(57)【要約】      （修正有）【課題】一種の透明静電容量式タッチセンサ構造を提供する。【解決手段】透明静電容量式タッチセンサ構造は、少なくとも１つのタッチ感知層を含み、タッチ感知層は、複数の感知トレース（２１、４１）を有し、感知トレースは、直列に配列された複数の感知ユニット（２１ａ、４１ａ）から構成され、各感知トレースの一端に接続点（２１ｂ、４１ｂ）が形成されている。導線（２３、４３）は、タッチ感知トレースに設けられ、ボンディングポイントおよび複数の感知ユニットに電気的に接続されている。導線はナノレベルの細い線であり、導線を設定することにより、タッチ感知トレースの表面抵抗値を大幅に低減することができ、透過率を考慮して透明静電容量式タッチセンサを改善することができる。タッチ信号センサの感度とタッチ信号の伝達効率を向上させることにより、大面積のタッチパネルの設計及び製造が容易になる。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
透明静電容量式タッチセンサ構造であり、透明第１感知層と透明第２感知層と、透明絶縁層と、を含み、
前記透明第１感知層は、複数の第１感知トレースを有し、前記第１感知トレースは複数の第１感知ユニットが第１方向トレースに沿って排列して構成され、それぞれの前記第１感知トレースの端部には第１接続点が配置され、且つ前記第１感知トレース上には第１導線が第１方向に沿って設置され、前記第１接続点及び前記複数の第１感知ユニットに電気的に接続され、前記第１導線はナノレベルの細線であり、
前記透明第２感知層は複数の第２感知トレースを有し、前記第２感知トレースは、第２方向に沿って一列に配置された複数の第２感知ユニットから構成され、第２接続点は、それぞれの前記第２感知トレースの一端に配置され、第２導線は、第２方向に沿って前記第２感知トレースに配置され、前記第２接続点及び前記複数の第２感知ユニットに電気的に接続され、前記第２導線はナノレベル細線であり、
前記透明絶縁層は前記透明第１感知層及び透明第２感知層との間に配置され、前記透明第１感知層及び前記透明第２感知層は前記透明絶縁層により、互いに絶縁されて分離され、
前記複数の第１感知トレースと前記複数の第２感知トレースは、互いに交錯して配置されていることにより、前記複数の第１感知ユニットと前記複数の第２感知ユニットが相補的に相応して配置されて連続した格子状感知ユニットマトリックスを形成することを特徴とする、タッチセンサ構造。
【請求項２】
前記第１感知層と前記第２感知層は透光性を有する導電性薄膜であり、その材質は金属酸化物膜またはグラフェン膜から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【請求項３】
前記金属酸化物膜の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）およびアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）から選択されることを特徴とする、請求項２に記載のタッチセンサ構造。
【請求項４】
前記第１導線と前記第２導線は導電性の高い金属細線であり、前記金属細線の抵抗率は８×１０−８Ω・ｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【請求項５】
前記金属細い線の材料は金、銀、銅、アルミニウム、モリブデン、ニッケルあるいは前述の材料からなる合金から選択されることを特徴とする、請求項４に記載のタッチセンサ構造。
【請求項６】
前記第１導線および前記第２導線の幅は、５μｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【請求項７】
前記第１導線および前記第２導線は、連続的に延びた直線、波型曲線、規則的な線、あるいは不規則な線であることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【請求項８】
前記第１導線および前記第２導線は、間隔をあけた複数の線分で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【請求項９】
前記第１導線および前記第２導線は、複数本の互いに平行状に設けられた金属細線によって構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【請求項１０】
前記透明絶縁層の材料は、固体光学接着フィルムまたは液体光学樹脂から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のタッチセンサ構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、改良された透明静電容量式タッチセンサに関し、より詳細には、タッチ信号センサの感度およびタッチ信号の伝送効率を高めることができる透明静電容量式タッチセンサ構造に関する。
【０００２】
