JP2011048780A - 入力装置およびこれを備える表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明に係る入力装置は、入力位置の検出精度を向上させることができる。
【解決手段】本発明に係る入力装置は、入力領域Eおよび入力領域Eの外側に位置する外側領域Eを有する入力装置であって、透光性を有する基体10と、入力領域Eにおける基体10上に設けられており、且つ入力位置を検出するための検出電極21、31と、外側領域Eにおける基体10上に設けられており、且つ検出電極21、31に電圧を印加するための配線導体23、33と、配線導体23、33を覆うようにして外側領域Eにおける基体10上に設けられている絶縁膜Kと、配線導体23、33と積層方向に対向配置されるようにして絶縁膜K上に設けられている導電膜Hと、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、入力装置およびこれを備える表示装置に関する。
従来の入力装置では、基体上に、入力位置を検出するための検出電極と、この検出電極に電圧を印加するための配線導体とが設けられている(例えば特許文献1参照)。
特開平8−328721号公報
近年、このような入力装置においては、入力位置の検出精度の向上が求められている。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力位置の検出精度を向上させることである。
上記目的を達成するために本発明における入力装置は、入力領域および入力領域の外側に位置する外側領域を有する入力装置であって、透光性を有する基体と、入力領域における基体上に設けられており、且つ入力位置を検出するための検出電極と、外側領域における基体上に設けられており、且つ検出電極に電圧を印加するための配線導体と、配線導体を覆うようにして外側領域における基体上に設けられている絶縁膜と、配線導体と積層方向に対向配置されるようにして絶縁膜上に設けられている導電膜と、を備える。
本発明に係る入力装置は、入力位置の検出精度を向上させることができる。
本発明の第1の実施形態に係る入力装置を表す平面図である。 図1に示す入力装置の断面図であり、(a)はIb−Ibに沿った断面図であり、(b)はIIb−IIbに沿った断面図である。 図1に示す入力装置のIIIb−IIIbに沿った断面図である。 (a)から(f)は、図1に示す入力装置の製造工程を表しており、図1のIIIb−IIIbに沿った断面の製造工程を表す断面図である 本発明の実施形態に係る表示装置を表す断面図である。 液晶表示パネルを示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態に係る入力装置の要部を表す断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る入力装置の要部を表す断面図である。 本発明の弟4の実施形態に係る入力装置の要部を表す断面図である。
但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る入力装置、およびこれを備えた表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図において、直接視認できない部材については、破線で示している。
まず、本発明の第1の実施形態に係る入力装置X1について説明する。
入力装置X1は、図1から図3に示すように、静電容量方式のタッチパネルであって、基体10と、第1検出電極パターン20と、第2検出電極パターン30と、電極用絶縁膜40と、配線用絶縁膜Kと、導電膜Hと、を有している。
また、図1に示すように、本実施形態に係る入力装置X1は、使用者が指等で押圧することにより情報を入力するための入力領域Eと、入力領域Eの外側に位置する外側領域Eとを有している。また、外側領域Eには、図外のFPC(Flexible Printed Circuit)等と電気的に接続される領域である外部導通領域11を含んでいる。
