KR101375476B1

KR101375476B1 - 정전 용량식 입력 장치

Info

Publication number: KR101375476B1
Application number: KR1020127027375A
Authority: KR
Inventors: 고지 츠카모토; 아츠시 마츠다; 기요시 고바야시
Original assignee: 알프스 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2014-03-18
Also published as: KR20120139826A; JPWO2011142332A1; CN102893245A; CN102893245B; JP5390018B2; WO2011142332A1

Abstract

하부 전극 패턴과 상부 전극 패턴의 교차 위치에서의 중첩 면적을, 조작면에서부터 센서부까지의 거리에 기초하여 조정하여, 센서 감도의 균일성을 간단하고 또한 적절하게 향상시킨 정전 용량식 입력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 하부 전극 패턴과 상부 전극 패턴이 평면에서 볼 때에 교차하여 배치되고, 하부 전극 패턴과 상부 전극 패턴 사이에서의 교차 위치에 정전 용량이 발생하여 이루어지는 센서부와, 센서부와 높이 방향으로 대향하여 배치되고, 표면에 조작면을 구비하는 표면 부재를 가지고 구성된다. 조작면은, 조작체를 조작면 상에 접촉시켰을 때의 조작체와 상기 센서부 사이의 거리가 조작체의 조작면 상에서의 접촉 위치에 따라 상이하도록 곡면을 가지고 형성되어 있다. 그리고, 교차 위치 (16a ∼ 16p) 에서의 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 과 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 의 중첩 면적은, 조작면과 상기 센서부 사이의 거리가 클수록 작게 형성되어 있다.

Description

정전 용량식 입력 장치{CAPACITIVE INPUT DEVICE}

본 발명은, 입력 좌표 위치를 검출할 수 있는 정전 용량식 입력 장치에 관한 것으로, 특히, 조작면이 곡면상으로 형성되어 이루어지는 입력 장치에 관한 것이다.

도 9 는 종래에 있어서의 정전 용량식 입력 장치를 모식적으로 나타낸 부분 종단면도, 도 10 은, 종래에 있어서의 입력 장치의 센서부에 형성되는 하부 전극 패턴과 상부 전극 패턴의 부분 평면도이다.

도 9 에 나타내는 바와 같이 정전 용량식 입력 장치 (1) 는, 표면에 하부 전극 패턴이 형성된 하부 기판 (2) 과, 표면에 상부 전극 패턴이 형성된 상부 기판 (3) 과, 표면에 조작면 (4a) 을 구비하는 표면 부재 (4) 를 구비한다. 센서부 (5) 는, 하부 기판 (2) 과 상부 기판 (3) 을 가지고 구성된다.

도 9 에 나타내는 바와 같이 표면 부재 (4) 는 센서부 (5) 의 상면측에 형성되고, 표면 부재 (4) 와 센서부 (5) 사이가 점착층 (40) 을 개재하여 접합되어 있다.

도 9 에 나타내는 형태에서는, 예를 들어, 표면 부재 (4) 의 조작면 (4a) 이 볼록 곡면으로 형성되어 있다. 한편, 센서부 (5) 를 구성하는 하부 기판 (2) 과 상부 기판 (3) 은 서로 평면상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 손가락 (F) 을 조작면 (4a) 상에 접촉시켰을 때의 손가락 (F) 과 센서부 (5) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리 (L1) 는, 상기 손가락 (F) 의 조작면 (4a) 상에서의 접촉 위치에 따라 상이하다. 도 9 에 나타내는 손가락 (F) 은, 거리 (L1) 가 가장 커지는 위치의 조작면 (4a) 상에 접촉하고 있다.

도 10 에 나타내는 바와 같이 복수 개의 하부 전극 패턴 (6) 과 복수 개의 상부 전극 패턴 (7) 은 서로 교차하여 배치되어 있다. 각 하부 전극 패턴 (6) 의 패턴 폭 (T1) 은 모두 동일한 크기이고, 마찬가지로 각 상부 전극 패턴 (7) 의 패턴 폭 (T2) 은 모두 동일한 크기로 형성된다.

각 하부 전극 패턴 (6) 과 각 상부 전극 패턴 (7) 의 교차 위치 (8) 에서는, 정전 용량 (C1) 이 발생하고 있다. 도 9 에 나타내는 바와 같이 하부 기판 (2) 과 상부 기판 (3) 사이의 높이 방향 (Z) 의 거리는 일정하고 게다가 각 교차 위치 (8) 에서의 중첩 면적이 일정하기 때문에, 각 교차 위치 (8) 에서 발생하는 정전 용량 (C1) 은 동일한 크기로 되어 있다.

도 10 에 나타내는 하부 전극 패턴 (6) 은 구동용 전극이고, 상부 전극 패턴 (7) 은 검출용 전극이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 도전체인 손가락 (F) (조작체) 이, 조작면 (4a) 에 닿으면, 손가락 (F) 근방에서는, 상하 전극 패턴 (6, 7) 사이의 교차 위치에서 발생한 정전 용량에, 손가락 (F) 과 센서부 (5) 사이에 발생하는 정전 용량이 가미되기 때문에, 손가락 (F) 을 댔을 때와 대지 않았을 때에 있어서 용량 변화가 생긴다. 따라서, 구동용 전극인 하부 전극 패턴 (6) 에 펄스상의 전압을 부여한 상태에서, 순차적으로, 각 상부 전극 패턴 (7) 의 시정수의 변화를 검지하고, 이 시정수 변화의 연속 검지를, 각 하부 전극 패턴 (6) 에 전압을 순서대로 부여하면서 실시함으로써, 조작면 (4a) 에 있어서의 손가락 (F) 이 닿은 위치를 산출할 수 있다.

그러나, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 손가락 (F) 을 곡면의 조작면 (4a) 상에 접촉시켰을 때, 손가락 (F) 과 센서부 (5) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리 (L1) 는 손가락 (F) 의 접촉 위치에 따라 상이하고, 손가락 (F) 과 센서부 (5) 사이에서 발생하는 정전 용량 (C11) 의 크기가 손가락 (F) 의 접촉 위치에 따라 상이하지만, 각 전극 패턴 (6, 7) 사이의 각 교차 위치 (8) 에서의 정전 용량 (C1) 은 어느 장소에서나 일정하기 때문에, 손가락 (F) 을 조작면 (4a) 상에 접촉시켰을 때의 용량 변화가 손가락 (F) 의 접촉 위치에 따라 불균일하여, 균일한 센서 감도를 얻을 수 없는 문제가 있었다.

상기한 센서 감도의 편차를 억제하기 위하여, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 표면 부재 (4) 의 조작면 (4a) 의 곡면 형상을 본떠 센서부 (5) 도 곡면상으로 형성하는 구성을 생각할 수 있다. 이로써 도 9 에 나타내는 종래의 구조에 비해 조작면 (4a) 전체에서의 센서 감도를 균일화하기 쉬울 것으로 생각되었다.

