(57)【要約】  ワイヤハーネスおよびそれを組み込んでいるタッチセンサーが開示される。このタッチセンサーは、タッチ感知領域に配設される検知電極を含む。タッチセンサーは、境界領域において自立誘電体基板上に配設される複数の補助電極をさらに含む。この補助電極は、タッチ信号を、このタッチ信号を用いてタッチ位置を決定するように構成される電子機器に送信する。
2007514389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサーであって、
タッチ感知領域を覆うセンサー基板であって、前記タッチ感知領域は、前記タッチセンサーの前側面から前記タッチ感知領域に加えられるタッチ入力を受けるように構成される、センサー基板と、
前記タッチ感知領域において前記センサー基板上に配設される検知電極と、
境界領域を覆う自立誘電体基板であって、前記境界領域は、前記タッチ感知領域の外部にあり、前記誘電体基板は、前記検知電極と前記タッチセンサーの前側面との間に配設される、自立誘電体基板と、
前記境界領域において前記自立誘電体基板上に配設される複数の補助電極であって、前記タッチセンサーは、該タッチセンサーの前側面から前記タッチ感知領域に加えられる前記タッチ入力に応答して、タッチ信号を前記検知電極に発生させ、前記補助電極は、前記タッチ信号を、該タッチ信号を用いてタッチ位置を決定するように構成される電子機器に送信する、補助電極と、を含むタッチセンサー。
【請求項２】
前記複数の補助電極の一部分は、前記自立誘電体基板の第１側面上に配設され、かつ前記補助電極の他の部分は、前記自立誘電体基板の第２側面上に配設される、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項３】
前記タッチ感知領域の周囲に沿って配設される電界線形化パターンをさらに含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項４】
前記自立誘電体基板上に配設されるカバー層をさらに含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項５】
前記カバー層は、ガラスを含む、請求項４に記載のタッチセンサー。
【請求項６】
前記カバー層は、自立している、請求項４に記載のタッチセンサー。
【請求項７】
前記カバー層は、可撓性である、請求項４に記載のタッチセンサー。
【請求項８】
前記カバー層は、剛性である、請求項４に記載のタッチセンサー。
【請求項９】
前記自立誘電体基板は、ガラスを含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項１０】
前記自立誘電体基板は、可撓性である、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項１１】
前記自立誘電体基板は、一つ以上の開口部を含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項１２】
前記一つ以上の開口部は、前記タッチ感知領域にわたって伸びる、請求項１１に記載のタッチセンサー。
【請求項１３】
前記一つ以上の開口部は、前記タッチ感知領域によって覆われる、請求項１１に記載のタッチセンサー。
【請求項１４】
前記検知電極は、金属酸化物を含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項１５】
前記金属酸化物は、インジウムスズ酸化物を含む、請求項１４に記載のタッチセンサー。
【請求項１６】
前記金属酸化物は、スズアンチモン酸化物を含む、請求項１４に記載のタッチセンサー。
【請求項１７】
前記金属酸化物は、フッ素ドープスズ酸化物を含む、請求項１４に記載のタッチセンサー。
【請求項１８】
前記検知電極は、有機導体を含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項１９】
前記有機導体は、導電性ポリマーを含む、請求項１８に記載のタッチセンサー。
【請求項２０】
請求項１に記載のタッチセンサーを通して視認可能なディスプレーを含むタッチセンサーシステム。
【請求項２１】
容量性タッチセンサーであるように構成される、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項２２】
前記補助電極上に配設される電気絶縁層をさらに含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項２３】
前記電気絶縁層上に配設される導電層をさらに含む、請求項２２に記載のタッチセンサー。
【請求項２４】
前記導電層は、前記補助電極から電気的に絶縁される、請求項２３に記載のタッチセンサー。
【請求項２５】
前記複数の補助電極の一つ以上は、前記検知電極に電気的に接続される、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項２６】
前記センサー基板上にかつ前記検知電極の向かい側に配設される導電性シールド電極をさらに含む、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項２７】
前記複数の補助電極の一つ以上は、前記導電性シールド電極に電気的に接続される、請求項２６に記載のタッチセンサー。
【請求項２８】
前記自立誘電体基板は、一つ以上の突出部を有する、請求項１に記載のタッチセンサー。
【請求項２９】
前記一つ以上の突出部は、前記複数の補助電極の一つ以上を、前記電子機器に電気的に接続する、請求項２８に記載のタッチセンサー。
【請求項３０】
前記一つ以上の突出部は、前記複数の補助電極の一つ以上を、前記導電性シールド電極に電気的に接続する、請求項２６または２８に記載のタッチセンサー。
【請求項３１】
容量性タッチセンサーであって、
タッチ感知領域を覆うセンサー基板であって、前記タッチ感知領域は、該タッチ感知領域に加えられるタッチ入力を受けるように構成される、センサー基板と、
前記タッチ感知領域において前記センサー基板上に配設される検知電極と、
境界領域を覆う自立誘電体基板であって、前記境界領域は、前記タッチ感知領域の外部にある、自立誘電体基板と、
前記境界領域において前記誘電体基板上に配設される複数の補助電極であって、前記タッチセンサーは、該タッチセンサーと前記タッチ感知領域に加えられる前記タッチ入力との間の容量性カップリングに応答して、タッチ信号を発生し、前記補助電極は、前記タッチ信号を、該タッチ信号を用いてタッチ位置を決定するように構成される電子機器に送信する、補助電極と、を含む容量性タッチセンサー。
【請求項３２】
