(第1実施形態)
図1〜図10を参照して、タッチセンサ用電極、タッチパネル、および、表示装置の第1実施形態について説明する。
[表示装置の構成]
図1を参照して、表示装置の構成について説明する。
図1が示すように、表示装置100は、例えば、液晶パネルである表示パネル10と、タッチパネル20とが、図示しない1つの透明接着層によって貼り合わされた積層体を備え、さらに、タッチパネル20を駆動するための回路やタッチパネル20の駆動を制御する制御部を備えている。なお、表示パネル10とタッチパネル20との相対的な位置が筐体などの他の構成によって固定される前提であれば、上記透明接着層は割愛されてもよい。
表示パネル10の表面には、略矩形形状の表示面が区画され、表示面には、画像データに基づく画像などの情報が表示される。
表示パネル10を構成する構成要素は、タッチパネル20から遠い構成要素から順番に、以下のように並んでいる。すなわち、タッチパネル20から遠い順番に、下側偏光板11、薄膜トランジスタ(以下、TFT)基板12、TFT層13、液晶層14、カラーフィルタ層15、カラーフィルタ基板16、上側偏光板17が位置している。
これらのうち、TFT層13には、サブ画素を構成する画素電極がマトリクス状に位置している。また、カラーフィルタ層15が有するブラックマトリクスは、矩形形状を有した複数の単位格子から構成される格子形状を有している。そして、ブラックマトリクスは、こうした格子形状によって、サブ画素の各々と向かい合う矩形形状を有する複数の領域を区画し、ブラックマトリクスの区画する各領域には、白色光を赤色、緑色、および、青色のいずれかの色の光に変える着色層が位置している。
なお、表示パネル10が有色の光を出力するELパネルであって、赤色の光を出力する赤色画素、緑色の光を出力する緑色画素、および、青色の光を出力する青色画素を有する構成であれば、上述したカラーフィルタ層15は割愛されてもよい。この際に、ELパネルにおいて相互に隣り合う画素の境界部分は、ブラックマトリクスとして機能する。また、表示パネル10は放電によって発光するプラズマパネルであってもよく、この場合、赤色の蛍光体層と、緑色の蛍光体層と、青色の蛍光体層とを区画する境界部分がブラックマトリクスとして機能する。
タッチパネル20は、静電容量方式のタッチパネルであり、タッチセンサ用電極21とカバー層22とが透明接着層23によって貼り合わされた積層体であって、表示パネル10の表示する情報を透過する光透過性を有している。
詳細には、タッチパネル20を構成する構成要素のなかで表示パネル10に近い構成要素から順番に、透明基板31、複数のドライブ電極31DP、透明接着層32、透明誘電体基板33、複数のセンシング電極33SP、透明接着層23、カバー層22が位置している。このうち、透明基板31、ドライブ電極31DP、透明接着層32、透明誘電体基板33、および、センシング電極33SPが、タッチセンサ用電極21を構成している。
透明基板31は、表示パネル10の表示面が表示する画像などの情報を透過する光透過性と絶縁性とを有し、表示面の全体に重ねられている。透明基板31は、例えば、透明ガラス基板や、透明樹脂フィルムや、シリコン基板などの基材から構成される。透明基板31は、1つの基材から構成される単層構造体であってもよいし、2つ以上の基材が重ねられた多層構造体であってもよい。
透明基板31における表示パネル10とは反対側の面は、ドライブ電極面31Sとして設定され、ドライブ電極面31Sには、複数のドライブ電極31DPが配置されている。複数のドライブ電極31DP、および、ドライブ電極面31Sにおいてドライブ電極31DPが位置しない部分は、1つの透明接着層32によって透明誘電体基板33に貼り合わされている。
透明接着層32は、表示面に表示される画像などの情報を透過する光透過性を有し、透明接着層32には、例えば、ポリエーテル系接着剤やアクリル系接着剤などが用いられる。
透明誘電体基板33は、表示面に表示される画像などの情報を透過する光透過性と、電極間における静電容量の検出に適した比誘電率とを有する。透明誘電体基板33は、例えば、透明ガラス基板や、透明樹脂フィルムや、シリコン基板などの基材から構成される。透明誘電体基板33は、1つの基材から構成される単層構造体であってもよいし、2つ以上の基材が重ねられた多層構造体であってもよい。
複数のドライブ電極31DPが透明接着層32によって透明誘電体基板33に貼り合わされる結果、透明誘電体基板33における透明基板31と向かい合う面である裏面には、複数のドライブ電極31DPが並んでいる。
透明誘電体基板33における透明接着層32とは反対側の面である表面は、センシング電極面33Sとして設定され、センシング電極面33Sには、複数のセンシング電極33SPが配置されている。すなわち、透明誘電体基板33は、複数のドライブ電極31DPと、複数のセンシング電極33SPとに挟まれている。複数のセンシング電極33SP、および、センシング電極面33Sにおいてセンシング電極33SPが位置しない部分は、1つの透明接着層23によってカバー層22に貼り合わされている。
透明接着層23は、表示面に表示される画像などの情報を透過する光透過性を有し、透明接着層23には、例えば、ポリエーテル系接着剤やアクリル系接着剤などが用いられる。
カバー層22は、強化ガラスなどのガラス基板や樹脂フィルムなどから形成され、カバー層22における透明接着層23とは反対側の面は、タッチパネル20における表面であって操作面20Sとして機能する。
なお、上記構成要素のうち、透明接着層23は割愛されてもよい。透明接着層23の省略される構成においては、カバー層22が有する面のなかで透明誘電体基板33と対向する面がセンシング電極面33Sとして設定され、センシング電極面33Sに形成される1つの薄膜のパターニングによって、複数のセンシング電極33SPが形成されればよい。
また、タッチパネル20の製造に際しては、タッチセンサ用電極21とカバー層22とが、透明接着層23によって貼り合わされる方法が採用されてもよいし、こうした製造方法とは異なる他の例として、以下の製造方法が採用されてもよい。すなわち、樹脂フィルムなどのカバー層22に、銅などの導電性金属から構成される薄膜層が直に、もしくは、下地層を介して形成され、薄膜層の上にセンシング電極33SPのパターン形状を有したレジスト層が形成される。次いで、塩化第二鉄などを用いたウェットエッチング法によって、薄膜層が複数のセンシング電極33SPに加工されて、第1のフィルムが得られる。また、センシング電極33SPと同様に、透明基板31として機能する他の樹脂フィルムに形成された薄膜層が複数のドライブ電極31DPに加工されて、第2のフィルムが得られる。そして、第1フィルムと第2フィルムとが透明誘電体基板33を挟むように、透明誘電体基板33に対して透明接着層23,32によって貼り付けられる。
[タッチセンサ用電極の平面構造および画素配列]
図2を参照して、センシング電極33SPとドライブ電極31DPとの外形の概略構成を中心に、タッチセンサ用電極21の平面構造について説明するとともに、表示パネル10におけるカラーフィルタ層15の平面構造、すなわち、表示パネル10の画素配列について説明する。
図2は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向からタッチセンサ用電極21を見た場合におけるセンシング電極33SPとドライブ電極31DPとの配置を示す図であり、二点鎖線で囲まれた縦方向に沿って延びる帯状領域の各々は、1つのセンシング電極33SPが配置される領域を示し、二点鎖線で囲まれた横方向に沿って延びる帯状領域の各々は、1つのドライブ電極31DPが配置される領域を示している。なお、センシング電極33SPおよびドライブ電極31DPの数は簡略化して示している。また、センシング電極33SPとドライブ電極31DPとの構成を理解しやすくするために、図2にて左端から3つのセンシング電極33SPについてのみ、センシング電極33SPの外形を示し、図2にて上端から3つのドライブ電極31DPについてのみ、ドライブ電極31DPの外形を示している。また、図2においては、タッチセンサ用電極21および表示パネル10の一部を破断して、カラーフィルタ層15を示している。
図2が示すように、センシング電極面33Sにおいて、複数のセンシング電極33SPの各々は、1つの方向である第1方向D1に沿って括れを繰り返す帯形状を有し、かつ、第1方向D1と直交する第2方向D2に沿って並んでいる。
各センシング電極33SPは、複数のセンシング検出要素33SPaと複数のセンシング接続要素33SPbとから構成されている。複数のセンシング検出要素33SPaは、第1方向D1に沿って並び、第1方向D1において互いに隣り合う2つのセンシング検出要素33SPaの間に1つのセンシング接続要素33SPbが配置されて、センシング接続要素33SPbは、互いに隣り合うセンシング検出要素33SPaを繋いでいる。すなわち、センシング検出要素33SPaとセンシング接続要素33SPbとは、第1方向D1に沿って1つずつ交互に配置され、第1方向D1におけるセンシング電極33SPの両端の各々には、センシング検出要素33SPaが配置されている。
複数のセンシング検出要素33SPaのうち、第1方向D1の一端に位置するセンシング検出要素33SPaは、センシングパッド33Pを介してタッチパネル20の周辺回路の一例である検出回路に接続され、複数のセンシング電極33SPの各々は、検出回路によって電流値を測定される。
