JP2011060608A - 静電容量式タッチスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】タッチスイッチの下層に太陽電池を設けると、タッチスイッチを搭載する機器全体の厚みが増し、薄型化に不向きである。タッチスイッチを通過した光が太陽電池に届くため光損失が発生し、太陽電池の起電力の効率が悪くなる。
【解決手段】太陽電池１の表面側に配置される透明基板２裏面の透明電極パターン３の一部を静電容量検出用透明電極３ｂとして静電容量式タッチスイッチ７を構成することにより、静電容量式タッチスイッチ７を搭載する機器の薄型化が可能となる。光が直接太陽電池に届くため静電容量式タッチスイッチ７による光損失が発生せず、太陽電池の起電力の効率も悪くならない。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用者が指等により触れることによってオン／オフを検知する静電容量式タッチスッチに関する。

電子式卓上計算機は、液晶表示部、太陽電池部及びキーボードがそれぞれスペースを有する構成となっているが、キーボード部を透明タッチスッチで構成し、太陽電池部を透明タッチスイッチの下層に配置することにより、太陽電池が占めていたスペースが必要でなくなり、その分だけ小型化される（特許文献１）。

液晶ディスプレイを備える情報機器や入力装置は、電源に一次電池あるいは二次電池を使用しているが、上面に透明電極をコーティングしてタッチパネルを形成したフィルム状の液晶パネルの下層に太陽電池ユニットを一体に積層し、液晶パネルを通過した光が下層の太陽電池ユニットに届くようにすることにより、液晶パネルと同じ大きさの広い発電面積が得られ、電源に太陽電池が使用できる（特許文献２）。

実開昭６１−１８９３５２号公報 特開２００３−１６７２３３号公報

タッチスイッチやタッチパネルの下層に太陽電池を設けると、タッチスイッチやタッチパネルを搭載する機器全体の厚みが増し、薄型化に不向きである。また、タッチスイッチやタッチパネルを通過した光が太陽電池に届くため光損失が発生し、太陽電池の起電力の効率が悪くなる。

請求項１に記載の発明（以下、「本発明１」という。）は、太陽電池の表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極としていることを特徴とする静電容量式タッチスイッチである。

請求項２に記載の発明（以下、「本発明２」という。）は、本発明１の静電容量式タッチスイッチにおいて、前記静電容量検出用透明電極の被膜としての透明絶縁層を設け、前記静電容量検出用透明電極の下面側に前記太陽電池の発電部を設けることを特徴とする静電容量式タッチスイッチである。

請求項３に記載の発明（以下、「本発明３」という。）は、有機エレクトロルミネッセント（以下、「有機ＥＬ」という。）パネルの表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極としていることを特徴とする静電容量式タッチスイッチである。

本発明１によれば、太陽電池の表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極として静電容量式タッチスイッチを構成しているので、静電容量式タッチスイッチが安価に製作できる。静電容量式タッチスイッチを搭載する機器の薄型化が可能となる。光が直接太陽電池に届くため静電容量式タッチスイッチによる光損失が発生せず、太陽電池の起電力の効率も悪くならない。

本発明２によれば、静電容量検出用透明電極の被膜としての透明絶縁層を設け、静電容量検出用透明電極の下面側に太陽電池の発電部を設けることにより、静電容量式タッチスイッチ内蔵型の太陽電池で静電容量式タッチスイッチ内蔵型でない太陽電池と略同等の発電効率を実現できる。

本発明３によれば、有機ＥＬパネルの表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極として静電容量式タッチスイッチを構成しているので、静電容量式タッチスイッチが安価に製作できる。静電容量式タッチスイッチを搭載する機器の薄型化が可能となる。

シリコン系太陽電池（実施例１）を示す断面図。 図１の太陽電池の透明電極パターンを示す平面図。 図１の太陽電池の使用例を示す平面図。 図１の太陽電池の変形構造（実施例２）を示す断面図。 有機系太陽電池（実施例３）を示す断面図。 有機ＥＬ照明パネル（実施例４）の断面図。 同有機ＥＬ照明パネルの透明電極パターンを示す平面図。 同有機ＥＬ照明パネルの使用例を示す斜視図。

本発明１は、太陽電池の表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極として静電容量式タッチスイッチを構成し、静電容量式タッチスイッチ内蔵型の太陽電池を実現する。

