(57)【要約】【課題】  静電容量の変化を正確に検出可能であり、かつ、検出対象物の位置を精密に検出可能である入力装置を提供する。【解決手段】  入力装置Ａは、基板４と、基板４上に形成されているとともに、第１の方向ｘに沿って配置された複数の第１の電極要素１１を備え、互いに平行に配置された複数の第１の電極１と、基板４上に形成されているとともに、第１の方向ｘと異なる第２の方向ｙに沿って配置された複数の第２の電極要素２１を備え、互いに平行に配置された複数の第２の電極２と、基板４の厚さ方向において、複数の第１および第２の電極１，２に対して導電体が接近したときに、複数の第１の電極１に生じる静電容量の変化によって、上記導電体の接近位置を検出する制御手段７２と、を備えており、複数の第１の電極１の配置ピッチｐ１および複数の第２の電極２の配置ピッチｐ２が５〜６ｍｍである。【選択図】  図２
2012018516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板上に形成されているとともに、第１の方向に沿って配置された複数の第１の電極要素を備え、互いに平行に配置された複数の第１の電極と、
上記基板上に形成されているとともに、上記第１の方向と異なる第２の方向に沿って配置された複数の第２の電極要素を備え、互いに平行に配置された複数の第２の電極と、
上記基板の厚さ方向において、上記複数の第１および第２の電極に対して導電体が接近したときに、上記複数の第１の電極に生じる静電容量の変化によって、上記導電体の接近位置を検出する制御手段と、
を備える入力装置であって、
上記複数の第１の電極の配置ピッチおよび上記複数の第２の電極の配置ピッチが５〜６ｍｍであることを特徴とする、入力装置。
【請求項２】
上記複数の第１の電極と、上記複数の第２の電極とが、上記基板の一方の面に形成されている、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
上記第１の電極のいずれか１つを構成する上記第１の電極要素どうしを導通させる複数の配線を備え、
上記配線のいずれかは、隣接する上記第１および第２の電極要素に挟まれた隙間に形成されている、請求項２に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６、図７は、従来の入力装置の一例を示している（特許文献１）。これらの図に示された入力装置Ｘ１は、液晶表示パネルＹと重ね合わせられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。このタッチパネルは、たとえば携帯電話機Ｚの表示手段および操作手段として用いられる。入力装置Ｘ１は、透過板９１，９２、複数の電極９３，９４、配線９５，９６、フレキシブル基板９７、およびＩＣチップ（図示略）を備えている。透過板９１，９２は、互いに平行に配置されている。複数の電極９３は、透過板９１に形成されている。電極９３はそれぞれ、方向ｘに沿って配列している複数の電極要素９３１を備えている。複数の電極９４は、透過板９２に形成されている。電極９４はそれぞれ、方向ｙに沿って配列している複数の電極要素９４１を備えている。配線９５は、電極要素９３１どうしを導通させている。配線９６は、電極要素９４１どうしを導通させている。上記ＩＣチップは、フレキシブル基板９７、配線９５，９６を介して、電極要素９３１，９４１と接続している。電極要素９３１，９４１に導電体が接近するとコンデンサが構成される。このようなタッチパネルの表面を指などの導電体が接触したりスライドしたりすると、上記ＩＣチップが静電容量の変化から上記導電体の位置や動作を検知する。
【０００３】
従来から、入力装置Ｘ１を薄型化したいといった要請が強い。そして、上記した入力装置の薄型化を図ったものとして、図８（ａ）に示された入力装置が知られている（特許文献２参照）。図８（ｂ）は、図８（ａ）の要部断面図である。これらの図に示された入力装置Ｘ２は、入力装置Ｘ１と異なり、電極９３、および電極９４のいずれもが、透過板９１上に形成されている。配線９５も、透過板９１上に形成されている。配線９６は、配線９５との導通を防ぐための絶縁層９８を介在して、配線９５上に形成されている。この入力装置Ｘ２においては、電極９３，９４を形成する透過板を複数用いる必要がなくなり、薄型化が実現されている。
【０００４】
