(57)【要約】【課題】透明配線は接続される透明電極の配置に応じて引き回され自由度が限定的であるので、透明配線によっては十分に低い抵抗値にできずに透明電極の感度が悪化するという問題を解決した静電容量式入力デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】光透過領域１０を有する透明基板１上に設けられる透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄにそれぞれ接続される透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの少なくとも一部に並列に設けられる導電性の補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを設ける。補助配線は、透明電極と透明配線と共に光透過領域１０に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過領域を有する透明基板と、
前記透明基板上に設けられる透明電極と、
前記透明電極にそれぞれ接続される透明配線と、
前記透明配線にそれぞれ接続される接続配線と、
前記透明配線の少なくとも一部に並列に設けられる導電性の補助配線と、を備え、
前記透明電極と前記透明配線と前記補助配線は前記透明基板上の前記光透過領域に設けられることを特徴とする静電容量式入力デバイス。
【請求項２】
前記補助配線の電気抵抗値は、前記透明配線の電気抵抗値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の静電容量式入力デバイス。
【請求項３】
前記補助配線は、金属細線であることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式入力デバイス。
【請求項４】
前記金属細線は、前記透明配線上に積層されて配置されることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式入力デバイス。
【請求項５】
前記金属細線は、前記透明電極に入り込んで形成されることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式入力デバイス。
【請求項６】
前記金属細線は、太さが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式入力デバイス。
【請求項７】
前記金属細線は、太さが５μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式入力デバイス。
【請求項８】
前記透明電極、前記透明配線および前記接続配線は複数設けられ、
前記補助配線は前記透明配線のうち、抵抗値が１ｋΩ以上である透明配線に少なくとも一部並列に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式入力デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量変化を検出する透明電極が透明基板に設けられた静電容量式入力デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炊飯器や冷蔵庫などの家庭用電化製品や、車両用インストルメントパネルなどにスイッチが設けられるナビゲーション、オーディオあるいは空調機器は、静電容量変化を検出して入力操作を行う静電容量式入力装置が使用されている。
【０００３】
静電容量式入力装置は、通常、静電容量変化を検出する透明電極および配線が透明基板に形成される静電容量式入力デバイスに透明光学粘着剤（ＯＣＡ）を介してガラスあるいはアクリル製の透明材料の操作パネルを積層して構成されている。静電容量式入力装置は、操作パネルを通して表示される背面の表示部を見ながら、操作パネルを指などの接触により操作して前記表示部に対応する動作切替や表示切替を行う入力操作が行えるようになっている。
【０００４】
ところで、静電容量式入力デバイスは、電子機器本体に設けられる制御回路により制御されるようになっている。静電容量式入力デバイスは、入力操作が行える位置に応じて透明基板に複数の透明電極が形成されている。また、静電容量式入力デバイスは、透明基板に制御回路と接続する複数の配線が形成されており、これら複数の配線はそれぞれ対応する透明電極に接続されている。
【０００５】
静電容量式入力装置の操作パネルは、通常、背面の表示装置からの光を透過する表示領域とこの表示領域の外周となる周縁に光非透過の非表示領域とを有している。表示領域は静電容量式入力デバイスの複数の透明電極に対応する位置に設けられ、各透明電極に対応して設けられる表示部が覗くようになっている。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１７８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、透明電極は静電容量式入力デバイスの表示部に基づいて配置され、透明電極および配線の一部は操作パネルの表示領域に配置されることになる。そのため、透明電極と操作パネルの非表示領域に配置される配線とを中継する中継配線が必要となり、中継配線は透明配線が用いられる。
【０００９】
静電容量式入力デバイスにおいて、透明電極および透明配線は、これらが形成される透明基板の背面の表示や照明光を透過させるため透明度が重要である。透明電極および透明配線は、電気抵抗および透明度などの主要の要求特性を満足させることが考慮され、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ（スズドープ酸化インジウム））、フッ素ドープ酸化スズ、ポリチオフェン、ポリアニリン等の透明導電膜により形成されている。
【００１０】
静電容量式入力デバイスにおいて、通常、複数の透明電極および複数の透明配線が設けられ、各透明配線は接続される透明電極の配置に応じて他の透明電極を回避するように引き回されて形成される。そのため、各透明配線はそれぞれ長さが異なり、幅や厚みの自由度も限定的であるので、透明配線によっては十分に低い抵抗値にできないことから透明電極の感度が悪化するという問題があった。
【００１１】
特許文献１に示される先行文献の静電容量式入力デバイスは、透明電極に接続される配線を、透明電極と同じ材料からなる第一層と、第一層の材料よりも電気抵抗の小さい材料からなる第二層を積層して形成している。これにより、配線の電気抵抗を透明電極の電気抵抗よりも低くしている。
【００１２】
また、先行文献の静電容量式入力デバイスは、透明電極の配線に接続される接続側の一辺に、透明電極よりも電気抵抗の小さい材料からなる補助電極を積層して形成している。
【００１３】
