静電容量式タッチパネルとその製造方法
【課題】検出電極間の浮遊容量を完全に取り除き、浮遊容量が増加する検出電極の検出感度を上げるタッチパネル入力装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターンは、第１電極に直交する第２電極との交差領域で、第１コート部を挟み第１電極の第１連結パターンの他側に配線される第４グランドパターンにより電気接続されるので、マトリックス状に第１電極と第２電極とが配線される絶縁基板上に、更に第１電極及び第２電極と絶縁してグランドパターンが網目状に配線され、検出電極間の浮遊容量が除かれる。
【解決手段】第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターンは、第１電極に直交する第２電極との交差領域で、第１コート部を挟み第１電極の第１連結パターンの他側に配線される第４グランドパターンにより電気接続されるので、マトリックス状に第１電極と第２電極とが配線される絶縁基板上に、更に第１電極及び第２電極と絶縁してグランドパターンが網目状に配線され、検出電極間の浮遊容量が除かれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力操作の入力操作体が接近して浮遊容量が増大する検出電極を検出し、その検出電極の配置位置から入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルとその製造方法に関し、更に詳しくは絶縁基板上の直交するＸＹ方向の二次元の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器のディスプレーに表示されたアイコンなどを指示入力するポインティングデバイスとして、指などの入力操作体が入力操作面の検出電極に接近することによる静電容量の変化から、非接触で入力操作面への入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルが知られている。
【０００３】
従来の静電容量式タッチパネルは、多数のＸ側電極とＹ側電極を絶縁基板上に互いに絶縁して交差するようにマトリックス状に配置し、指などの入力操作体が接近して浮遊容量が増加するＸ側電極とＹ側電極を検出し、その電極の配置位置に入力操作が行われたものとして、絶縁基板への入力操作位置を検出している（特許文献１）。
【０００４】
この静電容量式タッチパネル１００では、図８に示すように、多数のＸ側電極に接続するＸ軸入力スイッチ１０１と、多数のＹ側電極に接続するＹ軸入力スイッチ１０２を、順次切り換え制御し、発振回路１０３から所定のパルス電圧を多数のＸ側電極及びＹ側電極へ印加して走査すると同時に、印加した電極の他側をスイッチ１０４、１０５を切り換えて演算回路１０６に接続し、他側の電位を読み取る。
【０００５】
指などの入力操作体が接近する電極では、浮遊容量が増大するので、パルス電圧を印加して電極に流れる電流の一部は、浮遊容量を通して流れ、演算回路１０６で検出する他側の電位は、入力操作体を接近させる前の電位より低下する。絶縁基板上には、多数のＸ側電極とＹ側電極が交差してマトリックス状に配置されているので、絶縁基板へ入力操作体を接近させると、少なくともＹ方向に沿って配線されるＸ側電極とＸ方向に沿って配線されるＹ側電極のそれぞれいずれかの電極の他側電位が低下し、演算回路１０６は、電位が低下したＸ側電極とＹ側電極の配置位置から、ＸＹ座標で表す入力操作位置を検出する。
【０００６】
ここで、入力操作体が接近することにより増加する検出電極の浮遊容量は、１０ｐＦ以下の微小値であり、浮遊容量を検出しようとする電極に直交する他方の電極との浮遊容量や外部ノイズの影響を受け易く、検知感度が低下する問題があった。
【０００７】
そこで検出電極を配置した絶縁基板の背面にシールド層を配置して外部ノイズから遮蔽したタッチパネルが特許文献２に開示されている。
【０００８】
また、特許文献１に記載の静電容量式タッチパネル１００では、シールド電極切り換え制御回路１０７を設けて、パルス電圧を印可して走査する電極（例えばＸ側電極）に対して直交する他側の電極（例えばＹ側電極）を接地し、計測する電極に直交する電極をシールド電極として、上記他方の電極との浮遊容量や外部導電体の影響を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１７５７８４号公報
【００１０】
【特許文献２】特開２００９−０８６１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、検出電極を配置した絶縁基板の背面にシールド層を設けたタッチパネルは、図９に示すように、シールド層２０１と検出電極２０２が静電容量結合し、検出電極と入力操作体２０３間の１０ｐＦ以下の浮遊容量Ｃｘに対して、各検出電極とシールド層間に無視できない数１０ｐＦの静電容量Ｃ１、Ｃ２が生じ、検出感度が低下するものであった。
【００１２】
また、計測する電極に直交する電極をシールド電極とする静電容量式タッチパネル１００は、シールド電極（例えばＹ側電極）となるグランドラインが、浮遊容量の増加を検出する電極（例えばＸ側電極）と直交方向に配線されているので、検出する電極（例えばＸ側電極）間の浮遊容量Ｃ３（図９参照）は、他側の電極をシールド電極としても発生し、検出感度の低下を改善することはできない。入力操作位置の検出精度を上げるために狭ピッチで多数の検出電極を配列することが望まれる一方、各検出電極について検出しようとする浮遊容量は、入力操作体と対向する面積に比例するので、可能な限り絶縁基板上の表面積を拡大させる必要があり、その結果、隣り合う検出電極間が接近して上記浮遊容量Ｃ３の増大が避けられないものであった。
【００１３】
更に、従来の静電容量式タッチパネル１００では、Ｘ方向とＹ方向の入力操作位置を検出する毎に、他側の検出電極を接地させる必要があり、余分なシールド電極切り換え制御回路１０７を備える必要があるとともに、切り換え制御が煩わしく、また、一方向にそってのみグランドラインが形成されるものであるので、外部からのノイズを充分に遮断することができないものであった。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、検出電極間の浮遊容量を完全に取り除き、浮遊容量が増加する検出電極の検出感度を上げるタッチパネル入力装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の静電容量式タッチパネルは、互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、絶縁基板上の隣り合う第１電極の間に第１電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第２電極の他側に配線されて第２電極と絶縁する複数の第１グランドパターンと、絶縁基板上の隣り合う第２電極の間に第２電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第１電極の他側に配線されて第１電極と絶縁される複数の第２グランドパターンとを備え、複数の各第１グランドパターンと各第２グランドパターンとは、互いに交差する絶縁基板上の部位で電気接続することを特徴とする。
【００１６】
隣り合う第１電極間又は第２電極間にそれぞれ第１グランドパターンと第２グランドパターンが配線されるので、隣り合う電極間に浮遊容量が発生せず、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００１７】
第１グランドパターンと第２グランドパターンは、交差領域で第１電極と第２電極を絶縁する絶縁コートを介して交差する他側の第２電極若しくは第１電極と絶縁して配線されるので、マトリックス状に第１電極と第２電極とが配線される絶縁基板上に、更に第１電極及び第２電極と絶縁してグランドパターンがマトリックス状に配線される。
【００１８】
また、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルは、互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、各第１電極は、交差領域に向かって細幅となる菱形状の複数の第１パターン本体と、交差領域で第１パターン本体間を第１電極の配線方向に沿って一体に連続させる帯状の第１連結パターンとを有し、各第２電極は、絶縁基板上で第１パターン本体に相補する菱形状の複数の第２パターン本体と、交差領域で第１連結パターンを跨ぎ、第２パターン本体間を第２電極の配線方向に沿って接続する帯状の第２連結パターンとを有し、第１電極の輪郭と第２パターン本体との隙間に沿って、各第１電極の両側に第３グランドパターンを配線し、交差領域で絶縁コートの第１コート部を第１連結パターンを跨いで架け渡すとともに、第２コート部を第１連結パターンの両側の第３グランドパターンまで跨いで架け渡し、第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターン間を電気接続する第４グランドパターンを、第１コート部を挟んで第１連結パターンの他側に配線し、第２連結パターンを、第２コート部を挟んで第１連結パターン及び第３グランドパターンの他側に配線することを特徴とする。