センシング電極面33Sには、さらに、複数のセンシングダミー部33SDが配置されている。各センシングダミー部33SDは、第1方向D1に沿って括れを繰り返す帯形状を有し、互いに隣り合うセンシング電極33SPの間に位置している。詳細には、各センシングダミー部33SDは、第1方向D1に沿って並ぶ複数のセンシングダミー要素33SDaから構成されており、第1方向D1において互いに隣接するセンシングダミー要素33SDaは繋がっている。各センシングダミー部33SDは、センシングダミー部33SDと隣接するセンシング電極33SPから電気的に絶縁されている。なお、第2方向D2の端部に配置されるセンシング電極33SPの外側にも、センシングダミー部33SDは配置される。
センシング電極33SPの端部に配置されるセンシング検出要素33SPaを除き、センシング検出要素33SPaの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、例えば、ほぼ六角形形状を有する。センシング接続要素33SPbの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、例えば、ほぼ矩形形状を有し、センシング接続要素33SPbと隣接するセンシング検出要素33SPaの一辺をそのセンシング検出要素33SPaと共有する。
各センシング電極33SPの占有する領域は、1つのセンシング電極33SPの占有する領域を第2方向D2に並進させた領域に相当し、かつ、第2方向D2において互いに隣り合うセンシング検出要素33SPaが、互いに電気的に接続されていない状態で並んでいる。
センシングダミー部33SDは、第2方向D2において互いに隣り合う2つのセンシング電極33SPによって区画された領域を占有する。第2方向D2の端部に配置されるセンシングダミー要素33SDaを除き、各センシングダミー要素33SDaの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、互いに隣り合う2つのセンシング電極33SPにおける4つのセンシング検出要素33SPaと2つのセンシング接続要素33SPbとによって挟まれた、ほぼ八角形形状を有し、隣接するセンシングダミー要素33SDaの一辺をそのセンシングダミー要素33SDaと共有する。
各センシング電極33SPおよび各センシングダミー部33SDは、細線状の導線であるセンシング電極線から構成されている。センシング電極線の形成材料には、銅や銀やアルミニウムなどの金属膜が用いられ、センシング電極線は、例えば、センシング電極面33Sに成膜された金属膜がエッチングによってパターニングされることにより形成される。
ドライブ電極面31Sにおいて、複数のドライブ電極31DPの各々は、第2方向D2に沿って括れを繰り返す帯形状を有し、かつ、第1方向D1に沿って並んでいる。
各ドライブ電極31DPは、複数のドライブ検出要素31DPaと複数のドライブ接続要素31DPbとから構成されている。複数のドライブ検出要素31DPaは、第2方向D2に沿って並び、第2方向D2において互いに隣り合う2つのドライブ検出要素31DPaの間に1つのドライブ接続要素31DPbが配置されて、ドライブ接続要素31DPbは、互いに隣り合うドライブ検出要素31DPaを繋いでいる。すなわち、ドライブ検出要素31DPaとドライブ接続要素31DPbとは、第2方向D2に沿って1つずつ交互に配置され、第2方向D2におけるドライブ電極31DPの両端の各々には、ドライブ検出要素31DPaが配置される。
複数のドライブ検出要素31DPaのうち、第2方向D2の一端に位置するドライブ検出要素31DPaは、ドライブパッド31Pを介してタッチパネル20の周辺回路の一例である選択回路に接続され、複数のドライブ電極31DPの各々は、選択回路が出力する駆動信号を受けることによって選択回路に選択される。
ドライブ電極面31Sには、さらに、複数のドライブダミー部31DDが配置されている。各ドライブダミー部31DDは、第2方向D2に沿って括れを繰り返す帯形状を有し、互いに隣り合うドライブ電極31DPの間に位置している。詳細には、各ドライブダミー部31DDは、第2方向D2に沿って並ぶ複数のドライブダミー要素31DDaから構成されており、第2方向において互いに隣接するドライブダミー要素31DDaは繋がっている。各ドライブダミー部31DDは、ドライブダミー部31DDと隣接するドライブ電極31DPから電気的に絶縁されている。なお、第1方向D1の端部に配置されるドライブ電極31DPの外側にも、ドライブダミー部31DDは配置される。
ドライブ電極31DPの端部に配置されるドライブ検出要素31DPaを除き、ドライブ検出要素31DPaの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、例えば、ほぼ六角形形状を有する。ドライブ接続要素31DPbの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、例えば、ほぼ矩形形状を有し、ドライブ接続要素31DPbと隣接するドライブ検出要素31DPaの一辺をそのドライブ検出要素31DPaと共有する。
各ドライブ電極31DPの占有する領域は、1つのドライブ電極31DPの占有する領域を第1方向D1に並進させた領域に相当し、かつ、第1方向D1において互いに隣り合うドライブ検出要素31DPaが、互いに電気的に接続されていない状態で並んでいる。
ドライブダミー部31DDは、第1方向D1において互いに隣り合う2つのドライブ電極31DPによって区画された領域を占有する。第1方向D1の端部に配置されるドライブダミー要素31DDaを除き、各ドライブダミー要素31DDaの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、互いに隣り合う2つのドライブ電極31DPにおける4つのドライブ検出要素31DPaと2つのドライブ接続要素31DPbとによって挟まれた、ほぼ八角形形状を有し、隣接するドライブダミー要素31DDaの一辺をそのドライブダミー要素31DDaと共有する。
各ドライブ電極31DPおよび各ドライブダミー部31DDは、細線状の導線であるドライブ電極線から構成されている。ドライブ電極線の形成材料には、銅や銀やアルミニウムなどの金属膜が用いられ、ドライブ電極線は、例えば、ドライブ電極面31Sに成膜された金属膜がエッチングによってパターニングされることにより形成される。
透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング検出要素33SPaは、ドライブダミー要素31DDaの一部と対向し、かつ、ドライブ検出要素31DPaは、センシングダミー要素33SDaの一部と対向する。また、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング接続要素33SPbは、ドライブ接続要素31DPbと対向する。換言すれば、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極33SPのなかで、ドライブ電極31DPと重なる部分がセンシング接続要素33SPbであり、ドライブ電極31DPのなかで、センシング電極33SPと重なる部分がドライブ接続要素31DPbである。また、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシングダミー要素33SDaの一部は、ドライブダミー要素31DDaの一部と対向する。
センシング検出要素33SPaの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ドライブ検出要素31DPaの占有する領域を90°回転させた形状、および、大きさとほぼ等しい。また、センシングダミー要素33SDaの占有する領域は、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ドライブダミー要素31DDaの占有する領域を90°回転させた形状、および、大きさとほぼ等しい。
透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、第2方向D2において互いに隣り合う2つのセンシング検出要素33SPaと、第1方向D1において互いに隣り合う2つのドライブ検出要素31DPaとによって囲まれる領域は、センシングダミー要素33SDaとドライブダミー要素31DDaとが対向する領域である。この領域は、第1方向D1に延びる線分と第2方向D2に延びる線分とを45°回転させたときにこれらの線分の端部が指す4つの方向に角部が突出した星形形状を有する。
透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極線とドライブ電極線とが重ね合わされたパターンには、最小の繰り返し単位であるノードNが定められる。ノードNは、センシング接続要素33SPb、および、ドライブ接続要素31DPbを中心とした領域である。ノードNは、センシング検出要素33SPaの一部分、ドライブ検出要素31DPaの一部分、センシングダミー要素33SDaの一部分、および、ドライブダミー要素31DDaの一部分を含む領域であって、図2の二点鎖線によって区画される矩形領域である。
カラーフィルタ層15が備えるブラックマトリクス15aは、矩形格子模様を形成する。矩形格子模様は、第1方向D1と第2方向D2とに沿って並ぶ複数の単位格子から構成される。各単位格子が区画する領域には、赤色を表示するための赤着色層15R、緑色を表示するための緑着色層15G、および、青色を表示するための青着色層15Bのいずれかが配置される。
