(57)【要約】【課題】検出感度の向上しつつ、センサ電極間の誤検出を抑制する静電方式の入力装置を提供する【解決手段】板状の絶縁体を含む第１層と、静電容量の変化を検知するセンサ電極と、接地に接続される接地配線と、前記センサ電極と前記接地配線とが配置され、板状の絶縁体を含む第２層と、前記センサ電極に、駆動パルス電位を供給する制御部と、前記第１層と前記センサ電極との間に設けられる凹部と、を備える静電方式の入力装置とする。【選択図】図３
2019185399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の絶縁体を含む第１層と、
静電容量の変化を検知するセンサ電極と、
接地に接続される接地配線と、
前記センサ電極と前記接地配線とが配置され、板状の絶縁体を含む第２層と、
前記センサ電極に、駆動パルス電位を供給する制御部と、
前記第１層と前記センサ電極との間に設けられる凹部と、
を備える静電方式の入力装置。
【請求項２】
板状の絶縁体を含む第１層と、
静電容量の変化を検知するセンサ電極と、
接地に接続される接地配線と、
前記センサ電極と前記接地配線とが配置され、板状の絶縁体を含む第２層と、
前記センサ電極に、駆動パルス電位を供給する制御部と、
前記第１層の前記第２層の側と反対側の面であって、前記センサ電極の近傍に設けられる凹部と、を備え、
前記凹部は、前記第１層の絶縁体の誘電率よりも高い誘電率を有する充填物質で充填される、
静電方式の入力装置。
【請求項３】
板状の絶縁体を含む第３層を備え、
前記第３層は、表面が平面であり、前記第１層と前記第２層との間に設けられる、
請求項１に記載の静電方式の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電方式の入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、カーナビゲーションシステムなどの電子機器の入力装置の一つとして、タッチパネルが使用されている。タッチパネルは、例えば、指先やペン先の接触位置を検出する入力装置として、液晶モニタ等の表示装置の表面に貼り付けられている。タッチパネルには、静電容量方式（静電方式）、光方式、抵抗膜方式等のさまざまな検出方式が存在する。静電容量方式は、耐久性、感度、位置分解能等の点から、多く採用されている。
【０００３】
図１は、従来の静電容量方式のタッチパネルの層構造の例を示す図である。図１のタッチパネル８０は、静電ＩＣ８１、センサ電極８２、接地（ＧＮＤ）配線８３、オーバーレイ８４、粘着層８５、センサ層８６を含む。静電ＩＣ８１は、センサ電極８２に駆動パルス電位を供給し、センサ電極と接地との間の静電容量の変化を検出する。センサ電極８２は、接触位置を検出する近傍に設置され、オーバーレイ８４に接触される指等との間で容量結合する。接地配線８３は、センサ電極８２の周囲に配置され、センサ電極８２との間で容量結合する。接地配線８３は、接地される配線である。センサ電極８２及び接地配線８３は、センサ層８６に配置される。オーバーレイ８４は、センサ電極８２等をカバーする絶縁体（誘電体）である。静電ＩＣ８１は、指等が接触されていないときは、センサ電極８２と接地配線８３との間の静電容量を検出し、指等が接触されているときは、センサ電極８２と接地配線８３及び指等との間の静電容量を検出する。静電ＩＣ８１は、静電容量の変化により、指等の接触を検出することができる。粘着層８５は、オーバーレイ８４とセンサ層８６（センサ電極８２及び接地配線８３）とを接着する。粘着層８５は、例えば、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４７０８４号公報
【特許文献２】特開２０１６−０８１５３１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６５０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１のようなタッチパネル８０において感度を向上させる場合、指等とセンサ電極８２との間の静電容量が大きくすることが求められる。静電容量を大きくすることで、流れる電荷を多くすることができる。静電容量を大きくするためには、センサ電極８２の面積を大きくすることが考えられる。しかし、センサ電極８２の面積を大きくすると、隣接する他のセンサ電極８２との距離が近くなり、誤検出の可能性が高くなる。
【０００６】
本発明は、検出感度の向上しつつ、センサ電極間の誤検出を抑制する静電方式の入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
板状の絶縁体を含む第１層と、
静電容量の変化を検知するセンサ電極と、
接地に接続される接地配線と、
前記センサ電極と前記接地配線とが配置され、板状の絶縁体を含む第２層と、
