JP5174745B2

JP5174745B2 - タッチスイッチ

Info

Publication number: JP5174745B2
Application number: JP2009138224A
Authority: JP
Inventors: 君奉連山; 英詔水元; 勝正鴻野; 淳岡田
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2029-06-09
Also published as: JP2010286886A

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１２、図１３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、絶縁部６０には金属線５８がないため、タッチ電極部５４や引き出し配線部５６との光透過率の差が大きくなる。また、絶縁部６０の面積も、タッチスイッチ５０の端部にいくにしたがって、図１３（ａ）から図１３（ｂ）のように増加し、金属線５８の密度が低くなる。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で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で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、前記タッチ電極部同士の間、引き出し配線部同士の間、およびタッチ電極部と引き出し配線部との間に蛇行をするように形成された絶縁部とを備える。

基板の上に金属線を網目状にして形成されたタッチ電極部と引き出し配線部とを有する。タッチ電極部同士などを絶縁するための絶縁部は蛇行している。

前記タッチ電極部の金属線が、第１方向を向いた第１金属線と第２方向を向いた第２金属線を備え、前記引き出し配線部の金属線が、第１方向を向いた第１金属線と第２方向を向いた第２金属線を備える。第１金属線と第２金属線によって網目状にする。

前記絶縁部は、第１方向を向いた帯状の第１絶縁部と第２方向を向いた帯状の第２絶縁部をつなぎ合わせて構成される。絶縁部が蛇行する方向は第１方向と第２方向である。

前記絶縁部の幅よりもタッチ電極部および引き出し配線部の金属線同士の間が広い。タッチ電極部などの金属線同士の幅を広げ、光が透過しやすい絶縁部の開口率と同じようにする。

前記タッチ電極部と引き出し配線部から絶縁された第３金属線を絶縁部に設ける。絶縁部に金属線を設けて、絶縁部の開口率をタッチ電極部などの開口率と同じになるようにする。また、絶縁部の幅によっては、第３金属線で網目形状にする。

前記タッチ電極部と引き出し配線部の縁部に配置された第１金属線の幅、第２金属線の幅、第３金属線の幅の少なくとも１つが変化する。金属線の幅を調節して、絶縁部の開口率をタッチ電極部などの開口率と同じになるようにする。

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部が視認されにくい。

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。金属線によってタッチ電極部と引き出し配線部とを構成した図である。図１のｘ方向に延びる絶縁部を示す図であり、（ａ）は蛇行する割合の多い絶縁部であり、（ｂ）は蛇行する割合が少ない絶縁部であり、（ｃ）は第１絶縁部と第２絶縁部の幅が異なる図である。図１のｙ方向に延びる絶縁部を示す図であり、（ａ）は蛇行する割合の多い絶縁部であり、（ｂ）は蛇行する割合が少ない絶縁部であり、（ｃ）は第１絶縁部と第２絶縁部の幅が異なる図である。図１のｙ方向に延びる絶縁部であり、絶縁部ごとに幅が異なる図である。数式１〜３を使用して開口率を求める図であり、（ａ）は第１絶縁部を示し、（ｂ）は第２絶縁部を示す図である。金属線のピッチを示す図である。従来のタッチスイッチの開口率を求める図である。絶縁部に金属線を設けた図であり、（ａ）は幅広の絶縁部に金属線が設けられ、（ｂ）は連続した金属線を示す図である。絶縁部に金属線を設けた図であり、（ａ）は第１および第２絶縁部にそれぞれ金属線が設けられ、（ｂ）は複数の金属線が直列に並んだ場合を示す図である。数式５を使用して開口率を求める図であり、（ａ）は第１絶縁部を示し、（ｂ）は第２絶縁部を示す図である。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０．１〜５ｍｍであり、プラスチックであれば厚みは約１０〜４０００μｍである。また、これらの材料を多層に積層してもよい。説明中、透明基板１２の横方向をｘ方向、縦方向をｙ方向とする。

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またはガラス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との間に透明接着剤を使用しても良い。

