JPWO2019077881A1 - タッチセンサ - Google Patents

Abstract

タッチセンサは、複数の縁を有する基板と、前記基板に形成されたセンサ電極部と、前記複数の縁と前記センサ電極部との間に配置され、前記センサ電極部と電気的に独立している第１の針電極を有する除電電極部と、を備える。前記複数の縁の１つである第１の縁は、第１の方向に延伸しており、前記第１の針電極は、前記第１の縁と前記センサ電極部との間に配置され、前記第１の針電極は、前記第１の縁に向かって延びる。

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられるタッチセンサに関する。

各種電子機器において、表示部（たとえば、液晶ディスプレイ等）の上に透明なタッチセンサを搭載したものが増加している。操作者は、表示部の表示内容を視認しながら、操作者の指等でタッチセンサをタッチして電子機器を操作する。

特許文献１には、位置検知用の電極に金属などをメッシュ状に形成したメッシュ電極を用いたタッチパネル基板が開示されている。

特開２０１７−１２６３８７号公報

特許文献１に示すように、センサ電極にメッシュ配線を利用したタッチセンサは、ＥＳＤ（Electro Static Discharge、静電気放電）によるダメージを受けやすい。すなわち、メッシュ配線における交点の部分が、静電気放電により焼けてしまうという問題がある。帯電対策として、製造工程中ではイオナイザを利用しているが、イオナイザを利用できない場合には、帯電で誘発された静電気放電でセンサが壊れてしまうという問題がある。

本発明は、タッチセンサが静電気放電によってダメージを受けるのを抑制できる。

本発明の一態様に係るタッチセンサは、複数の縁を有する基板と、前記基板に形成されたセンサ電極部と、前記複数の縁と前記センサ電極部との間に配置され、前記センサ電極部と電気的に独立している第１の針電極を有する除電電極部と、を備える。前記複数の縁の１つである第１の縁は、第１の方向に延伸しており、前記第１の針電極は、前記第１の縁と前記センサ電極部との間に配置され、前記第１の針電極は、前記第１の縁に向かって延びる。

この態様によると、除電電極部が有する針電極によって自己除電が行われる。これにより、センサ電極部は、帯電電圧の上昇を抑制できる。したがって、センサ電極部は、静電気放電によるダメージを受けにくくなる。

本発明の一態様に係るタッチセンサは、前記除電電極部は、前記第１の縁と前記センサ電極部との間に配置される第１の基部配線を更に有し、複数の第１の針電極のそれぞれは、前記第１の針電極であり、前記複数の第１の針電極のそれぞれは、前記第１の基部配線から前記第１の縁に向かって突出する。

この構成により、複数の針電極によって、静電気の放電を行うことができる。

本発明の一態様に係るタッチセンサは、前記基板の前記複数の縁の１つである第２の縁は、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸しており、前記除電電極部は、前記第２の縁と前記センサ電極部との間に配置される第２の基部配線及び第２の針電極を更に有し、複数の第２の針電極のそれぞれは、前記第２の針電極であり、前記複数の第２の針電極のそれぞれは、前記第２の基部配線から前記第２の縁に向けて突出しており、前記第１の基部配線は、前記第１の方向に延びており、前記第２の基部配線は、前記第２の方向に延びており、前記複数の第１の針電極は、前記第２の方向に延伸し、かつ、前記第１の基部配線から前記第１の縁に向けて突出し、前記複数の第２の針電極は、前記第１の方向に延伸し、かつ、前記第２の基部配線から、前記第２の縁に向けて突出する。

この構成により、複数の針電極によって、２方向に向けて、静電気の放電を行うことができる。

また、本発明の一態様のタッチセンサは、前記第１の基部配線と前記第２の基部配線とは、互いに電気的に接続されている。

また、本発明の一態様のタッチセンサは、前記複数の第１の針電極のそれぞれは、先端部が前記第１の基部配線と接続された部位よりも細い。

また、本発明の一態様のタッチセンサは、前記複数の第２の針電極のそれぞれは、先端部が前記第２の基部配線に接続された部位よりも細い。

これにより、針電極は、帯電電圧が低くても放電がより起こりやすくなる。

また、本発明の一態様のタッチセンサは、少なくとも一部が、前記センサ電極部と前記除電電極部との間に配置されており、前記センサ電極部と電気的に独立している、シールド電極部を更に備える。

