JP2012221477A

JP2012221477A - 入力装置、表示装置、および携帯端末

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Publication number: JP2012221477A
Application number: JP2011090237A
Authority: JP
Inventors: Koji Tsurusaki; 幸二鶴崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】視認性を向上することができる入力装置、電子機器、および携帯端末を提供する。
【解決手段】入力装置Ｘ１は、基体２と、入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体２上に第１方向に沿って設けられた第１検出電極パターン３ａ，３ｂと、入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体２上に第２方向に沿って設けられた第２検出電極パターン４ａ，４ｂと、入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体２上に設けられており、かつ第１検出電極パターン３ａ，３ｂと第２検出電極パターン４ａ，４ｂとを電気的に絶縁するための第１絶縁体５と、外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体２上に設けられており、かつ第１検出電極パターン３ａ，３ｂおよび第２検出電極パターン４ａ，４ｂと電気的に接続された配線導体６と、外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体２上に設けられており、かつ配線導体６を覆う第２絶縁体７と、を備え、第１絶縁体５の厚みは、第２絶縁体７の厚みよりも小さい。
【選択図】図１

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、表示装置、および携帯端末に関する。

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および２参照）。

このような入力装置は、基体と、第１方向に沿って設けられた第１検出電極パターンと、第２方向に沿って設けられた第２検出電極パターンと、第１検出電極パターンと第２検出電極パターンとを電気的に絶縁するための第１絶縁体とを備えている。また、入力装置は、第１検出電極パターンおよび第２検出電極パターンと電気的に接続された配線導体と、配線導体を覆う第２絶縁体とを備えている。なお、この配線導体は、第１検出電極パターンおよび第２検出電極パターンに電圧を供給するための役割を担う部材である。

特開２００８−９７２８３号公報特開２００８−３１０５５１号公報

上記の入力装置では、第２絶縁体は、配線導体を保護するために、ある程度の厚みを有している。また、上記の入力装置では、第１絶縁体は、第２絶縁体とほぼ同じ厚みを有している。すなわち、第１絶縁体も第２絶縁体と同様に、ある程度の厚みを有しており、この厚みが起因となって、使用者に対して、第１絶縁体が点状に視認されてしまう等の不具合があった。第１絶縁体が使用者に視認されてしまうことにより、入力装置の視認性が低下する。

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、視認性を向上することができる入力装置、表示装置、および携帯端末に関する。

本発明の入力装置における一態様は、入力領域、および該入力領域の外側に位置する外側領域を有した入力装置であって、基体と、前記入力領域に対応する前記基体上に第１方向に沿って設けられた第１検出電極パターンと、前記入力領域に対応する前記基体上に第２方向に沿って設けられた第２検出電極パターンと、前記入力領域に対応する前記基体上に設けられており、かつ前記第１検出電極パターンと前記第２検出電極パターンとを電気的に絶縁するための第１絶縁体と、前記外側領域に対応する前記基体上に設けられており、かつ前記第１検出電極パターンおよび前記第２検出電極パターンと電気的に接続された配線導体と、前記外側領域に対応する前記基体上に設けられており、かつ前記配線導体を覆う第２絶縁体と、を備え、前記第１絶縁体の厚みは、前記第２絶縁体の厚みよりも小さい。

本発明の入力装置、表示装置、および携帯端末は、視認性を向上することができる、と
いう効果を奏する。

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１中に示した切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切断した断面図である。図１中に示したＫ１の部分を拡大した平面図である。本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を示す断面図である。本発明の一実施形態に係る携帯端末の概略構成を示す外観図である。

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、表示装置、および携帯端末は、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。

図１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、使用者によって入力操作が可能な入力領域Ｅ_Ｉと、入力領域Ｅ_Ｉの外側に位置する外側領域Ｅ_Ｏとを有している。

図１〜図４に示すように、入力装置Ｘ１は、基体２を備えている。

基体２は、入力領域Ｅ_Ｉ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_Ｏ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。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。基体２は、これら主面２ａ，２ｂに対して交差する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。例えば、円形状、多角形状であってもよい。

