静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置
【課題】ペン入力等といった指以外での入力が可能であって、かつ、操作面側に位置する基板での不要な変形や損傷の発生を抑制することのできる静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置を提供すること。
【解決手段】静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100では、第1基板10において第2基板20と対向する第1面10a側に押圧位置検出用の第1電極11が設けられ、可撓性の第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数設けられている。このため、ペン等で第2基板20が押圧されると、第1電極11と第2電極21との間の静電容量が増大するので、押圧位置を検出することができる。第1基板10と第2基板20との間には、ゲル状シート41aからなる弾性部材41が設けられている。
【解決手段】静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100では、第1基板10において第2基板20と対向する第1面10a側に押圧位置検出用の第1電極11が設けられ、可撓性の第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数設けられている。このため、ペン等で第2基板20が押圧されると、第1電極11と第2電極21との間の静電容量が増大するので、押圧位置を検出することができる。第1基板10と第2基板20との間には、ゲル状シート41aからなる弾性部材41が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極に結合する静電容量の変化に基づいて入力位置を検出する静電容量型入力装置、および当該静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器では、近年、液晶装置等の表面に、タッチパネルと称せられる入力装置が配置され、液晶装置の画像表示領域に表示された画像を参照しながら、情報の入力が行えるものがある。このような入力装置のうち、静電容量型入力装置は、複数の入力位置検出用の電極の各々に対して、結合している静電容量を監視する。従って、複数の入力位置検出用の電極のうちのいずれかに指が近接すると、指が近接した電極では、指との間に生じた静電容量分だけ、静電容量が増大するので、指が近接した電極を特定することができる(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2003−99185号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の静電容量型入力装置では、導体としての指と入力位置検出用の電極との間に生じた静電容量を利用するため、特定のペンを用いない限り、抵抗膜型入力装置のようなペン入力ができないという問題点がある。
【0005】
ここに本願発明者は、第1基板と第2基板とを対向配置させるとともに、第1基板側および第2基板側の各々に対して押圧位置検出用の電極を設けた静電容量型入力装置を提案するものである。かかる静電容量型入力装置では、第2基板が押圧されると、押圧個所で第1基板側の電極と第2基板側の電極との離間距離が狭まる。従って、押圧個所では電極間の静電容量が変化するので、入力位置を検出することができる。それ故、静電容量型入力装置であってもペン入力が可能となる。
【0006】
しかしながら、かかる静電容量型入力装置では、第2基板として可撓性基板を用い、かつ、第1基板と第2基板との間に空気層が介在しているため、第2基板が押圧されていない時でも第1基板に向けて変形する等の不具合や、第2基板への押圧が解除されても第2基板が元の形状に戻らない等の不具合が発生しやすいという問題点がある。また、第2基板の機械的強度が低いため、第2基板に不要な外力が加わった際に第2基板が損傷する等の問題点がある。
【0007】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ペン入力等といった指以外での入力が可能であって、かつ、操作面側に位置する基板での不要な変形や損傷の発生を抑制することのできる静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明に係る静電容量型入力装置は、第1基板と、該第1基板に対して対向配置された可撓性の第2基板と、前記第1基板において前記第2基板と対向する面側、あるいは前記第1基板に対して前記第2基板とは反対側に設けられた押圧位置検出用の第1電極と、前記第2基板に設けられた押圧位置検出用の第2電極と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた絶縁性の弾性部材と、を有することを特徴とする。
【0009】
本発明では、第1基板において第2基板と対向する面側、あるいは第1基板に対して第2基板とは反対側に押圧位置検出用の第1電極が設けられ、可撓性の第2基板には押圧位置検出用の第2電極が設けられている。このため、第2基板が押圧されて第2基板が第1基板側に撓むと、第2基板が撓んだ箇所では、第1電極と第2電極との距離が狭まるので、かかる箇所では、第1電極と第2電極との間の静電容量が増大する。従って、第1電極あるいは第2電極の静電容量を監視すれば、第2基板に対する押圧位置を検出することができる。それ故、静電容量型入力装置であっても、ペン等といった指以外での入力が可能である。また、第1基板と第2基板との間には絶縁性の弾性部材が設けられているため、第2基板は、弾性部材によって第1基板側から支持されている。このため、第1基板と第2基板との間が空気層になっている場合に比較して、第2基板の機械的強度が高い。従って、第2基板が押圧されていない時でも第1基板に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具合の発生を抑制することができる。また、第2基板に不要な外力が加わった際に第2基板が損傷する等の問題の発生を回避することもできる。
【0010】
本発明は、前記第2基板がプラスチックシートである場合に適用すると、特に効果的である。第2基板がプラスチックシートである場合には特に、第2基板が押圧されていない時でも第1基板に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具合の発生が発生しやすいが、本発明によれば、かかる不具合の発生を確実に抑制することができる。また、第2基板がプラスチックシートである場合には第2基板が損傷しやすいが、本発明によれば、かかる損傷の発生を確実に抑制することができる。
【0011】
本発明において、前記弾性部材は、前記第1基板および前記第2基板に重ねて配置されたゲル状シートであることが好ましい。かかる構成を採用すれば、第1基板と第2基板との間に弾性部材を設けるのが容易である。
【0012】
本発明において、前記ゲル状シートは、前記第1基板側および前記第2基板側に粘着していることが好ましい。このように構成すると、第2基板はゲル状シートを介して第1基板と一体化した状態になるため、第2基板の機械的強度をさらに高めることができる。
【0013】
本発明において、前記ゲル状シートは、20℃の温度条件下での弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下であることが好ましい。ゲル状シートの弾性率が1×104N/m2未満であると、ゲル状シートが柔らかすぎて第2基板を十分補強することができない。これに対して、ゲル状シートの弾性率が1×108N/m2を超えると、第2基板が変形しにくくなり、ぺン入力の際に大きな筆圧を必要とする。それ故、ゲル状シートの弾性率については、1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下が好ましい。
【0014】
本発明において、前記第2基板の前記第1面、前記第2基板と前記ゲル状シートとの間、および前記ゲル状シートと前記第1基板との間のうちのいずれかには、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、第1基板の側から第2基板の外周縁に向けて光が漏れてきても、かかる光を遮断することができる。
【0015】
本発明において、前記第1基板は、前記第2基板の端縁から張り出した張り出し部を備え、当該張り出し部には、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、第1基板の側から第2基板の外周縁に向けて光が漏れてきても、かかる光を遮断することができる。また、遮光部材が第1基板の張り出し部に設けた構成を採用すれば、例えば、静電容量型入力装置を組み立てる際、第1基板と第2基板とをゲル状シートを介して貼り合わせる前の工程、あるいは第1基板と第2基板とをゲル状シートを介して貼り合わせた後の工程のいずれの工程で遮光部材を設けてもよい。従って、静電容量型入力装置の組立作業を効率よく行なうことができる。
【0016】
本発明を適用した静電容量型入力装置は、入力機能付き表示装置に用いることができる。この場合、前記第1基板に対して前記第2基板側とは反対側に画像生成装置が重ねて設けられる。
【0017】
本発明を適用した入力機能付き表示装置は、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置に形成した電極の平面的なレイアウトを模式的に示す説明図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置に用いた第2基板の説明図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置の動作を示す説明図である。
【図6】本発明の実施の形態1の変形例に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図である。
【図9】本発明の実施の形態3に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図10】本発明の実施の形態3の変形例に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図11】本発明の実施の形態4に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図12】本発明を適用した静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置に形成した押圧位置検出用の電極の変形例1を示す説明図である。
【図13】本発明を適用した静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置に形成した押圧位置検出用の電極の変形例2を示す説明図である。
【図14】本発明に係る入力機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図であり、図2(a)、(b)は各々、入力機能付き表示装置の平面構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図2(a)において、静電容量型入力装置に用いた第1基板については太い実線で示し、第2基板については太くて長い点線で示し、入力領域については一点鎖線で示し、透明保護フィルムの遮光部(遮光部材)については細い実線と右上がりの実線を付した領域とによって示し、弾性部材(ゲル状シート)については二点鎖線と右下がりの点線を付した領域とによって示してある。
【0020】
図1および図2において、本形態の入力機能付き表示装置100は、概ね、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1(タッチパネル)とを有しており、静電容量型入力装置1は入力パネル2を備えている。本形態において、入力パネル2および液晶パネル5aはいずれも矩形の平面形状を備えており、静電容量型入力装置1を平面視した際の中央領域が入力領域2aである。また、液晶装置5において、静電容量型入力装置1の入力領域2aに対して平面視で重なる領域が画像表示領域である。
【0021】
液晶装置5は、透過型や半透過反射型のアクティブマトリクス型の液晶表示装置であり、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えている。液晶装置5において、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。バックライト装置は、例えば、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側に重ねて配置された透光性の導光板と、導光板の側端部に向けて白色光等を出射する発光ダイオード等の光源とを備えており、光源から出射された光は、導光板の側端部から入射した後、導光板内を伝搬しながら液晶パネル5aに向けて出射される。導光板と液晶パネル5aとの間には、光散乱シートやプリズムシート等のシート状光学部材が配置されることもある。
【0022】
液晶装置5において、液晶パネル5aに対して表示光の出射側には第1偏光板81が重ねて配置され、その反対側に第2偏光板82が重ねて配置されている。このため、静電容量型入力装置1は、アクリル樹脂系等といった透光性の接着剤(図示せず)によって第1偏光板81に接着されている。
【0023】
液晶パネル5aは、表示光の出射側に配置された透光性の素子基板50と、この素子基板50に対して対向配置された透光性の対向基板60とを備えている。対向基板60と素子基板50とは、矩形枠状のシール材71により貼り合わされており、対向基板60と素子基板50との間においてシール材71で囲まれた領域内に液晶層55が保持されている。
【0024】
素子基板50において、対向基板60と対向する面には複数の画素電極58がITO(Indium Tin Oxide)膜等の透光性導電膜により形成され、対向基板60において、素子基板50と対向する面には共通電極68がITO膜等の透光性導電膜により形成されている。なお、液晶装置5がIPS(In Plane Switching)方式や、FFS(Fringe Field Switching)方式である場合、共通電極68は素子基板50の側に設けられる。また、素子基板50が表示光の出射側に配置されることもある。素子基板50において、対向基板60の縁から張り出した張出領域59には駆動用IC75がCOG実装されているとともに、張出領域59にはフレキシブル基板73が接続されている。なお、素子基板50には、素子基板50上のスイッチング素子と同時に駆動回路を形成することもある。
【0025】
(入力装置1の詳細構成)
本形態の静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。第1基板10および第2基板20をプラスチック材料から構成する場合、プラスチック材料としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PES(ポリエーテルスルホン)、PI(ポリイミド)、ポリノルボルネン等の環状オレフィン樹脂等の耐熱性の透光性シートを用いることができる。
【0026】
