JP2010079791A - 静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ペン入力も可能な静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器を提供すること。
【解決手段】静電容量型入力装置１において、第１基板１０に第１電極１１が形成され、第２基板２０に複数の第２電極２１が形成されている。第２基板２０が押圧されて第１基板１０側に撓むと、第２基板２０が撓んだ箇所では、第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量が増大することを検出して、第２基板２０に対する押圧位置を検出する。このため、静電容量型入力装置１であっても、ペンなどといった指以外での入力が可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極に結合する静電容量の変化に基づいて押圧位置を検出する静電容量型入力装置、該静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置、および該入力機能付き表示装置を備えた電子機器に関するものである。

携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの表面に、タッチパネルと称せられる入力装置が配置され、液晶装置の画像表示領域に表示された画像を参照しながら、情報の入力が行えるものがある。このような入力装置のうち、静電容量型入力装置は、複数の電極の各々に対して、結合している静電容量を監視する。そして、複数の電極のいずれかに指が近接すると、指が近接した電極では、指との間に生じた静電容量分だけ、静電容量が増大するので、指が近接した電極を特定することができる（例えば、特許文献１）。
特開２００３−９９１８５号公報

かかる静電容量型入力装置は、抵抗膜型入力装置と違って、複数の入力個所を検出することができるという利点がある。しかしながら、静電容量型入力装置は、指との間に生じた静電容量を利用するため、特定のペンを用いない限り、抵抗膜型入力装置のようなペン入力ができないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ペン入力などといった指以外での入力が可能な静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器を提供することにある。

また、本発明の課題は、静電容量方式での入力位置の検出を行なうことができるとともに、抵抗膜方式での入力位置の検出を行なうこともできる静電容量型入力装置、入力機能付き表示装置および電子機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、第１基板と、前記第１基板に対して入力操作面側に配置された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板のうちの一方の基板に形成された第１電極と、前記第１基板および前記第２基板のうちの他方の基板にされた複数の第２電極と、前記第２基板に対する押圧に伴う前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量変化に基づいて前記第２基板に対する押圧位置を検出する押圧検出部と、を有することを特徴とする。

本発明では、第１基板および第２基板のうちの一方の基板に第１電極が形成され、他方の基板に複数の第２電極が形成されており、第１電極と第２電極との間に静電容量が生成される。このため、第２基板が押圧されて第２基板が第１基板側に撓むと、第２基板が撓んだ箇所では、第１電極と第２電極との距離が狭まるので、かかる箇所では、第１電極と第２電極との間の静電容量が増大する。それ故、押圧検出部においては、複数の第２電極に結合している静電容量を検出すれば、第２基板に対する押圧位置を検出することができる。よって、静電容量型入力装置であっても、ペンなどといった指以外での入力が可能である。

本発明において、前記第２電極は、第１方向に延在する第１電極パターンと、前記第１方向に対して交差する方向に延在する第２電極パターンとからなることが好ましい。このように構成すると、第１電極パターンおよび第２電極パターンに結合している静電容量を監視するだけで、第１方向および第２方向での押圧位置を特定することができる。

この場合、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンとは、同時形成された第１導電膜により形成され、前記第１電極パターンは、前記第１方向に連続して延在し、前記第２電極パターンは、前記第１電極パターンとの交差部で途切れており、当該交差部には、前記第１電極パターンおよび前記第２電極パターンの上層あるいは下層に形成された絶縁膜と、該絶縁膜によって前記第１電極パターンに対して絶縁分離された状態で前記第２電極パターンの途切れ部分を電気的に接続させる第２導電膜とを備えていることが好ましい。第１電極パターンと第２電極パターンとを第１導電膜により同時形成すると、その分、生産効率が向上する。この場合、第１電極パターンと第２電極パターンとの交差部が生じるが、かかる交差部で第２電極パターンが途切れた構造を採用すれば、第１電極パターンと第２電極パターンとの短絡を防止することができる。また、絶縁膜によって第１電極パターンに対して絶縁分離された第２導電膜によって、第２電極パターンの途切れ部分を電気的に接続すれば、第２電極パターンを延在方向で電気的に接続することができる。

本発明において、前記第１電極パターンから延在する配線、および前記第２電極パターンから延在する配線の少なくとも一部は、前記第１導電膜と前記第２導電膜との積層膜を備えていることが好ましい。このように構成すると、新たな導電膜を追加しなくても、第１電極パターンから延在する配線、および第２電極パターンから延在する配線の配線抵抗を低減することができる。

本発明において、前記一方の基板には、前記第１電極が複数、形成されている構成を採用することができる。

この場合、前記複数の第２電極は、第１方向に延在する複数の電極パターンからなり、前記複数の第１電極は、前記第１方向と交差する第２方向に延在する複数の電極パターンからなることが好ましい。

