(57)【要約】【課題】  界面での反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止し、視認性を改善でき、又ドットスペーサーが無くても誤動作を起こさず、固形物の入力に対しても感圧機能を有したスペーサーレス入力デバイスを提供する【解決手段】  マルチタッチが可能な抵抗膜式の入力デバイスにおいて、上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面と下部透明電極基材の下部透明電極群を有するが面との間の隙間に、感圧導電層と中間層が充填されているように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された上部透明電極群を有する厚手の上部透明電極基材と、
一方の面に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された下部透明電極群を有し、前記上部透明電極基材と透明電極群を有する面どうしを対向させて周縁部にて接着された下部透明電極基材と、
前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面又は前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面のうちいずれか一方について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力で、前記感圧導電層内に分散含有する感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出する入力デバイスであって、
さらに一方の透明電極基材に形成された前記感圧導電層と他方の透明電極基材の前記透明電極群を内包する領域との間に透明な液状の中間層が介在していることを特徴とするスペーサーレス入力デバイス。
【請求項２】
一方の面に長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された上部透明電極群を有する厚手の上部透明電極基材と、
一方の面に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された下部透明電極群を有し、前記上部透明電極基材と透明電極群を有する面どうしを対向させて周縁部にて接着された下部透明電極基材と、
前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面及び前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面の各々について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力で、前記感圧導電層内に分散含有する感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出する入力デバイスであって、
さらに両方の感圧導電層間に透明な液状の中間層が介在していることを特徴とするスペーサーレス入力デバイス。
【請求項３】
一方の面に長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の両端にバスバーが形成された上部透明電極群を有する厚手の上部透明電極基材と、
一方の面に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の両端にバスバーが形成された下部透明電極群を有し、前記上部透明電極基材と透明電極群を有する面どうしを対向させて周縁部にて接着された下部透明電極基材と、
前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面又は前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面のうちいずれか一方について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力で、前記感圧導電層内に分散含有する感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出する入力デバイスであって、
さらに一方の透明電極基材に形成された前記感圧導電層と他方の透明電極基材の前記透明電極群を内包する領域との間に透明な液状の中間層が介在していることを特徴とするスペーサーレス入力デバイス。
【請求項４】
一方の面に長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の両端にバスバーが形成された上部透明電極群を有する厚手の上部透明電極基材と、
一方の面に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の両端にバスバーが形成された下部透明電極群を有し、前記上部透明電極基材と透明電極群を有する面どうしを対向させて周縁部にて接着された下部透明電極基材と、
前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面及び前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面の各々について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力で、前記感圧導電層内に分散含有する感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出する入力デバイスであって、
さらに両方の感圧導電層間に透明な液状の中間層が介在していることを特徴とするスペーサーレス入力デバイス。
【請求項５】
前記中間層が、アクリル系、シリコーン系、フッ素系またはアルコール系の不活性液体である、請求項１〜４のいずれかに記載のスペーサーレス入力デバイス。
【請求項６】