【００１９】
第１電極の第１パターン本体と第２電極の第２パターン本体は、絶縁基板上で互いに相補する菱形状に形成されるので、絶縁基板の露出面積が少なく、効率的に多数の各電極のパターンが配線される。
【００２０】
隣り合う第１電極間若しくは第２電極間に、それぞれ他側の第２電極若しくは第１電極が配線されるので、その間に大きな浮遊容量は発生しない。また、隣り合う第１電極と第２電極間に第３グランドパターンが配線されるので、これらの電極間にも浮遊容量が発生せず、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００２１】
交差領域で第１コート部を介して第１連結パターンの他側に配線される第４グランドパターンにより、第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターン間が電気接続されるので、マトリックス状に第１電極と第２電極とが配線される絶縁基板上に、更に第１電極及び第２電極と絶縁するグランドパターンが網目状に配線される。
【００２２】
また、請求項３に記載の静電容量式タッチパネルは、第１電極と第３グランドパターン及び／又は第２電極と第４グランドパターンが同一導電材料で形成されることを特徴とする。
【００２３】
第１電極と第３グランドパターン若しくは第２電極と第４グランドパターンは、それぞれ絶縁コートの同一側に配線されるので、同一導電材料とすることによって、同一の工程で両者を形成できる。
【００２４】
また、請求項４に記載の静電容量式タッチパネルの製造方法は、絶縁基板の各交差領域に、第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体とからなる第１層を形成する第１工程と、各交差領域に絶縁コートの第１コート部と第２コート部とからなる第２層を形成する第２工程と、各交差領域に、第２連結パターンと第４グランドパターンとからなる第３層を形成する第３工程とからなり、第１工程、第２工程、第３工程の順、又は第３工程、第２工程、第１工程の順に、第１層と第２層と第３層を積層し、各工程で積層方向で対向する各部を電気接続し、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造することを特徴とする。
【００２５】
絶縁コートからなる第２層の両側に、導電パターンからなる第１層及び第３層を積層するので、各層を、互いに電気接続させる第２パターン本体及び第４グランドパターン間と、第３グランドパターン及び第４グランドパターン間の一部を積層方向で重ね、絶縁させる導電パターン間に第２層の第１コート部若しくは第２コート部を介在させる形状とすることによって、複雑な積層構造の請求項２に記載の静電容量式タッチパネルが簡単な工程で製造される。
【００２６】
また、請求項５に記載の静電容量式タッチパネルの製造方法は、第１層の第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体及び／又は第３層の第２連結パターンと第４グランドパターンが、同一導電材料で形成されることを特徴とする。
【００２７】
第１層と第３層の各パターンを同一導電材料とすることによって、各層を一度の工程で形成できる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、隣り合う第１電極間又は第２電極間に浮遊容量が発生しないので、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００２９】
また、絶縁基板上に第１電極及び第２電極と絶縁してマトリックス状にグランドパターンが配線されるので、マトリックス状のグランドパターンにより、第１電極若しくは第２電極への外部ノイズの侵入が遮蔽される。従って、必ずしもシールド層を絶縁基板の背面側に形成することなく、入力操作位置を検出でき、シールド層を形成しない場合には、第１電極若しくは第２電極とシールド層間に大きな浮遊容量が発生しないので、被検出体との浮遊容量の検出精度が高まる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、隣り合う第１電極間若しくは第２電極間に、それぞれ他側の第２電極若しくは第１電極が配線され、また、隣り合う第１電極と第２電極間には、第３グランドパターンが配線されるので、いずれの電極間にも大きな浮遊容量は発生せず、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００３１】
また、絶縁基板上に第１電極及び第２電極と絶縁して網目状にグランドパターンが配線されるので、網目状のグランドパターンにより、第１電極若しくは第２電極への外部ノイズの侵入が遮蔽される。従って、必ずしもシールド層を絶縁基板の背面側に形成することなく入力操作位置を検出でき、シールド層を形成しない場合には、第１電極若しくは第２電極とシールド層間に大きな浮遊容量が発生しないので、被検出体との浮遊容量の検出精度が高まる。
【００３２】
請求項３の発明によれば、第１電極と第３グランドパターン若しくは第２電極と第４グランドパターンを、それぞれ同一の工程で形成でき、製造工程を短縮できる。
【００３３】
請求項４の発明によれば、絶縁基板上に３層を積層させるだけの簡単な工程で、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造できる。
【００３４】
また、第１工程、第２工程、第３工程の順、又は第３工程、第２工程、第１工程の順に各層を積層させても請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造できるので、静電容量式タッチパネルの特性や製造工程上の都合に合わせて任意に工程順を選択できる。
【００３５】
請求項５の発明によれば、第１工程及び／又は第３工程を、それぞれ一度の積層工程とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１と入力操作位置検出回路１０のブロック図である。
【図２】図２は、静電容量式タッチパネル１の交差領域１Ａを示す要部平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施の形態に係る静電容量式タッチパネル２０を製造する第１工程で積層する第１層を、（ａ）は、静電容量式タッチパネル２０の全体で、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、それぞれ示す説明図である。
【図４】図４は、静電容量式タッチパネル２０を製造する第２工程で積層する第２層を、（ａ）は、静電容量式タッチパネル２０の全体で、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、それぞれ示す説明図である。
【図５】図５は、静電容量式タッチパネル２０を製造する第３工程で積層する第３層を、（ａ）は、静電容量式タッチパネル２０の全体で、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、それぞれ示す説明図である。
【図６】図６は、静電容量式タッチパネル２０の（ａ）は、全体を、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、（ｃ）は、交差領域２０Ａを更に拡大して、それぞれ示す平面図である。
【図７】図７は、静電容量式タッチパネル２０の表面に配線されたグランドパターン２５、２６のみを図示する説明図である。
【図８】図８は、従来の静電容量式タッチパネル１００を示すブロック図である。
【図９】図９は、従来の静電容量式タッチパネルについて、（ａ）は、入力操作を待機している状態で発生する静電容量を、（ｂ）は、入力操作を行っている状態で発生する静電容量を、それぞれ比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１を、図１と図２を用いて説明する。図１に示すように、静電容量式タッチパネル１は、絶縁基板２と、絶縁基板２の表面上に、それぞれ直交するＸＹ方向に沿ってマトリックス状に配線された複数のＸ検出電極３、３・・とＹ検出電極４、４、・・と、Ｘ方向で隣り合うＸ検出電極３、３間に配線されるＸグランドパターン５と、Ｙ方向で隣り合うＹ検出電極４、４間に配線されるＹグランドパターン６とを備えている。
【００３８】
