JP6545083B2 - タッチスクリーン、タッチパネル、表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、タッチスクリーン、当該タッチスクリーンを備えるタッチパネル、当該タッチパネルを備える表示装置および電子機器に関する。

タッチパネルは、指などの指示体によるタッチを検出して、タッチパネルにおけるタッチされた位置の位置座標を特定する装置であり、優れたユーザーインターフェース手段の１つとして注目されている。現在、抵抗膜方式、静電容量方式などの種々の方式のタッチパネルが製品化されている。一般的に、タッチパネルは、タッチセンサ（タッチを検出するセンサ）が内蔵されたタッチスクリーンと、当該タッチスクリーンから入力された信号に基づいてタッチされた位置の位置座標を特定する検出装置とを備えている。

静電容量方式のタッチパネルの１つとして、投影型静電容量（Projected Capacitive）方式のタッチパネルがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のような投影型静電容量方式のタッチパネルは、タッチセンサが内蔵されたタッチスクリーンの前面側を厚さ数ｍｍ程度のガラス板などの保護板で覆った場合であってもタッチを検出することが可能である。投影型静電容量方式のタッチパネルは、保護板をタッチスクリーンの前面側に配置することができるため堅牢性に優れる。また、使用者が手袋を装着した状態でタッチした場合であっても、タッチを検出することが可能である。さらに、可動部を有さず、当該可動部の可動に起因する不具合等が生じないため長寿命である。

投影型静電容量方式のタッチパネルは、例えば、静電容量を検出するための検出用配線として、薄い誘電膜上に形成された第１シリーズの導体エレメントと、第１シリーズの導体エレメント上に絶縁膜を隔てて形成された第２シリーズの導体エレメントとを備えている。各導体エレメントは、互いに電気的に接触することなく複数の交点を形成している。

特許文献２のような構成において、指などの指示体と、検出用配線である第１シリーズの導体エレメントと第２シリーズの導体エレメントとの間において形成される静電容量を検出回路で検出することによって、指示体がタッチした位置の位置座標が特定される。このような位置座標の検出方法は、一般的に自己容量検出方式と呼ばれる。

また、例えば、行方向に延在するように設けられ、第１電極を構成する複数の行配線と、列方向に延在するように設けられ、第２電極を構成する複数の列配線との間における電界変化、すなわち相互容量の変化を検出することによって、タッチされた位置の位置座標を特定する検出方式がある（例えば、特許文献３参照）。当該検出方式は、一般的に相互容量検出方式と呼ばれる。

上述した自己容量方式および相互容量方式の何れの場合も、行配線と列配線とによって格子状に区画された平面領域（検出セル）に対して指などの指示体でタッチされると、タッチされた検出セル（センサブロック）における検出値と、当該センサブロック近傍の検出セルにおける検出値とのバランスに基づいて、タッチされた位置の位置座標を特定する方法が一般的に採用されている。

一般的に、センサキャパシタは、行方向配線および列方向配線によって形成されるが、理想的には、物理量が作用しない状態での一対のセンサキャパシタの静電容量は、何れのセンサキャパシタにおいても等しくなるように製造されることが望ましい。しかしながら、タッチパネルを液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示モジュールと組み合わせて使用する場合において、タッチスクリーンの外側の引き出し配線と、ＬＣＤなどの表示モジュールとの間に寄生容量が余分に形成されるため、タッチスクリーンに物理量が作用していない状況でも、センサキャパシタの静電容量にオフセットが生じる。

すなわち、タッチパネルをフロントフレームを有するＬＣＤに装着すると、検出エリアの外周を取り囲む複数の引き出し配線のうち、最も外側の引き出し配線（最外側引き出し配線）とフロントフレームとの間の容量結合が、その他の引き出し配線とフロントフレームとの容量結合よりも大きくなるためセンサキャパシタの静電容量にオフセットが生じる。この結果、各引き出し配線に共通に接続されているコントローラ（各検出用配線のタッチ容量の検出等を行う回路）のダイナミックレンジが全体的に少なくなることより、他の引き出し配線より容量が大きな最外側引き出し配線に繋がる検出用配線の検出感度が低下し、または検出不可能となる可能性があった。

また、上記のような静電容量のオフセットと、物理量の作用に伴って生じる静電容量の差は、投影型静電容量方式のタッチスクリーンの出力電圧において区別することは困難であり、物理量の検出誤差を生じる原因となってしまう。

特開２０１２−１０３７６１号公報 特表平９−５１１０８６号公報 特開２００３−５２６８３１号公報

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、検出セルの静電容量のオフセットを低減し、検出感度の偏りを抑えることが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係るタッチスクリーンは、列方向に延在する列方向配線と、前記列方向とは直交する行方向に延在する行方向配線とを備え、前記列方向配線と前記行方向配線とが立体的に交差する領域を検出セルとするタッチスクリーンであって、前記列方向配線および前記行方向配線に接続された複数の引き出し配線のそれぞれの実装端子が配置された実装領域に設けられた、前記複数の引き出し配線に静電容量を付加するための付加容量と、前記付加容量の一方の電極の電位を固定する少なくとも１つの電位固定端子と、を備えている。

