JP6498578B2 - タッチパネル - Google Patents

Description

この発明は液晶表示装置上に搭載されて使用されるタッチパネルに関する。

図１０はこの種のタッチパネルの従来例として特許文献１に記載されている静電容量式タッチパネルの構成を示したものである。このタッチパネルは透明な基材１１上に第１の方向Ｄ１に沿って延び、かつ第１の方向Ｄ１と交差する第２の方向Ｄ２に並列配置された複数の第１のセンサ電極列１２と、第２の方向Ｄ２に沿って延び、かつ第１の方向Ｄ１に並列配置された複数の第２のセンサ電極列１３を有している。

第１のセンサ電極列１２は多数の略正方形のセンサ電極主部１４がライン部１５を介して第１の方向Ｄ１に連結された構成とされ、第２のセンサ電極列１３は多数の略正方形のセンサ電極主部１６がブリッジ部１７を介して第２の方向Ｄ２に連結された構成となっている。ライン部１５とブリッジ部１７は互いに基材１１の厚さ方向に距離を隔てて重なっており、これにより第１のセンサ電極列１２と第２のセンサ電極列１３は互いに非接触状態で交差している。第１のセンサ電極列１２及び第２のセンサ電極列１３は例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）等の透明導電体によって形成され、基材１１上のアクティブエリアＡ１に配置されている。

各第１のセンサ電極列１２の端部には取り出しライン１８の一端がそれぞれ接続され、これら取り出しライン１８の他端は基材１１の縁部にまで延びて端子１８ａに接続されている。同様に、各第２のセンサ電極列１３の端部には取り出しライン１９の一端がそれぞれ接続され、これら取り出しライン１９の他端は基材１１の縁部にまで延びて端子１９ａに接続されている。取り出しライン１８及び１９は銅やアルミニウム、銀等の高導電率金属からなる金属ラインと金属ラインを被覆する透明導電体層によって形成され、アクティブエリアＡ１の外側の非アクティブエリアＡ２に配置されている。

アクティブエリアＡ１は画像を表示することができる領域（表示領域）であり、非アクティブエリアＡ２は画像が表示されない領域（非表示領域）である。アクティブエリアＡ１内の任意の箇所に接触することで、その箇所に生じた静電容量の変化が取り出しライン１８，１９を介して検出され、接触位置の検出を行うことが可能となっている。

特開２０１３−１１７８１６号公報

上述したように、タッチパネルは透明なセンサ電極部が形成された表示領域と、センサ電極部から引き出された引き出し配線（特許文献１では取り出しラインと呼称）が位置する非表示領域とよりなり、引き出し配線は金属のみもしくは特許文献１のように金属を含んで形成されるため、このような目に見える（透明でない）引き出し配線を隠すため、一般に非表示領域には不透明な枠が設けられている。

一方、液晶表示装置等と組み合わせて用いられるタッチパネルは画像を見て簡易に入力操作を行えることから、各方面で用いられており、普及に伴い、低価格化が強く要請されるようになってきている。

この発明の目的はこのような状況に鑑み、品質の低下を招くことなく、製造コストを下げることができるようにしたタッチパネルを提供することにある。

請求項１の発明によれば、液晶表示装置の表示領域を規定する枠を一面に備え、他面が液晶表示装置上に搭載されるタッチパネルは、透明基板上に形成されたセンサ電極部及びセンサ電極部から引き出されてセンサ電極部の周辺に位置する複数の引き出し配線が共にＩＴＯよりなり、複数の引き出し配線は配線長が長いものほど配線幅が広くされ、複数の引き出し配線のうち、一部は枠の内側にはみ出し、はみ出している引き出し配線において液晶表示装置の画素の配列方向と平行に延びている延伸部分は外形線がジグザグとされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、前記延伸部分の延伸方向と直交する方向における延伸部分の配線幅及び隣接する延伸部分間の間隙がそれぞれ一定とされる。

請求項３の発明では請求項１の発明において、前記延伸部分はジグザグに伴って配線幅が変動し、延伸部分の延伸方向と直交する方向における隣接する延伸部分間の間隙は一定とされる。

請求項４の発明では請求項１の発明において、前記延伸部分はジグザグに伴って配線幅が変動し、隣接する延伸部分間の間隙と間隙の一方の側に位置する延伸部分の配線幅との和が一定となるように間隙が設定される。

請求項５の発明では請求項２又は３の発明において、ジグザグを構成する線は画素の対角方向と平行とされる。

この発明によれば、引き出し配線に金属配線を用いている従来のタッチパネルと比べて、製造コストを削減することができ、かつ従来のタッチパネルと同じセンサ感度、表示領域及び表示品質を得ることができる。

