配線Ｒ１にキャパシタを接続することは必須ではない。

また本実施の形態１では、シールド配線４０は、最外引き出し配線Ｒ１に内側に隣接する引き出し配線Ｒ２と平面視において重ならないように構成されている。つまり、シールド配線４０は、引き出し配線Ｒ２と立体交差部分を有していない。ここで、シールド配線４０の終端部の近傍に、当該立体交差部分がある構成において、外部からの静電気放電により電荷が誘起されると、当該立体交差部において層間絶縁膜１１の絶縁破壊による不良が比較的発生しやすい。これに対して、以上のように構成された本実施の形態１によれば、当該絶縁破壊の発生を抑制することができる。

なお図５に示されるように、列方向配線３１の延在方向に延在する延在部分を含み、かつ互いに離間された第１及び第２電極から成るキャパシタ９９が、列方向配線３１の端部と接続されてもよい。キャパシタ９９は、キャパシタ９２〜９６と実質的に同じように構成されていることから、このキャパシタ９９によって、キャパシタ９２〜９６と同様の効果を得ることができる。

図６に、１０本の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０を配設し、キャパシタ（補正容量電極）を配設した後の対接地容量相対値の実測結果（本実施の形態１及び関連技術）を示す。なお、関連技術に係るタッチスクリーンとして、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０の間隔、及び、最外シールド配線４１と最外引き出し配線Ｒ１との間隔のいずれもが１０μｍであるタッチスクリーンを適用した。図６では、図３で示した引き出し配線Ｒ５の対接地容量を基準としている。

関連技術における対接地容量の製造公差によるばらつきは３７％程度であったが、本実施の形態１における対接地容量の製造公差によるばらつきは６％程度であった。このように、本実施の形態１によれば、対接地容量の製造公差によるばらつきを低減することができた。

また、本実施の形態１では、キャパシタ９２〜９６の第１電極及び第２電極は、平面視において互いに重ならずに近接して配設されている。このような構成によれば、膜の厚さ方向において容量が結合されるのではなく、実質的に、平面方向において容量が結合されることになる。後者の容量調整は、前者の容量調整において抑制困難な、膜厚のばらつきに起因する容量のばらつきを抑制することができるので、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６（行方向配線２１）に形成される容量のばらつきを低減する効果を高めることができる。

図７に、層間絶縁膜１１の膜厚に対する、第１及び第２電極同士の平面視における間隔（平面間隔）の比と、容量偏差の実測値との関係を示す。ここでは、層間絶縁膜１１の膜厚に対する平面間隔の比を少しずつ変化させた各条件について、容量値が５ｐＦとなるように設計されたサンプルを３０個ずつ用意し、すべてのサンプルの容量を実測して、各条件の容量偏差（容量の標準偏差）をもとめた。

結果としては、層間絶縁膜１１の膜厚に対する平面間隔が大きくなるほど容量ばらつきが減少し、特に平面間隔が層間絶縁膜１１の膜厚の３倍以上になると、容量ばらつきの低減効果が顕著になった。このことに鑑みれば、製造公差による容量のばらつきをさらに低減する観点から、平面間隔は、層間絶縁膜１１の膜厚の３倍以上とするのが好ましい。

図８は、行方向配線２１を構成する検出用行配線３と、列方向配線３１を構成する検出用列配線２との詳細な構造を示す平面図である。次に図８を用いて、検出用行配線３及び検出用列配線２の詳細な構造を説明する。

図８に例示するように、各検出用列配線２は、（１）列方向ｙに対して傾斜角度４５°で斜めに傾斜した第１傾斜部分２ａＳと、列方向ｙに平行で且つ第１傾斜部分２ａＳに繋がった第１平行部分２ａＰとが、列方向ｙに沿ってジグザグ状に繰り返されて配設されて成るジグザグパターンの第１金属配線２ａと、（２）列方向ｙを軸として第１金属配線２ａに線対称な構成を有する第２金属配線２ｂとの一組から成る。

