JP6932613B2 - タッチパネル及びそれを備えた表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電極線からなる複数の電極を備えるタッチパネル、及びそれを備えた表示装置に関する。
今日、入力手段として、タッチパネル装置が広く用いられている。タッチパネル装置は、タッチパネルセンサ、接触位置を特定する制御回路、配線及びＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）を含む。タッチパネル装置は、多くの場合、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置が組み込まれた種々の装置（例えば、スマートフォン、券売機、ＡＴＭ装置、ゲーム機）の入力手段として用いられている。このような装置において、タッチパネルセンサは表示装置の表示パネル上に配置され、これにより、タッチパネル装置は表示画像に対応した入力を可能にする。表示パネルに対面するタッチパネルセンサの領域は透明になっており、接触位置（接近位置）を検出し得る領域はアクティブエリアと呼ばれる。
タッチパネル装置は、接触位置（接近位置）を検出する原理に基づいて種々の方式に区別される。昨今では、光学的に明るいこと、意匠性があること、構造が容易であること、機能的にも優れていることなどの理由から容量結合方式のタッチパネル装置が主流となっている。容量結合方式のタッチパネル装置では、位置を検知されるべき外部導体（指、スタイラスペンなど）が誘電体を介して接触（接近）する際に、外部導体による寄生容量が新たに発生し静電容量が変化する。この静電容量の変化を利用して、タッチパネルセンサ上の外部導体の位置を検出する。容量結合方式は、表面型と投影型とにさらに分類され、マルチタッチの認識（多点認識）への対応に適していることから、投影型容量結合方式が注目されている（例えば特許文献１）。
図５は、従来技術に係る、タッチパネルセンサ付き表示装置（以下、適宜単に表示装置と略記する）の構成を例示する平面図である。尚、図５では、ドライブ電極面４０Ｓに形成されるドライブ電極４０と、センシング電極面５０Ｓに形成されるセンシング電極５０の配置を説明する便宜上、ドライブ電極４０、及びセンシング電極５０を誇張して示している。また、ドライブ電極４０とセンシング電極５０は、後述のように、透明誘電体基板３０の片面ずつに形成されるが、図５ではそれらの位置関係を表わすため、双方の電極線を図示している。
図５で示すように、表示装置は、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどの表示パネル１０の上にタッチパネル２０が透明接着層によって貼り合わされた積層体となっており、タッチパネル２０を駆動する駆動回路を備えている。表示パネル１０の表面には表示面１０Ｓが区画され、表示面１０Ｓには外部からの信号に基づく画像などの情報が表示される。
タッチパネル２０はカバー層２２と、透明接着層２３によって貼り合わされている。タッチパネル２０の構成要素である透明誘電体基板３０は、表示パネル１０に区画される表示面１０Ｓの全体を覆うように重ねられて、表示面１０Ｓに表示される情報を透過する。透明誘電体基板３０は、例えば透明ガラス基板や透明樹脂フィルムなどの基材から構成されており、１つの基材から構成される単層構造であってもよいし、２つ以上の基材が重ねられた多層構造であってもよい。
透明誘電体基板３０において表示パネル１０と対向する側（紙面ウラ側＝光源側）の面は、ドライブ電極面４０Ｓとして設定されている。ドライブ電極面４０Ｓには、複数のド
ライブ電極４０と複数のドライブ端子部４３がＹ方向に沿って隙間（ドライブ電極間領域Ｓｄ）を空けて並んでいる。複数のドライブ電極４０の各々は、Ｙ方向と直交するＸ方向に沿ってドライブ電極端子部４３に向けて延びる帯形状を有している。ドライブ電極４０の各々は、ドライブ電極端子部４３を介して個別に選択回路３４に接続され、信号を受けることにより選択され駆動される。
ライブ電極４０と複数のドライブ端子部４３がＹ方向に沿って隙間（ドライブ電極間領域Ｓｄ）を空けて並んでいる。複数のドライブ電極４０の各々は、Ｙ方向と直交するＸ方向に沿ってドライブ電極端子部４３に向けて延びる帯形状を有している。ドライブ電極４０の各々は、ドライブ電極端子部４３を介して個別に選択回路３４に接続され、信号を受けることにより選択され駆動される。
