静電容量式入力装置
【課題】 特に、各層を必要な機能に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる静電容量式入力装置を提供することを目的としている。
【解決手段】 フィルム基材１０のセンサ部２０側に、検出電極１２と、Ｘ駆動電極（第１の駆動電極）１３とがセンサ側絶縁層１４を介して積層され、また検出電極１２と同じ形成面にＹ駆動電極（第２の駆動電極）１１が形成される。Ｘ駆動電極１３は、第１の導電層６２で形成され、検出電極１２及びＹ駆動電極１１は、第１の導電層６２よりも低抵抗の第２の導電層６０と、第１の導電層６２及び第２の導電層６０よりも高抵抗の第３の導電層６１との積層構造で形成される。
【解決手段】 フィルム基材１０のセンサ部２０側に、検出電極１２と、Ｘ駆動電極（第１の駆動電極）１３とがセンサ側絶縁層１４を介して積層され、また検出電極１２と同じ形成面にＹ駆動電極（第２の駆動電極）１１が形成される。Ｘ駆動電極１３は、第１の導電層６２で形成され、検出電極１２及びＹ駆動電極１１は、第１の導電層６２よりも低抵抗の第２の導電層６０と、第１の導電層６２及び第２の導電層６０よりも高抵抗の第３の導電層６１との積層構造で形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電極と検出電極の間の静電容量の変化によって指等の接近を検出する静電容量式入力装置に係り、特に電極の層構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、フィルム基材に電極パターンが形成されたセンサ部と、リジッド基板に形成された回路部とを有する静電容量式入力装置が開示されている。この特許文献１では電極パターンをＩＴＯ膜で形成している。
【０００３】
また下記特許文献２には、駆動電極と検出電極の少なくとも一部がカーボンを含む導電層で形成された静電容量式入力装置が開示されている。特許文献２に記載された発明では、カーボンを含む導電層により電極を形成することで、コストダウンを図ることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７１３１１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動電極及び検出電極を形成するにあたり、コストダウンとともに各層の必要な機能に応じた層構成とすることが必要である。
【０００６】
またフィルム基材のセンサ部側に対し反対面側を回路部として、グランド層や回路配線層を形成した構成では、グランド層や回路配線層の層構成の適正化も必要である。
【０００７】
さらにセンサ部や回路部に用いられる絶縁層についても、低コスト化とともに、絶縁性を確保するために適切な層構成が必要である。
【０００８】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、各層を必要な機能に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる静電容量式入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、フィルム基材のセンサ部側に、検出電極と、電圧が印加される第１の駆動電極とがセンサ側絶縁層を介して積層され、前記検出電極にて前記第１の駆動電極との間の静電容量の変化を検出する静電容量式入力装置において、
前記第１の駆動電極は、第１の導電層で形成され、前記検出電極は、前記第１の導電層よりも低抵抗の第２の導電層と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層よりも高抵抗の第３の導電層との積層構造で形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
電圧が印加される第１の駆動電極は検出電極より電気抵抗値が高くてもよいが、第１の駆動電極全体に電圧を適切に印加すべく電気抵抗値は高すぎないことが必要である（電圧降下の抑制）。一方、検出電極は、電流の変化を検出するものであるから低抵抗であることが必要であるが、全体を低抵抗の導電材料で形成するとコスト増大に繋がるため、低抵抗となる導電層の形成領域を必要最小限に抑えたい。
【００１１】
そこで本発明では、第１の駆動電極を第１の導電層で形成し、検出電極を第２の導電層と第３の導電層の積層構造で形成し、このとき第１の導電層には第３の導電層よりも電気抵抗値の低い材質を用いて第１の駆動電極の電気抵抗値がさほど高くならないように調整し、一方、検出電極には、低抵抗の第２の導電層を用いるが、第２の導電層のみで検出電極を形成するとコスト高となるため低抵抗の第２の導電層と高抵抗の第３の導電層の積層構造として第２の導電層の使用量を減らした。
【００１２】
以上により、第１の駆動電極及び検出電極を必要な機能に応じた層構成で形成でき、位置検出精度の安定化を図ることができるとともに低コスト化を実現できる。
【００１３】
本発明では、前記第１の導電層はカーボンを含む導電材料で形成され、前記第２の導電層は銀を含む導電材料で形成され、前記第３の導電層は、カーボンを含み且つ前記第１の導電層よりも電気抵抗値の高い導電材料で形成されることが好ましい。
【００１４】
また本発明では、前記第３の導電層の電極幅は前記第２導電層の電極幅より広いことが好ましい。これにより第２の導電層を構成する低抵抗の導電材料の使用量を減らし、より効果的にコスト削減を図ることが出来る。
【００１５】
また本発明では、前記第２の導電層は直線的に延出形成されており、前記第３の導電層は、前記第２の導電層に重ねられて第２の導電層よりも幅広で直線的に延出形成される電極本体部と、前記電極本体部に対して直交する方向であって前記電極本体部よりも短い枝電極部とを有して形成されることが好ましい。これにより、位置検出精度の向上を効果的に促進できるとともに、より低コスト化を実現できる。
【００１６】
また本発明では、前記検出電極と同じ形成面には前記第１の駆動電極と前記センサ側絶縁層を介して対向し、前記第１の駆動電極に対して直交方向に形成された第２の駆動電極が形成されており、
前記第２の駆動電極は前記検出電極と同じ導電層で形成されていることが好ましい。
【００１７】
これにより、位置検出精度の安定化ととともに、製造工程を簡易にでき、製造コストの低減を図ることが出来る。
【００１８】
また本発明では、前記センサ側絶縁層は、積層方向にて対向する一方の電極に沿って形成された延出絶縁層と、前記積層方向にて対向する電極同士の交差位置に形成された交差絶縁層との積層構造で形成されることが好ましい。これにより高い絶縁性とともにセンサ側絶縁層の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現できる。
【００１９】
また本発明では、前記延出絶縁層は前記交差絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で、前記交差絶縁層は、前記延出絶縁層より絶縁性に優れた絶縁材料で形成されることが好ましい。これにより、センサ側絶縁層の形成を必要最小限の領域に抑えても高い絶縁性とともに高い密着性を確保できる。
【００２０】
また本発明では、前記フィルム基材の前記センサ部側とは反対側の回路部側には、前記フィルム基材から離れる方向に向けて、グランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、
前記グランド層は、前記回路配線層に比べて広い範囲に形成されており、前記グランド層と前記回路配線層は異なる導電層で形成されていることが好ましい。
【００２１】
グランド層は形成領域を広範囲にしてシールド効果を高める一方、回路配線層はグランド層に比べて限られた範囲内での形成となる。グランド層は低抵抗であることが必要であるが印刷精度は低くてもよい。一方、回路配線層は低抵抗と狭ピッチ形成が可能な材質であることが必要である。そこで本発明では、広範なグランド層を回路配線層と異なる導電層で形成し、グランド層には回路配線層よりも安価な材質を選択できるようにすることで、グランド層及び回路配線層を必要な機能等に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる。
【００２２】
また本発明では、前記グランド層を構成する第４の導電層は、銀を含む導電材料で形成され、前記回路配線層を構成する第５の導電層は、銀を含み且つ前記第４の導電層よりも電気抵抗値が低い導電材料で形成されることが好ましい。
【００２３】
また本発明では、前記回路側絶縁層は、前記グランド層を覆う広範な絶縁層と、前記広範な絶縁層よりも範囲が限定され、前記広範な絶縁層と前記回路配線層との間に位置する部分的絶縁層との積層構造で形成されることが好ましい。高い絶縁性とともに回路側絶縁層の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現できる。
【００２４】
また本発明では、前記広範な絶縁層は、前記部分的絶縁層より絶縁性に優れた絶縁材料で、前記部分的絶縁層は、前記広範な絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で形成されることが好ましい。これにより、高い絶縁性とともに回路配線層と絶縁層間の密着性を確保できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の静電容量式入力装置によれば、各層を必要な機能に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態における静電容量式入力装置の平面図、
