WO2015056484A1 - タッチパネル - Google Patents

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WO2015056484A1
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杉田 靖博
小川 裕之
憲史 多田
裕一 神林
山岸 慎治
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シャープ株式会社
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Definitions

  • Patent Document 1 since it has a simple structure as compared with a touch panel having two conductive layers (a conductive layer including a detection electrode and a conductive layer including a drive electrode) arranged one above the other through an insulating layer. There is an advantage that it is easy to manufacture.
  • a transmission signal supplied to the two or more lead wires electrically connected to each of the plurality of drive electrodes is in a high state at the same time for a plurality of times.
  • the plurality of drive electrodes 14D have a plurality of drive unit electrodes 14Da and 14Db.
  • the drive unit electrode 14Da is, for example, square and is arranged so that the diagonal direction is parallel to the second direction.
  • the two drive unit electrodes 14Db disposed at positions closest to the two sides extending in the direction intersecting the second direction are right triangles obtained by cutting a square.
  • Drive unit electrodes 14Da and 14Db constituting one drive electrode 14D extending in the second direction are electrically connected to each other.
  • a sensor unit cell (hereinafter referred to as “sensor portion”) 10S is formed between the end portion and the drive unit electrode 14Db.
  • the plurality of sensor units 10S are arranged in a matrix, and the plurality of sensor units 10S arranged in a matrix define a sensor array region 10A. The touch position can be detected from the capacitance of the sensor units 10S arranged in a matrix.
  • the detection unit electrode 12Sa and the drive unit electrode 14Da are, for example, mesh electrodes formed of metal, and can transmit, for example, 80% or more, preferably 90% or more of light from the display panel.
  • the size of the outer shape of the detection unit electrode 12Sa and the drive unit electrode 14Da is, for example, about 4 mm to 6 mm (for example, 4 mm), and the size of the sensor region 10S is approximately 4 mm ⁇ 4 mm.
  • the mesh electrode is formed of, for example, a thin line (for example, 5 ⁇ m) having a width of about 3 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • FIG. 6 (e) when a configuration in which six extraction wirings DL1 to DL6 are arranged between two adjacent detection electrodes 12S is adopted, different driving is performed as shown in FIG. 7 (b).
  • the transmission signals supplied to the six lead lines DL1 to DL6 connected to the electrode 14D are in a high state at different times. That is, when one of the six lead lines DL1 to DL6 is in the high state, the other five lines are in the low state, so that the detection electrode 12S adjacent to the six lead lines DL1 to DL6 is connected to the detection electrode 12S.
  • the resulting noise due to capacitive coupling is reduced.
  • FIG. 7 (b) different driving is performed as shown in FIG. 7 (b).
  • the width of the electrode and the width of the thin line are appropriately adjusted according to each of the detection electrode 12S, the drive electrode 14D, the detection wiring 12St, and the lead-out wiring 12Dt.
  • each lead wire 12Dt is electrically independent. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 10D to 10G, it may be divided into the required number.
  • the above embodiment and the structure electrically equivalent to the above embodiment can be formed by various laminated structures.
  • specific examples of the laminated structure will be described with reference to FIGS.
  • connection relationship between the lead-out wiring 12Dt and the drive electrode 14D is not limited to the above example, and can be variously modified.
  • the electrode and wiring can be selected as appropriate in consideration of CR and / or reduction of CR variation.

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Abstract

 本発明による実施形態のタッチパネルは、透明基板(101)と、透明基板に支持された、第1の方向に延びる複数の検出電極(12S)を含む第1導電層(12)と、複数の検出電極と絶縁された、第1の方向と交差する第2の方向に延びる複数の駆動電極(14D)を含む第2導電層(14)とを有し、複数の検出電極および複数の駆動電極が、マトリクス状に配列された複数のセンサ部(10S)で構成されるセンサアレイ領域(10A)を画定し、第1導電層は、センサアレイ領域内において第1の方向にほぼ平行に延びる複数の引出し配線(12Dt)をさらに含み、複数の駆動電極のそれぞれは、複数の引出し配線の少なくとも1つと接続されており、複数の検出電極の端子および複数の引出し配線の端子はいずれも透明基板の第2の方向にほぼ平行に延びる同一の辺の近傍に設けられている。

Description

タッチパネル
 本発明は、タッチパネルに関し、特に静電容量方式のタッチパネルに関する。
 近年、タッチパネルは、スマートフォン、タブレット型携帯端末等に広く利用されている。タッチパネルには、抵抗膜式、静電容量式、光学式など、種々の方式のものが知られている。これらの内、多点タッチに対応することが可能で、精度の高いタッチ位置検出が可能な、投影型静電容量方式のタッチパネルの利用が広がっている。以下では、表示パネルとしてTFT型液晶表示パネル(以下、TFT型LCDという。)に組み合わされたタッチパネルについて説明する。もちろん、表示パネルはTFT型LCDに限られず、有機EL表示パネルや、電気泳動表示パネルなど、種々の表示パネルが用いられる。
