(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に複数の電極が設けられた電極部と、
前記電極部に対向して設けられたタッチ部材と、
を備えており、
前記タッチ部材は、段差を介して段違い状に形成され、上段に位置する上段側の操作面と、前記上段側の操作面よりも下段に位置する下段側の操作面とを有するとともに、前記上段側の操作面を形成する上部保持片、及び前記上部保持片に対する下部保持片の間に導電部材を挟み固定する嵌合凹溝とを有しており、
前記上部保持片の肉厚と前記下部保持片の肉厚との和が、前記下段側の操作面を形成する肉厚と同程度に設定され、前記導電部材により、前記上段側の操作面をタッチ操作する検出物体の静電容量が、前記下段側の操作面をタッチ操作する検出物体の静電容量と同等になるように構成されたことを特徴とする静電容量型タッチパッド。
【請求項２】
前記上段側の操作面及び前記導電部材の間の対向距離と、前記下段側の操作面及び前記電極の間の対向距離とは、同程度に設定されたことを特徴とする請求項１記載の静電容量型タッチパッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型タッチパッドに係わり、特に、三次元形状の外観をもつ静電容量型タッチパッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型のタッチパネルは、例えば車載用や携帯機用などの各種の電気機器に多用されている。この種の従来のタッチパネルの一例としては、例えば操作面が曲面である三次元形状をなす曲面タッチパネルが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１記載の従来の曲面タッチパネルは、三次元形状を実現するために、凸状に形成された曲面基板と、その曲面基板に成膜される透明導電膜と、その透明導電膜に成膜される保護膜とを備えている。この透明導電膜と保護膜とが形成された面は、操作面として用いられており、この操作面への検出物体の接近又は接触を検出物体と透明導電膜との間の静電容量の変化として検出する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７９８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の曲面タッチパネルでは、曲面基板の曲面に沿って透明導電膜を均一に成膜することは困難であり、透明導電膜の感度調整をも困難になるという問題点があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、三次元形状のタッチパッドの感度のばらつきを抑えることを可能とした静電容量型タッチパッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［１］本発明は、基板と、前記基板の表面に複数の電極が設けられた電極部と、前記電極部に対向して設けられたタッチ部材と、を備えており、前記タッチ部材は、段差を介して段違い状に形成され、上段に位置する上段側の操作面と、前記上段側の操作面よりも下段に位置する下段側の操作面とを有するとともに、前記上段側の操作面を形成する上部保持片、及び前記上部保持片に対する下部保持片の間に導電部材を挟み固定する嵌合凹溝とを有しており、前記上部保持片の肉厚と前記下部保持片の肉厚との和が、前記下段側の操作面を形成する肉厚と同程度に設定され、前記導電部材により、前記上段側の操作面をタッチ操作する検出物体の静電容量が、前記下段側の操作面をタッチ操作する検出物体の静電容量と同等になるように構成されたことを特徴とする静電容量型タッチパッドにある。
【０００８】
［２］上記［１］記載の発明にあって、前記上段側の操作面及び前記導電部材の間の対向距離と、前記下段側の操作面及び前記電極の間の対向距離とは、同程度に設定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、三次元形状の外観をもつタッチパッドの感度のばらつきを抑えることを可能とし、タッチ入力装置の操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好適な第１の実施の形態に係る静電容量型タッチパッドを説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線矢視断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩｃ−Ｉｃ線矢視断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は電極の一部を構成する構成部品の製造方法を説明するための図である。
