JP2017021591A

JP2017021591A - 静電容量センサ

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Publication number: JP2017021591A
Application number: JP2015139005A
Authority: JP
Inventors: 浩司篠田; Koji Shinoda
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-01-26
Also published as: TW201710858A; US20170010713A1; CN106339141A; EP3115875A1; KR20170007101A

Abstract

【課題】高感度で視認性に優れた静電容量センサを提供する。【解決手段】静電容量センサ１は、絶縁基板と、絶縁基板の一方の面に、四角形からなる複数の第１の環状部２２を有するように、第１の電極線２１を２方向に沿って配置して形成された検出用電極２０と、絶縁基板の他方の面に、第１の環状部２２よりも小さい四角形からなる第２の環状部３２を複数有するように、第２の電極線３１を２方向に沿って配置して形成された駆動用電極３０と、を備える。第２の電極線３１は、平面視での絶縁基板の検出用電極２０と駆動用電極３０とが重複する領域において、第１の環状部２２の内側に第２の環状部３２の角部７０が複数含まれるように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁物を介して異なる層に形成された一対の電極を備えた静電容量センサに関する。

従来、絶縁物を介して異なる層に形成された駆動用電極と検出用電極とを備えた静電容量センサが利用されてきた。この種の静電容量センサでは、駆動用電極と検出用電極との結合容量が小さい程、静電容量センサの検出結果を利用するＩＣ側での高感度に関する調整幅を大きくすることができるので望ましい。

結合容量を小さくする方法の一つとして、駆動用電極の各導電線と検出用電極の各導電線とについて夫々、同形状且つ同サイズのメッシュパターンを形成し、平面視において互いのメッシュパターンをハーフピッチずらしてセンサを構成するものがある。しかしながら、この構成では駆動用電極と検出用電極との結合容量はメッシュパターンのピッチが大きく影響する。また、結合容量を小さくする方法としてメッシュパターンのピッチを変更することも考えられるが、このような静電容量センサを液晶パネルに適用する場合において、メッシュパターンのピッチを変更すると、ＬＣＤカラーフィルタ一の形状から導き出されるモアレ対策の設計ルールに基づく設計がし難くなり、外観品位の確保に支障をきたす可能性がある。そこで、下記に出典を示す特許文献１に記載の技術のように、メッシュの密度を密から疎に変更することが考えられる。

特許文献１に記載のタッチパネルは、透明基板と、透明基板の一方の面に網目状に形成された第１の導電線を有する第１の電極と、透明基板の他方の面に網目状に形成された第２の導電線を有する第２の電極と、を備えて構成される。第１の導電線のピッチは、第２の導電線のピッチの整数倍となるように構成される。

特開２０１４−３５６１２号公報

特許文献１に記載の技術によれば、タッチパネルの平面視において、第１の電極は第２の電極に重複するように構成される。しかしながら、第１の電極が第２の電極に重複していてもアライメント精度の関係で位置がずれることがあり、係る場合、見かけ上、電極線が他の部位に比べて太く見え、当該タッチパネルを介して配置される表示画面の（表示の）視認性が悪化する。

そこで、別の方法として、駆動用電極と検出用電極と層間距離を広げることで対策することが考えられるが、薄型化の観点から得策とは言い難い。

そこで、高感度で視認性に優れた静電容量センサが求められる。

本発明に係る静電容量センサの特徴構成は、絶縁基板と、前記絶縁基板の一方の面に、四角形からなる複数の第１の環状部を有するように、第１の電極線を２方向に沿って配置して形成された検出用電極と、前記絶縁基板の他方の面に、前記第１の環状部よりも小さい四角形からなる第２の環状部を複数有するように、第２の電極線を２方向に沿って配置して形成された駆動用電極と、を備え、前記第２の電極線は、平面視での前記絶縁基板の前記検出用電極と前記駆動用電極とが重複する領域において、前記第１の環状部の内側に前記第２の環状部の角部が複数含まれるように配置されている点にある。

このような特徴構成とすれば、検出用電極及び駆動用電極の平面視において、検出用電極を形成する第１の電極線及び駆動用電極を形成する第２の電極線からなる見た目上の夫々のピッチを相対的に変化させることができる。このため、静電容量センサを液晶パネルに適用した場合であっても、モアレ対策の設計ルールを逸脱することなく、高感度で視認性の優れた静電容量センサを実現することができる。