 タッチパネルには、外付け型(観察者側に配置された偏光板(前面偏光板という)のさらに観察者側にタッチパネルを配置したもの)と、オンセル型およびインセル型とがある。ここでは、オンセル型およびインセル型をまとめて、内蔵型と呼ぶことにする。ここで、セルは表示セルを指し、例えば、液晶表示セルは、液晶層を間に介して互いに対向する一対の基板(例えばTFT基板と対向基板)を含み、偏光板を含まない。オンセル型は、偏光板と液晶表示セルの対向基板との間にタッチパネル機能を担う層を有するものをいい、インセル型は、液晶表示セルの対向基板の液晶層側またはTFT基板にタッチパネル機能を担う層を有するものをいう。内蔵型タッチパネルは、外付け型タッチパネルに比べて、デバイス(TFT型LCDとタッチパネルとを含む)全体の薄型化、軽量化、狭額縁化に有利であり、また、透過率を高められるという利点を有している。
 特許文献1は、インセル型の静電容量式タッチパネルを開示している。特許文献1に記載のタッチパネルは、1つのパターニングされた導電層に、複数の検出電極(「受信電極」ともいう。)と複数の駆動電極(「送信電極」ともいう。)とが形成されている。検出電極および駆動電極の一方はY方向に延び、他方はX方向に延び、その近接部分に形成される静電容量部がセンサ部(特許文献1の「静電容量感知ユニット5」)を構成する。
 特許文献1によると、絶縁層を介して上下に配置された2つの導電層(検出電極を含む導電層および駆動電極を含む導電層)を有するタッチパネルに比べ、単純な構造を有しているので、製造しやすいという利点がある。
特開2010-198615号公報
 しかしながら、特許文献1のタッチパネルには、以下の問題がある。
 特許文献1の図1に示されているように、配線(センスラインおよびドライブライン)の端子を一辺に取り出すためには、当該一辺と交差する方向に延びる他の辺(後に示す図2参照)に沿って配線を引き回す必要が生じる。そうすると、複数のセンサ部が配列された領域(「センサアレイ領域」または「活性領域」ということがある。)の周辺に、タッチパネルとして機能しない領域(「不感領域」ということにする。)が形成される。従って、額縁領域が狭いTFT型LCDを効果的に利用することができないという問題がある。
 また、特許文献1のタッチパネルでは、検出電極と駆動電極とが1つの導電層に形成されているので、検出電極および駆動電極を周辺領域に取り出すための配線(センスラインおよびドライブライン)を互いに重ならないように配置する必要がある。そのため、特許文献1のタッチパネルは、配線の本数が多く、配線の抵抗および寄生容量(「CR」と略すことがある。「CR」は容量と抵抗との積を意味する。)および/またはそのばらつきが大きいという問題があり、高性能化または大型化が困難である。
 本発明は、上記課題の少なくとも1つを解決するためになされたものであり、センサアレイ領域の上下、左右4つの周辺領域の内、配線の端子を取り出す1つの周辺領域を除く他の3つの周辺領域の幅を十分に小さくできる、あるいは、電極・配線のCRおよび/またはCRのばらつきを低減することができる、タッチパネルを提供することを目的とする。
 本発明による実施形態のタッチパネルは、透明基板と、前記透明基板に支持された、第1の方向に延びる複数の検出電極を含む第1導電層と、前記複数の検出電極と絶縁された、前記第1の方向と交差する第2の方向に延びる複数の駆動電極を含む第2導電層とを有し、前記複数の検出電極および前記複数の駆動電極が、マトリクス状に配列された複数のセンサ部で構成されるセンサアレイ領域を画定し、前記第1導電層は、前記センサアレイ領域内において前記第1の方向にほぼ平行に延びる複数の引出し配線をさらに含み、前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の引出し配線の少なくとも1つと接続されており、前記複数の検出電極の端子および前記複数の引出し配線の端子はいずれも前記透明基板の前記第2の方向にほぼ平行に延びる同一の辺の近傍に設けられている。
 ある実施形態において、前記第1導電層と前記第2導電層との間に形成された層間絶縁層をさらに有する。
 ある実施形態において、前記第1導電層と前記層間絶縁層との間に形成された透明導電層をさらに有する。
 ある実施形態において、前記第2導電層と前記層間絶縁層との間に形成された透明導電層をさらに有する。
 ある実施形態において、前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた、導電領域および非導電領域を有する高分子層をさらに有し、前記高分子層は、前記複数の検出電極とは前記非導電領域で接触し、前記複数の駆動電極とは前記導電領域で接触している。
 ある実施形態において、前記第2導電層上に形成された絶縁層をさらに有する。
 ある実施形態において、前記複数の駆動電極は、前記複数の引出し配線と2つのセンサ部で電気的に接続されている駆動電極を含む。
 ある実施形態において、前記2つのセンサ部の間の距離を二等分する位置は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さを概ね二等分する位置であり、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における中心と前記2つのセンサ部との間の距離は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さの約3分の1に等しい。
 ある実施形態において、前記複数の駆動電極は、前記複数の引出し配線と唯一のセンサ部で電気的に接続されている駆動電極を含み、前記唯一のセンサ部の位置は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さを概ね二等分する位置である。
 ある実施形態において、前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の引出し配線の内の2以上の引出し配線と電気的に接続されている。
 ある実施形態において、前記複数の駆動電極のそれぞれに電気的に接続された前記2以上の引出し配線に供給される送信信号は異なる時刻にハイ状態となる。
 ある実施形態において、前記複数の駆動電極のそれぞれに電気的に接続された前記2以上の引出し配線に供給される送信信号は、複数回にわたって同じ時刻にハイ状態となる。
 ある実施形態において、前記透明基板の前記第1の方向に平行な端辺まで、前記複数の駆動電極が配置されている。
 ある実施形態において、TFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられた表示媒体層とを備える表示セルをさらに有し、前記透明基板は、前記対向基板を兼ねる。
 ある実施形態において、TFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられた表示媒体層とを備える表示セルをさらに有し、前記透明基板が有する前記第2導電層が、前記対向基板の前記表示媒体層とは反対側に配置されている。
 ある実施形態において、前記対向基板は、前記表示媒体層に電圧を印加するための対向電極をさらに有する。
 本発明によると、センサ領域の上下、左右4つの周辺領域の内、配線の端子を取り出す1つの周辺領域を除く他の3つの周辺領域の幅を十分に小さくできる、あるいは、電極・配線のCRおよび/またはCRのばらつきを低減することができる、タッチパネルおよびその駆動方法が提供される。
本発明による実施形態のタッチパネル100を示す模式図である。 比較例のタッチパネル90を示す模式図である。 (a)は、タッチパネル100における駆動電極14D、コンタクト部12Dc、および引出し配線12Dtを模式的に示す図であり、(b)は、タッチパネル90における駆動電極94Dおよび引出し配線94Dtを模式的に示す図である。 タッチパネル100における引出し配線12Dtの接続形態の例を示す図である。 対角が8.8インチのタッチパネルにおける各駆動電極14DのCR時定数をシミュレーションで求めた結果を示す図である。 (a)~(e)は、駆動電極14Dと引出し配線12Dtとの接続形態のバリエーションを示す図である。 (a)および(b)は、駆動電極14Dと引出し配線12Dtとの接続形態と、対応する送信信号(逐次駆動)を模式的に示す図である。 (a)および(b)は、駆動電極14Dと引出し配線12Dtとの接続形態と、対応する送信信号(並列駆動)を模式的に示す図である。 (a)および(b)は、透明基板の左側端辺(第1方向に平行)の近傍の構造を示す模式図である。 (a)~(g)は、検出電極12S、駆動電極14D、検出配線12Stおよび引出し配線12Dtのパターンを模式的に示す図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100aにおける検出電極12S、駆動電極14Dおよび引出し配線12Dtのパターンの一例を示す図である。 (a)~(c)は、本発明による実施形態のタッチパネルが有する積層構造の例を示す模式図である。 本発明による実施形態のタッチパネルが有する積層構造の他の例を示す模式図である。 (a)~(d)は、本発明による実施形態のタッチパネルが有する積層構造のさらに他の例を示す模式図である。 (a)および(b)は、本発明による実施形態のタッチパネルが有する積層構造のさらに他の例を示す模式図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Aの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における16B-16B’線に沿った模式的な断面図であり、(c)および(d)は、タッチパネル100Aを改変したタッチパネル100A1および100A2の模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Bの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における17B-17B’線に沿った模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Cの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における18B-18B’線に沿った模式的な断面図であり、(c)は、(a)における18C-18C’線に沿った模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Dの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における19B-19B’線に沿った模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Eの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における20B-20B’線に沿った模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Fの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における21B-21B’線に沿った模式的な断面図であり、(c)は、(a)における21C-21C’線に沿った模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Gの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における22B-22B’線に沿った模式的な断面図であり、(c)は、(a)における22C-22C’線に沿った模式的な断面図である。 (a)は、本発明による実施形態のタッチパネル100Hの模式的な平面図であり、(b)は、(a)における23B-23B’線に沿った模式的な断面図である。 タッチパネル100Hの駆動電極14Dのブリッジ構造を拡大して示す平面図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100Iの模式的な平面図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100Jの模式的な平面図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100Kの模式的な平面図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100Lの模式的な平面図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100Mの端子領域の構成を示す模式的な平面図である。 本発明による実施形態のタッチパネル100Nの端子領域の構成を示す模式的な平面図である。
 以下、図面を参照して、本発明による実施形態のタッチパネルおよびその駆動方法を説明する。以下では、表示パネルとして、TFT型LCDを例示するが、表示パネルはTFT型LCDに限られず、表示媒体層として液晶層以外の表示媒体層を有する、例えば有機EL表示パネルや、電気泳動表示パネルなど、種々の表示パネルが用いられることは言うまでもない。
 本発明による実施形態のタッチパネルを模式的に図1に示す。図1は、本発明による実施形態のタッチパネル100の模式的な平面図である。なお、以下の図面において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、その説明を省略することがある。
 タッチパネル100は、複数の検出電極12Sを含む第1導電層12と、複数の検出電極12Sと絶縁された複数の駆動電極14Dを含む第2導電層14とを有している。複数の検出電極12Sは第1の方向に延び、複数の駆動電極14Dは、第1の方向と交差する第2の方向に延びている。第1導電層12および第2導電層14は、透明基板(不図示)に支持されている。
 ここで、複数の検出電極12Sは、複数の検出単位電極12Saおよび12Sbを有している。検出単位電極12Saは例えば正方形で、対角線方向が第1方向に平行になるように配置されている。第1方向に交差する方向に延びる2つの辺に最も近い位置に配置されている2つの検出単位電極12Sbは、正方形を切断した直角三角形である。第1方向に延びる1つの検出電極12Sを構成する検出単位電極12Saおよび12Sbは、互いに電気的に接続されている。
 複数の駆動電極14Dは、複数の駆動単位電極14Daおよび14Dbを有している。駆動単位電極14Daは例えば正方形で、対角線方向が第2方向に平行になるように配置されている。第2方向に交差する方向に延びる2つの辺に最も近い位置に配置されている2つの駆動単位電極14Dbは、正方形を切断した直角三角形である。第2方向に延びる1つの駆動電極14Dを構成する駆動単位電極14Daおよび14Dbは、互いに電気的に接続されている。
 検出電極12Sと駆動電極14Dとが交差する点を中心に、それに隣接する2つの検出単位電極12Saの半分(端部においては検出単位電極12Sb)と、それに隣接する2つの駆動単位電極14Daの半分(端部においては駆動単位電極14Db)との間にセンサユニットセル(以下、「センサ部」という。)10Sが形成される。複数のセンサ部10Sはマトリクス状に配列されており、マトリクス状に配列された複数のセンサ部10Sがセンサアレイ領域10Aを画定している。マトリクス状に配列されたセンサ部10Sの静電容量からタッチ位置を検出することができる。検出方法としては、多点タッチに対応するためには相互容量方式が好ましいが、自己容量方式でもよい。相互容量方式のタッチパネルの回路構成および駆動方法は例えば、米国特許第6452514号(対応日本出願:特表2003-526831号公報)に記載されているものを採用できる。参考のために、米国特許第6452514号の開示内容の全てを本願明細書に援用する。
 検出単位電極12Saおよび駆動単位電極14Daは、それぞれ、例えば、金属で形成されたメッシュ電極であり、表示パネルからの光の例えば80%以上、好ましくは90%以上を透過することができる。検出単位電極12Saおよび駆動単位電極14Daの外形の大きさは、例えば、約4mm~6mm(例えば4mm)であり、センサ領域10Sの大きさは概ね4mm×4mmである。メッシュ電極は、例えば、幅が約3μm~50μmの細線(例えば5μm)で形成されている。細線の幅が小さくなる、細線が長くなる、および/または、細線が形成する網目の密度が低くなると電気抵抗が大きくなるので、必要に応じてメッシュ電極に透明導電層を重ねてもよい。また、検出単位電極12Saおよび駆動単位電極14Daは、メッシュ電極に限られず、公知の種々のパターンの電極が用いられる。
 第1方向に延びる複数の検出電極12Sのそれぞれは、第1方向にほぼ平行に延びる検出配線12Stによって、センサアレイ領域10Aの下側の辺の近傍に設けられた検出電極端子(不図示)に接続される。検出配線12Stは、例えば、検出電極12Sを構成する複数の細線の一部を延長することによって形成される。従って、検出電極12Sおよび検出配線12Stは、同一の導電層から形成されている。
 第2方向に延びる複数の駆動電極14Dのそれぞれは、センサアレイ領域10A内において第1の方向にほぼ平行に延びる複数の引出し配線12Dtの少なくとも1つとコンタクト部12Dcにおいて接続されており、引出し配線12Dtによって、センサアレイ領域10Aの下側の辺の近傍に設けられた駆動電極端子(不図示)に接続される。なお、引出し配線12Dtは、検出電極12Sおよび検出配線12Stと同じ導電層から形成され得る。検出配線12Stおよび引出し配線12Dtの幅は、それぞれ独立に、例えば、0.2mm~1.0mmである。なお、検出配線12Stおよび引出し配線12Dtの少なくとも一方を、表示セルのブラックマトリクスの遮光部と重なるように配置することによって、透過率の低下を抑制することができる。逆に言うと、ブラックマトリクスの遮光部と重なる領域に形成される限り、配線12St、12Dtの幅やコンタクト部12Dcの大きさは、大きくてもよい。
 このように、タッチパネル100においては、検出電極12Sおよび駆動電極14Dのいずれの端子もセンサアレイ領域10Aの下側の辺(第2の方向にほぼ平行に延びる辺の内の一方)の近傍に設けられ、かつ、駆動電極14Dとその端子部とを接続する引出し配線12Dtが、センサアレイ領域10Aの左右の領域を通ることがない。従って、センサアレイ領域10Aの上下、左右の4つの周辺領域の内、配線の端子を取り出す1つの周辺領域を除く他の3つの周辺領域の幅を十分に小さくできる。また、引出し配線12Dtがセンサアレイ領域10A内のコンタクト部12Dcから直線的にセンサアレイ領域10Aの外まで延びているので、引出し配線12Dtの長さも小さいので、引出し配線12DtのCRも小さい。
 図2に示す比較例のタッチパネル90は、複数の検出電極92Sを含む第1導電層92と、複数の検出電極92Sと絶縁された複数の駆動電極94Dを含む第2導電層94とを有している。複数の検出電極92Sは第1の方向に延び、複数の駆動電極94Dは、第1の方向と交差する第2の方向に延びている。
 検出電極92Sと駆動電極94Dとが交差する点を中心にセンサ部90Sが形成されている。複数のセンサ部90Sはマトリクス状に配列されており、マトリクス状に配列された複数のセンサ部90Sがセンサアレイ領域90Aを画定している。
 第1方向に延びる複数の検出電極92Sのそれぞれは、第1方向にほぼ平行に延びる検出配線92Stによって、センサアレイ領域90Aの下側の辺の近傍に設けられた検出電極端子に接続される。一方、第2方向に延びる複数の駆動電極94Dのそれぞれは、センサアレイ領域90Aの左右の外側の領域に配置された引出し配線94Dtを介して、センサアレイ領域90Aの下側の辺の近傍に設けられた駆動電極端子に接続される。従って、特許文献1に記載のタッチパネルと同様に、センサアレイ領域90Aの周辺に不感領域が形成される。さらに、引出し配線94Dtの長さが、駆動電極94Dの位置によって異なるので、センサアレイ領域90Aの下側の辺から距離が大きい駆動電極94Dに接続された引出し配線94DtのCRが大きくなるという問題がある。
 この比較例のタッチパネル90と比較すると、図1に示したタッチパネル100においては、センサアレイ領域10Aの左右に不感領域が形成されない、または不感領域を小さくできることがわかる。また、タッチパネル100においては、引出し配線12Dtがセンサアレイ領域10A内に設けられているので、充電する駆動電極14Dの長さも小さいので、引出し配線12Dtと駆動電極14DのCRも小さい。
 さらに、タッチパネル100においては、引出し配線12DtによるCRのばらつきを抑制することができる。このことを図3を参照して説明する。図3(a)は、タッチパネル100における駆動電極14D(長さL)と、コンタクト部12Dcと、引出し配線12Dtとを模式的に示している。この駆動電極14Dは、例えば、図1中の最も上側に位置する駆動電極14Dであり得る。一方、図3(b)は、タッチパネル90における駆動電極94D(長さL)と、引出し配線94Dtとを模式的に示している。
