(57)【要約】      （修正有）【課題】視覚的効果を改善し、金属材質の信号伝送線を別途取り付ける必要がなく、加工工程を簡素化し製造コストを削減する静電容量式タッチセンサ装置を提供する。【解決手段】第二センサ電極は、第一方向に沿って設置する主導体と、第二方向に沿って設置する少なくとも一つの第二種分枝導体とを含み、主導体と任意二つの第二種分枝導体間には共同で第二種絶縁空間を形成する。これにより、各第二センサ電極の第二種分枝導体は電気的に絶縁状態で各第一絶縁空間内にそれぞれ設置され、第一センサ電極の第一種分枝導体は電気的に絶縁状態で各第二絶縁空間内にそれぞれ設置され、第一、第二センサ電極の主導体はセンサ信号処理回路にそれぞれ電気的に接続する。その内、分枝導体は各種外形の面或いは線体であり、分枝導体の外形と絶縁空間の外形は互いに補うように対応し、分枝導体の外周縁と絶縁空間の内周縁間には隙間を備え、該隙間の幅は約20μｍ〜80μｍとする。【選択図】図２
0003173905.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高光透過率の絶縁性薄層である基底層と、
前記基底層の一表面に設置し、複数のセンサアレーを備えるタッチセンサ回路とを備える静電容量式タッチセンサ装置において、
前記各センサアレーには、
第一方向に沿って延伸して設置される主導体と、第二方向に沿って延伸して設置される複数の第一種分枝導体を備え、並びに、第一種分枝導体を主導体に接続することにより、主導体と任意二つの第一種分枝導体間には共同で第一種絶縁空間が形成される第一センサ電極と、
第一方向に沿って延伸して設置される主導体と、第二方向に沿って延伸して設置される少なくとも一つの第二種分枝導体を備え、並びに、第二種分枝導体を主導体に接続することにより、主導体と任意二つの第二種分枝導体間には共同で第二種絶縁空間が形成される第二センサ電極とを含み、
各第二センサ電極の第二種分枝導体は電気的に絶縁状態で各第一絶縁空間内にそれぞれ設置し、第一センサ電極の第一種分枝導体は電気的に絶縁状態で各第二絶縁空間内にそれぞれ設置し、第一、第二センサ電極の主導体はセンサ信号処理回路にそれぞれ電気的に接続することを特徴とする静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項２】
前記第二種分枝導体の外形と第一種絶縁空間の外形は互いに補うように対応することを特徴とする請求項１記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項３】
前記第一種分枝導体の外形と第二種絶縁空間の外形は互いに補うように対応することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項４】
前記第二種分枝導体の外周縁と第一種絶縁空間の内周縁間には隙間を備え、第一種分枝導体の外周縁と第二種絶縁空間の内周縁間にも隙間を備えることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項５】
前記隙間の幅は20μm〜80μmであることを特徴とする請求項４に記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項６】
前記第一種分枝導体或いは第二種分枝導体は面状外形を備え、四角形、三角形、多角形、円形の何れか一つ或いは前記一種以上の幾何学形状を組み合わせた面状外形であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項７】
前記第一種分枝導体或いは第二種分枝導体は線体状外形を備え、連続する直線体、折れ曲がった線体、曲線体の何れか一つ或いは前記一種以上の連続する線体を組み合わせた線体外形であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【請求項８】
前記静電容量式タッチセンサ装置には、高光透過率の絶縁性薄層である表面層をさらに備え、前記タッチセンサ回路を表面層と基底層間に挟設することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチセンサ装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、静電容量式タッチセンサ装置に関し、特に相互静電容量（mutual capacitance）のタッチセンサ装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
