JP5439318B2 - 静電容量式センサ用部材およびこれを用いた静電容量式センサ - Google Patents
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Description
しかし、静電容量式センサを備えた操作パネルにおいて、静電容量式センサに金属メッキからなる加飾層を設けた場合、加飾層が導電性を有するため、入力体と電極との間の静電容量の変化量が低下し、接近操作または接触操作の検出精度が低下する。
しかし、不連続な島状構造からなる加飾層においては、製造工程中のハンドリングによる擦傷、圧縮応力等によって、島同士が部分的に連結し、良導体となるネットワークが形成されるため、導電性が高くなりやすい。そのため、全数に渡り動作確認を行う必要があり、手間がかかる。また、スズやアルミニウムは、酸化、塩化等を起こしやすく、経時的に金属光沢が失われる。一方、インジウムは、供給不安があり、かつ高価である。
前記シート部材は、前記加飾層の前記電極側に設けられた反射層をさらに有することが好ましい。
前記シート部材と前記電極とは接していることが好ましい。
本発明の静電容量式センサは、安定した金属調光沢の外観を有しているにもかかわらず、入力体の接近操作または接触操作の検出精度の低下が抑えられる。
図1は、本発明の静電容量式センサ用部材の一例を示す断面図である。静電容量式センサ用部材1は、入力体(図示略)による接近操作または接触操作が行われる操作面Sを有するシート部材10と、シート部材10の操作面Sの反対側の表面に形成された電極20および電極20を外部の制御部(図示略)に接続するための配線ライン(図示略)と、粘着剤(図示略)を介してシート部材10の操作面Sの反対側の表面および電極20に貼着された基体30とを有するシート状、板状等の部材である。
シート部材10は、電極20側から順に、絶縁層12、加飾層14および保護層16を有する積層シートであり、保護層16の最表面が、操作面Sとなる。
絶縁層12は、絶縁性および可撓性を有する薄いフィルムからなる層である。
絶縁層12の材料としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等)、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、アイオノマー、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート等)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート等)、ポリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフッ化ビニリデン、不飽和ポリエステル、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。
絶縁層12の材料としては、透明性、強度、湿度透過性の点から、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、AS樹脂、ポリスチレン、環状ポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、これらの変性物、共重合物等が好ましい。
絶縁層12の厚さは、10〜200μmが好ましく、接近操作または接触操作の検出精度の点から、10〜50μmがより好ましい。
加飾層14は、シリコンまたはシリコンと金属との合金からなる連続した膜(均質膜)であり、従来のインジウム等からなる不連続な島状構造とは異なる。また、加飾層14は、従来の不連続な島状構造とは異なり、表面積が小さく、耐食性の高い材料からなっているため、化学的劣化が抑えられている。
(i)他の半導体物質に比べ反射率が高く明るい。
(ii)導電率が小さいことから、合金中の金属の割合を多くでき、明るく、内部応力を低減できる。
(iii)入手しやすい、等。
シリコンは、ドーパント(ボロン、リン、砒素、アンチモン等)をできるだけ含まないことが好ましい。ドーパントの量は1ppm以下が好ましく、10ppb以下がより好ましい。
(i)シリコン単独に比べて反射率および明度が高く、明るい加飾層14が得られる。
(ii)シリコン単独に比べ軟質であるため、加飾層14の内部応力が低下し、絶縁層12との密着性が向上し、クラックの発生が抑制される。