本発明によれば、検出セルの静電容量のオフセットを低減し、検出感度の偏りを抑えることができる。

タッチスクリーンの層構造を説明する斜視図である。 タッチスクリーンの構成を示す平面図である。 タッチスクリーンをフロントフレームを有するＬＣＤに装着した状態を示す断面図である。 額縁領域に静電容量調整を行う領域を設けた構成を示す平面図である。 額縁領域に静電容量調整を行う領域を設けた構成を示す断面図である。 実施の形態１のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態１のタッチスクリーンの実装領域の断面図である。 実施の形態１の変形例１のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態１の変形例２のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態１の変形例３のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態２のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態２のタッチスクリーンの実装領域の断面図である。 実施の形態２の変形例１のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態２の変形例２のタッチスクリーンの実装領域の平面図である。 実施の形態２の変形例２のタッチスクリーンの実装領域の断面図である。 タッチスクリーンの行方向配線の自己容量を示す図である。 タッチスクリーンの列方向配線の自己容量を示す図である。 タッチパネルの構成を模式的に示す平面図である。

＜タッチスクリーンの層構造＞
まず、図１および図２を用いて、本発明に係るタッチスクリーンの層構造について説明する。なお、以下においては、投影型静電容量方式のタッチスクリーンを例に採って説明する。

図１は、本発明に係るタッチスクリーン１の層構造を示す斜視図であり、タッチスクリーン１の一部を切り出した状態として示している。図１に示すタッチスクリーン１の最下面層として、透明なガラス材料または透明な樹脂で構成された透明基板１０が設けられている。透明基板１０上には、下部電極２０が設けられており、下部電極２０を被覆するように層間絶縁膜１１が設けられている。層間絶縁膜１１は、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜などの透明な（透光性を有する）絶縁膜で構成されている。

層間絶縁膜１１上には、下部電極２０に直交する方向に延在する上部電極３０が設けられており、上部電極３０を被覆するように保護膜１２が設けられている。保護膜１２は、層間絶縁膜１１と同様に、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜などの透明な絶縁膜で構成されている。

保護膜１２上には、タッチスクリーン１を装着する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用の偏光板１３が設けられている（貼り付けられている）。また、偏光板１３上には、タッチスクリーン１を保護するために、透明なガラス材料または透明な樹脂で構成される透明基板１４が、設けられている（貼り付けられている）。

下部電極２０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明配線材料、あるいはアルミニウムや銅などの金属配線材料で構成される複数本の行方向配線２１を有している。また、上部電極３０は、行方向配線２１と同様、ＩＴＯなどの透明配線材料、あるいはアルミニウムや銅などの金属配線材料で構成される複数本の列方向配線３１を有している。

なお、列方向配線３１および行方向配線２１を、アルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造とすることで、配線抵抗を小さくでき、かつ検出可能エリアにおける光の反射率を低減させることができる。ここで、検出可能エリアとは、タッチスクリーン１における、指などの指示体でタッチされたことを検出することが可能なエリアのことを指す。

また、図１においては、列方向配線３１を行方向配線２１の上層に配置した構成を示したが、これらの位置関係を逆にして、行方向配線２１を列方向配線３１の上層に配置しても良い。

また、列方向配線３１および行方向配線２１の材料をアルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造として説明したが、これに限定されるものではない。例えば列方向配線３１の材料をアルミニウム系合金層とその窒化層の多層構造とし、行方向配線２１をＩＴＯなどの透明配線材料としても良い。

また、列方向配線３１および行方向配線２１を同一の層に配置し、列方向配線３１と行方向配線２１とが平面視で重なる（立体的に交差する）部分にのみ層間絶縁膜１１を設けて電気的に分離するようにしても良い。

使用者は、タッチスクリーン１の表面となる透明基板１４に対して、指などの指示体でタッチして操作を行う。透明基板１４に指示体が触れる（タッチする）と、列方向配線３１と行方向配線２１との間に容量結合（タッチ容量）が発生する。相互容量方式の場合、このタッチ容量が発生することで、上層電極と下層電極の間に生じる相互容量の変化を検出して、検出可能エリア内のどの位置においてタッチされたかを特定することとなる。

図２は、タッチスクリーン１の構成の一例を示す平面図である。タッチスクリーン１における検出可能エリアは、行方向（紙面横方向）に延在する複数の行方向配線２１と、行方向配線２１の手前側で列方向（紙面縦方向）に延在する複数の列方向配線３１とで構成されるマトリックス領域である。

各行方向配線２１は、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６を介して、外部の配線と電気的に接続するための端子８に接続されている。各列方向配線３１は、引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８を介して、端子８に接続されている。なお、図２において行方向配線２１と列方向配線３１が平面視で重なる（立体的に公差する）領域の１つ１つが検出セルに相当する。

引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８は、検出可能エリアの外周側に詰めて配置されている。そして、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６では、最も長さが短い引き出し配線ＥＲ６が最も内側になるように配置され、最も長さが長い引き出し配線ＥＲ１（最外側引き出し配線）が最も外側になるように配置され、他の引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ５は、引き出し配線ＥＲ６とＥＲ１との間に配置されている。また、引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８は、端子８に最も近い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ４を基準として、端子８に最も遠い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ１まで、行方向に延在する引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ４が検出可能エリアの外周側に詰めて配置され、端子８に最も近い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ５を基準として、端子８に最も遠い列方向配線３１に接続される引き出し配線ＥＣ８まで、行方向に延在する引き出し配線ＥＣ４〜ＥＣ８が検出可能エリアの外周側に詰めて配置されている。

このように、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および引き出し配線ＥＣ１〜ＥＣ８を検出可能エリアの外周側に詰めて配置することによって、タッチスクリーン１を装着する表示装置と、最外縁の引き出し配線ＥＲ１および引き出し配線ＥＣ１を除く引き出し配線Ｅ（引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６、引き出し配線ＥＣ２〜ＥＣ８）との間に生じるフリンジ容量を抑制することができる。

