JP2011096234A - 入力装置、およびこれを備えた表示装置 - Google Patents

入力装置、およびこれを備えた表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】視認性を向上することができる入力装置、およびこれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】入力装置X1は、第1主面2a、および第1主面2aの反対側に位置する第2主面2bを有した基体2と、基体2の第2主面2bに設けられた複数の第1検出電極と、基体2の第2主面2bに設けられた複数の第2検出電極4aと、基体2の第2主面2bに設けられており、かつ隣り合う第1検出電極を接続する第1接続電極3bと、基体2の第2主面2bより離間して第1接続電極3bと交差する交差部H1を有し、かつ隣り合う第2検出電極4aを接続する第2接続電極4bと、少なくとも交差部H1と対応する領域に配置された光拡散部材7と、を備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば、使用者が入力操作した箇所を入力位置として検出する入力装置、およびこれを備えた表示装置に関する。
入力装置としては、例えば、指と検出電極との間での静電容量の変化を捉えて入力位置を検出する静電容量方式のタッチパネルが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような入力装置は、基体と、第1方向に沿って所定の間隔を空けて基体に設けられた複数の第1検出電極と、第2方向に沿って所定の間隔を空けて基体に設けられた複数の第2検出電極と、隣り合う第1検出電極を接続する第1接続電極と、隣り合う第2検出電極を接続する第2接続電極とを備えている。ここで、このような入力装置では、第1接続電極と第2接続電極を電気的に絶縁するために、第1接続電極と第2接続電極との交差部に、絶縁体を介在させている。具体的には、第1接続電極を覆うように絶縁体を形成し、絶縁体上に第2接続電極を形成している。これにより、第1接続電極と第2接続電極との交差部において、第1接続電極と第2接続電極とは、電気的に絶縁されることになる。
特開2008−97283号公報
しかしながら、上記従来の入力装置では、第1接続電極と第2接続電極との交差部に絶縁膜を介在させているので、当該交差部とそれ以外の部分とで、高さ位置が異なることになる。そのため、上記従来の入力装置を表示装置に備えた場合に、交差部が使用者に視認されてしまう可能性があった。
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、視認性を向上す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。
本発明の一形態に係る入力装置は、第1主面、および該第1主面の反対側に位置する第2主面を有した基体と、前記基体の第2主面に設けられた複数の第1検出電極と、前記基体の第2主面に設けられた複数の第2検出電極と、前記基体の第2主面に設けられており、かつ隣り合う前記第1検出電極を接続する第1接続電極と、前記基体の第2主面より離間して前記第1接続電極と交差する交差部を有し、かつ隣り合う前記第2検出電極を接続する第2接続電極と、少なくとも前記交差部と対応する領域に配置された光拡散部材と、を備える。
本発明の入力装置、およびこれを備えた表示装置は、視認性を向上することができるという効果を奏する。
図1は、本発明の一実施形態に係る入力装置の概略構成を示す平面図である。 図2は、図1中に示した切断線I−Iに沿って切断した断面図である。 図3は、図1中に示した切断線II−IIに沿って切断した断面図である。 図4は、光拡散部材において光が拡散している様子を表す図である。 図5は、光拡散部材のヘイズ値を0〜10%のうち任意の値にそれぞれ設定した場合の、被験者試験の結果を表で示した図である。 図6は、本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を示す断面図である。 図7は、変形例1に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。なお、図7は、図2と同じ箇所を表す断面図である。 図8は、変形例1に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。なお、図8は、図3と同じ箇所を表す断面図である。 図9は、変形例2に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。なお、図9は、図2と同じ箇所を表す断面図である。 図10は、変形例2に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。なお、図10は、図3と同じ箇所を表す断面図である。 図11は、変形例3に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。なお、図11は、図2と同じ箇所を表す断面図である。 図12は、変形例3に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。なお、図12は、図3と同じ箇所を表す断面図である。
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。
