JP5044979B2 - Film sensor and glass structure - Google Patents
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Description
フィルムセンサに関し、詳しくはフィルムに接近し、或いは接触する物体、人体の存在を検出するフィルム状の静電容量センサに関する。 More particularly, the present invention relates to a film-like capacitance sensor that detects the presence of an object or human body that approaches or contacts the film.
窓ガラスの静電容量を検出する技術としては、窓ガラスに直接透明電極を形成し、雨や結露の検出する静電容量センサが知られている。更に特許文献１では、導電性フィルムとアースされている窓の枠体との静電容量変化を検出する検出回路を備えたガラスセンサが提案されている。
As a technique for detecting the capacitance of the window glass, a capacitance sensor is known in which a transparent electrode is directly formed on the window glass to detect rain or condensation. Further,
一方、最近の防犯に関しては、多層ラミネートや多層押し出しした積層フィルムが用いられてきている。この背景として、窓からの侵入が大幅に増加していることがある。警察庁の発表の「平成１７年上半期の犯罪情勢」では、侵入窃盗の犯罪の手段に関して、「ガラス破り」の比率が最も高く、この傾向は数年続いている。 On the other hand, for recent crime prevention, multilayer laminates and multilayer extruded films have been used. The background may be a significant increase in intrusion from windows. According to the “Crime Situation in the First Half of 2005” announced by the National Police Agency, the ratio of “Glass Break” is the highest in terms of crimes for burglary and this trend has continued for several years.
先述の方法では、静電容量のガラスセンサとして非常によく考えられている。検出電極となる導電性フィルムの対極がアースされたガラス窓の枠体と決まっているので検出安定性に優れている。しかしガラス窓のアースされている枠体を対極としているため、ガラスセンサを具備するためには、窓枠すべてを交換しなければならず、既に建てられた住宅では大がかりな改造が必要になってしまう。また各住宅で窓枠の大きさ異なり、住宅内でも様々なサイズのガラス窓が存在するため、検出回路の容量調整が施工時に煩雑となってしまう。一方、窓枠の保温性と結露防止、軽量化のために樹脂で出来た窓枠も最近登場しているが、樹脂の窓枠は対極として使用できない問題が発生していた。 The above-described method is very well considered as an electrostatic glass sensor. Since the counter electrode of the conductive film serving as the detection electrode is determined to be a grounded glass window frame, the detection stability is excellent. However, the grounded frame of the glass window is the opposite electrode, so in order to equip the glass sensor, the entire window frame must be replaced, and a large-scale remodeling is required in an already built house. End up. In addition, since the size of the window frame is different in each house and there are glass windows of various sizes in the house, the capacity adjustment of the detection circuit becomes complicated during construction. On the other hand, a window frame made of resin has recently appeared for the purpose of keeping the window frame warm, preventing condensation, and reducing the weight, but there has been a problem that the resin window frame cannot be used as a counter electrode.
本発明では、安価で設置場所の影響が少なく、容易に施工可能なガラスに貼合するフィルムセンサを提供することにある。更に侵入窃盗の犯罪で比率の高い「ガラス破り」に対応した防犯性の高いフィルムを提供することにある。 In this invention, it is cheap, there is little influence of an installation place, and it is providing the film sensor bonded to the glass which can be constructed easily. Furthermore, it is to provide a film with high crime prevention property corresponding to “glass breaking”, which is a high percentage of crimes of theft and theft.
課題を解決するための手段として、
請求項１記載の発明は、透明基材の一方の面の全部又は一部に透明である第一の導電層を備え、該第一の導電層が形成された透明基材とは非接触で第二の導電体からなる対極を備え、第一の導電層及びで第二の導電体からなる対極に、第一の導電層及びで第二の導電体からなる対極の間の静電容量の変化を検出する検出回路が接続されてなり、前記第一の導電層が形成された前記透明基材の光線透過率は、波長が７８０〜２５００ｎｍの範囲において、７０％以下であることを特徴とするフィルムセンサである。
As a means to solve the problem,
The invention according to
請求項２記載の発明は、透明基材の一方の面の全部又は一部に透明である第一の導電層が形成され、もう一方の面の一部に第二の導電層が形成され、第一の導電層及び第二の導電層に、第一の導電層及び第二の導電層の間の静電容量の変化を検出する検出回路が接続されてなり、前記第一の導電層及び前記第二の導電層が形成された前記透明基材の光線透過率は、波長が７８０〜２５００ｎｍの範囲において、７０％以下であることを特徴とすることを特徴とするフィルムセンサである。
In the invention according to
請求項３記載の発明は、前記第二の導電層がフィルムセンサの外周に沿って枠状に形成されている請求項２に記載のフィルムセンサである。
The invention according to
請求項４記載の発明は、透明基材の一方の面の一部に透明である第一の導電層が形成され、同一面の一部に透明である第二の導電層が形成され、第一の導電層及び第二の導電層に、第一の導電層及び第二の導電層の間の静電容量の変化を検出する検出回路が接続されてなり、前記第一の導電層及び前記第二の導電層が形成された前記透明基材の光線透過率は、波長が７８０〜２５００ｎｍの範囲において、７０％以下であることを特徴とすることを特徴とするフィルムセンサである。 According to a fourth aspect of the present invention, a transparent first conductive layer is formed on a part of one surface of a transparent substrate, a transparent second conductive layer is formed on a part of the same surface, to one of the conductive layers and second conductive layers, detecting circuit for detecting a change in capacitance between the first conductive layer and the second conductive layer will be connected, said first conductive layer and the light transmittance of the transparent substrate where the second conductive layer is formed, in the wavelength range of 780～2500Nm, a film sensor characterized by being not more than 70%.