また、本発明の一態様のタッチセンサは、前記除電電極部は、グラウンドに電気的に接続されている。

本発明のタッチセンサによると、除電電極部が有する針電極によって、静電気放電によるダメージを抑制できる。

本実施形態に係るタッチセンサの全体を示す斜視図 図１に示すタッチセンサの分解斜視図 基板における電極配置の例を示す概略図 除電電極部の針電極の形状を示す図 除電電極部の針電極の形状を示す図 除電電極部の針電極の形状を示す図 除電電極部の他の構成を示す概略図 除電電極部の他の構成を示す概略図

（実施形態）
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の各実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は本実施形態に係るタッチセンサ１の全体を示し、図２は図１のタッチセンサ１を分解した状態を示す。タッチセンサ１は、ここでは静電容量方式のタッチセンサ型入力装置が用いられおり、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイ等の表示装置が組み込まれた種々の機器（例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータのディスプレイ機器、携帯情報端末、券売機、現金自動預払機など）に対する入力装置として用いられる。

図１および図２に示すように、タッチセンサ１は、カバー部材２と、センサ本体３と、フレキシブル配線板２０とを備える。

なお、ここでは説明を容易にするため、Ｚ方向を「上」、Ｚ方向の反対方向を「下」として説明する。なお「上」「下」「上面」「下面」「上方」「下方」等の方向を示す用語については、相対的な位置関係を示しているだけであり、それにより本発明が限定されるものではない。

カバー部材２は、たとえば、ガラス製のカバーガラスまたはプラスチック製のカバーレンズである。カバー部材２は、センサ本体３の上に配置されている。カバー部材２の下面外周には窓枠部２ａが形成されている。窓枠部２ａは、たとえば、黒色等の暗色であり、略額縁状に印刷されて形成される。窓枠部２ａの内部には、透明な透光部２ｂが形成されている。ここでは詳細な説明を省略するが、センサ本体３は、センサ電極になる導電層が基板１０の表面に形成されており、基板１０を含む積層構造によって形成されている。

図３は、本実施形態における電極配置の例を示す概略図である。図３の構成では、センサ本体３を構成する基板１０に、センサ電極部３１が形成されている。ここでは、センサ電極部３１は、たとえば銅、金、銀などの金属を含む細線をメッシュ状に配置して形成される。金属細線の線幅は、約２μｍである。金属細線の膜厚は、約１μｍである。

図３では、Ｘ方向に延び、５個の電極エリア３１ａ〜３１ｅが並列に並んでいる。それぞれの電極エリア３１ａ〜３１ｅは、メッシュ状の金属細線で形成されている。そして、それぞれの電極エリア３１ａ〜３１ｅは、対応する引き出し線３２に接続されている。なお、図３では、センサ電極部３１の形状を模式的に示している。したがって、センサ電極部３１の形状は図３に示した形状に限られない。

そして、本実施形態では、センサ電極部３１の周囲に、静電気を除去するための除電電極部４０，５０が形成されている。除電電極部４０は、基板１０の縁１０ｂとセンサ電極部３１との間に配置される。除電電極部５０は、基板１０の縁１０ａとセンサ電極部３１との間および基板１０の縁１０ｂとセンサ電極部３１との間に跨って配置される。除電電極部４０，５０は、センサ電極部３１と電気的に独立している。タッチセンサ１は、除電電極部４０，５０で生じる自己除電によって静電気を除去する。

