DE112014004672T5

DE112014004672T5 - Kapazitives Berührungs-Schaltfeld

Info

Publication number: DE112014004672T5
Application number: DE112014004672.8T
Authority: DE
Inventors: Tadami Maeda; Isamu Kanda; Takahiro Okamoto; Hitoshi Sakuda; Misa YAMANAKA; Naoya Katsumura; Koji Kato; Yuuki Nakayama
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Itron Corp
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Itron Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-08-11
Also published as: US20160253029A1; WO2015053062A1; CN105659350B; JPWO2015053062A1; CN105659350A; US10031612B2; JP6232439B2

Abstract

Vorgesehen ist ein kapazitives Berührungs-Schaltfeld, auf dem es möglich ist, eine transparente Sensorelektrode mit hochqualitativer Designform und reduziertem Reflexionsvermögen für sichtbares Licht zu bilden, und das ferner ein exzellentes Aussehen und ausreichenden Widerstand gegen Umwelteinflüsse aufweist. Dieses kapazitive Berührungs-Schaltfeld 1 ist mit einem Glassubstrat 2 und mit einem Sensorteil 3 versehen, der auf diesem Glassubstrat 2 ausgebildet ist. Der Sensorteil 3 hat eine Sensorelektrode 4, wobei diese Sensorelektrode 4 einen Al-Dünnfilm aufweist, der durch Sputtern oder Vakuumsabscheidung in eine Schalterkonfiguration auf dem Glassubstrat 2 an der gegenüberliegenden Oberflächenseite 2b von der Berührungsfläche 2a, gebildet ist, wobei der Sensorteil 3 eine Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat 2 und zumindest einem Teil des Al-Dünnfilms aufweist. Diese Zwischenschicht umfasst einen Dünnfilm, der zumindest ein Metall aufweist, das aus Cr, Mo und W ausgewählt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Berührungs-Schaltfeld zur Erfassung, aus Änderungen in der Kapazität, wenn ein Finger oder dergleichen eines Benutzers in die Nähe eine vorgegebenen Stelle kommt, die einer Elektrode entspricht, und bezieht sich insbesondere auf ein kapazitives Berührungs-Schaltfeld, das mit einem Näherungssensor versehen ist; der auf einem Glassubstrat angeordnet ist.
Technischer Hintergrund
Auf dem Gebiet elektronischer Haushaltsgeräte, einer AV-Ausstattung, einer PC/OA-Ausstattung, industrieller Maschinen und anderer elektronischer Vorrichtungen werden kapazitive Berührungs-Schaltfelder als eine Art von Eingabemitteln für die Ausstattung verwendet. Die 11 und 12 zeigen konventionelle kapazitive Schaltfelder in Seitenansicht. Das in 11 dargestellte kapazitive Berührungs-Schaltfeld hat eine Struktur, bei der eine Schaltergestaltung 12a auf einer Abdeckung 12 aus Acryl- oder anderem Harz durch Drucken oder Laserbearbeitung erzeugt wird, wobei Sensorelektroden auf einer gedruckten Schaltungskarte (PCB) 14 vorgesehen sind und die Komponenten zusammen laminiert werden. Ein Steuerteil 15 ist ebenfalls auf der PCB 14 montiert. Andererseits ist bei dem kapazitiven Berührungs-Schaltfeld 11', das in 12 dargestellt ist, ein Steuerteil 15 an der Außenseite angeordnet und mit dem Berührungs-Schaltfeld 11' über eine plastisch flexible gedruckte Schaltung (FPC) 16 verbunden. Wenn bei kapazitiven Berührungs-Schaltfeldern mit solchen Gestaltungen die Oberfläche der Abdeckung 12 mit einem Finger berührt wird, tritt eine kapazitive Kopplung zwischen einer Sensorelektrode 13 und dem Finger auf, und die Kapazität der Elektrode ändert sich. Die Sensorelektroden 13 sind an mehreren Stellen entsprechend der Schaltergestaltung angeordnet, und Drähte sind den Sensorelektroden 13 zugeordnet, wobei die Sensorelektroden 13 und der Steuerteil 15 durch die vorgenannten Drähte verbunden sind (in 12 einschließlich der FPC 16). In dem Steuerteil 15 wird die Größe der Änderung der Kapazität der Sensorelektroden 13 digitalisiert, wobei bestimmt wird, dass ein Kontakt mit einem Finger aufgetreten ist, wenn ihr Wert einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Somit kann der Steuerteil 15 Änderungen der Kapazität jeder der Sensorelektroden 13 erfassen und kann erfassen, welcher Abschnitt der Berührung mit dem Finger berührt wurde.
Beispielsweise wurde als ein kapazitive Berührungsschalter mit weniger Teilen und verbessertem Aussehen einer vorgeschlagen, der mit Schaltelektroden und Dummyelektroden mit dünnen Metallfilmen versehen ist, die auf einem Substrat wie einem Glassubstrat abgeschieden sind (Patentdokument 1). Bei diesem Schalter sind die Schaltelektroden ausgebildet, um Markierungen (Gestaltungen) in vorgegebener Form zu umfassen. Die dünnen Metallfilme werden durch Abscheiden eines Materials wie Aluminium, einer Aluminiumlegierung (Aluminium-Tantal oder dergleichen), Niob, Molybdän, Gold, Silber, Kupfer oder dergleichen auf einem Glassubstrat, das Kalknatronglas oder dergleichen aufweist, durch ein Verfahren wie Sputtern, Dampfabscheidung oder CVD, gefolgt von Belichtung in einem vorgegebenen Muster und dann Ätzen, erzeugt. Mit dem Ziel des Schutzes der Schaltelektroden, die aus dem dünnen Metallfilm hergestellt sind, wird eine Paste aus schwarzem Pigment, weißem Pigment oder anderem farbigen Pigment, das in eine Glasfritte mit niedrigem Erweichungspunkt gemischt ist, über die Elektroden und dann zur Ausbildung eines isolierenden Elementes (Schutzschicht) gebrannt. Wie in 5 in Patentdokument 1 dargestellt ist, sind die gedruckte Schaltung und die Verbindungsanschlüsse auf dem Glassubstrat über eine FPC und Verbinder verbunden.
Liste des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2013-77555 .

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn eine Abdeckung aus einem Acryl- oder anderem Harz verwendet wird, besteht ein Risiko, dass, wenn das Produkt für eine verlängerte Zeitspanne in rauen Umgebungen mit hoher Temperatur, niedriger Temperatur, hoher Feuchtigkeit und dergleichen verwendet wird, sich die Harzdeckfläche und/oder die Elektrodenoberfläche verschlechtern kann. Des weiteren bestehen in Fällen, in denen eine Schaltergestaltung durch Drucken oder dergleichen gebildet wird, Grenzen hinsichtlich der praktikablen Gestaltungen; es ist beispielsweise schwierig, feine Muster zu bilden. Demgegenüber ist es bei dem kapazitiven Berührungsschalter des Patentdokuments 1 möglich, den Widerstand gegen Umgebungseinflüsse durch Vorsehen eines Glassubstrats mit Schaltelektroden (Sensorelektroden) aus dünnem Metallfilm zu verbessern, und eine feine Strukturierung ist ebenso möglich.