請求項５記載の発明は、前記第一の導電層又は第二の導電層のうち一方の導電層がフィルムセンサの外周に沿って枠状に形成されており、もう一方の導電層が、その内側に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のフィルムセンサである。
According to a fifth aspect of the present invention, one of the first conductive layer and the second conductive layer is formed in a frame shape along the outer periphery of the film sensor, and the other conductive layer is The film sensor according to
請求項６記載の発明は前記第一の導電層が、キャリア密度が２×１０２１ｃｍ−３以上である物質を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルムセンサである。
The invention according to
請求項７記載の発明は、前記第一の導電層が、誘電体／銀を主成分とする金属／誘電体、若しくは透明導電性酸化物／銀を主成分とする金属／透明導電性酸化物の構成を含む多層膜からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のフィルムセンサである。
The invention according to
請求項８記載の発明は、前記透明基材の片面又は両面に、１枚又は複数枚の透明フィルムが、粘着層又は接着層を介して合わせてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のフィルムセンサである。 The invention according to claim 8 is characterized in that one or a plurality of transparent films are combined on one or both sides of the transparent substrate via an adhesive layer or an adhesive layer. It is a film sensor in any one.
請求項９記載の発明は、最外層に粘着層又は接着層が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフィルムセンサである。
The invention described in claim 9 is the film sensor according to any one of
請求項１０記載の発明は、前記粘着層又は接着層が形成されている透明基材の粘着層又は接着層形成面の反対面に、ハードコート層が形成されている請求項９記載のフィルムセンサである。 A tenth aspect of the present invention is the film sensor according to the ninth aspect, wherein a hard coat layer is formed on the opposite surface of the adhesive layer or the adhesive layer forming surface of the transparent substrate on which the adhesive layer or the adhesive layer is formed. It is.
請求項１１記載の発明は、前記透明基材が多層構造であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のフィルムセンサである。
The invention described in claim 11 is the film sensor according to any one of
請求項１２記載の発明は、紫外線吸収機能を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のフィルムセンサである。
The invention of claim 12, wherein is a film sensor according to any one of
請求項１３記載の発明は、前記請求項１〜１２のいずれかに記載のフィルムセンサが貼り付けてあるガラス構造物である。 A thirteenth aspect of the invention is a glass structure to which the film sensor according to any one of the first to twelfth aspects is attached.
請求項１４記載の発明は、前記ガラス構造物が窓ガラスであることを特徴とする請求項１３記載のガラス構造物である。
The invention according to
本発明は、波長７８０〜〜２５００ｎｍの赤外線領域の透過率が７０％以下、好ましくは５０％以下で有ることを特徴とするフィルムセンサである。これは、十分な日照調整機能、特に熱的な遮断性を有する特性である。このフィルムセンサは、透明導電層をフィルムセンサの検出電極として、静電容量の変化を検出することが可能な検出回路と電気的に接続してフィルムセンサとしている。このフィルムセンサを窓ガラスに貼り合わせれば、窓ガラスに物体が近づくと静電容量が変化し、それを検出することにより防犯機能が発現する。 The present invention is a film sensor characterized by having a transmittance of 70% or less, preferably 50% or less, in an infrared region having a wavelength of 780 to 2500 nm. This is a characteristic having a sufficient sunshine adjustment function, in particular, a thermal barrier property. This film sensor uses a transparent conductive layer as a detection electrode of the film sensor and is electrically connected to a detection circuit capable of detecting a change in capacitance, thereby forming a film sensor. If this film sensor is bonded to the window glass, the capacitance changes when an object approaches the window glass, and a crime prevention function appears by detecting it.
検出電極の対極は、窓枠等を用いて接地しても、新たにフィルムセンサ内に形成しても静電容量変化の検出可能は可能であるが、設置場所により静電容量は変化するので、検出感度、安定動作のためには対極を適宜選択することが好ましい。窓で用いられる静電容量のガラスセンサでは、検出電極となる導電層の対極は、一般的には接地されたガラス窓の枠体で検出安定性に優れている。しかし設置場所によっては静電容量が大きくなりすぎ、検知物体の人間が触れることに容量変化が極めて小さくなり検出できないことがある。検出電極の透明導電層に加え、透明導電層と同一面若しくは反対面に対極となるもう一つの導電層を形成することにより、一つのフィルムセンサ内で静電容量の変化が検出できる様になり、設置場所による検出への影響を低減させることも可能である。 Even if the counter electrode of the detection electrode is grounded using a window frame or the like, or it is newly formed in the film sensor, it is possible to detect the change in capacitance, but the capacitance changes depending on the installation location. The counter electrode is preferably selected as appropriate for detection sensitivity and stable operation. In a glass sensor having a capacitance used in a window, a counter electrode of a conductive layer serving as a detection electrode is generally a grounded glass window frame and has excellent detection stability. However, depending on the installation location, the capacitance may be too large, and the change in capacitance may be extremely small and cannot be detected when a sensing object is touched by a person. In addition to the transparent conductive layer of the detection electrode, by forming another conductive layer on the same or opposite side of the transparent conductive layer, changes in capacitance can be detected in one film sensor. It is also possible to reduce the influence of detection on the installation location.
透明基材を積層構造、若しくは透明基材と粘着層で透明フィルムを貼り合わせることにより、突き刺し強度や引き裂き強度を増すことも出来る。ガラスにフィルムセンサを貼合することで、ガラスを破って家や建築物内に侵入することをしにくくすることができるため、防犯性の高いフィルムを提供することが可能である。このような構造のフィルムは、当然地震災害時に発生するガラス飛散に対しても高い防止機能を併せ持つ。 The piercing strength and tear strength can also be increased by laminating the transparent substrate with a laminated structure or by bonding the transparent film with the transparent substrate and the adhesive layer. By sticking a film sensor to glass, it is possible to make it difficult to break the glass and enter a house or a building, so that it is possible to provide a film with high crime prevention. The film having such a structure naturally has a high prevention function against glass scattering that occurs in the event of an earthquake disaster.