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力により、前記感圧導電層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の前記上部透明電極と前記下部透明電極との間での抵抗値が変化し、前記力の大きさの変化を検出するＺ方向検出部をさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載のスペーサーレス入力デバイス。
【請求項７】
前記透明電極基材の前記透明電極群を有する面が、ＦＰＣの圧着領域を有し、かつ当該圧着領域と前記透明電極群を内包する領域との間に撥液層が設けられている請求項１〜６のいずれかに記載のスペーサーレス入力デバイス。
【請求項８】
前記上部透明電極基材と前記下部透明電極基材とを周縁部にて接着する糊材が、硬化性樹脂の硬化層である請求項１〜７のいずれかに記載のスペーサーレス入力デバイス。
【請求項９】
前記上部透明電極基材が、樹脂フィルムと当該樹脂フィルムの前面に形成された厚みのあるハードコート層とを備えたものである請求項１〜８のいずれかに記載のスペーサーレス入力デバイス。
【請求項１０】
前記上部透明電極及び前記下部透明電極をそれぞれ複数本ずつ駆動する駆動回路を備えた請求項１〜９のいずれかに記載のスペーサーレス入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スレートＰＣ、携帯電話、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビシステム、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯型ＭＤ（ＰＭＤ）、その他の携帯機器に適用可能な入力デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような入力デバイスとして、従来より抵抗膜式タッチパネルが知られている。現在、抵抗膜式タッチパネルの主流であるアナログ方式は、透明な可撓性絶縁基材である上部基材と前記上部基材の下面中央部全体に形成された１つの上部電極を含む上部電極板と、透明な絶縁基材である下部基材と前記下部基材の上面中央部全体に形成された１つの下部電極を含む下部電極板からなり、一方の電極はＸ軸方向、他方の電極はＹ軸方向の両端にバスバーを形成した透明な導電膜からなり、前記上部電極板と前記下部電極板を前記導電膜の間にドットススペーサを介在して重ね合わせたタッチパネルである。【０００３】
しかし、アナログ方式の抵抗膜式タッチパネルは、押下げにより導通した点の電圧値から押下げ点を検出しているが、原理上、２点以上の多点が同時に押下げられる、いわゆるマルチタッチを行なうと、個々の押下げ点を特定することができない。【０００４】
そこで、本出願人は、抵抗膜式でありながら多点の同時検出ができる抵抗膜式マルチタッチパネルを先に提案した（特許文献１参照）。すなわち、透明な可撓性絶縁基材である上部基材と前記上部基材の下面に形成された上部電極群を含む上部電極板と、透明な絶縁基材である下部基材と前記下部基材の上面に形成された下部電極群を含む下部電極板からなり、前記上部電極群はｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部電極Ｕ１−Ｕｐからなり、前記上部電極は長方形であって、その長手方向はＸ軸に平行であり、前記上部電極は長手方向の両端にバスバーを形成した透明な導電膜からなり、前記下部電極群はｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部電極Ｌ１−Ｌｑからなり、前記下部電極は長方形であって前記下部電極の長手方向はＹ軸に平行であり、前記下部電極は長手方向の両端にバスバーを形成した透明な導電膜からなっており、前記上部電極板と前記下部電極板を前記導電膜の間にドットススペーサを介在して重ね合わせたタッチパネルである。なお、タッチパネル技術において、バスバーとは、電極の端部に略電極幅に設けられた電圧印加用パターンであり、当該バスバーからタッチパネルの額縁部に引き回し配線が延びている。【０００５】
この抵抗膜式マルチタッチパネルを用いて多点の同時検出を行なうには、センサ部分である当該タッチパネルの他に、コントローラー部分であるマトリックス検出手段、マトリックス記憶手段、アナログ検出手段を用意し、マトリックス検出手段がデジタルマトリックス検出を行って押下げ点の交差マトリックスを決定し、当該マトリックスをマトリックス記憶手段に記憶し、アナログ検出手段が、マトリックス記憶手段に記憶された交差マトリックスを形成する電極に対して、アナログ検出方式を行うことにより押下げ点の位置を算出するものである。【０００６】
また、抵抗膜式でありながら多点の同時検出ができる抵抗膜式マルチタッチパネルとしてはデジタル方式と呼ばれる方法も存在する（特許文献２参照）。すなわち、透明な可撓性絶縁基材である上部基材と前記上部基材の下面に形成された上部電極群を含む上部電極板と、透明な絶縁基材である下部基材と前記下部基材の上面に形成された下部電極群を含む下部電極板からなり、前記上部電極群はｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部電極Ｕ１−Ｕｐからなり、前記上部電極は長方形であって、その長手方向はＸ軸に平行であり、前記上部電極は長手方向の片端にバスバーを形成した透明な導電膜からなり、前記下部電極群はｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部電極Ｌ１−Ｌｑからなり、前記下部電極は長方形であって前記下部電極の長手方向はＹ軸に平行であり、前記下部電極は長手方向の片端にバスバーを形成した透明な導電膜からなっており、前記上部電極板と前記下部電極板を前記導電膜の間にドットススペーサを介在して重ね合わせたタッチパネルである。【０００７】
