JP5249806B2

JP5249806B2 - タッチスイッチ

Info

Publication number: JP5249806B2
Application number: JP2009032400A
Authority: JP
Inventors: 勝正鴻野; 淳岡田; 君奉連山; 英詔水元
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-02-16
Also published as: JP2010191504A

Description

本発明は、指やペンなどでタッチされた位置を検出するタッチスイッチに関するものである。

従来より種々のタッチスイッチが開発・開示されている。タッチスイッチはディスプレイの前面に配置されるため、透明にされる。そのため、タッチスイッチに使用される電極はＩＴＯなどの透明電極が使用される。

しかし、金属に比べてＩＴＯの抵抗率は高い。タッチスイッチのサイズが大型化すると、抵抗値の増加に伴い静電容量検出の感度が低下し、タッチスイッチとして動作させるのが困難になる。また、ＩＴＯに含まれるインジウムは希少金属であるため、ＩＴＯの使用を避けることが好ましい。

そこで、金属線で電極を形成したタッチスイッチが下記特許文献１〜３に開示されている。金属線が極細線であるため、タッチスイッチの光透過率を落としにくい。金属線はＩＴＯよりも抵抗が低く、タッチスイッチの大型化が可能である。

透明基板の上に複数のタッチ電極部を縦横に並べたタッチスイッチがある（特許文献４など）。タッチ電極部から引き出し配線部が透明基板の端部に延びている。特許文献４の図７に示されるタッチスイッチはＩＴＯが使用されているが、特許文献１〜３の金属線を適用することが可能である。この場合、図９、図１０のように、透明基板５２の上にタッチ電極部５４と引き出し配線部５６が形成されたタッチスイッチ５０となる。タッチ電極部５４と引き出し配線部５６は金属線５８を網目状にしたものである。タッチ電極部５４同士の間、引き出し配線部５６同士の間、タッチ電極部５４と引き出し配線部５６との間は、金属線５８を形成せず、絶縁部６０となる。

しかし、タッチスイッチ５０の中央部から端部にいくにしたがって、引き出し配線部５６が増加する。そのため、タッチスイッチ５０の端部にいくにしたがって、図１０（ａ）から図１０（ｂ）のように金属線５８のない絶縁部６０が増加し、金属線５８の密度が低くなる。タッチスイッチ５０の位置によってタッチスイッチ５０の光の透過率が異なる。このため、ディスプレイの前面にタッチスイッチ５０を配置し、特にディスプレイで均一な色彩の表示がおこなわれると、タッチ電極部５４や引き出し配線部５６が視認され、ディスプレイの表示品位が低下する。

特開２００６−３４４１６３号公報特開２００４−１９２０９３号公報特開２００３−２５６１３６号公報国際公開番号ＷＯ２００５／１１４３６９

本発明の目的は、ディスプレイの表示品位低下を防止できるタッチスイッチを提供することにある。

本発明のタッチスイッチは、基板と、前記基板の一面に金属線を網目状にして形成された複数のタッチ電極部と、前記基板の一面に金属線を網目状にして形成され、それぞれのタッチ電極部から基板の端部に引き出された引き出し配線部とを備える。タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方が異なる。タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方が異なることにより、タッチ電極部と引き出し配線部とで光の透過率が異なる。

前記タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方が異なることによりタッチスイッチ全域の光透過率が均一である。タッチ電極部と引き出し配線部とで光の透過率が異なることを利用して、タッチスイッチ全域で光透過率を均一にする。なお、光透過率の均一は、厳密な均一ではなく、肉眼で見たときに光透過率の差が分からない程度を含む。

前記引き出し配線部同士の間に絶縁部が形成されており、絶縁部の幅と引き出し配線部の幅の比率に応じて、タッチ電極部と引き出し配線部とは、金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方が異なる。タッチスイッチ全域での光透過率を均一にするために、絶縁部の幅と引き出し配線部の幅の比率を利用する。

