JP2016151857A - タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる縦方向配線群とを、マトリクス状に透明基板の両面にそれぞれ設けたタッチパネルであって、画素を有する表示装置に設置しても、モアレの生じない、開発期間の短縮、生産効率向上、高精細表示装置への対応ができるタッチパネルを提供する。【解決手段】導電線の幅を可視光の波長以下としたことを特徴とするタッチパネル。【選択図】なし

Description

本発明は、横方向配線群と、縦方向配線群とを、マトリクス状にそれぞれ設けたタッチパネルに関する。

近年、画像表示装置の画像表示部に、縦横に配線パターン等を有するタッチパネルを設けた製品が、開発され商品として市場に提供されている。タッチパネルを設けた画像表示装置では、画面に表示された図や文字などのパターン上の位置でタッチパネルを指やペンでタッチすることによって、装置の操作が出来るもので、近年特にモバイル装置を主とした表示装置に用いられるようになった。さらに、表示装置の大型化に伴い、タッチパネルも大型のものが開発されている。

図３は、従来の静電容量式のタッチパネルの一例を示した説明図で、（ａ）は上方から見た説明図、（ｂ）は、図（ａ）のＡＡ’部分を断面で見た説明図である。

静電容量タッチパネル１００は、横方向に平行に配置された複数の導電線と、縦方向に平行に配置された複数の導電線とを、マトリクス状にガラス基板に設けた構成をしている。それぞれの導電線は、タッチされたときの、導電間の静電容量、あるいは電界の変化を受ける電極となっている。図３では、横方向の導電線をドライブライン、縦方向の導電線をセンシングラインとしている。図４は、ドライブ基板１１２とセンシング基板１１１とを上面で見た説明図である。ガラス基板にドライブライン電極１１４を設けたドライブ基板１１２(図４(ｂ))に、ガラス基板にセンシングラインを設けたセンシング基板１１１(図４(ａ))を、ドライブライン電極１１４とセンシング基板１１１のガラス基板との間で、光学粘着シートＯＣＡ(Optically Clear Adhesive)１１５で積層している。センシング基板の表面は、ＯＣＡ１１５を介してフロントガラス１１７で覆われている。フロントガラス１１７は、静電容量タッチパネル１００の表面を形成し、保護する役目をしている。フロントガラス１１７の裏面は、表示部分を除く周辺に、黒色の枠１１６が設けられている。各ライン電極は、黒枠１１６の部分でセンシング電極、ドライブ電極としてまとめられ、表示装置と電気接続される。また、従来、導電線は、透明導電膜を用いた透明導電線としている。

このような構成で、フロントガラス１１７上で、たとえば指で触れた場合、それにより接触した部位で静電容量の変化、あるいはそれによる電界の変化を、センシング電極と、ドライブ電極とに出力され、その座標値を知ることが出来る。これから、このタッチパネルを設けられた表示装置でその操作内容が特定される。すなわち、タッチパネルからの信号の読み取りは、ドライブラインからパルス波形を与え、センシングラインで感知する。両ラインをそれぞれ、スキャニングして信号を与え、感知して、変化した部位を読み取る。一般には、感知した信号を加工して検知する。

実際のタッチパネルの構成としては、このようなドライブ基板やセンシング基板はフィルム状基材にパターンを形成しタッチパネルセンサーとし、ガラス基板に貼り付けた構成としているものが多い。また、フィルム状基材にパターン形成したものを基板とし、タッチパネルとして利用している。その場合、フィルム面にそれぞれ、センシングラインとドライブラインを設け、センシング面、ドライブ面としている。また、フロントガラスに替えて樹脂フィルムを用いているものもある。

近年、このようなタッチパネルの大型化が進み、メタルメッシュを用いたタッチパネル
が、開発、実用化されている。これは、透明導電線として使用していた従来のＩＴＯ(indium-tin-oxide)を用いたパネルから、網目状の金属の、メタルメッシュに置き換えたものである。メタルメッシュはＩＴＯよりもシート抵抗が低く、タッチパネルの大型化対応に適している。メタルメッシュには、例えば銅（Ｃｕ）やクロム（Ｃｒ）などの金属細線が用いられる。

特表２０１３−５２５９１８号公報 特表２０１３−５２９８０３号公報 特表２０１４−５２３５９９号公報

このようなパネルの使用状況では、次のような問題が生じる。すなわちパネルを、縦横に多数の画素を有する表示基板に設置した結果、画素とパネルの導電線とで光が干渉し、モアレが発生してしまうので、表示装置に応じて最適設計を行う必要がある。このため、一定の設計期間が必要で、また、表示装置が異なる場合に導電線パターンを流用出来ない事がある。さらに、超高精細表示装置への対応が難しくなる、などの問題がある。

なお、タッチパネルとして、他に例えば、抵抗値をセンサーとしたものもあるが、マトリックス配線を形成しており、同様にモアレが発生する問題は同じである。

本発明は、このような問題を解決するもので、横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる縦方向配線群とを、マトリクス状にそれぞれ設けたタッチパネルであって、画素を有する表示装置に設置してもモアレの生じない、かつ開発期間の短縮や生産効率向上、高精細表示装置への対応ができるタッチパネルを提供することを課題とする。

