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Description
このタッチパネル技術として、静電容量結合方式のタッチパネルが知られており、この静電容量結合方式のタッチパネルとして、観察者の指がタッチしたタッチ位置を検出するものが知られている。(下記、特許文献1参照)
前述の特許文献1に記載されているタッチパネルは、X方向の電極とY方向の電極との結合容量を検出して、観察者がタッチした位置座標を検出している。
X−Y方式タッチパネルでは、複数のX電極と複数のY電極とは、基板上に層間絶縁膜を介して積層されている。これらX電極とY電極は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明性導電材料で形成されている。
従来技術のX−Y方式タッチパネルでは、指などで触れられてない定常状態の電極1ラインの容量は、隣接する電極との間の電極間容量、直交する電極との交差部で形成する交差部容量、およびタッチパネルの下に配置する表示装置との間の対地容量とからなる。
タッチパネルの検出感度の指標として、指などが触った際の容量変化とバックグランドノイズの比(以下、S/N比と記述する)を使用する。検出感度、即ち、S/N比を上げるためには、信号を増やすか、ノイズを減らす必要がある。
信号レベルは、タッチパネルに触れた指等と電極間に形成する容量に比例する。一方、バックグランドノイズに関しては、表示装置が表示のために発生する信号電圧の変動を、直上に位置するタッチパネルの電極がノイズとして検出していることがわかった。そして、電極1ライン上の電極面積合計が大きいほど、対地容量が大きくなるため、ノイズを検出しやすい。
従来技術では、X方向および、Y方向の各1ライン上の個別電極は同等のサイズであるが、X方向の電極と、Y方向の電極では1ラインの長さが異なり個別電極数が異なる。そのため、1ラインの容量がX方向とY方向とで異なる。例として、縦長のタッチパネルの場合、Y方向に平行に配置するX電極の1ライン分の容量は、X方向に平行に配置するY電極の1ライン分の容量よりも大きくなる。
従って、X方向とY方向で電極1ライン上の容量が異なる従来技術のタッチパネルでは、X方向とY方向でノイズ強度が異なる。すなわち、従来技術のタッチパネルでは、X方向とY方向でS/N比が異なることとなる。
そのため、従来技術のタッチパネルでは、S/N比が異なることにより、タッチパネル全体の検出感度としては、低いほうのS/N比で規定されてしまうという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、S/N比が大きく、検出感度の高いタッチパネルを備えた表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
本発明は、前述の知見に基づき成されたものであって、タッチパネルの入力用領域の長い方の辺と並走する電極上の個別電極1個1個の面積を縮小し、かつ直交するもう一方の電極の個別電極の面積との比が、長辺方向に並走する電極数を短辺方向と並走する電極数で割った比の10%減までの間の値とし、1ライン上の容量をほぼ等しくし、面積縮小で空いた部分に浮遊電極(ダミー電極)を配置することにより、前述の目的を達成するものである。
即ち、本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)表示パネルと、前記表示パネルに重ねて形成された静電容量結合方式のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、前記タッチパネルは、複数のX電極と、前記X電極と交差する複数のY電極とを有し、前記X電極と前記Y電極とは、互いに重なり合う交差部と、2つの交差部間に形成された電極部とを有し、前記X電極と前記Y電極との1ライン分の容量が同等となるように、前記X電極と前記Y電極の中の一方の電極の電極部の面積が、他方の電極の電極部の面積よりも小さいことを特徴とする。
(3)表示パネルと、前記表示パネル上に設けられた静電容量結合方式のタッチパネルとを備えるタッチパネル付き表示装置であって、前記タッチパネルは、複数のX電極と、前記X電極と交差する複数のY電極とを有し、前記X電極と前記Y電極とは、互いに重なり合う交差部と、2つの交差部間に形成され前記交差部よりも幅が広い個別電極とを有し、前記X電極は、前記n個の個別電極を有し、前記Y電極は、前記m個の個別電極を有し、前記X電極の個別電極の面積と前記Y電極の個別電極の面積の関係は、m:nであることを特徴とする。
本発明によれば、S/N比が大きく、検出感度の高いタッチパネルを備えたタッチパネル付き表示装置を提供することが可能となる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は、本発明の特許請求の範囲の解釈を限定するためのものではない。