透明誘電体基板３０における表示パネル１０とは反対側（紙面オモテ側＝視認側）の面は、センシング電極面５０Ｓとして設定されている。センシング電極面５０Ｓには、複数のセンシング電極５０と複数のセンシング電極端子部５３がＸ方向に沿って隙間（センシング電極間領域Ｓｓ）を空けて並んでいる。複数のセンシング電極５０の各々は、Ｙ方向に沿ってセンシング電極端子部５３に向けて延びる帯形状を有している。センシング電極５０の各々は、センシング電極端子部５３を介して個別に検出回路３５に接続され、センシング電極５０ごとの電圧が検出される。
図５において、ドライブ電極４０の１つ（例えばＮＤ）／センシング電極５０の１つ（例えばＮＳ）は、それぞれ平面視で重なり合うセンシング電極／ドライブ電極との間で静電容量が形成される領域であり、ノードと呼ばれる。ノードは静電容量の初期値、及び人の指などの接触による静電容量の変化を検知する単位領域である。ノードの大きさ（ノードサイズ）は数ｍｍ角程度であり、次式で表わされる。
ノードサイズ＝タッチパネルのアクティブエリアの大きさ／タッチパネルを構成する集積回路のピン数
ノードサイズ＝タッチパネルのアクティブエリアの大きさ／タッチパネルを構成する集積回路のピン数
また、表示パネル１０はカラーフィルタ層１５を備え、カラーフィルタ層１５においては、ブラックマトリクス１５ａが、ドライブ電極４０が延びる方向であるＸ方向と、センシング電極５０が延びる方向であるＹ方向とに沿って並び、複数の単位格子を区画構成している。ブラックマトリクス１５ａが区画する各単位格子には、赤色を表示するための赤着色層１５Ｒ、緑色を表示するための緑着色層１５Ｇ、及び青色を表示するための青着色層１５Ｂのいずれかが位置して画素を形成している。Ｘ方向に沿った画素幅Ｃｘ、Ｙ方向に沿った画素幅Ｃｙは、表示装置の解像度などに応じた値に設定される。
従来、タッチパネルセンサ用のドライブ電極及びセンシング電極としては、酸化亜鉛などの金属酸化物膜、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化インジウムガリウム亜鉛などのインジウム、スズ、ガリウム、亜鉛などを含む金属酸化物の複合酸化物膜からなる、ＩＴＯに代表される透明材料が用いられてきた。しかしながら、これらの透明材料は高抵抗であるため、大画面のタッチパネルに適用する上では検出感度の低下を招く問題があり、低抵抗材料の適用に対する要望が生じた。その結果、銅、アルミニウム、銀などの金属細線によるメッシュ（網目）をトリミングしてなる構成の電極が用いられるようになった（例えば特許文献２）。
タッチパネルを構成する複数の電極の各々は、静電容量の変化を検出するための導電性に加えて、タッチパネルの操作面に画像を表示する上で、視認者の支障とならない光透過性が求められる。すなわち、ドライブ電極、センシング電極の電極線がともに金属細線からなる場合、平面視でドライブ電極及びセンシング電極の電極線の占める面積が増えると、光透過性の低下を招くことになる。
そこで、特許文献３では、ドライブ電極、センシング電極が平面視で重なり合うようにすることで、全体として矩形を単位とするメッシュが構成されるように、ドライブ電極、センシング電極のパターンを分解して設計したパターンが提案されている。すなわち、図６（ａ）に例示されるドライブ電極４０が並列したパターンと、図６（ｂ）に例示されるセンシング電極５０が並列したパターンとを組み合わせることにより、図７に示される矩
形（一辺αの正方形）を単位とするメッシュパターンが構成される。
形（一辺αの正方形）を単位とするメッシュパターンが構成される。
図７では、黒線で図示されるドライブ電極４０（図６（ａ）のパターン）上に、白抜き線で図示されるセンシング電極５０（図６（ｂ）のパターン）が重ね合わされ、全体として矩形を単位とするメッシュパターンが構成されており、それぞれ５本の主電極線（４１、５１）とそれらを接続する副電極線（４２、５２）がセットとなって並列される各電極が、平面視でドライブ電極間領域Ｓｄ及びセンシング電極間領域Ｓｓで区画され、３行×３列のノードＮが形成されている。ここで、ドライブ電極／センシング電極の副電極線は、それぞれセンシング電極／ドライブ電極の主電極線と重なり合っている。尚、副電極線は、各ノードの主電極線をドライブ電極端子部４３またはドライブ電極端子部５３まで導通するためのものである。