図1〜図3に示すように、本実施形態に係る入力装置X1は、静電容量方式のタッチパネルであって、透光性を有する基体2を備えている。
また、図1に示すように、入力装置X1は、使用者が指F1を近接、接触、または押圧することで情報を入力するための入力領域Eと、入力領域Eの外側に位置する外側領域Eとを有している。また、外側領域Eには、図外のFPC(Flexible Printed Circuit)等と電気的に接続される領域である外部導通領域G1を含んでいる。
基体2は、入力領域Eにおいて後述する第1検出電極3a、第1接続電極3b、第2検出電極4a、および第2接続電極4bを支持する役割を担うとともに、外側領域Eにおいて後述する配線導体6を支持する役割を担う部材である。また、基体2は、第1主面2a、および第1主面2aの反対側に位置する第2主面2bを有している。すなわち、入力領域Eに対応する基体2の第1主面2aが、使用者が指F1を近接、接触、または押圧することで情報を入力するための面となる。このため、基体2の第1主面2aには、図示しない保護フィルムが設けられていることが好ましい。さらに、基体2は、これら主面2a,2bに対して交差する方向(矢印EF方向)に光を適切に透過することが可能な構成とされるとともに、絶縁性を有する構成とされている。基体2の構成材料としては、例えば、透明ガラスあるいは透明プラスチック等の透光性を有するものが挙げられるが、中でも視認性、信頼性の観点において透明ガラスが好ましい。なお、本明細書において透光性とは、可視光に対する透過性を有することを意味する。また、本実施形態に係る基体2の平面視形状は実質的に矩形状とされているが、これには限られない。
また、入力領域Eに対応する基体2の第2主面2b上には、第1検出電極3aと、第1接続電極3bと、第2検出電極4aと、第2接続電極4bと、絶縁体5とが設けられている。
第1検出電極3aは、入力装置X1に接近した使用者の指F1の、第2方向(矢印CD方向)における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指F1との間に静電容量
を発生する機能を有している。すなわち、第1検出電極3aは、基体2の第2主面2bに第1方向(矢印AB方向)に沿って所定の間隔を空けて設けられている。ここで、本実施形態に係る第1検出電極3aは、検出感度を向上する観点から、平面視形状が略ひし形とされているが、これには限られない。
第1接続電極3bは、隣り合う第1検出電極3a同士を接続する部材であり、基体2の第2主面2bに設けられている。
第2検出電極4aは、入力装置X1に接近した使用者の指F1の、第1方向における入力位置の検出を行う役割を有するものであり、指F1との間に静電容量を発生する機能を有している。すなわち、第2検出電極4aは、基体2の第2主面2bに第2方向に沿って所定の間隔を空けて設けられている。ここで、本実施形態に係る第2検出電極4aは、検出感度を向上する観点から、平面視形状が略ひし形とされているが、これには限られない。
第2接続電極4bは、基体2の第2主面2bより離間して第1接続電極3bと交差する交差部H1を有し、かつ隣り合う第2検出電極4a同士を接続する部材である。具体的には、第2接続電極4bは、第1接続電極3bと絶縁するように絶縁体5上に設けられている。ここで、絶縁体5は、第1接続電極3bを覆うようにして基体2の第2主面2bに設けられている。そのため、入力装置X1は、交差部H1と、それ以外の部分(例えば、第1検出電極3aの上面、および第2検出電極4aの上面)とで、高さ位置が異なることになる。なお、絶縁体5の構成材料としては、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明樹脂が挙げられる。
上述の第1検出電極3a、第1接続電極3b、第2検出電極4a、および第2接続電極4bの構成材料としては、例えば、透光性を有する導電性部材が挙げられる。透光性を有する導電性部材としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、AZO(Al-Doped Zinc Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛、あるいは導電性高分子(例えば、PEDOT、PSS等)が挙げられる。
また、外側領域Eに対応する基体2の第2主面2b上には、第1検出電極3aおよび第2検出電極4aに対して電圧を印加するための配線導体6が設けられている。
配線導体6は、その一端部が第1検出電極3aおよび第2検出電極4aと電気的に接続され、その他端部が外部導通領域G1に位置している。本実施形態に係る配線導体6は、例えば、硬質で高い形状安定性を得るべく、金属薄膜で構成されている。この金属薄膜としては、例えば、アルミニウム膜、アルミニウム合金膜、クロム膜とアルミニウム膜との積層膜、クロム膜とアルミニウム合金膜との積層膜、銀膜、銀合金膜、あるいは金合金膜が挙げられる。なお、上述の金属薄膜を形成する法としては、例えば、スパッタリング法、蒸着法、あるいは化学気相成長(CVD)法が挙げられる。
また、基体2の第2主面2b上には、少なくとも交差部H1と対応する領域に配置された光拡散部材7が設けられている。本実施形態では、光拡散部材7は、上述の第1検出電極3a、第1接続電極3b、第2検出電極4a、第2接続電極4b、絶縁体5、および配線導体6を覆うようにして設けられている。