前記金属線の幅は、引き出し配線部よりもタッチ電極部の方が細い。タッチ電極部の金属線の幅を細くすることにより、タッチ電極部の光透過率が高くなる。

前記金属線同士のピッチは、引き出し配線部よりもタッチ電極部の方が広い。タッチ電極部の金属線のピッチを広めることにより、タッチ電極部の光透過率が高くなる。

前記引き出し配線部の金属線の幅は、基板の端部から基板の中央にいくにしたがって連続的にもしくは段階的に幅が細くなる。引き出し配線部の金属線の幅を連続的にもしくは段階的に細くすることにより、引き出し配線部の基板の端部側よりも基板中央部側の光透過率を高める。

前記絶縁部の幅は、基板の端部にいくにしたがって連続的にもしくは段階的に幅が狭くなる。基板の端部から中央に向かうにしたがって絶縁部の密度が減少するが、基板の中央部ほど絶縁部の幅を広げて、光透過率を均一にする。

本発明は、上記構成によりタッチスイッチ全域で光の透過率を均一化することができる。ディスプレイの前面にタッチスイッチを配置しても、表示品位を下げにくい。従来と比べて、特にディスプレイで均一な色彩を表示したときに、タッチスイッチのタッチ電極部や引き出し配線が視認されにくい。

本発明のタッチスイッチのタッチ電極部および引き出し配線部の一例を示す図である。タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線幅を変更した構成を示す平面図であり、（ａ）はタッチ電極部と引き出し配線部の接続部付近を示し、（ｂ）は引き出し配線部が並べられた箇所を示す。タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線幅を変更した構成を示す断面図であり、（ａ）はタッチ電極部の断面図、（ｂ）は引き出し配線部の断面図である。タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線同士のピッチを変更した構成を示す平面図であり、（ａ）はタッチ電極部と引き出し配線部の接続部付近を示し、（ｂ）は引き出し配線部が並べられた箇所を示す。タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線同士のピッチを変更した構成を示す断面図であり、（ａ）はタッチ電極部の断面図、（ｂ）は引き出し配線部の断面図である。中間部を設けたタッチスイッチの図であり、（ａ）はタッチ電極部が徐々に小さくなるタッチスイッチであり、（ｂ）はタッチ電極部が同じ大きさのタッチスイッチである。図６（ａ）の場合の一部を拡大した図である。図６（ｂ）の場合の一部を拡大した図である。従来のタッチスイッチのタッチ電極部および引き出し配線部の一例を示す図である。従来のタッチ電極部と引き出し配線部の平面図であり、（ａ）はタッチ電極部と引き出し配線部の接続部付近を示し、（ｂ）は引き出し配線部が並べられた箇所を示す。

本発明のタッチスイッチについて図面を使用して説明する。図面は模式的に示しており、実物とは異なる場合がある。説明するタッチスイッチは静電容量式のタッチスイッチである。

図１のタッチスイッチ１０は、絶縁性の透明基板１２、透明基板１２の一面に形成されたタッチ電極部１４、および透明基板１２の一面に形成された引き出し配線部１６を備える。

透明基板１２は誘電体基板である。透明基板１２の材料は、ガラス、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンナフタレートなどの透明材料が挙げられる。ガラスであれば厚みは約０．１〜２ｍｍであり、プラスチックフィルムであれば厚みは約１０〜２０００μｍである。また、これらの材料を多層に積層してもよい。

透明基板１２の一面にタッチ電極部１４と引き出し配線部１６が形成され、他面がディスプレイと接する。透明基板１２の一面側には、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６を覆うように、透明接着剤を使用して透明のカバーフィルムが取り付けられる。カバーフィルム以外に透明の樹脂を積層して保護膜としても良い。ディスプレイに透明基板１２を取り付けるとき、他面とディスプレイの間に透明接着剤を使用する。

接着剤としては、アクリル系の接着剤、アクリルウレタン系の接着剤、ポリエステルアクリレート系の接着剤、エポキシアクリレート系の接着剤などの透明接着剤を挙げることができる。またタッチ電極部１４を、ディスプレイに接する面に設けることも可能である。