前記センサ電極に、駆動パルス電位を供給する制御部と、
前記第１層と前記センサ電極との間に設けられる凹部と、
を備える静電方式の入力装置とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出感度の向上しつつ、センサ電極間の誤検出を抑制する静電方式の入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、従来の静電容量方式のタッチパネルの層構造の例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１のタッチパネルの層構造の例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態１のセンサ電極近傍の電気力線の例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態２のタッチパネルの層構造の例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態２のセンサ電極近傍の電気力線の例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態３のタッチパネルの層構造の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１１】
〈実施形態１〉
（構成例）
図２は、本実施形態のタッチパネルの層構造の例を示す図である。タッチパネル１００は、静電ＩＣ１０１、センサ電極１０２、接地（ＧＮＤ）配線１０３、オーバーレイ１０４、粘着層１０５、センサ層１０６を含む。タッチパネル１００は、センサ層１０６、粘着層１０５、オーバーレイ１０４の層の順に積層される。オーバーレイ１０４の粘着層１０５側の面の反対側の面に、入力操作をする指等が接触される。オーバーレイ１０４の粘着層１０５側の面の表面には、凹部１１０が形成される。センサ電極１０２及び接地配線１０３は、センサ層１０６に配置される。各層は、互いに平行である。平行には、ほぼ平行も含まれる。タッチパネル１００は、静電方式の入力装置の一例である。
【００１２】
静電ＩＣ１０１は、センサ電極１０２に駆動パルス電位を供給する。静電ＩＣ１０１は、センサ電極１０２と接地配線１０３やオーバーレイ１０４に接触した指等との間の静電容量を検出する。静電ＩＣ１０１は、静電容量の変化を検出することにより、センサ電極１０２近傍の指等の接触を検出することができる。静電ＩＣ１０１は、タッチパネル１００を制御する制御部の一例である。
【００１３】
センサ電極１０２は、指等の接触を検出する位置の近傍に配置され、オーバーレイ１０４に接触される指等との間で容量結合する。センサ電極１０２には、静電ＩＣ１０１により駆動パルス電位が供給される。センサ電極１０２は、センサ層１０６のオーバーレイ１０４側の面に配置される。センサ電極１０２は、導線による配線である。複数のセンサ電極１０２が配置されてもよい。センサ電極１０２及び静電ＩＣ１０１等によって、センサ電極１０２と接地等との間の静電容量の変化が検知される。
【００１４】
接地配線１０３は、センサ電極１０２の周囲に配置され、センサ電極１０２との間で容量結合する。接地配線１０３は、接地される配線である。
【００１５】
オーバーレイ１０４は、ガラス、プラスチック、樹脂等の板状の絶縁体（誘電体）の部
材である。オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面の反対側の面には、入力操作をする指等が接触される。オーバーレイ１０４は、タッチパネル１００の表面を形成し、タッチパネル１００の配線等を保護する。オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面は、凹部１１０の部分を除いて、平滑である。
【００１６】
凹部１１０は、オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面に形成される。凹部１１０は、センサ電極１０２の近傍に配置される。凹部１１０は、オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面から内側（反対の面側）に凹んでいる部分である。凹部１１０は、例えば、オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面が内側に削られることによって形成される。凹部１１０は、例えば、空気または樹脂で充填される。凹部１１０に充填される樹脂の誘電率は、オーバーレイ１０４の材料の誘電率よりも低い。また、空気の誘電率は、オーバーレイ１０４の材料の誘電率よりも低い。凹部１１０のオーバーレイ１０４と境界面は、例えば、球面状、曲面状、円錐面状、多面体状、フレネルレンズ状である。図２の例では、オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面とオーバーレイ１０４との間の距離（即ち、凹部１１０の厚さ）は、センサ電極１０２の中心に近いほど長くなっている。凹部１１０とオーバーレイ２０４との境界の面の接線（接面）と、オーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面（平面）とのなす角は、センサ電極１０２の中心から境界の面と接線との交点までの距離が遠いほど大きくなることが好ましい。
