(57)【要約】【課題】  タッチ電極片の数を増加させることなく、指先の動きにリニアに応答してタッチ位置座標を正確に検出することのできるタッチパネルを提供することである。【解決手段】  基板１２と、この基板１２のＸ軸上に沿って延びる複数のタッチ電極片１５を有するＸ軸電極１３と、Ｙ軸上に沿って延びる複数のタッチ電極片１６を有するＹ軸電極１４とを備え、前記Ｘ軸電極１３及びＹ軸電極１４がマトリクス状に配列されてなる静電容量方式のタッチパネルにおいて、前記Ｘ軸電極１３及びＹ軸電極１４の各タッチ電極片１５，１６は、外周部が凹凸状の輪郭パターン１５ａ，１６ａによって形成され、互いの輪郭パターン１５ａ，１６ａ同志が入り組むようにして配置形成される。【選択図】      図１
2012053812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板のＸ軸上に沿って延びる複数のタッチ電極片を有するＸ軸電極と、前記基板のＹ軸上に沿って延びる複数のタッチ電極片を有するＹ軸電極とを備え、前記Ｘ軸電極及びＹ軸電極がマトリクス状に配列されてなる静電容量方式のタッチパネルにおいて、
前記Ｘ軸電極及びＹ軸電極の各タッチ電極片は、外周部が凹凸状の輪郭パターンによって形成され、互いの輪郭パターン同志が入り組むようにして配置形成されていることを特徴とするタッチパネル。
【請求項２】
前記輪郭パターンは、のこぎり波、台形波又は正弦波のいずれかの波形形状によって形成される請求項１に記載のタッチパネル。
【請求項３】
前記各タッチ電極片は、Ｘ軸及びＹ軸に対する対角線方向に対して、他の隣接するタッチ電極片の輪郭パターン同志が入り組むように配置形成される請求項１又は２に記載のタッチパネル。
【請求項４】
前記輪郭パターンは、凹凸の深さがタッチ電極片のＸ軸及びＹ軸に対する対角線方向が最も深く、Ｘ軸及びＹ軸に近づくにしたがって浅くなるように形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のタッチパネル。
【請求項５】
前記輪郭パターン同志が入り組む部分のＸ軸電極とＹ軸電極の面積比率が略等しく設定される請求項１に記載のタッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機や携帯型情報端末機等に搭載されるタッチパネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示画面を指先等でタッチすることによって入力を行うタッチパネルには、各種の型及び方式によるものがあるが、近年では、投影型で静電容量方式のものが多く用いられている。このような方式のタッチパネルは、表示画面の所定位置に導電体である指先等が接触することによって、指先と接触した表示画面の導電膜との間に静電容量が結合する。このときの電荷の変化を捉えることによって、タッチした座標を検出している（特許文献１）。
【０００３】
図６は、一般的な静電容量方式のタッチパネル５１を示したものである。このタッチパネル５１は、ガラスやＰＥＴ等からなる基板５２と、この基板５２上にマトリックス配列されるＸ軸電極５３及びＹ軸電極５４とを備えて構成される。
【０００４】
前記Ｘ軸電極５３及びＹ軸電極５４は、透明電極（ＩＴＯ）からなる方形状の複数のタッチ電極片５５，５６を菱形状に連結するように形成される。前記Ｘ軸電極５３はＸ軸方向に電気的に接続され、Ｙ軸電極５４はジャンパー５９を介し、Ｘ軸電極５３が連結する部分の一部を跨ぐようにしてＹ軸方向に電気的に接続されている。また、前記各タッチ電極片５５，５６は、タッチする指先よりも小さな方形サイズに形成され、タッチパネル５１の画面サイズに応じてＸ軸方向及びＹ軸方向に複数配列して構成されている。
【０００５】
このような静電容量方式のタッチパネル５１では、指先が触れた際に、その付近の複数のタッチ電極片５５，５６による静電容量の比率を計測することで、タッチしている位置座標を精密に判別することができる。また、指先によって、各タッチ電極片５５，５６の多点検出が可能なため、複雑な指示を行うことができるといった利点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７６５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような多点検出を行わせようとすると、基板５２上にＸ軸電極５３及びＹ軸電極５４を多数パターン形成しなければならず、また、各Ｘ軸電極５３及びＹ軸電極５４から延びるリードパターンによる端子数も多くなることから全体的にコスト高となる。さらに、タッチ電極片５５，５６の増加に伴って電気抵抗が高くなると共に、位置計算のための演算量が増え、構成が複雑化するといった問題があった。