第1基板10と第2基板20とは、第1面10a、20a同士が所定の隙間を介して対向配置されており、第1基板10と第2基板20との間には、後述する弾性部材41が設けられている。ここで、第2基板20は入力操作側に配置され、第1基板10は液晶装置5の側に配置されている。このため、第2基板20は、第1面20bを入力操作側に向けており、第1基板10は、第2面10bを液晶装置5の側に向けている。本形態の静電容量型入力装置1では、入力を行なう際、第2基板20を押圧し、押圧個所で第2基板20を第1基板10に向けて撓ませる必要がある。このため、本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられている。また、第1基板10としてガラス板が用いられている。
【0027】
第1基板10は第2基板20よりわずかに大きく、第1基板10の端部10eは、第2基板20の端部20eから張り出した張り出し部10rになっている。但し、第1基板10と第2基板20とは、端部10e、20e以外の端部10f、20f同士、端部10g、20g同士、および端部10h、20h同士が重なっている。
【0028】
詳しくは後述するように、第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が形成されている。また、第1基板10の第1面10aにおいて、張り出し部10rには、第1電極11に電気的接続する配線が形成されたフレキシブル基板33が接続され、第2基板20の第1面20aにおいて、第1基板10の張り出し部10rが位置する側の端部20eには、第2電極21に電気的接続する配線が形成されたフレキシブル基板35が接続されている。
【0029】
このように構成した静電容量型入力装置1において、第2基板20の第2面20bには、第2基板20の表面を覆う透明保護フィルム90が貼付されている。透明保護フィルム90には、その外周縁に沿うように、黒色等の遮光部材としての矩形枠状の遮光部91が設けられ、遮光部91で囲まれた領域が入力領域2aである。かかる遮光部91は、第1基板10および液晶パネル5aの外周縁と重なっており、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断し、第2基板20から表示光の出射側(入力操作側)に漏れるのを防止する。
【0030】
(入力装置1の電極構成)
図3は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置1に形成した電極の平面的なレイアウトを模式的に示す説明図であり、図3(a)、(b)は各々、静電容量型入力装置1の第1基板10に形成された第1電極11の平面的な位置関係を示す説明図、および第2基板20に形成された第2電極21の平面的構成を模式的に示す説明図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置1に用いた第2基板20の説明図であり、図4(a)、(b)、(c)、(d)は各々、第2電極21を構成する電極パターンの平面的な構成を示す説明図、第2基板20をA−A′断面図、B−B′断面図、およびC−C′断面図である。なお、以下の説明では、静電容量型入力装置1に用いた第1基板10および第2基板20の基板面で互いに交差する方向(本形態では、直交する方向)を各々X方向およびY方向として説明する。
【0031】
図2(b)および図3(a)に示すように、本形態の静電容量型入力装置1において、第1基板10の第1面10aには、入力領域2aを含む広い矩形領域の全体にわたってITO膜からなる透光性の第1電極11が形成されている。第1基板10の端部10eにおいて、第1電極11の端部には端子16が形成されており、かかる端子16に、図1に示すフレキシブル基板33の配線が電気的接続されている。
【0032】
図2(b)、図3(b)および図4(a)、(b)に示すように、第2基板20の第1面20aにおいて、入力領域2aの内側には複数の第2電極21が形成されている。第2電極21は、第1方向(矢印Yで示す方向)に延在する複数列の第1透光性電極パターン211と、第1方向に交差する第2方向(矢印Xで示す方向)に延在する複数列の第2透光性電極パターン212とを備えている。かかる第1透光性電極パターン211、および第2透光性電極パターン212は、ITO膜等の第1導電膜4aにより形成されている。
【0033】
本形態において、第1透光性電極パターン211と第2透光性電極パターン212とは第2基板20の同一面上(第1面20a)に同一層により形成されている。このため、第2基板20の第1面20aには、第1透光性電極パターン211と第2透光性電極パターン212との交差部218が複数、存在する。そこで、本形態では、第1透光性電極パターン211はY方向で繋がって延在している一方、第2透光性電極パターン212は交差部218で途切れている。また、第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212の上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜214が形成され、かかる層間絶縁膜214の上層には、交差部218で途切れている第2透光性電極パターン212同士を電気的に接続する透光性の中継電極215が形成されている。このため、第2透光性電極パターン212はX方向で電気的に接続されている。本形態において、中継電極215は、ITO膜等の第2導電膜4bにより形成されている。また、中継電極215の上層にはシリコン酸化膜等からなる保護膜216が形成されている。なお、層間絶縁膜214については交差部218のみに形成してもよい。
【0034】
第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212は各々、交差部218で挟まれた領域に菱形形状の大面積のパッド部211a、212a(大面積部分)を備えており、第1透光性電極パターン211において交差部218に位置する連結部分211cは、パッド部211aより幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極215も、パッド部211a、212aより幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
【0035】
第2基板20の第1面20aにおいて入力領域2aの外側領域には、第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212の各々から延在する配線27a、27bが形成されている。配線27a、27bの端部は、端子になっており、かかる端子に対して、図1に示すフレキシブル基板35の配線が電気的接続されている。
【0036】
本形態では、配線27a、27bを構成するにあたって、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、まず、第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212を構成する第1導電膜4aを配線27a、27bの形成領域に沿って延在させてある。また、本形態では、中継電極215を構成する第2導電膜4bを配線27a、27bに積層させてある。このため、配線27a、27bは、第1導電膜4aと第2導電膜4bとの多層構造になっており、配線抵抗が低い。
【0037】
(第1基板10と第2基板20との間の構成)
本形態において、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性および透光性を備えた弾性部材41が設けられている。本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置された透光性のゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性および弾性を備えたシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等からなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。かかるゲル状シート41aとしては、株式会社タイカ製の商品名「αGEL(登録商標)」を例示することができる。
【0038】
ここで、ゲル状シート41aは、粘着性を備えており、ゲル状シート41aは、第1基板10の第1面10aの側、および第2基板20の第1面20aの側に粘着している。このため、第1基板10と第2基板20とは、ゲル状シート41aによって一体化されており、第1基板10と第2基板20との間には空気層が介在しない。
【0039】
(静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100の製造方法)
本形態の入力機能付き表示装置100を製造するには、まず、液晶装置5を組み立てる一方、第1電極11等を備えた第1基板10、および第2電極21等を備えた第2基板20を製作しておく。次に、第1基板10にフレキシブル基板33を接続した後、第1基板10の第2面10bを液晶装置5に貼付する。かかる方法によれば、第1基板10にフレキシブル基板33を接続する際の熱や応力の影響が液晶装置5の側に及ばないという利点がある。なお、第1基板10の第2面10bを液晶装置5に貼付した後、第1基板10にフレキシブル基板33を接続してもよい。
【0040】
一方、第2基板20については、第1面20a側に対してゲル状シート41aを貼付する。かかるゲル状シート41aは通常、ゲル状シート41aの両面が剥離シートに接する状態の大判シート状あるいはロール状として供給される。従って、第2基板20の第1面20a側にゲル状シート41aを貼付する工程では、ゲル状シート41aの一方面から剥離シートを剥がした状態でゲル状シート41aを第2基板20の第1面20a側に貼付した後、ゲル状シート41aを第2基板20と略同一サイズに切断すればよい。なお、予め、ゲル状シート41aを第2基板20と略同一サイズに切断した後、ゲル状シート41aを第2基板20の第1面20a側に対して貼付してもよい。いずれの場合も、第2基板20にフレキシブル基板35を接続した後、第2基板20の第1面20aにゲル状シート41aを貼付することが好ましい。
【0041】
次に、ゲル状シート41aの他方面側に対して第1基板10の第1面10aを重ね、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化される。次に、第2基板20の第2面20bに対して矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90を貼付する。
【0042】
(静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100の別の製造方法)
上記形態では、第2基板20にしてゲル状シート41aを貼付した後、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化したが、第1基板10にゲル状シート41aを貼付した後、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化してもよい。
【0043】
また、上記形態では、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化した後、第2基板20の第2面20bに対して矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90を貼付したが、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化する前に、第2基板20の第2面20bに対して透明保護フィルム90を貼付してもよい。その場合、第2基板20にしてゲル状シート41aおよび矩形枠状の透明保護フィルム90を貼付した後、ゲル状シート41aおよび透明保護フィルム90を切断する方法や、第2基板20にゲル状シート41aおよび矩形枠状の透明保護フィルム90を貼付した後、ゲル状シート41a、第2基板20および透明保護フィルム90を切断する方法を採用してもよい。かかる方法によれば、ゲル状シート41a、第2基板20および透明保護フィルム90の外周縁を揃えることができる。
【0044】
(静電容量型入力装置1の動作)
図5は、本発明を適用した静電容量型入力装置1の動作を示す説明図である。本形態の静電容量型入力装置1において、第1電極11にフレキシブル基板33を介してグランド電位等の定電位を印加するとともに、フレキシブル基板35を介して出力された信号に基づいて、複数の第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)に結合する静電容量を監視する。かかる監視において、図5(a)に示すように、第2基板20への指の近接等がない状態では、複数の第2電極21からは、パッド部211a、212aと第1電極11との対向部分に生成される静電容量C0が検出される。
【0045】
この状態で、図5(b)に示すように、第2基板20の第2面20bに指が接近すると、接近個所に位置する第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)では、静電容量C0に対して、指とパッド部211a、212aとの間に生成された静電容量C1が加算された静電容量が検出される。従って、第2基板20に対する指の接近位置を検出することができる。
【0046】
また、図5(c)に示すように、ペンで第2基板20の第2面20bを押圧すると、押圧個所では、第2基板20が第1基板10に向けて撓んで、第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)が第1電極11に接近する。その結果、押圧個所では、パッド部211a、212aと第1電極11との対向部分に生成される静電容量C0が静電容量C2(C0<C2)に増大し、かかる増大は、第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)を介して検出される。従って、ペンで第2基板20を押圧した個所を検出することができる。
【0047】
なお、図5(b)に示す状態から、指で第2基板20を押圧した場合、押圧個所の第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)からは、静電容量C1に静電容量C2を加算した容量が検出される。従って、図5(b)に示す状態で、入力すべき情報を選択し、図5(c)に示す方法で、入力すべき情報を確定してもよい。
【0048】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100では、第1基板10において第2基板20と対向する第1面10a側に押圧位置検出用の第1電極11が設けられ、可撓性の第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数設けられている。このため、図5(c)を参照して説明したように、第2基板20が押圧されて第2基板20が第1基板10側に撓むと、第2基板20が撓んだ箇所では、第1電極11と第2電極21との距離が狭まるので、かかる押圧箇所では、第1電極11と第2電極21との間の静電容量が増大する。従って、複数の第2電極21の各々の静電容量を監視すれば、第2基板20に対する押圧位置を検出することができる。それ故、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能である。
