JP2011034183A - 入力装置および該入力装置を備える表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明に係る入力装置は、入力位置の検出速度を向上させることができる。
【解決手段】本発明に係る入力装置Ｘ１は、透光性を有する基体１０と、基体１０上に設けられており、且つ入力位置を検出する複数の検出電極２１，３１と、基体１０上に設けられており、且つ隣り合う検出電極２１、３１を電気的に接続する接続電極２２、３２とを備え、接続電極２２、３２が有するシート抵抗値は、検出電極２１、３１が有するシート抵抗値より小さい。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置および入力装置を備える表示装置に関する。

従来の入力装置では、基体上にマトリックス状に間隔を空けて配列される複数の検出電極と、隣り合う検出電極を電気的に接続する接続電極とを含む検出電極パターンを有するものがある（例えば特許文献１）。

特開２００８−２４２５５８号公報

このような入力装置では、検出電極および接続電極が、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透光性材料を用いて略同一膜厚で形成されている。しかしながら、一般的に、透光性材料は抵抗率が大きいため、接続電極を透光性材料のみで形成すると、検出電極に比べて幅が小さい接続電極の抵抗値が大きくなってしまう。そのため、検出電極パターン全体の抵抗値が大きくなってしまう。検出電極パターン全体の抵抗値が大きくなってしまうので、検出電極パターンの検出信号を伝達する速度が低下し、その結果、入力装置の検出速度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力位置の検出速度を向上させることができる入力装置、およびこれを備えた表示装置に関する。

上記目的を達成するために本発明における入力装置は、透光性を有する基体と、基体上に設けられており、且つ入力位置を検出する複数の検出電極と、基体上に設けられており、且つ隣り合う検出電極を電気的に接続する接続電極とを備える。また、接続電極が有するシート抵抗値は、検出電極が有するシート抵抗値より小さい。

上記目的を達成するために本発明における表示装置は、本発明に係る入力装置と、入力装置と対向配置される表示パネルとを備える。

本発明に係る入力装置は、入力位置の検出速度を向上させることができる。

本発明に係る表示装置は、上述の入力装置を備えているため、入力位置の検出速度を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る入力装置を表す平面図である。 図１に示す入力装置の断面図であり、（ａ）はＩｂ−Ｉｂに沿った断面図であり、（ｂ）はＩＩｂ−ＩＩｂに沿った断面図である。 本発明の実施形態に係る表示装置を表す断面図である。 液晶表示パネルを示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る入力装置を表す平面図である。 図５に示す入力装置のＩｂ−Ｉｂに沿った断面図である。 図１に示す入力装置の変形例を示す断面図である。 接続電極に設けられる導電性部材を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る入力装置、およびこれを備えた表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図において、直接視認できない部材については、破線で示している。

まず、本発明の第１の実施形態の係る静電容量方式の入力装置Ｘ１について説明する。

入力装置Ｘ１は、図１および図２に示すように、基体１０と、第１検出電極パターン２０と、第２検出電極パターン３０と、光吸収性部材としての絶縁部材４０とを有している。

基体１０は、第１検出電極パターン２０と、第２検出電極パターン３０と、絶縁部材４０とを支持し、さらに外部の物体が第１検出電極パターン２０および第２検出電極パターンと直接接触するのを抑制する役割を有している。また、基体１０は絶縁性を有している。基体１０の平面視形状は例えば矩形状とされている。基体１０の材料としては、透明ガラスおよび透明プラスチックなどの透光性を有するものが挙げられるが、中でも、基体１０の材料に視認性に優れる透明ガラスを用いると、入力装置の表示品位がさらに向上するため、好ましい。ここで、透光性とは、可視光に対する透過性を有することを意味する。

