(57)【要約】  容量式タッチ感知装置は、タッチ感知視認領域内に配置された複数の電極を備えている。離間した導電性の第１の電極が、第１の方向に沿って延び、離間した導電性の第２の電極が、異なる第２の方向に沿って延びる。隣接する第１の電極の各対の間に、電気的に絶縁された複数の導電性の第１の多角形の島が配置され、隣接する第２の電極の各対の間に、電気的に絶縁された導電性の第２の多角形の島が配置される。平面図で見たときに、離間した複数の別個の開口領域を除いて、タッチ感知視認領域は、第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島のうちの少なくとも１つによって覆われ、各開口領域は、第１の多角形の島と第２の多角形の島との少なくとも１つの交点にある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量式タッチ感知装置であって、
タッチ感知視認領域と、
前記タッチ感知視認領域内に配置され、第１の方向に沿って延びる離間した導電性の複数の第１の電極と、
前記タッチ感知視認領域内に配置され、異なる第２の方向に沿って延びる離間した導電性の複数の第２の電極と、
隣接する第１の電極の各対の間に配置された、電気的に絶縁された複数の導電性の第１の多角形の島と、
隣接する第２の電極の各対の間に配置された、電気的に絶縁された複数の導電性の第２の多角形の島と、を備え、
平面図で見たときに、離間した別個の複数の開口領域を除いて、前記タッチ感知視認領域が、第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島のうちの少なくとも１つによって覆われており、各開口領域は、前記第１の多角形の島と前記第２の多角形の島との少なくとも１つの交点にある、
容量式タッチ感知装置。
【請求項２】
前記複数の導電性の第１電極及び前記複数の導電性の第２の電極は、電極マトリックスを画定し、各第１の電極は、前記電極マトリックスの重複領域において各第２の電極に容量結合されており、前記複数の開口領域のうちの前記開口領域の一部が、各重複領域の外周上に位置している、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項３】
前記離間した別個の複数の開口領域は、前記第１の方向及び前記第２の方向に沿って繰り返しパターンを形成している、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項４】
前記離間した別個の複数の開口領域のうちの一部の開口領域の各々は、少なくとも３つの隣接する第１の島及び３つの隣接する第２の島によって画定されている、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項５】
各第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島が、金属メッシュを備えている、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項６】
各第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島が、導電性のナノワイヤの相互接続ネットワークを備えている、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項７】
各第１の多角形の島は、全ての他の第１の多角形の島、全ての第２の多角形の島、全ての第１の電極及び全ての第２の電極から電気的に絶縁されており、各第２の多角形の島は、全ての他の第２の多角形の島、全ての第１の多角形の島、全ての第１の電極及び全ての第２の電極から電気的に絶縁されている、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項８】
少なくとも１つの第１の多角形の島及び少なくとも１つの第２の多角形の島は、実質的に正方形であり、少なくとも１つの第１の多角形の島及び少なくとも１つの第２の多角形の島は、実質的に台形である、請求項１に記載の容量式タッチ感知装置。
【請求項９】
容量式タッチ感知装置であって、
離間した複数の導電性の上部電極を含む上部電極層と、
離間した複数の導電性の下部電極を含む下部電極層と、を備え、
各上部電極及び下部電極は、交互に配置されたダイヤモンド形状のセンシング部分と矩形の接続部分を含み、前記上部電極と前記下部電極とは、前記上部電極及び前記下部電極の前記接続部分が交差する矩形のノードを有する電極マトリックスを画定し、平面図で見たときに、導電性の部分を内部に含んでいない領域が各矩形のノードの各頂点に存在し、前記領域の面積は、約０．００１ｍｍ２〜約０．０１ｍｍ２の範囲内である、
容量式タッチ感知装置。
【請求項１０】