Wenn jedoch die Schaltelektroden aus einem dünnen Aluminiumfilm hergestellt sind, haben die Schaltelektroden alle dieselbe Farbe (glänzendes Silber), und Schaltelektroden mit anderen Farben können nicht gebildet werden. In Fällen, bei denen versucht wird, Markierungen oder dergleichen in anderen Farben in den Schaltelektroden-Abschnitten auszubilden, könnte für Abschnitte entsprechend den Markierungen daran gedacht werden, sie durch Öffnungen zu bilden, in denen die Schaltelektrode nicht vollständig ausgebildet ist, und die schwarze Oberflächenschicht in einer gewünschten Farbe zu tönen. In diesem Fall wird jedoch die Erfassung der Berührung an den Öffnungen, in denen die Schaltelektrode nicht vorhanden ist, nicht möglich. Ein anderes denkbares Verfahren ist die Ausbildung der Schaltelektrode (Hilfselektrode) in einem feinen Gittermuster, um so im Wesentlichen transparent für das Auge zu sein, anstatt volle Öffnungen auszubilden; wenn jedoch die Elektrode aus einem dünnen Aluminiumfilm gebildet wird, ist die Reflexionsvermögen von sichtbarem Licht (etwa 400–700 nm Wellenlänge) übermäßig hoch, was zu einer Tendenz zur Erzeugung von Blendung führt, wodurch die Sichteigenschaften (Lichtdurchlässigkeit) des Berührungsschirms verschlechtert werden.
Des Weiteren ist abhängig von dem Material, das in dem dünnen Metallfilm des Patentdokuments 1 verwendet wird, der Widerstand gegen Umgebungseinflüsse nicht notwendigerweise verbessert. Wenn beispielsweise Kupfer verwendet wird, sind die möglichen Anwendungsfelder aufgrund schlechter Korrosionsbeständigkeit beschränkt. Wenn des Weiteren Edelmetalle wie Gold oder Silber verwendet werden, führen die hohen Preise zu hohen Produktionskosten.
Demgegenüber hat Aluminium eine exzellente Korrosionsbeständigkeit und hat niedrigere Kosten als die Edelmetalle, wenn es aber zur Ausbildung einer transparenten Elektrode verwendet wird, tritt das vorgenannte Problem aufgrund des hohen Reflexionsvermögens für sichtbares Licht auf. Des Weiteren, selbst in Fällen, bei denen ein dünner Film aus Aluminium mit exzellenter Korrosionsbeständigkeit verwendet wird und eine zusätzliche Schutzschicht einer Fritte mit Glas mit niedrigem Erweichungspunkt vorgesehen ist, wird des Weiteren das Produkt, wenn es im Freien installiert ist oder in der Nähe einer industriellen Maschine wie einer Heizung oder dergleichen und in einer rauen Umgebung mit niedriger Temperatur oder hoher Temperatur (etwa –50°C bis 430°C), bei der Anwesenheit von Nässe (hohe Luftfeuchtigkeit), Säuren, Basen, Staub und dergleichen, nicht in der Lage sein, einer solchen Umgebung zu widerstehen. Wenn des Weiteren einer starken Vibration oder Druck ausgesetzt, besteht ein Risiko des Bruchs der Elektrodenverdrahtung, die aus dünnem Metallfilm gefertigt ist. Insbesondere in Fällen, bei denen ein Harz-FPC zur Verbindung zu einem externen Steuerteil verwendet wird, besteht ein Risiko von Abbauschäden für den infrage stehenden Abschnitt in den oben genannten rauen Umgebungen.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solche Probleme zu lösen, wobei es eine Aufgabe ist, ein kapazitives Berührungs-Schaltfeld zu schaffen, auf dem es möglich ist, eine transparente Sensorelektrode mit einer Gestaltungsform hoher Qualität und reduziertem Reflexionsvermögen für sichtbares Licht zu schaffen und das ferner ein exzellentes Aussehen und ausreichend Widerstand gegen Umgebungseinflüsse aufweist.
Mittel zur Lösung des Problems
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung ist mit einem Glassubstrat und einem Sensorteil versehen, der auf diesem Glassubstrat ausgebildet ist, wobei das kapazitive Berührungs-Schaltfeld dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sensorteil eine Sensorelektrode aufweist, wobei die Sensorelektrode einen Dünnfilm aus Aluminium (im Folgenden als „Al” abgekürzt) aufweist, der durch Sputtern oder Vakuumsabscheidung in einer Schalterkonfiguration auf dem Glassubstrat an der seiner Berührungsfläche gegenüberliegenden Oberflächenseite ausgebildet ist, wobei der Sensorteil eine Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat und zumindest einem Teil des Al-Dünnfilms aufweist und die Zwischenschicht einen Dünnfilm aufweist, der mindestens eines der Metalle aufweist, die ausgewählt sind aus Chrom (im folgenden kurz „Cr”), Molybdän (im folgenden kurz „Mo”) und Wolfram (im folgenden kurz „W”).
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist gekennzeichnet durch lichtdurchlässige Teile in zumindest Bereichen des Al-Dünnfilms, wobei die lichtdurchlässigen Teile ein Gittermuster aufweisen, bei dem der Al-Dünnfilm und die Zwischenschicht überlappen, wobei die Gitter-Zwischenräume Öffnungen bilden.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorteil eine Schutzschicht zum Schutz der Sensorelektrode aufweist, wobei die Schutzschicht auf dem Glassubstrat auf der Oberflächenseite gebildet ist, auf der der Al-Film gebildet wurde.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorteil eine Licht-Diffusionsschicht zum Diffundieren von Licht von einer beleuchtenden Lichtquelle aufweist, wobei die Licht-Diffusionsschicht in Räumen in der Sensorelektrode ausgebildet ist, die auf dem Glassubstrat auf der Oberflächenseite gebildet ist, auf der der Al-Film ausgebildet wurde, oder die Schicht ist an Stellen von lichtdurchlässigen Teilen, die in der Sensorelektroden gebildet sind, ausgebildet.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht zumindest ein Oxid aufweist, dass ausgewählt ist aus Al-Oxiden und Titan(im Folgenden als „Ti”)-Oxiden.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist gekennzeichnet durch, in integrierter Anordnung, eine beleuchtende Lichtquelle und ein Steuerteil zur Durchführung von Berührungserfassung durch den Sensorteil und zum Treiben der beleuchtenden Lichtquelle.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ein Deckglas aufweist, das auf dem Glassubstrat auf der Oberfläche angeordnet ist, auf der der Sensorteil ausgebildet ist, wobei das Glassubstrat und das Deckglas Glas-gedichtet sind, wobei der Sensorteil innerhalb des Glas-gedichteten Raums angeordnet ist und das kapazitive Berührungs-Schaltfeld einen externen Verbindungsanschluss aus Metall aufweist, der mit dem Sensorteil verbunden ist und sich von dem Glas-abgedichteten Raum nach außen erstreckt. Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass das Glassubstrat und das Deckglas direkt durch das Dichtglas Glas-gedichtet sind, ohne dazwischen angeordnete Abstandselemente. Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass das Innere des Glas-abgedichteten Raums ein Vakuum ist oder mit einem Inertgas gefüllt ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung das kapazitive Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung ist mit einem Glassubstrat und einem Sensorteil versehen, der auf diesem Glassubstrat ausgebildet ist, wobei der Sensorteil eine Sensorelektrode aufweist, wobei die Sensorelektrode einen Al-Dünnfilm aufweist, der durch Sputtern oder Vakuumsabscheidung in eine Schalterkonfiguration auf dem Glassubstrat auf der seiner Berührungsfläche gegenüberliegenden Oberflächenseite ausgebildet ist, wobei der Sensorteil eine Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat und mindestens einem Teil des Al-Dünnfilms aufweist, wobei die Zwischenschicht einen dünnen Film aufweist, der zumindest ein Metall umfasst, das aus Cr, Mo und W ausgewählt ist. Das Feld hat somit ein verfeinertes Aussehen aufgrund des transparenten Glassubstrats und des metallischen Glanzes des Al-Dünnfilms (Al-Spiegelfläche), und außergewöhnliche Designqualität. Da desweiteren Sputtern oder Vakuumsabscheidung verwendet wird, um den Al-Dünnfilm auszubilden, ist es möglich, durch nachfolgendes Nassätzen oder dergleichen eine Designform wie eine fein strukturierte Form oder dergleichen mit höherer Qualität als mit Drucken auszubilden. Da des weiteren die vorgeschriebene Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat und den Al-Dünnfilm eingefügt ist, erscheint das Feld schwarz, wenn es von Seiten der Berührungsfläche angesehen wird, und Sensoren, mit denen die Berührungserfassung möglich ist, können ausgebildet werden. Dies macht es möglich, eine silbern glänzende oder schwarze Sensorelektrode des Schalterdesigns zu schaffen, wobei mit jedem der Sensoren Berührungserfassung möglich ist.