Ｘ検出電極３とＹ検出電極４とが交差する各交差領域１Ａには、Ｘ電極３を交差するＹ検出電極４及びＹグランドパターン６から絶縁するとともに、Ｘグランドパターン５を、交差するＹ検出電極４から絶縁する絶縁コート１５（図２参照）が配設され、これにより各検出電極３、４は相互に絶縁し、又グランドパターン５、６からも絶縁して配線される。静電容量式タッチパネル１には、指などの入力操作体による入力操作位置を、浮遊容量が増加して入力されるコモンモードノイズが増加する検出電極３、４の位置から検出する入力操作位置検出回路１０が接続されているが、その構成と動作は後述する。
【００３９】
絶縁基板２は、表面に導電性のパターンが形成される材質であれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミドの可撓性のプラスチックシート等の種々の材料で構成することができるが、ここでは、入力操作面から背面側に配置される表示装置を目視可能なように透明なガラス基板で構成している。
【００４０】
図２に示すように、絶縁基板２の表面上にＸ方向に等間隔で配線されるＸ検出電極３は、Ｘ方向に沿って台形のＸパターン本体３ａと、Ｙ検出電極４と交差する交差領域１Ａで、Ｙ方向にＸパターン本体３ａ間を一体に連結する細幅帯状のＸ連結パターン３ｂとからなり、Ｘ連結パターン３ｂで連結される一組のＸパターン本体３ａは、交差領域１Ａの中心回りで点対称の形状となっている。
【００４１】
また、絶縁基板２の表面上にＹ方向に等間隔で配線されるＹ検出電極４は、Ｘ検出電極３を絶縁基板２上で９０度回転させた形状でＸ方向に連続して形成される。すなわち、Ｙ検出電極４は、Ｙ方向に沿って台形のＹパターン本体４ａと、交差領域１Ａで、Ｘ方向にＹパターン本体４ａ間を一体に連結する細幅帯状のＹ連結パターン４ｂとからなり、Ｙ連結パターン４ｂで連結される一組のＹパターン本体４ａは、交差領域１Ａの中心回りで点対称の形状となっている。
【００４２】
Ｘ検出電極３とＹ検出電極４は、絶縁基板２上に配線可能な任意の導電材料で形成できるが、ここでは、ガラス基板である絶縁基板２上に印刷形成が可能であり、透明導電材料としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成している。
【００４３】
図２に示すように、隣り合うパターン本体３ａ、４ａにはわずかな隙間が形成され、この隙間にパターン本体３ａ、４ａに対して所定の間隔を隔てて、各Ｘ検出電極３、３間に配線されるＸグランドパターン５と、各Ｙ検出電極４、４間に配線されるＹグランドパターン６とが配線される。Ｘグランドパターン５とＹグランドパターン６も、導電材料であればいずれで形成してもよいが、以下のように、それぞれＸ検出電極３若しくはＹ検出電極４と同一工程で形成するように、同一導電材料のＩＴＯで印刷形成している。
【００４４】
本実施の形態では、絶縁基板２上に先にＹ検出電極４とその間にＹグランドパターン６を形成しておき、Ｘ検出電極３とＹ検出電極４が交差する各交差領域１Ａで、Ｙ連結パターン４ｂとＹグランドパターン６を跨ぐように、シリカ（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる絶縁コート１５をその上層に印刷形成する。その後、図に示すように、Ｘ検出電極３のＸ連結パターン３ｂと、Ｘグランドパターン５のＹ連結パターン４ｂを跨ぐ部分がそれぞれ絶縁コート１５上に配線されるように、Ｘ検出電極３とＸグランドパターン５を絶縁基板２上の全体に配線する。また、各交差領域１Ａで、Ｘグランドパターン５とＹグランドパターン６が重ねて配線される部位は、Ｘグランドパターン５をＹグランドパターン６で兼ね、両者が電気接続される。
【００４５】
このようにして製造された静電容量式タッチパネル１は、絶縁基板２上にマトリックス状に複数のＸ検出電極３と複数のＹ検出電極４が配線され、その間にＸグランドパターン５とＹグランドパターン６が検出電極３、４と絶縁して格子状に配線される。Ｘグランドパターン５とＹグランドパターン６はそれぞれ接地され、各検出電極３、４の上方から接近する入力操作体からのコモンモードノイズ以外のノイズが遮断されるとともに、検出電極３、４に接地したグランドパターン５、６が配線されるので、検出電極３、４間の浮遊容量が入力操作位置の検出に影響することがない。
【００４６】
入力操作位置検出回路１０は、図１に示すように、複数の各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の一側に接続し、他側が接地された検出抵抗７と、各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の他側に接続されたダイオード８及びユニティゲインアンプ９と、各Ｘ検出電極３に接続されるユニティゲインアンプ９の他側との接続を切り換えるＸ側マルチプレクサ１１と、各Ｙ検出電極４に接続されるユニティゲインアンプ９の他側との接続を切り換えるＹ側マルチプレクサ１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、ＣＰＵ１４から構成されている。
【００４７】
ユニティゲインアンプ９は、ダイオード８によってグランドレベルにクランプされた各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の他側の入力側回路とその出力側の検出回路と分離するものである。Ｘ側マルチプレクサ１１とＹ側マルチプレクサ１２は、ＣＰＵ１４によりＡ／Ｄ変換器１３との接続が制御され、これによりＣＰＵ１４で選択接続されるユニティゲインアンプ９から出力される容量変化信号がＡ／Ｄ変換器１３へ入力される。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換器１３は、入力される容量変化信号を二値化してＣＰＵ１４へ出力し、ＣＰＵ１４は、入力される容量変化信号の包絡線のレベルを所定の電圧しきい値ＶＴＨと比較して、入力操作体が接近することによって静電容量が増加し、指から入力されるコモンモードノイズのレベルが上昇した検出電極３、４をＸ検出電極３とＹ検出電極４のそれぞれで検出し、その検出電極３、４の絶縁基板２上の配設位置から入力操作位置をＸＹ方向で検出する。
【００４９】
ＣＰＵ１４は、このようにして真検出した入力操作位置を、表示画面上のカーソル移動制御や電子機器の動作を制御するマイコンへ出力し、入力操作位置に応じた所定の処理を実行させる。
【００５０】
入力操作による検出電極についての静電容量の変化は、静電容量がその面積に比例することから、限られた絶縁基板２上にできるだけ効率的に検出電極を配置させる必要があるが、上述の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１では、交差領域１Ａに絶縁基板２が露出する無駄な部分が残されている。第２実施の形態に係る静電容量式タッチパネル２０は、絶縁基板２上の略全てに無駄なくＸＹ方向に交差する検出電極を配置したもので、以下、図３乃至図７を用いてこの静電容量式タッチパネル２０を説明する。尚、第２実施の形態において、絶縁基板２と入力操作位置検出回路１０は第１実施の形態と同一であるものとしてその説明を省略する。
【００５１】
静電容量式タッチパネル２０も第１実施の形態と同様に、絶縁基板２の表面上に、それぞれ直交するＸＹ方向に沿って複数のＸ検出電極２３、２３・・及びＹ検出電極２４、２４、・・がマトリックス状に配線され、Ｙ方向で隣り合うＹ検出電極２４、２４間に、Ｙ検出電極２４に沿って配線されるＹグランドパターン２５と、Ｘ検出電極２３とＹ検出電極２４とが交差する各交差領域２０ＡでＹグランドパターン２５、２５間を接続するＸグランドパターン２６とが配線されている。
【００５２】
図６に示すように、絶縁基板２の表面上にＸ方向に等間隔で配線されるＸ検出電極２３は、Ｙ方向に沿って菱形のＸパターン本体２３ａと、Ｙ検出電極２４と交差する交差領域２０Ａで、Ｙ方向にＸパターン本体２３ａ間を一体に連結する細幅帯状のＸ連結パターン２３ｂとからなり、絶縁基板２の表面上にＹ方向に等間隔で配線されるＹ検出電極２４は、Ｘパターン本体２３ａとほぼ同一の菱形のＹパターン本体２４ａと、交差領域２０Ａで、Ｘ方向にＹパターン本体２４ａ間を一体に連結する細幅帯状のＹ連結パターン２４ｂとからなっている。従って、Ｘ検出電極２３とＹ検出電極２４とは、それぞれ互いに交差する各交差領域２０Ａに向かって細幅となり、各交差領域２０Ａで細幅帯状のＸ連結パターン２３ｂ若しくはＹ連結パターン２４ｂにより連続する。
【００５３】
第１実施の形態と同様に、絶縁基板２上に配線される上述の検出電極２３、２４及びグランドパターン２５、２６は、いずれも透明な導電材料であるＩＴＯにより形成している。
【００５４】
また、Ｘ検出電極２３とＹ検出電極２４とが交差する各交差領域２０Ａには、Ｘ検出電極２３を交差するＹ検出電極２４及びＹグランドパターン２５から絶縁するとともに、Ｘグランドパターン２６を、交差するＹ検出電極２４から絶縁する絶縁コート２７が配設され、これにより各検出電極２３、２４は相互に絶縁し、又グランドパターン２５、２６からも絶縁される。
【００５５】