第１検出電極パターン２０は、第１検出電極２１と、第１接続電極２２と、配線導体２３とを有している。

第１検出電極２１は、矢印ＣＤ方向での、入力装置Ｘ１に接近された指Ｖなどの位置検出を行う役割を有するものである。第１検出電極２１は矢印ＡＢ方向および矢印ＣＤ方向に沿って間隔を空けてマトリックス状に配置され、矢印ＡＢ方向の隣り合う第１検出電極２１は第１接続電極２２によって互いに電気的に接続される。第１検出電極２１の形状は平面視形状が略ひし形状をしているが、このような形状には限られない。第１検出電極２１の材料としては、透光性および導電性を有するものが挙げられ、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＴＯ（Antimony Tin Oxide）と、ＡＺＯ（Al-Doped Zinc Oxide）、酸化錫、酸化亜鉛、導電性高分子（ＰＥＤＯＴおよびＰＳＳなど）などが挙げられる。第１検出電極２１の形成方法としては、例えば、まず、上述の材料をスパッタリング法、蒸着法、あるいは化学気相成長（ＣＶＤ）法により基体１０上に成膜する。そして、この膜の表面に感光性樹脂を塗布し、露光、現像、エッチング工程を経て、膜がパターニングされることで、第１検出電極２１が形成される。

第１接続電極２２は、隣り合う第１検出電極２１を電気的に接続する役割を有するものである。第１接続電極２２は、図２に示すように、第２接続電極３２と絶縁部材４０を介して対向している。すなわち、第１検出電極パターン２０の第１接続電極２２は第２接続電極２２と平面視において交差している。また、第１接続電極２２の平面視での面積は、第１検出電極２１の面積に比べ小さいため、第１接続電極２２が視認されるのを低減させることができる。また、第１接続電極２２と第２接続電極３２との間に帯電する電荷を小さくすることができ、これにより、入力装置Ｘ１の検出精度を向上させることができる。また、入力装置Ｘ１での第１接続電極２２の膜厚は、第１検出電極２１の膜厚と略同一である。

第１接続電極２２のシート抵抗値は、第１検出電極２２のシート抵抗値より小さく設定されている。入力装置Ｘ１では、第１接続電極２２に、第１検出電極２１の材料の抵抗率に比べて低い抵抗率を有する材料を用いていることで、第１接続電極２２のシート抵抗値を小さくしている。第１接続電極２２のシート抵抗値を小さくする方法としては、前述のように抵抗率の低い材料を用いてもよいし、第１検出電極２１の厚みより大きくしてもよいが、抵抗率の低い材料を用いると、入力装置Ｘ１の小型化が図れるため好ましい。抵抗率の低い材料としては、例えばアルミニウム，クロム，金，銀，銅、これらの合金などが挙げられる。なお、シート抵抗値は、四探針法により測定できる。第１接続電極２２の形成方法としては、第１検出電極２１と同様である。

配線導体２３は、第１検出電極２１に電圧を印加する役割を有するものである。配線導体２３は、その一端部が第１接続電極２２により接続された第１検出電極２１の列の端部に位置する第１検出電極２１と電気的に接続され、その他端部が外部導通領域１１に位置している。なお、配線導体２３は第１検出電極２１の列の両端部に接続されていてもよい。配線導体２３は、例えば硬質で高い形状安定性を得るため、金属薄膜が用いられている。この金属薄膜としては、例えばアルミニウム膜と、アルミニウム合金膜と、クロム膜とアルミニウム膜との積層膜と、クロム膜とアルミニウム合金膜との積層膜と、銀膜、銀合金膜とが挙げられる。配線導体２３の形成方法としては、第１検出電極２２と同様である。

第２検出電極パターン３０は、第２検出電極３１と、第２接続電極３２と、配線導体３３とを有している。

第２検出電極３１は、矢印ＡＢ方向での、入力装置Ｘ１に接近させた指Ｖなどの位置検出を行う役割を有するものである。また、第２検出電極３１は、矢印ＡＢ方向および矢印ＣＤ方向に沿って間隔を空けてマトリックス状に配置され、矢印ＣＤ方向の隣り合う第２検出電極３１は、第２接続電極３２によって互いに電気的に接続される。第２検出電極３１の形状は、平面視形状が略ひし形の形状をしているが、このような形状には限られない。第２検出電極３１の材料および形成方法としては、第１検出電極２１と同様である。