タッチ電極部１４は、図２などに示すように、金属線１８を網目状にしたものである。網目状の具体例としては、金属線１８を格子状にした形状が挙げられる。金属線１８は極細線である。金属線１８同士は等間隔に並べられる。タッチ電極部１４は方形であり、その方形は網目状となった金属線１８で形成される。タッチ電極部１４は、透明基板１２の一面に縦横に並べられる。指などが近接またはタッチされた位置にあるタッチ電極部１４の静電容量が変化し、その変化を検出することによって、タッチスイッチとして動作する。静電容量を検出できるのであれば、タッチ電極部１４は方形に限定されない。

引き出し配線部１６は、タッチ電極部１４と同様に金属線１８を網目状にしたものである。金属線１８は極細線である。金属線１８同士は等間隔に並べられる。引き出し配線部１６は線状であり、その線状は、網目状となった金属線１８で形成される。引き出し配線部１６は、タッチ電極部１４から透明基板１２の端部に延びるようにして形成される。透明基板１２の端部でタッチ電極部１４の静電容量の変化を検出する検出回路に接続される。

なお、図１においては、引き出し配線部１６は透明基板１２の端部から延びているが、特許文献４の図７のように、対向する両端部から延びる場合もある。したがって、説明中、透明基板１２の端部から中央部に向かうことは、検出回路に接続される部分から離れることである。

タッチ電極部１４および引き出し配線部１６は、全ての金属線１８が網目状になってつながっている。タッチ電極部１４および引き出し配線部１６はその領域全体として導電性を有する。

ディスプレイには縦横にブラックマトリクスが形成されている。金属線１８の方向は、ブラックマトリクスの方向に対して斜方向になるようにする。ブラックマトリクスと金属線１８が同方向に並ぶとモアレが発現するため、それを避けるためである。

金属線１８の形成方法は、（ｉ）極微細な導電性粒子を含む導電性ペーストを透明基板１２の上にスクリーン印刷する方法（特開２００７−１４２３３４等参照）、（ｉｉ）銅などの金属箔を透明基板１２の上に積層し、金属箔の上にレジストパターンを形成し、金属箔をエッチングする方法（特開２００８−３２８８４等参照）が挙げられる。

また、金属線１８の形成方法は、上記（ｉ）、（ｉｉ）の形成方法に限定されることはない。上記（ｉ）以外のグラビア印刷などの印刷法や上記（ｉｉ）以外のフォトリソグラフィを使用してもよい。

タッチ電極部１４同士および引き出し配線部１６同士は絶縁する必要がある。また、タッチ電極部１４とそのタッチ電極部１４から延びていない引き出し配線部１６も絶縁する必要がある。したがって、それらの間には金属線１８を設けずに絶縁部２０にする（図２）。絶縁部２０は金属線１８がないため、タッチ電極部１４や引き出し配線部１６よりも光の透過率が高い。図２などの絶縁部２０は、いずれも一定幅になっている。

図１に示すように、一列に並んだ複数のタッチ電極部１４から同方向に引き出し配線部１６が設けられる。透明基板１２の端部にいくにしたがって、引き出し配線部１６および絶縁部２０が増加する。また、引き出し配線部１６を並べて配置するため、透明基板１２の端部では引き出し配線部１６と絶縁部２０が交互に配置される。そのため、透明基板１２の端部にいくにしたがって、タッチ電極部１４の面積が狭くなる。

透明基板１２の各領域で、タッチ電極部１４、引き出し配線部１６、および絶縁部２０の割合が異なる。透明基板１２の端部にいくにしたがって引き出し配線部１６が増加し、そのため絶縁部２０も増加する。絶縁部２０が増加することによって、光の透過率が高くなるため、タッチスイッチ全域で光の透過率が均一になるようにする。その具体的構成について以下に説明する。

図２、図３に示すように、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６とで金属線１８の幅を異ならせる。具体的には、引き出し配線部１６の金属線１８の幅ｄ２よりもタッチ電極部１４の金属線の幅ｄ１を細くする。透明基板１２の端部にいくほど絶縁部２０が増加して光透過率が高くなるが、タッチ電極部１４の光透過率を高めることによって、タッチスイッチ全域の光透過率を均一になるようにする。

