JP6660424B2 - 入力装置 - Google Patents
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Description
本発明は、入力装置に関する。
液晶表示装置等の表示装置上に搭載され、電子機器等へ情報を入力するタッチパネルが知られている。タッチパネルは、表示装置により視覚的にとらえた情報に基づいて入力できることから、様々な用途に用いられている。
このようなタッチパネルとしては、抵抗膜方式及び静電容量方式が広く知られている。又、スイッチマトリックス構成を有する磁気方式のタッチパネルも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記何れの方式のタッチパネルも、ＸＹ方向等の２次元情報は得られるものの、Ｚ方向も含めた３次元情報は得られなかった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、３次元情報が得られる入力装置を提供することを目的とする。
本入力装置は、絶縁層と、前記絶縁層の一方の側に長手方向を第１方向に向けて並置された複数の第１抵抗部と、前記絶縁層の他方の側に長手方向を前記第１方向と交差する第２方向に向けて並置された複数の第２抵抗部と、各々の前記第１抵抗部及び各々の前記第２抵抗部の両端部に設けられた１対の電極と、を有し、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部は、アルファクロムを主成分とするＣｒ混相膜から形成され、前記第１抵抗部及び／又は前記第２抵抗部が押圧されると、押圧された前記第１抵抗部及び／又は前記第２抵抗部の前記１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する。
開示の技術によれば、３次元情報が得られる入力装置を提供できる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る入力装置を例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係る入力装置を例示する断面図であり、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。図１及び図２を参照するに、入力装置１は、基材１０と、抵抗体３０（複数の抵抗部３１及び３２）と、複数の端子部４１及び４２とを有している。
図１は、第１の実施の形態に係る入力装置を例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係る入力装置を例示する断面図であり、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。図１及び図２を参照するに、入力装置１は、基材１０と、抵抗体３０（複数の抵抗部３１及び３２）と、複数の端子部４１及び４２とを有している。
なお、本実施の形態では、便宜上、入力装置１において、基材１０の抵抗部３１が設けられている側を上側又は一方の側、抵抗部３２が設けられている側を下側又は他方の側とする。又、各部位の抵抗部３１が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗部３２が設けられている側の面を他方の面又は下面とする。但し、入力装置１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材１０の上面１０ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
基材１０は、抵抗体３０等を形成するためのベース層となる絶縁性の部材であり、可撓性を有する。基材１０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、５μｍ〜５００μｍ程度とすることができる。特に、基材１０の厚さが５μｍ〜２００μｍであると、抵抗部３１及び３２のひずみ感度誤差を少なくすることができる点で好ましい。
基材１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成することができる。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。
ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材１０が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材１０は、例えば、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成しても構わない。
但し、基材１０が可撓性を有する必要がない場合には、基材１０に、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）等の材料を用いても構わない。
抵抗体３０は、基材１０上に形成されており、押圧力に応じて連続的に抵抗値が変化する受感部である。抵抗体３０は、基材１０の上面１０ａ及び下面１０ｂに直接形成されてもよいし、基材１０の上面１０ａ及び下面１０ｂに他の層を介して形成されてもよい。
抵抗体３０は、基材１０を介して積層された複数の抵抗部３１及び３２を含んでいる。すなわち、抵抗体３０は、複数の抵抗部３１及び３２の総称であり、抵抗部３１及び３２を特に区別する必要がない場合には抵抗体３０と称する。なお、図１では、便宜上、抵抗部３１及び３２を梨地模様で示している。