カラーフィルタ層15において、例えば、赤着色層15R、緑着色層15G、および、青着色層15Bの各々は、第2方向D2に沿って1つずつ順に繰り返される。1つの赤着色層15R、1つの緑着色層15G、および、1つの青着色層15Bは、1つの画素15Pを構成し、複数の画素15Pは、赤着色層15R、緑着色層15G、および、青着色層15Bの並ぶ順番を維持した状態で、第2方向D2に沿って並んでいる。また、複数の赤着色層15Rは、第1方向D1に沿って連続して並び、複数の緑着色層15Gは、第1方向D1に沿って連続して並び、複数の青着色層15Bは、第1方向D1に沿って連続して並んでいる。換言すれば、複数の画素15Pは、第1方向D1に沿って延びるストライプ状に配置されている。
各画素15Pにおける第1方向D1に沿った幅は、第1画素幅WP1であり、第2方向D2に沿った幅は、第2画素幅WP2であり、各着色層における第2方向D2に沿った幅は、第3画素幅WP3である。第1画素幅WP1、第2画素幅WP2、および、第3画素幅WP3の各々は、表示装置100に求められる解像度などに基づいて定められる。
[タッチパネルの電気的構成]
図3を参照して、タッチパネル20の電気的構成を、表示装置100の備える制御部の機能とともに説明する。なお、以下では、静電容量方式のタッチパネル20の一例として、相互容量方式のタッチパネル20における電気的構成を説明する。
図3が示すように、タッチパネル20は、周辺回路として、選択回路34および検出回路35を備えている。選択回路34は、複数のドライブ電極31DPに接続され、検出回路35は、複数のセンシング電極33SPに接続され、表示装置100の備える制御部36は、選択回路34と検出回路35とに接続されている。
制御部36は、各ドライブ電極31DPに対する駆動信号の生成を選択回路34に開始させるための開始タイミング信号を生成して出力する。制御部36は、駆動信号が供給される対象を1番目のドライブ電極31DP1からn番目のドライブ電極31DPnに向けて選択回路34に順次走査させるための走査タイミング信号を生成して出力する。
制御部36は、各センシング電極33SPを流れる電流の検出を検出回路35に開始させるための開始タイミング信号を生成して出力する。制御部36は、検出の対象を1番目のセンシング電極33SP1からn番目のセンシング電極33SPnに向けて検出回路35に順次走査させるための走査タイミング信号を生成して出力する。
選択回路34は、制御部36の出力した開始タイミング信号に基づいて、駆動信号の生成を開始し、制御部36の出力した走査タイミング信号に基づいて、駆動信号の出力先を1番目のドライブ電極31DP1からn番目のドライブ電極31DPnに向けて走査する。
検出回路35は、信号取得部35aと信号処理部35bとを備えている。信号取得部35aは、制御部36の出力した開始タイミング信号に基づいて、各センシング電極33SPに生成されたアナログ信号である電流信号の取得を開始する。そして、信号取得部35aは、制御部36の出力した走査タイミング信号に基づいて、電流信号の取得元を1番目のセンシング電極33SP1からn番目のセンシング電極33SPnに向けて走査する。
信号処理部35bは、信号取得部35aの取得した各電流信号を処理して、デジタル値である電圧信号を生成し、生成された電圧信号を制御部36に向けて出力する。このように、選択回路34と検出回路35とは、静電容量の変化に応じて変わる電流信号から電圧信号を生成することによって、ドライブ電極31DPとセンシング電極33SPとの間の静電容量の変化を測定する。
制御部36は、信号処理部35bの出力した電圧信号に基づいて、タッチパネル20において使用者の指などが触れている位置を検出し、検出した位置の情報を表示パネルの表示面に表示される情報の生成などの各種の処理に利用する。なお、タッチパネル20は、上述した相互容量方式のタッチパネル20に限らず、自己容量方式のタッチパネルであってもよい。
[センシング電極の構成]
図4〜図6を参照して、センシング電極面33Sに配置された電極線の詳細構成を説明する。図4は、センシング電極面33Sに配置された電極線のなかで、第1方向D1と第2方向D2とに並ぶ4つのノードNに含まれる部分を拡大して示す図であり、図5は、1つのノードNに含まれる部分をさらに拡大して示す図である。図5においては、センシング電極33SPを構成する電極線を黒太線で示し、センシングダミー部33SDを構成する電極線を白抜き線で示している。また、図6は、センシング電極33SPの外形を模式的に示す図である。
図4が示すように、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極面33Sには、複数の電極線から構成される矩形格子模様を有したセンシング格子33SLが配置されている。センシング格子33SLは、第1交差方向C1に沿って延びる複数のセンシング電極線33SRaと、第1交差方向C1と直交する第2交差方向C2に沿って延びる複数のセンシング電極線33SRbとから構成される。センシング格子33SLにおける単位格子33LAは、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、1辺の長さがセンシング格子ピッチP1である正方形形状を有する。
第1交差方向C1は、第1方向D1および第2方向D2のいずれとも異なり、これらの方向のいずれに対しても傾斜した方向であり、第2交差方向C2も、第1方向D1および第2方向D2のいずれとも異なり、これらの方向のいずれに対しても傾斜した方向である。
センシング電極33SPを構成するセンシング電極線33SRと、センシングダミー部33SDを構成するセンシング電極線33SRとは、これらの電極線の間に隙間が設けられることによって絶縁されている。この隙間の位置が、分断位置SZである。換言すれば、センシング格子33SLは、センシング電極33SPとセンシングダミー部33SDとの間に切れ目の入れられた格子形状を有している。こうした切れ目を仮想的に繋ぐと、センシング電極面33Sにおいて複数のセンシング電極33SPと複数のセンシングダミー部33SDとが配置される領域には、連続した1つの矩形格子模様が形成される。
すなわち、センシング格子33SLは、センシング電極33SPを構成する複数の電極線から構成された矩形格子模様を有する電極格子33SLpと、センシングダミー部33SDを構成する複数の電極線から構成された矩形格子模様を有するダミー格子33SLdとから構成され、電極格子33SLpとダミー格子33SLdとの間には隙間が設けられている。そして、電極格子33SLpが有する矩形格子模様とダミー格子33SLdが有する矩形格子模様との各々は、1つの仮想的な矩形格子模様の互いに異なる部分を構成する。
センシング電極線33SRのなかで、センシング格子33SLにおける格子点から分断位置SZに向けて飛び出ている部分が、末端部33SSである。複数の末端部33SSには、電極格子33SLpにおける格子点からセンシング電極33SPの端部に向けて飛び出ている末端部33SSと、ダミー格子33SLdにおける格子点からセンシングダミー部33SDの端部に向けて飛び出ている末端部33SSとが含まれる。分断位置SZでは、センシング電極33SPに属する末端部33SSと、センシングダミー部33SDに属する末端部33SSとが隙間を挟んで対向している。
ここで、センシング電極線33SRの分断位置SZの配置について詳細に説明する。
各ノードN内にて2つの仮想線K1によって挟まれる領域は、仮想電極領域SPKである。仮想電極領域SPKは、各ノードN内における仮想的なセンシング電極33SPの配置領域を示し、その形状や大きさは、タッチパネル20に求められる検出精度等に応じてセンシング電極33SPに望まれる形状や大きさに設定される。
なお、図4における左上のノードNについては、このノードNに含まれるドライブ電極線に対して設定される仮想電極領域DPK、すなわち、仮想的なドライブ電極31DPの配置領域を、仮想線K2に挟まれる領域として仮想電極領域SPKとともに示している。
各ノードN内において、仮想電極領域SPKは、ノードNの中央に位置する仮想接続領域SPKbと、ノードNにおける第1方向D1の両端部の各々に向けて仮想接続領域SPKbから広がる2つの仮想検出領域SPKaとから構成される。仮想検出領域SPKaは、仮想的なセンシング検出要素33SPaの配置領域であり、第1方向D1に隣り合う2つのノードNにおいて互に隣り合う2つの仮想検出領域SPKaの占有する領域が、1つの仮想的なセンシング検出要素33SPaの配置領域である。仮想接続領域SPKbは、仮想的なセンシング接続要素33SPbの配置領域である。
例えば、仮想接続領域SPKbは矩形形状を有し、仮想検出領域SPKaは、仮想接続領域SPKbからノードNにおける第1方向D1の端部に向けて、第2方向D2における幅を徐々に広げつつ延びるほぼ台形形状を有する。すなわち、仮想線K1は、第1方向D1、第2方向D2、第1交差方向C1、および、第2交差方向C2のいずれとも一致しない方向に延びる2つの傾斜部分に、第1方向D1に沿って延びる直進部分が挟まれた形状を有している。
詳細には、図4に示す例では、仮想検出領域SPKaは、仮想接続領域SPKbから、第2方向D2における幅を一定に保って僅かに延びた後、第2方向D2における幅を徐々に広げつつ延びる形状を有する。これに限らず、仮想検出領域SPKaは、第2方向D2における幅が一定の部分を有さずに、仮想接続領域SPKbから、第2方向D2における幅を徐々に広げつつ延びる形状を有していてもよい。また、図4に示す例では、ノードNにおける第1方向D1の端部において、仮想検出領域SPKaの第2方向D2における幅はノードNの一辺の長さよりも小さい。これに限らず、ノードNにおける第1方向D1の端部において、仮想検出領域SPKaの第2方向D2における幅はノードNの一辺の長さと一致していてもよい。