前記上部電極及び前記下部電極は、同じ基材の反対側を向いた主面上に形成されている、請求項９に記載の容量式タッチ感知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、タッチ感知デバイス、並びにそのようなデバイスに関連するプロセス及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ感知デバイスは、機械的なボタン、キーパッド、キーボード、及びポインティングデバイスの必要性を減らす又はなくすことにより、ユーザに電子システム及びディスプレイとの利便性の高いインターフェースを提供する。例えば、ユーザは、アイコンによって特定される場所でディスプレイ上のタッチスクリーンをタッチするだけで、一連の複雑な命令を実行することができる。
【０００３】
容量式タッチセンシングデバイスは、いくつかの用途で良好に機能することが見出されている。多くのタッチ感知デバイスでは、センサ内の導電体がユーザの指などの導電性のタッチ手段に容量結合されると、入力が感知される。一般に、２つの導電性の部材が実際に接触することなく互いに近接すると、それらの間に静電容量が形成される。容量式タッチ感知デバイスの場合には、指などの物体がタッチ感知面に近づくと、物体と、この物体にごく近接している感知点との間にわずかな静電容量が形成される。感知点の各々における静電容量の変化を検出し、感知点の位置に注目することによって、感知回路は、複数の物体を認識し、物体がタッチ面を横断する際にこの物体の特徴を判定することができる。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実施形態は、タッチ感知視認領域を備える容量式タッチ感知装置に関する。タッチ感知視認領域内に複数の電極が配置されている。離間した複数の導電性の第１の電極は、タッチ感知視認領域内に配置され、第１の方向に沿って延びる。離間した複数の導電性の第２の電極は、タッチ感知視認領域内に配置され、異なる第２の方向に沿って延びる。隣接する第１の電極の各対の間に、電気的に絶縁された複数の導電性の第１の多角形の島が配置されている。隣接する第２の電極の各対の間に、電気的に絶縁された複数の導電性の第２の多角形の島が配置されている。平面図で見たときに、離間した複数の別個の開口領域を除いて、タッチ感知視認領域は、第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島のうちの少なくとも１つによって覆われ、各開口領域は、第１の多角形の島と第２の多角形の島との少なくとも１つの交点にある。
【０００５】
いくつかの実施形態は、容量式タッチ感知装置を対象とする。タッチ感知装置の上部電極層は、離間した複数の導電性の上部電極を含む。タッチ感知装置の下部電極層は、離間した複数の導電性の下部電極を含む。各上部電極及び下部電極は、交互に配置されたダイヤモンド形状のセンシング部分と矩形の接続部分とを含む。上部電極と下部電極とは、上部電極と下部電極との接続部分が交差する矩形のノードを有する電極マトリックスを画定する。平面図で見たときに、導電性の部分を内部に含んでいない領域が各矩形のノードの各頂点に存在し、この領域の面積は、約０．００１ｍｍ２〜約０．０１ｍｍ２の範囲である。
【０００６】
本出願の上記及び他の態様は、以下の「発明を実施するための形態」から明らかになるであろう。しかしながら、上記概要は、いかなる場合も請求の主題の限定として解釈されるべきではなく、そのような主題は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】いくつかの実施形態に係る、容量式タッチ感知装置の平面図を示す。
【図２】いくつかの実施形態に係る、タッチ感知装置の下部電極層の平面図を示す。
【図３】いくつかの実施形態に係る、タッチ感知装置の上部電極層の平面図を示す。
【図４】いくつかの実施形態に係る、積層された下部電極層と上部電極層とを示す。
【図５】いくつかの実施形態に係る、積層された下部電極層と上部電極層とを示す。
【図６】いくつかの実施形態に係る、下部電極層の第１の多角形の島の平面図を示す。
【図７】いくつかの実施形態に係る、上部電極層の第２の多角形の島の平面図を示す。
【図８】積層された図６の下部電極層と図７の上部電極層との平面図を示す。
【図９】いくつかの実施形態に係る、電極及び／又は多角形の島を形成するために使用される金属メッシュを示す。
【図１０】いくつかの実施形態に係る、電極及び／又は多角形の島を形成するために使用される導電性のナノワイヤの相互接続ネットワークを示す。
【図１１】いくつかの実施形態に係る、容量式タッチ感知装置を示す断面図である。  これらの図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図面で使用されている同様の番号は同様の構成要素を示す。しかし、特定の図中のある構成要素を示す数字の使用は、同じ数字を付した別の図中の構成要素を限定することを意図するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
