JP5349287B2 - 入力装置、およびこれを備えた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、表示パネル上に配置され、使用者が指あるいはペン等を近接、接触、または押圧することで情報を入力することができる入力装置、およびこれを備えた表示装置に関する。

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１参照）。

このような入力装置は、入力領域、および入力領域の外側に位置する外側領域を有している。また、入力装置は、基体と、入力領域における基体上に設けられており、かつ入力位置を検出するための検出電極と、外側領域における基体上に設けられており、かつ検出電極と電気的に接続される配線導体と、配線導体に電圧を印加するためのフレキシブル基板と、を備えている。このフレキシブル基板は、基体の外周よりも外側を迂回して例えば表示装置の回路基板に接続される。

特開２００８−９７２８３号公報

しかしながら、上記従来の入力装置では、フレキシブル基板が、基体の外周よりも外側を迂回して例えば表示装置の回路基板に接続されるので、基体を平面視した場合に、フレキシブル基板の屈曲した部分が基体の外周よりも外側に飛び出すことになる。このため、上記従来の入力装置では、横方向へ広がることになり、入力装置が大型化するという問題があった。

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、小型化を実現できる入力装置、およびこれを備えた表示装置に関する。

上記目的を達成するために本発明における入力装置は、入力領域、および入力領域の外側に位置する外側領域を有する入力装置であって、基体と、入力領域における前記基体上に設けられる検出電極と、外側領域における前記基体上に設けられており、かつ前記検出電極と電気的に接続される配線導体と、を備え、外側領域における前記基体には、貫通孔が形成されており、前記貫通孔を介して前記配線導体と電気的に接続されているフレキシブル基板をさらに備え、前記フレキシブル基板は、導電性接着部材を介して前記配線導体と電気的に接続されており、前記フレキシブル基板と前記貫通孔の内周面とは、前記導電性接着材を介して接続されている。

上記目的を達成するために本発明における表示装置は、本発明に係る入力装置と、前記入力装置と対向配置される表示パネルと、を備える。

本発明の入力装置、およびこれを備えた表示装置は、小型化を実現できるという効果を奏する。

図１は、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２は、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３は、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４は、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５は、本発明の一実施形態に係る表示装置の一例を示す断面図である。 図６は、変更例１に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。 図７は、変更例２に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。 図８は、変更例３に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。 図９は、変更例４に係る入力装置の概略構成を示す断面図である。

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。

図１に示すように、本実施形態に係る入力装置Ｘは、静電容量方式のタッチパネルであって、使用者が指Ｆを近接、接触または押圧することで情報を入力するための入力領域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。なお、入力装置Ｘは、抵抗膜方式のタッチパネル、あるいは超音波方式のタッチパネルであってもよい。

図１〜図４に示すように、入力装置Ｘは、透光性を有する基体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の反対側に設けられた第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（矢印ＥＦ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、本実施形態における基体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。

また、基体２は、外側領域Ｅ_Ｏにおいて貫通孔Ｈが形成されている。この貫通孔Ｈについては後述する。なお、この貫通孔Ｈは、例えば、先端がダイヤで構成されたドリルを用いることにより形成される。

また、入力領域Ｅ_Ｉにおける基体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、絶縁膜５とが設けられている。

第１検出電極３ａは、入力装置Ｘに接近した使用者の指Ｆの、第２方向（矢印ＣＤ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Ｆ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に第１方向（矢印ＡＢ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に設けられている。

第２検出電極４ａは、入力装置Ｘに接近した使用者の指Ｆの、第１方向（矢印ＡＢ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Ｆ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に第２方向（矢印ＣＤ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、絶縁膜５の上面に設けられている。ここで、絶縁膜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に設けられている。絶縁膜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、外側領域Ｅ_Ｏにおける基体２の第１主面２ａ上には、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配線導体６が設けられている。

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、その他端部が接続部材７を介してフレキシブル基板８と電気的に接続されている。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（ＣＶＤ）法が挙げられる。

接続部材７は、導電性を有しており、配線導体６とフレキシブル基板８とを接続する役割を担う部材である。接続部材７は、例えば、導電性接着材（ＡＣＦ）からなる。

フレキシブル基板８は、ポリイミド等の樹脂フィルムで形成されたベースフィルムに複数の配線が形成された可撓性を有する基板である。すなわち、フレキシブル基板８は、折り曲げたり、折り畳んだりすることが可能である。フレキシブル基板８は、貫通孔Ｈを介して配線導体６と電気的に接続されており、配線導体６に電圧を印加する役割を担う部材である。本実施形態では、フレキシブル基板８の一端部は、接続部材７を介して配線導体６と接続され、フレキシブル基板８の他端部は、後述する表示装置Ｙの回路基板５３に接続される。言い換えるならば、フレキシブル基板８は、一部が外側領域Ｅ_Ｏにおける基体２の第１主面２ａ上に設けられており、一部が屈曲され、基体２の第１主面２ａ側から貫通孔Ｈを介して基体２の第２主面２ｂ側に引き出されている。なお、図４では、フレキシブル基板８の屈曲部分をＧで表している。