複数の抵抗部３１は、基材１０の上面１０ａに、長手方向をＸ方向に向けて所定間隔でＹ方向に並置された薄膜である。複数の抵抗部３２は、基材１０の下面１０ｂに、長手方向をＹ方向に向けて所定間隔でＸ方向に並置された薄膜である。但し、複数の抵抗部３１と複数の抵抗部３２とは平面視で直交している必要はなく、交差していればよい。
抵抗体３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。
ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでもよい。
抵抗体３０の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．０５μｍ〜２μｍ程度とすることができる。特に、抵抗体３０の厚さが０．１μｍ以上であると、抵抗体３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α−Ｃｒの結晶性）が向上する点で好ましい。又、抵抗体３０の厚さが１μｍ以下であると、抵抗体３０を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材１０からの反りを低減できる点で更に好ましい。
抵抗体３０の幅は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、０．１μｍ〜１０００μｍ（１ｍｍ）程度とすることができる。隣接する抵抗体３０のピッチは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、１ｍｍ〜１００ｍｍ程度とすることができる。なお、図１及び図２では、抵抗部３１を６本、抵抗部３２を１０本図示しているが、抵抗部３１及び３２は、実際には数１００〜数１００００本程度設けられる。
例えば、抵抗体３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα−Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、抵抗体３０の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗体３０の感度の向上を実現できる。ここで、主成分とは、対象物質が抵抗体を構成する全物質の５０質量％以上を占めることを意味するが、抵抗体３０の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗体３０の感度の向上を実現する観点から、抵抗体３０はα−Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。なお、α−Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
端子部４１は、基材１０の上面１０ａにおいて、各々の抵抗部３１の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３１よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４１は、押圧力により生じる抵抗部３１の抵抗値の変化を外部に出力するための１対の電極であり、例えば、外部接続用のフレキシブル基板やリード線等が接合される。端子部４１の上面を、端子部４１よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗部３１と端子部４１とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。
端子部４２は、基材１０の下面１０ｂにおいて、各々の抵抗部３２の両端部から延在しており、平面視において、抵抗部３２よりも拡幅して略矩形状に形成されている。端子部４２は、押圧力により生じる抵抗部３２の抵抗値の変化を外部に出力するための１対の電極であり、例えば、外部接続用のフレキシブル基板やリード線等が接合される。端子部４２の上面を、端子部４２よりもはんだ付け性が良好な金属で被覆してもよい。なお、抵抗部３２と端子部４２とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。
なお、基材１０を貫通する貫通配線（スルーホール）を設け、端子部４１及び４２を基材１０の上面１０ａ側又は下面１０ｂ側に集約してもよい。
抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するように基材１０の上面１０ａにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。又、抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するように基材１０の下面１０ｂにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２を湿気等から保護することができる。なお、カバー層は、端子部４１及び４２を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
カバー層は、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂から形成することができる。カバー層は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、２μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。
入力装置１を製造するためには、まず、基材１０を準備し、基材１０の上面１０ａに図１に示す平面形状の抵抗部３１及び端子部４１を形成する。抵抗部３１及び端子部４１の材料や厚さは、前述の通りである。抵抗部３１と端子部４１とは、同一材料により一体に形成することができる。