【図３】第２の実施の形態に係る静電容量型タッチパッドを説明するための図であり、（ａ）は図１（ｂ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う方向の断面に対応する断面図であり、（ｂ）は図１（ｃ）のＩｃ−Ｉｃ線に沿う方向の断面に対応する断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る静電容量型タッチパッドを説明するための図であり、図１（ｃ）のＩｃ−Ｉｃ線に沿う方向の断面に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１（ａ）〜（ｃ）において、全体を示す符号１は、この第１の実施の形態に係る典型的なタッチパッドの一例を例示している。このタッチパッド１としては、例えば操作者の手指などの検出物体が操作面をタッチ操作した際の静電容量の変化を電圧の変化として検出する静電容量型のタッチパッド（タッチパネル）が用いられる。ここで、図１（ａ）において、Ｚ軸は操作面に対する入力方向を示しており、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれはＺ軸に交差する方向を示している。
【００１４】
このタッチパッド１を備えた入力装置は、構成を限定するものではない。この入力装置は、例えば図示しない操作者の指先などで操作面をなぞりながら移動させたり、操作面に接近させたり、あるいは操作面に接触させたりするタッチ操作をタッチパッド１が検出し、その検出信号を図示しない制御部へ出力することで、同じく図示を省略した表示モニタに表示されたカーソルの移動や選択、あるいは表示モニタに表示されたアイコンのドラッグやドロップ等の指示を行うことができるように構成されたタッチ入力装置である。
【００１５】
（タッチパッドの全体構成）
このタッチパッド１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、絶縁性の基板２と、その基板２の表面に複数の電極がパターン形成された電極部であるパターン電極３，…，３と、そのパターン電極３を保護する保護部材（保護層）１０とを備えている。
【００１６】
この基板２としては、例えばガラスや合成樹脂等の一般的な素材が用いられる。一方のパターン電極３としては、例えば銅等の金属あるいは透明なＩＴＯ（酸化インジウム）等の導電性金属酸化物などの一般的な素材が用いられる。このパターン電極３は、特に限定されるものではないが、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１の方向（Ｘ軸方向）に沿って配置されるとともに、Ｘ軸方向とは交差する第２の方向（Ｙ軸方向）に同一ピッチで配列されている一次元配列パターンにより構成されている。
【００１７】
この保護部材１０は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、上段側の平面部１１と、その上段側の平面部１１の端縁から所定の高さだけ下傾斜した段差をもつ下段側の平面部１２とが水平に延設されており、これらの平面部１１，１２が段差を介して段違い状に連結された三次元形状に形成されている。この平面部１１，１２の表面のそれぞれは、上段に位置するタッチ部材の操作面１３、及び上段側の操作面１３よりも下段に位置する下段側の操作面１４として構成される。保護部材１０としては、例えばガラスや樹脂などの一般的な絶縁材料が用いられる。
【００１８】
（電極部の構造）
ところで、タッチパッド１の静電容量は、パターン電極３と、保護部材１０の操作面１３，１４をタッチ操作する操作者の指先等の検出物体との間に形成され、パターン電極３と検出物体との間の対向距離に応じて変化する。タッチパッド１の操作面１３，１４が段差を介して段違い状に形成されると、検出物体の静電容量は大きく変化する。その結果、上段側の操作面１３と下段側の操作面１４とにおける静電容量が同じように得られない。従って、パターン電極３と検出物体との間の対向距離を一定に設定することが必要となる。
【００１９】
この第１の実施の形態にあっては、上段側の操作面１３をタッチ操作する検出物体の静電容量が下段側の操作面１４をタッチ操作する検出物体の静電容量と同等になるように、上段側の操作面１３及び電極部の間の対向距離と、下段側の操作面１４及び電極部の間の対向距離とを一定に設定する電極構造が形成されている。従って、この第１の実施の形態に係るタッチパッド１は、上段側の操作面１３の領域に対応する電極構造に最も主要な構成を有している。
【００２０】
図示例によれば、上段側の平面部１１の下面には、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、導電部材からなる導電層１５と絶縁部材からなる絶縁層１６とをＹ軸方向に交互に積層した導電絶縁物質層を有する導電絶縁積層体１７が基板２のパターン電極３に重ね合わされて配置されている。この導電絶縁積層体１７とパターン電極３とにより電極部が構成される。この導電層１５の材質としては、一般的な導電性のゴム材料、樹脂材料や金属材料などが用いられており、一方の絶縁層１６の材質としては、一般的な絶縁材料が用いられる。