【0049】
また、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41(ゲル状シート41a)が設けられているため、第2基板20は、弾性部材41によって第1基板10側から支持されている。このため、第1基板10と第2基板20との間が空気層になっている場合に比較して、第2基板20の機械的強度が高い。従って、第2基板20が押圧されていない時でも第1基板10に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板20が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具合の発生を抑制することができる。また、第2基板20に不要な外力が加わった際に第2基板20が損傷する等の問題の発生を回避することもできる。また、第1基板10と第2基板20との間に空気層が存在しないので、第2基板20を押圧した際のニュートンリングの発生を防止することもできる。
【0050】
特に本形態では、第2基板20がプラスチックシートからなるため、第2基板20が押圧されていない時でも第1基板10に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板20が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具が発生しやすいが、本形態によれば、かかる不具合の発生を確実に抑制することができる。
【0051】
また、弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間に積層されたゲル状シート41aである。このため、第1基板10と第2基板20とを貼り合せる際、第1基板10と第2基板20との間にゲル状シート41aを重ねて配置しておけばよい。それ故、第1基板10と第2基板20との間に弾性部材41を設けるのが容易である。
【0052】
また、ゲル状シート41aは粘着性を備えているため、ゲル状シート41aを第1基板10の第1面a側および第2基板20の第1面20a側に粘着させた構成を採用することができる。このため、第1基板10とゲル状シート41aとの間、および第2基板20とゲル状シート41aとの間に空気層が存在しないので、第2基板20を押圧した際のニュートンリングの発生を防止することもできる。また、第1基板10と第2基板20とはゲル状シート41aを介して一体化した状態になるため、第2基板20の機械的強度をさらに高めることができる。
【0053】
さらに、ゲル状シート41aは、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下であるため、第2基板20を十分補強することができるとともに、ペン入力の際の筆圧を適正な範囲とすることができる。すなわち、ゲル状シート41aの弾性率が1×104N/m2未満であると、ゲル状シート41aが柔らかすぎて第2基板20を十分補強することができない。これに対して、ゲル状シート41aの弾性率が1×108N/m2を超えると、第2基板20が変形しにくくなり、ペン入力の際に大きな筆圧を必要とする。それ故、ゲル状シート41aの弾性率については、1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下が好ましい。
【0054】
[実施の形態1の変形例]
図6は、本発明の実施の形態1の変形例に係る入力機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図6(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1の変形例に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図6(a)において、遮光部材としての遮光シートについては右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0055】
図6において、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0056】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0057】
第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。
【0058】
このように構成した静電容量型入力装置1において、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断することを目的に、実施の形態1では、第2基板20の第2面20bに矩形枠状の遮光部91が設けられていたが、本形態において、第1基板10とゲル状シート41aとの間に、第2基板20の外周縁に沿って矩形枠状の黒色の遮光シート99が設けられている。このような構成でも、遮光シート99は、第1基板10および液晶パネル5aの外周縁と重なっている。このため、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断することができるので、第2基板20から表示光の出射側(入力操作側)に漏れるのを防止する。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【0059】
このような構成の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100製造するには、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付した後、第1基板10の第1面10a側に対してゲル状シート41aを貼付する。次に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねると、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化することができる。
【0060】
また、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付する一方、第2基板20の第1面20a側に対してゲル状シート41aを貼付し、しかる後に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねてもよい。
【0061】
以上説明したように、本形態の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0062】
なお、本形態では、第1基板10とゲル状シート41aとの間に矩形枠状の遮光シート99が設けられていたが、第2基板20とゲル状シート41aとの間に矩形枠状の遮光シート99を設けてもよい。
【0063】
[実施の形態2]
図7は、本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置100の全体構成を模式的に示す説明図である。図8は、本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置100を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図であり、図8(a)、(b)は各々、入力機能付き表示装置100の平面構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図7において、遮光シートについては右下がりの斜線を付してある。また、図8(a)において、静電容量型入力装置に用いた第1基板については太い実線で示し、第2基板については太くて長い点線で示し、入力領域については一点鎖線で示し、遮光シートについては細い実線と右上がりの実線を付した領域とによって示し、弾性部材(ゲル状シート)については二点鎖線と右下がりの点線を付した領域とによって示してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0064】
図7および図8において、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0065】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0066】
第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。
【0067】
ここで、静電容量型入力装置1の第1基板10は、液晶装置5の素子基板50とサイズが略同一である。これに対して、静電容量型入力装置1の第2基板20は、第1基板10よりサイズが小さく、第1基板10は、第2基板20の周りに第2基板20の縁から張り出す張り出し部10r、10s、10t、10uを備えている。ここで、ゲル状シート41aは第2基板20と略同一サイズであり、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uには設けられていない。
【0068】
本形態の静電容量型入力装置1では、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断することを目的に、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uには、第2基板20の外周縁に沿って矩形枠状の遮光シート99が設けられている。ここで、遮光シート99は、第1基板10および液晶パネル5aの外周側端部と平面視で重なっている。また、遮光シート99の内周縁99aは、第2基板20の外周縁およびゲル状シート41aの外周縁と平面視で重なっている。このため、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮光シート99によって遮断することができるので、第2基板20から表示光の出射側(入力操作側)に漏れるのを防止する。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【0069】
このような構成の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100製造するには、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付した後、第1基板10の第1面10a側に対してゲル状シート41aを貼付する。次に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねると、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化することができる。
【0070】
また、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付する一方、第2基板20の第1面20a側に対してゲル状シート41aを貼付し、しかる後に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねてもよい。
【0071】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0072】
また、本形態において、第1基板10において第2基板20の端縁から張り出した張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99が設けられている。このため、静電容量型入力装置1を組み立てる際、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aを介して貼り合わせる前の工程、あるいは第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aを介して貼り合わせた後の工程のいずれの工程であっても遮光シート99を設けることができる。
【0073】
例えば、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99およびゲル状シート41aを貼付した後、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ね、ゲル状シート41aを介して第1基板10と第2基板20とを一体化する方法を採用することができる。また、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99を貼付する一方、第2基板20にゲル状シート41aを貼付し、しかる後にゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ね、ゲル状シート41aを介して第1基板10と第2基板20とを一体化する方法を採用することができる。さらに、基板サイズによっては、ゲル状シート41aを介して第1基板10と第2基板20とを一体化した後、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99を貼付する方法を採用してもよい。
【0074】
[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に係る入力機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図9(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図9(a)において、透明保護フィルムの遮光部については右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0075】
図9に示すように、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0076】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0077】
第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。なお、第2基板20の第2面20bには矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90が貼付されている。
【0078】
このように構成した入力機能付き表示装置100において、静電容量型入力装置1の第1基板10は、液晶装置5の素子基板50としても利用されており、第1基板10の第2面10bには画素電極58等が形成されている。このため、第2偏光板82は静電容量型入力装置1の第2基板20の第2面20bに貼付されている。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【0079】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0080】
また、本形態において、第1基板10は、液晶装置5の素子基板50としても用いられている。このため、入力機能付き表示装置100を構成する基板枚数が少ないため、入力機能付き表示装置100の薄型化を図ることができる。
【0081】
なお、本形態は、実施の形態1に対して、第1基板10を液晶装置5の素子基板50としても用いる構成を適用したが、実施の形態1の変形例、あるいは実施の形態2に対して、第1基板10を液晶装置5の素子基板50としても用いる構成を適用してもよい。
【0082】
[実施の形態3の変形例]