本発明２は、静電容量検出用透明電極の被膜としての透明絶縁層を設け、静電容量検出用透明電極の下面側に太陽電池の光吸収層を形成することにより、静電容量式タッチスイッチ内蔵型の太陽電池で静電容量式タッチスイッチ内蔵型でない太陽電池と略同等の発電効率を実現する。

本発明３は、有機ＥＬパネルの表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極として静電容量式タッチスイッチを構成し、静電容量式タッチスイッチ内蔵型の有機ＥＬパネルを実現する。

本発明１の実施例１〜４を図１〜図５を参照して説明する。

図１は、太陽電池の一例としてシリコン系太陽電池を示す断面図で、図１において、光は上から入射し、太陽電池１は、表面側（上面側＝光入射側）に配置される絶縁性の透明基板２の裏面側（下面側）に、透明電極３ａ、光吸収層（起電部＝発電部）としてのＰＩＮ接合のアモルファスシリコン層４、同じく光吸収層としてのＰＩＮ接合の結晶シリコン層５、裏面電極６が順次積層されて、太陽電池素子（セル）が構成され、光を直接電力に変換して出力する。透明基板２にガラス板、透明電極３にＩＴＯ電極やＦＴＯ電極を使用し、裏面電極６にもＩＴＯ電極やＦＴＯ電極を使用することで、透明な太陽電池１を実現できる。

図２は、図１の太陽電池の透明電極パターンを示す平面図で、透明電極パターン３は、透明基板２の裏面に成膜された図示しない透明導電膜を、太陽電池用透明電極３ａと静電容量検出用透明電極３ｂ及びその透明配線３ｃとして所望の形状にパターニングして形成したもので、図２において、透明電極パターン３の上部が太陽電池用透明電極３ａに使用され、下部が静電容量検出用透明電極３ｂ及びその透明配線３ｃに使用される。こうして、太陽電池１の表面側に配置される透明基板２裏面の透明電極パターン３の一部を静電容量検出用透明電極３ｂとして静電容量式タッチスイッチ７を構成し、太陽電池１を静電容量式タッチスイッチ内蔵型に構成する。

図１において、８は静電容量検出用透明電極３ｂの裏面側（下面側）領域にも発電部（ＰＩＮ接合のアモルファスシリコン層４やＰＩＮ接合の結晶シリコン層５）を設けるための静電容量検出用透明電極３ｂの被膜であって、塗布又は成膜により形成する透明絶縁層である。

図３は、図１の太陽電池の使用例を示す平面図で、図３において、９ａ，９ｂは携帯電話機、１０ａ，１０ｂは携帯電話機９ａ，９ｂの筐体、１１ａ，１１ｂは筐体１０ａ，１０ｂの表面に配置される表示部としての液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイであり、右側の携帯電話機９ａは、表示部１１ａの画面上に静電容量式タッチスイッチ内蔵型でない単なる太陽電池１ａが貼着されるため、表示部１１ａの下部に機械式のスイッチ１２が配置される。対して左側の携帯電話機９ｂは、表示部１１ｂの画面上に静電容量式タッチスイッチ内蔵型の太陽電池１が貼着されるため、表示部１１ａの下部に機械式のスイッチ１２が必要でなくなり、その分だけ小型化される。つまり静電容量式タッチスイッチ７が機器の小型化を実現している。

左側の携帯電話機９ｂにおいて、太陽電池１は、筐体１０ｂ内に収容される図示しない機器制御基板に透明電極２及び裏面基板６が図示しないコネクタ及びケーブルを介して接続される。太陽電池１によって発電された電力は、携帯電話機９ｂの動作や筐体１０ｂ内に収容される二次電池の充電に使い分けられる。

静電容量検出用透明電極３ｂは、表示部１１ｂの画面上に表示される図示しないタッチスイッチ部に対応する位置に配置されて、静電容量の変化を検出するために機器制御基板に搭載される図示しない専用ＩＣに透明配線３ｃから図示しないコネクタ及びケーブルを介して接続される。静電容量式タッチスイッチ７は、静電容量検出用透明電極３ｂに対応する透明基板２の表面に使用者の指等が触れた（タッチされた）ことを、指と静電容量検出用透明電極３ｂ間の静電容量の変化によって検知して、タッチスイッチ信号を生成し、使用者が指等により触れることによって機器を操作するスイッチ素子を表示部１１の画面上で実現する。