基体10は、第1検出電極パターン20と、第2検出電極パターン30と、電極用絶縁膜40と、配線用絶縁膜Kと、導電膜Hとを支持するとともに、外部の物体が第1検出電極パターン20および第2検出電極パターン30と直接接触するのを防止する役割を有している。基体10は絶縁性を有している。また、基体10の平面視形状は、例えば矩形状とされている。基体10の材料としては、透光性を有するガラスやプラスチックなどが挙げられる。中でも、ガラスを用いると、基体10の強度を高めることができので、耐久性が向上するとともに、基体10の表面の平坦性を容易に高めることができ、光の乱反射を低減できるので、入力装置X1の表示品位が向上するため好ましい。ここで、透光性とは、可視光に対する透過性を有することを意味する。
第1検出電極パターン20は、第1検出電極21と、第1接続電極22と、第1配線導体23とを有している。
第1検出電極21は、矢印CD方向での、入力装置X1に接近した指Fなどの位置検出を行う役割を有するものである。第1検出電極21は、入力領域Eにおける基体10上に設けられている。第1検出電極21は矢印AB方向および矢印CD方向に沿って間隔を空けてマトリックス状に配置され、矢印AB方向の隣り合う第1検出電極21は第1接続電極22によって互いに電気的に接続される。第1検出電極21の形状は平面視形状が略ひし形状をしているが、このような形状には限られない。第1検出電極21の材料としては、透光性および導電性を有するものが挙げられ、例えばITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)と、AZO(Al-Doped Zinc Oxide)、酸化錫、酸化亜鉛、導電性高分子(PEDOTおよびPSSなど)などが挙げられる。第1検出電極21の形成方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。まず、上述の材料をスパッタリング法、蒸着法、あるいは化学気相成長(CVD)法により基体10上に成膜する。そして、この膜の表面に感光性樹脂を塗布し、露光、現像、エッチング工程を経て、膜がパターニングされることで、第1検出電極21が形成される。
第1接続電極22は、隣り合う第1検出電極21を電気的に接続する役割を有するものである。第1接続電極22は、入力領域Eにおける基体10上に設けられている。第1接続電極22は、図2に示すように、第2接続電極32と電極用絶縁膜40を介して対向している。すなわち、第1接続電極22は、第2接続電極32と平面視において交差している。また、第1接続電極22の平面視での面積は、第1検出電極21の平面視での面積に比べて極めて小さい。これにより、第1接続電極22と第2接続電極32との間に帯電する浮遊電荷を小さくすることができるので、入力装置X1の検出精度を向上させることができる。第1接続電極22の材料は第1検出電極21と同様のものが挙げられる。また、第1接続電極22の形成方法は、第1検出電極21と同様である。
第1配線導体23は、第1検出電極21に電圧を印加する役割を有するものである。第1配線導体23は、外側領域Eにおける基体10上に設けられている。第1配線導体23は、その一端部が複数の第1検出電極21のうち端部に位置する第1検出電極21と電気的に接続され、他端部が外部導通領域11に位置している。
第1配線導体23の材料は、導電性材料が挙げられ、例えば、アルミニウム,クロム,金,銀,銅、これらの合金、もしくは第1検出電極21と同様のものが挙げられる。また、本実施形態における第1配線導体23は、図3に示すように、ITOなどの透光性材料の導体パターン23a上に、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、もしくは銀合金などの金属膜23bを積層してなる。これにより、第1配線導体23の抵抗値が低下するので、電流が流れやすくなり、入力位置の検出速度が向上するため好ましい。第1配線導体23の形成方法としては、第1検出電極21と同様である。
配線用絶縁膜Kは、第1配線導体23を覆うようにして基体10上に設けられている。また、配線用絶縁膜Kは、外側領域Eにおける基体10上に設けられている。配線用絶縁膜Kの材料は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂が挙げられる。また、配線用絶縁膜Kが樹脂からなる場合は、大気中に含まれる水分を吸収しやすくなる。