このような入力装置Ｘ１，Ｘ２において、静電容量の変化を正確に検出するためには、電極要素９３１，９４１の面積を十分に確保する必要がある。入力装置Ｘ２では、さらに、配線９５に隣接する電極要素９４１どうしの間隔を狭くすると、絶縁層９８を配線９５上に精度よく形成する工程が非常に煩わしくなる問題も存在する。しかしながら、一方で、電極９３，９４の配置ピッチを大きくすればするほど、電極９３，９４の配置密度が減少し、導電体の位置を精密に検出できなくなる問題も存在する。このため、電極要素９３１，９４１の面積を十分に確保しつつ、上記導電体の位置を精密に検出可能な入力装置の提供が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５１１７９９号公報
【特許文献２】登録実用新案第３１４４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、静電容量の変化を正確に検出可能であり、かつ、検出対象物の位置を精密に検出可能である入力装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される入力装置は、基板と、上記基板上に形成されているとともに、第１の方向に沿って配置された複数の第１の電極要素を備え、互いに平行に配置された複数の第１の電極と、上記基板上に形成されているとともに、上記第１の方向と異なる第２の方向に沿って配置された複数の第２の電極要素を備え、互いに平行に配置された複数の第２の電極と、上記基板の厚さ方向において、上記複数の第１および第２の電極に対して導電体が接近したときに、上記複数の第１の電極に生じる静電容量の変化によって、上記導電体の接近位置を検出する制御手段と、を備える入力装置であって、上記複数の第１の電極の配置ピッチおよび上記複数の第２の電極の配置ピッチが５〜６ｍｍであることを特徴とする。
【０００８】
好ましい実施形態においては、上記複数の第１の電極と、上記複数の第２の電極とが、上記基板の一方の面に形成されている。
【０００９】
好ましい実施形態においては、上記第１の電極のいずれか１つを構成する上記第１の電極要素どうしを導通させる複数の第１の配線を備え、上記第１の配線のいずれかは、隣接する上記第１および第２の電極要素に挟まれた第１の隙間に形成されている。
【００１０】
本発明における上記複数の第１および第２の電極の配置ピッチは、後述するように、上記制御手段が、上記第１および第２の電極に生じる静電容量を正確に検知可能であり、かつ、上記導電体の位置を精密に検知可能となるように設定されたものである。このように最適な配置ピッチを予め定めておくことにより、上記基板に形成すべき配線パターンの設計作業の効率化を図ることができる。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる入力装置の一例を示す要部断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った要部平面図である。
【図３】図１に示す入力装置の作用を説明するための図である。
【図４】図１に示す入力装置の作用を説明するための図である。
【図５】図１に示す入力装置の作用を説明するための図である。
【図６】従来の入力装置の一例を示す要部断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿った要部平面図である。
【図８】（ａ）は、従来の入力装置の他の例を示す要部平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１、図２を用いて、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる入力装置の要部断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った要部平面図である。これらの図に示された入力装置Ａは、複数の電極１，２、複数の配線３１，３２，８１，８２、透過板４、シールド層５、フレキシブル基板７１、およびＩＣチップ７２を備えている。入力装置Ａは、導電体である指Ｆｇが接近したことを静電容量の変化により検出するためのものである。図１に示すように、入力装置Ａは、液晶表示パネルＢと重ね合わせられることにより、いわゆるタッチパネルを構成している。図２においては、理解の便宜上、電極１，２どうしの間隔を実際より大きく記載している。
【００１５】
図２に表れているように、点線の矩形によって表された領域が検出領域ｒ１である。検出領域ｒ１は、入力装置Ａに対して指Ｆｇを接近させ指Ｆｇの接近を検出する領域である。一方、方向ｚ視において、透過板４における検出領域ｒ１以外の枠状の領域が、非検出領域ｒ２である。検出領域ｒ１および非検出領域ｒ２の境界を、端部ｒ３，ｒ４、および端縁ｒ５，ｒ６としている。
【００１６】