本発明において、前記第１電極は、前記一方の基板において前記他方の基板に対向する面側に形成され、前記第２電極は、前記他方の基板において前記一方の基板に対向する面側に形成されている構成を採用することができる。

この場合、前記押圧検出部は、前記第２基板に対する押圧に伴う前記１電極と前記第２電極との短絡の有無を検出することが好ましい。このように構成すると、前記１電極と前記第２電極との短絡に基づいて、前記押圧による入力の確定と判定するような処理を行なうことができる。

この場合、前記第１電極および前記第２電極のうちの一方の電極は抵抗膜であり、前記押圧検出部によって、前記第１電極および前記第２電極のうちの他方の電極を検出用電極として前記１電極と前記第２電極との短絡位置を検出する抵抗膜型入力装置としても機能するように構成してもよい。例えば、前記第１電極は抵抗膜であり、前記押圧検出部は、前記複数の第２電極を検出用電極として前記１電極と前記第２電極との短絡位置を検出するように構成することができる。

本発明において、前記第１電極および前記第２電極のうち、前記第１基板に形成された電極は、前記第１基板において前記第２基板に対向する面とは反対側に形成されている構成を採用することができる。このように構成すると、第２基板が押圧されていない待機状態における第１電極と第２電極との間の静電容量を小さくすることができる。従って、第２基板に対する押圧に伴う第１電極と第２電極との間の静電容量変化を感度よく検出することができる。

本発明において、前記第１基板と前記第２基板との間には絶縁材料が充填されていることが好ましい。このように構成すると、第１電極と第２電極との間に介在した空気層が絶縁材料と入れ替わることになる。このため、第１電極と第２電極との間の静電容量を任意に値に設定することができる。また、第１基板と第２基板との間に空気層が介在すると、界面で大きな反射が発生するが、空気層を絶縁材料と入れ替えれば、かかる界面での反射を防止することができる。また、第２基板を押圧した際のニュートンリングの発生を防止することもできる。

本発明において、前記第１基板にはフレキシブル配線基板が接続され、前記第１電極および前記第２電極のうち、前記第２基板に形成された電極は、前記第１基板と前記第２基板との間に介在する基板間導通材を介して前記フレキシブル配線基板の導電パターンに電気的に接続されていることが好ましい。第２基板には可撓性が要求されるため、第２基板にフレキシブル配線基板を接続すると、不具合が発生しやすい。それ故、第１基板と第２基板との間に基板間導通材を配置すれば、第２基板に形成された電極と第１基板に接続したフレキシブル配線基板の導電パターンとを電気的に接続することができるので、第２基板にフレキシブル配線基板を接続する必要がない。

本発明を適用した静電容量型入力装置は、入力機能付き表示装置に用いることができる。この場合、前記第１基板、前記第２基板、前記第１電極および前記第２電極は、いずれも透光性を備え、前記第１基板に対して前記第２基板が位置する側とは反対側に画像生成装置が配置される。

本発明を適用した入力機能付き表示装置は、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行の端末などの電子機器に用いられる。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺や数を異ならしめてある。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、およびその断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図１（ｂ）において、入力装置の各電極、および液晶装置の画素電極や対向電極などについては数などを簡略化して示してある。

図１（ａ）、（ｂ）において、本形態を適用した入力機能付き表示装置１００は、概ね、画像生成装置としての液晶装置５と、この液晶装置５において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置１とを有している。液晶装置５は、透過型、反射型あるいは半透過反射型のアクティブマトリクス型の液晶パネル５ａを備えている。本形態において、液晶パネル５ａは、透過型であるため、表示光の出射側とは反対側にバックライト装置（図示せず）が配置される。液晶装置５において、液晶パネル５ａに対して表示光の出射側には第１偏光板８１が重ねて配置され、その反対側に第２偏光板８２が重ねて配置されている。液晶パネル５ａは、表示光の出射側に配置された透光性の素子基板５０と、この素子基板５０に対して対向配置された透光性の対向基板６０とを備えている。対向基板６０と素子基板５０とは、枠状のシール材７１により貼り合わされており、対向基板６０と素子基板５０との間においてシール材７１で囲まれた領域内に液晶層５５が保持されている。

素子基板５０において、対向基板６０と対向する面には複数の画素電極５８が形成され、対向基板６０において、素子基板５０と対向する面には共通電極６８が形成されている。なお、共通電極６８は素子基板５０の側に形成されることもある。また、対向基板６０が表示光の出射側に配置されることもある。素子基板５０において、対向基板６０の縁から張り出した張出領域５９には駆動用ＩＣ７５がＣＯＧ実装されているとともに、張出領域５９にはフレキシブル基板７３が接続されている。なお、素子基板５０には、素子基板５０上のスイッチング素子と同時に駆動回路を形成することもある。

