JP2017021631A - 静電容量式入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電極を有し、各電極に接続され複数の配線が絶縁層を介して重畳・交差する静電容量式入力装置において、配線が交差する領域において配線間に生じる静電結合容量値を抑えることのできる静電容量式入力装置を提供する。【解決手段】表面パネル３または表面パネルの裏側に配置された基材１０に、複数の第１検出電極層２１と、複数の第１検出電極層にそれぞれ接続された複数の第１配線層２２ａとが形成された静電容量式入力装置であって、複数の第１配線層は、絶縁層１５を介して互いに重畳されて交差する領域を有し、絶縁層は、樹脂で構成されて、複数の中空体１６を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、操作者が表面パネルに指などを接触又は近づけたときに、その位置情報を検出する静電容量式入力装置に関する。

特許文献１及び特許文献２は、基材上に形成された、複数の第１電極及び複数の第２電極と、これらの電極にそれぞれ接続された、複数の第１配線及び複数の第２配線とを備えた静電容量式の入力装置を開示している。この入力装置においては、第１配線と第２配線が交差する領域において、これらの配線の一方が他方をまたがって絶縁層の上に設けられるブリッジ配線を有している。

特開２０１４−１７０３４１号公報 特開２０１３−１６４６９８号公報

しかしながら、第１配線と第２配線が交差する領域に位置する絶縁層の厚さは非常に薄いものであるため、この領域において配線間に生じる静電結合容量値は、入力装置による検出に対して、大きな影響を与えうる大きさとなるため、入力装置の検出感度を低下させるおそれがあった。

そこで本発明は、複数の電極を有し、各電極に接続され複数の配線が絶縁層を介して重畳・交差する静電容量式入力装置において、配線が交差する領域において配線間に生じる静電結合容量値を抑えることのできる静電容量式入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の静電容量式入力装置は、表面パネルまたは表面パネルの裏側に配置された基材に、複数の電極と、複数の電極にそれぞれ接続された複数の配線とが形成された静電容量式入力装置であって、複数の配線は、絶縁層を介して互いに重畳されて交差する領域を有し、絶縁層は、樹脂で構成されて、複数の中空体を含むことを特徴としている。
これにより、中空体を含ませることによって絶縁層の比誘電率を低下させることができるため、交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となり、これにより検出感度の高いタッチパネルを提供することができる。

本発明の第１の態様の静電容量式入力装置において、複数の電極は、複数の第１電極と複数の第２電極とを備え、複数の電極が配置された入力領域の外側の非入力領域であって、第１電極から延びる配線と第２電極から延びる配線とが交差する領域において、これらの配線の一方が他方をまたがって絶縁層の上に設けられるブリッジ配線層を有する。
これにより、非入力領域において、第１電極から延びる配線と第２電極から延びる配線とが交差する構成においても、交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となる。

本発明の第２の態様の静電容量式入力装置において、複数の配線は、複数の電極に接続された第１配線と、複数の電極が配置された入力領域の外側の非入力領域において互いに並行に配置された第２配線と、第１配線と第２配線が交差する領域において第１配線と第２配線のいずれか一方が他方の少なくとも１本をまたがるように、絶縁層の上に設けられ、非入力領域に延出する第１配線と第２配線を接続するブリッジ配線層とを有する。
これにより、電極に接続され非入力領域に延出する第１配線と、非入力領域に配置された第２配線とが交差する構成においても、交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となる。

本発明の第３の態様の静電容量式入力装置において、複数の電極は、複数の第１電極と複数の第２電極とを備え、複数の電極が配置された入力領域であって、第１電極から延びる配線と第２電極から延びる配線が交差する領域において、これらの配線の一方が他方をまたがって絶縁層の上に設けられるブリッジ配線層を有する。
これにより、入力領域において、第１電極から延びる配線と第２電極から延びる配線が交差する構成においても、交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となる。

本発明の第１、第２、及び第３の静電容量式の入力装置において、絶縁層と中空体は、同じ樹脂で構成されていることが好ましい。
これにより、絶縁層中の中空体が視認されづらくなるため、外観を維持しつつ、比誘電率を低下させることができる。

本発明の第１、第２、及び第３の静電容量式の入力装置において、絶縁層と中空体を構成する樹脂は、レジスト材料、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、又はポリオレフィンであることが好ましい。
これにより、絶縁層に対する中空体の親和性や、絶縁層における分散性が高まるため、絶縁層の中で複数の中空体が均一に分散されやすくなることから、中空体が視認されにくくなるとともに、中空体を含んだ絶縁層の比誘電率を、偏りなく、全体として低下させることができる。

本発明によると、複数の配線が交差する領域に形成された絶縁層が中空体を含むことにより、絶縁層の比誘電率を低下させることができ、これによって、配線が交差する領域において配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るタッチパネルの概略構造を示す平面図である。 図１に示すタッチパネルをＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。 図１に示すタッチパネルの配線構造を示す拡大平面図である。 図３をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る入力装置の構成を示す平面図である。 図５に示す入力装置における、第１配線部、第２配線部、及びブリッジ配線層の接続構造を示す部分拡大平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの部分拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る静電容量式入力装置の構成を示す分解斜視図である。 第３実施形態における静電容量センサ部の構成を示す平面図である。 図８に示す静電容量式入力装置を組み立てたときに、図８のＸ−Ｘ線の位置で切断して矢印方向から見た断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る静電容量式入力装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｘ−Ｙ面は表面パネル及び基材と平行な面であり、Ｚ方向はＸＹ平面に直交する方向である。以下の説明において、Ｚ方向から見た状態を平面視ということがある。
第１〜第３実施形態に係る静電容量式入力装置は、光透過型であって携帯電話やその他の携帯用情報端末、家電製品、車載用電子機器などに使用されるが、本発明の静電容量式入力装置は、光透過型に限られず、光非透過型として構成することもできる。本発明の静電容量式の入力装置においては、複数の電極にそれぞれ接続された複数の配線が絶縁層を介して互いに重畳された交差領域を有するが、このような交差領域は、第１〜第３実施形態に係る静電容量式入力装置に示す構成に限定されない。また、第１〜第３実施形態に係る静電容量式入力装置では、基材に複数の電極と複数の配線が形成された例を示したが、本発明の静電容量式の入力装置はこれに限定されず、例えば、表面パネルに複数の電極と複数の配線を形成した構成も可能である。