この発明によるタッチパネルの一実施例の概要を示す平面図。 液晶表示装置の画素を示す図。 Ａは従来形状の引き出し配線を示す図、Ｂはこの発明によるタッチパネルの引き出し配線に適用する第１の形状を説明するための図、Ｃはこの発明によるタッチパネルの引き出し配線に適用する第２の形状を説明するための図。 この発明によるタッチパネルの引き出し配線に適用する第３の形状を説明するための図。 引き出し配線を仮に図３Ａに示した従来形状とした場合の図１のＡ部部分拡大図。 引き出し配線が図３Ｂに示した第１の形状を具備する場合の図１のＡ部部分拡大図（その１）。 引き出し配線が図３Ｂに示した第１の形状を具備する場合の図１のＡ部部分拡大図（その２）。 引き出し配線が図３Ｃに示した第２の形状を具備する場合の図１のＡ部部分拡大図。 引き出し配線が図４に示した第３の形状を具備する場合の図１のＡ部部分拡大図。 従来のタッチパネルの部分拡大平面図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明によるタッチパネルの一実施例を示したものであり、このタッチパネルは図１０に示した従来のタッチパネルと同様、静電容量式のタッチパネルとなっている。

タッチパネルは矩形状の透明基板２０を有し、透明基板２０上にはセンサ電極部３０が形成され、さらにセンサ電極部３０から引き出された多数の引き出し配線が位置する引き出し配線部４０がセンサ電極部３０の周辺に設けられている。

センサ電極部３０は透明基板２０の短辺と平行なＹ方向に沿って延び、かつ透明基板２０の長辺と平行なＸ方向に並列配置された複数の第１のセンサ電極列３１と、Ｘ方向に沿って延び、かつＹ方向に並列配置された複数の第２のセンサ電極列３５を有している。これら第１のセンサ電極列３１及び第２のセンサ電極列３５はＩＴＯによって形成されている。

第１のセンサ電極列３１はＹ方向に沿って配列された複数の島状電極部３２と、図１では小さくて判別できないが、隣接する島状電極部３２を連結して電気的に接続する連結部とによって構成されている。島状電極部３２は第１のセンサ電極列３１の両端を除き、菱形形状とされ、両端に位置する島状電極部３２は菱形を二等分した三角形形状とされている。

一方、第２のセンサ電極列３５はＸ方向に沿って配列された複数の島状電極部３６と、図１では小さくて判別できないが、隣接する島状電極部３６を連結して電気的に接続するジャンパ部とによって構成されている。島状電極部３６は島状電極部３２と同様、第２のセンサ電極列３５の両端を除き、菱形形状とされ、両端に位置する島状電極部３６は菱形を二等分した三角形形状とされている。

第１のセンサ電極列３１の連結部と第２のセンサ電極列３５のジャンパ部は重なる位置に配置されるが、これら連結部とジャンパ部との間には透明な絶縁膜が介在されており、絶縁膜によって連結部とジャンパ部は電気的に絶縁され、これにより第１のセンサ電極列３１と第２のセンサ電極列３５は互いに絶縁された状態で交差している。

引き出し配線部４０には各第１のセンサ電極列３１のＹ方向一端にそれぞれ接続された引き出し配線４１と、各第２のセンサ電極列３５のＸ方向両端にそれぞれ接続された引き出し配線４２とが位置されている。これら引き出し配線４１，４２は透明基板２０の一方の長辺の中央に形成された端子部４３まで延びている。

引き出し配線４１，４２はこの例ではセンサ電極部３０と同様、ＩＴＯによって形成されている。これにより、この例では従来必要であった金属配線の形成工程が不要となっており、その分、製造コストを下げることが可能となっている。

ところで、このように金属よりも導電率が低いＩＴＯによって引き出し配線４１，４２を形成する場合、引き出し配線４１，４２の電気抵抗値の増大によって静電容量の変化を感度よく検出することができないといった事態を招く。

また、引き出し配線４１は端子部４３から近い第１のセンサ電極列３１に接続されるものほど配線長が短く、端子部４３からＸ方向に離れた位置に位置する第１のセンサ電極列３１に接続されるものほど配線長が長くなり、同様に引き出し配線４２も端子部４３から近い第２のセンサ電極列３５に接続されるものほど配線長が短く、端子部４３からＹ方向に離れた位置に位置する第２のセンサ電極列３５に接続されるものほど配線長が長くなる。