【図２】本実施形態における静電容量式入力装置の裏面図、
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図４】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図５】本実施形態におけるＹ駆動電極と検出電極との部分拡大平面図、
【図６】本実施形態におけるセンサ部の部分拡大平面図、
【図７】本実施形態における回路部に設けられるグランド層、及び部分絶縁層の形成領域を説明するための裏面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本実施形態における静電容量式入力装置１の平面図、図２は静電容量式入力装置１の裏面図、図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図４は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図５は、本実施形態におけるＹ駆動電極と検出電極との部分拡大平面図、図６は、本実施形態におけるセンサ部の部分拡大平面図、図７は本実施形態における回路部に設けられるグランド層、部分絶縁層の形成領域を説明するための裏面図、である。
【００２８】
図３，図４の断面図に示すように、静電容量式入力装置１は、表側２と裏側３を有している。図１は静電容量式入力装置１を表側２から見た状態を示しており、図２は静電容量式入力装置１を裏側３から見た状態を示している。
【００２９】
図１に示すように、表側２にはそのほぼ全域にＸ駆動電極（第１の駆動電極）１３およびＹ駆動電極（第２の駆動電極）１１と検出電極１２が設けられている。なお図１には一つのＸ駆動電極に対して符号１３を付した。また図１では、Ｙ駆動電極及び検出電極を一部だけ図示し、また一つのＹ駆動電極及び一つの検出電極に対して符号１１，１２を付した。
各電極１１，１２、１３は印刷にてパターン形成されている。
【００３０】
図３，図４に示すように、静電容量式入力装置１は樹脂フィルム、樹脂シートからなる可撓性のフィルム基材１０を有する。フィルム基材１０を構成する合成樹脂は、例えばＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）である。
【００３１】
フィルム基材１０の表側２はセンサ部２０を構成し、フィルム基材１０の表面１０ａに、直接にまたは絶縁層を介して、図１に示す複数のＹ駆動電極１１と複数の検出電極１２とが形成されている。
【００３２】
またＹ駆動電極１１と検出電極１２の表面にセンサ側絶縁層１４が設けられ、Ｘ駆動電極１３はセンサ側絶縁層１４上に形成されている。このＸ駆動電極１３の表面は図示しない表面絶縁層で覆われている。
【００３３】
図１に示すように、それぞれのＹ駆動電極１１はＸ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１１ａを有している。複数のＹ駆動電極１１は、電極本体部１１ａがＹ１−Ｙ２方向に一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。検出電極１２は、Ｘ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１２ａを有しており、複数の検出電極１２は、電極本体部１２ａがＹ１−Ｙ２方向へ一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａは、Ｙ１−Ｙ２方向に交互に配列しており、電極本体部１１ａと電極本体部１２ａは互いに平行である。
【００３４】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ１−Ｙ２方向に直線的に延びており、Ｘ１−Ｘ２方向に一定の間隔を空けて互いに平行に形成されている。
【００３５】
図１に示すように、Ｙ駆動電極１１は、枝電極部１１ｂを有している。枝電極部１１ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて複数本形成されており、それぞれが電極本体部１１ａと導通して電極本体部１１ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。検出電極１２も枝電極部１２ｂを有している。枝電極部１２ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向へ間隔を空けて複数本設けられている。それぞれの枝電極部１２ｂは、電極本体部１２ａと導通し、電極本体部１２ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。
【００３６】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａの上方を交差するように通過している。また、検出電極１２に枝電極部１２ｂが設けられていることで、検出電極１２の電極本体部１１ａとＸ駆動電極１３との交差部分において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００３７】
図１に示す実施の形態では、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていないが、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていてもよい。
【００３８】
Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａが互いに平行に対向しているとともに、Ｙ駆動電極１１の枝電極部１１ｂと検出電極１２の一対の枝電極部１２ｂとが、Ｘ１−Ｘ２方向にて対向するように配置されている。前記枝電極部１１ｂと枝電極部１２ｂが設けられていることで、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００３９】
図２に示すように、フィルム基材１０の裏側３は回路部２１を構成し、フィルム基材１０の裏面１０ｂには、図３，図４に示すように、導電性材料で形成されたグランド層（シールド層）１７が形成されている。グランド層１７は、操作面のほぼ全域を裏側から覆うように形成されている。図７にグランド層１７の形成領域を斜線で示した。グランド層１７は、後述するスルーホール上やそのほか、グランド層１７を形成できない箇所があればその領域を除いて裏面１０ｂのほぼ全面に形成される。
【００４０】
図３，図４に示すように、グランド層１７の裏面は回路側絶縁層１８で覆われている。この回路側絶縁層１８の裏面１８ａに図２，図３，図４に示すように、回路配線層１９が形成されている。なお図２には一部の回路配線層１９のみを図示した。
【００４１】
図２に示すように、回路配線層１９は、Ｙ配線層１９ａと検出配線層１９ｂおよびＸ配線層１９ｃを有している。
【００４２】
図１に示すように、操作面の縁部に沿って、スルーホール２４，２５が形成されている。なお図１，図２には、各一つのスルーホールにのみ符号２４，２５を付した。図３，図４に示すように、スルーホール２４，２５は、フィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層３６，３７が充填されている。そして、それぞれのスルーホール２４内の導電層３６を介して複数本のＹ駆動電極１１とＹ配線層１９ａとが個別に導通している。同様に、それぞれのスルーホール２５内の導電層３７を介して複数本のＸ駆動電極１３とＸ配線層１９ｃとが個別に導通している。
【００４３】
また検出電極１２に対するスルーホール２６は図２に示すように一つであり、このスルーホール２６もフィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層が充填されている。そして、検出電極１２は一本に纏められて、スルーホール２６を介して検出電極１２と導通した一本の検出配線層１９ｂが回路部２１側に形成されている。
スルーホール内を埋める導電層３６，３７は、例えば銀を含む導電材料で形成される。
【００４４】
図２に示すように、回路部２１には回路側絶縁層１８の裏面１８ａに、電子素子としてＩＣパッケージ２７が実装されており、各回路配線層１９がＩＣパッケージ２７内の回路に導通している。ＩＣパッケージ２７内には、駆動回路や検出回路が含まれている。またＩＣパッケージ２７から回路配線層１９が延出してコネクタ部２９に接続されている。
【００４５】
また図３，図４に示すように回路配線層１９は、レジスト等の配線絶縁層２８で覆われている。ただし実装ランド部（図示せず）の部分に配線絶縁層２８は形成されておらず、実装ランド部は露出した状態となっている。なお実装ランド部は回路配線層１９に重ねられて形成され、例えば、銀を含む導電材料で形成される。
【００４６】