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に示すように、第１方向αを向いた第１金属線１８ａと第２方向βを向いた第２金属線１８ｂと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１８ａ，１８ｂを交差させた形状が挙げられる。金属線１８ａ，１８ｂは極細線である。金属線１８ａ，１８ｂ同士は等間隔に並べられる。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と同様に第１方向αを向いた第１金属線１８ａと第２方向βを向いた第２金属線１８ｂとを網目状にしたものである。金属線１８ａ，１８ｂは極細線である。金属線１８ａ，１８ｂ同士は等間隔に並べられる。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１８ａ，１８ｂ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１８ａ，１８ｂ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１８ａ，１８ｂ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１８ａ，１８ｂの方向は、例えばブラックマトリクスに対して、約６５°の角度を有するようにする。

金属線１８ａ，１８ｂ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１８ａ，１８ｂ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、それらの間にはタッチ電極部１４などと導通する部材を設けず、絶縁部２０とする。

タッチ電極部１４や引き出し配線部１６の外縁は金属線１８ａ，１８ｂである。したがって、絶縁部２０は第１方向αと第２方向βを向きながら蛇行する。ここで、第１方向を向いた帯状の部分を第１絶縁部２０ａ、第２方向βを向いた帯状の部分を第２絶縁部２０ｂとする（図３〜５）。絶縁部２０は第１絶縁部２０ａと第２絶縁部２０ｂが連続した形状であり、絶縁基板１２のｘ方向またはｙ方向に延びるように蛇行する。なお、実際の第１絶縁部２０ａと第２絶縁部２０ｂは非常に微細であるが、金属線１８ａ，１８ｂに比べて非常に幅広であるため、帯状と記載する。

絶縁部２０の一例としては、絶縁基板１２のｘ方向、ｙ方向に対する金属線１８ａ，１８ｂの角度によって、蛇行する割合を異ならせる（図３（ａ）、（ｂ））。絶縁部２０が延びる方向が異なっても同様である（図４（ａ）、（ｂ））。また、第１絶縁部２０ａの幅と第２絶縁部２０ｂの幅が、異なるようにしても良い（図３（ｃ）、図４（ｃ））。さらに、絶縁部２０ごとに幅を変更しても良い（図５）。

絶縁部２０が蛇行する方向が金属線１８ａ，１８ｂの方向と同じであり、絶縁部２０が目立ちにくくなる。タッチ電極部１４および引き出し配線部１６が視認しにくくなる。タッチスイッチ１０をディスプレイの前面に配置した場合、ディスプレイの表示品位を低下させにくくなる。

また、絶縁部２０の幅は、タッチ電極部１４および引き出し配線部１６の金属線１８ａ，１８ｂ同士の間よりも狭くする。これは、絶縁部２０には金属線１８ａ，１８ｂが無く、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６よりも光透過率が高くなるためである。

ここで、図６を使用して絶縁部２０の幅を調節するために、タッチスイッチ１０の開口率について説明する。なお、絶縁部２０は金属線１８ａ，１８ｂを含まないが、説明の便宜上、絶縁部２０に隣接する金属線１８ａ，１８ｂを含めて開口率を説明する。

図７に示すように、絶縁部２０において、金属線１８ａ，１８ｂの中心同士の距離（ピッチ）をＷａとＷｂとする。Ｗａは第１絶縁部２０ａを介しており、Ｗｂは第２絶縁部２０ｂを介している。また、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６の金属線１８ａ，１８ｂのピッチをＰ、金属線１８ａ，１８ｂの幅をＬとする。図６の場合、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６の開口率をＲ１、第１絶縁部２０ａの開口率をＲ２、第２絶縁部２０ｂの開口率をＲ３とすると、下記の数式で表される。