尚、図７は、ダミー電極を具備しない場合の電極パターンの図示であるが、静電容量の変化を調整する目的、あるいは配線の粗密に伴って生じる画面内での明暗の分布を一様にする目的で、並んだ電極の間に、ダミー電極を形成することがある。ダミー電極はフローティングと称されることもあり、電極と導通せず電気的に独立し、電極間の寄生容量を低下させ、隣接する電極が相互に高周波駆動時に発生するショートを防止する。尚、後述の本発明のタッチパネルは、ダミー電極を具備する電極パターンについても適用できる。
ドライブ電極／センシング電極を形成する主電極線は、それぞれ右下がり／右上がりの電極線からなり、Ｘ方向及びＹ方向に対して斜めに交差し、Ｘ軸に対して傾き角θｄ／θｓを有している。これは電極線の向きが、図５に示すカラーフィルタ層１５の画素の向きに近いときに、ブラックマトリクス１５ａと干渉して発生するモアレ（干渉縞）を回避するためである。モアレは、ブラックマトリクス１５ａと主電極線のピッチ（周期）の関係にも依存する。モアレはθｄ＝θｓ＝０°、４５°、９０°付近で特に発生しやすいため、これらの角度は避けられるが、図５では簡単のため、θｄ＝θｓ＝４５°として図示している。
ところで、ドライブ電極、センシング電極のパターンを設計する際には、モアレの発生を避けつつ、図５のように、１ノード単位で同じパターンとし、ノードの数だけ同じパターンを繰り返す方法が、もっともデータボリュームが小さくなり、設計負荷が小さくなる。
しかしながら、既述のように、ノードサイズはタッチパネルのアクティブエリアの大きさと、タッチパネルを構成する集積回路のピン数により決まるため、モアレを避けつつ繰り返し配置可能な設計条件（ピッチと傾き角）を求めることは容易ではない。また、近年の表示装置の高解像度化によるノードの縮小や、防眩処理のないクリアな表示装置の増加、及び異なる解像度の表示装置に対する共通設計の要求等により、モアレに対する条件はより厳しくなっており、モアレを回避しつつ繰り返し可能な設計条件を見つけることはより難しくなるケースが増えている。
一方で、繰り返し配置を使わずにモアレを回避するように設計を行うためには、アクティブエリア全面に対してメッシュパターンの設計を行う必要があり、データボリュームが膨大となり、設計負荷が大きくなり、コスト上昇や生産性の低下を招くという問題がある。
本発明は、上記のような問題を解決するためのものであり、その目的とするところは、繰り返し配置が可能で設計負荷が小さく、かつ自由度の高いメッシュパターンの設計を可能としモアレ発生が無いタッチパネル及びそれを備えた表示装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、透明誘電体基板の第１面に複数のドライブ電極を備え、前記透明誘電体基板の第２面に複数のセンシング電極を備え、
前記複数のドライブ電極は、第１電極方向に沿って延びる帯形状を有し、かつ、前記第１電極方向と交差する方向である第２電極方向に沿って第１隙間を空けて並び、
前記複数のセンシング電極は、第２電極方向に沿って延びる帯形状を有し、かつ、前記第１電極方向に沿って第２隙間を空けて並び、前記複数のドライブ電極の各々と立体的に交差して、外部導体の接触または接近による静電容量の変化を検出する単位領域である複数のノードを構成し、
前記ドライブ電極は複数の電極線からなるドライブ電極パターンからなり、前記センシング電極は複数の電極線からなるセンシング電極パターンからなり、
前記ドライブ電極パターンと、前記センシング電極パターンの全体として平面視で矩形を単位とするメッシュパターンが構成される静電容量方式タッチパネルにおいて、
前記ノード内の各々で前記ドライブ電極パターンは、第１線方向に沿って延びる直線形状を有する線分である複数の第１主電極線と、前記第１線方向と交差する方向である第２線方向に沿って延び複数の第１主電極線を連結する直線形状を有する線分である複数の第１副電極線とを含み、
