JP7051385B2 - 回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に関する。

従来、ユーザのパネルに対する接触位置を検出可能なタッチパネルなどに用いられる回路基板が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。従来技術に係る回路基板にあっては、静電容量方式のタッチパネルに用いられ、複数のＸ電極（送信電極）と、複数のＸ電極にそれぞれ対応する複数のＹ電極（受信電極）とが所定距離離間して配設される。

そして、例えばユーザの指が電極付近に近づくと、近づいた位置のＸ電極とＹ電極との間の静電容量が変化する。静電容量の変化によって、各電極に接続された制御ＩＣ（Integrated Circuit）が受信する信号強度も変化し、かかる信号強度の変化に基づいて接触位置を検出するように構成される。

特開２０１７－２７０９７号公報

ところで、上記した各電極と制御ＩＣとは配線を介して接続され、かかる配線は基板の配線領域に配線される。詳しくは、回路基板にあっては、複数のＸ電極にそれぞれ接続される複数のＸ配線と、複数のＹ電極にそれぞれ接続される複数のＹ配線とが配線領域の一方の面側に配線される。また、複数のＸ配線は、Ｘ軸方向の同じ行に配設される複数のＸ電極同士を電気的につなげるため、配線領域の他方の面側で連結されて配線される。

ここで、配線領域の他方の面側のＸ配線と一方の面側のＹ配線とが平面視において交差するように配線された場合、Ｘ配線とＹ配線との間に静電容量が発生し、発生した静電容量によって、交差したＸ配線およびＹ配線につながる電極の信号強度が大きくなる。なお、電極の信号強度は、Ｘ配線とＹ配線との交差回数が増加するにつれて大きくなる。

従って、配線領域におけるＸ配線とＹ配線との位置関係によっては、交差回数が電極ごとに異なることがあり、これに起因して電極ごとの信号強度に差が生じることがある。上記のように、電極ごとの信号強度に差が生じると、接触の誤検出を招くおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電極間における信号強度の差を低減することができ、接触の誤検出を抑制することが可能な回路基板を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回路基板において、複数のＸ配線と、複数のＹ配線とを備える。複数のＸ配線は、基板上にＸ軸方向に沿って配設された複数のＸ電極にそれぞれ接続されるとともに、前記Ｘ電極が配設される電極領域の外周に設けられた配線領域の一方の面側へ引き出されて配線される。複数のＹ配線は、複数の前記Ｘ電極と対応して前記基板上に配設された複数のＹ電極にそれぞれ接続されるとともに、前記配線領域の一方の面側へ引き出されて配線される。また、複数の前記Ｘ配線および複数の前記Ｙ配線のいずれか一方は、対応する前記Ｙ配線または前記Ｘ配線との前記基板の平面視における交差回数が互いに同じになるように、前記配線領域の他方の面側に配線される。

本発明によれば、電極間における信号強度の差を低減することができ、接触の誤検出を抑制することが可能となる。

図１は、実施形態に係る回路基板を備えたタッチパネルを示す分解斜視図である。 図２は、回路基板を説明するための平面図である。 図３は、Ｘ配線とＹ配線とが平面視において交差している部分の拡大断面図である。 図４は、実施形態に係る回路基板を示す平面図である。 図５は、従来技術に係る回路基板を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する回路基板の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

以下では、実施形態に係る回路基板がタッチパネルに用いられる場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。例えば、実施形態に係る回路基板は、タッチパッドやタッチスイッチなど、ユーザのパッドやスイッチ等に対する接触を検出するデバイスに用いられてもよい。

図１は、実施形態に係る回路基板を備えたタッチパネル１を示す分解斜視図である。タッチパネル１は、例えば、カーナビゲーション装置、スマートフォン、タブレット型端末装置、ＰＣ（Personal Computer）等の電子機器に搭載されて画像を表示し、ユーザが表示画面をタッチ操作した場合に、タッチ操作に応じた処理を搭載機器に実行させる表示操作装置として機能する。