第２接続電極３２は、隣り合う第２検出電極３１間を電気的に接続する役割を有するものである。第２接続電極３２は、図２に示すように、絶縁部材４０を介して第１接続電極２２と対向配置されている。また、第２接続電極３２の平面視での面積は、第２検出電極３１の面積に比べ小さいため、第２接続電極３２が視認されるのを低減させることができる。また、第１接続電極２２と第２接続電極３２との間に帯電する電荷を小さくすることができる。これにより、入力装置Ｘ１の検出精度を向上させることができる。なお、入力装置Ｘ１での第２接続電極３２の膜厚は、第２検出電極３１と略同一である。第２接続電極３２の形成方法としては、第１検出電極２１と同様である。

第２接続電極３２のシート抵抗値は、第２検出電極３１のシート抵抗値より小さく設定されている。入力装置Ｘ１では、第２接続電極３２に、第２検出電極３１の材料の抵抗率に比べて低い抵抗率の材料を用いていることで、第２接続電極３２のシート抵抗値を小さくしている。

配線導体３３は、第２検出電極３１に電圧を印加する役割を有するものであり、一端部が第２検出電極３１の列の端部に位置する第２検出電極３１と電気的に接続され、他端部が外部導通領域１１に位置している。また、配線導体３３は、第２検出電極３１の列の両端部に接続されていてもよい。配線導体３３の形成方法としては、第１検出電極２２と同様である。

絶縁部材４０は、第１接続電極２２と第２接続電極３２とを絶縁する役割を有するものである。絶縁部材４０は基体１０上に設けられている。また、絶縁部材４０は、第１接続電極２２と第２接続電極３２との間に位置している。絶縁部材４０は、基体１０の第１検出電極２１および第２検出電極３１が形成された側の表面に感光性樹脂を塗布し、露光現像することで形成される。

また、絶縁部材４０は光吸収性を有しているのが好ましい。一般的に、電極の厚みを変えずに電極の有するシート抵抗値を低下させようとすると、電極の光反射性が高くなりやすい。そのため、例えば第２接続電極３２で光が反射されると、入力装置Ｘ１を表示装置Ｙに搭載した場合に、表示品位が低下する問題がある。そのため、入力装置Ｘ１では、第２接続電極３２と基体１０との間に介在する絶縁部材４０が光吸収性を有することで、使用者から第２接続電極３２の反射光が視認されるのを低減できる。光吸収性を有する絶縁部材４０の材料としては、例えば、カーボンを含有したアクリル樹脂などの樹脂、黒色染料を含有する樹脂が挙げられる。ここで、光吸収性とは、例えば第２接続電極３２の有する可視光の吸収率に比べて、高い可視光の吸収率を有することを意味する。また、可視光の吸収率は、例えば、可視光を対象に照射することで測定した透過光の発光スペクトルと出射光の発光スペクトルとを、最大強度で規格化した光の強度と波長と関係のグラフで表して、各スペクトルの可視光域での面積差から判断できる。

入力装置Ｘ１では、第１接続電極２２の有するシート抵抗値が、第１検出電極２１の有するシート抵抗値に比べて小さい。また、第２接続電極３２の有するシート抵抗値が、第２検出電極３１の有するシート抵抗値に比べて小さい。そのため、第１接続電極２２および第２接続電極３２で電流が流れやすくなり、第１検出電極２１間および第２検出電極３１間における検出信号を伝達する速度が向上する。したがって、入力装置Ｘ１の入力位置の検出速度が向上する。

また、入力装置Ｘ１では、第１接続電極２２もしくは第２接続電極３２と、配線導体２２、２３とを同一の材料で形成すると、第１接続電極２２もしくは第２接続電極３２と配線導体２２、２３とを同一過程で形成することができる。そのため、入力装置Ｘ１の生産性が向上する。