また、列方向配線３１の引き出し配線ＥＣ８と、行方向配線２１の引き出し配線ＥＲ６が並走する部分においては、引き出し配線間に、グランド等の基準電位が与えられたシールド配線４０が設けられている。

このようにシールド配線４０を設けることによって、引き出し配線ＥＣ８と引き出し配線ＥＲ６の間のクロス容量を大幅に低減できるため、この部分に指などの指示体のタッチがあった場合でも誤検出を防止することができる。

さらに、最外側の引き出し配線ＥＲ１およびＥＣ１と検出可能エリアの外側には、グランド電位が入力される最外シールド配線４１が配置されている。

このように最外シールド配線４１を設けることによって、外部からの電磁ノイズの侵入を吸収することができ、電磁ノイズによる検出性能の低下を防止することができる。

なお、図１および図２においては簡略化のため図示していないが、行方向配線２１および列方向配線３１は、複数の導線によって構成されている。

このような構成を有するタッチスクリーン１をフロントフレームを有するＬＣＤに装着した状態を図２におけるＡ−Ａ線での矢視方向断面図として図３に示す。なお、図３においてはタッチスクリーン１の構成としては、便宜的に透明基板１０と層間絶縁膜１１のみを示している。

図３に示すように、ＬＣＤの液晶パネルＬＰの前面側はフロントフレームＦＦで覆われている。フロントフレームＦＦは、開口部ＯＰが液晶パネルＬＰの表示領域に対応するように液晶パネルＬＰを収容しているが、開口部ＯＰの周囲は導電性を有しかつ接地されるフロントフレームＦＦで覆われている。フロントフレームＦＦとタッチスクリーン１とは接着層ＡＨによって互いに接着されており、タッチスクリーン１の引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ４とフロントフレームＦＦとの間には、それぞれ容量結合が形成され、寄生容量ＰＣとなる。

特に、図３に示すように最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１とフロントフレームＦＦとの間の寄生容量ＰＣが、その他の引き出し配線とフロントフレームＦＦとの間の寄生容量ＰＣよりも大きくなる。

これを回避するために、表示領域の周囲の額縁領域に静電容量調整を行う領域を設けた構成が考案されている。図４は、額縁領域に静電容量調整を行う領域を設けた構成を示す平面図である。

図４においてはフロントフレームＦＦ上にタッチスクリーン１を装着した状態を部分的に示しており、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ３と、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ３のそれぞれに接続される行方向配線２１および複数の列方向配線３１を示している。行方向配線２１は、複数の配線２１１によって構成され、列方向配線３１は、複数の配線３１１によって構成されている。なお、行方向配線２１および列方向配線３１は、このような形状に限定されるものではなく、例えば、メッシュ状の配線によって構成される場合もある。

また図５は、図４におけるＣ−Ｃ線での矢視方向断面の構成を示す図であり、フロントフレームＦＦとタッチスクリーン１とは接着層ＡＨによって互いに接着されており、保護膜１２上にも接着層ＡＨが設けられており、図示されない偏光板１３が接着される構成となっている。

最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１とフロントフレームＦＦとの間の寄生容量に、他の引き出し配線とフロントフレームＦＦとの間の寄生容量を一致させるように容量調整するため、図４に示すように、引き出し配線ＥＲ２およびＥＲ３には、それぞれの一部に平行するように付加容量配線４２が設けられている。付加容量配線４２は、引き出し配線ＥＲ２およびＥＲ３のそれぞれを挟むように設けられた平行線部分と、それらの平行線部分を共通に接続する共通線部分とを有し、共通線部分には共通電位が与えられ構成となっている。このような付加容量配線４２を引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれに設けることで、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれとフロントフレームＦＦとの間の寄生容量を増やして、引き出し配線ＥＲ１とフロントフレームＦＦとの間の寄生容量の偏差を軽減する。これにより、センサキャパシタの静電容量のオフセットを解消するものである。

しかし、静電容量調整のために付加容量配線４２を設けることで、額縁領域に容量調整領域ＡＲが必要となり、また、各引き出し配線の長さも長くなるので配線抵抗が大きくなる。

＜実施の形態１＞
図２、図６および図７を用いて、実施の形態１のタッチスクリーン１の構成について説明する。なお、図２においては、紙面横方向を行方向とし、紙面縦方向を列方向とする。また、図２では、行方向配線２１および列方向配線３１の構造を模式的に示しており、配線の太さや配線の配置間隔は実際とは異なる。

図６は、図２において、領域Ｂとして破線で囲んで示される引き出し配線とタッチパネルを動作させる集積回路（ＩＣ）が搭載された回路基板とを接続する実装領域を拡大した平面図であり、各引き出し配線の一部と実装端子とを示している。なお、実装端子とは、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などを実装するための端子である。

図６においては、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および最外シールド配線４１と、引き出し配線ＥＣ６〜ＥＣ８とを示しており、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および最外シールド配線４１のそれぞれの端部は実装端子Ｇ１００に接続され、引き出し配線ＥＣ６〜ＥＲ８のそれぞれの端部は実装端子Ｇ２００に接続されている。そして、引き出し配線ＥＲ６〜ＥＲ２のそれぞれに接続される実装端子Ｇ１００に間隔を開けて平行するように電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５が配設されている。また、図７には、図６におけるＤ−Ｄ線での矢視方向断面の構成を示している。