＜第１実施形態＞
図１と図２には、本発明の静電容量式入力装置の第１実施形態としての光透過型のタッチパネル１を示している。
このタッチパネル１には、基材としての透明基板１０が設けられている。透明基板１０は、検出電極層および配線層を形成するのに適した強度と耐熱性を有する合成樹脂であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、ＣＯＰ（環状ポリオレフィン）で形成される。

図１に示すように、透明基板１０は検出基板部１１と配線基板部１２とに区分される。検出基板部１１は長方形状であり、配線基板部１２は前記検出基板部１１よりも幅寸法が小さく、検出基板部１１の前縁１１ａから一体に延び出ている。

検出基板部１１の表面に、透明導電材料からなる複数の第１検出電極層２１と第２検出電極層３１が形成されている。図３に示すように、検出基板部１１の表面には、それぞれの第１検出電極層２１から延び出ている第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、・・・、およびそれぞれの第２検出電極層３１から延び出ている第２配線層３２、３２、・・・が形成されている。

複数本設けられている第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃの一部のものは、検出基板部１１の表面から配線基板部１２の表面まで連続して延び出ており、第２配線層３２、３２、・・・も検出基板部１１の表面から配線基板部１２の表面まで連続して延び出ている。

第１検出電極層２１と第２検出電極層３１は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）や導電性ナノワイヤーで形成されており、導電性ナノワイヤーの場合はバインダーによって透明基板１０の表面に定着されている。導電性ナノワイヤーは、銀ナノワイヤーなどの金属ナノワイヤーやカーボンナノチューブなどである。第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃと第２配線層３２、３２、・・・は、例えばＩＴＯと金属層との積層体、ＩＴＯ、銀ペースト、導電性ナノワイヤーで形成されている。

図２に示すように、操作パネル３の下面に加飾層４が形成されている。加飾層４は、操作パネル３に印刷されて形成されており、光非透過性であり、その下の構造が操作パネル３の前方から見えないようになっている。加飾層４の内縁部４ａで囲まれた領域は、光透過性であり、表示・操作領域６（入力領域）となっている。図１では、加飾層４の内縁部４ａが破線で示されている。ここで、表示・操作領域６の外側の領域は非入力領域であり、この非入力領域において、透明基板１０の表面に絶縁層１５が形成されている。また、検出基板部１１と配線基板部１２では、第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、・・・と第２配線層３２が絶縁層１５で覆われている。

絶縁層１５は透光性の絶縁材料で形成されている。この絶縁材料としては、例えば、レジスト材料、ノボラック樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、（３）ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、（４）環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン等の有機系樹脂が挙げられる。

図４に示すように、絶縁層１５には、複数の中空体１６が均一に分散されるように混入されている。この中空体１６は、略同一の形状となるように樹脂で形成されており、内部に閉じた空間を備える。中空体１６は、内部空間に空気が含まれるように形成される。中空体１６は、透光性で非導電性の材料を、例えば球状や棒状にしたものであって、絶縁層１５に用いるのと同様の有機系樹脂を用いる。

また、中空体１６に用いる樹脂を、絶縁層１５に用いる樹脂と同じものとすると、中空体１６と絶縁層１５の親和性が高まり、絶縁層１５における分散性が高まって、絶縁層１５の中で複数の中空体１６が均一に分散されやすくなる。これにより、中空体１６が視認されにくくなるだけでなく、中空体１６を含んだ絶縁層１５の比誘電率が偏りなく、全体として低下するため好ましい。さらに、中空体１６と絶縁層１５の親和性を高めるために、中空体１６の表面にコーティングを施してもよい。さらにまた、中空体１６と絶縁層１５の分散性を高めるための分散剤を加えてもよい。

絶縁層１５に含まれる中空体１６の数とサイズは任意に設定できる。ここで、絶縁層１５及び中空体１６に上述の樹脂を用いた場合、これらの樹脂の比誘電率は約２．７〜５．０であるのに対して、中空体１６の内部空間に含まれる空気の比誘電率は約１．０であることから、中空体１６の数を増やしたり、サイズを大きくすることによって絶縁層１５全体の比誘電率を低下させることができ、また、所望の比誘電率範囲に設定することが可能となる。また、中空体１６の内部空間は、絶縁層１５の比誘電率を小さくできれば、空気を含む形態に限定されず、気体を含む形態や、真空とする形態も可能である。

図１に示すように、検出基板部１１では、絶縁層１５の上にブリッジ配線領域４０が設けられている。図３と図４にはブリッジ配線領域４０の配線構造が模式的に示されている。
第１検出電極層２１は、ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘ６の各行に沿って一定間隔で配置されている。さらに、第１検出電極層２１は列方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って複数列（第１実施形態では４列）に配列している。