このデジタル方式の抵抗膜式マルチタッチパネルを用いて多点の同時検出を行なうには、センサ部分である当該タッチパネルの他に、コントローラー部分であるマトリックス検出手段を用意し、マトリックス検出手段がデジタルマトリックス検出を行って押下げ点の交差マトリックスを決定し、押下げ点の位置を算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０-５５４５３号公報
【特許文献２】特開昭５９−７１２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、いずれの抵抗膜式マルチタッチパネルも、上部電極板の上部電極群が形成された面と空間との界面、及び、空間と下部電極板の下部部電極群が形成された面と空間との界面で外部光が反射し、さらに上部電極板と下部電極板との間にある空間のギャップ量に依ってはニュートンリングが発生しやすく、視認性に課題があった。【００１０】
また、軽い入力荷重を得るためにドットスペーサーを無くしたいが、その場合、上部透明電極基材が撓みすぎて誤動作を起こす問題をクリアする必要がある。【００１１】
また、デジタル方式の抵抗膜式マルチタッチパネルでは、指などの柔らかい物体による入力に対し、大きな押圧力で入力されて上下電極群が接触した端子数と小さな押圧力で入力されて上下電極群が接触した端子数の違いを検出しての擬似的な感圧機能を実現させていたが、入力枡数が増減しないスタイラスペンなどの固形物による入力では感圧機能が働かない課題があった。【００１２】
したがって、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、界面での反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止し、視認性を改善でき、又ドットスペーサーが無くても誤動作を起こさず、固形物の入力に対しても感圧機能を有したスペーサーレス入力デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。【００１４】
本発明の第１態様によれば、一方の面に長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された上部透明電極群を有する厚手の上部透明電極基材と、
一方の面に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された下部透明電極群を有し、前記上部透明電極基材と透明電極群を有する面どうしを対向させて周縁部にて接着された下部透明電極基材と、
前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面又は前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面のうちいずれか一方について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力で、前記感圧導電層内に分散含有する感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出する入力デバイスであって、
さらに一方の透明電極基材に形成された前記感圧導電層と他方の透明電極基材の前記透明電極群を内包する領域との間に透明な液状の中間層が介在していることを特徴とするスペーサーレス入力デバイスを提供する。【００１５】
本発明の第２態様によれば一方の面に長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の両端にバスバーが形成された上部透明電極群を有する厚手の上部透明電極基材と、
一方の面に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の両端にバスバーが形成された下部透明電極群を有し、前記上部透明電極基材と透明電極群を有する面どうしを対向させて周縁部にて接着された下部透明電極基材と、
前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面又は前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面のうちいずれか一方について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備えて、
前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力で、前記感圧導電層内に分散含有する感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通が行われ、前記上部透明電極基材の前記他方の面沿いの、前記力が作用した位置座標を検出する入力デバイスであって、
さらに一方の透明電極基材に形成された前記感圧導電層と他方の透明電極基材の前記透明電極群を内包する領域との間に透明な液状の中間層が介在していることを特徴とするスペーサーレス入力デバイスを提供する。【００１６】
なお、第１及び第２態様において、前記上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面及び前記下部透明電極基材の下部透明電極群を有する面の各々について前記透明電極群を内包する領域上に形成された透明な感圧導電層とを備え、両方の感圧導電層間に透明な液状の中間層が介在しているように構成することもできる。【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記中間層が、アクリル系、シリコーン系、フッ素系またはアルコール系の不活性液体である、第１又は第２の態様のいずれか１つに記載のスペーサーレス入力デバイスを提供する。【００１８】