抵抗部３１及び端子部４１は、例えば、抵抗部３１及び端子部４１を形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィによってパターニングすることで形成できる。抵抗部３１及び端子部４１は、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。
抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現する観点から、抵抗部３１及び端子部４１を成膜する前に、下地層として膜厚が１ｎｍ〜１００ｎｍ程度の機能層を真空成膜することが好ましい。機能層は、例えば、コンベンショナルスパッタ法により成膜できる。なお、機能層は、機能層の上面全体に抵抗部３１及び端子部４１を形成後、フォトリソグラフィによって抵抗部３１及び端子部４１と共に図１に示す平面形状にパターニングされる。
本願において、機能層とは、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１０に含まれる酸素や水分による抵抗部の酸化を防止する機能や、基材１０と抵抗部との密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。
基材１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むため、特に抵抗部がＣｒを含む場合、Ｃｒは自己酸化膜を形成するため、機能層が抵抗部の酸化を防止する機能を備えることは有効である。
機能層の材料は、少なくとも上層である抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。
上記の合金としては、例えば、ＦｅＣｒ、ＴｉＡｌ、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｒ、ＣｒＣｕ等が挙げられる。又、上記の化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２等が挙げられる。
機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒ（アルゴン）ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜することができる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材１０の上面１０ａをＡｒでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。
但し、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にＡｒ等を用いたプラズマ処理等により基材１０の上面１０ａを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜する方法を用いてもよい。
機能層の材料と抵抗部３１及び端子部４１の材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、機能層としてＴｉを用い、抵抗部３１及び端子部４１としてα−Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とするＣｒ混相膜を成膜することが可能である。
この場合、例えば、Ｃｒ混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、抵抗部３１及び端子部４１を成膜することができる。或いは、純Ｃｒをターゲットとし、チャンバ内にＡｒガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、抵抗部３１及び端子部４１を成膜してもよい。
これらの方法では、Ｔｉからなる機能層がきっかけでＣｒ混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα−Ｃｒを主成分とするＣｒ混相膜を成膜できる。又、機能層を構成するＴｉがＣｒ混相膜中に拡散することにより、抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現できる。なお、機能層がＴｉから形成されている場合、Ｃｒ混相膜にＴｉやＴｉＮ（窒化チタン）が含まれる場合がある。
なお、抵抗部３１がＣｒ混相膜である場合、Ｔｉからなる機能層は、抵抗部３１の結晶成長を促進する機能、基材１０に含まれる酸素や水分による抵抗部３１の酸化を防止する機能、及び基材１０と抵抗部３１との密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Ｔｉに代えてＴａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅを用いた場合も同様である。
このように、抵抗部３１の下層に機能層を設けることにより、抵抗部３１の結晶成長を促進することが可能となり、安定な結晶相からなる抵抗部３１を作製できる。その結果、入力装置１において、抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現することができる。又、機能層を構成する材料が抵抗部３１に拡散することにより、入力装置１において、抵抗部３１の温度係数の安定化や、押圧力に対する抵抗部３１の感度の向上を実現することができる。