図２および図３に示すように、入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体２の第１主面２ａ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、第１絶縁体５とが設けられている。ここで、第１検出電極３ａおよび第１接続電極３ｂが、本発明の第１検出電極パターンの一実施形態となる。また、第２検出電極４ａおよび第２接続電極４ｂが、本発明の第２検出電極パターンの一実施形態となる。

第１検出電極３ａは、入力領域Ｅ_Ｉに接近した使用者の指Ｆ１の、Ｙ方向（第２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１主面２ａ上に、Ｘ方向（第１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を電気的に接続する役割を担う部材である。第１接続電極３ｂは、基体２の第１主面２ａ上に設けられている。

第２検出電極４ａは、入力領域Ｅ_Ｉに接近した使用者の指Ｆ１の、Ｘ方向（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１主面２ａ上に、Ｙ方向（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、隣り合う第２検出電極４ａを電気的に接続する役割を担う部材である。第２接続電極４ｂは、第１接続電極３ｂと電気的に絶縁するように、かつ第１絶縁体５を跨ぐように、当該第１絶縁体５上に設けられている。ここで、第１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１主面２ａ上に設けられている。第１絶縁体５は、厚みＴ１を有している。第１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、図４に示すように、外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体２の第１主面２ａ上には、配線導体６と、第２絶縁体７とが設けられている。

配線導体６は、第１検出電極３ａおよび第２検出電極４ａに電圧を印加するための役割を担う部材である。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。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法が挙げられる。

第２絶縁体７は、配線導体６を覆うようにして基体２の第１主面２ａ上に設けられている。第２絶縁体７は、厚みＴ２を有している。第２絶縁体７の構成材料としては、第１絶縁体５と同様、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。ここで、第２絶縁体７の構成材料は、第１絶縁体５の構成材料と同じであることが好ましい。第１絶縁体５の構成材料と第２絶縁体７の構成材料とが同じであれば、基体２の第１主面２ａ上に、第１絶縁体５および第２絶縁体７を同時に形成することができる。すなわち、入力装置Ｘ１の製造工程を増やすことなく、基体２の第１主面２ａ上に、第１絶縁体５および第２絶縁体７を形成することができる。

ここで、第２絶縁体７は、配線導体６を保護するために、ある程度の厚みＴ２を有していることが必要である。本実施形態では、第２絶縁体７の厚みＴ２は、２．２５μｍ〜２．５μｍである。第２絶縁体７の厚みＴ２が小さいと、入力装置Ｘ１の製造工程において、第２絶縁体７が有する複数のピンホールからエッチング液が浸透し、配線導体６が腐食する可能性があるからである。これに対して、第１絶縁体５の厚みＴ１は、第２絶縁体７の厚みＴ２よりも小さい。第１絶縁体５の厚みＴ１が第２絶縁体７の厚みＴ２よりも小さ
いので、第１絶縁体５が点状に視認されてしまう可能性を低減できる。

第１絶縁体５の厚みＴ１は、０．１μｍ〜２．０μｍであることが好ましい。第１絶縁体５の厚みＴ１が２．０μｍを超えてしまうと、使用者に対して、第１絶縁体５が点状に視認されてしまう可能性が高くなる。具体的には、第１絶縁体５は、図３に示すように、周期的に配置されているため、タッチパネル４を正面から見た場合に、光の反射および屈折により、模様のように視認されてしまう可能性がある。また、後述するバックライト７１の光により、第１絶縁体５が、干渉して光ったようにあるいは立体的に視認されてしまう可能性がある。なお、第１絶縁体５が点状に視認されてしまう可能性をより低減するためには、第１絶縁体５の厚みＴ１は、０．５μｍ〜１．５μｍであることが好ましい。

