JP2010044492A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より正確な検出を行うことができる入力装置を提供すること。
【解決手段】互いに平行に配列された複数の透明帯状配線１１を有する第１の透明基板１と、透明帯状配線１１が並ぶ方向と異なる方向において互いに平行に配列された複数の透明帯状配線２１を有し、上記第１の透明基板１に重なるように配置された第２の透明基板２と、上記第１と第２の透明基板１，２に対してそれらが重なる方向において導電体Ｆｇが接近したときに生じる静電容量変化によって導電体Ｆｇの接近を検出する制御手段７と、を備える入力装置Ａであって、上記第１と第２の透明基板１，２の間に透明な絶縁層３が設けられており、絶縁層３には一定の直径を有する複数のスペーサ４が散布されており、複数のスペーサ４はそれぞれ上記第１と第２の透明基板１，２の双方に接している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば液晶表示パネルと積層されて用いられる、いわゆるタッチパネルを構成する入力装置に関する。

図７は、従来の入力装置の一例を示している。同図に示された入力装置Ｘは、液晶表示パネルＹと重ね合わせられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。このタッチパネルは、たとえば携帯電話機Ｚの表示手段および操作手段として用いられる。入力装置Ｘは、平行に配置された透明基板９１，９２を有する。透明基板９１には透明帯状配線９３が、透明基板９２には透明帯状配線９４が、それぞれ形成されている。透明帯状配線９３，９４は、平行に配置された複数の帯状要素からなる。透明帯状配線９３の帯状要素と透明帯状配線９４の帯状要素とは、互いに直角に配置されている。透明帯状配線９３は、フレキシブル基板９７を介して図示しないＩＣチップに接続されている。透明帯状配線９４は、図示しない複数の金属配線を介してフレキシブル基板９８に接続されている。フレキシブル基板９８は、上記の図示しないＩＣチップに接続されている。上記の図示しない複数の金属配線は、たとえば、透明帯状配線９４の外縁に沿って延びるように形成されている。

携帯電話機Ｚは、筐体の一部を構成する透明カバー９５を有している。入力装置Ｘは、透明接着材９６によって透明カバー９５に接合されている。入力装置Ｘの下方には、液晶表示パネルＹが配置されている。携帯電話機Ｚの使用者が携帯電話機Ｚを操作するときに、指Ｆｇを透明カバー９５に対して接近させ、あるいは接触させると、透明帯状配線９３，９４との間に静電容量が生じる。この静電容量の大きさを上記ＩＣチップによって検出することにより、指Ｆｇが平面視においてどの位置に接近してきたかを検出することができる。

入力装置Ｘは、携帯電話機Ｚを構成する一部品として扱われる。このため、携帯電話機Ｚの組み立てに先立って、入力装置Ｘはそれ単体で組み立てられ、単体での検出確認作業が行われる。しかしながら、入力装置Ｘでは、透明基板９１，９２の間隔が均一とならず、傾いた状態で組み立てられることがあった。透明基板９１，９２が傾いた状態であると、指Ｆｇと透明帯状配線９３，９４との間に生じる静電容量が不当な値となり、上記ＩＣチップが指Ｆｇの位置を正しく検出できなくなることがあった。

特開２００８−３３７７７号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より正確な検出を行うことができる入力装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される入力装置は、互いに平行に配列された複数の透明帯状配線を有する第１の透明基板と、上記透明帯状配線が並ぶ方向と異なる方向において互いに平行に配列された複数の透明帯状配線を有し、上記第１の透明基板に重なるように配置された第２の透明基板と、上記第１と第２の透明基板に対してそれらが重なる方向において導電体が接近したときに生じる静電容量変化によって上記導電体の接近を検出する制御手段と、を備える入力装置であって、上記第１と第２の透明基板の間に透明な絶縁層が設けられており、上記絶縁層には複数のスペーサが散布されており、上記複数のスペーサは上記第１と第２の透明基板の双方に接していることを特徴とする。

