JP6541418B2 - 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

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 Download PDF

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Description

本発明は、タッチスクリーン、当該タッチスクリーンを備えるタッチパネル、当該タッチパネルを備える表示装置および電子機器に関する。
タッチパネルは、指などの指示体によるタッチを検出して、タッチパネルにおけるタッチされた位置の位置座標を特定する装置であり、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。一般的に、タッチパネルは、タッチセンサ（タッチを検出するセンサ）が内蔵されたタッチスクリーンと、当該タッチスクリーンから入力された信号に基づいてタッチされた位置の位置座標を特定する検出装置とを備えている。
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）。特許文献１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たタッチスクリーンの前面側を厚さ数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆った場合であってもタッチを検出することが可能である。投影型静電容量方式のタッチパネルは、保護板をタッチスクリーンの前面側に配置することができるため堅牢性に優れる。また、使用者が手袋を装着した状態でタッチした場合であっても、タッチを検出することが可能である。さらに、可動部を有さず、当該可動部の可動に起因する不具合等が生じないため長寿命である。
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。各導体エレメントは、互いに電気的に接触することなく複数の交点を形成している。
特許文献２のような構成において、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と第２シリーズの導体エレメントとの間において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。このような位置座標の検出方法は、一般的に自己容量検出方式と呼ばれる。
また、例えば、行方向に延在するように設けられ、第１電極を構成する複数の行配線と、列方向に延在するように設けられ、第２電極を構成する複数の列配線との間における電界変化、すなわち相互容量の変化を検出することによって、タッチされた位置の位置座標を特定する検出方式がある（例えば、特許文献３参照）。当該検出方式は、一般的に相互容量検出方式と呼ばれる。
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も、行配線と列配線とによって格子状に区画された平面領域（検出セル）に対して指などの指示体でタッチされると、タッチされた検出セル（センサブロック）における検出値と、当該センサブロック近傍の検出セルにおける検出値とのバランスに基づいて、タッチされた位置の位置座標を特定する方法が一般的に採用されている。
一般的に、センサキャパシタは、行方向配線およ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一対のセンサキャパシタの静電容量は、何れのセンサキャパシタにおいても等しくなるように製造されることが望ましい。しかしながら、タッチパネルを液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示モジュールと組み合わせて使用する場合において、タッチスクリーンの外側の引き出し配線と、ＬＣＤなどの表示モジュールとの間に寄生容量が余分に形成されるため、タッチスクリーンに物理量が作用していない状況でも、センサキャパシタの静電容量にオフセットが生じる。
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、一対のセンサキャパシタの静電容量のオフセットを低減する方法が提案されている。
例えば、特許文献４に開示のタッチパネルを構成するタッチスクリーンは、検出用配線によって構成される検出エリアの外周が複数の引き出し配線で囲まれ、最も外側の引き出し配線の外側に沿ってダミー引き出し配線が設けられ、ダミー引き出し配線が所定電位に固定されることで、静電容量のオフセットを抑制することが可能な構成が開示されている。
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５６１７８１１号公報
しかしながら、特許文献４の構成は、ダミー引き出し配線が検出用配線の電位に近くなる場合に静電容量のオフセットを抑制できる構成であり、ダミー引き出し配線と検出用配線が異なる電位になった場合、ダミー引き出し配線と検出用配線とのカップリングによって寄生容量が増え、逆に検出用配線の静電容量のオフセットが大きくなる可能性がある。
一方、静電容量のオフセットを抑えるためにダミー引き出し配線を検出エリアから間隔を開けて設けた構成とすると、当該構成を有するタッチスクリーンを、導電性を有しかつ接地されるフロントフレームを備えた液晶ディスプレイに装着した場合には、フロントフレームと検出用配線とのカップリングにより、検出用配線の静電容量のオフセットが大きくなるという問題があった。
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、検出セルの静電容量のオフセットを低減し、検出感度の偏りを抑えることが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、列方向に延在する列方向配線と、前記列方向とは直交する行方向に延在する行方向配線とを備え、前記列方向配線と前記行方向配線とが立体的に交差する領域を検出セルとするタッチスクリーンであって、前記列方向配線および前記行方向配線の少なくとも一方は、その端部の幅が、配線の他の部分の幅よりも広くなった配線端拡張部を有し、前記配線端拡張部は、前記列方向配線および前記行方向配線がそれぞれ複数配設されて構成される検出可能エリアにおいて、最外側に配設される最外側列方向配線および最外側行方向配線のエッジよりも外側に位置するように設けられ、前記列方向配線および前記行方向配線は、複数の導線をメッシュ状に配置したメッシュ構造を有し、前記配線端拡張部は前記メッシュ構造を有する。