なお、図１においては、説明の便宜のために、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。

なお、本明細書においては、「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」などの表現を用いるが、これはあくまでも説明の便宜のためであって、タッチパネル１などが電子機器等に搭載されたときの方向を限定するものではない。

また、図１や図２以降に示す図は、いずれも模式図である。したがって、図１等に示される各構成要素の大きさや形状等は必ずしも正確ではない。また、各図では、理解を容易にするため、各構成要素を誇張して示す場合がある。

図１に示すように、タッチパネル１は、表示装置１１と、回路基板１２と、操作パネル１３とが順次積層されて構成される。

表示装置１１は、例えば、液晶ディスプレイであり、動画、静止画、およびテキスト文書等といった任意の画像を表示することができる。操作パネル１３は、例えば、アクリル板等の光透過性を備えた平板状の部材であり、略中央に操作面１３ａを有する。

回路基板１２は、操作パネル１３の操作面１３ａに対する接触や接触位置などを検出する検出回路である。具体的には、回路基板１２は、第１回路基板２０と、第２回路基板４０とを備える。

第１回路基板２０は、操作パネル１３に対する接触位置などを検出するためのＸ電極およびＹ電極（いずれも後述）等が配設される基板である。なお、第１回路基板２０は、例えば、Ｘ電極やＹ電極が同じ層に配設される１層の回路基板である。

第２回路基板４０は、第１回路基板２０の電極に接続された各種の配線が引き出されて配線される基板である。第２回路基板４０としては、例えば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits））を用いることができる。

なお、上記では、回路基板１２は、第１回路基板２０と第２回路基板４０とで別体となるように構成されるが、これに限定されるものではなく、第１回路基板２０と第２回路基板４０とが一体であってもよい。

次いで、上記した回路基板１２について図２以降を参照してさらに詳しく説明する。図２は、回路基板１２を説明するための平面図である。

図２に示すように、回路基板１２の第１回路基板２０には、上記したＸ電極２１およびＹ電極３１が配設される。Ｘ電極２１は、例えば送信電極（ドライブ電極）であり、複数ある。なお、図２などに示すＸ電極２１やＹ電極３１の数や配設位置は、あくまでも例示であって限定されるものではない。

詳しくは、Ｘ電極２１は、第１回路基板２０上にＸ軸方向たる行方向に沿って配設される。図２において二点鎖線Ａｘで囲って示すように、行方向に沿って配設された１行のＸ電極２１は、Ｙ軸方向に並列して複数配設される。なお、図２では、Ｘ電極２１がＹ軸方向に６行並んでいる例を示している。

Ｙ電極３１は、複数のＸ電極２１にそれぞれ対応するように構成される、別言すれば、対となるように構成される。そして、一対のＸ電極２１とＹ電極３１とによって、接触位置などの検出用の電極として機能するが、これについては後述する。

Ｙ電極３１は、例えば受信電極（センシング電極）であり、複数ある。詳しくは、Ｙ電極３１は、第１回路基板２０上にＹ軸方向たる列方向に沿って配設される、言い換えると、Ｙ軸方向に延在して配設される。

図２において二点鎖線Ａｙで囲って示すように、列方向に沿って配設された１列のＹ電極３１は、Ｘ軸方向に並列して複数配設される。なお、図２では、Ｙ電極３１がＸ軸方向に６列並んでいる例を示している。

以下、第１回路基板２０において、Ｘ電極２１やＹ電極３１が配設される領域を「電極領域Ｒ１」と記載する場合がある。なお、図２等では、かかる電極領域Ｒ１を一点鎖線で囲んで示している。

なお、図２などでは、理解の便宜のため、Ｘ電極２１をドットで示すとともに、Ｙ電極３１を斜線で示しているが、例えば、Ｘ電極２１やＹ電極３１を、導体線をメッシュ状に形成したメッシュパターンなどを用いて形成してもよい。これにより、例えば、Ｘ電極２１やＹ電極３１などがユーザから見えにくくなり、タッチパネル１の意匠性を向上させることができる。

