JPWO2014174764A1 - タッチパネル - Google Patents

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Abstract

タッチパネルは、複数の第一の電極と、複数の第一の配線と、複数の第二の電極と、複数の第二の配線と、スイッチ電極と、第三の配線と、シールド部と、を備える。複数の第一の電極は、第一の方向に沿って平行に配置されている。複数の第二の電極は、複数の第一の電極と交差し、第二の方向に沿って平行に配置されている。シールド部は、第二の配線及び第三の配線と絶縁され、かつ第二の配線及び第三の配線を覆うように配置されている。

Description

本技術分野は、主に各種入力装置の操作に用いられる静電容量方式のタッチパネルに関する。
近年、液晶ディスプレイ等の表示装置の表示面に光透過性のタッチパネルを装着して、多様な表示を行える入力装置が、携帯電話やカーナビ等に用いられている。
このような入力装置では、表示装置にメニューが表示され、使用者がタッチパネルを操作することにより、所定の制御が行われる。
図6は、従来の入力装置10の上面図である。図7は、従来の入力装置10の断面模式図である。図6、図7は、抵抗膜式のタッチパネル1を用いた入力装置10を示している。
なお、これらの図面は構成を判り易くするために、厚さ方向の寸法を拡大している。抵抗膜式のタッチパネル1において、基板16に透明な面電極18Aが形成されている。また基板17に透明な面電極18Bが形成されている。面電極18Aと面電極18Bが所定の間隔を空けて対向するように、基板16と基板17が接着剤20により接着されている。使用者が、指などで基板16を押圧することにより、面電極18Aと面電極18Bが接触し、押圧した箇所の電圧変化が検出される。
入力装置10は、タッチパネル1と、表示装置2とを備えている。タッチパネル1は表示装置2の上面に配置されている。表示装置2の面積よりもタッチパネル1の面積の方が大きく、タッチパネル1は表示装置2と重ならないタッチパネル単独領域1Aを有している。
また、表示装置2には、メニュー3、4が表示される。タッチパネル1の操作部5を押圧することによりメニュー4を操作できる。操作部5は、メニュー4の上面とタッチパネル単独領域1A内の検知領域6に対応している。
タッチパネル単独領域1A内の検知領域6を操作部5に含ませることで、メニュー4を表示する面積が小さい場合でも、操作部5をメニュー4より広くできる。そのため、安定した操作ができる。
なお、この出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開2002−157086号公報
タッチパネルは、複数の第一の電極と、複数の第一の配線と、複数の第二の電極と、複数の第二の配線と、スイッチ電極と、第三の配線と、シールド部と、を備える。複数の第一の電極は、第一の方向に沿って平行に配置されている。複数の第一の配線は、複数の第一の電極にそれぞれ接続されている。複数の第二の電極は、複数の第一の電極と絶縁され、複数の第一の電極と交差し、第二の方向に沿って平行に配置されている。複数の第二の配線は、複数の第二の電極にそれぞれ接続されている。スイッチ電極は、複数の第一の電極及び複数の第二の電極から絶縁されている。第三の配線は、スイッチ電極に接続されている。シールド部は、第二の配線及び第三の配線と絶縁され、かつ第二の配線及び第三の配線を覆うように配置されている。
図1は、本実施の形態におけるタッチパネルの分解斜視図である。 図2は、本実施の形態におけるタッチパネルの断面図である。 図3は、本実施の形態におけるタッチパネルの透過斜視図である。 図4は、本実施の形態におけるタッチパネルを用いた入力装置の断面図である。 図5Aは、本実施の形態におけるタッチパネルのスイッチ電極を示す上面図である。 図5Bは、本実施の形態におけるタッチパネルの他のスイッチ電極を示す上面図である。 図5Cは、本実施の形態におけるタッチパネルの他のスイッチ電極を示す上面図である。 図5Dは、本実施の形態におけるタッチパネルの他のスイッチ電極を示す上面図である。 図6は、従来の入力装置の上面図である。 図7は、従来の入力装置の断面模式図である。
