JP6870120B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は入力装置に関し、特に指などが接近した位置を検知するフィルムセンサを備えた入力装置に関する。

入力装置として多く利用されるフィルムセンサは、検知領域に指などが接近（以下、接近には接触を含むものとする。）した位置を検出するセンサを備えている。例えば、相互容量方式のフィルムセンサにおいては、駆動側の電極と出力側の電極とが設けられており、駆動側の電極にドライブパルスを与え、指などの接近による容量変化を出力側の電極で検知している。

このような入力装置において、凸面を有するカバー部材にフィルムセンサが貼り付けられたものがある。凸面にフィルムセンサを貼り付ける場合、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）などの透明接着層が用いられる。

フィルムセンサの貼り付けについて、特許文献１には、立体形状を有する電子機器に合わせて立体的に容易に設置できるタッチセンサが開示される。このタッチセンサでは、ＰＥＴフィルムの右側電極領域および左側電極領域に切欠きが形成されており、折り曲げの際に電極や信号線へ集中する応力を分散させている。

特許文献２には、曲面に貼る貼着具とその貼付方法が開示される。この貼着具は、被貼着体の曲面に貼り付けられる貼着材と、その裏面に付加された粘着剤と、この粘着剤の裏面に付加された離型紙とを有する。貼着具の一端部から他端部へ延びる相対向する２辺には、しわ防止用のスリットが形成されている。

特許文献３には、三次曲面を有する被貼着体にフレキシブルプリント基板を貼着する際にしわが生じるのを防止できるフレキシブルプリント基板、フレキシブル基板の貼着方法および電子機器が開示される。このフレキシブルプリント基板では、フレキシブルプリント基板の周縁部、特に貼着時に歪み応力が集中しやすい部位に、略円弧状の切欠部が形成されている。

特開２０１４−０３５７５４号公報 特開平１１−２３０４８４号公報 特開２０１２−１１９４１０号公報

フィルムセンサを曲面に貼り付けた際、フィルムセンサの基材において曲面との接着部分から離れる部分（例えば、基材の延出部）には曲げ応力が集中しやすい。この曲げ応力の集中する位置がセンサの電極や引き出し配線上にかかると、電極や引き出し配線へのクラックの発生および断線の原因となる。特に曲面にフィルムセンサを貼り付ける場合には平面に貼り付ける場合に比べて強固に接着する必要がある。このため、強固な接着力を有する接着層の部分と、接着層が設けられていない部分との境界付近、すなわち基材における接着層の端部近傍では、接着層の端部でのエッジ効果（エッジでの応力集中）によって曲げ半径が小さくなりやすく、特に応力集中が発生しやすい。

本発明は、凸面へのフィルムセンサの貼り付けにおいて、接着層の端面のエッジ効果を減少させて電極へのダメージを抑制できる入力装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、フィルムセンサと、凸面を有するカバー部材と、を備えた入力装置である。入力装置において、フィルムセンサは、フィルム状の本体部と、本体部の縁から外方に延出する延出部と、を有する支持基材と、本体部の面上に設けられた複数の電極部と、複数の電極部のそれぞれに導通し、本体部から延出部へと延在する引き出しパターンと、を有する。本体部の複数の電極部が位置する側の面は接着層を介して凸面に取り付けられる。接着層における延出部側に位置する端部接着領域の接着性は、接着層における凸面の中央部側に位置する中央部接着領域の接着性よりも低い。

このような構成によれば、接着層における端部接着領域の接着性が中央部接着領域の接着性よりも低いため、支持基材において接着層で接着される部分と接着されない部分との境界での接着力の急峻な変化を抑制することができる。これにより、凸面を有するカバー部材にフィルムセンサを貼り付ける際、湾曲する支持基材の接着層端部でのエッジ効果を減少させることができる。

上記入力装置において、端部接着領域の単位面積当たりの接着面積は、中央部接着領域の単位面積当たりの接着面積よりも小さくなっていてもよい。これにより、中央部接着領域から端部接着領域にかけての接着力の急峻な変化が抑制される。