タッチ電極部１４の金属線幅ｄ１と引き出し配線部１６の金属線幅ｄ２の比は、引き出し配線部の幅ｄ３と絶縁部２０の幅ｄ４との比で決定する。これは、透明基板１２の端部で引き出し配線部１６と絶縁部２０とが交互に並ぶためである。絶縁部２０によって光透過率が高まる分、タッチ電極部１４で光透過率を上げる。例えば、引き出し配線部１６の幅ｄ３に対する絶縁部２０の幅ｄ４が２０％であるとする。この場合、タッチ電極部１４の金属線幅ｄ１に対して引き出し配線部１６の金属線幅ｄ２を２０％広げる。引き出し配線部１６の幅ｄ３と絶縁部２０の幅ｄ４との比と同じ分だけタッチ電極部１４に対する引き出し配線部１６の金属線幅ｄ２が広がる。

金属線幅ｄ１，ｄ２を決定するに当たって、タッチ電極部１４または引き出し配線部１６のいずれかが所望の光透過率になるように金属線幅ｄ１，ｄ２を決定し、他方の金属線幅ｄ１，ｄ２をそれに合わせて変化させる。例えば、タッチ電極部１４の金属線幅ｄ１は約５〜５０μｍである。

金属線１８の幅ｄ１，ｄ２を異ならせる以外に、図４、図５に示すように、タッチ電極部１４の金属線同士のピッチｄ５と引き出し配線部１６とで金属線同士のピッチｄ６を異ならせても良い。そのピッチｄ５，ｄ６が異なることにより、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６とで光の透過率が異なる。実施例１と同様に、タッチ電極部１４の光透過率が引き出し配線部１６よりも高くなるようにする。

実施例１と同様に、ピッチｄ５とピッチｄ６の比は、引き出し配線部１６の幅ｄ３と絶縁部２０の幅ｄ４との比で決定する。例えば、引き出し配線部１６の幅ｄ３に対する絶縁部２０の幅ｄ４が２０％であるとする。この場合、タッチ電極部１４の金属線同士のピッチｄ５に対して引き出し配線部１６の金属線同士のピッチｄ６を２０％狭める。タッチ電極部１４の金属線１８が引き出し配線部１６の金属線１８よりも粗になる分、引き出し配線部１６よりも光透過率が高くなる。引き出し配線部１６の幅ｄ３と絶縁部２０の幅ｄ４の比と同じ分だけピッチｄ５に対するピッチｄ６が狭まる。

タッチ電極部１４と引き出し配線部１６との接続箇所では、金属線１８同士のピッチｄ５，ｄ６が異なることによりタッチ電極部１４と引き出し配線部１６とが電気的に接続されないおそれがある。したがって、少なくとも一方の金属線１８を他方の金属線１８のある箇所まで延長し、互いの金属線１８を接続させる。

ピッチｄ５，ｄ６の決定は実施例１の金属線幅ｄ１，ｄ２の決定方法と同様である。タッチ電極部１４または引き出し配線部１６のいずれかが所望の光透過率になるようにピッチｄ５，ｄ６を決定し、他方のピッチｄ５，ｄ６をそれに合わせて変化させる。例えば、タッチ電極部１４の金属線同士のピッチｄ５は約１００〜１０００μｍである。

タッチ電極部１４と引き出し配線部１６とで金属線１８の幅ｄ１，ｄ２と金属線同士のピッチｄ５，ｄ６の両方を異ならせても良い。すなわち、実施例１と実施例２を組み合わせた構成であっても良い。引き出し配線部１６はタッチ電極部１４よりも金属線１８の幅ｄ２が細く、金属線同士のピッチｄ６も狭くなる。