しかしながら、先行文献の静電容量式入力デバイスは、透明電極と配線とを中継配線により中継させずに直接接続する構成となっていると共に、配線および補助電極をパネル面の非表示領域に設けることを想定している。すなわち、先行文献の静電容量式入力デバイスは、配線および補助電極を透明材料にしていないので、透明電極の全面、および透明電極と接続配線とを中継する中継配線が操作パネルの表示領域に配置される場合に利用できない。
【００１４】
本発明は、操作パネルの表示領域に透明電極の全面および透明電極と接続配線とを中継する透明配線が配置される場合においても透明電極および接続配線間の抵抗値を小さくして透明電極の感度低下を抑制した静電容量式入力デバイス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】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る静電容量式入力デバイスは、光透過領域を有する透明基板と、透明基板上に設けられる透明電極と、透明電極にそれぞれ接続される透明配線と、透明配線にそれぞれ接続される接続配線と、透明配線の少なくとも一部に並列に設けられる導電性の補助配線とからなる。透明電極と透明配線と補助配線は、透明基板上の光透過領域に設けられている。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明は、透明基板の光透過性領域において、補助配線を、透明配線の少なくとも一部に並列に設けているので、透明電極の配置の自由度が高く、操作パネルの表示領域における視認性の劣化を回避した上で、透明電極の感度低下の抑制を図った静電容量式入力デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による静電容量式入力デバイスの平面図
【図２】本発明の第１の実施の形態による静電容量式入力デバイスの断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態の静電容量式入力デバイスを示す平面図
【図４】本発明の第３の実施の形態の静電容量式入力デバイスを示す断面図
【図５】本発明の第１乃至第３の実施の形態による静電容量式入力デバイスを用いた静電容量式入力装置の分解斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による静電容量式入力デバイスの平面図、図２は同断面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施の形態による静電容量式入力デバイス１００は、ポリカーボネート（ＰＣ）あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の透明基材により形成された透明基板１に回路配線パターン２が形成されて構成されている。
【００２１】
回路配線パターン２は、複数の透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと、複数の透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄにそれぞれ接続される複数の透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄと、複数の透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄにそれぞれ接続される複数の接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄとを備えている。
【００２２】
そして、透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄには、それぞれ導電性の補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが積層されて設けられている。補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは透明であることが好ましい。
【００２３】
透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、および透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム）、フッ素ドープ酸化スズ、ポリチオフェン、ポリアニリン等の透明導電膜により形成されている。
【００２４】
接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、銀、銅、金、アルミニウム、これらの合金、あるいはこれらの金属を主材料とするペーストにより構成される導電性金属材料の金属配線により形成されている。
【００２５】
補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄよりも小さい電気抵抗値を有することが好ましい。補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、たとえば、金属細線等で構成することができる。
【００２６】
このとき、接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄと補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとは、通常同一の材料により構成されるが、相違する材料により構成しても良い。
【００２７】
透明基板１の透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、および透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが形成される領域は、光透過領域１０となっている。つまり、光透過領域１０は、接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが形成される領域の内側に設けられる。そのため、光透過領域１０は透明基板１の背面の表示装置からの光や照明光を透過させることが可能となっている。
【００２８】
接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは静電容量式入力デバイス１００を制御する制御回路（図示せず）に接続される。そのため、透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄはそれぞれ透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄを中継配線として接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄに接続され、制御回路（図示せず）に接続される。
【００２９】