また、基板１０には、センサ電極部３１の周囲を囲むシールド電極部３３が配置されている。シールド電極部３３は、たとえばグラウンドと電気的に接続する。この場合、シールド電極部３３にはグラウンド電位が与えられる。シールド電極部３３の少なくとも一部は、センサ電極部３１と除電電極部４０との間またはセンサ電極部３１と除電電極部５０との間に配置されている。そして、シールド電極部３３は、センサ電極部３１と電気的に独立している。

除電電極部４０は、基板１０の図面左側の縁（縁１０ｂ）の近傍において、Ｙ方向に延びるように形成される。除電電極部４０は、基板配線４１と、複数の針電極４２とを有する。基板配線部４１は、Ｙ方向に延びている。複数の針電極４２は、基部配線４１から基板１０の縁１０ｂに向かって突出する。

除電電極部５０は、基板１０の図面上側の縁（縁１０ａ）の近傍において、Ｘ方向に延びるように形成された部分を含む。また、除電電極部５０は、センサ電極部３１と除電電極部４０との間において、Ｙ方向に延びるように形成された部分を含む。言い換えると、除電電極部５０は、基部配線５１（第１基部配線５１ａ、第２基部配線５１ｂ）と、複数の針電極５２（第１電極群５２Ａ、第２電極群５２Ｂ）とを有する。

基部配線５１は、Ｘ方向に延びる第１基部配線５１ａと、Ｙ方向に延びる第２基部配線５１ｂとを含む。ここで、第１基部配線５１ａと第２基部配線５１ｂとは、電気的に接続されている。なお、第１基部配線５１ａと第２基部配線５１ｂとの電気的な接続は必須の構成ではない。

複数の針電極５２は、第１電極群５２Ａと、第２電極群５２Ｂとを有する。第１電極群５２Ａは、第１基部配線５１ａから基板１０の縁に向けてＹ方向に突出する。言い換えると、第１電極群５２Ａを構成する複数の針電極５２の各々は、第１基板配線５１ａから基板１０の縁１０ａに向かって突出する。

第２電極群５２Ｂは、第２基部配線５１ｂから基板１０の縁に向けてＸ方向に突出する。言い換えると、第２電極群５２Ｂを構成する複数の針電極５２の各々は、第２基板配線５１ｂから基板１０の縁１０ｂに向かって突出する。

ここで、針電極を用いた自己除電について説明する。ここで、自己除電とは、除電したい帯電物の静電気のエネルギーを利用して放電を発生させることである。ここで、放電は、尖った電極（針電極）の周りに不均一な電界が生じることによって引き起こされやすくなる。

このような放電として、たとえば、コロナ放電などが知られている。コロナ放電とは、針電極周辺での発光を伴って生じる放電現象であるコロナ放電は、針電極の電界集中の度合いが大きいほど生じやすい。

そのため、コロナ放電は、針電極に十分に電界が集中していれば、帯電電圧が低くても発生しうる。

タッチセンサ１は、針電極を用いることにより、このような自己除電を利用している。つまり、タッチセンサ１は、針電極４２や針電極５２を有するため、放電を引き起こしやすく、センサ電極部３１における帯電電圧の上昇を抑制できる。

これにより、タッチセンサ１は、例えば、タッチセンサ１の製造工程中であって、シールド電極部３３にグラウンド電位がまだ与えられていない場合であっても、静電気放電によってセンサ電極部３１がダメージを受けることを抑制できる。

また、製品になった後も、例えばカバー部材２と操作者の指との間の摩擦帯電による誤動作の発生を抑制できる。

なお、たとえば、電子機器としてタッチセンサ１を組み込む際に、電子機器のグラウンドとタッチセンサ１の除電電極部４０，５０とを電気的に接続してもよい。これにより、除電電極部４０，５０をシールド電極としても利用できる。また、除電電極部４０，５０にグラウンド電位を与えて、シールド電極としてもよい。