上記フィルムセンサは、ガラス構造物やショーケースやショーウィンドウ等の窓枠を意匠性の点から省くことの多い場合にも有効である。また本発明によるフィルムセンサはフィルムセンサを貼合したガラス構造物、窓ガラス、及びガラス状建物構造物に近づいた時に検出回路より出力信号を発することにより、アナウンス等のガイドを行ったり、警報等の防犯機能を行ったり、幅広い用途で効果を発揮する。 The film sensor is also effective when a window frame such as a glass structure, a showcase or a show window is often omitted from the viewpoint of design. In addition, the film sensor according to the present invention guides announcements, alerts, etc. by issuing an output signal from the detection circuit when approaching the glass structure, window glass, and glassy building structure to which the film sensor is bonded. It is effective in a wide range of applications, such as security functions.
以上のように、本発明によれば、設置場所の影響が少なく容易に施工可能なガラスに貼合するフィルムセンサであって、日照調整機能、侵入窃盗の犯罪で比率の高い「ガラス破り」に対応した非常に高い防犯性を有するウィンドウフィルムを可能とする高機能フィルムセンサを提供できる。 As described above, according to the present invention, it is a film sensor that is bonded to glass that can be easily constructed with less influence of the installation location, and is a “glass breaker” that has a high ratio of sunlight adjustment function and crime of intrusion theft. It is possible to provide a highly functional film sensor that enables a corresponding window film having a very high crime prevention property.
以下、本発明に係るフィルムセンサの実施の形態に関して詳述する。
本発明に係るフィルムセンサは、住居や店舗、博物館や美術館のガラス窓の防犯システム用のフィルムセンサであり、更に日照調整機能を有するものである。積層フィルム化することにより、窓ガラス等から屋内へ侵入する「ガラス破り」に対して高い防犯機能を有するフィルムセンサとすることが出来る。その特徴とする機能は、第一は侵入者がフィルムセンサに接近、若しくは接触すると検出回路から出力信号が発せられ、警報等が作動するというセンサ機能である。第二は、十分な熱線遮断性を持つ日照調整機能である。第三はフィルムセンサを中心基材として粘着剤や接着剤を用いて多層構造とすることにより突き差しや引き裂きに対して高い耐性を有する防犯機能である。
Hereinafter, embodiments of the film sensor according to the present invention will be described in detail.
The film sensor according to the present invention is a film sensor for a crime prevention system for a glass window of a residence, a store, a museum or an art museum, and further has a sunshine adjustment function. By forming a laminated film, it is possible to provide a film sensor having a high crime prevention function against “glass breakage” that enters a window glass or the like indoors. The first feature is a sensor function in which when an intruder approaches or comes into contact with the film sensor, an output signal is issued from the detection circuit, and an alarm or the like is activated. The second is a sunshine adjustment function with sufficient heat ray shielding. The third is a crime prevention function having a high resistance against piercing and tearing by using a film sensor as a central base material and a multilayer structure using an adhesive or an adhesive.
まず本発明のフィルムセンサの動作について図１〜図３を用いて説明する。図１に示す様に本発明のフィルムセンサ１１は透明基材１２、第一の導電層１３と第二の導電体である対極の窓枠１４から形成され、上記の導電層と窓枠（対極）の静電容量の変化を検出する検出回路１５を備えた構造となっている。
また図２に示す様に本発明のフィルムセンサ２１は透明基材２２、第一の導電層２３と、反対面の一部に第二の導電層２４が形成され、上記の二つの導電層間の静電容量の変化を検出する検出回路２５を備えた構造となっている。図１、図２とも基本的な構成は一緒であるが、図１の場合は対極が窓枠であり、電気的には窓枠は接地されて大地全体が対極となっている。
First, the operation of the film sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a film sensor 11 of the present invention is formed of a transparent substrate 12, a first conductive layer 13 and a counter
As shown in FIG. 2, the film sensor 21 of the present invention has a
一方図２の場合は、対極が透明導電層形成面の反対面の第二の透明導電層であり、電気的には接地されていない。そのため、大地全体が対極とする場合に比べ、一つのフィルム内で静電容量の変化が検出できるため検出安全性に優れている。 On the other hand, in the case of FIG. 2, the counter electrode is the second transparent conductive layer opposite to the transparent conductive layer forming surface and is not electrically grounded. Therefore, compared to the case where the entire ground is a counter electrode, the change in capacitance can be detected in one film, so that the detection safety is excellent.