反射率は、JIS Z8722の条件d(n−D)による、正反射率を含めた拡散反射率であり、短波長側が360nm〜400nm、長波長側が760nm〜830nmである可視光線領域の平均値であって、積分球を用い光沢成分の正反射光を含めて測定する。
合金は、加飾層14の表面抵抗率および金属調光沢を高く維持できる限りは、シリコンおよび金属を除く不純物を含んでいてもよい。
加飾層14が薄い場合は、光が透過してしまい、反射率が低下するため、暗い金属調光沢を得ることができる。よって、金属調光沢の明度調整を、加飾層14の厚さを変えることにより調整できる。
加飾層14の厚さは、加飾層14の断面の高分解能顕微鏡像から測定できる。
加飾層14の表面抵抗率は、JIS K7194に記載の4探針法により測定する。
加飾層14の平均表面粗さの下限は、研磨加工で実現可能な0.1nmとする。
加飾層14の平均表面粗さは、JIS B0601−2001の算術平均粗さRaである。具体的には、表面粗さ測定機により表面形状を測定し、平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、抜き取り部分の平均線から粗さ曲線までの偏差の絶対値を合計し平均した値(算術平均粗さRa)を求める。
絶縁層12の平均表面粗さは、JIS B0601−2001に規定される算術平均粗さRaである。
物理的蒸着法は、真空にした容器の中で蒸発材料(シリコンまたはその合金)を気化させ、気化した蒸発材料を近傍に置いた下地上に堆積させて薄膜を形成する方法であり、蒸発材料の気化方法の違いで、蒸発系とスパッタリング系とに分けられる。蒸発系としては、EB蒸着、イオンプレーティング、パルスレーザー蒸着等が挙げられ、スパッタリング系としては、RF(高周波)スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、対向ターゲット型マグネトロンスパッタリング、ECRスパッタリング等が挙げられる。
保護層16は、加飾層14を保護する層であり、加飾機能を失わないように、透明であることが必要である。よって、保護層16の可視光線透過率は、80%以上が好ましい。
保護層16としては、絶縁層12と同様のフィルムを貼着してなる層;加飾層14の表面に透明塗料を塗布して形成された塗膜等が挙げられる。
また、保護層16の表面に、無機物(シリカ、チタネート、シラザン等)による処理、または無機−有機ハイブリッド処理を施してもよい。
電極20は、絶縁層12(または基体30)の表面に下記の方法によって形成される層である。
(i)絶縁層12(または基体30)の表面に貼着された金属薄膜(アルミ箔、銅箔等)のエッチングによって所望の形状にパターニングする方法。
(ii)絶縁層12(または基体30)の表面に、導電ペーストや導電性ポリマーを用いたスクリーン印刷によって所望の形状にパターニングする方法。
電極20の形状は、特に限定されないが、入力体の接近操作または接触操作による静電容量の変化を外部の制御部にて検出できる程度の大きさが必要である。
配線ライン(図示略)は、電極20と同様の方法によって形成できる。
基体30は、シート部材10および電極20を支持するものであり、機械的強度のあるシート状、板状等の成形体からなる。
本発明の静電容量式センサ用部材は、図1のものに限定はされない。
図2は、本発明の静電容量式センサ用部材の他の例を示す断面図である。静電容量式センサ用部材2は、加飾層14の電極20側に反射層18を設けたものである。加飾層14の厚さが薄い場合には光が透過するため、反射層18に着色を施せば加飾層14の調色を行うことができる。また、反射層18に白色顔料(酸化マグネシウム、酸化チタン等)を含ませれば、加飾層14の反射率を補うことも可能である。
また、電極20の数は、必要な入力点数に合わせ、図2に示すように複数であってもよい。
また、基体30は、シート状または板状に限定されず、任意の形状を有していてもよい。また、基体30を設けなくてもよい。
また、加飾層14と保護層16との間に、文字、絵柄等を表示するための印刷層を設けてもよい。
以上説明した本発明の静電容量式センサ用部材にあっては、金属調光沢を有する加飾層がシリコンまたはシリコンと金属との合金からなる連続した膜であるため、導電性が低い。そのため、入力体による接近操作または接触操作によって入力体と電極との間に発生する静電容量の変化量の低下が抑えられ、電極に接続された外部の制御部によって静電容量の変化を十分に検出できる。