また、例えば、検出用電極が有する第１の環状部内に駆動用電極を構成する第２の環状部の角部を２つ設ける場合には、第１の環状部を長辺の長さ＝短辺の長さ×２を具備する長方形に構成することで実現できる。この場合、ダミー配線を第１の環状部の中央部に配置することで、平面視において第１の電極線、第２の電極線、及びダミー配線で構成される見かけ上の網目パターンを等間隔にすることができ、視認性を向上することが可能となる。もちろん、第１の環状部内に第２の環状部の角部を４つ以上設ける場合でも、第１の環状部の長辺と短辺との長さを変更することで対応可能である。このように、検出用電極の網目パターンの開口率（第１の環状部の大きさ）を駆動用電極の開口率（第２の環状部の大きさ）よりも大きく設定することで、駆動用電極からの電界の広がりが大きくなり、検出感度を向上することが可能となる。

また、前記絶縁基板の一方の面又は他方の面に配置された第３の電極線を有するダミー配線を備え、前記第３の電極線は、平面視での前記絶縁基板の前記第１の環状部を前記第２の環状部と同じ形状に区画するように配置されると好適である。

このような構成とすれば、部分的に、ダミー配線を設けることで、検出用電極と駆動用電極との見た目上のピッチを変更することないので、視認性を悪化させることなく、結合容量を小さくすることができる。

また、前記第３の電極線と、前記絶縁基板において前記第３の電極線と同じ面に配置された前記第１の電極線及び前記第２の電極線のうちの一方とは、前記同じ面内において交差しないように、少なくともいずれか一方の電極線が切断されている箇所を有すると好適である。

このような構成とすれば、検出用電極を構成する第１の電極線と、駆動用電極を構成する第２の電極線と、ダミー配線を構成する第３の電極線とが交差しないようにすることができるので、検出感度を損なわない電極を形成することが可能となる。

また、前記絶縁基板の一方の面における前記検出用電極が設けられていない領域に、前記第１の環状部と同じ形状の第３の環状部を複数有するように、第３の電極線を２方向に沿って配置して形成されたダミー配線を備え、前記第３の電極線は、平面視での前記絶縁基板の前記ダミー配線と前記駆動用電極とが重複する領域において、前記第３の環状部の内側に前記第２の環状部の角部が複数含まれるように配置することも可能である。

このような構成とすれば、検出用電極と駆動用電極との見た目上のピッチ、及びダミー配線と駆動用電極との見た目上のピッチを同様にすることができる。したがって、静電容量センサを液晶パネルに適用した場合であっても、高感度で視認性の優れた静電容量センサを実現することができる。

また、前記第２の電極線と、前記第３の電極線とは、前記第１の電極線が延在する２方向に沿って配置されていると好適である。

このような構成とすれば、検出用電極、駆動用電極、及びダミー配線で構成される絶縁基板の平面視における網目状の開口率を一定にすることができるので、視認性の悪化を防止できる。

静電容量センサの分解斜視図である。静電容量センサの電極パターンの形成例を示す図である。その他の実施形態に係る静電容量センサの電極パターンの形成例を示す図である。その他の実施形態に係る静電容量センサの電極パターンの形成例を示す図である。その他の実施形態に係る静電容量センサの分解斜視図である。

本発明に係る静電容量センサは、タッチパネルに対するユーザの操作の検出に用いられる。以下、本実施形態の静電容量センサ１について説明する。図１には、静電容量センサ１を分解した斜視図が示される。図１に示されるように、静電容量センサ１は、絶縁基板１０、検出用電極２０、駆動用電極３０、ダミー配線４０、粘着シート（OCA：Optical Clear Adhesive）５０、カバーパネル６０を備えて構成される。

絶縁基板１０は、絶縁材料からなる薄板状の基材であり、後述する検出用電極２０、駆動用電極３０、ダミー配線４０が形成される基板として用いられる。静電容量センサ１の下部に液晶モニタ等を備え、その表示画面をユーザに視認させる場合には、絶縁基板１０は透明のものを用いると良い。

検出用電極２０は、絶縁基板１０の一方の面１０Ａに、四角形からなる複数の第１の環状部２２を有するように、第１の電極線２１を２方向に沿って配置して形成される。第１の電極線２１とは、検出用電極２０を形成する導体であり、絶縁基板１０の一方の面１０Ａにパターンニングされる。第１の電極線２１は、例えばＣｕやＡｇ等を用いて構成することが可能であるが、Ｃr、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ等を用いることも可能である。また、第１の電極線２１の線幅は１０μｍ以下、ピッチ（隣接する平行な２つの第１の電極線２１の間の距離）は５００〜２０００μｍ程度とすると良い。第１の環状部２２とは、第１の電極線２１により区画される区画のうちの最小区画である。