本発明の第４態様によれば、前記上部透明電極基材の他方の面に押圧力が作用すると、作用する力により、前記感圧導電層内の前記感圧粒子間で電流が流れることにより押圧点直下の前記上部透明電極と前記下部透明電極との間での抵抗値が変化し、前記力の大きさの変化を検出するＺ方向検出部をさらに備える、第１〜３の態様のいずれか１つに記載のスペーサーレス入力デバイスを提供する。【００１９】
本発明の第５態様によれば、前記透明電極基材の前記透明電極群を有する面が、ＦＰＣの圧着領域を有し、かつ当該圧着領域と前記透明電極群を内包する領域との間に撥液層が設けられている第１〜４の態様のいずれか１つに記載のスペーサーレス入力デバイスを提供する。【００２０】
本発明の第６態様によれば、前記上部透明電極基材と前記下部透明電極基材とを周縁部にて接着する糊材が、硬化性樹脂の硬化層である第１〜５の態様のいずれか１つに記載のスペーサーレス入力デバイスを提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面と下部透明電極基材の下部透明電極群を有するが面との間の隙間に感圧導電層と中間層が充填されているため、上部透明電極基材と空気層、空気層と下部透明電極基材の２つの界面で発生する光の反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができる。【００２２】
また、上部透明電極基材の上部透明電極群を有する面と下部透明電極基材の下部透明電極群を有するが面との間の隙間に感圧導電層と中間層が充填され、かつ上部透明電極基材に剛性を有する厚手のものを用いているため、上部透明電極基材が撓みすぎて誤動作を起こすこともない。【００２３】
また、撥液層によって、上部透明電極基材と下部透明電極基材とを周縁部で接着する糊材に比べ固着強度で劣る、ＦＰＣ圧着部への中間層を構成する液状物の液漏れを防止できる。【００２４】
また、上部透明電極基材と下部透明電極基材とを周縁部で接着する糊材を硬化性樹脂の硬化層とすることによって、中間層を構成する液状物の液漏れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスのセンサー部分を説明する模式図である。
【図３】前記実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスを組み込んだタッチウインドウ形式のスレートＰＣの分解斜視図である。
【図４】前記実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスを組み込んだ前記タッチウインドウ形式のスレートＰＣの断面図である。
【図５】前記実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスを組み込んだベゼル構造形式のスレートＰＣの断面図である。
【図６】前記実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスの界面での反射を説明するための断面図である。
【図７】従来のタッチパネルの界面での反射を説明するための断面図である。
【図８】感圧センサを従来のタッチパネルに配置する場合の構造の例を示す断面図である。
【図９】上部透明電極基材と下部透明電極基材とを周縁部で接着する工程を示す断面図である。
【図１０】前記実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスにおける撥液層の配置の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイスのセンサー部分を説明する模式図である。
【図１２】ＦＲカーブの(ａ)理想的な例と（ｂ）細い電極を使用した例を示すグラフである。
【図１３】(ａ)上下１本ずつの検出例と（ｂ）上下複数本ずつの検出例を示す図である。
【図１４】(ａ)ハードコート層の無い撓み例と（ｂ）ハードコート層を厚く形成した撓み例を示す図である。
【図１５】各種工夫を施したスペーサーレス入力デバイスのＦＲカーブの違いを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
本発明の第１の実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイス１５は、図１に示すように、上部透明電極基材１と、下部透明電極基材２と、糊材２３と、感圧導電層３と、中間層４と、透明基板９とを主として備えるように構成されている。一例として、四角形のスペーサーレス入力デバイス１５について説明する。
【００２８】
上部透明電極基材１は、一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）の透明窓部１２内の所定位置に、図２に示すような長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の片端にバスバーが形成された上部透明電極群５を有する四角形のフィルムで構成されている。上部透明電極基材１は、透明であり、上部透明電極群５を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有していることが望ましく、上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）に作用する力を下方の感圧導電層３に伝達できる機能があればよい。このため、上部透明電極基材１としては、可撓性は必ずしも必要とはしない。なお、従来のタッチパネルでは、空気層で潰れないようにある程度の強度が電極基材（フィルム）に必要であるが、本実施形態では空気層を感圧導電層３と中間層４で埋めるため、従来よりも薄型のフィルムを採用することが可能となっている。
【００２９】