従来の透明タッチパネル構造は、透明タッチセンサと透明基板などとから構成されている。タッチセンサ、例えば静電容量式タッチセンサは、タッチパネルの可視区域に配置された複数のタッチ感知電極を有する。各々のタッチ感知電極は、エッジ遮蔽区域に配置された電気接点または導線に電気的に接続される。これによれば、タッチ感知電極で感知されたタッチ信号を、動作のための信号処理回路に伝送することができる。周知のように、表示画面の前面に配置された入力装置として用いられるタッチパッドは、画面の視認性に影響を与えないように光線透過率が優れていなければならない。そのため、現在のタッチセンサは、透明なインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜で構成されており、透明ＩＴＯ膜上に複数のタッチ感知電極と信号ガイドが描かれて、形成されている。しかし、近年、電子製品の高機能化に伴い、タッチセンサのタッチ感知電極や信号経路の寸法も小さくなってきている。小型化されたＩＴＯ感知電極および信号経路は高インピーダンスを生成し、その結果、送信信号の減衰をもたらし、これは信号の伝達に不利であるので、大型タッチパネルの設計および製造プロセス開発において困難を極める問題である。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案の主な目的は、改良された透明静電容量式タッチセンサ構造を提供することである。それは、タッチ感知トレースに導電性の高いナノレベルの導線を設け、その結果、タッチ感知トレースの表面抵抗値が大幅に減少し、透明静電容量式タッチセンサは、光透過率を考慮したタッチ信号センサの感度及びタッチ信号の伝導効率を向上させることができる。
【０００４】
本考案の第２目的は、大型アプリケーションに適した透明な容量性タッチセンサ構造を提供することである。タッチ感知トレースは、表面抵抗値が低く、タッチセンサに対する感度が高く、タッチ信号の伝送効率が優れており、伝送信号の減衰を回避することができ、大面積のタッチパネルの設計および製造に役立つ。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本考案によって提供される透明静電容量式タッチセンサ構造は、透明第１感知層と、透明第２感知層と透明絶縁層とを含む。第１感知層と第２感知層との間に透明絶縁層が配置され、２つの感知層は透明絶縁層により、互いに絶縁されて分離される。第１感知層は、複数の第１感知トレースを有し、該第１感知トレースは複数の第１感知ユニットが第１方向トレースに沿って排列して構成されている。それぞれの第１感知トレースの端部には第１接続点が配置され、且つ該第１感知トレース上には第１導線が第１方向に沿って設置され、第１接続点及び複数第１感知ユニットに電気的に接続されている。第１導線はナノレベル細線であり、第２感知層は複数の第２感知トレースを有し、第２感知トレースは、第２方向に沿って一列に配置された複数の第２感知ユニットから構成されている。第２接続点は、それぞれの第２感知トレースの一端に配置され、第２導線は、第２方向に沿って第２感知トレースに配置され、第２接続点及び複数第２感知ユニットに電気的に接続されている。第２導線はナノレベル細線であり、複数の第１感知トレースと複数の第２感知トレースは、互いに交錯して配置されていることにより、複数の第１感知ユニットと複数の第２感知ユニットが相補的に相応して配置されて連続した格子状感知ユニットマトリックスを形成する。そして、複数の第１接続点及び複数の第２接続点がそれぞれ信号導線に接続される。第１感知層及び第２感知層によって捕捉された感知信号は、信号導線を介して次の信号処理回路に伝送されることができる。
【０００６】
第１及び第２感知層は透光性を有する導電性薄膜層であり、その材質は金属酸化物膜やグラフェン薄膜などの透明物質から選択される。金属酸化物膜の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム酸化亜鉛（ＡＺＯ）およびアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）から選択されるが、実施の範囲は上述の材料に限定されない。
【０００７】
第１および第２導線は高導電性の金属細線あり、その抵抗率が８×１０−８Ω・ｍ未満である。金、銀、銅、アルミニウム、モリブデンおよびニッケルまたは前述の材料からなる合金から選択されるが、実施の範囲は前述の材料に限定されない。金属細線は、２５μｍ未満、好ましくは５μｍ未満の幅を有する。
【０００８】
ここで、第１及び第２導線は、連続的に延びる直線、波型曲線、規則的な線又は不規則な線であってもよいが、その実現範囲は上述した線パターンに限定されない。
【０００９】
ここで、第１および第２導線は、間隔をあけた複数の線分で構成されている。
【００１０】
第１及び第２導線は、互いに平行に配置された複数の高導電性ナノレベルの金属細線からなる。
【００１１】
ここで、透明絶縁層の材料は、固体光学接着フィルム（ＯＣＡ）または液体光学樹脂（ＯＣＲ）から選択されるが、適用範囲は上記材料に限定されない。
