JP2011170511A - 静電容量式の入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、粘着層の誘電率を調整して、センサ感度を向上させることが可能な静電容量式の入力装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 本実施形態における静電容量式の入力装置１０は、下から、基材表面に複数本の下部電極パターン１４が第１の方向に延出して形成された下部基板２２、基材表面に複数本の上部電極パターン１３が前記第１の方向に交差する第２の方向に延出して形成された上部基板２１、及び表面に入力領域１１を備えた表面部材２０の順に積層され、前記下部基板２２と前記上部基板２１との間は第１の粘着層３０を介して接合されており、前記上部基板２１と前記表面部材２０との間は第２の粘着層３１を介して接合されており、前記第１の粘着層３０の誘電率は、前記第２の粘着層３１の誘電率よりも小さいことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、入力座標位置を検出可能な静電容量式の入力装置に係り、特に、粘着層の誘電率に関する。

図４は本発明に対する比較例の静電容量式タッチパネル（入力装置）の部分縦断面図を示す。

図４に示すように、静電容量式タッチパネル１は、表面に下部電極パターンが形成された下部基板２と、表面に上部電極パターンが形成された上部基板３と、表面に入力領域４ａを備える表面部材（パネル）４とを備える。

図４に示すように、下部基板２と上部基板３間、及び上部基板３と表面部材４間は夫々、粘着層５，６を介して接合されている。

上記した下部電極パターンと上部電極パターンは夫々、複数本形成され、各下部電極パターンと各上部電極パターンとがマトリクス状に配列されている。

このため上部電極パターンと下部電極パターンの間には静電容量が発生している。そして、上下電極パターン間に大きな容量が形成されている場合には、図４に示すように指Ｆにて入力領域４ａ上を操作した際に生じる静電容量の変化率が小さくなり、低いセンサ感度しか得られない。

図４に示すように、下部基板２と上部基板３間、及び上部基板３と表面部材４間に夫々、粘着層５，６が存在する形態においては、通常、粘着層５，６には同じものを使用しており、粘着層５，６の誘電率について考慮されていない。下記特許文献に示す発明においても、粘着層の誘電率については何も記載されていない。

特開２００８−９７２８３号公報 特開２００９−３７３７３号公報 特開平１１−３９０９３号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、粘着層の誘電率を調整して、センサ感度を向上させることが可能な静電容量式の入力装置を提供することを目的としている。

本発明における静電容量式の入力装置は、
下から、基材表面に複数本の下部電極パターンが第１の方向に延出して形成された下部基板、基材表面に複数本の上部電極パターンが前記第１の方向に交差する第２の方向に延出して形成された上部基板、及び表面に入力領域を備えた表面部材の順に積層され、前記下部基板と前記上部基板との間は第１の粘着層を介して接合されており、前記上部基板と前記表面部材との間は第２の粘着層を介して接合されており、
前記第１の粘着層の誘電率は、前記第２の粘着層の誘電率よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明では、第１の粘着層及び第２の粘着層の各誘電率を調整して、センサ感度に優れた静電容量式の入力装置を実現するものである。すなわち本発明では、上下電極パターン間の静電容量を小さくすべく、パターン幅を変えたり、上下電極パターン間の距離を変える必要がない。また、表面に電極パターンが形成される基材の材質等を変えることも必要ない。このため、薄型の入力装置にできるし、また耐久性、耐候性、ノイズ耐性等が低下することもない。

そして本発明では、上記のように、第１の粘着層の誘電率を、前記第２の粘着層の誘電率よりも小さくしている。これにより、上下電極パターン間の静電容量を小さく、操作体（例えば指）により入力領域を操作した際に生じる静電容量の変化率を大きくでき、したがって、センサ感度に優れた静電容量式の入力装置を実現できる。

本発明では、前記第１の粘着層及び前記第２の粘着層には、誘電率の異なる光学粘着剤が用いられることが好ましい。

また本発明では、前記第１の粘着層及び前記第２の粘着層には、誘電率が異なるアクリル樹脂系の材料、あるいは誘電率が異なるシリコーンゴム系の材料が用いられることが好ましい。