上部透明電極基材１の一例として、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系等のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルム５０などを用いることができる。また、上部透明電極基材１の周囲であってかつ透明窓部１２を囲む四角形枠状の額縁部１１でかつ上部透明電極群５の周囲の前記一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ各上部透明電極Ｕ１−Ｕｐのバスバー２０と接続された上側引き回し配線５ａが配置されている。額縁部１１の内側は、入力デバイス１５の入力部である透明窓部１２を構成している。上側引き回し配線５ａは、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）１７の圧着部分を除き絶縁性のレジスト層８で覆われている。
【００３０】
下部透明電極基材２は、前記上部透明電極５が透明窓部１２内の所定位置に配置された面に対向する面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）に、図２に示すような長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の片端にバスバー２０が形成された下部透明電極群６を有する四角形のフィルムで構成されている。下部透明電極基材２は、透明であり、下部透明電極群６を支持し、通常のタッチパネルの透明電極基材と同等の電気特性（直線性など）を有してことが望ましい。下部透明電極基材２の周囲の四角形枠状の額縁部１１でかつ下部透明電極群６の周囲の前記上部透明電極配置面対向面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）には、銀などで印刷などにより形成されかつ各下部透明電極Ｌ１−Ｌｑのバスバー２０と接続された下側引き回し配線６ａが配置されている。下側引き回し配線６ａは、ＦＰＣ１７の圧着部分を除き絶縁性のレジスト層８で覆われている。下部透明電極基材２の一例として、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリエーテルケトン系等のエンジニアリングプラスチック、アクリル系、ポリエチレンテレフタレート系、又は、ポリブチレンテレフタレート系などの樹脂フィルムなどを用いることができる。
【００３１】
なお、上部透明電極及び下部透明電極の材質の例としては、酸化錫、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化カドミウム、若しくはＩＴＯ等の金属酸化物や、金、銀、銅、錫、ニッケル、アルミニウム、若しくはパラジウム等の金属や導電性ポリマーの薄膜が使用できる。
【００３２】
下部透明電極基材２の下面には、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２となどを支持する透明基板９が配置されている。透明基板９は、通常のタッチパネルの透明基板と同等の機能（曲げ剛性、光学特性など）を有しており、例えば、ガラス、ポリカーボネート、又は、アクリルなどで構成することができて、厚みは一例として０．５５〜１．１ｍｍ程度とすればよい。他の部材で支持できるのであれば、透明基板は無くとも構わない。
【００３３】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との接着のために、透明窓部１２を囲む額縁部１１には中間層４が形成されない枠形状の糊材２３を設けることが必要である。なお、枠形状の糊材２３は、ＦＰＣ１７の圧着部分を除いて設けられる。
【００３４】
感圧導電層３は、少なくとも入力デバイス１５の入力部である透明窓部１２に均一な厚さで配置されている。一例としては、図１に示すように、下部透明電極基材２の下部透明電極群６を有する面について当該透明電極群６を内包する領域上に形成される。また別の例として、上部透明電極基材１の上部透明電極群５を有する面について当該透明電極群５を内包する領域上に形成されてもよいし（変形例１）、又上部透明電極基材１の上部透明電極群５を有する面および下部透明電極基材２の下部透明電極群６を有する面の各々について、透明電極群を内包する領域上に形成されてもよい（変形例２）。
【００３５】
感圧導電層３は、絶縁性の基材部３ａ内に、分散された多数の電気導電性の感圧粒子７を含有する。感圧導電層３の基材部３ａの材料としては、無色透明で絶縁性を有し、形成面との密着性が良く、上部透明電極群５及び下部透明電極群６に対して侵食しないことが望ましい。
【００３６】
また、感圧導電層３の基材部３ａの厚さは、感圧粒子７間でトンネル電流が流れる厚さであって、数十μｍ（例えば、５μｍ〜８０μｍ）で、例えば、スクリーン印刷で形成するのが好ましい。感圧導電層３の厚さは、製造可能な見地から５μｍ以上であり、トンネル電流が効果的に確実に流れる見地から８０μｍまでとするのが好ましい。ここで、トンネル電流とは、導電性の粒子が直接的には接触してはいないが、ナノメートルオーダーで非常に近接している場合において、導電性の粒子間における電子の存在確率密度がゼロでないために、電子が染み出して電流が流れることを意味するものであり、量子力学でトンネル効果として説明される現象である。感圧粒子７が透明な場合には視認性に問題はないが、感圧粒子７が不透明な場合には、視認性に影響を与えない程度に粒子を細かくして、基材部３ａ中に拡散させる必要がある。感圧導電層３の基材部３ａの具体的な材料の例としては、透明電極群を有する面に対して感圧導電層３の材料が撥かれず（透明電極群を有する面に対して感圧導電層３を配置するとき、濡れ性が悪く、感圧導電層３の材料を透明電極群を有する面に塗布しても上手く濡れない状態とならず）、透明電極群５，６を浸食しない無色透明のインキが望ましい。
【００３７】
感圧粒子７としては、それ自体は変形せず、通電可能な導電性を有し、後述する量子トンネル効果が期待できるものであればよく、粒径は印刷に適した粒径であればよい。一例として、スクリーン印刷であれば、メッシュを抵抗なく通過できる粒径であればよい。感圧粒子７の具体的な材料の例としては、後述するＱＴＣが挙げられる。感圧粒子７は、基材部３ａ内に、視認性に影響を与えず、通電可能な範囲で分散されている。