前記ノード内の各々で前記センシング電極パターンは、前記第２線方向に沿って延びる直線形状を有する線分である複数の第２主電極線と、前記第１線方向に沿って延び複数の第２主電極線を連結する直線形状を有する線分である複数の第２副電極線とを含み、
前記第１主電極線及び前記第２主電極線の各々の端点は、前記第１主電極線及び第２主電極線と傾き角の異なる接続用配線により、隣接する前記ノードの各々もっとも近い前記第１主電極線及び前記第２主電極線の端点と接続していることを特徴とするタッチパネルとしたものである。
前記複数のドライブ電極は、第１電極方向に沿って延びる帯形状を有し、かつ、前記第１電極方向と交差する方向である第２電極方向に沿って第１隙間を空けて並び、
前記複数のセンシング電極は、第２電極方向に沿って延びる帯形状を有し、かつ、前記第１電極方向に沿って第２隙間を空けて並び、前記複数のドライブ電極の各々と立体的に交差して、外部導体の接触または接近による静電容量の変化を検出する単位領域である複数のノードを構成し、
前記ドライブ電極は複数の電極線からなるドライブ電極パターンからなり、前記センシング電極は複数の電極線からなるセンシング電極パターンからなり、
前記ドライブ電極パターンと、前記センシング電極パターンの全体として平面視で矩形を単位とするメッシュパターンが構成される静電容量方式タッチパネルにおいて、
前記ノード内の各々で前記ドライブ電極パターンは、第１線方向に沿って延びる直線形状を有する線分である複数の第１主電極線と、前記第１線方向と交差する方向である第２線方向に沿って延び複数の第１主電極線を連結する直線形状を有する線分である複数の第１副電極線とを含み、
前記ノード内の各々で前記センシング電極パターンは、前記第２線方向に沿って延びる直線形状を有する線分である複数の第２主電極線と、前記第１線方向に沿って延び複数の第２主電極線を連結する直線形状を有する線分である複数の第２副電極線とを含み、
前記第１主電極線及び前記第２主電極線の各々の端点は、前記第１主電極線及び第２主電極線と傾き角の異なる接続用配線により、隣接する前記ノードの各々もっとも近い前記第１主電極線及び前記第２主電極線の端点と接続していることを特徴とするタッチパネルとしたものである。
請求項２に記載の発明は、前記ドライブ電極パターンの前記複数の第１主電極線及び前記センシング電極パターンの前記複数の第２主電極線は、いずれも同じピッチを有する複数の平行な線分であり、
前記第１主電極線及び前記第２主電極線は、いずれも隣接する前記ノード内の前記第１主電極線及び前記第２主電極線を、各々第２電極方向及び第１電極方向に平行移動したものであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルとしたものである。
前記第１主電極線及び前記第２主電極線は、いずれも隣接する前記ノード内の前記第１主電極線及び前記第２主電極線を、各々第２電極方向及び第１電極方向に平行移動したものであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルとしたものである。
請求項３に記載の発明は、前記ドライブ電極パターンの前記複数の第１主電極線及び前記センシング電極パターンの前記複数の第２主電極線は、いずれも隣接する前記ノードで異なるピッチを有する複数の平行な線分であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルとしたものである。
請求項４に記載の発明は、前記ドライブ電極パターンの前記複数の第１主電極線の前記第１線方向及び前記センシング電極パターンの前記複数の第２主電極線の前記第２線方向は、いずれも隣接する前記ノードで、各々前記第１電極方向及び前記第２電極方向に対し、異なる傾き角を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネルとしたものである。
請求項５に記載の発明は、情報を表示する表示パネルと、前記表示パネルの表示する前記情報を透過する請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチパネルと、を備えることを特徴とする表示装置としたものである。
本発明によれば、複数の電極線からなる複数の電極を備えるタッチパネルにおいて、電極線であるメッシュパターンの繰り返し配置が可能であるため設計負荷が小さく、かつ自由度の高いパターン設計が可能であるためモアレ発生が無いタッチパネル及びそれを備えた表示装置が得られる。