あるいは本発明では、前記第１の粘着層及び前記第２の粘着層には、一方がアクリル樹脂系の材料で、他方が、前記アクリル樹脂とは異なる誘電率のシリコーンゴム系の材料が用いられることが好ましい。

また本発明では、前記下部電極パターンが駆動電極で、前記上部電極パターンが検出電極であり、前記下部電極パターンのパターン幅が、前記上部電極パターンのパターン幅よりも広い構成に好ましく適用できる。

本発明によれば、電極パターン幅や上下電極パターン間の距離、基材の材質等を変えることなく、粘着層の誘電率を調整することで、センサ感度に優れた入力装置を実現できる。

本実施形態の入力装置の分解斜視図、 （ａ）は、図１の入力装置をＹ１−Ｙ２方向に沿って切断した部分縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の各部材を接合した状態を示す入力装置の部分縦断面図、 本実施形態における上下電極パターンの部分拡大平面図、 本発明が解決する課題を説明するための入力装置の部分縦断面図。

図１は、本実施形態の入力装置（タッチパネル）１０の分解斜視図、図２（ａ）は本実施形態の入力装置をＹ１−Ｙ２方向に沿って切断したときの部分縦断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の各部材を接合した状態を示す本実施形態の入力装置１０の部分縦断面図である。

図１に示すように入力装置１０は、下から基材表面に複数本の下部電極パターン１４が形成された下部基板２２、第１の粘着層３０、基材表面に複数本の上部電極パターン１３が形成された上部基板２１、第２の粘着層３１、及び、表面に入力領域１１を備えた表面部材（パネル）２０の順に積層されている。

図１、図２に示すように、下部基板２２は、下部基材３２と、下部基材３２の表面３２ａに形成された複数本の下部電極パターン１４とを備えて構成される。図１には一部の下部電極パターン１４のみが図示されている。図１に示すように各下部電極パターン１４は、Ｙ１−Ｙ２方向に所定の間隔を空けて配置され、また各下部電極パターン１４は、Ｘ１−Ｘ２方向（第１の方向）に直線状（帯状）に延出して形成されている。

また、各下部電極パターン１４のＸ１側あるいはＸ２側の端部には下部配線パターン（図示しない）が電気的に接続されている。下部配線パターンは非入力領域１２のＸ１側領域及びＸ２側領域からＹ２側領域１２ａにまで引き回され、各下部配線パターンの先端には下部接続部１７が形成されている。図１に示すように、例えば、各下部接続部１７は、次に説明する上部接続部１５と平面視にて重ならないように、複数の上部接続部１５が形成される中央部の両側端部に、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配列されている。

図１，図２に示すように上部基板２１は、上部基材３３と、上部基材３３の表面３３ａに形成された複数本の上部電極パターン１３とを備えて構成される。図１には、一部の上部電極パターン１３のみが図示されている。図１に示すように、各上部電極パターン１３は、Ｘ１−Ｘ２方向に所定の間隔を空けて配置され、また各上部電極パターン１３は、Ｙ１−Ｙ２方向（第２の方向）に直線状（帯状）に延出して形成されている。

また各上部電極パターン１３のＹ２側の端部には、上部配線パターン（図示しない）が電気的に接続され、更に、各上部配線パターンの先端には上部接続部１５が形成されている（図１参照）。各上部接続部１５は非入力領域１２のＹ２側領域１２ａの略中央部にＸ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配列されている（図１参照）。

図３（上下電極パターンの部分拡大平面図）に示すように、上下電極パターン１３，１４を平面的に見ると、各上部電極パターン１３と各下部電極パターン１４は、マトリクス状に配列されている。図３では、各上下電極パターン１３，１４は直交しているが、直交以外で平面的に交差する形態であってもよい。

