JP2018072915A - タッチ入力装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】タッチ入力装置の検出感度を向上させる。【解決手段】タッチ入力装置Tは、第1高さ位置でX−X’方向に間隔をあけて配置された第1電極100aと、第2高さ位置でY−Y’方向に間隔をあけて配置された第2電極100bと、第2高さ位置で第2電極100b間に各々配置されたグランド電極200bとを備えている。各第2電極100bにおいて、幅広部110bはX−X’方向に間隔をあけて配置され、幅狭部120bは隣り合う幅広部110b間を各々接続し且つ第1電極100aの第1重畳部111aに各々重なっている。各グランド電極200bにおいて、第1部210bは隣り合う第2電極100bの幅広部110b間に間隙を各々有して配置され、第2部220bは隣り合う第2電極100bの幅狭部120b間に間隙を各々有して配置され且つ第1電極100aの第2重畳部112aに各々重なっている。【選択図】図1A

Description

本発明は、タッチ入力装置に関する。
従来の静電容量型のタッチ入力装置は特許文献1に記載されている。このタッチ入力装置は、第1高さ位置で間隔をあけて配置された複数の第1電極と、第2高さ位置で第1電極に交差するように間隔をあけて配置された複数の第2電極とを備えている。第1高さ位置と第2高さ位置とは異なる高さ位置である。
US2008/0309633号公報
第1電極と第2電極は、互いに交差する箇所で静電結合される。各交差箇所に指やタッチペンなどの検出対象が接近すると、各交差箇所の静電容量が変化する。この静電容量の変化に応じて、当該交差箇所の第2電極の出力信号が変化する。第2電極には検出ICが電気的に接続される。検出ICは、第2電極の出力信号を増幅し、当該出力信号の値が閾値を超えるか否かを判断する。
タッチ入力装置の検出感度を向上させるために、検出ICによって第2電極の出力信号を大きく増幅させると、検出ICの上限値を超えてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、検出感度を向上させることができるタッチ入力装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の一態様のタッチ入力装置は、複数の第1電極と、複数の第2電極と、複数のグランド電極とを備えている。複数の第1電極は、第1高さ位置で第1方向に間隔をあけて配置されている。第1電極は、複数の第1重畳部と、複数の第2重畳部とを各々有している。第2電極は、第2高さ位置で第1電極に交差するように第2方向に間隔をあけて配置されている。第2高さ位置は、第1高さ位置と異なる高さ位置であり、第2方向は第1方向に交差している。第2電極は、複数の幅広部と、幅広部の第2方向の寸法よりも小さい第2方向の寸法を有する複数の幅狭部とを各々有している。第2電極の各々において、幅広部は、第2高さ位置で第1方向に間隔をあけて配置され、且つ第1方向で隣り合う幅広部を複数組含んでおり、幅狭部は、第2高さ位置で隣り合う幅広部間を各々接続し且つ第1電極の第1重畳部に各々重なっている。第2電極は、第2方向で隣り合う第2電極を複数組含んでいる。グランド電極は、第2高さ位置で第1電極に交差するように第2電極の間に各々配置されている。グランド電極は、複数の第1部および複数の第2部を各々有している。グランド電極の各々において、第1部は、第2高さ位置で隣り合う第2電極の幅広部間に僅かな間隙を各々有して配置されており、第2部は、第2高さ位置で隣り合う第2電極の幅狭部間に僅かな間隙を各々有して配置されており且つ第1電極の第2重畳部に各々重なっている。
このような態様のタッチ入力装置は、検出感度を向上させることができる。その理由は以下の通りである。1)第2電極の幅狭部が第1電極の第1重畳部に各々重なっているので、両者の重なり面積が小さい。この1)によって、交差する第1電極と第2電極との各々の静電容量値を小さくすることができるので、第1、第2電極の一方の電極の出力信号が、検出部に入力され、検出部によって増幅されたとしても、増幅された信号が検出部の上限値を超える可能性を低減することができる。よって、一方の電極の出力信号を大きく増幅させることが可能になるので、本タッチ入力装置の感度を向上させることが可能になる。
グランド電極の各々において、第1部は、第1方向で隣り合う第1部を複数組含み、第2部は、隣り合う第1部間を各々接続した構成とすることが可能である。グランド電極はグランド接続されるようになっていると良い。このような態様のタッチ入力装置による場合、2)グランド電極の第2部が隣り合う第2電極の幅狭部間で第1電極の第2重畳部に各々重なっているため、グランド電極の第2部によって、第1電極の第2重畳部と第2電極の幅狭部との何れか一方から生じる電気力線を吸収することができる。これによっても、交差する第1電極と第2電極との各々の静電容量値を小さくすることができる。
上記した何れかの態様のタッチ入力装置は、周辺グランド電極をさらに備えた構成とすることが可能である。周辺グランド電極は、第2電極およびグランド電極の周りに配置されており且つグランド電極に接続された構成とすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、グランド電極を周辺グランド電極を介して容易にグランド接続することができる。
第1電極は、電極本体と、複数の第1枝部とを各々有する構成とすることが可能である。電極本体は、第1重畳部および第2重畳部を有しており且つ第1高さ位置で第2方向に延びた構成とすることが可能である。第1枝部は、第1高さ位置で電極本体の第1重畳部から当該第1重畳部の隣の第2電極の一部に各々重なるように延びた構成とすることが可能である。
上記1)、又は、上記1)および2)によって、第1電極と第2電極との静電容量値が小さくなりすぎる場合がある。前述の態様のタッチ入力装置による場合、第1枝部が第2電極の一部に各々重なっているので、交差する第1電極と第2電極との各々の重なり面積が大きくなり、当該第1電極と第2電極との各々の静電容量値を大きくすることができる。そのため、第1枝部により、交差する第1電極と第2電極との各々の静電容量値を所望の値に設定可能になる。
第1電極は、複数の第1枝部に代えて複数の第2枝部を有する構成、又は複数の第2枝部をさらに有する構成とすることが可能である。第2枝部は、第1高さ位置で電極本体の第2重畳部から当該第2重畳部の隣で第2方向において隣り合う幅広部間に各々位置するように延びた構成とすることが可能である。