光拡散部材7は、光を拡散させるための役割を有する部材である。光拡散部材7は、接着材7aと、接着材7a中に含まれておりかつ接着材7aと屈折率の異なる複数の光拡散粒子7bとを有している。ここで、接着材7aとしては、例えば、アクリル系粘着材、エポキシ系粘着材、シリコン系粘着材等が挙げられる。また、光拡散粒子7bの構成材料と
しては、例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化イットリウム、二酸化ジルコニウム、あるいは中空の二酸化ケイ素等が挙げられる。なお、光拡散粒子7bは、接着材7aの屈折率とは異なる屈折率を有しているが、後方錯乱を抑制するため、なるべく接着材7aの屈折率と近い屈折率を有していることが好ましい。
図4は、光拡散部材7において光が拡散している様子を表す図である。なお、図4の矢印は、光の経路を概念的に示している。図4に示すように、外側からの光(外光)と、入力装置X1が後述する表示装置Y1に用いられた場合の、後述するバックライト51からの光(内光)とは、光拡散粒子7bにおいて拡散(錯乱)される。このため、入力装置X1は、交差部H1とそれ以外の部分とで、高さ位置が異なる場合であっても、光拡散部材7において光が拡散されるので、交差部H1が使用者に視認されてしまう可能性を低減することができる。
光拡散部材7は、上記のように、光を拡散させる機能を有している。この拡散機能は、光拡散部材7の光学的な特性に依存する。光拡散部材7の光学的な特性を示す物性値の1つとして、ヘイズ値がある。ヘイズ値は、光拡散部材7に光を照射したときの全透過光に対する拡散透過光の割合で表される。すなわち、ヘイズ値が高いほど拡散機能が強い。このため、光拡散部材7において光が拡散されれば、交差部H1が使用者に視認されてしまう可能性を低減することが可能となるが、逆に、光拡散部材7のヘイズ値が高すぎると、画像そのものがぼやけてしまい、視認性が低下する。そのため、交差部H1が使用者に視認される可能性を低減しつつ、画像そのものがぼやけないように、光拡散部材7のヘイズ値を適切に設定する必要がある。
図5は、光拡散部材7のヘイズ値を0〜10%のうち任意の値にそれぞれ設定した場合の、被験者試験の結果を表で示した図である。具体的には、まず、交差部H1の視認度合いを被験者において確認した。「○」は、交差部H1が視認されなかったことを示し、「△」は、交差部H1がやや視認されたことを示し、「×」は、交差部H1が視認されたことを示している。次に、画像がぼやけているかを被験者において確認した。「○」は、画像がはっきりと表示されていることを示し、「△」は、画像がややぼやけていることを示し、「×」は、画像がぼやけていることを示している。図5に示すように、光拡散部材7のヘイズ値が0.5〜2%である場合に、交差部H1が視認されず、かつ、画像がはっきりと表示されていることが判る。このため、光拡散部材7のヘイズ値は、0.5〜2%であることが好ましい。なお、交差部H1がやや視認されてもよいのであれば、光拡散部材7のヘイズ値は、0.3〜0.5%、および2〜5%であってもよい。
また、基体2の第2主面2b上には、上述の光拡散部材7を覆うようにして保護部材8が設けられている。
保護部材8は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、樹脂フィルム等から構成される。保護部材8は、例えば、基体2が割れた際に当該基体2が飛び散らないようにする、いわゆる飛散防止機能を有している。また、保護部材8が設けられていないと、光拡散部材7が空気に触れることになり、接着材7aに水分が吸着する可能性がある。接着材7aに水分が吸着すると、第1検出電極3a、第1接続電極3b、第2検出電極4a、および第2接続電極4bまで水分が浸出する可能性があり、これら電極3a,3b,4a,4bが腐食する可能性がある。これに対して、本実施形態のように、光拡散部材7を覆うようにして保護部材8が設けられていると、接着材7aに水分が吸着する可能性を低減できる。そのため、本実施形態に係る入力装置X1では、電極3a,3b,4a,4bが腐食する可能性を低減できる。
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。
入力領域Eに対応する基体2の第1主面2aに、導電体である指F1が近接、接触、または押圧すると、指F1と検出電極3a,4aとの間の静電容量が変化する。ここで、入力装置X1に備えられる図示しないドライバは、指F1と検出電極3a,4aとの間の静電容量の変化を常に検出している。このドライバは、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。なお、入力装置X1が入力位置を検出する方式として、相互キャパシタンス方式および自己キャパシタンス方式のいずれの方式であってもよい。相互キャパシタンス方式を採用すると、同時に複数の入力位置を検出できるので、自己キャパシタンス方式を採用する場合と比べて、好ましい。
また、上記の入力装置X1は、例えば、表示装置に用いることができる。図6は、本実施形態に係る表示装置Y1の一例を示す断面図である。図6に示すように、表示装置Y1は、上記の入力装置X1と、入力装置X1に対向して配置される液晶表示装置Z1とを備えている。
液晶表示装置Z1は、液晶表示パネル50、バックライト51、および筐体52を備えている。