次に、基材１０の下面１０ｂに図１に示す平面形状の抵抗部３２及び端子部４２を形成する。抵抗部３２及び端子部４２は、抵抗部３１及び端子部４１と同様の方法で形成することができる。抵抗部３２及び端子部４２を成膜する前に、下地層として、基材１０の下面１０ｂに機能層を成膜することが好ましい点も同様である。
抵抗部３１及び端子部４１並びに抵抗部３２及び端子部４２を形成後、必要に応じ、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するカバー層を、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するカバー層を設けてもよい。これにより、入力装置１が完成する。
カバー層は、例えば、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆し端子部４１を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製することができる。又、カバー層は、例えば、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２を被覆し端子部４２を露出するように半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートし、加熱して硬化させて作製することができる。カバー層は、絶縁樹脂フィルムのラミネートに代えて、液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。
図３に示すように、入力装置１及び制御装置２によりタッチパネル３を実現できる。タッチパネル３は、ペンや指で触れることで入力操作が可能なパネルであり、表示装置の表面又は裏面に搭載され、パーソナルコンピュータやスマートフォン等の各種電子機器や携帯端末等に広く用いることができる。タッチパネル３が搭載される表示装置としては、例えば、液晶表示装置や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）表示装置が挙げられるが、これらには限定されない。
なお、入力装置１は上下対称な構造であるため、抵抗部３１側が表示装置側となるように表示装置に搭載されてもよいし、抵抗部３２側が表示装置側となるように表示装置に搭載されてもよい。
タッチパネル３において、入力装置１の各々の端子部４１及び４２は、例えば、フレキシブル基板やリード線等を用いて、制御装置２に接続されている。
制御装置２は、入力装置１の端子部４１及び４２を介して得られた情報に基づいて、入力装置１が押圧された位置の座標や押圧力の大きさを検出することができる。例えば、入力装置１の抵抗部３１はＸ座標の検出に用いることができ、抵抗部３２はＹ座標の検出に用いることができる。
図４に示すように、制御装置２は、例えば、アナログフロントエンド部２１と、信号処理部２２とを含む構成とすることができる。
アナログフロントエンド部２１は、例えば、入力信号選択スイッチ、ブリッジ回路、増幅器、アナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）等を備えている。アナログフロントエンド部２１は、温度補償回路を備えていてもよい。
アナログフロントエンド部２１では、例えば、入力装置１の全ての端子部４１及び４２が入力信号選択スイッチに接続され、入力信号選択スイッチにより１対の電極が選択される。入力信号選択スイッチで選択された１対の電極は、ブリッジ回路に接続される。
すなわち、ブリッジ回路の１辺が入力信号選択スイッチで選択された１対の電極間の抵抗部で構成され、他の３辺が固定抵抗で構成される。これにより、ブリッジ回路の出力として、入力信号選択スイッチで選択された１対の電極間の抵抗部の抵抗値に対応した電圧（アナログ信号）を得ることができる。なお、入力信号選択スイッチは、信号処理部２２から制御可能に構成されている。
ブリッジ回路から出力された電圧は、増幅器で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換され、信号処理部２２に送られる。アナログフロントエンド部２１が温度補償回路を備えている場合には、温度補償されたデジタル信号が信号処理部２２に送られる。入力信号選択スイッチを高速で切り替えることで、入力装置１の全ての端子部４１及び４２の抵抗値に対応するデジタル信号を極短時間で信号処理部２２に送ることができる。
信号処理部２２は、アナログフロントエンド部２１から送られた情報に基づいて、入力装置１が押圧された位置の座標や押圧力の大きさを検出することができる。例えば、図１の最下部に位置する抵抗部３１の抵抗値と、左から２番目に位置する抵抗部３２の抵抗値が変化した場合には、図１に示すＢ部が押されたことを検出できる。又、最下部に位置する抵抗部３１の抵抗値の変化の大小と、左から２番目に位置する抵抗部３２の抵抗値の変化の大小とに基づいて、図１に示すＢ部における押圧力の大きさを検出できる。
又、複数の抵抗部３１の抵抗値や複数の抵抗部３２の抵抗値が変化した場合には、入力装置１が複数位置で押圧されたことを検出できる。
なお、押圧力の大きさが小さい場合等には、抵抗部３１及び抵抗部３２のうち、押圧される側に近い方の抵抗部のみが押圧され、押圧される側から遠い方の抵抗部は押圧されない場合がある。この場合には、押圧される側に近い方の抵抗部の１対の電極間の抵抗値のみが押圧力の大きさに応じて連続的に変化するが、この場合も、信号処理部２２は、押圧される側に近い方の抵抗部の抵抗値の変化の大小に基づいて、押圧力の大きさを検出することができる。
