JP2014002450A - タッチパネルスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】静電感度の測定精度を高めることを可能としたタッチパネルスイッチを提供する。
【解決手段】タッチパネルスイッチ１０は、電極４２と、電極４２に電気的に接続された電極配線４３と、電極４２及び電極配線４３の周囲に配置されたシールド電極４４とを有する電極機能層と、電極機能層のシールド電極４４側に接合層１２を介して接合された加飾フィルム３０とにより構成される。電極機能層は、シールド電極４４と電極配線４３との間に発生する寄生容量を抑制する透明樹脂基材４１を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タッチパネルスイッチに係わり、特に、静電容量方式のタッチパネルスイッチに関する。

従来の静電容量方式のタッチパネルスイッチの一例としては、例えば特許文献１に記載されたパネルスイッチが提案されている。この従来のパネルスイッチは、銀ペースト印刷によりＰＥＴフィルムにスイッチ電極とＧＮＤ電極とを形成した電極シートを、ガラス板、アクリル板又はポリカーボネート板からなるパネルの裏面に接着剤により貼り付けた積層構造からなる。

特開２００７−２０７５３１号公報

この種のパネルスイッチの静電容量は、パネル裏面に配置された電極と、パネル表面をタッチ操作する操作者の指先等の被検出物体との間に形成され、電極と被検出物体との間の距離に反比例して変化するという特性を有している。上記特許文献１記載の従来のパネルスイッチは、パネル裏面に電極シートを配置した積層構造を有しており、パネルの厚みが厚くなればなるほど静電感度を減少させることとなり、静電容量の感度の測定誤差が発生しやすいという問題点があった。

従って、本発明の目的は、静電感度の測定精度を高めることを可能としたタッチパネルスイッチを提供することにある。

［１］本発明は、電極と、前記電極に電気的に接続された電極配線と、前記電極及び前記電極配線の周囲に配置されたシールド電極とを有する電極機能層と、前記電極機能層の前記シールド電極側に接合層を介して接合された加飾フィルムと、により構成されたことを特徴とするタッチパネルスイッチにある。

［２］上記［１］記載の前記電極機能層は、樹脂基材の一方の面に前記電極と前記電極配線とが配置され、前記樹脂基材の他方の面に前記シールド電極が前記電極配線を覆う領域に配置された構成を有する電極フィルムからなり、前記接合層は、前記加飾フィルムと前記電極フィルムの前記他方の面とを貼り合わせて積層一体化する接合剤からなることを特徴とする。

［３］上記［２］記載の前記樹脂基材は、前記シールド電極と前記電極配線との間に発生する寄生容量を抑制する構成を有することを特徴とする。

［４］上記［１］記載の前記接合層は、前記加飾フィルムの一面で構成され、前記電極機能層は、前記加飾フィルムの同一面上に、前記電極と、前記電極を囲んで前記シールド電極とが配置されるとともに、前記電極配線が絶縁層を介して前記シールド電極に覆われる領域に配置され、前記電極に電気的に接続された構成を有することを特徴とする。

本発明によれば、電極機能層に接合されるパネルの厚みに影響されることなく、静電感度の測定精度を高めることができる。

本発明の好適な第１の実施の形態に係るタッチパネルスイッチを説明するための模式図である。 図１において点線で囲んだ部分の断面拡大図である。 第２の実施の形態に係るタッチパネルスイッチの要部を模式的に示す断面拡大図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（タッチパネルスイッチの全体構成）
図１において、全体を示す符号１０は、この第１の実施の形態に係る典型的な静電容量方式のタッチパネルスイッチの一例を例示している。このタッチパネルスイッチ１０は、フィルム状、シート状又は板状等の部材からなる。図示例によるタッチパネルスイッチ１０は、加飾・電極フィルム２０と、その加飾・電極フィルム２０に接合したパネル１１とにより主に構成されている。

図２を参照すると、同図には、図１における要部断面が拡大して示されている。図示例によるタッチパネルスイッチ１０は、加飾フィルム３０及び電極フィルム４０からなる二枚のフィルムを接合することで、静電電極機能とシールド機能とを有する一枚の加飾・電極フィルム２０とした構成を主要な基本構成としている。このタッチパネルスイッチ１０は更に、電極フィルム４０にパネル１１の表面側を接合した構成を他の主要な基本構成としている。