本実施例では、表示パネルの一例として液晶表示パネルを用いて説明する。なお、表示パネルとしては、タッチパネルを用いることができるものであれば良く、液晶表示パネルに限らず、有機発光ダイオード素子や表面伝導型電子放出素子を用いる表示パネルを使用することも可能である。
図1は、本発明の実施例のタッチパネル付き表示装置の概略構成を示す平面図である。また、図2は、図1のA−A’線での断面図である。
本実施例のタッチパネル付き表示装置300は、図1および図2に示すように、液晶表示パネル600と、液晶液示パネル600の観察者側の面上に配置された静電容量結合方式のタッチパネル400と、液晶表示パネル600の観察者側とは反対側に配置されたバックライト700とを備えている。液晶表示パネル600としては、例えば、IPS方式、TN方式、VA方式等の液晶表示パネルが用いられる。
液晶表示パネル600は、対向して配置された2枚の基板が貼り合わされて形成されており、2枚の基板の外側には、601、602の偏光板が設けられている。
また、液晶表示パネル600とタッチパネル400とは、樹脂・粘着フィルム等からなる第1の接着材501により接合されている。さらに、タッチパネル400の外側にはアクリル樹脂からなる前面保護板(フロントウインドウとも呼ぶ)12が、樹脂・粘着フィルム等からなる第2の接着材502により貼り合わされている。
静電容量結合方式のタッチパネル400に設けられた電極に対して、液晶表示パネル600での電圧の変化はノイズとなる。そのため、液晶表示パネル600を電気的にシールドする必要があり透明導電層603が設けられている。シールドとして機能するように、透明導電層603には定電圧がフレキシブルプリント基板71等から供給されており、例えば、接地電位とされている。
なお、透明導電層603はノイズの影響を抑えるために、タッチパネル400に設けられた電極と同程度のシート抵抗値である150〜200Ω/□であることが望ましい。透明導電層603の抵抗値は、結晶粒の大きさに関係することが解っているが、透明導電層603を形成する際の熱処理温度を200℃以上とすることで、結晶化を進めてシート抵抗値を150〜200Ω/□とすることが可能である。
液晶表示パネル600の一辺には、駆動回路50が設けられており、この駆動回路50から液晶表示パネル内の各画素に各種の信号が供給される。液晶表示パネル600の一辺には、外部から信号を供給するためにフレキシブルプリント基板72が接続されており、駆動回路50には、このフレキシブルプリント基板72を介して外部から信号が供給される。
また、タッチパネル400にもフレキシブルプリント基板71が接続されている。フレキシブルプリント基板71にはタッチパネル制御回路60が搭載されており、タッチパネル制御回路60により入力位置の検出等が制御される。
また、タッチパネル400と駆動回路50との間には、スペーサ30が配置されている。
透明基板としてガラス基板5を用い、ガラス基板5の片方の面にタッチパネル用電極(1,2)と、接続用端子7と、タッチパネル用電極(1,2)から接続用端子7までの配線6とを配置する。また、直交するように配置した2つのタッチパネル用電極(1,2)の少なくとも交差部は、絶縁膜で分離されている。
タッチパネル用電極(1,2)は透明導電膜で形成され、縦方向(図中Y方向)に延在し、横方向(X方向)に並列する電極をX電極1と呼ぶ。また、X電極1に交差するように横方向(X方向)に延在し縦方向(Y方向)に並列して形成される電極をY電極2と呼ぶ。本実施例のタッチパネル400では、これらX電極1とY電極2の静電容量の変化を検出し、タッチされた位置を算出する。また、符号3で示す点線内部の検出可能な領域を入力領域と呼ぶ。
各X電極1、Y電極2は、ともに交差部1aおよび交差部2aで幅が狭くなっており、2つの交差部1aまたは交差部2aに挟まれた電極部1bおよび電極部2bで幅が広くなっている。この交差部1aまたは交差部2aに挟まれた電極部1bおよび電極部2bを個別電極とも呼ぶ。
それにより、縦長の形状に従って電極の面積が大きくなっていたX電極1の面積を縮小して、1ライン上の容量をY電極2とほぼ等しくし、液晶表示パネル600から発生する信号電圧の変動によるノイズをX電極1とY電極2とで同等としている。
前述したように、液晶表示パネル600には透明導電層603が設けられており、液晶表示パネル600からのノイズの影響を抑えている。しかしながら、液晶表示パネル600に高温度で透明導電層603を形成することは困難であり、十分に低抵抗な透明導電層603を液晶表示パネル600に設けることができない場合もある。また、透明導電層603を設けた場合でも、少なからず液晶表示パネル600からのノイズの影響が問題となる場合がある。