このような引き出し配線４１及び４２における配線長の長短は、導電率が高い金属で引き出し配線４１，４２が形成されていれば、問題となるものではないが、導電率が低いＩＴＯで引き出し配線４１，４２を形成した場合には配線長の長短による電気抵抗値の違いが無視できなくなり、配線長が長い引き出し配線が接続されたセンサ電極列では感度が低下するといった問題が生じてしまう。

この例ではこのような引き出し配線４１，４２をＩＴＯで形成したことに伴う感度の低下、感度の不均一を解消するため、図１に示したように引き出し配線４１，４２の配線幅を金属で形成した場合に比べ、広くし、かつ配線長が長いものほど、即ち透明基板２０の外周側に位置する引き出し配線４１，４２ほど配線幅を広くしている。

このように引き出し配線４１，４２の配線幅を設定することは必然的に引き出し配線部４０の面積増大を招くが、この例では品質の維持を前提として製造コストを削減することを目的としており、具体的に言えば上述したようなセンサ感度の維持に加え、液晶表示装置の表示領域の維持を前提としている。従って、液晶表示装置の表示領域を規定するためにタッチパネルに設けられる枠の大きさは従来と同様とする。

ここで、従来のタッチパネルにおいては金属もしくは金属を含んで形成された引き出し配線は枠の面積内に収まり、枠によって隠されていたが、この例では引き出し配線部４０の面積が増大するため、引き出し配線４１，４２の一部が枠の内側にはみ出ることになる。図１中、二点鎖線は枠５０の内周５０ａを示す。なお、図１では枠５０はハッチングを付して示している。枠５０はセンサ電極部３０及び引き出し配線部４０を保護するオーバーパネル（保護パネル）の裏面に一般に印刷形成されて設けられ、タッチパネルはこのような枠５０を一面に備え、他面が液晶表示装置上に搭載される。

図１に示したように、タッチパネルの下辺中央部及び左右の辺の下辺側において、引き出し配線４１の配列の一部及び引き出し配線４２の配列の一部がそれぞれ枠５０からはみ出し、表示領域６０に位置することになる。

このような引き出し配線４１，４２の表示領域６０へのはみ出しによる不感領域は、例えば枠５０の内周５０ａから２ｍｍ程度であって、センサ電極部３０の島状電極部３２，３６の大きさとの対比から言っても、タッチパネルの機能に影響を及ぼすものではないものの、引き出し配線４１，４２の配列と液晶表示装置の画素の配列との干渉によりモアレが発生してしまい、液晶表示装置の表示品質の低下を招くことになる。

この例ではこのようなモアレの発生を抑制する。以下、この点について説明する。

図２は液晶表示装置の画素７０を示したものである。画素７０は所定のピッチで液晶表示画面に配列されており、配列ピッチの一例を示せば、
Ｐ１＝０．１９ｍｍ，Ｐ２＝０．１７ｍｍ
である。

図３Ｂ，Ｃはモアレの発生を抑制するための引き出し配線の第１及び第２の形状をそれぞれ示したものであり、図３Ｂ，Ｃにそれぞれ示した２本の引き出し配線は図１のＡ部における内側２本の引き出し配線４２_１，４２_２を示している。なお、図３Ａはモアレ対策を施していない形状とした場合の引き出し配線４２_１，４２_２を示したものである。図３Ａにおける引き出し配線４２_１，４２_２の配線幅をＷ１，Ｗ２とし、隣接する引き出し配線４２_１，４２_２間の間隙をＣ１とする。

この例ではモアレの発生を抑制すべく、引き出し配線の外形線をジグザグとする。

図３Ｂは引き出し配線４２_１，４２_２の延伸方向と直交する方向における引き出し配線４２_１，４２_２の配線幅Ｗ３，Ｗ４及び引き出し配線４２_１，４２_２間の間隙Ｃ２をそれぞれ一定としたものであり、即ち引き出し配線自体をジグザグとしたものである。ジグザグを構成する線の傾きαは、画素７０の対角がなす角度θ（図２参照）と同じとし、即ちジグザグを構成する線は画素７０の対角方向と平行とする。また、ジグザグの線の折り返しピッチＰ３は、画素７０の同方向のピッチＰ２と例えば同じとする。なお、図３Ｂ中にＷ５，Ｗ６で示した引き出し配線４２_１，４２_２の寸法及びＣ３で示した引き出し配線４２_１，４２_２間の寸法は、
Ｗ５＝Ｗ１，Ｗ６＝Ｗ２，Ｃ３＝Ｃ１
となっている。ジグザグを構成する線の傾きαはα＝θに限らず、例えばα＝θ／２やα＝θ／４としてもよい。