次に、本実施形態に係る入力装置Ｘ１の検出原理について説明する。

入力装置Ｘ１では、まず、配線導体２３を介して全ての第１検出電極２１に電圧を印加するとともに、配線導体３３を介して、矢印ＣＤ方向における特定の第２検出電極３１の一列に電圧を印加される。これにより、電圧が印加された第２検出電極３１と第１検出電極２１との間に電荷が付与される。そして、静電容量の変化を図示しないドライバで、電圧が印加された第２検出電極３１と第１検出電極２１との間における静電容量の変化を読みとる。そして、矢印ＣＤ方向における別の第２検出電極３１の一列に電圧を印加して、上述と同様に、この第２検出電極３１の一列と第１検出電極２１との間の静電容量の変化を読みとる。入力装置Ｘ１では、上述の作業を繰り返しながら、ドライバで常に静電容量の変化を読みとっている。例えば、基体１０の所定の箇所に導電体である指Ｖが接触または近接すると、第１検出電極２１および第２検出電極３１と、指Ｖとの間で静電容量が発生する。ここで、ドライバは、所定値以上の静電容量の変化を検出すると、静電容量の変化が検出された位置を入力位置として検出する。このようにして、入力装置Ｘ１は、入力位置を検出することができる。

表示装置Ｙは、図３に示すように、入力装置Ｘ１と、液晶表示装置Ｚとを備えている。また、液晶表示装置Ｚは、液晶表示パネル６０と、光源装置７０と、筐体８０とを備えている。

液晶表示パネル６０は、図４に示すように、第１基体６１と、第２基体６２と、封止部材６３とを備えており、第１基体６１と第２基体６２との間に液晶層（図示せず）を介在させ、該液晶層を封止部材６３により封止することにより、画像を表示するための複数の画素をからなる表示領域Ｐが形成されている。

光源装置７０は、液晶表示パネル６０に向けて光を照射する役割を担うものであり、液晶表示パネル６０と下側筐体８２との間に配置されている。

筐体８０は、液晶表示パネル６０および光源装置７０を収容するための部材であり、上側筐体８１および下側筐体８２を有する。筐体８０の材料としては、ポリカーボネート樹脂などの樹脂、ステンレス（ＳＵＳ）やアルミニウムなどの金属などが挙げられる。

入力装置Ｘ１と液晶表示装置Ｚとは、両面テープＴを介して接着される。なお、入力装置Ｘと液晶表示装置Ｚとの固定方法に使用される固定用部材は両面テープＴには限られず、例えば熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などの接着部材や、入力装置Ｘと液晶表示装置Ｚとを物理的に固定する固定構造体でもよい。

表示装置Ｚは、上述のように入力装置Ｘ１を備えている。そのため、表示装置Ｙは、入力位置の検出速度を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施形態の係る入力装置Ｘ２について説明する。なお、入力装置Ｘ１と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、入力装置Ｘ１と重複する説明は省略する。

入力装置Ｘ２は、図５および図６に示すように、基体１０と、第１検出電極パターン２０と、第２検出電極パターン３０と、光吸収性部材としての絶縁部材４０と、接合部材Ｓと、保護用基板５０とを有している。

保護用基板５０は、第１検出電極パターン２０および第２検出電極パターン３０に、外部の物体が直接接触するのを抑制する機能を有するものである。保護用基板５０の材料としては、例えば公知のアクリル板、ガラス板、ＰＥＴフィルムや偏光板など、可視光に対して良好な透光性を有する基板が挙げられる。

接合部材Ｓは、第１検出電極パターン２０と第２検出電極パターン３０とが形成された基体１０に、保護用基板５０を貼り合わせる機能を有するものである。接合部材Ｓの材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の透光性樹脂が挙げられる。