 図3(a)に示すように、タッチパネル100においては、必要に応じて、1つの駆動電極14Dに異なる位置(センサ部10S、または駆動単位電極14Da、14Db)に2以上のコンタクト部12Dcを設け、2以上の引出し配線12Dtを設けることによって、駆動電極14Dに接続される引出し配線12DtのトータルのCRを、他の駆動電極14Dに接続される引出し配線12DtのトータルのCRと整合させることができる。図3(a)に示す例では、2つのコンタクト部12Dcの間の距離を二等分する位置は、駆動電極14Dの第2の方向における長さLを概ね二等分する位置であり、駆動電極14Dの第2方向における中心と2つのコンタクト部12Dcとの間の距離は、駆動電極14Dの第2の方向における長さの約3分の1(L/3)に等しい。
 比較例のタッチパネル90においては、図3(b)に示すように、1つの駆動電極94Dの端部に1本の引出し配線94Dtが接続されるので、引出し配線94Dtの長さに応じて、引出し配線94DtのCRが異なる。
 タッチパネル100における引出し配線12Dtの接続形態の例を図4に示す。図4は、タッチパネル100における駆動電極14Dの番号と引出し配線12Dtの番号とで形成されるマトリクス(表)において、コンタクト部12Dcが形成される位置を「○」で示している。図4に示すマトリクスは、図1に示したタッチパネル100のセンサアレイ領域10Aに対応付けられる。駆動電極14DのNo.1は、図1における最上行の駆動電極14Dに対応し、駆動電極14DのNo.18は、図1における最下行の駆動電極14Dに対応し、引出し配線12DtのNo.1は、図1における最左列の引出し配線12Dtに対応し、引出し配線12DtのNo.31は、図1における最右列の引出し配線12Dtに対応する。
 図4に示すように、端子を形成する辺に近い側の駆動電極14D(No.14~18)は、唯一のコンタクト部12Dcで引出し配線12Dtに電気的に接続されており、これらよりも遠い駆動電極14D(No.1~13)は、それぞれ2つのコンタクト部12Dcで引出し配線12Dtに電気的に接続されている。唯一のコンタクト部12Dcは、駆動電極14Dの第2の方向における長さLを概ね二等分する位置に設けられている。2つのコンタクト部12Dcは、コンタクト部12Dcから、充電する駆動電極14Dの最も長い長さがL/3となるように配置されている。このように引出し配線12Dtを接続し、また必要に応じて、センサアレイ領域10Aの下側での引き回す長さを調整することによって、引出し配線12DtによるCRのばらつきを抑制することができる。
 具体的な例を図5を参照して説明する。図5は、対角が8.8インチのタッチパネルにおける各駆動電極14DのCR時定数(目的の電位の99.9%まで充電する時間)をシミュレーションで求めた結果を示す。
 駆動電極14Dの番号は図4に示した駆動電極14Dの番号に対応する。図5中の「94Dt」は、図2に示した比較例のタッチパネル90における接続形態を採用した場合の結果を示し、「12Dt(3SLs)」および「12Dt(9SLs)」は、図4に示した接続形態を採用した場合の結果を示している。3SLsおよび9SLsは、それぞれ、1本の引出し配線12Dtを構成する細線(幅5μm)の数が3本および9本であることを示しており、それぞれ引出し配線12Dtの幅が15μm、45μmに対応する。
 図5の94Dtの結果からわかるように、CR時定数は約15μsec以上の大きい値を有している。また、端子に最も近い(最も短い引出し配線94Dtに接続される)駆動電極94DのCR時定数が最も小さく(約15μsec)、端子から最も遠い(最も長い引出し配線94Dtに接続される)駆動電極94DのCR時定数が最も大きい(約38μsec)。このように、比較例のタッチパネルでは、CR時定数のばらつきも大きい。これに対し、図5の12Dtの結果からわかるように、図4に示した接続形態を採用すると、駆動電極14DのCR時定数を小さくできるとともに、CR時定数のばらつきをも小さくすることができる。従って、比較例のタッチパネル90に比べて、本発明の実施形態によるタッチパネル100は、高い性能を有し、精度の高いタッチ位置検出が可能、および/または、大型化が容易であるという利点を有する。
 図4を参照して、駆動電極14Dの内の一部について、駆動電極14Dの2つの異なる位置(センサ部)にコンタクト部12Dcを設け、2本の引出し配線12Dtを接続する構成を説明したが、駆動電極14Dと引出し配線12Dtとの接続形態はこれに限られず、種々に変形され得る。このことを図6(a)~(e)および図7(a)および(b)を参照して説明する。
 図6(a)に模式的に示すように、引出し配線12Dtは隣接する2本の検出電極12Sの間に配置される。ここでは、駆動電極14Dの図示を省略し、引出し配線12Dtと検出電極12Sとの配置関係に注目する。
 引出し配線12Dtを介して駆動電極14Dに供給される送信信号は、引出し配線12Dtに隣接する検出電極12Sに、ノイズを誘起することになる。このノイズは、引出し配線12Dtと検出電極12Sとのカップリング容量値に概ね比例する。すなわち、図6(b)に示すように、隣接する2本の検出電極12Sの間に形成された引出し配線12Dtが唯一の駆動電極14Dに接続されている場合(「DL1」は、第1の駆動電極に接続されていることを示す。)よりも、図6(c)に示すように、2つの異なる駆動電極に接続されている場合(第1の駆動電極に接続されたDL1と、第2の駆動電極に接続されたDL2とを有する場合)の方が、各々の引出し配線12Dtと検出電極12Sとのカップリング容量値が小さくなるため、ノイズを小さくできる。さらに、図6(d)に示すように、3つの異なる駆動電極に接続される場合や、図6(e)に示すように、6本の異なる駆動電極に接続される場合の方が、さらにノイズを小さくできる。この場合、隣接する2本の検出電極12Sの間に設けられる引出し配線12Dtは互いに電気的に独立な2以上の引出し配線12Dtを含んでいる。
 例えば、図6(e)には、隣接する2つの検出電極12Sの間に、第1の駆動電極に接続された引出し配線DL1、第2の駆動電極に接続された引出し配線DL2、第3の駆動電極に接続された引出し配線DL3、第4の駆動電極に接続された引出し配線DL4、第5の駆動電極に接続された引出し配線DL5、第6の駆動電極に接続された引出し配線DL6が設けられている例が示されている。隣接する検出電極12Sの間に配置される6本の引出し配線DL1~DL6は、例えば、後の図27に示すように、4つの異なる位置(隣接する検出電極12S間)に設けられ、複数の異なる位置(センサ部10S、または駆動単位電極14Da、14Db)において、複数の対応する駆動電極14Dにコンタクト部12Dcで接続されている。例えば、図27に示す例においては、第1の駆動電極14Dは、4つの異なる位置において、4つの引出し配線DL1にコンタクト部12Dcを介して接続されている。
 もちろん、6本の引出し配線DL1~DL6の組を6つの異なる位置に設け、第1の駆動電極14Dが、6つの異なる位置において、6つの引出し配線DL1に接続されるように構成してもよい。隣接する検出電極12Sの間に配置される引出し配線の数および組み合わせ方は、上記の例に限られず、上述したように、各駆動電極について、CR時定数を小さくするとともに、CR時定数のばらつきをも小さくするように、種々設計され得る。
 複数の駆動電極14Dに供給される送信信号は、例えば、マトリクス状に配列されたセンサ部10Sを1行ずつ(1つの駆動電極14Dごとに)選択するように供給される。このような駆動方法は逐次駆動法(または順次駆動法)と呼ばれる。逐次駆動法では、例えば、第1の駆動電極14Dに、1か所(1つのセンサ部10S)に接続された引出し配線DL1から供給される送信信号は、図7(a)に模式的に示すように、センサアレイ領域10Aの全体を走査する期間に1回だけハイ状態(電圧の絶対値が大きい状態)となる。なお、ここでは簡単のために、各行に1つのパルスを示したが、各行に複数のパルスが印加されるようにしてもよい。
 図6(e)に示したように、隣接する2本の検出電極12Sの間に6本の引出し配線DL1~DL6を配置した構成を採用すると、図7(b)に示すように、異なる駆動電極14Dに接続された6本の引出し配線DL1~DL6に供給される送信信号が、異なる時刻にハイ状態となる。すなわち、6本の引出し配線DL1~DL6の内の1本がハイ状態とされたとき、他の5本はロー状態にあるので、これら6本の引出し配線DL1~DL6に隣接する検出電極12Sに生じる、容量カップリングに起因するノイズは小さくなる。6本の引出し配線DL1~DL6がそれぞれ1本の細線で構成されている図7(b)の場合に検出電極12Sに生じるノイズは、6本の細線で1本の引出し配線DL1を構成した図7(a)の場合に比べて概ね1/6になる。このように、本発明の実施形態によると、CR時定数を小さくするとともに、CR時定数のばらつきをも小さくすることができ、さらには、ノイズを低減させることもできる。
 図7(a)および(b)を参照して説明した逐次駆動法では、センサアレイ領域10A全体を走査する間に、駆動電極14Dに供給される送信信号が各駆動電極14Dに対して1回だけハイ状態(電圧の絶対値が大きい状態)となる例を示したが、検出方法はこれに限られない。
 例えば、図8(a)および(b)に示すにように、それぞれ互いに異なる駆動電極14Dに接続された6本の引出し配線DL1~DL6に供給される送信信号は、複数回(例えば4回)にわたって同じ時刻にハイ状態となる。このような駆動方法は、並列駆動法と呼ばれ、例えば、本出願人による特開2012-118957号公報に開示されている。参考のために、特開2012-118957号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。並列駆動法においても、図7(a)および(b)を参照して説明したのと同じ理由から、図8(a)に示すように6本の細線で1本の引出し配線DL1を構成した場合よりも、図8(b)に示すように6本の引出し配線DL1~DL6がそれぞれ1本の細線で構成されている方が、検出電極12Sに生じるノイズは小さくなる。さらに、並列駆動法では、図8(b)に示すように、複数回にわたるハイ状態を正極性および負極性のパルスによって形成することがきる。正極性および負極性のパルスを6本の引出し配線DL1~DL6に供給することによって、容量カップリングを介して発生するノイズ同士をキャンセルことができ、これら6本の引出し配線DL1~DL6に隣接する検出電極12Sに発生するノイズをさらに低減させることができる。