前記自立誘電体基板は、一つ以上の開口部を含む、請求項３１に記載の容量性タッチセンサー。
【請求項３３】
前記一つ以上の開口部は、前記タッチ感知領域にわたって伸びる、請求項３２に記載の容量性タッチセンサー。
【請求項３４】
前記一つ以上の開口部は、前記タッチ感知領域によって覆われる、請求項３２に記載の容量性タッチセンサー。
【請求項３５】
前記補助電極上に配設される電気絶縁層をさらに含む、請求項３１に記載の容量性タッチセンサー。
【請求項３６】
前記電気絶縁層上に配設される導電層をさらに含む、請求項３５に記載の容量性タッチセンサー。
【請求項３７】
前記導電層は、前記補助電極から電気的に絶縁される、請求項３６に記載の容量性タッチセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、検知装置に関する。本発明は、特にタッチパネルと一体のワイヤハーネスを有するタッチセンサーに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンにより、ユーザは、キーボードの必要性を減らすかまたは失くすることによって、電子表示システムと都合良くインターフェースをとることができる。例えば、ユーザは、予めプログラムされたアイコンによって識別される位置でただスクリーンに触れるだけで、複雑な一連の命令を実行することができる。オンスクリーンメニュー（on-screen menu）は、用途によって、支持ソフトウエアを予めプログラムすることによって変更することができる。他の例として、タッチスクリーンにより、ユーザが、テキストまたは図面を、タッチスクリーン上へ直接書込むかまたは描画によって、電子表示装置に転送することができる。
【０００３】
タッチ入力の位置を検出するために使用される二つの共通のタッチ検知方法としては、抵抗性および容量性のものがある。抵抗性技術は、典型的には、２つの透明導電膜を、タッチの位置を検出する電子回路の一部として組み込む。他方、容量性技術は、典型的には、１つの透明導電膜を用いて、加えられたタッチの位置を検出する。
【０００４】
タッチセンサーは、一般に、タッチパネル、およびそのタッチパネルに加えられるタッチ入力に応答して発生されるタッチ信号を検出する電子回路を含む。この電子回路は、検出されたタッチ信号を用いて、加えられたタッチの位置を決定する。一般に、各々がタッチパネルの外にある多数の個々のワイヤは、タッチパネルを電子回路に電気的に接続するために用いられる。個々のワイヤをタッチパネルに接続することは、通常手作業でなされるので手間がかかり、また接続は、しばしば信頼性がなく、パネルを損傷することがあり、パネルを動作不能にすることさえある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、本発明は、ワイヤハーネスに関する。本発明はまた、ワイヤハーネスを組み込んだ検知装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様では、タッチセンサーは、タッチ感知領域を覆うセンサー基板を含む。このタッチ感知領域は、タッチセンサーの前側面からこのタッチ感知領域に加えられるタッチ入力を受けるように構成される。タッチセンサーは、タッチ感知領域においてセンサー基板上に配設される検知電極をさらに含む。タッチセンサーは、境界領域を覆う自立誘電体基板をさらに含む。この境界領域は、タッチ感知領域の外部にある。上記の誘電体基板は、検知電極とタッチセンサーの前側面との間に配設される。タッチセンサーは、境界領域において自立誘電体基板上に配設される複数の補助電極をさらに含む。タッチセンサーは、タッチセンサーの前側面からタッチ感知領域に加えられるタッチ入力に応答して、タッチ信号を検知電極に発生する。この補助電極は、上記のタッチ信号を電子機器に送信する。電子機器は、このタッチ信号を用いて、タッチ位置を決定するように構成される。
【０００７】
本発明の他の態様では、容量性タッチセンサーは、タッチ感知領域を覆うセンサー基板を含む。タッチ感知領域は、このタッチ感知領域に加えられるタッチ入力を受けるように構成される。タッチセンサーは、タッチ感知領域においてセンサー基板上に配設される検知電極をさらに含む。タッチセンサーは、境界領域を覆う自立誘電体基板をさらに含む。この境界領域は、タッチ感知領域の外部にある。タッチセンサーは、境界領域において誘電体基板上に配設される複数の補助電極をさらに含む。タッチセンサーは、タッチセンサーとタッチ感知領域に加えられるタッチ入力との間の容量性カップリングに応答して、タッチ信号を発生する。上記の補助電極は、このタッチ信号を電子機器に送信する。電子機器は、このタッチ信号を用いて、タッチ位置を決定するように構成される。
【０００８】
本発明は、添付の図面に関連して、本発明のさまざまな実施形態の下記の詳細な説明を考慮してより完全に理解されかつ認識されよう。
【０００９】
本発明は、さまざまな修正および代替形態に変更可能であるが、その具体例を、図面に例によって示し、詳細に説明する。しかしながら、本発明は、記載される特定の実施形態に限定されるべきでないことは理解されたい。それどころか、本発明は、本発明の精神および範囲に入る全ての修正、等価なもの、および代替を包含するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本出願は、タッチ入力検知装置（TOUCH INPUT SENSING DEVICE）という名称の、２００３年１０月６日に出願された特許出願第１０／６７９９０３号に関連する。
【００１１】
本発明は、一般に、タッチセンサー（touch sensor）に関する。本発明は、詳細には、一体形ワイヤハーネス（integral wiring harness）を有するタッチセンサーに適用可能であり、より詳細には、一体形ワイヤハーネスを有する容量性および抵抗性タッチセンサーに適用可能である。
【００１２】
タッチスクリーンは、タッチが加えられると、そうでなければ開いている電気回路が閉じられるという一般的な原理で機能する。閉じられた回路で発生される信号の特性によって、タッチ位置の検出が可能となる。さまざまな技術を、タッチ位置を検出するために使用することができる。このような技術の１つは抵抗性のものである。抵抗性タッチでは、加えられたタッチが、そうでなければ物理的に分離されている２つの導電膜を互いに直接物理的に接触させる。この物理的接触が、そうでなければ開いている電子回路を閉じ、その結果抵抗的に結合された電気信号が発生される。発生された信号の特性によって、タッチ位置の検出が可能になる。
【００１３】
