JP2021036350A - タッチセンサおよびそれを備えた入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチセンサの光透過性を維持しつつ、センシングの感度を高めることができるようにする。【解決手段】タッチセンサ２は、自己容量方式のタッチセンサであって、導電性を有する細線７，７，…からなるセンサ電極６を備えている。センサ電極６は、所定の単位面積に対する複数の細線７，７，…の占める占有率が互いに異なる第１導電部８，８および第２導電部９を有し、第２導電部９での前記占有率が、第１導電部８，８での前記占有率よりも相対的に低く構成されている。【選択図】図２

Description

本発明はタッチセンサおよびそれを備えた入力装置に関するものである。

従来から、自己容量方式の静電容量型タッチセンサに関して、例えば特許文献１に示されるものが知られている。

特許文献１には、透明基材と、透明基材の上側に平面視でメッシュ状の形状に導電性ペーストを積層配置して形成したセンサ電極（検出電極パターン）と、透明粘着層を介して透明基材の上側に貼り付けたカバーパネルと、カバーパネルの裏面側に設けられた遮蔽部と、を備えた自己容量方式の静電容量型タッチセンサが開示されている。遮蔽部には矩形状の開口部が形成されていて、この開口部によりセンサ電極が透明粘着層を介してカバーパネルと対向している。

特開２０１４−０７１８６３号公報

上記特許文献１のような自己容量方式のタッチセンサでは、センサ電極においてメッシュ状に配置する導電性ペーストの配置密度を密な状態で構成することにより、センシングの感度を高めることが可能となる。しかしながら、例えば透明基板の下側に設けた光源体からタッチセンサに光を照射した場合、メッシュ状の導電性ペーストを密な配置状態に形成したセンサ電極では、該センサ電極の光透過性が低下してしまう。すなわち、上記特許文献１のタッチセンサでは、センシングの感度を高めると、タッチセンサの背面より投影されるパターンの視認性が低下してしまうおそれがあった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、タッチセンサの光透過性を維持しつつ、センシングの感度を高めることにある。

上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るタッチセンサは、自己容量方式のタッチセンサであって、導電性を有する複数の細線からなるセンサ電極を備えている。センサ電極は、所定の単位面積に対する複数の細線の占める占有率が互いに異なる第１導電部および第２導電部を有し、第２導電部での前記占有率が、第１導電部での前記占有率よりも相対的に低いことを特徴とする。

本発明によると、タッチセンサの光透過性を維持しつつ、センシングの感度を高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るタッチセンサおよびそれを備えた入力装置の平面図である。 図２は、センサ電極の構成を拡大して示す平面拡大図である。 図３は、図１のIII−III線断面図である。 図４は、変形例１のセンサ電極を示す図２相当図である。 図５は、変形例２のセンサ電極を示す図２相当図である。 図６は、その他の実施形態に係るタッチセンサのセンサ電極を示す図２相当図である。 図７は、タッチセンサの変形例を示す図２相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るタッチセンサ２およびそれを備えた入力装置１の全体を示している。このタッチセンサ２は、自己容量方式の静電容量型タッチセンサである。そして、タッチセンサ２および後述の光源体５を備えた入力装置１は、例えば液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイ等の表示装置が組み込まれた種々の機器（例えばカーナビゲーション等の車載装置、パーソナルコンピュータのディスプレイ機器、携帯電話、携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コピー機、券売機、現金自動預け払い機など）に対する入力装置として用いられる。

なお、以下の説明において、図３中に示した上下方向に基づいてタッチセンサ２（入力装置１）および後述する各構成要素の位置関係を特定している。しかしながら、このような位置関係は、タッチセンサ２（入力装置１）またはそれが組み込まれた機器における実際の方向とは無関係である。

図１および図３に示すように、タッチセンサ２は、光透過性を有するカバー部材３を備えている。カバー部材３は、カバーガラスまたはプラスチック製のカバーレンズからなる。カバー部材３は、例えば平面視で矩形板状に形成されていて、後述する基板４の上方に積層配置されている。

