(57)【要約】      （修正有）【課題】新たな検出構造を採用したタッチパネルを提供する。【解決手段】樹脂フイルムに貼り合わせた金属箔を８０度〜９０度のテーパー角になるようにエッチング加工した金属配線がストライプ状に形成されたフレキシブル配線をタッチパネルシートに使用する。【選択図】図５
2008305036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向面に電極を備えた一対の基板と、その一対の基板間の間隙を保持するスペーサを備えたタッチパネルと、
前記タッチパネルの裏面に配置される表示パネルと、を備えたタッチパネル付き表示装置において、
前記一方の基板は、樹脂の上に形成された金属配線を備えたものであることを特徴とするタッチパネル付表示装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板の他方は、樹脂の上に形成された金属配線を備えたものであることを特徴とする特徴とするタッチパネル付表示装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記基板の一方の外側に偏光板を備えていることを特徴とするタッチパネル付表示装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記スペーサの基板方向から見た平面形状の最大幅は、金属配線のピッチよりも大きいことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記配線の幅が前記金属配線の配線ピッチの50％以下であることを特徴とするタッチパネル付表示装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが100μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが3.15μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが100μｍより大きく120μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが2.63μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが120μｍより大きく140μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが2.23μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが140μｍより大きく170μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが1.81μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが170μｍより大きく200μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが1.51μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが200μｍより大きく250μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが1.17μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが250μｍより大きく300μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.95μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが300μｍより大きく350μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.79μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが350μｍより大きく400μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.67μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが400μｍより大きく500μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.51μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが500μｍより大きく700μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.39μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが700μｍより大きく1000μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.17μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが1001μｍより大きく以上1500μｍ以下である場合に、前記金属配線のピッチが0.07μｍ以下であり、