以下、本発明のタッチパネル及びそれを備えた表示装置の実施形態について、図面を用いて説明するが、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。また、各図面において、見易さのため構成要素の大きさや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明は以下の実施形態そのままに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて変形して具体化できる。
はじめに、図１により、従来技術に係る、１ノード単位で同じパターンを繰り返す電極線の配置が、ピッチと傾き角の制約を受ける理由を説明する。図１は、図６（ｂ）のセンシング電極におけるノードＮ１とＮ２を示すものであるが、このように各ノードは全く同じ大きさ、形状であり、１個のノードを単位としてノードの数だけ同じパターンを繰り返す設計がなされている。
図１のような設計が可能となるためには、以下の条件が必要である。
１）ノード境界において主電極線がつくる切片が、ａ１＝ａ２＝ａ３＝・・・、ｂ１＝ｂ２＝ｂ３＝・・・の関係にあること。
２）ノードのＸ方向の長さをｎｘ、Ｙ方向の長さをｎｙ、主電極線のピッチをｐ、主電極線のＹ軸に対する傾き角をθとすると、次の関係があること。
ａ１＋ｂ１＋４×ｐ／Ｃｏｓ（θ）＝ｎｘ
２×ｐ／Ｓｉｎ（θ）＝ｎｙ
１）ノード境界において主電極線がつくる切片が、ａ１＝ａ２＝ａ３＝・・・、ｂ１＝ｂ２＝ｂ３＝・・・の関係にあること。
２）ノードのＸ方向の長さをｎｘ、Ｙ方向の長さをｎｙ、主電極線のピッチをｐ、主電極線のＹ軸に対する傾き角をθとすると、次の関係があること。
ａ１＋ｂ１＋４×ｐ／Ｃｏｓ（θ）＝ｎｘ
２×ｐ／Ｓｉｎ（θ）＝ｎｙ
上式のように、ピッチｐと傾き角θは独立ではなく、しかもノードの長さｎｘ、ｎｙと
上式の関係を満たさねばならない制約がある。既述のように、ノードの大きさはタッチパネルのアクティブエリアの大きさと、タッチパネルを構成する集積回路のピン数により決まるとともに、近年の表示装置の高解像度化等により、モアレを回避しつつ、上式を満たすような設計条件を見つけることは容易ではない。繰り返し単位を複数個としても上式に準じる制約は依然存在し、一方でデータボリュームは大きくなり不利になる。
上式の関係を満たさねばならない制約がある。既述のように、ノードの大きさはタッチパネルのアクティブエリアの大きさと、タッチパネルを構成する集積回路のピン数により決まるとともに、近年の表示装置の高解像度化等により、モアレを回避しつつ、上式を満たすような設計条件を見つけることは容易ではない。繰り返し単位を複数個としても上式に準じる制約は依然存在し、一方でデータボリュームは大きくなり不利になる。
以下、図２〜４を用いて、本発明のタッチパネルについて説明する。尚、本願の請求項では、ドライブ電極が帯形状に延びるＸ方向を第１電極方向、センシング電極が帯形状に延びるＹ方向を第２電極方向、ドライブ電極の主電極線を第１主電極線、その長さ方向を第１線方向、同じく副電極線を第１副電極線、その長さ方向を第２線方向と呼んでいる。ドライブ電極の主電極線／副電極線は、センシング電極の副電極線／主電極線の方向と重なるので、センシング電極の主電極線（第２主電極線）の長さ方向は第２線方向、同じく副電極線（第２副電極線）の長さ方向は第１線方向となる。また、ドライブ電極間領域Ｓｄ（図５、図７参照）を第１隙間、センシング電極間領域Ｓｓを第２隙間と呼んでいる。
図２は、本発明のタッチパネルの第１実施形態に係る、電極線のパターン設計例を説明するための平面図である。図２（ａ）はセンシング電極の電極線、（ｂ）はドライブ電極の電極線を示し、後者は単に前者を９０°回転したものであるので、以下では図２（ａ）のセンシング電極について説明する。（図３、４でも同様にセンシング電極について説明する。）