このように、入力装置Ｘでは、フレキシブル基板８は、屈曲部分Ｇにおいて屈曲されることにより貫通孔Ｈを介して配線導体６と電気的に接続されている。このため、入力装置Ｘは、上記従来の入力装置のように、基体２を平面視した場合に、フレキシブル基板８の屈曲部分Ｇが基体２の外周よりも外側に飛び出すことはない。そのため、入力装置Ｘは、上記従来の入力装置のように、横方向へ広がることがなく、入力装置Ｘを小型化できる。また、入力装置Ｘを表示装置Ｙに取り付けようとする場合に、フレキシブル基板８の屈曲部分Ｇが邪魔になることはない。この結果、入力装置Ｘを表示装置Ｙに容易に取り付けることもできる。

なお、フレキシブル基板８の表面に凸凹を形成してもよい。このようにすると、粘着材１０に対するフレキシブル基板８の表面積が増大するので、フレキシブル基板８と粘着材１０との間の接着強度が向上する。

また、基体２の第１主面２ａ上には、保護部材９が設けられている。

保護部材９は、第１検出電極３ａ、第２検出電極４ａ、および配線導体６を覆うようにして基体２の第１主面２ａ上に設けられており、かつ使用者の入力操作に対して第１検出電極３ａ、第２検出電極４ａ、および配線導体６を保護するための役割を担う部材である。すなわち、保護部材９は、使用者の指Ｆが直接触れる部材となる。保護部材９は、粘着材１０を介して基体２の第１主面２ａと接着される。保護部材９としては、例えば、ＰＥＴ（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。

このように、入力装置Ｘは、保護部材９を介して入力操作を行うので、基体２を介して入力操作を行う態様と比較して、使用者の指Ｆと検出電極３ａ，４ａとの間の距離が短くなる。すなわち、保護部材９および粘着材１０双方の厚みは、基体２の厚みよりも小さいからである。このため、入力装置Ｘは、基体２を介して入力操作を行う態様と比べて、検出感度が向上する。

次に、本実施形態に係る入力装置Ｘの検出原理について説明する。

入力装置Ｘは、まず、フレキシブル基板８および配線導体６を介して、第２検出電極４ａの１ライン目（図１において矢印Ａ側に位置する第２検出電極）に電圧を印加する。これにより、第２検出電極４ａの１ライン目と全ての第１検出電極３ａとの間に電荷が付与される。そして、図示しないドライバにおいて、全ての第１検出電極３ａにおける静電容量の変化をそれぞれ検出する。そして、これと同様に、第２検出電極４ａの２ライン目、３ライン目・・・と順次電圧を印加して、全ての第１検出電極３ａにおける静電容量の変化をそれぞれ検出する。

そして、入力領域Ｅ_Ｉにおける保護部材９のいずれかの箇所に導電体である指Ｆが近接、接触、または押圧すると、指Ｆが近接、接触、または押圧した個所に対応する第１検出電極３ａと第２検出電極４ａとで、静電容量が変化する。ここで、入力装置Ｘでは、上述のように、静電容量の変化をドライバで常に検出している。このため、このドライバは、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Ｘは、入力位置を検出することができる。

ここで、入力装置Ｘは、表示装置に搭載することが可能である。図５に示すように、表示装置Ｙは、入力装置Ｘと、入力装置Ｘと対向配置される液晶表示装置Ｚとを備えている。なお、入力装置Ｘと液晶表示装置Ｚとは、両面テープＴ等の接着部材を介して接着される。

液晶表示装置Ｚは、液晶表示パネル５０、バックライト５１、筐体５２、および回路基板５３を備えている。

バックライト５１は、光源５１ａおよび導光板５１ｂを含んでいる。光源５１ａは、導光板５１ｂ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５１ｂは、液晶表示パネル５０の下面全体にわたって、光源５１ａ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５２は、液晶表示パネル５０およびバックライト５１を収容する役割を担うものであり、上側筐体５２ａおよび下側筐体５２ｂを含んで構成される。筐体５２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）やアルミニウム等の金属が挙げられる。