図10は、本発明の実施の形態3の変形例に係る入力機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図10(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3の変形例に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図10(a)において、透明保護フィルムの遮光部については右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1、3と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0083】
図10に示すように、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1、3と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0084】
ここで、液晶パネル5aはIPS方式あるいはFFS方式のパネルであり、素子基板50の側に画素電極58および共通電極68が形成されている。また、液晶パネル5aは、対向基板60が素子基板50に対して入力操作側に形成されている。また、対向基板60において、素子基板50と対向する側とは反対側の面(入力操作側の面)にはITO膜等の透光性導電膜からなる裏面電極69が形成されており、かかる裏面電極69は、液晶パネル5aが静電気や電磁波ノイズの影響を受けるのを阻止する。
【0085】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0086】
ここで、静電容量型入力装置1の第1基板10は、液晶装置5の対向基板60としても利用されている。このため、第1基板10の第1面10aには裏面電極69が形成されていることになり、かかる裏面電極69は、静電容量型入力装置1の第1電極11として利用されている。なお、第2偏光板82は静電容量型入力装置1の第2基板20の第2面20bに貼付されている。
【0087】
本形態でも、実施の形態1、3と同様、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。なお、第2基板20の第2面20bには矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90が貼付されている。その他の構成は実施の形態3と同様であるため、説明を省略する。
【0088】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1、3と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。また、本形態において、第1基板10は、液晶装置5の対向基板60としても用いられ、裏面電極69は、静電容量型入力装置1の第1電極11として利用されている。このため、IPS方式あるいはFFS方式の液晶パネル5aに対してゲル状シート41aを介して第2基板20を貼付すればよい。従って、入力機能付き表示装置100を構成する基板枚数が少ないため、入力機能付き表示装置100の薄型化を図ることができる等の効果を奏する。
【0089】
[実施の形態4]
図11は、本発明の実施の形態4に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図11(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態4に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図11(a)において、透明保護フィルムの遮光部については右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0090】
図11に示すように、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0091】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0092】
本形態の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100において、第1基板10と第2基板20とは、第2基板20の外周縁に沿って設けられた矩形枠状のシール材31によって所定の隙間を介して貼り合わされている。また、シール材31の内側において、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられている。
【0093】
ここで、弾性部材41は、シール材31の内側において固化された透光性の樹脂組成物41bからなる。かかる構成の弾性部材41を形成するには、例えば、第1基板10と第2基板20とをシール材31によって所定の隙間を介して貼り合せる際、シール材31の一部に途切れ部分を設けて、かかる途切れ部分からシール材31の内側にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等、固化した後も弾性を備える透光性の樹脂材料を注入した後、光硬化あるいは熱硬化により、固化させる。本形態において、弾性部材41(樹脂組成物41b)は、厚さが、100〜500μmであり、20℃の温度条件下での弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。なお、第2基板20の第2面20bには矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90が貼付されている。
【0094】
また、本形態では、第1基板10と第2基板20とをシール材31によって貼り合せた構造を採用していることから、第1基板10と第2基板20とを基板間導通を行い、第2基板20への電気的な接続は、第1基板10に接続するフレキシブル基板33を介して行なう。かかる基板間導通を行なうには、第1基板10の第1面10aのうち、第1電極11を避けた領域において、第2基板20の配線27a、27bの端子と重なる位置に端子16aを設け、シール材31において、少なくとも端子16aの形成領域に塗布する部分に導電粒子を配合しておく。従って、端子16aとフレキシブル基板33の配線とを電気的に接続すれば、フレキシブル基板33の配線と、第2基板20の配線27a、27bとを電気的に接続することができる。
【0095】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0096】
なお、本形態は、実施の形態1に対して、シール材31を利用した構成を適用したが、実施の形態1の変形例、実施の形態2、あるいは実施の形態3に対して、シール材31を利用した構成を適用してもよい。
【0097】
[押圧位置検出用の電極の変形例1]
図12は、本発明を適用した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100に形成した押圧位置検出用の電極の変形例1を示す説明図であり、図12(a)、(b)は各々、計6つの第2電極21を第2基板20に形成した場合の説明図、および計8つの第2電極21を第2基板20に形成した場合の説明図である。
【0098】
実施の形態1〜4では、第2基板20の第2面20bに複数の第2電極21をX方向およびY方向に延在させたが、図12(a)に示すように、第2基板20の第1面20aにおいて、X方向に延在する複数の帯状電極21sがY方向に並列している構成を採用してもよい。ここで、第2基板20の第1面20aでは、複数の帯状電極21sの各々から配線27cが延在している。これに対して、第1基板10では、実施の形態1と同様、面状の第1電極11が形成されている。
【0099】
また、図12(b)に示すように、第2基板20の第1面20aにおいて、X方向に頂点を向ける2つの帯状電極21tを斜辺同士がスリット21uを介して向かい合うように配列させた電極対をY方向に複数対、並列させた構成を採用してもよい。ここで、第2基板20の第1面20aでは、複数の帯状電極21tの各々から配線27dが延在している。これに対して、第1基板10では、実施の形態1と同様、面状の第1電極11が形成されている。
【0100】
[押圧位置検出用の電極の変形例2]
図13は、本発明を適用した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100に形成した押圧位置検出用の電極の変形例2を示す説明図であり、図13(a)、(b)は各々、第1電極11の構成を示す説明図、および第2電極21の構成を示す説明図である。
【0101】
実施の形態1〜4では第1電極11が面状に形成されていたが、本形態では、図13(a)に示すように、第1基板10の第1面10aには、入力領域2aの全体にわたって、X方向に延在する複数本の第1電極11が設けられているとともに、第1電極11に電気的接続する配線17eが設けられている。また、図13(b)に示すように、第2基板20の第1面20aには、入力領域2aの全体にわたって、Y方向に延在する複数本の第2電極21が設けられているとともに、第2電極21に電気的接続する配線27eが設けられている。本形態において、第1電極11および第2電極21いずれも、ITO膜等の透光性導電膜からなる。
【0102】
ここで、第1電極11は、菱形形状の大面積のパッド部115aを複数備え、パッド部115a同士は、幅の狭い連結部分115bで繋がっている。また、第2電極21も、第1電極11と同様、菱形形状の大面積のパッド部215aを複数備え、パッド部215a同士は、幅の狭い連結部分215bで繋がっている。
【0103】
かかる構成の第1基板10と第2基板20とは、例えば、パッド部115aとパッド部215aとが完全に重なるように配置される。また、第1電極11に定電圧を印加するとともに、複数の第2電極21に結合する静電容量を監視する処理と、第2電極21に定電圧を印加するとともに、複数の第1電極11に結合する静電容量を監視する処理とを行なう。
【0104】
かかる構成でも、入力操作を行う際、利用者は第2基板20の所定位置を指やペン等で押圧すると、押圧個所では、第2基板20が第1基板10の側に撓み、第1電極11と第2電極21との対向距離が変化する結果、静電容量が変化する。従って、複数列の第1電極11および第2電極21のうち、静電容量が増大した電極を特定すれば、押圧位置の座標を特定できる。
【0105】
[他の実施の形態]
上記実施の形態の形態では、第1基板10の第1面10aに第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aに第2電極21が形成されていた。但し、第2基板20の第2面20bに第2電極21が形成されている構成を採用してもよい。また、第1電極11については、第1基板10の第2面10bに形成されている構成や、液晶パネル5aの素子基板50や対向基板60に形成されている構成を採用してもよい。
【0106】
上記実施の形態1〜4では、第1電極11が第1基板10に面状に形成され、第2電極21が第2基板20に複数形成されていたが、第2電極21が第2基板20に面状に形成され、第1電極11が第1基板10に複数形成されている構成を採用してもよい。
【0107】
上記実施の形態では、画像生成装置として液晶装置5を用いたが、画像生成装置としては有機エレクトロルミネッセンス装置を用いてもよい。
【0108】
[電子機器への搭載例]
次に、上述した実施形態に係る入力機能付き表示装置100を適用した電子機器について説明する。図14(a)に、入力機能付き表示装置100を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター2000は、表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。図14(b)に、入力機能付き表示装置100を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、入力機能付き表示装置100に表示される画面がスクロールされる。図14(c)に、入力機能付き表示装置100を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が入力機能付き表示装置100に表示される。
【0109】
なお、入力機能付き表示装置100が適用される電子機器としては、図14に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した入力機能付き表示装置100が適用可能である。
【符号の説明】
【0110】
1・・静電容量型入力装置、2a・・入力領域、5・・液晶装置(画像生成装置)、10・・第1基板、11・・第1電極、20・・第2基板、21・・第2電極、41・・弾性部材、41a・・ゲル状シート(弾性部材)、41b・・樹脂組成物、90・・透明保護フィルム、91・・遮光部(遮光部材)、99・・遮光シート(遮光部材)、92・・遮光部、100・・入力機能付き表示装置
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極に結合する静電容量の変化に基づいて入力位置を検出する静電容量型入力装置、および当該静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器では、近年、液晶装置等の表面に、タッチパネルと称せられる入力装置が配置され、液晶装置の画像表示領域に表示された画像を参照しながら、情報の入力が行えるものがある。このような入力装置のうち、静電容量型入力装置は、複数の入力位置検出用の電極の各々に対して、結合している静電容量を監視する。従って、複数の入力位置検出用の電極のうちのいずれかに指が近接すると、指が近接した電極では、指との間に生じた静電容量分だけ、静電容量が増大するので、指が近接した電極を特定することができる(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2003−99185号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の静電容量型入力装置では、導体としての指と入力位置検出用の電極との間に生じた静電容量を利用するため、特定のペンを用いない限り、抵抗膜型入力装置のようなペン入力ができないという問題点がある。
【0005】
ここに本願発明者は、第1基板と第2基板とを対向配置させるとともに、第1基板側および第2基板側の各々に対して押圧位置検出用の電極を設けた静電容量型入力装置を提案するものである。かかる静電容量型入力装置では、第2基板が押圧されると、押圧個所で第1基板側の電極と第2基板側の電極との離間距離が狭まる。従って、押圧個所では電極間の静電容量が変化するので、入力位置を検出することができる。それ故、静電容量型入力装置であってもペン入力が可能となる。
【0006】
しかしながら、かかる静電容量型入力装置では、第2基板として可撓性基板を用い、かつ、第1基板と第2基板との間に空気層が介在しているため、第2基板が押圧されていない時でも第1基板に向けて変形する等の不具合や、第2基板への押圧が解除されても第2基板が元の形状に戻らない等の不具合が発生しやすいという問題点がある。また、第2基板の機械的強度が低いため、第2基板に不要な外力が加わった際に第2基板が損傷する等の問題点がある。