図６および図７に示されるように、電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５と各実装端子Ｇ１００との間には、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれに静電容量を付加するための付加容量５０が設けられている。付加容量５０では、実装端子に接続された櫛歯型の実装端子側電極５０２（第１の電極）と、電位固定端子に接続された櫛歯型の電位固定電極５０１（第２の電極）とが、互いの櫛歯が相手の櫛歯の間に入り込むように組み合わされており、互いの櫛歯部分の間に静電容量が形成されることとなる。なお、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１および最外シールド配線４１については、付加容量５０および電位固定端子を設けていない。

ここで、電位固定電極５０１および実装端子側電極５０２の櫛歯部分の長さと電極間隔を調整することで静電容量を調整することができ、静電容量の微妙な調整が可能となる。

なお、付加容量５０は上述した櫛歯型の電極形状に限定されるものではなく、直線状の電極、鈎型の電極など静電容量を形成できる形状であれば良い。

また、付加容量５０に設定する容量値は、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１の静電容量と、それ以外の引き出し配線の静電容量との差に相当する値に設定され、例えば、引き出し配線ＥＲ１の静電容量と、その隣の引き出し配線ＥＲ２の静電容量との差に相当する値、または、引き出し配線ＥＲ１の静電容量と、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６における静電容量の平均値との差に相当する値などに設定することが考えられる。

電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５は電位固定電極５０１の電位を固定するための端子であり、図７に示されるように、層間絶縁膜１１を貫通する開口部ＯＰ２を介して図示されない配線に接続され、一定の電位、例えば接地電位に固定される。なお、各実装端子Ｇ１００上には層間絶縁膜１１を貫通する開口部ＯＰ１が設けられており、当該開口部ＯＰ１を介して図示されないＩＣに接続される。

なお、図７に示されるように、電位固定電極５０１および実装端子側電極５０２は、実装端子Ｇ１００および電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５と同じ層に設けられるので、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６、実装端子Ｇ１００および電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５の形成工程と同じ工程で形成することができ、付加容量５０を設けることによる製造工程の増加を抑制することができる。

以上説明したように、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１以外の引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれに対して、静電容量を付加するための付加容量５０を設けることで、引き出し配線ＥＲ１とそれ以外の引き出し配線との間で発生していた静電容量の偏差を軽減することが可能となり、検出感度の低下を抑制できる。

また、実装領域で静電容量の調整をするので、静電容量の調整領域を額縁領域に設ける場合に比べて、額縁領域を大きくする必要がないので、狭小な額縁への対応も可能となる。

また、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６に付加する付加容量５０における静電容量は全て同じとすることで、静電容量を個々に異なった値とする場合に比べて設計も含めた製造工程を簡略化できる。

なお、付加容量５０の大きさは、例えば、電位固定端子と実装端子との間の長さで０．３ｍｍ程度、電位固定端子（および実装端子）の延在方向の長さで１．０ｍｍ程度となるように設定し、電位固定電極５０１および実装端子側電極５０２の配列間隔は３μｍ程度、それぞれの電極幅は３μｍ程度とすることが考えられる。

＜変形例１＞
次に、図８を用いて、実施の形態１のタッチスクリーン１の変形例１の構成について説明する。なお、図８においては、図６を用いて説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８に示すように、本変形例１では、電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５と各実装端子Ｇ１００との間には、それぞれ静電容量が異なる付加容量５１〜５５が設けられている。すなわち、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ１との間には付加容量５１が設けられ、引き出し配線ＥＲ５の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ２との間には付加容量５２が設けられ、引き出し配線ＥＲ４の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ３との間には付加容量５３が設けられ、引き出し配線ＥＲ３の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ４との間には付加容量５４が設けられ、引き出し配線ＥＲ２の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ５との間には付加容量５５が設けられている。

そして、付加容量５１〜５５における静電容量は、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるに従い大きくなるように櫛歯型の電極の大きさが変更されている。すなわち、付加容量５５の静電容量が最も小さく、付加容量５１の静電容量が最も大きくなるように構成されている。これは、引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるにつれて各引き出し配線の静電容量が小さくなっているためであり、その差を補うように付加容量５１〜５５における静電容量を設定する。これにより引き出し配線間の静電容量の偏差がより小さくなることで、検出感度の向上が可能となる。

＜変形例２＞
次に、図９を用いて、実施の形態１のタッチスクリーン１の変形例２の構成について説明する。なお、図９においては、図６を用いて説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図９に示すように、本変形例２では、各実装端子Ｇ１００のそれぞれに電位固定端子を併設するのではなく、何れかの実装端子Ｇ１００に平行して電位固定端子を設け、全ての電位固定電極は、当該電位固定端子に共通して接続される構成としている。

すなわち、図９の例では、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と引き出し配線ＥＲ５の実装端子Ｇ１００との間に電位固定端子Ｇ１を設け、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ１との間の付加容量５０では、実装端子に実装端子側電極５０２が接続され、電位固定端子に電位固定電極５０１が接続された構成を採るが、それ以外の付加容量５０では、実装端子に実装端子側電極５０２が接続され、電位固定電極５０１は導体パターンＬ１００に共通に接続され、導体パターンＬ１００は電位固定端子Ｇ１に接続された構成となっている。なお、構成上の違いから、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ１との間の付加容量５０を第１の付加容量と呼称し、それ以外の付加容量５０を第２の付加容量と呼称する場合もある。