本発明によれば、タッチスクリーンが導電性を有すると共に接地されたフレームの開口部内に収納されるような場合に、最外側列方向配線および最外側行方向配線と、フロントフレームとの間のカップリングを抑制し、最外側列方向配線および最外側行方向配線の自己容量のオフセットを低減でき、検出感度の偏りを抑えることが可能となる。また、行方向配線および列方向配線をメッシュ構造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と共に、配線の寄生容量を低減し、モアレ干渉縞の発生も抑えることができる
本発明に係るタッチスクリーンの層構造を説明する斜視図である。 本発明に係るタッチスクリーンの構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの下部電極の平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの下部電極の拡大図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの上部電極の平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの上部電極の拡大図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの行方向配線の自己容量を示す図である。 本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーンの列方向配線の自己容量を示す図である。 本発明に係る実施の形態２のタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 本発明に係る実施の形態２のタッチスクリーンの下部電極および上部電極の平面図である。 比較例によるタッチスクリーンの相互容量を示す図である。 本発明に係る実施の形態２のタッチスクリーンの相互容量を示す図である。 本発明に係るタッチパネルの構成を模式的に示す平面図である。
＜タッチスクリーンの層構造＞
まず、図１および図２を用いて、本発明に係るタッチスクリーンの層構造について説明する。なお、以下においては、投影型静電容量方式のタッチスクリーンを例に採って説明する。
図１は、本発明に係るタッチスクリーン１の層構造を示す斜視図であり、タッチスクリーン１の一部を切り出した状態として示している。図１に示すタッチスクリーン１の最下面層として、透明なガラス材料または透明な樹脂で構成された透明基板１０が設けられている。透明基板１０上には、下部電極２０が設けられており、下部電極２０を被覆するように層間絶縁膜１１が設けられている。層間絶縁膜１１は、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜などの透明な（透光性を有する）絶縁膜で構成されている。
層間絶縁膜１１上には、下部電極２０に直交する方向に延在する上部電極３０が設けられており、上部電極３０を被覆するように保護膜１２が設けられている。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などの透明な絶縁膜で構成されている。
保護膜１２上には、タッチスクリーン１を装着する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用の偏光板１３が設けられている（貼り付けられている）。また、偏光板１３上には、タッチスクリーン１を保護するために、透明なガラス材料または透明な樹脂で構成される透明基板１４が、設けられている（貼り付けられている）。
下部電極２０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明配線材料、あるいはアルミニウムや銅などの金属配線材料で構成される複数本の行方向配線２１を有している。また、上部電極３０は、行方向配線２１と同様、ＩＴＯなどの透明配線材料、あるいはアルミニウムや銅などの金属配線材料で構成される複数本の列方向配線３１を有している。
なお、列方向配線３１および行方向配線２１を、アルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造とすることで、配線抵抗を小さくでき、かつ検出可能エリアにおける光の反射率を低減させることができる。ここで、検出可能エリアとは、タッチスクリーン１における、指などの指示体でタッチされたことを検出することが可能なエリアのことを指す。
また、図１においては、列方向配線３１を行方向配線２１の上層に配置した構成を示したが、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の上層に配置しても良い。
また、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の多層構造として説明したが、これに限定されるものではない。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の多層構造とし、行方向配線２１をＩＴＯなどの透明配線材料としても良い。
また、列方向配線３１および行方向配線２１を同一の層に配置し、列方向配線３１と行方向配線２１とが平面視で重なる（交差する）部分にのみ層間絶縁膜１１を設けて電気的に分離するようにしても良い。
使用者は、タッチスクリーン１の表面となる透明基板１４に対して、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（タッチする）と、列方向配線３１と行方向配線２１との間に容量結合（タッチ容量）が発生する。相互容量方式の場合、このタッチ容量が発生することで、上層電極と下層電極の間に生じる相互容量の変化を検出して、検出可能エリア内のどの位置においてタッチされたかを特定することとなる。
図２は、タッチスクリーン１の構成の一例を示す平面図である。タッチスクリーン１における検出可能エリアは、行方向（紙面横方向）に延在する複数の行方向配線２１と、行方向配線２１の手前側で列方向（紙面縦方向）に延在する複数の列方向配線３１とで構成されるマトリックス領域である。
各行方向配線２１は、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６を介して、外部の配線と電気的に接続するための端子８に接続されている。各列方向配線３１は、引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８を介して、端子８に接続されている。