容量式タッチセンサは、典型的には、透明な導電材料を使用してタッチセンサ電極を形成する。タッチセンサ電極に使用される導電材料の光学特性によっては、電極パターン、例えば、電極の行及び列が、完成したタッチセンサにおいて視認可能であることがある。本明細書に開示される実施形態は、電極パターンの視認性を低減するアプローチを包含する。
【０００９】
図１は、タッチ感知視認領域１１０を有する容量式タッチ感知装置１００の平面図を示す。いくつかの実施態様では、ディスプレイ（図１には示されていない）を、このディスプレイがタッチ感知視認領域１１０を通して視認可能となるように配置してもよい。
【００１０】
タッチ感知装置１００は、タッチ感知視認領域１１０内に配置され、第１の方向ｘに沿って延びる離間した複数の導電性の第１の電極２００を含む。離間した複数の導電性の第２の電極３００は、タッチ感知視認領域１１０内に配置され、第１の方向ｘとは異なる第２の方向ｙに沿って延びている。
【００１１】
図２は、第１の電極２００を含む下部電極層２９０の平面図を示す。図３は、第２の電極３００を含む上部電極層３９０の平面図を示す。いくつかの実施形態では、各第１の電極２００は、交互に配置された複数の幅広のセンシング部分２１０と狭い接続部分２２０とを備えている。各第２の電極３００は、交互に配置された複数の幅広のセンシング部分３１０と狭い接続部分３２０とを備えている。図２及び図３に示すように、各幅広のセンシング部分２１０、３１０は、ダイヤモンド形状であってもよく、各狭い接続部分２２０、３２０は、矩形であってもよい。
【００１２】
図２に示されるように、隣接する第１の電極２００の各対の間に、電気的に絶縁された複数の導電性の第１の多角形の島４００が配置されている。各第１の多角形の島４００は、全ての他の第１の多角形の島から電気的に絶縁されている。図３に示すように、隣接する第２の電極３００の各対の間に、電気的に絶縁された複数の導電性の第２の多角形の島５００が配置されている。各第２の多角形の島５００は、全ての他の第２の多角形の島から電気的に絶縁されている。導電材料を除去して電気的に絶縁された島を作製することによって、多角形の島４００、５００を形成することができる。多角形の島４００、５００は、タッチセンサの光学ヘイズを低減する。
【００１３】
いくつかの実施形態によれば、各第１の多角形の島４００は、全ての他の第１の多角形の島、全ての第２の多角形の島５００、全ての第１の電極２００、及び全ての第２の電極３００から電気的に絶縁されている。各第２の多角形の島５００は、全ての他の第２の多角形の島、全ての第１の多角形の島４００、全ての第１の電極２００、及び全ての第２の電極３００から電気的に絶縁されている。いくつかの構成では、少なくとも１つの第１の多角形の島４５０及び少なくとも１つの第２の多角形の島５５０は、実質的に正方形であり、少なくとも１つの第１の多角形の島４６０及び少なくとも１つの第２の多角形の島５６０は、実質的に台形である。
【００１４】
図４を見ると最もよく分かるように、平面図で見たときに、離間した複数の別個の開口領域６００を除いて、タッチ感知視認領域１１０は、第１の電極２００、第２の電極３００、第１の多角形の島４００、及び第２の多角形の島５００のうちの少なくとも１つによって覆われている。各開口領域６００は、第１の多角形の島４００及び第２の多角形の島５００のうちの少なくとも１つの頂点４１０、５１０に配置される。離間した別個の複数の開口領域６００は、第１の方向ｘ及び第２の方向ｙに沿って繰り返しパターンを形成する。
【００１５】
複数の導電性の第１の電極２００と第２の電極３００とは、図１に示されるような電極マトリックス７００を画定する。図４及び図５に示されるように、各第１の電極２００は、電極マトリックスの重複領域７１０において各第２の電極３００に容量結合されている。図４及び図５に示されるように、いくつかの実施形態では、重複領域７１０は実質的に矩形とすることができる。複数の開口領域６００における開口領域６１０の一部が、各重複領域７１０の外周７１５上に位置してもよい。いくつかの実施形態では、複数の開口領域６００における開口領域６１０が、重複領域７１０の各頂点７２０に配置されてもよい。
【００１６】
図６及び図７はそれぞれ、下部電極層２９０の第１の多角形の島４００と、上部電極層３９０の第２の多角形の島５００とをより詳細に示している。図８は、開口領域６００を含む、積層された下部電極層２９０と上部電極層３９０との平面図を示している。いくつかの実施形態によれば、図８に示すように、離間した別個の複数の開口領域における各開口領域６２０は、少なくとも２つの隣接する第１の島４２０（図４を参照）と２つの隣接する第２の島５２０（図７を参照）によって画定される。いくつかの実施形態では、離間した別個の複数の開口領域における各開口領域６２０又は少なくとも一部の開口領域６２０は、少なくとも３つの隣接する第１の島４２０及び３つの隣接する第２の島５２０によって画定される。いくつかの実施形態では、離間した別個の複数の開口領域における各開口領域６２０又は少なくとも一部の開口領域６２０は、４つの隣接する第１の島４２０及び４つの隣接する第２の島５２０によって画定される。