【００３８】
感圧導電層３は、一例として、圧力の印加に伴って、感圧導電層３の内部に多数含まれる導電性の粒子である感圧粒子７間であって、近接している複数の感圧粒子７間で、直接的な接触の有無とは関係なく、トンネル電流が流れて、感圧導電層３は絶縁状態から通電状態に変化するものである。そのような感圧導電層３を構成する組成物の一例は、英国、ダーリントン（Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ）のペラテック社（ＰＥＲＡＴＥＣＨ  ＬＴＤ）から商品名「ＱＴＣ  Ｃｌｅａｒ」で入手可能な量子トンネル性複合材（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）である。
【００３９】
中間層４は、少なくとも、入力デバイス１５の入力部である透明窓部１２には、すべて、均一な厚さで配置されている。一例としては、図１に示すように、下部透明電極基材２に形成された感圧導電層３と上部透明電極基材１の上部透明電極群５を内包する領域との間に、その隙間を全て埋めるように透明な液状の中間層４が介在している。なお、上記した変形例１の場合には、上部透明電極基材１に形成された感圧導電層３と下部透明電極基材１の下部透明電極群６を内包する領域との間に、その隙間を全て埋めるように透明な液状の中間層４を介在させる。また、上記した変形例２の場合には、両方の感圧導電層３，３間に透明な液状の中間層４を介在させる。
【００４０】
中間層４は、非導電性でかつ液状である必要がある。液状であれば形状の自由度が高いため、上部透明電極基材１を積層する際（図９参照）に前記した隙間を埋めやすいからである。なお、本明細書おいて液状とはゲル状をも含むものである。
【００４１】
また、中間層４が液状であれば僅かの押圧力でも中間層４が動くので、上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）から指又はペンなどにより力を作用させた際、該作用させた力をほぼそのまま感圧導電層３に伝えることができるからである。すなわち、前記上部透明電極基材１の他方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の上面）に指又はペンなどからの押圧力が作用すると、作用する力が上部透明電極基材１を厚み方向に貫通して感圧導電層３に伝わり、前記感圧導電層３内の前記複数の感圧粒子７間でトンネル効果が生じて、複数の感圧粒子７間でトンネル電流が流れて、押圧点直下の前記上部透明電極と前記下部透明電極との間で導通し、入力デバイス１５の厚さ方向（Ｚ方向）に作用する押圧力の変化を抵抗値の変化として（電圧の変化に換算して）図示しないＸＹ方向座標検出部で検出することができ、前記上部透明電極基材１の前記上面において前記力が作用した位置座標（ＸＹ座標）を検出することができる。なお、上記したように僅かの押圧力でも中間層４が動くので、押圧点直下の中間層４が存在しないかあるいは通電できるほど薄くなるため、中間層４が非導電性であっても抵抗値の変化を検出できる。
【００４２】
中間層４の厚さは、１μｍ〜１０００μｍくらいで、塗装やインクジェット、ディスペンサなどで感圧導電層３上に形成するとよい（図９参照）。中間層４の厚さは製造可能な見地から１μｍ以上であり、僅かの押圧力で中間層４が動いて作用させた力をほぼそのまま感圧導電層３に伝えることができる見地から１０００μｍまでにするのが好ましい。
【００４３】
中間層４の例としては、アクリル系、シリコーン系、フッ素系またはアルコール系の不活性液体が挙げられる。例えば３Ｍ社のフッ素系の不活性液体（商品名「フロリナート」や「ノベック」）、信越シリコーン社のシリコンオイル（商品名「ＫＦ」や「ＨＩＶＡＣ」）、アルコール系のポリエチレングリコールなどは市販で入手可能な材料である。
【００４４】
ＸＹ方向座標検出部は、上部透明電極基材１の上面に力が作用すると、中間層４を貫通して作用する力で、感圧導電層３内の感圧粒子７間で電流が流れることにより上部透明電極５と下部透明電極６との間で導通が行われ、上部透明電極基材１の上面沿いの、力が作用した位置座標（ＸＹ位置座標）を検出することができる。具体的には、ＸＹ方向座標検出部は、上部透明電極群５と下部透明電極群６とにそれぞれ接続され、電源から電圧を上部透明電極群５の各端子に印加した状態で、上部透明電極群５の全ての端子と下部透明電極群６の全ての端子間での電圧の変化を検出して、電圧が変化した端子位置からＸＹ方向の位置座標を検出することができる。
【００４５】
なお、前記電圧を上部透明電極群５に印加した状態で、ＸＹ方向の位置座標を検出しているが、これに限られるものではなく、前記電圧を下部透明電極群６に印加した状態で、ＸＹ方向の位置座標を検出するようにしてもよい。
【００４６】
一方、Ｚ方向の位置検出は図示しないＺ方向位置検出部で行う。すなわち、前項の処理でＸＹ入力座標を検出した端子には、中間層４を貫通して、上下電極間に介する感圧導電層３に押圧力が作用し、感圧導電層３内の感圧粒子７間で電流が流れることにより押圧点直下の上部透明電極群５の入力を検出した端子と下部透明電極群６の入力を検出した端子との間での抵抗値が変化し、Ｚ方向位置検出部は、力の大きさの変化を検出することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、上部透明電極群５および下部透明電極群６の各透明電極の片端のみにバスバー２０が形成された検出方式を示したが、本発明はこれに限定されない。
【００４８】