引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８は、検出可能エリアの外周側に詰めて配置されている。そして、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６では、最も長さが短い引き出し配線ＥＲ６が最も内側になるように配置され、最も長さが長い引き出し配線ＥＲ１が最も外側になるように配置され、他の引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ５は、引き出し配線ＥＲ６とＥＲ１との間に配置されている。また、引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８は、端子８に最も近い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ４を基準として、端子８に最も遠い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ１まで、行方向に延在する引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ４が検出可能エリアの外周側に詰めて配置され、端子８に最も近い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ５を基準として、端子８に最も遠い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ８まで、行方向に延在する引き出し配線ＥＣ５〜ＥＣ８が検出可能エリアの外周側に詰めて配置されている。
このように、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８を検出可能エリアの外周側に詰めて配置することによって、タッチスクリーン１を装着する表示装置と、最外縁の引き出し配線ＥＲ１および引き出し配線ＥＣ１を除く引き出し配線Ｅ（引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６、引き出し配線ＥＣ２〜ＥＣ８）との間に生じるフリンジ容量を抑制することができる。
また、列方向配線３１の引き出し配線ＥＣ８と、行方向配線２１の引き出し配線ＥＲ６が並走する部分においては、引き出し配線間に、グランド等の基準電位が与えられたシールド配線４０が設けられている。
このようにシールド配線４０を設けることによって、引き出し配線ＥＣ８と引き出し配線ＥＲ６の間のクロス容量を大幅に低減できるため、この部分に指などの指示体のタッチがあった場合でも誤検出を防止することができる。
さらに、最外側の引き出し配線ＥＲ１およびＥＣ１と検出可能エリアの外側には、グランド電位が入力される最外シールド配線４１が配置されている。
このように最外シールド配線４１を設けることによって、外部からの電磁ノイズの侵入を吸収することができ、電磁ノイズによる検出性能の低下を防止することができる。
なお、図１および図２においては簡略化のため図示していないが、行方向配線２１および列方向配線３１は、複数の導線をメッシュ状に配置したメッシュ構造を有しており、本発明は、このメッシュ構造に最大の特徴を有しているので、以下、本発明に係る実施の形態１および２において、行方向配線２１および列方向配線３１のメッシュ構造について説明する。
＜実施の形態１＞
図３〜図９を用いて、本発明に係る実施の形態１のタッチスクリーン１における行方向配線２１および列方向配線３１の構造について説明する。なお、図３〜図９においては、紙面横方向を行方向とし、紙面縦方向を列方向とする。また、図３〜図９では、行方向配線２１および列方向配線３１の構造を模式的に示しており、配線の太さや配線の配置間隔は、実際とは異なる。
＜配線の構造＞
図３は、図２において領域Ａとして破線で囲んで示される行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる領域における下部電極２０を拡大した平面図である。なお、領域Ａが検出セルに相当する。
図３に示すように、下部電極２０は、行方向に対して４５°傾いた方向に延在する第１の行方向導線と、当該方向とは反対方向に４５°傾いた方向に延在する第２の行方向導線とが繰り返して交差したメッシュ構造を有し、行方向および列方向のメッシュの繰り返し間隔は、それぞれＰ１およびＰ２で同じ間隔となっている。
上述のように下部電極２０はメッシュ構造を有しているが、正確には連続したメッシュではなく、行方向配線２１を構成するメッシュと、行方向配線２１を囲むフローティング電極２１ａを構成するメッシュで構成されている。すなわち、行方向配線２１は、行方向に延在する行方向中央線２１１と、行方向中央線２１１の延在方向に対して所定間隔で複数設けられ、行方向中央線２１１の幅を部分的に列方向に広げた行方向配線拡張部２１２とを有している。行方向配線拡張部２１２の幅Ｌａｘは、行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる領域Ａによって規定される単位セル（検出セル）の列方向の長さＬｂｘよりも小さくなるように設定されている。
これは、行方向配線２１の最大幅が、検出可能エリアにおいて行方向配線２１が繰り返し配設される配設間隔よりも小さくなるように設定されていることを意味している。このような設定とすることで、隣り合う行方向配線２１どうしで干渉し合うことを防止できる。
このように、行方向に延在する行方向中央線２１１と行方向中央線２１１の延在方向に対して複数設けられた行方向配線拡張部２１２とを有する行方向配線２１を囲むようにフローティング電極２１ａが設けられている。フローティング電極２１ａは、行方向配線２１の輪郭に沿って設けられた断線部２１ｂにより、行方向配線２１とは電気的に絶縁され、また、接地もされず電位的にフローティングとなっている。
図３における領域Ｄにおける拡大図を図４に示す。領域Ｄは、行方向中央線２１１と行方向配線拡張部２１２との接続部分の角部に該当する領域であり、行方向配線２１を構成するメッシュと、フローティング電極２１ａを構成するメッシュとは破断されており、破断された部分が断線部２１ｂとなって行方向配線２１の輪郭を規定している。なお、フローティング電極２１ａが行方向配線２１を囲むので、行方向配線２１は、隣り合う行方向配線２１に対して電気的に絶縁されることとなる。