【0007】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ペン入力等といった指以外での入力が可能であって、かつ、操作面側に位置する基板での不要な変形や損傷の発生を抑制することのできる静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明に係る静電容量型入力装置は、第1基板と、該第1基板に対して対向配置された可撓性の第2基板と、前記第1基板において前記第2基板と対向する面側、あるいは前記第1基板に対して前記第2基板とは反対側に設けられた押圧位置検出用の第1電極と、前記第2基板に設けられた押圧位置検出用の第2電極と、前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた絶縁性の弾性部材と、を有することを特徴とする。
【0009】
本発明では、第1基板において第2基板と対向する面側、あるいは第1基板に対して第2基板とは反対側に押圧位置検出用の第1電極が設けられ、可撓性の第2基板には押圧位置検出用の第2電極が設けられている。このため、第2基板が押圧されて第2基板が第1基板側に撓むと、第2基板が撓んだ箇所では、第1電極と第2電極との距離が狭まるので、かかる箇所では、第1電極と第2電極との間の静電容量が増大する。従って、第1電極あるいは第2電極の静電容量を監視すれば、第2基板に対する押圧位置を検出することができる。それ故、静電容量型入力装置であっても、ペン等といった指以外での入力が可能である。また、第1基板と第2基板との間には絶縁性の弾性部材が設けられているため、第2基板は、弾性部材によって第1基板側から支持されている。このため、第1基板と第2基板との間が空気層になっている場合に比較して、第2基板の機械的強度が高い。従って、第2基板が押圧されていない時でも第1基板に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具合の発生を抑制することができる。また、第2基板に不要な外力が加わった際に第2基板が損傷する等の問題の発生を回避することもできる。
【0010】
本発明は、前記第2基板がプラスチックシートである場合に適用すると、特に効果的である。第2基板がプラスチックシートである場合には特に、第2基板が押圧されていない時でも第1基板に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具合の発生が発生しやすいが、本発明によれば、かかる不具合の発生を確実に抑制することができる。また、第2基板がプラスチックシートである場合には第2基板が損傷しやすいが、本発明によれば、かかる損傷の発生を確実に抑制することができる。
【0011】
本発明において、前記弾性部材は、前記第1基板および前記第2基板に重ねて配置されたゲル状シートであることが好ましい。かかる構成を採用すれば、第1基板と第2基板との間に弾性部材を設けるのが容易である。
【0012】
本発明において、前記ゲル状シートは、前記第1基板側および前記第2基板側に粘着していることが好ましい。このように構成すると、第2基板はゲル状シートを介して第1基板と一体化した状態になるため、第2基板の機械的強度をさらに高めることができる。
【0013】
本発明において、前記ゲル状シートは、20℃の温度条件下での弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下であることが好ましい。ゲル状シートの弾性率が1×104N/m2未満であると、ゲル状シートが柔らかすぎて第2基板を十分補強することができない。これに対して、ゲル状シートの弾性率が1×108N/m2を超えると、第2基板が変形しにくくなり、ぺン入力の際に大きな筆圧を必要とする。それ故、ゲル状シートの弾性率については、1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下が好ましい。
【0014】
本発明において、前記第2基板の前記第1面、前記第2基板と前記ゲル状シートとの間、および前記ゲル状シートと前記第1基板との間のうちのいずれかには、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられていることが好ましい。かかる構成によれば、第1基板の側から第2基板の外周縁に向けて光が漏れてきても、かかる光を遮断することができる。
【0015】
本発明において、前記第1基板は、前記第2基板の端縁から張り出した張り出し部を備え、当該張り出し部には、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられている構成を採用してもよい。かかる構成によれば、第1基板の側から第2基板の外周縁に向けて光が漏れてきても、かかる光を遮断することができる。また、遮光部材が第1基板の張り出し部に設けた構成を採用すれば、例えば、静電容量型入力装置を組み立てる際、第1基板と第2基板とをゲル状シートを介して貼り合わせる前の工程、あるいは第1基板と第2基板とをゲル状シートを介して貼り合わせた後の工程のいずれの工程で遮光部材を設けてもよい。従って、静電容量型入力装置の組立作業を効率よく行なうことができる。
【0016】
本発明を適用した静電容量型入力装置は、入力機能付き表示装置に用いることができる。この場合、前記第1基板に対して前記第2基板側とは反対側に画像生成装置が重ねて設けられる。
【0017】
本発明を適用した入力機能付き表示装置は、携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末等の電子機器に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置に形成した電極の平面的なレイアウトを模式的に示す説明図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置に用いた第2基板の説明図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置の動作を示す説明図である。
【図6】本発明の実施の形態1の変形例に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図である。
【図9】本発明の実施の形態3に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図10】本発明の実施の形態3の変形例に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図11】本発明の実施の形態4に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図12】本発明を適用した静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置に形成した押圧位置検出用の電極の変形例1を示す説明図である。
【図13】本発明を適用した静電容量型入力装置および入力機能付き表示装置に形成した押圧位置検出用の電極の変形例2を示す説明図である。
【図14】本発明に係る入力機能付き表示装置を用いた電子機器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
[実施の形態1]
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る入力機能付き表示装置を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図であり、図2(a)、(b)は各々、入力機能付き表示装置の平面構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図2(a)において、静電容量型入力装置に用いた第1基板については太い実線で示し、第2基板については太くて長い点線で示し、入力領域については一点鎖線で示し、透明保護フィルムの遮光部(遮光部材)については細い実線と右上がりの実線を付した領域とによって示し、弾性部材(ゲル状シート)については二点鎖線と右下がりの点線を付した領域とによって示してある。
【0020】
図1および図2において、本形態の入力機能付き表示装置100は、概ね、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1(タッチパネル)とを有しており、静電容量型入力装置1は入力パネル2を備えている。本形態において、入力パネル2および液晶パネル5aはいずれも矩形の平面形状を備えており、静電容量型入力装置1を平面視した際の中央領域が入力領域2aである。また、液晶装置5において、静電容量型入力装置1の入力領域2aに対して平面視で重なる領域が画像表示領域である。
【0021】
液晶装置5は、透過型や半透過反射型のアクティブマトリクス型の液晶表示装置であり、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えている。液晶装置5において、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。バックライト装置は、例えば、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側に重ねて配置された透光性の導光板と、導光板の側端部に向けて白色光等を出射する発光ダイオード等の光源とを備えており、光源から出射された光は、導光板の側端部から入射した後、導光板内を伝搬しながら液晶パネル5aに向けて出射される。導光板と液晶パネル5aとの間には、光散乱シートやプリズムシート等のシート状光学部材が配置されることもある。
【0022】
液晶装置5において、液晶パネル5aに対して表示光の出射側には第1偏光板81が重ねて配置され、その反対側に第2偏光板82が重ねて配置されている。このため、静電容量型入力装置1は、アクリル樹脂系等といった透光性の接着剤(図示せず)によって第1偏光板81に接着されている。
【0023】
液晶パネル5aは、表示光の出射側に配置された透光性の素子基板50と、この素子基板50に対して対向配置された透光性の対向基板60とを備えている。対向基板60と素子基板50とは、矩形枠状のシール材71により貼り合わされており、対向基板60と素子基板50との間においてシール材71で囲まれた領域内に液晶層55が保持されている。
【0024】
素子基板50において、対向基板60と対向する面には複数の画素電極58がITO(Indium Tin Oxide)膜等の透光性導電膜により形成され、対向基板60において、素子基板50と対向する面には共通電極68がITO膜等の透光性導電膜により形成されている。なお、液晶装置5がIPS(In Plane Switching)方式や、FFS(Fringe Field Switching)方式である場合、共通電極68は素子基板50の側に設けられる。また、素子基板50が表示光の出射側に配置されることもある。素子基板50において、対向基板60の縁から張り出した張出領域59には駆動用IC75がCOG実装されているとともに、張出領域59にはフレキシブル基板73が接続されている。なお、素子基板50には、素子基板50上のスイッチング素子と同時に駆動回路を形成することもある。
【0025】
(入力装置1の詳細構成)
本形態の静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。第1基板10および第2基板20をプラスチック材料から構成する場合、プラスチック材料としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PES(ポリエーテルスルホン)、PI(ポリイミド)、ポリノルボルネン等の環状オレフィン樹脂等の耐熱性の透光性シートを用いることができる。
【0026】
第1基板10と第2基板20とは、第1面10a、20a同士が所定の隙間を介して対向配置されており、第1基板10と第2基板20との間には、後述する弾性部材41が設けられている。ここで、第2基板20は入力操作側に配置され、第1基板10は液晶装置5の側に配置されている。このため、第2基板20は、第1面20bを入力操作側に向けており、第1基板10は、第2面10bを液晶装置5の側に向けている。本形態の静電容量型入力装置1では、入力を行なう際、第2基板20を押圧し、押圧個所で第2基板20を第1基板10に向けて撓ませる必要がある。このため、本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられている。また、第1基板10としてガラス板が用いられている。
【0027】
第1基板10は第2基板20よりわずかに大きく、第1基板10の端部10eは、第2基板20の端部20eから張り出した張り出し部10rになっている。但し、第1基板10と第2基板20とは、端部10e、20e以外の端部10f、20f同士、端部10g、20g同士、および端部10h、20h同士が重なっている。
【0028】
詳しくは後述するように、第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が形成されている。また、第1基板10の第1面10aにおいて、張り出し部10rには、第1電極11に電気的接続する配線が形成されたフレキシブル基板33が接続され、第2基板20の第1面20aにおいて、第1基板10の張り出し部10rが位置する側の端部20eには、第2電極21に電気的接続する配線が形成されたフレキシブル基板35が接続されている。
【0029】
このように構成した静電容量型入力装置1において、第2基板20の第2面20bには、第2基板20の表面を覆う透明保護フィルム90が貼付されている。透明保護フィルム90には、その外周縁に沿うように、黒色等の遮光部材としての矩形枠状の遮光部91が設けられ、遮光部91で囲まれた領域が入力領域2aである。かかる遮光部91は、第1基板10および液晶パネル5aの外周縁と重なっており、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断し、第2基板20から表示光の出射側(入力操作側)に漏れるのを防止する。
【0030】
(入力装置1の電極構成)
図3は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置1に形成した電極の平面的なレイアウトを模式的に示す説明図であり、図3(a)、(b)は各々、静電容量型入力装置1の第1基板10に形成された第1電極11の平面的な位置関係を示す説明図、および第2基板20に形成された第2電極21の平面的構成を模式的に示す説明図である。図4は、本発明の実施の形態1に係る静電容量型入力装置1に用いた第2基板20の説明図であり、図4(a)、(b)、(c)、(d)は各々、第2電極21を構成する電極パターンの平面的な構成を示す説明図、第2基板20をA−A′断面図、B−B′断面図、およびC−C′断面図である。なお、以下の説明では、静電容量型入力装置1に用いた第1基板10および第2基板20の基板面で互いに交差する方向(本形態では、直交する方向)を各々X方向およびY方向として説明する。
【0031】
図2(b)および図3(a)に示すように、本形態の静電容量型入力装置1において、第1基板10の第1面10aには、入力領域2aを含む広い矩形領域の全体にわたってITO膜からなる透光性の第1電極11が形成されている。第1基板10の端部10eにおいて、第1電極11の端部には端子16が形成されており、かかる端子16に、図1に示すフレキシブル基板33の配線が電気的接続されている。
【0032】