透過板４は、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などの透明樹脂の単層樹脂体、またはこれらに代表される透明樹脂から選ばれた２種類の材料からなる積層樹脂体、あるいは、ガラスからなる透明な板である。透過板４は、表面４ａおよび裏面４ｂを有する。透過板４は、本発明にかかる基板に相当する。
【００１７】
フレキシブル基板７１は、方向ｙにおける透過板４の端部に設けられている。
【００１８】
図１に示すように、複数の電極１は、透過板４の表面４ａに形成されている。図２に示すように、電極１はそれぞれ、方向ｘに沿って配置された複数の電極要素１１を備えている。すなわち、電極１は、互いに平行に配置されている。隣接する電極１のｙ方向における中心線同士の間隔を電極１の配置ピッチｐ１とする。本実施形態では、電極１の配置ピッチｐ１は５〜６ｍｍである。電極要素１１はそれぞれ、ほぼ菱形状である。電極要素１１の形状は、菱形状に限らず、丸型状、多角形状、またはその他の形状でも構わない。電極要素１１は、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜に対してパターニングを施したものである。
【００１９】
図１に示すように、複数の電極２は、透過板４の表面４ａに形成されている。図２に示すように、電極２はそれぞれ、方向ｙに沿って配置された複数の電極要素２１を備えている。すなわち、電極２は、互いに平行に配置されている。隣接する電極２のｘ方向における中心線同士の間隔を電極２の配置ピッチｐ２とする。本実施形態では、電極２の配置ピッチｐ２は５〜６ｍｍである。電極要素２１はそれぞれ、ほぼ菱形状である。電極要素２１の形状は、菱形状に限らず、丸型状、多角形状、またはその他の形状でも構わない。電極要素２１は、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明な導電性材料からなる薄膜に対してパターニングを施したものである。なお、電極要素２１は、グレーで表されている。
【００２０】
図２に示すように、隣接する電極要素１１と電極要素２１とに挟まれた隙間ｓ１が、複数形成されている。隙間ｓ１は、本発明にかかる隣接する第１および第２の電極要素に挟まれた隙間に相当する。
【００２１】
複数の配線３１は、透過板４の表面４ａに形成されている（図１では略）。配線３１は、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明な導電性材料から構成されている。配線３１の幅は、たとえば３０〜１００μｍである。図２に示すように、配線３１は、電極要素１１と各別に接続している。配線３１のうち、図２の最も左側および最も右側に配置された電極要素１１と接続しているものを、配線３１１としている。配線３１のうち、図２の最も下側に配置された電極要素１１と接続しているものを、配線３１２としている。配線３１のうち、配線３１１，３１２を除いたものを配線３１３としている。
【００２２】
配線３１１はいずれも、配線３１１と接続している電極要素１１に最近接の端縁ｒ５，ｒ６に向かって延び、さらに、方向ｙに沿って図２の下方に延びている。配線３１２はいずれも、配線３１２と接続している電極要素１１に最近接の端部ｒ３に向かって、方向ｙに沿って延びている。配線３１３はいずれも、方向ｙに沿って、電極要素１１から端部ｒ３に向かって延びている。配線３１３は、複数の隙間ｓ１を通り、端部ｒ３に至っている。ここでは、方向ｙにおいて隣接する電極要素１１から延びている２の配線３１３、たとえば配線３１３ａ，３１３ｂは、互いに異なる隙間ｓ１を通っている。
【００２３】
複数の配線８１は、フレキシブル基板７１に形成されている。配線８１は、配線３１と格別に接続している。また、フレキシブル基板７１において、同一の電極１に含まれる電極要素１１に導通している配線８１どうしが接続している。これにより、同一の電極１に含まれる電極要素１１どうしが導通している。配線３１と配線８１とが接続することにより形成された一本の配線が、本発明により提供される入力装置にかかる第１の電極要素どうしを導通させる複数の配線の一つに相当する。
【００２４】
配線３２は、透過板４の表面４ａに形成されている（図１では略）。配線３２はそれぞれ、電極要素２１に接続している。配線３２は、図２の最下部に配置された電極要素２１から同図の下方に延びている配線３２を除いて、隣接する電極要素２１に挟まれた領域に形成され、これらの電極要素２１どうしを接続している。
【００２５】
複数の配線８２は、フレキシブル基板７１に形成されている。配線８２は、図２の最下部に配置された電極要素２１から延びている配線３２と格別に接続している。
【００２６】
なお、電極１，２、および配線３１，３２は、フロント保護層（図示略）により覆われている。このフロント保護層は、外来光が反射することにより、視認性が悪化することを抑制したり、電極１，２、および配線３１，３２に傷が生じることを防いだりする機能を果たす。