図３に示すように、タッチセンサ２は、基板４を備えている。基板４は、例えばポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルホン、ＰＭＭＡ(アクリル)、ポリアリレート等のような光透過性を有する樹脂材からなる。基板４は、積層される樹脂フィルム等を含んでいてもよい。

ここで、図３に示すように、入力装置１は、タッチセンサ２の下側からセンサ電極６に対して光を照射するための光源体５（図３の仮想線を参照）が設けられている。光源体５は、基板４の下方に配設されている。光源体５としては、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤなどが適している。

次に、図２および図３に示すように、タッチセンサ２は、センサ電極６を備えている。センサ電極６は、操作面となるカバー部材３の上面に接触した使用者の手指（検知対象物）によるタッチ操作の検知が可能な自己容量方式の静電容量型として構成されている。

センサ電極６は、基板４の上面に配置されていて、例えば略円形状に形成されている。なお、センサ電極６は、図示しない引き回し配線およびフレキシブル配線板を介して外部機器と電気的に接続されている。

センサ電極６は、導電性を有する複数の細線７，７，…をメッシュ状に配置した網目構造からなる。具体的に、この網目構造は、細線７，７，…が互いに交差しかつ等間隔に配置されるように構成されている。細線７の材質としては、例えば銅や銀などの導電金属が望ましいが、導電樹脂製などであってもよい。あるいは、細線７の材質として、上記導電金属や導電樹脂に限られず、例えば酸化インジウム錫や酸化錫等の光透過性を有する透明材（透明導電膜）であってもよい。細線７の幅は、例えば約２μｍが好適である。

次に、本発明の特徴として、センサ電極６は、所定の単位面積あたりに対する複数の細線７，７，…の占める占有率が互いに異なる第１導電部８，８および第２導電部９を有している。第１導電部８，８および第２導電部９の各々は、互いに電気的に接続されていて、第２導電部９での前記占有率が、第１導電部８，８での前記占有率よりも相対的に低く構成されている。図３に示すように、第２導電部９は、例えば平面視で円形リング状に形成されていて、第１導電部８，８同士の間に配置されている。なお、第２導電部９は、上記形状に限られず、種々の形状にすることが可能である。

第１導電部８，８は、基板４の上面において所定の単位面積（例えば１平方ミリメートル）あたりに対する複数の細線７，７，…の占める占有率が第２導電部９での前記占有率よりも相対的に高い領域からなる。すなわち、第１導電部８は、細線７，７，…の単位面積あたりの本数が第２導電部９を構成する細線７，７，…の単位面積あたりの本数よりも多くなるように構成されている。なお、図２および図３では、図示の便宜上、第１導電部８，８のみに対してドットによるハッチングを付している。

一方、第２導電部９は、前記占有率が第１導電部８での前記占有率よりも相対的に低い領域からなる。具体的に、第２導電部９は、細線７，７，…の単位面積あたりの本数が第１導電部８を構成する細線７，７，…の単位面積あたりの本数よりも少なくかつ細線７，７同士の間隔が第１導電部８を構成する細線７，７同士の間隔よりも広くなるように構成されている。そして、第２導電部９は、後述のＬＣＤディスプレイから照射された光を透過可能に構成されている。

次に、図１および図３に示すように、タッチセンサ２は、第１導電部８，８を覆うための遮蔽部１０を備えている。遮蔽部１０は、センサ電極６の上方に配置された加飾層からなり、カバー部材３の上面に積層配置されている。また、遮蔽部１０は、第２導電部９に対応する位置が上下方向に開口した開口部１１を有している。開口部１１の周縁は、タッチセンサ２の上面（操作面）側から見たときに各第１導電部８と第２導電部９との境界に位置している。すなわち、開口部１１は、第２導電部９と平面視で略同じ形状（すなわち円形リング状）になるように形成されている。