静電容量式タッチスイッチ７は、太陽電池１の表面側に配置される透明基板２裏面の透明電極パターン３の一部を静電容量検出用透明電極３ｂとして構成しているので、静電容量式タッチスイッチ７が安価に製作できる。静電容量式タッチスイッチ７を搭載する機器の薄型化が可能となる。光が直接太陽電池１に届くため静電容量式タッチスイッチ７による光損失が発生せず、太陽電池１の起電力の効率も悪くならない。

また、静電容量式タッチスイッチ７は、静電容量検出用透明電極３ｂの被膜としての透明絶縁層８を設け、静電容量検出用透明電極３ｂの下面側に太陽電池１の発電部を設けることにより、静電容量式タッチスイッチ内蔵型の太陽電池１で静電容量式タッチスイッチ内蔵型でない太陽電池と略同等の発電効率を実現できる。

図４は、図１の太陽電池の変形構造を示す断面図で、図４において、太陽電池１３は、太陽電池用透明電極３の裏面側領域にのみ、発電部（ＰＩＮ接合のアモルファスシリコン層４やＰＩＮ接合の結晶シリコン層５）、及び裏面電極６を形成する点で、図１に示した実施例１の太陽電池１と異なり、それ以外は同じ構造であって、同一構造部分には同一符号を付してある。

図５は、太陽電池の他の例として有機系太陽電池を示す断面図で、図５において、光は上から入射し、太陽電池２１は色素増感型であって、表面側（上面側＝光入射側）に配置される絶縁性の透明基板２２の裏面（下面）に有する透明電極２３ａと、裏面側（下面側）に配置される絶縁性の透明基板２４の表面（上面）に有する透明な対向電極２５との間に、光吸収層（起電部＝発電部）としての例えば微量のルテニウム錯体等の増感色素２６を吸着させた二酸化チタン層２７からなる色素増感半導体層２８と例えばヨウ素溶液等のヨウ素を含む電解質層２９とが挟み込まれて、太陽電池素子（セル）が構成され、光を直接電力に変換して出力する。透明基板２２，２４にはガラス板やプラスチックシート、透明電極２３ａ，２５にはＩＴＯ電極やＦＴＯ電極が使用される。

この太陽電池２１においても、図１に示した実施例１の太陽電池１及び図４に示した実施例２の太陽電池１３と同様に、図２に示すように、表面側の透明電極パターン２３は、透明基板２２の裏面に成膜された図示しない透明導電膜を、太陽電池用透明電極２３ａと静電容量検出用透明電極２３ｂ及びその透明配線２３ｃとして所望の形状にパターニングして形成し、透明電極パターン２３の上部が太陽電池用透明電極２３ａに使用され、下部が静電容量検出用透明電極２３ｂ及びその透明配線２３ｃに使用される。こうして、太陽電池２１の表面側に配置される透明基板２２裏面の透明電極パターン２３の一部を静電容量検出用透明電極２３ｂとして静電容量式タッチスイッチ３０を構成し、太陽電池２１を静電容量式タッチスイッチ内蔵型に構成する。

図５において、３１は静電容量検出用透明電極２３ｂの裏面側（下面側）領域にも発電部（色素増感半導体層２８と電解質層２９）を設けるための静電容量検出用透明電極２３ｂの被膜であって、塗布又は成膜により形成する透明絶縁層である。

この太陽電池２１においても、図１に示した実施例１の太陽電池１の変形構造である図４に示した実施例２の太陽電池１３と同様に、太陽電池用透明電極２３ａの裏面側領域にのみ、発電部（色素増感半導体層２８と電解質層２９）、及び対向電極２５を形成するように構造変形できる。

図５に示した実施例３の太陽電池２１は、図１に示した実施例１の太陽電池１と同様に使用でき、同様の作用効果を呈する。なお、静電容量式タッチスイッチは、実施例１〜３に示したシリコン系や有機系以外（例えば化合物系等）の素子材料を使用する太陽電池にも適正に組み込めるものである。

次に、本発明３の実施例（全体として実施例４）を図６〜図８を参照して説明する。

図６は、有機ＥＬパネルの一例として有機ＥＬ照明パネルを示す断面図で、図６において、光は上に向かって出射し、有機ＥＬ照明パネル４１は、表面側（上面側＝光出射側）に配置される絶縁性の透明基板４２の裏面側（下面側）に、透明電極（正極）４３ａ、ホール輸送層４４、有機化合物からなる発光層４５、陰極４６が順次積層されて、有機ＥＬ素子（セル）が構成され、発光層４５に電場を加えることにより励起し、発光する。透明基板４２にガラス板やプラスチックシート、透明電極４３ａにＩＴＯ電極やＦＴＯ電極を使用し、陰極４６にＩＴＯ電極やＦＴＯ電極、マグネシウム電極やアルミ電極が使用される。

