(57)【要約】【課題】  電極間の寄生容量差を解消し、精度の高い座標検出が可能な静電容量検知方式タッチパネルを提供する。【解決手段】  透明基板１の一方の面上において、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ同軸上では同形状の複数の検知用電極６，７がライン状に配列形成されてなる静電容量検知方式タッチパネルである。この時、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで検知用電極６，７のライン長さが異なり、配列長さの長い方向における検知用電極（Ｙ配線パターン３を構成する各検知用電極７）の面積が、配列長さの短い方向における検知用電極（Ｘ配線パターン２を構成する各検知用電極６）の面積よりも小である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の一方の面上において、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ同軸上では同形状の複数の検知用電極がライン状に配列形成されてなる配線パターンを有する静電容量検知方式タッチパネルであって、
前記Ｘ軸方向とＹ軸方向とで前記検知用電極のライン長さが異なり、ライン長さの長い方向における各検知用電極の面積が、ライン長さの短い方向における各検知用電極の面積よりも小であることを特徴とする静電容量検知方式タッチパネル。
【請求項２】
Ｘ軸方向に配列される検知用電極が接続されて形成される配線パターンの面積と、Ｙ軸方向に配列される検知用電極が接続されて形成される配線パターンの面積の差が、２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の静電容量検知方式タッチパネル。
【請求項３】
前記配線パターンは、指の接触領域内にＸ軸方向に配列される検知用電極とＹ軸方向に配列される検知用電極の両者が存在するように配置されることを特徴とする請求項１または２記載の静電容量検知方式タッチパネル。
【請求項４】
Ｘ軸方向に配列される検知用電極とＹ軸方向に配列される検知用電極が絶縁層を介して積層形成されており、面積の小さな検知用電極が上層、面積の大きな検知用電極が下層となるように積層されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の静電容量検知方式タッチパネル。
【請求項５】
前記透明基板の反対側の面に導電膜が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の静電容量検知方式タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指をタッチすることによる静電容量変化を検出し、指をタッチした位置の位置情報を検知する静電容量検知方式タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ等の電子機器においては、静電容量変化を検出することにより座標検出を行う座標入力装置を備えたものが多くなってきており、例えばタッチパネルを指等で触れることにより簡単に情報入力や操作を行うことが可能になっている。
【０００３】
静電容量変化を検出する座標入力装置は、例えば対向して設けられた２枚の電極を押圧することで電極間の距離が変化し、これに伴い静電容量が変化することを利用して使用者からの入力を検知、解析するものであり、さらには、指のタッチによる静電容量（コンデンサ）の変化を利用して検知するものも知られている。例えば、１枚の電極に対して４隅に同電位の電圧を印加し、指のタッチによる静電容量（コンデンサ）の形成を４隅を流れる微弱電流変化に変換し、タッチ座標を検出する方法が提案されており、指を軽く触れるだけで座標入力が可能になっている。
【０００４】
ただし、前記１枚の電極に指をタッチすることで座標を検出する方法では、複数箇所に同時にタッチすると座標の判定が困難である。そこで、ＸＹ座標にそれぞれ静電容量変化を検出する電極を複数本配置し、指をタッチすることによる静電容量変化点を絶対座標で検出することで、複数点入力を可能にする方法も提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。
【０００５】