各ノードN内において、仮想電極領域SPKの外側の領域は、仮想ダミー領域SDKである。仮想ダミー領域SDKは、各ノードN内における仮想的なセンシングダミー部33SDの配置領域を示す。すなわち、仮想線K1は、センシング電極33SPとセンシングダミー部33SDとの仮想的な分断の位置を示す。
センシング電極線33SRの分断位置SZは、以下のように設けられている。
すなわち、図5にて拡大して示すように、短縮箇所RAsは、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界である仮想線K1から、仮想電極領域SPK内に位置するセンシング格子33SLの格子点Xaまでのセンシング格子33SLに沿った長さL1が、センシング格子ピッチP1の半分の長さよりも長い箇所である。この短縮箇所RAsでは、センシング電極33SPに属する末端部33SSの長さL2が、センシング格子ピッチP1の半分の長さとなる仮想電極領域SPK内の位置に、分断位置SZが配置されている。すなわち、短縮箇所RAsでは、センシングダミー部33SDに属する末端部33SSが、仮想線K1を越えて仮想電極領域SPK内まで延びている。
換言すれば、短縮箇所RAsにおける上記格子点Xaは、仮想電極領域SPKの内側に位置する格子点であって、電極格子33SLpの端部を仮想線K1まで仮想的に延ばしたときに、格子点Xaから飛び出る電極線の長さがセンシング格子ピッチP1の半分の長さを超える格子点である。
また、非調整箇所RBsは、仮想線K1から、仮想電極領域SPK内に位置するセンシング格子33SLの格子点Xbまでのセンシング格子33SLに沿った長さL3が、センシング格子ピッチP1の半分以下の長さである箇所である。非調整箇所RBsでは、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界、すなわち、仮想線K1を含む位置に、分断位置SZが配置されている。したがって、非調整箇所RBsにおいては、センシング電極33SPに属する末端部33SSは、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界まで延びており、末端部33SSの長さはセンシング格子ピッチP1の半分以下の長さである。
すなわち、第1実施形態では、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界に分断位置SZを配置した場合に、センシング格子ピッチP1の半分を超える長さとなるセンシング電極33SPの末端部33SSについては、その長さをセンシング格子ピッチP1の半分まで短縮している。
上記構成において、センシング電極33SPに含まれるすべての末端部33SSの長さは、センシング格子ピッチP1の半分以下の長さである。すなわち、電極格子33SLpにおける格子点のうち、センシング電極33SPの端部周辺に位置する格子点のすべてについて、格子点から飛び出る末端部33SSの長さがセンシング格子ピッチP1の半分以下の長さである。
そして、図6が示すように、センシング電極33SPの占有する領域は、仮想電極領域SPKよりも僅かに内側に窪んだ部分を有する形状となる。詳細には、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極33SPの端部である電極格子33SLpの端部、すなわち、電極格子33SLpの末端部33SSの先端を結ぶことにより形成される図形の外縁は、短縮箇所RAsにて短縮された末端部33SSの位置で内側に窪む。
また、仮想電極領域SPKを挟む2つの仮想線K1は、換言すれば、以下の構成を有する。すなわち、センシング検出要素33SPaの占有する領域にて、第2方向D2の幅が最大となる部分の第2方向D2の両端の点を最大端点A1とし、第2方向D2の幅が最小となる部分の第2方向D2の両端の点を最小端点A2とする。第2方向D2の幅が最大となる部分は、センシング検出要素33SPaの占有する領域における第1方向D1の中央部であって、第1方向D1に並ぶ2つのノードNの境界に位置する。要は、センシング検出要素33SPaの占有する領域にて最も幅広の部分、略六角形状のなかで第2方向D2に最も突き出た部分に位置する頂点が、最大端点A1であり、最小端点A2は、センシング検出要素33SPaとセンシング接続要素33SPbとの接続部分の付近に位置する。
各センシング電極33SPに対し、第2方向D2における一方の側において、複数のセンシング検出要素33SPaの各々における最大端点A1と最小端点A2とを、センシング電極33SPに沿って並ぶ順番に、直線状に結ぶ折れ線が2つのうちの一方の仮想線K1である。そして、第2方向D2における他方の側において、複数のセンシング検出要素33SPaの各々における最大端点A1と最小端点A2とを直線状に結ぶ折れ線が他方の仮想線K1である。
[ドライブ電極の構成]
図7および図8を参照して、ドライブ電極面31Sに配置された電極線の詳細構成を説明する。図7は、ドライブ電極面31Sに配置された電極線のなかで、第1方向D1と第2方向D2とに並ぶ4つのノードNに含まれる部分を拡大して示す図であり、図8は、1つのノードNに含まれる部分をさらに拡大して示す図である。図8においては、ドライブ電極31DPを構成する電極線を黒太線で示し、ドライブダミー部31DDを構成する電極線を白抜き線で示している。
ドライブ電極面31Sにおいて、各ノードNに配置された電極線の構造は、センシング電極面33Sにおいて各ノードNに配置された電極線の構造を、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ノードNの中心を回転中心として、90°回転させた構造と一致する。
すなわち、図7が示すように、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ドライブ電極面31Sには、複数の電極線から構成される矩形格子模様を有したドライブ格子31DLが配置されている。ドライブ格子31DLは、第1交差方向C1に沿って延びる複数のドライブ電極線31DRaと、第2交差方向C2に沿って延びる複数のドライブ電極線31DRbとから構成される。ドライブ格子31DLにおける単位格子31LAは、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、1辺の長さがドライブ格子ピッチP2である正方形形状を有する。ドライブ格子ピッチP2は、センシング格子ピッチP1と等しい。
ドライブ電極31DPを構成するドライブ電極線31DRと、ドライブダミー部31DDを構成するドライブ電極線31DRとの間には隙間があいている。この隙間の位置が、分断位置DZである。すなわち、ドライブ格子31DLは、ドライブ電極31DPを構成する複数の電極線から構成された矩形格子模様を有する電極格子31DLpと、ドライブダミー部31DDを構成する複数の電極線から構成された矩形格子模様を有するダミー格子31DLdとから構成され、電極格子31DLpとダミー格子31DLdとの間には隙間が設けられている。そして、電極格子31DLpの有する矩形格子模様とダミー格子31DLdの有する矩形格子模様との各々は、1つの仮想的な矩形格子模様の互いに異なる部分を構成する。
ドライブ電極線31DRのなかで、ドライブ格子31DLの格子点から分断位置DZに向けて飛び出ている部分が、末端部31DSである。分断位置DZでは、ドライブ電極31DPに属する末端部31DSと、ドライブダミー部31DDに属する末端部31DSとが隙間を挟んで対向している。
各ノードN内にて2つの仮想線K2によって挟まれる領域は、仮想電極領域DPKである。仮想電極領域DPKは、ノードNの中央に位置する仮想接続領域DPKbと、ノードNにおける第2方向D2の両端部の各々に向けて仮想接続領域DPKbから広がる2つの仮想検出領域DPKaとから構成される。仮想検出領域DPKaは、仮想的なドライブ検出要素31DPaの配置領域であり、仮想接続領域DPKbは、仮想的なドライブ接続要素31DPbの配置領域である。
透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、仮想検出領域DPKaは、センシング電極線33SRに対する仮想検出領域SPKaをノードNの中心を回転中心として、90°回転させた形状および大きさを有し、仮想接続領域DPKbは、センシング電極線33SRに対する仮想接続領域SPKbの形状および大きさと一致する。
各ノードN内において、仮想電極領域DPKの外側の領域は、仮想ダミー領域DDKである。仮想ダミー領域DDKは、各ノードN内における仮想的なドライブダミー部31DDの配置領域を示す。すなわち、仮想線K2は、ドライブ電極31DPとドライブダミー部31DDとの仮想的な分断の位置を示す。
なお、図7における左上のノードNについては、このノードNに含まれるセンシング電極線33SRに対して設定される仮想電極領域SPKを、仮想電極領域DPKともに示している。
仮想電極領域DPKを挟む2つの仮想線K2は、仮想線K1と同様に、以下の構成を有するとも捉えられる。すなわち、ドライブ検出要素31DPaの占有する領域にて、第1方向D1の幅が最大となる部分の第1方向D1の両端の点を最大端点とし、第1方向D1の幅が最小となる部分の第1方向D1の両端の点を最小端点とする。そして、各ドライブ電極31DPに対し、第1方向D1における各々の側において、複数のドライブ検出要素31DPaの各々における最大端点と最小端点とを、ドライブ電極31DPに沿って並ぶ順番に、直線状に結ぶ2つの折れ線が、2つの仮想線K2である。第1方向D1の幅が最大となる部分は、ドライブ検出要素31DPaの占有する領域における第2方向D2の中央部であって、第2方向D2に並ぶ2つのノードNの境界に位置する。