Das Schaltdesignfeld und die Sensorelektrode können in integrierter Form zu einem einzelnen Glassubstrat vorgesehen sein. Da ein Glassubstrat als das Substrat eingesetzt wird, hat das Feld eine höhere Widerstand gegen Entfärbung und Abnutzung als für den Fall eines Berührungs-Schaltteils aus Harz. Da dünne Al-Filme für die Sensorelektrode und die Verdrahtung verwendet werden, ist desweiteren der Korrosionswiderstand größer als wenn Kupfer oder dergleichen verwendet wird. Aus diesem Grund hat das kapazitive Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung ausreichenden Widerstand gegen Umwelteinflüsse und ist hoch zuverlässig.
Zumindest einige der Al-Dünnfilme haben lichtdurchlässige Teile, wobei die lichtdurchlässigen Teile ein Gittermuster aufweisen, in dem die Al-Dünnfilme und die Zwischenschicht überlappen, wobei die Gitter-Zwischenräume Öffnungen bilden, und somit kann eine transparente Sensorelektrode, die Reflexion von sichtbarem Licht minimiert, ausgebildet werden.
Der Sensorteil hat eine Schutzschicht zum Schutz der Sensorelektrode, wobei die Schutzschicht auf dem Glassubstrat auf seiner Oberflächenseite ausgebildet ist, auf dem der Al-Film ausgebildet wurde, wodurch Korrosion der Sensorelektrode oder Bruch aufgrund von statischer Elektrizität durch die Schutzschicht verhindert werden kann.
Der Sensorteil hat eine Licht-Diffusionsschicht zum Diffundieren von Licht von einer beleuchtenden Lichtquelle, wobei die Licht-Diffusionsschicht entweder in Räumen in der Sensorelektrode gebildet ist, die auf dem Glassubstrat an seiner Oberflächenseite ausgebildet ist, auf der der Al-Filmen gebildet ist, oder an Stellen der lichtdurchlässigen Teile, die in der Sensorelektrode ausgebildet sind, ausgebildet ist, wodurch eine gleichförmige Helligkeit in lichtemittierten Bereichen der Berührungsfläche erzeugt werden kann.
Die Zwischenschicht umfasst zumindest ein Oxid, das ausgewählt ist aus Al-Oxid und Titan-Oxid, wodurch die Reflexion von sichtbarem Licht weiter reduziert werden kann.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung schafft in einem weiteren Aspekt ein Modul, das in einer integrierten Anordnung mit einer beleuchtenden Lichtquelle und einem Steuerteil zur Durchführung von Berührungserfassung durch den Sensorteil und zum Treiben der beleuchtenden Lichtquelle ausgestattet ist und somit eine außerordentliche Einfachheit der Handhabung aufweist.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung hat in einem weiteren Aspekt ein Deckglas, das auf dem Glassubstrat auf seiner Oberfläche angeordnet ist, auf der der Sensorteil ausgebildet ist, wobei das Glassubstrat und das Deckglas Glas-gedichtet sind, wobei der Sensorteil innerhalb des Glas-gedichteten Raums angeordnet ist und das Feld einen externen Verbindungsanschluss aus Metall aufweist, der mit dem Sensorteil verbunden ist und sich aus dem Glas-gedichteten Raum nach außen erstreckt, wodurch die mechanische Stärke und die Widerstandseigenschaften gegen Umwelteinflüsse deutlich verbessert werden können, verglichen mit dem Fall eines Aufbaus mit einer einzelnen Glasplatte oder dem Fall, bei dem eine Harz-FPC als externer Verbindungsanschluss verwendet wird. Aus diesem Grund ist es bei dem Feld möglich, es in rauen Umgebungen einzusetzen, die einen weiten Bereich in der Temperatur von niedriger Temperatur bis zu hoher Temperatur umfassen (etwa –50°C bis 430°C), oder bei denen Feuchtigkeit, Säuren, Basen, Staub oder dergleichen vorhanden sind. Desweiteren kann ein Bruch der Sensorelektrode und der Verdrahtung, die aus einem dünnen Metallfilm gefertigt sind, verhindert werden, wenn sie einer starken Vibration oder Druck ausgesetzt sind.
Bei diesem Aspekt sind das Glassubstrat und das Deckglas direkt durch Dichtglas, ohne Zwischenfügung von Abstandselementen Glas-gedichtet, wodurch ein vollständiger Zusammenhalt des Inneren des Feldes erzielt werden kann, was zu einer besseren mechanischen Stärke führt. Desweiteren ist das Innere des Glas-gedichteten Raums ein Vakuum oder mit einem Inertgas gefüllt, wodurch eine Verschlechterung der Sensorelektrode weiter vermindert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht und eine Seitenansicht, die ein Beispiel des kapazitiven Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 ist eine Explosionsdarstellung des kapazitiven Schaltfeldes der 1,
3 ist eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung des Sensorteils der 1,
4 ist eine Vorderansicht und einer Seitenansicht, die ein weiteres Beispiel des kapazitiven Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung zeigt, und eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Sensorelektrode,
5 ist ein Diagramm, das die Effekte der Anwesenheit der Zwischenschicht hinsichtlich der Spektraleigenschaften des Reflexionsvermögens zeigt,
6 ist ein Diagramm, das die Effekte des Mischung-Zusammensetzung-Verhältnisses einer Zwischenschicht hinsichtlich des Reflexionsvermögens zeigt,
7 ist eine Aufsicht, eine Seitenansicht und eine Vorderansicht, die ein weiteres Beispiel des kapazitiven Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung zeigt,
8 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsdarstellung des Sensorteils der 7,
9 ist eine teilweise vergrößerte Darstellung einer Sensorelektrode der 7,
10 ist eine Aufsicht, die ein weiteres Beispiel des kapazitiven Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung zeigt,
11 ist eine Seitenansicht, die ein konventionelles kapazitives Schaltfeld zeigt, und
12 ist eine Seitenansicht, die ein konventionelles kapazitives Schaltfeld zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Beispiel des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung wird auf Grundlage der 1 bis 3 beschrieben. 1(a) ist eine Vorderansicht, die das kapazitive Schaltfeld zeigt, 1(b) ist eine Seitendarstellung davon, und 2 ist eine Explosionsdarstellung des kapazitiven Schaltfeldes der 1. Wie in 1 dargestellt ist, ist das kapazitive Berührungs-Schaltfeld 3 mit einem lichtdurchlässigen Glassubstrat 2 versehen, und ein Sensorteil 3 ist auf dem Glassubstrat 2 ausgebildet. Die Oberfläche des Glassubstrat 2 ist eine Berührungsfläche 2a, und der Sensorteil 3 ist auf der dieser Berührungsfläche 2a gegenüberliegenden Fläche vorgesehen. Das kapazitive Schaltfeld 1 hat einen Verbindungsanschluss 3a, der mit einer Sensorelektrode 4 und Drähten 8 des Sensorteils 3 verbunden ist. Der Verbindungsanschluss 3a ist so angeordnet, dass die Drähte benachbart sind und gegenseitig parallel zur Außenseite des Substrats verlaufen. Eine flexible gedruckte Schaltung (FPC) 9 ist mit dem Verbindungsanschluss 3a verbunden, und ein Steuerteil 10 ist über die FPC 9 verbunden. Der Steuerteil 10 hat eine Steuerschaltung 10b zur Durchführung von Berührungserfassung und dergleichen und ist auf einer PCB 10a montiert.
