WO2015025487A1

WO2015025487A1 - タッチパネル

Info

Publication number: WO2015025487A1
Application number: PCT/JP2014/004070
Authority: WO
Inventors: 浩之星野
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2015-02-26
Also published as: JP2016184184A

Abstract

　タッチパネルは、平行に配置された複数の第一電極と、複数の第二電極と、を備えている。複数の第二電極は、複数の第一電極に対して所定の角度をなして配置されている。複数の第二電極の各々は、狭幅部と、狭幅部より幅が広く、狭幅部と交互に配置された広幅部とを有している。上面視で、複数の第一電極の各々は、複数の第二電極と、狭幅部で交差している。

Description

タッチパネル

　本開示は、主に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、透光性で静電容量式のタッチパネルを装着して、様々な機能を切換えられる入力装置が、携帯電話やカーナビゲーションシステム等に用いられている。このようなタッチパネルでは、複数の透明な第一電極と、複数の透明な第二電極の間に電界を発生させる。そして、第一電極と第二電極には、それぞれ導電性の配線が接続されている。この配線を介して、所定の電圧が第一電極と第二電極に加えられる。

　図９は、従来の入力装置２０の断面図である。図１０は、従来のタッチパネル３の第一基板層１２の上面図である。図１１は、従来のタッチパネル３の第二基板層１３の上面図である。なお、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。

　入力装置２０は筐体１と、透明板２と、タッチパネル３と、表示装置４とを備えている。

　筐体１の開口部１Ａに透明板２が配置されている。また、透明板２の下方に、タッチパネル３と表示装置４が配置されている。

　タッチパネル３は、カバー層１１と、第一基板層１２と、第二基板層１３とを有している。

　第一基板層１２は、透光性の第一基板１４と、複数の第一電極１５と、配線１６とを有している。複数の第一電極１５は、第一基板１４の上面に配置されている。配線１６は、第一基板１４の上面に配置され、第一電極１５に一端が接続されている。

　複数の長方形の第一電極１５が、第一基板１４の上面に、等幅でエッチング等により形成されている。

　第二基板層１３は、透光性の第二基板１７と、複数の第二電極１８と、配線１９とを有している。複数の第二電極１８は、第二基板１７の上面に配置されている。配線１９は、第二基板１７の上面に配置され、第二電極１８に一端が接続されている。

　複数の長方形の第二電極１８が、第二基板１７の上面に、等幅でエッチング等により形成されている。第二電極１８は電界を放出する送信電極として用いられ、第一電極１５は電界を吸収する受信電極として用いられる。

　第二基板層１３の上面に第一基板層１２が配置され、第一基板層１２の上面にカバー層１１が配置されている。カバー層１１、第一基板層１２、第二基板層１３は接着剤等（図示せず）で固定されている。

　タッチパネル３は、透明板２の下面に固定されている。表示装置４は、液晶表示素子などのディスプレイである。操作者の操作を促すアイコン等が表示装置４に表示される。

　表示装置４の表示に対応して、操作者が透明板２の上面を接触等すると、タッチパネル３で検出される電界が変化して、表示装置４の表示が変化する。

　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２０１２－２４３０５８号公報

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第一基板層の上面図である。図３は、本実施の形態におけるタッチパネルの第二基板層の上面図である。図４は、本実施の形態におけるタッチパネルの第二電極の部分拡大図である。図５は、本実施の形態におけるタッチパネルの上面図である。図６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７は、本実施の形態における他のタッチパネルの上面図である。図８は、本実施の形態におけるさらに他のタッチパネルの分解斜視図である。図９は、従来の入力装置の断面図である。図１０は、従来のタッチパネルの第一基板層の上面図である。図１１は、従来のタッチパネルの第二基板層の上面図である。

　従来のタッチパネル３では、第一電極１５と第二電極１８との距離が近くなればなるほど、第一電極１５で受信する電界が大きくなる。そのため、指等の対象物が近づいたときの対象物が吸収する電界が小さくなる。そうすると、静電容量の変化が小さくなり検出精度が低下する。すなわち、薄型で、検出精度の高いタッチパネルを得るのが難しい。

　以下、本実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、構成を判り易くするために、部分的に寸法を拡大している。