図8が示すように、短縮箇所RAdにおける格子点Xcは、仮想電極領域DPKの内側に位置する格子点であって、電極格子31DLpの端部を仮想線K2まで仮想的に延ばしたときに、格子点Xcから飛び出る部分の長さがドライブ格子ピッチP2の半分の長さを超える格子点である。短縮箇所RAdでは、ドライブ電極31DPに属する末端部31DSの長さが、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さとなる仮想電極領域DPK内の位置に、分断位置DZが配置されている。
非調整箇所RBdにおける格子点Xdは、格子点Xdから仮想線K2までの電極格子31DLpに沿った長さが、ドライブ格子ピッチP2の半分以下の長さである格子点である。非調整箇所RBdでは、仮想電極領域DPKと仮想ダミー領域DDKとの境界、すなわち、仮想線K2を含む位置に、分断位置DZが配置されている。
上記構成において、ドライブ電極31DPに含まれるすべての末端部31DSの長さは、ドライブ格子ピッチP2の半分以下の長さである。そして、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、電極格子31DLpの端部、すなわち、電極格子31DLpの有する末端部31DSの先端を結ぶことにより形成される図形の外縁は、短縮箇所RAdにおいて短縮された末端部31DSの位置で内側に窪む。
[複合格子の構成]
図9を参照して、センシング電極面33Sに配置された電極線とドライブ電極面31Sに配置された電極線との重ね合わせによって形成されるパターンについて説明する。図9においては、電極線の重なりを理解しやすくするために、センシング電極線33SRを黒太線で示し、ドライブ電極線31DRを白抜き線で示している。
図9が示すように、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング格子33SLとドライブ格子31DLとは、第1交差方向C1および第2交差方向C2との各々について、センシング格子ピッチP1の半分、すなわち、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さだけずれて重なっている。これにより、センシング格子33SLとドライブ格子31DLとによって、これらの組み合わせによる新たな矩形格子模様を有する複合格子30Lが形成されている。すなわち、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、複数のセンシング電極33SPの集合、複数のドライブ電極31DPの集合、複数のセンシングダミー部33SDの集合、および、複数のドライブダミー部31DDの集合が、複合格子30Lから構成されている。
複合格子30Lにおける単位格子30LAは、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、1辺の長さが複合格子ピッチP3である正方形形状を有する。複合格子ピッチP3は、センシング格子ピッチP1の半分の長さであり、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さである。
すなわち、本実施形態において、センシング電極33SPに含まれるすべての末端部33SSの長さ、および、ドライブ電極31DPに含まれるすべての末端部31DSの長さは、末端部33SS,31DSの延びる方向における複合格子ピッチP3以下の長さである。
上記構成においては、センシング電極面33Sに配置された電極線とドライブ電極面31Sに配置された電極線との重ね合わせによって形成されるパターンが、第1方向D1および第2方向D2に対して傾斜した格子形状を形成する電極線から構成されている。したがって、ブラックマトリクス15aが形成する矩形格子模様、すなわち、第1方向D1と第2方向D2とに沿って延びる矩形格子模様と、複合格子30Lが形成する矩形格子模様との干渉によるモアレの発生が抑えられる。なお、第1方向D1と第1交差方向C1との形成する角度、第2方向D2と第2交差方向C2との形成する角度は、第1画素幅WP1、第2画素幅WP2、および、第3画素幅WP3に応じて、よりモアレの抑えられる角度に設定されることが好ましい。
[作用]
第1実施形態の電極線構造がもたらす作用について説明する。
図10(a)が示すように、センシング格子33SLやドライブ格子31DLにおける電極線50Rには、電極線の製造工程やタッチパネルの使用過程にて、電極線50Rの幅方向の一部が切れた状態になるクラックCRが形成されることがある。そして、クラックCRが形成されている箇所では、タッチパネルが繰り返し使用されるうちに、電極線50Rが幅方向に完全に切れて、断線が生じることがある。
図10(b)が示すように、一旦断線が生じたとしても、断線によって形成された切れ目CUの幅は非常に微小であり、断線箇所にて対向する電極線50Rの端部同士は近接しているため、タッチパネルの使用状況によって、この端部同士の接触と非接触とが繰り返されることがある。すなわち、電極線50Rのなかで切れ目CUを挟んで対向する2つの部分の電気的な接続と非接続とが繰り返される。
こうしたクラックCRに起因した電極線50Rの断線が、センシング電極33SPを構成する電極格子33SLpやドライブ電極31DPを構成する電極格子31DLpにおいて、格子点から飛び出ている部分である末端部50Sにて生じると、切れ目CUから先の部分が周囲から絶縁され、センシング電極33SPとドライブ電極31DPとの間における静電容量が変化する。さらに、電極線50Rの接続と非接続との繰り返しが末端部50Sにて生じると、こうした静電容量の変化が繰り返される。そして、こうした静電容量の変化は、切れ目CUから先の部分が長いほど大きくなる。
本実施形態では、センシング電極33SPにおける末端部33SSの長さ、および、ドライブ電極31DPにおける末端部31DSの長さが、複合格子ピッチP3以下の長さに抑えられている。それゆえ、末端部33SS,31DSの長さが、例えば図10(a),(b)に破線で示すように複合格子ピッチP3よりも長い場合と比較して、末端部33SS,31DSにて、クラックCRに起因した電極線の断線や電極線の接続と非接続との繰り返しが生じたとしても、静電容量の変化が小さく抑えられる。したがって、タッチパネル20における指等の接触位置の検出の精度が低下することが抑えられる。
また、センシング電極33SPを構成する電極格子33SLpの端部は、すべて、仮想電極領域SPK内に位置し、センシング電極33SPの占有する領域は、仮想電極領域SPKよりも僅かに内側に窪んだ部分を有する形状となる。すなわち、センシング電極33SPの占有する領域の形状を内側に窪ませることのみによって、複合格子ピッチP3よりも長い末端部が生じることを抑えているため、センシング電極33SPの占有する領域の形状が仮想電極領域SPKよりも内側に窪んだ部分と外側に突出した部分とを有する形状となる場合と比較して、センシング電極33SPの占有する領域と仮想電極領域SPKとの第2方向D2における形状のずれが小さく抑えられやすい。すなわち、所望のセンシング電極33SPの形状として設定された仮想電極領域SPKの形状に対する、実際のセンシング電極33SPの形状のずれを小さく抑えやすい。
同様に、ドライブ電極31DPを構成する電極格子31DLpの端部は、すべて、仮想電極領域DPK内に位置し、ドライブ電極31DPの占有する領域は、仮想電極領域DPKよりも僅かに内側に窪んだ部分を有する形状となる。そのため、所望のドライブ電極31DPの形状として設定された仮想電極領域DPKの形状に対する、実際のドライブ電極31DPの形状のずれを小さく抑えやすい。
以上説明したように、第1実施形態のタッチセンサ用電極、タッチパネル、および、表示装置によれば、以下の効果が得られる。
(1)センシング電極33SPにおける末端部33SSの長さ、および、ドライブ電極31DPにおける末端部31DSの長さが、複合格子ピッチP3以下の長さに抑えられている。それゆえ、末端部33SS,31DSの長さが、複合格子ピッチP3よりも長い場合と比較して、末端部33SS,31DSにて電極線の断線や電極線の接続と非接続との繰り返しが生じたとしても、センシング電極33SPとドライブ電極31DPとの間における静電容量の変化が小さく抑えられる。したがって、タッチセンサ用電極21を備えるタッチパネル20における指等の接触位置の検出の精度が低下することが抑えられる。
(2)センシング電極33SPを構成する電極格子33SLpと、互いに隣接するセンシング電極33SPの間に配置されるセンシングダミー部33SDを構成するダミー格子33SLdとの各々の有する矩形格子模様が、1つの仮想的な矩形格子模様の互いに異なる部分を構成している。したがって、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極面33Sに配置される電極線から形成される模様が、センシング電極面33S内において均一に見えやすくなる。同様に、ドライブ電極31DPを構成する電極格子31DLpと、互いに隣接するドライブ電極31DPの間に配置されるドライブダミー部31DDを構成するダミー格子31DLdとの各々の有する矩形格子模様が、1つの仮想的な矩形格子模様の互いに異なる部分を構成している。したがって、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ドライブ電極面31Sに配置される電極線から形成される模様が、ドライブ電極面31S内において均一に見えやすくなる。したがって、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見た場合におけるタッチパネル20や表示装置100の外観の均質性が高められる。