ＩＣパッケージ２７内の駆動回路によって、Ｙ配線層１９ａを介してＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられる。このパルス状の電圧は複数のＹ駆動電極１１に順番に与えられる。また、駆動回路によって、Ｘ配線層１９ｃを介してＸ駆動電極１３にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられ、このときもパルス状の電圧が複数のＸ駆動電極１３に順番に与えられる。ただし、Ｙ駆動電極１１とＸ駆動電極１３には、異なる時間に電圧が与えられる。
【００４７】
それぞれのＹ駆動電極１１と検出電極１２との間には静電容量が形成されている。いずれかのＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が印加されると、電圧の立ち上がりに同期して、電圧が与えられたＹ駆動電極１１に隣接する検出電極１２に瞬間的な電流が流れる。ほぼ接地電位の人の指（操作体）がセンサ部２０の操作面に触れて、指がいずれかのＹ駆動電極１１に接近すると、指とＹ駆動電極１１との間に静電容量が形成され且つ指と検出電極１２との間に静電容量が形成されるために、指が接近しているＹ駆動電極１１と検出電極１２との間の静電容量が変化する。検出電極１２に流れる電流量は前記静電容量の変動に応じて変化するため、指の近くに位置するＹ駆動電極１１に電圧が与えられたときに検出電極１２に流れる電流量と、指が接近していないＹ駆動電極１１に電圧を与えたときに検出電極１２に流れる電流量との間に変化が生じる。
【００４８】
検出回路では、検出電極１２から検出配線層１９ｂを経て検出される電流値の変化と、どのＹ駆動電極１１に電圧が与えられているかによって、指が接近している箇所のＹ座標上の位置を推定することができる。同様に、電流値の変化とどのＸ駆動電極１３に電圧が与えられているかによって、指が接近している箇所のＸ座標上の位置を推定することができる。
【００４９】
Ｙ駆動電極１１に枝電極部１１ｂが形成され、検出電極１２に枝電極部１２ｂが形成されているため、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２の間の結合容量を大きくでき、操作面での結合容量のばらつきを少なくできる。これは、Ｘ駆動電極１３と検出電極１２との間も同じである。そのため、操作面内のいずれかの位置に指を触れたときに、指の位置を検出するための分解能を高く設定できる。
【００５０】
本実施形態の静電容量式入力装置１では、図３，図４、図５に示すように、Ｙ駆動電極（第２の駆動電極）１１と検出電極１２とが第２の導電層６０と第３の導電層６１との積層構造で形成されている。一方、Ｘ駆動電極（第１の駆動電極）１３は、図３，図４に示すように第１の導電層６２で形成されている。
【００５１】
ここで、電圧が印加されるＸ駆動電極１３は検出電極１２より電気抵抗値が高くてもよいが、Ｘ駆動電極１３全体に電圧を適切に印加すべく電気抵抗値は高すぎないことが必要である（電圧降下の抑制）。一方、検出電極１２は、電流の変化を検出するものであるから低抵抗であることが必要であるが、全体を低抵抗の導電材料で形成するとコスト増大に繋がるため、低抵抗となる導電層の形成領域を必要最小限に抑えたい。
【００５２】
そこで本実施形態では、上記したようにＸ駆動電極１３を第１の導電層６２で形成し、検出電極１２を第２の導電層６０と第３の導電層６１の積層構造で形成し、このとき第１の導電層６２には第３の導電層６１よりも電気抵抗値の低い材質を用いてＸ駆動電極１３の電気抵抗値がさほど高くならないように調整し、一方、検出電極１２には、第１の導電層６２よりも低抵抗の第２の導電層６０を用いるが、第２の導電層６０のみで検出電極１２を形成するとコスト高となるため低抵抗の第２の導電層６０と高抵抗の第３の導電層６１との積層構造として第２の導電層６０の使用量を減らした。
【００５３】
図５に示すように、第２の導電層６０はＸ１−Ｘ２方向に直線状で形成されている。一方、第３の導電層６１は第２の導電層６０上に重ねられて、第２の導電層６０よりも幅広で直線状に延出形成される電極本体部１１ａ、１２ａと、電極本体部１１ａ，１２ａに対してＹ１−Ｙ２方向に直交し、電極本体部１１ａ、１２ａよりも短い枝電極部１１ｂ，１２ｂとを有して形成されている。
【００５４】
なお図５では、検出電極１２を構成する第２の導電層６０上の一部に第３の導電層６１が重ねられた形態となっている。検出電極１２において第３の導電層６１は、枝電極部１２ｂが形成される付近にのみ形成され、一部の第２の導電層６０が露出した状態になっている。
【００５５】
図５に示すように、第２の導電層６０を細く形成し、第３の導電層６１を幅広で且つ枝電極部１１ｂ，１２ｂを前記第３の導電層６１で形成することで第２の導電層６０の使用量を効果的に減らすことができる。
【００５６】
第１の導電層６２，第２の導電層６０及び第３の導電層６１は印刷形成可能な材質からなり、第１の導電層６２はカーボンを含む導電材料で、第２の導電層６０は銀を含む導電材料で、第３の導電層６１は、カーボンを含み且つ第１の導電層６２よりも電気抵抗値が高い導電材料で形成されることが好ましい。
【００５７】
第１の導電層６２及び第３の導電層６１は、カーボンペーストを印刷することで形成される。カーボンペーストは、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどの微小なカーボンフィラーが溶融状態のバインダー樹脂内に混入されている。前記カーボンフィラーは、導電性、印刷性などの必要に応じて単独、または２種類以上混合したり、粒径の異なるものを併せて用いることができる。カーボンペーストを電極の形状に応じてスクリーン印刷し、乾燥硬化させまたは加熱硬化させることで、第１の導電層６２及び第３の導電層６１を形成できる。
【００５８】
上記したように第１の導電層６２は第３の導電層６１よりも電気抵抗値が低いが、例えば、第１の導電層６２に含まれるカーボン量を第３の導電層６１よりも増やすことで電気抵抗値を小さくすることができる。
【００５９】
第２の導電層６０には、溶融状態のバインダー樹脂に粉状の銀フィラーが含まれた銀ペーストを使用し、スクリーン印刷で電極層のパターンを形成し、乾燥硬化させまたは加熱硬化させる。
【００６０】
本実施形態では図３，図４，図５に示すように、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２とをともに第２の導電層６０と第３の導電層６１の積層構造で形成した。Ｙ駆動電極１１に求められる特性・機能はＸ駆動電極１３と同じであるから、Ｙ駆動電極１１をＸ駆動電極１３と同様に第１の導電層６２で形成することも可能である。
【００６１】
しかしながら本実施形態ではＹ駆動電極１１は検出電極１２と同じ形成面であるため、わざわざＹ駆動電極１１と検出電極１２とを異なる層構成とするよりも同じとしたほうが、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減を図ることが可能になる。
【００６２】
各導電層６０〜６２の厚みは例えば数μｍ〜十数μｍ程度である。また第１の導電層６２及び第３の導電層６１の電極幅は、例えば０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度であり、第２の導電層６０の電極幅は例えば０．１ｍｍ前後である。
【００６３】
本実施形態では、Ｘ駆動電極１３は第１の導電層６２の単層構造で形成されるが、第１の導電層６２とともに上面に保護層等を設けてもよいし、下面に下地層を設けてもよい。また本実施形態では、Ｙ駆動電極１１及び検出電極１２は第２の導電層６０と第３の導電層６１との積層構造であるが、各導電層６０，６１とともに上面に保護層等を設けてもよいし、下面に下地層を設けてもよい。
【００６４】
また本実施形態では、Ｙ駆動電極１１及び検出電極１２に枝電極部１１ｂ，１２ｂが設けられ、これにより位置検出精度の向上を図ることが可能であるが、枝電極部１１ｂ，１２ｂを設けるのは任意であり、枝電極部１１ｂ，１２ｂが無い場合には、第３の導電層６１は第２の導電層６０よりも幅の広い電極本体部１１ａ，１２ａで形成される。
【００６５】
また本実施形態では、静電容量式入力装置１の裏側３に回路部２１が形成され、回路部２１にはグランド層１７及び回路配線層１９が形成されている。図２，図３，図４，図７に示すように、グランド層１７は形成領域を広範囲にしてシールド効果を高める一方、回路配線層１９はグランド層１７に比べて限られた範囲内での形成となる。グランド層１７は低抵抗であることが必要であるものの印刷精度は低くてもよい。一方、回路配線層１９は低抵抗と狭ピッチ形成が必要である。そこで本実施形態では、広範なグランド層１７を回路配線層１９と異なる導電層で形成し、グランド層１７には回路配線層１９よりも安価な材質を選択できるようにして、グランド層１７及び回路配線層１９を必要な機能等に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる。
【００６６】
具体的には、グランド層１７を構成する第４の導電層６５は、銀を含む導電材料で形成され、回路配線層１９を構成する第５の導電層６６は、銀を含み且つ第４の導電層６５よりも電気抵抗値の低い導電材料で形成されていることが好適である。
【００６７】
例えば第５の導電層６６に含まれる銀フィラーを第４の導電層６５よりも多くすることで低抵抗化を図ることが可能になる。
【００６８】
また本実施形態では、第２の導電層６０と第５の導電層６６とに同じ低抵抗の導電材料を用いることができる。