「２方向に沿って」とは、絶縁基板１０において設定された所定の２つの方向である。第１の電極線２１は、この２つの方向に沿って配置される。検出用電極２０は、本実施形態では図１に示されるように、複数の帯状電極２３からなり、夫々の帯状電極２３から引出配線２４が設けられる。また、図１には、帯状電極２３の一部が拡大した図が示される。この拡大した図に示されるように、四角形の第１の環状部２２を複数、形成するように第１の電極線２１がパターンニングされる。隣接する２つの第１の環状部２２は、互いに隣接する辺を共有して構成される。

駆動用電極３０は、絶縁基板１０の他方の面１０Ｂに、四角形からなる複数の第２の環状部３２を有するように、第２の電極線３１を２方向に沿って配置して形成される。第２の電極線３１とは、駆動用電極３０を形成する導体であり、絶縁基板１０において検出用電極２０が形成された面１０Ａの裏面（面１０Ｂ）にパターンニングされる。第２の電極線３１は、第１の電極線２１と同様に、例えばＣｕやＡｇ等を用いて構成することが可能であるが、Ｃr、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ等を用いることも可能である。また、第２の電極線３１の線幅は１０μｍ以下、ピッチ（隣接する平行な２つの第２の電極線３１の間の距離）は５００〜２０００μｍ程度とすると良い。第２の環状部３２とは、第２の電極線３１により区画される区画のうちの最小区画である。

本実施形態では、第２の電極線３１は、第１の電極線２１が延在する２方向に沿って配置される。すなわち、第２の電極線３１の夫々が延在する方向と、第１の電極線２１の夫々が延在する方向とが一致するように第２の電極線３１が配置される。駆動用電極３０は、本実施形態では図１に示されるように、複数の帯状電極３３からなり、夫々の帯状電極３３から引出配線３４が設けられる。また、図１には、帯状電極３３の一部が拡大した図が示される。この拡大した図に示されるように、四角形の第２の環状部３２を複数、形成するように第２の電極線３１がパターンニングされる。隣接する２つの第２の環状部３２は、互いに隣接する辺を共有して構成される。

また、第２の環状部３２は、第１の環状部２２よりも小さいサイズで構成される。小さいサイズで構成されるとは、詳細は後述するが、第２の環状部３２の面積が第１の環状部２２の面積よりも小さいことをいう。

ここで、図２には、絶縁基板１０に形成された検出用電極２０及び駆動用電極３０の平面視の一部が示される。ただし、理解を容易にするために絶縁基板１０は省略している。本実施形態では、図２に示されるように、第２の電極線３１は、平面視での絶縁基板１０の検出用電極２０と駆動用電極３０とが重複する領域において、第１の環状部２２の内側に第２の環状部３２の角部７０が複数含まれるように配置される。上述したように、第１の環状部２２及び第２の環状部３２は、平面視が四角形で構成される。このため、「第２の環状部３２の角部７０」とは、第２の環状部３２を構成する四角形の４つの頂点部が相当する。本実施形態では、第１の環状部２２に第２の環状部３２の角部７０が２つずつ含まれるように構成される。

ダミー配線４０は、絶縁基板１０の一方の面１０Ａ又は他方の面１０Ｂに配置された第３の電極線４１を有する。第３の電極線４１は、平面視での絶縁基板１０の第１の環状部２２を第２の環状部３２と同じ形状に区画するように配置される。

本実施形態では、ダミー配線４０は、絶縁基板１０の他方の面１０Ｂに設けられる。第３の電極線４１は、第１の電極線２１と同様に、例えばＣｕやＡｇ等を用いて構成することが可能であるが、Ｃr、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ等を用いることも可能である。また、第３の電極線４１の線幅は１０μｍ以下、ピッチ（隣接する平行な２つの第３の電極線４１の間の距離）は５００〜２０００μｍ程度とすると良い。