前記表示パネルの垂直または水平ピッチが1501μｍより大きい場合に、前記金属配線のピッチが0.06μｍ以下であることを特徴とするタッチパネル付表示装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記金属配線の幅が前記金属配線の間の幅よりも小さいか、検出領域における前記金属配線の占有面積が前記金属配線間の占有面積よりも小さいことを特徴とするタッチパネル付表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルの座標検知構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタッチパネルの主な方式として、光の変化を検出する方式と電気的な特性の変化を検出する方式がある。このうち、光の変化を検出する方式は検出精度が安定しないという問題があった。
【０００３】
また、電気的な特性の変化を検出する方式として、従来、抵抗膜方式と容量方式があった。
【０００４】
図１に従来の容量方式を示す。ガラス基板GSUBの内面に検出領域全面を覆う透明電極TLINEを有するもので、ガラス基板GSUBの外側から所望の位置を指で触れた場合に、その指と透明電極との容量を検出することにより、指の置かれた座標を認識するものである。
【０００５】
図２に従来の抵抗膜方式を示す。検出領域全面を覆う透明電極TLINEをガラス基板GSUB上に成膜し、もう片側は光透過性のある樹脂RESINにやはり透明電極TLINEを成膜し、ガラス基板GSUB上の透明電極と向かい合わせるようにして貼り合わせた構造を持つものである。それぞれの透明電極TLINEがショートしないように透明なスペーサSPACERを面内に設置して、一定の間隔（数〜数１０μm）を保持する構造である。
【０００６】
この図２の抵抗膜方式の以前には、特許文献１のように、透明電極をストライプ状に加工し、そのストライプ状の電極を交差させて、マトリクス状に交点を配置する方式が存在していた。
【０００７】
【特許文献１】特開2002-342014号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法は、ストライプ状の透明電極を用いているので、検出精度を向上させようとする場合、ストライプ状の透明電極の線幅を細くせざるを得ない。しかし、線幅の狭い透明電極は抵抗値が高く、所望の検出精度を保持することができなかった。また、厚く形成した場合エッチングによるテーパを考慮する必要があったので、間隙を小さくすることができなかった。
【０００９】
そこで、前述の抵抗膜方式が登場するのである。この方式は、透明電極が高抵抗であることから、その透明電極に印加する電圧の電位差を利用して、入力点すなわち上下の透明電極の接触位置を１次元的に検出し、それをＸ，Ｙ軸と２回の電圧印荷〜電位差検出を行う事で、２次元座標を算出する。
【００１０】
しかし、以下の問題がある。
A:この駆動原理は透明電極が金属酸化物であることによる、高抵抗特性を応用したものであるため、低抵抗の膜であった場合、電圧降下が少なくなり検出が出来なくなる。
B:透明電極が高抵抗であることから大型化が困難となり、実用的なサイズの限界は１７インチ（２００×３００ｍｍ程度）と考えられている。
C:２箇所以上の入力点を検出することは検出周波数を2倍以上にする必要があり、検出精度が低くなる。
D:透明電極のパターンニングや成膜にコストがかかる。
E:透明電極の光学的透過率の問題から透過率が７５〜８０％前後である。
F:タッチパネルは通常一部の領域が集中的に利用され、特に、タッチペンや指等による入力の場合、それらの外力が入力座標に集中的にかかる。この外力により入力座標を中心として透明電極が曲がるため、入力座標近傍の透明電極が損傷しやすくなる。
G：一般的に透明電極は金属酸化物である為、電極自体の抵抗上昇を伴う劣化が不可避であることから寿命信頼性に問題がある。
H：電圧降下をアナログ検出する必要があるので、回路のコストが高い。
I：透明電極と回路を接続するフレキシブルケーブルのコストが高い。
J：透明電極に電流が流れることによって抵抗が上昇する。
K：透明電極は透明でないため、着色し、表示パネルの色範囲がずれてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、これらの課題を踏まえて、新たな検出構造を採用したタッチパネルを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は多数の発明を含むものであるが、以下代表的な態様を説明する。
【００１３】
まず、第1の態様は、対向面に電極を備えた一対の基板とその一対の基板間の間隙を保持するスペーサを有するタッチパネルと、前記タッチパネルの裏面に配置される表示パネルと、を備えたタッチパネル付き表示装置において、前記一方の基板に樹脂の上に形成された金属配線を備えたものを用いる。
【００１４】
本発明は、金属配線を備えた樹脂フィルムをスペーサを介して張り合わせることにより、基本的な認識構造を実現できるので、多点入力可能で耐久性の高いタッチパネルを安価に製造することができる。
【００１５】