上記したＸ電極２１やＹ電極３１は、各電極を制御する制御ＩＣ６０と配線を介して接続される。詳しくは、回路基板１２は、複数のＸ電極２１にそれぞれ接続される複数のＸ配線２２と、複数のＹ電極３１にそれぞれ接続される複数のＹ配線３２とを備える。

Ｘ配線２２は、Ｘ軸方向の同じ行に配設される複数のＸ電極２１同士を電気的につなげるため、第１回路基板２０のＸ電極２１からＹ軸方向に延在されて第２回路基板４０まで一旦配線される。

なお、第２回路基板４０において、Ｘ配線２２やＹ配線３２が配線される領域を「配線領域Ｒ２」と記載する場合がある。なお、図２等では、かかる配線領域Ｒ２を一点鎖線で囲んで示している。

配線領域Ｒ２は、上記した電極領域Ｒ１の外周に設けられる。詳しくは、配線領域Ｒ２は、電極領域Ｒ１に対してＹ軸負方向に隣接して設けられる。

そして、第２回路基板４０の配線領域Ｒ２において、同じ行に配設されるＸ電極２１から延びるＸ配線２２同士が連結される。具体的には、Ｘ配線２２は、まず第１回路基板２０のＸ電極２１から配線領域Ｒ２のＺ軸正方向側の面であるおもて面（「一方の面」の一例）側へ引き出されて配線された後、ビア４５を介して配線領域Ｒ２のＺ軸負方向側の面である裏面（「他方の面」の一例）側に配線される。

なお、図２などにあっては、配線領域Ｒ２の裏面側に配線されるＸ配線２２を破線で示している。このように、Ｘ配線２２には、配線領域Ｒ２のおもて面に配線される部位と、裏面に配線される部位とが含まれる。

そして、配線領域Ｒ２の裏面側に配線されたＸ配線２２は、同じ行に配設されるＸ電極２１から延びるＸ配線２２同士で連結されつつ、制御ＩＣ６０に接続される。なお、このＸ配線２２の配線の仕方については、後に詳しく説明する。

Ｙ配線３２は、第１回路基板２０のＹ電極３１からＹ軸方向に延在されて配線領域Ｒ２のおもて面側へ引き出されて配線された後、制御ＩＣ６０に接続される。このように、Ｙ配線３２には、配線領域Ｒ２のおもて面においてＹ軸方向に沿って配線される部位が含まれる。

上記のように構成された回路基板１２が用いられるタッチパネル１（図１参照）は、静電容量方式によってユーザの接触位置を検出する。ここで、静電容量方式のタッチパネル１がユーザの接触位置を検出する原理について説明する。

図２に示すように、送信電極であるＸ電極２１と、受信電極であるＹ電極３１とは、所定距離離間して配設されている。そして、例えば、Ｘ電極２１に、制御ＩＣ６０からＸ配線２２を介してパルス電圧が加えられることで、Ｘ電極２１とＹ電極３１とによって静電容量（コンデンサ）が形成され、コンデンサに電荷が蓄積されてＸ電極２１とＹ電極３１との間に電界が発生する。

そして、例えば、ユーザの指が操作パネル１３（図１参照）に接触すると、Ｘ電極２１と指との間にも電界が発生し、Ｘ電極２１およびＹ電極３１の電界が減少する。これに伴って、指が接触した位置のＸ電極２１とＹ電極３１との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化によって、各電極に接続された制御ＩＣ６０が受信する信号強度も変化することから、かかる信号強度の変化した位置を接触位置として検出することができる。

ところで、図２に一点鎖線の閉曲線Ｄで囲んで示すように、配線領域Ｒ２においては、裏面側のＸ配線２２とおもて面側のＹ配線３２とが平面視において交差するように配線さされることがある。

なお、本明細書において、平面視において交差するとは、Ｘ配線２２とＹ配線３２とが同一平面上で交わる状態を意味するものではなく、例えばＸ配線２２とＹ配線３２とがねじれの位置関係にあって、Ｚ軸方向から見た場合に交差している状態、言い換えると、Ｘ配線２２とＹ配線３２とが立体交差している状態を意味する。