上述の図６に示す静電容量式タッチパネル２０は、図３乃至図５の各製造工程を経て形成される。すなわち、図３に示す第１工程では、図３（ａ）に示すように、各交差領域２０Ａの位置に、Ｘ連結パターン２３ｂとその両側に一対のＸグランドパターン２６がＹ方向に沿って印刷形成される。各Ｘ連結パターン２３ｂは、Ｙ方向の両側が図６（ｂ）に示すＸパターン本体２３ａの配置位置と重なり、また、一対のＸグランドパターン２６は、図６（ｂ）に示すＹ連結パターン２４ｂと交差し、Ｙ方向の両側がＹグランドパターン２５と重なる位置に形成される。
【００５６】
第２工程では、各交差領域２０Ａの位置に、第１行程で印刷形成したＸ連結パターン２３ｂと一対のＸグランドパターン２６の各Ｙ方向の両端部を残して、図４（ａ）（ｂ）に示すシリカ（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる絶縁コート２７を上方から重ねて印刷形成する。絶縁コート２７は、Ｘ連結パターン２３ｂより太幅でＹ検出電極２４の両側に沿って配線される一組のＹグランドパターン２５、２５を跨ぐ長さの長方形の第２コート部２７Ａと、Ｘグランドパターン２６より太幅でＹ検出電極２４を跨ぐ長さの長方形の一対の第１コート部２７Ｂとで、図４（ｂ）に示すように、十字形に形成されている。
【００５７】
続いて第３工程で、Ｘパターン本体２３ａ、Ｙ検出電極２４及びＹグランドパターン２５を上方から重ねて印刷形成する。Ｙグランドパターン２５は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ方向に沿って配線される各Ｙ検出電極２４の輪郭に沿って、Ｘパターン本体２３ａとの間に形成される波形の隙間にいずれとも絶縁して配線される。第３工程で、Ｘパターン本体２３ａ、Ｙ検出電極２４及びＹグランドパターン２５を上方から印刷形成すると、各交差領域２０Ａにおいて、Ｘ連結パターン２３ｂは、交差するＹ連結パターン２４ｂ及びその両側のＹグランドパターン２５との間に絶縁コート２７が介在して絶縁されるとともに、絶縁コート２７で覆われないその両側がＸパターン本体２３ａと重なり、Ｘパターン本体２３ａ間を電気接続するものとなる。また、Ｘ連結パターン２３ｂとその両側に一対のＸグランドパターン２６は、交差するＹ連結パターン２４ｂとの間に絶縁コート２７が介在して絶縁されるとともに、絶縁コート２７で覆われないその両側がＹグランドパターン２５と重なり、Ｙ検出電極２４に沿った一対のＹグランドパターン２５間を電気接続するものとなる。
【００５８】
このように第１乃至第３工程を経て製造された静電容量式タッチパネル２０は、絶縁基板２上にマトリックス状に複数のＸ検出電極２３と複数のＹ検出電極２４が配線され、その間にＸグランドパターン２６とＹグランドパターン２５とが図７に示すように検出電極２３、２４と絶縁して網目状に配線される。Ｘグランドパターン２６とＹグランドパターン２５はそれぞれ接地されるので、各Ｘ検出電極２３、２４の上方から接近する入力操作体からのコモンモードノイズ以外のノイズが遮断されるとともに、検出電極２３、２４に接地したグランドパターン２５が配線されるので、検出電極２３、２４間の浮遊容量が入力操作位置の検出に影響することがない。
【００５９】
この第２の実施の形態で静電容量式タッチパネル２０を製造する工程は、第３工程、第２工程を経て第１工程の順に形成してもよい。
【００６０】
上述の第１、第２実施の形態では、絶縁基板２上に、検出電極と絶縁して格子状若しくは網目状のグランドパターン５、６、２５、２６が配線されるので、外部ノイズを充分に遮断することができるが、更に絶縁基板２の背面側からのノイズを完全に遮断するために、絶縁基板２の背面側に別に接地されたシールド層を形成してもよい。
【００６１】
また、検出電極の浮遊容量の変化から入力操作位置を検出する入力操作位置検出手段は、上述のように、コモンモードノイズの増加から検出する方法に限らず、例えば、所定の検出信号を入力操作体若しくは検出電極の一側から入力し、浮遊容量の変化による検出信号の変化から検出するものであってもよい。
【００６２】
また、上述の入力操作位置検出回路１０において、検出抵抗７は、各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４とダイオード８の間に接続してもよく、各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の他側の入力側回路とその出力側の検出回路と分離するユニティゲインアンプ９は、ゲートを入力回路側に接続するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で代用してもよい。さらに、これらのユニティゲインアンプ９若しくはＦＥＴは、マルチプレクサ１１、１２とＡ／Ｄ変換器１３の間に接続すれば、個々の検出電極３、４毎に用意する必要がない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
入力操作体を接近させることによる浮遊容量の微小変化から入力操作位置を非接触で検出する静電容量式タッチパネルに適している。
【符号の説明】
【００６４】
１ 静電容量式タッチパネル（第１実施の形態）
１Ａ 交差領域
２ 絶縁基板
３ Ｘ検出電極
４ Ｙ検出電極
５ Ｘグランドパターン
６ Ｙグランドパターン
１５ 絶縁コート
２０ 静電容量式タッチパネル（第２実施の形態）
２０Ａ 交差領域
２３ Ｘ検出電極
２４ Ｙ検出電極
２５ Ｙグランドパターン
２６ Ｘグランドパターン
２７ 絶縁コート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力操作の入力操作体が接近して浮遊容量が増大する検出電極を検出し、その検出電極の配置位置から入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルとその製造方法に関し、更に詳しくは絶縁基板上の直交するＸＹ方向の二次元の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器のディスプレーに表示されたアイコンなどを指示入力するポインティングデバイスとして、指などの入力操作体が入力操作面の検出電極に接近することによる静電容量の変化から、非接触で入力操作面への入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルが知られている。
【０００３】
従来の静電容量式タッチパネルは、多数のＸ側電極とＹ側電極を絶縁基板上に互いに絶縁して交差するようにマトリックス状に配置し、指などの入力操作体が接近して浮遊容量が増加するＸ側電極とＹ側電極を検出し、その電極の配置位置に入力操作が行われたものとして、絶縁基板への入力操作位置を検出している（特許文献１）。
【０００４】
この静電容量式タッチパネル１００では、図８に示すように、多数のＸ側電極に接続するＸ軸入力スイッチ１０１と、多数のＹ側電極に接続するＹ軸入力スイッチ１０２を、順次切り換え制御し、発振回路１０３から所定のパルス電圧を多数のＸ側電極及びＹ側電極へ印加して走査すると同時に、印加した電極の他側をスイッチ１０４、１０５を切り換えて演算回路１０６に接続し、他側の電位を読み取る。
【０００５】
指などの入力操作体が接近する電極では、浮遊容量が増大するので、パルス電圧を印加して電極に流れる電流の一部は、浮遊容量を通して流れ、演算回路１０６で検出する他側の電位は、入力操作体を接近させる前の電位より低下する。絶縁基板上には、多数のＸ側電極とＹ側電極が交差してマトリックス状に配置されているので、絶縁基板へ入力操作体を接近させると、少なくともＹ方向に沿って配線されるＸ側電極とＸ方向に沿って配線されるＹ側電極のそれぞれいずれかの電極の他側電位が低下し、演算回路１０６は、電位が低下したＸ側電極とＹ側電極の配置位置から、ＸＹ座標で表す入力操作位置を検出する。
【０００６】
ここで、入力操作体が接近することにより増加する検出電極の浮遊容量は、１０ｐＦ以下の微小値であり、浮遊容量を検出しようとする電極に直交する他方の電極との浮遊容量や外部ノイズの影響を受け易く、検知感度が低下する問題があった。
【０００７】
そこで検出電極を配置した絶縁基板の背面にシールド層を配置して外部ノイズから遮蔽したタッチパネルが特許文献２に開示されている。
【０００８】
また、特許文献１に記載の静電容量式タッチパネル１００では、シールド電極切り換え制御回路１０７を設けて、パルス電圧を印可して走査する電極（例えばＸ側電極）に対して直交する他側の電極（例えばＹ側電極）を接地し、計測する電極に直交する電極をシールド電極として、上記他方の電極との浮遊容量や外部導電体の影響を減少させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１７５７８４号公報
【００１０】
【特許文献２】特開２００９−０８６１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、検出電極を配置した絶縁基板の背面にシールド層を設けたタッチパネルは、図９に示すように、シールド層２０１と検出電極２０２が静電容量結合し、検出電極と入力操作体２０３間の１０ｐＦ以下の浮遊容量Ｃｘに対して、各検出電極とシールド層間に無視できない数１０ｐＦの静電容量Ｃ１、Ｃ２が生じ、検出感度が低下するものであった。