【００１７】
いくつかの実施形態では、電極２００、３００のうちの一部若しくは全て、及び／又は多角形の島４００、５００のうちの一部若しくは全ては、金属メッシュ又はワイヤの相互接続ネットワークを備えていてもよい。例えば、第１の電極２００、第２の電極３００、第１の多角形の島４００、及び／又は第２の多角形の島５００のうちの１つ以上が、金属メッシュを備えていてもよい。図９は、いくつかの実施形態に係る、第１の多角形の島４３０を形成するために使用される金属メッシュ４３５を示している。
【００１８】
いくつかの実施形態では、第１の電極２００、第２の電極３００、第１の多角形の島４００、及び／又は第２の多角形の島５００のうちの一部又は全ては、導電性のナノワイヤの相互接続ネットワークを備えている。図１０は、いくつかの実施形態に係る、第１の多角形の島４４０を形成するために使用される導電性のナノワイヤ４４５の相互接続ネットワークを示している。
【００１９】
図１１は、いくつかの実施形態に係る、容量式タッチ感知装置１１００を示す断面図である。容量式タッチ感知装置は、上部電極層３９０及び下部電極層２９０を含む。いくつかの実施形態によれば、上部電極３９０及び下部電極２９０は、同じ基材８００の反対側を向いた主面８１０、８２０上に形成されている。
【００２０】
上部電極層は、例えば、図３に示すように、離間した複数の導電性の上部電極３００を備えている。下部電極層２９０は、例えば、図２に示すように、離間した複数の導電性の下部電極２００を備えている。いくつかの構成では、上部電極３００及び下部電極２００の一方又は両方は、図２及び図３を見ると最もよく分かるように、交互に配置されたダイヤモンド形状のセンシング部分３１０、２１０と矩形の接続部分３２０、２２０とを含む。上部電極３００と下部電極２００とは、矩形のノード７１０（図５を参照）を有する、図１の平面図に示したような電極マトリックス７００を画定する。上部電極３００と下部電極２００との接続部分は互いに交差しており、したがって、平面図から見たときに、導電性の部分を内部に含んでいない領域６１０が各矩形のノード７１０の各頂点７２０に存在する。当該領域の面積は、約０．００１ｍｍ２〜約０．０１ｍｍ２、又は約０．００２ｍｍ２〜約０．００９ｍｍ２、又は約０．００３ｍｍ２〜約０．００８ｍｍ２、又は約０．００４ｍｍ２〜約０．００８ｍｍ２の範囲となり得る。
【００２１】
本明細書に開示された実施形態は、下記を含む。
【００２２】
実施形態１．容量式タッチ感知装置であって、
タッチ感知視認領域と、
タッチ感知視認領域内に配置され、第１の方向に沿って延びる離間した導電性の複数の第１の電極と、
タッチ感知視認領域内に配置され、異なる第２の方向に沿って延びる離間した導電性の複数の第２の電極と、
隣接する第１の電極の各対の間に配置された、電気的に絶縁された複数の導電性の第１の多角形の島と、
隣接する第２の電極の各対の間に配置された、電気的に絶縁された複数の導電性の第２の多角形の島と、を備え、平面図から見たときに、離間した別個の複数の開口領域を除いて、前記タッチ感知視認領域が、前記第１の電極、前記第２の電極、前記第１の島、及び前記第２の島のうちの少なくとも１つによって覆われ、各開口領域が、前記第１の多角形の島と前記第２の多角形の島との少なくとも１つの交点にある、
容量式タッチ感知装置。
【００２３】
実施形態２．前記複数の導電性の第１電極と前記複数の導電性の第２の電極とが、電極マトリックスを画定し、各第１の電極が、前記電極マトリックスの重複領域において各第２の電極に容量結合され、前記複数の開口領域のうちの前記開口領域の一部が、各重複領域の外周上に位置している、実施形態１に記載の容量式タッチ感知装置。
【００２４】
実施形態３．各重複領域が矩形であり、前記複数の開口領域における開口領域が、前記矩形の重複領域の各頂点に配置される、実施形態２に記載の容量式タッチ感知装置。
【００２５】
実施形態４．前記離間した別個の複数の開口領域が、前記第１の方向及び前記第２の方向に沿って繰り返しパターンを形成する、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００２６】
実施形態５．前記離間した別個の複数の開口領域のうちの各開口領域が少なくとも、２つの隣接する第１の島及び２つの隣接する第２の島によって画定される、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００２７】
実施形態６．前記離間した別個の複数の開口領域のうちの一部の開口領域の各々が少なくとも、３つの隣接する第１の島及び３つの隣接する第２の島によって画定される、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００２８】