上記入力装置において、本体部における延出部側に位置する接続領域は、本体部の端部に近づくほど凸面から離れるように位置してもよい。これにより、本体部における接続領域での曲がりの急激な変化が抑制される。

上記入力装置において、接着層における端部接着領域は、フィルムセンサと凸面との離間距離が増えるとともに接着性が低下する接着性漸減領域を有していてもよい。これにより、本体部の延出部側に向けての接着層による接着性が徐々に低下して、接着力の急峻な変化が抑制される。

上記入力装置において、接着性漸減領域では、フィルムセンサと凸面との離間距離が増えるとともに接着層を構成する接着剤の量が少なくなるように設けられていてもよい。これにより、本体部の延出部側に向けての接着層による接着性が徐々に低下して、接着力の急峻な変化が抑制される。

上記入力装置において、接着性漸減領域では、フィルムセンサと凸面との離間距離が増えるとともに凸面の法線方向から見て、フィルムセンサと凸面との双方に接触する接着層の面積が低下するよう設けられていてもよい。これにより、本体部の延出部側に向けての接着層による接着性が徐々に低下して、接着力の急峻な変化が抑制される。

上記入力装置において、接着性漸減領域では、凸面の法線方向から見て、接着層の端部が非直線部を有していてもよい。これにより、接着層の端部が直線になっている場合に比べて支持部材の曲げによる接着層端部での応力集中が緩和される。

上記入力装置において、接着層は、複数の電極部が設けられる電極領域の全体に付着するよう設けられていてもよい。これにより、本体部の複数の電極部が設けられた面での強固な貼り付けを行うことができるとともに、上記端部接着領域によって本体部の延出部側に向けての接着力の急峻な変化も抑制できる。

本発明によれば、凸面へのフィルムセンサの貼り付けにおいて、接着層の端部のエッジ効果を減少させて電極へのダメージを抑制できる入力装置を提供することが可能になる。

本実施形態に係る入力装置の適用例を示す模式図である。 本実施形態に係る入力装置を例示する斜視図である。 電極部および接着層の一部を拡大した模式平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置の模式断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、参考例を例示する模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、他の端部接着領域の例を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、他の端部接着領域の例を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、他の端部接着領域の例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（入力装置の構成）
図１は、本実施形態に係る入力装置の適用例を示す模式図である。
図２は、本実施形態に係る入力装置を例示する斜視図である。
図３は、電極部および接着層の一部を拡大した模式平面図である。
図４（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る入力装置の模式断面図である。図４（ａ）には長さ方向にみた断面図が示され、図４（ｂ）には接続領域の部分拡大断面図が示される。

本実施形態に係る入力装置１は指などが検知領域に接近した位置を検出するタッチ式の検知装置である。入力装置１は、フィルムセンサ１０と、凸面２０ａを有するカバー部材２０とを備える。入力装置１は、例えば、図１に示すような自動車等の移動体Ｖにおいて、表示装置１００やスイッチ１０３が設けられるインストルメントパネルＰや、フロアコンソールＣなどのパネルの裏面側に設けられる。本実施形態では、指などを使った所定の操作を受け付ける部分に入力装置１が設けられる。

インストルメントパネルＰやフロアコンソールＣにはカバー部材２０が設けられる。このカバー部材２０には、指を接触させるための凹面２０ｂが設けられている。凹面２０ｂは、指の腹を接触させつつなぞりやすいように直線状に設けられていてもよいし、１本または複数本の指を接触させつつ面上になぞりやすいように所定の幅と長さを持った領域に設けられていてもよい。

カバー部材２０の凹面２０ｂの裏面側（反対側）は凸面２０ａになっている。凸面２０ａは、円弧が面状に伸びた形状を有する。本実施形態では、凸面２０ａにおける円弧の伸びる方向を長さ方向、円弧に沿った方向を幅方向と言うことにする。