静電容量式タッチパッドは指で入力が行えるもので、操作における利便性が高く、指などを近づけて感知させるセンサ、マルチタッチセンサー等の長所を備え、その入力操作は接触して圧する必要がなく、タッチパッドに反復応力を受けさせたり磨耗や変形による損傷を与えることがないため、各種電子機器に幅広く応用され、ディスプレイ前に配置して位置入力装置として使用されている。一般の静電容量式タッチパッドの多くは基板の上下表面にそれぞれＸ軸センサ電極及びＹ軸センサ電極を設置する。タッチパッド表面に物体（指等）を接触させたり近づけることで、静電容量が変化し、該変化を測定し接触点の位置を知る。しかし、Ｘ軸センサ電極、Ｙ軸センサ電極が異なる二平面上に設けられているため、タッチパッドの生産工程において、重ね合わせて結合する際に、二軸センサ電極の対応位置が不正確となる現象が起き易く、静電容量センサの敏感度及び正確度を低下させ、多層の組み合わせ構造は比較的厚みのある板体となるため、光透過率を減少させるだけでなく、それぞれを一層のＸ、Ｙ軸センサ電極に形成し、そのパターンのトレース部及び非トレース部即ち中空部が異なる光透過率を備え、パッドを通過する光線の屈折が不均一となり、モニター映像の変形、エイリアシングの発生を引き起こす。また、公知静電容量式タッチパッドは指などが近づいて起こるセンサミスや電磁波障害が容易に発生し、接触点検知の正確度に影響を及ぼす。
【０００３】
特許文献１の「タッチディスプレイ装置とタッチセンサ装置」において、図１に開示されたディスプレイパネル上に設置したタッチセンサ部材は、複数個のセンサ電極と複数個の駆動電極を含み、これらの電極は柵形状であり、センサ電極と駆動電極は交差状態で設置し、矩形アレー状に配列した複数の静電容量センサユニットを形成する。前記特許文献１のセンサ電極と駆動電極は同一層の導電薄膜上に直接製作可能であるが、同一配列方向の各駆動電極間にはブリッジ接続線を用いて相互を電気的に接続する必要があり、これによって、駆動電極を直角にセンサ電極に架設することができる。前記ブリッジ接続線を取り付けるためには多くの加工ステップを加える必要がある他、タッチセンサ部材には、少なくとも別に絶縁層とブリッジ接続線の導電層を追加設置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾特許公開第ＴＷ２０１１２０７１７Ａ１号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、改善を加えた相互静電容量式タッチセンサ装置を提供する。それは、Ｘ、Ｙ軸センサ電極と信号伝送線等タッチセンサ回路の部材を全て同一導電層上に設置し、各センサ電極の敷設位置を正確に定め、タッチセンサ機能の敏感度及び正確度を高め、尚且つタッチセンサ回路を一薄膜（Film）上に直接製作する。また、さらなる薄化を可能にするタッチパッド構造により、タッチパッドの光透過率及び透過均一性を向上させ、視覚的効果を改善し、金属材質の信号伝送線（metal trace）を別途取り付ける必要がないため、加工工程を簡素化し製造コストを削減することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するために、本考案の提供する静電容量式タッチセンサ装置は、基底層の一表面にタッチセンサ回路を設置し、該タッチセンサ回路には複数のセンサアレーを備える。各センサアレーには、第一センサ電極と第二センサ電極を含み、前記第一センサ電極は、第一方向に沿って延伸して設置される主導体と、第二方向に沿って延伸して設置される複数の第一種分枝導体とを含み、並びに、第一種分枝導体を主導体に接続することにより、主導体と任意二つの第一種分枝導体間には共同で第一種絶縁空間を形成する。また、少なくとも一つの前記第二センサ電極は、第一方向に沿って延伸して設置される主導体と、第二方向に沿って延伸して設置される少なくとも一つの第二種分枝導体とを含み、並びに、第二種分枝導体を主導体に接続することにより、主導体と任意二つの第二種分枝導体間には共同で第二種絶縁空間を形成する。これにより、各第二センサ電極の第二種分枝導体は電気的に絶縁状態で各第一絶縁空間内にそれぞれ設置され、第一センサ電極の第一種分枝導体は電気的に絶縁状態で各第二絶縁空間内にそれぞれ設置され、第一、第二センサ電極の主導体はセンサ信号処理回路にそれぞれ電気的に接続する。