本実施の形態の説明に先立ち、従来の課題を説明する。図6、図7に示すような抵抗膜式のタッチパネル1を用いる場合、画面サイズが大きくなるに従い、検出精度が低下する。また耐久性や耐衝撃性に関してもさらなる向上が求められている。そのため、近年、耐久性や耐衝撃性に優れ、検出精度の高い静電容量方式のタッチパネルが用いられるようになってきている。
静電容量方式のタッチパネルでは、基板の上に電極が形成され、その上にカバーが設けられている。使用者がカバーの表面に指を近づけることにより、静電容量が変化し、指の位置が検出される。
静電容量方式のタッチパネルを用いる場合、図6のように、メニュー4を表示部1Bに設けるよりも、メニュー4を個別のスイッチ電極(図示せず)を用いて表示した方が、表示部1Bを十分に活用でき、かつメニューの操作を確実に行えるので好ましい。しかし、メニュー4を個別のスイッチ電極を用いて表示した場合、外部から侵入した電磁波がノイズとなり誤動作する場合がある。
以下、上記の従来の課題を解決する本実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図面は構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大して表している。
図1は、本実施の形態におけるタッチパネルの分解斜視図である。図2は、本実施の形態におけるタッチパネルの断面図である。
タッチパネル100は、複数の第一の電極31と、複数の第一の配線32と、複数の第二の電極41と、複数の第二の配線42と、スイッチ電極43と、第三の配線44と、シールド部33、34と、を備える。複数の第一の電極31は、第一の方向D1に沿って平行に配置されている。複数の第一の配線32は、複数の第一の電極31にそれぞれ接続されている。複数の第二の電極41は、複数の第一の電極31と絶縁され、複数の第一の電極31と交差し、第二の方向D2に沿って平行に配置されている。複数の第二の配線42は、複数の第二の電極41にそれぞれ接続されている。スイッチ電極43は、複数の第一の電極31及び複数の第二の電極41から絶縁されている。第三の配線44は、スイッチ電極43に接続されている。シールド部33、34は、第二の配線42及び第三の配線44と絶縁され、かつ第二の配線42及び第三の配線44を覆うように配置されている。
以下に本実施の形態のタッチパネル100の詳細を説明する。タッチパネル100は、カバー層21と、第一の基板層22と、第二の基板層23とを備える。
カバー層21は、略方形で、例えば樹脂フィルムの上面にハードコート層を設けることにより形成されている。あるいはカバー層21は、ガラスにより形成されていても良い。
第一の基板層22は、第一の基板35と、第一の基板35の上に形成された、複数の第一の電極31と、複数の第一の配線32と、シールド部33、34とを有する。すなわち、複数の第一の電極31と、複数の第一の配線32と、シールド部33、34とは、同一面に形成されている。そして、それらは、第一の基板35で支持されている。複数の第一の電極31は、第一の方向D1に沿って形成されている。複数の第一の配線32の各々の端部は、第一の電極31に接続されている。シールド部33、34は、複数の第一の電極31を挟んで、第一の基板35の左右に配置されている。ここで、第一の方向D1とは、第一の基板層22の短辺方向である。また、左右方向とは、複数の第一の電極31が延伸している方向に垂直の方向である。
第一の基板35は略方形で、例えば透光性の絶縁樹脂等のフィルムで形成されている。あるいは第一の基板35は、ガラスにより形成されていても良い。
複数の第一の電極31は、お互いに所定の間隔を空けて並べて配置されている。また、複数の第一の電極31は、帯状で、同等の幅で構成されている。なお、第一の電極31は、酸化インジウム錫や酸化錫等で形成されるのが好ましい。
複数の第一の配線32の各々は、複数の第一の電極31の各々の一端から延出されている。ただし、複数の第一の配線32の各々は、複数の第一の電極31の各々の両端から延出されていてもよい。ここで、第一の配線32は、銀や銅などの金属で形成されるのが好ましい。