このような態様のタッチ入力装置による場合、第2枝部が隣り合う幅広部間に各々位置しているので、第2枝部が幅広部と各々静電結合可能となる。よって、第2枝部付近の検出感度を向上させることができる。
グランド電極の第2部の第1方向の寸法が、第1電極の第1方向の寸法よりも大きくすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、上記寸法を有するグランド電極の第2部が、第1電極の第2重畳部に各々重なっているため、グランド電極側からの第1電極に対する電磁的な干渉が低減される。
第1電極の第2枝部がグランド電極の第1部に各々重なっていても良い。この場合、グランド電極の第1部の第2方向の寸法が、第1電極の第2枝部の第2方向の寸法よりも大きくすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、上記寸法を有するグランド電極の第1部が、第1電極の第2枝部に各々重なっているため、グランド電極側からの第1電極に対する電磁的な干渉が低減される。
第1電極は、第1方向で隣り合う第1電極を複数組含むようにすることが可能である。上記した何れかの態様のタッチ入力装置は、複数のダミー電極をさらに備えた構成とすることが可能である。ダミー電極は、第1高さ位置で、隣り合う第1電極間に間隙を有して配置された構成とすることが可能である。このような態様のタッチ入力装置による場合、ダミー電極が、第2電極に部分的に重なるため、ダミー電極側からの第2電極に対する電磁的な干渉が低減される。
交差する第1電極および第2電極の各々の静電容量値は0.1pF〜5pFとすることが可能である。
本発明の実施例1に係るタッチ入力装置の概略的拡大平面図であって、周辺グランド電極を除去した図である。 前記実施例1に係るタッチ入力装置の図1A中の1B−1B拡大断面図であって、当該タッチ入力装置および画像表示装置との位置関係を説明するための図である。 前記実施例1に係るタッチ入力装置の図1A中の1C−1C拡大断面図であって、当該タッチ入力装置および画像表示装置との位置関係を説明するための図である。 前記実施例1に係るタッチ入力装置の第1基材の概略的拡大平面図であって、第1基材上の複数の第1電極、複数の第1引き出し線および周辺グランド電極の位置関係を説明するための図である。 前記実施例1に係るタッチ入力装置の第2基材の概略的拡大平面図であって、第2基材上の複数の第2電極、複数のグランド電極、複数の第2引き出し線および周辺グランド電極の位置関係を説明するための説明図である。 前記実施例1に係るタッチ入力装置の設計変形例の図2Aに対応する図であって、第1基材上の複数の第1電極、複数の第1引き出し線、ダミー電極および周辺グランド電極の位置関係を説明するための説明図である。
以下、本発明の実施例1を含む複数の実施例に係る静電容量型タッチ入力装置T(以下、単に、タッチ入力装置Tとも称する。)ついて図1A〜図3を参照しつつ説明する。なお、図1A〜図2Bには、実施例1に係るタッチ入力装置Tが示されている。図3には、実施例1に係るタッチ入力装置Tの設計変形例が示されている。なお、図1Aおよび図2A〜図2Bには、タッチ入力装置Tの第1電極100aの配列方向であり且つ特許請求の範囲の第1方向に相当するX−X’方向が示されている。X−X’方向のうちのX方向が第1方向の一方に相当し、X’方向が第1方向の他方に相当する。図1A〜図2Bには、タッチ入力装置Tの第2電極100bの配列方向であり且つ特許請求の範囲の第2方向に相当するY−Y’方向が示されている。Y−Y’方向はX−X’方向に交差又は図1A〜図2Bに示されるように直交している。図1Bおよび図1Cには、タッチ入力装置Tの厚み方向であるZ−Z’方向が示されている。Z−Z’方向はX−X’方向およびY−Y’方向に直交している。
タッチ入力装置Tは、画像表示装置DのZ方向側(光の照射側)に配置可能である。タッチ入力装置Tは、複数の第1電極100aと、複数の第2電極100bと、複数のグランド電極200bとを備えている。第1電極100aおよび第2電極100bの何れか一方が駆動電極(Rx電極)であり、他方が検出電極(Tx電極)である。図1A〜図3では、第1電極100aが検出電極(Rx電極)であり、第2電極100bが駆動電極(Tx電極)である。なお、図1A〜図2Bでは、第1電極100a、第2電極100bおよびグランド電極200bにドットを付して区別しやすくしているが、現実に第1電極100a、第2電極100bおよびグランド電極200bにドットが付されているわけではないので留意されたい。
第1電極100a、第2電極100bおよびグランド電極200bは、透明導電膜又は導体である。前記透明導電膜は、例えば、ITO(酸化インジウム+酸化錫)、CNT(カーボンナノチューブ)、IZO(酸化インジウム+酸化亜鉛)、AZO(AIドープ酸化亜鉛)又は導電性高分子(PEDOT又はPSS)等で構成可能である。前記導体は、例えば、感光性銀、銀ナノインク、銀ナノワイヤ、蒸着銅、圧延銅又は銅ナノインク等とすることが可能である。
第1電極100aは、第1高さ位置でX−X’方向に間隔をあけて配置されている。第1電極100aは、X−X’方向で隣り合う第1電極100aを複数組含む。第2電極100bは、第2高さ位置で第1電極100aに交差するようにY−Y’方向に間隔をあけて配置されている。第2電極100bは、Y−Y’方向で隣り合う第2電極100bを複数組含む。グランド電極200bは、第2高さ位置で第1電極100aに交差するように第2電極100b間に僅かな間隙を有して各々配置されている。第1高さ位置および第2高さ位置はZ−Z’方向で互いに異なる高さ位置とすることが可能である。図1B〜図1Cでは、第1高さ位置は、第2高さ位置よりもZ方向側に位置しているが、これに限定されることはない。
第1電極100a、第2電極100bおよびグランド電極200bの上記配置を実現するために、タッチ入力装置Tは、以下の1)〜3)の何れかの構成とすることが可能である。