図３Ｃは引き出し配線４２_１，４２_２の配線幅がジグザグに伴って変動しているものである。引き出し配線４２_１，４２_２の延伸方向と直交する方向における引き出し配線４２_１，４２_２間の間隙Ｃ４は一定であり、ジグザグの間隙となっている。図３Ｃにおける引き出し配線４２_１，４２_２の配線幅はそれぞれＷ１，Ｗ２に対し、±２×Ｄ１の増減をジグザグに伴って繰り返す。図３Ｃ中にＣ５で示した引き出し配線４２_１，４２_２間の寸法は、Ｃ５＝Ｃ１となっている。ジグザグを構成する線の傾きβはαと同様、β＝θとされ、またβ＝θ／２，β＝θ／４としてもよい。

次に図４に示した引き出し配線の第３の形状について説明する。なお、図４は図３に対し、拡大しているが、図３と同じ引き出し配線４２_１，４２_２を示している。この例では引き出し配線４２_１，４２_２の配線幅はジグザグに伴って変動しているものの、変動幅は小さく、引き出し配線４２_１，４２_２間の間隙と一方の引き出し配線４２_１（あるいは４２_２）の配線幅との和が一定となるように間隙が設定されている。ジグザグの線の折り返しピッチＰ４は、画素７０の同方向のピッチＰ２と例えば同じとする。引き出し配線４２_１，４２_２間の間隙はＣ１に対し、±２×Ｄ２の増減をジグザグに伴って繰り返す。なお、Ｃ１−（２×Ｄ２）の値、即ち引き出し配線４２_１，４２_２間の最小間隙は製造上の都合（製造上の間隙の限界）により決定される。

以上、モアレの発生を抑制するための引き出し配線の各種形状について説明したが、いずれにおいても引き出し配線の外形線がジグザグによって構成され、画素７０の配列方向と引き出し配線の外形線が平行にならないようにしているため、モアレの発生を良好に防止することができる。なお、ジグザグの線の折り返し部には図３Ｂ，Ｃ及び図４では角があるものとして示しているが、角がなく、折り返し前後の直線が曲線（円弧）でつながるような形状としてもよい。

次に、図１に示したタッチパネルにおいて、枠５０からはみ出し、表示領域６０に位置する引き出し配線が上述したようなモアレの発生を防止する形状を有している構成について説明する。

図５〜図９はいずれも図１のＡ部を拡大して示したものであり、図５は比較として仮に引き出し配線が図３Ａに示した形状となっている場合を示す。図５に示したようにこの例では第２のセンサ電極列３５に接続される引き出し配線４２は１０本あり、即ち第２のセンサ電極列３５は１０列ある。引き出し配線４２は内側（センサ電極部３０側）から順に、４２_１，４２_２，・・・，４２_１０とする。まず、この図５でわかるように、引き出し配線４２は配線幅が広く、さらに外側に位置するものほど（配線長が長いものほど）配線幅が広くされ、これにより図５に示したように１０本の引き出し配線４２_１〜４２_１０のうち、６本の引き出し配線４２_１〜４２_６が枠５０の内側にはみ出してしまう。なお、図５中、８１はタッチパネル全体の外周を囲むグランドパターンを示し、８２は引き出し配線４１と引き出し配線４２とを分離する配線分離用グランドパターンを示す。

このような枠５０からはみ出す引き出し配線４２_１〜４２_６が図３Ｂ，Ｃ及び図４に示した形状を具備する構成を図６〜図９に示す。図６は図３Ｂに示した形状においてα＝θとしたものであり、図７は図３Ｂに示した形状においてα＝θ／２としたものである。また、図８は図３Ｃに示した形状においてβ＝θ／２としたものであり、図９は図４に示した形状を具備するものである。なお、図６〜図９のいずれにおいても内側から７本目の引き出し配線４２_７の、引き出し配線４２_６側の外形線は引き出し配線４２_６のジグザグの外形線と対応するジグザグとされている。

これら図６〜図９に示しているように、枠５０からはみ出している引き出し配線４２_１〜４２_６は全長に渡ってモアレ対策を講じる必要はなく、画素７０の配列方向と平行に延びている延伸部分のみ外形線をジグザグとすればよい。なお、枠５０に隠れている引き出し配線４２_７〜４２_１０はモアレ対策を講じる必要はない。