　図１は、本実施の形態におけるタッチパネル１００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１００の第一基板層２２の上面図である。図３は、本実施の形態におけるタッチパネル１００の第二基板層２３の上面図である。

　タッチパネル１００は、平行に配置された複数の第一電極３１Ａ～３１Ｅと、複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄと、を備えている。複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄは、複数の第一電極３１Ａ～３１Ｅに対して所定の角度をなして配置されている。複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄの各々は、狭幅部５１と、狭幅部５１より幅が広く、狭幅部５１と交互に配置された広幅部５２とを有している（図４参照）。上面視で、複数の第一電極３１Ａ～３１Ｅの各々は、複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄと、狭幅部５１で交差している。

　以下、タッチパネル１００の構成について、詳細に説明する。タッチパネル１００は、カバー層２１と、第一基板層２２と、第二基板層２３とを備える。

　カバー層２１は略方形で、例えば樹脂性のフィルムの上面に、ハードコート層を設けることにより構成されている。ただし、樹脂性のフィルムの代わりに、ガラスなどを用いてもよい。

　第一基板層２２は、第一基板３３と、複数の第一電極３１Ａ～３１Ｅと、複数の第一配線３２Ａ～３２Ｅとを有する。複数の第一電極３１Ａ～３１Ｅと、複数の第一配線３２Ａ～３２Ｅとは、第一基板３３の上に形成されている。第一電極３１Ａ～３１Ｅは、第一の方向Ｄ１に平行に配置されている。第一配線３２Ａ～３２Ｅのそれぞれの端部は、第一電極３１Ａ～３１Ｅに接続されている。

　第一基板３３は略方形で、例えば透光性の絶縁樹脂等のフィルムで構成されている。或いは、絶縁樹脂等のフィルムの代わりにガラスなどを用いてもよい。

　また、第一電極３１Ａ～３１Ｅは所定の間隔を空けて、平行に配置されている。ここで、第一電極３１Ａ～３１Ｅは概ね同等の幅で形成されている。第一電極３１Ａ～３１Ｅのそれぞれは長方形で、その長さをＬ１、幅をＲ１とする。また、第一電極３１Ａ～３１Ｅそれぞれの使用領域における幅はＲ１±３０％以内である。すなわち、第一電極３１Ａ～３１Ｅのそれぞれの幅のばらつきは、±３０％以内である。第一電極３１Ａ～３１Ｅの材料として、酸化インジウム錫や酸化錫等が適している。

　第一配線３２Ａ～３２Ｅは、一端が第一電極３１Ａ～３１Ｅにそれぞれ接続されている。いいかえれば、第一配線３２Ａ～３２Ｅは、第一電極３１Ａ～３１Ｅからそれぞれ延出している。第一配線３２Ａ～３２Ｅは、抵抗値を下げるために、銀や銅などの導電性の金属材料により形成するのが好ましい。

　第二基板層２３は、第二基板４３と、複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄと、複数の第二配線４２Ａ～４２Ｄとを有する。複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄと、複数の第二配線４２Ａ～４２Ｄとは、第二基板４３の上に形成されている。複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄは、第二の方向Ｄ２に平行に配置されている。第二配線４２Ａ～４２Ｄのそれぞれの端部は、第二電極４１Ａ～４１Ｄに接続されている。なお、第一の方向Ｄ１と第二の方向Ｄ２は平行ではなく所定の角度を設けている。この所定の角度は９０度であることが望ましい。

　第二基板４３は略方形で、例えば透光性の絶縁樹脂等のフィルムで構成されている。或いは、絶縁樹脂等のフィルムの代わりに、ガラスなどを用いてもよい。

　図４は、本実施の形態におけるタッチパネル１００の第二電極４１Ａの部分拡大図である。第二電極４１Ａを例にとり、第二電極４１Ａ～４１Ｄの形状について説明する。

　第二電極４１Ａは、幅が狭い部分（狭幅部５１）と幅が広い部分（広幅部５２）が第二の方向Ｄ２に沿って、繰り返し形成されている。

　狭幅部５１は、第二の方向Ｄ２に沿った長さがＬ２で、第二の方向Ｄ２と直交方向の幅がＲ２である。広幅部５２は、第二の方向Ｄ２に沿った長さがＬ３で、第二の方向Ｄ２と直交方向の幅がＲ３である。ここで、Ｒ３はＲ２より長い。またＬ２はＬ３より長い。