図３に示すように、ｘ１行に位置する複数の第１検出電極層２１、２１、・・・からは第１配線層２２ａ、２２ａ、・・・が延び出ており、ｘ２行に位置する複数の第１検出電極層２１、２１、・・・からは第１配線層２２ｂ、２２ｂ、・・・が延び出ており、ｘ３行に位置する複数の第１検出電極層２１、２１、・・・からは第１配線層２２ｃ、２２ｃ、・・・が延び出ている。

透明基板１０の表面には、ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４行、ｘ５行、ｘ６行の各行に位置する複数の第１検出電極層２１から延びる第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、・・・が形成されている。ただし、図３では、図面での表現を簡潔化するために、ｘ４行、ｘ５行、ｘ６行のそれぞれの第１検出電極層２１から延び出る第１配線層の図示を省略している。図１では、第１検出電極層２１が、Ｙ１−Ｙ２方向に沿って４列に配列されているが、図２では、３列の第１検出電極層２１から延び出ている第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃのみを示し、他の１列の第１検出電極層２１から延び出ている第１配線層の図示を省略している。さらに、図３では、２個の第２検出電極層３１から延び出る第２配線層３２のみを示し、他の２個の第２検出電極層３１から延び出る第２配線層の図示は省略している。

図４に示すように、ブリッジ配線領域４０では、絶縁層１５の上にブリッジ配線層４１が形成されている。ブリッジ配線層４１は銀ペーストなどを用い印刷工程で形成されている。絶縁層１５にスルーホール１５ａが形成されており、スルーホール１５ａにブリッジ配線層４１の一部が充填されて、ｘ１行に位置する全ての第１配線層２２ａ、２２ａ、・・・がブリッジ配線層４１を介して導通させられて、ｘ１行に位置する全ての第１配線層２２ａ、２２ａ、・・・が１本の第１配線層に集約されている。したがって、ブリッジ配線層４１によって、図３に示す平面視において第１配線層２２ａ、２２ａ、・・・と第２配線層３２が交差する領域において、絶縁層１５を介して、第１配線層２２ａ、２２ａ、・・・と第２配線層３２がＺ１−Ｚ２方向に重畳している。

同様にして、ブリッジ配線層４２によって、ｘ２行に位置する全ての第１配線層２２ｂ、２２ｂ・・・が１本の第１配線層に集約され、ブリッジ配線層４３によって、ｘ３行に位置する全ての第１配線層２２ｃ、２２ｃ・・・が１本の第１配線層に集約されている。ブリッジ配線領域４０にはさらに他のブリッジ配線層が形成されており、ｘ４、ｘ５、ｘ６の各行に位置する第１配線層が行毎に１本に集約されている。よって、ブリッジ配線層４２によって、第１配線層２２ｂ、２２ｂ、・・・と第２配線層３２が交差する領域において、絶縁層１５を介して、第１配線層２２ｂ、２２ｂ、・・・と第２配線層３２がＺ１−Ｚ２方向に重畳し、また、ブリッジ配線層４３によって、第１配線層２２ｃ、２２ｃ、・・・と第２配線層３２が交差する領域において、絶縁層１５を介して、第１配線層２２ｃ、２２ｃ、・・・と第２配線層３２がＺ１−Ｚ２方向に重畳している。

図２に示すように、透明基板１０の前方（図２の上方）に表面パネルとしての操作パネル３が配置されており、透明基板１０と操作パネル３とが高透明性接着剤（ＯＣＡ）などの透明接着剤層５を介して接着固定されている。操作パネル３は、透光性のアクリル系などの合成樹脂材料であり、例えばＰＭＭＡで形成されている。操作パネル３は、ガラス板で形成することもできる。

次に、前記構造のタッチパネル１の動作について説明する。
このタッチパネル１は、相互容量検出方式で駆動される。第１検出電極層２１と第２検出電極層３１のいずれか一方が駆動電極として使用され、他方が検出電極として使用される。例えば、第１検出電極層２１に対してｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・行ごとに順番に矩形波の電圧が一定周期で印加され、第２検出電極層３１が検出電極として使用され、ｙ１、ｙ２、ｙ３、・・・の順に検出回路に接続される。あるいは、第２検出電極層３１に対してｙ１、ｙ２、ｙ３、・・・の順番で矩形波の電圧が一定周期で印加され、第１検出電極層２１がｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・行の順番で検出回路に接続される。

駆動電極である、第１検出電極層２１及び第２検出電極層３１の一方に電圧が印加されると、矩形波の立ち上がりと立下りのタイミングで、検出電極である、第１検出電極層２１及び第２検出電極層３１の他方に電流が流れる。このときの電流量は、各検出電極層間の静電容量によって決められる。指や手が操作パネル３の前方に接近すると、指または手と検出電極層との間に大きな静電容量が形成されるため、駆動電極に電圧を印加したときに検出電極に流れる電流が変化する。どの駆動電極に電圧を印加しているかの情報と、検出された電流量とから、操作パネル３のどの部分に指または手が接近しているのかを制御部で判別することができる。また、そのほかに、検出電極の電圧変化を検出することで、操作パネル３のどの部分に指又は手が接近しているのかを制御部で判別することも可能である。

以上のように構成されたことから、第１実施形態のタッチパネル１によれば、中空体１６を含ませることによって絶縁層１５の比誘電率を低下させることができるため、交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となり、これにより検出感度の高いタッチパネルを提供することができる。