本発明は係る課題に鑑みなされたものであり、請求項１の発明は、
横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる縦方向配線群と、を有するタッチパネルであって、
導電線の幅を可視光の波長以下としたことを特徴とするタッチパネルとしたものである。

本発明の請求項２の発明は、
導電線の幅を０．４μｍ以下とした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。

本発明の請求項３の発明は、
導電線の厚みを０．５〜１μｍとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネルとしたものである。

本発明の静電容量タッチパネルは以上のような構成であるので、画素を有する表示装置に設置しても、モアレの生じることがなく、開発期間の短縮や、生産効率向上、高精細表示装置への対応ができるタッチパネルとすることができる。

本発明の実施形態のタッチパネルのモアレの発生を観測する模式的な説明図である。 モアレの評価に用いた評価パネルを断面で見た説明図である。 従来の静電容量式のタッチパネルの一例を示した説明図である。 図３のドライブ基板とセンシング基板とを上面で見た説明図である。

以下本発明を実施するための形態につき説明する。

本実施形態のパネルでは、横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる縦方向配線群とを、マトリクス状に透明基板の両面にそれぞれ設けたパネルであって、導電線の幅を可視光の波長以下としている。本発明者らは、本実施形態のパネルを、画像表示装置の画像表示部に配置し、モアレの発生状況を調べた結果、直線状の導電線の幅を可視光の波長以下としたことによって、モアレが発生しなくなることを確認した。さらに、導電線の幅を０．４μｍ以下としたときにモアレがまったく発生しなくなり、導電線自体も目視では見えなくなる。

また、導電線の厚みは０．５〜１μｍとしたほうが好ましい。このようにして、導電線の抵抗値が小さくなり、タッチしたときの信号遅延が解消できる。

具体的に本発明の実施形態のモアレ評価の例を示す。図１は、本実施形態の静電容量タッチパネルのモアレの発生を観測する模式的な説明図である。本実施形態の静電容量タッチパネルの評価パネル１０を、画像表示装置としてＬＣＤパネル２０を用い、これに配置した。このとき、評価パネル１０とＬＣＤパネル２０のそれぞれのマトリックスが平行となるように重ねて配置し、さらに評価パネル１０を回転してモアレを観測した。図１（ａ）は、評価パネル１０とＬＣＤパネル２０を重ねて配置した状態を斜視で見た模式的な説明図、図１（ｂ）は、平行に重ねてモアレが発生した状態を平面で見た模式的な説明図、図１（ｃ）は、平行に重ねてモアレが発生していない状態を平面で見た模式的な説明図である。また、図（ｄ）（ｅ）は、図（ｂ）（ｃ）のＬＣＤパネルの、また図（ｆ）（ｇ）は、図（ｂ）（ｃ）の評価パネルのマトリックスの部分を示す模式的な説明図である。図１の図はすべて説明のために模式的に示した図面であって、必ずしも実際に現れたモアレや、マトリックスパターンの実物を示しているわけではない。

図２は、モアレの評価に用いた評価パネルを断面で見た説明図である。評価パネル１０は、まず、透明基板（石英）１１の一面に横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線（Ｃu）１３よりなる横方向配線群（図示せず）と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線１３よりなる縦方向配線群とを、エッチング方法でマトリクス状に設けた（図２（ａ）、（ｂ））。さらに接着剤（ＯＣＡ）１５を塗布し、その上に樹脂フィルム（ＰＥＴ）１７で接着した（図２（ｂ））。

透明基板１１の厚みＴｓは０．７ｍｍ、導電線１３の厚みＴｆは０．５μｍ、導電線１３のピッチＰｆは４２０μｍとした。また、接着剤１５の膜厚Ｔｏｃａは、５０μｍ、樹脂フィルム１７の膜厚Ｔｐは、１００μｍとした。

表１に、作成した評価サンプルの導電線１３の線幅Ｗｆを示した。導電線幅Ｗｆの値は
、０．３μｍ、０．４μｍ、０．５μｍ、０．７５μｍ、１．０μｍ、３．０μｍとした。図２（ｃ）に、導電線幅Ｗｆ設計値が０．３μｍのサンプルの、垂直線、水平線、クロス線部分の導電線の電子顕微鏡写真を示した。

それぞれの評価サンプルに対し、評価結果を表１に示した。評価で、「線見え」とは、肉眼で導電線（Ｃu）が目視できたか否か、を示し、○：目視できず、△：僅かに目視できた、×：目視できた、ことを示す。モアレの結果は、○：モアレが無い、△：僅かにモアレが発生した、×：モアレが発生した、ことを示す。評価の組み合わせとして、画像表示パネルを７製品選び、それぞれの仕様（インチ数、解像度、画素ピッチ）を表に示した。

評価結果として、Ｃu幅０．５μｍ以下の幅で、モアレは発生しなかった。また、Ｃu幅０．４μｍ以下の幅で、さらにＣu線も目視できなかった。今回の評価で最も解像度が高い（４４０．６ｐｐｉ）画像表示パネルでも線幅０．５μｍ以下でモアレフリーが実現し、線見えまで考慮すると、線幅０．４μｍ以下が好ましい結果となった。