タッチ入力の位置を検出するために一般に用いられる技術は容量性のものである。この場合には、ユーザの指などの導電性タッチ手段が導電膜に十分接近して来ることにより２つの導体間の容量性カップリングが可能となると、信号が発生される。この２つの導体を、例えば接地を通して、互いに電気的に接続することができる。
【００１４】
タッチセンサーはディジタルでもアナログでもよい。ディジタルセンサーのタッチ感知領域（touch sensitive area）は複数の別個の電気的に絶縁された導電膜を含む。例えば、タッチ感知領域は一組の別個のタッチパッド（touch pad）を含んでもよい。他の例として、タッチ感知領域は、複数の電気的に絶縁された平行な横列または縦列の導電膜を含むことができる。ディジタルタッチセンサーでは、タッチ入力の座標は、タッチによって誘導される離散的あるいは等価的に区別可能な信号を用いることによって決定することができる。アナログタッチセンサーでは、タッチ感知領域は、典型的には、電気的に連続する導電膜によって覆われる。このような場合には、タッチ入力によって誘導される信号は、非離散的と見なせる、あるいは等価的に一組の連続する可能な値の任意の一つと見なすことができる信号を含むことができる。アナログタッチセンサーでは、タッチ入力の座標は、タッチによって誘導される連続する信号を検出して使用することによって決定することができる。タッチ位置を決定する精度は、誘導された信号を処理するために用いられる電子機器（electronics）によって制限され得る。
【００１５】
タッチセンサーは、典型的に、多数の外部電気絶縁ワイヤ、しばしば４本のワイヤを用いて、タッチ誘導信号を、タッチパネル上の多数のピックアップ位置から、タッチ信号を処理するための電子回路に送信する。典型的に、各外部ワイヤは、タッチパネルの縁部に沿ってその周りに伸びる。外部ワイヤとピックアップ位置との間の電気的接続は、ワイヤを、ピックアップ位置でタッチパネルに手ではんだ付けすることによってしばしば行なわれる。従って、この工程は、かなり手間がかかり、それゆえ高価であり得る。はんだ付けの結果、高プロファイルのはんだバンプ（solder bump）を生じることがあり、従ってタッチパネルのプロファイル全体に悪影響を及ぼす場合がある。はんだバンプは、例えば、他の部品との接触からあるいは処理および組立中、損傷を受けやすく、それによってタッチ位置の精度を損なう場合がある。さらに、はんだ付けされた接続部は、接合部で破損することがあり、またはその他、はんだ付けされた外部ワイヤが、例えば処理中偶然に引っ張られる場合、電気的に故障することがある。さらに、はんだ付け温度は、容易に１５０℃を超えることがある。高温は、導電性コーティング、および基板あるいはアンチグレア（anti-glare）またはアンチニュートンリング（anti-Newton-ring）コーティングなどのさまざまな光学層などの付近の部品を損傷することがある。
【００１６】
ワイヤハーネス（wire harness）は、タッチ位置を決定するのを妨げることがある電気雑音またはその他の信号から保護されるのが一般に望ましい。このような保護は、一般に、タッチパネルの縁部に沿って、ワイヤ上に誘電テープを配置することによって提供される。このテープは、適所にしばしば手作業で配置され、タッチパネルに不完全な仕上げの外観を与える。さらに、テーピング処理は手間がかかり、それゆえ高価であり得る。
【００１７】
一体形配線トレース（integral wiring trace）を有するタッチパネルは、例えば、米国特許出願第2001/0028343号および同第2001/0036504号に開示されている。
【００１８】
本発明は、一体形ワイヤハーネスを含むタッチセンサーについて記載し、ここで、「一体形」とは、ワイヤハーネスが、タッチパネル内の一つ以上の部品または層の上に形成されることを意味する。ワイヤハーネスは、例えば、タッチパネルの縁部（edge）に沿ってその周りに、所望のパターンで導電性インクをスクリーン印刷（screen printing）することによって、例えば、誘電体基板上に形成される。従って、本発明は、ワイヤハーネスをタッチセンサーにはんだ付けする必要性を失くするかあるいは減らす。その結果、本発明は、タッチパネル内のはんだバンプの数を減らすか、あるいははんだバンプを全く除去することが可能である。
【００１９】
さらに、本発明の一実施形態によれば、一体形ワイヤハーネスが、タッチパネルの層間に配設され、このハーネスを目に見えなくするかあるいは目に見えにくくする。ワイヤハーネスは、ワイヤハーネスを形成することが抵抗性層（resistive layer）を損傷しないように、抵抗性層を含まない基板上に形成することもできる。
【００２０】
本発明の一実施形態では、一体形ワイヤハーネスは、タッチセンサーの導電層と前側面との間に配設される。本発明の他の実施形態によれば、ワイヤハーネスは、タッチパネル内に配設される自立誘電体層（self-supporting dielectric layer）上に形成される。
【００２１】
図１は、本発明の特定の一実施形態によるタッチセンサー１００の概略側面図を示す。タッチセンサー１００は、センサー基板１１０、センサー基板上に配設される検知電極１２０、自立誘電体基板１３０、および自立誘電体基板上に配設される複数の補助電極１５０を含む。
【００２２】
センサー基板１１０は、第１側面１１１および第２側面１１２を含む。自立誘電体基板１３０は、第１側面１３１および第２側面１３２を含む。
【００２３】
タッチセンサー１００は、図１に点線１６０として示される前側面をさらに含む。タッチセンサーの前側面とは、それからタッチ入力がタッチセンサーに加えられる側面を意味する。例えば、図１では、タッチアプリケーター（touch applicator）１９０は、例えばセンサー基板１１０の第１側面１１１からではなく、側面１６０からタッチセンサー１００に加えられる。第１側面１３１は、本発明のある実施形態では、タッチパネルの前側面１６０と一致することが可能であるが、点線１６０は、自立誘電体基板１３０の第１側面１３１から分離して示されている。その他の部品、基板および層は、タッチセンサーの前側面１６０と自立誘電体基板１３０との間に配設することができる。例としては、ハードコート（hard coat）、反射防止コーティング、汚れ防止コーティング、導電性コーティング、追加の基板、偏光膜（polarizer film）、リターダ膜（retarder film）、およびタッチセンサーで用いられるのに適するどのような膜または部品も含まれる。
【００２４】