検出回路は、特に制限されるものではないが、最も簡単で一般的な方法として、例えば図３示すようなブリッジ回路３１が適用できる。ブリッジ回路は、静電容量３２、静電容量３３、静電容量３４、静電容量３５からなり、静電容量３４がフィルムセンサ２１なるように電気結線されている。静電容量３２と静電容量３４間の点Ａと、静電容量３３と静電容量３５間の点Ｂ間の電気信号の変化を測定するように比較回路３７が設けられている。フィルムセンサ動作時には、ブリッジ回路へ交流信号発信部３６より交流信号を流すようになっている。
The detection circuit is not particularly limited, but for example, a bridge circuit 31 as shown in FIG. 3 can be applied as the simplest and general method. The bridge circuit includes a
侵入者３８がフィルムセンサに接近、若しくは接触すると容量３４に侵入者の浮遊容量３９が加わり静電容量が変化するため、点Ａと点Ｂ間の電気信号が変化する。この変化量がある数値レベル以上（しきい値設定）になると出力信号を出すようにすることによりフィルムセンサとして動作する。出力信号を受け取るコントローラや警報器と組み合わせることにより警報システム（図示せず）を構成でき、防犯システムとして機能させることが可能となる。
When the intruder 38 approaches or comes into contact with the film sensor, the inductor's stray capacitance 39 is added to the
本実施の形態では、静電容量３４がフィルムセンサ２１となっている。検出電極となる導電層（図１と図２では第一の導電層１３、２３）をほぼフィルム全面に形成してフィルムセンサ全面で検出可能とし、且つ対極側となる導電層が図１では窓枠１４、図２では第二の導電層２４を枠状に形成してある。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、検出回路として最も簡単で一般的な方法であるブリッジ回路３１を適用している。通常の状態（侵入者が接近していない、若しくは接触していない場合）では、検出電極と対極間の静電容量とブリッジ回路のその他の静電容量の間には以下の関係が成り立って平衡状態になっている、
Ｚ１・Ｚ３＝Ｚ２・Ｚ４
静電容量３２ ： Ｃ１ インピーダンス Ｚ１＝１／ωＣ１
静電容量３３ ： Ｃ３ インピーダンス Ｚ３＝１／ωＣ３
静電容量３４ ： Ｃ４ インピーダンス Ｚ４＝１／ωＣ４
静電容量３５ ： Ｃ２ インピーダンス Ｚ２＝１／ωＣ２
（ωは交流信号の振動の角周波数とする）
これを通常状態とすると、侵入者が接近、若しくは接触した場合に、Ｚ３が変化して平衡状態が崩れて差を検出することが出来る。対極を窓枠等とする場合は、窓枠やガラス窓等のサイズがそれぞれ異なるため、結果として静電容量４４とインピーダンスＺ３が取付け状態（窓枠形状等）で色々な数値を取り得てしまう。このため、窓枠毎に静電容量３２、３３、３５の調整を施工時に行うことになりるが、一方で検出電極と対極がフィルムセンサの内部に形成されていると、フィルムセンサ作製時に静電容量３４の値が予測でき、更に設置環境に影響されにくいため安定な検出が行える。
In the present embodiment, the bridge circuit 31 which is the simplest and general method as the detection circuit is applied. Under normal conditions (when the intruder is not approaching or in contact), the following relationship holds between the capacitance between the detection electrode and the counter electrode and the other capacitance of the bridge circuit. Is in a state,
Z1 ・ Z3 = Z2 ・ Z4
Capacitance 32: C1 impedance Z1 = 1 / ωC1
Capacitance 33: C3 impedance Z3 = 1 / ωC3
Capacitance 34: C4 impedance Z4 = 1 / ωC4
Capacitance 35: C2 impedance Z2 = 1 / ωC2
(Ω is the angular frequency of AC signal vibration)
If this is a normal state, when an intruder approaches or comes into contact, Z3 changes and the equilibrium state breaks down so that a difference can be detected. When the counter electrode is a window frame or the like, since the sizes of the window frame and the glass window are different, as a result, various values can be obtained in the mounted state (window frame shape or the like) of the
前記記載の動作は、図４に示したフィルムセンサ４１では、第一の導電層４３と、第二の導電層４４が透明基材４２の同一面に形成されており、フィルムの厚みには影響されないことから、より好ましいとも言える。
In the operation described above, in the film sensor 41 shown in FIG. 4, the first
図２または図４に示すように、第一の導電層に対して、対極の第二の導電層を窓枠状に外側に沿って形成することにより、第一の透明導電層２３、４３と第二の導電層２４、４４までの距離がどの部分をとっても均一になり、侵入者が近づいたり接触したりした時に検出が安定するので好適である。
As shown in FIG. 2 or FIG. 4, by forming the second conductive layer of the counter electrode along the outside in a window frame shape with respect to the first conductive layer, the first transparent
＜透明基材＞
透明基材には、透明性を有するフィルム状の無機化合物成形物または有機化合物成形物が挙げられるが、そのフレキシビリティーと軽量性、それに何よりも加工性の点から有機化合物が好適であり、成形物の形状は表面が平滑であれば特に限定されない。また透明基材は、透明性を有すれば単一有機化合物成形物の均質構造（例えば光学的に異方性のない）が可能である。一方、フィルムの強度を強化するために同一、又は異なる有機化合物成形物を粘着・接着剤により積層構造体化した積層フィルムや、フィルムの成型時に多層構造化としたフィルムも使用可能である。
<Transparent substrate>
The transparent base material includes a film-like inorganic compound molded product or an organic compound molded product having transparency, but an organic compound is preferable in terms of flexibility and light weight, and above all, processability, The shape of the molded product is not particularly limited as long as the surface is smooth. Moreover, if the transparent substrate has transparency, a homogeneous structure of a single organic compound molded product (for example, no optical anisotropy) is possible. On the other hand, in order to reinforce the strength of the film, a laminated film in which the same or different organic compound molded products are formed into a laminated structure with an adhesive / adhesive, or a film having a multilayer structure when the film is molded can be used.
透明性を有する有機化合物としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリウレタン、ポリエチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース等のプラスチックが挙げられる。特にポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート等のプラスチックフィルムが透明性、強度、価格等から好適である。前記プラスチックフィルムの厚さは、目的の用途に応じて２５〜３００μｍの範囲から適宜選択され、更に目的の用途に応じて、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤等が添加さてれていても特に構わないし制約を加えるものではない。 Examples of the organic compound having transparency include polyamide, polyimide, polypropylene, polyethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinyl acetal, polyurethane, polyethyl methacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene sulfide, polyether sulfone, polyarylate, polyether. Examples thereof include plastics such as ether ketone, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and triacetyl cellulose. In particular, plastic films such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polycarbonate are preferable from the viewpoint of transparency, strength, price, and the like. The thickness of the plastic film is appropriately selected from the range of 25 to 300 μm depending on the intended use, and further, depending on the intended use, an ultraviolet absorbent, an infrared absorbent, a plasticizer, a lubricant, a colorant, and an antioxidant. Even if an agent, a flame retardant, or the like is added, there is no particular limitation and no limitation is imposed.