補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、それぞれ対応する透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ上に積層されてそれぞれ透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに並列に接続されている。補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、それぞれ接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄから透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの先端付近まで直線的に連続して形成されている。なお、補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、必ずしも直線である必要はなく全部曲線でも一部曲線に形成しても良い。
【００３０】
このように構成される透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄよりも小さい電気抵抗を有する補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、それぞれ対応する透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄに並列に接続されている。そのため、接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、およびそれぞれ対応する透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ間の抵抗値は補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを形成しない場合に比べて小さくなる。
【００３１】
補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを構成する金属細線は、それぞれ太さが１０μｍ以下で形成されており、不透明であっても略視認されない太さとなっている。補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを構成する金属細線は、透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄを構成する透明導電膜に比べて単位体積当たりの抵抗値の小さい導電性の金属材料により形成されている。そのため、補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを構成する金属細線は、視認されない太さであっても、接続配線５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、およびそれぞれ対応する透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ間の抵抗値を十分に小さくすることができる。
【００３２】
補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとしての金属細線の視認され難さを追求すると、金属細線の太さを５μｍ以下とすることが好ましいが、金属細線の太さは抵抗値との兼ね合いで決定される。
【００３３】
太さが１０μｍの金属細線を補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄとして設けた場合、表１に示す如く、３つの各サンプルにおいて、透明配線４Ａの接続配線５Ａとの接続点Ａと、透明電極３Ａの透明配線４Ａから最も遠い位置Ｂとの抵抗値、および透明配線４Ｂの接続配線５Ｂとの接続点Ｃと、透明電極３Ｂの透明配線４Ｂから最も遠い位置Ｄとの抵抗値をそれぞれ測定したところ、各抵抗値が補助配線６Ａ、６Ｂを形成しない場合に比べて１４．１〜２６．７％小さくなることが確認された。
【００３４】
【表１】
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接続配線５Ｂから透明電極３Ｂまでの抵抗値が小さくなると、接続配線５Ｂから透明電極３Ｂまでの距離による抵抗値の変化が小さくなる。そのため、複数の透明電極において、補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを設けない場合に比べて接続配線５Ｂから透明電極３Ｂまでの距離による抵抗値のばらつきが小さくなり、各透明電極における感度変化が小さくなる。
【００３５】
また、本実施例において、補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄはそれぞれ透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄまで入り込んで形成されている。そのため、透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの領域内での電位のばらつき、すなわち抵抗値の変化が小さくなっている。これにより透明電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの領域内における感度変化が補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄを設けない場合に比べて小さくなる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態の静電容量式入力デバイス２００を示す平面図である。
【００３７】
静電容量式入力デバイス２００は、第１の実施の形態とは透明基板１１に形成される回路配線パターンの構成が相違する。
【００３８】
透明電極１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは接続配線１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄにそれぞれ対応する透明配線１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄを中継して接続されている。
【００３９】
透明配線１４Ａ、１４Ｂには補助配線１６Ａ、１６Ｂが設けられている。補助配線１６Ａ、１６Ｂは第１の実施の形態と同様に、例えば、それぞれ太さが１０μｍ以下の導電性の金属細線により形成され、それぞれ透明配線１４Ａ、１４Ｂに積層されて並列に接続されている。そのため、接続配線１５Ａ、１５Ｂおよびそれぞれ対応する透明電極１３Ａ、１３Ｂ間の抵抗値は補助配線１６Ａ、１６Ｂを形成しない場合に比べて小さくなる。その結果、透明電極１３Ａ、１３Ｂにおける感度変化が小さくなる。
【００４０】
補助配線１６Ａは透明電極１３Ａの周縁を囲むように形成されている。そのため、透明電極１３Ａの領域内において電位差が抑制され、感度変化を小さくすることができる。
【００４１】
補助配線１６Ｂは接続配線１５Ｂから透明電極１３Ｂの接続配線１５Ｂから最も遠い辺まで延びその辺に沿ってＬ字状に形成されている。そのため、透明電極１３Ｂの領域内において、補助配線を一直線状に形成した場合に比べて電位差が抑制され、感度変化を小さくすることができる。