【００１２】
これは、以下に本考案の他の特徴と技術的特徴をさらに明確にし、この分野の技術者に本考案の説明を習得すれば、本考案を実現することができる。
【考案の効果】
【００１３】
本考案の導線はナノレベルの細い線であり、導線を設定することにより、タッチ感知トレースの表面抵抗値を大幅に低減することができ、透過率を考慮して透明静電容量式タッチセンサを改善することができる。タッチ信号センサの感度とタッチ信号の伝達効率を向上させることにより、大面積のタッチパネルの設計及び製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態のタッチセンサの積層構造を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のタッチセンサの正面図である。
【図３】第１実施形態のタッチセンサの背面図である。
【図４】第１実施形態の第１感知層の平面図である。
【図５】第１実施形態の第２感知層の平面図である。
【図６】湾曲した導線が感知トレース上に接続されていることを示す、第２実施形態の第２感知層の平面図である。
【図７】複数の間隔をおいて配置された導線が感知トレースに接続されていることを示す、第３実施形態の第２感知層の平面図である。
【図８】互いに平行に配列された複数の導線が感知トレースに接続されていることを示す、第４実施形態の第２感知層の平面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
図１から図３までは、本考案の好ましい実施形態を示しているが、本考案はこれに限定されるものではない。
【００１６】
図１から図５までは、本考案の第１好ましい実施形態による透明静電容量式タッチパネル構造を示す。透明静電容量式タッチパネル構造は、ベース層１０と、第１感知層２０と、絶縁層３０と、第２感知層４０と、被覆層５０とを含む。
【００１７】
ベース層１０は、機械的強度に優れた高透過率のガラス薄板であり、ベース層１０の表面の周縁部には絶縁性ブラックマトリクス材料（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ；ＢＭ）からなるカラーフレーム１１が設けられている。カラーフレーム１１は、ベース層１０に、周辺部の枠状の遮蔽区域１１ａと、中央部の可視区域１１ｂとを規定するために用いられる。
【００１８】
この実施形態では、第１感知層２０はＸ軸方向感知層として設定され、図４に示すように、第１感知層２０は基板の可視区域１１ｂに配置され、複数列の第１感知トレース２１（即ち、Ｘ軸方向感知トレース）を含み、各第１感知トレース２１は、複数の菱形の第１感知ユニット２１ａから第１方向（すなわち、Ｘ軸方向）に沿って直列に排列して構成されている。第１感知トレース２１の各列の一端に第１接続点２１ｂが設けられている。第１感知トレース２１は、第１方向に沿って配置された第１導線２３を有し、前記第１接続点２１ｂ及び各第１感知ユニット２１ａと電気的に接続されている。
第１接続点２１ｂは、信号導線２４を介して信号出力接点２５に接続することができ、信号導線２４は、遮蔽区域１１ａ内のベース層１０の縁に沿って配置され、信号導線２４の前、後２つの端部は第１接続点２１ｂ及び信号出力接点にそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
この実施形態では、第２感知層４０は、Ｙ軸方向感知層として構成され、図５に示すように、第２感知層４０は、基板の可視区域１１ｂに配置され、複数列の第２感知トレース４１（すなわち、Ｙ軸方向感知トレース）を含み、各第２感知トレース４１は、複数の菱形の第２感知ユニット４１ａによって第２方向（すなわち、Ｙ軸方向）に沿って直列に排列して構成されている。第２感知トレース４１の各端部には、第２接続点４１ｂが設けられている。各第２感知トレース４１は、第２方向に沿って配置され、第２接続点４１ｂ及び各第２感知ユニット４１ａと電気的に接続されている第２導線４３をさらに含む。第２接続点４１ｂは、信号導線４４を介して信号出力接点４５に接続することができる。信号導線４４は、遮蔽区域１１ａ内のベース層１０の縁に沿って配置され、信号導線４４の前端および後端は、それぞれ第２接続点４１ｂおよび信号出力接点４５に電気的に接続されている。
【００２０】
信号出力接点２５、４５は、信号ケーブル（図示せず）に電気的に接続され、タッチ信号を信号処理回路（図示せず）に送信して動作させることができる。
【００２１】
第１感知層２０及び第２感知層４０は透明導電膜からなり、第１感知層２０及び第２感知層４０の材料はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような金属酸化物膜である。