これから、本発明のタッチパネルは、画素を有する表示装置に設置しても、モアレの生じない、開発期間の短縮、生産効率向上、高精細表示装置への対応ができるタッチパネルとすることができることがわかった。

また、精細度の異なる液晶パネル別にモアレの発生を確認するため、数種類のパネルについて、重ね合わせるタッチパネルの配線ピッチを変化した場合の影響を実験的に確認した。

＜実験方法＞
赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）３色の着色画素を一つのブロックとして、各着色画素の周囲は遮光用のブラックマトリックスで囲われており、個々の着色画素の縦横の比は概ね３：１で、ブロックが略正方形をなす液晶パネルを３種類用意した。液晶パネルとして、３色で略正方形をなす前記ブロックが、それぞれ、
９６ｐｐｉ（ｐ＝０．２６４５ｍｍ），１５０ｐｐｉ（ｐ＝０．１６９３ｍｍ），３６４ｐｐｉ（ｐ＝０．０６９８ｍｍ）
のピッチｐで２次元的に配置されてなる３種類の液晶パネルとした。この液晶パネルの表示画面上に、行配線および列配線の組合せからなる矩形を構成単位とするメッシュ電極を有する静電容量型タッチパネルを、タッチパネルと表示画面を回動させて重ね合せながら、モアレの視認される状況を評価した。

静電容量型タッチパネルとして、メッシュ電極のピッチＰ（矩形の辺長）を
０．２０ｍｍから０．５０ｍｍまで０．０５ｍｍおきに変化させたサンプルを用意した。

＜実験結果＞
・９６ｐｐｉの液晶パネル
行配線および列配線の組合せからなる矩形を構成単位とするメッシュ電極のピッチＰ（矩形の辺長）が、０．３００〜０．３５５ｍｍまたは０．４１０〜０．４５０ｍｍの範囲でモアレの発生が低減された。
・１５０ｐｐｉの液晶パネル
メッシュ電極のピッチＰが、０．２６５〜０．３１５ｍｍの範囲でモアレの発生が低減された。
・３６４ｐｐｉの液晶パネル
メッシュ電極のピッチＰが、０．２２ｍｍ、０．２６０ｍｍ、０．２６５ｍｍ の３種でのみモアレの発生が低減された。

モアレが出ない本発明のタッチパネルの効果を、細述する。

（１）まず、パターンが流用できる。
画像表示装置の画像表示部のサイズ、画素ピッチが異なる場合は、同じタッチパネルを用いることは基本的に不可で、個々にモアレのないパターンを適用する必要がある。しかし、本発明のタッチパネルは、異なる大きさ、画素ピッチの品種に適用でき、設計時間短縮、生産効率向上が得られる。

（２）また、高精細への対応ができる。
高精細パネルは画素ピッチが小さいため、モアレの出ない領域が狭く、さらにこの領域がなくなる可能性がある。しかし、本発明のタッチパネルでは、今後の高精細化にも対応できる。

（３）さらに評価時間を短縮できる。
現状、モアレが発生しないパターンを設計するために、ＴＥＧ（Test Element Group）パターンと画像表示装置の実物でモアレの評価をしている。しかし、本発明のタッチパネルでは、画像表示装置を準備し、実物で評価することが必要でない。

以上の通り、導電線の幅が可視光波長以下（０．４μｍ以下）となっているタッチパネル配線では、人間の目で配線を解像することができなくなり、配線パターン自体が識別困難となるため、画素との関係に起因するモアレが視認されづらくなる。また、前記モアレだけでなく、配線のぎらつきや配線の着色に応じた濃淡むらの発生も防止されることになる。

なお、実施の形態では、透明基板の両面に導電線を設けた静電容量形式のタッチパネルで説明をしているが、抵抗値の変化を読み取るタッチパネルでも本発明は適用でき、同様の効果が得られる。透明基板の片面にマトリックス状に導電線を設けたタッチパネルでも、適用できる。

１０・・・評価パネル
１１・・・透明基板（石英）
１３・・・導電線（Ｃｕ）
１５・・・接着剤（ＯＣＡ）
１７・・・樹脂フィルム（ＰＥＴ）
１８・・・ドライブ面中心線
２０・・・ＬＣＤパネル
１００・・・静電容量タッチパネル
１１１・・・センシングライン基板
１１２・・・ドライブライン基板
１１３・・・センシングライン電極
１１４・・・ドライブライン電極
１１５・・・ＯＣＡ
１１６・・・黒枠
１１７・・・フロントガラス

Claims (3)

1. 横方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる横方向配線群と、縦方向に平行に配置された複数の直線状の導電線よりなる縦方向配線群と、を有するタッチパネルであって、
   導電線の幅を可視光の波長以下としたことを特徴とするタッチパネル。
2. 導電線の幅を０．４μｍ以下としたことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル。
3. 導電線の厚みを０．５〜１μｍとしたことを特徴とする請求項１または２に記載のタッチパネル。