図３は、第２回路基板４０においてＸ配線２２とＹ配線３２とが平面視において交差している部分の拡大断面図である。

図３に示すように、第２回路基板４０は、基材４２を備える。基材４２のおもて面４２ａにはＹ配線３２が配線される一方、裏面４２ｂにはＸ配線２２が配線される。なお、Ｘ配線２２やＹ配線３２が配線された基材４２は、例えば樹脂製のカバー材４３によって覆われてもよい。

Ｘ配線２２はＸ電極２１に接続され、Ｙ配線３２はＹ電極３１に接続されていることから、第２回路基板４０のＸ配線２２とＹ配線３２とが平面視において交差する部分はコンデンサになって、静電容量が発生する。

このように、第２回路基板４０においてＸ配線２２とＹ配線３２との間に静電容量が発生すると、発生した静電容量によって、交差したＸ配線２２およびＹ配線３２につながる電極の信号強度が大きくなる。これにより、第２回路基板４０の配線領域Ｒ２におけるＸ配線２２とＹ配線３２との位置関係によっては、接触の誤検出を招くおそれがあった。

上記した接触の誤検出を招くおそれについて図５を参照して詳しく説明する。図５は、従来技術に係る回路基板１２を示す平面図である。なお、図５および後述する図４にあっては、理解の便宜のため、Ｘ電極２１およびＹ電極３１の一部を抜き出して示している。

ここでは、第１回路基板２０において同じ行の電極Ａ，Ｂ，Ｃに着目して説明を行う。電極Ａは、Ｘ電極２１ａとＸ電極２１ａに対応するＹ電極３１ａとによって構成される。また、電極Ａは、電極領域Ｒ１においてＸ軸負方向側の端部（ここでは左端部）に配設される。

電極Ｂは、Ｘ電極２１ｂとＸ電極２１ｂに対応するＹ電極３１ｂとによって構成される。また、電極Ｂは、電極領域Ｒ１のＸ軸方向において、上記した電極Ａと電極Ｃとの間に配設される。

電極Ｃは、Ｘ電極２１ｃとＸ電極２１ｃに対応するＹ電極３１ｃとによって構成される。また、電極Ｃは、電極領域Ｒ１においてＸ軸正方向側の端部（ここでは右端部）に配設される。

そして、電極Ａにあっては、Ｘ電極２１ａに接続されるＸ配線２２ａは、Ｙ電極３１ａに接続されるＹ配線３２ａに対し、平面視における交差回数が「２回」となるように、配線領域Ｒ２に配線されている。なお、図５および後述する図４においては、Ｘ配線２２とＹ配線３２とが平面視において交差する部分を一点鎖線で囲んで示している。

また、電極Ｂにあっては、Ｘ電極２１ｂに接続されるＸ配線２２ａは、Ｙ電極３１ｂに接続されるＹ配線３２ｂに対し、平面視における交差回数が「１回」となるように、配線領域Ｒ２に配線されている。

また、電極Ｃにあっては、Ｘ電極２１ｃに接続されるＸ配線２２ａは、Ｙ電極３１ｃに接続されるＹ配線３２ｃに対し、平面視における交差回数が「０回」となるように、言い換えると、交差しないように、配線領域Ｒ２に配線されている。

このように、従来技術にあっては、配線領域Ｒ２におけるＸ配線２２とＹ配線３２との位置関係によって、交差回数が電極ごとに異なることがある。上記したように、Ｘ配線２２とＹ配線３２とが平面視において交差する部分には静電容量が発生することから、電極の信号強度は、Ｘ配線２２とＹ配線３２との交差回数が増加するにつれて大きくなる。例えば、電極Ａ，Ｂ，Ｃのうち、交差回数が「２回」の電極Ａの信号強度が最も大きくなる一方、交差回数が「０回」の電極Ｃの信号強度が最も小さくなる。