フィルムセンサ１０は、この凸面２０ａに沿って取り付けられる。フィルムセンサ１０は、例えば静電容量式のタッチセンサであり、凹面２０ｂに指などが接近した場合の静電容量の変化を凸面２０ａ側で読み取って位置検出を行う。このように、カバー部材２０の凹面２０ｂ側が表面となって操作者には見え、カバー部材２０の凸面２０ａ側は裏面となって入力装置１は操作者には見えないように配置される。

図２に示すように、フィルムセンサ１０は、支持基材１１０と、複数の電極部１２０と、引き出しパターン１２１とを有する。支持基材１１０は、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）などの可撓性フィルムによって形成される。支持基材１１０は、透光性を有していてもよい。

図２に示すように、支持基材１１０は、フィルム状の本体部１１１と、本体部１１１の端部１１１ｂから外方Ｅに延在する延出部１１２とを有する。本体部１１１はカバー部材２０の凸面２０ａの形状に対応して設けられている。すなわち、本体部１１１は、凹面２０ｂにおける幅方向および長さ方向に対応して指の接近した位置を検知するための検知領域を構成する大きさとなっている。

延出部１１２は、例えば本体部１１１の端部１１１ｂの一部から所定の長さで延出する部分である。図２に示す例では本体部１１１の端部１１１ｂの中央部分の一部から延出部１１２が延在している。なお、延出部１１２は、端部１１１ｂの中央部分以外の一部から延出していてもよいし、端部１１１ｂの全体から延出していてもよい。

複数の電極部１２０は、本体部１１１における凸面２０ａ側の面１１１ａ（図４参照）に設けられる。本実施形態では、島状に形成された複数の電極部１２０が面１１１ａに沿って縦横に配置されている。これにより、指などの接近によって生じる静電容量変化を検知して、指などが接近した位置を検知する。なお、電極部１２０のパターン形状や位置検知方式はこれに限定されない。

カバー部材２０の裏面側から表示部や光源からの光を表側に透過させる場合、複数の電極部１２０は透光性導電材料によって形成される。また、複数の電極部１２０は凸面２０ａに沿って曲げられるため、透光性導電材料のうち比較的可撓性の高い材料が用いられる。したがって、複数の電極部１２０としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯなどの透光導電性酸化物が好適である。

引き出しパターン１２１は、複数の電極部１２０のそれぞれに導通し、本体部１１１から延出部１１２へと引き出されたパターンである。本体部１１１の面１１１ａに沿って所定範囲に配置される複数の電極部１２０との導通を得るため、引き出しパターン１２１は複数の電極部１２０のそれぞれと導通した状態で面１１１ａに沿って引き出され、延出部１１２へと寄せ集められる。延出部１１２の先端には、各引き出しパターン１２１と導通する図示しないパッドやコネクタが設けられ、外部の機器や回路との接続が行われる。

このようなフィルムセンサ１０は、本体部１１１の複数の電極部１２０が位置する側の面１１１ａにおいて接着層３０を介してカバー部材２０の凸面２０ａに取り付けられる。接着層３０としては、ＯＣＡ（Optical Clear Adhesive）など透光性接着剤が用いられる。ただし、透光性を有していなくてもよい場合には、着色された接着剤を用いてもよい。

接着層３０は、複数の電極部１２０が設けられる電極領域の全体に付着するよう設けられていることが好ましい。これにより、本体部１１１の複数の電極部１２０が設けられた面１１１ａでの強固な貼り付けを行うことができる。

図３および図４に示すように、接着層３０は、延出部１１２側に位置する端部接着領域３１と、凸面２０ａの中央部側に位置する中央部接着領域３２とを有する。接着層３０の面積にもよるが、端部接着領域３１は、電極部１２０における延出部１１２側の最も端から所定幅領域を接着する領域である。端部接着領域３１は、電極部１２０の端に接続された引き出しパターン１２１の一部にかかる場合もある。一方、中央部接着領域３２は、端部接着領域３１よりも中央部寄り（延出部１１２とは反対側）に位置する所定幅領域を接着する領域である。端部接着領域３１以外の接着領域を中央部接着領域３２としてもよい。