このような構成によれば、上記第１と第２の透明基板の間隔を上記複数のスペーサによって一定に保つことができる。このため、上記入力装置においては、上記制御手段が上記導電体の接近をより正確に検知することが可能となっている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のスペーサの直径が、１０μｍ以下である。このような構成によれば、上記複数のスペーサが目視できない大きさであるため、上記入力装置の透明性が損なわれることがなく、上記入力装置の見映えも好ましくなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１および第２の透明基板における上記複数の透明帯状配線は、いずれも上記第１および第２の透明基板の互いに対向する面に設けられている。このような構成によれば、上記第１および第２の透明基板における上記複数の透明帯状配線同士の間隔は上記第１および第２の透明基板の厚さの影響を受けない。さらに、上記複数のスペーサにより上記第１および第２の透明基板における上記複数の透明帯状配線同士の間隔が比較的小さな長さで一定に保たれるため、上記第１および第２の透明基板における上記複数の透明帯状配線と指Ｆｇとの間に生じる静電容量の差が小さくなる。従って、上記制御手段が上記導電体の接近をより正確に検知することが可能となっている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記第１の透明基板の上記第２の透明基板と対向する面に、上記第１の透明基板に形成された上記複数の透明帯状配線に対して絶縁され、上記制御手段に導通する配線パターンが形成されており、上記第１と第２の透明基板の間に、上記配線パターンと上記第２の透明基板に形成された上記複数の透明帯状配線とを導通させる導通部材が設けられている。このような構成によれば、たとえば上記第１の透明基板にのみ上記制御手段と導通するフレキシブル基板を接続すれば、上記第１および第２の透明基板に形成された上記複数の透明帯状配線と上記制御手段とを導通させることができる。このため、上記入力装置では、より簡略な構造のフレキシブル基板を用いることが可能であり、コストの削減を図ることが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係る入力装置の一例を示している。本実施形態の入力装置Ａは、透明基板１，２、絶縁層３、複数のスペーサ４、導通部材５、接着部材６、制御手段７、および、フレキシブル基板８を備えており、導電体としての指Ｆｇが接近したことを静電容量の変化によって検出するためのものである。この入力装置Ａは、図１に示すように、液晶表示パネルＢと重ね合わせられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。なお、図１では、入力装置Ａの長手方向ｘと、入力装置Ａと液晶表示パネルＢとが重ねられる方向ｚとを示している。図２では、ｘ方向と、ｘ方向およびｚ方向に対して直交するｙ方向とを示している。

透明基板１は、ｚ方向における上面に、ｙ方向において互いに平行に配列された複数の透明帯状配線１１と、各透明帯状配線１１とは絶縁された配線パターン１２と、を備えている。透明基板１は、たとえばポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮ）、ポリカーボネイト（以下、ＰＣ）などの透明樹脂の単層樹脂体、またはこれらに代表される透明樹脂から選ばれた２種類の材料からなる積層樹脂体、あるいはガラスからなる透明な板である。

各透明帯状配線１１は、ｘ方向に沿って延び、菱形状に膨張した部分とくびれた部分とがｘ方向に交互に配置された形状とされている。複数の透明帯状配線１１はたとえばＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜に対してパターニングを施したものである。配線パターン１２は、透明基板１のｘ方向における一方の端部のｙ方向両端部に形成された、たとえばＡｇまたはＡｕからなる複数の線状配線からなる。

透明基板２は、ｚ方向における下面にｘ方向において互いに平行に配列された複数の透明帯状配線２１と、複数の透明帯状配線２１のいずれかに接続された複数の線状配線２２と、を備えている。この透明基板２のｚ方向における下面は、透明基板１のｚ方向における上面と対向している。さらに、透明基板２のｚ方向における上面が、指Ｆｇが接近したときに接する接触面２ａとなっている。この接触面２ａに、たとえば図示しないコーティング層を設けてもよい。このコーティング層は、外来光が反射することにより、視認性が悪化することを抑制したり、透明基板２に傷が生じることを防いだりする機能を果たす。

各透明帯状配線２１は、ｙ方向に沿って延び、略菱形状に膨張した部分とくびれた部分とがｙ方向に交互に配置された形状とされている。複数の線状配線２２は、それぞれ複数の透明帯状配線２１のいずれかと導通しており、ｘ方向に沿って一方の端部まで延びるように形成されている。

透明基板２は、たとえばＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣなどの透明樹脂の単層樹脂体、またはこれらに代表される透明樹脂から選ばれた２種類の材料からなる積層樹脂体、あるいはガラスからなる透明な板である。複数の透明帯状配線２１はたとえばＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜に対してパターニングを施したものである。複数の線状配線２２は、たとえばＡｇまたはＡｕかなる。

図２によく表れているように、複数の透明帯状配線１１，２１は、それぞれの上記膨張部分どうしは、平面視において互いに重ならないように配置されている。さらに、複数の複数の透明帯状配線１１の上記膨張部分どうしの隙間には、複数の透明帯状配線２１の上記膨張部分がはまり込むように配置されている。