図２（ａ）は、図１と同様のセンシング電極におけるノードＮ１とＮ２、加えてＮ３を示すものであるが、図１とは異なり、Ｎ２とＮ１の電極線は同じ形状ではなく、Ｎ２の主電極線５１及び副電極線５２はＮ１の電極線をＸ方向へ平行移動したものとなっている。また、副電極線５２はノード境界部にはなく、ノード内に存在している。ノード境界部には、Ｎ１とＮ２の主電極線をつなぐ接続用配線５５、５５’が存在する。言い換えれば、主電極線の各々の端点Ｐは、主電極線と傾き角の異なる接続用配線により、隣接するノードの各々もっとも近い主電極線の端点Ｐと接続している。必ずしも「もっとも近い」主電極線である必要はないが、接続用配線５５、５５’の長さは必要最小限の長さであればよいので、もっとも近い主電極線であることが望ましい。
図２の設計例ではノードＮ３とＮ１は同じもの（Ｎ３＝Ｎ１）であり、以下Ｎ４＝Ｎ２、・・・と続き、奇数番目のノード同士、偶数番目のノード同士はいずれも同じものである。言い換えれば、２個のノードを単位として、図２（ａ）において、ノード境界で接続用配線５５、５５’がつくる切片をｑ１＝ｑ２、ｑ３＝ｑ４、・・・として、ノードの数の半分だけ前記単位を繰り返す設計を行う。ノードの数が奇数の場合は最後のノードをＮ１と同じにすればよい。本発明のタッチパネルにおける電極線のパターン設計では、繰り返しの単位となるノードの数は、従来のように１個ではなく２個以上のＭ個とする。ノードの数がＭの倍数でない場合は、余りのノードはＮ１から順に余りの数だけ同じノードとすればよい。
Ｍ個のノード間の主電極線は接続用配線により接続される。接続用配線は、もっとも近い主電極線の端点同士を接続すればよく、傾き角は主電極線の傾き角と異なり、任意の角度とすることができる。このように任意のパラメータを導入することにより、電極線のパターン設計には自由度が生まれる。すなわち、平行移動の距離も任意となり、従来の１個のノードを繰り返す場合の、すべてのノード境界でａ１＝ａ２＝ａ３＝・・・、ｂ１＝ｂ２＝ｂ３＝・・・でなければばらない（図１参照）という切片寸法上の制約はなくなる。
図２のように、繰り返しの単位となるノードの数が２個の場合は、接続用配線は５５、５５’の２種類となり、一般にＭ個の場合は、接続用配線はＭ種類となる。繰り返しの単位となるノードの数Ｍは、２個以上で小さい方がデータボリュームは小さくなり、有利である。対象となる表示装置の解像度仕様等に応じて、２個以上で可能な限り小さくすることが望ましい。
図３は、本発明のタッチパネルの第２実施形態に係る、電極線のパターン設計例を説明するための平面図であり、センシング電極の電極線について示している。図３の設計例では、Ｎ２の電極線はＮ１の電極線を平行移動したものではなく、Ｎ２の主電極線のピッチｐ２が、Ｎ１の主電極線のピッチｐ１と異なっている。それ以外は、第１実施形態に係る図２の場合と同じである。
図３の設計例においても、各ノードの主電極線は接続用配線５５、５５’によって、隣接するノードの各々もっとも近い主電極線と接続している。第１実施形態の場合と同様、接続用配線の傾き角は任意であるので、本例では主電極線のピッチも任意となり多様性が生まれ、ピッチを含む制約条件が緩和されるとともに、モアレを回避する条件の選択範囲が広くなる。
図４は、本発明のタッチパネルの第３実施形態に係る、電極線のパターン設計例を説明するための平面図であり、センシング電極の電極線について示している。図４の設計例では、第１実施形態と異なり、Ｎ２の主電極線の傾き角θ２が、Ｎ１の主電極線の傾き角θ１と異なっている。それ以外は第１実施形態に係る図２の場合と同様である。
図４の設計例においても、各ノードの主電極線は接続用配線５５、５５’によって、隣接するノードの各々もっとも近い主電極線と接続している。第１実施形態の場合と同様、接続用配線の傾き角は任意であるので、本例では主電極線の傾き角も任意となり多様性が生まれ、傾き角を含む制約条件が緩和されるとともに、モアレを回避する条件の選択範囲が広くなる。
上記のように、第１、第２、第３実施形態に係る電極線のパターン設計ではそれぞれ、ノード境界における切片寸法の関係、電極線のピッチ、及び傾き角に多様性をもたせることができる。従って、アクティブエリアの大きさと集積回路のピン数に影響されるノードの大きさを含む制約条件が緩和されるとともに、モアレを回避する条件の選択範囲が広くなり、回避するための最良なピッチと角度の組み合わせを選定することが可能となる。これらはいずれも、複数個のノード間の主電極線を、任意の傾き角の接続用配線により接続するようにしたことで生まれた効果である。