つまり、抵抗部３１及び／又は抵抗部３２が押圧されると、押圧された抵抗部（抵抗部３１及び／又は抵抗部３２）の１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する。そして、信号処理部２２は、抵抗部３１と抵抗部３２の一方が押圧されたか両方が押圧されたかにかかわらず、押圧された抵抗部の抵抗値の変化の大小に基づいて、押圧力の大きさを検出することができる。
信号処理部２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、メインメモリ等を含む構成とすることができる。
この場合、信号処理部２２の各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現できる。但し、信号処理部２２の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、信号処理部２２は、物理的に複数の装置等により構成されてもよい。
このように、入力装置１の抵抗部３１及び３２が押圧されると、押圧された抵抗部３１及び３２が押圧力に応じて撓み、押圧された抵抗部３１及び３２の１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する。すなわち、入力装置１では、３次元情報（押圧された位置の座標と、押圧力の大きさ）を得ることができる。
タッチパネル３において、入力装置１で得られた３次元情報は制御装置２に送られ、制御装置２は入力装置１で得られた３次元情報に基づいて、入力装置１が押圧された位置の座標と共に、押圧力の大きさを検出することができる。
特に、抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜から形成されている場合は、抵抗部３１及び３２がＣｕ−ＮｉやＮｉ−Ｃｒから形成されている場合と比べ、押圧力に対する抵抗値の感度（同一の押圧力に対する抵抗部３１及び３２の抵抗値の変化量）が大幅に向上する。抵抗部３１及び３２がＣｒ混相膜から形成されている場合、押圧力に対する抵抗値の感度は、抵抗部３１及び３２がＣｕ−ＮｉやＮｉ−Ｃｒから形成されている場合と比べ、おおよそ５〜１０倍程度となる。そのため、抵抗部３１及び３２をＣｒ混相膜から形成することで、押圧された位置の座標の検出精度を向上できると共に、押圧力を高感度で検出できる。
又、押圧力に対する抵抗値の感度が高いことで、押圧力が小であることを検出した場合には所定の動作を行い、押圧力が中であることを検出した場合には他の動作を行い、押圧力が大であることを検出した場合には更に他の動作を行うような制御の実現が可能となる。或いは、押圧力が小又は中であることを検出した場合には動作を行わず、押圧力が大であることを検出した場合にのみ所定の動作を行うような制御の実現が可能となる。これにより、ミスタッチによる誤動作を防止できる。
又、押圧力に対する抵抗値の感度が高いと、Ｓ／Ｎの高い信号を得ることができる。そのため、アナログフロントエンド部２１のＡ／Ｄ変換回路において平均化を行う回数を低減しても精度よく信号検出ができる。Ａ／Ｄ変換回路において平均化を行う回数を低減することで、１回のＡ／Ｄ変換に必要な時間を短縮できるため、入力信号選択スイッチを更に高速で切り替えることが可能となる。その結果、入力装置１に入力される速い動きも検出することができる。
又、押圧力に対する抵抗値の感度が高いことで、タッチパネル３を表示装置の裏面側に搭載し、表示装置を介してタッチパネル３を押圧した場合でも押圧の有無や押圧力の大きさを検出できる。そのため、タッチパネル３を表示装置の裏面側に搭載し、表示装置の視認性を落とすことなくタッチパネル３への入力が可能となる。
但し、抵抗部３１及び３２の幅を狭くする（例えば、１０μｍ以下とする）ことにより、表示装置の視認性の低下を抑制できるため、タッチパネル３を表示装置の表面側に搭載することも可能である。
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、基材の一方の面側又は他方の面側に実装された電子部品を有する入力装置の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
第１の実施の形態の変形例１では、基材の一方の面側又は他方の面側に実装された電子部品を有する入力装置の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図５は、第１の実施の形態の変形例１に係る入力装置を例示する断面図であり、図２に対応する断面を示している。図５を参照するに、入力装置１Ａは、基材１０の下面１０ｂに電子部品２００が実装された点が、入力装置１（図１及び図２参照）と相違する。
電子部品２００は、例えば、図４に示すアナログフロントエンド部２１をＩＣ化して外部通信機能（例えば、Ｉ２Ｃ等のシリアル通信機能）を持たせたものである。すなわち、電子部品２００は、例えば、入力信号選択スイッチ、ブリッジ回路、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、外部通信機能等を備えたＩＣであり、抵抗部３１及び３２の１対の電極間の抵抗値を電圧に変換してデジタル信号として出力することができる。電子部品２００は、温度補償回路を備えていてもよい。電子部品２００は、外部通信機能により制御装置２の信号処理部２２と情報の送受信を行うことができる。
電子部品２００は、例えば、基材１０の下面１０ｂに形成されたパッドにフリップチップ実装することができる。或いは、電子部品２００は、基材１０の下面１０ｂにダイアタッチフィルム等の接着層を介して搭載され、基材１０の下面１０ｂに形成されたパッドにワイヤボンディングされてもよい。又、電子部品２００と共に、コンデンサ等の受動部品が搭載されてもよい。