図2(b)、図3(b)および図4(a)、(b)に示すように、第2基板20の第1面20aにおいて、入力領域2aの内側には複数の第2電極21が形成されている。第2電極21は、第1方向(矢印Yで示す方向)に延在する複数列の第1透光性電極パターン211と、第1方向に交差する第2方向(矢印Xで示す方向)に延在する複数列の第2透光性電極パターン212とを備えている。かかる第1透光性電極パターン211、および第2透光性電極パターン212は、ITO膜等の第1導電膜4aにより形成されている。
【0033】
本形態において、第1透光性電極パターン211と第2透光性電極パターン212とは第2基板20の同一面上(第1面20a)に同一層により形成されている。このため、第2基板20の第1面20aには、第1透光性電極パターン211と第2透光性電極パターン212との交差部218が複数、存在する。そこで、本形態では、第1透光性電極パターン211はY方向で繋がって延在している一方、第2透光性電極パターン212は交差部218で途切れている。また、第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212の上層側には、シリコン酸化膜等からなる透光性の層間絶縁膜214が形成され、かかる層間絶縁膜214の上層には、交差部218で途切れている第2透光性電極パターン212同士を電気的に接続する透光性の中継電極215が形成されている。このため、第2透光性電極パターン212はX方向で電気的に接続されている。本形態において、中継電極215は、ITO膜等の第2導電膜4bにより形成されている。また、中継電極215の上層にはシリコン酸化膜等からなる保護膜216が形成されている。なお、層間絶縁膜214については交差部218のみに形成してもよい。
【0034】
第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212は各々、交差部218で挟まれた領域に菱形形状の大面積のパッド部211a、212a(大面積部分)を備えており、第1透光性電極パターン211において交差部218に位置する連結部分211cは、パッド部211aより幅の狭い細幅形状になっている。また、中継電極215も、パッド部211a、212aより幅の狭い細幅形状で短冊状に形成されている。
【0035】
第2基板20の第1面20aにおいて入力領域2aの外側領域には、第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212の各々から延在する配線27a、27bが形成されている。配線27a、27bの端部は、端子になっており、かかる端子に対して、図1に示すフレキシブル基板35の配線が電気的接続されている。
【0036】
本形態では、配線27a、27bを構成するにあたって、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示すように、まず、第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212を構成する第1導電膜4aを配線27a、27bの形成領域に沿って延在させてある。また、本形態では、中継電極215を構成する第2導電膜4bを配線27a、27bに積層させてある。このため、配線27a、27bは、第1導電膜4aと第2導電膜4bとの多層構造になっており、配線抵抗が低い。
【0037】
(第1基板10と第2基板20との間の構成)
本形態において、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性および透光性を備えた弾性部材41が設けられている。本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置された透光性のゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性および弾性を備えたシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等からなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。かかるゲル状シート41aとしては、株式会社タイカ製の商品名「αGEL(登録商標)」を例示することができる。
【0038】
ここで、ゲル状シート41aは、粘着性を備えており、ゲル状シート41aは、第1基板10の第1面10aの側、および第2基板20の第1面20aの側に粘着している。このため、第1基板10と第2基板20とは、ゲル状シート41aによって一体化されており、第1基板10と第2基板20との間には空気層が介在しない。
【0039】
(静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100の製造方法)
本形態の入力機能付き表示装置100を製造するには、まず、液晶装置5を組み立てる一方、第1電極11等を備えた第1基板10、および第2電極21等を備えた第2基板20を製作しておく。次に、第1基板10にフレキシブル基板33を接続した後、第1基板10の第2面10bを液晶装置5に貼付する。かかる方法によれば、第1基板10にフレキシブル基板33を接続する際の熱や応力の影響が液晶装置5の側に及ばないという利点がある。なお、第1基板10の第2面10bを液晶装置5に貼付した後、第1基板10にフレキシブル基板33を接続してもよい。
【0040】
一方、第2基板20については、第1面20a側に対してゲル状シート41aを貼付する。かかるゲル状シート41aは通常、ゲル状シート41aの両面が剥離シートに接する状態の大判シート状あるいはロール状として供給される。従って、第2基板20の第1面20a側にゲル状シート41aを貼付する工程では、ゲル状シート41aの一方面から剥離シートを剥がした状態でゲル状シート41aを第2基板20の第1面20a側に貼付した後、ゲル状シート41aを第2基板20と略同一サイズに切断すればよい。なお、予め、ゲル状シート41aを第2基板20と略同一サイズに切断した後、ゲル状シート41aを第2基板20の第1面20a側に対して貼付してもよい。いずれの場合も、第2基板20にフレキシブル基板35を接続した後、第2基板20の第1面20aにゲル状シート41aを貼付することが好ましい。
【0041】
次に、ゲル状シート41aの他方面側に対して第1基板10の第1面10aを重ね、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化される。次に、第2基板20の第2面20bに対して矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90を貼付する。
【0042】
(静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100の別の製造方法)
上記形態では、第2基板20にしてゲル状シート41aを貼付した後、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化したが、第1基板10にゲル状シート41aを貼付した後、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化してもよい。
【0043】
また、上記形態では、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化した後、第2基板20の第2面20bに対して矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90を貼付したが、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化する前に、第2基板20の第2面20bに対して透明保護フィルム90を貼付してもよい。その場合、第2基板20にしてゲル状シート41aおよび矩形枠状の透明保護フィルム90を貼付した後、ゲル状シート41aおよび透明保護フィルム90を切断する方法や、第2基板20にゲル状シート41aおよび矩形枠状の透明保護フィルム90を貼付した後、ゲル状シート41a、第2基板20および透明保護フィルム90を切断する方法を採用してもよい。かかる方法によれば、ゲル状シート41a、第2基板20および透明保護フィルム90の外周縁を揃えることができる。
【0044】
(静電容量型入力装置1の動作)
図5は、本発明を適用した静電容量型入力装置1の動作を示す説明図である。本形態の静電容量型入力装置1において、第1電極11にフレキシブル基板33を介してグランド電位等の定電位を印加するとともに、フレキシブル基板35を介して出力された信号に基づいて、複数の第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)に結合する静電容量を監視する。かかる監視において、図5(a)に示すように、第2基板20への指の近接等がない状態では、複数の第2電極21からは、パッド部211a、212aと第1電極11との対向部分に生成される静電容量C0が検出される。
【0045】
この状態で、図5(b)に示すように、第2基板20の第2面20bに指が接近すると、接近個所に位置する第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)では、静電容量C0に対して、指とパッド部211a、212aとの間に生成された静電容量C1が加算された静電容量が検出される。従って、第2基板20に対する指の接近位置を検出することができる。
【0046】
また、図5(c)に示すように、ペンで第2基板20の第2面20bを押圧すると、押圧個所では、第2基板20が第1基板10に向けて撓んで、第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)が第1電極11に接近する。その結果、押圧個所では、パッド部211a、212aと第1電極11との対向部分に生成される静電容量C0が静電容量C2(C0<C2)に増大し、かかる増大は、第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)を介して検出される。従って、ペンで第2基板20を押圧した個所を検出することができる。
【0047】
なお、図5(b)に示す状態から、指で第2基板20を押圧した場合、押圧個所の第2電極21(第1透光性電極パターン211および第2透光性電極パターン212)からは、静電容量C1に静電容量C2を加算した容量が検出される。従って、図5(b)に示す状態で、入力すべき情報を選択し、図5(c)に示す方法で、入力すべき情報を確定してもよい。
【0048】
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100では、第1基板10において第2基板20と対向する第1面10a側に押圧位置検出用の第1電極11が設けられ、可撓性の第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数設けられている。このため、図5(c)を参照して説明したように、第2基板20が押圧されて第2基板20が第1基板10側に撓むと、第2基板20が撓んだ箇所では、第1電極11と第2電極21との距離が狭まるので、かかる押圧箇所では、第1電極11と第2電極21との間の静電容量が増大する。従って、複数の第2電極21の各々の静電容量を監視すれば、第2基板20に対する押圧位置を検出することができる。それ故、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能である。
【0049】
また、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41(ゲル状シート41a)が設けられているため、第2基板20は、弾性部材41によって第1基板10側から支持されている。このため、第1基板10と第2基板20との間が空気層になっている場合に比較して、第2基板20の機械的強度が高い。従って、第2基板20が押圧されていない時でも第1基板10に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板20が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具合の発生を抑制することができる。また、第2基板20に不要な外力が加わった際に第2基板20が損傷する等の問題の発生を回避することもできる。また、第1基板10と第2基板20との間に空気層が存在しないので、第2基板20を押圧した際のニュートンリングの発生を防止することもできる。
【0050】
特に本形態では、第2基板20がプラスチックシートからなるため、第2基板20が押圧されていない時でも第1基板10に向けて変形する等の不具合や、押圧が解除された後も第2基板20が変形したまま、元の形状に戻らない等の不具が発生しやすいが、本形態によれば、かかる不具合の発生を確実に抑制することができる。
【0051】
また、弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間に積層されたゲル状シート41aである。このため、第1基板10と第2基板20とを貼り合せる際、第1基板10と第2基板20との間にゲル状シート41aを重ねて配置しておけばよい。それ故、第1基板10と第2基板20との間に弾性部材41を設けるのが容易である。
【0052】
また、ゲル状シート41aは粘着性を備えているため、ゲル状シート41aを第1基板10の第1面a側および第2基板20の第1面20a側に粘着させた構成を採用することができる。このため、第1基板10とゲル状シート41aとの間、および第2基板20とゲル状シート41aとの間に空気層が存在しないので、第2基板20を押圧した際のニュートンリングの発生を防止することもできる。また、第1基板10と第2基板20とはゲル状シート41aを介して一体化した状態になるため、第2基板20の機械的強度をさらに高めることができる。
【0053】
さらに、ゲル状シート41aは、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下であるため、第2基板20を十分補強することができるとともに、ペン入力の際の筆圧を適正な範囲とすることができる。すなわち、ゲル状シート41aの弾性率が1×104N/m2未満であると、ゲル状シート41aが柔らかすぎて第2基板20を十分補強することができない。これに対して、ゲル状シート41aの弾性率が1×108N/m2を超えると、第2基板20が変形しにくくなり、ペン入力の際に大きな筆圧を必要とする。それ故、ゲル状シート41aの弾性率については、1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下が好ましい。
【0054】
[実施の形態1の変形例]
図6は、本発明の実施の形態1の変形例に係る入力機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図6(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態1の変形例に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図6(a)において、遮光部材としての遮光シートについては右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0055】