그러나, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 곡면상의 센서부 (5) 를 적절하고 또한 안정적으로 형성하는 것은 매우 어렵다. 표면 부재 (4) 의 조작면 (4a) 이 평면 내에서 직교하는 2 방향 중 어느 쪽에 대해서도 곡면으로 형성되는 3D 형상의 경우나 곡률에 의해서는, 도 9 와 같이 평면 형태로 형성된 센서부 (5) 를 매끈하게 (주름 없이) 곡면 형상으로 절곡시킬 수 없다. 혹은 처음부터 곡면상으로 성형된 기재를 사용해도, 그 기재의 표면에 전극 패턴을 소정 폭으로 패턴 형성하는 것이 곤란하다.

따라서, 도 11 에 나타내는 바와 같이 표면 부재 (4) 와 함께 센서부 (5) 도 곡면상으로 하는 형태에서는, 간단하고 또한 안정적으로, 균일한 센서 감도를 갖는 입력 장치를 제조할 수 없었다.

일본 공개특허공보 2003-91360호 일본 공개특허공보 2008-47026호 일본 공개특허공보 2004-252676호 일본 공개특허공보 2010-20443호 일본 공개특허공보 2008-97283호

특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 입력 장치의 구조는, 도 11 에 나타내는 종래 구조이다. 또한, 특허문헌 2, 3 에 기재된 입력 장치는 정전 용량식이 아니라 저항식 입력 장치를 구성한다 (특허문헌 2 의 [0002] 란, 특허문헌 3 의 [0003] 란).

특허문헌 4, 5 에 기재된 입력 장치에서는, 표면 부재의 조작면이 곡면인 형태에 있어서 센서 감도의 균일성을 향상시키기 위한 구조는 전혀 기재되어 있지 않다.

그래서, 본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로서, 특히, 하부 전극 패턴과 상부 전극 패턴의 교차 위치에서의 중첩 면적을, 조작면에서부터 센서부까지의 거리에 기초하여 조정함으로써, 조작면 전체에 있어서의 센서 감도의 균일성을 간단하고 또한 적절하게 향상시킨 정전 용량식 입력 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 있어서의 정전 용량식 입력 장치는,

높이 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 개의 하부 전극 패턴과 복수 개의 상부 전극 패턴이 평면에서 볼 때에 교차하여 배치되고, 상기 하부 전극 패턴과 상기 상부 전극 패턴 사이에서의 교차 위치에 정전 용량이 발생하여 이루어지는 센서부와, 상기 센서부와 높이 방향으로 대향하여 배치되고, 표면에 조작면을 구비하는 표면 부재를 가지고 구성되고,

상기 조작면은, 조작체를 조작면 상에 접촉시켰을 때의 상기 조작체와 상기 센서부 사이의 높이 방향으로의 거리가 상기 조작체의 상기 조작면 상에서의 접촉 위치에 따라 상이하도록 곡면을 가지고 형성되어 있고,

상기 교차 위치에서의 상기 하부 전극 패턴과 상기 상부 전극 패턴의 중첩 면적은, 상기 조작면과 상기 센서부 사이의 거리가 클수록 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 이로써, 각 하부 전극 패턴과 각 상부 전극 패턴의 교차 위치에서의 정전 용량을, 조작면과 센서부 사이의 거리가 커질수록 작게 할 수 있어, 손가락 등의 조작체를 조작면 상의 상이한 위치에 접촉시켰을 때의 용량 변화의 편차를 종래에 비해 억제할 수 있어, 조작면 전체에 있어서의 센서 감도의 균일성을 간단하고 또한 적절하게 향상시키는 것이 가능해진다. 본 발명에서는, 각 전극 패턴 사이의 교차 위치에서의 중첩 면적을 상기와 같이 조정함으로써 센서부를 평면 형상 (평판상) 으로 형성할 수 있기 때문에, 도 11 에 나타내는 바와 같이 센서부를 곡면상으로 형성하는 경우 등에 비해 센서부를 간단하고 또한 적절하게 형성할 수 있고, 따라서, 조작면 전체에 있어서의 센서 감도의 균일성이 우수한 입력 장치를 간단하고 또한 안정적으로 제조하는 것이 가능하다.

본 발명에서는, 각 교차 위치에서의 상기 중첩 면적의 비율은, 각 교차 위치에 있어서의 상기 조작면과 상기 센서부 사이의 거리의 비율에 반비례하는 것이 바람직하다. 이로써, 보다 효과적으로 균일한 센서 감도를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에서는, 각 하부 전극 패턴은, 제 1 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장되어 형성되어 있고,

각 상부 전극 패턴은, 상기 제 2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, 상기 제 1 방향으로 연장되어 형성되어 있고,

상기 조작면은 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향 중 적어도 어느 일방을 향하여 볼록 곡면 혹은 오목 곡면으로 형성되어 있으며,

상기 조작면의 곡면 방향과 동일한 방향으로 형성된 각 전극 패턴의 패턴 폭은, 상기 조작면과 상기 센서부 사이의 거리가 클수록 작아지도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 패턴 폭의 양측에 위치하는 각 전극 패턴의 측면부를 만곡 형상으로 형성할 수 있다. 이로써, 간단한 형상으로 각 전극 패턴을 형성할 수 있음과 함께, 각 교차 위치에서의 중첩 면적을, 조작면과 센서부 사이의 거리가 클수록 작아지도록 적절하고 또한 용이하게 조정하는 것이 가능하다.

또, 본 발명에서는, 상기 표면 부재는, 상기 센서부의 상면측에 배치되고, 상기 하부 전극 패턴이 구동 전극이고, 상기 상부 전극 패턴이 검출 전극인 구성에 바람직하게 적용할 수 있다.

본 발명의 입력 장치에 의하면, 종래에 비해, 조작면 전체에서의 센서 감도의 균일성을 향상시킬 수 있다.

도 1 은 본 실시형태의 입력 장치의 분해 사시도,
도 2 는 본 실시형태에 있어서의 표면 부재, 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴을 설명하기 위한 도면으로서, (a) 는 표면 부재의 평면도, 및 표면 부재를 A-A 선 및 B-B 선을 따라 절단했을 때의 단면도, (b) 는 하부 전극 패턴의 평면도, (c) 는 상부 전극 패턴의 평면도, (d) 는 (b) 의 하부 전극 패턴과 (c) 의 상부 전극 패턴을 중첩시킨 상태의 평면도,
도 3 은 도 2 와는 다른 실시형태에 있어서의 표면 부재, 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴을 설명하기 위한 도면 ((a) 는 평면도 및 단면도, (b) ∼ (d) 는 평면도),
도 4 는 도 2, 도 3 과는 다른 실시형태에 있어서의 표면 부재, 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴을 설명하기 위한 도면 ((a) 는 평면도 및 단면도, (b) ∼ (d) 는 평면도),
도 5 는 도 2 ∼ 도 4 와는 다른 실시형태에 있어서의 표면 부재, 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴을 설명하기 위한 도면 ((a) 는 평면도 및 단면도, (b) ∼ (d) 는 평면도),
도 6 은 도 2 ∼ 도 5 와는 상이한 전극 패턴을 나타내는 부분 확대 평면도,
도 7 은 도 1 에 나타내는 본 실시형태의 입력 장치를 X1-X2 방향을 따라 절단했을 때의 부분 종단면도,
도 8 은 도 7 과 상이한 표면 부재를 사용한 본 실시형태의 입력 장치의 부분 종단면도,
도 9 는 종래에 있어서의 정전 용량식 입력 장치를 모식적으로 나타낸 부분 종단면도,
도 10 은 종래에 있어서의 입력 장치의 센서부에 형성되는 하부 전극 패턴과 상부 전극 패턴의 부분 평면도,
도 11 은 도 9 와 상이한 형태의 종래에 있어서의 정전 용량식 입력 장치를 모식적으로 나타낸 부분 종단면도이다.