同様に、各検出用行配線３は、（３）行方向ｘに対して傾斜角度４５°で斜めに傾斜した第２傾斜部分３ａＳと、行方向ｘに平行で且つ第２傾斜部分３ａＳに繋がった第２平行部分３ａＰとが、行方向ｘに沿ってジグザグ状に繰り返されて配設されて成るジグザグパターンの第３金属配線３ａと、（４）行方向ｘを軸として第３金属配線３ａに線対称な構成を有する第４金属配線３ｂとの一組から成る。

しかも、複数の検出用列配線２の内の任意の１本の検出用列配線と、複数の検出用行配線３の内の任意の１本の検出用列配線とが立体的に交差して成る各エリアにおいて、以下のような位置関係が成立する。

すなわち、いずれかのエリア内に属する第１金属配線２ａの２つの第１傾斜部分２ａＳの内で一方の傾斜部分２ａＳ１は、その中点（中心部）において、当該エリア内に属する第３金属配線３ａの２つの第２傾斜部分３ａＳの内の一方の傾斜部分３ａＳ１と、その中点（中心部）において立体的に直交している。さらに、いずれかのエリア内に属する第１金属配線２ａの２つの第１傾斜部分２ａＳの内で他方の傾斜部分２ａＳ２は、その中点（中心部）において、当該エリア内に属する第４金属配線３ｂの２つの第２傾斜部分３ｂＳの内の一方の傾斜部分３ｂＳ１と、その中点（中心部）において立体的に直交している。

加えて、いずれかのエリア内に属する第２金属配線２ｂの２つの第１傾斜部分２ｂＳの内で一方の傾斜部分２ｂＳ１は、その中点（中心部）において、当該エリア内に属する第３金属配線３ａの２つの第２傾斜部分３ａＳの内の他方の傾斜部分３ａＳ２と、その中点（中心部）において立体的に直交している。さらに、いずれかのエリア内に属する第２金属配線２ｂの２つの第１傾斜部分２ｂＳの内で他方の傾斜部分２ｂＳ２は、その中点（中心部）において、当該エリア内に属する第４金属配線３ｂの２つの第２傾斜部分３ｂＳの内の他方の傾斜部分３ｂＳ２と、その中点（中心部）において立体的に直交している。このような傾斜部分同士の直交関係の設定により、平行部分２ａＰ，２ｂＰの列方向ｙに沿っての寸法、及び、平行部分３ａＰ，３ｂＰの行方向ｘに沿っての寸法は、最小値化される。

図８に示した本構成により、検出用列配線２と検出用行配線３の配線間で発生する寄生容量の値を最小化することが可能となる。さらに、本構成によって、平面視における検出用列配線２及び検出用行配線３が存在しない箇所の全面積を、本構成を採用しない場合よりも低減することができるため、指等の指示体と検出用列配線２との間の静電容量、及び、指示体と検出用行配線３との間の静電容量から成るタッチ容量を各エリアで均一に検出することが可能となる。

ここで、図８のタッチスクリーン１の行方向ｘ及び列方向ｙの各々が、タッチスクリーン１に装着される表示素子５１（例えばＬＣＤパネルなど）の画素パターンの行方向及び列方向と平行となるように、表示素子５１をタッチスクリーン１に装着する構成を想定する。この構成では、検出用列配線２及び検出用行配線３の各ジグザグパターン２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂが、画素パターンの行方向及び列方向の各々の配列方向に対して４５°の角度で傾斜した斜め方向に、各画素に対して配設されることになり、各画素の一部が均一に覆われることになる。したがって、上述の本構成によれば、表示素子５１から出射された表示光がタッチスクリーン１を通り抜ける際の透過率を均一化することができるとともに、モアレ現象の発生を抑制することができる。