タッチスイッチ１０の設計によっては、タッチ電極部１４同士、引き出し配線部１６同士、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６の間隔が広くなる場合がある。例えば、図６（ａ）、（ｂ）のような構成である。間隔が広くなりすぎると、絶縁部２０が広くなりすぎ、タッチ電極部１４や引き出し配線部１６が視認され、ディスプレイの表示品位が低下する。この場合、タッチ電極部１４同士、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６との間に中間部２２を設ける。中間部２２のアースへの接続の有無は問わない。中間部２２は、電気的にタッチ電極部１４や引き出し配線部１６のいずれにも接続されない。

中間部２２は図７や図８のように、金属線１８によって形成された網目状の領域である。図７や図８では、タッチ電極部１４と同じ線幅やピッチになっているが、引き出し配線部１６に合わせてもよいし、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６の中間的な値であってもよいが、タッチ電極部１４の線幅やピッチに合わせることが好ましい。

図７と図８は図２と同じようにタッチ電極部１４の電極線１８の幅を細くしたが、図４と同じようにタッチ電極部１４の電極線１８同士のピッチを広げてもよい。

図２などに示すように、引き出し配線部１６の幅が一定であったが、引き出し配線部１６の幅を位置によって変えてもよい。透明基板１２の中央部から端部にいくにしたがって、連続的にもしくは段階的に引き出し配線部１６の幅を細くする。引き出し配線部１６が密集される箇所において、引き出し配線部１６の密度を下げ、また透明基板１２の中央部ほど絶縁部２０の幅を太くし、光透過率を均一にする。本実施例を上記の実施例１〜４と適宜組み合わせることによって、タッチスイッチ１０の光透過率を均一にし易くなる。

また、引き出し配線部１６の金属線の幅を変更する以外に、絶縁部２０の幅を変更するようにしてもよい。透明基板１２の中央部に向かうにしたがって、絶縁部２０の幅を広げる。透明基板１２の端部ほど絶縁部２０が多いため、透明基板１２の中央部において絶縁部２０の幅を広げて光透過率を均一にする。

上述した引き出し配線部１６の幅の変化と絶縁部２０の幅の変化は、一方のみを実施するのではなく、適宜両方を組み合わせてもよい。

以上のように、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６とで金属線１８の幅ｄ１，ｄ２、金属線同士のピッチｄ５，ｄ６、またはその両方を異ならせることによって、タッチスイッチ１０の全域で光の透過率を均一化することができる。ディスプレイの前面にタッチスイッチ１０を配置しても、表示品位を下げにくい。従来と比べて、特にディスプレイで均一な色彩を表示したときに、タッチスイッチ１０のタッチ電極部１４や引き出し配線部１６が視認されにくい。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０：タッチスイッチ
１２：透明基板
１４：タッチ電極部
１６：引き出し配線部
１８：金属線
２０：絶縁部
２２：中間部

Claims

基板と、
前記基板の一面に金属線を網目状にして形成された複数のタッチ電極部と、
前記基板の一面に金属線を網目状にして形成され、それぞれのタッチ電極部から基板の端部に引き出された引き出し配線部と、
を備え、
前記タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方を異ならせたタッチスイッチ。
前記タッチ電極部と引き出し配線部とで金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方を異ならせてタッチスイッチ全域の光透過率を均一にした請求項１のタッチスイッチ。
前記引き出し配線部同士の間に絶縁部が形成されており、引き出し配線部の幅と絶縁部の幅の比率に応じて、タッチ電極部と引き出し配線部とは、金属線の幅、金属線同士のピッチ、またはその両方が異なる請求項１または２のタッチスイッチ。
前記金属線の幅は、引き出し配線部よりもタッチ電極部の方が細い請求項１から３のいずれかのタッチスイッチ。
前記金属線同士のピッチは、引き出し配線部よりもタッチ電極部の方が広い請求項１から４のいずれかのタッチスイッチ。
前記引き出し配線部の金属線の幅は、基板の端部から中央部にいくにしたがって幅が細くなる請求項１から５のいずれかのタッチスイッチ。
前記絶縁部の幅は、基板の中央部から端部にいくにしたがって幅が狭くなる請求項３から６のいずれかのタッチスイッチ。