また、配線用絶縁膜Kは、上記材料を基板10上に塗布し、露光、現像することで形成される。この配線用絶縁膜Kを形成する過程で、上記材料にゴミや塵などの異物が含まれていると、材料を硬化することで絶縁膜Zを形成する際に、この異物が原因となって配線用絶縁膜Kに孔が生じる可能性がある。配線用絶縁膜Kに孔が生じている場合、この孔から例えば大気中の水分が配線用絶縁膜Kに浸入し、第1配線導体23に接触すると、第1配線導体23が腐食する可能性がある。同様に、入力装置X1の製造工程においても、この孔にエッチング液などの薬液が浸入し、エッチング液が第1配線導体23に接触すると、第1配線導体23が腐食する可能性がある。ここで、上記材料に顔料粒子を含ませると、配線用絶縁膜Kに孔が発生した場合でも、顔料粒子により第1配線導体23まで達するような孔が生じることを低減できる。
導電膜Hは、導電性材料からなり、例えば、アルミニウム,クロム,金,銀,銅、これらの合金、もしくは第1検出電極21と同様のものが挙げられる。
また、導電膜Hは、第1配線導体23と積層方向に対向配置されるようにして、配線用絶縁膜K上に設けられている。そのため、表示装置などから発生する電界が導電膜Hに吸収されるので、第1配線導体23にノイズが発生するのを低減できる。したがって、入力位置の検出精度が向上する。
また、導電膜Hは、グランド電位などの基準電位に接続されるとよい。これにより、入力装置X1が表示装置などに組み込まれた場合に、第1配線導体23にノイズが発生するのをさらに低減できる。
また、配線用絶縁膜Kが樹脂からなる場合、この配線用絶縁膜Kが大気中に含まれる水分を吸収しやすくなる。そのため、吸収された水分が第1配線導体23に接触することで、第1配線導体23が腐食する可能性がある。しかしながら、入力装置X1では、配線用絶縁膜K上に導電膜Hが設けられているので、配線用絶縁膜Kが大気中に含まれる水分を吸収することを低減でき、第1配線導体23が腐食することを低減できる。
導電膜Hは、平面視において、第1配線導体23を覆うように設けられているとよい。これにより、第1配線導体23が表示装置などから発生する電界により影響されることをさらに低減できるとともに、配線用絶縁膜Kが大気中に含まれる水分を吸収することをさらに低減できる。また、導電膜Hは、配線用絶縁膜Kの主面Saおよび端面Sbを含む表面S全体に設けられているとさらによい。
また、導電膜Hは、第1検出電極21および第2検出電極31と同じ材料で形成されるとよい。これにより、第1検出電極21および第2検出電極31と導電膜Hとを同一過程で形成することができる。したがって、入力装置X1の製造工程を減らすことができる。
第2検出電極パターン30は、第2検出電極31と、第2接続電極32と、第2配線導体33とを有している。
第2検出電極31は、矢印AB方向での、入力装置X1に接近した指Fなどの位置検出を行う役割を有するものである。第2検出電極31は、入力領域Eにおける基体10上に設けられている。また、第2検出電極31は、矢印AB方向および矢印CD方向に沿って間隔を空けてマトリックス状に配置され、矢印CD方向の隣り合う第2検出電極31は、第2接続電極32によって互いに電気的に接続される。第2検出電極31の形状は、平面視形状がひし形状をしている。第2検出電極31の材料は第1検出電極21と同様なものが挙げられる。また、第2検出電極31の形成方法は、第1検出電極21と同様である。
第2接続電極32は、隣り合う第2検出電極31間を電気的に接続する役割を有するものである。また、第2検出電極32は、入力領域Eにおける基体10上に設けられている。第2接続電極32は、図2に示すように、電極用絶縁膜40を介して第1接続電極22と対向配置されている。また、第2接続電極32の平面視での面積は、第2検出電極31の平面視での面積に比べて極めて小さい。これにより、第1接続電極22と第2接続電極32との間に帯電する浮遊電荷を小さくすることができるので、入力位置の検出精度を向上させることができる。第2接続電極32の材料は第1検出電極21と同様のものが挙げられる。また、第2接続電極32形成方法は、第1検出電極21と同様である。