【００２１】
この導電層１５は、パターン電極３と接触することで電極として作用しており、操作者の指先等の検出物体の静電容量を伝える役割を有するとともに、パターン電極３と検出物体との間に発生する静電容量の低下を抑制する機能を有している。上段側の平面部１１とパターン電極３との間に導電層１５を配置しているため、上段側の平面部１１とパターン電極３との間の対向距離が、下段側の平面部１２とパターン電極３との間の対向距離と近似的に同等となり、保護部材１０の上段側の操作面１３と下段側の操作面１４とは、同程度に静電容量の変化を検出することが可能となる。
【００２２】
この上段側の保護部材１０の肉厚Ｔ１と下段側の保護部材１０の肉厚Ｔ３とは、Ｔ１＝Ｔ３の寸法関係を有することが肝要である。これにより、上段側の操作面１３と、パターン電極３及び導電絶縁積層体１７からなる電極部の上面との間の対向距離が、下段側の操作面１４とパターン電極３の上面との間の対向距離とは変わらないので、上段側の操作面１３は、下段側の操作面１４と同程度に静電容量の変化を検出することが可能となる。上段側の平面部１１とパターン電極３との間に導電層１５を配置した構成と相まって、三次元形状のタッチパッド１における上段側の操作面１３の検出感度が向上する。
【００２３】
この導電層１５としては、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、パターン電極３に対応するピッチをもってパターン電極３毎に配置されることが好適である。導電層１５の断面は、Ｘ軸方向に長い直方体形状に形成されている。導電層１５のＹ軸方向の幅は、パターン電極３の幅と同一に設定されている。
【００２４】
一方の絶縁層１６は、導電層１５とは同じ形状及び幅をもって、互いに隣接する導電層１５の間に挟まれて積層されている。導電層１５と絶縁層１６とをＹ軸方向に交互に配置することにより、例えば操作者の指先におけるＹ軸方向のタッチ位置を検出することが可能となり、操作者の指先によるなぞり入力にも、指先の動きを検出することができる。導電層１５及び絶縁層１６の形状や大きさ等については、使用目的、使用箇所や使用用途等に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
（導電絶縁積層体の製造方法）
この導電絶縁積層体１７の製法の一例としては、定法に従い、一回の製造プロセスで多数個取りする製造方法が用いられる。図示例による導電絶縁積層体１７を製作するにあたり、先ず、導電層１５と絶縁層１６とのそれぞれを矩形状に製作する。次に、図２（ａ）に示すように、導電層１５と絶縁層１６とを交互に積み重ねて積層することで、導電絶縁積層体１７を製作する。次に、導電層１５及び絶縁層１６同士が重なる面とは交差する面に沿って切断する。
【００２６】
この導電絶縁積層体１７は、図２（ｂ）に示すように、二つに分離されて、短冊状の導電絶縁積層体１７，１７が得られる。従って、低コストで、複数の導電絶縁積層体１７を効率的に製造することができる。
【００２７】
（第１の実施の形態の効果）
以上のように構成されたタッチパッド１の電極構造を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。
【００２８】
（１）三次元形状の外観をもつタッチパッド１の感度のばらつきを抑えることができるようになり、タッチ入力装置の操作性を向上させることができる。
（２）三次元形状を有する操作面１３，１４において静電容量の変化を正常に検出することができ、タッチ入力装置の感度を確保することができる。
（３）導電層１５により静電容量を高めることが可能であり、通常では検出不能な対向距離のタッチ入力を検出することができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
図３（ａ）及び（ｂ）を参照すると、これらの図には、第２の実施の形態に係るタッチパッド１の電極構造の一構成例が示されている。図３（ａ）は、図１（ｂ）の断面に対応する断面、図３（ｂ）は、図１（ｃ）の断面に対応する断面をそれぞれ表している。なお、これらの図において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００３０】
この第２の実施の形態に係る電極構造は、上段側の保護部材１０の内部に導電層１５及び絶縁層１６を配置した点で、上記第１の実施の形態に係る電極構造とは異なっている。
【００３１】
上段側の保護部材１０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、略コ字断面状の保持片１８を有している。この保持片１８には、導電層１５を挟み込み固定する嵌合凹溝１８ａが形成されている。この嵌合凹溝１８ａは、上段側の操作面１１を形成する上部保持片１０ａと、その上部保持片１０ａに対する下部保持片１０ｂとにより構成されている。