また、加飾層の材料が従来のスズ、アルミニウム等に比べ化学的安定性が高いため、金属調光沢が安定する。
また、加飾層の材料が従来のインジウム等に比べ安価であり、かつ供給不安がないため、安価に、かつ安定して生産できる。
また、加飾層が従来のような不連続な島状構造ではないため、製造工程中に導電性が変化することがない。そのため、機能検査を全数行う必要がなく、生産性がよい。
本発明の静電容量式センサは、本発明の静電容量式センサ用部材と、静電容量式センサ用部材の電極に配線ラインを介して接続された制御部とを有する。
本発明の静電容量式センサは、入力装置(家電製品、携帯電話、パソコン、自動車等の操作用のボタン、スイッチ、キー、パッド等が配置された操作パネル等)において、指等の入力体による接近操作または接触操作を検出するセンサとして用いることができる。
入力装置における本発明の静電容量式センサの制御部は、検出回路に加え、検出回路の検出結果に基づく情報(すなわち、入力体による接近操作または接触操作に基づく情報)を電子機器等に送るインターフェイス部を有する。
厚さ50μm、平均表面粗さ0.046μm(小坂研究所社製、サーフコーダ SE500)のポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面に、シリコン(50体積%)とアルミニウム(50体積%)のターゲットを用いたスパッタリングを行い、厚さ80nm、反射率60%、表面抵抗率1.2×104Ω、平均表面粗さ0.040μmの均質な加飾層を形成した。フィルムの他方の面には、銀ペーストにより直径30mmの電極およびそれに繋がる配線ラインを形成した。
シート部材を厚さ10mmのABS樹脂からなる成形体に貼着し、図1に示すような静電容量式センサ用部材1を30個作製した。加飾層は、クロムメッキ調の光沢を有するものであった。
厚さ25μm、平均表面粗さ0.046μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面に、酸化チタンを含有する白色塗料を、乾燥後の厚さが10μmになるように塗布し、硬化させ、反射層を形成した。
ついで、反射層の表面に、実施例1と同様のターゲットを用いたスパッタリングを行い、厚さ50nm、反射率58%、表面抵抗率2.4×104Ω、平均表面粗さ0.114μmの均質な加飾層を形成した。フィルムの他方の面には、銀ペーストにより直径30mmの電極およびそれに繋がる配線ラインを形成した。
シート部材を厚さ10mmのABS樹脂からなる成形体に貼着し、図2に示すような静電容量式センサ用部材2を30個作製した。加飾層は、クロムメッキ調の光沢を有するものであった。
加飾層として、蒸着によって厚さ100nmのインジウムの不連続な島状構造を形成した以外は、実施例1と同様にして、図3に示すような、電極20側から順に、絶縁層12、不連続な島状構造からなる加飾層19および保護層16からなるシート部材11を有する静電容量式センサ用部材3を30個作製した。
2 静電容量式センサ用部材
10 シート部材
12 絶縁層
14 加飾層
16 保護層
18 反射層
20 電極
30 基体
S 操作面
Claims (5)
- 入力体による接近操作または接触操作が行われる操作面を有するシート部材と、
前記シート部材を挟んで前記操作面の反対側に配置された電極とを有する静電容量式センサ用部材であって、
前記シート部材が、金属調光沢を有する加飾層を有し、
前記加飾層が、シリコンまたはシリコンと金属との合金からなる連続した膜である、静電容量式センサ用部材。 - 前記シート部材が、前記加飾層の表面に設けられた保護層をさらに有する、請求項1に記載の静電容量式センサ用部材。
- 前記シート部材が、前記加飾層の前記電極側に設けられた反射層をさらに有する、請求項1または2に記載の静電容量式センサ用部材。
- 前記シート部材と前記電極とが接している、請求項1〜3のいずれかに記載の静電容量式センサ用部材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の静電容量式センサ用部材と、
前記操作面に対して前記入力体による接近操作または接触操作が行われた際の前記入力体と前記電極との間の静電容量の変化を検出する制御部と
を有する、静電容量式センサ。
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