【０００７】
特に、第二分枝導体の外形と第一絶縁空間の外形は互いに補うように対応し、第一種分枝導体の外形と第二種絶縁空間の外形も互いに補うように対応する。特に、第二種分枝導体の外周縁と第一種絶縁空間の内周縁間には隙間を備え、第一種分枝導体の外周縁と第二種絶縁空間の内周縁間にも隙間を備え、前記隙間の幅は20μm〜80μmとする。
【０００８】
特に、基底層は高光透過率の絶縁性薄層材料を採用し、その材料は、ポリカーボン（Polycarbonate,PC）、ポリエチレンタレフタレート（Polythylene terephthalate,PET）の薄膜材料から選択するか、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate,PMMA）、シクロオレフィンコポリマー（Cyclic Olefin Copolymer,COC）、ガラス等の薄板材料から選択する。該基底層は、インク、光硬化樹脂（UV硬化樹脂）、光学用透明接着剤（ＯＣＡ接着剤）により形成される薄膜であるが、実施の材料範囲は前記材料に制限されないものとする。
【０００９】
特に、前記タッチセンサ回路は透明導電膜を採用し、エッチング或いはレーザー法を用いて必要な回路パターンを描く。また、透明導電薄膜の材料は酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide,ITO)、酸化インジウム酸化亜鉛（Indium Zinc Oxide,IZO）、酸化亜鉛アルミニウム（Aluminum Zinc Oxide,AZO）、ポリエチレンジオキシチオフェン（PEDOT）等から選択するが、実施範囲は前記材料に制限されないものとする。また、印刷法を用いて導電性インク材料を基底層上に印刷し、必要な回路パターンを形成してもよい。
【００１０】
一実施例において、第一種分枝導体は面状外形を備え、四角形、三角形、多角形、円形の何れか一つ或いは前記一種以上の幾何学形状を組み合わせた面状外形である。或いは、第一種分枝導体は線体状外形を備え、連続する直線体、折れ曲がった線体、曲線体の何れか一つ或いは前記一種以上の連続する線体を組み合わせた線体外形であるが、実施する外形範囲は前記に制限されないものとする。
【００１１】
他の一実施例において、第二種分枝導体は面状外形を備え、四角形、三角形、多角形、円形の何れか一つ或いは前記一種以上の幾何学形状を組み合わせた面状外形である。或いは、第二種分枝導体は線体状外形を備え、連続する直線体、折れ曲がった線体、曲線体の何れか一つ或いは前記一種以上の連続する線体を組み合わせた線体外形であるが、実施する外形範囲は前記に制限されないものとする。
【００１２】
その他の実施例において、本考案の静電容量式タッチセンサ装置には表面層を備え、前記タッチセンサ回路を表面層と基底層間に挟設することにより、タッチセンサ回路は好ましい保護が得られる。表面層はハード材質の透明薄板とし、その材料は、ガラス、ポリカーボン（Polycarbonate,PC）、ポリエチレンタレフタレート（Polythylene terephthalate,PET）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate,PMMA）、シクロオレフィンコポリマー（Cyclic Olefin Copolymer,COC）等から選択し、実施する材料範囲は前記材料に制限されないものとする。
【考案の効果】
【００１３】
本考案の静電容量式タッチセンサ装置は、Ｘ、Ｙ軸センサ電極と信号伝送線等タッチセンサ回路の部材を全て同一導電層上に設置し、各センサ電極の敷設位置を正確に定め、タッチセンサ機能の敏感度及び正確度を高め、尚且つタッチセンサ回路を一薄膜（Film）上に直接製作することができる。また、さらなる薄化を可能にするタッチパッド構造により、タッチパッドの光透過率及び透過均一性を向上させ、視覚的効果を改善し、金属材質の信号伝送線（metal trace）を別途取り付ける必要がないため、加工工程を簡素化し製造コストを削減する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案第一実施例の側面断面図である。
【図２】本考案第一実施例のタッチセンサ回路の配置図である。
【図３】図２のＤ部の拡大図である。
【図４】図２のＤ部の駆動電極の配置図である。