図７は、図６の有機ＥＬ照明パネルの透明電極パターンを示す平面図で、透明電極パターン４３ａは、透明基板４２の裏面に成膜された図示しない導電膜を、有機ＥＬ用透明電極４３ａと静電容量検出用透明電極４３ｂ及びその配線４３ｃとして所望の形状にパターニングして形成したもので、図７において、透明電極パターン４３の上部が有機ＥＬ用透明電極４３ａに使用され、下部が静電容量検出用透明電極４３ｂ及びその透明配線４３ｃに使用される。こうして、有機ＥＬ照明パネル４１の表面側に配置される透明基板４２裏面の透明電極パターン４３の一部を静電容量検出用透明電極４３ｂとして静電容量式タッチスイッチ４７を構成し、有機ＥＬ照明パネル４１を静電容量式タッチスイッチ内蔵型に構成する。

図６において、４８は静電容量検出用透明電極４３ｂの裏面側（下面側）領域にも発光層４５を設けるための静電容量検出用透明電極４３ｂの被膜であって、塗布又は成膜により形成する透明絶縁層である。

この有機ＥＬ照明パネル４１においても、図１に示した実施例１の太陽電池１の変形構造である図４に示した実施例２の太陽電池１４と同様に、有機ＥＬ用透明電極２３ａの裏面側領域にのみ、発光層４５、及び陰極４６を形成するように構造変形できる。

図８は、図６の有機ＥＬ照明パネルの使用例を示す平面図で、図８において、４８は静電容量式タッチスイッチ内蔵型の有機ＥＬ照明パネル４１を光源に用いたスタンドであり、有機ＥＬ照明パネル４１の有機ＥＬ用透明電極４３ａ及び陰極４６は、例えばスタンド４１の脚部４２内に収容されて電源コードを介して商用電源に接続される図示しない機器制御基板に図示しないコネクタ及びケーブルを介して接続される。静電容量検出用透明電極４３ｂは、有機ＥＬ照明パネル４１の例えば左下隅部に配置されて、静電容量の変化を検出するために機器制御基板に搭載される図示しない専用ＩＣに透明配線４３ｃから図示しないコネクタ及びケーブルを介して接続される。静電容量式タッチスイッチ４７は、静電容量検出用透明電極４３ｂに対応する有機ＥＬ照明パネル４１の左下隅部の表面に使用者の指等が触れた（タッチされた）ことを、指と静電容量検出用透明電極３ｂ間の静電容量の変化によって検知して、タッチスイッチ信号を生成し、使用者が指等により触れることによって機器を操作するスイッチ素子を有機ＥＬ照明パネル４１の表面で実現する。

静電容量式タッチスイッチ４７は、勿論、スタンド８のオン／オフ用スイッチ等の機械式のスイッチを排除し、その分だけスタンド４８が小型化される。つまり静電容量式タッチスイッチ４７が機器の小型化を実現する。

静電容量式タッチスイッチ４７は、有機ＥＬパネル４１の表面側に配置される透明基板４２裏面の透明電極パターン４３の一部を静電容量検出用透明電極４３ｂとして構成しているので、静電容量式タッチスイッチ４７が安価に製作できる。静電容量式タッチスイッチ４７を搭載する機器の薄型化が可能となる。

１，１３，２１ 太陽電池
２，２２ 透明基板
３ 透明電極パターン
３ａ 太陽電池用透明電極
３ｂ 静電容量検出用透明電極
７，３０ 静電容量式タッチスイッチ
８，３１ 透明絶縁層
４１ 有機ＥＬ照明パネル（有機ＥＬパネル）
４２ 透明基板
４３ 透明電極パターン
４３ａ 有機ＥＬ用透明電極
４３ｂ 静電容量検出用透明電極
４７ 静電容量式タッチスイッチ

Claims (3)

1. 太陽電池の表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極としていることを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。
2. 前記静電容量検出用透明電極の被膜としての透明絶縁層を設け、前記静電容量検出用透明電極の下面側に前記太陽電池の発電部を設けることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式タッチスイッチ。
3. 有機エレクトロルミネッセントパネルの表面側に配置される透明基板裏面の透明電極パターンの一部を静電容量検出用透明電極としていることを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。

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