図6において、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0056】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0057】
第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。
【0058】
このように構成した静電容量型入力装置1において、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断することを目的に、実施の形態1では、第2基板20の第2面20bに矩形枠状の遮光部91が設けられていたが、本形態において、第1基板10とゲル状シート41aとの間に、第2基板20の外周縁に沿って矩形枠状の黒色の遮光シート99が設けられている。このような構成でも、遮光シート99は、第1基板10および液晶パネル5aの外周縁と重なっている。このため、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断することができるので、第2基板20から表示光の出射側(入力操作側)に漏れるのを防止する。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【0059】
このような構成の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100製造するには、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付した後、第1基板10の第1面10a側に対してゲル状シート41aを貼付する。次に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねると、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化することができる。
【0060】
また、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付する一方、第2基板20の第1面20a側に対してゲル状シート41aを貼付し、しかる後に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねてもよい。
【0061】
以上説明したように、本形態の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0062】
なお、本形態では、第1基板10とゲル状シート41aとの間に矩形枠状の遮光シート99が設けられていたが、第2基板20とゲル状シート41aとの間に矩形枠状の遮光シート99を設けてもよい。
【0063】
[実施の形態2]
図7は、本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置100の全体構成を模式的に示す説明図である。図8は、本発明の実施の形態2に係る入力機能付き表示装置100を構成する各部材の位置関係等を模式的に示す説明図であり、図8(a)、(b)は各々、入力機能付き表示装置100の平面構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図7において、遮光シートについては右下がりの斜線を付してある。また、図8(a)において、静電容量型入力装置に用いた第1基板については太い実線で示し、第2基板については太くて長い点線で示し、入力領域については一点鎖線で示し、遮光シートについては細い実線と右上がりの実線を付した領域とによって示し、弾性部材(ゲル状シート)については二点鎖線と右下がりの点線を付した領域とによって示してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0064】
図7および図8において、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0065】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0066】
第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。
【0067】
ここで、静電容量型入力装置1の第1基板10は、液晶装置5の素子基板50とサイズが略同一である。これに対して、静電容量型入力装置1の第2基板20は、第1基板10よりサイズが小さく、第1基板10は、第2基板20の周りに第2基板20の縁から張り出す張り出し部10r、10s、10t、10uを備えている。ここで、ゲル状シート41aは第2基板20と略同一サイズであり、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uには設けられていない。
【0068】
本形態の静電容量型入力装置1では、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮断することを目的に、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uには、第2基板20の外周縁に沿って矩形枠状の遮光シート99が設けられている。ここで、遮光シート99は、第1基板10および液晶パネル5aの外周側端部と平面視で重なっている。また、遮光シート99の内周縁99aは、第2基板20の外周縁およびゲル状シート41aの外周縁と平面視で重なっている。このため、液晶装置5の光源や導光板の端部から漏れた光を遮光シート99によって遮断することができるので、第2基板20から表示光の出射側(入力操作側)に漏れるのを防止する。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【0069】
このような構成の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100製造するには、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付した後、第1基板10の第1面10a側に対してゲル状シート41aを貼付する。次に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねると、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aによって一体化することができる。
【0070】
また、第1基板10の第1面10a側に対して遮光シート99を貼付する一方、第2基板20の第1面20a側に対してゲル状シート41aを貼付し、しかる後に、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ねてもよい。
【0071】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0072】
また、本形態において、第1基板10において第2基板20の端縁から張り出した張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99が設けられている。このため、静電容量型入力装置1を組み立てる際、第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aを介して貼り合わせる前の工程、あるいは第1基板10と第2基板20とをゲル状シート41aを介して貼り合わせた後の工程のいずれの工程であっても遮光シート99を設けることができる。
【0073】
例えば、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99およびゲル状シート41aを貼付した後、ゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ね、ゲル状シート41aを介して第1基板10と第2基板20とを一体化する方法を採用することができる。また、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99を貼付する一方、第2基板20にゲル状シート41aを貼付し、しかる後にゲル状シート41aを挟むように第1基板10と第2基板20とを重ね、ゲル状シート41aを介して第1基板10と第2基板20とを一体化する方法を採用することができる。さらに、基板サイズによっては、ゲル状シート41aを介して第1基板10と第2基板20とを一体化した後、第1基板10の張り出し部10r、10s、10t、10uに遮光シート99を貼付する方法を採用してもよい。
【0074】
[実施の形態3]
図9は、本発明の実施の形態3に係る入力機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図9(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図9(a)において、透明保護フィルムの遮光部については右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0075】
図9に示すように、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0076】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0077】
第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。なお、第2基板20の第2面20bには矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90が貼付されている。
【0078】
このように構成した入力機能付き表示装置100において、静電容量型入力装置1の第1基板10は、液晶装置5の素子基板50としても利用されており、第1基板10の第2面10bには画素電極58等が形成されている。このため、第2偏光板82は静電容量型入力装置1の第2基板20の第2面20bに貼付されている。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
【0079】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0080】
また、本形態において、第1基板10は、液晶装置5の素子基板50としても用いられている。このため、入力機能付き表示装置100を構成する基板枚数が少ないため、入力機能付き表示装置100の薄型化を図ることができる。
【0081】
なお、本形態は、実施の形態1に対して、第1基板10を液晶装置5の素子基板50としても用いる構成を適用したが、実施の形態1の変形例、あるいは実施の形態2に対して、第1基板10を液晶装置5の素子基板50としても用いる構成を適用してもよい。
【0082】
[実施の形態3の変形例]
図10は、本発明の実施の形態3の変形例に係る入力機能付き表示装置100の構成を模式的に示す説明図であり、図10(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態3の変形例に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図10(a)において、透明保護フィルムの遮光部については右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1、3と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0083】
図10に示すように、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1、3と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0084】
ここで、液晶パネル5aはIPS方式あるいはFFS方式のパネルであり、素子基板50の側に画素電極58および共通電極68が形成されている。また、液晶パネル5aは、対向基板60が素子基板50に対して入力操作側に形成されている。また、対向基板60において、素子基板50と対向する側とは反対側の面(入力操作側の面)にはITO膜等の透光性導電膜からなる裏面電極69が形成されており、かかる裏面電極69は、液晶パネル5aが静電気や電磁波ノイズの影響を受けるのを阻止する。
【0085】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0086】
ここで、静電容量型入力装置1の第1基板10は、液晶装置5の対向基板60としても利用されている。このため、第1基板10の第1面10aには裏面電極69が形成されていることになり、かかる裏面電極69は、静電容量型入力装置1の第1電極11として利用されている。なお、第2偏光板82は静電容量型入力装置1の第2基板20の第2面20bに貼付されている。
【0087】
本形態でも、実施の形態1、3と同様、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられており、本形態において弾性部材41は、第1基板10と第2基板20との間において第1基板10および第2基板20に重なるように配置されたゲル状シート41aである。ゲル状シート41aは、透光性、弾性および粘着性を備えたシリコーン樹脂等からからなり、その厚さは100〜500μmである。本形態では、ゲル状シート41aとしては、弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。なお、第2基板20の第2面20bには矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90が貼付されている。その他の構成は実施の形態3と同様であるため、説明を省略する。
【0088】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1、3と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。また、本形態において、第1基板10は、液晶装置5の対向基板60としても用いられ、裏面電極69は、静電容量型入力装置1の第1電極11として利用されている。このため、IPS方式あるいはFFS方式の液晶パネル5aに対してゲル状シート41aを介して第2基板20を貼付すればよい。従って、入力機能付き表示装置100を構成する基板枚数が少ないため、入力機能付き表示装置100の薄型化を図ることができる等の効果を奏する。
【0089】
[実施の形態4]
図11は、本発明の実施の形態4に係る入力機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図11(a)、(b)は各々、本発明の実施の形態4に係る入力機能付き表示装置の全体構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。なお、図11(a)において、透明保護フィルムの遮光部については右下がりの斜線を付してある。また、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
【0090】
図11に示すように、本形態の入力機能付き表示装置100も、実施の形態1と同様、画像生成装置としての液晶装置5と、この液晶装置5において表示光を出射する側の面に重ねて配置された静電容量型入力装置1とを有している。本形態において、液晶装置5は、透過型あるいは半透過反射型の液晶パネル5aを備えており、液晶パネル5aに対して静電容量型入力装置1が配置されている側とは反対側(表示光の出射側とは反対側)にはバックライト装置(図示せず)が配置されている。