＜導電層＞
導電層は、検出電極として機能するだけでなく、熱線遮蔽性を発現する。熱線遮蔽性は赤外線を反射することにより達成される。具体的には波長７８０〜〜２５００ｎｍの光線透過率が７０％以下であることが必要である。
また、第一の導電層に用いる場合、透明性が求められる。
このような光学的な振る舞いは、透明導電層を構成する物質内部の自由電子（キャリア）と光の相互作用であり、電気的特性のキャリア密度と光学的特性の反射の関係を用いるが出来る。前記相互作用は、プラズマ共鳴振動と呼ばれ、振動周波数をプラズマ振動周波数ωｐと言う。プラズマ振動周波数ωｐより小さい周波数の光は、物質内部の自由電子（キャリア）と共鳴し反射される。プラズマ振動周波数ωｐは、
ωｐ２＝ｎｑ２／εｍ ＊
（ｎ：キャリア密度、ｑ：キャリアの電荷、ε：誘電率、ｍ＊：キャリアの有効質量）
で表される。プラズマ振動周波数ωｐにおける光の波長λｐは、光速ｃとの関係式ｃ＝ωｐ・λｐから、λｐ＝ｃ／ωｐで求められる。関係式から近赤外領域である約８００ｎｍ以上の赤外線を効率よく反射するために、λｐ＝８００ｎｍについてキャリア密度を求めると約２×１０２１ｃｍ−３と求められる。本発明では、キャリア密度が上記の値以上の物質を導電層に少なくとも一層入れる。
<Conductive layer>
The conductive layer not only functions as a detection electrode, but also exhibits heat ray shielding properties. The heat ray shielding is achieved by reflecting infrared rays. Specifically, it is necessary that the light transmittance at wavelengths of 780 to 2500 nm is 70% or less.
Moreover, transparency is calculated | required when using for a 1st conductive layer.
Such optical behavior is an interaction between light and free electrons (carriers) inside the material constituting the transparent conductive layer, and the relationship between carrier density of electrical characteristics and reflection of optical characteristics can be used. The interaction is called plasma resonance vibration, and the vibration frequency is called plasma vibration frequency ωp. Light having a frequency lower than the plasma oscillation frequency ωp resonates and reflects with free electrons (carriers) inside the substance. The plasma oscillation frequency ωp is
ωp 2 = nq 2 / ε m *
(N: carrier density, q: carrier charge, ε: dielectric constant, m * : effective mass of carrier)
It is represented by The wavelength λp of the light at the plasma oscillation frequency ωp is obtained by λp = c / ωp from the relational expression c = ωp · λp with respect to the speed of light c. From the relational expression, in order to efficiently reflect infrared light having a wavelength of about 800 nm or more, which is in the near infrared region, the carrier density is calculated to be about 2 × 10 21 cm −3 for λp = 800 nm. In the present invention, at least one substance having a carrier density equal to or higher than the above value is placed in the conductive layer.
透明な導電層として一般的なインジウム、錫、亜鉛、チタン、ニオブ、セリウム、アンチモン等の酸化物、及び２種類以上の元素から成る複合酸化物は、キャリア密度が上記値に達しないため、少なくとも金属を一層用いる必要がある。導電層として前記条件を満たせば特に制限されるものではないが、例えば図５に示すような誘電体／銀を主成分とする金属／誘電体、若しくは透明導電性酸化物／銀を主成分とする金属／透明導電性酸化物の構成を含む多層膜が可視光域の透明性。及び熱線遮断性から好適である。形成方法も特に制限されるものではないが、ドライ法として真空蒸着法、イオンプレーティング法、プラズマ活性化蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などがあり、Ｗｅｔ法としてゾルゲルや導電性を有する粒子を分散させ塗液を塗布乾燥する方法などがある。 As a transparent conductive layer, indium, tin, zinc, titanium, niobium, cerium, antimony, and other oxides, and composite oxides composed of two or more elements, the carrier density does not reach the above value. It is necessary to use more metal. The conductive layer is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied. For example, a dielectric / silver-based metal / dielectric as shown in FIG. 5 or a transparent conductive oxide / silver as a main component is used. The multilayer film including the metal / transparent conductive oxide structure is transparent in the visible light region. And it is preferable from the heat ray blocking property. Although the formation method is not particularly limited, the dry method includes a vacuum deposition method, an ion plating method, a plasma activated deposition method, a sputtering method, a CVD method, and the like, and the wet method uses sol-gel or conductive particles. There is a method of dispersing and applying a coating liquid.
誘電体、透明導電性酸化物としては、前記の複合酸化物の加えてアルミ、シリコン、ジルコニア、イットリウム、タンタル等の酸化物、及び２種類以上の元素からなる複合酸化物を用いることが出来るが、特に限定されるものではない。また銀を主成分とする金属は、銀を主成分に金、銅、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、セリウム、ネオジウム、クロム、モリブデン、タングステン、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、亜鉛、アルミニウム、インジウム、シリコン、錫、ビスマスから選ばれた少なくとも一種を含有する合金、混合物からなる金属が挙げられるが、特に限定されるものではない。 As the dielectric and transparent conductive oxide, in addition to the above complex oxide, oxides such as aluminum, silicon, zirconia, yttrium, and tantalum, and complex oxides composed of two or more elements can be used. There is no particular limitation. In addition, silver-based metals include silver, gold, copper, magnesium, titanium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum, cerium, neodymium, chromium, molybdenum, tungsten, ruthenium, iridium, nickel, palladium, and platinum. , Zinc, aluminum, indium, silicon, tin, an alloy containing at least one selected from bismuth, and a metal made of a mixture, but are not particularly limited.
第二の導電層、導電体も上記物質と同様のものを用いることができる。 As the second conductive layer and conductor, the same materials as those described above can be used.