Der Steuerteil 10 kann eine separate Komponente sein, die getrennt von dem Sensorteil 3 ist, wie in 1 dargestellt ist, oder angrenzend angeordnet oder direkt auf dem Sensorteil 3 montiert sein. Die Trennung des Steuerteils 10 von dem Sensorteil 3 erleichtert die Isolierung von der Außenumgebung. Desweiteren, durch integrales Anordnen einer Beleuchtungs-Lichtquelle wie einem LED-Rücklicht und eines Steuersubstrats, das den Steuerteil aufweist, auf der Rückfläche (der der Berührungsfläche gegenüberliegenden Seite) des Sensorteils, zur Erzeugung eines Moduls, ist es möglich, eine exzellente Einfachheit der Handhabung zu erzielen und eine einfache Inkorporierung des Moduls als ein Ersatz für einen normalen mechanischen Schalter. Wenn der Schalter gedrückt wird, kann die Ausgabe ein offenes Drain oder eine asynchrone serielle Ausgabe sein.
Das Glassubstrat 2 ist ein lichtdurchlässiges isolierendes Substrat, für das ein Kalknatronglas, Quarzglas, Borsilikatglas, Alkali-freies Glas, das keine Alkalikomponente enthält, oder dergleichen gewählt werden kann. Es ist vorzuziehen, Kalknatronglas einzusetzen, das eine hohe Transparenz aufweist, als Fensterglas für allgemeine Aufbauten verwendet wird und sehr billig ist. Die Dicke des Glassubstrat 2 beträgt etwa 0,5–5 mm, vorzugsweise etwa 1,8–3,0 mm.
Die Sensorelektrode 4 ist durch einen Al-Dünnfilm gebildet und auf dem Glassubstrat auf der Oberfläche an der Seite gegen über der Berührungsfläche angeordnet. Der dünne Al-Film wird durch Sputtern oder Vakuumsabscheidung gebildet, die Vakuumsprozesse sind, die ein festes Target (Abscheidungsmaterial) einsetzen. Für die Drähte 8 ist es möglich, integral gleichzeitig mit der Sensorelektrode 4 gebildet zu werden. Es ist vorzuziehen, Sputtern als den Vakuumsprozess auszuwählen, da es möglich ist, dadurch einen gleichförmigen Film zu bilden. Sputtern ist eine Methode, ein festes Target mit beschleunigten Argonionen zu beschießen und Atome oder Moleküle, die von der Targetoberfläche wegfliegen, auf einem Glassubstrat zur Bildung eines Films abzuscheiden. In 1(a) ist in einem Bereich Y kein Al-Dünnfilm ausgebildet.
Es gibt keine bestimmten Beschränkungen hinsichtlich des Verfahrens zur Strukturierung des Al-Dünnfilms zu vorgeschriebenen Schalterformen (Designs), aber es ist vorzuziehen, bekannte Foto-Auflösungstechniken zu verwenden, da es so möglich ist, die Drähte 8, die mit der Sensorelektrode 4 verbunden sind, die Drähte des feinen Gittermusters der lichtdurchlässigen Teile, die später diskutiert werden, und dergleichen genau auszubilden. Beispielsweise wird nach der Ausbildung eines Al-Dünnfilms auf einer Glassubstrat-Oberfläche durch Sputtern oder Vakuumsabscheidung eine Ätzmuster-Maskierungsschicht durch Siebdrucken mit einem Resistmaterial ausgebildet, das dann durch Nassätzen mit einer vorgegebenen Ätzflüssigkeit nass geätzt wird, wodurch feine Drähte und Schalterformen (Gestaltungen) gebildet werden. Die Dicke des Al-Dünnfilms beträgt etwa 500 nm–5000 nm.
2 zeigt in der Reihenfolge von oben das Glassubstrat 2, die Sensorelektrode 4, die Drähte 8, eine Schutzschicht 6 und eine Lichtdiffusionsschicht 7, die in dieser Reihenfolge auf dem Glassubstrat 2 laminiert sind. Insbesondere haben bei dem kapazitiven Berührungs-Schaltfeld dieses Ausführungsbeispiels die Sensorelektrode 4 (in Teilen von ihr ist die Zwischenschicht vorhanden) und die Drähte 8 des Sensorteils 3 auf der seinem Glassubstrat 2 gegenüberliegenden Oberfläche über sich die Schutzschicht 6 und die Lichtdiffusionsschicht 7 jeweils in dieser Reihenfolge ausgebildet. Die Schutzschicht 6 ist eine Schicht, die ein isolierendes Material, das später diskutiert wird, oder dergleichen aufweist und hat eine Öffnung 6a in einem Teil, wodurch Licht von einer beleuchtenden Lichtquelle wie einem LED-Rücklicht in die erforderlichen Bereiche übertragen wird. In diesem Fall ist eine vorgegebene Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat 2 und zumindest Teilen der Sensorelektrode 4 und der Drähte 8, die den Al-Dünnfilm bilden, ausgebildet.
3 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsdarstellung des Sensorteils. Wie in 3 dargestellt ist, ist in dem Bereich des Schalters 4a eine Zwischenschicht 5 zwischen dem Glassubstrat und der Sensorelektrode 4, die den Al-Dünnfilm aufweist, ausgebildet. Die Zwischenschicht 5 ist ein Dünnfilm, der (1) mindestens ein Metall aufweist das aus Cr, Mo und W ausgewählt ist. Die Zwischenschicht 5 ist eine Schicht, die einfallendes Licht durch Interferenz mit sichtbarem Licht absorbiert und schwarz erscheint (schwarze Schicht). Von der Berührungsfläche 2a erscheinen der Bereich des Schalters 4a schwarz, der Bereich des Schalters 4b silbern glänzend und der Abschnitt X in derselben Farbe wie die Schutzschicht 6 (d. h. schwarz).
Zwischenschicht 5 ist direkt auf der Oberfläche der gegenüberliegenden Fläche 2b des Glassubstrats 2 beispielsweise durch Vakuumsabscheidung oder Sputtern ausgebildet. Wenn der Al-Dünnfilm, der vorher diskutiert wurde, ausgebildet wird, ist es aus diesem Grund vorzuziehen, das vorgenannte Sputtern für die Zwischenschicht 5 auszuwählen. Die Strukturierung der Schalterformen (Designs) wird durch Nassätzen oder dergleichen erzielt, und während des Prozesses ist es vorzuziehen, eine Flüssigkeit auszuwählen, die sowohl die Zwischenschicht als auch die Al-Dünnfilm-Materialien ätzen kann (das heißt eine Ätzflüssigkeit auf Phosphorsäure-Basis), um exzellente Herstellungseffektivität zu erzielen.
In der bevorzugten Praxis umfasst die Zwischenschicht 5 eine vorgegebene Menge von (2) zumindest einem Oxid, das aus Al-Oxide und Titan-Oxid ausgewählt ist. TiO₂ kann als Titan-Oxid genannt werden bzw. Al₂O₃ als ein Al-Oxid. Weitere Reduktionen des Reflexionsvermögens können durch Einbringen vorgegebener Mengen dieser Oxide erzielt werden, wie in 6 dargestellt ist, die später diskutiert wird. In Fällen, bei denen die Zwischenschicht aus einer Mischung aus (1) zumindest einem Metall, das aus Cr, Mo und W ausgewählt ist, und (2) zumindest einem Oxid, das aus Al-Oxiden und Ti-Oxiden ausgewählt ist, und die Mischung als festes Target (Abscheidungsmaterial) verwendet wird, können Dünnfilme durch Vakuumsabscheidung oder Sputtern gebildet werden.