入力装置Ｘ２では、図６に示すように、第１接続電極２２の表面全体に、第１接続電極２２の材料の抵抗率に比べて低い抵抗率を有する導電性部材Ｅ１が設けられている。また、この第１接続電極２２の導電性部材Ｅ１を覆うようにして、光吸収性を有する絶縁部材４０が基体１０上に設けられている。

また、入力装置Ｘ２では、図６に示すように、第２接続電極３２の表面全体に、第２接続電極３２の材料の抵抗率に比べて低い抵抗率を有する導電性部材Ｅ２が設けられている。また、第２接続電極２２および導電性部材Ｅ２には、光吸収性部材としての光吸収膜Ｍが被覆されている。光吸収膜Ｍは、例えば第２接続電極３２の有する光吸収率に比べて高い光吸収率を有する材料からなる。光吸収率は、上述の絶縁部材４０で説明したのと同様に測定できる。光吸収膜Ｍとしては、例えば酸化クロム、酸化銀等の酸化物系金属が挙げられる。

入力装置Ｘ２では、第１接続電極２２の表面には、第１接続電極２２の有する抵抗率に比べて低い抵抗率を有する導電性部材Ｅ１が設けられている。また、第２接続電極３２の表面には、第２接続電極３２の有する抵抗率に比べて低い抵抗率を有する導電性部材Ｅ２が設けられている。そのため、入力装置Ｘ１に比べて、第１接続電極２２および第２接続電極３２で電流がさらに流れやすくなり、第１検出電極２１間および第２検出電極３１間における検出信号を伝達する速度がさらに向上する。したがって、入力装置Ｘ２の入力位置の検出速度が向上する。

また、入力装置Ｘ２では、第１接続電極２２が光吸収性を有する絶縁部材３０に覆われているため、第１接続電極２２の光反射性が高くなる場合でも、第１接続電極２２が視認されるのを低減できる。したがって、入力装置Ｘ２は、例えば表示装置に搭載した場合、表示品位の低下を低減できる。

また、入力装置Ｘ２では、第２接続電極３２および導電性部材Ｅ２は、光吸収性部材としての光吸収膜Ｍで被覆されている。そのため、第２接続電極３２の光反射性が高くなる場合でも、第２接続電極３２が視認されるのを低減できる。したがって、入力装置Ｘ２は、例えば表示装置に搭載した場合、表示品位の低下を低減できる。また、この光吸収膜Ｍに代えて光吸収性を有する絶縁部材４０を設けてもよい。

なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。

入力装置Ｘ１では、第１接続電極２２の有するシート抵抗値が第１検出電極２１の有するシート抵抗値に比べて小さくなっているが、図７に示すように、第１接続電極２２の表面に、第１接続電極２２の材料に比べて低い抵抗率を有する導電性部材Ｅ１を設けてもよい。これにより、第１検出電極２１間に電流がさらに流れやすくなるため、好ましい。また、図７に示すように、第１接続電極２２が導電性部材Ｅ１と基板１０との間に位置すると、導電性部材Ｅ１が視認されにくくなるため、好ましい。上記構成は、第２接続電極３２についても同様である。

入力装置Ｘ１では、図７に示すように、第１接続電極２２と基体１０との間に光吸収性部材、例えば絶縁部材４０を設けてもよい。これにより、第１接続電極２２の光反射性が高い場合でも、第１接続電極２２が視認されるのを低減できる。

入力装置Ｘ１では、第１接続電極２２の有するシート抵抗値が第１検出電極２１の有するシート抵抗値に比べて小さくなっているが、第１接続電極２２を第１検出電極２１と同一の材料で形成し、第１接続電極２２の表面に、第１接続電極２２の材料に比べて低い抵抗率を有する導電性部材Ｅ１を設けても、第１検出電極４１間の抵抗値と低下させることができる。上記構成は、第２接続電極３２についても同様である。