また、本実施の形態１のように、行方向配線２１及び列方向配線３１をメッシュ状の配線とすることによって、少ない配線面積で、広い検出可能エリアを覆うことが可能である。ただし、行方向配線２１及び列方向配線３１の材料、形状等は、上述の説明に限定されるものではない。

また、行方向配線２１及び列方向配線３１の材料としては、ＩＴＯもしく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、銅もしくは銀等の金属材料を用いることができる。あるいは、それらの材料としては、アルミニウム、クロム、銅、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を用いることができる。ただし、導線幅とメッシュ間隔は、上述の説明に限定されるものではなく、タッチスクリーン１の用途等に応じて適宜変更されてよい。

＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１に係るタッチスクリーン１によれば、最外引き出し配線Ｒ１と最外シールド配線４１との間の距離は、上述の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６同士の間隔よりも大きくしている。これにより、最外引き出し配線Ｒ１の対接地容量を低減することができる。また、キャパシタ９２〜９６を成す第１及び第２電極は、行方向配線２１の行方向（延在方向）に延在する補正容量電極４２ａ〜４６ａ及び接続部分Ｒ２ａ〜Ｒ６ａをそれぞれ含み、補正容量電極４２ａ〜４６ａは、接続部分Ｒ２ａ〜Ｒ６ａに対して列方向（延在方向と垂直方向）に配設されている。これにより、上述した最外引き出し配線Ｒ１と最外シールド配線４１との間隔を比較的広くすることができるので、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６（行方向配線２１）に形成される容量のばらつき、配線の寄生容量の偏差、ひいては静電容量検出感度の偏差を低減することができる。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２では、実施の形態１のタッチスクリーン１と、表示素子５１とを接着する粘着材５２（図１）の接着位置を規定することにより、引き出し配線の対接地容量を低減し、容量のばらつきをさらに低減することが可能となっている。なお、タッチスクリーン１の構成は、実施の形態１で図１〜図８を用いて説明したものと同様である。

図９は、本実施の形態２に係るタッチスクリーン１の構成を示す平面図である。引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８、行方向配線２１及び列方向配線３１は実施の形態１と同様なので、その説明については省略する。

図９中の想像線（二点鎖線）は、タッチスクリーン１と表示素子５１とを接着する粘着材５２の外郭線を示している。二点鎖線で示されるように、粘着材５２の外郭線は、平面視で行方向配線２１及び列方向配線３１と、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８との間に位置している。つまり、平面視において、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８に重ねられずに複数の行方向配線２１に重ね配設された粘着材（第１粘着材）５２によって、タッチスクリーン１が表示素子５１に接着されている。

粘着材５２は空気層よりも誘電率が大きいため、タッチスクリーン１に接着される表示素子５１内の電極と、タッチスクリーン１内の引き出し配線とのカップリングが比較的強い。例えば、表示素子５１が、ＩＰＳ（In Plane Switching）（登録商標）液晶ディスプレイである場合には、帯電防止用透明電極等と引き出し配線とのカップリングが比較的強い。これに対して、以上のように構成された本実施の形態２では、以下で説明するように、引き出し配線と表示素子５１内の電極等とのカップリングを弱めることが可能となっている。

図１０に本実施の形態２に係るタッチスクリーン１を、ＩＰＳ液晶ディスプレイ（表示素子５１）に接着し、１０本の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０を配設した後の対接地容量相対値のシミュレーション結果を示す。なお、ここでのタッチスクリーンには、実施の形態１で説明したキャパシタは配設されていないものとする。また、関連技術に係るタッチスクリーンとして、タッチスクリーン全面を被覆するように粘着材５２を配設した。粘着材５２の厚みは０．５ｍｍであるとし、比誘電率は５．０であるとした。図１０では、図３で示した引き出し配線Ｒ５の対接地容量を基準としている。