特許文献１に記載されるセンサは、第１方向と第２方向に沿って物体の位置を決定するための容量型センサである。その構成としては、先ず、電極が一表面上に配置された基板を備えている。電極は、検出領域を形成するための列と行の中に配置された検出セルの配列を規定するように配置されている。検出セルのそれぞれは列検出電極と行検出電極を含み、同じ列内の検出セルの列検出電極は互いに電気的に接続され、同じ行内の検出セルの行検出電極も互いに電気的に接続されている。行の少なくとも一つの両端の検出セルの行検出電極は、検出領域の外側に作られた電気結線によって互いに接続されているので、電気結線が検出領域内を横切る必要がなく、基板の片側だけに電極がある検出領域を有する容量型位置センサを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、指のタッチによる静電容量変化の検出は、その変化量が数ｐＦと非常に微弱であり、例えば周囲にノイズ源となる液晶表示装置（ＬＣＤ）等が配置されていると、その影響を受けて静電容量の変化量検出の際に誤動作する可能性がある。
【０００８】
このような誤動作に対する対策としては、基板の電極形成面とは反対側の面に導電膜、あるいはこれと同等の効果を持つ導電体を配置して電位をグランド（ＧＮＤ）とすることにより、発生ノイズを遮断する方法が考えられる。
【０００９】
しかしながら、特にＸＹ座標にそれぞれ数本の電極を配置したタイプのタッチセンサでは、これでは誤動作を解消することはできない。ＸＹ座標にそれぞれ数本の電極を配置したタイプのタッチセンサでは、それぞれの電極に対し独立に容量変化を検出する必要があり、検出回路の範囲内でそれぞれの寄生容量を同等にする必要が生ずる。この時、電極と反対側に導電体が存在すると、さらに寄生容量が増加し、例えば縦横寸法が異なるタッチパネルのように、縦横寸法に応じてＸＹ座標のそれぞれの電極サイズ（電極全体の面積）が異なる場合には、各電極間の寄生容量差が大きくなってしまうという問題が生ずる。この現象は、例えば高い光透過率を実現するために、厚さの薄い基板を用いた場合により顕著になる。
【００１０】
本発明は、前述のような従来の課題を解消することを目的に提案されたものであり、各電極毎にバラツキのない寄生容量を実現することができ、精度の高い座標検出が可能な静電容量検知方式タッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するために、本発明に係る静電容量検知方式タッチパネルは、透明基板の一方の面上において、互いに直交するＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ同軸上では同形状の複数の検知用電極がライン状に配列形成されてなる配線パターンを有する静電容量検知方式タッチパネルであって、前記Ｘ軸方向とＹ軸方向とで前記検知用電極のライン長さが異なり、ライン長さの長い方向における各検知用電極の面積が、ライン長さの短い方向における各検知用電極の面積よりも小であることを特徴とする。
【００１２】
例えば縦横寸法の異なる静電容量検知方式タッチパネルでは、Ｘ軸方向に配列された検知用電極のライン長さと、Ｙ軸方向に配列された検知用電極のライン長さが異なる。この場合、Ｘ軸方向に配列される各検知用電極の面積とＹ軸方向に配列される各検知用電極の面積が同じであると、Ｘ配線（Ｘ軸方向にライン配列され、Ｙ軸方向に配列された検知用電極が互いに接続されることによって構成される配線）とＹ配線（Ｙ軸方向にライン配列され、Ｘ軸方向に配列された検知用電極が互いに接続されることによって構成される配線）とで配線全体の面積が異なることになり、指でタッチすることにより生ずる寄生容量に差が生ずる。
【００１３】
これに対して、本発明の静電容量検知方式タッチパネルでは、ライン長さの長い方向における各検知用電極の面積を、ライン長さの短い方向における各検知用電極の面積よりも小としている。これにより、Ｘ配線（例えばライン長さの短い配線）とＹ配線（ライン長さの長い配線）の配線全体の面積差が抑えられ、寄生容量差が低減される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、例えば縦横の寸法の異なるタッチパネルのようにＸ配線とＹ配線の長さが異なる場合にも、各配線毎にバラツキのない寄生容量を実現することができ、精度の高い座標検出が可能な静電容量検知方式タッチパネルを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】静電容量検知方式のタッチパネルの一例を示す概略断面図である。
【図２】検知用電極の従来パターンの一例を示す概略平面図である。
【図３】（ａ）は従来のＸ配線パターンを示す概略平面図であり、（ｂ）は従来のＹ配線パターンを示す概略平面図である。
【図４】実施形態の検知用電極のパターン例を示す概略平面図である。