以上、図１のＡ部の構成を参照して説明したが、引き出し配線４１が枠５０の内側にはみ出している図１の下辺部分についても引き出し配線４１の外形線をジグザグとするモアレ対策が同様に講じられる。

以上説明したように、この発明は引き出し配線に金属配線を用いていた従来のタッチパネルに対し、引き出し配線４１，４２をセンサ電極部３０と同じＩＴＯのみで形成するものであり、これにより金属配線の形成工程は不要となり、その分、製造コストの削減を図ることができる。

また、金属よりも導電率が低いＩＴＯで引き出し配線４１，４２を形成するため、引き出し配線４１，４２の電気抵抗値が増大し、これにより生じる問題、即ち感度の低下や配線長の違いにより感度の不均一が生じることについては、引き出し配線４１，４２の枠５０からのはみ出しを許容して配線長が長いものほど配線幅を広くすることにより解決するものとなっている。

さらに、引き出し配線４１，４２の配列が枠５０からはみ出すことにより生じる問題、即ち引き出し配線４１，４２の配列が液晶表示装置の画素７０の配列と干渉してモアレが発生することについては、引き出し配線４１，４２の、画素７０の配列方向と平行に延びている延伸部分の外形線をジグザグとすることにより解決するものとなっている。

よって、この発明によれば、引き出し配線に金属配線を用いている従来のタッチパネルと同じ表示領域を維持し、かつ表示品質（視覚的品位）も維持し、さらにセンサ感度も維持した上で、製造コストを削減することができる。

なお、センサ電極部３０における第１及び第２のセンサ電極列３１，３５の形成は、例えば１層目のＩＴＯ膜によって第２のセンサ電極列３５のジャンパ部を形成し、２層目のＩＴＯ膜によって第１のセンサ電極列３１の島状電極部３２、連結部及び第２のセンサ電極列３５の島状電極部３６を形成するといった工程が採用され、つまりＩＴＯ膜は２層形成されるが、引き出し配線４１，４２をこの２層のＩＴＯ膜で構成するようにすれば、厚さを厚くすることができ、電気抵抗値を下げることができる。

１１ 基材 １２ 第１のセンサ電極列
１３ 第２のセンサ電極列 １４ センサ電極主部
１５ ライン部 １６ センサ電極主部
１７ ブリッジ部 １８ 取り出しライン
１８ａ 端子 １９ 取り出しライン
１９ａ 端子 ２０ 透明基板
３０ センサ電極部 ３１ 第１のセンサ電極列
３２ 島状電極部 ３５ 第２のセンサ電極列
３６ 島状電極部 ４０ 引き出し配線部
４１ 引き出し配線 ４２，４２_１〜４２_１０ 引き出し配線
４３ 端子部 ５０ 枠
５０ａ 内周 ６０ 表示領域
７０ 画素 ８１ グランドパターン
８２ 配線分離用グランドパターン

Claims (5)

1. 液晶表示装置の表示領域を規定する枠を一面に備え、他面が前記液晶表示装置上に搭載されるタッチパネルであって、
   透明基板上に形成されたセンサ電極部及び前記センサ電極部から引き出されて前記センサ電極部の周辺に位置する複数の引き出し配線は共にＩＴＯよりなり、
   前記複数の引き出し配線は配線長が長いものほど配線幅が広くされ、
   前記複数の引き出し配線のうち、一部は前記枠の内側にはみ出しており、
   前記はみ出している引き出し配線において前記液晶表示装置の画素の配列方向と平行に延びている延伸部分は外形線がジグザグとされていることを特徴とするタッチパネル。
2. 請求項１記載のタッチパネルにおいて、
   前記延伸部分の延伸方向と直交する方向における前記延伸部分の配線幅及び隣接する前記延伸部分間の間隙がそれぞれ一定とされていることを特徴とするタッチパネル。
3. 請求項１記載のタッチパネルにおいて、
   前記延伸部分は前記ジグザグに伴って配線幅が変動し、前記延伸部分の延伸方向と直交する方向における隣接する前記延伸部分間の間隙は一定とされていることを特徴とするタッチパネル。
4. 請求項１記載のタッチパネルにおいて、
   前記延伸部分は前記ジグザグに伴って配線幅が変動し、隣接する前記延伸部分間の間隙と前記間隙の一方の側に位置する前記延伸部分の配線幅との和が一定となるように前記間隙が設定されていることを特徴とするタッチパネル。
5. 請求項２又は３記載のタッチパネルにおいて、
   前記ジグザグを構成する線は前記画素の対角方向と平行とされていることを特徴とするタッチパネル。

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