このような構成とすることで、隣り合う行方向配線２１間のカップリングを抑制できるため、タッチスクリーン１を検出回路に接続した場合の検出信号の遅延やクロストークを抑えることができる。
また、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はメッシュパターンの一部として埋没し、行方向配線２１だけが視認されることが抑制される。
図５は、図２において領域Ａとして破線で囲んで示される行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる領域における上部電極３０を拡大した平面図である。
図５に示すように、上部電極３０は、行方向に対して４５°傾いた方向に延在する第１の列方向導線と、当該方向とは反対方向に４５°傾いた方向に延在する第２の列方向導線とが繰り返して交差したメッシュ構造を有し、行方向および列方向のメッシュの繰り返し間隔は、それぞれＰ１およびＰ２で同じ間隔となっている。
上述のように上部電極３０はメッシュ構造を有しているが、正確には連続したメッシュではなく、列方向配線３１を構成するメッシュと、列方向配線３１を囲むフローティング電極３１ａを構成するメッシュで構成されている。すなわち、列方向配線３１は、列方向に延在する列方向中央線３１１と、列方向中央線３１１の延在方向に対して所定間隔で複数設けられ、列方向中央線３１１の幅を部分的に行方向に広げた列方向配線拡張部３１２とを有している。列方向配線拡張部３１２の幅Ｌａｙは、行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる領域Ａによって規定される単位セル（検出セル）の行方向の長さＬｂｙよりも小さくなるように設定されている。
これは、列方向配線３１の最大幅が、検出可能エリアにおいて列方向配線３１が繰り返し配設される配設間隔よりも小さくなるように設定されていることを意味している。このような設定とすることで、隣り合う列方向配線３１どうしで干渉し合うことを防止できる。
このように、列方向に延在する列方向中央線３１１と列方向中央線３１１の延在方向に対して複数設けられた列方向配線拡張部３１２とを有する列方向配線３１を囲むようにフローティング電極３１ａが設けられている。フローティング電極３１ａは、列方向配線３１の輪郭に沿って設けられた断線部３１ｂにより、列方向配線３１とは電気的に絶縁され、また、接地もされず電位的にフローティングとなっている。
図５における領域Ｅにおける拡大図を図６に示す。領域Ｅは、列方向中央線３１１と列方向配線拡張部３１２との接続部分の角部に該当する領域であり、列方向配線３１を構成するメッシュと、フローティング電極３１ａを構成するメッシュとは破断されており、破断された部分が断線部３１ｂとなって列方向配線３１の輪郭を規定している。なお、フローティング電極３１ａが列方向配線３１を囲むので、列方向配線３１は、隣り合う列方向配線３１に対して電気的に絶縁されることとなる。
このような構成とすることで、隣り合う列方向配線３１間のカップリングを抑制できるため、タッチスクリーン１を検出回路に接続した場合の検出信号の遅延やクロストークを抑えることができる。
また、フローティング電極３１ａを設けることによって、列方向配線３１はメッシュパターンの一部として埋没し、列方向配線３１だけが視認されることが抑制される。
図７は、図２において領域Ａとして破線で囲んで示される行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる領域における下部電極２０および上部電極３０を拡大した平面図である。
図７に示すように、行方向配線２１と列方向配線３１とを、それぞれのメッシュ構造が、平面視で相補的にずれて重なるように配置することで、行方向配線２１および列方向配線３１が平面視で重なる領域においては、メッシュ間隔が他の領域の半分となっている。
すなわち、図３に示したように、下部電極２０の行方向および列方向のメッシュの繰り返し間隔は、それぞれＰ１およびＰ２であったが、これを、それぞれ半分のＰ１／２、Ｐ２／２ずつずらして上部電極３０と重ねることで、下部電極２０と上部電極３０とが平面視で重なる領域ではメッシュ間隔が他の領域の半分となったように視認される。
例えば、行方向中央線２１１と列方向中央線３１１とが平面視で重なる領域では、それぞれのメッシュが相補的にずれてメッシュ間隔が半分となり、行方向中央線２１１とフローティング電極３１ａとが平面視で重なる領域では、それぞれのメッシュが相補的にずれてメッシュ間隔が半分となり、列方向中央線３１１とフローティング電極２１ａとが平面視で重なる領域では、それぞれのメッシュが相補的にずれてメッシュ間隔が半分となっている。
このように、行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる領域（単位セルに相当）におけるメッシュ間隔を、他の配線部分のメッシュ間隔の半分にすることによって、行方向配線２１と列方向配線３１が交差する部分の外光の反射率を均一化して、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できる。
図８は、図２において領域Ｂとして破線で囲んで示される列方向配線３１の端部領域における下部電極２０および上部電極３０を拡大した平面図である。
図８には、図７に示したように行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なった単位セルに加えて、タッチスクリーン１が装着されるフロントフレーム９の開口部の内側エッジに対面するように設けられた配線端拡張部３２が示されている。なお、フロントフレーム９は図２においては便宜的に省略されている。
配線端拡張部３２は列方向配線３１の列方向中央線３１１の端部において、列方向中央線３１１の幅を部分的に行方向に広げた構成となっており、配線端拡張部３２は列方向配線３１と電気的に接続されている。
なお、配線端拡張部３２の行方向の幅Ｌｃｙは、列方向配線拡張部３１２の幅Ｌａｙよりも大きくなるように設定されている。なお、幅Ｌｃｙの大きさはメッシュの行方向の繰り返し間隔Ｐ１の１２倍（１２×Ｐ１）となっている。また、配線端拡張部３２の列方向の幅Ｌｃｘはメッシュの列方向の繰り返し間隔Ｐ２の１．５倍（１．５×Ｐ２）となっている。