導体パターンＬ１００は、電位固定電極５０１および実装端子側電極５０２と同じ層に設けられ、電位固定電極５０１および実装端子側電極５０２の形成工程と同じ工程で形成することができる。

以上説明したように、各実装端子Ｇ１００のそれぞれに電位固定端子を併設するのではなく、何れかの実装端子Ｇ１００に併設し、全ての電位固定電極は、当該電位固定端子に共通して接続される構成とすることで電位固定電極を集約でき、実装端子数が削減されることで、タッチスクリーン１と回路基板（図示されず）とを接続するＦＰＣの幅縮小によるコスト削減が可能となる。

なお、電位固定電極を集約することでＦＰＣの端子間隔（端子ピッチ）を１間隔当たり０．２〜０．５ｍｍ程度縮小することができ、ＦＰＣ全体では十数ｍｍの幅縮小が期待できる。

＜変形例３＞
次に、図１０を用いて、実施の形態１のタッチスクリーン１の変形例３の構成について説明する。なお、図１０においては、図８および図９を用いて説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１０に示すように、本変形例３では、図８を用いて説明した変形例１と同様に、付加容量５１〜５５における静電容量は、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるに従い大きくなるように櫛歯型の電極の大きさが変更されている。そして、図９を用いて説明した変形例２と同様に、各実装端子Ｇ１００のそれぞれに電位固定端子を併設するのではなく、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と引き出し配線ＥＲ５の実装端子Ｇ１００との間に電位固定端子Ｇ１を設け、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と電位固定端子Ｇ１との間の付加容量５１では、実装端子に実装端子側電極５０２が接続され、電位固定端子に電位固定電極５０１が接続された構成を採るが、付加容量５２〜５５では、実装端子に実装端子側電極５０２が接続され、電位固定電極５０１は導体パターンＬ１００に共通に接続され、導体パターンＬ１００は電位固定端子Ｇ１に接続された構成となっている。

ここで、引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるにつれて各引き出し配線の静電容量が小さくなっており、その差を補うように付加容量５１〜５５における静電容量が設定されており、これによって、引き出し配線間の静電容量の偏差がより小さくなることで、検出感度の向上が可能となる。また、電位固定電極を集約することで、実装端子数が削減され、タッチスクリーン１と回路基板（図示されず）とを接続するＦＰＣの幅縮小によるコスト削減が可能となる。

＜実施の形態２＞
図２、図１１および図１２を用いて、実施の形態２のタッチスクリーン１の構成について説明する。図１１は、図２において、領域Ｂとして破線で囲んで示される引き出し配線と、タッチパネルを動作させるＩＣが搭載された回路基板とを接続する実装領域を拡大した平面図であり、各引き出し配線の一部と実装端子とを示している。図１２には、図１１におけるＥ−Ｅ線での矢視方向断面の構成を示している。

図１１においては、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および最外シールド配線４１と、引き出し配線ＥＣ６〜ＥＣ８とを示しており、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および最外シールド配線４１のそれぞれの端部は実装端子Ｇ１００に接続され、引き出し配線ＥＣ６〜ＥＲ８のそれぞれの端部は実装端子Ｇ２００に接続されている。そして、引き出し配線ＥＲ６〜ＥＲ２のそれぞれに接続される実装端子Ｇ１００には、その下方において実装端子Ｇ１００の延在方向に沿うように、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれに静電容量を付加するための電位固定電極２０１が設けられている。なお、電位固定電極２０１が設けられた領域が付加容量５６となるが、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１および最外シールド配線４１については、付加容量５６を設けていない。

そして、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と引き出し配線ＥＲ５の実装端子Ｇ１００との間には電位固定電極２０１と同層に形成された電位固定端子Ｇ１０が設けられており、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれの下方の電位固定電極２０１は、導体パターンＬ２００に共通に接続され、導体パターンＬ２００は電位固定電極２０１に接続された構成となっている。なお、層間絶縁膜１１は透明な絶縁膜で構成されているので、電位固定電極２０１および導体パターンＬ２００は視認することができる。

図１２に示されるように、本実施の形態２では、層間絶縁膜１１は、透明基板１０上に下層膜１１１および上層膜１１２をこの順に積層した積層膜で構成されており、上層膜１１２中に実装端子Ｇ１００を含む引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６および最外シールド配線４１が形成され、電位固定電極２０１、導体パターンＬ２００および電位固定端子Ｇ１０は下層膜１１１中に形成されている。

図１２に示されるように、実装端子Ｇ１００と電位固定電極２０１とが上下において重なる部分に静電容量が形成されることとなる。この場合、実装端子Ｇ１００と電位固定電極２０１とが重なり合う部分の面積を調整することで、静電容量を調整することができる。

なお、電位固定端子Ｇ１０上には上層膜１１２および下層膜１１１を貫通する開口部ＯＰ４が設けられており、電位固定端子Ｇ１０は開口部ＯＰ４を介して図示されない配線に接続され、一定の電位、例えば接地電位に固定される。また、各実装端子Ｇ１００上には上層膜１１２を貫通する開口部ＯＰ３が設けられており、当該開口部ＯＰ３を介して図示されないＩＣに接続される。

以上説明したように、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１以外の引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれに対して、静電容量を付加するための付加容量５６を設けることで、引き出し配線ＥＲ１とそれ以外の引き出し配線との間で発生していた静電容量の偏差を軽減することが可能となり、検出感度の低下を抑制できる。