シールド部33は、複数の第一の電極31の左側に配置されている。シールド部34は、複数の第一の電極31の右側に配置されている。シールド部33には複数の孔33Aが形成されている。シールド部34には複数の孔34Aが形成されている。孔33A、34Aから、スイッチ電極43が露出し、スイッチ電極43の操作が可能となる。シールド部33、34は、銀や銅などの金属で形成されるのが好ましい。
第二の基板層23は、第二の基板45と、第二の基板45の上に形成された、複数の第二の電極41と、複数の第二の配線42と、複数のスイッチ電極43と、複数の第三の配線44とを有する。すなわち、複数の第二の電極41と、複数の第二の配線42と、スイッチ電極43と、第三の配線44とは、同一面に形成されている。そしてそれらは、第二の基板45で支持されている。複数の第二の電極41は、第二の方向D2に平行に形成されている。複数の第二の配線42の各々の端部は、複数の第二の電極41の各々に接続されている。複数の第三の配線44は、複数のスイッチ電極43に接続されている。ここで、第二の方向D2とは、第二の基板層23の長辺方向である。
なお、本実施の形態では、第一の方向D1を第一の基板層22の短辺方向とし、第二の方向D2を第二の基板層23の長辺方向とした。しかし、第一の方向D1と第二の方向D2は、上記の方向に限らない。第一の方向D1と第二の方向D2は、平行でなく、所定の角度を有していればよい。ただし、第一の方向D1と第二の方向D2は、直交していることが望ましい。
ここで、第二の基板45は略方形で、例えば透光性の絶縁樹脂等のフィルムで形成されている。あるいは、第二の基板45は、ガラスにより形成されていても良い。
また、複数の第二の電極41は、お互いに所定の間隔を空けて並べて配置されている。また、複数の第二の電極41は、帯状で、同等の幅で構成されている。なお、第二の電極41の材料としては、酸化インジウム錫や酸化錫等が好ましい。
複数の第二の配線42の各々は、複数の第二の電極41の各々の両端から延出している。ただし、複数の第二の配線42の各々は、複数の第二の電極41の各々の一端から延出していてもよい。ここで、第二の配線42は銀や銅などで形成されるのが好ましい。
スイッチ電極43は、櫛歯状の電極部43A、43Bが組み合わされて構成されている。電極部43A、43Bは、酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の導電材料や、あるいは銀や銅などの金属で形成されている。
ここで、スイッチ電極43の材料として、光透過性の導電材料を用いるのが好ましい。光透過性の導電材料を用いることにより、スイッチ電極43の下方から照光したり、下方にアイコンを配置したりできる。それにより、スイッチ電極43の表示を変化させることができる。
電極部43A、43Bからそれぞれ第三の配線44が延出している。第三の配線44は、銀や銅などの金属により形成されるのが好ましい。
前述のように、第一の配線32、第二の配線42、第三の配線44の材料として、導電性の金属を用いるのが好ましい。導電性の金属は、光透過性の導電材料に比べ抵抗値が小さいため、信号が伝達される際の損失が小さくなる。
第二の基板層23の上面に、第一の基板層22が、アクリル系接着剤等(図示せず)により固定される。そして、第一の基板層22の上面に、カバー層21が、アクリル系接着剤等(図示せず)により固定される。
以上の構成により、第二の配線42及び第三の配線44の上方が、シールド部33あるいはシールド部34により覆われる。これにより外部からタッチパネル100へ到来する電磁波はシールド部33及びシールド部34により減衰される。そのため、第二の配線42及び第三の配線44に対するノイズが抑制される。ここで、平均の長さで比較すると、第一の配線32よりも、第二の配線42の方が長い。また、第一の配線32よりも、第三の配線44の方が長い。そのため、第一の配線32よりも第二の配線42の方がノイズが進入しやすい。また、第一の配線32よりも第三の配線44の方がノイズが進入しやすい。よって、第二の配線42及び第三の配線44の上方に、シールド部33あるいはシールド部34を形成することにより、効果的にノイズが抑制される。
図3は、本実施の形態におけるタッチパネル100の透過斜視図である。