このような配線端拡張部３２を設けることで、行方向配線２１とフロントフレーム９とのカップリングを抑制することができ、検出可能エリアの最外側の行方向配線２１の静電容量のオフセットを低減することができる。すなわち、検出可能エリアの最外側の行方向配線２１とフロントフレーム９との間で発生する電界を配線端拡張部３２が吸収し、配線端拡張部３２によるシールド効果が向上するので、行方向配線２１の静電容量のオフセットを低減することができる。
また、配線端拡張部３２は、列方向配線３１およびフローティング電極３１ａと同じメッシュ構造を有し、配線端拡張部３２はフローティング電極３１ａによって囲まれている。
このように配線端拡張部３２を列方向配線３１と同じメッシュ構造とし、フローティング電極３１ａによって囲むことで、フロントフレーム９の開口部の内側エッジ近傍で、配線端拡張部３２が視認されることを抑制できる。
図９は、図２において領域Ｃとして破線で囲んで示される行方向配線２１の端部領域における下部電極２０および上部電極３０を拡大した平面図である。
図９には、図７に示したように行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なった単位セルに加えて、タッチスクリーン１が装着されるフロントフレーム９の開口部の内側エッジに対面するように設けられた配線端拡張部２２が示されている。
配線端拡張部２２は行方向配線２１の行方向中央線２１１の端部において、行方向中央線２１１の幅を部分的に列方向に広げた構成となっており、配線端拡張部２２は行方向配線２１と電気的に接続されている。
なお、配線端拡張部２２の列方向の幅Ｌｃｘは、行方向配線拡張部２１２の幅Ｌａｘよりも大きくなるように設定されている。なお、幅Ｌｃｘの大きさはメッシュの列方向の繰り返し間隔Ｐ２の１２倍（１２×Ｐ２）となっている。また、配線端拡張部２２の行方向の幅Ｌｃｙはメッシュの行方向の繰り返し間隔Ｐ１の１．５倍（１．５×Ｐ１）となっている。
このような配線端拡張部２２を設けることで、列方向配線３１とフロントフレーム９とのカップリングを抑制することができ、検出可能エリアの最外側の列方向配線３１の静電容量のオフセットを低減することができる。すなわち、検出可能エリアの最外側の列方向配線３１とフロントフレーム９との間で発生する電界を配線端拡張部２２が吸収し、配線端拡張部２２によるシールド効果が向上するので、列方向配線３１の静電容量のオフセットを低減することができる。
また、配線端拡張部２２は、行方向配線２１およびフローティング電極２１ａと同じメッシュ構造を有し、配線端拡張部２２はフローティング電極２１ａによって囲まれている。
このように配線端拡張部２２を行方向配線２１と同じメッシュ構造とし、フローティング電極２１ａによって囲むことで、フロントフレーム９の開口部の内側エッジ近傍で、配線端拡張部２２が視認されることを抑制できる。
なお、以上説明した実施の形態１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３μｍであり、断線部の断線間隔は１０μｍである。また、本実施の形態では、透明基板１０の厚みは０．７ｍｍであり、メッシュの行方向の間隔Ｐ１および列方向の間隔Ｐ２は２００μｍである。
また、本実施の形態では、配線端拡張部２２と配線端拡張部３２を共に設けた構成を示したが、何れか一方のみ設けた構成でも良い。なお、平面視でタッチスクリーン１の長辺方向に延在する配線とフロントフレーム９の開口部の内側エッジとの間で発生する電界をシールドするような配線端拡張部を優先的に配置することが望ましい。これは本実施の形態を例に採ると、配線端拡張部３２のみを設けた構成に相当する。これにより、最も静電容量のオフセットが発生しやすい配線を優先的に保護することができる。
また、行方向配線２１および列方向配線３１をメッシュ構造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と共に、配線の寄生容量を低減し、モアレ干渉縞の発生も抑えることができる。
また、本実施の形態では、配線のメッシュ構造は、行方向に対して４５°傾いた方向に延在する導線と、当該方向とは反対方向に４５°傾いた方向に延在する導線の繰り返しで構成したが、例えば円弧等の曲線で構成されるメッシュ構造としても良い。この場合でも、本実施の形態の効果は失われない。
また、行方向配線２１および列方向配線３１の材料としては、ＩＴＯやグラフェン等の透明導電性材料または、アルミニウム、クロム、銅、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、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。
なお、配線端拡張部２２および配線端拡張部３２も行方向配線２１および列方向配線３１と同じ材料で構成すれば良く、材料を同じとすることで製造工程を簡略化できる。
また、導線幅とメッシュ間隔も、タッチスクリーンの用途等に応じて、本実施の形態とは異なる値としても良い。
＜効果＞
次に、配線端拡張部２２および配線端拡張部３２を設けたことによる配線の自己容量のオフセット低減の効果について説明する。効果を確認するため、１０本の行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０と１４本の列方向配線Ｃ１〜１４とを備えたタッチスクリーンを、導電性を有しかつ接地されるフロントフレームを備えた液晶ディスプレイに装着したサンプルを作製し、タッチスクリーンの各配線の自己容量を測定した。
比較のため、配線端拡張部２２および配線端拡張部３２を設けないタッチスクリーンを用いたサンプルも同様に作製した。
図１０は、比較例と本実施の形態によるタッチスクリーンにおける、行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０の自己容量相対値を示している。なお自己容量相対値は、比較例によるタッチスクリーンの行方向配線Ｒ５の自己容量を１とした場合の相対値を表している。
図１０に示すように、比較例では、行方向配線Ｒ２〜Ｒ１０の自己容量相対値が何れも１程度とほぼ揃っているが、最外側の行方向配線Ｒ１の自己容量相対値が１．５程度となっておりオフセットしている。一方、本実施の形態によるタッチスクリーンでは、最外となる行方向配線Ｒ１を含め、全ての行方向配線の自己容量相対値が１程度でほぼ揃っていることが判る。
図１１は、比較例と本実施の形態によるタッチスクリーンにおける、列方向配線Ｃ１〜Ｃ１４の自己容量相対値を示す。なお自己容量相対値は、比較例によるタッチスクリーンの列方向配線Ｃ７の自己容量を１とした場合の相対値を表している。