また、上記第１及び第２導線８、４３は、銅線などの導電率が高く抵抗率が低い材料であり、その抵抗率が８×１０−８Ω・ｍ未満である。第１及び第２導線２３、４３の金属物質は第１及び第２感知層２０、４０の金属酸化物膜より低いインピーダンス値を有するので、従って、第１及び第２導線２３、４３を第１及び第２感知トレース２１、４１に電気的に接続することにより、タッチ信号の伝送を向上させる効果がある。各第１感知ユニット２１ａから第１接続点まで及び第２感知ユニット４１ａから第２接続点４１ｂまでの間のインピーダンス値を効果的に低減することができ、送信時のタッチ信号の減衰率を低減することができる。前記第１及び第２導線２３、４３の幅は５μｍ以下である。このナノサイズの金属細線は、不透明な材料であっても視覚的に認識されないので、透明タッチセンサ全体を損なうことなく可視区域１１に配置するのに適している。
【００２２】
第１感知層２０と第２感知層４０は、透明な絶縁層３０によって分離され、互いに絶縁され、そして、２つの感知層上の第１感知ユニット２１ａ及び第２感知ユニット４１ａは、相補的に配置されて、菱形グリッド状の感知ユニットマトリックスを形成する。透明絶縁層３０は、固体光学接着フィルム（ＯＣＡ）または液体光学樹脂（ＯＣＲ）であり、２つの感知層２０、４０を絶縁分離することができるように、両者を組み合わせて一体になることができる。
【００２３】
さらに、コーティング層５０は、透明導電膜感知層の外面に結合されて感知層上の配線を保護する。コーティング層５０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテル（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド、ポリイミド、アクリル、ビニルシリーズ樹脂またはトリビニルセルロース（ＴＡＣ）などの高光透過性絶縁フィルムであるが、これに限定されるものではない。
【００２４】
要約すると、本考案は、第１および第２導線２３、４３を第１および第２感知トレース２１、４１に接続することによって、タッチ信号伝送経路のインピーダンス値を減少させることが分かる。これにより、タッチ信号の伝送品質を向上させることができるだけでなく、大型のタッチパッドの設計を容易にすることができ、タッチ感知層の導電膜の厚さも減らすことができる。その結果、材料コストを節約することができ、タッチ感知層の透明性を向上させることができる。また、第１及び第２導線２３、４３は、通常の視覚的では認識されないナノメートルレベルの金属細線である。その分布率は全面積の０．３％未満であり、光を遮蔽する比率は極めて低く、タッチ感知層全体の面積の大部分は、光の透過率に優れた光透過性の中空区域である。したがって、このような金属細線を感知トレースに配置することは、感知トレースのインピーダンス値を著しく低下させるだけでなく、信号伝送率を向上させることができる。視認性への影響はほとんどなく、上記利点を有する。
【００２５】
本考案の第２実施形態は、図６に示すように、第２感知層４０の第２導線４３は、連続的に波状曲線である。図３に示す第１実施形態では、第１および第２導線２３、４３は、連続して延びる直線である。しかし、通常、透明タッチパネルは液晶画面の前面に使用されているため、この線状に配列された金属細線は、画面の表示品質に影響を与えるモアレ（Ｍｏｉｒｅ）を引き起こす可能性がある。従って、本考案を実際に適用する場合には、導線の直線型構成に加えて、光の干渉の問題を低減するために、連続的に波状の曲線、他の規則、または不規則に延びる線を使用することができる。
【００２６】
第２導線４３は、図７に示すように、複数の線分４３ａを間隔をあけて配置して構成することも可能である。設計上の要件により、導線に接続された感知トレースのインピーダンス値は、信号処理回路によって設定された要件を自由に調整することができる。また、上述した線分状の構成は、光学干渉の問題を低減し、視認性を向上させる効果も有する。
【００２７】
図８は、本考案の第４の実施形態を説明するものであり、複数の第２導線４３を互いに並列に配置して、高効率の信号伝送性能を確保することができる。
【００２８】
本考案は、添付の図面を参照して特定の実施形態に関連して完全に記載されているが、前述の実施形態は、さらなる説明の便宜のための単なる例示であることを理解されたい。本考案の実施形態はこの説明に限定されず、当業者は様々な変更および修正を理解するであろう。そのような変更および修正は、添付の実用新案請求項の範囲によって規定される本発明の範囲内に含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ベース層
１１  カラーフレーム
１１ａ  遮蔽区域
１１ｂ  可視区域
２０  第１感知層
２１  第１感知トレース
２１ａ  第１感知ユニット
２１ｂ  第１接続点
２３  第１導線
２４  信号導線
２５  信号出力接点
３０  絶縁層
４０  第２感知層
４１  第２感知トレース
４１ａ  第２感知ユニット
４１ｂ  第２接続点
４３  第２導線
４４  信号導線
４５  信号出力接点
５０  被覆層
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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