タッチセンサー１００は、タッチ感知領域１４０をさらに含む。この領域１４０は、タッチセンサーの前側面１６０からタッチ感知領域に加えられる、タッチ手段（touch implement）１９０からのタッチ入力（「Ｘ」によって示される）を受けるように構成される。さらに、タッチセンサー１００は、タッチ感知領域１４０の外部に境界領域（border area）１７０を含む。本発明の一実施形態によれば、境界領域１７０は、加えられた入力タッチに対して反応しなく、これは、タッチセンサー１００が、タッチパネルの前側面から境界領域１７０に加えられるタッチ入力に応答してタッチ信号を発生することはないことを意味している。ある実施形態では、境界領域１７０の一部または全てが、例えば、タッチセンサーのセンサー基板１１０の側面などの、タッチセンサーの他の側面から加えられるタッチ入力に対して反応してもよい。
【００２５】
タッチセンサー１００は、境界領域１７０において自立誘電体基板１３０上に配設される複数の補助電極１５０をさらに含む。補助電極１５０は、外部電極１９８を経て電子機器１９９に送信するためにタッチ入力から発生される信号を受信するように構成される。例えば、タッチセンサー１００は、タッチセンサーの前側面１６０から、タッチ感知領域１６０の位置Ｘに加えられるタッチ入力に応答して検知電極１２０にタッチ信号を発生させると、この発生されたタッチ信号を、このタッチ信号を用いてタッチ位置Ｘを決定することができる電子機器１９９に送信することができる。発生されたタッチ信号は、タッチパネル１０１上の多数の位置から、補助電極１５０によって送信されてもよい。例えば、発生されたタッチ信号は、検知電極１２０上の多数の位置、例えば、４つの位置から送信されてもよい。長方形のタッチ感知領域１４０では、４つの位置は、例えば、タッチ感知領域の４つの角の近くとすることができる。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、自立誘電体基板１３０は、可撓性である。自立誘電体基板１３０は、ガラスまたはポリマー製にすることができる。典型的な高分子材料には、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスルホン（polysulfone）などがある。典型的なガラス材料には、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス（borate glass）、ケイ酸塩ガラス（silicate glass）、任意の酸化物ガラス（oxide glass）および石英ガラスがある。高分子基板１３０は、ガラスでできている類似の基板よりはるかに柔らかく、従って引っかき傷の影響をより受けやすいことがある。例えば、鉛筆硬度試験（ASTM D 3363、鉛筆試験による膜硬度についての試験方法（Test Method for Film Hardness by Pencil Test）を参照されたい）によれば、ＰＥＴはほぼ１Ｈの鉛筆硬度を有し、一方ガラスはほぼ６Ｈのはるかに高い硬度を有する。
【００２７】
自立誘電体基板１３０は可撓性であるのが好ましく、これは、基板１３０が、層を構造的に損傷することなく曲げることができるほど十分薄いことを意味する。しかしながら、ある用途では、誘電体基板１３０は剛性であってもよい。ガラス自立誘電体基板１３０は、好ましくは、１５００〜６００ｍｍにおよぶ曲率半径まで、より好ましくは、１４００〜５００ｍｍの範囲まで、またさらには、１２００〜４００ｍｍの範囲まで曲がることができるほど十分薄いことがより好ましい。本発明の一態様では、ガラス自立誘電体基板１３０は、好ましくは、０．１〜２．０ｍｍの範囲、またより好ましくは、０．３〜１．５ｍｍの範囲、そしてさらには、０．５〜１．０ｍｍの範囲の厚さを有することがより好ましい。
【００２８】
本発明の異なる実施形態は、タッチセンサーまたはタッチ表示システムにおける一層以上を、磨耗、引っかき傷、湿気および酸素などの環境要因、またはその他のいかなる外部からの要因からも保護するのが望ましい用途において利用することができる。
【００２９】
検知電極１２０は、金属、半導体、ドープ半導体（doped semiconductor）、半金属（semi-metal）、金属酸化物、有機導体（organic conductor）、導電性ポリマーなどであり得る。典型的な金属導体には、金、銅、銀などがある。典型的な無機材料には、透明導電性酸化物（transparent conductive oxide）、例えば、インジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（fluorine doped tin oxide）、スズアンチモン酸化物（tin antimony oxide：ＴＡＯ）などがある。典型的な有機材料には、欧州特許公報第EP-1-172-831-A2に開示されるもののようなポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、およびポリチオフェンなどの導電性ポリマーがある。検知電極１２０のシート抵抗（sheet resistance）は、５０〜１００，０００オーム／スクエア（Ohms/square）の範囲にあり得る。検知電極１２０のシート抵抗は、好ましくは、５０〜５０，０００オーム／スクエアの範囲にあり、またより好ましくは５０〜１０，０００オーム／スクエアの範囲にあり、またさらに５０〜４，０００オーム／スクエアの範囲にあるのがより好ましい。
【００３０】
検知電極１２０は、タッチ感知領域１４０を覆うのが好ましい。ある用途では、電極１２０は、タッチ感知領域の一部分を覆うことができる。ある他の用途では、図１に図示されるように、電極１２０は、タッチ感知領域を越えて覆うことができる。さらにある他の用途では、膜１２０は、タッチ感知領域の一部分を覆い、かつ少なくとも部分的に、境界領域１７０などのタッチに対して反応しない領域の中まで延びることができる。
【００３１】
ガラス自立誘電体基板１３０は、例えば、導電性タッチ手段１９０と検知電極１２０との間の容量性カップリングによって発生される信号の検出が可能であるほど十分薄くすることができる。同時に、ガラス自立誘電体基板１３０は、基板１３０を、自立できかつ処理可能にするのに十分厚くすることができる。さらに、ガラス自立誘電体基板１３０は、検知電極１２０を、ユーザの指の爪、コイン、ペン、またはタッチ感知領域１４０に加えられるいかなる鋭いタッチ入力から生じ得るガラス基板の深い引っかき傷などの損傷からも保護するのに十分厚くすることができる。
【００３２】