静電容量型入力装置１は、液晶装置５に重ねて配置された入力パネル２を備えており、入力パネル２の中央領域が入力領域２ａとして利用される。入力パネル２は、ガラス板やプラスチック板などからなる透光性の第１基板１０と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシートなどからなる透光性の第２基板２０とを備えており、本形態では、第１基板１０および第２基板２０のいずれにもガラス板が用いられている。第１基板１０と第２基板２０とは、第１面１０ａ、２０ａ同士が所定の隙間を介して対向するように、枠状のシール材３１によって貼り合わされており、第１基板１０と第２基板２０との間には空気層９０が介在する。なお、第１基板１０と第２基板２０との間に所定の隙間を確保するとともに、第１基板１０と第２基板２０との張り付きを防止するために、第１基板１０と第２基板２０との間にスペーサを介在させることもある。かかるスペーサは、第１基板１０あるいは第２基板２０に形成された突起により構成することができる。

本形態では、第２基板２０が入力操作側に配置され、第１基板１０は液晶装置５の側に配置されている。このため、第２基板２０は、第２面２０ｂを入力操作側に向けており、第１基板１０は、第２面１０ｂを液晶装置５の側に向けている。このように構成した入力パネル２では、入力を行なう際、第２基板２０が撓む必要があるので、第２基板２０は、第１基板１０より厚さが薄く、可撓性を備えている。第１基板１０および第２基板２０はいずれも、Ｘ方向およびＹ方向に基板辺が延在する矩形形状を有している。

第１基板１０の第１面１０ａにおいて、第２基板２０の縁からＹ方向に張り出した張出領域１０ｓにはフレキシブル基板３３が接続されている。かかるフレキシブル基板３３にはＩＣ４０が実装されており、ＩＣ４０には、入力パネル２での入力動作を検出する押圧検出回路４１（押圧検出部）などが構成されている。

本形態では、第２基板２０にはフレキシブル基板などが接続されていないが、枠状のシール材３１に、導電粒子からなる基板間導通材３０を配合してあるので、第１基板１０と第２基板２０との間で電気的な接続を行なうことができる。それ故、第１基板１０と第２基板２０との間での給電や信号の授受が可能である。

（静電容量型入力装置１の詳細な構成）
図２（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る入力機能付き表示装置１００の静電容量型入力装置１において、第１基板側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板側の構成を模式的に示す説明図である。以下の説明では、静電容量型入力装置１に用いた第１基板１０および第２基板２０の基板面で互いに交差する方向（本形態では、直交する方向）を各々Ｘ方向およびＹ方向として説明する。なお、図２（ａ）、（ｂ）においては、電極の数などを減らして図示してある。

本形態の静電容量型入力装置１に用いた入力パネル２では、図２（ａ）に示すように、第１基板１０の第１面１０ａの入力領域２ａ全体にわたってＩＴＯ膜（Indium Tin Oxide）からなる透光性の第１電極１１が形成されている。また、第１基板１０の第１面１０ａには、第１電極１１の各辺に相当する位置に帯状の補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが形成されている。補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、第１電極１１の端部の上層あるいは下層に積層された金属電極であり、銀や銀合金などからなる。このため、第１電極１１のシート抵抗が高い場合でも、第１電極１１に確実に電位を印加することができる。

第１基板１０の第１面１０ａには、図１（ｂ）に示すフレキシブル基板３３が接続される複数の端子１６と、第２基板２０との基板間導通を行なうための端子１８とが形成されている。複数の端子１６のうちの一部は、補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに対して配線１７ａを介して電気的に接続され、他の端子１６は、配線１７ｂを介して基板間導通用の端子１８に電気的に接続されている。

図２（ｂ）に示すように、第２基板２０の第１面２０ａにおいて、第１基板１０の側に形成した第１電極１１と平面視で重なる領域には、複数の第２電極２１が形成されている。ここで、複数の第２電極２１は、Ｘ方向に延在する帯状電極が複数、Ｙ方向に等間隔で並列している構成になっている。このように構成した第２電極２１は、第１基板１０の側に形成した第１電極１１と同様、ＩＴＯ膜などの透光膜により形成されている。また、第２基板２０の第１面２０ａには、第２電極２１から延在する配線２７と、第１基板１０の側に形成した端子１８との間で基板間導通が行なわれる端子２８とが形成されている。

（静電容量型入力装置１の動作）
図３は、本発明を適用した静電容量型入力装置１の動作を示す説明図である。本形態の静電容量型入力装置１において、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１は、複数の第２電極２１に結合している静電容量を監視するとともに、第２電極２１と第１電極１１との短絡を監視する。また、押圧検出回路４１は、フレキシブル基板３３を介して第１電極１１をグランド電位に保持する。