【００１７】
粘着層１０５は、オーバーレイ１０４とセンサ層１０６（センサ電極１０２及び接地配線１０３）とを接着する。粘着層１０５は、例えば、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）、両面テープ等である。
【００１８】
センサ層１０６は、ガラス、プラスチック、樹脂、配線基板等の板状、もしくはシート状の絶縁体（誘電体）の部材である。センサ層１０６のオーバーレイ１０４側の面には、センサ電極１０２、接地配線１０３が配置される。センサ電極１０２及び接地配線１０３は、センサ層１０６のオーバーレイ１０４側の面の反対側の面に配置されてもよい。
【００１９】
（動作例）
タッチパネル１００における接触位置の検出の際、静電ＩＣ１０１は、センサ電極１０２に、所定の駆動パルス電位を供給する。駆動パルス電位は、例えば、方形波である。センサ電極１０２は、接地配線１０３との間で容量結合する。さらに、センサ電極１０２の周囲（近傍）において、利用者の指等がオーバーレイ１０４に接触すると、センサ電極１０２と指との間で容量結合される。これにより、各センサ電極、接地配線間の静電容量が変化し、静電ＩＣ１０１は、該静電容量の変化により、利用者の指等の接触を検出する。
【００２０】
図３は、本実施形態のセンサ電極近傍の電気力線の例を示す図である。センサ電極１０２からオーバーレイ１０４側に出た電気力線は、粘着層１０５を通り、凹部１１０に入る。凹部１１０は、センサ電極１０２の中心に近いほど深くなっている。また、凹部１１０の誘電率は、オーバーレイ１０４の誘電率よりも低いため、凹部１１０に入った電気力線は、凹部１１０とオーバーレイ１０４との境界でセンサ電極１０２の中心側に屈折する。従って、オーバーレイ１０４の表面（センサ層１０６側の反対側の面）では、電気力線がセンサ電極１０２の中心付近に集まる。即ち、凹部１１０は、電気力線を集束するレンズのように機能する。これにより、センサ電極１０２の中心付近での感度が向上する。また、センサ電極１０２と隣接する他のセンサ電極１０２との間では、感度が低下する。凹部１１０とオーバーレイ１０４との境界の面の接線（接面）とオーバーレイ１０４のセンサ層１０６側の面（平面）とのなす角を、センサ電極１０２の中心から離れるほど大きくすることで、電気力線をセンサ電極１０２の中心から離れるほどより大きな角度で屈折させることができる。電気力線の方向は、反対方向であってもよい。
【００２１】
（実施形態１の作用、効果）
本実施形態のタッチパネル１００の静電ＩＣ１０１は、センサ電極１０２に、駆動パルス電位を供給する。タッチパネル１００は、センサ電極１０２とオーバーレイ１０４との間にセンサ電極１０２の中心に近いほど深い凹部１１０を含む。センサ電極１０２から出た電気力線は、凹部１１０とオーバーレイ１０４との間の境界で屈折し、センサ電極１０２の中心付近に収束する。即ち、オーバーレイ１０４の表面に指等がセンサ電極１０２の中心近傍で接触するときに指等とセンサ電極１０２との間で形成されるコンデンサの静電容量がより大きくなる。これにより、センサ電極１０２の中心近傍でのタッチパネル１００の感度が向上し、センサ電極１０２と隣接する他のセンサ電極１０２との間でのタッチパネル１００の感度が低下する。従って、隣接するセンサ電極１０２の誤検出を防止しつつ、センサ電極１０２の感度の向上を図ることができる。センサ電極１０２とオーバーレイ１０４との間に、空気などによる凹部１１０を設けることで、タッチパネル１００においてセンサ電極１０２の中心近傍での感度を高めることができる。タッチパネル１００において、比較的感度の高い領域と比較的感度の低い領域とを作ることができる。
【００２２】
〈実施形態２〉
実施形態２は、実施形態１と共通点を有する。ここでは、主として、実施形態１との相違点について説明する。
【００２３】
（構成例）
図４は、本実施形態のタッチパネルの層構造の例を示す図である。タッチパネル２００は、静電ＩＣ２０１、センサ電極２０２、接地（ＧＮＤ）配線２０３、オーバーレイ２０４、粘着層２０５、センサ層２０６を含む。タッチパネル２００は、センサ層２０６、粘着層２０５、オーバーレイ２０４の層の順に積層される。オーバーレイ２０４の粘着層２０５側の面の反対側の面に、入力操作をする指等が接触される。オーバーレイ２０４の粘着層２０５側の面の反対側の表面には、凹部２１０が形成される。センサ電極２０２及び接地配線２０３は、センサ層２０６に配置される。各層は、互いに平行である。平行には、ほぼ平行も含まれる。タッチパネル２００は、静電方式の入力装置の一例である。