回路基板５３は、入力装置Ｘおよび液晶表示装置Ｚを駆動させるための電子回路が形成された基板であり、下側筐体５２ｂに設けられている。すなわち、入力装置Ｘのフレキシブル基板８は、一部が屈曲されることにより、筐体５２を介して回路基板５３に接続される。このため、筐体５２にはフレキシブル基板８を通すための貫通孔が形成される。

このように、入力装置Ｘは、液晶表示パネル５０を透視しながら、入力領域Ｅ_Ｉに対して使用者の指Ｆが近接、接触、または押圧することによって、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（クリック感）を与えるような機能を入力装置Ｘに付与してもよい。この場合、入力装置Ｘにおける基体２に１または複数の圧電素子を備え、押圧操作による所定の荷重を検知した場合に、当該圧電素子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。

また、表示装置Ｙは、例えば、携帯電話、あるいはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯端末に備えられる。または、表示装置Ｙは、電子手帳、パーソナルコンピュータ、複写機、プログラマブル表示器、あるいはゲーム端末等の種々の電子機器に備えられる。

以上のように、入力装置Ｘによれば、小型化を実現することができる。

なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の一具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。

[変更例１]
図６は、変更例１に係る入力装置Ｘ１の概略構成を示す断面図である。なお、図６は、図４と同じ個所を表す断面図である。図６において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図６に示すように、入力装置Ｘ１では、基体２の第１主面２ａ近傍の貫通孔Ｈの内周面Ｈａにおける一部が内側に向かってテーパＳをなしている。すなわち、貫通孔Ｈの内径は、基体２の第２主面２ｂから基体２の第１主面２ａに向かうに従って、配線導体６側へ大きくなっている。このように、貫通孔ＨにテーパＳが形成されているので、テーパＳによってフレキシブル基板８に加わる応力を緩和することができる。この結果、入力装置Ｘ１は、入力装置Ｘと比べて、フレキシブル基板８の配線が断線等することによる電気的特性の低下を抑制することができる。

なお、テーパＳは、基体２の第２主面２ｂ近傍の貫通孔Ｈの内周面Ｈａに設けられていてもよい。

また、貫通孔Ｈの内周面Ｈａにおける一部の面がＲ状の面となっていてもよい。

[変更例２]
図７は、変更例２に係る入力装置Ｘ２の概略構成を示す断面図である。なお、図７は、図４と同じ個所を表す断面図である。図７において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図７に示すように、入力装置Ｘ２では、貫通孔Ｈに充填された樹脂部材１１をさらに備えている。樹脂部材１１は、貫通孔Ｈの内部に位置するフレキシブル基板８が動かないように、当該フレキシブル基板８を固定するための役割を担う部材である。なお、樹脂材料１１の代わりに、フレキシブル基板８を金具あるいは両面テープ等で固定してもよい。このように、貫通孔Ｈに樹脂部材１１が充填されているので、貫通孔Ｈの内部に位置するフレキシブル基板８の動きは抑制される。このため、入力装置Ｘ２は、入力装置Ｘと比べて、貫通孔Ｈの内部に位置するフレキシブル基板８が動くことによる当該フレキシブル基板８の配線の断線等の可能性を低減できる。この結果、入力装置Ｘ２は、入力装置Ｘと比べて、電気的特性の低下を抑制することができる。

なお、貫通孔Ｈに樹脂部材１１を充填することにより、さらに、次のような効果も奏する。すなわち、貫通孔Ｈを介して粘着材１０が露出しないので、接続部材７を介して配線導体６と電気的に接続されるフレキシブル基板８の配線、および検出電極３ａ，３ｂが腐食する可能性をも低減できる。

[変更例３]
図８は、変更例３に係る入力装置Ｘ３の概略構成を示す断面図である。なお、図８は、図４と同じ個所を表す断面図である。図８において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図８に示すように、入力装置Ｘ３では、フレキシブル基板８は、導電性接着部材である接続部材７を介して配線導体６と電気的に接続されており、フレキシブル基板８と貫通孔Ｈの内周面Ｈａとは、接続部材７を介して接続されている。すなわち、入力装置Ｘ３では、フレキシブル基板８を図示しない熱圧着ヘッドによって加熱・加圧することにより、フレキシブル基板８と配線導体６とを接続部材７によって電気的に接続させる。このとき、接続部材７の一部は、貫通孔Ｈに向かって流れ込むことになる。貫通孔Ｈに流れ込んだ接続部材７によって、フレキシブル基板８と貫通孔Ｈの内周面Ｈａとは接続される。