なお、この発明は、近年、金属材料の冷間圧延加工技術の進歩により金属箔の厚さを５〜１０μｍにすることができるようになったこと、化粧鋼板技術の進歩により厚さ５〜１０μｍの金属箔に対して、PET等の高精度な貼り合わせが可能になったこと、また、エッチング液の高温、高圧噴射による急峻なテーパ角を実現できるウェットエッチング技術が開発され、PETフィルムに貼り付けられた金属箔を９０度に近いテーパ角を実現できるようになり、タッチパネルとして利用できるような縦横寸法を実現できるようになったことからなされたものである。
【００１６】
また、前記基板の一方の外側に偏光板を備えさせると、外光反射を抑制できる。
【００１７】
また、前記間隙にスペーサを備えることで間隙の均一な保持が可能となり、さらに、前記スペーサの基板方向から見た平面形状の最大幅を、金属配線のピッチよりも大きくすることで、樹脂フィルムの基板の変形による対向している金属配線間のショートを防ぐことができるので、タッチパネルの誤認識を抑制することができる。
【００１８】
また、スペーサの基板方向から見た平面形状の最大幅を金属配線のピッチよりも大きくするべきである。短絡の可能性を低減できるからである。
【００１９】
また、金属配線の幅を金属配線の配線ピッチの50％未満とする必要がある。ITOとは異なり、金属配線は光を通さないため、透過率が低下するからである。また、配線幅が１３〜２０μｍであれば、安価な乳材フォトマスクが利用可能になる。
【００２０】
また、前記金属配線のピッチと表示パネルの垂直または水平ピッチを、表１の関係にすることで、モアレの発生を抑制することができている。
【００２１】
【表１】
2008305036.tif 000003
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高速な多点検出が可能なタッチパネルの長寿命化及び安価な製造が可能になっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００２４】
（配線レイアウトの態様１）
図３に本実施例のタッチパネルの平面模式図を示す。
【００２５】
本実施例のタッチパネルは、PETで構成された樹脂フィルムである第1基板SUB１及び第2基板SUB2、第1周辺回路SC1、第2周辺回路SC2、電源、検出信号出力端子を備えている。
【００２６】
この第1基板SUB1と第２基板SUB2は、冷間圧延加工により10μｍ以下にされた銅箔をPETフィルムと化粧鋼板技術により貼り合わせられた後、高温かつ高圧でエッチング液を噴出するエッチング技術によりテーパ角が８０〜９０度となるように加工された金属配線がストライプ状に加工されたフレキシブル配線基板である。この第1基板SUB1と第２基板SUB2のそれぞれの金属配線が対向する向きで、それぞれの金属配線の延伸方向が交差するように配置されている。
【００２７】
第1周辺回路SC1は、第1基板に接続され、金属配線を線順次に選択して電源から電圧を入力する。
【００２８】
第２周辺回路SC2は、第2基板に接続され、金属配線を線順次に選択して電圧を検出する。
【００２９】
図４に本実施例のタッチパネル付表示装置の断面図を示す。これは、図３のタッチパネルを表示パネルの表面に貼り付けた状態をより詳細に示す断面図である。表示装置を構成する表示パネル基板PSUBと、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、スペーサSPACERと、円偏光板CPOLとを備えている。表示パネル基板PSUBは、無アルカリガラスで構成され、液晶表示装置の対向基板、トップエミッション型有機EL表示装置の封止基板のように、表示面側の基板である。第1基板SUB1は表示パネル基板の上に接着されている。第2基板は、スペーサSPACERを介して表示パネル基板の上に図示していないシール剤で第1基板SUB1に固定されている。第1基板SUB1は表示パネル基板PSUBの上に固定されている。第2基板SUB2は、スペーサSPACERを介して表示パネル基板の上に図示していないシール剤で第1基板SUB1に固定されている。円偏光板CPOLは、第2基板SUB2の上に固定されている。
【００３０】
図５に、図３のAA領域における第2基板SUB2の拡大断面図を示す。前述の通り、ポリエチレントリフタラートPETの上に金属配線MLINEを配置する。この金属配線MLINEの配線ピッチPITCH、配線幅WIDTH、配線高HEIGHT、スペーサ高、樹脂基板厚の試作仕様を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2008305036.tif 000004
【００３２】
最終試作までは終えていないが、金属配線MLINEの配線ピッチPITCHは80-1000μｍ、配線幅WIDTHは8〜50μｍ、配線高HEIGHTは10〜150μｍ、スペーサ高5〜50μｍ、樹脂基板厚は35〜300μｍまでは適宜製造できる見通しを得た。
【００３３】
つまり、本発明は、対向面に電極を備えた一対の基板とその一対の基板間の間隙を保持するスペーサを有するタッチパネルと、前記タッチパネルの裏面に配置される表示パネルと、を備えたタッチパネル付き表示装置において、前記一方の基板に樹脂の上に形成された金属配線を備えたものを用いている。
【００３４】