本実施形態に係る入力装置１では、この端部接着領域３１の接着性が、中央部接着領域３２の接着性よりも低く設定されている。これにより、支持基材１１０において接着層３０で凸面２０ａに接着される部分と接着されない部分との境界での接着力の急峻な変化が抑制される。したがって、凸面２０ａを有するカバー部材２０にフィルムセンサ１０を貼り付ける際、湾曲する支持基材１１０の接着層３０の端部３０ａでのエッジ効果（エッジでの応力集中）を減少させることができる。

図３に示すように、端部接着領域３１には接着性漸減領域３１ａが設けられていてもよい。接着性漸減領域３１ａは、フィルムセンサ１０と凸面２０ａとの離間距離が増えるとともに接着性が低下する領域である。この接着性漸減領域３１ａによって、本体部１１１の延出部１１２側に向けての接着層３０による接着性が外方Ｅに向けて徐々に低下し、接着力の急峻な変化が抑制される。

図３に示す例では、接着層３０の端部３０ａが直線状ではなく凹凸形状となっている。端部３０ａの凹凸形状として、凸部分が外方Ｅに半円状に突出している。この凸部分が所定の間隔で複数設けられる。隣り合う凸部分の間は凹部分であり、凹部分の底は直線状となっている。接着層３０の端部３０ａがこのような形状になっていることで、外方Ｅに向けて単位面積当たりの接着材料の量が徐々に低下し、接着力を漸減させることができる。

図４（ａ）に示すように、凸面２０ａに接着層３０を介してフィルムセンサ１０が貼り付けられる際、支持基材１１０の本体部１１１は凸面２０ａに沿って湾曲する。本体部１１１の湾曲に伴い、本体部１１１における複数の電極部１２０が形成される面１１１ａは凸面２０ａに沿って凹型に湾曲することになる。一方、支持基材１１０において接着層３０によって接着されていない部分（延出部１１２や本体部１１１の端部１１１ｂ）は、凸面２０ａ側に引っ張られることはない。支持基材１１０における接着層３０によって接着されていない部分は延出部１１２の取り回し方向に従い湾曲可能となる。

本実施形態に係る入力装置１のように、端部接着領域３１の接着性が、中央部接着領域３２の接着性よりも低く設定されていることで、支持基材１１０における接着層３０で接着されていない部分が湾曲する際、接着層３０の端部３０ａでの急激な折れ曲がりが抑制される。

例えば、図４（ｂ）の拡大断面図に示すように、支持基材１１０は本体部１１１と延出部１１２とを有し、本体部１１１の端部１１１ｂから延出部１１２が外方Ｅに延出している。この本体部１１１と凸面２０ａとの間には接着層３０が介在している。そして、本体部１１１における延出部１１２側に位置する接続領域１１１ｃは、本体部１１１の端部１１１ｂに近づくほど凸面２０ａから離間するように設けられる。すなわち、端部接着領域３１の接着性が中央部接着領域３２の接着性よりも低いことで、本体部１１１の面１１１ａと凸面２０ａとの間隔ｄは、外方Ｅに向かうほど（端部１１１ｂに近づくほど）広くなる。

間隔ｄが外方Ｅへ向かうほど広くなることで、接続領域１１１ｃから延出部１１２にかけての支持基材１１０の急峻な折れ曲がりが抑制され、この部分での折れ曲がりによる応力集中が緩和される。これにより、この位置に設けられる電極部１２０や引き出しパターン１２１の急激な折れ曲がりが抑制され、電極部１２０や引き出しパターン１２１の折れ曲がりによるクラック発生や断線が防止される。