また、実装領域で静電容量の調整をするので、静電容量の調整領域を額縁領域に設ける場合に比べて、額縁領域を大きくする必要がないので、狭小な額縁への対応も可能となる。

また、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６に付加する付加容量５６における静電容量は全て同じとすることで、静電容量を個々に異なった値とする場合に比べて設計も含めた製造工程を簡略化できる。

また、実装端子Ｇ１００と電位固定電極２０１とを上下において重ねることで付加容量５６を形成するので静電容量を形成するための領域を小さくでき、また、電位固定電極を集約することで、実装端子数が削減され、タッチスクリーン１と回路基板（図示されず）とを接続するＦＰＣの幅縮小によるコスト削減が可能となる。なお、本実施の形態２の構成を採る場合、ＦＰＣの端子間隔（端子ピッチ）を０．１ｍｍ程度まで狭くすることが可能となる。

＜変形例１＞
次に、図１３を用いて、実施の形態２のタッチスクリーン１の変形例１の構成について説明する。なお、図１３においては、図１１を用いて説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１３に示すように、本変形例１では、各実装端子Ｇ１００には、それぞれ静電容量が異なる付加容量５６〜６０が設けられている。すなわち、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００には付加容量５６が設けられ、引き出し配線ＥＲ５の実装端子Ｇ１００には付加容量５７が設けられ、引き出し配線ＥＲ４の実装端子Ｇ１００には付加容量５８が設けられ、引き出し配線ＥＲ３の実装端子Ｇ１００には付加容量５９が設けられ、引き出し配線ＥＲ２の実装端子Ｇ１００には付加容量６０が設けられている。

そして、付加容量５６〜６０における静電容量は、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるに従い大きくなるように電位固定電極２０１の長さが変更されている。すなわち、付加容量５６の静電容量が最も大きく、付加容量６０の静電容量が最も小さくなるように電位固定電極２０１の長さが調整されている。

ここで、引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるにつれて各引き出し配線の静電容量が小さくなっており、その差を補うように付加容量５６〜６０における静電容量が設定されており、これによって引き出し配線間の静電容量の偏差がより小さくなることで、検出感度の向上が可能となる。

＜変形例２＞
次に、図１４および図１５を用いて、実施の形態２のタッチスクリーン１の変形例２の構成について説明する。図１５には、図１４におけるＦ−Ｆ線での矢視方向断面の構成を示している。なお、図１４および図１５においては、図１２および図１３を用いて説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１４に示すように、本変形例２では、図１３を用いて説明した変形例１と同様に、各実装端子Ｇ１００には、それぞれ静電容量が異なる付加容量５６〜６０が設けられており、付加容量５６〜６０における静電容量は、最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１より遠ざかるに従い大きくなるように電位固定電極２０１の長さが調整されている。

そして、引き出し配線ＥＲ６の実装端子Ｇ１００と引き出し配線ＥＲ５の実装端子Ｇ１００との間には電位固定電極２０１と同層に形成された電位固定端子Ｇ１０が設けられており、引き出し配線ＥＲ２〜ＥＲ６のそれぞれの下方の電位固定電極２０１は、導体パターンＬ２００に共通に接続され、導体パターンＬ２００は電位固定電極２０１に接続された構成となっているが、図１５に示されるように、電位固定端子Ｇ１０の一部に重なるように、上層膜１１２中に上部電位固定端子Ｇ２０が配設されている。

電位固定端子Ｇ１０上には上層膜１１２および下層膜１１１を貫通するコンタクトホールＣＨ１が設けられており、また、電位固定端子Ｇ１上には上層膜１１２を貫通する開口部ＯＰ６が設けられている。そして、コンタクトホールＣＨ１内および開口部ＯＰ６内は上層膜１１２に形成された導電膜８１によって覆われ、電位固定端子Ｇ１０と上部電位固定端子Ｇ２０とは導電膜８１で電気的に接続される。この導電膜８１は、電位固定端子Ｇ１０の電位を固定する配線となる。

また、各実装端子Ｇ１００上には上層膜１１２を貫通する開口部ＯＰ５が設けられており、当該開口部ＯＰ３内は導電膜８２で覆われ、導電膜８２を介して図示されないＩＣに接続される。ここで、導電膜８１および８２は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明配線材料、またはアルミニウム、銅などの金属配線材料で構成されている。なお、引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６、ＥＣ１〜ＥＣ８、電位固定端子Ｇ１〜Ｇ５、Ｇ１０、上部電位固定端子Ｇ２０および実装端子Ｇ１００はアルミニウム系の金属配線材料、または、クロム、銅、銀等の合金、またはこれらの合金上にアルミニウム等を積層した多層金属配線材料で構成されている。

このような構成を採ることで、電位固定端子Ｇ１０はコンタクトホールＣＨ１および開口部ＯＰ６を介して電位固定されることになるので、電位固定端子Ｇ１０を上層膜１１２上の配線に直接接続する構成に比べて段差の違いによる実装不良が改善され歩留り向上によるコスト差削減が期待できる。

また、各付加容量の静電容量は、引き出し配線間の静電容量の偏差をより小さくするように設定されており、引き出し配線間の静電容量の偏差がより小さくなることで、検出感度の向上が可能となる。また、電位固定電極を集約することで、実装端子数が削減され、タッチスクリーン１と回路基板（図示されず）とを接続するＦＰＣの幅縮小によるコスト削減が可能となる。