＜粘着層・接着層＞
図６及び図７に示す粘着層６６、７６と接着層７６は、各透明フィルム間の貼り合わせとガラスへの貼り合わせに用いられる。使用に際して明確な区別はないが、ガラスに貼り合わせる面を粘着剤とするのが良い。その理由は、粘着剤とガラスが接すると、ガラスが割れた時に粘着剤がガラスの飛散を防止するために「ガラス破り」に強く、防犯性能が高くなるからである。貼り合わせの層数も要求特性に合わせて適宜決めて良い。粘着剤には、ポリアクリル酸エステルを主成分したアクリル系粘着剤、シリコーン樹脂を主成分としたシリコーン系粘着剤、また天然ゴム、合成ゴムの弾性体と粘着付与剤が主成分のゴム系粘着剤等がある。使用可能な粘着剤に制限は無いが、本発明における粘着剤としては、アクリル系あるいはシリコーン系の粘着剤が好ましい。接着剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等が使用可能である。
<Adhesive layer / adhesive layer>
The adhesive layers 66 and 76 and the
＜ハードコート＞
図６及び図７に示すハードコート層は、フィルムセンサ表面の高硬度化を目的とする。その効果は、鉛筆等による引っ掻き傷、スチールウールによる擦り傷等が起こらない耐禍性処理である。ハードコート層の材料には、透明性、適度な硬度および機械的強度を有するものであれば良く、アクリル系樹脂、有機シリコーン系樹脂、ポリシロキサン等の樹脂材料が挙げられる。またハードコート層を塗工する際に、塗工液に樹脂フィラーや無機のフィラーを混合させることにより高硬度化することや、フィルム自体を不透明化しプライバシー保護機能の付与も可能であり、各々適宜使用しても構わない。
<Hard coat>
The hard coat layer shown in FIGS. 6 and 7 is intended to increase the hardness of the film sensor surface. The effect is a weather-resistant treatment that does not cause scratches such as pencils and scratches caused by steel wool. Any material can be used for the hard coat layer as long as it has transparency, appropriate hardness, and mechanical strength, and examples thereof include resin materials such as acrylic resins, organic silicone resins, and polysiloxanes. In addition, when applying the hard coat layer, it is possible to increase the hardness by mixing a resin filler or an inorganic filler in the coating liquid, or to make the film itself opaque and impart a privacy protection function. You can use it.
＜紫外線吸収層＞
この他に粘着層、ハードコート層に紫外線吸収性能を付与することも出来る。紫外線吸収層は、太陽光線中の紫外線が室内に入射するのを低減させるだけでなく、フィルムの耐光性も向上させる機能である。方法には、紫外線吸収剤を含む皮膜を形成したり、粘着層及び接着層、またはハードコート層に混ぜて各々の層を形成したりすればよい。形成方法は特に制限されない。紫外線吸収剤としては、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系などの有機系と、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム等の無機微粒子系があり、要求特性に合わせて単独、または混合して使用して構わない。
紫外線吸収剤を固定する樹脂として、主にアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂が一般に使用される。またフィルムセンサの透明導電層で用いた透明酸化物材料の中には、紫外線領域にバンドギャップに起因した吸収性能を有するものがあり、被膜を形成して紫外線吸収層の効果を付与することが可能である。
また透明基材として、上記の様な紫外線吸収剤を含有させた可視域で透明なプラスチックフィルムを用いることも可能である。
<Ultraviolet absorbing layer>
In addition to this, UV absorption performance can be imparted to the adhesive layer and the hard coat layer. The ultraviolet absorbing layer has a function of not only reducing the incidence of ultraviolet rays in sunlight but also improving the light resistance of the film. As a method, a film containing an ultraviolet absorber may be formed, or each layer may be formed by mixing with an adhesive layer and an adhesive layer or a hard coat layer. The formation method is not particularly limited. UV absorbers include salicylic acid-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, cyanoacrylate-based organic systems, and inorganic fine-particle systems such as iron oxide, zinc oxide, titanium oxide, and indium oxide. Or may be used in combination.
As the resin for fixing the ultraviolet absorber, thermoplastic resins such as acrylic resins, polyester resins, alkyd resins, polyurethane resins, epoxy resins, amino resins, and vinyl resins are generally used. In addition, some transparent oxide materials used in the transparent conductive layer of the film sensor have absorption performance due to the band gap in the ultraviolet region, and a film can be formed to give the effect of the ultraviolet absorption layer. Is possible.
Moreover, it is also possible to use a plastic film transparent in the visible range containing the ultraviolet absorber as described above as the transparent substrate.
＜他の構成例＞
また、第一の導電層を有する透明基材の片面又は両面、又は第一の導電層と第二の導電層を有する透明基材の片面又は両面に、１枚又は複数枚の透明フィルムを粘着層又は接着層を介しり貼り合わせてもよい。
このようにすることで、多層化することができ、侵入者の侵入を効果的に防ぐことができる。
透明フィルムとしては、前記透明基材と同様の用いることができる。粘着層又は接着層に用いる粘着剤又は接着剤は前述のものを用いることができる。
<Other configuration examples>
In addition, one or more transparent films are adhered to one or both sides of a transparent substrate having a first conductive layer, or one or both sides of a transparent substrate having a first conductive layer and a second conductive layer. You may bond together via a layer or an adhesive layer.
By doing in this way, it can be multilayered and an intruder's invasion can be prevented effectively.
As a transparent film, it can use similarly to the said transparent base material. As the pressure-sensitive adhesive or adhesive used for the pressure-sensitive adhesive layer or the adhesive layer, those described above can be used.
＜ガラス窓＞
本発明のフィルムセンサを貼り付ける対象として、窓ガラスのようなガラス構造物を挙げたが、これに限らず、透明で強度があり窓やショーウィンドウとして使用可能であれば特に制限されず、合成樹脂板等でも可能である。また貼合したフィルムセンサの誤動作を防ぐために、動作許可信号を用意し動作を制限することも可能である。例として、窓ガラスなどにマイクロスイッチを設置する等が好適である。
<Glass window>
As a target to which the film sensor of the present invention is attached, a glass structure such as a window glass is cited. However, the present invention is not limited thereto, and is not particularly limited as long as it is transparent and strong and can be used as a window or a show window. A resin plate or the like is also possible. Moreover, in order to prevent malfunction of the bonded film sensor, it is possible to prepare an operation permission signal and restrict the operation. As an example, it is preferable to install a microswitch on a window glass or the like.