図５は、参考例を例示する模式図である。図５（ａ）には電極部１２０および接着層３０の部分拡大平面図が示され、図５（ｂ）にはカバー部材２０の長さ方向に見た入力装置２の断面図が示される。
参考例にかかる入力装置２の接着層３０においては、延出部１１２側の端部３０ａが長さ方向に直線状に設けられている。

この場合、支持基材１１０は接着層３０によって均一な接着力で凸面２０ａに貼り付けられる。したがって、支持基材１１０において凸面２０ａに貼り付けられている領域は強固かつ均一な接着力で凸面２０ａに沿って取り付けられる。一方、支持基材１１０において接着層３０の端部３０ａから延出部１１２側の部分（接着されていない部分）では接着力が全く働かないため、端部３０ａを境界として接着力の急激な変化が生じる。

本体部１１１に対して延出部１１２を湾曲させる場合、接着層３０の直線的な端部３０ａを支点して支持基材１１０が曲げられることになる。この際、支持基材１１０は、凸面２０ａに沿って湾曲して貼り付けられた部分と、接着層３０がない部分との境界（接着層３０の端部３０ａ）で急激に折れ曲がりやすくなる。支持基材１１０が急激に折れ曲がることで、電極部１２０や引き出しパターン１２１の折れ曲がり部分に応力が集中し（エッジ効果）、クラック発生や断線が生じやすくなる。

本実施形態では、端部接着領域３１の接着性が中央部接着領域３２の接着性よりも低いことで、接着層３０の端部３０ａでの急激な接着力の変化が発生せず、参考例に比べて緩やかに支持基材１１０が曲がるようになる。このため、電極部１２０や引き出しパターン１２１の折れ曲がりによるクラック発生や断線が効果的に防止される。

（他の端部接着領域の例）
図６（ａ）から図８（ｂ）は、他の端部接着領域の例を示す模式図である。
図６（ａ）に示す接着層３０の端部接着領域３１では、端部３０ａが波形の凹凸形状に設けられている。端部３０ａの凹凸形状としては、滑らかな曲線で凸部分および凹部分が連続する形状となっている。接着層３０の端部３０ａがこのような形状になっていることで、外方Ｅに向けて単位面積当たりの接着面積が徐々に低下し、接着力を漸減させる接着性漸減領域３１ａを構成することができる。

図６（ｂ）に示す接着層３０の端部接着領域３１では、端部３０ａの凹凸形状として、滑らかな曲線となる凸部分と、直線的な凸部分とが繰り返される形状となっている。このような形状であっても外方Ｅに接着力が徐々に低下する接着性漸減領域３１ａが構成される。この例では、接着性漸減領域３１ａの接着力を、直線的な凸部分の長さで調整することができる。

図７（ａ）に示す接着層３０の端部接着領域３１では、凸面２０ａの法線方向に見て端部３０ａが大きな曲線形状（非直線形状）に設けられている。すなわち、端部３０ａが大きな曲線形状（非直線形状）になっていることで、端部接着領域３１に接着性漸減領域３１ａが構成される。

図７（ｂ）に示す接着層３０の端部接着領域３１では、端部３０ａが矩形状の凹凸形状に設けられている。端部３０ａが矩形状の凹凸形状になっていることで凹部での接着力が発生せず、端部接着領域３１の接着力を、中央部接着領域３２の接着力よりも低下させることができる。この例では、端部接着領域３１の接着力を、端部３０ａの凹凸形状の大きさやピッチで調整することができる。

図８（ａ）に示す接着層３０の端部接着領域３１では、長さ方向にドット状の接着領域３１１が設けられている。図示する例ではドット状の接着領域３１１の形状が円形であるが、円形以外の形状であってもよい。このようなドット状の接着領域３１１によって、端部接着領域３１では、中央部接着領域３２に比べて単位面積当たりの接着材料の量が少なくなり、端部接着領域３１の接着力を、中央部接着領域３２の接着力よりも低下させることができる。この例では、接着性漸減領域３１ａの接着力を、ドット状の接着領域３１１の大きさやピッチによって調整することができる。