図4に示すように、個別電極1bを分割して面積を縮小し、浮遊電極4を形成すると、対地容量を削減できるため、ノイズレベルを下げることができる。なお、指等で縮小したX電極1に触れた際、隣接する浮遊電極4を同時に触り容量結合により機能するため、信号レベルは面積縮小よりも減少の度合いが小さい。
そのため、S/N比は、図4に示すように、電極数比と同様の面積比の時に、S/N比のピークを持つ結果が得られた。
浮遊電極4を配置しなかった場合には、隣接するX電極1とY電極2との間隔8が広くなる。前述したようにX電極1とY電極2とは透明導電膜によって形成されるが、この間隔8には、絶縁膜とガラス基板とが形成されているが、透明導電膜が無い領域となる。透過率、反射率及び反射光の色度に関し、透明導電膜がある部分と無い部分とで差が生じるために、間隔8が肉眼で見えてしまい、表示する画像の品質を下げる。
X電極1の個別電極1bと隣接する浮遊電極4がショートすると、該当するX電極1ライン分の対地容量が増加しノイズが増え、検出感度が低下する不具合が生じる。
ショートした際に、増加する容量を低減するため、図1のように浮遊電極4は4分割とした。より細かく細分化した場合はショート不良の懸念が低下するが、該当領域に透明導電膜の無い領域が増えるため、隣接する電極との透過率、反射率および色度の差が生じ増加する懸念がある。そのため、前述のとおり浮遊電極4は4分割とし、相互の電極間隔は30μmより狭く20μm程度とした。
本実施例では、縦長の液晶表示装置に重ねて使用する場合を示したが、横長の液晶表示装置、もしくは他の方式の画像表示装置に重ねる場合でも、本発明の効果は変わらない。また、浮遊電極の分割数も4分割に限定するものでもない。
図5および図9を用いて第1の工程を説明する。
第1の工程では、ガラス基板5上に第1のITO膜14(Indium Tin Oxide)を約15nmの厚さで成膜した後、銀合金膜15を約200nm成膜する。
次に、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、銀合金膜15をパターニングする。
次に、レジストを剥離除去し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し第1のITO膜14をパターニングする。
その後、レジストを剥離除去して、図5および図9に示すように、パターンニングされたITO膜14(所謂、Y電極2)と銀合金膜15(所謂、配線6)を形成する。
銀合金膜15は不透明であるため、視認されることを避けるために、後で重ねる液晶表示パネル600の表示領域に掛かる部分からは除去し、周辺配線6のみに形成する。
第2の工程では、第1のITO膜14と銀合金膜15のパターンを形成した基板上に感光性の層間絶縁膜16を塗布しホトリソグラフィ技術でパターニング加工する。層間絶縁膜16はSiO2を主成分とする膜を1μm以上塗布するのが望ましい。
図10に示すように、周辺部にコンタクトホール17を設ける。また、外部駆動回路との接続に使用する端子接続部では層間絶縁膜パターン16を除去する。
次に、図7および図11を用いて第3の工程を説明する。
第3の工程では、第2のITO膜18を約30nm成膜し、ホトリソグラフィ工程でレジストパターンを形成し、第2のITO膜18をパターニングする。
その後、レジストを剥離除去して、図7および図11に示すように、第2のITO膜18(所謂、X電極1)を形成する。
次に、図8および図12を用いて第4の工程を説明する。
第4の工程では、第2の工程で用いた絶縁膜と同じ膜を最上層保護膜19として再度基板上に塗布し、ホトリソグラフィ工程でパターンを形成する。
以上の工程をもってタッチパネル400が形成される。
本実施例では、X電極1とY電極2に、タッチパネル制御回路60から順次定電流を供給し、X電極1あるいはY電極2を充電し、そして、X電極1あるいはY電極2の電圧が、所定の基準電圧(Vref)に立ち上がるまでの期間(T)を測定する。
例えば、図14に示すように、タッチパネル400が、観察者の指等で触れられていない状態では、前述の期間(T)は、Taとなる。一方、タッチパネル400が、観察者の指35等で触れられた状態では、図13に示すように、X電極1あるいはY電極2の個別電極(1b,2b)に容量(C)が付加されるので、前述の期間(T)は、Taの期間よりも長いTb(Ta<Tb)となる。
一般に、観察者の指35は、X電極1あるいはY電極2の個別電極(1b,2b)の面積よりも大きいので、Taの期間よりも大きい期間(例えば、Tbの期間)は、X電極1あるいはY電極2の複数の電極で検出される。そこで、Taの期間よりも大きい期間が検出された複数の電極位置と、当該電極位置の期間(例えば、Tb)に基づき、セントロイド処理計算により重心位置を求め、入力位置とする。