また、絶縁層１５と中空体１６に透光性の樹脂を用いることにより、これらが視認されることを防ぐことができる。
また、第１実施形態のタッチパネル１は、既存のタッチパネルの絶縁層の構成を変えることによって実現できるため、製造工程が煩雑化することがない。

さらに、絶縁層１５に用いる樹脂は既存のものを用いることができるため、第１配線層２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、第２配線層３２、及び、ブリッジ配線層４１、４２、４３に対する密着性や親和性を維持できることから、既存のタッチパネルと同等の強度・耐久性を実現できる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の静電容量式入力装置の第２実施形態としての入力装置５０の平面図である。図５に示すように、第２実施形態の入力装置５０は、基材５３と、複数の電極５４と、複数の電極５４に接続された引出配線５５とを有して構成される。基材５３には、電極５４が配置された入力領域５１と、入力領域５１の外側の非入力領域５２とが設けられている。図５に示すように、非入力領域５２は、基材５３の外周部において枠状に設けられている。

第２実施形態の入力装置５０は、基材５３の表面に、基材５３と同一の平面形状を備えたガラス基板等の表面パネル５７が貼り合わされた状態で、スマートフォンや携帯電話機に組み込まれて使用される。また、基材５３の他方の面側には表示装置（図示しない）が配置され、操作者は、入力装置５０を通して表示装置の画像を視認することができる。

図５に示すように、複数の電極５４は、それぞれ矩形状に設けられており、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に配列されている。隣り合う電極５４、５４を一組の電極５４ａとしたときに、一組の電極５４ａは、Ｘ１−Ｘ２方向においてａ列からｈ列まで配列されており、Ｙ１−Ｙ２方向においてｙ１行からｙ６行まで配列されている。また、それぞれの電極５４に引出配線５５が接続されており、引出配線５５は入力領域５１から非入力領域５２まで引き回されて、端子５６に接続されている。

各電極５４は互いに間隔を設けて配置されており、隣り合う電極５４、５４の間で静電容量が形成される。入力装置５０の入力操作を行う際に、指などの被検出体を表面パネル５７に接触、または近づけると、隣り合う電極５４、５４の間の静電容量に加えて、各電極５４と被検出体との間に静電容量が形成される。この静電容量変化によって、入力位置情報を検出することができる。

なお、電極５４の形状や配列は、図５に示すものに限られず、種々の形状、配列に適宜変更することができる。また、入力位置情報の検出方法についても、上述のように、一組の電極５４ａの間の静電容量変化を検出する方法に限定されるものではなく、様々な検出方法とすることができる。

入力装置５０において、基材５３は、フィルム状の樹脂材料を用いて形成される。例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、環状ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチル樹脂等の透光性樹脂材料が用いられる。複数の電極５４は、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電性材料を用いて形成されており、スパッタや蒸着等の薄膜法により形成される。

図６は、入力装置５０における、第１配線部６０、６０ａ〜６０ｅ、第２配線部６３、６３ａ〜６３ｅ、及びブリッジ配線層８１、８１ａ〜８１ｅの接続構造を示す部分拡大平面図である。特に、図５の二点鎖線Ａで囲む領域について拡大して示す。また、図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断して矢印方向から見たときの入力装置５０の部分拡大断面図である。

図５及び図６に示すように、各電極５４と端子５６とを接続する引出配線５５は、第１配線部６０と第２配線部６３とブリッジ配線層８１（図５では、ブリッジ配線層８１を省略して示す。）を有して構成される。図５に示すように、第１配線部６０は、各電極５４に接続されて入力領域５１から非入力領域５２に延出する。また、第２配線部６３は非入力領域５２においてＸ１−Ｘ２方向に延在するとともに、Ｙ１−Ｙ２方向において間隔を設けて並行に配列されている。そして、図６に示すように、非入力領域５２に延出する第１配線部６０は、第２配線部６３に対して離間して配置されており、離間する第１配線部６０と第２配線部６３とは、ブリッジ配線層８１によって接続されている。

図７に示すように、第１配線部６０及び第２配線部６３は、基材５３の表面に形成されており、電極５４（図７には図示しない）が形成された面と同一の面に形成される。そして、基材５３及び第２配線部６３は、非入力領域５２において絶縁層７１に覆われている。第１配線部６０の非入力領域５２に延出する部分も絶縁層７１に覆われている。ブリッジ配線層８１は、第２配線部６３の少なくとも１本（図７に示す例では、第２配線部６３ｈ、６３ａ）をまたがって、絶縁層７１の上に形成される。図７に示すように、非入力領域５２に延出する第１配線部６０と、第２配線部６３とは、ブリッジ配線層８１を介して接続される。したがって、ブリッジ配線層８１によって、図６に示す平面視において、第１配線部６０と第２配線部６３が交差する領域において、絶縁層７１を介して、第１配線部６０と第２配線部６３がＺ１−Ｚ２方向に重畳している。

絶縁層７１は透光性の絶縁材料で形成されている。この絶縁材料としては、例えば、レジスト材料、ノボラック樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリカーボネート、（３）ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、（４）環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン等の有機系樹脂が挙げられる。

図７に示すように、絶縁層７１には、複数の中空体７２が均一に分散されるように混入されている。この中空体７２は、略同一の形状となるように樹脂で形成されており、内部に閉じた空間を備える。中空体７２は、内部空間に空気が含まれるように形成される。中空体７２は、透光性で非導電性の材料を、例えば球状や棒状にしたものであって、絶縁層７１に用いるのと同様の有機系樹脂を用いる。