도 1 은, 본 실시형태의 정전 용량식 입력 장치 (터치 패널) (10) 의 분해 사시도, 도 2 는, 본 실시형태에 있어서의 표면 부재, 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴을 설명하기 위한 도면으로서, (a) 는 표면 부재의 평면도, 및 표면 부재를 A-A 선 및 B-B 선을 따라 절단했을 때의 단면도, (b) 는 하부 전극 패턴의 평면도, (c) 는 상부 전극 패턴의 평면도, (d) 는 (b) 의 하부 전극 패턴과 (c) 의 상부 전극 패턴을 중첩시킨 상태의 평면도이다. 도 3 ∼ 도 5 는 도 2 와는 다른 실시형태를 나타낸다. 도 6 은, 도 2 ∼ 도 5 와는 상이한 전극 패턴을 나타내는 부분 확대 평면도이다. 도 7 은 도 1 에 나타내는 본 실시형태의 입력 장치를 X1-X2 방향을 따라 절단했을 때의 부분 종단면도, 도 8 은 도 7 과 상이한 표면 부재를 사용한 본 실시형태의 입력 장치의 부분 종단면도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이 입력 장치 (10) 는, 아래부터 기재 표면에 복수 개의 하부 전극 패턴이 형성된 하부 기판 (22), 점착층 (30), 기재 표면에 복수 개의 상부 전극 패턴이 형성된 상부 기판 (21), 점착층 (31), 및, 표면에 조작면 (20a) 을 구비한 표면 부재 (20) 의 순서로 적층되어 있다.

각 하부 전극 패턴 및 각 상부 전극 패턴은 조작면 (20a) 과 높이 방향으로 대향하는 영역에 형성되고, 각 전극 패턴은 조작면 (20a) 과의 대향 영역으로부터 각 기판 (21, 22) 의 외주부 (12) 에서 배선부에 접속되어 있다.

그리고, 각 배선부의 선단 (先端) 에 하부 접속부 (17) 나 상부 접속부 (15) 가 형성되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 입력 장치 (10) 에는, 플렉시블 프린트 기판 (23) 이 형성된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어, 플렉시블 프린트 기판 (23) 의 선단 (접속부 (15, 17) 와의 접속측) 은, 중앙부 (23a) 와 양측 단부 (端部) (23b, 23b) 로 분리되어 있다. 플렉시블 프린트 기판 (23) 의 중앙부 (23a) 에는 복수의 제 1 접속부 (도시 생략) 가 형성되어 있어, 중앙부 (23a) 가 상부 접속부 (15) 상에 중첩되어, 각 제 1 접속부와 각 상부 접속부 (15) 가 전기적으로 접속되어 있다. 또, 플렉시블 프린트 기판 (23) 의 양측 단부 (23b) 에는 복수의 제 2 접속부 (도시 생략) 가 형성되어 있어, 양측 단부 (23b, 23b) 가 입력 장치 (10) 의 하부 접속부 (17) 상에 중첩되어, 각 제 2 접속부와 각 하부 접속부 (17) 가 전기적으로 접속되어 있다.

또, 플렉시블 프린트 기판 (23) 에서는, 각 제 1 접속부 및 각 제 2 접속부가, 플렉시블 프린트 기판 (23) 의 표면에 설치된 커넥터 (35) 와, 도시되지 않은 배선 패턴을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다.

도 1 및 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 표면 부재 (20) 의 표면은 손가락 (F) 이나 펜 등의 조작체에 의한 조작면 (20a) 이다. 이 실시형태에서는, 조작면 (20a) 의 외주부로서 표면 부재 (20) 의 하면에 가식(加飾)층 (24) 이 형성되어 있다. 조작면 (20a) 은 투광 영역이고, 가식층 (24) 이 형성된 조작면 (20a) 의 외주부는 비투광 영역이다.

도 7 은 도 1 에 나타내는 입력 장치 (10) 를 X1-X2 방향을 따라 높이 방향으로 절단했을 때의 부분 종단면도이다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 하부 기판 (22) 은, 평면상의 하부 기재 (32) 와 하부 기재 (32) 의 표면에 형성된 복수 개의 하부 전극 패턴 (14) 을 가지고 구성된다. 또, 상부 기판 (21) 은, 평면상의 상부 기재 (33) 와 상부 기재 (33) 의 표면에 형성된 복수 개의 상부 전극 패턴 (13) 을 가지고 구성된다. 복수 개의 하부 전극 패턴 (14) 과 복수 개의 상부 전극 패턴 (13) 은 평면에서 볼 때에 교차하고 있다.

하부 전극 패턴 (14) 은, 구동 전극 (드라이브 전극) 이고, 상부 전극 패턴 (13) 은 검출 전극이다.

도 7 에 나타내는 바와 같이 하부 기판 (22) 과 상부 기판 (21) 사이는 점착층 (30) 을 개재하여 접합되어 있다. 하부 기판 (22), 점착층 (30) 및 상부 기판 (21) 으로 센서부 (25) 가 구성된다. 또한, 센서부 (25) 의 구성은, 도 7 에 나타내는 구조에 한정되는 것은 아니다. 평면상인 기재의 상하면에 하부 전극 패턴 (14) 및 상부 전극 패턴 (13) 을 형성한 구성 등이어도 된다. 또, 도 7 과 달리 상부 전극 패턴 (13) 을 점착층 (30) 측을 향하게 하고 하부 기판 (22) 과 상부 기판 (21) 사이를 접합시켜도 된다.

각 전극 패턴 (13, 14) 은 모두 기재 표면에 ITO (Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전 재료로 스퍼터나 증착에 의해 성막된다. 또, 기재 (32, 33) 는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 등의 필름상의 투명 기재나 유리 기재 등으로 형성된다. 본 실시형태에서는 하부 기판 (22) 및 상부 기판 (21) 을 평면상으로 형성하여, 도 11 에서 나타낸 바와 같은 입체상으로 성형하지 않기 때문에, 기재 (32, 33) 에는 연질인 필름뿐만 아니라 평면상의 유리 등을 사용하는 것이 가능하다.

도 7 에 나타내는 바와 같이, 센서부 (25) 의 상면측에 점착층 (31) 을 개재하여 표면 부재 (20) 가 접합되어 있다. 점착층 (30, 31) 은 아크릴계 점착제, 양면 점착 테이프 등이다. 표면 부재 (20) 는 특별히 재질을 한정하는 것은 아니지만, 유리, 플라스틱 등으로 형성된다. 도 7 에 나타내는 표면 부재 (20) 는, 조작면 (20a) 이 볼록 곡면이 되도록 형성되어 있다. 또한, 도 1 에 나타내는 표면 부재 (20) 의 표면 형상에는, 곡면인 것을 사시도로 보기 쉽게 하기 위해 도 3(a) 의 형상을 도시하는 것으로 하였다.