このように、フレキシブル基板８と貫通孔Ｈの内周面Ｈａとは、接続部材７を介して接続されているので、貫通孔Ｈの内部に位置するフレキシブル基板８の動きは抑制される。このため、入力装置Ｘ３は、入力装置Ｘと比べて、貫通孔Ｈの内部に位置するフレキシブル基板８が動くことによる当該フレキシブル基板８の配線の断線等の可能性を低減できる。この結果、入力装置Ｘ３は、入力装置Ｘと比べて、電気的特性の低下を抑制することができる。

[変更例４]
図９は、変更例４に係る入力装置Ｘ４の概略構成を示す断面図である。なお、図９は、図４と同じ個所を表す断面図である。図９において、図４と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

図９に示すように、入力装置Ｘ４では、フレキシブル基板８の一部に、基体２の第１主面２ａに向かって傾斜する傾斜面８ａが形成されている。フレキシブル基板８の一部に傾斜面８ａが形成されているので、例えば、使用者が入力領域Ｅ_Ｉにおける保護部材９を押圧し、基体２の方向に向かって入力領域Ｅ_Ｉにおける保護部材９および粘着材１０に押圧力が加わった場合であっても、フレキシブル基板８の傾斜面８ａにおいて当該押圧力を緩和できる。このため、入力装置Ｘ４は、使用者による押圧力により接続部材７にクラック等が生じる可能性を低減でき、フレキシブル基板８と配線導体６との電気的接続性の向上を実現することができる。

[変更例５]
また、上記では、入力装置Ｘが接着される表示パネルが液晶表示パネルである例について説明したが、これに限定されない。すなわち、入力装置Ｘが装着される表示パネルは、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、蛍光表示管、電界放出ディスプレイ、表面電界ディスプレイ、電子ペーパ等であってもよい。

また、上記では、入力装置Ｘを備えた表示装置Ｙの例について説明したが、当該入力装置Ｘに代えて、入力装置Ｘ１、入力装置Ｘ２、あるいは入力装置Ｘ３を採用してもよい。

さらに、入力装置Ｘ１で説明した構成と、入力装置Ｘ２で説明した構成とを組み合わせてもよいし、入力装置Ｘ１で説明した構成と、入力装置Ｘ３で説明した構成とを組み合わせてもよい。また、入力装置Ｘ１〜Ｘ３で説明した構成と、入力装置Ｘ４で説明した構成とを組み合わせてもよい。

Ｘ，Ｘ１〜Ｘ４ 入力装置
Ｙ 表示装置
２ 基体
２ａ 第１主面
２ｂ 第２主面
３ａ 第１検出電極（検出電極）
４ａ 第２検出電極（検出電極）
６ 配線導体
７ 接続部材（導電性接着部材）
８ フレキシブル基板
９ 保護部材
１１ 樹脂部材（固定部材）
５０ 液晶表示パネル（表示パネル）
Ｅ_Ｉ 入力領域
Ｅ_Ｏ 外側領域
Ｈ 貫通孔
Ｓ テーパ

Claims (7)

1. 入力領域、および入力領域の外側に位置する外側領域を有する入力装置であって、
   基体と、
   入力領域における前記基体上に設けられる検出電極と、
   外側領域における前記基体上に設けられており、かつ前記検出電極と電気的に接続される配線導体と、を備え、
   外側領域における前記基体には、貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔を介して前記配線導体と電気的に接続されているフレキシブル基板をさらに備え、
   前記フレキシブル基板は、導電性接着部材を介して前記配線導体と電気的に接続されており、
   前記フレキシブル基板と前記貫通孔の内周面とは、前記導電性接着材を介して接続されている、入力装置。
2. 前記基体は、第１主面、および前記第１主面の反対側に設けられた第２主面を有し、
   前記検出電極は、入力領域における前記基体の第１主面上に設けられており、
   前記配線導体は、外側領域における前記基体の第１主面上に設けられており、
   前記フレキシブル基板は、一部が屈曲されることにより前記基体の第１主面側から前記貫通孔を介して前記基体の第２主面側に引き出されており、
   前記検出電極および前記配線導体を覆うようにして前記基体の第１主面上に設けられる保護部材をさらに備える、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記貫通孔の内周面における一部が内側に向かってテーパをなしている、請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記貫通孔の内部に位置するフレキシブル基板を固定するための固定部材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の入力装置。
5. 前記固定部材は、前記貫通孔に充填された樹脂部材である、請求項４に記載の入力装置。
6. 請求項１〜５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。
7. 前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項６に記載の表示装置。

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