上記のように、電極ごとの信号強度に差が生じると、信号強度が、制御ＩＣで正確に接触を検出することのできる規定範囲から外れて、接触の誤検出を招くおそれがあった。そこで、本実施形態に係る回路基板１２にあっては、電極間における信号強度の差を低減することができ、よって接触の誤検出を抑制することが可能となるように構成した。

図４は、実施形態に係る回路基板１２を示す平面図である。図４に示すように、Ｘ配線２２ａは、対応するＹ配線３２ａ，３２ｂ，３２ｃとの平面視における交差回数が互いに同じ（ここでは１回）になるように、配線領域Ｒ２の裏面側で連結されて配線される。

具体的には、電極ＡにおけるＸ配線２２ａとＹ配線３２ａとの交差回数、電極ＢにおけるＸ配線２２ａとＹ配線３２ｂとの交差回数、および、電極ＣにおけるＸ配線２２ａとＹ配線３２ｃとの交差回数が「１回」で同じになるようにした。

このように、本実施形態にあっては、Ｘ配線２２とＹ配線３２との交差回数が電極Ａ，Ｂ，Ｃの間で同じになることから、電極間における信号強度の差を低減することができ、接触の誤検出を抑制することが可能となる。

具体的に説明すると、上記したように、Ｙ配線３２ａ，３２ｂ，３２ｃには、それぞれ配線領域Ｒ２においてＹ軸方向に沿って配線される部位が含まれる。そして、Ｘ配線２２ａは、Ｙ配線との交差回数が互いに同じになるように、Ｙ軸方向に沿って配線されるＹ配線３２ａ，３２ｂ，３２ｃの部位を平面視においてＸ軸方向に横断しつつ連結されて配線される。なお、図４においては、連結されたＸ配線に符号２２ｄを付した。

これにより、本実施形態にあっては、簡易な構成でありながら、Ｘ配線２２とＹ配線３２との交差回数を電極間で同じにすることができ、よって電極間における信号強度の差を低減することができ、接触の誤検出を抑制することが可能となる。

なお、Ｙ配線３２ａ，３２ｂ，３２ｃの部位を横断するＸ配線２２は、上記の連結されたＸ配線２２ｄである。かかるＸ配線２２ｄは、Ｘ軸方向に沿って直線状となるように配線されるが、これに限定されるものではなく、曲線状など他の形状であってもよい。

また、連結されたＸ配線２２ｄは、延長部２３を備える。なお、図４においては、延長部２３を二点鎖線で囲んで示し、かかる延長部２３は、Ｙ配線３２ｃを横断するための配線である。

詳しくは、延長部２３は、例えば、配線領域Ｒ２のＸ軸方向における端部側（ここでは右端部４０ａ側）にＹ配線３２ｃが配線される場合に、形成される。すなわち、図５に示したように、従来技術において、Ｘ配線２２とＹ配線３２ｃとは、平面視において交差されない。

そこで、本実施形態にあっては、図４に示すように、Ｘ配線２２ｄが延長部２３を備えるようにし、かかる延長部２３は、平面視においてＹ配線３２ｃと交差する位置まで延長されるようにした。これにより、本実施形態にあっては、Ｘ配線２２とＹ配線３２との交差回数を電極間で同じ「１回」にすることができる。

また、連結されたＸ配線２２ｄは、配線領域Ｒ２のＸ軸方向における端部付近（ここでは左端部４０ｂ付近）まで配線されるようにした。

このように、連結されたＸ配線２２ｄが配線領域Ｒ２の左端部４０ｂ付近まで延在されて配線されることで、Ｘ配線２２ｄを左端部４０ｂに寄せた後、左端部４０ｂに沿って制御ＩＣ６０まで配線することが可能となる。

これにより、例えば、Ｙ配線３２は右端部４０ａ側に沿って制御ＩＣ６０まで配線することが可能となる。すなわち、Ｘ配線２２ｄとＹ配線３２とを左右に分けて配線することが可能となるため、例えば、左端部４０ｂに寄せた後のＸ配線２２ｄとＹ配線３２とが途中で交差することがない、言い換えると、交差回数が増えることがない。