第４の導電層６５及び第５の導電層６６の厚みは例えば数μｍ〜十数μｍ程度である。
【００６９】
図３，図４に示すように、センサ側絶縁層１４は３層構造で形成されている。図３，図４，図６に示すようにセンサ側絶縁層１４の最下層は、Ｙ１−Ｙ２方向に沿って延出し、Ｘ駆動電極１３下に位置する延出絶縁層７０である。図６に示すように延出絶縁層７０の幅寸法（Ｘ１−Ｘ２方向への寸法）はＸ駆動電極１３の幅寸法よりも広い。
【００７０】
延出絶縁層７０上には、図６に示すように、Ｘ駆動電極１３とＹ駆動電極１１、及びＸ駆動電極１３と検出電極１２との交差位置に形成された交差絶縁層７１，７２が形成されている。
【００７１】
図６に示すように下側に位置する交差絶縁層７１の面積は、上側に位置する交差絶縁層７２の面積よりも広い。
【００７２】
図３，図４，図６に示したように、センサ側絶縁層１４をＹ駆動電極１１及び検出電極１２の上面全面を覆うように形成せず、Ｘ駆動電極１３とＹ駆動電極１１、及びＸ駆動電極１３と検出電極１２との間の絶縁性を保つ最小限の領域にのみセンサ側絶縁層１４を形成した。ただしＸ駆動電極１３とＹ駆動電極１１、及びＸ駆動電極１３と検出電極１２との交差位置により高い絶縁性を保つべく、前記交差位置に交差絶縁層７１，７２を重ねて形成した。この実施形態では、交差絶縁層７１，７２を２層としたが所望の厚みを確保できれば単層であってもよいし、２層より多くしてもよい。
【００７３】
以上により、高い絶縁性とともにセンサ側絶縁層１４の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現できる。
【００７４】
本実施形態では、延出絶縁層７０は各導電層との密着性に優れた絶縁材料で、交差絶縁層７１，７２は、延出絶縁層７０よりも密着性が劣るものの絶縁性の高い絶縁材料で形成されることが好適である。延出絶縁層７０，及び交差絶縁層71、７２にはいずれもレジスト材料を用いることができるが、例えば市販品にて密着性に優れたレジスト材料と、密着性よりも絶縁性に優れたレジスト材料とを使い分けることで延出絶縁層７０と交差絶縁層７１，７２との積層構造からなるセンサ側絶縁層１４を適切に形成することができる。
【００７５】
各絶縁層７０，７１，７２をいずれも数μｍ〜数十μｍの厚みで形成できる。また図６では、延出絶縁層７０をＸ駆動電極１３に沿って形成したが、Ｙ駆動電極１１の表面及び検出電極１２の表面に沿って形成することもできる。ただし、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との合計本数が、Ｘ駆動電極１３よりも多く、したがって、Ｙ駆動電極１１及び検出電極１２に沿って延出絶縁層７０を形成すると延出絶縁層７０の形成領域が大きくなることと、Ｘ駆動電極１３の形成面の高低差がフィルム基材１０表面から交差絶縁層７２の表面までとなり、大きくなるため、本実施形態では延出絶縁層７０をＸ駆動電極１３下に沿って形成することが好ましい。
【００７６】
図３，図４に示すように回路側絶縁層１８もセンサ側絶縁層１４と同様に３層構造となっている。
【００７７】
回路側絶縁層１８は、グランド層１７を覆う広範な絶縁層７３と、広範な絶縁層７３よりも範囲が限定され、広範な絶縁層７３と回路配線層１９との間に位置する部分的絶縁層７５と、広範な絶縁層７３と部分的絶縁層７５との間に位置し、ほぼ部分的絶縁層７５と同じ大きさで形成された中間絶縁層７４との積層構造で形成されている。
【００７８】
広範な絶縁層７３は、図７に示すグランド層１７表面のほぼ全域を覆っている。一方、部分的絶縁層７５及び中間絶縁層７４は、図７の点線で囲まれた範囲内に形成され、すなわち図２に示す回路配線層１９、ＩＣパッケージ２７及びコネクタ部２９等と重なる最小限の領域にのみ形成される。
【００７９】
以上により高い絶縁性とともに、回路側絶縁層１８の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現することが出来る。
【００８０】
広範な絶縁層７３は、部分的絶縁層７５よりも絶縁性に優れた絶縁材料で、部分的絶縁層７５は、広範な絶縁層７３よりも密着性に優れた絶縁材料で形成されることが好ましい。広範な絶縁層７３と部分的絶縁層７５の間に位置する中間絶縁層７４は、広範な絶縁層７３と同様に絶縁性に優れた絶縁材料とする。
【００８１】
これによりグランド層１７と回路配線層１９との間に高い絶縁性を確保できる。また狭ピッチで形成され多数本の配線パターンからなる回路配線層１９や実装ランド部と絶縁層との間の密着性を適切に確保することが出来る。
【００８２】
広範な絶縁層７３，中間絶縁層７４、及び部分的絶縁層７５にはいずれもレジスト材料を用いることができるが、例えば市販品にて密着性に優れたレジスト材料と、密着性よりも絶縁性に優れたレジスト材料とを使い分けることで広範な絶縁層７３、中間絶縁層７４、及び部分的絶縁層７５の積層構造からなる回路側絶縁層１８を適切に形成することができる。
【００８３】
広範な絶縁層７３のみで高い絶縁性を確保できれば、中間絶縁層７４の形成を削除できる。あるいは回路側絶縁層１８の層構成を３層以上とすることも可能である。
各絶縁層７３，７４，７５をいずれも数μｍ〜数十μｍの厚みで形成できる。
【００８４】
例えば、延出絶縁層７０と部分的絶縁層７５とに同じ絶縁材料を使用でき、交差絶縁層７１，７２と広範な絶縁層７３及び中間絶縁層７４とに同じ絶縁材料を使用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 静電容量式入力装置
２ 表側
３ 裏側
１０ フィルム基材
１１ Ｙ駆動電極
１２ 検出電極
１３ Ｘ駆動電極
１４ センサ側絶縁層
１７ グランド層
１８ 回路側絶縁層
１９ 回路配線層
２０ センサ部
２１ 回路部
２４、２５、２６ スルーホール
２７ ＩＣパッケージ
６０ 第２の導電層
６１ 第３の導電層
６２ 第１の導電層
６５ 第４の導電層
６６ 第５の導電層
７０ 延出絶縁層
７１，７２ 交差絶縁層
７３ 広範な絶縁層
７４ 中間絶縁層
７５ 部分的絶縁層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電極と検出電極の間の静電容量の変化によって指等の接近を検出する静電容量式入力装置に係り、特に電極の層構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、フィルム基材に電極パターンが形成されたセンサ部と、リジッド基板に形成された回路部とを有する静電容量式入力装置が開示されている。この特許文献１では電極パターンをＩＴＯ膜で形成している。
【０００３】
また下記特許文献２には、駆動電極と検出電極の少なくとも一部がカーボンを含む導電層で形成された静電容量式入力装置が開示されている。特許文献２に記載された発明では、カーボンを含む導電層により電極を形成することで、コストダウンを図ることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７１３１１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
駆動電極及び検出電極を形成するにあたり、コストダウンとともに各層の必要な機能に応じた層構成とすることが必要である。
【０００６】
またフィルム基材のセンサ部側に対し反対面側を回路部として、グランド層や回路配線層を形成した構成では、グランド層や回路配線層の層構成の適正化も必要である。
【０００７】
さらにセンサ部や回路部に用いられる絶縁層についても、低コスト化とともに、絶縁性を確保するために適切な層構成が必要である。
【０００８】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、各層を必要な機能に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる静電容量式入力装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、フィルム基材のセンサ部側に、検出電極と、電圧が印加される第１の駆動電極とがセンサ側絶縁層を介して積層され、前記検出電極にて前記第１の駆動電極との間の静電容量の変化を検出する静電容量式入力装置において、
前記第１の駆動電極は、第１の導電層で形成され、前記検出電極は、前記第１の導電層よりも低抵抗の第２の導電層と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層よりも高抵抗の第３の導電層との積層構造で形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
電圧が印加される第１の駆動電極は検出電極より電気抵抗値が高くてもよいが、第１の駆動電極全体に電圧を適切に印加すべく電気抵抗値は高すぎないことが必要である（電圧降下の抑制）。一方、検出電極は、電流の変化を検出するものであるから低抵抗であることが必要であるが、全体を低抵抗の導電材料で形成するとコスト増大に繋がるため、低抵抗となる導電層の形成領域を必要最小限に抑えたい。
【００１１】