【０００８】
また、図７に示したように、個々のタッチ電極片５５，５６は、通常約４ｍｍ平方程度に形成されるが、指先でタッチしながら移動していく際に、隣接するタッチ電極片５５，５６の境界（輪郭パターン５５ａ，５６ａ）において、指先の移動位置に対応した静電容量がある方向に大きく傾くなどの静電容量比に段差を生じる場合がある。これは、隣接するタッチ電極片５５，５６の境界領域が前記輪郭パターン５５ａ，５６ａによって直線状に区分されているため、この境界領域を指先でタッチしながら移動する過程で静電容量に大きな段差が生じているからである。このような静電容量比に段差が生じると、タッチパネル５１面に沿って指先を直線状になめらかに移動した場合であっても、この移動に伴う検出座標位置がリニアに検出できなくなる点が生じる。これによって、操作性が悪くなったり、位置検出の誤操作を生じたりする原因となっていた。
【０００９】
このようなリニアリティを改善するために、タッチ電極片５５，５６をさらに小さくし、配列数を増加させるといった手段が取られる場合がある。しかしながら、タッチ電極片５５，５６を小さくするには、加工精度の点で限界があり、配列数を増加させるといった点に関しては、部品点数の増加によるコストアップと共に、各タッチ電極片５５，５６によって構成されるＸ軸電極５３及びＹ軸電極５４から延びる端子数の増加に伴って回路構成が複雑になるといった問題があった。このため、従来の静電容量方式のタッチパネルは、比較的小型の画面サイズに多く用いられ、画面サイズが大きなものには採用されていなかった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、タッチ電極片の数を増加させることなく、指先の動きにリニアに応答してタッチ位置座標を正確に検出することのできるタッチパネルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のタッチパネルは、Ｘ軸方向に配列した複数のタッチ電極片からなるＸ軸電極と、Ｙ軸方向に配列した複数のタッチ電極片からなるＹ軸電極とがマトリクス状に配列されてなる静電容量方式のタッチパネルにおいて、前記Ｘ軸電極及びＹ軸電極の各タッチ電極片は、外周部が凹凸状の輪郭パターンによって形成され、互いの輪郭パターン同志が入り組むようにして配列されていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記輪郭パターンは、のこぎり波、台形波又は正弦波のいずれかの波形形状によって形成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るタッチパネルによれば、Ｘ軸電極及びＹ軸電極を構成する各タッチ電極片の外周部が凹凸状の輪郭パターンによって形成され、互いの輪郭パターン同志が入り組むようにして配列されているため、タッチエリアの移動に伴う静電容量の変化に大きな段差が生じることがなく、変化量が滑らかに推移する。これによって、タッチする指先の動きにリニアに対応した座標位置の検出をより正確に行うことができる。
【００１４】
また、隣接するタッチ電極片の一部同志が重なるように双方の輪郭パターン同志が入り組んで配置されているため、一つ一つのタッチ電極片の面積を広く設定することができる。これによって、配列させるタッチ電極片の数や信号線の数を削減することができ、大型のタッチエリアを有したタッチパネルであっても、座標位置の検出精度を低下させることなく、構成も簡略化することが可能となる。
【００１５】
さらに、前記輪郭パターンをのこぎり波状、台形波状あるいは正弦波状とすることで、タッチ操作を行う機能に応じてリニアリティの異なった座標位置検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る第１実施形態のタッチパネルの全体平面図である。
【図２】上記タッチパネルを構成するタッチ電極片の拡大平面図である。
【図３】Ｙ軸電極の接続部分を示すＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明に係る第２実施形態のタッチパネルの拡大平面図である。
【図５】本発明に係る第３実施形態のタッチパネルの拡大平面図である。
【図６】従来のタッチパネルの全体平面図である。
【図７】上記従来のタッチパネルを構成するタッチ電極片の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るタッチパネルの実施形態を詳細に説明する。本実施形態のタッチパネル１１は、図１に示すように、絶縁性の基板１２と、この基板１２上にパターン形成されるＸ軸電極１３及びＹ軸電極１４とを備え、これらＸ軸電極１３及びＹ軸電極１４の上に種々の画面表示が形成されたタッチシート（図示せず）が被覆される。