【００３２】
この上部保持片１０ａの肉厚Ｔ１、下部保持片１０ｂの肉厚Ｔ２、及び下段側の保護部材１０の肉厚Ｔ３は、（Ｔ１＋Ｔ２）＝Ｔ３の寸法関係を有することが肝要である。図示例では、上部保持片１０ａの肉厚Ｔ１と下部保持片１０ｂの肉厚Ｔ２とは、互いに同一寸法に形成されている。
【００３３】
上部保持片１０ａの肉厚Ｔ１と下部保持片１０ｂの肉厚Ｔ２との和が、下段側の保護部材１０の肉厚Ｔ３とは変わらないので、上段側の操作面１３と下段側の操作面１４とは、同程度に静電容量の変化を検出することができる。
【００３４】
（第２の実施の形態の効果）
上記のように構成された第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【００３５】
導電層１５を押し付ける構造ではないので、この導電層１５の変形による導電率の変化が起こり難くなり、安定したタッチ検出を実現することができるようになる。
【００３６】
［第３の実施の形態］
図４を参照すると、同図には、第３の実施の形態に係る電極構造の一構成例が示されている。この第３の実施の形態に係るタッチパッド１は、上段側の保護部材１０が曲面形状を有する点で、上記各実施の形態とは異なっている。従って、同図において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付しており、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００３７】
図４において、上段側の保護部材１０の操作面１３が放物線形状に形成されている。この上段側の保護部材１０の肉厚Ｔ１、及び下段側の保護部材１０の肉厚Ｔ３は、下段側の操作面１４と同じように静電容量の変化を検出することが可能となるように、上記第１の実施の形態と同様に、Ｔ１＝Ｔ３の寸法関係を有している。
【００３８】
この上段側の操作面１３は、下段側の操作面１４と同等に静電容量の変化を検出することが可能となるので、曲面形状のタッチパッド１における上段側の操作面１３の検出感度を向上させることが可能となる。
【００３９】
（第３の実施の形態の効果）
上記のように構成された第３の実施の形態では、上記第１の実施の形態の効果に加えて、以下の効果が得られる。
【００４０】
この上段側の保護部材１０が平面以外の曲面形状や凹凸形状等に形成されていても、上段側の操作面１３と下段側の操作面１４とにおいて、パターン電極３と検出物体との間の対向距離を一定とすることができる導電層１５が形成されていることから、上段側の操作面１３は、下段側の操作面１４と同等に静電容量の変化を検出することが可能となる。
【００４１】
［変形例］
上記各実施の形態にあっては、例えば次に示すような変形例も可能である。
【００４２】
（１）タッチパッド１の形状や大きさ等については特に限定されるものではない。形状としては、例えば曲面と平面との組み合わせや平面同士の組み合わせなどの各種の三次元状の保護部材１０に適用することができる。大きさとしては、使用目的、使用箇所や使用用途等に応じて適宜選択することができる。
（２）導電層１５と絶縁層１６とは、Ｙ軸方向に交互に積層した導電絶縁物質層を有する導電絶縁積層体１７に限定されるものではなく、例えば導電層１５と絶縁層１６とを格子状等に配置する構成であっても構わない。
（３）車両の三次元状を有するインストルメントパネル、ステアリングホイールや運転席と助手席の間のセンターコンソールなどの各種の内装品に装着することができる。
（４）タッチパッド１は、車載機器を遠隔操作するための入力装置、携帯電話機やカメラなどの各種の携帯情報端末装置の入力デバイスとして効果的に用いることができることは勿論である。
【００４３】
以上の説明からも明らかなように、本発明のタッチパッド１を上記各実施の形態、変形例、及び図示例に基づいて説明したが、本発明は上記各実施の形態、変形例、及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００４４】
本発明にあっては更に、上記各実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが本発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００４５】
１…タッチパッド、２…基板、３…パターン電極、１０…保護部材、１０ａ…上部保持片、１０ｂ…下部保持片、１１，１２…平面部、１３，１４…操作面、１５…導電層、１６…絶縁層、１７…導電絶縁積層体、１８…保持片、１８ａ…嵌合凹溝、Ｔ１〜Ｔ３…肉厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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