図１１に示すように、比較例では、列方向配線Ｃ２〜Ｃ１４の自己容量相対値が何れも１程度とほぼ揃っているが、最外側の列方向配線Ｃ１の自己容量相対値が１．３程度となっておりオフセットしている。一方、本実施の形態によるタッチスクリーンでは、最外側の列方向配線Ｃ１を含め、全ての列方向配線の自己容量相対値が何れも１程度とほぼ揃っていることが判る。
以上のように、配線端拡張部２２および配線端拡張部３２を設けることによって、最外側の列方向配線３１および最外側の行方向配線２１と、フロントフレーム９との間のカップリングを抑制し、最外側の列方向配線３１（最外側列方向配線）および最外側の行方向配線２１（最外側行方向配線）の自己容量のオフセットを低減できる。
＜実施の形態２＞
次に、図１２および図１３を用いて、本発明に係る実施の形態２のタッチスクリーン１における行方向配線２１および列方向配線３１の構造について説明する。なお、図１２および図１３においては、紙面横方向を行方向とし、紙面縦方向を列方向とする。また、図１２および図１３では、行方向配線２１および列方向配線３１の構造を模式的に示しており、配線の太さや配線の配置間隔は、実際とは異なる。
＜配線の構造＞
図１２は、図２において領域Ｂとして破線で囲んで示される列方向配線３１の端部領域における下部電極２０および上部電極３０を拡大した平面図である。
図１２には、行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なった単位セルに加えて、タッチスクリーン１が装着されるフロントフレーム９の開口部の内側エッジに対面するように設けられた配線端拡張部３２Ａが示されている。
図１２に示される実施の形態２のタッチスクリーン１における列方向配線３１の構成は、列方向配線３１の端部領域において、当該端部領域以外の領域、すなわち、図２において領域Ｂとして示される領域（図８）における列方向配線３１に比べて、配線端拡張部３２Ａの行方向の幅Ｌｃｙおよび列方向の幅Ｌｃｘが大きくなっており、かつ、行方向配線２１と列方向配線３１の平面視での間隔が大きくなっている。
すなわち、配線端拡張部３２Ａの行方向の幅Ｌｃｙの大きさは１３×Ｐ１となっており、図８に示した１２×Ｐ１よりも大きくなっている。また、配線端拡張部３２Ａの列方向の幅Ｌｃｘは３×Ｐ２となっており、図８に示した１．５×Ｐ２よりも大きくなっている。
また、行方向配線２１の行方向中央線２１１と列方向配線３１の列方向配線拡張部３１２との平面視での間隔は、図８のＰ２から２×Ｐ２に拡張されており、列方向配線３１の列方向配線拡張部３１２と行方向配線２１の行方向配線拡張部２１２との平面視での間隔は、図８のＰ１から１．５×Ｐ１に拡張されている。
配線端拡張部３２Ａのように拡張すると行方向配線２１とのカップリングが増加するため、配線端拡張部３２Ａと行方向配線２１との間の相互容量のオフセットが生じやすくなるが、上記のように行方向配線２１と列方向配線３１との平面視での間隔を広げて調整することで、相互容量のオフセットを低減することが可能であり、調整の仕方によっては配線端拡張部３２Ａによる行方向配線２１の自己容量のオフセットを実施の形態１の場合よりも低減できる。
図１３は、図２において領域Ｃとして破線で囲んで示される行方向配線２１の端部領域における下部電極２０および上部電極３０を拡大した平面図である。
図１３には、行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なった単位セルに加えて、タッチスクリーン１が装着されるフロントフレーム９の開口部の内側エッジに対面するように設けられた配線端拡張部２２Ａが示されている。
図１３に示される実施の形態２のタッチスクリーン１における行方向配線２１の構成は、行方向配線２１の端部領域において、当該端部領域以外の領域、すなわち、図２において領域Ｃとして示される領域（図９）における行方向配線２１に比べて、配線端拡張部２２Ａの列方向の幅Ｌｃｘおよび行方向の幅Ｌｃｙが大きくなっており、かつ、行方向配線２１と列方向配線３１の平面視での間隔が大きくなっている。
すなわち、配線端拡張部２２Ａの列方向の幅Ｌｃｘの大きさは１３×Ｐ２となっており、図９に示した１２×Ｐ２よりも大きくなっている。また、配線端拡張部２２Ａの行方向の幅Ｌｃｙは３×Ｐ１となっており、図９に示した１．５×Ｐ１よりも大きくなっている。
また、行方向配線２１の行方向中央線２１１と列方向配線３１の列方向配線拡張部３１２との平面視での間隔は、図９のＰ２から１．５×Ｐ２に拡張されており、列方向配線３１の列方向配線拡張部３１２と行方向配線２１の行方向配線拡張部２１２との平面視での間隔は、図９のＰ１から１．５×Ｐ１に拡張されている。
配線端拡張部２２Ａのように拡張すると列方向配線３１とのカップリングが増加するため、配線端拡張部２２Ａと列方向配線３１との間の相互容量のオフセットが生じやすくなるが、上記のように行方向配線２１と列方向配線３１との平面視での間隔を広げて調整することで、相互容量のオフセットを低減することが可能であり、調整の仕方によっては配線端拡張部２２Ａによる列方向配線３１の自己容量のオフセットを実施の形態１の場合よりも低減できる。
なお、以上説明した実施の形態２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３μｍであり、断線部の断線間隔は１０μｍである。また、本実施の形態では、透明基板１０の厚みは０．７ｍｍであり、メッシュの行方向の間隔Ｐ１および列方向の間隔Ｐ２は２００μｍである。
また、本実施の形態では、配線端拡張部２２Ａと配線端拡張部３２Ａを共に設けた構成を示したが、何れか一方のみ設けた構成でも良い。なお、平面視でタッチスクリーン１の長辺方向に延在する配線とフロントフレーム９の開口部の内側エッジとの間で発生する電界をシールドするような配線端拡張部を優先的に配置することが望ましい。これは本実施の形態を例に採ると、配線端拡張部３２Ａのみを設けた構成に相当する。これにより、最も静電容量のオフセットが発生しやすい配線を優先的に保護することができる。
また、行方向配線２１および列方向配線３１をメッシュ構造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と共に、配線の寄生容量を低減し、モアレ干渉縞の発生も抑えることができる。
また、本実施の形態では、配線のメッシュ構造は、行方向に対して４５°傾いた方向に延在する導線と、当該方向とは反対方向に４５°傾いた方向に延在する導線の繰り返しで構成したが、例えば円弧等の曲線で構成されるメッシュ構造としても良い。この場合でも、本実施の形態の効果は失われない。