［実施形態の作用効果］
以上のように、タッチセンサ２において、センサ電極６は、各々が互いに電気的に接続された第１導電部８，８および第２導電部９を有している。第２導電部９は、細線７，７・・・の占有率が各第１導電部８での細線７，７・・・の占有率よりも低くなるように構成されている。このため、タッチセンサ２の下側から照射された光が第２導電部９を透過しやすくなり、特に第２導電部９が位置する領域を明るく表示させることが可能となる。その結果、タッチセンサ２では、センサ電極６としての光透過性が損なわれず、タッチセンサ２の背面より投影されるパターンの視認性を維持することができる。さらに、センサ電極６が第１導電部８，８を有していることで、センサ電極６における全体的なセンシングの感度を高めることが可能となる。したがって、本発明の実施形態では、タッチセンサ２での視認性を維持しつつ、センシングの感度を高めることができる。

また、センサ電極６は、複数の細線７，７，…をメッシュ状に配置した網目構造からなる。この網目構造により、細線７，７同士の導通経路が確保される結果、センサ電極６の通電状態を安定させることができる。

また、遮蔽部１０は、第２導電部９に対応する位置が上下方向に開口した開口部１１を有している。これにより、タッチセンサ２の下側から照射された光を第２導電部９が位置する領域に対して集中的に透過させて、第２導電部９が位置する領域のみを明るく表示させることができる。なお、遮蔽部１０の開口部１１内の領域は空間であってもよいし、上下方向に開口した開口部１１内の領域に光透過性を有する樹脂等を配置した構成であってもよい。上記樹脂としては、例えば透明性を有する、もしくは白色系の色目であると望ましい。

そして、遮蔽部１０は、カバー部材３に形成された加飾層として構成されている。このため、カバー部材３をセンサ電極６の上側に配置したときに、遮蔽部１０を、第１導電部８，８を覆う位置に合わせやすくすることができる。

また、開口部１１の周縁は、各第１導電部８と第２導電部９との境界に位置している。これにより、タッチセンサ２の下側から照射された光を、開口部１１を介して第２導電部９から効率よく透過させることができる。

また、入力装置１は、タッチセンサ２の下側からセンサ電極６に対して光を照射するための光源体５を備えている。これにより、タッチセンサ２に設けられたセンサ電極６の第２導電部９に対して適切に光を照射することができる。

［実施形態の変形例］
図４および図５に示すように、上記実施形態に係るタッチセンサ２の変形例として、第２導電部９を例えば所定のマーク、文字、イラストに模した形状にしてもよい。具体的には、図４に示した変形例１として、第２導電部９，９の形状を、電源表示のマークに模した形状としてもよい。あるいは、図５に示した変形例２として、各第２導電部９の形状を、「△」、「＋」、「−」、「ＯＫ」のような文字を表した形状としてもよい。このように、第２導電部９を所定のマーク、文字、イラストに模した形状とすることにより、第２導電部９から透過された光を、所定の機能表示としてタッチセンサ２の使用者に視認させることができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態として、センサ電極６の第２導電部９が上記網目構造からなる形態を示したが、この形態に限られない。例えば、図６に示すように、第２導電部９のみを、上記網目構造と異なる構造（細線７，７，…が所定の方向に向かって平行に延びる構造）としてもよい。これにより、第２導電部９での細線７，７，…の占有率が上記実施形態で示した第２導電部９の場合よりもさらに低くなり、第２導電部９の光透過性を高めることができる。なお、第２導電部９は細線７を配置しない構成としてもよい。

また、上記実施形態では、第１導電部８と第２導電部９として同じ細線７，７，…を用いた構成事例を説明したが特に限定はされない。例えば第１導電部８を形成する細線７，７，…に対して第２導電部９を形成する細線７，７，…の幅を変えて互いの間での細線の占有率の異なる構成にすることができる。また、第１導電部８と第２導電部９での網目構造を形成する区画の大きさや区画形状等を異ならせて構成することもできる。

そして、図７に示すように、タッチセンサ２の変形例として、第１導電部８と第２導電部９との境界位置に、さらに境界線部１２，１２（図７の太線部を参照）が設けられた形態としてもよい。すなわち、境界線部１２，１２は、隣接する第１導電部８と第２導電部９との境界位置で、第１導電部８の外周を縁取り、かつ第２導電部９の外周も縁取るように導電性を有する細線を配置する。この構成であれば、同じ境界線部１２に接続させて第１導電部８と第２導電部９とを配置すればよいので、第１導電部８および第２導電部９におけるそれぞれの網目構造を形成する区画の大きさや区画形状が異なる場合等を含めて、第１導電部８および第２導電部９を互いに接続状態に配置しやすい。なお、各境界線部１２の線幅は、細線７と同じ線幅で設けてもよいし、細線７と異なっていてもよい。