Bei dem kapazitiven Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung ist die Schutzschicht 6 vorzugsweise in der äußersten Schicht des Sensorteils 3 auf der Oberflächenseite, bei der der Al-Dünnfilm des Glassubstrats ausgebildet wurde, vorgesehen, wie in 2 dargestellt ist. Durch das Vorsehen der Schutzschicht kann durch statische Elektrizität verursachter, Bruch oder Korrosion der Sensorelektrode verhindert werden. Ein zusätzlicher Effekt ist die Verhinderung von Streuung aufgrund von Bruch des Substrats aufgrund von irgendeiner Art von Stoß. Des Weiteren kann eine verbesserte Bruchstärke erzielt werden. Als die Schutzschicht kann ein Beschichtungsfilm genannt werden, der durch Drucken und Brennen einer dicken Schicht einer Glaspaste mit niedrigem Schmelzpunkt gebildet wird, oder ein Beschichtungsfilm, der durch Drucken und Trocknen einer dicken Schicht einer Paste eines organischen Harzes gebildet wird.
Die Schutzschicht kann durch Mischen von färbenden Pigmenten in die Pasten getönt werden, und Schaltergestaltungen können zu mehreren Farben dadurch getönt werden, dass die Schutzschicht durch Räume der Sensorelektrode sichtbar ist.
Des Weiteren ist, wie in 2 dargestellt ist, bei dem kapazitiven Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung die Licht-Diffusionschicht 7 vorzugsweise an Räumen zwischen der Sensorelektrode oder Positionen des lichtdurchlässigen Teils (Rückfläche) vorgesehen, in denen die Sensorelektrode geformt sind, an der Oberflächenseite des Sensorteils 3, an der Oberflächenseite, an der der Al-Dünnfilm des Glas Substrats gebildet ist. Licht von der beleuchtenden Lichtquelle kann durch die Licht-Diffusionsschicht diffundiert werden, und selbst in Fallen, bei denen die beleuchtende Lichtquelle klein ist, kann in den Licht emittierenden Bereichen der Berührungsfläche eine gleichförmige Helligkeit erzeugt werden. Als Licht-Diffusionsschicht kann ein Beschichtungsfilm genannt werden, der durch Dispergieren von Glasperlen (4–60 μm Partikeldurchmesser) in einer Fritte aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt oder einer Harzpaste, die dann aufgebracht wird, und wobei die Fritte aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt gebrannt wird oder die Harzpaste getrocknet wird.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung nutzt die Tatsache, dass die Kapazität einer Elektrode durch kapazitive Kopplung der Sensorelektrode und eines Fingers sich ändert. Weithin bekannte Prozeduren können als spezifische Erfassungsprozedur verwendet werden.
Ein weiteres Beispiel des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung wird auf Grundlage der 4 beschrieben. Die 4(a) ist eine Vorderansicht, die ein kapazitives Schaltfeld zeigt, 4(b) ist eine Seitenansicht davon, und 4(c) ist eine vergrößerte Darstellung des Teils A der 4(a). Wie in der 4(a) und der 4(b) dargestellt ist, ist dieses kapazitive Berührungs-Schaltfeld 1' mit einem lichtdurchlässigen Glassubstrat 2 und einem Sensorteil 3 versehen, der auf dem Glassubstrat 2 ausgebildet ist. Die Oberfläche des Glassubstrat 2 ist eine Berührungsfläche 2a, und der Sensorteil 3 ist auf einer dieser Berührungsfläche 2a gegenüberliegenden Fläche 2b angeordnet. Eine Sensorelektrode 4 hat 4 Reihen × 4 Spalten für insgesamt 16 Schalterformen, wobei zu jeder von ihnen Verbindungsdrähte 8 verbunden sind, die die Schalter mit einem Steuerteil (in der Darstellung weggelassen) über einen Verbindungsanschluss 3a und eine FPC 9 verbinden. In der Zeichnung hat der Sensorteil 3 keine Schutzschicht oder Licht-Diffusionsschicht, aber diese können wie in 2 optional vorgesehen sein.
Wie in 4(c) dargestellt ist, haben die Schalter-förmigen Abschnitte ein Gittermuster, in dem der Al-Dünnfilm (die Sensorelektrode 4) und eine Zwischenschicht 5 überlappen, wobei die Gitter-Zwischenräume Öffnungen 4c bilden. Hier beziehen sich Öffnungen auf Öffnungen, die in Doppelschicht-Abschnitten der Sensorelektrode und der Zwischenschicht angeordnet sind. Dieses Gittermuster ist ein Mikro-Gittermuster, bei dem Schalter-förmige Abschnitte (die vorgenannten Doppelschicht-Abschnitte) die lichtdurchlässigen Teile bilden, die für das bloße Auge transparent erscheinen. Dieses Gittermuster kann gebildet werden durch zunächst die Ausbildung der Zwischenschicht 5 auf dem Glassubstrat 2 durch Sputtern oder dergleichen, Ausbildung eines Al-Dünnfilms (die Sensorelektrode 4) darauf und dann gleichzeitiges Ätzen der beiden Materialien. Im Fall eines Gittermusters beträgt gewöhnlich die Leitungsbreite W 3–100 μm und der Leitungsversatz P beträgt etwa 0,5–1 mm. Angenommen, dass die Form eine ist, die kontinuierliche feine Linien verwendet, kann jede Form wie ein Sechseck, eine längliche rechteckige Form oder Diamantform, Trapez oder dergleichen verwendet werden.
Hinsichtlich der Schalterformen (Designs) kann es in Fällen, bei denen Al-Dünnfilme in einer anderen Farbe als glänzendes Silber auszubilden sind, für solche Abschnitte denkbar sein, die Form von Öffnungen anzunehmen, in denen die Sensorelektrode nicht vollständig ausgebildet ist, und für eine gewünschte Schicht, die auf einer Berührungsfläche anzuzeigen ist, die auf der Schutzschicht auf der Rückfläche auszubilden ist; in solchen Fällen wird jedoch die Berührungserfassung an den Öffnungen, wo die Schaltelektrode nicht vorhanden ist, nicht möglich. Ein anderes denkbares Verfahren wäre für die Sensorelektrode die Ausbildung in einer Form wie einem Mikro-Gittermuster statt als vollständige Öffnungen; da aber Al-Dünnfilme ein außerordentlich hohes Reflexionsvermögen für sichtbares Licht aufweisen und dazu tendieren, Blendung zu verursachen, werden die Sichteigenschaften des Berührungsschirms leiden. Durch die Zwischenfügung der vorgenannten Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat und dem Al-Dünnfilm erscheint erfindungsgemäß jedoch der Film schwarz, wenn er von der Berührungsflächenseite gesehen wird, während die Sensorelektrode die Berührungserfassung durchführen kann. Des Weiteren ist das Reflexionsvermögen für sichtbares Licht reduziert, Blendung wird minimiert, selbst bei einer Strukturierung in einer Form wie ein Mikro-Gittermuster, und die Sichtbarkeit der Farbe und Form der Schutzschicht oder dergleichen, die auf der schwarzen Fläche vorgesehen ist, ist sichergestellt.