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。実施例は本発明実施の例であり、本発明の内容はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. Examples are examples of the present invention, and the content of the present invention is not limited to these examples.
＜実施例１＞
図１に示すように、透明基材１２として、厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（（以下、ＰＥＴフィルムと記す）上に、透明な第一の導電層１３としてインジウム錫酸化物（以下ＩＴＯと称す）で銀をサンドイッチした多層膜（膜厚 ＩＴＯ（４０ｎｍ）／Ａｇ（１３．５ｎｍ）／ＩＴＯ（４０ｎｍ））を形成した。第一の導電層と第二の導電体からなる対極である窓枠との間の静電容量の変化を検出する検出回路１５を結線してフィルムセンサ１１とした。多層膜のシート抵抗値は約７Ω／□であった。この時の波長７８０〜〜２５００ｎｍの赤外線域の透過率は７０％以下であった。
<Example 1>
As shown in FIG. 1, as a transparent substrate 12, a 100 μm-thick polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as a PET film) and a transparent first conductive layer 13 as indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) are used. ) To form a multilayer film (thickness ITO (40 nm) / Ag (13.5 nm) / ITO (40 nm)) sandwiched between silver and a window frame as a counter electrode composed of a first conductive layer and a second conductor. A film sensor 11 was connected by connecting a
交流信号発信部より交流信号として矩形波を発信し、矩形波の周波数は１００ｋＨｚとした。図４に示す点Ａと点Ｂの交流信号の比較は、比較回路において点Ａの交流信号はそのままで、点Ｂの交流信号は極性を反転して、それぞれの信号の足し算を行う。通常状態では、ブリッジ回路が平衡状態であり、点Ａと点Ｂは同じ波形の交流信号となっているので、点Ａの交流信号と極性が反転した点Ｂ交流信号を足し算すると常に零となった。次いで透明導電層１３に手を接触させると、比較回路では信号が出力された。これはブリッジ回路の平衡状態が変化したことを示し、フィルムセンサとして機能することが出来た。 A rectangular wave was transmitted as an AC signal from the AC signal transmitter, and the frequency of the rectangular wave was 100 kHz. In the comparison of the AC signals at points A and B shown in FIG. 4, the AC signal at point A is left as it is in the comparison circuit, the polarity of the AC signal at point B is inverted, and the respective signals are added. In the normal state, the bridge circuit is in an equilibrium state, and the point A and the point B are AC signals having the same waveform. Therefore, the point B AC signal and the point B AC signal whose polarity is inverted are always added to zero. It was. Next, when the hand was brought into contact with the transparent conductive layer 13, a signal was output from the comparison circuit. This indicates that the equilibrium state of the bridge circuit has changed and could function as a film sensor.
＜実施例２＞
図２に示すように、透明基材２２として、厚さ１００μｍのＰＥＴフィルム上に、透明な第一の導電層２３としてインジウム錫酸化物（以下ＩＴＯと称す）で銀合金（原子数比：Ａｇ９８．５、Ａｕ１．０、Ｃｕ０．５ 以下ＡＡＣと称す）をサンドイッチした多層膜（膜厚 ＩＴＯ（４０ｎｍ）／ＡＡＣ（１３．５ｎｍ）／ＩＴＯ（４０ｎｍ））を形成した。透明な第二の導電層２４にはインジウム錫酸化物（以下ＩＴＯと称す）を形成し、上記の二つの導電層間の静電容量の変化を検出する検出回路２５を結線してフィルムセンサ２１とした。多層膜のシート抵抗値は約８Ω／□であった。この時の波長７８０〜〜２５００ｎｍの赤外線域の透過率は７０％以下であった。
<Example 2>
As shown in FIG. 2, a silver alloy (atomic ratio: Ag98) made of indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) as a transparent first
発信する交流信号、及び交流信号の比較方法は実施例１と同様にして行った。通常状態では、ブリッジ回路が平衡状態であり、点Ａと点Ｂは同じ波形の交流信号となっているので、点Ａの交流信号と極性が反転した点Ｂ交流信号を足し算すると常に零となった。次ぎに、第一の透明導電層１３に手を接触させると、比較回路では信号が出力された。これはブリッジ回路の平衡状態が変化したことを示し、フィルムセンサとして機能することが出来た。 The AC signal to be transmitted and the method for comparing the AC signal were performed in the same manner as in Example 1. In the normal state, the bridge circuit is in an equilibrium state, and the point A and the point B are AC signals having the same waveform. Therefore, the point B AC signal and the point B AC signal whose polarity is inverted are always added to zero. It was. Next, when the hand was brought into contact with the first transparent conductive layer 13, a signal was output from the comparison circuit. This indicates that the equilibrium state of the bridge circuit has changed and could function as a film sensor.