　なお、第二電極４１Ａ～４１Ｄは、同じ形状でもよく、異なった形状でもよい。また、第二電極４１Ａ～４１Ｄの材料として、透光性の酸化インジウム錫や酸化錫等が適している。

　第二配線４２Ａ～４２Ｄは、一端が第二電極４１Ａ～４１Ｄにそれぞれ接続されている。いいかえれば、第二配線４２Ａ～４２Ｄは、第二電極４１Ａ～４１Ｄからそれぞれ延出している。第二配線４２Ａ～４２Ｄは、抵抗値を下げるために、銀や銅などの導電性の金属材料により形成するのが好ましい。

　第一基板層２２は、第二基板層２３の上面に接着剤等（図示せず）で固定されている。カバー層２１は、第一基板層２２の上面に接着剤等（図示せず）で固定されている。

　図５は、本実施の形態におけるタッチパネル１００の上面図である。

　第一電極３１Ａ～３１Ｅと第二電極４１Ａ～４１Ｄが配置された領域がタッチパネル操作領域６０となる。また、第二電極４１Ａ～４１Ｄが送信電極となり、第一電極３１Ａ～３１Ｅが受信電極となる。第一電極３１Ａ～３１Ｅは、第二電極４１Ａ～４１Ｄのそれぞれの狭幅部５１で、第二電極４１Ａ～４１Ｄと上面視で交差している。第二電極４１Ａ～４１Ｄの広幅部５２は、第一電極３１Ａ～３１Ｅの隣り合う電極の間に位置している。

　次にタッチパネル１００の動作について説明する。複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄは、一本ずつ切り替えながら送信される。第二電極４１Ａ～４１Ｄの一本が送信されている際に、受信する第一電極３１Ａ～３１Ｅが一本ずつ切り替えられる。そして、第一電極３１Ａ～３１Ｅで検出される静電容量から、いずれの第一電極３１Ａ～３１Ｅ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、いずれの第二電極４１Ａ～４１Ｄが送信しているかを判定することにより、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、第一電極３１Ａ～３１Ｅ及び第二電極４１Ａ～４１Ｄが上面視で交差する箇所を検出点として、対象物の接触或いは近接が判定される。また、対象物近傍の検出点の加重平均を行う等により、検出点からの距離が算出される。

　図６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を備える。

　タッチパネル操作領域６０の上方の筐体１０１に、角孔１０１Ａが形成されている。液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等の画像が、表示装置１０２に表示される。表示装置１０２は、タッチパネル１００の下面に配置されている。

　タッチパネル１００の第一配線３２Ａ～３２Ｅや、第二配線４２Ａ～４２Ｄや、表示装置１０２が、コネクタやリード線（図示せず）等を介して、入力装置１１０の電子回路（図示せず）に接続されている。

　第一電極３１Ａ～３１Ｅと第二電極４１Ａ～４１Ｄとの間の静電容量の変化を電子回路が検出して、指等の対象物のタッチパネル１００への接近或いは接触が判定される。そして、対象物の接近或いは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。

　図７は、本実施の形態における他のタッチパネル１２０の上面図である。図７に示すように、第一電極１３１Ａ～１３１Ｅと第二電極１４１Ａ～１４１Ｄを同じ基板上に配置し、第一電極１３１Ａ～１３１Ｅの重なる部分に絶縁体１３２によるブリッジ部１３３を設けてもよい。すなわち、絶縁体１３２が、第一電極１３１Ａ～１３１Ｅと第二電極１４１Ａ～１４１Ｄとが交差する箇所に形成されていてもよい。この構成によれば、基板が一枚減るため、さらに薄型のタッチパネルが得られる。

　図８は、本実施の形態におけるさらに他のタッチパネル１３０の分解斜視図である。図８に示すように、第一電極３１Ａ～３１Ｅの間に、複数のダミー電極１５１が配置されていてもよい。ダミー電極１５１は、エッチング等で、第一電極３１Ａ～３１Ｅと同時に形成してもよい。