【００１２】
また、計測する電極に直交する電極をシールド電極とする静電容量式タッチパネル１００は、シールド電極（例えばＹ側電極）となるグランドラインが、浮遊容量の増加を検出する電極（例えばＸ側電極）と直交方向に配線されているので、検出する電極（例えばＸ側電極）間の浮遊容量Ｃ３（図９参照）は、他側の電極をシールド電極としても発生し、検出感度の低下を改善することはできない。入力操作位置の検出精度を上げるために狭ピッチで多数の検出電極を配列することが望まれる一方、各検出電極について検出しようとする浮遊容量は、入力操作体と対向する面積に比例するので、可能な限り絶縁基板上の表面積を拡大させる必要があり、その結果、隣り合う検出電極間が接近して上記浮遊容量Ｃ３の増大が避けられないものであった。
【００１３】
更に、従来の静電容量式タッチパネル１００では、Ｘ方向とＹ方向の入力操作位置を検出する毎に、他側の検出電極を接地させる必要があり、余分なシールド電極切り換え制御回路１０７を備える必要があるとともに、切り換え制御が煩わしく、また、一方向にそってのみグランドラインが形成されるものであるので、外部からのノイズを充分に遮断することができないものであった。
【００１４】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、検出電極間の浮遊容量を完全に取り除き、浮遊容量が増加する検出電極の検出感度を上げるタッチパネル入力装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の静電容量式タッチパネルは、互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、絶縁基板上の隣り合う第１電極の間に第１電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第２電極の他側に配線されて第２電極と絶縁する複数の第１グランドパターンと、絶縁基板上の隣り合う第２電極の間に第２電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第１電極の他側に配線されて第１電極と絶縁される複数の第２グランドパターンとを備え、複数の各第１グランドパターンと各第２グランドパターンとは、互いに交差する絶縁基板上の部位で電気接続することを特徴とする。
【００１６】
隣り合う第１電極間又は第２電極間にそれぞれ第１グランドパターンと第２グランドパターンが配線されるので、隣り合う電極間に浮遊容量が発生せず、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００１７】
第１グランドパターンと第２グランドパターンは、交差領域で第１電極と第２電極を絶縁する絶縁コートを介して交差する他側の第２電極若しくは第１電極と絶縁して配線されるので、マトリックス状に第１電極と第２電極とが配線される絶縁基板上に、更に第１電極及び第２電極と絶縁してグランドパターンがマトリックス状に配線される。
【００１８】
また、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルは、互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、各第１電極は、交差領域に向かって細幅となる菱形状の複数の第１パターン本体と、交差領域で第１パターン本体間を第１電極の配線方向に沿って一体に連続させる帯状の第１連結パターンとを有し、各第２電極は、絶縁基板上で第１パターン本体に相補する菱形状の複数の第２パターン本体と、交差領域で第１連結パターンを跨ぎ、第２パターン本体間を第２電極の配線方向に沿って接続する帯状の第２連結パターンとを有し、第１電極の輪郭と第２パターン本体との隙間に沿って、各第１電極の両側に第３グランドパターンを配線し、交差領域で絶縁コートの第１コート部を第１連結パターンを跨いで架け渡すとともに、第２コート部を第１連結パターンの両側の第３グランドパターンまで跨いで架け渡し、第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターン間を電気接続する第４グランドパターンを、第１コート部を挟んで第１連結パターンの他側に配線し、第２連結パターンを、第２コート部を挟んで第１連結パターン及び第３グランドパターンの他側に配線することを特徴とする。
【００１９】
第１電極の第１パターン本体と第２電極の第２パターン本体は、絶縁基板上で互いに相補する菱形状に形成されるので、絶縁基板の露出面積が少なく、効率的に多数の各電極のパターンが配線される。
【００２０】
隣り合う第１電極間若しくは第２電極間に、それぞれ他側の第２電極若しくは第１電極が配線されるので、その間に大きな浮遊容量は発生しない。また、隣り合う第１電極と第２電極間に第３グランドパターンが配線されるので、これらの電極間にも浮遊容量が発生せず、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００２１】
交差領域で第１コート部を介して第１連結パターンの他側に配線される第４グランドパターンにより、第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターン間が電気接続されるので、マトリックス状に第１電極と第２電極とが配線される絶縁基板上に、更に第１電極及び第２電極と絶縁するグランドパターンが網目状に配線される。
【００２２】
また、請求項３に記載の静電容量式タッチパネルは、第１電極と第３グランドパターン及び／又は第２電極と第４グランドパターンが同一導電材料で形成されることを特徴とする。
【００２３】
第１電極と第３グランドパターン若しくは第２電極と第４グランドパターンは、それぞれ絶縁コートの同一側に配線されるので、同一導電材料とすることによって、同一の工程で両者を形成できる。
【００２４】
また、請求項４に記載の静電容量式タッチパネルの製造方法は、絶縁基板の各交差領域に、第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体とからなる第１層を形成する第１工程と、各交差領域に絶縁コートの第１コート部と第２コート部とからなる第２層を形成する第２工程と、各交差領域に、第２連結パターンと第４グランドパターンとからなる第３層を形成する第３工程とからなり、第１工程、第２工程、第３工程の順、又は第３工程、第２工程、第１工程の順に、第１層と第２層と第３層を積層し、各工程で積層方向で対向する各部を電気接続し、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造することを特徴とする。
【００２５】
絶縁コートからなる第２層の両側に、導電パターンからなる第１層及び第３層を積層するので、各層を、互いに電気接続させる第２パターン本体及び第４グランドパターン間と、第３グランドパターン及び第４グランドパターン間の一部を積層方向で重ね、絶縁させる導電パターン間に第２層の第１コート部若しくは第２コート部を介在させる形状とすることによって、複雑な積層構造の請求項２に記載の静電容量式タッチパネルが簡単な工程で製造される。
【００２６】
また、請求項５に記載の静電容量式タッチパネルの製造方法は、第１層の第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体及び／又は第３層の第２連結パターンと第４グランドパターンが、同一導電材料で形成されることを特徴とする。
【００２７】
第１層と第３層の各パターンを同一導電材料とすることによって、各層を一度の工程で形成できる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、隣り合う第１電極間又は第２電極間に浮遊容量が発生しないので、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００２９】
また、絶縁基板上に第１電極及び第２電極と絶縁してマトリックス状にグランドパターンが配線されるので、マトリックス状のグランドパターンにより、第１電極若しくは第２電極への外部ノイズの侵入が遮蔽される。従って、必ずしもシールド層を絶縁基板の背面側に形成することなく、入力操作位置を検出でき、シールド層を形成しない場合には、第１電極若しくは第２電極とシールド層間に大きな浮遊容量が発生しないので、被検出体との浮遊容量の検出精度が高まる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、隣り合う第１電極間若しくは第２電極間に、それぞれ他側の第２電極若しくは第１電極が配線され、また、隣り合う第１電極と第２電極間には、第３グランドパターンが配線されるので、いずれの電極間にも大きな浮遊容量は発生せず、高い精度で第１電極若しくは第２電極と被検出体間の浮遊容量の変化を検出できる。