第一の電極31と第二の電極41が配置された領域が操作領域60となる。ここで、第二の電極41が送信電極で第一の電極31が受信電極となる。例えば、第二の電極41を、後側から前側へ一本ずつ切り替えながら送信する。そして、第二の電極41が送信している際に、受信する第一の電極31が、例えば左端から右端へ一本ずつ切り替えられる。そして、第一の電極31で検出される静電容量から、いずれの第一の電極31で静電容量が変化したかが検出され、第二の方向D2での指等の対象物の検出位置が判定される。また、このとき、いずれの第二の電極41が送信しているかを判定することで第一の方向D1での指等の対象物の検出位置が判定される。その結果、対象物の検出位置が特定される。ここで、後側とは第一の配線32から離れた箇所であり、前側とは第一の配線32に近接している箇所である。
第一の配線32、シールド部33、34、第二の配線42、スイッチ電極43、第三の配線44は操作領域60の両側(外側)に配置されている。言い換えれば、第三の配線44は、第一の方向D1に沿って、複数の第二の電極41の両側(外側)に配置されている。また、複数のスイッチ電極43は、複数の第二の電極41の両側(外側)に配置されている。また、シールド部33、34は、第一の方向D1に沿って、複数の第一の電極31の両側(外側)に配置されている。
スイッチ電極43を構成する電極部43A、43Bは電界の送信あるいは受信用の電極として動作する。電極部43A、43Bを介して検出した静電容量の変化から、指等の対象物の接近あるいは接触が判定される。すなわち、操作領域60は、投影型静電容量方式として作用し、スイッチ電極43は、表面型静電容量方式として作用する。
図4は、本実施の形態におけるタッチパネル100を用いた入力装置110の断面図である。入力装置110は、タッチパネル100と、筐体101と、表示装置102とを備えている。
筐体101は、操作領域60に対応する位置に角孔101Aを有している。また、筐体101は、左側のスイッチ電極43に対応する位置に角孔101Bを有し、右側のスイッチ電極43に対応する位置に角孔101Cを有している。
表示装置102は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)や、有機ELディスプレイ(Organic Electroluminescence Display)などの表示素子を有しており、タッチパネル100の下面に配置されている。使用者は、タッチパネル100を通して表示装置102の画像を見ながら、指等でタッチパネル100を操作できる。
第一の電極31が第一の配線32を介して、第二の電極41が第二の配線42を介して、スイッチ電極43が第三の配線44を介して、入力装置110の電子回路(図示せず)に接続されている。また、表示装置102がコネクタやリード線など(図示せず)を介して、入力装置110の電子回路(図示せず)に接続されている。
使用者が、指等の対象物をタッチパネル100へ近づけることにより、第一の電極31と第二の電極41の間の静電容量が変化する。あるいは、スイッチ電極43の静電容量が変化する。そして、その変化を電子回路が検出する。このようにして、指等の対象物のタッチパネル100への接近あるいは接触が判定される。そして、対象物の接近位置や、接触位置に応じて、入力装置110の様々な機能が切換えられる。
例えば、入力装置110がカーナビゲーションシステムとして使用される場合、表示装置102の操作領域60に対応する位置に地図が表示される。また、表示装置102のスイッチ電極43に対応する位置にメニューが表示される。ここで、メニューとは、「広域/詳細」を表示する選択メニュー、「オーディオ」を表示する切り替えメニュー、「音量の増減」を表示する選択メニューなどである。
地図が表示されている状態で、操作者が操作領域60に二本の指を接触しピンチ操作を行うことにより、接触位置の地図が広域表示あるいは詳細表示に変わる。またフリック操作を行うと、地図が所定の方向へ素早く移動される。ここで、ピンチ操作とは、二本の指をタッチパネル100の上面に接触させたまま、二本の指の間隔を近づける、あるいは離す操作である。また、フリック操作とは、指をタッチパネル100の上面に接触させたまま素早くスライドさせる操作である。
メニューに「オーディオ」が表示がされている際に、操作者が、スイッチ電極43に対応するタッチパネル100の上面に接触すると、表示装置102の表示がオーディオ表示に切り替わる。