また、中空体７２に用いる樹脂を、絶縁層７１に用いる樹脂と同じものとすると、中空体７２と絶縁層７１の親和性が高まり、絶縁層７１における分散性が高まって、絶縁層７１の中で複数の中空体７２が均一に分散されやすくなる。これにより、中空体７２が視認されにくくなるだけでなく、中空体７２を含んだ絶縁層７１の比誘電率が偏りなく、全体として低下するため好ましい。さらに、中空体７２と絶縁層７１の親和性を高めるために、中空体７２の表面にコーティングを施してもよい。さらにまた、中空体７２と絶縁層７１の分散性を高めるための分散剤を加えてもよい。

絶縁層７１に含まれる中空体７２の数とサイズは任意に設定できる。ここで、絶縁層７１及び中空体７２に上述の樹脂を用いた場合、これらの樹脂の比誘電率は約２．７〜５．０であるのに対して、中空体７２の内部空間に含まれる空気の比誘電率は約１．０であることから、中空体７２の数を増やしたり、サイズを大きくすることによって絶縁層７１全体の比誘電率を低下させることができ、また、所望の比誘電率範囲に設定することが可能となる。また、中空体７２の内部空間は、絶縁層７１の比誘電率を小さくできれば、空気を含む形態に限定されず、気体を含む形態や、真空とする形態も可能である。

図５、図６及び図７に示すように、第１配線部６０のうち、入力領域５１に形成されて電極５４に接続される部分を主部６２とし、非入力領域５２に延出する部分を延出部６１とする。主部６２は、電極５４と同じ透明導電性材料で形成されている。また、図７に示すように、延出部６１は、電極５４と同じ材料からなり主部６２と連続して形成された下地層６５ａと、下地層６５ａの上に形成された金属層６６ａとの積層構造を有する。同様に、第２配線部６３は、延出部６１とそれぞれ同じ材料からなる下地層６５ｂ及び金属層６６ｂの積層構造を有する。すなわち、第１配線部６０及び第２配線部６３は金属層６６ａ、金属層６６ｂを有して構成される。金属層６６ａ、金属層６６ｂには、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどの金属材料や、ＣｕＮｉ、ＡｇＰｄ等の合金を用いることができる。

ブリッジ配線層８１は透光性を有する透明導電性材料を用いて形成される。ブリッジ配線層８１の透光性とは可視光透過率４０％以上であることを指し、ブリッジ配線層８１の形状に加工する前に、基材５３の表面全体に形成したベタ膜状態での測定値をいう。ブリッジ配線層８１が透光性を有することから、ブリッジ配線層８１を構成する材料を基材５３全面に薄膜形成して、フォトリソグラフィ法によりブリッジ形状に加工する際に、アライメントマーク（図示しない）を視認して位置合わせして形成することができる。

第２実施形態の入力装置５０によれば、図６及び図７に示すように、第１配線部６０及び第２配線部６３は基材５３に形成されて、第１配線部６０と第２配線部６３とを接続するブリッジ配線層８１は、絶縁層７１の上に形成される。ブリッジ配線層８１は、第２配線部６３のうち少なくとも１本をまたがって設けられるため、同一面内において多数の引出配線５５を引き回す場合に比べて、第１配線部６０及び第２配線部６３の設計自由度が大きくなり、入力装置５０の狭額縁化が可能となる。
なお、第２実施形態では、第１配線部６０と第２配線部６３とが交差する領域において、第１配線部６０が第２配線部６３の少なくとも１本をまたがるように、第１配線部６０と第２配線部６３を接続するブリッジ配線層８１が絶縁層７１の上に設けられているが、これに代えて、第１配線部６０と第２配線部６３の上下関係を逆にし、第２配線部６３が第１配線部６０の少なくとも１本をまたがるようにブリッジ配線層を設けてもよい。

また、第１配線部６０は金属層６６ａを有し、第２配線部６３は金属層６６ｂを有している。よって、第１配線部６０または第２配線部６３のいずれか一方を透明導電性材料で形成する場合に比べて、抵抗値の低い金属層６６ａ、金属層６６ｂを用いているため、引出配線５５の抵抗値が低減される。さらに、第１配線部６０及び第２配線部６３に対して異なる層に形成されるブリッジ配線層８１は、非入力領域５２に延出する第１配線部６０と接続される。これにより、透光性を有しシート抵抗値の高いブリッジ配線層８１の長さを、第１配線部６０が延出する長さの分だけ短くすることができ、引出配線５５の抵抗値が低減される。
したがって、第２実施形態の入力装置５０によれば、狭額縁化を実現すると共に、引出配線５５の抵抗値を低減させることが可能である。

また、図６に示すように、電極５４と電極５４の間において、複数の第１配線部６０ａ〜６０ｅが配置されており、入力領域５１では主部６２ａ〜６２ｅが形成され、主部６２ａ〜６２ｅから非入力領域５２に延出部６１ａ〜６１ｅが延出する。第１配線部６０ａの主部６２ａは、図５に示すｙ５に位置する電極５４に接続されている。以下同様に、第１配線部６０ｂの主部６２ｂはｙ４に位置する電極５４に接続され、順番に、第１配線部６０ｅの主部６２ｅはｙ１の電極５４に接続される。よって、第１配線部６０ａの、ブリッジ配線層８１から電極５４まで長さが最も短く、第１配線部６０ｅの長さが最も長く引き回されている。第１配線部６０の主部６２は、電極５４と同じ透明電極材料により形成されているので、入力装置５０の下方に配置された液晶パネル等の表示装置（図示しない）の画像の視認性が向上する。