公知のワイヤハーネスは、典型的には、はんだ付けによってタッチパネルに電気的に接続される。はんだ付け工程の結果、はんだ付けされた接合部に、高プロファイルのはんだバンプ、曲がったワイヤ、および不十分なまたは過度のはんだが生じ得る。本発明によれば、はんだ付けの必要性またははんだ付けから生じる損傷を、タッチパネル１０１に一体のワイヤハーネスを補助電極１５０の形態で使用することによって、減らすかあるいは失くすることができる。
【００３３】
補助電極１５０は、光学的に不透明、半透明、またはほとんど透明であり得る。補助電極１５０は、銀、金、銅、アルミニウム、鉛などの金属、または金属の組合せであり得る。補助電極１５０は、電極を導電性にあるいはより導電性にするための炭素またはその他の添加物を含んでもよい。補助電極１５０は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、シャドーコーティング（shadow coating）、あるいは電極を基板１３０上に形成するための任意の他の適切な方法を用いて、自立誘電体基板１３０上に形成することができる。補助電極１５０を、フォトリソグラフィ、インクジェット印刷、レーザー切断、光漂白（photo-bleaching）、またはその他の任意の適切なパターニング法を用いてパターン化することができる。
【００３４】
補助電極１５０の一つ以上を、検知電極１２０に電気的に接続することができる。この電気的接続は、例えば、抵抗性または容量性であり得る。
【００３５】
図１は、自立誘導体基板１３０の第２側面１３２上に配設される補助電極１５０を示す。補助電極１５０は、自立誘導体基板１３０の第１側面１３１上に配設することができる。一般に、補助電極１５０の一部分を、自立誘電体基板１３０の第２側面１３２上に配設することができ、そしてその他の部分を、自立誘電体基板１３０の第１側面１３１上に配設することができる。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、補助電極１５０は、検知電極１２０に電気的に接続される。この接続は、抵抗性または容量性であり得る。例えば、補助電極１５０は、導電性インク、導電性ペースト、またはｚ軸接着剤（z-axis adhesive）（図１に示さず）によって、検知電極１２０に電気的に接続されてもよい。補助電極１５０を、検知電極１２０に容量的に結合することができる。一般に、検知電極１２０で発生されるタッチ信号を補助電極１５０に送信することができる任意の方法または技術を用いて、補助電極１５０を検知電極１２０に結合することができる。
【００３７】
自立誘電体基板１３０は、図１に概略的に示されるように、基板全体にわたって固体（solid）とすることができる。自立誘電体基板１３０は、図２に概略的に示されるように、一つ以上の開き（opening）あるいは開口部（aperture）を有することができる。
【００３８】
図２は、本発明の特定の一実施形態によるタッチセンサー２００の３次元概略図を示す。本明細書では、多数の図面で用いられる同じ参照番号は、類似の特性および機能性を有する類似の要素を参照する。特に、タッチセンサー２００は、第１側面１１１および第２側面１１２を有するセンサー基板１１０、このセンサー基板上に配設される検知電極１２０、カバー層（cover layer）１９５、およびカバー層１９５とセンサー基板１１０との間に配設されかつ第１側面１３１、第２側面１３２、および開口領域（open area）１３４を有する自立誘電体基板を含む。センサー基板１１０は、タッチ感知領域１４０を覆う。自立誘電体基板１３０は、境界領域１７０を覆う。タッチセンサー２００は、誘電体基板１３０の第１側面１３１上に配設される複数の補助電極１５０をさらに含む。
【００３９】
自立誘電体基板１３０の開口領域１３４は、その誘電体基板を通過することができる一つ以上の開口部または開口空間を含む。開口領域１３４およびタッチ感知領域１９５は、互いに重複してもしなくてもよい。例えば、開口領域１３４は、タッチ感知領域１９５に伸びることができる。他の例として、図２に示されるように、開口領域１３４は、タッチ感知領域１４０より大きくすることができる。開口領域１３４は、タッチ感知領域１４０より小さくこのタッチ感知領域によって覆われることもあり得る。一般に、ｘｙ平面における領域１４０と１３４との間に重複領域（overlap region）があってもなくてもよい。
【００４０】
タッチセンサー２００は、検知電極１２０と反対側にセンサー基板１１０上に配設され、周囲領域から受信される雑音などの望ましくない信号を阻止するための任意選択の導電性シールド電極１６５をさらに含む。シールド電極１６５は、検知電極１２０と異なるシート抵抗を有してもよいが、検知電極１２０で用いられる同じ材料で作られてもよい。補助電極１５０の一つ以上は、シールド電極１６５に電気的に接続されてもよい。
【００４１】
図２は、５つの補助電極を示す。４つの補助電極１５０−１、１５０−２、１５０−３、および１５０−４は、それぞれ位置１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、および１５０Ｄで終端する。即ちこの４つの終端点は、タッチ感知領域１４０および検知電極１２０（位置１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ、および１２５Ｄ）の４つの角に対応する。タッチアプリケーター１９０をタッチセンサーのタッチ感知領域１４０に当てることにより、タッチ信号がタッチセンサーによって発生され得る。このタッチ信号は、検知電極１２０において発生され得る。補助電極１５０−１〜１５０−４は、それぞれ検知電極１２０上の位置１２５Ａ〜１２５Ｄからタッチ信号をピックアップして、このピックアップされた信号を、外部電極１９８を経て電子機器１９９に送信することができる。電子機器１９９は、送信された信号を用いて、タッチ位置を決定することができる。残りの補助電極１５１は、位置１５１Ａで終端し、シールド電極１６５と電気的に接触させるために用いることができる。本発明の一実施形態によれば、タッチセンサー２００は、複数の補助電極を含み、そのいくつかは、タッチ信号を電子機器１９９に送信するために用いられ、またそのいくつかは、タッチセンサーを雑音から遮蔽することあるいは熱ドリフトの補償などの他の機能のために用いられる。
【００４２】