本形態の静電容量型入力装置１においては、静電容量方式を採用しているが、図３（ａ）に示すように、第１基板１０および第２基板２０において対向する第１面１０ａ、２０ａの各々に第１電極１１および第２電極２１が形成され、第１電極１１と第２電極２１との間には空気層９０が介在する。このため、複数の第２電極２１では、第１電極１１との間に、容量値Ｃ１の静電容量が結合している。

この状態から、利用者がペンによって第２基板２０の所定位置を押圧すると、第２基板２０が第１基板１０側に撓む。このため、第２基板２０が撓んだ箇所では、第１電極１１と第２電極２１との距離が狭まるので、かかる箇所では、第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量が容量値Ｃ２まで増大する。それ故、押圧検出回路４１は、複数の第２電極２１に結合している静電容量の監視結果において、静電容量が増大した第２電極２１に相当する箇所が押圧されていることを検出することができる。それ故、静電容量が増大した第２電極２１に相当するＹ方向の所定箇所に対応する情報が入力されたことを検出することができる。

さらに、本形態では、押圧検出回路４１が第２電極２１と第１電極１１との短絡を監視している。従って、本形態では、図３（ｃ）に示すように、利用者がペンによってさらに第２基板２０を押圧して、第１電極１１と第２電極２１とが短絡したことを検出した時点で、入力を確定する操作が行われたものと判定することができる。このように構成した静電容量型入力装置１において、押圧検出回路４１については、静電容量や短絡の監視を複数の第２電極２１に対して同時に行なう構成、あるいは順次行なう構成のいずれであってもよい。

（抵抗膜型入力装置としての利用）
本形態の静電容量型入力装置１では、第１電極１１の４辺に補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが形成されている。このため、第１電極１１を抵抗膜として構成し、第２電極２１を検出用電極として利用すれば、本形態の静電容量型入力装置１を抵抗膜型入力装置として機能させることもできる。すなわち、相対向する位置の補助電極１２ａ、１２ｂによって第１電極１１に対して電界を印加し、この状態で、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１によって、第２電極２１の電位を監視すれば、第１電極１１と第２電極２１とが短絡した際のＹ方向における短絡位置（第２基板２０に対する押圧位置）を検出することができる。また、相対向する位置の補助電極１２ｃ、１２ｄによって第１電極１１に対して電界を印加し、この状態で、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１によって、第２電極２１の電位を監視すれば、第１電極１１と第２電極２１とが短絡した際のＸ方向における短絡位置（第２基板２０に対する押圧位置）を検出することができる。

但し、このような位置検出を行なわない場合、補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを一体の電極として構成してもよい。また、第１電極１１のシート抵抗が十分、低いレベルにあれば、補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを省略してもよい。

なお、本形態の静電容量型入力装置１では、第２電極２１を抵抗膜として構成し、第１電極１１を検出用電極として利用した場合も、抵抗膜型入力装置として機能させることもできる。すなわち、第２電極２１の長手方向の両端から第２電極２１に電界を印加し、この状態で、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１によって、第１電極１１の電位を監視すれば、第１電極１１と第２電極２１とが短絡した際のＸ方向における短絡位置（第２基板２０に対する押圧位置）を検出することができる。また、複数の第２電極２１の各々に対して長手方向の両端から第２電極２１に電界を印加するタイミングをずらし、この状態で、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１によって、第１電極１１の電位を監視すれば、第１電極１１と第２電極２１とが短絡した際のＹ方向における短絡位置（第２基板２０に対する押圧位置）を検出することができる。

かかる構成によれば、例えば、静電容量方式で押圧位置を監視し、その後、第１電極１１と第２電極２１とが短絡した際に抵抗膜方式で検出した位置を、押圧位置（指示位置）の確定とすることができる。かかる抵抗膜方式は、静電容量方式に比較して位置検出の精度が高いので、押圧位置（指示位置）の確定を正確に行なえるという利点がある。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の静電容量型入力装置１においては、第１基板１０に第１電極１１が形成され、第２基板２０に複数の第２電極２１が形成されており、第２基板２０が押圧されて第１基板１０側に撓むと、第２基板２０が撓んだ箇所では、第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量が増大する。このため、複数の第２電極２１の各々に結合している静電容量を監視すれば、第２基板２０に対する押圧位置を検出することができる。従って、本形態によれば、静電容量型入力装置１であっても、ペンなどといった指以外での入力が可能である。

また、本形態において、押圧検出回路４１は、第２基板２０に対する押圧に伴う第１電極１１と第２電極２１との短絡の有無を検出する。このため、第１電極１１と第２電極２１との短絡に基づいて、押圧による入力の確定と判定する処理を行なうことができる。また、第１電極１１および第２電極２１のうちの一方の電極を抵抗膜として構成し、他方の電極を検出用電極として利用すれば、本形態の静電容量型入力装置１を抵抗膜型入力装置として機能させることができる。それ故、入力位置を高い精度で検出することができる。