絶縁層３は、透明基板１，２の間に介在している。絶縁層３としては、光を良好に透過するとともに、透明帯状配線１１，２１を互いに絶縁可能なものを用いればよい。本実施形態においては、透明基板１，２の間に塗布されたポリイミド系あるいはアクリル系の透明接着剤を硬化させることにより、絶縁層３が形成されている。このような絶縁層３の屈折率は、たとえば１．４９〜１．５１である。なお、図２においては、理解の便宜上、絶縁層３を省略している。

複数のスペーサ４は、透明基板１，２の双方に接するように絶縁層３内に散布されている。各スペーサ４は、シリカまたはアクリル樹脂（たとえば、清水化学工業：ミクロパールシリーズ）からなり、１０μｍ以下の一定の直径を有する球状に形成されている。このようなスペーサ４の屈折率は、たとえば１．４〜１．６である。透明基板１，２の間隔は、これらのスペーサ４の直径によって決定される。本実施形態では、スペーサ４は、ｚ方向視において１ｍｍ平方内に２０〜４０個程度の割合で散布されている。

導通部材５は、透明基板１，２間のｘ方向における一方の端部付近にｙ方向に沿って延びるように設けられた異方性導電接着材からなる。導通部材５を構成する異方性導電接着材は、たとえば絶縁性樹脂に微小な導電粒子が混入されたものであり、透明基板１，２を押し付けあう方向にのみ電気を通す性質を有する。この導通部材５は、ｚ方向視において、配線パターン１２および複数の線状配線２２と重なるように配置されており、配線パターン１２および複数の線状配線２２を導通させている。

接着部材６は、導通部材５が設けられていない部分において、透明基板１，２の端縁部同士を接着している。透明基板１，２の端縁部は、ｚ方向視において液晶表示パネルＢの表示領域と重ならないため、透明でなくても構わない。このため、接着部材６は、比較的安価な不透明な樹脂接着材により形成されている。なお、図２では、接着部材６を省略している。

制御手段７は、たとえばＩＣチップであり、各透明帯状配線１１，２１に生じる静電容量を独立にかつ常時検出可能に構成されている。この制御手段７は、透明基板１のｘ方向における一方の端部に取り付けられたフレキシブル基板８を介して複数の透明帯状配線１１および配線パターン１２に接続されている。配線パターン１２は、導通部材５を介して複数の線状配線２２と導通し、さらに、複数の線状配線２２は複数の透明帯状配線２１に導通している。これにより、制御手段７は、複数の透明帯状配線２１と導通している。

液晶表示パネルＢは、たとえば互いに対向する透明基板およびＴＦＴ基板と、これらに挟まれた液晶層とを備えており、たとえば携帯電話機の操作に供する操作メニュー画面や、画像などを表示する機能を有する。液晶表示パネルＢに表示された画像は、入力装置Ａを透して視認可能である。

入力装置Ａおよび液晶表示パネルＢは、携帯電話機などに組み込まれて、たとえば以下のようにして使用される。

液晶表示パネルＢは、たとえば携帯電話機の諸機能を発揮させるボタンを模したアイコンを含む操作メニュー画面を表示させる。使用者がなんら操作をしない状態においては、各透明帯状配線１１，２１には静電容量はほとんど生じていない。次いで、使用者は、選択したい機能に対応するアイコンを触るようにして、指Ｆｇによって透明基板２の接触面２ａに触れる。このとき、各透明帯状配線１１，２１と指Ｆｇの距離が短くなる。これにより、各透明帯状配線１１，２１に静電容量が生じる。複数の透明帯状配線１１，２１のうち指Ｆｇとの距離が近いものほど静電容量が大きい。すなわち、複数の透明帯状配線１１の静電容量を比較することによって、複数の透明帯状配線１１が配列された方向における指Ｆｇの位置を検出することができる。また、複数の透明帯状配線２１の静電容量を比較することによって、複数の透明帯状配線２１が配列された方向における指Ｆｇの位置を検出することができる。この結果、指Ｆｇの平面視における位置が確定され、使用者が触れようとしたアイコンが特定される。そして、携帯電話機は、このアイコンに対応する機能を発揮する。

次に、入力装置Ａの作用について説明する。

本実施形態によれば、絶縁層３および複数のスペーサ４によって、透明基板１，２の間隔を均一に保つことが可能となっている。このため、指Ｆｇと複数の透明帯状配線１１，２１との間に生じる静電容量が不当な値となりにくくなっている。したがって、制御手段７が、より正確に、指Ｆｇの位置を検出することが可能となっている。