＜比較例との効果の相違＞
以上説明した実施の形態１および２においては、行方向配線２１に接続される引き出し配線ＥＲ１〜ＥＲ６において、引き出し配線ＥＲ１とそれ以外の引き出し配線との間で発生していた静電容量の偏差を軽減する構成について説明したが、列方向配線３１に接続される引き出し配線ＣＲ１〜ＣＲ８においても、引き出し配線ＣＲ１とそれ以外の引き出し配線との間で静電容量の偏差が発生する可能性はあるので、引き出し配線ＣＲ２〜ＣＲ８にも、静電容量の偏差を軽減する構成、すなわち、付加容量により静電容量の調整を行う構成を設けても良い。以下、行方向配線および列方向配線の引き出し配線において付加容量により静電容量の調整を行う構成を設けた場合の効果の一例について説明する。

効果を確認するため、１０本の行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０と１４本の列方向配線Ｃ１〜１４とを備えたタッチスクリーンを、導電性を有しかつ接地されるフロントフレームを備えた液晶ディスプレイに装着したサンプルを作製し、タッチスクリーンの各配線の相互容量を測定した。

なお、付加容量による静電容量の調整を行わない従来的なタッチスクリーンのサンプルも同様に作製し、比較例とした。

図１６は、比較例と実施の形態１によるタッチスクリーンにおける、行方向配線Ｒ１〜Ｒ１０の自己容量相対値を示している。なお自己容量相対値は、比較例によるタッチスクリーンの行方向配線Ｒ５の自己容量を１とした場合の相対値を表している。

図１６に示すように、比較例では、行方向配線Ｒ２〜Ｒ１０の自己容量相対値が何れも１程度とほぼ揃っているが、最外側の行方向配線Ｒ１の自己容量相対値が１．５程度となっておりオフセットしている。一方、実施の形態１によるタッチスクリーンでは、最外となる行方向配線Ｒ１を含め、全ての行方向配線の自己容量相対値が１程度でほぼ揃っていることが判る。

図１７は、比較例と実施の形態１と同様の静電容量の偏差を軽減する構成を列方向配線の引き出し配線に設けたタッチスクリーンにおける、列方向配線Ｃ１〜Ｃ１４の自己容量相対値を示す。なお自己容量相対値は、比較例によるタッチスクリーンの列方向配線Ｃ７の自己容量を１とした場合の相対値を表している。

図１７に示すように、比較例では、列方向配線Ｃ２〜Ｃ１４の自己容量相対値が何れも１程度とほぼ揃っているが、最外側の列方向配線Ｃ１の自己容量相対値が１．３程度となっておりオフセットしている。一方、静電容量の偏差を軽減する構成を設けたタッチスクリーンでは、最外側の列方向配線Ｃ１を含め、全ての列方向配線の自己容量相対値が何れも１程度とほぼ揃っていることが判る。

また、以上の説明においては最外側引き出し配線となる引き出し配線ＥＲ１およびＣＲ１と、それ以外の引き出し配線との間で静電容量の偏差について説明したが、表示装置の大型化に伴い最外側引き出し配線だけでなく、さらに内側の引き出し配線と、それ以外の引き出し配線との間で静電容量の偏差が生じる場合も想定され、その場合は、最外側引き出し配線と、さらに内側の幾本かの引き出し配線についても付加容量を与えない構成とする。

＜実施の形態３＞
図１８は、本発明に係る実施の形態３のタッチパネル７０の構成を模式的に示す平面図である。タッチパネル７０は、図１に示した実施の形態１のタッチスクリーン１と、フレキシブルプリント基板７１（ＦＰＣ）と、コントローラ基板７２とを備えている。

このフレキシブルプリント基板７１を介して、タッチスクリーン１の行方向配線２１および列方向配線３１の端部と、コントローラ基板７２とが電気的に接続されることによって、タッチスクリーン１は、タッチパネル７０の主要構成要素として機能する。

コントローラ基板７２には、タッチ位置検出処理回路７３が搭載されている。タッチ位置検出処理回路７３は、信号電圧の印加によって指示体との間に形成される静電容量で構成されるタッチ容量の検出と、検出結果に基づいて、指示体のタッチ位置のタッチスクリーン１上におけるタッチ位置の算出処理を行う。また、コントローラ基板７２は、タッチ位置検出処理回路７３で算出されたタッチ位置を、外部の処理装置に出力するための外部接続端子７４を備えている。

以上のように、本実施の形態３によれば、タッチパネル７０が実施の形態１のタッチスクリーン１を備えることによって、タッチスクリーン１の最外の引き出し配線と、ＬＣＤなどの表示モジュールの間に生じるカップリングが低減され、カップリングに起因するセンサキャパシタの静電容量のオフセットが抑制されて、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル７０を得ることができる。

なお、上記では、実施の形態１のタッチスクリーンを用いる場合について説明したが、これに限るものではなく、実施の形態２のタッチスクリーンを用いる場合であっても同様の効果が得られる。

＜実施の形態４＞
本発明の第４の実の形態である表示装置は、前述の図１８に示すタッチパネル７０と、情報を表示可能なＬＣＤなどの表示モジュールとを備えることを特徴としている。タッチパネル７０は、表示モジュールの表示画面よりも使用者側に配置される。換言すれば、表示モジュールは、タッチパネル７０のタッチスクリーンに対して指示する側とは反対側に配置される。このような構成とすることによって、使用者が指示したタッチ位置を検出する機能を有するタッチパネル付きの表示装置を得る。

このように、本実施の形態の表示装置によれば、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル７０を備えており、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル付きの表示装置を得ることができる。