第１配線部６０ａ〜６０ｅのそれぞれの延出部６１ａ〜６１ｅは、クランク状に形成されている。すなわち、延出部６１ａ〜６１ｅは、第１配線部６０ａ〜６０ｅの延在方向に連続して形成され、第１配線部６０ａ〜６０ｅの延在方向と交差する方向（Ｘ１又はＸ２方向）に湾曲され、さらに、Ｙ１方向に延出方向を変えて、ブリッジ配線層８１ａ〜８１ｅにそれぞれ接続される。そして、ブリッジ配線層８１ａ〜８１ｅは、少なくとも１本の第２配線部６３と平面視で交差して、第２配線部６３ａ〜６３ｅにそれぞれ接続される。
延出部６１は、それぞれ湾曲して形成されて、入力領域５１において隣り合う第１配線部６０同士の間隔よりも、隣り合う延出部６１同士の間隔が広くなってブリッジ配線層８１ａ〜８１ｅに接続される。

図７に示すように、絶縁層７１には、第２配線部６３と重なる位置に貫通孔７１ａが設けられており、貫通孔７１ａを介してブリッジ配線層８１は第２配線部６３に接続されている。同様に、第１配線部６０の延出部６１に重なる位置に、貫通孔７１ｂが設けられており、貫通孔７１ｂを介してブリッジ配線層８１は第１配線部６０に接続されている。そして、図６に示すように、貫通孔７１ａ、７１ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向に長軸方向を有する、長方形または、楕円形状に形成されている。つまり。図６に示すように第２配線部６３の延在方向（Ｘ１−Ｘ２方向）における貫通孔７１ａ、７１ｂの大きさが、第２配線部６３の延在方向に直交する方向（Ｙ１−Ｙ２方向）における貫通孔７１ａ、７１ｂの大きさよりも大きく形成されている。

図７に示すように、ブリッジ配線層８１は、透明導電性材料からなるブリッジ下地層８２と、ブリッジ下地層８２に形成されたブリッジ金属層８３と、ブリッジ金属層８３を覆うブリッジ保護層８４との積層構造を有する。
ブリッジ金属層８３として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料やＣｕＮｉ、ＡｇＰｄ等の合金を用いることができ、ブリッジ下地層８２及びブリッジ保護層８４として、アモルファスＩＴＯ等の導電性酸化物材料を用いることができる。

ブリッジ金属層８３を用いてブリッジ配線層８１の低抵抗化を図ると共に、ブリッジ下地層８２及びブリッジ保護層８４により、ブリッジ金属層８３に外部からの水分が侵入することが遮蔽される。なお、ブリッジ金属層８３の厚さは、２ｎｍ〜３０ｎｍ程度に形成することが好ましい。この範囲内の厚さであれば、上記の金属材料、または合金材料を用いた場合であってもブリッジ配線層８１の透光性を確保することができ、かつ、ブリッジ配線層８１の抵抗値の低減を図ることができる。

第２実施形態の入力装置５０によれば、第１実施形態のタッチパネル１と同様に、中空体７２を含ませることによって絶縁層７１の比誘電率を低下させることができるため、交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となり、これにより検出感度の高い入力装置を提供することができる。

また、絶縁層７１と中空体７２に透光性の樹脂を用いることにより、これらが視認されることを防ぐことができる。
さらにまた、既存の入力装置の絶縁層の構成を変えることによって実現できるため製造工程が煩雑化することがない点も第１実施形態のタッチパネル１と同様である。

また、第１実施形態のタッチパネル１と同様に、絶縁層７１に用いる樹脂は既存のものを用いることができるため、延出部６１、第２配線部６３、及び、ブリッジ配線層８１に対する密着性や親和性を維持できることから、既存の入力装置と同等の強度・耐久性を実現できる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る静電容量式入力装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。図８は、第３実施形態の静電容量式入力装置１００の構成を示す分解斜視図である。図９は、静電容量式入力装置１００を構成する静電容量式センサ部１２０の構成を示す平面図であり、基材１２１、並びに、基材１２１に形成された各電極及び配線を示す平面図である。図１０は、図８に示す静電容量式入力装置１００を組み立てたときに、図８のＸ−Ｘ線の位置で切断して矢印方向から見た断面図である。図８〜図１０においては、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。Ｚ１−Ｚ２方向は静電容量式入力装置１００の厚み方向（上下方向）であり、ＸＹ平面はＺ１−Ｚ２方向に垂直な平面である。

図８に示すように、静電容量式入力装置１００は、入力位置情報を検出する静電容量式センサ部１２０と、表面パネル１３１とを有して構成される。表面パネル１３１は、静電容量式センサ部１２０に対して入力操作側（図８のＺ１方向）に配置されており、静電容量式センサ部１２０と表面パネル１３１とは粘着層１３２を介して貼り合わされる。ここで、粘着層１３２としては、例えば光学接着剤（ＯＣＡ）を用いることができ、ＯＣＡによって、静電容量式センサ部１２０と表面パネル１３１とを互いに接着させる。

表面パネル１３１は、透光性のガラス材料又は樹脂材料を用いて平板状に形成されている。表面パネル１３１の裏面１３１ａ（図８のＺ２方向の面）には有色で不透明の加飾層１３３が印刷等によって設けられている。この加飾層１３３は、Ｚ１−Ｚ２方向から見た形状が略矩形状である表面パネル１３１の外周部において枠状に設けられている。表面パネル１３１、及び、表面パネル１３１の裏側（Ｚ２方向側）に配置された基材１２１は、Ｚ１−Ｚ２方向から見て、加飾層１３３によって区分けされており、加飾層１３３に囲まれた領域が入力操作を行う入力領域１１５であり、入力領域１１５の外側の加飾層１３３と重なる領域が非入力領域１１６である。
なお、表面パネル１３１は図８に示すような平板状に限定されず、曲面を有する立体的な表面形状を有するものとしても良いし、電子機器の筐体の一部を表面パネル１３１としても良い。