第１、第２、第３実施形態に係る電極線のパターン設計はそれぞれ単独ではなく、第１実施形態と第２実施形態を組み合わせる以外、それらを組み合わせて実施することもできる。平行移動する距離、ピッチの変更量、傾き角の変更量は、本発明の効果が発現する限りにおいて、隣接するノード間でできるだけ小さくする方が望ましい。これはノード間で接触位置の検出精度にばらつきの懸念を生じさせないためである。尚、図２〜４でも電極線の様態を説明する便宜上、ピッチを誇張して描いており、実際のノード内の電極線の数は図示よりも遥かに多く、従って接続用配線の長さは図示よりも遥かに短いため、接続用配線の導入によるタッチパネルセンサの容量や抵抗値への影響は非常に小さい。
接続用配線を含む具体的な設計手法をセンシング電極について説明する。例えば、繰り返し単位となるノードの数を２個とする場合、まずノード領域を２次元の座標範囲で定め、１個目のノード内のｉ番目の主電極線の両端の座標（ｘｉ、ｙｉ）を定めた後、２個目のノード内の主電極線の両端の座標を、
Ｘ方向へ＋ａだけ平行移動する場合：（ｘｉ＋ａ、ｙｉ）
ピッチをΔｐだけ変更する場合：（ｘｉ＋Δｐ・Ｓｉｎθ、ｙｉ＋Δｐ・Ｃｏｓθ）
θは主電極線の傾き角。
傾き角をΔθだけ変更する場合：（ｘｉ・ＳｉｎΔθ、ｙｉ・ＣｏｓΔθ）
とするなどして求め、これを２ノード単位ごとに繰り返して求める。その後隣接するノード間で、もっとも距離が近い端点同士を接続用配線で接続する。このアルゴリズムをａ、ｐ、θを変化させて行い、モアレを回避する最良の条件を求めればよい。繰り返し単位となるノードの数をＭ個とする場合も同様である。
Ｘ方向へ＋ａだけ平行移動する場合：（ｘｉ＋ａ、ｙｉ）
ピッチをΔｐだけ変更する場合：（ｘｉ＋Δｐ・Ｓｉｎθ、ｙｉ＋Δｐ・Ｃｏｓθ）
θは主電極線の傾き角。
傾き角をΔθだけ変更する場合：（ｘｉ・ＳｉｎΔθ、ｙｉ・ＣｏｓΔθ）
とするなどして求め、これを２ノード単位ごとに繰り返して求める。その後隣接するノード間で、もっとも距離が近い端点同士を接続用配線で接続する。このアルゴリズムをａ、ｐ、θを変化させて行い、モアレを回避する最良の条件を求めればよい。繰り返し単位となるノードの数をＭ個とする場合も同様である。
以上説明したように、本発明のタッチパネルでは、接続用配線を導入し隣接するノード間の主電極線を接続するので、隣接するノードの電極線を平行移動や、ピッチ、傾き角を変更した２個以上の少数のノードを繰り返しの単位とすることができる。従って、電極線であるメッシュパターンの繰り返し配置が可能であるため設計負荷が小さく、かつ自由度の高いパターン設計が可能であるため、モアレ発生が無いタッチパネルが得られる。
本発明の表示装置は、液晶パネル、有機ＥＬパネル、ＬＥＤパネル、電子ペーパーなどからなる表示パネルと、該表示パネルの表示する情報を透過する本発明のタッチパネルとを備える表示装置である。
１０・・・・表示パネル、 １０Ｓ・・・表示面、
１５・・・・カラーフィルタ層、 １５ａ・・・ブラックマトリクス、
１５Ｒ・・・赤着色層、 １５Ｇ・・・緑着色層、 １５Ｂ・・・青着色層、
２０・・・・タッチパネル、 ２０Ｓ・・・操作面、
２２・・・・カバー層、 ２３・・・・透明接着層、
３０・・・・透明誘電体基板、 ３４・・・・選択回路、 ３５・・・・検出回路、
４０・・・・ドライブ電極、 ４０Ｓ・・・ドライブ電極面、
４３・・・・ドライブ電極端子部、
５０・・・・センシング電極、 ５０Ｓ・・・センシング電極面、
５３・・・・センシング電極端子部、
４１、５１・・・主電極線、
４２、５２・・・副電極線、
４５、４５’、５５、５５’・・・・接続用配線、
Ｓｄ・・・・隙間（ドライブ電極間領域）、 Ｓｓ・・・・隙間（センシング電極間領域）、
Ｎ、ＮＤ、ＮＳ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ１ｘ、Ｎ２ｘ、Ｎ３ｘ・・・ノード
Ｐ・・・・・主電極線の端点
Ｃｘ、Ｃｙ・・・・画素幅、
ｐ、ｐ１、ｐ２、ｐ１ｘ・・・・・ピッチ、
θ、θ１、θ２、θｄ、θｓ・・・傾き角、
ｎｘ、ｎｙ・・・・・ノードの長さ
１５・・・・カラーフィルタ層、 １５ａ・・・ブラックマトリクス、
１５Ｒ・・・赤着色層、 １５Ｇ・・・緑着色層、 １５Ｂ・・・青着色層、
２０・・・・タッチパネル、 ２０Ｓ・・・操作面、