一方、第１絶縁体５の厚みＴ１が０．１μｍ未満になると、第１接続電極３ｂと第２接続電極４ｂとが電気的に導通してしまう可能性が高くなり、入力装置Ｘ１の信頼性が低下する。また、第１絶縁体５の厚みＴ１が０．１μｍ未満になると、静電容量の変化を検出する際の時定数が大きくなるため、入力装置Ｘ１に備えられる図示しない位置検出ドライバによる入力位置の検出速度が遅くなる。なお、時定数は、Ｒ×Ｃで算出される。Ｒは、検出電極３ａ，４ａ１つ当たりにかかる抵抗値、Ｃは、第１絶縁体５に位置する第１接続電極３ｂと第２接続電極４ｂとの間の容量値である。

図５は、図１中に示したＫ１の部分を拡大した平面図である。図５に示すように、本実施形態に係る第１絶縁体５の輪郭５ａは、平面視して、閉曲線をなしている。なお、閉曲線とは、両端の一致した連続曲線を意味する。本実施形態では、第１絶縁体５は、平面視して、円形状である。第１絶縁体５が平面視して円形状であるので、入力装置Ｘ１が後述する表示装置Ｙ１に備えられた場合に、液晶表示パネル７０における画素領域と第１絶縁体５との間で光学的な干渉が生じる可能性を低減できる。すなわち、第１絶縁体５の輪郭５ａと、液晶表示パネル７０における画素領域の配列方向とは、互いにずれているからである。このため、入力装置１では、使用者に対して、第１絶縁体５が点状に視認されてしまう可能性をより低減できる。なお、第１絶縁体５は、平面視して、楕円形状であってもよい。

また、第１絶縁体５が平面視して円形状であるので、第１絶縁体が平面視して矩形状である場合と比べて、使用者による入力操作等が起因となって第１絶縁体５に応力が加わった場合であっても、当該応力を緩和することができる。このため、第１絶縁体５が基体２の第１主面２ａから剥がれる可能性を低減できる。なお、第１絶縁体５が平面視して楕円形状であってもこれと同様の効果を奏する。

なお、液晶表示パネル７０における画素領域と第１絶縁体５との間で光学的な干渉が生じる可能性を低減しなくともよい場合には、第１絶縁体５は、平面視して、矩形状であってもよい。

また、図２〜図４に示すように、入力領域Ｅ_Ｉおよび外側領域Ｅ_Ｏに対応する基体２の第１主面２ａ上には、保護部材８が設けられている。

保護部材８は、使用者の入力操作に対して、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、第１絶縁体５、配線導体６、および第２絶縁体７を保護するための役割を担う部材である。このため、保護部材８は、これら保護すべき部材を覆うようにして設けられている。すなわち、保護部材８は、使用者の指Ｆ１が直接触れる部材となり、かつ接合部材９を介して基体２の第１主面２ａと接合される。保護部材８としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、アクリルフィルム、ポリカーボネートフィルム、樹脂フィルム等が挙げられる。また、接合部材８としては、例えば、
アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン系粘着剤等が挙げられる。

次に、入力装置Ｘ１の検出原理について説明する。

入力領域Ｅ_Ｉに対応する保護部材８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、位置検出ドライバは、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。この位置検出ドライバは、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。

以上のように、入力装置Ｘ１によれば、視認性を向上することができる。

なお、上記では、入力領域Ｅ_Ｉに対応する保護部材８を介して入力操作を行う入力装置Ｘ１の例について説明したが、これに限定されない。すなわち、入力領域Ｅ_Ｉに対応する基体２の第２主面２ｂを介して入力操作を行う入力装置であってもよい。つまり、基体２の第２主面２ｂが、使用者の指Ｆ１が直接触れる面となってもよい。あるいは、基体２の第２主面２ｂが、保護フィルム等の部材を介して使用者の指Ｆ１が直接触れる面となってもよい。但し、本実施形態のように、入力領域Ｅ_Ｉに対応する保護部材８を介して入力操作を行う入力装置Ｘ１であれば、指Ｆ１と検出電極３ａ，４ａとの間の距離が短くなるので、検出感度が向上し、好ましい。すなわち、保護部材８の厚みは、基体２の厚みより小さいからである。

図６は、本実施形態に係る表示装置Ｙ１の概略構成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７０、バックライト７１、および筐体７２を備えている。