さらに、第２基板２０には可撓性が要求されるため、第２基板２０にフレキシブル配線基板を接続すると、不具合が発生しやすい。しかるに本形態では、第１基板１０と第２基板２０との間の基板間導通を利用して、第２基板２０に形成された第２電極２１と第１基板１０に接続したフレキシブル配線基板３３の導電パターンとを電気的に接続している。それ故、第２基板２０にフレキシブル配線基板３３を接続する必要がないので、第２基板２０での割れなどといった不具合を防止することができる。

［実施の形態２］
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る入力機能付き表示装置の静電容量型入力装置１において、第１基板１０側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板２０側の構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、図４（ａ）では、配線や端子などの図示を省略してある。

図４（ａ）に示すように、本形態の静電容量型入力装置１でも、実施の形態１と同様、第１基板１０の第１面１０ａの入力領域２ａ全体にわたってＩＴＯ膜からなる透光性の第１電極１１が形成され、第１電極１１の各辺に相当する位置に帯状の補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが形成されている。

また、図４（ｂ）に示すように、第２基板２０の第１面２０ａにおいて、第１基板１０の側に形成した第１電極１１と平面視で重なる領域には、複数の第２電極２１が形成されている。ここで、複数の第２電極は、Ｘ方向に延在する帯状電極が複数、Ｙ方向に等間隔で並列し、かつ、これらの帯状電極がＸ方向で２分割された構成になっている。このため、第２電極２１は、２つが組みになってＸ方向で並び、かつ、かかる組がＹ方向に並んだ構成になっている。また、Ｘ方向に延在する帯状電極をＸ方向に分割するにあたって、本形態では、Ｘ方向およびＹ方向の双方に対して交差する方向に延在するスリット２１ｓによって分割されている。このため、複数の第２電極２１は、いずれも直角三角形の平面形状を備え、かつ、Ｘ方向で隣接する第２電極２１同士は、互いに斜辺を向けて隣接している。

かかる静電容量型入力装置１の動作も、実施の形態１と同様であるが、本形態では、第２電極２１がＸ方向およびＹ方向に並んでいる。このため、利用者がペンによって第２基板２０の所定位置を押圧した際のＸ方向およびＹ方向の位置を静電容量方式によって検出することができる。また、第１電極１１を抵抗膜として構成し、第２電極２１を検出用電極として利用すれば、本形態の静電容量型入力装置１を抵抗膜型入力装置として機能させることができる。

［実施の形態３］
図５（ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る入力機能付き表示装置１００の静電容量型入力装置１において、第１基板１０側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板２０側の構成を模式的に示す説明図である。図６は、本発明の実施の形態３に係る静電容量型入力装置１に用いた第２基板２０の説明図であり、図６（ａ）は、第２電極を構成する電極パターンの平面的な構成を示す説明図である。図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は各々、第２基板２０をＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、およびＣ−Ｃ′線に相当する位置で切断したときの断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。また、図５（ａ）では、配線や端子などの図示を省略してある。

図５（ａ）に示すように、本形態の静電容量型入力装置１でも、実施の形態１と同様、第１基板１０の第１面１０ａの入力領域２ａ全体にわたってＩＴＯ膜からなる透光性の第１電極１１が形成され、第１電極１１の各辺に相当する位置に補助電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが形成されている。

また、図５（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第２基板２０の第１面２０ａにおいて、第１基板１０の側に形成した第１電極１１と平面視で重なる領域には、複数の第２電極２１が形成されている。ここで、第２電極２１は、第１方向（矢印Ｙで示す方向）に延在する複数列の第１透光性電極パターン２１１（第１電極パターン）と、第１方向に交差する第２方向（矢印Ｘで示す方向）に延在する複数列の第２透光性電極パターン２１２（第２電極パターン）とが形成されている。かかる第１透光性電極パターン２１１、および第２透光性電極パターン２１２は、ＩＴＯ膜からなる第１導電膜４ａにより形成されている。また、第１透光性電極パターン２１１からは配線２７ｂが延在し、第２透光性電極パターン２１２からは配線２７ａが延在している。

本形態において、第１透光性電極パターン２１１と第２透光性電極パターン２１２とは第２基板２０の同一面上に同一層により形成されている。このため、第１透光性電極パターン２１１と第２透光性電極パターン２１２との交差部２１８が複数、存在する。そこで、本形態では、第１透光性電極パターン２１１はＹ方向で繋がって延在している一方、第２透光性電極パターン２１２は交差部２１８途切れている構成になっている。また、第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２の上層側には、シリコン酸化膜などからなる透光性の層間絶縁膜２１４が形成され、かかる層間絶縁膜２１４の上層には、交差部２１８で途切れている第２透光性電極パターン２１２同士を電気的に接続する透光性の中継電極２１５が形成されている。このため、第２透光性電極パターン２１２はＸ方向で電気的に接続されている。本形態において、中継電極２１５は、ＩＴＯ膜からなる第２導電膜４ｂにより形成されている。