図４Ａ〜図４Ｃは針電極の形状例を示す図である。図４Ａ〜図４Ｃは、除電電極部４０の針電極４２の平面形状の例を示している。図４Ａは図３に示す針電極４２を拡大したものであり、針電極４２が延びる方向に対して、先端部が斜め方向に切断された形状を有している。図４Ｂに示す針電極４２Ａは、先端部の中央が尖った形状を有している。図４Ｃに示す針電極４２Ｂは、三角形状を有している。このように、針電極４２，４２Ａ，４２Ｂは、先端部が、基部配線４１と接続された部位よりも細い形状を有しており、これにより、帯電電圧が低くても放電がより起こりやすくなっている。

図５Ａおよび図５Ｂは除電電極部５０の他の構成例である。図５Ａでは、基部配線５１に含まれる第１基部配線５１ａと第２基部配線５１ｂとが、物理的に、かつ、電気的に分離している。図５Ｂでは、基部配線５１（第１基部配線５１ａ、第２基部配線５１ｂ）が省かれており、針電極５２が、基板１０の縁に沿って並んでいる。図５Ａ，図５Ｂに示すような構成でも、図３に示す除電電極部５０と同様の除電効果が得られる。

以上のように本実施形態によると、タッチセンサ１は、除電電極部４０，５０が有する針電極４２，５２によって自己除電が行われる。この自己除電は、たとえば、コロナ放電によって発生する。そして、タッチセンサ１は、この自己除電によって、センサ電極部３１における帯電電圧の上昇を抑制できる。したがって、センサ電極部３１は、静電気によるダメージを受けにくくなる。

なお、ここでは、センサ電極部３１はメッシュ状に形成されているとしたが、センサ電極はメッシュ状に形成されていなくてもよい。また、ここでは、タッチセンサ１は静電容量方式であるものとしたが、タッチセンサの方式はこれに限られるものではない。すなわち、タッチセンサについて、静電気に起因するダメージを防ぐために、本発明は有効である。

以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

[まとめ]
本実施形態のタッチセンサ１は、複数の縁（１０a，１０ｂなど）を有する基板１０と、基板１０に形成されたセンサ電極部３１と、複数の縁（１０a，１０ｂなど）とセンサ電極部３１との間に配置され、センサ電極部３１と電気的に独立している針電極（４２，５２など）を有する除電電極部５０と、を備え、例えば、複数の縁の１つである縁１０ａは、Ｘ方向に延伸しており、針電極５２は、縁１０ａとセンサ電極部３１との間に配置され、針電極５２は、縁１０ａに向かって延びる。

本実施形態のタッチセンサ１において、例えば、除電電極部５０は、縁１０ａとセンサ電極部３１との間に配置される第１基部配線５１ａを更に有し、針電極５２は複数であり、第１電極群５２Ａの複数の針電極５２のそれぞれが、第１基部配線５１ａから縁１０ａに向かって突出してもよい。

本実施形態のタッチセンサ１において、例えば、基板１０の複数の縁（１０a，１０ｂなど）の１つである縁１０ｂは、Ｘ方向に直交するＹ方向に延伸しており、除電電極部５０は、縁１０ｂとセンサ電極部３１との間に配置される基部配線(４１，５１ｂなど)及び針電極（４２，５２など）を更に有し、針電極は複数（複数の針電極４２，第２電極群５２Ｂなど）であり、複数の針電極のそれぞれが、基部配線(４１，５１ｂなど)から縁１０ｂに向けて突出している。第１基部配線５１ａは、Ｘ方向に延びており、基部配線４１および第２基部配線５１ｂは、Ｙ方向に延びており、第１電極群５２Ａの複数の針電極５２はＹ方向に延伸し、かつ、第１基部配線５１ａから、縁１０ａに向けて突出し、複数の針電極（複数の針電極４２，第２電極群５２Ｂなど）はＸ方向に延伸し、かつ、基部配線(基部配線４１，第２基部配線５１ｂなど)から、縁１０ｂに向けて突出してもよい。