また、行方向配線２１および列方向配線３１の材料としては、ＩＴＯや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、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、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、導線幅とメッシュ間隔も、タッチスクリーンの用途等に応じて、本実施の形態とは異なる値としても良い。
＜効果＞
次に、配線端拡張部２２Ａおよび配線端拡張部３２Ａを設けたことによる相互容量のオフセット低減の効果について説明する。効果を確認するため、１０本の行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０と１４本の列方向配線Ｃ１〜１４とを備えたタッチスクリーンを、導電性を有しかつ接地されるフロントフレームを備えた液晶ディスプレイに装着したサンプルを作製し、タッチスクリーンの各配線の相互容量を測定した。
比較のため、図２中の領域Ｂおよび領域Ｃの単位セルにおいて、行方向配線２１と列方向配線３１の間隔を、図８および図９と同じにしたサンプルも同様に作製した。
図１４は、比較例によるタッチスクリーンにおける、行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０と列方向配線Ｃ１〜Ｃ１４の間の相互容量相対値の分布を示している。なお、相互容量相対値は、比較例によるタッチスクリーンの行方向配線Ｒ５と列方向配線Ｃ７とで構成される単位セルの相互容量を１とした場合の相対値を表している。なお、図１４においては、色の濃淡で相互容量相対値を表しており、相互容量相対値０．９〜１、１〜１．１および１．１〜２の３種類の範囲に対して濃淡を付けて表している。
図１４に示すように、比較例では、行方向配線Ｒ２〜Ｒ１０と列方向配線Ｃ１〜Ｃ１４とによって構成される単位セルの相互容量相対値が、何れも１程度とほぼ揃っているが、最外側となる行方向配線Ｒ１と列方向配線Ｃ２〜Ｃ１４によって構成される単位セルの相互容量相対値は、何れも１．１５程度とオフセットしており、最外側となる列方向配線Ｃ１と行方向配線Ｒ２〜Ｒ１０によって構成される単位セルの相互容量相対値は、何れも１．０５程度とオフセットしている。
図１５は、本実施の形態によるタッチスクリーンにおける、行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０と列方向配線Ｃ１〜Ｃ１４の間の相互容量相対値の分布を示している。なお、相互容量相対値は、本実施の形態によるタッチスクリーンの行方向配線Ｒ５と列方向配線Ｃ７とで構成される単位セルの相互容量を１とした場合の相対値を表している。なお、図１５においては、色の濃淡で相互容量相対値を表しており、相互容量相対値０．９〜１、１〜１．１および１．１〜２の３種類の範囲に対して濃淡を付けて表している。
図１５に示すように、本実施の形態によるタッチスクリーンでは、最外側となる行方向配線Ｒ１および列方向配線Ｃ１に沿った単位セルを含め、全ての単位セルの相互容量相対値が１程度とほぼ揃っている。
以上のように、列方向配線３１の端部領域および行方向配線２１の端部領域における単位セルにおいて、行方向配線２１と列方向配線３１の間隔を、他の領域の単位セルよりも広げることによって、最外側の列方向配線３１および最外側の行方向配線２１による相互容量のオフセットを低減できる。
＜実施の形態３＞
図１６は、本発明に係る実施の形態３のタッチパネル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とを備えている。
タッチスクリーン１の端子８には、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film：ＡＣＦ）などを用いることによって実装された端子（端子８に対応する端子）を有するフレキシブルプリント基板７１が接続されている。
この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および列方向配線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、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指示体との間に形成される静電容量で構成されるタッチ容量の検出と、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。
コントローラ基板７２には、検出処理回路７３（タッチ位置検出回路）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、指示体と、行方向配線２１および列方向配線３１の一方との間に生じる静電容量をタッチ容量として検出し、当該検出結果に基づいて、タッチスクリーン１における指示体のタッチ位置の算出処理を行う。すなわち、検出処理回路７３は、タッチスクリーン１に対して指示する指示体と、行方向配線２１および列方向配線３１との間の静電容量に基づいて、指示体によって指示されたタッチスクリーン１上の位置を検出する。
検出処理回路７３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で算出されたタッチ位置を、外部の処理装置に出力するための外部接続端子７４を備えている。
以上のことから、本実施の形態３によれば、タッチパネル７０が実施の形態１のタッチスクリーン１（図１）を備えることによって、タッチスクリーン１の最外側の引き出し配線と、ＬＣＤなどの表示モジュールの間に生じるカップリングが低減され、カップリングに起因するセンサキャパシタの静電容量のオフセットを抑制されて、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル７０を得ることができる。
なお、上記では、実施の形態１のタッチスクリーンを用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態２のタッチスクリーンを用いる場合であっても同様の効果が得られる。
また、検出処理回路７３は、コントローラ基板７２への実装に限らず、タッチスクリーン１の透明基板１０上に実装するようにしても良い。
＜実施の形態４＞