【００１８】
前記基板１２は、携帯電話機等の表示又はタッチ入力を行う画面サイズに合わせて形成されたガラスやＰＥＴなどの素材が用いられる。この基板１２上には、Ｘ軸電極１３及びＹ軸電極１４がパターン形成されるタッチ電極エリア１２ａと、このタッチ電極エリア１２ａの外周部に沿って設けられ、Ｘ軸電極１３及びＹ軸電極１４から延びるリードパターン１３ａ，１４ａが形成されるＸ軸リードエリア１２ｂ及びＹ軸リードエリア１２ｃと、各リードパターン１３ａ，１４ａをまとめたリード端子１２ｄとを有する。
【００１９】
図２に示すように、前記タッチ電極エリア１２ａに形成されるＸ軸電極１３及びＹ軸電極１４は、透明電極（ＩＴＯ）によってパターン形成される。前記Ｘ軸電極１３は、タッチ電極エリア１２ａのＸ軸方向に配列され、Ｘ軸リードエリア１２ｂに形成されるＸ軸のリードパターン１３ａに電気的に接続される。Ｘ軸電極１３は、Ｙ軸方向に延びる複数のタッチ電極片１５によって構成されている。各タッチ電極片１５は、中心部が約４ｍｍ平方に相当する領域を有し、外周部が複数の凹凸状の輪郭パターン１５ａとなっている。
【００２０】
前記Ｙ軸電極１４は、タッチ電極エリア１２ａのＹ軸方向に配列され、Ｙ軸リードエリア１２ｃに形成されるＹ軸のリードパターン１４ａに電気的に接続される。このＹ軸電極１４は、Ｘ軸方向に延びる複数のタッチ電極片１６によって構成されている。各タッチ電極片１６は、前記Ｘ軸電極１３のタッチ電極片１６と同様に、中心部が約４ｍｍ平方に相当する領域を有し、外周部が複数の凹凸状の輪郭パターン１６ａとなっている。
【００２１】
前記Ｘ軸電極１３及びＹ軸電極１４の各タッチ電極片１５，１６は、それぞれの輪郭パターン１５ａ，１６ａの外周に沿って設けられる絶縁ライン１７を介して電気的に独立して配列されている。前記Ｘ軸電極１３は、各タッチ電極片１５の上端又は下端がＹ軸方向に繋がるように基板１２上にパターン形成されており、一方のＹ軸電極１４は、図２及び図３に示したように、Ｘ軸電極１３と交差する部分を覆うようにレジスト膜１８を形成し、このレジスト膜１８の上を跨ぐようにして設けられるジャンパー１９を介して、Ｘ軸方向に電気的に接続されている。
【００２２】
このように、タッチ電極エリア１２ａ上に配列されている各タッチ電極片１５，１６は、Ｘ軸及びＹ軸に対して対角線方向に隣接している他の軸のタッチ電極片の輪郭パターン１５ａ，１６ａと絶縁ライン１７を挟んで入り組むようにして平面形成される。これによって、タッチ電極エリア１２ａ上をＸ軸電極１３及びＹ軸電極１４によって、タッチ領域に空白がでないように敷き詰めることができる。
【００２３】
前記各タッチ電極片１５，１６は、従来の方形状のタッチ電極片を４面合わせたサイズの方形状の領域を有して形成されるが、隣接する輪郭パターン１５ａ，１６ａ同志が互いに入り組むように形成されているため、タッチ電極片１５，１６やリードパターン１３ａ，１４ａを大幅に削減することができる。しかも、図２に示したように、仮想線で示す指先のタッチ領域Ｐは、必ず輪郭パターン１５ａ，１６ａを含んだ多点をカバーすることとなるので、その静電容量比が微妙に変化し、その変化に応じてＸ軸座標及びＹ軸座標を正確且つ精度よく検出することができる。なお、静電容量比にバラツキが生じないように、前記輪郭パターン１５ａ，１６ａは、Ｘ軸電極１３とＹ軸電極１４の面積比率が略同一となるように設定される。
【００２４】
図２に示した第１実施形態の輪郭パターン１５ａ，１６ａは、タッチ電極片１５，１６の中心部から放射状に広がりながら、鋭角な山と谷とが交互に連続するようなのこぎり波状に形成されている。各のこぎり波は、鋭角に設定され、Ｘ軸及びＹ軸に対して対角線方向が最も深く、Ｘ軸及びＹ軸に近づくにしたがって浅くなるように形成されている。特に、最も高い山の頂点は、斜め方向に隣接する他のタッチ電極片の中心領域近傍に達し、最も低い谷の頂点は、自身のタッチ電極片の中心領域近傍に達するように形成される。また、のこぎり波による輪郭パターン同志が入り組む部分のＸ軸電極及びＹ軸電極の面積比率を略等しく設定することによって、タッチパネル１１全体の電極バランスを均等に保つことができるので、リニアで偏りのない位置座標検出を行うことができる。
【００２５】
図４に示した第２実施形態におけるＸ軸電極及びＹ軸電極のタッチ電極片２５，２６は、それぞれの輪郭パターン２５ａ，２６ａが中心部から放射状に広がりながら、平行な上底と下底とが交互に連続するような台形波状に形成されている。各台形波は、Ｘ軸及びＹ軸に対して対角線方向が最も深く、Ｘ軸及びＹ軸に近づくにしたがって浅くなるように形成されている。
【００２６】