（加飾フィルムの構成）
この加飾フィルム３０は、図２に示すように、操作者の指先等の被検出物体による接近又は接触が行われる入力面を有する透明樹脂基材３１と、その透明樹脂基材３１の入力面とは反対側の面に印刷形成された加飾層３２とにより構成されている。

この透明樹脂基材３１は、例えばポリカーボネート系樹脂などのフィルム状、シート状又は板状の基材からなる。透明樹脂基材３１の厚みは、特に規定するものではないが、例えば２００〜３００μｍ程度である。一方の加飾層３２は、入力面を表示する加飾部である。その加飾層３２の厚みは、特に規定するものではないが、例えば２０μｍ程度である。

この加飾層３２は、特に限定されるものではないが、例えば表示形状に対応した部分を除いて透明樹脂基材３１の裏面にシルク印刷を施した遮光性の印刷層からなる。この印刷層には、印刷が施されていない入力面となる光透過牲の抜き表示部が形成されている。その抜き表示部は、文字、数字、図形、記号あるいは絵柄などからなる。

図示例では、加飾層３２が透明樹脂基材３１の入力面とは反対側の面に印刷形成された一例を例示したが、これに規定されるものではなく、例えば透明樹脂基材３１の入力面に加飾層３２を印刷形成してもよい。

（電極フィルムの構成）
一方の電極フィルム４０は、図２に示すように、電極機能層を形成する透明樹脂基材４１を有する。この透明樹脂基材４１のパネル接合面となる一方の面には、電極４２と、その電極４２に電気的に接続された電極配線４３とが配置されている。この電極４２は、例えば図示しない外部装置に設けられた駆動部及び制御部などに電極配線４３を介して接続される。この透明樹脂基材４１の加飾フィルム接合面となる他方の面には、電極４２や電極配線４３から発生する電波を抑える導電層であるシールド電極４４が配置されている。

この透明樹脂基材４１の材質は、例えばポリエステル系樹脂あるいはポリカーボネート系樹脂などのフィルム状、シート状又は板状の基材からなる。透明樹脂基材４１の厚みは、特に限定するものではないが、例えば１００〜３００μｍ程度であることが好ましい。

この電極４２、電極配線４３及びシールド電極４４の材質としては、同じ材料により形成されていてもよく、例えばインジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）等の金属酸化物膜、又は金、銀、銅、アルミニウムあるいは一般的な合金等の金属膜などが用いられる。

この電極４２、電極配線４３及びシールド電極４４は、例えば金属めっきや導電性ペーストなどによる電極膜を所定の形状に塗布又は印刷することで電極パターンを形成する。蒸着やスパッタ等により電極パターンを形成することも可能である。

このシールド電極４４は、図２に示すように、透明樹脂基材４１を介して電極配線４３を覆う領域に配置されており、透明樹脂基材４１の加飾フィルム接合面に電極４２を囲むように延長されている。シールド電極４４は、接地されている。

このシールド電極４４のパターン形状については、シールド対象となる電極４２や電極配線４３等の電極機能層の形状等に応じて適宜決定することができる。なお、図示例では、シールド電極４４を接地した一例を例示したが、安定した電位を保つことが可能であれば、接地電位としなくてもよい。

（加飾・電極フィルムの構成）
上記のように構成された加飾フィルム３０及び電極フィルム４０からなる二枚のフィルムは、図２に示すように、接合剤層１２を介して貼り合わせて積層一体化されており、一枚の加飾・電極フィルム２０として形成されている。この接合剤層１２としては、一般的な両面テープ、接着剤又は粘着剤等を用いることが可能である。

図示例では、接合剤層１２を介して加飾フィルム３０の加飾層３２と電極フィルム４０の透明樹脂基材４１とを貼り合わせて積層一体化された構成を例示したが、これに限定されるものではない。透明樹脂基材３１の入力面に加飾層３２を印刷形成した構成を有する場合は、加飾フィルム３０の透明樹脂基材３１と電極フィルム４０の透明樹脂基材４１とを接合剤層１２により貼り合わせて積層一体化しても構わない。