２２・・・・カバー層、 ２３・・・・透明接着層、
３０・・・・透明誘電体基板、 ３４・・・・選択回路、 ３５・・・・検出回路、
４０・・・・ドライブ電極、 ４０Ｓ・・・ドライブ電極面、
４３・・・・ドライブ電極端子部、
５０・・・・センシング電極、 ５０Ｓ・・・センシング電極面、
５３・・・・センシング電極端子部、
４１、５１・・・主電極線、
４２、５２・・・副電極線、
４５、４５’、５５、５５’・・・・接続用配線、
Ｓｄ・・・・隙間（ドライブ電極間領域）、 Ｓｓ・・・・隙間（センシング電極間領域）、
Ｎ、ＮＤ、ＮＳ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ１ｘ、Ｎ２ｘ、Ｎ３ｘ・・・ノード
Ｐ・・・・・主電極線の端点
Ｃｘ、Ｃｙ・・・・画素幅、
ｐ、ｐ１、ｐ２、ｐ１ｘ・・・・・ピッチ、
θ、θ１、θ２、θｄ、θｓ・・・傾き角、
ｎｘ、ｎｙ・・・・・ノードの長さ
Claims (5)
- 透明誘電体基板の第１面に複数のドライブ電極を備え、前記透明誘電体基板の第２面に複数のセンシング電極を備え、
前記複数のドライブ電極は、第１電極方向に沿って延びる帯形状を有し、かつ、前記第１電極方向と交差する方向である第２電極方向に沿って第１隙間を空けて並び、
前記複数のセンシング電極は、第２電極方向に沿って延びる帯形状を有し、かつ、前記第１電極方向に沿って第２隙間を空けて並び、前記複数のドライブ電極の各々と立体的に交差して、外部導体の接触または接近による静電容量の変化を検出する単位領域である複数のノードを構成し、
前記ドライブ電極は複数の電極線からなるドライブ電極パターンからなり、前記センシング電極は複数の電極線からなるセンシング電極パターンからなり、
前記ドライブ電極パターンと、前記センシング電極パターンの全体として平面視で矩形を単位とするメッシュパターンが構成される静電容量方式タッチパネルにおいて、
前記ノード内の各々で前記ドライブ電極パターンは、第１線方向に沿って延びる直線形状を有する線分である複数の第１主電極線と、前記第１線方向と交差する方向である第２線方向に沿って延び複数の第１主電極線を連結する直線形状を有する線分である複数の第１副電極線とを含み、
前記ノード内の各々で前記センシング電極パターンは、前記第２線方向に沿って延びる直線形状を有する線分である複数の第２主電極線と、前記第１線方向に沿って延び複数の第２主電極線を連結する直線形状を有する線分である複数の第２副電極線とを含み、
前記第１主電極線及び前記第２主電極線の各々の端点は、前記第１主電極線及び第２主電極線と傾き角の異なる接続用配線により、隣接する前記ノードの各々もっとも近い前記第１主電極線及び前記第２主電極線の端点と接続していることを特徴とするタッチパネル。 - 前記ドライブ電極パターンの前記複数の第１主電極線及び前記センシング電極パターンの前記複数の第２主電極線は、いずれも同じピッチを有する複数の平行な線分であり、
前記第１主電極線及び前記第２主電極線は、いずれも隣接する前記ノード内の前記第１主電極線及び前記第２主電極線を、各々第２電極方向及び第１電極方向に平行移動したものであることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。 - 前記ドライブ電極パターンの前記複数の第１主電極線及び前記センシング電極パターンの前記複数の第２主電極線は、いずれも隣接する前記ノードで異なるピッチを有する複数の平行な線分であることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
- 前記ドライブ電極パターンの前記複数の第１主電極線の前記第１線方向及び前記センシング電極パターンの前記複数の第２主電極線の前記第２線方向は、いずれも隣接する前記ノードで、各々前記第１電極方向及び前記第２電極方向に対し、異なる傾き角を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチパネル。
- 情報を表示する表示パネルと、前記表示パネルの表示する前記情報を透過する請求項１〜４のいずれか一項に記載のタッチパネルと、を備えることを特徴とする表示装置。
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