第2配線導体33は、第2検出電極31に電圧を印加する役割を有するものである。第2配線導体33は基体10上に設けられている。また、第2配線導体33は、その一端部が複数の第2検出電極31のうち端部に位置する第2検出電極31と電気的に接続され、他端部が外部導通領域11に位置している。なお、第2配線導体33の材料は、第1配線導体23と同様のものが挙げられる。また、第2配線導体33の形成方法は、第1検出電極21と同様である。
また、第2配線導体33は第1配線導体23と同様に、配線用絶縁膜Kに被覆されている。また、配線用絶縁膜K上には、導電膜Hが形成されている。
電極用絶縁膜40は、第1接続電極22と第2接続電極32とを絶縁する役割を有するものである。電極用絶縁膜40は、基体10上に設けられており、第1接続電極22と第2接続電極32との間に位置している。電極用絶縁膜40の材料は、配線用絶縁膜Kと同様なものが挙げられる。また、電極用絶縁膜40の形成方法としては、配線用絶縁膜Kと同様である。
入力装置X1では、導電膜Hが、第1配線導体23および第2配線導体33と積層方向に対向配置されるようにして、配線用絶縁膜K上に設けられている。そのため、表示装置などから発生する電界が導電膜Hによって吸収されるので、第1配線導体23にノイズが発生することを低減できる。したがって、入力位置の検出精度が向上する。
また、入力装置X1では、導電膜Hによって、配線用絶縁膜Kが大気中に含まれる水分を吸収するのを低減でき、第1配線導体23および第2配線導体33が腐食するのを低減できる。
次に、入力装置X1の製造方法について、図4を参照して説明する。なお、図4(a)から(f)は、図1のIIIb−IIIbに沿った断面の製造工程を表す断面図である。
まず、図4(a)に示すように、ITOなどの透光性材料を、例えばスパッタリング法により基体10上に成膜し、膜Mを形成する。そして、膜Mの表面に感光性樹脂を塗布し、露光、現像、エッチング、感光性樹脂を除去する工程を経て、図4(b)に示すように、膜Mを所望の形状にパターニングする。これにより、第1接続電極22、導体パターン23aが形成される。
次に、この基体10上に、アルミニウムなどの金属膜を成膜し、先程と同様にパーニングを行う。これにより、図4(c)に示すように、導体パターン23aには金属膜23bが被覆され、積層構造の第1配線導体23が形成される。
次に、この基体10上に、アクリル系樹脂などの絶縁性材料を塗布し、露光、現像、硬化を行う。これにより、図4(d)に示すように、第1接続電極22上に、電極用絶縁膜40が形成されるとともに、第1配線導体23上に、配線用絶縁膜Kが形成される。この工程で、絶縁性材料にゴミや塵などの異物が含まれていると、この絶縁性材料を硬化する場合に、異物が原因となって配線用絶縁膜Kに孔が生じる可能性がある。
次に、図4(e)に示すように、この基体10上にITOなどの透光性材料を成膜し、膜Mを形成する。また、これと同時に、導電膜Hが、第1配線導体23と対向配置するようにして配線用絶縁膜K上に形成される。
次に、この膜Mのパターニングを行う。このパターニングの際に、膜Mの一部を腐食させて除去するためのエッチング液が配線用絶縁膜K上にまで侵入する。しかしながら、配線用絶縁膜K上には導電膜Hが形成されているので、配線用絶縁膜Kに孔が生じている場合でも、導電膜Hによってエッチング液が配線用絶縁膜Kの孔に侵入するのを低減できる。すなわち、エッチング液が、第1配線導体23と接触する可能性を低減できる。
上記の製造工程を経ることで、図4(f)に示すように、入力装置X1が製造される。
なお、入力装置X1の製造方法はこれに限定されない。例えば、上記製造方法では、膜Mと導電膜Hを同時に成膜したが、導電膜Hの成膜後に、膜Mを成膜し、この膜Mのパターニングを行ってもよい。
入力装置X1では、導電膜Hが、第1配線導体23および第2配線導体33と積層方向に対向配置されるようにして、配線用絶縁膜K上に設けられている。そのため、ゴミ、塵などの異物に起因して配線用絶縁膜Kに孔が生じている場合でも、導電膜Hによりエッチング液が第1配線導体23および第2配線導体33に接触するのを低減できる。したがって、第1配線導体23および第2配線導体33が腐食する可能性を低減できる。
また、入力装置X1では、第1検出電極21および第2検出電極31と、導電膜Hとは同じの材料からなる。これにより、第1検出電極21および第2検出電極31と導電膜Hとを同一過程で形成することができる。したがって、入力装置X1の製造工程を減らすことができるので、入力装置X1の生産性が向上するため好ましい。