第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２は各々、交差部２１８で挟まれた領域に菱形形状の大面積のパッド部２１１ａ、２１２ａ（大面積部分）を備えており、第１透光性電極パターン２１１において交差部２１８に位置する連結部分２１１ｃは、パッド部２１１ａより幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極２１５も、パッド部２１１ａ、２１２ａより幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。

また、第２基板２０の周辺領域には、第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２の各々から延在する配線２７ａ、２７ｂが形成されている。

かかる配線２７ａ、２７ｂを構成するにあたって、本形態では、図６（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、まず、第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２を構成する第１導電膜４ａを配線２７ａ、２７ｂの形成領域に沿って延在させてある。また、本形態では、中継電極２１５を構成する第２導電膜４ｂを配線２７ａ、２７ｂに積層させてある。このため、配線２７ａ、２７ｂは、第１導電膜４ａと第２導電膜４ｂとの多層構造になっている。なお、配線２７ａ、２７ｂのうち、配線２７ａは、配線２７ｂより引き回し距離が長い。従って、配線２７ａでは、図６（ｄ）に点線で示すように、第２導電膜４ｂの上層にさらに金属配線４ｃを積層してもよい。かかる金属配線４ｃについては、例えば、端子を金属膜により形成する場合、かかる金属膜を金属配線４ｃに利用すればよい。

かかる静電容量型入力装置１の動作も、実施の形態１と同様であるが、本形態では、第２電極２１が第１方向に延在する複数列の第１透光性電極パターン２１１と、複数列の第１透光性電極パターン２１１に交差する方向に延在する複数列の第２透光性電極パターン２１２とから構成されている。このため、利用者がペンによって第２基板２０の所定位置を押圧した際のＸ方向およびＹ方向の位置をより高い精度で静電容量方式により検出することができる。

また、第１電極１１を抵抗膜として構成し、第２電極２１を検出用電極として利用すれば、本形態の静電容量型入力装置１を抵抗膜型入力装置として機能させることができる。

また、本形態では、配線２７ａ、２７ｂに導電膜の多層構造を採用している。このため、第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２を薄いＩＴＯ膜で形成した場合でも、配線抵抗を低減することができる。しかも、配線２７ａ、２７ｂを第１導電膜４ａと第２導電膜４ｂとの多層構造にすれば、新たな導電膜を追加しなくても、配線抵抗を低減することができる。

なお、本形態では、層間絶縁膜２１４を第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２の上層側に形成したが、第１透光性電極パターン２１１および第２透光性電極パターン２１２の下層側に層間絶縁膜２１４を形成してもよい。この場合、中継電極２１５（第２導電膜４ｂ）は層間絶縁膜２１４の下層側に形成されることになる。

［実施の形態４〜６］
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態４〜６に係る静電容量型入力装置の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

以下に説明する形態のうち、図７（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する形態は、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明した動作（押圧位置の検出）を行なうが、図３（ｃ）を参照して説明した確定動作を行なわないタイプの静電容量型入力装置である。

実施の形態１、２、３では、第１基板１０と第２基板２０との間が空気層９０であったが、図７（ａ）に示す実施の形態４のように、第１基板１０と第２基板２０との間に透光性の絶縁材料９１、例えば、オイルや弾性を有する樹脂材料を充填してもよい。かかる構成によれば、第１基板１０と第２基板２０との間に空気層９０が介在する場合と比較して、第１電極１１表面での反射などを防止することができる。また、第１電極１１と第２電極２１との間に生成される静電容量の値を任意のレベルに設定することができる。さらに、第２基板を押圧した際のニュートンリングの発生を防止することもできる。かかる構成を採用した場合でも、絶縁材料９１が流動性を有している場合、第２基板２０を押圧した際、第１電極１１と第２電極２１とを短絡させることは可能である。但し、第２基板２０を押圧した際、第１電極１１と第２電極２１とを確実に短絡させるという観点からすれば、第１電極１１と第２電極２１との間に絶縁材料９１が介在しないことが好ましい。

実施の形態１、２、３では、第１電極１１および第２電極２１の表面に保護膜を形成しない構成であったが、図７（ｂ）に示す実施の形態５のように、第１電極１１および第２電極２１の表面にシリコン酸化膜などの保護膜２１６を形成してもよい。