＜実施の形態５＞
本発明に係る実施の形態５の電子機器は、実施の形態３のタッチパネル７０（図１８）と、ＬＣＤなどの表示モジュールと、電子装置である図示されない信号処理装置（電子処理部）とを備えることを特徴としている。

信号処理装置は、タッチパネル７０の外部接続端子７４から出力された信号を入力し、デジタル信号として出力する。すなわち、信号処理装置は、タッチパネル７０のタッチ位置検出処理回路７３で検出されたタッチ位置の情報に対して予め定められた処理を電子的に行う。このように、信号処理装置をタッチパネル７０に接続する構成とすることによって、タッチパネル７０のタッチ位置検出処理回路７３で検出されたタッチ位置の情報をコンピュータなどの外部信号処理装置に出力する、デジタイザなどのタッチ位置検出機能付き電子機器を得ることができる。

なお、信号処理装置は、タッチパネル７０のコントローラ基板７２に内蔵（搭載）されても良い。この場合、信号処理装置が、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）のようなバス規格を満たすような出力機能を備えることによって、汎用性の高いタッチ位置検出機能付き電子機器を実現することができる。

以上のように、本実施の形態の電子機器によれば、静電容量検出感度の偏りが低減されたタッチパネル７０を備えており、静電容量検出感度の偏りが低減された、投影型静電容量方式のタッチ位置検出機能付き電子機器を得ることができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ タッチスクリーン、２１ 行方向配線、３１ 列方向配線、５０〜５６ 付加容量、５０１ 電位固定電極、５０２ 実装端子側電極、Ｇ１〜Ｇ５，Ｇ１０ 電位固定端子、Ｇ２０ 上部電位固定端子、Ｌ１００，Ｌ２００ 導体パターン。

Claims (11)

1. 列方向に延在する列方向配線と、前記列方向とは直交する行方向に延在する行方向配線とを備え、前記列方向配線と前記行方向配線とが立体的に交差する領域を検出セルとするタッチスクリーンであって、
   前記列方向配線および前記行方向配線に接続された複数の引き出し配線のそれぞれの実装端子が配置された実装領域に設けられた、前記複数の引き出し配線に静電容量を付加するための付加容量と、前記付加容量の一方の電極の電位を固定する少なくとも１つの電位固定端子と、を備えるタッチスクリーン。
2. 前記付加容量は、
   前記複数の引き出し配線のうち、最も外側に配置される最外側引き出し配線以外の引き出し配線に付加され、その値は、前記最外側引き出し配線と前記最外側引き出し配線以外の引き出し配線との間の静電容量の差に相当する値に設定される、請求項１記載のタッチスクリーン。
3. 前記付加容量の静電容量は、
   前記最外側引き出し配線以外の引き出し配線の全てについて同じに設定される、請求項２記載のタッチスクリーン。
4. 前記付加容量の静電容量は、
   前記最外側引き出し配線から遠ざかるに従い大きくなるように設定される、請求項２記載のタッチスクリーン。
5. 前記少なくとも１つの電位固定端子は、
   前記複数の引き出し配線のそれぞれの実装端子の間に前記実装端子と同層に複数設けられた電位固定端子であって、
   前記付加容量は、
   前記実装端子に接続された第１の電極と、
   前記電位固定端子に接続された第２の電極と、を有する、請求項２から請求項４の何れか１項に記載のタッチスクリーン。
6. 前記少なくとも１つの電位固定端子は、
   前記複数の引き出し配線の何れか１つの実装端子間に前記実装端子と同層に設けられた電位固定端子であって、
   前記付加容量は、
   前記実装端子に接続された第１の電極と、前記電位固定端子に接続された第２の電極と、を有した第１の付加容量と、
   前記実装端子に接続された第１の電極と、前記電位固定端子に接続された導体パターンに接続された第２の電極と、を有した第２の付加容量と、を含む、請求項２から請求項４の何れか１項に記載のタッチスクリーン。
7. 前記少なくとも１つの電位固定端子は、
   前記複数の引き出し配線の何れか１つの実装端子間に前記実装端子より下層に設けられた電位固定端子であって、
   前記付加容量は、
   前記実装端子を第１の電極とし、
   前記実装端子の下方に設けられ、前記電位固定端子と同層の電位固定電極を第２の電極とし、
   前記第２の電極は、前記電位固定端子と同層で前記電位固定端子に接続された導体パターンに接続され、
   前記第１の電極と前記第２の電極とが上下において重なる部分に静電容量が形成される、請求項２から請求項４の何れか１項に記載のタッチスクリーン。
8. 前記タッチスクリーンは、
   前記電位固定端子の上方に設けられ、前記実装端子と同層の上部電位固定端子をさらに備え、
   前記電位固定端子は、前記上部電位固定端子に電気的に接続される、請求項７記載のタッチスクリーン。
9. 請求項１から請求項８の何れか１項に記載のタッチスクリーンと、
   前記タッチスクリーンに対して指示する指示体と、前記行方向配線および前記列方向配線との間の静電容量に基づいて、前記指示体によって指示された前記タッチスクリーン上の位置を検出するタッチ位置検出回路と、を備える、タッチパネル。
10. 請求項９記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの前記タッチスクリーンに対して指示する側とは反対側に配置され、情報を表示可能な表示モジュールと、を備える、表示装置。
11. 請求項９記載のタッチパネルと、
    前記タッチパネルの前記タッチ位置検出回路で検出された前記位置の情報に対して予め定められた処理を電子的に行う電子処理部と、を備える、電子機器。

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