1)タッチ入力装置Tは、図1B〜図1Cに示されるように、第1基材300aおよび第2基材300bをさらに備えた構成とすることが可能である。第1基材300aおよび第2基材300bは、ガラス基板又は樹脂フィルムである。第1基材300aおよび第2基材300bは、第1基材300aおよび第2基材300bを通じて画像表示装置Dの表示を視認可能となる程度の透明性を有している。第1基材300aおよび第2基材300bは、部分的に透明であっても良いし、全体的に透明であっても良い。第1電極100aは、図2Aに示されるように、第1基材300aの第1面上にX−X’方向に間隔をあけて配置されている。第2電極100bは、図2Bに示されるように、第2基材300bの第1面上にY−Y’方向に間隔をあけて配置されている。グランド電極200bは第2基材300bの第1面上に第2電極100b間に僅かな間隙を有して配置されている。第1基材300aの第2面と第2基材300bの第1面とが粘着層700で貼り合わされている。これにより、第1電極100aと、第2電極100bおよびグランド電極200bとが交差している。この場合、第1基材300aの第1面の平面位置が第1高さ位置に位置し、第2基材300bの第1面の平面位置が第2高さ位置に位置している。なお、第1基材300aの第1面上には、第1電極100aを覆うようにカバーパネルPが別の粘着層700で貼り付けられていても良い。
2)タッチ入力装置Tは、第1基材300aをさらに備えた構成とすることが可能である。第1基材300aおよび第1電極100aは上記1)のとおりである。第2電極100bは第1電極100aに交差するように第1基材300aの第2面上にY−Y’方向に間隔をあけて配置されている。グランド電極200bは第1電極100aに交差するように第1基材300aの第2面上に第2電極100b間に僅かな間隙を有して配置されている。この場合、第1基材300aの第1面の平面位置が第1高さ位置に位置し、第1基材300aの第2面の平面位置が第2高さ位置に位置している。なお、第1基材300aの第1面上には、第1電極100aを覆うようにカバーパネルPが別の粘着層700で貼り付けられていても良い。
3)タッチ入力装置Tは、第2基材300bおよび図示しない絶縁層をさらに備えた構成とすることが可能である。第2基材300b、第2電極100bおよびグランド電極200bは、上記1)のとおりである。絶縁層は、第2電極100bおよびグランド電極200bを覆うように第2基材300bの第1面上に設けられている。第1電極100aが、第2電極100bおよびグランド電極200bに交差するように絶縁層のZ方向の面上にX−X’方向に間隔をあけて配置されている。この場合、絶縁層のZ方向の面の平面位置が第1高さ位置に位置し、第2基材300bの第1面の平面位置が第2高さ位置に位置している。なお、第2基材300bの第1面上には、第1電極100a、第2電極100b、グランド電極200bおよび絶縁層を覆うようにカバーパネルPが別の粘着層700で貼り付けられていても良い。なお、上記したカバーパネルPは省略可能である。
第1電極100aは、Y−Y’方向に延びた電極本体110aを各々有している。電極本体110aは帯状とすることが可能である。電極本体110aは、複数の第1重畳部111aと、第1重畳部111a間に位置する複数の第2重畳部112aとを各々有している。
第2電極100bは、複数の幅広部110bと、この幅広部110bのY−Y’方向の寸法よりも小さいY−Y’方向の寸法を各々有する複数の幅狭部120bとを各々有している。幅広部110bの外形は、任意であるが、例えば、多角形(図1A〜図3では、矩形状)又は円形とすることが可能である。第2電極100bの各々において、幅広部110bは、第2高さ位置でX−X’方向に間隔をあけて各々配置され、且つX−X’方向で隣り合う幅広部110bを複数組含んでいる。この幅広部110bは、Z−Z’方向において電極本体110aに各々重ならない。
第2電極100bの各々において、幅狭部120bは、第2高さ位置で隣り合う幅広部110b間を各々接続し且つZ−Z’方向において第1電極100aの電極本体110aの第1重畳部111aに各々重なっている。幅狭部120bが第1重畳部111aに各々重なることで、両者が各々静電結合可能となるが、第1重畳部111aと幅狭部120bとの各々の重なり面積は小さくなるため、交差する第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値が小さくなる。幅狭部120bのX−X’方向の寸法は、第1電極100aの電極本体110aのX−X’方向の寸法よりも大きくすることが可能である。例えば、幅狭部120bのX−X’方向の寸法は、電極本体110aのX−X’方向の寸法よりも30μm以上大きくすることが可能である。
また、第2電極100bの各々において、幅広部110bは、複数の第1幅広部111bと、複数の第2幅広部112bとを含み、第1幅広部111bおよび第2幅広部112bは、第2高さ位置でX−X’方向に間隔をあけて交互に配置されると共に、Y−Y’方向に千鳥配置される構成とすることが可能である。より具体的には、以下の通りである。第1幅広部111bは、Y方向側の第1領域と、Y’方向側の第2領域とを各々有し、第2幅広部112bは、Y’方向側の第1領域と、Y方向側の第2領域とを各々有している。第2電極100bの各々において、第1幅広部111bの第2領域と第2幅広部112bの第2領域とが、X−X’方向において重なっており、且つ幅狭部120bは、第2高さ位置で第1幅広部111bの第2領域と第2幅広部112bの第2領域との間を各々接続していると良い。上記隣り合う第2電極100bは、一方の第2電極100bおよび他方の第2電極100bを含む。一方の第2電極100bの第1幅広部111bの第1領域と、他方の第2電極100bの第2幅広部112bの第1領域とがX−X’方向において互いに重なっていても良い。なお、幅広部110bは第1幅広部111bおよび第2幅広部112bを含まない構成とすることが可能である。すなわち、第2電極100bの各々において、幅広部110bがX−X’方向において直線状に間隔をあけて一列で並べられていても良い。
上記隣り合う第2電極100b間には、複数の第1空き領域α1および複数の第2空き領域α2が各々設けられている。第1空き領域α1は、上記隣り合う第2電極100bの幅広部110b(Y−Y’方向で隣り合う二つの幅広部110b)によって各々区画されている。第2空き領域α2は、下記i)又はii)のとおりに区画され、第1電極100aの電極本体110aの第2重畳部112aのZ’方向側に配置される。i)第2空き領域α2は、上記隣り合う第2電極100bの幅狭部120b(Y−Y’方向で隣り合う二つの幅狭部120b)によって各々区画されている。ii)第2空き領域α2は、前記二つの幅狭部120bと、X方向側の二つの幅広部110bと、X’方向側の二つの幅広部110bとによって各々区画されている。X方向側の二つの幅広部110bは、前記二つの幅狭部120bに対してX方向側に各々位置し、X’方向側の二つの幅広部110bは、前記二つの幅狭部120bに対してX’方向側に各々位置している。以下、X方向側の二つの幅広部110bおよびX’方向側の二つの幅広部110bをまとめて四つの幅広部110bとも称する。