도 2 는 제 1 실시형태에 있어서의 표면 부재 (20), 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴의 형상을 나타낸다.

도 2(a) 는 표면 부재 (20) 의 평면도와, 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 을 지나는 A-A 선 단면 및 B-B 선 단면을 나타낸다. 또한, A-A 선 단면 및 B-B 선 단면에는 표면 부재 (20) 뿐만 아니라 표면 부재 (20) 아래의 점착층 (31) 에 대해서도 일부 도시하였다.

도 2(a) 에 나타내는 바와 같이 표면 부재 (20) 의 조작면 (표면) (20a) 은, Y1-Y2 방향 (제 1 방향) 및 X1-X2 방향 (제 2 방향) 을 향하여 볼록 곡면으로 형성된다. 이 실시형태에서의 조작면 (20a) 은, 그 중심 (O) 이 가장 상방으로 돌출되어 있고, 중심 (O) 에서 멀어짐에 따라서 서서히 하방을 향하여 만곡되는 3D 형상으로 형성되어 있다.

도 2(b) 는 하부 전극 패턴 (14) 의 평면도이다. 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 은 복수 개 형성된다. 여기서, 도 2 ∼ 도 5 에 있어서는 각 하부 전극 패턴이나 상부 전극 패턴을 개별적으로 설명할 필요성에서, 각 하부 전극 패턴이나 각 상부 전극 패턴에 「부호 14a, 14b ‥‥, 부호 13a, 13b, …」 라고 붙였다.

도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 은, Y1-Y2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, X1-X2 방향을 향하여 연장되어 형성되어 있다. 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 은 모두 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭 (Y1-Y2 방향의 치수) 이 가장 좁아지고, 상기 중심으로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 커지는 형상으로 형성되어 있다. 도 2(b) 에는 평면에서 볼 때에, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 도 도시하였다. 그리고, 도 2(b) 에 나타내는 실시형태에서는, 하부 전극 패턴 (14a, 14b) 과 하부 전극 패턴 (14c, 14d) 이 중심 (O) 에 대해 점 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 하부 전극 패턴 (14a) 과 하부 전극 패턴 (14d) 은 동일한 형상으로 형성되고, 하부 전극 패턴 (14b) 과 하부 전극 패턴 (14c) 은 동일한 형상으로 형성된다.

각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 의 패턴 형상에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

하부 전극 패턴 (14a, 14d) 의 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T3 으로 형성되고, 하부 전극 패턴 (14b, 14c) 의 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T4 로 형성된다. 여기서, 패턴 폭 (T4) 은 패턴 폭 (T3) 보다 작게 형성되어 있다. 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 은, 패턴 폭 (T3, T4) 의 위치로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서, 서서히 패턴 폭이 넓어진다. 이 때, 하부 전극 패턴 (14b, 14c) 의 패턴 폭 (T6) 은, 하부 전극 패턴 (14a, 14d) 의 패턴 폭 (T5) 보다 항상 Y1-Y2 방향의 동일한 위치에서 작아지도록 형성되어 있다. 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 의 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부 (14m) 는 만곡되어 형성되어 있다.

도 2(c) 는 상부 전극 패턴 (13) 의 평면도이다. 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 은 복수 개 형성된다. 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 은, X1-X2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, Y1-Y2 방향을 향하여 연장되어 형성되어 있다. 각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 은 모두 Y1-Y2 방향의 중심에서의 패턴 폭 (X1-X2 방향에 대한 치수) 이 가장 좁아지고, 상기 중심으로부터 Y1-Y2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 커지는 형상으로 형성되어 있다. 도 2(c) 에는 평면에서 볼 때에 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 도 도시하였다. 그리고, 도 2(c) 에 나타내는 실시형태에서는, 상부 전극 패턴 (13a, 13b) 과 상부 전극 패턴 (13c, 13d) 이 중심 (O) 에 대해 점 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 상부 전극 패턴 (13a) 과 상부 전극 패턴 (13d) 은 동일한 형상으로 형성되고, 상부 전극 패턴 (13b) 과 상부 전극 패턴 (13c) 은 동일한 형상으로 형성된다.

각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 의 패턴 형상에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

상부 전극 패턴 (13a, 13d) 의 Y1-Y2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T7 로 형성되고, 상부 전극 패턴 (13b, 13c) 의 Y1-Y2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T8 로 형성된다. 여기서, 패턴 폭 (T8) 은 패턴 폭 (T7) 보다 작게 형성되어 있다. 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 은, 패턴 폭 (T7, T8) 의 위치로부터 Y1-Y2 방향으로 멀어짐에 따라서, 서서히 패턴 폭이 넓어진다. 이 때, 상부 전극 패턴 (13b, 13c) 의 패턴 폭 (T10) 은, 상부 전극 패턴 (13a, 13d) 의 패턴 폭 (T9) 보다 항상 X1-X2 방향의 동일한 위치에서 작아지도록 형성되어 있다. 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이 각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 의 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부 (13m) 는 만곡되어 형성되어 있다.

도 2(d) 는, 도 2(b) 에 나타내는 복수 개의 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 과 도 2(c) 에 나타내는 복수 개의 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 을 중첩시킨 평면도이다. 또한, 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 과 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 사이에는 도 7 에 나타내는 바와 같이, 점착층 (30) 이나 기재 (33) 등이 개재되어, 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 과 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 사이에는 높이 방향으로 소정의 간격이 두어져 있다.

도 2(d) 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 볼 때에, 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 과 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 은 복수의 위치에서 교차한다. 그리고, 각 교차 위치 (16a ∼ 16p) 에서의 중첩 면적은, 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 에 가까워질수록 작아지고 있다. 즉, 각 교차 위치 (16) 에서의 중첩 면적은, 도 7 에 나타내는 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리 (L2) 가 클수록 작게 형성되어 있다. 따라서, 중심 (O) 에 가장 가까운 교차 위치 (16f, 16g, 16j, 16k) 에서의 중첩 면적은 가장 작아지고, 중심 (O) 에서 가장 먼 교차 위치 (16a, 16d, 16m, 16p) 에서의 중첩 면적은 가장 크게 형성되어 있다. 또한, 도 7 에서는, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 의 상부 전극 패턴 (13) 사이의 간격으로 「거리 (L2)」 가 규정되어 있다.

상기와 같이 각 교차 위치 (16a ∼ 16p) 에서의 중첩 면적을 상기와 같이 조정할 수 있는 것은 도 2(b), 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 및 각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 의 패턴 폭을 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 에 가까울수록 작아지도록 형성했기 때문이다.

본 실시형태에 있어서의 입력 장치 (10) 는, 구동 전극인 각 하부 전극 패턴 (14) 에 펄스상의 전압이 차례대로 부여되고, 이 때 상부 전극 패턴 (13) 에 순간적으로 전류가 흐른다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 도전체인 손가락 (F) (조작체) 이, 조작면 (20a) 에 닿으면, 손가락 (F) 근방에서는, 상하 전극 패턴 (13, 14) 사이의 교차 위치에서 발생한 정전 용량에, 손가락 (F) 과 센서부 (25) 사이에 정전 용량이 가미되어, 손가락 (F) 을 댔을 때와 대지 않았을 때에 있어서 용량 변화가 생긴다. 따라서, 구동용 전극인 하부 전극 패턴 (14) 에 펄스상의 전압을 부여한 상태에서, 순차적으로, 검출용 전극인 각 상부 전극 패턴 (13) 의 시정수의 변화를 검지하고, 이 시정수 변화의 연속 검지를, 각 하부 전극 패턴 (14) 에 전압을 순서대로 부여하면서 실시함으로써, 조작면 (20a) 에 있어서의 손가락 (F) 이 닿은 위치를 산출할 수 있다.