5 zeigt ein Beispiel der Spektraleigenschaften des Reflexionsvermögens, die beobachtet werden, wenn die Zwischenschicht vorhanden und abwesend ist. In 5 bezieht sich „Zwischenschicht vorhanden” auf eine Zwischenschicht (100 nm), die auf einen Kalknatronglas-Substrat (0,7 mm) durch Sputtern unter Verwendung eines Targets aus einer Mischung von Mo und Al₂O₃ (10 Gewichts% Al₂O₃) gebildet ist und auf der ein 99% reiner Al-Dünnfilm (1000 nm) durch Sputtern gebildet ist. „Zwischenschicht fehlt” bezieht sich auf den obigen Aufbau, aber ohne die Ausbildung der Zwischenschicht und stattdessen nur der Ausbildung eines Al-Dünnfilms (1000 nm). Wie in 5 dargestellt ist, ist bei dem Fehlen der Zwischenschicht das Reflexionsvermögen deutlich größer als von dem Glassubstrat [allein]. Im Gegensatz dazu wird durch das Vorsehen der vorgenannten Zwischenschicht umgekehrt das Reflexionsvermögen niedriger als mit dem Glassubstrat allein. Es ist ferner zu würdigen, dass die Spektraleigenschaften mit Bezug auf den gesamten Bereich der Wellenlängen flach sind und dass es keine Färbung gibt.
Für den Fall, bei dem die Zwischenschicht eine Schicht aus einer Mischung ist aus (1) zumindest eines Metalls, das aus Cr, Mo und W ausgewählt ist, und (2) zumindest eines Oxids, das aus Al-Oxiden und Titan-Oxiden ausgewählt ist, wird das Reflexionsvermögen durch das Zusammensetzungsverhältnis der Mischung beeinflusst. Zur Bildung eines Films des gewünschten Zusammensetzungsverhältnisses ist es somit während der Filmabscheidung vorzuziehen, ein festes Target mit der Form einer Mischung zu verwenden, in der das Metall (Metalle) und das Oxid (Oxide) jeweils gleichförmig vorher in dem gewünschten Zusammensetzungsverhältnis gemischt sind. In der Zwischenschicht sind die Metallsorten des einfachen Metalls (1) und die Metallsorten des Oxids (2) unterschiedlich, und deshalb kann die Abscheidung eines Films mit der vorgenannten Zusammensetzung nicht durch Verfahren wie dem Einsatz eines festen Targets eines einfachen Metalls und dem Einsatz eines gemischten Gases aus Argon und Sauerstoff erreicht werden.
Das Mischungs-Zusammensetzungsverhältnis der Zwischenschicht ist vorzugsweise eines, bei dem der Sauerstoffgehalt, ausgedrückt in Bezug auf die Gesamtmenge der Mischung (einfaches Metall + Oxid, 2–16 Gewichts% beträgt. Wenn der Oxidgehalt geringer ist als 2 Gewichts% beginnt metallischer Glanz zu erscheinen mit dem Risiko, dass das Reflexionsvermögen nicht reduziert wird. Wenn andererseits der Oxidgehalt 16 Gew.-% übersteigt, beginnt Verschleierung zu erscheinen, mit dem Risiko, dass das Reflexionsvermögen nicht reduziert wird.
Ein Beispiel des Effekts des Mischungszusammensetzungsverhältnisses der Zwischenschicht ist in 6 dargestellt. 6 [zeigt das Ergebnis der] Ausbildung einer Zwischenschicht (100 nm) auf einem Kalknatronglas-Substrat (0,7 mm) durch Sputtern eines Targets einer Mischung aus Mo und Al₂O₃, der Ausbildung darauf eines 99% reinen Al-Dünnfilms (1000 nm) durch Sputtern, dann Messung der Änderung des Reflexionsvermögens für sichtbares Licht (500 nm Wellenlänge) mit Variation des Anteils (Gewichts%) des Al₂O₃ in der Mischung. Wenn, wie in 6 dargestellt ist, eine Mischung aus Mo und Al₂O₃ für die Zwischenschicht verwendet wird, ist ein Al₂O₃-Gehalt von 2–16 Gewichts% bevorzugt, wobei 5–15 Gewichts% weiter bevorzugt ist, und 8–12 Gewichts% insbesondere bevorzugt ist.
Die angemessene Dicke der Zwischenschicht 5 beträgt 5–500 nm. Bei weniger als 5 nm wird eine zufriedenstellende schwarze Farbe nicht erhalten, und in einigen Fällen ist das Reflexionsvermögen nicht reduziert. Bei mehr als 500 nm besteht andererseits das Risiko, dass der Effekt der Reduktion des reflektierten Lichtes, der durch den Effekt der Interferenz des sichtbaren Lichts erzeugt wird, nicht erhalten wird. [Eine Dicke von] 50–200 nm ist weiter vorzuziehen. Die Filmdicke wird für jedes Material entsprechend dem Brechungsindex der Zwischenschicht-Materialien bestimmt.
Ein noch weiteres Beispiel des kapazitiven Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung wird auf Grundlage der 7 und 8 beschrieben. 7(a) ist eine Aufsicht, die das kapazitive Berührungs-Schaltfeld zeigt, 7(b) ist eine Seitendarstellung davon, und 7(c) ist eine Vorderansicht davon. Wie in 7 dargestellt ist, ist dieses kapazitive Berührungs-Schaltfeld 21 mit einem lichtdurchlässigen Glassubstrat 22, einem Sensorteil 25, das an einer gegenüberliegenden Fläche 22b-Seite der Berührungsfläche 22a des Glassubstrat 22 ausgebildet ist, und einem Deckglas 23 versehen, das auf der Fläche (22b) des Glassubstrats 22, auf dem der Sensorteil 24 gebildet ist, angeordnet ist. Der Sensorteil 25 hat eine Sensorelektrode 26 mit einem Al-Film, der auf der Seite der gegenüberliegenden Fläche 22b-Seite des Glassubstrat 22 ausgebildet ist. Bei diesem kapazitiven Berührungs-Schaltfeld 21 sind das Glassubstrat 22 und das Deckglas 23 Glas-gedichtet, und der Sensorteil 25 ist innerhalb des Glas-gedichteten Raums angeordnet. Das Feld hat ferner einen Leitungsrahmen 24, der ein externer Verbindungsanschluss aus Metall ist, der mit dem Sensorteil 25 verbunden ist und sich nach außen von dem Glas-gedichteten Raum erstreckt. Der Leitung Rahmen 24 ist durch Drähte (in der Darstellung weggelassen) mit der Sensorelektrode des Sensorteils 22 verbunden.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld 21 hat eine Struktur, bei der das Glassubstrat 22 und die Glasabdeckung 23 direkt Glas-gedichtet sind, ohne Zwischenfügung eines Abstands-Glases oder eines anderen Abstandselements. Die Glas-Abdichtung wird durchgeführt durch Anwenden einer Fritte eines Glases mit niedrigem Schmelzpunkt oder eines Glaspasten-Dichtmittels an dem Außenumfang des Glassubstrats 22 und der Glasabdeckung 23 und durch Brennen dieser Anordnung (bei etwa 480°C). Der Raum, der von dem Glassubstrat 22, der Glasabdeckung 23 und dem Dichtglas umgeben wird, ist ein Glas-gedichtet Raum. Durch Ausführung der Abdichtung in einer Inertgas-Atmosphäre wie einer aus Stickstoff, kann der Glas-gedichtet Raum, innerhalb dessen der Sensorteil 24 angeordnet ist, mit dem Inertgas gefüllt werden, wodurch eine oxidative Verschlechterung der Sensorelektrode verhindert wird. Zur Vermeidung einer Verschlechterung der Sensorelektrode ist es des Weiteren vorzuziehen, eine Abdichtung mit reduziertem Druck durchzuführen, um den Raum auf ein Vakuum (etwa 10^–5 Pa ist fein) zu bringen, um so Effekte von Feuchtigkeit und Sauerstoff zu einem größtmöglichen Ausmaß zu eliminieren. Wie in 7(c) dargestellt ist, ist es ferner vorzuziehen, das Deckglas 23 mit einem Belüftungsloch 23a zu versehen, sodass jede Luft, die innerhalb des Raums verbleibt, entlüftet werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensorteil 25, der die Sensorelektrode 26 mit dem Al-Dünnfilm umfasst, innerhalb eines Glas-gedichteten Raums angeordnet, wodurch die Empfindlichkeit gegen die Außenumgebung minimiert wird und die Verwendung in rauen Umgebungen ermöglicht, die einen weiten Temperaturbereich von einer niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur haben, oder in denen Feuchtigkeit, Säuren, Basen, Staub oder dergleichen vorhanden sind. Aufgrund der Struktur, bei der das Glassubstrat 22 und die Glasabdeckung 23 übereinander liegen und der Sensorteil 25 dazwischen gefügt ist, ist des Weiteren die mechanische Stärke besser als bei einer Struktur eines einzelnen Glassubstrats, und ein Bruch der Sensorelektrode 26 und ihrer Drähte kann verhindert werden, selbst für den Fall der Aussetzung zu einer starken Vibration oder Druck.