(3)電極格子33SLp,31DLpの端部を結ぶことにより形成される図形の外縁は、短縮箇所RAs,RAdにおける末端部33SS,31DSの位置で内側に窪む。すなわち、センシング電極33SPやドライブ電極31DPの占有する領域の形状を内側に窪ませることによって、相対的に長い末端部が生じることが的確に抑えられる。
(4)電極格子33SLp,31DLpにて、短縮箇所RAs,RAdにおける末端部33SS,31DSの基部に位置する格子点は、仮想電極領域SPK,DPKの内側に位置する格子点であって、電極格子33SLp,31DLpの端部を仮想線K1,K2まで仮想的に延ばしたときに、当該格子点から飛び出る部分の長さが複合格子ピッチP3を超える格子点である。こうした格子点から延びる末端部33SS,31DSの長さを複合格子ピッチP3以下とすることによって、相対的に長い末端部が生じることが的確に抑えられる。
(第2実施形態)
図11〜図14を参照して、タッチセンサ用電極、タッチパネル、および、表示装置の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、分断位置の配置が第1実施形態と異なる。以下では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
[センシング電極の構成]
図11および図12を参照して、第2実施形態におけるセンシング電極面33Sに配置された電極線の詳細構成を説明する。図11は、センシング電極面33Sに配置された電極線のなかで、1つのノードNに含まれる部分を拡大して示す図である。図11においては、センシング電極33SPを構成する電極線を黒太線で示し、センシングダミー部33SDを構成する電極線を白抜き線で示している。また、図12は、センシング電極33SPの外形を模式的に示す図である。
図11が示すように、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極面33Sには、第1実施形態と同様のセンシング格子33SLが配置されている。センシング格子33SLは、センシング電極33SPを構成する電極格子33SLpと、センシングダミー部33SDを構成するダミー格子33SLdとから構成され、電極格子33SLpとダミー格子33SLdとの間には隙間が設けられている。
上記隙間、すなわち、センシング電極33SPを構成するセンシング電極線33SRと、センシングダミー部33SDを構成するセンシング電極線33SRとの隙間の位置である分断位置SZの配置について説明する。
各ノードN内にて2つの仮想線K1によって挟まれる領域は、仮想電極領域SPKである。仮想電極領域SPKは、仮想検出領域SPKaと仮想接続領域SPKbとから構成される。これらの仮想線K1、仮想電極領域SPK、仮想検出領域SPKa、および、仮想接続領域SPKbの構成は、第1実施形態と同様である。
図11に拡大して示すように、拡張箇所RCsは、以下の条件を満たす箇所である。すなわち、拡張箇所RCsにおいて、仮想電極領域SPK内に位置するセンシング格子33SLの格子点Xeから仮想線K1までのセンシング格子33SLに沿った長さL4は、センシング格子ピッチP1の半分の長さよりも長い。さらに、上記格子点Xeから仮想線K1までの延長線上にある格子点であって、仮想電極領域SPK外に位置するセンシング格子33SLの格子点Xfから、仮想線K1までの第1交差方向C1および第2交差方向C2の各々に沿った長さL5は、いずれもセンシング格子ピッチP1の半分の長さよりも短い。
拡張箇所RCsにおいては、格子点Xfが電極格子33SLpの端部となるように、第1交差方向C1に延びる電極線および第2交差方向C2に延びる電極線の各々に対して分断位置SZが配置されている。すなわち、格子点Xfからは電極線が飛び出ておらず、格子点Xfから延びる末端部の長さは0である。換言すれば、格子点Xfにて電極線が繋がるように、格子点Xfまで、電極格子33SLpを構成するセンシング電極線33SRが仮想電極領域SPKの外側に延ばされている。そして、電極格子33SLpのなかで仮想電極領域SPKの外側にはみ出している部分の長さ、すなわち、電極格子33SLpのなかで仮想線K1から格子点Xfまで延びる電極線の長さは、すべて、センシング格子ピッチP1の半分の長さよりも短い。
こうした拡張箇所RCsは、仮想電極領域SPKの内側に、仮想線K1までのセンシング格子33SLに沿った長さがセンシング格子ピッチP1の半分を超える長さとなる格子点が並ぶ箇所である。
短縮箇所RDsは、以下の条件を満たす箇所である。すなわち、短縮箇所RDsにおいて、仮想電極領域SPK内に位置するセンシング格子33SLの格子点Xgから仮想線K1までのセンシング格子33SLに沿った長さL6は、センシング格子ピッチP1の半分の長さよりも長い。さらに、上記格子点Xgから仮想線K1までの延長線上にある格子点であって、仮想電極領域SPK外に位置するセンシング格子33SLの格子点Xhから、仮想線K1までの第1交差方向C1および第2交差方向C2の各々に沿った長さL7のいずれかは、センシング格子ピッチP1の半分の長さよりも長い。
短縮箇所RDsでは、センシング電極33SPに属する末端部33SSの長さ、すなわち、格子点Xgから延びる末端部33SSの長さが、センシング格子ピッチP1の半分の長さとなる仮想電極領域SPK内の位置に、分断位置SZが配置されている。したがって、短縮箇所RDsでは、センシングダミー部33SDに属する末端部33SSが、仮想線K1を越えて仮想電極領域SPK内まで延びている。
こうした短縮箇所RDsは、仮想電極領域SPKの内側に、仮想線K1までのセンシング格子33SLに沿った長さがセンシング格子ピッチP1の半分を超える長さとなる格子点と、上記長さがセンシング格子ピッチP1の半分以下の長さとなる格子点とが並ぶ箇所である。
非調整箇所REsは、仮想線K1から、仮想電極領域SPK内に位置するセンシング格子33SLの格子点Xiまでのセンシング格子33SLに沿った長さL8が、センシング格子ピッチP1の半分以下の長さである箇所である。非調整箇所REsでは、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界、すなわち、仮想線K1を含む位置に、分断位置SZが配置される。したがって、非調整箇所REsにおいては、センシング電極33SPに属する末端部33SSは、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界まで延びており、末端部33SSの長さはセンシング格子ピッチP1の半分以下の長さである。
すなわち、第2実施形態では、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界に分断位置SZを配置した場合に、センシング電極33SPの末端部33SSがセンシング格子ピッチP1の半分を超える長さとなる箇所である対象箇所のうち、仮想電極領域SPKの外側の格子点まで電極格子33SLpの端部を延ばして当該格子点で電極線を繋いだ場合に、仮想電極領域SPKからはみ出る電極線の長さがセンシング格子ピッチP1の半分以下の長さとなる箇所においては、仮想電極領域SPKの外側の格子点まで、電極格子33SLpの端部を延ばしている。一方、対象箇所のうち、仮想電極領域SPKの外側の格子点まで電極格子33SLpの端部を延ばして当該格子点で電極線を繋いだ場合に、仮想電極領域SPKからはみ出る電極線の長さがセンシング格子ピッチP1の半分を超える箇所においては、末端部33SSの長さをセンシング格子ピッチP1の半分まで短縮している。
上記構成において、センシング電極33SPに含まれるすべての末端部33SSの長さは、センシング格子ピッチP1の半分以下の長さであり、電極格子33SLpにおいて、センシング格子ピッチP1の半分を超える長さの末端部の基部となる格子点は存在しない。
そして、図12が示すように、センシング電極33SPの占有する領域は、仮想電極領域SPKよりも僅かに内側に窪んだ部分と、僅かに外側に突出した部分とを有する形状となる。詳細には、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング電極33SPの端部である電極格子33SLpの端部、すなわち、電極格子33SLpの有する末端部33SSの先端および拡張箇所RCsにおいて電極線の繋げられた格子点を結ぶことにより形成される図形の外縁は、短縮箇所RDsにおいて短縮された末端部33SSの位置で内側に窪み、拡張箇所RCsにおける電極格子33SLpの端部を構成する格子点の位置で外側に突出する。すなわち、拡張箇所RCsにおける電極格子33SLpの端部を構成する格子点は電極格子33SLpの端部を結ぶことにより形成される図形の外縁上に位置する。
[ドライブ電極の構成]
図13を参照して、第2実施形態におけるドライブ電極面31Sに配置された電極線の詳細構成を説明する。図13は、ドライブ電極面31Sに配置された電極線のなかで、1つのノードNに含まれる部分を拡大して示す図である。図13においては、ドライブ電極31DPを構成する電極線を黒太線で示し、ドライブダミー部31DDを構成する電極線を白抜き線で示している。
ドライブ電極面31Sにおいて、各ノードNに配置された電極線の構造は、センシング電極面33Sにおいて各ノードNに配置された電極線の構造を、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ノードNの中心を回転中心として、90°回転させた構造と一致する。