各第2空き領域α2周りの四つの幅広部110bは、幅狭部120bに接続される中間部と、中間部よりY方向側の第1端部と、中間部よりY’方向側の第2端部とを各々有している。四つの幅広部110bのうちのX方向側の二つの幅広部110bは、Y方向側の幅広部110bとY’方向側の幅広部110bとを含み、Y方向側の幅広部110bの第2端部およびY’方向側の幅広部110bの第1端部が、対応する第2空き領域α2のZ方向側の第1電極100aの第2重畳部112aのX方向側の隣で、当該第2重畳部112aに沿って各々Y−Y’方向に延びていると良い。この場合、Y方向側の幅広部110bの第2端部およびY’方向側の幅広部110bの第1端部が、対応する第2重畳部112aに静電結合可能となる。四つの幅広部110bのうちのX’方向側の二つの幅広部110bは、Y方向側の幅広部110bとY’方向側の幅広部110bとを含み、Y方向側の幅広部110bの第2端部およびY’方向側の幅広部110bの第1端部が、対応する第2空き領域α2のZ方向側の第1電極100aの第2重畳部112aのX’方向側の隣で、当該第2重畳部112aに沿って各々Y−Y’方向に延びていると良い。この場合、Y方向側の幅広部110bの第2端部およびY’方向側の幅広部110bの第1端部が、対応する第2重畳部112aに静電結合可能となる。
グランド電極200bは、複数の第1部210bと、複数の第2部220bとを各々有している。グランド電極200bの各々において、第1部210bは、第2高さ位置で第1空き領域α1に各々配置されており、第2部220bは、第2高さ位置で第2空き領域α2に各々配置されており且つ第1電極100aの電極本体110aの第2重畳部112aに各々重なっている。第1部210bは、第1空き領域α1のY方向の幅広部110bおよび第1空き領域α1のY’方向の幅広部110bに対して各々僅かな間隙を有して配置されている。
第2空き領域α2がi)の場合、第2部220bは、上記二つの幅狭部120bに対して各々僅かな間隙を有して配置されている。第2空き領域α2が下記ii)の場合、第2部220bは、上記二つの幅狭部120bおよび上記四つの幅広部110bに対して各々僅かな間隙を有して配置されている。
グランド電極200bの各々において、第1部210bは、X−X’方向で隣り合う第1部210bを複数組含み、且つ第2部220bは、隣り合う第1部210b間を各々接続する構成とすることが可能である。この場合、グランド電極200bは各々グランド接続されていると良いが、これに限定されることはない。すなわち、グランド電極200bは電気的に浮遊していても良い。
グランド電極200bがグランド接続されており、第2部220bが第2空き領域α2で上記二つの幅狭部120bに各々僅かな間隙を有して配置され、且つ第2部220bが第2重畳部112aに各々重なっている場合、第2部220bは、第2重畳部112aと、上記二つの幅狭部120bとの何れか一方から生じる電気力線を各々吸収することができる。又は、グランド電極200bがグランド接続されており、第2部220bが第2空き領域α2で上記二つの幅狭部120bおよび上記四つの幅広部110bに各々僅かな間隙を有して配置され、且つ第2部220bが第2重畳部112aに各々重なっている場合、第2部220bは、第2重畳部112aと、上記二つの幅狭部120bおよび上記四つの幅広部110bとの何れか一方から生じる電気力線を各々吸収することができる。何れの場合も、交差する第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値が小さくなる。
第1部210bと隣り合う第2電極100bの幅広部110bとの間隙は、10μm〜100μmとすると良いが、これに限定されることはない。第2部220bと上記二つの幅狭部120bとの各間隙は10μm〜100μmであり、第2部220bと上記四つの幅広部110bとの各間隙は10μm〜100μmとすると良いが、これらに限定されることはない。
第2電極100bおよびグランド電極200bが配置される第2高さ位置の第2電極領域の面積のうち、第2電極100bおよびグランド電極200bが占める面積は、90%〜99%とすると良い。換言すると、第2高さ位置の第2電極領域の面積のうち、第2電極100bとグランド電極200bとの間の上記間隙が占める面積は、10%〜1%とすると良い。なお、第2電極領域は、Y方向の最も端の第2電極100bと、Y’方向の最も端の第2電極100bと、第2電極100bのX方向の端と、第2電極100bのX’方向の端とによって区画することができるが、これはあくまで一例であり、第2電極領域は任意に区画できる。
第1部210bは、図1Aおよび図2Bに示されるように、幅広部110b間でX−X’方向に各々延びていても良い。第2部220bは、幅狭部120b間でY−Y’方向に各々延びていても良い。換言すると、第1電極100aの電極本体110aの第2重畳部112aに沿って各々延びていても良い。また、第2部220bのY−Y’方向の寸法は、第1部210bのY−Y’方向の寸法よりも大きいと良いが、これに限定されることはない。第2部220bのX−X’方向の寸法は、第1電極100aの電極本体110aのX−X’方向の寸法よりも大きくすることが可能である。例えば、第2部220bのX−X’方向の寸法は、電極本体110aのX−X’方向の寸法よりも30μm以上大きくすることが可能である。
第1電極100aは、複数の第1枝部120aおよび複数の第2枝部130aの少なくとも一方をさらに有する構成とすることが可能である。第1枝部120aは、第1高さ位置で電極本体110aの第1重畳部111aのX方向の端およびX’方向の端の少なくとも一方からX−X’方向に各々延びている。以下、説明の便宜上、第1重畳部111aのX方向の端から延びたX方向に第1枝部120aをX方向側の第1枝部120aと称し、第1重畳部111aのX’方向の端からX’方向に延びた第1枝部120aをX’方向側の第1枝部120aと称する。
X方向側の第1枝部120aは、対応する第1重畳部111aのX方向の隣の第2電極100bの一部にZ−Z’方向において各々重なっている。この第2電極100bの一部は、対応する第1重畳部111aが重なる幅狭部120bの第1重畳部111aよりもX方向の部分、又は図1Aに示されるように当該幅狭部120bの第1重畳部111aよりもX方向の部分およびこれに接続されたX方向側の幅広部110bである。X’方向側の第1枝部120aは、対応する第1重畳部111aのX’方向の隣の第2電極100bの一部にZ−Z’方向において各々重なっている。この第2電極100bの一部は、対応する第1重畳部111aが重なる幅狭部120bの第1重畳部111aよりもX’方向の部分、又は図1Aに示されるように当該幅狭部120bの第1重畳部111aよりもX’方向の部分およびこれに接続されたX’方向側の幅広部110bである。