パネル１１の裏面に電極フィルム４０を配置すると、パネル１１の厚みが厚くなればなるほど静電感度を減少させるので、好ましくない。図示例にあっては、電極フィルム４０の電極４２をパネル１１の表面側に配置することで、加飾フィルム３０へ接近又は接触する被検出物体と電極４２との間の距離を近づけている。

一方、電極配線４３とシールド電極４４との間の距離が近接していると、電極配線４３とシールド電極４４との間には寄生容量が発生しやすくなるので、好ましくない。図示例によれば、透明樹脂基材４１の表裏両面には、シールド電極４４と電極４２及び電極配線４３とがそれぞれ配置されている。このシールド電極４４と電極配線４３との間は、透明樹脂基材４１の厚みにより、シールド電極４４と電極配線４３との間に発生する寄生容量を低減する所要の距離を確保するように構成されている。

この透明樹脂基材４１の厚みを肉厚に調整することで、電極配線４３等からの寄生容量による影響が低減される。シールド電極４４と電極４２及び電極配線４３との間の距離を透明樹脂基材４１の厚み分だけ離間させることで、静電容量の変化が正常に測定される。

（パネルの構成）
上記のように構成された加飾・電極フィルム２０と接合されたパネル１１は、例えば透視性や加工性に優れた材料からなる平板状の透明基材からなる。このパネル１１は、例えばポリカーボネート系などの樹脂材料などからなる。パネル１１は、ガラス材料からなっていてもよいが、電極フィルム４０を形成する透明樹脂基材４１とは相容性のよい材料で構成されることが好適である。

加飾・電極フィルム２０をフォーミングした後、この加飾・電極フィルム２０をインサート品として、パネル１１となる溶融樹脂を射出成形することで、粘着層又は接着層等の接合剤層を介在させることなく、パネル１１と電極フィルム４０とを積層一体化することができる。これにより、加飾・電極フィルム２０にパネル１１が一体成形されたタッチパネルスイッチ１０が製作される。なお、インサート成形に代えて、例えば三次元表面加飾技術「ＴＯＭ工法（Three dimension Overlay Method）」を用いることも可能である。

（第１の実施の形態の効果）
以上のように構成されたタッチパネルスイッチ１０を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。

（１）電極４２や電極配線４３とシールド電極４４との間の距離を透明樹脂基材４１の厚み分だけ離間させることができるようになり、シールド電極４４と電極配線４３との間に発生する寄生容量を低減することが可能となる。
（２）高感度な静電電極機能と寄生容量の小さいシールド機能とを有するタッチパネルスイッチ１０が効果的に得られる。
（３）シールド電極４４の存在により、電極４２や電極配線４３からの放射ノイズを低減するとともに、外部からのノイズを低減し、電極配線４３を触れることによる誤動作をも防止することができるようになる。
（４）電極フィルム４０はパネル１１の表面に配置された構成となっているので、パネル裏面に電極シートを配置した従来の構造と比べると、加飾フィルム３０へ接近又は接触する被検出物体と電極４２との間の距離を近づけることができるようになり、パネル１１の厚みに依存しないタッチパネルスイッチ１０が効果的に得られる。

［第２の実施の形態］
図３を参照すると、同図には、第２の実施の形態に係るタッチパネルスイッチ１０の要部の一構成例が示されている。なお、同図において、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

上記第１の実施の形態では、加飾フィルム３０と電極フィルム４０とからなる二枚のフィルムを接着剤等により積層一体化した一枚の加飾・電極フィルム２０として形成された構成であったものを、この第２の実施の形態にあっては、電極フィルム４０を排除して、加飾・電極フィルム２０を一枚の加飾フィルム３０として形成した点で上記第１の実施の形態とは異なっている。

この第２の実施の形態にあっては更に、上記第１の実施の形態では、加飾フィルム３０と電極フィルム４０とからなる二枚のフィルムを接合する接着剤等を接合層とした構成であったものを、加飾フィルム３０の加飾層３２を接合層とした点で異なっている。

この第２の実施の形態にあっては更に、上記第１の実施の形態では、透明樹脂基材４１の加飾フィルム接合面にシールド電極４４を形成した構成であったものを、加飾フィルム３０の加飾層３２にシールド電極４４を形成した点で異なっている。

この第２の実施の形態に係るタッチパネルスイッチ１０は、図３に示すように、接着剤層１２を排除して、透明樹脂基材３１の加飾層３２の同一面上に薄膜状に印刷形成することで、電極機能層を積層一体化している。