　また、第二電極４１Ａ～４１Ｄの間に、複数のダミー電極１５２が配置されていてもよい。ダミー電極１５２は、エッチング等で、第二電極４１Ａ～４１Ｄと同時に形成してもよい。このような工法により、ダミー電極１５１、１５２が簡便に形成できる。

　ダミー電極１５１、１５２を配置することで、第一電極３１Ａ～３１Ｅ及び第二電極４１Ａ～４１Ｄを視認し難くできる。なお、ダミー電極１５１、１５２の両方を必ずしも備える必要はなく、第一基板３３、第二基板４３の少なくとも一方にダミー電極を備えればよい。また、図８に示すように、ダミー電極１５２は、隣接する狭幅部５１の間に形成してもよい。さらに、本実施の形態では、ダミー電極１５１、１５２を長方形としたが、ダミー電極１５１、１５２の形状は長方形に限らず、他の形状でもよい。

　このように本実施のタッチパネル１００、１２０、１３０は、平行に配置された複数の第一電極３１Ａ～３１Ｅと、第一電極３１Ａ～３１Ｅと直交して配置された複数の第二電極４１Ａ～４１Ｄとを備えている。そして、それぞれの第二電極４１Ａ～４１Ｄは狭幅部５１と、狭幅部５１より幅が広い広幅部５２が、交互に配置されて構成されている。第一電極３１Ａ～３１Ｅは、狭幅部５１で第二電極４１Ａ～４１Ｄと上面視で交差している。第一電極３１Ａ～３１Ｅと第二電極４１Ａ～４１Ｄが交差した箇所が検出点となる。この構成により、第二電極４１Ａ～４１Ｄから送出された電界が第一電極３１Ａ～３１Ｅで吸収されることが抑制される。その結果、薄型で検出精度の高いタッチパネルが得られる。

　いいかえれば、第一電極３１Ａ～３１Ｅと重なる部分の第二電極４１Ａ～４１Ｄの幅を、第一電極３１Ａ～３１Ｅと重ならない部分よりも細くする。これにより、薄型で、検出精度の高いタッチパネルが得られる。

　本開示によるタッチパネルは、薄型で、高い検出精度を有す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　第一基板層
　２３　第二基板層
　３１Ａ～３１Ｅ，１３１Ａ～１３１Ｅ　第一電極
　３２Ａ～３２Ｅ　第一配線
　３３　第一基板
　４１Ａ～４１Ｄ，１４１Ａ～１４１Ｄ　第二電極
　４２Ａ～４２Ｄ　第二配線
　４３　第二基板
　５１　狭幅部
　５２　広幅部
　６０　タッチパネル操作領域
　１００，１２０，１３０　タッチパネル
　１０１　筐体
　１０１Ａ　角孔
　１０２　表示装置
　１１０　入力装置
　１３２　絶縁体
　１３３　ブリッジ部
　１５１，１５２　ダミー電極
　Ｄ１　第一の方向
　Ｄ２　第二の方向

Claims

平行に配置された複数の第一電極と、
前記複数の第一電極に対して所定の角度をなして配置された複数の第二電極と、
を備え、
前記複数の第二電極の各々は、狭幅部と、前記狭幅部より幅が広く、前記狭幅部と交互に配置された広幅部とを有し、
上面視で、前記複数の第一電極の各々は、前記複数の第二電極と、前記狭幅部で交差している
タッチパネル。
前記複数の第一電極が配置される第一基板と、前記複数の第二電極が配置される第二基板とをさらに備えた
請求項１記載のタッチパネル。
前記複数の第一電極の間にダミー電極をさらに備えた
請求項１記載のタッチパネル。
前記複数の第二電極の間にダミー電極をさらに備えた
請求項１記載のタッチパネル。
前記ダミー電極は、隣接する前記狭幅部の間に形成されている
請求項４記載のタッチパネル。
前記第一電極と前記第二電極とが交差する箇所に、絶縁体をさらに備えた
請求項１記載のタッチパネル。
前記第一電極の幅のばらつきは、±３０％以内である
請求項１記載のタッチパネル。
前記所定の角度は９０度である
請求項１記載のタッチパネル。