バックライト51は、光源51aおよび導光板51bを備えている。光源51aは、導光板51bに向けて光を出射する役割を担う部材であり、例えば、LED(Light Emitting Diode)から構成される。なお、LEDの代わりに、冷陰極蛍光ランプ(CCFL)、ハロゲンランプ、キセノンランプ、EL(Electro-Luminescence)であってもよい。導光板51bは、液晶表示パネル50の下面全体にわたって、光源51aからの光を略均一に導くための役割を担う部材である。
筐体52は、液晶表示パネル50およびバックライト51を収容する役割を担うものであり、上側筐体52aおよび下側筐体52bを備えている。筐体52の構成材料としては、例えば、ポリカーボネート等の樹脂、あるいはステンレス(SUS)、アルミニウム等の金属が挙げられる。
ここで、入力装置X1と液晶表示装置Z1とは、両面テープT1を介して接着される。すなわち、入力装置X1における保護部材8の背面が液晶表示パネル50の主面に対向配置されるように、入力装置X1と液晶表示装置Z1とが、両面テープT1を介して接着される。なお、入力装置X1と液晶表示装置Z1との固定方法に使用される固定用部材は両面テープT1には限られず、例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂等の接着部材、あるいは入力装置X1と液晶表示装置Z1とを物理的に固定する固定構造体であってもよい。
このように、上記の入力装置X1は、液晶表示装置Z1の液晶表示パネル50を透視しながら、入力装置X1の入力領域Eを押圧することによって、各種の情報を入力することができる。なお、各種の情報を入力する際に、情報を入力した使用者に対して、押しボタンスイッチを操作した場合と同様のリアルな押圧感を伝達する機能を入力装置X1に付与してもよい。この場合、入力装置X1における基体2に圧電素子を備え、押圧操作による所定の荷重を検知した場合に、この圧電素子を所定の周波数で振動させ、圧電素子の振動に伴って基体2を振動させることで実現可能である。
また、上記の表示装置Y1は、例えば、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)等の携帯用の端末装置、電子手帳、パーソナルコンピュータ、複写機、あるいはゲーム用の端末装置等の種々の電子機器に備えられる。
以上のように、上記の入力装置X1および表示装置Y1によれば、視認性を向上することができる。
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変形が可能である。以下、いくつかの主な変形例を示す。
[変形例1]
図7および図8は、変形例1に係る入力装置X2の概略構成を示す断面図である。なお、図7は、図2と同じ部分を表す断面図である。図8は、図3と同じ部分を表す断面図である。なお、図7および図8において、図2および図3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、その詳細な説明を省略する。
図7および図8に示すように、変形例1に係る入力装置X2は、入力装置X1と同様、光拡散部材7を備えている。但し、変形例1に係る入力装置X2では、交差部H1および絶縁体5を覆うようにして光拡散部材7が設けられており、交差部H1および絶縁体5が存在しない部位では光拡散部材7が設けられていない点で、入力装置X1と異なっている。すなわち、入力装置X2では、交差部H1および絶縁体5が存在しない部位では、光拡散部材7の代わりに、接合部材9が設けられている。ここで、接合部材9の構成材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、あるいはシリコン樹脂等の透明樹脂が挙げられる。
このように、交差部H1および絶縁体5を覆うようにして光拡散部材7が設けられており、交差部H1および絶縁体5が存在しない部位では光拡散部材7が設けられていない場合であっても、上述の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。また、入力装置X2では、交差部H1および絶縁体5が存在しない部位では、光拡散部材7の代わりに、接合部材9が設けられているので、光拡散部材7のヘイズ値を高くしても、画像がぼやけることを抑制できる。そのため、入力装置X2では、より効果的に、交差部H1の視認性を改善することができる。
[変形例2]
図9および図10は、変形例2に係る入力装置X3の概略構成を示す断面図である。なお、図9は、図2と同じ部分を表す断面図である。図10は、図3と同じ部分を表す断面図である。なお、図9および図10において、図2および図3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、その詳細な説明を省略する。
図9および図10に示すように、変形例2に係る入力装置X3は、入力装置X1と同様、第1接続電極3bを覆うようにして基体2の第2主面2bに設けられた絶縁体5を備えている。但し、変形例2に係る入力装置X3では、絶縁体5が、第1接続電極3bと第2接続電極4bを電気的に絶縁する機能に加えて、光拡散部材としても機能している点で、入力装置X1と異なっている。すなわち、絶縁体(光拡散部材)5は、絶縁体5中に含まれておりかつ絶縁体5と屈折率の異なる複数の光拡散粒子5aを有している。