第1枝部120aの各々の長さ(図1Aおよび図2Aでは、X−X’方向の寸法)および/又は幅(図1Aおよび図2Aでは、Y−Y’方向の寸法)を大きくすると、第1電極100aとこれに交差する第2電極100bとの各々の重なり面積が大きくなり、これに応じて第1電極100aとこれに交差する第2電極100bとの各々の静電容量値が大きくなる。一方、第1枝部120aの各々の長さおよび/又は幅を小さくすると、第1電極100aとこれに交差する第2電極100bとの各々の重なり面積が小さくなり、これに応じて第1電極100aとこれに交差する第2電極100bとの各々の静電容量値が小さくなる。第1枝部120aの各々の長さおよび/又は幅を調整し、設定することで、交差する第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値を調整し、所望の値(例えば、0.1pF〜5pF)に設定できる。
第2枝部130aは、第1高さ位置で電極本体110aの第2重畳部112aのX方向の端およびX’方向の端の少なくとも一方からX−X’方向に各々延びている。以下、説明の便宜上、第2重畳部112aのX方向の端からX方向に延びた第2枝部130aをX方向側の第2枝部130aと称し、第2重畳部112aのX’方向の端からX’方向に延びた第2枝部130aをX’方向側の第2枝部130aと称する。
X方向側の第2枝部130aは、幅広部110bのうち、当該第2枝部130aが接続された電極本体110aに対してX方向側の隣に位置し且つY−Y’方向で隣り合う二つの幅広部110b間に位置している。X’方向側の第2枝部130aは、幅広部110bのうち、当該第2枝部130aが接続された電極本体110aに対してX’方向側の隣に位置し且つY−Y’方向で隣り合う二つの幅広部110b間に位置している。何れの第2枝部130aも、対応する二つの幅広部110b間のグランド電極200bの第1部210bに重なっている。
第2枝部130aは、対応する二つの幅広部110b間に各々位置しているため、第2枝部130aと対応する二つの幅広部110bとが各々静電結合可能となる。第2枝部130aの各々の長さ(図1Aおよび図2Bでは、X−X’方向の寸法)および/又は幅(図1Aおよび図2Bでは、Y−Y’方向の寸法)を大きくすると、第2枝部130aと対応する二つの幅広部110bとの距離が近くなり、その静電結合が強くなる。第2枝部130aの各々の長さおよび/又は幅を小さくすると、第2枝部130aと対応する二つの幅広部110bとの距離が遠くなり、その静電結合が弱くなる。このように第2枝部130aの各々の長さおよび/又は幅を調整し、設定することで、第2枝部130a付近の検出感度を向上させることができる。なお、上記した第1枝部120aおよび/又は第2枝部130aは省略可能である。
第1電極100aが第2枝部130aを各々有している場合、グランド電極200bの第1部210bのY−Y’方向の寸法は、第2枝部130aのY−Y’方向の寸法よりも大きくすることが可能である。例えば、第1部210bのY−Y’方向の寸法は、第2枝部130aのY−Y’方向の寸法よりも30μm以上大きくすることが可能である。
タッチ入力装置Tは、複数の第1引き出し線400aおよび複数の第2引き出し線400bをさらに備えた構成とすることが可能である。第1引き出し線400aは、第1高さ位置で第1電極100aの電極本体110aに各々接続されている。第1電極100aが上記1)又は2)の構成である場合、第1引き出し線400aは、第1基材300aの第1面上に設けられていると良い。第1電極100aが上記3)の構成である場合、第1引き出し線400aは、絶縁層のZ方向の面上に設けられていると良い。第2引き出し線400bは、第2高さ位置で第2電極100bに各々接続されている。第2電極100bが上記1)又は3)の構成である場合、第2引き出し線400bは、第2基材300bの第1面上に設けられていると良い。第2電極100bが上記2)の構成である場合、第2引き出し線400bは、第1基材300aの第2面上に設けられていると良い。
第1引き出し線400aおよび第2引き出し線400bは、a)検出部10(例えば、検出IC等)に直接接続される構成、又はb)外部接続部20を介して間接的に接続される構成とすることが可能である。外部接続部20は、例えば、フレキシブル基板等である。外部接続部20は、第1引き出し線400aに各々接続可能な複数の第1接続ラインと、第2引き出し線400bに各々接続可能な複数の第2接続ラインとを有している。第1接続ラインおよび第2接続ラインが検出部10に接続される。
検出部10は、駆動電極に順次駆動パルスを供給し、これに応じて検出電極から順次得られる出力信号(電圧又は電流)を増幅し、増幅した信号(以下、増幅信号)が検出部10のメモリ内の閾値を超えるか否かについて判断している。上記した第1電極100aと第2電極100bとの複数の静電結合箇所の各々に指やタッチペンなどの検出対象が接近(タッチを含む。)すると、当該箇所の静電容量が変化し、当該箇所を有する検出電極の出力信号が変化する。検出部10は、検出電極の出力信号を増幅し、増幅信号が閾値を超えたと判断したとき、駆動パルスを供給した駆動電極と、出力信号を出力した検出電極との静電結合箇所に検出対象が接近したことを検出する。検出部10は、駆動電極に順次駆動パルスを供給するとき、駆動パルスを供給しない(駆動していない)駆動電極をグランドと同レベルに設定するようになっていると良い。なお、検出部10のメモリには、増幅信号の上限値が設定されており、増幅信号が上限値を超える場合、検出部10は飽和状態となる。
タッチ入力装置Tは、少なくとも一つの周辺グランド電極500aおよび/又は少なくとも一つの周辺グランド電極500bをさらに備えた構成とすることが可能である。なお、周辺グランド電極500bが特許請求の範囲の周辺グランド電極に相当する。なお、図1Aでは、図示の便宜上、周辺グランド電極500aおよび周辺グランド電極500bが省略されているが、図2Aに周辺グランド電極500aが図示され、且つ図2Bに周辺グランド電極500bが図示されている。なお、図2Aでは周辺グランド電極500aに、図2Bでは周辺グランド電極500bにドットを付しているが、現実に周辺グランド電極500aおよび周辺グランド電極500bにドットが付されているわけではないので留意されたい。