実施の形態１、２、３では、第１基板１０において第２基板２０と対向する第１面１０ａに第１電極１１を形成した構成であったが、図７（ｃ）に示す実施の形態６のように、第１基板１０において第２基板２０と対向する第１面１０ａとは反対側の第２面１０ｂに第１電極１１を形成してもよい。かかる構成によれば、図３（ａ）に示すように、第２基板２０が押圧されていない待機状態における第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量を小さくすることができる。従って、第２基板２０に対する押圧に伴う第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量変化を感度よく検出することができる。

図７（ｃ）に示す構成の場合、第１基板１０の第１面１０ａにはフレキシブル基板３３を接続する必要がないので、第２基板２０の第１面２０ａ、および第１基板１０の第２面１０ｂにフレキシブル基板３３ａ、３３ｂを接続することになる。

なお、実施の形態１、２、３において、第１電極１１をベタに形成した場合、第１電極１１と第２電極２１との間の静電容量が大きすぎる場合、第１電極１１に対して複数の開口部を設けてもよい。

［実施の形態７］
図８は、本発明の実施の形態７に係る静電容量型入力装置の断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２、３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１〜６では、第１基板１０に対してベタの第１電極１１を形成し、第２基板２０に対して複数の第２電極２１を形成したが、図８に示す実施の形態７のように、第２基板２０に対してベタの第１電極１１を形成し、第１基板１０に対して、図２（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）に示す複数の第２電極２１を形成してもよい。

［実施の形態８］
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態８に係る静電容量型入力装置の断面図、その第１基板１０側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板２０側の構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

実施の形態１〜６では、第１基板１０に対してベタの第１電極１１を形成し、第２基板２０に対して複数の第２電極２１を形成したが、図９（ａ）に示すように、第１基板１０に形成した第１電極１１についても、第２基板２０に形成した第２電極２１と同様、複数形成してもよい。

例えば、図９（ｂ）に示すように、第１基板１０の第１面１０ａには、複数の第１電極１１が形成されている。ここで、第１電極１１は、Ｘ方向（第２方向）に延在する複数列の透光性電極パターン１１５（電極パターン）からなる。また、図９（ｃ）に示すように、第２基板２０の第１面２０ａには、複数の第２電極２１が形成されている。ここで、第２電極２１は、Ｙ方向（第１方向）に延在する複数列の透光性電極パターン２１５（電極パターン）からなる。第１電極１１および第２電極２１はいずれもＩＴＯ膜からなる。

ここで、第１電極１１は、菱形形状の大面積のパッド部１１５ａを複数備え、パッド部１１５ａ同士は、幅の狭い連結部分１１５ｂで繋がっている。また、第２電極２１も、第１電極１１と同様、菱形形状の大面積のパッド部２１５ａを複数備え、パッド部２１５ａ同士は、幅の狭い連結部分２１５ｂで繋がっている。

かかる構成の第１基板１０と第２基板２０とは、パッド部１１５ａとパッド部２１５ａとが完全に重なるように配置される。あるいは、パッド部１１５ａの端部とパッド部２１５ａの端部が重なるように配置される。

このように構成した場合、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１は、複数の第２電極２１に結合している静電容量を監視するとともに、複数の第１電極１１に結合している静電容量も監視する。従って、利用者がペンによって第２基板２０の所定位置を押圧した際のＸ方向およびＹ方向の位置をより高い精度で検出することができる。また、図１（ｂ）に示すＩＣ４０に構成した押圧検出回路４１は、第２電極２１と第１電極１１との短絡を監視する。従って、第２基板２０を押圧することにより、入力の確定動作を行なうこともできる。

また、第１電極１１と第２電極２１が少なくとも一部が平面視で重なった構成になっているので、例えば、第１電極１１の両端に電圧を印加するとともに、複数の第２電極２１の電位を監視する処理と、第２電極２１の両端に電圧を印加するとともに、複数の第１電極１１の電位を監視する処理を行なえば、抵抗膜型入力装置して機能させることもできる。

かかる構成においても、第１電極１１および第２電極２１に結合する静電容量の検出、第１電極１１および第２電極２１に対する電圧の印加、第１電極１１および第２電極２１の電圧の検出について、複数の電極に対して同時に行なう構成と、順次行なう構成のいずれを採用してもよい。

［その他の構成］
上記の実施の形態では、画像生成装置としての液晶装置５を用いたが、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置を画像生成装置として用いてもよい。

［電子機器への搭載例］
次に、上述した実施形態に係る入力機能付き表示装置１００を適用した電子機器について説明する。図１０（ａ）に、入力機能付き表示装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての入力機能付き表示装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図１０（ｂ）に、入力機能付き表示装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、入力機能付き表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。図１０（ｃ）に、入力機能付き表示装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が入力機能付き表示装置１００に表示される。