【００２４】
静電ＩＣ２０１、センサ電極２０２、接地（ＧＮＤ）配線２０３、粘着層２０５、センサ層２０６は、実施形態１の静電ＩＣ１０１、センサ電極１０２、接地（ＧＮＤ）配線１０３、粘着層１０５、センサ層１０６と同様である。
【００２５】
オーバーレイ２０４は、ガラス、プラスチック、樹脂等の板状の絶縁体（誘電体）の部材である。オーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面には、入力操作をする指等が接触される。オーバーレイ２０４は、タッチパネル２００の表面を形成し、タッチパネル２００の配線等を保護する。オーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面は、凹部２１０の部分を除いて、平滑である。
【００２６】
凹部２１０は、オーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面に形成される。凹部２１０は、センサ電極２０２の近傍に配置される。凹部２１０は、オーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面から内側（センサ層２０６側）に凹んでいる部分である。凹部２１０は、例えば、オーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面が内側に削られることによって形成される。凹部２１０は、例えば、樹脂等の充填物質で充填される。凹部２１０に充填される充填物質の誘電率は、オーバーレイ２０４の材料の誘電率よりも高い。凹部２１０のオーバーレイ２０４と境界面は、例えば、球面状、曲面状、円錐面状、多面体状、フレネルレンズ状である。図４の例では、オーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面とオーバーレイ２０４との間の距離（即ち、凹部２１０の厚さ）は、センサ電極２０２の中心に近いほど長くなっている。凹部２１０とオーバーレイ２０４との境界の面の接線（接面）と、オーバーレイ２０４のセンサ層２０
６側の面（平面）とのなす角は、センサ電極２０２の中心からの距離が遠いほど大きくなることが好ましい。
【００２７】
（動作例）
図５は、本実施形態のセンサ電極近傍の電気力線の例を示す図である。センサ電極２０２からオーバーレイ２０４側に出た電気力線は、粘着層２０５を通り、オーバーレイ２０４に入る。さらに、当該電気力線は、オーバーレイ２０４から凹部２１０に入る。凹部２１０は、センサ電極２０２の中心に近いほど深くなっている。また、凹部２１０の誘電率は、オーバーレイ２０４の誘電率よりも高いため、オーバーレイ２０４に入った電気力線は、オーバーレイ２０４と凹部２１０との境界でセンサ電極２０２の中心側に屈折する。従って、オーバーレイ２０４の表面（センサ層２０６側の反対側の面）では、電気力線がセンサ電極２０２の中心付近に集まる。即ち、凹部２１０は、電気力線を集束するレンズのように機能する。これにより、センサ電極２０２の中心付近での感度が向上する。また、センサ電極２０２と隣接する他のセンサ電極２０２との間では、感度が低下する。凹部２１０とオーバーレイ２０４との境界の面の接線（接面）とオーバーレイ１０４のセンサ層２０６側の面（平面）とのなす角を、センサ電極２０２の中心から離れるほど大きくすることで、電気力線をセンサ電極２０２の中心から離れるほどより大きな角度で屈折させることができる。オーバーレイ２０４の表面に、樹脂などによる凹部２１０を設けることで、タッチパネル２００においてセンサ電極２０２の中心近傍での感度を高めることができる。タッチパネル２００において、比較的感度の高い領域と比較的感度の低い領域とを作ることができる。
【００２８】
（実施形態２の作用、効果）
本実施形態のタッチパネル２００の静電ＩＣ２０１は、センサ電極２０２に、駆動パルス電位を供給する。タッチパネル２００は、センサ電極２０２とオーバーレイ２０４のセンサ層２０６側の面の反対側の面との間に、センサ電極２０２の中心に近いほど深い凹部２１０を含む。センサ電極２０２から出た電気力線は、オーバーレイ２０４と凹部２１０との間の境界で屈折し、センサ電極２０２の中心付近に収束する。これにより、センサ電極２０２の中心近傍でのタッチパネル２００の感度が向上し、センサ電極２０２と隣接する他のセンサ電極２０２との間でのタッチパネル２００の感度が低下する。従って、隣接するセンサ電極２０２の誤検出を防止しつつ、センサ電極２０２の感度の向上を図ることができる。また、凹部２１０の誘電率は、オーバーレイ２０４の誘電率よりも高いため、凹部２１０での電場の減衰を抑制することができる。即ち、感度向上に寄与する。