【図５】図２のＤ部のセンサ電極の配置図である。
【図６】第二実施例のセンサアレーの配置図である。
【図７】第三実施例のセンサアレーの配置図である。
【図８】第四実施例のセンサアレーの配置図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
次に、本考案のその他の効果及び技術特徴をさらに説明する。本技術の熟知者が説明を熟読した後は、即刻、本考案を実施することができるであろう。
【実施例】
【００１６】
図１乃至図５に示した本考案の一実施例は、基底層１００と表面層３００間に導電層２００を備え、該導電層２００上にタッチセンサ回路を設けた図である。該タッチセンサ回路は複数のセンサアレー２５０により構成され、各センサアレー２５０は駆動電極１０と複数のセンサ電極２０を含む。その内、駆動電極１０は基本的に基底層１００上のＹ軸方向に沿って延伸し設置され、駆動電極１０の主導体１０ａの一方側にＸ軸方向に平行設置される複数の分枝導体１０ｂを備え、主導体１０ａと任意二つの分枝導体１０ｂが共同で絶縁空間１０ｃを形成する（図４参照）。センサ電極２０は基本的に基底層１００上のＹ軸方向に沿って駆動電極１０と平行に設置され、センサ電極２０の主導体２０ａの一方側にＸ軸方向に延伸設置される複数の分枝導体２０ｂを備え、主導体２０ａと任意二つの分枝導体２０ｂが共同で絶縁空間２０ｃを形成する（図５参照）。駆動電極１０とセンサ電極２０は互いに補うように相対設置し、駆動電極１０の分枝導体１０ｂをそれぞれセンサ電極２０の絶縁空間２０ｃ内に設置する。同様に、センサ電極２０の分枝導体２０ｂをそれぞれ駆動電極１０の絶縁空間１０ｃ内に設置する。即ち、駆動電極１０の分枝導体１０ｂとセンサ電極２０の分枝導体２０ｂを交互に設置する。図３に示すとおり、分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂを絶縁空間２０ｃ、絶縁空間１０ｃ内に設置するため、分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂの外周縁と絶縁空間２０ｃ、絶縁空間１０ｃの内周縁間には互いの電気的絶縁を確保するための幅約20μm〜80μmの隙間Ｇが形成される。好ましくは、電極間の電気的絶縁とタッチパッドの光透過均一性を兼ね備えさせるために隙間Ｇ幅は30μm〜50μmとする。駆動電極１０の主導体１０ａとセンサ電極２０の主導体２０ａはセンサ信号を出力或いは入力するために用い、よって、各主導体１０ａ、主導体２０ａはそれぞれパネルエッジ箇所の接点３０に電気的に接続する。その後、信号バスによって、センサ信号を処理しセンサ位置を算出するためのセンサ信号処理回路に接続される（未図示）。前記回路構造において、駆動電極１０には一つ或いは一つ以上のセンサ電極２０を係合させてもよく、これにより共同でセンサアレー２５０を形成し、複数のセンサアレー２５０を用いて一タッチセンサ回路を構成する（図２参照）。
【００１７】
前記実施例において、駆動電極１０の分枝導体１０ｂとセンサ電極２０の分枝導体２０ｂはＹ軸方向に平行設置するが、これに制限されないものとし、実際にはＸ軸方向或いは任意の軸方向に沿って設置してもよい。また、各電極の主導体２０ａ、主導体４０ａと分枝導体２０ｂ、分枝導体４０ｂとは互いに垂直であるが、これに制限されないものとし、実際に二者は任意の角度で交わることを可能とする。
【００１８】
前記基底層１００、導電層２００、表面層３００は光透過率の高い材質で構成し、光透過可能な板体を組み合わせる利便をはかる。基底層１００と表面層３００は光透過性を備える絶縁性薄層から選択し、ガラス、ポリカーボン（Polycarbonate,PC）、ポリエチレンタレフタレート（Polythylene terephthalate,PET）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（Polymethylmethacrylate,PMMA）、シクロオレフィンコポリマー（Cyclic Olefin Copolymer,COC）等の材料を用いて製作する薄板或いは薄膜とし、好ましくは、基底層１００は可とう性を備えたポリエチレンタレフタレート（Polythylene terephthalate,PET）或いはポリカーボン（Polycarbonate,PC）の薄膜を採用する。タッチセンサ回路のパターンを形成するのに用いる導電層２００は酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide,ITO)、酸化インジウム酸化亜鉛（Indium Zinc Oxide,IZO）、酸化亜鉛アルミニウム（Aluminum Zinc Oxide,AZO）、ポリエチレンジオキシチオフェン（PEDOT）等材質の透明薄膜とし、好ましくは、導電層２００を基底層１００上に直接設置し、エッチング或いはレーザー法を用いて必要な回路パターンを直接描く。