この透明樹脂基材３１の加飾層３２には、図３に示すように、電極４２及びシールド電極４４が平面配列されるとともに、電極４２に電気的に接続された電極配線４３がシールド電極４４を覆う領域に絶縁層４５を介して積層配列されている。このシールド電極４４は、電極４２を同一面上で囲むように延長されている。

この絶縁層４５は、電極４２及び電極配線４３からの寄生容量の影響を抑制可能な厚さ寸法を有しており、電極配線４３とシールド電極４４との間を所要の距離に保つように構成されている。この絶縁層４５の厚みは、特に規定するものではないが、例えば２０〜３０μｍ程度である。絶縁層４５の厚みを肉厚に調整することで、電極４２及び電極配線４３からの寄生容量による影響が低減される。

図示例では、透明樹脂基材３１の加飾層３２が電極機能層を積層一体化する接合層とされた構成を例示したが、これに限定されるものではない。この接合層としては、加飾フィルム３０の積層構造に応じて選択されるものであり、例えば透明樹脂基材３１が電極機能層を積層一体化する接合層とされた構成であってもよいことは勿論である。

（第２の実施の形態の効果）
以上のように構成された第２の実施の形態に係るタッチパネルスイッチ１０を採用することで、上記第１の実施の形態における効果に加えて、以下の効果が得られる。

（１）接着剤層１２を排除して、一枚のフィルムからなる加飾・電極フィルム２０の加飾層３２を接合層とし、その接合層に電極機能層を配置した積層構造に形成されるため、上記第１の実施の形態に係るタッチパネルスイッチ１０と比較すると、タッチパネルスイッチ１０を少なくとも接着剤層の厚み分だけ薄型化することができるようになる。
（２）電極配線４３とシールド電極４４との間に絶縁層４５を介在させることで、電極配線４３とシールド電極４４との間に発生する寄生容量を低減して、静電感度の低下を抑制することができる。
（３）電極４２を囲むシールド電極４４を設けたことにより、静電容量のＳＮ比が向上する構造を容易に得ることができる。

なお、上記各実施の形態におけるタッチパネルスイッチ１０は、車載機器を遠隔操作するための入力装置、携帯電話機やカメラなどの各種の携帯情報端末装置の入力デバイスとして効果的に用いることができることは勿論である。

以上の説明からも明らかなように、本発明のタッチパネルスイッチ１０を上記各実施の形態、変形例及び図示例に基づいて説明したが、本発明は上記各実施の形態、変形例及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

本発明にあっては更に、上記各実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが本発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１０…タッチパネルスイッチ、１１…パネル、１２…接合剤層、２０…加飾・電極フィルム、３０…加飾フィルム、３１，４１…透明樹脂基材、３２…加飾層、４０…電極フィルム、４２…電極、４３…電極配線、４４…シールド電極、４５…絶縁層

Claims (4)

1. 電極と、前記電極に電気的に接続された電極配線と、前記電極及び前記電極配線の周囲に配置されたシールド電極とを有する電極機能層と、
   前記電極機能層の前記シールド電極側に接合層を介して接合された加飾フィルムと、
   により構成されたことを特徴とするタッチパネルスイッチ。
2. 前記電極機能層は、樹脂基材の一方の面に前記電極と前記電極配線とが配置され、前記樹脂基材の他方の面に前記シールド電極が前記電極配線を覆う領域に配置された構成を有する電極フィルムからなり、
   前記接合層は、前記加飾フィルムと前記電極フィルムの前記他方の面とを貼り合わせて積層一体化する接合剤からなることを特徴とする請求項１記載のタッチパネルスイッチ。
3. 前記樹脂基材は、前記シールド電極と前記電極配線との間に発生する寄生容量を抑制する構成を有することを特徴とする請求項２記載のタッチパネルスイッチ。
4. 前記接合層は、前記加飾フィルムの一面で構成され、
   前記電極機能層は、前記加飾フィルムの同一面上に、前記電極と、前記電極を囲んで前記シールド電極とが配置されるとともに、前記電極配線が絶縁層を介して前記シールド電極に覆われる領域に配置され、前記電極に電気的に接続された構成を有することを特徴とする請求項１記載のタッチパネルスイッチ。

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