 図1に示したタッチパネル100においては、上述したように、検出電極12Sおよび駆動電極14Dのいずれの端子もセンサアレイ領域10Aの下側の辺の近傍に設けられ、かつ、駆動電極14Dとその端子部とを接続する引出し配線12Dtが、センサアレイ領域10Aの左右の領域を通ることがない。従って、図9(a)に示すように、透明基板101の左側端辺(第1方向に平行)まで、駆動電極14Dを配置することができる。典型的には、透明基板101の左側端辺とほぼ一致するように、駆動電極14の左側端辺を配置することができる。もちろん、透明基板101の右側端辺とほぼ一致するように、駆動電極14の右側端辺を配置することができる。
 一方、比較例のタッチパネル90においては、図9(b)に示すように、駆動電極94Dの左側端辺と透明基板91の左側端辺との間には、引出し配線94Dtを配置するための領域が必要である。
 図9(a)と図9(b)とを比較すると明らかなように、タッチパネル100の構成を採用すると、タッチパネル100を透明基板101の左右の端辺の極近傍に配置することができるので、左右の端辺付近に不感領域が形成されることがなく、額縁領域が狭い表示パネル(例えばTFT型LCD表示パネル)に好適に適用され得る。
 次に、図10を参照して、検出電極12S、駆動電極14D、検出配線12Stおよび引出し配線12Dtのパターンについて説明する。投影型静電容量方式のタッチパネルにおけるこれらの電極のパターンが知られており、本発明の実施形態のタッチパネル100にも種々の電極パターンを適用することができる。
 図10(a)に示す複数の直線的に延びる細線や、図10(b)に示すように複数の屈曲した細線、あるいは、図10(c)に示す分岐を有する複数の直線状に延びる細線を用いて、上記電極を構成することができる。さらに、図10(d)~(g)に示す種々のパターンのメッシュ状の電極を用いることもできる。図10(d)に示す長方形のメッシュ状の電極、図10(e)に示すひし形のメッシュ状の電極、図10(f)に示す五角形を細密充填したメッシュ状の電極、あるいは、図10(g)に示す六角形を細密充填したメッシュ状の電極を用いることができる。また、これらを適宜組み合わせることもできる。
 なお、検出電極12S、駆動電極14D、検出配線12Stおよび引出し配線12Dtのそれぞれに応じて、電極の幅や細線の幅は適宜調整される。例えば、図6(c)から(e)に示したように、隣接する2本の検出電極12Sの間に2以上の引出し配線12Dtを設ける場合には、個々の引出し配線12Dtが電気的に独立している必要があるので、図10(d)~(g)に示す形態において、必要な本数に分割すればよい。
 図11に、本発明による実施形態の他のタッチパネル100aにおける検出電極12S、駆動電極14Dおよび引出し配線12Dtのパターンの一例を示す。検出電極12Sは、各列において、細線によって互いに接続されており、駆動電極14Dは、各行において、細線によって互いに接続されている。検出電極12Sと駆動電極14Dとが交差する点を中心にセンサ部10Sが形成されている。また、引出し配線12Dtは、互いに電気的に独立な2本の配線であってもよいし、互いに電気的に接続されていてもよい。互いに独立な配線の場合には、互いに異なる駆動電極14Dに電気的に接続され得る。
 上記の実施形態および上記の実施形態と電気的に等価な構造は、種々の積層構造によって形成され得る。以下、図12~15を参照して、積層構造の具体例を説明する。
 図12(a)に示す積層構造(タイプAと呼ぶことがある。)は、透明基板101と、透明基板101上に形成された第1導電層12と、第1導電層12上に形成された層間絶縁層22と、層間絶縁層22上に形成された第2導電層14と、第2導電層14上に形成された絶縁層24とを有している。積層構造を形成するプロセスにおいては、透明基板101上に、第1導電層12、層間絶縁層22、第2導電層14および絶縁層(絶縁保護層)24がこの順で上に形成されるので、ここでは、透明基板101を基準に「上」と表現する。なお、図12(a)~(c)において、透明基板101を上側に図示しているのは、利用者が指などで接触する側を上にしているからである。
 また、本発明による実施形態のタッチパネルは、外付け型として使用できるだけでなく、内蔵型としても使用できる。例えば、液晶表示セルと一体化して使用する場合、透明基板101を液晶表示セルの対向基板とすることによって内蔵型のタッチパネルが得られる。この場合に、絶縁層24の下側にカバーガラスが配置され、透明基板101が液晶表示セルの対向基板として配置されると、オンセル型となる。一方、絶縁層24の下側に対向基板が配置されず、タッチパネルの透明基板101が液晶表示セルの対向基板を兼ねるように構成すると、インセル型となる。インセル型においては、例えば、絶縁層24の下側にカラーフィルタ層(不図示)が形成される。また、液晶表示セルが、縦電界モード(液晶層の層面に直交する方向の電界を印加するモード、例えば、垂直配向モード(VAモード))やTNモードの場合、絶縁層24の下側(カラーフィルタ層を有する場合にはカラーフィルタ層の下側)に対向電極(共通電極)が形成される(例えば図14参照)。これに対し、横電界モード(例えば、IPSモード、FFSモード)の液晶表示セルにおいては、対向電極は画素電極と同じTFT基板に形成されるので、対向基板に対向電極を形成する必要がない。
 透明基板101は、例えば、ガラス基板などの透明な無機基板や、透明なプラスチック基板である。プラスチック基板は、例えばPETフィルムなどのプラスチックフィルムを含む。図12(a)~(c)では、簡単のために積層構造を模式的に示したが、第1導電層12や第2導電層14は、図1に示したように、それぞれパターニングされており、第1導電膜12は、上述のように、複数の検出電極12Sと引出し配線12Dtを含み、典型的には導電性を有する金属膜(例えば、アルミニウム膜または銅膜で、厚さが0.05μm~0.5μm)から形成される。第2導電層14は複数の駆動電極14Dを含み、典型的には導電性を有する金属膜(例えば、アルミニウム膜または銅膜で、厚さが0.05μm~0.5μm)から形成される。
 検出電極12Sおよび駆動電極14Dは上述したように、いずれも透過率が80%以上あることが好ましく、そのために、細線で構成されることがある。検出電極12Sおよび/または駆動電極14Dを細線のみで構成すると、指でタッチした時の容量値の変化が、膜状の電極に比べて小さくなるので、検出される信号が弱くなることがある。この問題を回避するために、図12(b)に示すように、第1導電層12と接触するように、少なくとも部分的に透明導電層13を形成してもよい(タイプBと呼ぶことがある)。すなわち、第1導電層12と層間絶縁層22との間に形成された透明導電層13をさらに有する積層構造を採用してもよい。あるいは、図12(c)に示すように、第2導電層14と接触するように、少なくとも部分的に透明導電層13を形成してもよい(タイプCと呼ぶことがある)。すなわち、第2導電層14と層間絶縁層22との間に形成された透明導電層13をさらに有する積層構造を採用してもよい。さらに、透明導電層13と第1導電層12との積層順序および透明導電層13と第2導電層14との積層順序は逆であってもよい。タイプBにおける透明導電層13と第1導電層12との積層順序を逆にしたものをタイプB’と呼び、タイプCにおける透明導電層13と第2導電層14との積層順序を逆にしたものをタイプC’と呼ぶことにする。
 透明導電層13は、公知の透明導電材料(例えば、ITOや、インジウム亜鉛酸化物(IZO(登録商標))を用いて形成することができる。これらの膜の厚さは、例えば、0.05μm~0.5μmである。
 図12(a)の層間絶縁層22は、不図示のコンタクトホールを有する。図1に示したコンタクト部12Dcは、層間絶縁層22が有するコンタクトホール内で、駆動電極14Dと引出し配線12Dtとが接続されることによって形成される。層間絶縁層22は、例えば、二酸化ケイ素膜や有機絶縁膜を用いて形成され、厚さは、例えば、0.05μm~5μmである。コンタクトホールは、公知のフォトリソグラフィプロセスによって形成される。
 図13に示すように、導電領域32aおよび非導電領域32bを有する高分子層32を第1導電層12と第2導電層14との間に設けてもよい(タイプDと呼ぶことがある)。図12(a)の層間絶縁層22に代えて高分子層32を形成することによって、コンタクトホールを形成するための工程を省略することができる。高分子層32を形成する材料は、例えば、PEDOT:PSSの水溶液(例えば、「Clevios」(登録商標))を用いることができる。PEDOT:PSSの水溶液(高分子成分の含有率が約0.5質量%)を用いて形成される高分子層32は高い導電性と高い透明性を有しており、光照射によって、導電性を消失する(不活性化される)。例えば、シート抵抗が0.1~100Ω/□の導電領域32aおよびシート抵抗が1MΩ/□以上の非導電領域32bが得られる。従って、図13に示す高分子層32のように、導電領域32aと非導電領域32bとを有する高分子層32は、フォトリソグラフィプロセスで形成され得る。高分子層32の非導電領域32bは、図12(a)における層間絶縁層22として機能し、高分子層32の導電領域32aは、コンタクトホール(またはコンタクト部)として機能する。すなわち、高分子層32は、検出電極12Sとは非導電領域32bで接触し、駆動電極14Dとは導電領域32aで接触している。なお、ここで、図12(a)に示した積層構造(タイプA)において、層間絶縁層22に代えて高分子層32を設けた積層構造を例示したが、図12(b)および図12(c)に示した透明導電層13を有する積層構造(タイプBおよびC)においても、層間絶縁層22に代えて高分子層32を設けてもよいことは言うまでもない。
 図12に示したタイプA~Cおよび図13に示したタイプDの積層構造は、透明基板101を液晶表示セルの対向基板を兼ねるようにすれば、インセル型のタッチパネルを構成することができる。このとき、液晶表示セルは、対向基板が対向電極を有しない横電界モードに限られる。対向基板が対向電極を有する縦電界モードの液晶表示セルを用いてインセル型のタッチパネルを構成するためには、図14(a)~(d)に示すように、タイプA、B、CおよびDの積層構造における絶縁層24の下側に対向電極(透明電極)42を設ければよい。これらをそれぞれタイプA2、B2、C2およびD2と呼ぶ。もちろん、図13を参照して説明したように、タイプBおよびCの積層構造において、層間絶縁層22に代えて高分子層32を設けた構成についても、絶縁層24の下側に対向電極(透明電極)42を設ければよい。なお、絶縁層24は、例えば、二酸化ケイ素膜や有機絶縁膜を用いて形成され、厚さは、例えば、0.05μm~5μmである。