バックライト７１は、光源７１ａおよび導光板７１ｂを含んでいる。光源７１ａは、導光板７１ｂ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７１ｂは、液晶表示パネル７０の下面全体にわたって、光源７１ａ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７２は、液晶表示パネル７０およびバックライト７１を収容する役割を担うものであり、上側筐体７２ａおよび下側筐体７２ｂを含んで構成される。筐体７２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における基体２の第２主面２ｂが液晶表示パネル７０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、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、入力装置Ｘ１は、液晶表示装置Ｚ１の液晶表示パネル７０を透視しながら、入力装置Ｘ１の入力領域Ｅ_Ｉを入力操作することによって、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、押圧感、なぞり感、肌触り感等の様々な触感を呈示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、１または複数の振動体（例えば、圧電素子等）を備え、所定の入力操作あるいは所定の押圧荷重を検知した場合に、当該振動体を所定の周波数で振動させることで実現することができる。

上記の表示装置Ｙ１は、例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯端末、電子手帳、パーソナルコンピュータ、複写機、あるいはゲーム端末等に備えられる。

図７は、本実施形態に係る携帯端末Ｐ１の概略構成を示す外観図である。図７に示すように、携帯端末Ｐ１は、上記の表示装置Ｙ１と、筐体１００と、操作キー１０１とを備えている。筐体１００は、表示装置Ｙ１を収容する役割を担う部材である。操作キー１０１は、使用者により入力操作されるキーである。なお、操作キー１０１は、表示画面に表示された操作キーであってもよいし、物理的に存在する操作キーであってもよい。

入力装置Ｘ１の入力位置を検出するために、携帯端末Ｐ１には、上記の位置検出ドライバが備えられている。位置検出ドライバは、上記のように、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ドライバである。また、携帯端末Ｐ１には、表示装置Ｙ１の表示画面にオブジェクトを表示し、あるいは音声データの送受信を制御する等の、携帯端末Ｐ１の各部の動作を制御する制御ドライバが備えられている。制御ドライバは、位置検出ドライバからの入力検出信号に基づいて、例えば、表示画面に表示されたオブジェクトを別のオブジェクトに切り替える等の制御を行う。なお、制御ドライバと位置検出ドライバは、物理的に同じドライバであってもよいし、物理的に異なるドライバであってもよい。

Ｘ１入力装置
Ｙ１表示装置
Ｐ１携帯端末
２基体
３ａ第１検出電極（第１検出電極パターン）
３ｂ第１接続電極（第１検出電極パターン）
４ａ第２検出電極（第２検出電極パターン）
４ｂ第２接続電極（第２検出電極パターン）
５第１絶縁体
６配線導体
７第２絶縁体
７０液晶表示パネル（表示パネル）
１００筐体

Claims

入力領域、および該入力領域の外側に位置する外側領域を有した入力装置であって、
基体と、
前記入力領域に対応する前記基体上に第１方向に沿って設けられた第１検出電極パターンと、
前記入力領域に対応する前記基体上に第２方向に沿って設けられた第２検出電極パターンと、
前記入力領域に対応する前記基体上に設けられており、かつ前記第１検出電極パターンと前記第２検出電極パターンとを電気的に絶縁するための第１絶縁体と、
前記外側領域に対応する前記基体上に設けられており、かつ前記第１検出電極パターンおよび前記第２検出電極パターンと電気的に接続された配線導体と、
前記外側領域に対応する前記基体上に設けられており、かつ前記配線導体を覆う第２絶縁体と、を備え、
前記第１絶縁体の厚みは、前記第２絶縁体の厚みよりも小さい、入力装置。
前記第１絶縁体の構成材料と、前記第２絶縁体の構成材料とは、同じである、請求項１に記載の入力装置。
前記第１絶縁体の輪郭は、平面視して、閉曲線をなしている、請求項１または２に記載の入力装置。
請求項１〜３のいずれか一項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、を備えた表示装置。
前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項４に記載の表示装置。
請求項５に記載の表示装置を筐体に備えた携帯端末。