少なくとも一つの周辺グランド電極500aは、図2Aに最も良く示されているように、第1高さ位置で第1電極100aの周りに配置されていると良い。第1電極100aが上記1)又は2)の構成である場合、少なくとも一つの周辺グランド電極500aは、第1基材300aの第1面上に設けられていると良い。第1電極100aが上記3)の構成である場合、少なくとも一つの周辺グランド電極500aは、絶縁層のZ方向の面上に設けられていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500aと第1電極100aとの間には、第1引き出し線400aが設けられていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500aは、Z−Z’方向において第2引き出し線400bの少なくとも一部に重なるように配置されていても良い。なお、図1Aおよび図2Aでは、周辺グランド電極500aは複数である。
少なくとも一つの周辺グランド電極500bは、図2Bに最も良く示されているように、第2高さ位置で、第2電極100bおよびグランド電極200bの周りに配置されており且つグランド電極200bに接続されていると良い。この場合、少なくとも一つの周辺グランド電極500bおよびグランド電極200bが上記した一つの透明導電膜又は導体で構成されている。第2電極100bおよびグランド電極200bが上記1)又は3)の構成である場合、少なくとも一つの周辺グランド電極500bは、第2基材300bの第1面上に設けられていると良い。第2電極100bおよびグランド電極200bが上記2)の構成である場合、少なくとも一つの周辺グランド電極500bは、第1基材300aの第2面上に設けられていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500bと第2電極100bとの間には、第2引き出し線400bが設けられていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500bは、Z−Z’方向において第1引き出し線400aの少なくとも一部に重なるように配置されていても良い。なお、図1Aおよび図2Bでは、周辺グランド電極500bは複数である。なお、周辺グランド電極500aおよび/又は周辺グランド電極500bは省略可能である。
タッチ入力装置Tは、少なくとも一つの第3引き出し線600aおよび/又は少なくとも一つの第4引き出し線600bをさらに備えた構成とすることが可能である。少なくとも一つの第3引き出し線600aは、少なくとも一つの周辺グランド電極500aに接続されていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500aは第1基材300aの第1面上に設けられている場合、少なくとも一つの第3引き出し線600aも第1基材300aの第1面上に設けられていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500aが絶縁層のZ方向の面上に設けられている場合、少なくとも一つの第3引き出し線600aも、絶縁層のZ方向の面上に設けられていると良い。
少なくとも一つの第4引き出し線600bは、少なくとも一つの周辺グランド電極500bに接続されていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500bが第2基材300bの第1面上に設けられている場合、少なくとも一つの第4引き出し線600bも第2基材300bの第1面上に設けられていると良い。少なくとも一つの周辺グランド電極500bが第1基材300aの第2面上に設けられている場合、少なくとも一つの第4引き出し線600bも第1基材300aの第2面上に設けられていると良い。第3引き出し線600aおよび第4引き出し線600bも検出部10に直接的又は外部接続部20を介して間接的に接続可能である。なお、周辺グランド電極500aおよび/又は周辺グランド電極500bは省略可能である。
タッチ入力装置Tの別の態様では、図3に示すように、複数のダミー電極200aをさらに備えた構成とすることが可能である。なお、図3では、第1電極100a、ダミー電極200aおよび周辺グランド電極500aにドットを付して区別しやすくしているが、現実に第1電極100a、ダミー電極200aおよび周辺グランド電極500aにドットが付されているわけではないので留意されたい。
ダミー電極200aは、第1高さ位置で隣り合う第1電極100a間に互いに僅かな間隙をあけて配置されている。ダミー電極200aは隣り合う第1電極100aに対して各々僅かな間隙を有している。第1電極100aが上記1)又は2)の構成である場合、ダミー電極200aは、第1基材300aの第1面上に設けられていると良い。第1電極100aが上記3)の構成である場合、ダミー電極200aは、絶縁層のZ方向の面上に設けられていると良い。
第1電極100aおよびダミー電極200aが配置される第1高さ位置の第1電極領域の面積のうち、第1電極100aおよびダミー電極200aが占める面積は、80%〜99%とすると良い。換言すると、第1電極領域の面積のうち、第1電極100aおよびダミー電極200aの間の間隙およびダミー電極200a間の間隙が占める面積は、20%〜1%とすると良い。なお、第1電極領域は、第1電極100aのY方向の最も端と、第1電極100aのY’方向の最も端と、最もX方向の端のダミー電極200aと、最もX’方向の端のダミー電極200aとによって区画することができるが、これはあくまで一例であり、第1電極領域は任意に区画できる。なお、ダミー電極200aは省略可能である。