電子部品２００は、図示しない配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して、全ての端子部４１及び４２と接続されている。又、電子部品２００は、入力装置１Ａの外部から電源供給可能に構成されている。
抵抗部３１及び端子部４１を被覆するように基材１０の上面１０ａにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。又、抵抗部３２、端子部４２、及び電子部品２００を被覆するように基材１０の下面１０ｂにカバー層（絶縁樹脂層）を設けても構わない。カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２、端子部４１及び４２、並びに電子部品２００に機械的な損傷等が生じることを防止できる。又、カバー層を設けることで、抵抗部３１及び３２、端子部４１及び４２、並びに電子部品２００を湿気等から保護することができる。
このように、入力装置１Ａでは、基材１０に電子部品２００が実装されているため、配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して、端子部４１及び４２と電子部品２００とを短距離で接続可能である。そのため、小型の入力装置１Ａを実現できる。この構造は、特に、抵抗体と電子部品とをリード線を用いてはんだ等で接続することが困難な小型の入力装置に有効である。
又、端子部４１及び４２から電子部品２００までの距離を短くすることにより、ノイズ耐性を向上することができる。
なお、図５では、基材１０の下面１０ｂに電子部品２００を実装する例を示したが、基材１０の上面１０ａに電子部品２００を実装してもよい。又、電子部品２００は、アナログフロントエンド部２１の機能を有するＩＣには限定されず、例えば、アナログフロントエンド部２１及び信号処理部２２の機能を有するＩＣとしてもよい。
すなわち、制御装置２の一部又は全部が入力装置１Ａと一体化されてもよい。ここで、入力装置１Ａと一体化するとは、制御装置２に使用される基材や電子部品の一部又は全部と、入力装置１Ａに使用される基材や電子部品の一部又は全部とが兼用されることを含む。
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、基材の一方の面側又は他方の面側に実装された太陽電池を有する入力装置の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
第１の実施の形態の変形例２では、基材の一方の面側又は他方の面側に実装された太陽電池を有する入力装置の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図６は、第１の実施の形態の変形例２に係る入力装置を例示する断面図であり、図２に対応する断面を示している。図６を参照するに、入力装置１Ｂは、太陽電池３００が実装された点が、入力装置１Ａ（図５参照）と相違する。
太陽電池３００は、基材１０の下面１０ｂ側に実装されている。具体的には、基材１０の下面１０ｂに抵抗部３２、端子部４２、及び電子部品２００を被覆するようにカバー層６０が設けられ、太陽電池３００はカバー層６０の下面に配置されている。太陽電池３００は、図示しない配線パターンや貫通配線（スルーホール）を介して電子部品２００と接続されており、電子部品２００に給電することができる。
太陽電池３００は、例えば、アモルファスシリコン系、シリコン結晶系、又は化合物系（例えば、ＣＩＧＳ）のフレキシブル太陽電池をカバー層６０上にラミネートしたものである。なお、ＣＩＧＳとは、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、及びセレン（Ｓｅ）を主成分とする化合物系太陽電池である。
このように、入力装置１Ｂでは、電子部品２００に給電する電源である太陽電池３００が実装されている。これにより、外部からの給電を不要とした、小型の入力装置１Ｂを実現できる。
入力装置１Ｂにおいて、抵抗体３０を薄膜化することで、入力装置１Ｂを特に低消費電力化及び小型化することが可能である。
すなわち、抵抗体３０の材料として例えばＣｕ−ＮｉやＮｉ−Ｃｒの箔を用いた場合には抵抗体３０の抵抗値が１ｋΩ程度となるが、抵抗体３０の材料として薄膜化したＣｒ混相膜を用いた場合には抵抗体３０の抵抗値を５ｋΩ以上にすることができる。そのため、抵抗体３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合には、抵抗体３０に流れる電流が少なくなり、低消費電力化が可能となる。又、低消費電力化により太陽電池３００から供給する電流が少なくて済むため、小型の太陽電池３００を用いることが可能となり、入力装置１Ｂ全体を小型化できる。
なお、図６では、基材１０の下面１０ｂに太陽電池３００を実装する例を示したが、基材１０の上面１０ａに太陽電池３００を実装してもよい。
又、太陽電池３００は、基材１０の上面１０ａの抵抗部３１が形成されていない領域、又は基材１０の下面１０ｂの抵抗部３２が形成されていない領域に、カバー層を介さずに直接実装してもよい。
又、太陽電池３００として、フレキシブル太陽電池をラミネートする方法に代えて、カバー層等の上に、例えば、蒸着やスパッタ等により第1電極層、発電層、第２電極層等を順次積層した太陽電池を作製してもよい。
又、電源として、太陽電池３００に代えて小型バッテリー（リチウムイオン電池等）を用いてもよい。
〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、入力装置の抵抗部をジグザグパターンにする例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