図13が示すように、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、ドライブ電極面31Sには、第1実施形態と同様のドライブ格子31DLが配置されている。ドライブ格子31DLは、ドライブ電極31DPを構成する電極格子31DLpと、ドライブダミー部31DDを構成するダミー格子31DLdとから構成され、電極格子31DLpとダミー格子31DLdとの間には隙間が設けられている。
上記隙間、すなわち、ドライブ電極31DPを構成するドライブ電極線31DRと、ドライブダミー部31DDを構成するドライブ電極線31DRとの隙間の位置である分断位置DZの配置について説明する。
各ノードN内にて2つの仮想線K2によって挟まれる領域は、仮想電極領域DPKである。仮想電極領域DPKは、仮想検出領域DPKaと仮想接続領域DPKbとから構成される。これらの仮想線K2、仮想電極領域DPK、仮想検出領域DPKa、および、仮想接続領域DPKbの構成は、第1実施形態と同様である。
拡張箇所RCdは、仮想電極領域DPKと仮想ダミー領域DDKとの境界に分断位置DZを配置した場合に、ドライブ電極31DPの末端部31DSがドライブ格子ピッチP2の半分を超える長さとなる箇所である対象箇所のうち、仮想電極領域DPKの外側の格子点Xkまで電極格子31DLpの端部を延ばして当該格子点Xkで電極線を繋いだ場合に、仮想電極領域DPKからはみ出る電極線の長さがドライブ格子ピッチP2の半分以下の長さとなる箇所である。
拡張箇所RCdにおいては、上記仮想電極領域DPKの外側の格子点Xkが電極格子31DLpの端部となるように、第1交差方向C1に延びる電極線および第2交差方向C2に延びる電極線の各々に対して分断位置DZが配置されている。すなわち、仮想電極領域DPKの外側の格子点Xkまで、内側の格子点Xjから電極格子31DLpの端部が延ばされており、格子点Xkからは電極線が飛び出ていない。そして、電極格子31DLpのなかで仮想電極領域DPKの外側にはみ出している電極線の長さは、すべて、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さよりも短い。
短縮箇所RDdは、上記対象箇所のうち、仮想電極領域DPKの外側の格子点Xmまで電極格子33SLpの端部を延ばして当該格子点Xmで電極線を繋いだ場合に、仮想電極領域DPKからはみ出る電極線の長さがドライブ格子ピッチP2の半分を超える箇所である。短縮箇所RDdでは、仮想電極領域DPKの内側の格子点Xlから延びる末端部31DSの長さが、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さとなる仮想電極領域DPK内の位置に、分断位置DZが配置されている。
非調整箇所REdは、仮想電極領域DPK内に位置するドライブ格子31DLの格子点Xnから仮想線K2までのドライブ格子31DLに沿った長さが、ドライブ格子ピッチP2の半分以下の長さである箇所である。非調整箇所REdでは、仮想電極領域DPKと仮想ダミー領域DDKとの境界、すなわち、仮想線K2を含む位置に、分断位置DZが配置されている。
上記構成において、ドライブ電極31DPに含まれるすべての末端部31DSの長さは、ドライブ格子ピッチP2の半分以下の長さであり、電極格子31DLpにおいて、ドライブ格子ピッチP2の半分を超える長さの末端部の基部となる格子点は存在しない。
そして、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、電極格子31DLpの端部を結ぶことにより形成される図形の外縁は、短縮箇所RDdにおいて短縮された末端部31DSの位置で内側に窪み、拡張箇所RCdにおける電極格子31DLpの端部を構成する格子点の位置で外側に突出する。
[複合格子の構成]
図14を参照して、センシング電極面33Sに配置された電極線とドライブ電極面31Sに配置された電極線との重ね合わせによって形成されるパターンについて説明する。
図14が示すように、第2実施形態においても、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、センシング格子33SLとドライブ格子31DLとは、第1交差方向C1および第2交差方向C2との各々について、センシング格子ピッチP1の半分、すなわち、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さだけずれて重なっている。これにより、センシング格子33SLとドライブ格子31DLとによって、これらの組み合わせによる新たな矩形格子模様を有する複合格子30Lが形成されている。複合格子30Lにおける単位格子30LAは、透明誘電体基板33の表面と対向する方向から見て、1辺の長さが複合格子ピッチP3である正方形形状を有する。複合格子ピッチP3は、センシング格子ピッチP1の半分の長さであり、ドライブ格子ピッチP2の半分の長さである。
すなわち、第2実施形態においても、センシング電極33SPに含まれるすべての末端部33SSの長さ、および、ドライブ電極31DPに含まれるすべての末端部31DSの長さは、複合格子ピッチP3以下の長さである。
[作用]
第2実施形態の電極線構造がもたらす作用について説明する。第2実施形態においても、センシング電極33SPにおける末端部33SSの長さ、および、ドライブ電極31DPにおける末端部31DSの長さが、複合格子ピッチP3以下の長さに抑えられている。それゆえ、末端部33SS,31DSの長さが複合格子ピッチP3よりも長い場合と比較して、末端部33SS,31DSにて、電極線の断線や電極線の接続と非接続との繰り返しが生じたとしても、センシング電極33SPとドライブ電極31DPとの間における静電容量の変化が小さく抑えられる。したがって、タッチパネル20における指等の接触位置の検出の精度が低下することが抑えられる。
また、第2実施形態では、センシング電極33SPを構成する電極格子33SLpの端部を、仮想電極領域SPKの外側の格子点まで延ばして当該格子点で電極線を繋ぐことによって、複合格子ピッチP3よりも長い末端部が生じることを抑えている。電極線が繋がらずに仮想電極領域SPKの内側の格子点から末端部33SSとして飛び出ている構成では、内側の格子点付近で電極線の断線が生じた場合に、断線箇所から先の部分は周囲から絶縁され、センシング電極33SPとドライブ電極31DPとの間の静電容量が変化してしまう。これに対し、第2実施形態では、仮想電極領域SPKの外側の格子点で電極線が繋がっているため、内側の格子点付近の1箇所で電極線の断線が生じたとしても、断線箇所から先の部分が周囲から絶縁された状態となることが抑えられる。したがって、静電容量が変化する虞を低減できる。
さらに、電極格子33SLpの端部を仮想電極領域SPKの外側の格子点まで延ばした場合に、仮想電極領域SPKからはみ出る電極線の長さが複合格子ピッチP3よりも短い箇所において、上述のように電極線を格子点まで延ばし、それ以外の箇所では、第1実施形態と同様に、仮想電極領域SPK内において、末端部33SSを複合格子ピッチP3以下の長さに短くしている。したがって、仮想電極領域SPKからはみ出る電極線の長さが複合格子ピッチP3よりも長い箇所においても電極線を格子点まで延ばす構成と比較して、所望のセンシング電極33SPの形状として設定された仮想電極領域SPKの形状に対する、実際のセンシング電極33SPの形状のずれが小さく抑えられる。
また、ドライブ電極31DPについても、同様の構成によって、所望のドライブ電極31DPの形状として設定された仮想電極領域DPKの形状に対する、実際のドライブ電極31DPの形状のずれを小さく抑えつつ、電極線の断線に対して、周囲から絶縁された部分を生じ難くすることができる。
以上説明したように、第2実施形態のタッチセンサ用電極、タッチパネル、および、表示装置によれば、第1実施形態の(1)〜(4)の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(5)電極格子33SLp,31DLpの端部を結ぶことにより形成される図形の外縁上に電極格子33SLp,31DLpの格子点が位置し、上記外縁は、上記格子点の位置で外側に突出する。すなわち、センシング電極33SPやドライブ電極31DPの占有する領域の形状を外側に突出させることによって、相対的に長い末端部が生じることが的確に抑えられる。そして、上記格子点が電極格子33SLp,31DLpの端部に位置することにより、上記格子点で電極線が繋がれているため、上記格子点の手前で電極線が途切れている構成と比較して、電極格子33SLp,31DLpにおいて断線が生じた際に周囲から絶縁された部分が生じることが抑えられる。したがって、静電容量が変化する虞が低減できる。
(6)仮想線K1,K2から上記格子点まで延びる部分の長さが、複合格子ピッチP3以下の長さであるため、この長さが複合格子ピッチP3よりも長い構成と比較して、上記格子点の部分で、電極33SP,31DPの占有する領域の形状が外側に突出する大きさを小さくすることができる。したがって、電極33SP,31DPの占有する領域の形状が歪になることが抑えられる。
(変形例)