その結果として、図１０に示されるように、本実施の形態２に係るタッチスクリーン１によれば、関連技術よりも対接地容量を全体的に減少させることができた。これにより、容量偏差を低減することが可能となる。したがって、実施の形態１で説明した構成（キャパシタ９２〜９６を配設した構成）に、本実施の形態２を適用すれば、容量のばらつき、配線の寄生容量の偏差、ひいては静電容量検出感度の偏差を実施の形態１よりも低減することができる。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３では、透明基板１４と、図示しない偏光板（実質的には透明基板１０）とを接着する粘着材１３（図１）の接着位置を規定することにより、最外引き出し配線Ｒ１の対接地容量を低減し、容量のばらつきをさらに低減することが可能となっている。なお、タッチスクリーン１の構成は、実施の形態１で図１〜図８を用いて説明したものと同様である。

図１１は、本実施の形態３に係るタッチスクリーン１の構成を示す平面図である。引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８、行方向配線２１及び列方向配線３１は実施の形態１と同様なので、その説明については省略する。

図１１中の想像線（二点鎖線）は、粘着材１３の外郭線を示している。二点鎖線で示されるように、粘着材１３の外郭線は、平面視で最外引き出し配線Ｒ１と、最外シールド配線４１との間に位置している。つまり、本実施の形態３では、透明基板（基板）１４を接着する粘着材（第２粘着材）１３が、平面視において、最外シールド配線４１に重ねられずに複数の行方向配線２１及び複数の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６，Ｃ１〜Ｃ８に重ねられて配設されている。

粘着材１３は空気層よりも誘電率が大きいため、最外引き出し配線Ｒ１と最外シールド配線４１とのフリンジ成分によるカップリングが比較的強い。これに対して、以上のように構成された本実施の形態３では、以下で説明するように、最外引き出し配線Ｒ１と最外シールド配線４１とのカップリングを弱めることが可能となっている。

図１２に本実施の形態３に係るタッチスクリーン１を、ＩＰＳ液晶ディスプレイ（表示素子５１）に接着し、１０本の引き出し配線Ｒ１〜Ｒ１０を配設した後の対接地容量相対値のシミュレーション結果を示す。なお、ここでのタッチスクリーンには、実施の形態１で説明したキャパシタは配設されていないものとする。また、関連技術に係るタッチスクリーンとして、タッチスクリーン全面を被覆するように粘着材１３を配設した。粘着材１３の厚みは０．２ｍｍであるとし、比誘電率は５．０であるとした。対接地容量の基準値は図３と同様である。

その結果として、図１２に示されるように、本実施の形態３に係るタッチスクリーン１によれば、関連技術よりも最外引き出し配線Ｒ１の対接地容量を減少させることができた。これにより、容量偏差を低減することが可能となる。したがって、実施の形態１で説明した構成（キャパシタ９２〜９６を配設した構成）に、本実施の形態３を適用すれば、容量のばらつき、配線の寄生容量の偏差、ひいては静電容量検出感度の偏差を実施の形態１よりも低減することができる。

＜実施の形態１〜３の変形例＞
以上に説明した実施の形態１〜３において、引き出し配線は、行方向配線２１の一端から接続していた。しかしこれに限ったものではなく、引き出し配線は、行方向配線２１の両端から接続してもよい。図１３に示す例では、引き出し配線Ｒ１〜Ｒ６が行方向配線２１に対し、左右両側から接続されている。この場合、行方向配線２１の抵抗及び容量から成る負荷を実効的に減少させることができ、検出速度を短くすることが可能となる。

また、実施の形態１及び実施の形態３において、上述の図１に示した透明基板１０の代わりに、液晶ディスプレイのカラーフィルター基板が備えられてもよい。図１４は、タッチスクリーン１の層構造の斜視図である。図１４に示す例では、カラーフィルター基板１５の表示面上に下部電極２０、層間絶縁膜１１、上部電極３０、及び、保護膜１２が順に形成され、その上面には透明なガラス材料または透明な樹脂から成る透明基板１４が設けられている。この場合、タッチスクリーン１の透明基板１０と液晶ディスプレイ（表示素子５１）のカラーフィルター基板１５を共用するため、液晶ディスプレイにタッチスクリーン１を装着した構成において薄型化が実現できる。