【００４２】
このように補助配線１６Ａ、１６Ｂは形態の自由度がある。
【００４３】
透明電極１３Ｃ、１３Ｄに接続される透明配線１４Ｃ、１４Ｄには補助配線が設けられていない。透明配線１４Ｃ、１４Ｄの長さは透明配線１４Ａ、１４Ｂの長さに比べて著しく短く、透明電極１３Ｃ、１３Ｄの長さよりも短い。そのため、透明配線１４Ｃ、１４Ｄの抵抗値は透明電極１３Ｃ、１３Ｄにおける感度変化に対する影響が小さいので、補助配線を省略可能である。
【００４４】
具体的には、透明配線の電気抵抗値が１ｋΩ以上である場合、透明電極のセンサ感度が著しく低下する。そのため、補助電極は、電気抵抗値が１ｋΩ以上である透明配線の少なくとも一部並列に設けられることが望ましい。
【００４５】
このように補助配線は必要に応じて透明配線に並列に接続されるように設けられ、全ての透明配線に設ける必要はない。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図４は第３の実施の形態の静電容量式入力デバイス３００を示す断面図である。
【００４７】
静電容量式入力デバイス３００は、第１の実施の形態とは透明基板２１に形成される回路配線パターン２２を構成する部材の積層順が相違する。
【００４８】
静電容量式入力デバイス３００は、接続配線２５が形成された透明基板２１に補助配線２６が形成され、その補助配線２６の上から透明配線２４および透明電極２３が積層されて形成される。透明配線２４および透明電極２３はその柔軟性により補助配線２６に覆い被さるように設けられる。
【００４９】
透明配線２４および透明電極２３は透明導電膜を印刷あるいは塗布により透明基板２１に形成されるが、透明配線２４および透明電極２３を形成する位置が補助配線２６を基準として決められる。
【００５０】
次に、上述した静電容量式入力デバイスを用いて静電容量式入力装置を構成した時の使用例について説明する。
【００５１】
図５は本発明の第１乃至第３の実施の形態による静電容量式入力デバイスを用いた静電容量式入力装置の分解斜視図である。
【００５２】
同図に示す静電容量式入力装置は、静電容量式入力デバイス３０に粘着層３１を介在してガラスあるいはアクリル製の透明材料のカバーレンズ３２を積層して構成される。
【００５３】
なお、粘着層３１は、アクリル酸ポリマー、シリコン系ポリマーあるいはこれらの混合物を主材料とする透明光学粘着剤（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）により形成されている。
【００５４】
このように構成される静電容量式入力装置は、カバーレンズ３２が操作面となる操作パネルとなり、カバーレンズ３２に背面の表示装置からの光を透過する表示領域３３とこの表示領域の外周となる周縁に光非透過の非表示領域３４とを有している。静電容量式入力デバイス３０の透明基板には、入力操作が行える位置に応じて複数の透明電極が形成されている。これら複数の透明電極は透明基板の光透過領域３５に形成されており、表示領域３３は光透過領域３５に相対する位置に、非表示領域３４は光非透過領域３６に相対する位置にそれぞれ設けられている。
【００５５】
静電容量式入力デバイス３０は透明基板の回路配線パターンが形成される面が粘着層３１側に配置される。前記透明基板の回路配線パターン面の裏面側となる静電容量式入力デバイス３０の背面には、ＯＣＡなどの粘着層３７を介在して液晶表示装置などの表示装置３８やＬＥＤなどの照明が配置される。そのため、静電容量式入力装置は、表示領域３３を通して表示される背面の表示部を見ながら、カバーレンズ３２表面の操作面を操作するようになっている。
【００５６】
カバーレンズ３２表面の操作面が指などで操作されると、静電容量式入力デバイス３０の操作位置に対応する透明電極からカバーレンズ３２および粘着層３１にそれぞれ寄生する静電容量を直列に接続した合成容量に対応する信号が得られる。そのため、表示領域３３を通して表示される表示部に対応する透明電極により静電容量変化が検出され、前記表示部に対応する動作切替や表示切替が行える。
【００５７】
以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。補助配線６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、１６Ａ、１６Ｂ、２６は一直線状である必要もなく曲線でもジグザグでも透明配線を回避して並列に設けられても良い。また、補助配線は透明配線４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、２４上に重ねられて配置される必要はなく、前記透明配線上から外れて並列に設けられても良い。
【００５８】
なお、補助配線は、透明配線よりも電気抵抗の小さい透明導電性膜やカーボンなどで形成してもよい。
【００５９】
本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係る静電容量式入力デバイスは、電子機器の入力操作を静電容量変化により検出する静電容量式入力装置に用いて好適である。
【符号の説明】
【００６１】
１      透明基板
２      回路配線パターン
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ      透明電極
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ      透明配線
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ      接続配線
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ      補助配線
１０      光透過領域
１１      透明基板
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ      透明電極
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ      透明配線
１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ      接続配線
１６Ａ、１６Ｂ      補助配線
２１      透明基板
２２      回路配線パターン
２３      透明電極
２４      透明配線
２５      接続配線
２６      補助配線
３０、１００、２００、３００      静電容量式入力デバイス
３１、３７      粘着層
３２      カバーレンズ
３５      光透過領域
【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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