そこで本発明では、第１の駆動電極を第１の導電層で形成し、検出電極を第２の導電層と第３の導電層の積層構造で形成し、このとき第１の導電層には第３の導電層よりも電気抵抗値の低い材質を用いて第１の駆動電極の電気抵抗値がさほど高くならないように調整し、一方、検出電極には、低抵抗の第２の導電層を用いるが、第２の導電層のみで検出電極を形成するとコスト高となるため低抵抗の第２の導電層と高抵抗の第３の導電層の積層構造として第２の導電層の使用量を減らした。
【００１２】
以上により、第１の駆動電極及び検出電極を必要な機能に応じた層構成で形成でき、位置検出精度の安定化を図ることができるとともに低コスト化を実現できる。
【００１３】
本発明では、前記第１の導電層はカーボンを含む導電材料で形成され、前記第２の導電層は銀を含む導電材料で形成され、前記第３の導電層は、カーボンを含み且つ前記第１の導電層よりも電気抵抗値の高い導電材料で形成されることが好ましい。
【００１４】
また本発明では、前記第３の導電層の電極幅は前記第２導電層の電極幅より広いことが好ましい。これにより第２の導電層を構成する低抵抗の導電材料の使用量を減らし、より効果的にコスト削減を図ることが出来る。
【００１５】
また本発明では、前記第２の導電層は直線的に延出形成されており、前記第３の導電層は、前記第２の導電層に重ねられて第２の導電層よりも幅広で直線的に延出形成される電極本体部と、前記電極本体部に対して直交する方向であって前記電極本体部よりも短い枝電極部とを有して形成されることが好ましい。これにより、位置検出精度の向上を効果的に促進できるとともに、より低コスト化を実現できる。
【００１６】
また本発明では、前記検出電極と同じ形成面には前記第１の駆動電極と前記センサ側絶縁層を介して対向し、前記第１の駆動電極に対して直交方向に形成された第２の駆動電極が形成されており、
前記第２の駆動電極は前記検出電極と同じ導電層で形成されていることが好ましい。
【００１７】
これにより、位置検出精度の安定化ととともに、製造工程を簡易にでき、製造コストの低減を図ることが出来る。
【００１８】
また本発明では、前記センサ側絶縁層は、積層方向にて対向する一方の電極に沿って形成された延出絶縁層と、前記積層方向にて対向する電極同士の交差位置に形成された交差絶縁層との積層構造で形成されることが好ましい。これにより高い絶縁性とともにセンサ側絶縁層の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現できる。
【００１９】
また本発明では、前記延出絶縁層は前記交差絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で、前記交差絶縁層は、前記延出絶縁層より絶縁性に優れた絶縁材料で形成されることが好ましい。これにより、センサ側絶縁層の形成を必要最小限の領域に抑えても高い絶縁性とともに高い密着性を確保できる。
【００２０】
また本発明では、前記フィルム基材の前記センサ部側とは反対側の回路部側には、前記フィルム基材から離れる方向に向けて、グランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、
前記グランド層は、前記回路配線層に比べて広い範囲に形成されており、前記グランド層と前記回路配線層は異なる導電層で形成されていることが好ましい。
【００２１】
グランド層は形成領域を広範囲にしてシールド効果を高める一方、回路配線層はグランド層に比べて限られた範囲内での形成となる。グランド層は低抵抗であることが必要であるが印刷精度は低くてもよい。一方、回路配線層は低抵抗と狭ピッチ形成が可能な材質であることが必要である。そこで本発明では、広範なグランド層を回路配線層と異なる導電層で形成し、グランド層には回路配線層よりも安価な材質を選択できるようにすることで、グランド層及び回路配線層を必要な機能等に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる。
【００２２】
また本発明では、前記グランド層を構成する第４の導電層は、銀を含む導電材料で形成され、前記回路配線層を構成する第５の導電層は、銀を含み且つ前記第４の導電層よりも電気抵抗値が低い導電材料で形成されることが好ましい。
【００２３】
また本発明では、前記回路側絶縁層は、前記グランド層を覆う広範な絶縁層と、前記広範な絶縁層よりも範囲が限定され、前記広範な絶縁層と前記回路配線層との間に位置する部分的絶縁層との積層構造で形成されることが好ましい。高い絶縁性とともに回路側絶縁層の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現できる。
【００２４】
また本発明では、前記広範な絶縁層は、前記部分的絶縁層より絶縁性に優れた絶縁材料で、前記部分的絶縁層は、前記広範な絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で形成されることが好ましい。これにより、高い絶縁性とともに回路配線層と絶縁層間の密着性を確保できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の静電容量式入力装置によれば、各層を必要な機能に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態における静電容量式入力装置の平面図、
【図２】本実施形態における静電容量式入力装置の裏面図、
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図４】図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た静電容量式入力装置の部分拡大縦断面図、
【図５】本実施形態におけるＹ駆動電極と検出電極との部分拡大平面図、
【図６】本実施形態におけるセンサ部の部分拡大平面図、
【図７】本実施形態における回路部に設けられるグランド層、及び部分絶縁層の形成領域を説明するための裏面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本実施形態における静電容量式入力装置１の平面図、図２は静電容量式入力装置１の裏面図、図３は、図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図４は図１に示すＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向から見た部分拡大縦断面図、図５は、本実施形態におけるＹ駆動電極と検出電極との部分拡大平面図、図６は、本実施形態におけるセンサ部の部分拡大平面図、図７は本実施形態における回路部に設けられるグランド層、部分絶縁層の形成領域を説明するための裏面図、である。
【００２８】
図３，図４の断面図に示すように、静電容量式入力装置１は、表側２と裏側３を有している。図１は静電容量式入力装置１を表側２から見た状態を示しており、図２は静電容量式入力装置１を裏側３から見た状態を示している。
【００２９】
図１に示すように、表側２にはそのほぼ全域にＸ駆動電極（第１の駆動電極）１３およびＹ駆動電極（第２の駆動電極）１１と検出電極１２が設けられている。なお図１には一つのＸ駆動電極に対して符号１３を付した。また図１では、Ｙ駆動電極及び検出電極を一部だけ図示し、また一つのＹ駆動電極及び一つの検出電極に対して符号１１，１２を付した。
各電極１１，１２、１３は印刷にてパターン形成されている。
【００３０】
図３，図４に示すように、静電容量式入力装置１は樹脂フィルム、樹脂シートからなる可撓性のフィルム基材１０を有する。フィルム基材１０を構成する合成樹脂は、例えばＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）である。
【００３１】
フィルム基材１０の表側２はセンサ部２０を構成し、フィルム基材１０の表面１０ａに、直接にまたは絶縁層を介して、図１に示す複数のＹ駆動電極１１と複数の検出電極１２とが形成されている。
【００３２】
またＹ駆動電極１１と検出電極１２の表面にセンサ側絶縁層１４が設けられ、Ｘ駆動電極１３はセンサ側絶縁層１４上に形成されている。このＸ駆動電極１３の表面は図示しない表面絶縁層で覆われている。
【００３３】
図１に示すように、それぞれのＹ駆動電極１１はＸ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１１ａを有している。複数のＹ駆動電極１１は、電極本体部１１ａがＹ１−Ｙ２方向に一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。検出電極１２は、Ｘ１−Ｘ２方向へ直線的に延びる電極本体部１２ａを有しており、複数の検出電極１２は、電極本体部１２ａがＹ１−Ｙ２方向へ一定の間隔を空けて平行に延びるように形成されている。Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａは、Ｙ１−Ｙ２方向に交互に配列しており、電極本体部１１ａと電極本体部１２ａは互いに平行である。
【００３４】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ１−Ｙ２方向に直線的に延びており、Ｘ１−Ｘ２方向に一定の間隔を空けて互いに平行に形成されている。
【００３５】