自立誘電体基板１７０は、一つ以上の突出部を任意選択的に有することができる。突出部は、例えば、補助電極１５０の一つ以上をシールド電極１６５に電気的に接続するために用いることができる。他の例として、突出部は、補助電極１５０の一つ以上を電子機器１９９に電気的に接続するために用いることができる。図２を参照すると、自立誘電体基板１７０は、突出尾部１３５および突出フラップ部（flap section）１３６を有する。尾部１３５は、補助電極１５０の終端点を含むことができ、また例えば、従来の電気コネクタ、はんだ付け、または電気異方性導電膜（electrically anisotropic conductive film）を用いることによって、外部電極１９８を補助電極１５０に電気的に接続または接着するために尾部１３５を用いることもできる。フラップ部１３６は、外部電極１９８をシールド電極１６５に電気的に接続するために用いることができる。例えば、フラップ部１３６を、自立誘電体基板１３０の周りに、そしてシールド電極１６５の上に折り畳んで、その点で、補助電極１５１の終端点１５１Ａを、シールド電極１６５に電気的に接続してもよい。
【００４３】
図２は、長方形のタッチ感知領域１４０、開口領域１３４、およびタッチパネル２０１を示す。一般に、タッチパネル２０１は、例えば長方形、円形、楕円形などの任意の形状、または所与の用途において望ましいと考えられる任意の他の形状を有することができる。同様に、タッチ感知領域１４０および開口領域１３４は、長方形以外の形状を有することができる。さらに、ｙ軸に沿う境界領域１７０の幅１７０Ａは、ｘ軸に沿う境界領域の幅１７０Ｂと異なってもよい。
【００４４】
タッチセンサー２００は、容量性検知装置であり得る。この場合、アクティブ領域（active area）においてタッチセンサーに加えられる導電性入力タッチアプリケーター１９０は、タッチセンサーに容量的に結合することによって、タッチ信号を誘導することができる。例えば、導電性入力タッチは、検知電極１２０に容量的に結合することができる。誘導されたタッチ信号は、例えば、検知電極１２０で発生され得る。補助電極１５０は、検知電極１２０の４つの角からタッチ信号をピックアップして、外部電極１９８を経て電子機器１９９にピックアップされた信号を送信することができる。電子機器１９９は、この誘導されたタッチ信号を用いて、タッチ位置を決定することができる。
【００４５】
センサー基板１１０は、電気絶縁性または導電性であり得る。基板１１０は、剛性または可撓性であってもよい。基板１１０は、光学的に不透明または透過性であってもよい。この基板は、ポリマーであってもあるいは任意の種類のガラスであってもよい。例えば、この基板は、フロートガラス（float glass）であってもよく、あるいはポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスルホンなどの有機材料でできていてもよい。基板１１０は、金属を含んでもよく、その場合、基板はまた、検知電極１２０として用いることもできる。
【００４６】
自立誘電体基板１３０は、センサー基板１１０およびカバー層１９５に、例えば接着剤によって取り付けられてもよい。典型的な接着剤には、紫外線硬化接着剤（UV curable adhesive）、感圧接着剤、エポキシ、ウレタン、チオレン（thiolen）、シアノアクリレート（cyanoacrylate）、熱活性接着剤、および熱硬化性接着剤（thermoset adhesive）がある。
【００４７】
タッチパネル２０１は、可撓性または剛性であり得る。可撓性タッチパネル２０１は、例えば、湾曲陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレーなどの湾曲ディスプレーに適合することができる。本発明の一実施形態では、可撓性部品は、剛性タッチパネル２０１を作るために用いられる。
【００４８】
補助電極１５０は、光学的に透過性または不透明であり得る。電極１５０を、例えば、熱硬化銀エポキシ（thermally cured silver epoxy）などの導電性インク、または電気導体およびガラスフリット（glass frit）を含有し、この導体は、例えば、銀、金、パラジウム、炭素、または合金組成物であり得る導電性組成物を用いて形成することができる。電極１５０を、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、パッド印刷（pad-printing）、直接書込、または転写（decal transfer）によって、自立誘電体基板１３０上に配設することができる。
【００４９】
タッチセンサー１００または２００は、電界を線形化するためにオプションの線形化パターン１２５をさらに含むことができる。典型的に、この線形化用電極パターン１２５は、米国特許第4,198,539号、同第4,293,734号、および同第4,371,746号に開示されるような、タッチ感知領域の周囲に沿って位置決めされるいくつかの横列の離散導電性セグメント（discrete conductive segment）１２６を含む。導電性セグメント１２６は、典型的には、検知電極１２０を経て互いに電気的に接続される。米国特許第4,822,957号は、タッチ感知領域における電界を線形化するために、変化する長さおよび間隔を有する横列の離散電極を開示している。タッチセンサー２００は、線形化パターン１２５を補助電極１５０にさらに電気的に接続するために、さらに追加の導電セグメント（図２に示さず）を含むことができる。
【００５０】
カバー層１９５は、可撓性または剛性であり得る。カバー層１９５は、自立的であり得る。カバー層１９５を、ガラスまたはプラスチックで作ることができる。
【００５１】
カバー層１９５の上面および／または底面は、滑らかであるかあるいは構造化され得る。この構造は、例えば、ランダムとするか、あるいは規則的なパターンを含むことができる。例えば、表面は、ランダムなつや消し仕上げ（matte finish）を備えることができる。この表面は、一次元または二次元の微細構造（microstructure）を備えていてもよい。構造化された面（structured surface）は、まぶしさ（glare）を減らすことができる。構造化された上面はまた、例えば、タッチ手段がガラス層に当てられるとき、滑る可能性を減らすことができる。構造化された面はまた、タッチ面上の指紋の可視度を減らすこともできる。
【００５２】
タッチセンサー２００は、他の任意選択の層をさらに含むことができる。例えば、タッチセンサー２００は、鏡面反射（specular reflection）を減らすために、カバー層１９５上に配設される反射防止（ＡＲ）コーティングを含むことができる。このＡＲコーティングの上面は、鏡面反射および滑りをさらに減らすために、つや消しされていてもよい。ＡＲコーティングは、多層膜であり得る。この多層膜は、例えば、高および低屈折率を有する交互に重なる層を含むことができる。タッチパネル２０１に組み込むことができる他の任意選択の層には、偏光器（polarizer）、減光フィルター（neutral density filter）、カラーフィルター、補償膜、リターダ、光学的ディフューザー（optical diffuser）、およびプライバシー膜（privacy film）がある。