 さらに、縦電界モードの液晶表示セルを用いたタッチパネルは、図15(a)および(b)に示すように、第2導電層14と対向電極(透明電極)42とが直接接触する部分を有するように、すなわち上記の絶縁層24を有しないように構成してもよい。図15(a)に示すように、層間絶縁層22上に形成された第2導電層14の上に対向電極42を形成してもよいし(タイプA3)、図15(b)に示すように、層間絶縁層22上に形成された対向電極42上に第2導電層14を形成してもよい(タイプA4)。このとき、第2導電層14および対向電極42はパターニングされている。パターンの詳細は後述する(図23Aおよび図23Bを参照)。
 次に、図16~図23Bを参照して、本発明の実施形態によるタッチパネルの具体的な構成の例、すなわち、検出電極12S、駆動電極14Dおよび引出し配線12Dtとの配置および接続関係の例を説明する。ここでは、透明導電層13を有する例(タイプBおよびタイプC’)および導電領域32aと非導電領域32bとを備える高分子層32を有する例(タイプD)を説明する。なお、以下の図に示す、検出電極12S、駆動電極14Dおよび引出し配線12Dtの本数は、単なる例であり、例示する本数に限られない。また、検出電極12Sおよび駆動電極14Dは、例えば、細線で構成されたメッシュ構造を有するが、図示を省略する。
 図16(a)および(b)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Aの模式的な構造を示す。図16(a)は、タッチパネル100Aの模式的な平面図であり、図16(b)は、図16(a)における16B-16B’線に沿った模式的な断面図である。図16(c)および(d)は、タッチパネル100Aを改変したタッチパネル100A1および100A2の模式的な断面図であり、図16(b)の断面図に対応する。タッチパネル100A、100A1、100A2は、いずれもタイプBの積層構造を有する。
 図16(a)に模式的に示すように、タッチパネル100Aは、複数の検出電極12Sと、複数の検出電極12Sと交差する方向に延びる複数の駆動電極14Dとを有している。検出電極12Sと駆動電極14Dとが交差する点を中心にセンサ部10Sが形成されている。タッチパネル100Aは、検出電極12Sと平行に延びる複数の引出し配線12Dtをさらに有し、引出し配線12Dtは、コンタクト部12Dcにおいて駆動電極14Dに接続されている。
 図16(b)に示すように、検出電極12Sと引出し配線12Dtは、透明基板(不図示)上に形成された同じ導電膜から形成されている。すなわち、検出電極12Sおよび引出し配線12Dtが第1導電層12(図12(b)参照)を構成している。第1導電層12上に形成された透明導電層13は、検出電極12Sと重なる透明導電部13Sと、検出電極12Sと引出し配線12Dtとの間の領域に形成され、駆動電極14Dに接続された透明導電部13Dとを有している。透明導電部13Dは、透明導電層13上に形成された層間絶縁膜22に形成されたコンタクトホール内で駆動電極14Dと接続され、コンタクト部13Dcを形成している。駆動電極14Dは、絶縁層24で覆われている。このように、透明導電部13Sを検出電極12Sに重ねて形成し、透明導電部13Dを駆動電極14Dに重ねて形成することによって、細線で形成された検出電極12Sおよび駆動電極14Dの抵抗を小さくし、指でタッチした時の容量値の変化を大きくでき、検出信号の強度を増大させることができる。タッチパネル100Aにおいては、特に、個々の検出電極12S(図16(a)中の3本一組)の全体が透明導電部13Sに覆われているので、検出電極12Sの抵抗を低下させ、かつ、指でタッチした時の容量値の変化を大きくできる効果が大きい。
 図16(c)に示すタッチパネル100A1のように、検出電極12Sに重なる透明導電部13Sだけを形成し、駆動電極14Dに接続される透明導電部13Dを省略してもよいし、図16(d)に示すタッチパネル100A2のように、駆動電極14Dに接続された透明導電部13Dだけを形成し、検出電極12Sに重なる透明導電部13Sを省略してもよい。
 図17(a)および(b)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Bの模式的な構造を示す。図17(a)は、タッチパネル100Bの模式的な平面図であり、図17(b)は、図17(a)における17B-17B’線に沿った模式的な断面図である。タッチパネル100Bは、タイプC’の積層構造を有している。すなわち、図12(c)に示したタイプCの積層構造における、透明導電層13と第2導電層14との積層順序(上下関係)が逆である。
 タッチパネル100Bのように、個々の駆動電極(図中2本一組)14Dの全体を覆う透明導電部13Dを形成し、検出電極12Sと接続された透明導電部を形成しなくてもよい。各駆動電極14Dは、2本一組の引出し配線12Dtと、層間絶縁層22に形成されコンタクトホール内で接続され、コンタクト部12Dcを形成している。
 図18(a)~(c)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Cの模式的な構造を示す。図18(a)は、タッチパネル100Cの模式的な平面図であり、図18(b)は、図18(a)における18B-18B’線に沿った模式的な断面図であり、図18(c)は、図18(a)における18C-18C’線に沿った模式的な断面図である。タッチパネル100Cも、タイプC’の積層構造を有している。
 タッチパネル100Cにおける透明導電層13は、駆動電極14Dに直接接触するように形成された透明電極部13Dと、3本一組の検出電極12Sを互いに接続するように形成された接続電極14S上に直接接触するように形成された透明電極部13Sとを有している。接続電極14Sは、駆動電極14Dと同じ第2導電層14に含まれる。接続電極14Sで3本の配線を互いに接続して1つの検出電極12Sを形成し、かつ、接続電極14Sを覆う透明電極部13Sを形成することによって、検出電極12Sの抵抗を低下させることができる。透明電極部13Dは、駆動電極14Dの抵抗を低下させ、指でタッチした時の容量値の変化を大きくする。
 次に、図19~図23Bを参照して、タイプDの積層構造を有する、実施形態のタッチパネル100D~100Fの構造を説明する。タイプDの積層構造は、図13に示したように、第1導電層12と第2導電層14との間に、導電領域32aおよび非導電領域32bを有する高分子層32を有している。
 図19(a)および(b)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Dの模式的な構造を示す。図19(a)は、タッチパネル100Dの模式的な平面図であり、図19(b)は、図19(a)における19B-19B’線に沿った模式的な断面図である。
 タッチパネル100Dは、検出電極12Sおよび引出し配線12Dt(第1導電層12)と駆動電極14D(第2導電層14)との間に高分子層32を有する。タッチパネル100Dにおいては、高分子層32の導電領域32aは、引出し配線12Dtを覆う部分のみに選択的に形成されており、その他の領域には非導電領域32bが形成されている。高分子層32の導電領域32aは、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとに接触しており、これらを電気的に接続している。すなわち、高分子層32の導電領域32aは、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間のコンタクト部を形成しており、高分子層32の非導電領域32bは、検出電極12Sと駆動電極14Dとの間の層間絶縁層として機能する。
 図20(a)および(b)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Eの模式的な構造を示す。図20(a)は、タッチパネル100Eの模式的な平面図であり、図20(b)は、図20(a)における20B-20B’線に沿った模式的な断面図である。
 タッチパネル100Eの高分子層32は、電気的に接続すべき引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間に導電領域32aを有するだけでなく、引出し配線12Dtおよび検出電極12Sが存在しない領域にも導電領域32aを有する。従って、タッチパネル100Eの高分子層32は、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間のコンタクト部を形成するとともに、駆動電極14Dの低抵抗化に寄与し、指でタッチした時の容量値の変化を大きくしている。
 図21(a)~(c)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Fの模式的な構造を示す。図21(a)は、タッチパネル100Fの模式的な平面図であり、図21(b)は、図21(a)における21B-21B’線に沿った模式的な断面図であり、図21(c)は、図21(a)における21C-21C’線に沿った模式的な断面図である。
 タッチパネル100Fの高分子層32は、電気的に接続すべき引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間に導電領域32aを有するだけでなく、3本一組の検出電極12Sを互いに接続するように形成された導電領域32aを有している。従って、タッチパネル100Fの高分子層32は、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間のコンタクト部を形成するとともに、検出電極12Sの低抵抗化に寄与し、指でタッチした時の容量値の変化を大きくしている。
 図22(a)~(c)に、本発明による実施形態のタッチパネル100Gの模式的な構造を示す。図22(a)は、タッチパネル100Gの模式的な平面図であり、図22(b)は、図22(a)における22B-22B’線に沿った模式的な断面図であり、図22(c)は、図22(a)における22C-22C’線に沿った模式的な断面図である。
 タッチパネル100Gの高分子層32は、電気的に接続すべき引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間に導電領域32aを有するだけでなく、引出し配線12Dtおよび検出電極12Sが存在しない領域にも導電領域32aを有し、さらに、3本一組の検出電極12Sを互いに接続するように形成された導電領域32aを有している。従って、タッチパネル100Gの高分子層32は、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの間のコンタクト部を形成するとともに、駆動電極14Dの低抵抗化および検出電極12Sの低抵抗化に寄与し、指でタッチした時の容量値の変化を大きくしている。