表示装置Yは、図5に示すように、入力装置X1と、液晶表示装置Zとを備えている。また、液晶表示装置Zは、液晶表示パネル60と、光源装置70と、筐体80とを備えている。
液晶表示パネル60は、図6に示すように、第1基体61と、第2基体62と、封止部材63とを備えており、第1基体61と第2基体62との間に液晶層(図示せず)を介在させ、該液晶層を封止部材63により封止することにより、画像を表示するための複数の画素からなる表示領域Pが形成されている。
光源装置70は、液晶表示パネル60に向けて光を照射する役割を担うものであり、液晶表示パネル60と下側筐体82との間に配置されている。
筐体80は、液晶表示パネル60および光源装置70を収容するための部材であり、上側筐体81および下側筐体82を有する。筐体80の材料としては、ポリカーボネート樹脂などの樹脂、ステンレス(SUS)やアルミニウムなどの金属などが挙げられる。
入力装置X1と液晶表示装置Zとは、両面テープTを介して接着される。なお、入力装置Xと液晶表示装置Zとの固定方法に使用される固定用部材は両面テープTには限られず、例えば熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などの接着部材や、入力装置X1と液晶表示装置Zとを物理的に固定する固定構造体でもよい。
また、入力装置X1の導電膜Hは、第1配線導体23および第2配線導体33より液晶表示パネル60側に位置している。そのため、液晶表示パネル60から発生する電界が第1配線導体23および第2配線導体33に達する前に、電界を導電膜Hで吸収できるので、入力位置の検出精度の低下をより低減できる。
表示装置Zは、上述のように入力装置X1を備える。そのため、第1配線導体23および第2配線導体33が腐食する可能性を低減できる。
次に、本発明の第2の実施形態の係る入力装置X2について説明する。なお、入力装置X1と同様の機能を有する構成については、同じ参照符号を付記し、入力装置X1と重複する説明は省略する。
入力装置X2では、図7に示すように、複数の導電膜Hが、互いに離隔して配線用絶縁膜K上に設けられている。
また、複数の導電膜Hは、互いに離隔しており、第1配線導体23それぞれと対向配置しており、且つ対向配置された第1配線導体23と電気的に接続されている。そのため、第1配線導体23と、これに対向配置される導電膜Hとの電位差を小さくできるので、第1配線導体23と導電膜Hとの間に帯電する浮遊電荷を低減できる。したがって、入力装置X2の入力位置の検出精度が向上する。
また、入力装置X2では、図7に示されている3つの第1配線導体23のうち矢印A方向側の2つの配線導体23は、それに対向配置される導電膜Hと、導通スルーホールDによって電気的に接続されている。一方で、図7に示されている矢印B方向側の第1配線導体23は、その一部が配線用絶縁膜Kに被覆されていない。その一部と導電膜Hと接触させることで、第1配線導体23と導電膜Hとを電気的に接続してもよい。これにより、導通スルーホールDを設ける必要がないため、入力装置X2の生産性が向上する。
また、入力装置X2では、第1配線導体23と導電膜Hとは電気的に接続されているが、導電膜Hを第1配線導体23と接続させなければ、入力装置X2を表示装置などに組み込んだ場合に、表示装置からの電界が第1配線導体23に影響することを低減できる。また、導電膜Hをグランドなどの基準電位に設定すれば、電界が第1配線導体23に影響することをさらに低減できる。
また、入力装置X2では、配線用絶縁膜K上に導電膜Hが設けられているので、配線用絶縁膜Kが大気中に含まれる水分を吸収するのを低減でき、第1配線導体23が腐食することを低減できる。
また、表示装置Yでは、入力装置X1代えて入力装置X2を採用しても上述と同様な効果が得られる。
なお、上述した実施形態は、本発明の実施形態の具体例を示すものであり、種々の変更が可能である。以下、いくつかの主な変更例を示す。
入力装置X3では、図8に示すように、複数の配線用絶縁膜Kが第1配線導体23を覆うように、基体10上に設けられている。これにより、配線用絶縁膜Kにゴミや塵などの異物に起因して孔が生じる可能性を低減できる。そのため、第1配線導体23の腐食する可能性をさらに低減できる。