【００５３】
タッチセンサー２００は、タッチセンサーにおける他の層から検知電極１２０を保護するための任意選択の層をさらに含むことができる。例えば、任意選択のハードコートまたはバリヤー層は、検知電極１２０上に配設されて、検知電極を潜在的損傷から保護することができる。一つのこのような潜在的損傷は、誘電体基板１３０を、検知電極１２０の性能をおびやかして劣化させる可能性があるセンサー基板１１０に取り付けるために用いられる接着剤の酸性の性質に起因する場合がある。
【００５４】
一般に、十分大きい信号対雑音比を発生させることができる任意の制御器を、本発明で用いることができる。
【００５５】
本発明の一態様によれば、タッチセンサー２００は、タッチ感知領域１４０内の２つ以上の別個のタッチ位置を検出することができる。例えば、タッチセンサー２００は、タッチ感知領域１４０での別個のタッチ位置Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＸを検出することができる。
【００５６】
一般に、線形化用電極パターン１２５は、数個の横列の導電性セグメントを含むことができるが、図示を容易にするためにかつ一般性を失わずに、図２は、タッチ感知領域１４０の周囲に沿って、単一の横列のこのような導電性セグメント１２６を有する線形化用電極パターン１２５を示す。
【００５７】
図２の典型的な実施形態によれば、補助電極１５０は、タッチ感知領域１４０の４つの角の近くで終端する。一般に、補助電極１５０は、タッチ感知領域の周囲に沿うさまざまな位置で終端することができる。さらに、一般に、加えられたタッチに応答して発生されるタッチ信号は、検知電極１２０上の複数の位置から検知され、ピックアップされ、あるいは送信される。
【００５８】
本発明の一態様によれば、タッチアプリケーター１９０を、例えば、電子機器１９９を経てタッチセンサー２００に結合することができる。この結合は、例えば、直接電気的接続によって抵抗性であり得るか、あるいは容量性であり得る。直接電気的接続は、暗雑音を減らすのを助け、それによって信号対雑音比を増加させることができる。
【００５９】
図３は、本発明の特定の一態様による抵抗性タッチセンサー３００の概略側面図を示す。説明を容易にするためにかつ一般性を失わずに、図１および図２に示される層および部品のいくつかは、図３では再掲されていない。タッチセンサー３００は、タッチパネル３０１、外部電極１９８、および電子機器１９９を含む。タッチパネル３０１は、タッチ感知領域１９５を覆うセンサー基板１１０、タッチ感知領域のセンサー基板１１０上に配設される第１検知電極１２０、センサー基板１１０に面しかつ境界領域１７０を覆う自立誘電体基板１３０、およびタッチ感知領域１９５の自立支持誘電体基板１３０上に配設される第２検知電極３１０を含む。タッチパネル３０１は、境界領域１７０内の自立誘電体基板１３０上に配設される複数の補助電極１５０をさらに含む。
【００６０】
本発明の一実施形態によれば、タッチ感知領域１９５においてタッチセンサー３００に加えられるタッチ入力は、そうでなければ分離されている第１および第２検知電極を、タッチ位置で互いに物理的に接触させ、それによってタッチ信号を発生させる。補助電極１５０は、発生されたタッチ信号を、外部電極１９８を経て、電子機器１９９に送信する。電子機器１９９は、送信されたタッチ信号を用いて、タッチ位置を決定する。
【００６１】
抵抗性タッチセンサー３００は、４線式、５線式、または８線式抵抗性タッチセンサーであり得る。タッチパネル３０１は、電界（field）を線形化し、あるいは一般に、電気的に接続するための、追加の導電性電極（図３に示さず）をさらに有することができる。
【００６２】
図３は、第２検知電極３１０上に配設される複数の補助電極１５０を示す。補助電極１５０は、第２検知電極３１０と自立誘電体基板１３０との間に配設され得る。一般に、補助電極１５０の一部分は、誘電体基板１３０の第１側面１３１上に配設されてもよく、また補助電極１５０の他の部分は、誘電体基板１３０の第２側面１３２上に配設されてもよい。
【００６３】
補助電極１５０は、図１〜図３に示されるように、エレクトロニクスおよび相互接続のような一般的な分野で使用される任意の適切な方法を用いて、検知電極に接続されてもよい。典型的な方法を、本発明に従って、図４および図５に図示する。
【００６４】
図４は、本発明の一実施形態によるタッチセンサー４００の一部分の概略側面を図示する。タッチセンサー４００は、自立誘電体基板１３０、境界領域１７０において自立誘電体基板１３０上に配設される複数の補助電極１５０、補助電極１５０上に配設される保護層４１０、および保護層４１０上に配設される電気シールド層４２０を含む。タッチセンサー４００は、補助電極１５０に対向して、自立誘電体基板１３０上に配設され、誘電体基板１３０を、例えば検知電極（図４に示さず）に取り付けるための接着剤層（adhesive layer）４３０をさらに含む。タッチセンサー４００は、第１ビア（via）４４０および第２ビア４５０をさらに含む。第１ビア４４０は、自立誘電基板１３０内に形成され、また第２ビア４５０は、接着剤層４３０内に形成される。ビア４４０および４５０は、補助電極１５０と検知電極（図４に示さず）との間を電気的に接続するために用いられる。ビア４４０および４５０は、検知電極を補助電極１５０に電気的に接続するために、導電材料４６０で充填され得る。このような積層配置は、境界（border）を減らすことができる。本発明のこの態様は、タッチセンサーを小さな境界表示装置（border display device）と一体化するのが望ましい用途において特に有用であり得る。
【００６５】
ビア４４０および４５０を、例えば、打ち抜き（punching）、ダイス切断（die cutting）、レーザー切断、ナイフ切断、または化学エッチングによって形成することができる。導電性材料４６０は、例えば、銀導電性ペースト、金導電性ペースト、パラジウム導電性ペースト、または炭素導電性ペーストなどの導電性ペーストであり得る。
【００６６】
接着剤層４３０は、紫外線硬化接着剤、感圧接着剤、エポキシ、ウレタン、チオレン、シアノアクリレート、熱活性化接着剤、熱硬化性接着剤、または自立誘電体層１３０を検知電極に取り付けるのに適すると考えられる任意の他の接着剤であり得る。
【００６７】