実施形態７．前記離間した別個の複数の開口領域のうちの一部の開口領域の各々が、４つの隣接する第１の島及び４つの隣接する第２の島によって画定される、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００２９】
実施形態８．各第１の電極及び第２の電極が、交互に配置された複数の幅広のセンシング部分と狭い接続部分とを含む、実施形態１〜７のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００３０】
実施形態９．各幅広のセンシング部分がダイヤモンド形状であり、各狭い接続部分が矩形形状である、実施形態８に記載の容量式タッチ感知装置。
【００３１】
実施形態１０．各第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島が、金属メッシュを備えている、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００３２】
実施形態１１．各第１の電極、第２の電極、第１の島、及び第２の島が、導電性のナノワイヤの相互接続ネットワークを備えている、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００３３】
実施形態１２．各第１の多角形の島が、全ての他の第１の多角形アイランド、全ての第２の多角形の島、全ての第１の電極及び全ての第２の電極から電気的に絶縁されている、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００３４】
実施形態１３．各第２の多角形の島が、全ての他の第２の多角形の島、全ての第１の多角形の島、全ての第１の電極及び全ての第２の電極から電気的に絶縁されている、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００３５】
実施形態１４．少なくとも１つの第１の多角形の島及び少なくとも１つの第２の多角形の島が、実質的に正方形であり、少なくとも１つの第１の多角形の島及び少なくとも１つの第２の多角形の島が、実質的に台形である、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の容量式タッチ感知装置。
【００３６】
実施形態１５．容量式タッチ感知装置であって、
離間した複数の導電性の上部電極を含む上部電極層と、
離間した複数の導電性の下部電極を含む下部電極層と、を備え、各上部電極及び下部電極が、交互に配置されたダイヤモンド形状のセンシング部分と矩形の接続部分を含み、前記上部電極と前記下部電極とが、前記上部電極と前記下部電極との前記接続部分がそこで交差する矩形のノードを有する電極マトリックスを画定し、平面図で見たときに、導電性の部分を内部に含んでいない領域が各矩形のノードの各頂点に存在し、前記領域の面積は、約０．００１ｍｍ２〜約０．０１ｍｍ２の範囲である、
容量式タッチ感知装置。
【００３７】
実施形態１６．前記領域の面積が、約０．００２ｍｍ２〜約０．００９ｍｍ２の範囲である、実施形態１５に記載の容量式タッチ感知装置。
【００３８】
実施形態１７．前記領域の面積が、約０．００３ｍｍ２〜約０．００８ｍｍ２の範囲である、実施形態１５に記載の容量式タッチ感知装置。
【００３９】
実施形態１８．前記領域の面積が、約０．００４ｍｍ２〜約０．００８ｍｍ２の範囲である、実施形態１５に記載の容量式タッチ感知装置。
【００４０】
実施形態１９．前記上部電極及び前記下部電極は、同じ基材の反対側を向いた主面上に形成されている、実施形態１５に記載の容量式タッチ感知装置。
【００４１】
別途断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で用いる加工寸法（feature size）、量、及び物理的特性を表す全ての数は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されていると理解するものとする。したがって、特に反対の指示のない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。端点による数値範囲の使用は、その範囲内の全ての数（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）、及びその範囲内の任意の範囲を含む。
【００４２】
本発明の様々な修正及び変更が、当業者には明らかとなるものであり、本開示の本範囲は、本明細書に記載されている例示的実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。例えば、１つの開示実施形態の特徴は、別途指示のない限り、他の開示実施形態全てにも適用され得ることを、読者は前提とすべきである。
【図１】
2020502716.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2020502716.tif 000014
2020502716.tif 000015
2020502716.tif 000016