【００２７】
シールド層５は、透過板４の裏面４ｂに形成されている。シールド層５は、たとえばＩＴＯ，ＩＺＯなどの透明導電性材料から構成されている。シールド層５は、リア保護層（図示略）により覆われている。シールド層５は液晶表示パネルＢからのノイズ対策に効果がある。また、透過板４の裏面４ｂにシールド層５がない場合もある。この場合には、液晶表示パネルＢからのノイズ対策への効果以外の、シールド層５を備えている場合に享受することのできる効果を得ることができる。
【００２８】
ＩＣチップ７２は、配線８１，８２を介して、電極１，２と接続している。ＩＣチップ７２は、本発明の制御手段であり、電極１，２と指Ｆｇとの間の静電容量の変化を、独立に、かつ、常に検出可能に構成されている。なお、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）の場合には、ＩＣチップ７２は、透過板４上に搭載されている。なお、ＩＣチップ７２が検出する静電容量は、予め設定された基準値に対する相対値である。
【００２９】
液晶表示パネルＢは、たとえば互いに対向する透明基板およびＴＦＴ基板と、これらに挟まれた液晶層とを備えており、たとえば携帯電話機の操作に供する操作メニュー画面や、画像などを表示する機能を有する。液晶表示パネルＢに表示された画像は、入力装置Ａをとおして視認可能である。液晶表示パネルＢの表示面は、方向ｚ視において、検出領域ｒ１と重なるように構成されている。
【００３０】
入力装置Ａおよび液晶表示パネルＢは、携帯電話機などに組み込まれて、たとえば以下のようにして使用される。
【００３１】
液晶表示パネルＢには、たとえば携帯電話機の諸機能を発揮させるボタンを模したアイコンを含む操作メニュー画面を表示させる。使用者がなんら操作をしない状態においては、電極１，２と指Ｆｇの間には静電容量がほとんど生じていない。次いで、使用者は、選択したい機能に対応するアイコンを触るようにして、指Ｆｇを透過板４の表面４ａに接近させる。このとき、電極１，２と指Ｆｇの距離が短くなる。これにより、指Ｆｇと電極１，２との間に静電容量が生じる。電極１のうち指Ｆｇとの距離が近いものほど静電容量が大きい。すなわち、指Ｆｇと複数の電極１との静電容量を比較することによって、複数の電極１が配列された方向における指Ｆｇの位置を検出することができる。同様に、指Ｆｇと複数の電極２の静電容量を比較することによって、複数の電極２が配列された方向における指Ｆｇの位置を検出することができる。この結果、指Ｆｇの方向ｚ視における位置が確定され、使用者が触れようとしたアイコンが特定される。そして、携帯電話機は、このアイコンに対応する機能を発揮する。
【００３２】
次に、本実施形態にかかる入力装置Ａの作用について、図３〜図５を参照にしつつ説明する。
【００３３】
図３には、電極１の配置ピッチｐ１および電極２の配置ピッチｐ２を５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍとした場合に、入力装置Ａに直径１０ｍｍの導電体プローブを近付けた際にＩＣチップ７２が検出する静電容量の最大値を示す図である。ここで用いられる導電体プローブは指Ｆｇを想定したものである。図３によると、配置ピッチｐ１，ｐ２が８ｍｍのときＩＣチップ７２が検出する静電容量は最も大きく、配置ピッチｐ１，ｐ２がそれより狭くなるにつれて、ＩＣチップ７２が検出する静電容量が小さくなる傾向がある。さらに、配置ピッチｐ１，ｐ２が５ｍｍ以下の領域においては、電極要素１１，１２をより小型化する必要があるため、ＩＣチップ７２が検出する静電容量はより一層小さくなる。ＩＣチップ７２が検出する静電容量が小さくなると、指Ｆｇと複数の電極１，２との静電容量を比較する工程が困難となり、誤検出が生じる可能性が高まる。このことから、入力装置Ａの感度を好ましいものとするには、配置ピッチｐ１，ｐ２は５ｍｍ以上であることが望ましいと考えられる。
【００３４】
図４は、電極１の配置ピッチｐ１および電極２の配置ピッチｐ２を５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍとした場合における入力装置Ａの読み取り画像の例を示している。本例では、直径１０ｍｍの導電体プローブを用いて入力装置Ａの表面に方向ｘ，ｙに沿う縦横直線と方向ｘ，ｙに対して４５°傾斜する傾斜直線とを引いたときの読み取り画像を示している（図４中左側）。さらに、径の異なる５つの同心円を描いたときの読み取り画像も示している（図４中右側）。図５には、図４における読み取り画像の描画ずれを示している。図５に示す描画ずれは、描画された直線および円と、図４に示す読み取り画像とのずれの最大値を示す相対値である。この描画ずれは、入力装置Ａがどの程度精密に指Ｆｇを検出可能であるかを示す指標となる。描画ずれが小さければ小さいほど、入力装置Ａは精密である。