例えば、本発明の第２の実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイス１５は、第１の実施形態と同様、図１に示すように、上部透明電極基材１と、下部透明電極基材２と、糊材２３と、感圧導電層３と、中間層４と、透明基板９とを主として備えるように構成されているが、上部透明電極基材１は、一方の面（例えば図１の上部透明電極基材１の下面）の透明窓部１２内の所定位置に、図１１に示すような長方形でその長手方向がＸ軸に平行なｐ個（ｐは２以上の正の整数）の上部透明電極Ｕ１−Ｕｐからなり、当該各上部透明電極の長手方向の両端にバスバー２０が形成された上部透明電極群５を有する四角形のフィルムで構成されている。
【００４９】
また、第２の実施形態にかかるスペーサーレス入力デバイス１５は、下部透明電極基材２は、前記上部透明電極５が透明窓部１２内の所定位置に配置された面に対向する面（例えば図１の下部透明電極基材２の上面）に長方形でその長手方向がＹ軸に平行なｑ個（ｑは２以上の正の整数）の下部透明電極Ｌ１−Ｌｑからなり、当該各下部透明電極の長手方向の両端にバスバー２０が形成された下部透明電極群６を有する四角形のフィルムで構成されている（図１１参照）。
【００５０】
第２の実施形態におけるその他の構成は、本発明の第１の実施形態におけるスペーサーレス入力デバイスと同様である。
【００５１】
また、上部透明電極基材１の上部透明電極群５を有する面が、ＦＰＣ１７の圧着領域を有し、かつ当該圧着領域と上部透明電極群５を内包する領域との間に撥液層２２が設けられていてもよい。撥液層２２が設けられていることにより、中間層４の液漏れを防ぐことができる（図１０参照）。
【００５２】
撥液層２の材料としては、シリコーン系、フッ素系の撥水剤を塗布したものが挙げられる。撥液層２２の塗布方法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷、ディスペンサなどがある。
【００５３】
また、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２とを周縁部にて接着する糊材２３が、硬化性樹脂の硬化層であってもよい。周縁部を接着する糊材２３を硬化性樹脂の硬化層とすることにより、中間層４の液漏れを防ぐことができる。硬化性樹脂としては、例えば、ＵＶ硬化性樹脂、熱硬化性樹脂が使用できる。
【００５４】
次に、前記スペーサーレス入力デバイス１５を組み込んだ携帯機器の一例としてのスレートＰＣ１８，１８Ａについて説明する。
【００５５】
図３及び図４は、スペーサーレス入力デバイス１５の表面層に、印刷によるデコレーション（加飾層１６）を施して構成されているタッチウインドウ１９を示している。筐体１４の第１凹部１４ａ内にスペーサーレス入力デバイス１５が嵌め込まれて、筐体１４の第１凹部１４ａの周囲の外面とスペーサーレス入力デバイス１５の外面とが面一となるように配置されている。第１凹部１４ａの底面に形成された第２凹部１４ｂには液晶又は有機ＥＬなどのディスプレイ１３が固定されており、スペーサーレス入力デバイス１５の透明窓部１２を通してディスプレイ１３の表示を見ることができる。１７は引き回し配線５ａ，６ａに接続されたＦＰＣである。
【００５６】
このような構成では、印刷によるデコレーション（加飾層１６）が施されたタッチウインドウ１９は、前記回路部が加飾層１６で隠れてしまうため、表面に実装することができ、スペーサーレス入力デバイス１５と筐体１４との間で段差のない、薄型でスタイリッシュなデザインを実現することができる。ベゼル構造から解放され、通常のタッチパネルでは実現できなかった薄型化が可能となっている。
【００５７】
図５に示す別の構造では、引き回し配線５ａ，６ａなどの回路部が見えないように、筐体４のベゼル２４ｃで回路部を覆うようにしている。筐体２４には、１つの大きな凹部２４ａを形成して、凹部２４ａ内に、液晶又は有機ＥＬなどのディスプレイ１３とスペーサーレス入力デバイス１５とをはめ込み、スペーサーレス入力デバイス１５の引き回し配線５ａ，６ａなどの回路部を筐体４のベゼル２４ｃで覆うようにしている。
【００５８】
前記実施形態によれば、以下のような効果を奏することかできる。
【００５９】
上部透明電極基材１の上部透明電極群５を有する面と下部透明電極基材２の下部透明電極群６を有するが面との間の隙間に感圧導電層３と中間層４が充填されているため、空気層が無く、界面（すなわち、上部透明電極基材１と空気層、空気層と下部透明電極機材２の２つの界面）で発生する光の反射を抑制し、ニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができる。
【００６０】
具体的には、図６に示すように、一般に、空気との界面で大きく光が反射されるが、上部透明電極基材１の上面とスペーサーレス入力デバイス１５の外側の空気層との間での界面Ａ、及び、基板９とスペーサーレス入力デバイス１５の外側の空気層との間での界面Ｂとの２つの層のみで、上部透明電極基材１の下面と隙間の空気層との間での界面Ｃ、及び、下部透明電極基材２の上面と隙間の空気層との間での界面Ｄとの２つの層が減ることで、反射率が例えば１５〜２０％程度、軽減される。これに対して、従来のタッチパネル３０では、図７に示すように、上部透明電極基材３１の上面とタッチパネル３０の外側の空気層との間での界面Ａと、上部透明電極基材３１の下面と隙間３３の空気層との間での界面Ｃと、下部透明電極基材３２の上面と間３３の空気層との間での界面Ｄと、基板３９とタッチパネル３０の外側の空気層との間での界面Ｂとの４つの層で反射が発生していた。また、上部透明電極と下部透明電極との間の空気層の隙間量が著しく小さくなると、ニュートンリングが発生してしまう。これらの影響で視認性が低下する原因となっていた。
【００６１】
また、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２の少なくとも一方に感圧導電層３が積層配置されており、さらに感圧導電層３を介して、上部透明電極群５と下部透明電極群６との間に中間層４が充填されているため、スペーサーレス入力デバイス１５が高温高湿な状態で使用されたとしても、空気層が無いため、上部透明電極基材１及び下部透明電極基材２との間で結露したり、曇ったりといった不具合は発生しない。