【図５】（ａ）は実施形態のＸ配線パターンを示す概略平面図であり、（ｂ）は実施形態のＹ配線パターンを示す概略平面図である。
【図６】各検知用電極近傍を拡大して示す概略平面図である。
【図７】検知用電極の他の形状例を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した静電容量検知方式タッチパネルの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
静電容量検知方式タッチパネルは、例えば図１に示すように、ガラスやプラスチックフィルム等からなる透明基板１の一方の面上にＸ軸方向（例えば横方向）にライン状に配列されるＸ配線（Ｘ電極）パターン２を形成するとともに、この上に絶縁層４を介してＹ軸方向（例えば縦方向）にライン状に配列されるＹ配線（Ｙ電極）パターン３を形成することにより構成される。Ｘ配線パターン２及びＹ配線パターン３は、いずれも所定の面積を有する検知用電極を配列し、これらを結合部を介して接続することにより形成されており、指でタッチすると寄生容量が生じて静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出し該当するＸ配線パターン２及びＹ配線パターン３を特定することで、指でタッチした位置の座標が特定される。
【００１８】
また、前記透明基板１の他方の面には、導電膜５が全面に形成されている。透明基板１の裏面に前記導電膜５を形成することで、いわゆるシールド効果を得ることができ、例えば液晶表示装置が周囲に配置された場合にも、液晶表示装置からのノイズの影響を受け難くなる。さらに、透明基板１のＸ配線パターン２やＹ配線パターン３が形成される側のＹ配線パターン３表面上は保護膜６により覆われており、表面保護がなされている。
【００１９】
次に、前記Ｘ配線パターン２，Ｙ配線パターン３を構成する検知用電極の電極パターンについて説明する。前記の通り、Ｘ軸方向に配列されるＸ配線パターン２、及びＹ軸方向に配列されるＹ配線パターン３は、いずれも検知用電極が結合部を介して所定の方向（前記Ｘ配線パターン２は、後述する個々の検知用電極７がＹ軸方向に、またＹ配線パターン３は個々の検知用電極８がＸ軸方向に）に夫々ライン状に接続されることで構成される。検知用電極は、通常は透明電極である。
【００２０】
なお、以下においては、タッチパネルの縦横（Ｘ軸方向とＹ軸方向）の寸法が異なることが前提である。ここでは横方向（Ｘ軸方向）の寸法が大きく、縦方向（Ｙ軸方向）の寸法が小さいものとする。すなわち、Ｘ配線パターン２の長さ（検知用電極のＹ軸方向のライン長さ）の方がＹ配線パターン３の長さ（検知用電極のＸ軸方向のライン長さ）より小さいものとする。
【００２１】
先ず、Ｘ配線パターン２を構成する検知用電極の面積とＹ配線パターン３を構成する検知用電極の面積が等しい電極パターン（従来パターン）の一例について説明する。図２は、従来パターンの一例を示すものである。図２に示す電極パターンでは、図３（ａ）に示すように、Ｘ軸方向に配列されるライン状の配線（Ｘ配線パターン２）はＸ１〜Ｘ６の６本であり、図３（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に配列されるライン状の配線（Ｙ配線パターン３）はＹ１〜Ｙ４の４本である。
【００２２】
これらライン状のＸ配線パターン２やＹ配線パターン３は、いずれも菱形（正方形を４５°回転させた形状）の検知用電極７あるいは検知用電極８が結合部９あるいは結合部１０を介して接続されて１本の電極（配線）として構成されたものである。Ｘ配線パターン２を構成する検知用電極７とＹ配線パターン３を構成する検知用電極８は同じ形状を有しており、面積も同じである。
【００２３】
このようにＸ配線パターン２とＹ配線パターン３が直交するように形成されたタッチパネルでは、指をタッチすることにより生ずる寄生容量による静電容量変化を検出し、静電容量が変化したＸ配線パターン２及びＹ配線パターン３をＸ１〜Ｘ６及びＹ１〜Ｙ４の中から特定することで、絶対座標を検出することが可能である。また、前記のようにＸＹの絶対座標を検出するタッチパネルでは、多点の同時検出も可能である。
【００２４】
図２に示す電極パターンを有するタッチパネルにおいて、１本の配線全体の面積を各々の結合部９，１０の面積を無視して考えると、Ｘ配線パターン２全体の面積Ｓｘは、Ｙ配線パターン３全体の面積Ｓｙを用いて下記式で表される。
Ｓｘ＝４／６・Ｓｙ
【００２５】