図５に示した第３実施形態におけるＸ軸電極及びＹ軸電極のタッチ電極片３５，３６は、それぞれの輪郭パターン３５ａ，３６ａが中心部から放射状に広がりながら、波形状の山と谷とが交互に連続するような正弦波状に形成されている。各正弦波は、振幅が周期的に変化し、Ｘ軸及びＹ軸に対して対角線方向が最も深く、Ｘ軸及びＹ軸に近づくにしたがって浅くなるように形成されている。
【００２７】
前記輪郭パターンを台形波状又は正弦波状とする場合であっても、輪郭パターン同志が入り組む部分のＸ軸電極及びＹ軸電極の面積比率を略等しく設定することによって、タッチパネル全体の電極バランスを均等に保つことができる。
【００２８】
従来のタッチパネルにあっては、タッチする座標位置をより細かく検出するために、一つ一つのタッチ電極片の面積を狭くして、配列を密にする必要があった。このため、タッチパネルのサイズが大きくなるにつれてタッチ電極片の数が多くなると共に、Ｘ軸電極及びＹ軸電極の信号線も増加し、装置構成が複雑になっていた。
【００２９】
これに対して、上記第１乃至第３実施形態の輪郭パターンによって形成されるタッチ電極片は、いずれも従来の直線状の輪郭パターンを有するタッチ電極片に比べて、静電容量が段差状に変化する部分が少なく、よりリニアな静電容量比によって位置座標の検出が可能となった。
【００３０】
また、一つ一つのタッチ電極片のサイズを大型化し、基板のＸ軸方向及びＹ軸方向に配列させる数を少なく、且つ、Ｘ軸電極及びＹ軸電極から延びるリードパターンを削減することが可能となったので、Ｘ軸リードエリア１２ｂ及びＹ軸リードエリア１２ｃを狭く設定することができる。これによって、タッチ入力操作を行うタッチ電極エリア１２ａを広く且つ有効に使用することが可能となった。
【００３１】
上記のこぎり波状、台形波状、正弦波状は、それぞれリニアリティ性が異なる。のこぎり波状は、Ｘ軸電極及びＹ軸電極が入り組む形状が細かく設定できるため、静電容量の変化量の変動が最も少なく、タッチする指先の動きに近い滑らかな座標位置検出を行うことができる。このため、図形描画や精密な操作性を必要とされるタッチパネルに適している。一方、台形波状や正弦波状は、前記のこぎり波状のような複雑な形状加工を要さず、また、従来のものとのこぎり波状との中間的なリニアリティを有することから、普及型のタッチパネルに採用することができる。なお、上記のこぎり波状、台形波状、正弦波状は一例であり、これ以外の波型形状であってもよく、また、波の数も限定されるものでなく、タッチパネル全面あるいはタッチ面のサイズに応じて適宜設定される。
【００３２】
前記Ｘ軸電極及びＹ軸電極は、基板と略同じ形状及びサイズの一枚の透明電極板を前記輪郭パターンに沿って切断分離、あるいは、Ｘ軸電極とＹ軸電極との間に絶縁ラインを設けることによってパターン形成することができる。このようにして形成された複数のＸ軸電極及びＹ軸電極は、基板上に配置され、それぞれのＸ軸電極及びＹ軸電極の一端から延びるリード電極を基板の縁部に沿って引き回し、外部端子（図示せず）側にまとめられる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の静電容量方式のタッチパネルにあっては、輪郭パターンが凹凸状となっており、隣接する他の軸のタッチ電極片の輪郭パターンと入り組むように構成されているため、指先でタッチする際の静電容量を細かな多点で検出できると共に、個々のタッチ電極片のサイズを大きくして形成することができる。これによって、従来、小画面サイズに限定されていた同方式のタッチパネルをコストが掛からず、大型化且つ高精度化することが可能となった。
【符号の説明】
【００３４】
１１  タッチパネル
１２  基板
１２ａ  タッチ電極エリア
１２ｂ  Ｘ軸リードエリア
１２ｃ  Ｙ軸リードエリア
１２ｄ  リード端子
１３  Ｘ軸電極
１３ａ  リードパターン
１４  Ｙ軸電極
１４ａ  リードパターン
１５，１６  タッチ電極片
１５ａ，１６ａ  輪郭パターン
１７  絶縁ライン
１８  レジスト膜
１９  ジャンパー
２５，２６  タッチ電極片
２５ａ，２６ａ  輪郭パターン
３５，３６  タッチ電極片
３５ａ，３６ａ  輪郭パターン
５１  タッチパネル
５２  基板
５２ａ  タッチ電極エリア
５２ｂ  Ｘ軸リードエリア
５２ｃ  Ｙ軸リードエリア
５２ｄ  リード端子
５３  Ｘ軸電極
５４  Ｙ軸電極
５５，５６  タッチ電極片
５５ａ，５６ａ  輪郭パターン
５７  絶縁ライン
５９  ジャンパー
【図１】
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【図２】
2012053812.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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