図１に示すように、Ｙ駆動電極１１は、枝電極部１１ｂを有している。枝電極部１１ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて複数本形成されており、それぞれが電極本体部１１ａと導通して電極本体部１１ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。検出電極１２も枝電極部１２ｂを有している。枝電極部１２ｂは、Ｘ１−Ｘ２方向へ間隔を空けて複数本設けられている。それぞれの枝電極部１２ｂは、電極本体部１２ａと導通し、電極本体部１２ａからＹ１方向とＹ２方向へ向けて短く突出している。
【００３６】
図１に示すように、Ｘ駆動電極１３は、Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａの上方を交差するように通過している。また、検出電極１２に枝電極部１２ｂが設けられていることで、検出電極１２の電極本体部１１ａとＸ駆動電極１３との交差部分において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、検出電極１２とＸ駆動電極１３との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００３７】
図１に示す実施の形態では、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていないが、Ｘ駆動電極１３に枝電極部が設けられていてもよい。
【００３８】
Ｙ駆動電極１１の電極本体部１１ａと検出電極１２の電極本体部１２ａが互いに平行に対向しているとともに、Ｙ駆動電極１１の枝電極部１１ｂと検出電極１２の一対の枝電極部１２ｂとが、Ｘ１−Ｘ２方向にて対向するように配置されている。前記枝電極部１１ｂと枝電極部１２ｂが設けられていることで、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量を増大でき、しかも操作面の全域において、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との結合容量の大きなばらつきが発生しないように調整されている。
【００３９】
図２に示すように、フィルム基材１０の裏側３は回路部２１を構成し、フィルム基材１０の裏面１０ｂには、図３，図４に示すように、導電性材料で形成されたグランド層（シールド層）１７が形成されている。グランド層１７は、操作面のほぼ全域を裏側から覆うように形成されている。図７にグランド層１７の形成領域を斜線で示した。グランド層１７は、後述するスルーホール上やそのほか、グランド層１７を形成できない箇所があればその領域を除いて裏面１０ｂのほぼ全面に形成される。
【００４０】
図３，図４に示すように、グランド層１７の裏面は回路側絶縁層１８で覆われている。この回路側絶縁層１８の裏面１８ａに図２，図３，図４に示すように、回路配線層１９が形成されている。なお図２には一部の回路配線層１９のみを図示した。
【００４１】
図２に示すように、回路配線層１９は、Ｙ配線層１９ａと検出配線層１９ｂおよびＸ配線層１９ｃを有している。
【００４２】
図１に示すように、操作面の縁部に沿って、スルーホール２４，２５が形成されている。なお図１，図２には、各一つのスルーホールにのみ符号２４，２５を付した。図３，図４に示すように、スルーホール２４，２５は、フィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層３６，３７が充填されている。そして、それぞれのスルーホール２４内の導電層３６を介して複数本のＹ駆動電極１１とＹ配線層１９ａとが個別に導通している。同様に、それぞれのスルーホール２５内の導電層３７を介して複数本のＸ駆動電極１３とＸ配線層１９ｃとが個別に導通している。
【００４３】
また検出電極１２に対するスルーホール２６は図２に示すように一つであり、このスルーホール２６もフィルム基材１０を貫通して形成されており、内部に導電層が充填されている。そして、検出電極１２は一本に纏められて、スルーホール２６を介して検出電極１２と導通した一本の検出配線層１９ｂが回路部２１側に形成されている。
スルーホール内を埋める導電層３６，３７は、例えば銀を含む導電材料で形成される。
【００４４】
図２に示すように、回路部２１には回路側絶縁層１８の裏面１８ａに、電子素子としてＩＣパッケージ２７が実装されており、各回路配線層１９がＩＣパッケージ２７内の回路に導通している。ＩＣパッケージ２７内には、駆動回路や検出回路が含まれている。またＩＣパッケージ２７から回路配線層１９が延出してコネクタ部２９に接続されている。
【００４５】
また図３，図４に示すように回路配線層１９は、レジスト等の配線絶縁層２８で覆われている。ただし実装ランド部（図示せず）の部分に配線絶縁層２８は形成されておらず、実装ランド部は露出した状態となっている。なお実装ランド部は回路配線層１９に重ねられて形成され、例えば、銀を含む導電材料で形成される。
【００４６】
ＩＣパッケージ２７内の駆動回路によって、Ｙ配線層１９ａを介してＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられる。このパルス状の電圧は複数のＹ駆動電極１１に順番に与えられる。また、駆動回路によって、Ｘ配線層１９ｃを介してＸ駆動電極１３にパルス状の電圧が一定の時間間隔で与えられ、このときもパルス状の電圧が複数のＸ駆動電極１３に順番に与えられる。ただし、Ｙ駆動電極１１とＸ駆動電極１３には、異なる時間に電圧が与えられる。
【００４７】
それぞれのＹ駆動電極１１と検出電極１２との間には静電容量が形成されている。いずれかのＹ駆動電極１１にパルス状の電圧が印加されると、電圧の立ち上がりに同期して、電圧が与えられたＹ駆動電極１１に隣接する検出電極１２に瞬間的な電流が流れる。ほぼ接地電位の人の指（操作体）がセンサ部２０の操作面に触れて、指がいずれかのＹ駆動電極１１に接近すると、指とＹ駆動電極１１との間に静電容量が形成され且つ指と検出電極１２との間に静電容量が形成されるために、指が接近しているＹ駆動電極１１と検出電極１２との間の静電容量が変化する。検出電極１２に流れる電流量は前記静電容量の変動に応じて変化するため、指の近くに位置するＹ駆動電極１１に電圧が与えられたときに検出電極１２に流れる電流量と、指が接近していないＹ駆動電極１１に電圧を与えたときに検出電極１２に流れる電流量との間に変化が生じる。
【００４８】
検出回路では、検出電極１２から検出配線層１９ｂを経て検出される電流値の変化と、どのＹ駆動電極１１に電圧が与えられているかによって、指が接近している箇所のＹ座標上の位置を推定することができる。同様に、電流値の変化とどのＸ駆動電極１３に電圧が与えられているかによって、指が接近している箇所のＸ座標上の位置を推定することができる。
【００４９】
Ｙ駆動電極１１に枝電極部１１ｂが形成され、検出電極１２に枝電極部１２ｂが形成されているため、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２の間の結合容量を大きくでき、操作面での結合容量のばらつきを少なくできる。これは、Ｘ駆動電極１３と検出電極１２との間も同じである。そのため、操作面内のいずれかの位置に指を触れたときに、指の位置を検出するための分解能を高く設定できる。
【００５０】
本実施形態の静電容量式入力装置１では、図３，図４、図５に示すように、Ｙ駆動電極（第２の駆動電極）１１と検出電極１２とが第２の導電層６０と第３の導電層６１との積層構造で形成されている。一方、Ｘ駆動電極（第１の駆動電極）１３は、図３，図４に示すように第１の導電層６２で形成されている。
【００５１】
ここで、電圧が印加されるＸ駆動電極１３は検出電極１２より電気抵抗値が高くてもよいが、Ｘ駆動電極１３全体に電圧を適切に印加すべく電気抵抗値は高すぎないことが必要である（電圧降下の抑制）。一方、検出電極１２は、電流の変化を検出するものであるから低抵抗であることが必要であるが、全体を低抵抗の導電材料で形成するとコスト増大に繋がるため、低抵抗となる導電層の形成領域を必要最小限に抑えたい。
【００５２】
そこで本実施形態では、上記したようにＸ駆動電極１３を第１の導電層６２で形成し、検出電極１２を第２の導電層６０と第３の導電層６１の積層構造で形成し、このとき第１の導電層６２には第３の導電層６１よりも電気抵抗値の低い材質を用いてＸ駆動電極１３の電気抵抗値がさほど高くならないように調整し、一方、検出電極１２には、第１の導電層６２よりも低抵抗の第２の導電層６０を用いるが、第２の導電層６０のみで検出電極１２を形成するとコスト高となるため低抵抗の第２の導電層６０と高抵抗の第３の導電層６１との積層構造として第２の導電層６０の使用量を減らした。
【００５３】
図５に示すように、第２の導電層６０はＸ１−Ｘ２方向に直線状で形成されている。一方、第３の導電層６１は第２の導電層６０上に重ねられて、第２の導電層６０よりも幅広で直線状に延出形成される電極本体部１１ａ、１２ａと、電極本体部１１ａ，１２ａに対してＹ１−Ｙ２方向に直交し、電極本体部１１ａ、１２ａよりも短い枝電極部１１ｂ，１２ｂとを有して形成されている。
【００５４】
なお図５では、検出電極１２を構成する第２の導電層６０上の一部に第３の導電層６１が重ねられた形態となっている。検出電極１２において第３の導電層６１は、枝電極部１２ｂが形成される付近にのみ形成され、一部の第２の導電層６０が露出した状態になっている。
【００５５】
図５に示すように、第２の導電層６０を細く形成し、第３の導電層６１を幅広で且つ枝電極部１１ｂ，１２ｂを前記第３の導電層６１で形成することで第２の導電層６０の使用量を効果的に減らすことができる。