すなわち、Ｙ配線パターン３の面積Ｓｙは、ライン数の相違に基づきＸ配線パターン２の面積Ｓｘの１５０％（１．５倍）であり、図１に示す例のようにシールド層である導電膜５が形成されている場合、この導電膜５との寄生容量はＹ配線パターン３の方がＸ配線パターン２と比較して５０％程度大きいことになる。この面積比、換言すれば寄生容量比は、タッチパネルの縦横の寸法比率によって夫々の値が変化することになる。したがって、Ｘ配線パターン２とＹ配線パターン３の間には常に検出容量に差が生じ、これが容量変化の測定の妨げとなる。
【００２６】
そこで、本実施形態のタッチパネルでは、図４に示すように、Ｘ配線パターン２を構成する検知用電極７と、Ｙ配線パターン３を構成する検知用電極８の形状及び面積を変え、Ｘ配線パターン２全体の面積ＳｘとＹ配線パターン３全体の面積Ｓｙの面積差を小さくすることで寄生容量の差を抑え、Ｘ配線パターン２とＹ配線パターン３の間で検出容量に差が生ずることがないようにしている。これにより、精度の高い容量変化測定が可能になり、正確な座標検出が可能になる。
【００２７】
本実施形態の場合、Ｘ配線パターン２の検知用電極７は、図５（ａ）に示すように菱形の一部を拡大する形で面積が拡大されており、Ｙ配線パターン３の検知用電極８は、図５（ｂ）に示すように菱形の一部を切り欠く形で面積が縮小されている。図６は、各検知用電極７，８の形状を拡大して示すものであり、Ｘ配線パターン２の検知用電極７は、菱形の一辺の寸法を３ａとした時に、寸法ａの底辺を持つ直角二等辺三角形の突出電極７ａを基本の菱形電極パターンの各辺の中央部分に外方に一体に追加した形状とされている。一方、Ｙ配線パターン３の検知用電極８は、同じく、菱形の一辺の寸法を３ａとした時に、寸法ａの底辺を持つ直角二等辺三角形の突出電極７ａ相当部分を基本の菱形電極パターンの各辺の中央部分から削除した形状とされている。この実施形態の場合では、配線パターンの配置効率を考慮してＸ配線パターン２の検出用電極７の突出電極７aに対応して、Ｙ配線パターン３の検出用電極８の切欠部分を対向配置させている。
【００２８】
このような電極形状とした場合、Ｘ配線パターン２全体の面積ＳｘとＹ配線パターン３全体の面積Ｓｙを結合部９，１０の面積を無視して比較すると、Ｘ配線パターン２全体の面積Ｓｘは、Ｙ配線パターン３全体の面積Ｓｙを用いて下記式で表される。
Ｓｘ＝２２／２１・Ｓｙ
【００２９】
すなわち、この場合には、Ｘ配線パターン２全体の面積Ｓｘは、各検知用電極７，８の面積及びライン数の相違に基づきＹ配線パターン３全体の面積Ｓｙの１０５％（１．０５倍）であり、図１に示す例のようにシールド層である導電膜５が形成されている場合であっても、Ｘ配線パターン２とＹ配線パターン３間の寄生容量差を小さく抑えることが可能である。
【００３０】
本発明者が行った実験によれば、Ｘ配線パターン２全体の面積ＳｘとＹ配線パターン３全体の面積Ｓｙの面積差が２０％以下であれば、前記寄生容量差が十分に抑えられ、容量変化の測定（座標検出）を正確に行うことが可能であることがわかった。
【００３１】
なお、本実施形態では、Ｘ配線パターン２が下層、Ｙ配線パターン３が上層とされているが、Ｘ配線パターン２とＹ配線パターン３はいずれが上層であってもよい。ただし、感度等を考えた場合には、本実施形態のように、検知用電極の面積が小さい配線（ここではＹ配線パターン３）を上層、検知用電極の面積が大きい配線（ここではＸ配線パターン２）を下層とすることが検知感度の点で好ましい。また、Ｘ配線パターン２とＹ配線パターン３の検知用電極７，８を同層で形成し、結合部９，１０のみを絶縁層４を介して交差するように形成することも可能で、この形態の場合には、Ｘ配線パターン２とＹ配線パターン３の検知感度を等しくすることが可能である。
【００３２】
ところで、前述のタッチパネルでは、有効エリアサイズが大きくなった場合にも位置検出精度を同等にするためには、一般に電極本数を増やす必要がある。仮に、電極本数を増やさないで有効エリアサイズを拡大するには、Ｘ配線パターン２及びＹ配線パターン３を構成する検知用電極７，８の寸法を拡大する必要がある。しかしながら、Ｘ配線パターン２及びＹ配線パターン３を構成する検知用電極７，８の寸法を拡大すると、指をタッチした際に一方の検知用電極７（または検知用電極８）のみの接触となる可能性がある。したがって、電極本数を増やさずに有効エリアサイズを拡大し、Ｘ配線パターン２やＹ配線パターン３の間隔を維持するためには、専用の検出回路を開発する必要があり、開発に時間を要する等の問題が発生する。
【００３３】