加飾層１３３は、有色で不透明、かつ非導電性の材料をフィルム状にしたものであって、例えば、（１）ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、（２）ポリカーボネート、（３）ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、（４）環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン等の透光性の有機系樹脂に顔料を添加して不透明とした材料を用いる。加飾層１３３に添加する顔料としては、黒色にする場合は例えばカーボンブラックが挙げられる。

加飾層１３３は、表面パネル１３１の表面１３１ｂ側から見て配線１２６を覆うように、別言すると、表面パネル１３１側から見て配線１２６が隠されるような範囲に渡って形成される。また、加飾層１３３は、表面パネル１３１側から見て、配線１２６を視認不可能とするような色及び透明度の組み合わせを有する。

図８に示すように、静電容量式センサ部１２０の入力領域１１５には複数の第１電極１２２及び複数の第２電極１２３が配列されている。
図９に示すように、静電容量式センサ部１２０は、基材１２１と、基材１２１に形成された複数の第１電極１２２、複数の第２電極１２３、及び複数の配線１２６を有して構成される。第１電極１２２及び第２電極１２３は入力領域１１５に形成されており、いずれも菱形のパッド状の電極である。第１電極１２２は、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を設けて配置されており、Ｘ１−Ｘ２方向に隣り合う第１電極１２２同士はブリッジ配線層１２４によって互いに接続される。接続された複数の第１電極１２２は、Ｘ１−Ｘ２方向において延在するとともに、Ｙ１−Ｙ２方向において間隔を設けて複数本配列されている。また、第２電極１２３はＹ１−Ｙ２方向において間隔を設けて配列されており、Ｙ１−Ｙ２方向に隣り合う第２電極１２３同士は幅細の配線としての接続部１２５によって互いに接続されている。接続された複数の第２電極１２３は、Ｙ１−Ｙ２方向において延在するとともに、Ｘ１−Ｘ２方向において間隔を設けて複数本配列されている。

図９に示すように、接続された複数の第１電極１２２と、接続された複数の第２電極１２３とは、互いに交差するように配置されている。図１０に示すように、接続部１２５とブリッジ配線層１２４とが交差する部分において、接続部１２５を覆うように絶縁層１３５が設けられており、接続部１２５及び絶縁層１３５をまたがってブリッジ配線層１２４が形成されている。図１０に示すように、接続部１２５をＸ１−Ｘ２方向に挟むように配置された第１電極１２２同士はブリッジ配線層１２４によって接続されている。このように、第１電極１２２と第２電極１２３とは、互いに絶縁された状態で形成される。したがって、図９に示す平面視においてブリッジ配線層１２４と接続部１２５が交差する領域において、絶縁層１３５を介して、ブリッジ配線層１２４と接続部１２５がＺ１−Ｚ２方向に重畳している。

絶縁層１３５は透光性の絶縁材料で形成されている。この絶縁材料としては、例えば、レジスト材料、ノボラック樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリカーボネート、（３）ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、（４）環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン等の有機系樹脂が挙げられる。

絶縁層１３５には、複数の中空体１３６が均一に分散されるように混入されている。この中空体１３６は、略同一の形状となるように樹脂で形成されており、内部に閉じた空間を備える。中空体１３６は、内部空間に空気が含まれるように形成される。中空体１３６は、透光性で非導電性の材料を、例えば球状や棒状にしたものであって、絶縁層１３５に用いるのと同様の透光性の有機系樹脂を用いる。

また、中空体１３６に用いる樹脂を、絶縁層１３５に用いる樹脂と同じものとすると、中空体１３６と絶縁層１３５の親和性が高まり、絶縁層１３５における分散性が高まって、絶縁層１３５の中で複数の中空体１３６が均一に分散されやすくなる。これにより、中空体１３６が視認されにくくなるだけでなく、中空体１３６を含んだ絶縁層１３５の比誘電率が偏りなく、全体として低下するため好ましい。さらに、中空体１３６と絶縁層１３５の親和性を高めるために、中空体１３６の表面にコーティングを施してもよい。さらにまた、中空体１３６と絶縁層１３５の分散性を高めるための分散剤を加えてもよい。

絶縁層１３５に含まれる中空体１３６の数とサイズは任意に設定できる。ここで、絶縁層１３５及び中空体１３６に上述の樹脂を用いた場合、これらの樹脂の比誘電率は約２．７〜５．０であるのに対して、中空体１３６の内部空間に含まれる空気の比誘電率は約１．０であることから、中空体１３６の数を増やしたり、サイズを大きくすることによって絶縁層１３５全体の比誘電率を低下させることができ、また、所望の比誘電率範囲に設定することが可能となる。また、中空体１３６の内部空間は、絶縁層１３５の比誘電率を小さくできれば、空気を含む形態に限定されず、気体を含む形態や、真空とする形態も可能である。

また、図９に示すように、基材１２１の非入力領域１１６には、第１電極１２２及び第２電極１２３に接続された複数の配線１２６が形成されている。これらの複数の配線１２６は、基材１２１の非入力領域１１６を引き回されて、外部回路と接続するための端子部１２７に接続される。