なお、前述の期間(T)は、例えば、基本クロック(例えば、液晶表示パネル600で使用するドットクロック(CLK))をカウントして、当該カウント数で検出する。
したがって、請求項1に記載の「X電極とY電極との1ライン分の容量」とは、タッチパネル制御回路60から見たインピーダンスの容量成分を意味することにもなる。また、「X電極とY電極との1ライン分の容量が同等」とは、前述の期間(T)、あるいは、前述の期間(T)内のドットクロック(CLK)のカウント数が同等であることも意味している。
さらに、「X電極とY電極との1ライン分の容量が同等」とは、1ライン分の容量が、設計値の±10%以内の値であることを意味している。当然の如く、「前述の期間(T)内のドットクロック(CLK)のカウント数が同等」とは、カウント数が、設計値の±10%以内のカウント数であることを意味している。
この図15、図16に示すタッチパネルでは、X電極1の個別電極1bと、Y電極2の個別電極2bとは、同層の導電層に分離して形成され、X電極1の交差部1aと、Y電極2の交差部2aとは、異なる導電層に形成される。
図16では、X電極1の交差部1aは、Y電極2の交差部2aよりも上層に形成され、Y電極2の交差部2aと平面的に交差している。X電極1の交差部1aは、層間絶縁膜16に形成されたコンタクトホール36を介してX電極1の個別電極1bと接続される。なお、図16は、図15のA−A’線に沿った断面構造を示す断面図である。
また、前述の実施例では、直交するX方向および、Y方向の電極について記述したが、本発明は、入力位置の検出に用いる電極ライン間の容量差の平均化を目的としたもののため、斜めに交差するものや並走する長さの異なる電極間の容量調整にも有効である。
このように、本実施例によれば、画像情報、文字情報の表示装置用の静電容量結合式入力装置として、検出感度に優れたタッチパネルを生産することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
2 Y電極
3 入力領域
4 浮遊電極
5 ガラス基板
6 周辺配線
7 接続端子
8 間隔
12 前面保護板
14 第1のITO膜
15 銀合金膜
16 層間絶縁膜
17,36 コンタクトホール
18 第2のITO膜
19 最上層保護膜
30 スペーサ
35 観察者の指
36 コンタクトホール
50 駆動回路
60 タッチパネル制御回路
71,72 フレキシブルプリント基板
300 タッチパネル付き表示装置
400 静電容量結合方式のタッチパネル
501 第1の接着材
502 第2の接着材
600 液晶表示パネル
601,602 偏光板
603 透明導電層
700 バックライト
Claims (19)
- タッチパネルを有する表示装置であって、
表示パネルを有し、
前記タッチパネルは、透明基板と、
前記透明基板に形成された複数のX電極と、
前記透明基板に形成され前記X電極と交差する複数のY電極とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、互いに重なり合う交差部と、2つの交差部間に形成された電極部とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、前記交差部で絶縁膜を介して分離され、
前記電極部は、前記X電極と前記Y電極共に、前記交差部に接続される部分で幅が狭く、前記交差部で挟まれた部分が前記交差部よりも幅が広くなる形状を有し、
前記X電極の1ラインの延在方向の長さに対し、前記Y電極の1ラインの延在方向の長さが短く、
前記X電極の電極部の幅は、前記Y電極の電極部の幅よりも狭く、
前記X電極よりも面積の小さいダミー電極が、前記X電極に近接して形成され、
前記ダミー電極は前記Y電極と重ならず、
前記表示パネルと前記タッチパネルとの間の前記表示パネルには透明導電層が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記ダミー電極は、浮遊電極であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極のいずれか一方は、透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極とは、絶縁膜を挟んで形成された透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極とは、絶縁膜を挟んで形成された透明導電膜で構成され、
前記ダミー電極は、前記X電極の電極部と同層に形成された透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - タッチパネルを有する表示装置であって、
表示パネルを有し、
前記タッチパネルは、透明基板と、
前記透明基板に形成された複数のX電極と、
前記透明基板に形成され前記X電極と交差する複数のY電極と、