【００３１】
また、絶縁基板上に第１電極及び第２電極と絶縁して網目状にグランドパターンが配線されるので、網目状のグランドパターンにより、第１電極若しくは第２電極への外部ノイズの侵入が遮蔽される。従って、必ずしもシールド層を絶縁基板の背面側に形成することなく入力操作位置を検出でき、シールド層を形成しない場合には、第１電極若しくは第２電極とシールド層間に大きな浮遊容量が発生しないので、被検出体との浮遊容量の検出精度が高まる。
【００３２】
請求項３の発明によれば、第１電極と第３グランドパターン若しくは第２電極と第４グランドパターンを、それぞれ同一の工程で形成でき、製造工程を短縮できる。
【００３３】
請求項４の発明によれば、絶縁基板上に３層を積層させるだけの簡単な工程で、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造できる。
【００３４】
また、第１工程、第２工程、第３工程の順、又は第３工程、第２工程、第１工程の順に各層を積層させても請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造できるので、静電容量式タッチパネルの特性や製造工程上の都合に合わせて任意に工程順を選択できる。
【００３５】
請求項５の発明によれば、第１工程及び／又は第３工程を、それぞれ一度の積層工程とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１と入力操作位置検出回路１０のブロック図である。
【図２】図２は、静電容量式タッチパネル１の交差領域１Ａを示す要部平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施の形態に係る静電容量式タッチパネル２０を製造する第１工程で積層する第１層を、（ａ）は、静電容量式タッチパネル２０の全体で、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、それぞれ示す説明図である。
【図４】図４は、静電容量式タッチパネル２０を製造する第２工程で積層する第２層を、（ａ）は、静電容量式タッチパネル２０の全体で、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、それぞれ示す説明図である。
【図５】図５は、静電容量式タッチパネル２０を製造する第３工程で積層する第３層を、（ａ）は、静電容量式タッチパネル２０の全体で、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、それぞれ示す説明図である。
【図６】図６は、静電容量式タッチパネル２０の（ａ）は、全体を、（ｂ）は、要部の交差領域２０Ａを拡大し、（ｃ）は、交差領域２０Ａを更に拡大して、それぞれ示す平面図である。
【図７】図７は、静電容量式タッチパネル２０の表面に配線されたグランドパターン２５、２６のみを図示する説明図である。
【図８】図８は、従来の静電容量式タッチパネル１００を示すブロック図である。
【図９】図９は、従来の静電容量式タッチパネルについて、（ａ）は、入力操作を待機している状態で発生する静電容量を、（ｂ）は、入力操作を行っている状態で発生する静電容量を、それぞれ比較して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１を、図１と図２を用いて説明する。図１に示すように、静電容量式タッチパネル１は、絶縁基板２と、絶縁基板２の表面上に、それぞれ直交するＸＹ方向に沿ってマトリックス状に配線された複数のＸ検出電極３、３・・とＹ検出電極４、４、・・と、Ｘ方向で隣り合うＸ検出電極３、３間に配線されるＸグランドパターン５と、Ｙ方向で隣り合うＹ検出電極４、４間に配線されるＹグランドパターン６とを備えている。
【００３８】
Ｘ検出電極３とＹ検出電極４とが交差する各交差領域１Ａには、Ｘ電極３を交差するＹ検出電極４及びＹグランドパターン６から絶縁するとともに、Ｘグランドパターン５を、交差するＹ検出電極４から絶縁する絶縁コート１５（図２参照）が配設され、これにより各検出電極３、４は相互に絶縁し、又グランドパターン５、６からも絶縁して配線される。静電容量式タッチパネル１には、指などの入力操作体による入力操作位置を、浮遊容量が増加して入力されるコモンモードノイズが増加する検出電極３、４の位置から検出する入力操作位置検出回路１０が接続されているが、その構成と動作は後述する。
【００３９】
絶縁基板２は、表面に導電性のパターンが形成される材質であれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミドの可撓性のプラスチックシート等の種々の材料で構成することができるが、ここでは、入力操作面から背面側に配置される表示装置を目視可能なように透明なガラス基板で構成している。
【００４０】
図２に示すように、絶縁基板２の表面上にＸ方向に等間隔で配線されるＸ検出電極３は、Ｘ方向に沿って台形のＸパターン本体３ａと、Ｙ検出電極４と交差する交差領域１Ａで、Ｙ方向にＸパターン本体３ａ間を一体に連結する細幅帯状のＸ連結パターン３ｂとからなり、Ｘ連結パターン３ｂで連結される一組のＸパターン本体３ａは、交差領域１Ａの中心回りで点対称の形状となっている。
【００４１】
また、絶縁基板２の表面上にＹ方向に等間隔で配線されるＹ検出電極４は、Ｘ検出電極３を絶縁基板２上で９０度回転させた形状でＸ方向に連続して形成される。すなわち、Ｙ検出電極４は、Ｙ方向に沿って台形のＹパターン本体４ａと、交差領域１Ａで、Ｘ方向にＹパターン本体４ａ間を一体に連結する細幅帯状のＹ連結パターン４ｂとからなり、Ｙ連結パターン４ｂで連結される一組のＹパターン本体４ａは、交差領域１Ａの中心回りで点対称の形状となっている。
【００４２】
Ｘ検出電極３とＹ検出電極４は、絶縁基板２上に配線可能な任意の導電材料で形成できるが、ここでは、ガラス基板である絶縁基板２上に印刷形成が可能であり、透明導電材料としてＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成している。
【００４３】
図２に示すように、隣り合うパターン本体３ａ、４ａにはわずかな隙間が形成され、この隙間にパターン本体３ａ、４ａに対して所定の間隔を隔てて、各Ｘ検出電極３、３間に配線されるＸグランドパターン５と、各Ｙ検出電極４、４間に配線されるＹグランドパターン６とが配線される。Ｘグランドパターン５とＹグランドパターン６も、導電材料であればいずれで形成してもよいが、以下のように、それぞれＸ検出電極３若しくはＹ検出電極４と同一工程で形成するように、同一導電材料のＩＴＯで印刷形成している。
【００４４】
本実施の形態では、絶縁基板２上に先にＹ検出電極４とその間にＹグランドパターン６を形成しておき、Ｘ検出電極３とＹ検出電極４が交差する各交差領域１Ａで、Ｙ連結パターン４ｂとＹグランドパターン６を跨ぐように、シリカ（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる絶縁コート１５をその上層に印刷形成する。その後、図に示すように、Ｘ検出電極３のＸ連結パターン３ｂと、Ｘグランドパターン５のＹ連結パターン４ｂを跨ぐ部分がそれぞれ絶縁コート１５上に配線されるように、Ｘ検出電極３とＸグランドパターン５を絶縁基板２上の全体に配線する。また、各交差領域１Ａで、Ｘグランドパターン５とＹグランドパターン６が重ねて配線される部位は、Ｘグランドパターン５をＹグランドパターン６で兼ね、両者が電気接続される。
【００４５】
このようにして製造された静電容量式タッチパネル１は、絶縁基板２上にマトリックス状に複数のＸ検出電極３と複数のＹ検出電極４が配線され、その間にＸグランドパターン５とＹグランドパターン６が検出電極３、４と絶縁して格子状に配線される。Ｘグランドパターン５とＹグランドパターン６はそれぞれ接地され、各検出電極３、４の上方から接近する入力操作体からのコモンモードノイズ以外のノイズが遮断されるとともに、検出電極３、４に接地したグランドパターン５、６が配線されるので、検出電極３、４間の浮遊容量が入力操作位置の検出に影響することがない。
【００４６】
入力操作位置検出回路１０は、図１に示すように、複数の各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の一側に接続し、他側が接地された検出抵抗７と、各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の他側に接続されたダイオード８及びユニティゲインアンプ９と、各Ｘ検出電極３に接続されるユニティゲインアンプ９の他側との接続を切り換えるＸ側マルチプレクサ１１と、各Ｙ検出電極４に接続されるユニティゲインアンプ９の他側との接続を切り換えるＹ側マルチプレクサ１２と、Ａ／Ｄ変換器１３と、ＣＰＵ１４から構成されている。
【００４７】