【００２９】
〈実施形態３〉
実施形態３は、実施形態１、実施形態２と共通点を有する。ここでは、主として、実施形態１、実施形態２との相違点について説明する。
【００３０】
（構成例）
図６は、本実施形態のタッチパネルの層構造の例を示す図である。タッチパネル３００は、静電ＩＣ３０１、センサ電極３０２、接地（ＧＮＤ）配線３０３、オーバーレイ３０４、粘着層３０５、センサ層３０６、平面パネル３０７、固定具３０８を含む。タッチパネル３００は、センサ層３０６、粘着層３０５、平面パネル３０７、オーバーレイ３０４の層の順に積層される。オーバーレイ３０４の粘着層３０５側の面の反対側の面に、入力操作をする指等が接触される。オーバーレイ３０４の表面には、凹部３１０が形成される。センサ電極３０２及び接地配線３０３は、センサ層３０６に配置される。各層は、互いに平行である。平行には、ほぼ平行も含まれる。タッチパネル３００は、静電方式の入力装置の一例である。
【００３１】
静電ＩＣ３０１、センサ電極３０２、接地（ＧＮＤ）配線３０３、オーバーレイ３０４
、粘着層３０５、センサ層３０６、凹部３１０は、実施形態１の静電ＩＣ１０１、センサ電極１０２、接地（ＧＮＤ）配線１０３、オーバーレイ１０４、粘着層１０５、センサ層１０６、凹部１１０と同様である。
【００３２】
粘着層３０５は、平面パネル３０７とセンサ層３０６（センサ電極１０２及び接地配線１０３）とを接着する。粘着層３０５は、例えば、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）、両面テープ等である。
【００３３】
平面パネル３０７は、ガラス、プラスチック、樹脂等の板状の絶縁体（誘電体）の部材である。平面パネル３０７は、粘着層３０５を介して、センサ層３０６と接着される。また、平面パネル３０７は、固定具３０８によりオーバーレイ３０４と密着される。固定具３０８は、例えば、ネジ、溶着ピンなどである。平面パネル３０７及びオーバーレイ３０４は、固定具３０８によって、ネジ止め等により固定される。平面パネル３０７を使用することで、オーバーレイ３０４のセンサ層３０６側に凹部３１０が設けられている場合でも、センサ層３０６とオーバーレイ３０４との貼り合わせを容易にすることができる。また、オーバーレイ３０４の表面形状が複雑であっても、平面パネル３０７、固定具３０８を使用することで、貼り合わせ部分の気泡巻き込み、センサ浮き、剥がれ、シワ等を抑制することができる。タッチパネル３００の製造の際に、センサ層３０６と平面パネル３０７とを粘着層３０５を介して貼り付けた後、凹部３１０などの凹凸形状を含むオーバーレイ３０４を平面パネル３０７を取り付けることで、センサ層３０６の張り合わせを容易に行うことができる。即ち、オーバーレイ３０４の形状の自由度が向上する。
【００３４】
（実施形態３の作用、効果）
オーバーレイ３０４の形状が凹部３１０などにより複雑（平面でない）場合、センサ層３０６との貼り合わせが困難になるが、平面パネル３０７、固定具３０８を使用することで、貼り合わせ部分の不具合を抑制することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。また、各構成例等は、可能な限りにおいて、組み合わされて実施され得る。
【符号の説明】
【００３６】
８０        ：タッチパネル
８１        ：静電ＩＣ
８２        ：センサ電極
８３        ：接地配線
８４        ：オーバーレイ
８５        ：粘着層
８６        ：センサ層
１００      ：タッチパネル
１０１      ：静電ＩＣ
１０２      ：センサ電極
１０３      ：接地配線
１０４      ：オーバーレイ
１０５      ：粘着層
１０６      ：センサ層
１１０      ：凹部
２００      ：タッチパネル
２０１      ：静電ＩＣ
２０２      ：センサ電極
２０３      ：接地配線
２０４      ：オーバーレイ
２０５      ：粘着層
２０６      ：センサ層
２１０      ：凹部
３００      ：タッチパネル
３０１      ：静電ＩＣ
３０２      ：センサ電極
３０３      ：配線
３０３      ：接地配線
３０４      ：オーバーレイ
３０５      ：粘着層
３０６      ：センサ層
３０７      ：平面パネル
３０８      ：固定具
３１０      ：凹部
【図１】
2019185399.tif 000003
【図２】
2019185399.tif 000004
【図３】
2019185399.tif 000005
【図４】
2019185399.tif 000006
【図５】
2019185399.tif 000007
【図６】
2019185399.tif 000008