図３に示すように、下部電極パターン１４のパターン幅はＴ１からなる一定幅で、上部電極パターン１３のパターン幅はＴ２からなる一定幅である。図３に示すように下部電極パターン１４のパターン幅Ｔ１は、上部電極パターン１３のパターン幅Ｔ２よりも大きい。パターン幅Ｔ１は、３〜１０ｍｍ程度であり、パターン幅Ｔ２は、０．５〜２ｍｍ程度である。

図３に示す実施形態では、パターン幅Ｔ１が大きい下部電極パターン１４は、駆動電極（ドライブ電極）であり、またノイズに対するシールドとしても機能する。一方、パターン幅Ｔ２が小さい上部電極パターン１３は検出電極である。

各電極パターン１３，１４はいずれも基材表面にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料でスパッタや蒸着により成膜される。また基材３２，３３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明基材で形成される。

表面部材（パネル）２０は、プレスチックやガラス基材で形成される。表面部材２０の下面２０ｂには加飾層２４が設けられる。入力領域１１は透光性の入力領域であり、入力領域１１の周囲に着色された非透光性の非入力領域１２が形成される。

図１に示すように、本実施形態の入力装置１０には、フレキシブルプリント基板２３が設けられる。図１に示すように、フレキシブルプリント基板２３の先端（接続部１５，１７との接続側）は、中央部２３ａと、両側端部２３ｂ，２３ｂとに分離している。フレキシブルプリント基板２３の中央部２３ａには複数の第１接続部（図示しない）が形成されており、中央部２３ａが上部接続部１５上に重ねられて、各第１接続部と各上部接続部１５とが電気的に接続されている。また、フレキシブルプリント基板２３の両側端部２３ｂには複数の第２接続部（図示しない）が形成されており、両側端部２３ｂ，２３ｂが入力装置１０の下部接続部１７上に重ねられて、各第２接続部と各下部接続部１７とが電気的に接続されている。

またフレキシブルプリント基板２３では、各第１接続部及び各第２接続部が、フレキシブルプリント基板２３の表面に設置されたコネクタ３５と、図示しない配線パターンを介して電気的に接続されている。

本実施形態における入力装置１０は、駆動電極である各下部電極パターン１４にパルス状の電圧が順番に与えられ、このとき上部電極パターン１３に瞬間的に電流が流れる。図２（ｂ）に示すように、導電体である指Ｆ等の操作体が、入力領域１１に触れると、上下電極パターン１３，１４間の静電容量に、指Ｆと上部電極パターン１３間の静電容量が付加され、その結果、指Ｆに近い上部電極パターン１３に流れる電流が指が触れていないときと比較して変化する。したがって、ある下部電極パターン１４にパルス状の電圧を与えた状態で、順次、各上部電極パターン１３の時定数の変化を検知し、この時定数変化の連続検知を、各下部電極パターン１４に電圧を順に与えながら行うことで、入力領域１１における指Ｆが触れた位置を算出することができる。

本実施形態における入力装置１０は、図１，図２（ａ）に示すように、第１の粘着層３０が下部基板２２と上部基板２１との間に設けられている。また、第２の粘着層３１が、上部基板２１と表面部材２０との間に設けられる。そして、図２（ａ）に示すように、下部基板２２と上部基板２１間が第１の粘着層３０を介して接合され、上部基板２１と表面部材２０との間が第２の粘着層３１を介して接合される。