「平面視での絶縁基板１０の第１の環状部２２を第２の環状部３２と同じ形状に区画するように配置される」とは、絶縁基板１０を鉛直上方から見て、第１の電極線２１により形成された第１の環状部２２が、第３の電極線４１により第２の環状部３２と同じサイズの区画に区切られることを意味する。これにより、平面視の絶縁基板１０の少なくとも第１の環状部２２が形成されている領域Ｒ１と、第２の環状部３２が形成されている領域Ｒ２とが重複している領域Ｒにおいて、第１の電極線２１、第２の電極線３１、及び第３の電極線４１により形成されている領域を、より小さく、且つ、同じサイズに区切ることが可能となる。このため、本実施形態においては図２に示されるように、第３の電極線４１は、第１の電極線２１が延在する２方向のうちピッチの小さい方向に沿って配置される。すなわち、第３の電極線４１の夫々が延在する方向と、第１の電極線２１の夫々が延在する方向とが一致するように第３の電極線４１が配置される。

第３の電極線４１と、絶縁基板１０において第３の電極線４１と同じ面に配置された第１の電極線２１及び第２の電極線３１のうちの一方とは、当該同じ面内において交差しないように、少なくともいずれか一方の電極線が切断されている箇所を有するように構成される。本実施形態では、第３の電極線４１は、第２の電極線３１が配置された絶縁基板１０の面１０Ｂに配置される。このため、「絶縁基板１０において第３の電極線４１と同じ面に配置された第１の電極線２１及び第２の電極線３１のうちの一方」とは、第２の電極線３１が相当する。

したがって、第３の電極線４１と第２の電極線３１とは、互いに交差しないように、少なくともいずれか一方に切断された部分を有する。本実施形態では、図２に示されるように、第２の電極線３１と第３の電極線４１とが交差する部分において、第３の電極線４１が切断される。なお、本実施形態では、検出用電極２０の第１の電極線２１は、ダミー配線４０の第３の電極線４１と駆動用電極３０の第２の電極線３１とは、絶縁基板１０の異なる面に形成されるので、第１の電極線２１は切断されずに構成される。

粘着シート５０は、貼り合わせ時に使用するフィルム状の粘着シート（光学糊）であり、絶縁基板１０、検出用電極２０、駆動用電極３０、及びダミー配線４０からなるセンサーパネルと、例えば化粧板や化粧フィルムとしてのカバーパネル６０を貼り合せる際に使用される。

このように静電容量センサ１を構成することにより、検出用電極２０を形成する第１の電極線２１及び駆動用電極３０を形成する第２の電極線３１の夫々のピッチを相対的に変化させることができる。また、部分的に、ダミー配線４０を設けることで、検出用電極２０と駆動用電極３０との見た目上のピッチを変更することなく結合容量を小さくすることができる。したがって、静電容量センサ１を液晶パネルに適用した場合であっても、モアレ対策の設計ルールを逸脱することなく、高感度で視認性の優れた静電容量センサ１を実現することができる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、図２において、検出用電極２０の第１の環状部２２を長方形（特に、長辺の長さ＝短辺の長さ×２）として示したが、図３に示されるように、検出用電極２０の第１の環状部２２を正方形で構成することも可能である。このような構成の場合には第１の環状部２２に第２の環状部３２の角部７０が４つずつ含まれるように構成することが可能である。また、図３の例では、ダミー配線４０の第３の電極線４１は、絶縁基板１０における駆動用電極３０の第２の電極線３１が設けられた面１０Ｂと同じ面１０Ｂ、且つ、第１の電極線２１が延在する２方向に沿って設けられるが、この場合も上記実施形態と同様に、第３の電極線４１と第２の電極線３１とが交差しないように、第３の電極線４１の所定の部位を切断すると良い。

上記実施形態では、静電容量センサ１は絶縁基板１０の一方の面１０Ａ又は他方の面１０Ｂに配置された第３の電極線４１を有するダミー配線４０を備えているとして説明したが、ダミー配線４０を備えずに構成することも可能である。

上記実施形態では、第３の電極線４１と、第２の電極線３１とは、同じ面内において交差しないように少なくともいずれか一方の電極線が切断されている箇所を有するとして説明したが、第３の電極線４１を第１の電極線２１と同じ面内に設けることも可能である。この場合には、第３の電極線４１と第１の電極線２１とが、同じ面内において交差しないように少なくともいずれか一方の電極線を切断された箇所を有するように構成すると良い。

また、図４に示されるように、図３と同様に検出用電極２０、駆動用電極３０、及びダミー配線４０を絶縁基板１０に設け、ダミー配線４０と駆動用電極３０との交差する部分ａにおいて駆動用電極３０の第２の電極線３１を切断するように構成することも可能である。また、検出用電極２０と駆動用電極３０との交差する部分ｂにおいて駆動用電極３０の第２の電極線３１を切断するように構成することも可能であるし、検出用電極２０と駆動用電極３０との交差する部分ｃにおいて検出用電極２０の第１の電極線２１を切断するように構成することも可能である。更には、検出用電極２０とダミー配線４０との交差する部分ｄにおいて検出用電極２０の第１の電極線２１を切断するように構成することも可能である。