第１の実施の形態の変形例３では、入力装置の抵抗部をジグザグパターンにする例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図７は、第１の実施の形態の変形例３に係る入力装置を例示する平面図であり、図１に対応する平面を示している。図７を参照するに、入力装置１Ｃは、抵抗体３０が抵抗体３０Ｃに置換された点が、入力装置１（図１及び図２参照）と相違する。
抵抗体３０Ｃは、抵抗部３１Ｃ及び３２Ｃを含んでいる。抵抗部３１Ｃは、１対の端子部４１の間に形成されたジグザグのパターンである。又、抵抗部３２Ｃは、１対の端子部４２の間に形成されたジグザグのパターンである。抵抗部３１Ｃ及び３２Ｃの材料や厚さは、例えば、抵抗部３１及び３２の材料や厚さと同様とすることができる。
このように、抵抗部３１Ｃ及び３２Ｃをジグザグパターンにすることで、直線状のパターンにした場合と比べて、１対の端子部４１間の抵抗値及び１対の端子部４２間の抵抗値を高くできる。その結果、押圧された際の１対の端子部４１間の抵抗値の変化量及び１対の端子部４２間の抵抗値の変化量が大きくなるため、押圧された位置の座標の検出精度を更に向上できると共に、押圧力を更に高感度で検出できる。
又、１対の端子部４１間の抵抗値及び１対の端子部４２間の抵抗値を高くできるため、入力装置１Ｃを低消費電力化することが可能である。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、入力装置１では、絶縁層である基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を設け、下面１０ｂに抵抗部３２を設ける例を示したが、絶縁層の一方の側に抵抗部３２を設け、他方の側に抵抗部３２を設ける構造であれば、これには限定されない。例えば、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を設け、基材１０の上面１０ａに抵抗部３１を被覆する絶縁層を設け、絶縁層上に抵抗部３２を設けてもよい。又、抵抗部３１を設けた第１基材と、抵抗部３２を設けた第２基材を作製し、抵抗部３１と抵抗部３２を内側に向けて、絶縁層を挟んで抵抗部３１を設けた第１基材と抵抗部３２を設けた第２基材を貼り合わせてもよい。又、抵抗部３１を設けた第１基材と、抵抗部３２を設けた第２基材を作製し、抵抗部３１を設けた第１基材と抵抗部３２を設けた第２基材を同一方向に積層してもよい。入力装置１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃについても同様である。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 入力装置、２ 制御装置、３ タッチパネル、１０ 基材、１０ａ 基材の上面、１０ｂ 基材の下面、２１ アナログフロントエンド部、２２ 信号処理部、３０、３０Ｃ 抵抗体、３１、３１Ｃ、３２、３２Ｃ 抵抗部、４１、４２ 端子部、６０ カバー層、２００ 電子部品、３００ 太陽電池
Claims (10)
- 絶縁層と、
前記絶縁層の一方の側に長手方向を第１方向に向けて並置された複数の第１抵抗部と、
前記絶縁層の他方の側に長手方向を前記第１方向と交差する第２方向に向けて並置された複数の第２抵抗部と、
各々の前記第１抵抗部及び各々の前記第２抵抗部の両端部に設けられた１対の電極と、を有し、
前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部は、アルファクロムを主成分とするＣｒ混相膜から形成され、
前記第１抵抗部及び／又は前記第２抵抗部が押圧されると、押圧された前記第１抵抗部及び／又は前記第２抵抗部の前記１対の電極間の抵抗値が押圧力の大きさに応じて連続的に変化する入力装置。 - 各々の前記第１抵抗部及び各々の前記第２抵抗部は、前記１対の電極の間に形成されたジグザグのパターンである請求項１に記載の入力装置。
- 前記第１抵抗部の抵抗値の変化及び前記第２抵抗部の抵抗値の変化に基づいて、前記第１方向及び前記第２方向の位置検出が可能である請求項１又は２に記載の入力装置。
- 前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部は、アルファクロムを８０重量％以上含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の入力装置。
- 前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部は、窒化クロムを含む請求項１乃至４の何れか一項に記載の入力装置。
- 前記第１抵抗部の下層及び前記第２抵抗部の下層に、金属、合金、又は、金属の化合物から形成された機能層を有する請求項１乃至５の何れか一項に記載の入力装置。
- 前記機能層は、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部の結晶成長を促進する機能を有する請求項６に記載の入力装置。
- 前記絶縁層の一方の面側又は他方の面側に実装された電子部品を有する請求項１乃至７の何れか一項に記載の入力装置。
- 前記電子部品は、前記第１抵抗部及び前記第２抵抗部の前記１対の電極間の抵抗値を電圧に変換してデジタル信号として出力する請求項８に記載の入力装置。
- 前記絶縁層の一方の面側又は他方の面側に実装され、前記電子部品と電気的に接続されて前記電子部品に給電する電源を有する請求項８又は９に記載の入力装置。
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