＜実施例３＞
図６に示すように、実施例２のフィルムセンサの透明な第一の導電層６３上に粘着層を貼り合わせ、透明な第二の導電層６４上に紫外線硬化型のアクリル樹脂を塗工、紫外線照射して硬化させてハードコート層を形成してフィルムセンサ６１とした。次いでフィルムセンサ６１を厚さ３ｍｍのガラス板に粘着層で貼り合わせて、フィルムセンサ６１を窓ガラス上に貼り付けたのと同じ状態にした。発信する交流信号、及び交流信号の比較方法は実施例２と同様にして行った。通常状態では、上記実施例と同じようにブリッジ回路は平衡状態にあり、点Ａの交流信号と極性が反転した点Ｂ交流信号を足し算すると常に零となった。透明な第一の導電層側であるガラスに手を接触させると、比較回路では信号が出力された。これはブリッジ回路の平衡状態が変化したことを示し、ガラスに貼合させた状態でフィルムセンサとして機能することが確認出来た。
<Example 3>
As shown in FIG. 6, an adhesive layer is bonded onto the transparent first conductive layer 63 of the film sensor of Example 2, and an ultraviolet curable acrylic resin is applied onto the transparent second conductive layer 64. The film sensor 61 was formed by forming a hard coat layer by irradiating it with ultraviolet rays. Next, the film sensor 61 was bonded to a glass plate having a thickness of 3 mm with an adhesive layer, so that the film sensor 61 was put on the window glass in the same state. The AC signal to be transmitted and the method for comparing the AC signal were performed in the same manner as in Example 2. In the normal state, the bridge circuit is in a balanced state as in the above embodiment, and when the AC signal at the point A and the point B AC signal whose polarity is inverted are added, it always becomes zero. When the hand was brought into contact with the glass on the transparent first conductive layer side, a signal was output from the comparison circuit. This indicates that the equilibrium state of the bridge circuit has changed, and it has been confirmed that the bridge circuit functions as a film sensor when bonded to glass.
以上の結果より、本発明によれば、検出電極となる透明導電層にキャリア密度の高い物質を少なくとも一層用いることにより、波長７８０〜２５００ｎｍの赤外線領域の透過率が７０％以下とすることが出来るため、高性能フィルムセンサ機能に加えて、熱的な遮断性を有する日照調整機能を持つフィルムセンサが得られる。さらに、透明フィルムを貼り合わせするか、若しく多層構造を有する透明フィルムを透明基材とすることにより、突き刺し強度や引き裂き強度に優れたフィルムセンサが得られる。 From the above results, according to the present invention, the transmittance in the infrared region with a wavelength of 780 to 2500 nm can be reduced to 70% or less by using at least one substance having a high carrier density for the transparent conductive layer serving as the detection electrode. Therefore, in addition to the high-performance film sensor function, a film sensor having a sunlight adjustment function having a thermal barrier property can be obtained. Furthermore, a film sensor excellent in puncture strength and tear strength can be obtained by laminating a transparent film or using a transparent film having a multilayer structure as a transparent substrate.
１１、２１、４１、５１、６１、７１・・・フィルムセンサ
１２、２２、４２、５２、６２、７２・・・透明基材
１３、２３、４３、５３、６３、７３・・・透明な第一の導電層
１４・・・第二の導電体である対極
２４、４４、６４、７４・・・第二の導電層
１５、２５、４５、６５、７５・・・検出回路
３２・・・静電容量
３３・・・静電容量
３４・・・静電容量
３５・・・静電容量
３６・・・交流信号発信部
３７・・・比較回路
３８・・・侵入者
３９・・・侵入者の浮遊容量
５６・・・誘電体、若しくは透明導電性酸化物
５７・・・銀を主成分とする金属
６６、７６・・・粘着層若しくは接着層
６７、７７・・・ハードコート層
11, 21, 41, 51, 61, 71 ...
Claims (14)
第一の導電層及び第二の導電体からなる対極に、第一の導電層及び第二の導電体からなる対極の間の静電容量の変化を検出する検出回路が接続されてなり、
前記第一の導電層が形成された前記透明基材の光線透過率は、波長が７８０〜２５００ｎｍの範囲において、７０％以下であることを特徴とするフィルムセンサ。 A counter electrode comprising a first conductive layer that is transparent on all or part of one surface of the transparent substrate, and comprising a second conductor in contact with the transparent substrate on which the first conductive layer is formed. With
A counter electrode comprising a first conductive layer and a second conductor, made by detection circuit for detecting a change in capacitance between the counter electrode made of the first conductive layer and the second conductor is connected,
The film sensor light transmittance of the first of said transparent substrate a conductive layer is formed, in a range of wavelengths 780～2500Nm, characterized in that 70% or less.
第一の導電層及び第二の導電層に、第一の導電層及び第二の導電層の間の静電容量の変化を検出する検出回路が接続されてなり
前記第一の導電層及び前記第二の導電層が形成された前記透明基材の光線透過率は、波長が７８０〜２５００ｎｍの範囲において、７０％以下であることを特徴とすることを特徴とするフィルムセンサ。 A first conductive layer that is transparent is formed on all or a part of one surface of the transparent substrate, and a second conductive layer is formed on a part of the other surface,
A detection circuit for detecting a change in capacitance between the first conductive layer and the second conductive layer is connected to the first conductive layer and the second conductive layer.
Light transmittance of the transparent substrate where the first conductive layer and the second conductive layer is formed, in the wavelength range of 780～2500Nm, and characterized in that equal to or less than 70% Film sensor.
第一の導電層及び第二の導電層に、第一の導電層及び第二の導電層の間の静電容量の変化を検出する検出回路が接続されてなり
前記第一の導電層及び前記第二の導電層が形成された前記透明基材の光線透過率は、波長が７８０〜２５００ｎｍの範囲において、７０％以下であることを特徴とすることを特徴とするフィルムセンサ。 A transparent first conductive layer is formed on a part of one surface of the transparent substrate, and a transparent second conductive layer is formed on a part of the same surface,
A detection circuit for detecting a change in capacitance between the first conductive layer and the second conductive layer is connected to the first conductive layer and the second conductive layer.
Light transmittance of the transparent substrate where the first conductive layer and the second conductive layer is formed, in the wavelength range of 780～2500Nm, and characterized in that equal to or less than 70% Film sensor.
を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィルムセンサ。 The film sensor according to claim 1, wherein the first conductive layer contains a substance having a carrier density of 2 × 10 21 cm −3 or more.
The glass structure according to claim 13, wherein the glass structure is a window glass.
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