【００５６】
第１の導電層６２，第２の導電層６０及び第３の導電層６１は印刷形成可能な材質からなり、第１の導電層６２はカーボンを含む導電材料で、第２の導電層６０は銀を含む導電材料で、第３の導電層６１は、カーボンを含み且つ第１の導電層６２よりも電気抵抗値が高い導電材料で形成されることが好ましい。
【００５７】
第１の導電層６２及び第３の導電層６１は、カーボンペーストを印刷することで形成される。カーボンペーストは、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどの微小なカーボンフィラーが溶融状態のバインダー樹脂内に混入されている。前記カーボンフィラーは、導電性、印刷性などの必要に応じて単独、または２種類以上混合したり、粒径の異なるものを併せて用いることができる。カーボンペーストを電極の形状に応じてスクリーン印刷し、乾燥硬化させまたは加熱硬化させることで、第１の導電層６２及び第３の導電層６１を形成できる。
【００５８】
上記したように第１の導電層６２は第３の導電層６１よりも電気抵抗値が低いが、例えば、第１の導電層６２に含まれるカーボン量を第３の導電層６１よりも増やすことで電気抵抗値を小さくすることができる。
【００５９】
第２の導電層６０には、溶融状態のバインダー樹脂に粉状の銀フィラーが含まれた銀ペーストを使用し、スクリーン印刷で電極層のパターンを形成し、乾燥硬化させまたは加熱硬化させる。
【００６０】
本実施形態では図３，図４，図５に示すように、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２とをともに第２の導電層６０と第３の導電層６１の積層構造で形成した。Ｙ駆動電極１１に求められる特性・機能はＸ駆動電極１３と同じであるから、Ｙ駆動電極１１をＸ駆動電極１３と同様に第１の導電層６２で形成することも可能である。
【００６１】
しかしながら本実施形態ではＹ駆動電極１１は検出電極１２と同じ形成面であるため、わざわざＹ駆動電極１１と検出電極１２とを異なる層構成とするよりも同じとしたほうが、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの低減を図ることが可能になる。
【００６２】
各導電層６０〜６２の厚みは例えば数μｍ〜十数μｍ程度である。また第１の導電層６２及び第３の導電層６１の電極幅は、例えば０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度であり、第２の導電層６０の電極幅は例えば０．１ｍｍ前後である。
【００６３】
本実施形態では、Ｘ駆動電極１３は第１の導電層６２の単層構造で形成されるが、第１の導電層６２とともに上面に保護層等を設けてもよいし、下面に下地層を設けてもよい。また本実施形態では、Ｙ駆動電極１１及び検出電極１２は第２の導電層６０と第３の導電層６１との積層構造であるが、各導電層６０，６１とともに上面に保護層等を設けてもよいし、下面に下地層を設けてもよい。
【００６４】
また本実施形態では、Ｙ駆動電極１１及び検出電極１２に枝電極部１１ｂ，１２ｂが設けられ、これにより位置検出精度の向上を図ることが可能であるが、枝電極部１１ｂ，１２ｂを設けるのは任意であり、枝電極部１１ｂ，１２ｂが無い場合には、第３の導電層６１は第２の導電層６０よりも幅の広い電極本体部１１ａ，１２ａで形成される。
【００６５】
また本実施形態では、静電容量式入力装置１の裏側３に回路部２１が形成され、回路部２１にはグランド層１７及び回路配線層１９が形成されている。図２，図３，図４，図７に示すように、グランド層１７は形成領域を広範囲にしてシールド効果を高める一方、回路配線層１９はグランド層１７に比べて限られた範囲内での形成となる。グランド層１７は低抵抗であることが必要であるものの印刷精度は低くてもよい。一方、回路配線層１９は低抵抗と狭ピッチ形成が必要である。そこで本実施形態では、広範なグランド層１７を回路配線層１９と異なる導電層で形成し、グランド層１７には回路配線層１９よりも安価な材質を選択できるようにして、グランド層１７及び回路配線層１９を必要な機能等に応じた層構成で形成できるとともに低コスト化を実現できる。
【００６６】
具体的には、グランド層１７を構成する第４の導電層６５は、銀を含む導電材料で形成され、回路配線層１９を構成する第５の導電層６６は、銀を含み且つ第４の導電層６５よりも電気抵抗値の低い導電材料で形成されていることが好適である。
【００６７】
例えば第５の導電層６６に含まれる銀フィラーを第４の導電層６５よりも多くすることで低抵抗化を図ることが可能になる。
【００６８】
また本実施形態では、第２の導電層６０と第５の導電層６６とに同じ低抵抗の導電材料を用いることができる。
第４の導電層６５及び第５の導電層６６の厚みは例えば数μｍ〜十数μｍ程度である。
【００６９】
図３，図４に示すように、センサ側絶縁層１４は３層構造で形成されている。図３，図４，図６に示すようにセンサ側絶縁層１４の最下層は、Ｙ１−Ｙ２方向に沿って延出し、Ｘ駆動電極１３下に位置する延出絶縁層７０である。図６に示すように延出絶縁層７０の幅寸法（Ｘ１−Ｘ２方向への寸法）はＸ駆動電極１３の幅寸法よりも広い。
【００７０】
延出絶縁層７０上には、図６に示すように、Ｘ駆動電極１３とＹ駆動電極１１、及びＸ駆動電極１３と検出電極１２との交差位置に形成された交差絶縁層７１，７２が形成されている。
【００７１】
図６に示すように下側に位置する交差絶縁層７１の面積は、上側に位置する交差絶縁層７２の面積よりも広い。
【００７２】
図３，図４，図６に示したように、センサ側絶縁層１４をＹ駆動電極１１及び検出電極１２の上面全面を覆うように形成せず、Ｘ駆動電極１３とＹ駆動電極１１、及びＸ駆動電極１３と検出電極１２との間の絶縁性を保つ最小限の領域にのみセンサ側絶縁層１４を形成した。ただしＸ駆動電極１３とＹ駆動電極１１、及びＸ駆動電極１３と検出電極１２との交差位置により高い絶縁性を保つべく、前記交差位置に交差絶縁層７１，７２を重ねて形成した。この実施形態では、交差絶縁層７１，７２を２層としたが所望の厚みを確保できれば単層であってもよいし、２層より多くしてもよい。
【００７３】
以上により、高い絶縁性とともにセンサ側絶縁層１４の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現できる。
【００７４】
本実施形態では、延出絶縁層７０は各導電層との密着性に優れた絶縁材料で、交差絶縁層７１，７２は、延出絶縁層７０よりも密着性が劣るものの絶縁性の高い絶縁材料で形成されることが好適である。延出絶縁層７０，及び交差絶縁層71、７２にはいずれもレジスト材料を用いることができるが、例えば市販品にて密着性に優れたレジスト材料と、密着性よりも絶縁性に優れたレジスト材料とを使い分けることで延出絶縁層７０と交差絶縁層７１，７２との積層構造からなるセンサ側絶縁層１４を適切に形成することができる。
【００７５】
各絶縁層７０，７１，７２をいずれも数μｍ〜数十μｍの厚みで形成できる。また図６では、延出絶縁層７０をＸ駆動電極１３に沿って形成したが、Ｙ駆動電極１１の表面及び検出電極１２の表面に沿って形成することもできる。ただし、Ｙ駆動電極１１と検出電極１２との合計本数が、Ｘ駆動電極１３よりも多く、したがって、Ｙ駆動電極１１及び検出電極１２に沿って延出絶縁層７０を形成すると延出絶縁層７０の形成領域が大きくなることと、Ｘ駆動電極１３の形成面の高低差がフィルム基材１０表面から交差絶縁層７２の表面までとなり、大きくなるため、本実施形態では延出絶縁層７０をＸ駆動電極１３下に沿って形成することが好ましい。
【００７６】
図３，図４に示すように回路側絶縁層１８もセンサ側絶縁層１４と同様に３層構造となっている。
【００７７】
回路側絶縁層１８は、グランド層１７を覆う広範な絶縁層７３と、広範な絶縁層７３よりも範囲が限定され、広範な絶縁層７３と回路配線層１９との間に位置する部分的絶縁層７５と、広範な絶縁層７３と部分的絶縁層７５との間に位置し、ほぼ部分的絶縁層７５と同じ大きさで形成された中間絶縁層７４との積層構造で形成されている。
【００７８】
広範な絶縁層７３は、図７に示すグランド層１７表面のほぼ全域を覆っている。一方、部分的絶縁層７５及び中間絶縁層７４は、図７の点線で囲まれた範囲内に形成され、すなわち図２に示す回路配線層１９、ＩＣパッケージ２７及びコネクタ部２９等と重なる最小限の領域にのみ形成される。
【００７９】
以上により高い絶縁性とともに、回路側絶縁層１８の形成を必要最小限の領域に抑えることができ、低コスト化を実現することが出来る。
【００８０】
広範な絶縁層７３は、部分的絶縁層７５よりも絶縁性に優れた絶縁材料で、部分的絶縁層７５は、広範な絶縁層７３よりも密着性に優れた絶縁材料で形成されることが好ましい。広範な絶縁層７３と部分的絶縁層７５の間に位置する中間絶縁層７４は、広範な絶縁層７３と同様に絶縁性に優れた絶縁材料とする。
【００８１】
これによりグランド層１７と回路配線層１９との間に高い絶縁性を確保できる。また狭ピッチで形成され多数本の配線パターンからなる回路配線層１９や実装ランド部と絶縁層との間の密着性を適切に確保することが出来る。
【００８２】