従って、本実施形態にあっては、Ｘ配線２２とＹ配線３２との交差回数を、Ｘ配線２２ｄがＹ配線３２を横断したときの「１回」にすることができる。なお、上記では、Ｘ配線２２とＹ配線３２との交差回数を「１回」としたが、これに限定されるものではなく、例えば２回以上としてもよい。

上述してきたように、実施形態に係る回路基板１２は、複数のＸ配線２２と、複数のＹ配線３２とを備える。複数のＸ配線２２は、基板１２上にＸ軸方向に沿って配設された複数のＸ電極２１にそれぞれ接続されるとともに、Ｘ電極２１が配設される電極領域Ｒ１の外周に設けられた配線領域Ｒ２のおもて面（一方の面の一例）側へ引き出されて配線される。複数のＹ配線３２は、複数のＸ電極２１と対応して基板１２上に配設された複数のＹ電極３１にそれぞれ接続されるとともに、配線領域Ｒ２のおもて面（一方の面の一例）側へ引き出されて配線される。また、複数のＸ配線２２および複数のＹ配線３２のいずれか一方（ここでは複数のＸ配線２２）は、対応するＹ配線３２またはＸ配線２２（ここではＹ配線３２）との基板１２の平面視における交差回数が互いに同じになるように、配線領域Ｒ２の裏面（他方の面の一例）側に配線される。これにより、電極間における信号強度の差を低減することができ、接触の誤検出を抑制することが可能となる。

なお、上記した実施形態に係る第１回路基板２０は、１層の回路基板であるように構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｘ電極２１とＹ電極３１とが異なる層に配設される多層の回路基板であってもよい。

また、上記した実施形態では、複数のＸ配線２２を配線領域Ｒ２の裏面側で連結して配線する例を示したが、これに限られず、例えば、複数のＸ配線２２を配線領域Ｒ２の表面側で連結して配線し、複数のＹ配線３２を配線領域Ｒ２の裏面側で配線するようにしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ タッチパネル
１２ 回路基板
２１ Ｘ電極
２２ Ｘ配線
２３ 延長部
３１ Ｙ電極
３２ Ｙ配線
Ｒ１ 電極領域
Ｒ２ 配線領域

Claims (4)

1. 基板上にＸ軸方向に沿って配設された複数のＸ電極にそれぞれ接続されるとともに、前記Ｘ電極が配設される電極領域の外周に設けられた配線領域の一方の面側へ引き出されて配線される複数のＸ配線と、
   複数の前記Ｘ電極と対応して前記基板上に配設された複数のＹ電極にそれぞれ接続されるとともに、前記配線領域の一方の面側へ引き出されて配線される複数のＹ配線と
   を備え、
   複数の前記Ｘ配線および複数の前記Ｙ配線のいずれか一方は、
   対応する前記Ｙ配線または前記Ｘ配線との前記基板の平面視における交差回数が互いに同じになるように、前記配線領域の他方の面側に配線され、
   複数の前記Ｘ配線および複数の前記Ｙ配線の他方は、
   前記配線領域の他方の面側に配線されることなく、前記配線領域の一方の面側に配線されること
   を特徴とする回路基板。
2. 複数の前記Ｙ配線は、
   前記配線領域においてＹ軸方向に沿って配線される部位を含み、
   複数の前記Ｘ配線は、
   前記Ｙ配線との前記交差回数が互いに同じになるように、前記配線領域でＹ軸方向に沿って配線される前記Ｙ配線の部位を平面視において横断しつつ連結されて配線されること
   を特徴とする請求項１に記載の回路基板。
3. 連結された前記Ｘ配線は、
   前記配線領域の前記Ｘ軸方向における端部側に前記Ｙ配線が配線される場合、平面視において当該Ｙ配線と交差する位置まで延長される延長部
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
4. 連結された前記Ｘ配線は、
   前記配線領域の前記Ｘ軸方向における端部付近まで配線されること
   を特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の回路基板。

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