【００６２】
また、作用する力を検出するために、スペーサーレス入力デバイス１５の外側、例えば、下側に感圧センサを新たに設ける必要がなく、スペーサーレス入力デバイス１５の厚みを小さく、コンパクトなものとすることができる。これに対して、従来、タッチパネルの内面側に感圧センサを配置することを考えた場合、図８に示すように、タッチパネル３０の内面側に感圧センサ４０を貼り重ねる構成となっているため、タッチパネル３０の厚さに加えて感圧センサ４０の厚さが加わり、全体としてタッチパネルの厚さが大きくならざるを得なかった。これに対して、センサ形態では、タッチパネル自体の構造内に感圧センサを配置することができて、部品点数が減ることで、コスト削減することができるとともに、通常のタッチパネルと一見類似する構成でありながら、ＸＹ座標検出だけでなく、感圧機能も備えることができ、非常にコンパクトでかつ高性能なスペーサーレス入力デバイスを提供することができる。
【００６３】
また、上部透明電極基材１と下部透明電極基材２との間には、感圧導電層３と中間層４が介在するため、従来のスペーサは不要となり、スペーサ形成工程が不要となりコスト削減が図れる。
【００６４】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、感圧導電層３は、単層に限らず、複数層で構成することも可能である。
【００６５】
また、上部透明電極基材１が、樹脂フィルム５０と当該樹脂フィルム５０の前面に形成された厚みのあるハードコート層６０とを備えたものであってもよい。厚みのあるハードコート層６０を用いることで、上部透明電極基材１全体の厚みを容易に厚く調整することができる。図１４は、同じ樹脂フィルム５０の前面に、(ａ)ハードコート層の無い撓み例と（ｂ）ハードコート層６０を厚く形成した撓み例を示す図である。図１４(ａ)が撓みが極めて局所的で上下電極の導通する面積が小さくなるのに比べて、図１４（ｂ）は撓みがより周囲まで広がり上下電極の導通する面積が大きくなる。
【００６６】
ＸＹ座標を高精度に検出するために上下電極に幅の細いものを使用すると、上下電極の交点の面積が小さいため、図１２（ｂ）に示すように十分な感圧特性を示さなくなる。図１２は、Ｆｏｒｃｅ（加重）とＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ（抵抗値）の関係を示したＦＲカーブを示したグラフであり、(ａ)は理想的な例、（ｂ）は細い電極を使用した例をそれぞれ示している。したがって、前記したように厚みのあるハードコート層６０を用いることで、上部透明電極基材１全体の厚みを容易に厚く調整できと、感圧機能の感度が向上する。
【００６７】
また、上下電極に幅の細いものを使用するために十分な感圧特性を示さなくなることについて、別の対策も考えられる。例えば、上下電極それぞれ１本ずつを駆動してその交点の変化を検出するのではなく（図１３(ａ)参照）、圧力検出に使用する上下電極を複数本まとめて駆動してその交点の変化を検出する（図１３(ｂ)参照）ようにしてもよい。このようにすることで、入力荷重が軽くなり、又圧力に検出に使える電極の面積が広がり、感圧機能の感度が向上する。
【００６８】
図１５は、先の厚みのあるハードコート層６０を用いる工夫や、上下電極を複数本まとめて駆動する工夫を施したスペーサーレス入力デバイスのＦＲカーブの違いを示すグラフである。
Ａ：ハードコート層なし、上下電極をそれぞれ１本ずつ駆動する
Ｂ：ハードコート層あり、上下電極をそれぞれ１本ずつ駆動する
Ｃ：ハードコート層あり、上下電極をそれぞれ複数本ずつ駆動する
【００６９】
グラフに示されるように、カーブＢは、カーブＡに比べてなだらかになるが、入力荷重が重くなる。一方、カーブＣは、カーブＡに比べてなだらかになり、しかも入力荷重が軽くなる。
【００７０】
なお、前記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれ有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明にかかるスペーサーレス入力デバイスは、多点入力の検出が可能であり、ＸＹ面座標だけでなく押圧に伴うＺ座標も検出可能となり、上部透明電極基材及び下部透明電極基材との間の隙間に感圧導電層と中間層が充填されており、空気層が無いため、界面での反射とニュートンリングの発生を防止することができて、視認性を向上させることができ、スレートＰＣ、携帯電話、携帯ゲーム機、電子辞書、カーナビシステム、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、又は、携帯型ＭＤ（ＰＭＤ）等として有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１      上部透明電極基材
２      下部透明電極基材
３      感圧導電層
３ａ    感圧導電層の基材部
４      中間層
５      上部透明電極群
５ａ    上側引き回し配線
６      下部透明電極群
６ａ    下側引き回し配線
７      感圧粒子
８      レジスト層
９      基板
１１    額縁部
１２    透明窓部
１４    筐体
１４ａ  第１凹部
１４ｂ  第２凹部
１５    スペーサーレス入力デバイス
１６    加飾層
１７    ＦＰＣ
１８，１８Ａ    スレートＰＣ
１９    タッチウインドウ
２０    バスバー
２２    撥液層
２３    糊材
５０    樹脂フィルム
６０    ハードコート層
Ｕ１−Ｕｐ  上部透明電極
Ｌ１−Ｌｑ  下部透明電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2012147948.tif 000019
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