以上のようなタッチ入力装置Tによる場合、以下の技術的特徴および効果を奏する。第1に、タッチ入力装置Tの検出感度を向上させることができる。その理由は以下の通りである。1)第2電極100bの幅狭部120bが第1電極100aの第1重畳部111aに各々重なっているので、両者の重なり面積が小さい。しかも、グランド電極200bがグランド接続されている場合、2−1)又は2−2)のとおりとなる。2−1)グランド電極200bの第2部220bの各々は、第2空き領域α2内で上記二つの幅狭部120bに僅かな間隙を有して各々配置され、且つ第2重畳部112aに各々重なっている。この場合、第2部220bの各々によって、第1電極100aの第2重畳部112aと、上記二つの幅狭部120bとの何れか一方から生じる電気力線が吸収される。2−2)グランド電極200bの第2部220bの各々は、第2空き領域α2内で上記二つの幅狭部120bおよび上記四つの幅広部110bに僅かな間隙を有して各々配置され、且つ第2重畳部112aに各々重なっている。この場合、第2部220bの各々によって、第1電極100aの第2重畳部112aと、上記二つの幅狭部120bとの何れか一方から生じる電気力線が吸収されると共に、第1電極100aの第2重畳部112aと、上記四つの幅広部110bとの何れか一方から生じる電気力線が吸収される。この1)、1)および2−1)、又は、1)および2−2)によって、交差する第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値を小さくすることができるので、第1、第2電極100a、100bの一方の電極の出力信号が、検出部10に入力され、検出部10によって増幅されたとしても、増幅された信号が検出部10の上限値を超える可能性を低減することができる。よって、一方の電極の出力信号を大きく増幅させることが可能になるので、タッチ入力装置Tの感度を向上させることが可能になる。
第2に、グランド電極200bの第1部210bが隣り合う第2電極100bの幅広部110b間に各々配置されているので、隣り合う第2電極100bの幅広部110bの静電結合を低減することができる。
第3に、上記第1の技術的特徴の1)、1)および2−1)、又は、1)および2−2)によって、交差する第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値が小さくなりすぎる場合がある。しかし、第1電極100aが複数の第1枝部120aを各々有する場合、第1枝部120aの各々の長さおよび/又は幅を調整し、設定することで、交差する第1電極100aと第2電極100bの各々の重なり面積を大きくし、第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値を増加させることができる。よって、交差する第1電極100aと第2電極100bとの各々の静電容量値を所望の値にすることが可能になる。
第4に、上記第1の技術的特徴の2−2)によって、上記四つの幅広部110bとこれに対応する第2重畳部112aとの何れかの電気力線が第2部220bに吸収される場合、この部分の感度が、第2電極100bの幅狭部120bと第1電極100aの第1重畳部111aとの部分(交差部)の感度よりも低くなることがある。しかし、第1電極100aが複数の第2枝部130aを各々有する場合、第2枝部130aと四つの幅広部110bのうちの少なくとも二つの幅広部110bとが静電結合するため、第2枝部130a周辺の感度を向上させることができる。第2枝部130aの各々の長さおよび/又は幅を調整し、設定することで、第2枝部130a周辺の感度と前記交差部との感度を略同じとすることも可能である。
第5に、グランド電極200bが周辺グランド電極500bに接続されている場合、グランド電極200bをグランド接続するための配線が不要になる。よって、第2引き出し線400bの配線の自由度が向上する。
第6に、タッチ入力装置Tに対するZ’方向からの電磁的な干渉(例えば、画像表示装置Dから生じるノイズ等の干渉)を低減できる。その理由は以下の通りである。第2電極100bの幅狭部120bのX−X’方向の寸法およびグランド電極200bの第2部220bのX−X’方向の寸法が、第1電極100aの電極本体110aのX−X’方向の寸法よりも大きい場合、第2電極100bの幅狭部120bおよびグランド電極200bの第2部220bが電極本体110aをZ’方向から覆う。この第2電極100bの幅狭部120bおよびグランド電極200bの第2部220bによって、第1電極100aの電極本体110aに対するZ’方向からの電磁的な干渉を低減できる。また、第1電極100aが第2枝部130aを有している場合、グランド電極200bの第1部210bのY−Y’方向の寸法を第1電極100aの第2枝部130aのY−Y’方向の寸法よりも大きし、グランド電極200bの第1部210bが第1電極100aの第2枝部130aをZ’方向側から覆うことが可能である。この場合、グランド電極200bの第1部210bによって、第2枝部130aに対するZ’方向からの電磁的な干渉を低減できる。また、第2高さ位置の第2電極領域の面積のうち、第2電極100bおよびグランド電極200bが占める面積を90%〜99%とした場合、第2電極領域の殆どの領域が、第2電極100bおよびグランド電極200bに占有されていることになる。この場合、第2電極100bおよびグランド電極200bによって、第1電極100aに対するZ’方向からの電磁的な干渉を低減できる。なお、上記したように検出部10により、駆動されていない第2電極100bをグランドと同レベルにされることによって、この第6の技術的特徴および効果は、向上する。
第7に、第2電極100bおよびグランド電極200bが設けられた基材に歪みが生じる可能性を低減できる。その理由は以下の通りである。図示しない比較例のタッチ入力装置において、基材上に電極が短冊状(ストリップライン状)に設けられている場合、基材には電極が設けられていない領域と設けられている領域とが交互に存在する。このため、基材の電極が設けられた領域と、基材の電極が設けられていない領域とで熱膨張および/又は熱収縮量に差が生じ、電極の形に応じて基材が歪むことがある。しかし、タッチ入力装置Tは、第2電極100bが複数の幅広部110bおよび複数の幅狭部120bを有しており、且つ上記隣り合う第2電極100b間にグランド電極200bが設けられているので、第2電極100bおよびグランド電極200bが設けられた基材に歪みが生じ難くなる。また、第2電極領域の面積の90%〜99%を第2電極100bおよびグランド電極200bで占有するようにすれば、第2電極100bおよびグランド電極200bで占有されていない領域が殆どないため、第2電極100bおよびグランド電極200bが設けられた基材により歪みが生じ難くなる。なお、第2電極領域と同様に、第1電極領域の面積の80%〜99%を第1電極100aおよびダミー電極200aで占有した場合、第1電極100aおよびダミー電極200aが設けられた基材に歪みが生じ難くなる。
第8に、タッチ入力装置Tがダミー電極200aを備えている場合、タッチ入力装置Tに対するZ方向からの電磁的な干渉(タッチ入力装置Tの外部機器から電磁的な干渉)を低減できる。第1電極領域の面積の80%〜99%を第1電極100aおよびダミー電極200aで占有した場合、この第8の技術的特徴および効果は向上する。
なお、上記したタッチ入力装置は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。