なお、変形例2に係る入力装置X3は、第1検出電極3a、第1接続電極3b、第2検出電極4a、第2接続電極4b、絶縁体5、および配線導体6を覆うようにして接合部材9が設けられている。また、接合部材9の上面には、保護部材8が設けられている。
このように、絶縁体5が、光拡散部材として機能する場合であっても、上述の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。また、変形例2に係る入力装置X3では、絶縁体5が光拡散部材として機能するので、絶縁体(光拡散部材)5のヘイズ値を高く
しても、画像がぼやけることを抑制できる。そのため、入力装置X3では、より効果的に、交差部H1の視認性を改善することができる。
[変形例3]
図11および図12は、変形例3に係る入力装置X4の概略構成を示す断面図である。なお、図11は、図2と同じ部分を表す断面図である。図12は、図3と同じ部分を表す断面図である。なお、図11および図12において、図2および図3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、その詳細な説明を省略する。
図11および図12に示すように、変形例3に係る入力装置X4は、基体2の第1主面2aに保護部材10が設けられている。保護部材10は、例えば、PETフィルム、樹脂フィルム等から構成される。保護部材10は、基体2の第1主面2aを保護する機能に加えて、光拡散部材としても機能する。すなわち、保護部材(光拡散部材)10は、保護部材10中に含まれておりかつ保護部材10と屈折率の異なる複数の光拡散粒子10aを有している。
このように、保護部材10が、光拡散部材として機能する場合であっても、上述の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
[変形例4]
なお、上述の入力装置X1では、入力領域Eに対応する基体2の第1主面2aが、使用者が指F1を近接、接触、または押圧することで情報を入力するための面となる例について説明したが、これに限定されない。すなわち、保護部材8の背面が、使用者が指F1を近接、接触、または押圧することで情報を入力するための面となってもよい。この場合、基体2の第1主面2aが液晶表示パネル50の主面に対向配置されるように、入力装置X1と液晶表示装置Z1とが接着される。
[変形例5]
また、上記では、入力装置X1が接着される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、入力装置X1が装着される表示パネルは、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。
[変形例6]
さらに、上記では、入力装置X1を備えた表示装置Y1の例について説明したが、当該入力装置X1に代えて、変形例1〜5に係る入力装置を採用してもよい。
X1,X2,X3,X4 入力装置
Y1 表示装置
2 基体
2a 基体の第1主面
2b 基体の第2主面
3a 第1検出電極
3b 第1接続電極
4a 第2検出電極
4b 第2接続電極
5 絶縁体(光拡散部材)
5a 光拡散粒子
7 光拡散部材
7a 接着材
7b 光拡散粒子
10 保護部材(光拡散部材)
10a 光拡散粒子
50 液晶表示パネル(表示パネル)

Claims (8)

  1. 第1主面、および該第1主面の反対側に位置する第2主面を有した基体と、
    前記基体の第2主面に設けられた複数の第1検出電極と、
    前記基体の第2主面に設けられた複数の第2検出電極と、
    前記基体の第2主面に設けられており、かつ隣り合う前記第1検出電極を接続する第1接続電極と、
    前記基体の第2主面より離間して前記第1接続電極と交差する交差部を有し、かつ隣り合う前記第2検出電極を接続する第2接続電極と、
    少なくとも前記交差部と対応する領域に配置された光拡散部材と、を備えた入力装置。
  2. 前記第1接続電極を覆うようにして前記基体の第2主面に設けられた絶縁体をさらに備え、
    前記第2接続電極は、前記第1接続電極と電気的に絶縁するように前記絶縁体上に設けられており、
    前記光拡散部材は、前記交差部および前記絶縁体を覆うようにして設けられている、請求項1に記載の入力装置。
  3. 前記光拡散部材は、前記第1接続電極を覆うようにして前記基体の第2主面に設けられており、
    前記第2接続電極は、前記第1接続電極と電気的に絶縁するように前記光拡散部材上に設けられている、請求項1に記載の入力装置。
  4. 前記光拡散部材は、前記基体の第1主面に設けられている、請求項1に記載の入力装置。
  5. 前記光拡散部材のヘイズ値は、0.5〜2%である、請求項1または2に記載の入力装置。
  6. 前記光拡散部材は、接着材と、該接着材中に含まれておりかつ該接着材と屈折率の異なる複数の光拡散粒子とを有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の入力装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の入力装置と、
    前記入力装置に対向して配置される表示パネルと、を備えた表示装置。
  8. 前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項7に記載の表示装置。
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