このような問題を解決するためには、Ｘ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８の形状を工夫し、例えば図７に示すように、Ｘ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８の少なくとも一部が直径ｂの円内（指をタッチした際に想定される接触領域内）に必ず入るようなパターンとすることが好ましい。
【００３４】
例えば図７に示す構成を基に説明すれば、基本となるＸ配線パターン２の検知用電極７のＸ方向で対向する両辺部分を内側に切り欠いて切欠部７１を形成し、この切欠部７１によって除去された電極面積を補うために、この切欠部７１に隣接する突出電極７a部分を突出方向に延在して補助電極７２を形成する。この切欠部７１及び補助電極７２の存在により検知用電極７としての相対面積は、図６で説明した実施形態での検知用電極７の面積と略同等となるように構成している。一方、Ｙ配線パターン３の検知用電極８は、基本となるＹ配線パターン３の検知用電極８の上記検知用電極７に突出形成された補助電極７２との重なりを回避するために、補助電極７２と対向する部分を内側に切り欠いて切欠部８１を形成している。この切欠部８１によって除去された電極面積を補うために、切欠部８１に隣接する検知用電極８の端部を検知用電極７に形成された補助電極７２の外側に沿うように延在し、その先端部分が検知用電極７に形成された切欠部７１内に位置するように補助電極８２を配置する。このようにＸ配線パターン２を構成する検知用電極７の基本構成領域内にＹ配線パターン３を構成する検知用電極８の一部を混在させる一方、Ｙ配線パターン３を構成する検知用電極８の基本構成領域内にＸ配線パターン２を構成する検知用電極７の一部を混在させるように、互いの検知用電極７，８を入り込ませて混在配置させる。このように構成することで、指の接触領域内に各検知用電極７，８の少なくともその一部が存在するので、接触位置を確実に検出することが可能となる。この各補助電極７２，８２を含む検知用電極７，８の形状は、図示の場合に限らず各検知用電極７，８の相対的な面積比率が変化しない限り自由に設定することが可能なことは言うまでもない。
【００３５】
なお、指でタッチすることを想定すると、通常の指のサイズを考えて前記直径ｂを１５ｍｍ程度に設定することが好ましく、直径１５ｍｍの円内にＸ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８が存在していれば、位置検出が可能となる。また、Ｘ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８の形状を工夫する際には、Ｘ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８の間での寄生容量の増加を抑えた形状とすることが好ましい。
【００３６】
前述のように構成される静電容量検知方式タッチパネルでは、縦横の寸法が異なっていても、指をタッチした時のＸ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８間の寄生容量差を抑えることができ、精度の高い座標検出が可能である。また、複数点の同時検出も可能であり、Ｘ配線パターン２の検知用電極７とＹ配線パターン３の検知用電極８を透明電極とすることで、高透過率を有するタッチパネルを構成することが可能である。さらに、透明基板１の反対側の面に導電膜５を形成すれば、シールド効果を得ることができ、液晶表示装置等を配置したことによるノイズの影響を回避することが可能である。
【００３７】
以上、本発明を適用した静電容量検知方式タッチパネルの実施形態について説明したが、本発明が前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。例えば、各検知用電極７，８の形状は任意に設計することが可能である。また、Ｘ配線パターン２やＹ配線パターン３の配列数等も任意である。また、透明基板１の裏面側に配される導電膜５を省略することも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  透明基板、２  Ｘ配線パターン、３  Ｙ配線パターン、４  絶縁層、５  導電膜、６  保護膜、７，８  検知用電極、９，１０  結合部
【図１】
2010244357.tif 000003
【図２】
2010244357.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010244357.tif 000007
【図６】
2010244357.tif 000008
【図７】
2010244357.tif 000009