Ein Steuerteil (in der Darstellung nicht gezeigt) zur Steuerung der Berührungserfassung durch den Sensorteil 25 und dergleichen ist außerhalb des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes 21 angeordnet, und sein Verbindungsanschluss ist mit dem Leitungsrahmen 24 durch Punktschweißen oder dergleichen verdrahtet. Durch die Verwendung des Metall-Leitungsrahmens 24 als der Außenverbindungsanschluss und durch Herstellung einer Drahtverbindung durch Schweißen ist die Verwendung in Hochtemperaturumgebungen, beispielsweise etwa 400°C, möglich.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wäre optional eine Struktur möglich, bei der Abstandselemente am Umfang des Glassubstrats und des Deckglases vorgesehen sind. Die lichte Höhe des Leitungsrahmens wird abhängig davon eingestellt, ob Abstandselemente verwendet werden oder nicht. In Fällen, bei denen die Konfiguration Abstandselemente umfasst, kann ferner eine Struktur gestaltet werden, bei der der Steuerteil und die beleuchtende Lichtquelle wie ein LED-Rücklicht innerhalb des Innenraums des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes eingeschlossen sind. Das Glassubstrat 22 und die verwendete Glasabdeckung können dieselben wie das Glassubstrat 2 des Ausführungsbeispiels sein, das in 1 dargestellt ist. Die Sensorelektrode 26 des Sensorteils 22 umfasst einen Al-Dünnfilm und ist auf der gegenüberliegenden Fläche 22b von der Berührungsfläche 2 20a des Glassubstrat 22 angeordnet. Durch den Einsatz eines Al-Dünnfilms für die Sensorelektrode werden exzellente Umgebungswiderstandscharakteristika erzielt, und die Kosten sind gering. Da die Umgebungswiderstandscharakteristika in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere exzellent sind, ist es möglich, auch einen anderen Metall-Dünnfilm als einen Al-Dünnfilm für die Sensorelektrode zu verwenden. Beispielsweise kann die Sensorelektrode durch weithin bekannte Dünnfilm-Bildungstechniken unter Verwendung von Materialien wie Al-Legierungen, Niob, Molybdän, Gold, Silber, Kupfer oder dergleichen ausgebildet werden.
8 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsdarstellung des Sensorteils. In 8 ist die Dicke der Sensorelektrode zum Zweck der Beschreibung über die aktuelle Dicke hinaus übertrieben dargestellt. Wie in 8 dargestellt ist, hat der Sensorteil 25 eine Sensorelektrode 26. In dem Bereich eines Schalters 26a ist eine Zwischenschicht 27 zwischen der Al-Dünnfilm-Sensorelektrode 26 und dem Glassubstrat 22 angeordnet. Die Zwischenschicht 27 ist identisch zu der in der obigen 3 gezeigten und ist eine Schicht, die einfallendes Licht durch Interferenz von sichtbarem Licht absorbiert und schwarz erscheint (schwarze Schicht). Gesehen von der Berührungsfläche 42a erscheint ein Schalter 26b-Bereich silbern glänzend, und ein Abschnitt Y' erscheint in der Farbe der Schutzschicht 28. Die Einzelheiten des Bildungsverfahrens und die Charakteristika der Al-Dünnfilm-Sensorelektrode und der Zwischenschicht sind dieselben wie in dem Ausführungsbeispiel, das oben in 3 dargestellt ist.
In 8 sind die Sensorelektrode 26 (und Verdrahtung) und eine Schutzschicht 28 in der genannten Reihenfolge von der Glassubstrat 22-Seite laminiert, und die vorgeschriebene Zwischenschicht 27 ist zwischen dem Glassubstrat 22 und zumindest Teilen der Sensorelektrode 26 (und Verdrahtung) ausgebildet. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Sensorteil durch das Deckglas 23 geschützt ist, wäre auch eine Konfiguration, bei der die Schutzschicht 28 fehlt, akzeptabel. Bei dem Sensorteil 25 kann eine Licht-Diffusionsschicht wie die, die in der obigen 2 dargestellt ist, in Räumen in der Sensorelektrode, die auf dem Glassubstrat auf ihrer Oberflächenseite gebildet ist, auf der der Al-Dünnfilm ausgebildet wurde, vorgesehen sein, oder an Positionen der lichtdurchlässigen Teile (Öffnungen in der Schutzschicht oder dergleichen), die in der Sensorelektrode gebildet sind.
9 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Abschnitts X' in 7(a). Der Abschnitt X' in 7(a) ist mit einer lichtdurchlässigen Sensorelektrode versehen. Wie in 9 dargestellt ist, gibt es in diesem Abschnitt ein Gittermuster, in dem der Al-Dünnfilm (Sensorelektrode 26) und die Zwischenschicht 27 überlappen, und die Gitterzwischenräume bilden Öffnungen 26c. Dieses Gittermuster ist ein Mikro-Gittermuster, identisch zu dem der obigen 4, bei der die Schalter-förmigen Abschnitte lichtdurchlässige Teile sind, die für das bloße Auge transparent erscheinen. Die Einzelheiten des Gitters (das Ausbildungsverfahren, Linienbreite W, Linienversatz P und dergleichen) sind dieselben wie in dem Ausführungsbeispiel, das in 4(c) dargestellt ist. Die Struktur des Abschnitts X der 1(a) ist ähnlich zu der dieses Abschnitts X'.
Ein weiteres Beispiel des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes der vorliegenden Erfindung wird auf Grundlage der 10 erläutert. 10(a) ist eine Aufsicht, die das kapazitive Berührungs-Schaltfeld (Schiebermuster) der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 10(b) ist eine Aufsicht, die ein kapazitives Berührungs-Schaltfeld (Schiebermuster) zeigt. Bei dem Fall eines typischen Schiebermusters, wie in 10(b) dargestellt ist, ist es erforderlich, das Muster so zu formen, dass der Bereich der Sensorelektrode 32 variiert; von der linken Seite zur rechten Seite in der Zeichnung gehend sind die Bereiche der Stufen (Schalter), die die Sensorelektrode 34 bilden, nicht konstant. In diesem Fall wird die Variation in der Kapazität über die Stufen nicht konstant seien, und das Steuerprogramm, das zu Erkennungszwecken dient, wird komplex.