このように。本発明は、金属配線を備えた樹脂フィルムをスペーサを介して張り合わせることにより、基本的な認識構造を実現できるので、高速な多点入力可能で耐久性の高いタッチパネルを安価に製造することができる。
【００３５】
また、金属配線の幅を金属配線の配線ピッチの50％よりも小さくしなければ、明るい表示が実現できない。
【００３６】
また、前記基板の一方の外側に偏光板を備えさせているので、外光反射を抑制できている。
【００３７】
また、前記間隙にスペーサを備えることで間隙の均一な保持が可能となり、さらに、スペーサの基板方向から見た平面形状の最大幅を、金属配線のピッチよりも大きくしているので、樹脂フィルムの基板の変形による対向している金属配線間のショートを防ぐことができ、タッチパネルの誤認識を抑制することができている。
【００３８】
また、スペーサの基板方向から見た平面形状の最大幅を金属配線のピッチよりも大きくしているので、短絡の可能性を低減できている。
【００３９】
また、ITOとは異なり金属配線は光を通さないため、金属配線の幅を金属配線の配線ピッチの50％未満としなければ、透過率が低下する。また、配線幅が１３〜２０μｍにすると、安価な乳材フォトマスクが利用可能になる。
【００４０】
また、前記金属配線のピッチと表示パネルの垂直または水平ピッチを、表１の関係にすることで、モアレの発生を抑制することができている。
【００４１】
この金属配線は、不透明な金属膜で、アルミニウムAlの他、炭素Cや銅Cu，ステンレスSUS、鉄Feといった非鉄金属や鉄を用いることができる。
【００４２】
また、第1基板SUB1や第2基板SUBの樹脂としては、PETのほかにTAC（トリアセチルセルロース）を適用することもできる。これらのように、複屈折が少ない膜であれば、他の材料も用いることができる。
【００４３】
本発明により、金属による微細配線パターンは３００ｌｐｉ（line per inch）の精細度を達成することが充分に可能であり、従来例では１０ｐｐｉ（point per inch）程度であった分解能を１０倍以上に向上させることが可能となる。また、この微細金属配線パターンの幅は１０μｍ，厚さも１０μｍ程度で十分に製作可能である為、解像度を１００ｌｐｉ程度に設計することによって、透過率は現状の抵抗膜方式のタッチパネルよりも向上させることが可能となる。
【００４４】
なお、コスト的な問題はあるが、金属配線はエッチングだけでなく、析出，メッキ法等で製作可能である。
【００４５】
さらに、本発明を用いることによる効果を述べると、次の通りである。
（１）アドレッシングされた金属配線を用いる事から、同時に複数点の検出が可能となる。
（２）上記により、デジタル回路により検出可能になる為、コスト低減が可能となる。
（３）透明電極のパターンニングが不要となる為、コスト低減が可能となる。
（４）更に、金属配線とフレキシブルケーブルのパターンを同時に形成することが可能となる為、コスト低減ならびに信頼性が向上する。
（５）金属配線が低抵抗である為、４０インチサイズ以上（対角１Ｍ以上）が可能となり、今までタッチパネルの搭載が困難であった領域までアプリケーションが拡張する。
（６）金属配線は３００ｌｐｉ以上の精細度が充分に可能となる為、現状の分解能が１０ｐｐｉ程度であることに対して、１０倍以上の高解像化が可能となる。
（７）上記の高解像化と同時複数点検出の機能を用いて、タッチパネルへの入力物や入力方法、例えば、スタイラスと指の差を検出点数の大小の差により、区別する事が可能となる。
（８）上記、金属配線を黒色化することにより、タッチパネルを搭載する液晶等のディスプレイのコントラストを増加することが可能となる。
（９）座標検出が金属配線（厚さが１０μｍ）である為、従来の透明電極（厚さ数１００ｎｍ）に比較して、検出回数等の寿命信頼性が１０倍以上に向上する。
（１０）金属配線が低抵抗であり、デジタル検出が可能である為、従来の抵抗膜方式のアナログ検出機構に比較して、約１００倍以上の高速，高精度な検出速度を得る事が可能である。
【００４６】
（配線レイアウトの態様２）
図１２に、本実施例のタッチパネルの斜視図を示す。
【００４７】
この実施例は対向する検出用の配線の構造を変更した態様１の変形例である。
【００４８】
図３との相違点は、第1基板SUB1上に配置する配線をITOで構成した透明電極とし、さらに、検出領域全面をそのITOで覆っている点である。
【００４９】
この態様を用いると、信頼性並びに検出速度の向上，並びに簡易的な多点検出機構の実現が可能である。
【００５０】
（配線レイアウトの態様３）
図１３に、本実施例のタッチパネルの平面模式図を示す。
【００５１】
この実施例は対向する検出用の配線の構造を変更した態様１の変形例である。
【００５２】
図１２との相違点は、第２基板SUB２上に配置する配線がメッシュ状になっている点である。
【００５３】
金属配線パターンをメッシュ状（十字状）にすることにより、抵抗膜の置き換えとして、タッチパネルを形成することが可能となり、主に検出速度並びに信頼性の向上に寄与することができる。更に、２次元にパターンニングすることによって、従来の透明電極方式と組み合わせた場合においても、多点検出機構を高速，高精度に実現することが可能となる。
【００５４】
更に、微細金属パターン部に透明電極をオーバーコートする方式もコストがかかる方法であるが、大型化対応の為には効果がある。
【００５５】
（配線レイアウトの態様４）