【００１９】
周知のとおり、駆動電極１０とセンサ電極２０間の相互静電容量が大きいほど、タッチセンサ時に引き起こされるセンサ信号を結合した変化量が大きくなり、高敏感度のタッチセンサを提供できる。本実施例の駆動電極１０とセンサ電極２０は何れも くし 状で、尚且つ交互に配置する構造であり、互いに相対する電極面積を増加させるため、相互静電容量を大幅に増加し、タッチセンサの敏感度を高める効果を達成する。実際には、電極の分枝導体の設置形状もまた相互静電容量に対して影響を与える。分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂは面状外形とし、例えば、前記実施例中の分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂは矩形面と多数三角形面の組み合わせにより構成され、図６に示した分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂは三角形面、図７に示した分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂは細長形状の矩形面である。分枝導体は前記面状外形の他、四角形、三角形、多角形、円形の何れか一つ或いは二種以上の幾何学形状の組み合わせによる面とする。分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂは線状外形としてもよく、例えば図８に示した分枝導体１０ｂ、分枝導体２０ｂは折れ曲がった細長い線体であり、その他の実施例において、分枝導体の細長い線状外形は、連続する直線体、折れ曲がった線体、或いは曲線体の何れか一つ或いは前記一種以上の連続する線体を組み合わせた線体外形である。駆動電極１０或いはセンサ電極２０に異なる外形の分枝導体を使用する時、異なる外形の絶縁空間が形成される。理解できるとおり、この時、絶縁空間内に係合させて設置した分枝導体もまた調整して、絶縁空間に対応する外形に設計しなければならない。駆動電極とセンサ電極の分枝導体の形状、数量、配置は何れも製品の設計に基づき調整するものとし、前記実施例に制限されることはない。
【００２０】
特に注意したい点は、駆動電極とセンサ電極の主導体１０ａ、主導体２０ａの幅は極力小さくするのが好ましく、これにより、隣り合った平行状態で設置する二つのセンサアレー間の間隔を縮小することができ、隣接するセンサアレーが検知できないセンサ信号エリアを減らし、センサの敏感度と正確度を効果的に改善する。
【００２１】
前述に挙げた実施例は、本考案を便利に説明するために用いたものであり、制限を加えるものではなく、よって、本業界に熟知する技術者が本考案の精神範囲を逸脱せずに、本考案の実用新案登録請求の範囲及び説明書に基づいて行った各種の簡易な変化及び修飾は何れも、次の登録請求の範囲に含まれることを明記する。
【符号の説明】
【００２２】
１００      基底層
２００      導電層
３００      表面層
１０        駆動電極
１０ａ      主導体
１０ｂ      分枝導体
１０ｃ      絶縁空間
２０        センサ電極
２０ａ      主導体
２０ｂ      分枝導体
２０ｃ      絶縁空間
３０        接点
２５０      センサアレー
Ｇ          隙間
【図１】
0003173905.tif 000003
【図２】
0003173905.tif 000004
【図３】
0003173905.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003173905.tif 000008
【図７】
0003173905.tif 000009
【図８】
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