【0091】
静電容量型入力装置1において、入力パネル2は、ガラス板やプラスチック板等からなる透光性の第1基板10と、ガラス板、プラスチック板、プラスチックシート等からなる透光性の第2基板20とを備えている。本形態では、第2基板20としてプラスチックシートが用いられ、第1基板10としてガラス板が用いられている。第1基板10の第1面10aには押圧位置検出用の第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aには押圧位置検出用の第2電極21が複数形成されている。
【0092】
本形態の静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100において、第1基板10と第2基板20とは、第2基板20の外周縁に沿って設けられた矩形枠状のシール材31によって所定の隙間を介して貼り合わされている。また、シール材31の内側において、第1基板10と第2基板20との間には絶縁性の弾性部材41が設けられている。
【0093】
ここで、弾性部材41は、シール材31の内側において固化された透光性の樹脂組成物41bからなる。かかる構成の弾性部材41を形成するには、例えば、第1基板10と第2基板20とをシール材31によって所定の隙間を介して貼り合せる際、シール材31の一部に途切れ部分を設けて、かかる途切れ部分からシール材31の内側にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等、固化した後も弾性を備える透光性の樹脂材料を注入した後、光硬化あるいは熱硬化により、固化させる。本形態において、弾性部材41(樹脂組成物41b)は、厚さが、100〜500μmであり、20℃の温度条件下での弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下のものが用いられている。なお、第2基板20の第2面20bには矩形枠状の遮光部92を有する透明保護フィルム90が貼付されている。
【0094】
また、本形態では、第1基板10と第2基板20とをシール材31によって貼り合せた構造を採用していることから、第1基板10と第2基板20とを基板間導通を行い、第2基板20への電気的な接続は、第1基板10に接続するフレキシブル基板33を介して行なう。かかる基板間導通を行なうには、第1基板10の第1面10aのうち、第1電極11を避けた領域において、第2基板20の配線27a、27bの端子と重なる位置に端子16aを設け、シール材31において、少なくとも端子16aの形成領域に塗布する部分に導電粒子を配合しておく。従って、端子16aとフレキシブル基板33の配線とを電気的に接続すれば、フレキシブル基板33の配線と、第2基板20の配線27a、27bとを電気的に接続することができる。
【0095】
このように構成した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100でも、実施の形態1と同様、静電容量型入力装置1であっても、ペン等といった指以外での入力が可能であるとともに、第2基板20の機械的強度が高い等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
【0096】
なお、本形態は、実施の形態1に対して、シール材31を利用した構成を適用したが、実施の形態1の変形例、実施の形態2、あるいは実施の形態3に対して、シール材31を利用した構成を適用してもよい。
【0097】
[押圧位置検出用の電極の変形例1]
図12は、本発明を適用した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100に形成した押圧位置検出用の電極の変形例1を示す説明図であり、図12(a)、(b)は各々、計6つの第2電極21を第2基板20に形成した場合の説明図、および計8つの第2電極21を第2基板20に形成した場合の説明図である。
【0098】
実施の形態1〜4では、第2基板20の第2面20bに複数の第2電極21をX方向およびY方向に延在させたが、図12(a)に示すように、第2基板20の第1面20aにおいて、X方向に延在する複数の帯状電極21sがY方向に並列している構成を採用してもよい。ここで、第2基板20の第1面20aでは、複数の帯状電極21sの各々から配線27cが延在している。これに対して、第1基板10では、実施の形態1と同様、面状の第1電極11が形成されている。
【0099】
また、図12(b)に示すように、第2基板20の第1面20aにおいて、X方向に頂点を向ける2つの帯状電極21tを斜辺同士がスリット21uを介して向かい合うように配列させた電極対をY方向に複数対、並列させた構成を採用してもよい。ここで、第2基板20の第1面20aでは、複数の帯状電極21tの各々から配線27dが延在している。これに対して、第1基板10では、実施の形態1と同様、面状の第1電極11が形成されている。
【0100】
[押圧位置検出用の電極の変形例2]
図13は、本発明を適用した静電容量型入力装置1および入力機能付き表示装置100に形成した押圧位置検出用の電極の変形例2を示す説明図であり、図13(a)、(b)は各々、第1電極11の構成を示す説明図、および第2電極21の構成を示す説明図である。
【0101】
実施の形態1〜4では第1電極11が面状に形成されていたが、本形態では、図13(a)に示すように、第1基板10の第1面10aには、入力領域2aの全体にわたって、X方向に延在する複数本の第1電極11が設けられているとともに、第1電極11に電気的接続する配線17eが設けられている。また、図13(b)に示すように、第2基板20の第1面20aには、入力領域2aの全体にわたって、Y方向に延在する複数本の第2電極21が設けられているとともに、第2電極21に電気的接続する配線27eが設けられている。本形態において、第1電極11および第2電極21いずれも、ITO膜等の透光性導電膜からなる。
【0102】
ここで、第1電極11は、菱形形状の大面積のパッド部115aを複数備え、パッド部115a同士は、幅の狭い連結部分115bで繋がっている。また、第2電極21も、第1電極11と同様、菱形形状の大面積のパッド部215aを複数備え、パッド部215a同士は、幅の狭い連結部分215bで繋がっている。
【0103】
かかる構成の第1基板10と第2基板20とは、例えば、パッド部115aとパッド部215aとが完全に重なるように配置される。また、第1電極11に定電圧を印加するとともに、複数の第2電極21に結合する静電容量を監視する処理と、第2電極21に定電圧を印加するとともに、複数の第1電極11に結合する静電容量を監視する処理とを行なう。
【0104】
かかる構成でも、入力操作を行う際、利用者は第2基板20の所定位置を指やペン等で押圧すると、押圧個所では、第2基板20が第1基板10の側に撓み、第1電極11と第2電極21との対向距離が変化する結果、静電容量が変化する。従って、複数列の第1電極11および第2電極21のうち、静電容量が増大した電極を特定すれば、押圧位置の座標を特定できる。
【0105】
[他の実施の形態]
上記実施の形態の形態では、第1基板10の第1面10aに第1電極11が形成され、第2基板20の第1面20aに第2電極21が形成されていた。但し、第2基板20の第2面20bに第2電極21が形成されている構成を採用してもよい。また、第1電極11については、第1基板10の第2面10bに形成されている構成や、液晶パネル5aの素子基板50や対向基板60に形成されている構成を採用してもよい。
【0106】
上記実施の形態1〜4では、第1電極11が第1基板10に面状に形成され、第2電極21が第2基板20に複数形成されていたが、第2電極21が第2基板20に面状に形成され、第1電極11が第1基板10に複数形成されている構成を採用してもよい。
【0107】
上記実施の形態では、画像生成装置として液晶装置5を用いたが、画像生成装置としては有機エレクトロルミネッセンス装置を用いてもよい。
【0108】
[電子機器への搭載例]
次に、上述した実施形態に係る入力機能付き表示装置100を適用した電子機器について説明する。図14(a)に、入力機能付き表示装置100を備えたモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す。パーソナルコンピューター2000は、表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。図14(b)に、入力機能付き表示装置100を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、入力機能付き表示装置100に表示される画面がスクロールされる。図14(c)に、入力機能付き表示装置100を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての入力機能付き表示装置100を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が入力機能付き表示装置100に表示される。
【0109】
なお、入力機能付き表示装置100が適用される電子機器としては、図14に示すものの他、デジタルスチールカメラ、液晶テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、銀行端末等の電子機器等が挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した入力機能付き表示装置100が適用可能である。
【符号の説明】
【0110】
1・・静電容量型入力装置、2a・・入力領域、5・・液晶装置(画像生成装置)、10・・第1基板、11・・第1電極、20・・第2基板、21・・第2電極、41・・弾性部材、41a・・ゲル状シート(弾性部材)、41b・・樹脂組成物、90・・透明保護フィルム、91・・遮光部(遮光部材)、99・・遮光シート(遮光部材)、92・・遮光部、100・・入力機能付き表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基板と、
該第1基板に対して対向配置された可撓性の第2基板と、
前記第1基板において前記第2基板と対向する面側、あるいは前記第1基板に対して前記第2基板とは反対側に設けられた押圧位置検出用の第1電極と、
前記第2基板に設けられた押圧位置検出用の第2電極と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた絶縁性の弾性部材と、
を有することを特徴とする静電容量型入力装置。
【請求項2】
前記第2基板は、プラスチックシートであることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型入力装置。
【請求項3】
前記弾性部材は、前記第1基板および前記第2基板に重ねて配置されたゲル状シートであることを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量型入力装置。
【請求項4】
前記ゲル状シートは、前記第1基板および前記第2基板に粘着していることを特徴とする請求項3に記載の静電容量型入力装置。
【請求項5】
前記ゲル状シートは、20℃の温度条件下での弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下であることを特徴とする請求項3または4に記載の静電容量型入力装置。
【請求項6】
前記第2基板の前記第1面、前記第2基板と前記ゲル状シートとの間、および前記ゲル状シートと前記第1基板との間のうちのいずれかには、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
【請求項7】
前記第1基板は、前記第2基板の端縁から張り出した張り出し部を備え、
当該張り出し部には、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
【請求項8】
請求項1乃至7の何れか一項に記載の静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置であって、
前記第1基板に対して前記第2基板側とは反対側に画像生成装置が重ねて設けられていることを特徴とする入力機能付き表示装置。
【請求項1】
第1基板と、
該第1基板に対して対向配置された可撓性の第2基板と、
前記第1基板において前記第2基板と対向する面側、あるいは前記第1基板に対して前記第2基板とは反対側に設けられた押圧位置検出用の第1電極と、
前記第2基板に設けられた押圧位置検出用の第2電極と、
前記第1基板と前記第2基板との間に設けられた絶縁性の弾性部材と、
を有することを特徴とする静電容量型入力装置。
【請求項2】
前記第2基板は、プラスチックシートであることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型入力装置。
【請求項3】
前記弾性部材は、前記第1基板および前記第2基板に重ねて配置されたゲル状シートであることを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量型入力装置。
【請求項4】
前記ゲル状シートは、前記第1基板および前記第2基板に粘着していることを特徴とする請求項3に記載の静電容量型入力装置。
【請求項5】
前記ゲル状シートは、20℃の温度条件下での弾性率が1×104N/m2以上、かつ、1×108N/m2以下であることを特徴とする請求項3または4に記載の静電容量型入力装置。
【請求項6】
前記第2基板の前記第1面、前記第2基板と前記ゲル状シートとの間、および前記ゲル状シートと前記第1基板との間のうちのいずれかには、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
【請求項7】
前記第1基板は、前記第2基板の端縁から張り出した張り出し部を備え、
当該張り出し部には、前記第2基板の外周縁に沿って遮光部材が設けられていることを特徴とする請求項3乃至5の何れか一項に記載の静電容量型入力装置。
【請求項8】
請求項1乃至7の何れか一項に記載の静電容量型入力装置を備えた入力機能付き表示装置であって、
前記第1基板に対して前記第2基板側とは反対側に画像生成装置が重ねて設けられていることを特徴とする入力機能付き表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2011−28476(P2011−28476A)
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−172845(P2009−172845)
【出願日】平成21年7月24日(2009.7.24)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年2月10日(2011.2.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年7月24日(2009.7.24)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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