本実施形態では、第１の粘着層３０の誘電率が第２の粘着層３１の誘電率よりも小さくなっている。

第１の粘着層３０及び第２の粘着層３１は、共に、入力領域１１及び非入力領域１２の全体に設けられるため、透光性の材質であることが必要である。

本実施形態では、第１の粘着層３０及び第２の粘着層３１には、誘電率が異なる透明な光学粘着剤（ＯＣＡ）を用いることが出来る。ＯＣＡとしては、例えば、アクリル樹脂系の材料とシリコーンゴム系の材料があり、アクリル樹脂系の材料での誘電率は、２．７〜４．５程度、シリコーンゴム系の材料での誘電率は、３．０〜３．５程度である。このように、同じアクリル樹脂系の材料やシリコーンゴム系の材料でも誘電率に幅がある。よって、第１の粘着層３０及び第２の粘着層３１には、異なる誘電率のアクリル樹脂系の材料を使用し、あるいは、異なる誘電率のシリコーンゴム系の材料を使用することが出来る。または、第１の粘着層３０及び第２の粘着層３１の一方にアクリル樹脂系の材料を、他方にアクリル樹脂とは異なる誘電率を有するシリコーンゴム系の材料を用いることが出来る。例えば、第１の粘着層３０に、シリコーンゴム系の材料を用い、第２の粘着層３１に、シリコーンゴム系より大きい誘電率を設定しやすいアクリル樹脂系の材料を用いる構成を提示できる。

このように本実施形態では、第１の粘着層３０及び第２の粘着層３１の各誘電率を調整することで、感度に優れた静電容量式の入力装置１０を実現するものである。

すなわち本実施形態では、上下電極パターン間の静電容量を小さくすべく、パターン幅を変えたり、上下電極パターン間の距離を変える必要がない。また、表面に電極パターンが形成される基材３２，３３の材質等を変えることも必要ない。図３に示すように、下部電極パターン１４のパターン幅Ｔ１は広くなっているが、上下電極パターン間の静電容量を小さくすべくパターン幅Ｔ１を小さくすることは必要なく、よって、下部電極パターン１４に、入力装置１０の下方に配置される液晶ディスプレイ（図示しない）のノイズ耐性を高めるシールドとしての機能を効果的に持たせることが出来る。以上により、本実施形態における入力装置１０では、薄型化を促進でき、また耐久性、耐候性、ノイズ耐性等が低下することもない。

そして本実施形態では、上記のように、第１の粘着層３０の誘電率を、第２の粘着層３１の誘電率よりも小さくしている。これにより、上下電極パターン間の静電容量を小さく、操作体（例えば指Ｆ）により入力領域１１を操作した際に生じる静電容量の変化率を大きくでき、したがって、センサ感度に優れた静電容量式の入力装置１０を実現できる。

１０ 入力装置
１１ 入力領域
１２ 非入力領域
１２ａ Ｙ２側領域
１３ 上部電極パターン
１４ 下部電極パターン
１５ 上部接続部
１７ 下部接続部
２０ 表面部材（パネル）
２１ 上部基板
２２ 下部基板
２３ フレキシブルプリント基板
３０ 第１の粘着層
３１ 第２の粘着層
３２ 下部基材
３３ 上部基材
３５ コネクタ

Claims (5)

1. 下から、基材表面に複数本の下部電極パターンが第１の方向に延出して形成された下部基板、基材表面に複数本の上部電極パターンが前記第１の方向に交差する第２の方向に延出して形成された上部基板、及び表面に入力領域を備えた表面部材の順に積層され、前記下部基板と前記上部基板との間は第１の粘着層を介して接合されており、前記上部基板と前記表面部材との間は第２の粘着層を介して接合されており、
   前記第１の粘着層の誘電率は、前記第２の粘着層の誘電率よりも小さいことを特徴とする静電容量式の入力装置。
2. 前記第１の粘着層及び前記第２の粘着層には、誘電率の異なる光学粘着剤が用いられる請求項１記載の静電容量式の入力装置。
3. 前記第１の粘着層及び前記第２の粘着層には、誘電率が異なるアクリル樹脂系の材料、あるいは誘電率が異なるシリコーンゴム系の材料が用いられる請求項２記載の静電容量式の入力装置。
4. 前記第１の粘着層及び前記第２の粘着層には、一方がアクリル樹脂系の材料で、他方が、前記アクリル樹脂とは異なる誘電率のシリコーンゴム系の材料が用いられる請求項２記載の静電容量式の入力装置。
5. 前記下部電極パターンが駆動電極で、前記上部電極パターンが検出電極であり、前記下部電極パターンのパターン幅が、前記上部電極パターンのパターン幅よりも広い請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量式の入力装置。

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