保護層４１０は、好ましくは、電気絶縁層であり、かつ一般に、例えば処理中生じることがある損傷から補助電極１５０を保護するために用いることができる。保護層４１０で用いるのに適した材料には、接着剤、ポリイミドカバーコート系（polyimide covercoat system）（感光性（photoimagable）または印刷された）、およびソルダレジストがある。
【００６８】
シールド層４２０は、好ましくは、高導電率を有し、かつ一般に、電気的雑音干渉などの電気的干渉から補助電極１５０を保護するように設計される。シールド層４２０は、好ましくは、補助電極１５０から電気的に絶縁される。図４には示さない他の層を、電気的絶縁を助けるために用いることができるが、保護層４１０を、シールド層４２０を補助電極１５０からを絶縁するために用いることができる。シールド層４２０は、金属であり得る。シールド層４２０で用いるのに適した金属材料には、金、銅、および銀がある。
【００６９】
図４は、一般に、境界領域１７０に制限される保護層４１０およびシールド層４２０を示すが、その一方または両方の層は、境界領域の外部に、例えばタッチ感知領域の中に伸びることができることが認識されよう。さらに、図４は、別個の補助電極１５０を続けて覆う両方の層を示すが、別個の保護層４１０および／または別個のシールド層４２０が、図５に示されるように、別個の補助電極１５０を覆うために用いられ得ることが認識されよう。
【００７０】
図４は、境界領域１７０の外部に伸びる接着剤層４３０を示す。一般に、接着剤層４３０は、境界領域およびタッチ感知領域において誘電体基板１３０上に配設されてよい。例えば、基板１３０が、タッチ感知領域に対応する開口領域を有するある用途または設計では、接着剤層４３０は、境界領域に制限される場合がある。
【００７１】
図５は、本発明の他の実施形態によるタッチセンサー５００の一部分の概略側面を図示する。タッチセンサー５００は、自立誘電体基板１３０、境界領域１７０において自立誘電体基板１３０上に配設される複数の補助電極１５０、補助電極１５０上に配設される保護層４１０、および保護層４１０上に配設される電気シールド層４２０を含む。タッチセンサー５００は、補助電極１５０と同じ側の、自立誘電体基板１３０上に配設され、自立誘電体基板を、例えば検知電極（図５に示さず）に取り付けるための接着剤層４３０をさらに含む。タッチセンサー５００は、保護層４１０に形成される第１ビア５１０、シールド層４２０に形成される第２ビア５２０、および接着剤層４３０に形成される第３ビア５３０をさらに含む。ビア５１０、５２０、および５３０を、補助電極１５０と検知電極（図５には示さず）との間を電気的に接続するために用いることができる。
【００７２】
図６は、本発明の一態様によるタッチセンサーシステム６００の概略断面を図示する。表示システム６００は、タッチセンサー６０１およびディスプレー６０２を含む。ディスプレー６０２は、タッチセンサー６０１を通して視認可能であり得る。タッチセンサー６０１は、本発明の任意の実施形態によるタッチセンサーであり得る。ディスプレー６０２は、恒久的なまたは入れ替え可能なグラフィックス（例えば、絵、地図、アイコンなど）ならびに液晶ディスプレー（ＬＣＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレー、エレクトロルミネセンスディスプレー、ＯＬＥＤ、電気泳動ディスプレー（electrophoretic display）などの電子ディスプレーを含むことができる。図６では、ディスプレー６０２およびタッチセンサー６０１は、２つの別個の部品として示されているが、この２つの部品を、単一のユニットに一体化することができることが認識されよう。例えば、タッチセンサー６０１を、ディスプレー６０２に積層させることができる。その代りに、タッチセンサー６０１は、ディスプレー６０２の一体部分であり得る。
【００７３】
図７は、タッチセンサー７２０が、本発明の特定の一態様による表示装置と一体化される、典型的なタッチディスプレーシステム７００の概略断面を図示する。図７は、表示基板７１０、アクティブディスプレー部品７０１、およびタッチセンサー７２０を示す。タッチセンサー７２０は、本発明の任意の態様によるタッチセンサーであり得る。タッチセンサー７２０は、検知電極１２０、自立誘電体基板１３０、および誘電体基板１３０上に配設される複数の補助電極１５０を含む。基板７１０は、タッチセンサー７２０のための基板としての役割りをすることができる。アクティブ部品７０１は、例えば、表示システムで用いることができる全ての部品を含むことがある。例えば、部品７０１は、液晶セル、偏光器、リターダ、バックライト、カラーフィルターなどを含むＬＣＤディスプレーで典型的に用いられるアクティブ層およびアクティブ部品を含むことができる。ディスプレー部品７０１は、タッチセンサー７２０を通して視認可能であってよい。タッチ感知領域で可撓性ガラス層１３０に加えられるタッチ入力は、タッチ信号を誘導することができる。タッチ位置は、この誘導されたタッチ信号を検出することによって決定することができる。
【００７４】
上に引用した全ての特許、特許出願、およびその他の刊行物は、完全に再掲されるのと同様に、参照により本明細書に援用される。本発明の特定の例を、本発明のさまざまな態様の説明を容易にするために詳細に上述したが、本発明はこの例の詳細に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、むしろ、添付の特許請求の範囲によって規定されるような発明の精神および範囲に入る全ての修正、実施形態、および代替を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施形態によるタッチセンサーの概略側面図を示す。
【図２】本発明の他の実施形態によるタッチセンサーの概略立体図を示す。
【図３】本発明のさらに他の実施形態によるタッチセンサーの概略側面図を示す。
【図４】本発明の他の実施形態によるタッチセンサーの一部分の概略側面図を示す。
【図５】本発明の他の実施形態によるタッチセンサーの一部分の概略側面図を示す。
【図６】本発明の他の実施形態による表示システムの概略側面図を示す。
【図７】本発明の他の実施形態によるタッチディスプレーの概略側面図を示す。
【図１】
2007514389.tif 000003
【図２】
2007514389.tif 000004
【図３】
2007514389.tif 000005
【図４】
2007514389.tif 000006
【図５】
2007514389.tif 000007
【図６】
2007514389.tif 000008
【図７】
2007514389.tif 000009
【国際調査報告】
2007514389.tif 000010
2007514389.tif 000011