【００３５】
図４および図５に示すように、配置ピッチｐ１，ｐ２が小さくなればなるほど、描画ずれは小さくなっている。図５によると、配置ピッチｐ１，ｐ２が５ｍｍのときと、配置ピッチｐ１，ｐ２が６ｍｍのときとで、描画ずれに大きな差は見られない。一方、配置ピッチｐ１，ｐ２が７ｍｍのときと、配置ピッチｐ１，ｐ２が６ｍｍのときとで、描画ずれに大きな差が見られる。このことから、入力装置Ａの検出精度を確保するには、配置ピッチｐ１，ｐ２を６ｍｍ以下とするのが望ましいと考えられる。
【００３６】
上述した事情から、本実施形態では、配置ピッチｐ１，ｐ２が５ｍｍ〜６ｍｍとされており、入力装置Ａは正確に静電容量を検出可能であり、かつ、精密に指Ｆｇを検出することが可能である。
【００３７】
最適な配置ピッチｐ１，ｐ２を定めておくことにより、液晶表示パネルＢのサイズに合わせて入力装置Ａを設計する際などに、電極１，２の本数を速やかに決定することでき、配線設計の効率化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、透過板４上において、配線３１および配線３２が積層する構造を形成する必要がない。そのため、配線３１と、配線３２および電極２とを絶縁するための絶縁層を形成する必要がない。これは、入力装置Ａの製造工程の簡略化を図るのに好適である。
【００３９】
本実施形態では、方向ｙにおいて隣接する電極要素１１から延びている配線３１は、互いに異なる隙間ｓ１を通っている。そのため、隙間ｓ１に形成しなければならない配線３１の数を減少させることができる。これにより、隙間ｓ１の大きさを小さくすることが可能となる。その結果、検出領域ｒ１における電極１，２の占める面積を大きくすることができ、入力装置Ａの感度の向上を図りうる。
【００４０】
電極１，２、および配線３１，３２を同一の材料で構成する場合には、これらを別々に形成する必要がなく、同時に形成することができる。その結果、入力装置Ａの製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４１】
本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る入力装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、従来の入力装置Ｘ１，Ｘ２においてその複数の電極９３，９４の配置ピッチを５ｍｍ〜６ｍｍとしてもよい。また、上記実施形態では、配線３２はｙ方向に真っ直ぐ延びるように形成されているが、その一部が電極要素１１と電極要素２１との間を通るように形成されていても構わない。
【００４２】
たとえば本発明にかかる入力装置が液晶表示パネルＢとともに用いられる必要はない。また本発明にかかる第１および第２の電極は、必ずしも透明である必要はない。これらの電極は、銅などの不透明な金属により構成されていてもよい。
【００４３】
本発明にかかる入力装置は、携帯電話機に用いられるものに限られない。たとえば、デジタルカメラ、パーソナルナビゲーションデバイス、自動預入支払機、等その他のタッチパネルを用いる機器において用いることができる。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ    入力装置
Ｂ    液晶表示パネル
ｐ１，ｐ２  配置ピッチ
ｘ    （第１の）方向
ｙ    （第２の）方向
ｚ    （厚さ）方向
１    （第１の）電極
１１  （第１の）電極要素
２    （第２の）電極
２１  （第２の）電極要素
３１，３２，３１１〜３１３  配線
４      透過板（基板）
４ａ    表面
４ｂ    裏面
５      シールド層
７１    フレキシブル基板
７２    ＩＣチップ（制御手段）
８１，８２  配線
８３，８４  周辺配線
ｓ１    隙間
ｒ１    検出領域
ｒ２    非検出領域
ｒ３，ｒ４  端部
ｒ５，ｒ６  端縁
【図１】
2012018516.tif 000003
【図３】
2012018516.tif 000004
【図４】
2012018516.tif 000005
【図５】
2012018516.tif 000006
【図６】
2012018516.tif 000007
【図７】
2012018516.tif 000008
【図８】
2012018516.tif 000009
【図２】
2012018516.tif 000010