図5Aは、本実施の形態におけるタッチパネル100のスイッチ電極43を示す上面図である。本実施の形態では、スイッチ電極43として、櫛歯状の電極部43A、43Bを用いている。ただし、静電容量の変化が検出できれば、どのような形状のスイッチ電極を用いても良い。図5B〜5Dは、本実施の形態におけるタッチパネル100の他のスイッチ電極を示す上面図である。図5Bに示すスイッチ電極121のように、電極部121A、121Bが渦巻き形状でも良い。また、図5Cに示すスイッチ電極122、あるいは図5Dに示すスイッチ電極123のように一つの電極で構成されていてもよい。
本実施の形態において、シールド部33、34は、第一の電極31及び第一の配線32が形成されている第一の基板35に形成されている。しかし、シールド部33、34は、第一の基板35以外の基板に形成されていてもよい。あるいは、シールド部33、34は、カバー層21に形成されていてもよい。ただし、シールド部33、34を第一の基板35に形成した方が、シールド部33、34を導電性の金属で形成する場合に、第一の配線32と同時に形成できる。また、シールド部33、34を透過性の導電材料で形成する場合に、第一の電極31と同時に印刷等により形成できる。こうすることにより、製造が容易になる。そのため、シールド部33、34は、第一の電極31または第一の配線32と同時に形成した方が好ましい。すなわち、シールド部33、34は、第一の基板35に形成するのが好ましい。
また、本実施の形態において、スイッチ電極43、第三の配線44は、第二の電極41が形成されている第二の基板45に形成されている。しかし、スイッチ電極43、第三の配線44は、第二の基板45以外の基板に形成されていてもよい。ただし、スイッチ電極43を酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性の導電材料で形成した場合、第二の電極41と同時に形成できる。また、スイッチ電極43を銀や銅などの導電性の金属で形成した場合、第二の配線42や第三の配線44と同時に形成できる。そのため、スイッチ電極43、第三の配線44は、第二の基板45に形成するのが好ましい。
本実施の形態において、第二の電極41を送信電極とし、第一の電極31を受信電極とした。しかし、第二の電極41を受信電極とし、第一の電極31を送信電極としてもよい。
また、第一の電極31と第二の電極41は、複数の菱形の電極が複数連なって帯状に形成されていてもよい。すなわち、ダイヤモンド型の形状が、連なって構成されていてもよい。
以上のように本実施の形態のタッチパネル100は、平行に並べて配置された複数の第一の電極31と、第一の電極31に接続された第一の配線32と、第一の電極31から絶縁されたシールド部33、34とを有する。さらに、第一の電極31から絶縁され、平行に並べて配置された複数の第二の電極41と、第二の電極41に接続された第二の配線42と、第一の電極31及び第二の電極41から絶縁されたスイッチ電極43と、スイッチ電極43に接続された第三の配線44とを有する。第一の電極31と第二の電極41との間の静電容量の変化により対象物の接近あるいは接触位置が検出される。また、スイッチ電極43の静電容量の変化により対象物の接近あるいは接触位置が検出される。シールド部33、34は、上面視で第二の配線42及び第三の配線44を覆うように配置されている。シールド部33、34により、第二の配線42及び第三の配線44に外部から電磁波が侵入するのを抑制できる。そのため、誤動作を防ぐことができる。
また、タッチパネル100は、シールド部33、34が配置される第一の基板35を有し、第一の基板35上において、第一の電極31と第一の配線32とが、シールド部33、34と同じ面に配置されている。これにより、シールド部33、34を導電性の金属で形成する場合には、第一の配線32と同時に形成できる。また、シールド部33、34を透過性の導電材料で形成する場合には、第一の電極31と同時に印刷等により形成できる。その結果、製造が容易になる。
また、第一の配線32の平均の長さよりも、第二の配線42の平均の長さの方が長い。さらに、第一の配線32の平均の長さよりも、第三の配線44の平均の長さの方が長い。そのため、シールド部33、34で第二の配線42及び第三の配線44を覆い、第一の配線32を覆っていない状態であっても、十分にノイズを抑制できる。