図８（ｂ）に示す接着層３０の端部接着領域３１では、中央部接着領域３２の接着力に比べて端部接着領域３１の接着力が低下した接着材料を用いている。なお、端部接着領域３１の接着材料および中央部接着領域３２の接着材料が互いに同じであっても、端部接着領域３１のみ接着力を低下させる処理（例えば、電子線照射）を施してもよい。

このように、接着層３０の端部接着領域３１の接着力を、中央部接着領域３２の接着力よりも低下させることで、接着層３０の端部３０ａでの急激な接着力の変化（エッジ効果）が抑制され、端部接着領域３１での支持基材１１０の曲がりを緩やかにして、電極部１２０や引き出しパターン１２１の折れ曲がりによる応力集中を緩和し、クラック発生や断線を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、カバー部材２０の凸面２０ａへのフィルムセンサ１０の貼り付けにおいて、接着層３０の端部３０ａのエッジ効果を減少させて、支持基材１１０の曲げによる電極部１２０や引き出しパターン１２１のクラックや断線といったダメージを抑制できる入力装置１を提供することが可能になる。また、端部３０ａの形状を非直線にするだけで端部接着領域３１を構成でき、複雑な製造工程を経ることなくエッジ効果を減少させることが可能となる。

なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。

１，２…入力装置
１０…フィルムセンサ
２０…カバー部材
２０ａ…凸面
２０ｂ…凹面
３０…接着層
３０ａ…端部
３１…端部接着領域
３１ａ…接着性漸減領域
３２…中央部接着領域
１００…表示装置
１０３…スイッチ
１１０…支持基材
１１１…本体部
１１１ａ…面
１１１ｂ…端部
１１１ｃ…接続領域
１１２…延出部
１２０…電極部
１２１…引き出しパターン
３１１…接着領域
Ｃ…フロアコンソール
ｄ…間隔
Ｅ…外方
Ｐ…インストルメントパネル
Ｖ…移動体

Claims (7)

1. フィルムセンサと、
   凸面を有するカバー部材と、
   を備えた入力装置であって、
   前記フィルムセンサは、
   フィルム状の本体部と、前記本体部の端部から外方に延出する延出部と、を有する支持基材と、
   前記本体部の面上に設けられた複数の電極部と、
   前記複数の電極部のそれぞれに導通し、前記本体部から前記延出部へと延在する引き出しパターンと、を有し、
   前記本体部の前記複数の電極部が位置する側の面が接着層を介して前記凸面に取り付けられ、
   前記接着層における前記延出部側に位置する端部接着領域の接着性が、前記接着層における前記凸面の中央部側に位置する中央部接着領域の接着性よりも低く、
   前記本体部における前記延出部側に位置する接続領域は、前記本体部の端部に近づくほど前記凸面から離れるように位置する、入力装置。
2. 前記端部接着領域の単位面積当たりの接着面積は、前記中央部接着領域の単位面積当たりの接着面積よりも小さい、請求項１に記載の入力装置。
3. 前記接着層における前記端部接着領域は、前記フィルムセンサと前記凸面との離間距離が増えるとともに接着性が低下する接着性漸減領域を有する、請求項１または請求項２に記載の入力装置。
4. 前記接着性漸減領域では、前記フィルムセンサと前記凸面との離間距離が増えるとともに前記接着層を構成する接着剤の量が少なくなる、請求項３に記載の入力装置。
5. 前記接着性漸減領域では、前記フィルムセンサと前記凸面との離間距離が増えるとともに前記凸面の法線方向から見て、前記フィルムセンサと前記凸面との双方に接触する前記接着層の面積が低下する、請求項３に記載の入力装置。
6. 前記接着性漸減領域では、前記凸面の法線方向から見て、前記接着層の端部が非直線部を有する、請求項３に記載の入力装置。
7. 前記接着層は、前記複数の電極部が設けられる電極領域の全体に付着する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の入力装置。
   

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