上記第1実施形態および第2実施形態において、透明誘電体基板33は透明誘電体層の一例である。そして、透明誘電体基板33の表面が第1面の一例であり、透明誘電体基板33の裏面が第2面の一例であり、センシング電極33SPが第1電極の一例であり、センシング検出要素33SPaが第1検出要素の一例であり、センシング接続要素33SPbが第1接続要素の一例であり、電極格子33SLpが第1電極格子の一例であり、電極格子33SLpに含まれるすべての格子点の各々が第1格子点の一例である。また、センシングダミー部33SDが第1ダミー部の一例であり、ダミー格子33SLdが第1ダミー格子の一例である。そして、ドライブ電極31DPが第2電極の一例であり、ドライブ検出要素31DPaが第2検出要素の一例であり、ドライブ接続要素31DPbが第2接続要素の一例であり、電極格子31DLpが第2電極格子の一例である。さらに、仮想線K1が第1仮想線の一例であり、短縮箇所RAs,RDsにて短縮された末端部33SSが短縮末端部の一例であり、拡張箇所RCsにて電極線の繋がれた格子点が拡張格子点の一例である。
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・上記各実施形態では、第1方向D1に延びる電極がセンシング電極33SPであり、第2方向に延びる電極がドライブ電極31DPであったが、センシング電極33SPが第2方向に延びる電極であり、ドライブ電極31DPが第1方向D1に延びる電極であってもよい。この場合、透明誘電体基板33の裏面が第1面の一例であり、ドライブ電極31DPが第1電極の一例である。
・第1実施形態と第2実施形態との分断位置の配置が組み合わされてもよい。例えば、第2実施形態のセンシング格子33SLにおいて、仮想電極領域SPKと仮想ダミー領域SDKとの境界に分断位置SZを配置した場合に、センシング電極33SPの末端部33SSが複合格子ピッチP3を超える長さとなる箇所について、以下のように分断位置SZを配置してもよい。すなわち、仮想電極領域SPKの外側の格子点まで電極格子33SLpの端部を延ばして当該格子点で電極線を繋いだ場合に、仮想電極領域SPKからはみ出る電極線の長さが複合格子ピッチP3以下の長さとなる箇所のうち、一部の箇所については仮想電極領域SPKの外側の格子点まで電極格子33SLpの端部を延ばしてその格子点が端部となる位置に分断位置SZを配置し、一部の箇所については、センシング電極33SPに属する末端部33SSの長さが、複合格子ピッチP3となる仮想電極領域SPK内の位置に、分断位置SZを配置する。
また例えば、電極の部位によって、第1実施形態の構成と第2実施形態の構成とのうち適用する構成を変更してもよい。例えば、センシング電極33SPにおいて、センシング検出要素33SPaの部分では、第1実施形態の構成、すなわち、センシング電極33SPの占有する領域の形状が部分的に内側に窪むように、分断位置SZを配置する構成が適用され、センシング接続要素33SPbの部分では、第2実施形態の構成、すなわち、センシング電極33SPの占有する領域の形状が部分的に内側に窪み、かつ、部分的に外側に突出するように、分断位置SZを配置する構成が適用されてもよい。こうした場合、センシング検出要素33SPaについて所望の形状とのずれが小さくなるため、第2方向D2の幅が徐々に変化していくセンシング検出要素33SPaの形状がより精確に実現される。また、面積が相対的に小さいセンシング接続要素33SPb、すなわち、配置される電極線の本数が相対的に少ないセンシング接続要素33SPbにて、断線に対する冗長性が高められる。
反対に、センシング検出要素33SPaの部分では、第2実施形態の構成が適用され、センシング接続要素33SPbの部分では、第1実施形態の構成が適用されてもよい。こうした場合、指等の接触による静電容量の変化への寄与の大きいセンシング検出要素33SPaにて、断線に対する冗長性が高められる。また、面積が相対的に小さいセンシング接続要素33SPbについて、所望の形状とのずれが小さくなる。
・上記実施形態では、短縮箇所RAs,RDsにおいて、センシング電極33SPに属する末端部33SSの長さが、複合格子ピッチP3となる仮想電極領域SPK内の位置に、分断位置SZが配置されたが、分断位置SZの配置位置は、この末端部33SSが複合格子ピッチP3以下の長さとなる位置であればよい。同様に、短縮箇所RAd,RDdにおいて、分断位置DZの配置位置は、ドライブ電極31DPに属する末端部31DSの長さが、複合格子ピッチP3以下となる仮想電極領域DPK内の位置であればよい。また、第2実施形態において、非調整箇所REsにおける分断位置SZは、センシング電極33SPに属する末端部33SSの長さが複合格子ピッチP3となる仮想電極領域SPKの外側の位置であってもよい。すなわち、末端部33SSの端部が仮想線K1を越える位置まで延ばされていてもよい。同様に、非調整箇所REdにおける分断位置DZは、ドライブ電極31DPに属する末端部31DSの長さが複合格子ピッチP3となる仮想電極領域DPKの外側の位置であってもよい。
要は、センシング電極33SPに属する末端部33SSの長さと、ドライブ電極31DPに属する末端部31DSの長さとが、複合格子ピッチP3以下の長さであればよい。
・センシング電極33SPに属する複数の末端部33SSには、複合格子ピッチP3よりも長い末端部33SSが含まれてもよいし、ドライブ電極31DPに属する複数の末端部31DSには、複合格子ピッチP3よりも長い末端部31DSが含まれてもよい。こうした構成においても、すべての末端部33SS,31DSの長さが複合格子ピッチP3よりも長い構成と比較して、上記(1)に準じた効果は得られる。なお、センシング電極33SPに属する末端部33SSのなかで1つのノードNに含まれるすべての末端部33SSについて、その長さが複合格子ピッチP3以下であれば、そのノードNについて、断線等に起因した静電容量の変化が好適に抑えられ、また、1つのセンシング電極33SPに属するすべての末端部33SSについて、その長さが複合格子ピッチP3以下である構成では、そのセンシング電極33SPの全体について、断線等に起因したドライブ電極31DPとの間での静電容量の変化が抑えられる。
・センシング検出要素33SPaの占有する領域の形状やセンシング接続要素33SPbの占有する領域の形状やセンシングダミー要素33SDaの占有する領域の形状は、上記実施形態と異なっていてもよい。センシング検出要素33SPaは、第1方向D1の中央部で、第2方向D2の幅が最大となる形状であればよく、例えば、センシング検出要素33SPaの第2方向D2における最大幅はノードNの一辺の長さと一致していてもよい。この場合、センシングダミー要素33SDaの占有する領域はほぼ6角形となり、第1方向D1において互いに隣り合うセンシングダミー要素33SDaは繋がっているとは限らない。そして、所望のセンシング検出要素33SPaやセンシング接続要素33SPbの形状に合わせて、仮想検出領域SPKaや仮想接続領域SPKbの形状が設定されればよい。同様に、ドライブ検出要素31DPaの占有する領域の形状やドライブ接続要素31DPbの占有する領域の形状やドライブダミー要素31DDaの占有する領域の形状は、上記実施形態と異なっていてもよい。
また、ドライブ電極面31Sにおいて各ノードNに配置された電極線の構造は、センシング電極面33Sにおいて各ノードNに配置された電極線の構造を、ノードNの中心を回転中心として90°回転させた構造と異なっていてもよい。さらに、センシング格子33SL、ドライブ格子31DL、および、複合格子30Lの各々の単位格子は正方形形状に限らず長方形形状であってもよいし、ノードNの形状は、正方形形状に限らず、長方形形状であってもよい。
・図15が示すように、タッチパネル20を構成するタッチセンサ用電極21において、透明基板31および透明接着層32が割愛されてもよい。こうした構成では、透明誘電体基板33の面のなかで、表示パネル10と対向する裏面がドライブ電極面31Sとして設定され、ドライブ電極面31Sには、ドライブ電極31DPが位置する。そして、透明誘電体基板33における裏面と反対側の面である表面はセンシング電極面33Sであって、センシング電極面33Sには、センシング電極33SPが位置する。なお、こうした構成において、ドライブ電極31DPは、例えば、透明誘電体基板33の一方の面に形成された1つの薄膜が、エッチングによってパターニングされることにより形成され、センシング電極33SPは、例えば、透明誘電体基板33の他方の面に形成された1つの薄膜が、エッチングによってパターニングされることにより形成される。
・図16が示すように、タッチパネル20において、表示パネル10に近い構成要素から順番に、ドライブ電極31DP、透明基板31、透明接着層32、透明誘電体基板33、センシング電極33SP、透明接着層23、カバー層22が位置してもよい。
こうした構成において、例えば、ドライブ電極31DPは、透明基板31のドライブ電極面31Sとなる1つの面に形成され、センシング電極33SPは、透明誘電体基板33のセンシング電極面33Sとなる1つの面に形成される。そして、透明基板31においてドライブ電極面31Sの反対側の面と、透明誘電体基板33においてセンシング電極面33Sの反対側の面とが、透明接着層32によって接着される。この場合、透明基板31、透明接着層32、および、透明誘電体基板33が、透明誘電体層を構成し、透明誘電体基板33のセンシング電極面33Sが第1面の一例であり、透明基板31のドライブ電極面31Sが第2面の一例である。
・表示パネル10とタッチパネル20とは、個別に形成されていなくともよく、タッチパネル20は、表示パネル10と一体に形成されてもよい。こうした構成では、例えば、タッチセンサ用電極21のうち、複数のドライブ電極31DPがTFT層13に位置する一方、複数のセンシング電極33SPがカラーフィルタ基板16と上側偏光板17との間に位置するインセル型の構成とすることができる。あるいは、タッチセンサ用電極21がカラーフィルタ基板16と上側偏光板17との間に位置するオンセル型の構成でもよい。こうした構成においては、ドライブ電極31DPとセンシング電極33SPとに挟まれる層が、透明誘電体層を構成する。