도 7 에 나타내는 바와 같이 손가락 (F) 을 조작면 (20a) 상에 접촉시켰을 때, 손가락 (F) 의 접촉 위치를 바꾸면, 손가락 (F) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리 (L2) 는 변화하여, 손가락 (F) 과 센서부 (25) 사이에서 발생하는 정전 용량 (C2) (도 7 에서는 대표적으로 상부 전극 패턴과 손가락 (F) 사이에서 발생하는 정전 용량을 도시하고 있다) 이 손가락 (F) 의 접촉 위치에 따라 변화한다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d) 과 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d) 의 각 교차 위치 (16a ∼ 16p) 에서의 중첩 면적을, 조작면 (20a) 과 센서부 (5) 사이의 거리 (L2) 가 클수록 작아지도록 조정하고, 각 교차 위치 (16a ∼ 16p) 에서의 정전 용량을, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리 (L2) 가 커질수록 작아지도록 하였다. 예를 들어, 도 7 에 나타나는 각 전극 패턴 사이의 각 교차 위치에서 발생한 정전 용량 (C3 ∼ C10) 은, 정전 용량 (C3) ＜ 정전 용량 (C4, C8) ＜ 정전 용량 (C5, C9) ＜ 정전 용량 (C6, C10) ＜ 정전 용량 (C7) 이 되고 있다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 손가락 (F) 과 센서부 (25) 사이의 거리 (L2) 가 멀어지면 그만큼 손가락 (F) 과 센서부 (25) 에서 발생하는 정전 용량 (C2) 이 작아지지만, 그것에 아울러, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리 (L2) 가 커질수록 각 전극 패턴 (13, 14) 사이의 각 교차 위치 (16a ∼ 16p) 에서의 정전 용량도 작아지도록 조정했기 때문에, 손가락 (F) 을 조작면 (20a) 에 맞닿게 했을 때에, 손가락 (F) 근방에서 생기는 용량 변화 (변화율) 가 접촉 장소에 따라 불균일해지는 것을 종래에 비해 억제할 수 있어, 센서 감도의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.

그리고, 본 실시형태에서는, 평면상 (평판상) 의 센서부 (25) 를 사용할 수 있기 때문에, 종래에 비해 조작면 (20a) 이 곡면으로 형성된 입력 장치 (10) 를 적절하고 또한 용이하게 제조할 수 있음과 함께 조작면 (20a) 전체에서의 센서 감도의 균일성을 효과적으로 향상시키는 것이 가능하다.

도 3 은 제 2 실시형태에 있어서의 표면 부재 (20), 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴의 형상을 나타낸다.

도 3(a) 는 표면 부재 (20) 의 평면도와, 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 을 지나는 A-A 선 단면 및 B-B 선 단면을 나타낸다. 또한, A-A 선 단면 및 B-B 선 단면에는 표면 부재 (20) 뿐만 아니라 표면 부재 (20) 아래의 점착층 (31) 에 대해서도 일부 도시하였다.

도 3(a) 에 나타내는 바와 같이 표면 부재 (20) 의 조작면 (표면) (20a) 은 X1-X2 방향을 향하여 볼록 곡면으로 형성되고, Y1-Y2 방향을 향하여 직선상으로 형성된다. 이 실시형태에서는 조작면 (20a) 의 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위가 가장 상방으로 돌출되어 있고, 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 하방을 향하여 만곡되는 형상으로 형성되어 있다.

도 3(b) 는 하부 전극 패턴 (14) 의 평면도이다. 도 3(b) 에 나타내는 각 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 은 모두 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭이 가장 좁아지고, 상기 중심으로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 커지는 형상으로 형성되어 있다. 도 3(b) 에서는, 복수 개의 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 이, 모두 동일한 패턴 형상이다. 즉, 각 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 의 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 모두 T11 로 형성된다. 또, 각 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 의 패턴 폭 (T11) 의 위치로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 넓어지는 패턴 폭 (T12) 은, 각 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 의 Y1-Y2 방향의 동일한 위치에서 동일해지도록 형성되어 있다. 도 3(b) 에 나타내는 바와 같이 각 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 의 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부 (14m) 는 만곡되어 형성되어 있다.

도 3(c) 는 상부 전극 패턴 (13) 의 평면도이다. 도 3(c) 에 나타내는 바와 같이 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 은 복수 개 형성된다. 도 3(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 은, X1-X2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, Y1-Y2 방향을 향하여 연장되어 형성되어 있다. 각 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 중, 상부 전극 패턴 (13e, 13f) 과 상부 전극 패턴 (13g, 13h) 이 중심 (O) 에 대해 점 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 상부 전극 패턴 (13e) 과 상부 전극 패턴 (13h) 은 동일한 형상으로 형성되고, 상부 전극 패턴 (13f) 과 상부 전극 패턴 (13g) 은 동일한 형상으로 형성된다.

도 3(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 은 각각, 소정 폭의 띠상으로 형성되는데, 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 에 가까운 상부 전극 패턴일수록 패턴 폭이 좁게 형성된다. 즉, 상부 전극 패턴 (13f) 과 상부 전극 패턴 (13g) 의 패턴 폭 (T14) 은, 상부 전극 패턴 (13e) 과 상부 전극 패턴 (13h) 의 패턴 폭 (T13) 보다 작게 형성된다.

도 3(d) 는, 도 3(b) 에 나타내는 복수 개의 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 과 도 3(c) 에 나타내는 복수 개의 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 을 중첩시킨 평면도이다. 도 3(d) 에 나타내는 바와 같이, 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 과 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 은 복수의 위치에서 교차한다. 각 교차 위치 (18a ∼ 18p) 에서의 중첩 면적은, 도 7 에 나타내는 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리 (L2) 가 클수록 작게 형성되어 있다.

도 3 에서의 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 은, 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위가 가장 돌출되고, 상기 선 위로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 아래 방향으로 만곡되어 있다. 즉, 상기 선 위에서의 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리 (L2) (도 7 참조) 가 가장 크고, 상기 선 위로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 상기 거리 (L2) 가 서서히 작아진다. 따라서, 도 3(d) 에 있어서, 상기 선 위에서부터 동일한 위치에 있는 교차 위치 (18b, 18c, 18f, 18g, 18j, 18k, 18n, 18o) 에서의 각 중첩 면적은 동일한 면적이고, 한편, 교차 위치 (18a, 18d, 18e, 18h, 18i, 18l, 18m, 18p) 에서의 각 중첩 면적은, 교차 위치 (18b, 18c, 18f, 18g, 18j, 18k, 18n, 18o) 에서의 각 중첩 면적보다 크고 또한 동일한 면적으로 형성되어 있다. 도 3(d) 에 나타내는 각 교차 위치 (18a ∼ 18p) 에서의 중첩 면적을 얻기 위해, 도 3(b) 에 나타내는 각 하부 전극 패턴 (14e ∼ 14h) 및 도 3(c) 에 나타내는 각 상부 전극 패턴 (13e ∼ 13h) 의 형상이나 패턴 폭으로 조정하였다.