さらに、第一の電極31と第二の電極41は上面視で操作領域60を構成している。また、複数のスイッチ電極43は、操作領域60を挟むように配置されている。その結果、スイッチ電極43は、操作者に使いやすく配置されている。
以上のように、本実施の形態のタッチパネル100は、外部から第二の配線42及び第三の配線44に電磁波が侵入することを、シールド部33、34により防いでいる。
本実施の形態によるタッチパネルは、タッチパネルにスイッチ電極を併設した構造で、外部から侵入する電磁波を抑制できるという有利な効果を有し、主に各種入力装置用として有用である。
21 カバー層
22 第一の基板層
23 第二の基板層
31 第一の電極
32 第一の配線
33,34 シールド部
35 第一の基板
41 第二の電極
42 第二の配線
43,121,122,123 スイッチ電極
43A,43B,121A,121B 電極部
44 第三の配線
45 第二の基板
60 操作領域
100 タッチパネル
101 筐体
101A,101B,101C 角孔
102 表示装置
110 入力装置
D1 第一の方向
D2 第二の方向

Claims (12)

  1. 第一の方向に沿って平行に配置された複数の第一の電極と、
    前記複数の第一の電極にそれぞれ接続された複数の第一の配線と、
    前記複数の第一の電極と絶縁され、前記複数の第一の電極と交差し、第二の方向に沿って平行に配置された複数の第二の電極と、
    前記複数の第二の電極にそれぞれ接続された複数の第二の配線と、
    前記複数の第一の電極及び前記複数の第二の電極から絶縁されたスイッチ電極と、
    前記スイッチ電極に接続された第三の配線と、
    前記第二の配線及び前記第三の配線と絶縁され、かつ前記第二の配線及び前記第三の配線を覆うように配置されたシールド部と、
    を備えた、
    タッチパネル。
  2. 前記複数の第一の電極と、前記複数の第一の配線と、前記シールド部とは、同一面に形成されている
    請求項1記載のタッチパネル。
  3. 前記複数の第一の電極と、前記複数の第一の配線と、前記シールド部とを、前記同一面で支持する第一の基板をさらに備えた
    請求項2記載のタッチパネル。
  4. 前記シールド部は、複数のシールド部のうちの1つであり、
    前記複数のシールド部は、前記第一の方向に沿って前記複数の第一の電極の両側に形成されている
    請求項2記載のタッチパネル。
  5. 前記複数の第二の電極と、前記複数の第二の配線と、前記スイッチ電極と、前記第三の配線とは、同一面に形成されている
    請求項1記載のタッチパネル。
  6. 前記複数の第二の電極と、前記複数の第二の配線と、前記スイッチ電極と、前記第三の配線とを、前記同一面で支持する第二の基板をさらに備える
    請求項5記載のタッチパネル。
  7. 前記第三の配線は、複数の第三の配線のうちの1つであり、
    前記複数の第三の配線は、前記第一の方向に沿って前記複数の第二の電極の両側に配置されている
    請求項5記載のタッチパネル。
  8. 前記スイッチ電極は、複数のスイッチ電極のうちの1つであり、
    前記複数のスイッチ電極は、前記複数の第二の電極の両側に配置されている
    請求項5記載のタッチパネル。
  9. 前記第三の配線は、複数の第三の配線のうちの1つであり、
    前記第二の配線の平均の長さ、及び前記第三の配線の平均の長さは、それぞれ前記第一の配線の平均の長さよりも長い
    請求項1記載のタッチパネル。
  10. 前記第一の電極と前記第二の電極が配置されている領域により操作領域が形成され、
    前記スイッチ電極は複数のスイッチ電極のうちの1つであり、前記複数のスイッチ電極は、前記第一の方向に沿って前記操作領域の両側に形成されている
    請求項1記載のタッチパネル。
  11. 前記第一の方向と前記第二の方向は直交している
    請求項1記載のタッチパネル。
  12. 前記シールド部は、金属で形成されている
    請求項1記載のタッチパネル。
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