また、図３〜図７には、スペーサ４の直径を変えた場合の接触面２ａの様子を示す写真を掲載している。図３におけるスペーサ４の直径は６μｍであり、図４におけるスペーサ４の直径は８μｍである。図６では、比較のためにスペーサ４の直径を３０μｍとした場合を示している。さらに、図７では、比較のためにスペーサ４の直径を５０μｍとした場合を示している。図３および図４と、図６および図７とを比較すると、図３および図４では粒状のスペーサ４を視認することができず、図６および図７では粒状のスペーサ４が視認できることがわかる。スペーサ４が視認できる場合、透明基板１，２間の透明性が損なわれ、見映えが悪くなることがあった。

本実施形態では、スペーサ４の直径が１０μｍ以下であるため、透明基板１，２間の透明性が損なわれることがなく、見映えも好ましいものとなっている。

さらに、本実施形態では、透明帯状配線１１が、接触面２ａにより近い透明基板１の上面側に形成されており、さらにｚ方向における透明基板１，２間の距離が１０μｍ以下となっている。このため、指Ｆｇと複数の透明帯状配線１１との間に生じる静電容量の大きさが、指Ｆｇと複数の透明帯状配線２１との間に生じる静電容量の大きさと比較して不当に小さくなりにくくなっている。従って、制御手段７が、指Ｆｇと複数の透明帯状配線１１との間に生じる静電容量をより正確に検出することが可能となっている。

さらに、本実施形態では、透明基板２とフレキシブル基板８とを直接繋ぐ必要がないため、比較的簡単な構造となっている。このため、より製造しやすく、さらに製造コストの削減を図ることが可能となっている。

さらに、本実施形態では、絶縁層３および複数のスペーサ４の屈折率が近い値となっているため、複数のスペーサ４が目立ちにくくなっている。このため、接触面２ａの見映えがより好ましいものとなっている。

本発明に係る入力装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る入力装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、上記実施形態では、上記入力手段を携帯電話機に組み込む例を挙げたが、家電製品を操作するためのタッチパネルや、車載向けディスプレイ用のタッチパネルとしても用いることが可能である。

本発明の実施形態に基づく入力装置を示す要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う平面から見た要部平面図である。 図１に示す入力装置においてスペーサ径を６μｍとした場合の接触面の様子を示す写真である。 図１に示す入力装置においてスペーサ径を８μｍとした場合の接触面の様子を示す写真である。 図１に示す入力装置においてスペーサ径を３０μｍとした場合の接触面の様子を示す写真である。 図１に示す入力装置においてスペーサ径を５０μｍとした場合の接触面の様子を示す写真である。 従来の入力装置の一例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ 入力装置
Ｂ 液晶表示パネル（表示パネル）
Ｆｇ 指（導電体）
ｘ （長手）方向
ｙ 方向
ｚ （入力装置Ａと液晶表示パネルＢとが重なる）方向
１ （第１の）透明基板
１１ 透明帯状配線
１２ 配線パターン
２ （第２の）透明基板
２１ 透明帯状配線
２２ 線状配線
２ａ 接触面（上面）
３ 絶縁層
４ スペーサ
５ 導通部材
６ 接着部材
７ 制御手段
８ フレキシブル基板

Claims (4)

1. 互いに平行に配列された複数の透明帯状配線を有する第１の透明基板と、
   上記透明帯状配線が並ぶ方向と異なる方向において互いに平行に配列された複数の透明帯状配線を有し、上記第１の透明基板に重なるように配置された第２の透明基板と、
   上記第１と第２の透明基板に対してそれらが重なる方向において導電体が接近したときに生じる静電容量変化によって上記導電体の接近を検出する制御手段と、
   を備える入力装置であって、
   上記第１と第２の透明基板の間に透明な絶縁層が設けられており、
   上記絶縁層には複数のスペーサが散布されており、
   上記複数のスペーサは上記第１と第２の透明基板の双方に接していることを特徴とする、入力装置。
2. 上記複数のスペーサの直径が、１０μｍ以下である、請求項１に記載の入力装置。
3. 上記第１および第２の透明基板における上記複数の透明帯状配線は、いずれも上記第１および第２の透明基板の互いに対向する面に設けられている、請求項１または２に記載の入力装置。
4. 上記第１の透明基板の上記第２の透明基板と対向する面に、上記第１の透明基板に形成された上記複数の透明帯状配線に対して絶縁され、上記制御手段に導通する配線パターンが形成されており、
   上記第１と第２の透明基板の間に、上記配線パターンと上記第２の透明基板に形成された上記複数の透明帯状配線とを導通させる導通部材が設けられている、請求項３に記載の入力装置。