도 4 는 제 3 실시형태에 있어서의 표면 부재 (20), 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴의 형상을 나타낸다.

도 4(a) 는 표면 부재 (20) 의 평면도와, 표면 부재 (20) 의 중심 (O) 을 지나는 A-A 선 단면 및 B-B 선 단면을 나타낸다. 또한, A-A 선 단면 및 B-B 선 단면에는 표면 부재 (20) 뿐만 아니라 표면 부재 (20) 아래의 점착층 (31) 에 대해서도 일부 도시하였다.

도 4(a) 에 나타내는 바와 같이 표면 부재 (20) 의 조작면 (표면) (20a) 은, Y1-Y2 방향 (제 1 방향) 및 X1-X2 방향 (제 2 방향) 을 향하여 오목 곡면으로 형성된다. 이 실시형태에서는 조작면 (20a) 의 중심 (O) 이 가장 하방으로 패여 있고, 중심 (O) 에서 멀어짐에 따라서 서서히 상방을 향하여 만곡되는 3D 형상으로 형성되어 있다.

도 4(b) 는 하부 전극 패턴 (14) 의 평면도이다. 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 은 복수 개 형성된다. 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 각 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 은, Y1-Y2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께 각각, X1-X2 방향을 향하여 연장되어 형성되어 있다. 각 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 은 모두 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭이 가장 커지고, 상기 중심으로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 작아지는 형상으로 형성되어 있다. 도 4(b) 에는 평면에서 볼 때에, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 도 도시하였다. 그리고, 도 4(b) 에 나타내는 실시형태에서는, 하부 전극 패턴 (14i, 14j) 과 하부 전극 패턴 (14k, 14l) 이 중심 (O) 에 대해 점 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 하부 전극 패턴 (14i) 과 하부 전극 패턴 (14l) 은 동일한 형상으로 형성되고, 하부 전극 패턴 (14j) 과 하부 전극 패턴 (14k) 은 동일한 형상으로 형성된다.

각 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 의 패턴 형상에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

하부 전극 패턴 (14i, 14l) 의 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T15 로 형성되고, 하부 전극 패턴 (14j, 14k) 의 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T16 으로 형성된다. 여기서, 패턴 폭 (T15) 은 패턴 폭 (T16) 보다 작게 형성되어 있다. 각 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 은, 패턴 폭 (T15, T16) 의 위치로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서, 서서히 패턴 폭이 작아진다. 이 때, 하부 전극 패턴 (14i, 14l) 의 패턴 폭 (T17) 은, 하부 전극 패턴 (14j, 14k) 의 패턴 폭 (T18) 보다 항상 Y1-Y2 방향의 동일한 위치에서 작아지도록 형성되어 있다. 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이 각 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 의 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부 (14m) 는 만곡되어 형성되어 있다.

도 4(c) 는 상부 전극 패턴 (13) 의 평면도이다. 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 은 복수 개 형성된다. 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 은, X1-X2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, Y1-Y2 방향을 향하여 연장되어 형성되어 있다. 각 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 은 모두 Y1-Y2 방향의 중심에서의 패턴 폭이 가장 커지고, 상기 중심으로부터 Y1-Y2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 작아지는 형상으로 형성되어 있다. 도 4(c) 에는 평면에서 볼 때에, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 도 도시하였다. 그리고, 도 4(c) 에 나타내는 실시형태에서는, 상부 전극 패턴 (13i, 13j) 과 상부 전극 패턴 (13k, 13l) 이 중심 (O) 에 대해 점 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 상부 전극 패턴 (13i) 과 상부 전극 패턴 (13l) 은 동일한 형상으로 형성되고, 상부 전극 패턴 (13j) 과 상부 전극 패턴 (13k) 은 동일한 형상으로 형성된다.

각 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 의 패턴 형상에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

상부 전극 패턴 (13i, 13l) 의 Y1-Y2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T19 로 형성되고, 상부 전극 패턴 (13j, 13k) 의 Y1-Y2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 T20 으로 형성된다. 여기서, 패턴 폭 (T19) 은 패턴 폭 (T20) 보다 작게 형성되어 있다. 각 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 은, 패턴 폭 (T19, T20) 의 위치로부터 Y1-Y2 방향으로 멀어짐에 따라서, 서서히 패턴 폭이 작아진다. 이 때, 상부 전극 패턴 (13i, 13l) 의 패턴 폭 (T21) 은, 상부 전극 패턴 (13j, 13k) 의 패턴 폭 (T22) 보다 항상 X1-X2 방향의 동일한 위치에서 작아지도록 형성되어 있다. 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이 각 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 의 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부 (13m) 는 만곡되어 형성되어 있다.

도 4(d) 는, 도 4(b) 에 나타내는 복수 개의 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 과 도 4(c) 에 나타내는 복수 개의 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 을 중첩시킨 평면도이다.

도 4(d) 에 나타내는 바와 같이, 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 과 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 은 복수의 위치에서 교차한다. 그리고, 각 교차 위치 (19a ∼ 19p) 에서의 중첩 면적은, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 에서 멀어질수록, 즉, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리 (L2) (도 7 참조；또한, 도 4 에서는 조작면 (20a) 이 오목 곡면인 데에 대해 도 7 에서는 볼록 곡면이지만, 거리 (L2) 를 도면에서 나타내기 위해 도 7 을 사용하였다) 가 커질수록 작게 되어 있다.

상기와 같이 각 교차 위치 (19a ∼ 19p) 에서의 중첩 면적을 상기와 같이 조정할 수 있는 것은 도 4(b), 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이 각 하부 전극 패턴 (14i ∼ 14l) 및 각 상부 전극 패턴 (13i ∼ 13l) 의 패턴 폭을 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 에 가까울수록 커지도록 형성했기 때문이다.

도 5 는 제 4 실시형태에 있어서의 표면 부재 (20), 하부 전극 패턴 및 상부 전극 패턴의 형상을 나타낸다.

도 5(a) 는 표면 부재 (20) 의 평면도와, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 을 지나는 A-A 선 단면 및 B-B 선 단면을 나타낸다. 또한, A-A 선 단면 및 B-B 선 단면에는 표면 부재 (20) 뿐만 아니라 표면 부재 (20) 아래의 점착층 (31) 에 대해서도 일부 도시하였다.

도 5(a) 에 나타내는 바와 같이 표면 부재 (20) 의 조작면 (표면) (20a) 은 X1-X2 방향을 향하여 오목 곡면으로 형성되지만, Y1-Y2 방향으로는 직선상으로 형성된다. 이 실시형태에서는 조작면 (20a) 의 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위가 가장 하방으로 패여 있고, 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 상방을 향하여 만곡되는 형상으로 형성되어 있다.