本発明の第1基材と第2基材との間には、少なくとも一つの第3基材が設けられていても良い。
本発明の第1引き出し線は、第1高さ位置と異なる高さ位置に設けられていても良い。この場合、第1引き出し線が基材のスルーホール電極等の第1接続手段を介して第1電極に各々接続されている良い。本発明の第2引き出し線は、第2高さ位置と異なる高さ位置に設けられていても良い。この場合、第2引き出し線が基材のスルーホール電極等の第2接続手段を介して第2電極に各々接続されていると良い。また、本発明では、第1引き出し線および/又は第2引き出し線に代えて、ピンやケーブル等の別の接続手段が第1電極および/又は第2電極に接続されていても良い。なお、本発明の第3および/又は第4引き出し線は、本発明の第1引き出し線等と同様に設計変更することが可能である。
本発明のタッチ入力装置が少なくとも部分的に曲面状に湾曲している場合、本発明の第1高さ位置は、少なくとも部分的に曲面状に湾曲した第1基材300aの第1面又は絶縁層のZ方向の面上の位置とすることが可能であり、本発明の第2高さ位置は、少なくとも部分的に曲面状に湾曲した第2基材300bの第1面又は第1基材300aの第2面上の位置とすることが可能である。
なお、上記実施例の各態様および設計変形例におけるタッチ入力装置の各構成要素を構成する素材、形状、寸法、数および配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。上記した実施例の各態様および設計変更例は、互いに矛盾しない限り、相互に組み合わせることが可能である。なお、本発明の第1方向は、本発明の第1電極の配列方向である限り任意に設定可能である。本発明の第2方向は、第1方向に交差する限り任意に設定可能である。本発明のZ−Z’方向(第3方向)は、第1方向および第2方向に交差しており且つ第1方向および第2方向が位置する平面上に位置しない限り任意に設定することができる。
T:タッチ入力装置
100a:第1電極
110a:電極本体
111a:第1重畳部
112a:第2重畳部
120a:第1枝部
130a:第2枝部
100b:第2電極
110b:幅広部
111b:第1幅広部
112b:第2幅広部
120b:幅狭部
200a:ダミー電極
200b:グランド電極
210b:第1部
220b:第2部
300a:第1基材
300b:第2基材
400a:第1引き出し線
400b:第2引き出し線
500a:周辺グランド電極
500b:周辺グランド電極
600a:第3引き出し線
600b:第4引き出し線
700:粘着層
P:カバーパネル
10:検出部
20:外部接続部
D:画像表示装置

Claims (9)

  1. 第1高さ位置で第1方向に間隔をあけて配置された複数の第1電極と、
    前記第1高さ位置と異なる第2高さ位置で前記第1電極に交差するように前記第1方向に交差する第2方向に間隔をあけて配置された複数の第2電極と、
    前記第2高さ位置で前記第1電極に交差するように前記第2電極間に各々配置された複数のグランド電極とを備えており、
    前記第1電極は、複数の第1重畳部と、複数の第2重畳部とを各々有しており、
    前記第2電極は、複数の幅広部と、前記幅広部の前記第2方向の寸法よりも小さい前記第2方向の寸法を有する複数の幅狭部とを各々有しており、前記第2電極の各々において、前記幅広部は、前記第2高さ位置で前記第1方向に間隔をあけて配置され、且つ前記第1方向で隣り合う幅広部を複数組含んでおり、前記幅狭部は、前記第2高さ位置で前記隣り合う幅広部間を各々接続し且つ前記第1電極の前記第1重畳部に各々重なっており、
    前記第2電極は、前記第2方向で隣り合う第2電極を複数組含み、
    前記グランド電極は、前記第2高さ位置で前記隣り合う第2電極の前記幅広部間に僅かな間隙を各々有して配置された複数の第1部と、
    前記第2高さ位置で前記隣り合う第2電極の前記幅狭部間に僅かな間隙を各々有して配置されており且つ前記第1電極の前記第2重畳部に各々重なっている複数の第2部とを各々有しているタッチ入力装置。
  2. 請求項1記載のタッチ入力装置において、
    前記グランド電極の各々において、前記第1部は、前記第1方向で隣り合う第1部を複数組含み、前記第2部は前記隣り合う第1部間を各々接続しており、
    前記グランド電極はグランド接続されるタッチ入力装置。
  3. 請求項2記載の入タッチ力装置において、
    前記第2電極および前記グランド電極の周りに配置されており且つ前記グランド電極に接続された周辺グランド電極をさらに備えているタッチ入力装置。
  4. 請求項1〜3の何れかに記載のタッチ入力装置において、
    前記第1電極は、前記第1重畳部および前記第2重畳部を有しており且つ前記第1高さ位置で前記第2方向に延びた電極本体と、
    前記第1高さ位置で前記電極本体の前記第1重畳部から当該第1重畳部の隣の前記第2電極の一部に各々重なるように延びた複数の第1枝部とを各々有しているタッチ入力装置。
  5. 請求項1〜3の何れかに記載のタッチ入力装置において、
    前記第1電極は、前記第1重畳部および前記第2重畳部を有しており且つ前記第1高さ位置で前記第2方向に延びた電極本体と、
    前記第1高さ位置で前記電極本体の前記第2重畳部から当該第2重畳部の隣で前記第2方向において隣り合う前記幅広部間に各々位置するように延びた複数の第2枝部とを各々有しているタッチ入力装置。
  6. 請求項1〜5の何れかに記載のタッチ入力装置において、
    前記グランド電極の前記第2部の前記第1方向の寸法が、前記第1電極の前記第1方向の寸法よりも大きいタッチ入力装置。
  7. 請求項5記載のタッチ入力装置において、
    前記第1電極の前記第2枝部が前記グランド電極の前記第1部に各々重なっており、
    前記グランド電極の前記第1部の前記第2方向の寸法が、前記第1電極の前記第2枝部の前記第2方向の寸法よりも大きいタッチ入力装置。
  8. 請求項1〜7の何れかに記載のタッチ入力装置において、
    前記第1電極は、前記第1方向で隣り合う第1電極を複数組含み、
    前記タッチ入力装置は、前記第1高さ位置で、前記隣り合う第1電極間に間隙を有して配置された複数のダミー電極をさらに備えているタッチ入力装置。
  9. 請求項1〜8の何れかに記載のタッチ入力装置において、
    交差する前記第1電極および前記第2電極の各々の静電容量値は、0.1pF〜5pFであるタッチ入力装置。
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