上記の数式１〜３を使用して、ｙ方向を向くように形成した絶縁部２０の開口率の例を表１に、ｘ方向を向くように形成した絶縁部２０の開口率の例を表２に示す。

さらに、比較のために従来のタッチスイッチ５０の開口率を求める。従来の絶縁部６０は直線状である。図８は従来のタッチスイッチ６０の一部分であり、絶縁部６０の幅をＷ、絶縁基板１２の横方向（または縦方向）に対する金属線５８の角度をθとすると、図８の絶縁部６０の開口率Ｒは数式４で導かれる。また、数式４を使用した開口率の例を表３に示す。

ＷａとＷｂを調節することによって、従来に比べて第１および第２絶縁部２０ａ，２０ｂの開口率Ｒ２，Ｒ３をタッチ電極部１４などの開口率Ｒ１に近づけることができる。このため、本発明のタッチスイッチ１０は、タッチ電極部１４などが目立ちにくいものであった。開口率Ｒ１に対し、開口率Ｒ２やＲ３が従来の開口率Ｒよりも離れる場合があるが、絶縁部２０が蛇行しているため、従来に比べてタッチ電極部１４などが目立ちにくくなっている。絶縁部２０が金属線１８ａ，１８ｂと同一方向に蛇行することによって、絶縁部２０が認識しにくくなるためである。従来に比べて、タッチ電極部１４などの設計の自由度が高くなり、製造し易くなる。

ＷａとＷｂの調節の仕方によっては、表１や表２のように開口率を近づけるのが難しい場合がある。その場合、絶縁部２０に第３金属線１８ｃを設ける（図９）。第３金属線１８ｃはタッチ電極部１４および引き出し配線部１６には接続されず、絶縁されたものである。第３金属線１８ｃは、タッチ電極部１４や引き出し配線部１６の金属線１８ａ，１８ｂと同じ材料で、同時に形成される。第３金属線１８ｃは、第１または第２金属線１８ａ，１８ｂと平行であり、絶縁部２０の中心に配置される。

具体的には、第３金属線１８ｃは、第１絶縁部２０ａまたは第２絶縁部２０ｂのいずれかに設ける（図９（ａ））。また、第３金属線１８ｃを第１絶縁部２０ａと第２絶縁部２０ｂに設け、連続させる（図９（ｂ））。さらに、第１絶縁部２０ａと第２絶縁部２０ｂに別個に第３金属線１８ｃを設けたり（図１０（ａ））、複数の金属線が直列に並ぶようにして第３金属線１８ｃを形成したりしても良い（図１０（ｂ））。第３金属線１８ｃを設けてタッチスイッチ１０の全域の開口率を均一にする。

図１１のように第２絶縁部２０ｂに第３金属線１８ｃを設けたとする。第３金属線１８ｃの幅をＬＤ、線長をＷＤとすると、図１１における第２絶縁部２０ｂの開口率Ｒ３Ｄは数式５のようになる。

ここで、第１絶縁部２０ａにある第３金属線１８ｃの線長をＷＤａ、第２絶縁部２０ｂにある第３金属線１８ｃの線長をＷＤｂとし、数式５を使用した開口率を表４に示す。

第２絶縁部２０ｂに第３金属線１８ｃを設けることによって、絶縁部２０の開口率をタッチ電極部１４などの開口率に近づけることができる。このことは第２絶縁部２０ｂに限定されず、第１絶縁部２０ａにおいても同様である。タッチスイッチ１０の全域で開口率がほぼ均一となり、タッチ電極１４および引き出し配線部１６が目立ちにくくなる。

表４では第３金属線１８ｃの幅を第１および第２金属線１８ａ，１８ｂの幅と同じにしているが、第３金属線１８ｃの幅を第１および第２金属線１８ａ，１８ｂの幅と異ならせても良い。

図９〜図１１では絶縁部２０に第３金属線１８ｃを設けたが、タッチ電極部１４や引き出し配線部１６のように、第３金属線１８ｃで網目形状を形成しても良い。絶縁部２０の幅が広い場合に第３金属線１８ｃで網目形状を形成し、開口率を調節する。