도 5(b) 는 하부 전극 패턴 (14) 의 평면도이다. 도 5(b) 에 나타내는 각 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 은 모두 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭이 가장 넓어지고, 상기 중심으로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 작아지는 형상으로 형성되어 있다. 도 5(b) 에서는, 복수 개의 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 이, 모두 동일한 패턴 형상이다. 즉, 각 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 의 X1-X2 방향의 중심에서의 패턴 폭은 모두 T23 으로 형성된다. 또, 각 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 의 패턴 폭 (T23) 의 위치로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 작아지는 패턴 폭 (T24) 은, 각 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 의 Y1-Y2 방향의 동일한 위치에서 동일해지도록 형성되어 있다. 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이 각 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 의 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부 (14r) 는 만곡되어 형성되어 있다.

도 5(c) 는 상부 전극 패턴 (13) 의 평면도이다. 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 은 복수 개 형성된다. 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 은, X1-X2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, Y1-Y2 방향을 향하여 연장되어 형성되어 있다. 각 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 중, 상부 전극 패턴 (13n, 13o) 과 상부 전극 패턴 (13p, 13q) 이 중심 (O) 에 대해 점 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 상부 전극 패턴 (13n) 과 상부 전극 패턴 (13q) 은 동일한 형상으로 형성되고, 상부 전극 패턴 (13o) 과 상부 전극 패턴 (13p) 은 동일한 형상으로 형성된다.

도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 각 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 은 각각, 소정 폭의 띠상으로 형성되지만, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 의 중심 (O) 에서 먼 상부 전극 패턴일수록 패턴 폭이 작게 형성된다. 즉, 상부 전극 패턴 (13n) 과 상부 전극 패턴 (13q) 의 패턴 폭 (T25) 은, 상부 전극 패턴 (13o) 과 상부 전극 패턴 (13p) 의 패턴 폭 (T26) 보다 작게 형성된다.

도 5(d) 는, 도 5(b) 에 나타내는 복수 개의 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 과 도 5(c) 에 나타내는 복수 개의 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 을 중첩시킨 평면도이다. 도 5(d) 에 나타내는 바와 같이, 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 과 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 은 복수의 위치에서 교차한다. 각 교차 위치 (26a ∼ 26p) 에서의 중첩 면적은, 조작면 (20a) 과 센서부 (5) 사이의 높이 방향 (Z) 으로의 거리가 클수록 작게 형성되어 있다.

도 5 에서의 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 은, 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위가 가장 패여 있고, 상기 선 위로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 상방으로 만곡되어 있다. 즉, 상기 선 위에서의 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리가 가장 작고, 상기 선 위로부터 X1-X2 방향으로 멀어짐에 따라서 상기 거리가 서서히 커진다. 따라서, 상기 선 위로부터 동일한 위치에 있는 교차 위치 (26a, 26d, 26e, 26h, 26i, 26l, 26m, 26p) 에서의 각 중첩 면적은 동일한 면적으로 형성되고, 상기 교차 위치 (26a, 26d, 26e, 26h, 26i, 26l, 26m, 26p) 보다 상기 중심 (O) 을 지나는 Y1-Y2 방향의 선 위에 가까운 교차 위치 (26b, 26c, 26f, 26g, 26j, 26k, 26n, 26o) 에서의 각 중첩 면적은, 교차 위치 (26a, 26d, 26e, 26h, 26i, 26l, 26m, 26p) 에서의 각 중첩 면적보다 크고 또한 동일한 면적으로 형성되어 있다. 도 5(d) 에 나타내는 각 교차 위치 (26a ∼ 26p) 에서의 중첩 면적을 얻기 위해, 도 5(b) 에 나타내는 각 하부 전극 패턴 (14n ∼ 14q) 및 도 5(c) 에 나타내는 각 상부 전극 패턴 (13n ∼ 13q) 의 형상이나 패턴 폭으로 조정하였다.

상기의 도 2 ∼ 도 5 에 나타낸 바와 같이, 조작면 (20a) 이 볼록 곡면이나 오목 곡면으로 형성된 어느 실시형태에서도, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향으로의 거리가 커질수록, 각 전극 패턴 (13, 14) 사이의 교차 위치에서의 중첩 면적을 작게 함으로써, 조작면 (20a) 전체에 있어서의 센서 감도의 균일성을 종래에 비해 향상시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 각 교차 위치에서의 상기 중첩 면적의 비율이, 각 교차 위치에 있어서의 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리의 비율에 반비례하도록 각 중첩 면적을 조정하는 것이 바람직하다. 즉, 조작면 (20a) 상의 임의의 위치 a 에 있어서의 센서부 (25) 사이의 거리 A 에 대해, 조작면 (20a) 상의 다른 위치 b 에 있어서의 센서부 (25) 사이의 거리 B 가, 상기 거리 A 의 2 배이면, 상기 위치 b 에 있어서의 교차 위치의 중첩 면적 S_B 를, 상기 위치 a 에 있어서의 교차 위치에서의 중첩 면적 S_A 의 1/2 로 설정한다. 정전 용량의 크기는, 거리에 반비례하고, 면적에 비례한다. 따라서, 상기와 같이, 위치 b 상에 손가락 (F) 을 접촉시켰을 때에 센서부 (25) 사이에서 발생하는 정전 용량은, 위치 a 상에 손가락 (F) 을 접촉시켰을 때에 생기는 센서부 (25) 사이에서 발생하는 정전 용량의 약 1/2 이 되지만, 마찬가지로, 위치 b 에서 전극 패턴 (13, 14) 사이의 교차 위치에 발생하는 정전 용량을, 위치 a 에서 전극 패턴 (13, 14) 사이의 교차 위치에 발생하는 정전 용량의 1/2 로 설정할 수 있음으로써, 조작면 (20a) 전체에 있어서의 센서 감도의 균일성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 2, 도 4 에 나타내는 실시형태에서는, 표면 부재 (20) 의 조작면 (20a) 은 X1-X2 방향 및 Y1-Y2 방향의 쌍방에 있어서 볼록 곡면 혹은 오목 곡면으로 형성되어 있다. 이 때, 도 2, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d, 14i ∼ 14l) 및 각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d, 13i ∼ 13l) 의 양 측부 (14m, 13m) 를 만곡면상으로 형성하여 패턴 폭을, 조작면 (20a) 의 중심 (O) 에서 멀어질수록 서서히 변화시킴으로써, 간단하고 또한 적절하게, 각 전극 패턴 (14a ∼ 14d, 14i ∼ 14l, 13a ∼ 13d, 13i ∼ 13l) 의 패턴 폭을 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리가 클수록 작아지도록 형성할 수 있다. 따라서, 도 2(d), 도 4(d) 와 같이, 각 하부 전극 패턴 (14a ∼ 14d, 14i ∼ 14l) 및 각 상부 전극 패턴 (13a ∼ 13d, 13i ∼ 13l) 과의 교차 위치 (16a ∼ 16p, 19a ∼ 19p) 에서의 각 중첩 면적을, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 거리가 클수록 간단하고 또한 적절하게 작게 형성하는 것이 가능하다.