なお、入力機能付き表示装置１００が適用される電子機器としては、図１０に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、銀行端末などの電子機器などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した入力機能付き表示装置１００が適用可能である。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、およびその断面構成を模式的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態１に係る入力機能付き表示装置の静電容量型入力装置において、第１基板側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板側の構成を模式的に示す説明図である。 本発明を適用した静電容量型入力装置の動作を示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態２に係る入力機能付き表示装置の静電容量型入力装置において、第１基板側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板側の構成を模式的に示す説明図である。 （ａ）、（ｂ）は各々、本発明の実施の形態３に係る入力機能付き表示装置の静電容量型入力装置において、第１基板側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板側の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態３に係る静電容量型入力装置に用いた第２基板の説明図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態４〜６に係る静電容量型入力装置の断面図である。 本発明の実施の形態７に係る静電容量型入力装置の断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、本発明の実施の形態８に係る静電容量型入力装置の断面図、その第１基板側の構成を模式的に示す説明図、および第２基板側の構成を模式的に示す説明図である。 本発明に係る入力機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。

符号の説明

１・・静電容量型入力装置、２・・入力パネル、２ａ・・入力領域、５・・液晶装置（画像生成装置）、１０・・第１基板、１１・・第１電極、２０・・第２基板、２１・・第２電極、４１・・押圧検出回路（押圧検出部）、１００・・入力機能付き表示装置

Claims (15)

1. 第１基板と、
   前記第１基板に対して入力操作面側に配置された第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板のうちの一方の基板に形成された第１電極と、
   前記第１基板および前記第２基板のうちの他方の基板に形成された複数の第２電極と、
   前記第２基板に対する押圧に伴う前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量変化に基づいて前記第２基板に対する押圧位置を検出する押圧検出部と、
   を有することを特徴とする静電容量型入力装置。
2. 前記第２電極は、第１方向に延在する第１電極パターンと、前記第１方向に対して交差する第２方向に延在する第２電極パターンとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型入力装置。
3. 前記第１電極パターンと前記第２電極パターンとは、同時形成された第１導電膜により形成され、
   前記第１電極パターンは、前記第１方向に連続して延在し、
   前記第２電極パターンは、前記第１電極パターンとの交差部で途切れており、
   当該交差部には、前記第１電極パターンおよび前記第２電極パターンの上層あるいは下層に形成された絶縁膜と、該絶縁膜によって前記第１電極パターンに対して絶縁分離された状態で前記第２電極パターンの途切れ部分を電気的に接続させる第２導電膜と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の静電容量型入力装置。
4. 前記第１電極パターンから延在する配線、および前記第２電極パターンから延在する配線の少なくとも一部は、前記第１導電膜と前記第２導電膜との積層膜を備えていることを特徴とする請求項３に記載の静電容量型入力装置。
5. 前記一方の基板には、前記第１電極が複数、形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型入力装置。
6. 前記第２電極は、第１方向に延在する複数の電極パターンからなり、
   前記第１電極は、前記第１方向と交差する第２方向に延在する複数の電極パターンからなることを特徴とする請求項５に記載の静電容量型入力装置。
7. 前記第１電極は、前記一方の基板において前記他方の基板に対向する面側に形成され、
   前記第２電極は、前記他方の基板において前記一方の基板に対向する面側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
8. 前記押圧検出部は、前記第２基板に対する押圧に伴う前記１電極と前記第２電極との短絡の有無を検出することを特徴とする請求項７に記載の静電容量型入力装置。
9. 前記第１電極および前記第２電極のうちの一方の電極は抵抗膜であり、
   前記押圧検出部によって、前記第１電極および前記第２電極のうちの他方の電極を検出用電極として前記１電極と前記第２電極との短絡位置を検出する抵抗膜型入力装置としても機能することを特徴とする請求項７に記載の静電容量方入力装置。
10. 前記第１電極は抵抗膜であり、
    前記押圧検出部は、前記第２電極を検出用電極として前記１電極と前記第２電極との短絡位置を検出することを特徴とする請求項９に記載の静電容量方入力装置。
11. 前記第１電極および前記第２電極のうち、前記第１基板に形成された電極は、前記第１基板において前記第２基板に対向する面とは反対側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
12. 前記第１基板と前記第２基板との間には絶縁材料が充填されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
13. 前記第１基板にはフレキシブル配線基板が接続され、
    前記第１電極および前記第２電極のうち、前記第２基板に形成された電極は、前記第１基板と前記第２基板との間に介在する基板間導通材を介して前記フレキシブル配線基板の導電パターンに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか一項に記載の静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置であって、
    前記第１基板、前記第２基板、前記第１電極および前記第２電極は、いずれも透光性を備え、
    前記第１基板に対して前記第２基板が位置する側とは反対側に画像生成装置が配置されていることを特徴とする入力機能付き表示装置。
15. 請求項１４に記載の入力機能付き表示装置を備えていることを特徴とする電子機器。

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