ユニティゲインアンプ９は、ダイオード８によってグランドレベルにクランプされた各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の他側の入力側回路とその出力側の検出回路と分離するものである。Ｘ側マルチプレクサ１１とＹ側マルチプレクサ１２は、ＣＰＵ１４によりＡ／Ｄ変換器１３との接続が制御され、これによりＣＰＵ１４で選択接続されるユニティゲインアンプ９から出力される容量変化信号がＡ／Ｄ変換器１３へ入力される。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換器１３は、入力される容量変化信号を二値化してＣＰＵ１４へ出力し、ＣＰＵ１４は、入力される容量変化信号の包絡線のレベルを所定の電圧しきい値ＶＴＨと比較して、入力操作体が接近することによって静電容量が増加し、指から入力されるコモンモードノイズのレベルが上昇した検出電極３、４をＸ検出電極３とＹ検出電極４のそれぞれで検出し、その検出電極３、４の絶縁基板２上の配設位置から入力操作位置をＸＹ方向で検出する。
【００４９】
ＣＰＵ１４は、このようにして真検出した入力操作位置を、表示画面上のカーソル移動制御や電子機器の動作を制御するマイコンへ出力し、入力操作位置に応じた所定の処理を実行させる。
【００５０】
入力操作による検出電極についての静電容量の変化は、静電容量がその面積に比例することから、限られた絶縁基板２上にできるだけ効率的に検出電極を配置させる必要があるが、上述の第１実施の形態に係る静電容量式タッチパネル１では、交差領域１Ａに絶縁基板２が露出する無駄な部分が残されている。第２実施の形態に係る静電容量式タッチパネル２０は、絶縁基板２上の略全てに無駄なくＸＹ方向に交差する検出電極を配置したもので、以下、図３乃至図７を用いてこの静電容量式タッチパネル２０を説明する。尚、第２実施の形態において、絶縁基板２と入力操作位置検出回路１０は第１実施の形態と同一であるものとしてその説明を省略する。
【００５１】
静電容量式タッチパネル２０も第１実施の形態と同様に、絶縁基板２の表面上に、それぞれ直交するＸＹ方向に沿って複数のＸ検出電極２３、２３・・及びＹ検出電極２４、２４、・・がマトリックス状に配線され、Ｙ方向で隣り合うＹ検出電極２４、２４間に、Ｙ検出電極２４に沿って配線されるＹグランドパターン２５と、Ｘ検出電極２３とＹ検出電極２４とが交差する各交差領域２０ＡでＹグランドパターン２５、２５間を接続するＸグランドパターン２６とが配線されている。
【００５２】
図６に示すように、絶縁基板２の表面上にＸ方向に等間隔で配線されるＸ検出電極２３は、Ｙ方向に沿って菱形のＸパターン本体２３ａと、Ｙ検出電極２４と交差する交差領域２０Ａで、Ｙ方向にＸパターン本体２３ａ間を一体に連結する細幅帯状のＸ連結パターン２３ｂとからなり、絶縁基板２の表面上にＹ方向に等間隔で配線されるＹ検出電極２４は、Ｘパターン本体２３ａとほぼ同一の菱形のＹパターン本体２４ａと、交差領域２０Ａで、Ｘ方向にＹパターン本体２４ａ間を一体に連結する細幅帯状のＹ連結パターン２４ｂとからなっている。従って、Ｘ検出電極２３とＹ検出電極２４とは、それぞれ互いに交差する各交差領域２０Ａに向かって細幅となり、各交差領域２０Ａで細幅帯状のＸ連結パターン２３ｂ若しくはＹ連結パターン２４ｂにより連続する。
【００５３】
第１実施の形態と同様に、絶縁基板２上に配線される上述の検出電極２３、２４及びグランドパターン２５、２６は、いずれも透明な導電材料であるＩＴＯにより形成している。
【００５４】
また、Ｘ検出電極２３とＹ検出電極２４とが交差する各交差領域２０Ａには、Ｘ検出電極２３を交差するＹ検出電極２４及びＹグランドパターン２５から絶縁するとともに、Ｘグランドパターン２６を、交差するＹ検出電極２４から絶縁する絶縁コート２７が配設され、これにより各検出電極２３、２４は相互に絶縁し、又グランドパターン２５、２６からも絶縁される。
【００５５】
上述の図６に示す静電容量式タッチパネル２０は、図３乃至図５の各製造工程を経て形成される。すなわち、図３に示す第１工程では、図３（ａ）に示すように、各交差領域２０Ａの位置に、Ｘ連結パターン２３ｂとその両側に一対のＸグランドパターン２６がＹ方向に沿って印刷形成される。各Ｘ連結パターン２３ｂは、Ｙ方向の両側が図６（ｂ）に示すＸパターン本体２３ａの配置位置と重なり、また、一対のＸグランドパターン２６は、図６（ｂ）に示すＹ連結パターン２４ｂと交差し、Ｙ方向の両側がＹグランドパターン２５と重なる位置に形成される。
【００５６】
第２工程では、各交差領域２０Ａの位置に、第１行程で印刷形成したＸ連結パターン２３ｂと一対のＸグランドパターン２６の各Ｙ方向の両端部を残して、図４（ａ）（ｂ）に示すシリカ（ＳｉＯ２）等の絶縁材料からなる絶縁コート２７を上方から重ねて印刷形成する。絶縁コート２７は、Ｘ連結パターン２３ｂより太幅でＹ検出電極２４の両側に沿って配線される一組のＹグランドパターン２５、２５を跨ぐ長さの長方形の第２コート部２７Ａと、Ｘグランドパターン２６より太幅でＹ検出電極２４を跨ぐ長さの長方形の一対の第１コート部２７Ｂとで、図４（ｂ）に示すように、十字形に形成されている。
【００５７】
続いて第３工程で、Ｘパターン本体２３ａ、Ｙ検出電極２４及びＹグランドパターン２５を上方から重ねて印刷形成する。Ｙグランドパターン２５は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、Ｘ方向に沿って配線される各Ｙ検出電極２４の輪郭に沿って、Ｘパターン本体２３ａとの間に形成される波形の隙間にいずれとも絶縁して配線される。第３工程で、Ｘパターン本体２３ａ、Ｙ検出電極２４及びＹグランドパターン２５を上方から印刷形成すると、各交差領域２０Ａにおいて、Ｘ連結パターン２３ｂは、交差するＹ連結パターン２４ｂ及びその両側のＹグランドパターン２５との間に絶縁コート２７が介在して絶縁されるとともに、絶縁コート２７で覆われないその両側がＸパターン本体２３ａと重なり、Ｘパターン本体２３ａ間を電気接続するものとなる。また、Ｘ連結パターン２３ｂとその両側に一対のＸグランドパターン２６は、交差するＹ連結パターン２４ｂとの間に絶縁コート２７が介在して絶縁されるとともに、絶縁コート２７で覆われないその両側がＹグランドパターン２５と重なり、Ｙ検出電極２４に沿った一対のＹグランドパターン２５間を電気接続するものとなる。
【００５８】
このように第１乃至第３工程を経て製造された静電容量式タッチパネル２０は、絶縁基板２上にマトリックス状に複数のＸ検出電極２３と複数のＹ検出電極２４が配線され、その間にＸグランドパターン２６とＹグランドパターン２５とが図７に示すように検出電極２３、２４と絶縁して網目状に配線される。Ｘグランドパターン２６とＹグランドパターン２５はそれぞれ接地されるので、各Ｘ検出電極２３、２４の上方から接近する入力操作体からのコモンモードノイズ以外のノイズが遮断されるとともに、検出電極２３、２４に接地したグランドパターン２５が配線されるので、検出電極２３、２４間の浮遊容量が入力操作位置の検出に影響することがない。
【００５９】
この第２の実施の形態で静電容量式タッチパネル２０を製造する工程は、第３工程、第２工程を経て第１工程の順に形成してもよい。
【００６０】
上述の第１、第２実施の形態では、絶縁基板２上に、検出電極と絶縁して格子状若しくは網目状のグランドパターン５、６、２５、２６が配線されるので、外部ノイズを充分に遮断することができるが、更に絶縁基板２の背面側からのノイズを完全に遮断するために、絶縁基板２の背面側に別に接地されたシールド層を形成してもよい。
【００６１】
また、検出電極の浮遊容量の変化から入力操作位置を検出する入力操作位置検出手段は、上述のように、コモンモードノイズの増加から検出する方法に限らず、例えば、所定の検出信号を入力操作体若しくは検出電極の一側から入力し、浮遊容量の変化による検出信号の変化から検出するものであってもよい。
【００６２】
また、上述の入力操作位置検出回路１０において、検出抵抗７は、各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４とダイオード８の間に接続してもよく、各Ｘ検出電極３及びＹ検出電極４の他側の入力側回路とその出力側の検出回路と分離するユニティゲインアンプ９は、ゲートを入力回路側に接続するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で代用してもよい。さらに、これらのユニティゲインアンプ９若しくはＦＥＴは、マルチプレクサ１１、１２とＡ／Ｄ変換器１３の間に接続すれば、個々の検出電極３、４毎に用意する必要がない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
入力操作体を接近させることによる浮遊容量の微小変化から入力操作位置を非接触で検出する静電容量式タッチパネルに適している。
【符号の説明】
【００６４】
１ 静電容量式タッチパネル（第１実施の形態）
１Ａ 交差領域
２ 絶縁基板
３ Ｘ検出電極
４ Ｙ検出電極
５ Ｘグランドパターン
６ Ｙグランドパターン