혹은 도 6 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 각 상부 전극 패턴 (13) 을 소정 폭의 띠상으로 형성하고, 한편, 각 하부 전극 패턴 (14) 을 상부 전극 패턴 (13) 과의 교차 위치 (14s) 를 제외하고 일정한 폭으로 형성할 수도 있다. 그리고, 각 하부 전극 패턴 (14) 에 있어서의 교차 위치 (14s) 의 크기를, 상부 전극 패턴 (13) 과의 중첩 면적이 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향으로의 거리가 커질수록 작아지도록 형성한다. 이로써, 조작면 (20a) 과 센서부 (25) 사이의 높이 방향으로의 거리가 커질수록, 각 상부 전극 패턴 (13) 과 각 하부 전극 패턴 (14) 사이의 교차 위치에서 발생하는 정전 용량을 작게 할 수 있어, 조작면 (20a) 전체에 있어서의 센서 감도의 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 도 7 에 나타내는 실시형태에서는, 표면 부재 (20) 는 조작면 (20a) 뿐만 아니라 조작면 (20a) 과 대향하는 이면 (20b) 도 조작면 (20a) 의 형상을 본떠 곡면상으로 형성되어 있지만, 도 8 에 나타내는 바와 같이 이면 (20b) 은 평탄면으로 형성되어도 된다.

C2 ∼ C10 : 정전 용량
F : 손가락
L2 : 거리
10 : 입력 장치
13, 13a ∼ 13q : 상부 전극 패턴
14, 14a ∼ 14q : 하부 전극 패턴
20 : 표면 부재
20a : 조작면
20b : 이면
21 : 상부 기판
22 : 하부 기판
25 : 센서부
16a ∼ 16p, 18a ∼ 18p, 19a ∼ 19p, 26a ∼ 26p : 교차 위치

Claims

높이 방향으로 간격을 두고 형성된 복수 개의 하부 전극 패턴과 복수 개의 상부 전극 패턴이 평면에서 볼 때에 교차하여 배치되고, 상기 하부 전극 패턴과 상기 상부 전극 패턴 사이에서의 교차 위치에 정전 용량이 발생하여 이루어지는 센서부와, 상기 센서부와 높이 방향으로 대향하여 배치되고, 표면에 조작면을 구비하는 표면 부재를 가지고 구성되고,
상기 조작면은, 조작체를 조작면 상에 접촉시켰을 때의 상기 조작체와 상기 센서부 사이의 높이 방향으로의 거리가 상기 조작체의 상기 조작면 상에서의 접촉 위치에 따라 상이하도록 곡면을 가지고 형성되어 있고,
상기 교차 위치에서의 상기 하부 전극 패턴과 상기 상부 전극 패턴의 중첩 면적은, 상기 조작면과 상기 센서부 사이의 거리가 클수록 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전 용량식 입력 장치.
제 1 항에 있어서,
각 교차 위치에서의 상기 중첩 면적의 비율은, 각 교차 위치에 있어서의 상기 조작면과 상기 센서부 사이의 거리의 비율에 반비례하는, 정전 용량식 입력 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각 하부 전극 패턴은, 제 1 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 연장되어 형성되어 있고,
각 상부 전극 패턴은, 상기 제 2 방향으로 간격을 두고 배치됨과 함께, 각각, 상기 제 1 방향으로 연장되어 형성되어 있고,
상기 조작면은 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향 중 적어도 어느 일방을 향하여 볼록 곡면 혹은 오목 곡면으로 형성되어 있으며,
상기 조작면의 곡면 방향과 동일한 방향으로 형성된 각 전극 패턴의 패턴 폭은, 상기 조작면과 상기 센서부 사이의 거리가 클수록 작아지도록 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 패턴 폭의 양측에 위치하는 각 전극 패턴의 측면부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 조작면은 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향을 향하여 볼록 곡면으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 각 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 중심으로부터 제 2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 커지는 형상으로 형성되고, 상기 각 상부 전극 패턴의 패턴 폭은 중심으로부터 제 1 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 커지는 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 제 1 방향의 동일한 위치에 있어서 중심을 향하여 작아지는 형상으로 형성되고, 상기 상부 전극 패턴의 패턴 폭은 제 2 방향의 동일한 위치에 있어서 중심을 향하여 작아지는 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되고, 상기 상부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되고, 상기 상부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 조작면은 상기 제 2 방향을 향하여 볼록 곡면으로 형성되고, 제 1 방향을 향하여 직선상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 각 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 중심으로부터 제 2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 커지는 형상으로 형성되고, 상기 각 상부 전극 패턴은 제 1 방향을 향하여 소정 폭의 띠상으로 형성되고, 또한 중심에 가까운 상부 전극층일수록 패턴 폭이 좁게 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 조작면은 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향을 향하여 오목 곡면으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 각 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 중심으로부터 제 2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 작아지는 형상으로 형성되고, 상기 각 상부 전극 패턴의 패턴 폭은 중심으로부터 제 1 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 작아지는 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 제 1 방향의 동일한 위치에 있어서 중심으로부터 멀어짐에 따라서 작아지는 형상으로 형성되고, 상기 상부 전극 패턴의 패턴 폭은 제 2 방향의 동일한 위치에 있어서 중심으로부터 멀어짐에 따라서 작아지는 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되고, 상기 상부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되고, 상기 상부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 조작면은 상기 제 2 방향을 향하여 오목 곡면으로 형성되고, 제 1 방향을 향하여 직선상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 각 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 중심으로부터 제 2 방향으로 멀어짐에 따라서 서서히 패턴 폭이 작아지는 형상으로 형성되고, 상기 각 상부 전극 패턴은 제 1 방향을 향하여 소정 폭의 띠상으로 형성되고, 또한 중심에 가까운 상부 전극층만큼 패턴 폭이 작게 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 하부 전극 패턴 폭의 양측에 위치하는 양 측부는 만곡되어 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 각 상부 전극 패턴은 소정 폭의 띠상으로 형성되고, 상기 각 상부 전극 패턴과 상기 각 하부 전극 패턴의 교차 위치를 제외한 상기 각 하부 전극 패턴의 패턴 폭은 일정한 폭으로 형성되고, 상기 각 하부 전극의 상기 교차 위치의 크기를, 상부 전극 패턴과의 중첩 면적이, 조작면과 센서부의 높이 방향으로의 거리가 커질수록 작아지도록 형성하는, 정전 용량식 입력 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 표면 부재는, 상기 센서부의 상면측에 배치되고, 상기 하부 전극 패턴이 구동 전극이고, 상기 상부 전극 패턴이 검출 전극인, 정전 용량식 입력 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 센서부는 평면 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 센서부는 평면 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 센서부는 평면 형상으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 표면 부재의 상기 조작면에 대향하는 이면은, 상기 조작면의 형상을 본떠 곡면상으로 형성되고, 상기 센서부의 상면측에 점착층을 개재하여 표면 부재가 접합되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 표면 부재의 상기 조작면에 대향하는 이면은, 상기 조작면의 형상을 본떠 곡면상으로 형성되고, 상기 센서부의 상면측에 점착층을 개재하여 표면 부재가 접합되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 표면 부재의 상기 조작면에 대향하는 이면은, 상기 조작면의 형상을 본떠 곡면상으로 형성되고, 상기 센서부의 상면측에 점착층을 개재하여 표면 부재가 접합되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 표면 부재의 상기 조작면에 대향하는 이면은 평탄면으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 표면 부재의 상기 조작면에 대향하는 이면은 평탄면으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 표면 부재의 상기 조작면에 대향하는 이면은 평탄면으로 형성되어 있는, 정전 용량식 입력 장치.