Das kapazitive Berührungs-Schaltfeld (Schiebermuster), das in der 10(a) dargestellt ist, befasst sich mit diesem Problem. Wie in 10(a) dargestellt ist, hat dieses kapazitive Berührungs-Schaltfeld 31 ein Licht durchlässiges Glassubstrat 32 und einen Sensorteil 33, der auf der gegenüberliegenden Oberflächenseite der Berührungsfläche angeordnet ist. Der Sensorteil 33 hat eine Anzahl von Sensorelektroden 33a, die in Stufen (Schalter) in im wesentlichen gleiche Bereiche unterteilt sind, und Sensorelektroden 33b, die in vorgegebenen Formen ausgebildet sind, zwischen den Sensorelektroden 33a und dem Glassubstrat 32 innerhalb der Bereiche der jeweiligen Sensorelektroden 33a. Die Sensorelektroden 33a[werden gebildet] durch Laminieren eines Al-Dünnfilms und einer Zwischenschicht, und die Elektroden erscheinen, gesehen von der Berührungsfläche, schwarz. Durch Tönen der Schutzschicht, um den Hintergrund in anderen Abschnitten als den Elektroden schwarz zu gestalten, passen sich die Sensorelektroden 33a, die unterteilt sind, um so im Wesentlichen in gleicher Fläche zu sein, dem Hintergrund an und sind nicht leicht sichtbar. Die Sensorelektroden 33b sind durch einen Al-Dünnfilm oder eine Zwischenschicht gebildet, so dass die Elektroden, gesehen von der Berührungsfläche, in der Farbe glänzend silbern erscheinen. Die Sensorelektroden 33b sind so in Formen (ein Schiebermuster) gebildet, dass die Stufen (Schalter) von der linken Seite zur rechten Seite in der Zeichnung gehend in der Fläche stufenweise ansteigen. Die Einzelheiten des Bildungsverfahrens und die Charakteristika der Al-Dünnfilm-Sensorelektroden und der Zwischenschicht sind dieselben wie in dem Ausführungsbeispiel, das in der obigen 3 dargestellt ist.
Durch das Vorsehen eines solchen Sensorteils 33 bilden die Designs, die von der Berührungsfläche sichtbar sind, ein Schiebermuster, das in der Fläche stufenweise variiert, während die Sensorelektroden, die elektrisch leitende Teile bilden, Stufen definieren, die im Wesentlichen in der Fläche gleich sind. Dadurch kann die Änderung der Kapazität über die Stufen gleich gestaltet werden, und das Steuerprogramm für die Erkennung kann einfacher sein.
Während Ausführungsbeispiele des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes oben mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert wurden, ist die Konfiguration des kapazitiven Berührungs-Schaltfeldes der Erfindung nicht darauf beschränkt.
Industrielle Anwendbarkeit
Bei dem kapazitiven Berührungs-Schaltfeld der vorliegenden Erfindung ist es möglich, transparente Sensorelektroden mit Formen mit hochqualitativem Design und reduziertem Reflexionsvermögen für sichtbares Licht zu bilden und für das Feld, um ferner exzellentes Aussehen zu haben und ausreichende Umweltwiderstand, was das Feld geeignet macht für Anwendungen als eine Eingabevorrichtung für verschiedene Typen von Ausstattung wie Haushaltselektronikgeräte, AV-Ausstattung, PC/OA-Ausstattung, Industriemaschinen und anderer elektronischer Vorrichtungen. Durch das Vorsehen einer Glasabdeckung oder dergleichen kann das Feld für Anwendungen als Eingabevorrichtung in Maschinen verwendet werden, die in rauen Umgebungen mit niedriger Temperatur oder hoher Temperatur (etwa –50°C bis 430°C) verwendet werden oder bei Anwesenheit von Nässe (hohe Luftfeuchtigkeit) Säuren, Basen, Staub oder dergleichen, die bei Außeninstallationen oder in der Nähe einer Heizung oder anderer solcher Industriemaschinen verschiedener Arten auftreten.
Bezugszeichenliste

1: kapazitives Berührungs-Schaltfeld
2: Glassubstrat
3: Sensorteil
4: Sensorelektrode
5: Zwischenschicht
6: Schutzschicht
7: Licht-Diffusionsschicht
8: Drähte
9: flexible gedruckte Schaltung (FPC)
10: Steuerteil
21: kapazitives Berührungs-Schaltfeld
22: Glassubstrat
23: Deckglas
24: Leitungsrahmen
25: Sensorteil
26: Sensorelektrode
27: Zwischenschicht
28: Schutzschicht
31: kapazitives Berührungs-Schaltfeld (Schiebermuster)
32: Glassubstrat
33: Sensorteil
34: Sensorelektrode

Claims

Kapazitives Berührungs-Schaltfeld mit einem Glassubstrat und einem Sensorteil, der auf diesem Glassubstrat ausgebildet ist, wobei das kapazitive Berührungs-Schaltfeld dadurch gekennzeichnet ist, dass der Sensorteil eine Sensorelektrode aufweist, wobei die Sensorelektrode einen Aluminium-Dünnfilm aufweist, der durch Sputtern oder Vakuumsabscheidung in einer Schalterkonfiguration auf dem Glassubstrat auf der gegenüberliegenden Seite von seiner Berührungsfläche ausgebildet ist, wobei der Sensorteil eine Zwischenschicht zwischen dem Glassubstrat und zumindest einem Teil des Aluminium-Dünnfilms aufweist und die Zwischenschicht einen Dünnfilm aufweist, der zumindest ein Metall enthält, das aus Chrom, Molybdän und Wolfram ausgewählt ist.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch lichtdurchlässige Teile in zumindest Teilen des Aluminium-Dünnfilms, wobei die lichtdurchlässigen Teile ein Gittermuster aufweisen, in dem der Aluminium-Dünnfilm und die Zwischenschicht einander überlappen, wobei die Gitterzwischenräume Öffnungen bilden.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorteil eine Schutzschicht zum Schutz der Sensorelektrode aufweist, wobei die Schutzschicht auf dem Glassubstrat auf der Oberflächenseite gebildet ist, auf der der Aluminiumsfilm ausgebildet wurde.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorteil eine Licht-Diffusionsschicht zur Diffusion von Licht von einer beleuchtenden Lichtquelle aufweist, wobei die Licht-Diffusionsschicht in Räumen in der Sensorelektrode gebildet ist, die auf dem Glassubstrat auf der Oberflächenseite gebildet ist, auf der der Aluminiumfilm gebildet wurde, oder wobei die Schicht an Stellen der lichtdurchlässigen Teile gebildet ist, die in der Sensorelektrode gebildet sind.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht zumindest ein Oxid aufweist, das aus Aluminiumoxiden und Titanoxiden ausgewählt ist.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, in einer integrierten Anordnung, eine beleuchtende Lichtquelle und einen Steuerteil zur Durchführung von Berührungserfassung durch den Sensorteil und zum Treiben der beleuchtenden Lichtquelle.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kapazitive Berührungs-Schaltfeld ein Deckglas aufweist, das auf dem Glassubstrat auf der Oberfläche angeordnet ist, wo der Sensorteil gebildet ist, wobei das Glassubstrat und das Deckglas Glas-gedichtet sind und der Sensorteil innerhalb des Glas-abgedichteten Raums angeordnet ist, und das kapazitive Berührungs-Schaltfeld einen externen Verbindungsanschluss aus Metall aufweist, der mit dem Sensorteil verbunden ist und sich von dem Glas-gedichteten Raum nach außen erstreckt.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassubstrat und das Deckglas direkt durch ein Dichtglas ohne zwischengefügte Abstandselemente Glas-gedichtet sind.
Kapazitives Berührungs-Schaltfeld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas-gedichtet Rauminnere ein Vakuum ist oder mit einem Inertgas gefüllt ist.