１５ 絶縁コート
２０ 静電容量式タッチパネル（第２実施の形態）
２０Ａ 交差領域
２３ Ｘ検出電極
２４ Ｙ検出電極
２５ Ｙグランドパターン
２６ Ｘグランドパターン
２７ 絶縁コート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、
第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、
各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、
絶縁基板上の隣り合う第１電極の間に第１電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第２電極の他側に配線されて第２電極と絶縁する複数の第１グランドパターンと、
絶縁基板上の隣り合う第２電極の間に第２電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第１電極の他側に配線されて第１電極と絶縁される複数の第２グランドパターンとを備え、
複数の各第１グランドパターンと各第２グランドパターンとは、互いに交差する絶縁基板上の部位で電気接続することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
【請求項２】
互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、
第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、
各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、
各第１電極は、交差領域に向かって細幅となる菱形状の複数の第１パターン本体と、交差領域で第１パターン本体間を第１電極の配線方向に沿って一体に連続させる帯状の第１連結パターンとを有し、
各第２電極は、絶縁基板上で第１パターン本体に相補する菱形状の複数の第２パターン本体と、交差領域で第１連結パターンを跨ぎ、第２パターン本体間を第２電極の配線方向に沿って接続する帯状の第２連結パターンとを有し、
第１電極の輪郭と第２パターン本体との隙間に沿って、各第１電極の両側に第３グランドパターンを配線し、
交差領域で絶縁コートの第１コート部を第１連結パターンを跨いで架け渡すとともに、第２コート部を第１連結パターンの両側の第３グランドパターンまで跨いで架け渡し、
第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターン間を電気接続する第４グランドパターンを、第１コート部を挟んで第１連結パターンの他側に配線し、
第２連結パターンを、第２コート部を挟んで第１連結パターン及び第３グランドパターンの他側に配線することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
【請求項３】
第１電極と第３グランドパターン及び／又は第２電極と第４グランドパターンが同一導電材料で形成されることを特徴とする請求項２に記載の静電容量式タッチパネル。
【請求項４】
絶縁基板の各交差領域に、第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体とからなる第１層を形成する第１工程と、
各交差領域に絶縁コートの第１コート部と第２コート部とからなる第２層を形成する第２工程と、
各交差領域に、第２連結パターンと第４グランドパターンとからなる第３層を形成する第３工程とからなり、
第１工程、第２工程、第３工程の順、又は第３工程、第２工程、第１工程の順に、第１層と第２層と第３層を積層し、各工程で積層方向で対向する各部を電気接続し、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造することを特徴とする静電容量式タッチパネルの製造方法。
【請求項５】
第１層の第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体及び／又は第３層の第２連結パターンと第４グランドパターンは、同一導電材料で形成され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パネルの製造方法。
【請求項１】
互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、
第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、
各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、
絶縁基板上の隣り合う第１電極の間に第１電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第２電極の他側に配線されて第２電極と絶縁する複数の第１グランドパターンと、
絶縁基板上の隣り合う第２電極の間に第２電極の配線方向に沿って配線され、交差領域で絶縁コートを介して第１電極の他側に配線されて第１電極と絶縁される複数の第２グランドパターンとを備え、
複数の各第１グランドパターンと各第２グランドパターンとは、互いに交差する絶縁基板上の部位で電気接続することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
【請求項２】
互いに直交する方向に沿って、絶縁基板上にマトリックス状に配線される複数の第１電極及び複数の第２電極と、
第１電極と第２電極とが交差する交差領域で、第１電極と第２電極との間に配設され、交差する第１電極と第２電極とを絶縁する絶縁コートとを有し、
各第１電極と各第２電極の浮遊容量の変化を検出し、浮遊容量が変化した第１電極と第２電極の絶縁基板上の配設位置から、絶縁基板へ被検出体を接近させる入力操作の入力操作位置を検出する静電容量式タッチパネルであって、
各第１電極は、交差領域に向かって細幅となる菱形状の複数の第１パターン本体と、交差領域で第１パターン本体間を第１電極の配線方向に沿って一体に連続させる帯状の第１連結パターンとを有し、
各第２電極は、絶縁基板上で第１パターン本体に相補する菱形状の複数の第２パターン本体と、交差領域で第１連結パターンを跨ぎ、第２パターン本体間を第２電極の配線方向に沿って接続する帯状の第２連結パターンとを有し、
第１電極の輪郭と第２パターン本体との隙間に沿って、各第１電極の両側に第３グランドパターンを配線し、
交差領域で絶縁コートの第１コート部を第１連結パターンを跨いで架け渡すとともに、第２コート部を第１連結パターンの両側の第３グランドパターンまで跨いで架け渡し、
第１電極の両側に沿って配線される一対の第３グランドパターン間を電気接続する第４グランドパターンを、第１コート部を挟んで第１連結パターンの他側に配線し、
第２連結パターンを、第２コート部を挟んで第１連結パターン及び第３グランドパターンの他側に配線することを特徴とする静電容量式タッチパネル。
【請求項３】
第１電極と第３グランドパターン及び／又は第２電極と第４グランドパターンが同一導電材料で形成されることを特徴とする請求項２に記載の静電容量式タッチパネル。
【請求項４】
絶縁基板の各交差領域に、第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体とからなる第１層を形成する第１工程と、
各交差領域に絶縁コートの第１コート部と第２コート部とからなる第２層を形成する第２工程と、
各交差領域に、第２連結パターンと第４グランドパターンとからなる第３層を形成する第３工程とからなり、
第１工程、第２工程、第３工程の順、又は第３工程、第２工程、第１工程の順に、第１層と第２層と第３層を積層し、各工程で積層方向で対向する各部を電気接続し、請求項２に記載の静電容量式タッチパネルを製造することを特徴とする静電容量式タッチパネルの製造方法。
【請求項５】
第１層の第１電極と第３グランドパターンと第２パターン本体及び／又は第３層の第２連結パターンと第４グランドパターンは、同一導電材料で形成され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パネルの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１２８８９６（Ｐ２０１１−１２８８９６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６８１７（Ｐ２００９−２８６８１７）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００１０２５００）ＳＭＫ株式会社 (528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００１０２５００）ＳＭＫ株式会社 (528)
【Ｆターム（参考）】
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