 例示したタッチパネル100A~100Gの絶縁層24の上に、図14に示したように、対向電極(透明導電層)42を設けることによって、それぞれタイプB2、タイプC’2、タイプD2の積層構造を有するタッチパネルを得ることができる。なお、タイプC’2の積層構造は、図14(c)に示したタイプC2の積層構造における、透明導電層13と第2導電層14との積層順序(上下関係)を逆にしたものである。
 もちろん、上記の他、タイプA~Dを適宜組み合わせることもできるし、さらに絶縁層24の上に対向電極42を設けてもよい。上記の実施形態のタッチパネルは、オンセル型またはインセル型タッチパネルとして用いることができる。
 図23A(a)および(b)および図23Bに、本発明による実施形態のタッチパネル100Hの模式的な構造を示す。図23A(a)は、タッチパネル100Hの模式的な平面図であり、図23A(b)は、図23A(a)における23B-23B’線に沿った模式的な断面図であり、図23Bは、駆動電極14Dのブリッジ構造を拡大して示す平面図である。タッチパネル100Hは、図15(a)に示した積層構造(タイプA3)を有するが、図15(b)に示した積層構造(タイプA4)に容易に改変できる。
 タッチパネル100Hの第1導電層12は、検出電極12Sおよび引出し配線12Dtに加えて、駆動電極14Dを互いに電気的に接続するためのブリッジ部12Bを有している。
 タッチパネル100Hの第2導電層14は、駆動電極14Dと、駆動電極14Dと平行に延びる補助配線14Cとを有している。補助配線14Cは、対向電極42と接触しており、対向電極42の低抵抗化に寄与する。対向電極42は、透明導電層から形成されている。図23A(a)には、3つの独立な駆動電極14(D1~D3)を示している。
 対向電極42は、開口部42aを有しており、開口部42a内に駆動電極14Dが形成されている。駆動電極14Dと対向電極42とは互いに電気的に絶縁されている。行方向に互いに隣接する2つの駆動電極14Dは、第1導電層12から形成されたブリッジ部12Bを介して互いに接続されている。図23A(b)に示されるように、第1導電層12を覆う層間絶縁層22を形成する際に、第1導電層12のブリッジ部12Bに駆動電極14Dを接続するためのコンタクトホール22aが形成されており、コンタクトホール22a内に、ブリッジ部12Bと駆動電極14Dとのコンタクト部12Dbが形成されている。
 なお、図23Bに示すように、第1導電層12または第2導電層14から形成された電極および配線は、ブラックマトリクスBMと重なるように配置されており、表示に悪影響を及ぼさない。
 次に、図24~図26を参照して、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの接続関係の例を説明する。以下の例における、検出電極12S、駆動電極14Dおよび引出し配線12Dtの本数は、単なる例であり、例示する本数に限られない。
 図24にタッチパネル100Iの模式的な平面図を示す。タッチパネル100Iにおいて、隣接する2本の検出電極12Sの間に6本の引出し配線12Dtが設けられている。駆動電極14Dは、3本が一組となっており、D1~D6がそれぞれ電気的に独立な6つの駆動電極14Dであることを示している。タッチパネル100Iにおける、隣接する2本の検出電極12Sの間に設けられた6本の引出し配線12Dtは、コンタクト部12Dcを介して、いずれも同一の駆動電極14D(すなわち、D1~D6のいずれか1つ)に接続されている。すなわち、隣接する2本の検出電極12Sの間に設けられた6本の引出し配線12Dtが1本の引出し配線12Dtとして機能し、1つの駆動電極14Dに接続されている。
 図25にタッチパネル100Jの模式的な平面図を示す。タッチパネル100Jにおいても、隣接する2本の検出電極12Sの間に6本の引出し配線12Dtが設けられている。駆動電極14Dは、3本が一組となっており、D1~D6がそれぞれ電気的に独立な6つの駆動電極14Dであることを示している。タッチパネル100Jにおける、隣接する2本の検出電極12Sの間に設けられた6本の引出し配線12Dtは、コンタクト部12Dcを介して、3本ずつ互いに電気的に独立な2つの駆動電極14D(例えば、D1とD2)に接続されている。また、6本の引出し配線12Dtの内、互い電気的に独立な2つの駆動電極14D(例えば、D1とD2)に接続されている引出し配線12Dtは、交互に配置されている。このように、隣接する2本の検出電極12Sの間の6本の引出し配線12Dtを異なる駆動電極14Dに接続すると、図6を参照して上述したように、検出電極12Sで生じるノイズを低減することができる。また、1つの駆動電極14Dに対して、複数の異なる位置(センサ部10S、または駆動単位電極14Da、14Db)において引出し配線12Dtと接続することによって、図3~5を参照して説明したように、電極・配線のCRおよび/またはCRのばらつきを低減することができる。
 なお、引出し配線12Dtと駆動電極14Dとの接続関係は上記の例に限られず、種々に改変することができる。電極・配線のCRおよび/またはCRのばらつきの低減を考慮し、適宜選択され得る。
 図26にタッチパネル100Kの模式的な平面図を示す。タッチパネル100Kにおいても、隣接する2本の検出電極12Sの間に6本の引出し配線12Dtが設けられている。駆動電極14Dは、3本が一組となっており、D1~D6がそれぞれ電気的に独立な6つの駆動電極14Dであることを示している。タッチパネル100Kにおける、隣接する2本の検出電極12Sの間に設けられた6本の引出し配線12Dtは、コンタクト部12Dcを介して、3本ずつ互いに電気的に独立な2つの駆動電極14D(例えば、D1とD2)に接続されている。ここで、6本の引出し配線12Dtの内、互いに電気的に独立な2つの駆動電極14D(例えば、D1とD2)に接続されている引出し配線12Dtは、3本ずつまとめて配置されている。タッチパネル100Kもタッチパネル100Jと同様の効果を奏し得る。
 図27にタッチパネル100Lの模式的な平面図を示す。タッチパネル100Lにおいても、隣接する2本の検出電極12Sの間に6本の引出し配線12Dtが設けられている。駆動電極14Dは、3本が一組となっており、D1~D6がそれぞれ電気的に独立な6つの駆動電極14Dであることを示している。タッチパネル100Lにおける、隣接する2本の検出電極12Sの間に設けられた6本の引出し配線12Dtは、コンタクト部12Dcを介して、1本ずつ互いに電気的に独立な6つの駆動電極14D(例えば、D1~D6)に接続されている。タッチパネル100Lは、上記タッチパネル100Jまたは100Kよりも、検出電極12Sに生じるノイズを小さくすることができる。このとき、図8を参照して上述したように、並列駆動法を採用することによって、検出電極12Sに発生するノイズをさらに低減させることができる。
 次に、図28を参照して、本発明による実施形態のタッチパネル100Mの端子領域の構成の例を説明する。
 図28に示すように、検出電極12Sは、検出電極用の延長配線ESを介して、検出電極用の端子Tsに接続されており、駆動電極14Dは、引出し配線12Dtおよび駆動電極用の延長配線EDを介して、駆動電極用の端子TDに接続されている。このように、本発明による実施形態のタッチパネル100Mにおいては、センサアレイ領域10Aの上下、左右4つの周辺領域の内の1つの周辺領域(端子領域)にのみ配線の端子TDが配置されている。従って、タッチパネル100Mは、端子領域以外の3つの周辺領域の幅を十分に小さくできるという利点を有している。
 タッチパネル100Mにおいては、検出電極用の延長配線ESおよび検出電極用の端子Tsと、駆動電極用の延長配線EDおよび駆動電極用の端子TDとの間に、接地用延長配線EGおよび接地用端子GNDが設けられている。検出電極用の延長配線ES、駆動電極用の延長配線EDおよび接地用延長配線EGの抵抗は100Ω以下であることが好ましい。このように、接地用延長配線EGを、検出電極用の延長配線ESと駆動電極用の延長配線EDとの間に配置することによって、駆動電極用の延長配線EDと検出電極用の延長配線ESとのカップリング容量値が小さくなるため、ノイズの発生を抑制することができる。
 さらに、図29に示すタッチパネル100Nのように、接地用端子GNDを1つだけにし、総端子数を減らす場合には、接地用延長配線EGを分岐および延長させることによって、接地用延長配線EGを、検出電極用の延長配線ESと駆動電極用の延長配線EDとの間に配置することによって、駆動電極用の延長配線EDと検出電極用の延長配線ESとのカップリング容量値が小さくなるため、ノイズの発生を抑制することができる。
 上述したように、本発明による実施形態のタッチパネルは、センサアレイ領域の上下、左右4つの周辺領域の内、配線の端子を取り出す1つの周辺領域を除く他の3つの周辺領域の幅を十分に小さくできるという利点を有している。従って、例えば本出願人による国際公開第2010/092794号および国際公開第2010/122781号に開示されているような、表示パネルの額縁(周辺表示領域)が視認され難い表示装置と組み合わせることができる。これらの国際公開公報の開示内容の全てを参考のために本明細書に援用する。これらの国際公開公報に開示されている表示装置は、表示パネルの観察側に配置された透光性カバーを有し、透光性カバーは、表示パネルの額縁領域の一部と、その額縁領域に隣接する周辺表示領域の一部とを含む領域に重なる位置に配置されたレンズ部を有する。周辺表示領域の当該一部から出射された光がレンズ部によって額縁領域の観察者側に導かれるので、額縁領域が視認され難くなる。このとき、本発明による実施形態のタッチパネルは、表示パネルと透光性カバーとの間に配置することが好ましい。透光性カバーが例えばアクリル樹脂で形成されている場合、透光性カバーの厚さが概ね3mm以下であれば、タッチパネルを表示パネルと透光性カバーとの間に配置しても、タッチセンサとして十分に動作する。
 本明細書は、以下の項目に記載のタッチパネルを開示している。
[項目1]
 透明基板と、
 前記透明基板に支持された、第1の方向に延びる複数の検出電極を含む第1導電層と、
 前記複数の検出電極と絶縁された、前記第1の方向と交差する第2の方向に延びる複数の駆動電極を含む第2導電層とを有し、
 前記複数の検出電極および前記複数の駆動電極が、マトリクス状に配列された複数のセンサ部で構成されるセンサアレイ領域を画定し、
 前記第1導電層は、前記センサアレイ領域内において前記第1の方向にほぼ平行に延びる複数の引出し配線をさらに含み、