本発明の第４の実の形態である表示装置は、前述の図１６に示すタッチパネル７０と、情報を表示可能なＬＣＤなどの表示モジュールとを備えることを特徴としている。タッチパネル７０は、表示モジュールの表示画面よりも使用者側に配置される。換言すれば、表示モジュールは、タッチパネル７０のタッチスクリーンに対して指示する側とは反対側に配置される。このような構成とすることによって、使用者が指示した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得る。
このように、本実施の形態の表示装置によれば、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル７０を備えており、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル付きの表示装置を得ることができる。
＜実施の形態５＞
本発明に係る実施の形態５の電子機器は、実施の形態３のタッチパネル７０（図１６）と、ＬＣＤなどの表示モジュールと、電子装置である図示されない信号処理装置（電子処理部）とを備えることを特徴としている。
信号処理装置は、タッチパネル７０の外部接続端子７４から出力された信号を入力し、デジタル信号として出力する。すなわち、信号処理装置は、タッチパネル７０の検出処理回路７３で検出されたタッチ位置の情報に対して予め定められた処理を電子的に行う。このように、信号処理装置をタッチパネル７０に接続する構成とすることによって、タッチパネル７０の検出処理回路７３で検出されたタッチ位置の情報をコンピュータなどの外部信号処理装置に出力する、デジタイザなどのタッチ位置検出機能付き電子機器を得ることができる。
なお、信号処理装置は、タッチパネル７０のコントローラ基板７２に内蔵（搭載）されても良い。この場合、信号処理装置が、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することができる。
以上のように、本実施の形態の電子機器によれば、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル７０を備えており、静電容量検出感度の偏りが低減された、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得ることができる。
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、省略することが可能である。
２１ 行方向配線、２１ａ，３１ａ フローティング電極、２２，２２Ａ，３２，３２Ａ 配線端拡張部、３１ 列方向配線、２１２ 行方向配線拡張部、３１２ 列方向配線拡張部。

Claims (9)

  1. 列方向に延在する列方向配線と、前記列方向とは直交する行方向に延在する行方向配線とを備え、前記列方向配線と前記行方向配線とが立体的に交差する領域を検出セルとするタッチスクリーンであって、
    前記列方向配線および前記行方向配線の少なくとも一方は、その端部の幅が、配線の他の部分の幅よりも広くなった配線端拡張部を有し、
    前記配線端拡張部は、
    前記列方向配線および前記行方向配線がそれぞれ複数配設されて構成される検出可能エリアにおいて、最外側に配設される最外側列方向配線および最外側行方向配線のエッジよりも外側に位置するように設けられ、
    前記列方向配線および前記行方向配線は、複数の導線をメッシュ状に配置したメッシュ構造を有し、
    前記配線端拡張部は前記メッシュ構造を有する、タッチスクリーン。
  2. 前記列方向配線および前記行方向配線のそれぞれを平面視的に囲むように設けられ、前記列方向配線および前記行方向配線とは電気的に絶縁され、電位的にフローティングなフローティング電極をさらに備え、
    前記フローティング電極は、
    前記メッシュ構造を有し、平面視的に前記配線端拡張部を囲むようにも設けられる、請求項１記載のタッチスクリーン。
  3. 前記検出可能エリアにおける前記列方向配線および前記行方向配線の最大幅は、前記検出可能エリアにおける前記列方向配線および前記行方向配線のそれぞれの配設間隔よりも小さく設定されると共に、
    前記配線端拡張部の幅は、前記列方向配線および前記行方向配線の前記最大幅よりも大きく設定される、請求項１記載のタッチスクリーン。
  4. 前記列方向配線および前記行方向配線は、前記検出セルにおいて、部分的に幅を広げた列方向配線拡張部および行方向配線拡張部をそれぞれ有し、
    列方向配線拡張部および行方向配線拡張部は、
    前記列方向配線と前記行方向配線とが立体的に交差する部分を除いて設けられ、
    前記列方向配線拡張部と前記行方向配線拡張部との間には第１の間隔が設けられ、
    前記列方向配線拡張部と前記行方向配線との間には第２の間隔が設けられ、
    前記検出可能エリアにおいて、前記最外側列方向配線によって形成される前記検出セルおよび前記最外側行方向配線によって形成される前記検出セルにおいては、他の部分の前記検出セルよりも、前記第１の間隔および前記第２の間隔が広く設定される、請求項１記載のタッチスクリーン。
  5. 前記メッシュ構造は、
    前記列方向または前記行方向に対して４５°傾いた方向に延在する第１の導線と、当該方向とは反対方向に４５°傾いた方向に延在する第２の導線とが繰り返して交差して構成され、前記行方向および前記列方向のメッシュの繰り返し間隔は同じに設定される、請求項１記載のタッチスクリーン。
  6. 前記配線端拡張部は、
    前記列方向配線および前記行方向配線と同じ材料によって構成される、請求項１記載のタッチスクリーン。
  7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載のタッチスクリーンと、
    前記タッチスクリーンに対して指示する指示体と、前記行方向配線および前記列方向配線との間の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タッチ位置検出回路と、を備える、タッチパネル。
  8. 請求項７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対して指示する側とは反対側に配置され、情報を表示可能な表示モジュールと、を備える、表示装置。
  9. 請求項７記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの前記タッチ位置検出回路で検出された前記位置の情報に対して予め定められた処理を電子的に行う電子処理部と、を備える、電子機器。
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