長辺と短辺とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、互いに重なり合う交差部と、2つの交差部間に形成される個別電極とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、前記交差部で絶縁膜を介して分離され、
前記X電極は、前記基板の長辺に沿って形成され、
前記Y電極は、前記基板の短辺に沿って形成され、
前記X電極よりも面積が小さく前記Y電極と重ならないダミー電極が、前記X電極に近接して形成され、
前記X電極の個別電極は、前記Y電極の個別電極よりも面積が小さく、
前記表示パネルと前記タッチパネルとの間の前記表示パネルには透明導電層が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記ダミー電極は、浮遊電極であることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極のいずれか一方は、透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極とは、絶縁膜を挟んで形成された透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極とは、絶縁膜を挟んで形成された透明導電膜で構成され、
前記ダミー電極は、前記X電極と同層の透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 - タッチパネルを有する表示装置であって、
表示パネルを有し、
前記タッチパネルは、透明基板と、
前記透明基板に形成された複数のX電極と、
前記透明基板に形成され前記X電極と交差する複数のY電極とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、互いに重なり合う交差部と、2つの交差部間に形成され前記交差部よりも幅が広い個別電極とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、前記交差部で絶縁膜を介して分離され、
前記X電極よりも面積が小さく前記Y電極と重ならないダミー電極が、前記X電極に近接して形成され、
前記X電極は、n個の前記個別電極を有し、
前記Y電極は、m個の前記個別電極を有し、
前記X電極の個別電極の面積と前記Y電極の個別電極の面積の関係は、m:nで、
前記表示パネルと前記タッチパネルとの間の前記表示パネルには透明導電層が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記ダミー電極は、浮遊電極であることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極のいずれか一方は、透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極とは、絶縁膜を挟んで形成された透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極とは、絶縁膜を挟んで形成された透明導電膜で構成され、
前記ダミー電極は、前記X電極と同層の透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。 - タッチパネルを有する表示装置であって、
表示パネルを有し、
前記タッチパネルは、透明基板と、
前記透明基板に形成された複数のX電極と、
前記透明基板に形成され前記X電極と交差する複数のY電極と、
長辺と短辺とを有し、
前記X電極は、前記透明基板の長辺に沿って延在し、
前記Y電極は、前記透明基板の短辺に沿って延在し、
前記X電極と前記Y電極とは、互いに重なり合う交差部と、2つの交差部間に形成され電極部とを有し、
前記X電極と前記Y電極とは、前記交差部で絶縁膜を介して分離され、
前記X電極は、第1の交差部と第2の交差部との間のX電極の幅が、前記第1の交差部と第2の交差部との中間で最大の幅となる形状を有し、
前記X電極と前記Y電極との間には、分割されて複数のダミー電極が形成され、
前記ダミー電極は前記Y電極と重ならず、
前記表示パネルと前記タッチパネルとの間の前記表示パネルには透明導電層が設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記X電極と、前記Y電極とは、同一基板上に形成されることを特徴とする請求項16に記載の表示装置。
- 前記ダミー電極は、浮遊電極であることを特徴とする請求項16に記載の表示装置。
- 前記X電極と前記Y電極のいずれか一方は、透明導電膜で構成されることを特徴とする請求項16に記載の表示装置。
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