また、上記実施形態として、開口部１１の周縁が第１導電部８と第２導電部９との境界に位置している形態を示したが、この形態に限られない。例えば、開口部１１の周縁が第１導電部８と第２導電部９との境界よりも第２導電部９側に位置していてもよい。このようにすれば、第１導電部８と第２導電部９との境界が遮蔽部１０により隠された状態となり、上記境界をタッチセンサ２の操作面側から見えにくくすることができる。あるいは、開口部１１の周縁が第１導電部８と第２導電部９との境界よりも第１導電部８側に位置していてもよい。このようにすれば、開口部１１の位置を第２導電部９の位置に合わせやすくすることができる。

また、上記実施形態として、遮蔽部１０をカバー部材３の上面に設けた形態を示したが、この形態に限られない。例えば、遮蔽部１０をカバー部材３の下面と基板４の上面との間に設けてもよい。

また、上記実施形態として、カバー部材３を設けた形態を示したが、この形態に限られない。例えば、基板４が比較的硬い材質で構成されている場合には、特にカバー部材３を設けなくてもよい。この場合、遮蔽部１０をセンサ電極６の上側などに設けるようにすればよい。

また、上記実施形態に係る入力装置１として、自己容量方式の静電容量型であるタッチセンサ２および光源体５を備えた形態を示したが、この形態に限られず、他の構成体をさらに備えた形態にしてもよい。例えば、入力装置１は、タッチセンサ２および光源体５とともに、相互容量方式の静電容量型タッチセンサ（図示せず）を備えていてもよい。この場合、基板４を共用した構成にすることも可能である。

以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明は、自己容量方式の静電容量型タッチセンサおよびそれを用いた入力装置として産業上の利用が可能である。

１：入力装置
２：タッチセンサ
３：カバー部材
４：基板
５：光源体
６：センサ電極
７：細線
８：第１導電部
９：第２導電部
１０：遮蔽部
１１：開口部

Claims (8)

1. 自己容量方式のタッチセンサであって、
   導電性を有する複数の細線からなるセンサ電極を備え、
   前記センサ電極は、所定の単位面積に対する前記複数の細線の占める占有率が互いに異なる第１導電部および第２導電部を有し、
   前記第２導電部での前記占有率が、前記第１導電部での前記占有率よりも相対的に低い、タッチセンサ。
2. 請求項１に記載のタッチセンサにおいて、
   前記センサ電極は、前記複数の細線をメッシュ状に配置した網目構造からなる、タッチセンサ。
3. 請求項１または２に記載のタッチセンサにおいて、
   前記第１導電部を覆う遮蔽部をさらに備え、
   前記遮蔽部は、前記第２導電部に対応する位置が上下方向に開口した開口部を有している、タッチセンサ。
4. 請求項３に記載のタッチセンサにおいて、
   前記センサ電極の上側に配設されたカバー部材をさらに備え、
   前記遮蔽部は、前記カバー部材に形成された加飾層として構成されている、タッチセンサ。
5. 請求項３に記載のタッチセンサにおいて、
   前記開口部の周縁は、前記第１導電部と前記第２導電部との境界に位置している、タッチセンサ。
6. 請求項３に記載のタッチセンサにおいて、
   前記開口部の周縁は、前記第１導電部と前記第２導電部との境界よりも前記第２導電部側に位置している、タッチセンサ。
7. 請求項３に記載のタッチセンサにおいて、
   前記開口部の周縁は、前記第１導電部と前記第２導電部との境界よりも前記第１導電部側に位置している、タッチセンサ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のタッチセンサを備える入力装置であって、
   前記タッチセンサの下側から前記センサ電極に対して光を照射するための光源体を備える、入力装置。

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