 前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の引出し配線の少なくとも1つと接続されており、前記複数の検出電極の端子および前記複数の引出し配線の端子はいずれも前記透明基板の前記第2の方向にほぼ平行に延びる同一の辺の近傍に設けられている、タッチパネル。
 項目1に記載のタッチパネルは、センサアレイ領域の上下、左右4つの周辺領域の内、配線の端子を取り出す1つの周辺領域を除く他の3つの周辺領域の幅を十分に小さくできる。
[項目2]
 前記第1導電層と前記第2導電層との間に形成された層間絶縁層をさらに有する、項目1に記載のタッチパネル。
[項目3]
 前記第1導電層と前記層間絶縁層との間に形成された透明導電層をさらに有する、項目2に記載のタッチパネル。
 項目3に記載のタッチパネルによると、第1導電層によって形成される電極等の抵抗を低下させることができる。また、これによる透過率の低下も抑制される。
[項目4]
 前記第2導電層と前記層間絶縁層との間に形成された透明導電層をさらに有する、項目2に記載のタッチパネル。
 項目4に記載のタッチパネルによると、第2導電層によって形成される電極等の抵抗を低下させることができる。また、これによる透過率の低下も抑制される。
[項目5]
 前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた、導電領域および非導電領域を有する高分子層をさらに有し、前記高分子層は、前記複数の検出電極とは前記非導電領域で接触し、前記複数の駆動電極とは前記導電領域で接触している、項目1に記載のタッチパネル。
 項目5に記載のタッチパネルによると、高分子層の導電領域をコンタクト部として機能させ、高分子層の非導電領域を層間絶縁層として機能させることができる。
[項目6]
 前記第2導電層上に形成された絶縁層をさらに有する、項目1から5のいずれかに記載のタッチパネル。
[項目7]
 前記複数の駆動電極は、前記複数の引出し配線と2つのセンサ部で電気的に接続されている駆動電極を含む、項目1から6のいずれかに記載のタッチパネル。
 項目7に記載のタッチパネルによると、電極・配線のCRおよび/またはCRのばらつきを低減することができる。
[項目8]
 前記2つのセンサ部の間の距離を二等分する位置は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さを概ね二等分する位置であり、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における中心と前記2つのセンサ部との間の距離は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さの約3分の1に等しい、項目7に記載のタッチパネル。
[項目9]
 前記複数の駆動電極は、前記複数の引出し配線と唯一のセンサ部で電気的に接続されている駆動電極を含み、
 前記唯一のセンサ部の位置は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さを概ね二等分する位置である、項目1から8のいずれかに記載のタッチパネル。
[項目10]
 前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の引出し配線の内の2以上の引出し配線と電気的に接続されている、項目1から6のいずれかに記載のタッチパネル。
 項目10に記載のタッチパネルによると、電極・配線のCRおよび/またはCRのばらつきを低減することができる。
[項目11]
 前記複数の駆動電極のそれぞれに電気的に接続された前記2以上の引出し配線に供給される送信信号は異なる時刻にハイ状態となる、項目10に記載のタッチパネル。
 項目11に記載のタッチパネルによると、検出電極に誘起されるノイズを低減させることができる。
[項目12]
 前記複数の駆動電極のそれぞれに電気的に接続された前記2以上の引出し配線に供給される送信信号は、複数回にわたって同じ時刻にハイ状態となる、項目10に記載のタッチパネル。
 項目12に記載のタッチパネルによると、検出電極に誘起されるノイズを低減させることができる。
[項目13]
 前記透明基板の前記第1の方向に平行な端辺まで、前記複数の駆動電極が配置されている、項目1から12のいずれかに記載のタッチパネル。
 項目13に記載のタッチパネルによると、センサアレイ領域の左右に形成される不感領域を狭くできる。
[項目14]
 TFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられた表示媒体層とを備える表示セルをさらに有し、
 前記透明基板は、前記対向基板を兼ねる、項目1から13のいずれかに記載のタッチパネル。
 項目14に記載のタッチパネルは、インセル型である。
[項目15]
 TFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられた表示媒体層とを備える表示セルをさらに有し、
 前記透明基板が有する前記第2導電層が、前記対向基板の前記表示媒体層とは反対側に配置されている、項目1から13のいずれかに記載のタッチパネル。
 項目15に記載のタッチパネルは、オンセル型である。
[項目16]
 前記対向基板は、前記表示媒体層に電圧を印加するための対向電極をさらに有する、項目14または15に記載のタッチパネル。
 項目16に記載のタッチパネルは、縦電界モード(例えば、VAやTNモード)の液晶表示セルなどの表示セルを有し得る。
 本発明のタッチパネルは、種々の表示パネルと組み合わせることが可能である。
 10A  センサアレイ領域
 10S  センサ部
 12   第1導電層
 12Dc コンタクト部
 12Dt 引出し配線
 12S  検出電極
 12Sa、12Sb  検出単位電極
 12St 検出配線
 13   透明導電層
 14   第2導電層
 14D  駆動電極
 14Da、14Db  駆動単位電極
 22   層間絶縁層
 24   絶縁層
 32   高分子層
 32a  導電領域
 32b  非導電領域
 42   対向電極(透明電極)
 100  タッチパネル

Claims (16)

  1.  透明基板と、
     前記透明基板に支持された、第1の方向に延びる複数の検出電極を含む第1導電層と、
     前記複数の検出電極と絶縁された、前記第1の方向と交差する第2の方向に延びる複数の駆動電極を含む第2導電層とを有し、
     前記複数の検出電極および前記複数の駆動電極が、マトリクス状に配列された複数のセンサ部で構成されるセンサアレイ領域を画定し、
     前記第1導電層は、前記センサアレイ領域内において前記第1の方向にほぼ平行に延びる複数の引出し配線をさらに含み、
     前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の引出し配線の少なくとも1つと接続されており、前記複数の検出電極の端子および前記複数の引出し配線の端子はいずれも前記透明基板の前記第2の方向にほぼ平行に延びる同一の辺の近傍に設けられている、タッチパネル。
  2.  前記第1導電層と前記第2導電層との間に形成された層間絶縁層をさらに有する、請求項1に記載のタッチパネル。
  3.  前記第1導電層と前記層間絶縁層との間に形成された透明導電層をさらに有する、請求項2に記載のタッチパネル。
  4.  前記第2導電層と前記層間絶縁層との間に形成された透明導電層をさらに有する、請求項2に記載のタッチパネル。
  5.  前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられた、導電領域および非導電領域を有する高分子層をさらに有し、前記高分子層は、前記複数の検出電極とは前記非導電領域で接触し、前記複数の駆動電極とは前記導電領域で接触している、請求項1に記載のタッチパネル。
  6.  前記第2導電層上に形成された絶縁層をさらに有する、請求項1から5のいずれかに記載のタッチパネル。
  7.  前記複数の駆動電極は、前記複数の引出し配線と2つのセンサ部で電気的に接続されている駆動電極を含む、請求項1から6のいずれかに記載のタッチパネル。
  8.  前記2つのセンサ部の間の距離を二等分する位置は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さを概ね二等分する位置であり、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における中心と前記2つのセンサ部との間の距離は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さの約3分の1に等しい、請求項7に記載のタッチパネル。
  9.  前記複数の駆動電極は、前記複数の引出し配線と唯一のセンサ部で電気的に接続されている駆動電極を含み、
     前記唯一のセンサ部の位置は、前記複数の駆動電極の前記第2の方向における長さを概ね二等分する位置である、請求項1から8のいずれかに記載のタッチパネル。
  10.  前記複数の駆動電極のそれぞれは、前記複数の引出し配線の内の2以上の引出し配線と電気的に接続されている、請求項1から6のいずれかに記載のタッチパネル。
  11.  前記複数の駆動電極のそれぞれに電気的に接続された前記2以上の引出し配線に供給される送信信号は異なる時刻にハイ状態となる、請求項10に記載のタッチパネル。
  12.  前記複数の駆動電極のそれぞれに電気的に接続された前記2以上の引出し配線に供給される送信信号は、複数回にわたって同じ時刻にハイ状態となる、請求項10に記載のタッチパネル。
  13.  前記透明基板の前記第1の方向に平行な端辺まで、前記複数の駆動電極が配置されている、請求項1から12のいずれかに記載のタッチパネル。
  14.  TFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられた表示媒体層とを備える表示セルをさらに有し、
     前記透明基板は、前記対向基板を兼ねる、請求項1から13のいずれかに記載のタッチパネル。
  15.  TFT基板と、対向基板と、前記TFT基板と前記対向基板との間に設けられた表示媒体層とを備える表示セルをさらに有し、
     前記透明基板が有する前記第2導電層が、前記対向基板の前記表示媒体層とは反対側に配置されている、請求項1から13のいずれかに記載のタッチパネル。
  16.  前記対向基板は、前記表示媒体層に電圧を印加するための対向電極をさらに有する、請求項14または15に記載のタッチパネル。
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