上記実施形態では、第１の環状部２２及び第２の環状部３２が正方形や長方形の例を挙げて説明したが、平行四辺形や菱形で構成することも可能である。

上記実施形態では、第１の電極線２１、第２の電極線３１、及び第３の電極線４１が直線で配置されている例を挙げて説明したが、曲線や任意の形状であっても良い。

上記実施形態では、ダミー配線４０の第３の電極線４１が、平面視での絶縁基板１０の第１の環状部２２を第２の環状部３２と同じ形状に区画するように配置されるとして説明した。例えば、図５に示されるように、絶縁基板１０の一方の面１０Ａにおける検出用電極２０が設けられていない領域に、第３の電極線４１を２方向に沿って配置して形成された第１の環状部２２と同じ形状の第３の環状部４２を複数有するダミー配線４０を２つの帯状電極２３の間に配置して構成することも可能である。

この時、第３の電極線４１は、平面視の絶縁基板１０のダミー配線４０と駆動用電極３０とが重複する領域において、第３の環状部４２の内側に第２の環状部３２の角部７０が複数含まれるように配置されると良い。すなわち、第３の環状部４２と第２の環状部３２との関係が、第１の環状部２２と第２の環状部３２との関係と同様になるように、ダミー配線４０を構成すると良い。このような構成の場合、検出用電極２０と駆動用電極３０との見た目上のピッチ、及びダミー配線４０と駆動用電極３０との見た目上のピッチを同様にすることができる。したがって、静電容量センサ１を液晶パネルに適用した場合であっても、高感度で視認性の優れた静電容量センサ１を実現することができる。

上記実施形態では、第２の電極線３１と、第３の電極線４１とは、第１の電極線２１が延在する２方向に沿って配置されるとして説明したが、第１の電極線２１と、第２の電極線３１と、第３の電極線４１とは、互いに異なる２方向に沿って配置することも可能である。

本発明は、絶縁物を介して異なる層に形成された一対の電極を備えた静電容量センサに用いることが可能である。

１０：絶縁基板
１０Ａ：面（一方の面）
１０Ｂ：面（他方の面）
２０：検出用電極
２１：第１の電極線
２２：第１の環状部
３０：駆動用電極
３１：第２の電極線
３２：第２の環状部
４０：ダミー配線
４１：第３の電極線
４２：第３の環状部
７０：角部

Claims

絶縁基板と、
前記絶縁基板の一方の面に、四角形からなる複数の第１の環状部を有するように、第１の電極線を２方向に沿って配置して形成された検出用電極と、
前記絶縁基板の他方の面に、前記第１の環状部よりも小さい四角形からなる第２の環状部を複数有するように、第２の電極線を２方向に沿って配置して形成された駆動用電極と、を備え、
前記第２の電極線は、平面視での前記絶縁基板の前記検出用電極と前記駆動用電極とが重複する領域において、前記第１の環状部の内側に前記第２の環状部の角部が複数含まれるように配置されている静電容量センサ。
前記絶縁基板の一方の面又は他方の面に配置された第３の電極線を有するダミー配線を備え、
前記第３の電極線は、平面視での前記絶縁基板の前記第１の環状部を前記第２の環状部と同じ形状に区画するように配置される請求項１に記載の静電容量センサ。
前記第３の電極線と、前記絶縁基板において前記第３の電極線と同じ面に配置された前記第１の電極線及び前記第２の電極線のうちの一方とは、前記同じ面内において交差しないように、少なくともいずれか一方の電極線が切断されている箇所を有する請求項２に記載の静電容量センサ。
前記絶縁基板の一方の面における前記検出用電極が設けられていない領域に、前記第１の環状部と同じ形状の第３の環状部を複数有するように、第３の電極線を２方向に沿って配置して形成されたダミー配線を備え、
前記第３の電極線は、平面視での前記絶縁基板の前記ダミー配線と前記駆動用電極とが重複する領域において、前記第３の環状部の内側に前記第２の環状部の角部が複数含まれるように配置されている請求項１に記載の静電容量センサ。
前記第２の電極線と、前記第３の電極線とは、前記第１の電極線が延在する２方向に沿って配置されている請求項２から４の何れか一方に記載の静電容量センサ。