広範な絶縁層７３，中間絶縁層７４、及び部分的絶縁層７５にはいずれもレジスト材料を用いることができるが、例えば市販品にて密着性に優れたレジスト材料と、密着性よりも絶縁性に優れたレジスト材料とを使い分けることで広範な絶縁層７３、中間絶縁層７４、及び部分的絶縁層７５の積層構造からなる回路側絶縁層１８を適切に形成することができる。
【００８３】
広範な絶縁層７３のみで高い絶縁性を確保できれば、中間絶縁層７４の形成を削除できる。あるいは回路側絶縁層１８の層構成を３層以上とすることも可能である。
各絶縁層７３，７４，７５をいずれも数μｍ〜数十μｍの厚みで形成できる。
【００８４】
例えば、延出絶縁層７０と部分的絶縁層７５とに同じ絶縁材料を使用でき、交差絶縁層７１，７２と広範な絶縁層７３及び中間絶縁層７４とに同じ絶縁材料を使用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 静電容量式入力装置
２ 表側
３ 裏側
１０ フィルム基材
１１ Ｙ駆動電極
１２ 検出電極
１３ Ｘ駆動電極
１４ センサ側絶縁層
１７ グランド層
１８ 回路側絶縁層
１９ 回路配線層
２０ センサ部
２１ 回路部
２４、２５、２６ スルーホール
２７ ＩＣパッケージ
６０ 第２の導電層
６１ 第３の導電層
６２ 第１の導電層
６５ 第４の導電層
６６ 第５の導電層
７０ 延出絶縁層
７１，７２ 交差絶縁層
７３ 広範な絶縁層
７４ 中間絶縁層
７５ 部分的絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材のセンサ部側に、検出電極と、電圧が印加される第１の駆動電極とがセンサ側絶縁層を介して積層され、前記検出電極にて前記第１の駆動電極との間の静電容量の変化を検出する静電容量式入力装置において、
前記第１の駆動電極は、第１の導電層で形成され、前記検出電極は、前記第１の導電層よりも低抵抗の第２の導電層と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層よりも高抵抗の第３の導電層との積層構造で形成されることを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項２】
前記第１の導電層はカーボンを含む導電材料で形成され、前記第２の導電層は銀を含む導電材料で形成され、前記第３の導電層は、カーボンを含み且つ前記第１の導電層よりも電気抵抗値の高い導電材料で形成される請求項１記載の静電容量式入力装置。
【請求項３】
前記第３の導電層の電極幅は前記第２の導電層の電極幅より広い請求項１又は２に記載の静電容量式入力装置。
【請求項４】
前記第２の導電層は直線的に延出形成されており、前記第３の導電層は、前記第２の導電層に重ねられて第２の導電層よりも幅広で直線的に延出形成される電極本体部と、前記電極本体部に対して直交する方向であって前記電極本体部よりも短い枝電極部とを有して形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項５】
前記検出電極と同じ形成面には前記第１の駆動電極と前記センサ側絶縁層を介して対向し、前記第１の駆動電極に対して直交方向に形成された第２の駆動電極が形成されており、
前記第２の駆動電極は前記検出電極と同じ導電層で形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項６】
前記センサ側絶縁層は、積層方向にて対向する一方の電極に沿って形成された延出絶縁層と、前記積層方向にて対向する電極同士の交差位置に形成された交差絶縁層との積層構造で形成される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項７】
前記延出絶縁層は前記交差絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で、前記交差絶縁層は、前記延出絶縁層よりも絶縁性に優れた絶縁材料で形成される請求項６記載の静電容量式入力装置。
【請求項８】
前記フィルム基材の前記センサ部側とは反対側の回路部側には、前記フィルム基材から離れる方向に向けて、グランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、
前記グランド層は、前記回路配線層に比べて広い範囲に形成されており、前記グランド層と前記回路配線層は異なる導電層で形成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項９】
前記グランド層を構成する第４の導電層は、銀を含む導電材料で形成され、前記回路配線層を構成する第５の導電層は銀を含み且つ前記第４の導電層よりも電気抵抗値が低い導電材料で形成される請求項８記載の静電容量式入力装置。
【請求項１０】
前記回路側絶縁層は、前記グランド層を覆う広範な絶縁層と、前記広範な絶縁層よりも範囲が限定され、前記広範な絶縁層と前記回路配線層との間に位置する部分的絶縁層との積層構造で形成される請求項８又は９に記載の静電容量式入力装置。
【請求項１１】
前記広範な絶縁層は、前記部分的絶縁層より絶縁性に優れた絶縁材料で、前記部分的絶縁層は、前記広範な絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で形成される請求項１０記載の静電容量式入力装置。
【請求項１】
フィルム基材のセンサ部側に、検出電極と、電圧が印加される第１の駆動電極とがセンサ側絶縁層を介して積層され、前記検出電極にて前記第１の駆動電極との間の静電容量の変化を検出する静電容量式入力装置において、
前記第１の駆動電極は、第１の導電層で形成され、前記検出電極は、前記第１の導電層よりも低抵抗の第２の導電層と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層よりも高抵抗の第３の導電層との積層構造で形成されることを特徴とする静電容量式入力装置。
【請求項２】
前記第１の導電層はカーボンを含む導電材料で形成され、前記第２の導電層は銀を含む導電材料で形成され、前記第３の導電層は、カーボンを含み且つ前記第１の導電層よりも電気抵抗値の高い導電材料で形成される請求項１記載の静電容量式入力装置。
【請求項３】
前記第３の導電層の電極幅は前記第２の導電層の電極幅より広い請求項１又は２に記載の静電容量式入力装置。
【請求項４】
前記第２の導電層は直線的に延出形成されており、前記第３の導電層は、前記第２の導電層に重ねられて第２の導電層よりも幅広で直線的に延出形成される電極本体部と、前記電極本体部に対して直交する方向であって前記電極本体部よりも短い枝電極部とを有して形成される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項５】
前記検出電極と同じ形成面には前記第１の駆動電極と前記センサ側絶縁層を介して対向し、前記第１の駆動電極に対して直交方向に形成された第２の駆動電極が形成されており、
前記第２の駆動電極は前記検出電極と同じ導電層で形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項６】
前記センサ側絶縁層は、積層方向にて対向する一方の電極に沿って形成された延出絶縁層と、前記積層方向にて対向する電極同士の交差位置に形成された交差絶縁層との積層構造で形成される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項７】
前記延出絶縁層は前記交差絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で、前記交差絶縁層は、前記延出絶縁層よりも絶縁性に優れた絶縁材料で形成される請求項６記載の静電容量式入力装置。
【請求項８】
前記フィルム基材の前記センサ部側とは反対側の回路部側には、前記フィルム基材から離れる方向に向けて、グランド層、回路側絶縁層及び回路配線層が順に積層されており、
前記グランド層は、前記回路配線層に比べて広い範囲に形成されており、前記グランド層と前記回路配線層は異なる導電層で形成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の静電容量式入力装置。
【請求項９】
前記グランド層を構成する第４の導電層は、銀を含む導電材料で形成され、前記回路配線層を構成する第５の導電層は銀を含み且つ前記第４の導電層よりも電気抵抗値が低い導電材料で形成される請求項８記載の静電容量式入力装置。
【請求項１０】
前記回路側絶縁層は、前記グランド層を覆う広範な絶縁層と、前記広範な絶縁層よりも範囲が限定され、前記広範な絶縁層と前記回路配線層との間に位置する部分的絶縁層との積層構造で形成される請求項８又は９に記載の静電容量式入力装置。
【請求項１１】
前記広範な絶縁層は、前記部分的絶縁層より絶縁性に優れた絶縁材料で、前記部分的絶縁層は、前記広範な絶縁層より密着性に優れた絶縁材料で形成される請求項１０記載の静電容量式入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９０２１８（Ｐ２０１２−１９０２１８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２５５６（Ｐ２０１１−５２５５６）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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