入力装置Ｘ１では、第１接続電極２２および第２接続電極３２の両方のシート抵抗値を小さくしているが、少なくとも一方のシート抵抗値を小さくすればよい。

入力装置Ｘ２では、第１接続電極２２の有するシート抵抗値が第１検出電極２１の有するシート抵抗値に比べて小さくなっているが、第１接続電極２２を第１検出電極２１と同一の材料で形成してもよい。これは、第２接続電極３２についても同様である。

入力装置Ｘ２では、第２接続電極２２および導電性部材Ｅ２は光吸収膜Ｍに被覆されているが、光吸収性を有する絶縁部材４０を設けてもよい。

入力装置Ｘ２では、第１接続電極２２および第２接続電極３２の両方に導電性部材Ｅ１、Ｅ２が設けられているが、少なくとも一方に設ければよい。

入力装置Ｘ１、Ｘ２では、導電性部材Ｅ１は、図８（ａ）に示すように、第１接続電極の表面全面に設けられているが、図８（ｂ）に示すように、部分的に設けてもよい。また、図８（ｃ）に示すように点状に設けてもよい。また、図８（ｄ）に示すように、第１接続電極の第１検出電極側の端部の角部に配置すると、角部に電流が集中し、熱劣化するのを抑制できるため、好ましい。これは、第２接続電極３２および導電性部材Ｅ２についても同様である。

入力装置Ｘ１、Ｘ２では、基体１０の表面に、第１検出電極２１および第２検出電極３１が直接的に設けられているが、基体１０上に、基準電位などに接続された導電層や絶縁層を設け、その上に第１検出電極２１および第２検出電極３１を設けられてもよい。

表示装置Ｙでは、表示パネルが液晶表示パネルである例について説明したが、これに限定されない。すなわち、表示パネルは、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、蛍光表示管、電界放出ディスプレイ、表面電界ディスプレイ等であってもよい。

また、表示装置Ｙでは、入力装置Ｘを備えた表示装置Ｙの例について説明したが、入力装置Ｘ１に代えて、入力装置Ｘ２を採用してもよい。

Ｘ１、Ｘ２ 入力装置
Ｙ 表示装置
Ｚ 液晶表示装置
１０ 基体
２０ 第１検出電極パターン
２１ 第１検出電極
２２ 第１接続電極
３０ 第２検出電極パターン
３１ 第２検出電極
３２ 第２接続電極
４０ 絶縁部材
６０ 液晶表示パネル
Ｅ１、Ｅ２ 導電性部材
Ｍ 光吸収膜
Ｖ 指

Claims (9)

1. 透光性を有する基体と、
   前記基体上に設けられており、且つ入力位置を検出する複数の検出電極と、
   前記基体上に設けられており、且つ隣り合う前記検出電極を電気的に接続する接続電極と、を備え、
   前記接続電極が有するシート抵抗値は、前記検出電極が有するシート抵抗値より小さいことを特徴とする、入力装置。
2. 前記接続電極と前記基体との間には、光吸収性部材が介在している、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記接続電極を覆うように光吸収性部材が前記基体上に設けられている、請求項１に記載の入力装置。
4. 前記接続電極の表面には、前記接続電極の有する抵抗率に比べて低い抵抗率を有する導電性部材が設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の入力装置。
5. 透光性を有する基体と、
   前記基体上に設けられており、且つ入力位置を検出する複数の検出電極と、
   前記基体上に設けられており、且つ隣り合う前記検出電極を電気的に接続する接続電極と、を備え、
   前記接続電極の表面には、前記接続電極の有する抵抗率に比べて低い抵抗率を有する導電性部材が設けられている、ことを特徴とする入力装置。
6. 前記導電性部材と前記基体との間には光吸収性部材が介在している、請求項５に記載の入力装置。
7. 前記導電性部材を覆うように、光吸収性部材が前記基体上に設けられている、請求項５に記載の入力装置。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の入力装置と、前記入力装置と対向配置される表示パネルと、を備える表示装置。
9. 前記表示パネルは液晶表示パネルである、請求項８に記載の表示装置。