また、絶縁部２０に第３金属線１８ｃを設ける以外に、タッチ電極部１４、引き出し配線部１６、またはその両方にある金属線１８ａ，１８ｂの幅を変化させて、開口率を調節しても良い。調節される金属線１８ａ，１８ｂは、タッチ電極部１４や引き出し配線部１６の縁部にある金属線１８ａ，１８ｂであり、第１金属線１８ａと第２金属線１８ｂの少なくとも１つの幅を変化させる。タッチスイッチ１０の全域の開口率が均一になるようにする。

さらに、第１金属線１８ａと第２金属線１８ｂの線幅を変化させる以外に、第３金属線１８ｃの幅を変化させても良い。第１〜３金属線１８ａ，１８ｂ，１８ｃの少なくとも１つの幅を適宜変更して、タッチスイッチ１０の全域の開口率が均一になるようにする。

以上の説明は、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６の第１金属線１８ａがいずれも第１方向αを向き、第２金属線１８ｂがいずれも第２方向βを向いていたが、第１金属線１８ａ同士の方向は異なっても良い。また、第２金属線１８ｂ同士の方向は異なっても良い。すなわち、本願発明は、タッチ電極部１４と引き出し配線部１６において、（１）第１金属線１８ａの方向と第２金属線１８ｂの方向がいずれも一致する構成、（２）第１金属線１８ａの方向が異なり、第２金属線１８ｂの方向が一致する構成、（３）第１金属線１８ａの方向が一致し、第２金属線１８ｂの方向が異なる構成、（４）第１金属線１８ａの方向と第２金属線１８ｂの方向のいずれもが異なる構成、（５）上記の（１）〜（４）の少なくとも２つを組み合わせた構成が挙げられる。

タッチ電極部１４と引き出し配線部１６において、第１金属線１８ａの方向、第２金属線１８ｂの方向、またはその両方の方向を異ならせても、上記の実施形態と同様に、絶縁部２０は蛇行される。蛇行する角度は、金属線１８ａ，１８ｂの方向によって変化する。また、絶縁部２０の幅を調節したり、第３金属線１８ｃを設けたりして、タッチスイッチ１０の光の透過率が均一になるようにする。さらに、第１金属線１８ａ、第２金属線１８ｂ、第３金属線１８ｃの少なくとも１つの幅を適宜変更し、光の透過率を調節しても良い。絶縁部２０の幅が広くなりすぎる箇所には、第３金属線１８ｃを網目状にしても良い。

タッチスイッチ１０は、ディスプレイの前面に配置することを前提として説明したが、不透明なタッチデジタイザに適用することも可能である。

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
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ：金属線
２０，２０ａ，２０ｂ：絶縁部

Claims

基板と、
前記基板の一面に金属線で網目状にして形成され、基板上で縦横に配列された複数のタッチ電極部と、
前記基板の一面に金属線で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、
前記タッチ電極部同士の間、引き出し配線部同士の間、およびタッチ電極部と引き出し配線部との間に蛇行するように形成された絶縁部と、
を備えたタッチスイッチ。
前記タッチ電極部の金属線が、第１方向を向いた第１金属線と第２方向を向いた第２金属線を備え、
前記引き出し配線部の金属線が、第１方向を向いた第１金属線と第２方向を向いた第２金属線を備えた
請求項１のタッチスイッチ。
前記絶縁部が、第１方向を向いた帯状の第１絶縁部と第２方向を向いた帯状の第２絶縁部をつなぎ合わせて構成された請求項２のタッチスイッチ。
前記絶縁部の幅よりもタッチ電極部および引き出し配線部の金属線同士の間が広い請求項１から３のいずれかのタッチスイッチ。
前記タッチ電極部と引き出し配線部から絶縁された第３金属線を絶縁部に設けた請求項１から４のいずれかのタッチスイッチ。
前記第３金属線を網目状に形成した請求項５のタッチスイッチ。
前記タッチ電極部と引き出し配線部の縁部に配置された第１金属線の幅、第２金属線の幅、第３金属線の幅の少なくとも１つが変化する請求項５または６のタッチスイッチ。