＜実施の形態４＞
図１５は、本発明の実施の形態４に係るタッチパネル７０の構成を模式的に示す平面図である。タッチパネル７０は、図１に示した実施の形態１のタッチスクリーン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８上に、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；略称：ＡＣＦ）などを用いることによって実装される。なお、便宜上、図１５のタッチスクリーン１における端子８の位置を、図２などの端子８の位置から変更している。

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の行方向配線２１及び列方向配線３１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７０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、タッチ位置検出用の検出処理回路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検出用行配線３（行方向配線２１）及び検出用列配線２（列方向配線３１）と、指示体との間に形成される静電容量から成るタッチ容量を検出する。そして、検出処理回路７３は、当該検出結果（タッチ容量）に基づいて、指示体によって指示されたタッチスクリーン１上における位置（タッチ位置）の算出処理を行う。なお、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。

コントローラ基板７２に備えられた外部接続端子７４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。

以上のように構成された本実施の形態４に係るタッチパネル７０は、上述の実施の形態１に係るタッチスクリーン１を備える。これにより、配線の寄生容量の偏差を抑制することができ、静電容量検出感度の偏差が低減されたタッチパネル７０を実現することができる。

なお以上では、タッチパネル７０は、実施の形態１に係るタッチスクリーン１を備える構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、これに代えて、実施の形態２または３に係るタッチスクリーン１を備えてもよい。また、コントローラ基板７２上の検出処理回路７３などは、コントローラ基板７２上ではなく、透明基板１０上に直接作りつけてもよい。これらの変形例は、以下で説明する実施の形態４及び５においても同様に適用することができる。

＜実施の形態５＞
本発明の実施の形態５に係る表示装置は、タッチパネル７０（図１５）と、表示素子５１（図１）とを備えており、これらが一体化された構造を有している。タッチパネル７０のタッチスクリーン１は、表示素子５１の表示画面よりも使用者側に配設され、表示素子５１に重ねられている。このようにタッチパネル７０を表示素子５１の表示画面の使用者側に装着することによって、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が構成される。

以上のように構成された本実施の形態５に係る表示装置は、静電容量検出感度の偏差が低減されたタッチパネル７０（タッチスクリーン１）を備える。したがって、静電容量検出感度の偏差が低減された、投影型静電容量方式のタッチパネル付きの表示装置を実現することができる。

＜実施の形態６＞
本発明の実施の形態６に係る電子機器は、上述の実施の形態５に係る表示装置（図１５に示すタッチパネル７０と図１に示す表示素子５１とが一体化された構造）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７０の外部接続端子７４からの出力を入力信号として処理を行い、それによって得られたデジタル信号を出力する。信号処理素子が、タッチパネル７０に接続されることによって、検出したタッチ位置を、コンピュータなどの外部信号処理装置へ出力するデジタイザなど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。

なお、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。信号処理素子が、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）のようなバス規格を満たすような出力機能を備えるように構成されれば、汎用性の高いタッチ位置検出機能付き電子機器を実現することができる。

以上のように構成された本実施の形態６に係る電子機器は、静電容量検出感度の偏差が低減されたタッチパネル７０（タッチスクリーン１）を備える。したがって、静電容量検出感度の偏差の低減された、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実現することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

１ タッチスクリーン、１１ 層間絶縁膜、１３，５２ 粘着材、１４ 透明基板、２１ 行方向配線、４０ シールド配線、４１ 最外シールド配線、４２ａ〜４６ａ 補正容量電極、４２ｂ〜４６ｂ 第２櫛歯部分、５１ 表示素子、７０ タッチパネル、７３ 検出処理回路、９２〜９６，９９ キャパシタ、Ｒ１〜Ｒ６ 引き出し配線、Ｒ２ａ〜Ｒ６ａ 接続部分、Ｒ２ｂ〜Ｒ６ｂ 第１櫛歯部分。