図６に、タッチパネルの平面模式図を示す。
【００５６】
図３との相違点は、複数の金属配線MLINEの電圧を同時に検出するために、複数の金属配線MLNEを纏める端子PADを備え、その端子毎に検出信号を出力している点である。
【００５７】
精細度の高い座標検出が不要な場合には、複数の金属配線MLINEを纏めると、認識率が高まる。
【００５８】
この態様は、（配線レイアウトの態様１）乃至（配線レイアウトの態様２）のストライプ状の金属配線に適用できる。
【００５９】
（配線レイアウトの態様５）
図７に、本実施例のタッチパネルの平面模式図を示す。
【００６０】
図３との相違点は、検出領域外で配線ピッチを狭めつつ、樹脂上を外部端子まで延ばしたものである。つまり、別基板ではなく、金属配線MLINEを形成したベースフィルム上に外部端子と外部端子までの配線MLINE-Fを形成したものである。
【００６１】
この態様は、（配線レイアウトの態様１）乃至（配線レイアウトの態様４）のストライプ状の金属配線に適用できる。
【００６２】
このように、配線レイアウトの態様１乃至４を採用することにより、金属パターンと回路へ接続する為のフレキシブルケーブルパターンを同時に形成することが可能となる。タッチパネル部とフレキシブルケーブルが一体の連続した樹脂上に形成されることにより、部品点数の削減ならびに接続信頼性の向上、コスト低減が可能となる。
【００６３】
（配線レイアウトの態様６）
図８に、タッチパネルを構成する基板の断面図を示す。
【００６４】
図５との相違点は、金属配線MLINEと同じパターンのストライプ状の透明配線TLINEを金属配線MLINEの下に配置している点である。
【００６５】
この態様は、（配線レイアウトの態様１）〜（配線レイアウトの態様５）のストライプ状の金属配線に適用できる。
【００６６】
（配線レイアウトの態様７）
図9に、タッチパネルを構成する基板の断面図を示す。
【００６７】
図５との相違点は、金属配線MLINEの下に検出領域全面を覆う透明配線（電極）TLINEを配置している点である。
【００６８】
この態様は、（配線レイアウトの態様１）〜（配線レイアウトの態様５）のストライプ状の金属配線に適用できる。
【００６９】
（配線レイアウトの態様８）
図１０に、タッチパネルを構成する基板の断面図を示す。
【００７０】
図５との相違点は、金属配線MLINEの上に検出領域全面を覆う透明配線（電極）TLINEを配置している点である。
【００７１】
この態様は、（配線レイアウトの態様１）〜（配線レイアウトの態様５）のストライプ状の金属配線に適用できる。
【００７２】
（配線レイアウトの態様９）
図１１に、タッチパネルを構成する基板の断面図を示す。
【００７３】
図５との相違点は、金属配線MLINEの下に検出領域全面を覆うSｉＯ２の薄膜で構成された内面反射防止膜REFを配置している点である。
【００７４】
この態様は、（配線レイアウトの態様１）〜（配線レイアウトの態様５）のストライプ状の金属配線に適用できる。
【００７５】
また、従来のタッチパネルでは、透明電極をもつ為にコスト高であった、本発明によれば、内面反射防止膜も安価に製造可能であり、表示品位とコストの両立が可能となる。
【００７６】
（本発明をタッチパネル付表示パネルへ適用する場合のモアレ対策）
態様１乃至９のように、金属配線を座標検出配線として用いる場合、モアレを認識できない程度に抑制する条件は図１４の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来の容量方式の原理図である。
【図２】従来の抵抗膜方式の原理図である。
【図３】タッチパネルの平面模式図である。
【図４】タッチパネル付表示装置の断面図である。
【図５】図３のAA領域における第2基板SUB2の拡大断面図である。
【図６】タッチパネルの平面模式図である。
【図７】タッチパネルの平面模式図である。
【図８】タッチパネルを構成する基板の断面図である。
【図９】タッチパネルを構成する基板の断面図である。
【図１０】タッチパネルを構成する基板の断面図である。
【図１１】タッチパネルを構成する基板の断面図である。
【図１２】もあれ抑制条件を示す図である。
【図１３】本実施例のタッチパネルの斜視図である。
【図１４】本実施例のタッチパネルの斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
TLINE・・・透明電極、MLINE・・・金属配線。
【図１】
2008305036.tif 000005
【図２】
2008305036.tif 000006
【図３】
2008305036.tif 000007
【図４】
2008305036.tif 000008
【図５】
2008305036.tif 000009
【図６】
2008305036.tif 000010
【図７】
2008305036.tif 000011
【図８】
2008305036.tif 000012
【図９】
2008305036.tif 000013
【図１０】
2008305036.tif 000014
【図１１】
2008305036.tif 000015
【図１２】
2008305036.tif 000016
【図１３】
2008305036.tif 000017
【図１４】
2008305036.tif 000018