入力装置X4では、図9に示すように、基体10に対向するようにして、保護用基板50を配置している。保護用基板50は、第1検出電極パターン20および第2検出電極パターン30に、外部の物体が直接接触するのを防止する機能を有するものである。保護用基板50の材料としては、例えば公知のアクリル板、ガラス板、PETフィルムや偏光板など、可視光に対して良好な透光性を有する基板が挙げられる。
また、基体10と保護用基板50とは接合部材Sにより貼り合わされている。接合部材Sの材料としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、あるいはシリコーン樹脂等の透光性樹脂が挙げられる。
また、入力装置X1では、第1検出電極パターン20および第2検出電極パターン30が1枚の基体10上に設けているが、これに限られない。例えば、2枚の基体を設けて、第1検出電極パターン20と第2検出電極パターン30とを別々の基体に設けてよい。
また、本発明は、例えば、アナログ抵抗膜を用いた抵抗膜方式のタッチパネルにも適用することができる。すなわち、マトリクス抵抗膜を用いた抵抗膜方式のタッチパネルと同様、配線導体上に配線用絶縁膜および導電膜を形成することで、アナログ抵抗膜を用いた抵抗膜方式のタッチパネルにおいても本発明を適用することができる。
また、表示装置Yでは、入力装置X1を備えた表示装置Yの例について説明したが、入力装置X1に代えて、入力装置X3を採用してもよい。
表示装置Yでは、表示パネルが液晶表示パネルである例について説明したが、これに限定されない。すなわち、表示パネルは、CRT、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、無機ELディスプレイ、LEDディスプレイ、蛍光表示管、電界放出ディスプレイ、表面電界ディスプレイ等であってもよい。
X1、X2、X3、X4 入力装置
Y 表示装置
Z 液晶表示装置
10 基体
20 第1検出電極パターン
21 第1検出電極
22 第1接続電極
23 第1配線導体
30 第2検出電極パターン
31 第2検出電極
32 第2接続電極
33 第2配線導体
K 配線用絶縁膜
H 導電膜
60 液晶表示パネル






Claims (7)

  1. 入力領域および入力領域の外側に位置する外側領域を有する入力装置であって、
    透光性を有する基体と、
    入力領域における前記基体上に設けられており、且つ入力位置を検出するための検出電極と、
    外側領域における前記基体上に設けられており、且つ前記検出電極に電圧を印加するための配線導体と、
    前記配線導体を覆うようにして外側領域における前記基体上に設けられている絶縁膜と、
    前記配線導体と積層方向に対向配置されるようにして前記絶縁膜上に設けられている導電膜と、を備えた入力装置。
  2. 前記配線導体は、外側領域における前記基体上に複数設けられており、
    複数の前記配線導体は、互いに離隔しており、
    前記絶縁膜は、複数の前記配線導体を覆うようにして外側領域における前記基体上に設けられており、
    前記導電膜は、前記絶縁膜上に複数設けられており、
    複数の前記導電膜は、互いに離隔しており、前記配線導体それぞれと積層方向に対向配置しており、且つ対向配置された前記配線導体と電気的に接続されている、請求項1に記載の入力装置。
  3. 平面視において、前記導電膜は、前記配線導体を覆うようにして設けられている、請求項1に記載の入力装置、
  4. 前記導電膜は基準電位に接続される、請求項1または3に記載の入力装置。
  5. 前記絶縁膜は顔料粒子を含んでいる、請求項1から4のいずれかに記載の入力装置。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載の入力装置と、前記入力装置と対向配置される表示パネルと、を備え、
    前記入力装置の前記導電膜は、前記配線導体より前記表示パネル側に位置している、表示装置。
  7. 前記表示パネルは液晶表示パネルである、請求項6に記載の表示装置。
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