基材１２１は、フィルム状の樹脂材料を用いて形成されており、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、環状ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチル樹脂等の透光性樹脂材料が用いられる。第１電極１２２、第２電極１２３、及び接続部１２５は、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電材料を用いて形成されており、スパッタや蒸着等の薄膜法により形成される。また、ブリッジ配線層１２４は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料やＣｕＮｉ、ＡｇＰｄ等の合金、ＩＴＯ等の導電性酸化物材料を用いて形成される。配線１２６及び端子部１２７には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料やＩＴＯ等の導電性酸化物材料を用いることができる。

静電容量式センサ部１２０は、第１電極１２２と第２電極１２３との間で静電容量を形成するように配置されている。操作者が入力操作を行う際に、表面パネル１３１の表面１３１ｂの入力領域１１５に指などの被検出体を接触させて、又は接触させずに近づけた場合に、第１電極１２２と第２電極１２３との間の静電容量と、各電極と被検出体との間に形成される静電容量とが結合する。この静電容量変化に基づいて入力位置情報が検出される。

以上のように構成されたことから、第３実施形態の静電容量式入力装置１００によれば、
第１実施形態のタッチパネル１と同様に、中空体１３６を含ませることによって絶縁層１３５の比誘電率を低下させることができるため、配線が交差するブリッジ配線層１２４上で操作者が行った操作によって交差領域において重畳された配線間に生じる静電結合容量値を抑えることが可能となり、これにより検出感度の高い入力装置を提供することができる。

また、絶縁層１３５と中空体１３６に透光性の樹脂を用いることにより、これらが視認されることを防ぐことができる。
さらにまた、既存の静電容量式入力装置の絶縁層の構成を変えることによって実現できるため製造工程が煩雑化することがない点も第１実施形態のタッチパネル１と同様である。

また、第１実施形態のタッチパネル１と同様に、絶縁層１３５に用いる樹脂は既存のものを用いることができるため、ブリッジ配線層１２４、接続部１２５、粘着層１３２に対する密着性や親和性を維持できることから、既存の入力装置と同等の強度・耐久性を実現できる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係る静電容量式入力装置は、複数の電極のそれぞれに接続された複数の配線が絶縁層を介して互いに重畳されて交差する領域において、交差する配線間に生じる静電結合容量値を抑えることができる点で有用である。

１ タッチパネル
３ 操作パネル（表面パネル）
４ 加飾層
５ 透明接着剤層
１０ 透明基板（基材）
１１ 検出基板部
１２ 配線基板部
１５ 絶縁層
１６ 中空体
２１ 第１検出電極層
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 第１配線層
３１ 第２検出電極層
３２ 第２配線層
４０ ブリッジ配線領域
４１、４２、４３ ブリッジ配線層
５０ 入力装置
５１ 入力領域
５２ 非入力領域
５３ 基材
５４、５４ａ 電極
５５ 引出配線
５６ 端子
５７ 表面パネル
６０、６０ａ〜６０ｅ 第１配線部
６１、６１ａ〜６１ｅ 延出部
６２、６２ａ〜６２ｅ 主部
６３、６３ａ〜６３ｅ 第２配線部
６５ａ、６５ｂ 下地層
６６ａ、６６ｂ 金属層
７１ 絶縁層
７１ａ、７１ｂ 絶縁層の貫通孔
７２ 中空体
８１、８１ａ〜８１ｅ ブリッジ配線層
８２ ブリッジ下地層
８３ ブリッジ金属層
８４ ブリッジ保護層
１００ 静電容量式入力装置
１１５ 入力領域
１１６ 非入力領域
１２０ 静電容量式センサ部
１２１ 基材
１２２ 第１電極
１２３ 第２電極
１２４ ブリッジ配線層
１２５ 接続部
１２６ 配線
１２７ 端子部
１３１ 表面パネル
１３２ 粘着層
１３３ 加飾層
１３５ 絶縁層

Claims (6)

1. 表面パネルまたは前記表面パネルの裏側に配置された基材に、複数の電極と、前記複数の電極にそれぞれ接続された複数の配線とが形成された静電容量式入力装置であって、
   前記複数の配線は、絶縁層を介して互いに重畳されて交差する領域を有し、
   前記絶縁層は、樹脂で構成されて、複数の中空体を含むことを特徴とする静電容量式入力装置。
2. 前記複数の電極は、複数の第１電極と複数の第２電極とを備え、
   前記複数の電極が配置された入力領域の外側の非入力領域であって、前記第１電極から延びる配線と前記第２電極から延びる配線とが交差する領域において、これらの配線の一方が他方をまたがって前記絶縁層の上に設けられるブリッジ配線層を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式入力装置。
3. 前記複数の配線は、
   前記複数の電極に接続された第１配線と、
   前記複数の電極が配置された入力領域の外側の非入力領域において互いに並行に配置された第２配線と、
   前記第１配線と前記第２配線が交差する領域において前記第１配線と前記第２配線のいずれか一方が他方の少なくとも１本をまたがるように、前記絶縁層の上に設けられ、前記非入力領域に延出する前記第１配線と前記第２配線を接続するブリッジ配線層とを有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式入力装置。
4. 前記複数の電極は、複数の第１電極と複数の第２電極とを備え、
   前記複数の電極が配置された入力領域であって、前記第１電極から延びる配線と前記第２電極から延びる配線が交差する領域において、これらの配線の一方が他方をまたがって前記絶縁層の上に設けられるブリッジ配線層を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式入力装置。
5. 前記絶縁層と前記中空体は、同じ樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
6. 前記絶縁層と前記中空体を構成する樹脂は、レジスト材料、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、又はポリオレフィンであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。

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