第１基部配線５１ａと第２基部配線５１ｂとは、互いに電気的に接続されていてもよい。

複数の針電極（第１電極群５２Ａ）のそれぞれは、先端部が第１基部配線５１ａに接続された部位よりも細くてもよい。

複数の針電極（複数の針電極４２，第２電極群５２Ｂ）のそれぞれは、先端部が第２基部配線（４１，５１ｂ）に接続された部位よりも細くてもよい。

タッチセンサ１は、少なくとも一部が、センサ電極部３１と除電電極部５０との間に配置されており、センサ電極部３１と電気的に独立している、シールド電極部３３を更に備えていてもよい。

除電電極部５０は、グラウンドと電気的に接続されていてもよい。

本発明によるタッチセンサは、静電気によるダメージを抑制できるので、例えば、タッチセンサ型入力装置の製造コストダウンや故障防止に有用である。

１ タッチセンサ
２ カバー部材
２ａ 窓枠部
２ｂ 透光部
３ センサ本体
１０ 基板
１０ａ，１０ｂ 縁
２０ フレキシブル配線板
３１ センサ電極部
３１ａ〜３１ｄ 電極エリア
３２ 引き出し線
３３ シールド電極部
４０ 除電電極部
４１ 基部配線
４２，４２Ａ，４２Ｂ 針電極
５０ 除電電極部
５１ 基部配線
５１ａ 第１基部配線
５１ｂ 第２基部配線
５２ 針電極
５２Ａ 第１電極群
５２Ｂ 第２電極群

Claims (8)

1. 複数の縁を有する基板と、
   前記基板に形成されたセンサ電極部と、
   前記複数の縁と前記センサ電極部との間に配置され、前記センサ電極部と電気的に独立している第１の針電極を有する除電電極部と、
   を備え、
   前記複数の縁の１つである第１の縁は、第１の方向に延伸しており、
   前記第１の針電極は、前記第１の縁と前記センサ電極部との間に配置され、
   前記第１の針電極は、前記第１の縁に向かって延びる
   タッチセンサ。
2. 前記除電電極部は、前記第１の縁と前記センサ電極部との間に配置される第１の基部配線を更に有し、
   複数の第１の針電極のそれぞれは、前記第１の針電極であり、
   前記複数の第１の針電極のそれぞれは、前記第１の基部配線から前記第１の縁に向かって突出する
   請求項１記載のタッチセンサ。
3. 前記基板の前記複数の縁の１つである第２の縁は、前記第１の方向に直交する第２の方向に延伸しており、
   前記除電電極部は、前記第２の縁と前記センサ電極部との間に配置される第２の基部配線及び第２の針電極を更に有し、
   複数の第２の針電極のそれぞれは、前記第２の針電極であり、
   前記複数の第２の針電極のそれぞれは、前記第２の基部配線から前記第２の縁に向けて突出しており、
   前記第１の基部配線は、前記第１の方向に延びており、
   前記第２の基部配線は、前記第２の方向に延びており、
   前記複数の第１の針電極は、前記第２の方向に延伸し、かつ、前記第１の基部配線から前記第１の縁に向けて突出しており、
   前記複数の第２の針電極は、前記第１の方向に延伸し、かつ、前記第２の基部配線から前記第２の縁に向けて突出する
   請求項２記載のタッチセンサ。
4. 前記第１の基部配線と前記第２の基部配線とは、互いに電気的に接続されている
   請求項３記載のタッチセンサ。
5. 前記複数の第１の針電極のそれぞれは、先端部が前記第１の基部配線に接続された部位よりも細い
   請求項２〜４いずれか一項に記載のタッチセンサ。
6. 前記複数の第２の針電極のそれぞれは、先端部が前記第２の基部配線に接続された部位よりも細い
   請求項３または４に記載のタッチセンサ。
7. 少なくとも一部が、前記センサ電極部と前記除電電極部との間に配置されており、前記センサ電極部と電気的に独立している、シールド電極部を更に備えた
   請求項１〜６いずれか一項に記載のタッチセンサ。
8. 前記除電電極部は、グラウンドと電気的に接続されている
   請求項１〜７いずれか一項に記載のタッチセンサ。

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