Claims (12)

1. 予め定められた延在方向に沿って延在する複数のセンサ用配線と、
   前記複数のセンサ用配線の端部と接続されるとともに前記複数のセンサ用配線の配設領域の外周に沿って延在する複数の引き出し配線と、
   前記複数のセンサ用配線及び前記複数の引き出し配線を囲む第１シールド配線と、
   互いに離間された第１及び第２電極から成り、前記センサ用配線の前記端部と接続されたキャパシタと
   を備え、
   前記複数の引き出し配線のうち最も外側の配線である最外引き出し配線と、前記第１シールド配線との間の距離は、前記複数の引き出し配線同士の間隔よりも大きく、
   前記第１及び第２電極のそれぞれは、前記延在方向に延在する延在部分を含む、タッチスクリーン。
2. 請求項１に記載のタッチスクリーンであって、
   前記第１電極は、前記センサ用配線と接続された前記引き出し配線のうち、前記センサ用配線との接続点から当該センサ用配線の延長線上に沿って延在する接続部分を、前記延在部分として含み、
   前記第２電極は、前記接続部分に対して前記延在方向と水平方向に配設された補正容量電極を、前記延在部分として含む、タッチスクリーン。
3. 請求項１または請求項２に記載のタッチスクリーンであって、
   前記第１及び第２電極は、平面視において互いに重ならずに近接している、タッチスクリーン。
4. 請求項３に記載のタッチスクリーンであって、
   前記第１電極と前記第２電極とを離隔する層間絶縁膜をさらに備え、
   前記第１電極と前記第２電極との間の平面視における間隔は、前記層間絶縁膜の膜厚の３倍以上である、タッチスクリーン。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のタッチスクリーンであって、
   前記第１電極は、前記延在方向と垂直方向に延在する第１櫛歯部分をさらに含み、
   前記第２電極は、前記延在方向と垂直方向に延在し、前記第１電極の前記第１櫛歯部分と平面視にて噛合する第２櫛歯部分をさらに含む、タッチスクリーン。
6. 請求項２に記載のタッチスクリーンであって、
   前記キャパシタは、前記最外引き出し配線以外の前記引き出し配線と接続されている、タッチスクリーン。
7. 請求項２に記載のタッチスクリーンであって、
   前記配設領域の外側に配設され、前記補正容量電極と接続された第２シールド配線をさらに備え、
   前記第２シールド配線は、前記最外引き出し配線に内側に隣接する前記引き出し配線と平面視において重ならない、タッチスクリーン。
8. 請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載のタッチスクリーンであって、
   平面視において、前記複数の引き出し配線に重ねられずに前記複数のセンサ用配線に重ねられて配設された第１粘着材によって表示素子に接着されている、タッチスクリーン。
9. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項に記載のタッチスクリーンであって、
   前記タッチスクリーンの表面を成す基板と、
   前記基板を接着し、平面視において、前記第１シールド配線に重ねられずに前記複数のセンサ用配線及び前記複数の引き出し配線に重ねられて配設された第２粘着材と
   をさらに備える、タッチスクリーン。
10. 請求項１から請求項９のうちのいずれか１項に記載のタッチスクリーンと、
    指示体と、前記複数のセンサ用配線との間に形成される静電容量に基づいて、前記指示体によって指示された前記タッチスクリーン上の位置を検出する検出処理回路と
    を備える、タッチパネル。
11. 請求項１０に記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの前記タッチスクリーンに重ねられた表示素子と
    を備える、表示装置。
12. 請求項１１に記載の表示装置と、
    前記タッチパネルの前記検出処理回路の出力を入力信号として処理する電子素子と
    を備える、電子機器。

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