JP5870897B2 - 静電タッチパネル - Google Patents

Description

本発明は、静電タッチパネルに関する。

従来、手指が接触する接触面を有する筐体と、筐体の接触面に対する手指の接触に応じて静電容量の値が変化する電極部材と、を備える静電タッチパネルが知られている。こうした静電タッチパネルの一種として、特許文献１に開示されるものでは、筐体と電極部材は、粘着材により互いに全面を結着されている。

特開２０１２−１４６２９７

しかし、筐体を構成する材料として経時変化によりガスを発生する材料を用いた場合には、発生するガスにより筐体と粘着材との間に気泡が発生する。この気泡により、筐体と電極部材との間の距離が初期値に対して変化するため、筐体の接触面に対する手指の接触を検知するための静電容量が変動してしまい、手指の接触を検知できなくなるというおそれがある。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、静電容量の変動を抑制した静電タッチパネルを提供することにある。

上記目的を達成する発明は以下の点を特徴とする。なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明は、入力操作体が接触する接触面を有する筐体と、筐体の接触面に対する入力操作体の接触に応じて静電容量の値が変化する電極部材と、筐体と電極部材とを結着する結着材と、を備え、電極部材と筐体の間には、筐体から発生したガスが流れ込む空間部が形成されることを特徴とする。

本発明によると、電極部材と筐体との間には筐体から発生したガスが流れ込む空間部が設けられるため、電極部材と筐体との間が結着材により全面結着される互いの隙間と比べて、広い体積の空間部へガスは拡散されることになる。そのため、筐体から発生したガスは、筐体と結着材との間に局所的な気泡となっては溜まりにくい。故に、筐体と電極部材との間の距離の変化を抑えることができ、静電容量が変動することを抑制して、入力操作体の接触を検知することが可能となる。

本発明の第一実施形態による静電タッチパネルを示す正面図である。 本発明の第一実施形態による静電タッチパネルを示す（ａ）Ｏ―Ｏ断面図、（ｂ）斜視図である。 本発明の第二実施形態による静電タッチパネルを示す（ａ）Ｏ―Ｏ断面図、（ｂ）斜視図である。 本発明の第三実施形態による静電タッチパネルを示す（ａ）Ｏ―Ｏ断面図、（ｂ）斜視図である。 本発明の他の実施形態による静電タッチパネルを示す斜視図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。

（第一実施形態）
図１、２に示す本発明の第一実施形態による静電タッチパネル１は、車室内のインストルメントパネルに設置される。静電タッチパネル１は、車室内に露出して意匠面を構成するものであり、操作者の手指２により接触操作される複数のスイッチ操作面１１を有している。例えば、操作者がスイッチ操作面１１を手指２で触ると空調装置が起動し、空調装置の運転状態が液晶表示部１３に表示される。静電タッチパネル１は、フィルムセンサ２０、筐体１０、粘着材３０及び光源６０等を備えている。ここで、第一実施形態におけるスイッチ操作面１１は、請求項の接触面に相当し、第一実施形態における手指２は、請求項の入力操作体に相当する。また、第一実施形態におけるフィルムセンサ２０は、請求項の電極部材に相当する。さらに、第一実施形態における粘着材３０は、請求項の結着材に相当する。

フィルムセンサ２０は、樹脂性の基材２１に電極２２を設けて構成されている。基材２
１及び電極２２は、透光性を有する。フィルムセンサ２０では、筐体１０のスイッチ操作面１１に対する手指２の接触に応じて、電極２２とスイッチ操作面１１との間の静電容量が変化する。

電極２２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や透明導電ポリマーによって構成される。電極２２の端は、銀ペースト等によりコネクタへ電気的に接続されている。ここで、手指２の接触の有無は、スイッチ操作面１１に対する操作者の手指２との間で形成される、静電容量の値の変動に応じた電極２２からの出力により判定される。

筐体１０は、透光性を有する樹脂材料に遮光性塗料を印刷して形成されている。筐体１０には、遮光性塗料が印刷されていない複数の透光面が形成されている。これらの透光面は、手指２が接触してスイッチを操作するスイッチ操作面１１として機能する。筐体１０は、フィルムセンサ２０と粘着材３０により互いに結着されている。筐体１０は、例えばポリカーボネート等により形成されて、経時変化によりガスが発生する。

粘着材３０は、両面にアクリル系の粘着材が設けられている両面テープであり、５０μｍ程度の厚さに形成されている。粘着材３０は、筐体１０とフィルムセンサ２０とを結着している。粘着材３０には、特に基材が設けられておらず、光を透過する。

光源６０は、発光ダイオード等であり、フィルムセンサ２０の反操作者側（操作者側とは反対側）に電極２２と対向する位置に配置されている。光源６０からの光は、フィルムセンサ２０及びスイッチ操作面１１を操作者側へ向かって透過する。したがって、光源６０を点灯させると、光源６０と対向する位置のスイッチ操作面１１が点灯しているように視認される。

図２に示すように、筐体１０とフィルムセンサ２０との間には、空間部４０が形成されている。ここで、筐体１０とフィルムセンサ２０とを結着する粘着材３０は、筐体１０の外縁１４から内側に操作者側から見て略Ｃ字型に設けられている。空間部４０は、粘着材３０の内側に形成されている空洞である。また、空間部４０内では、筐体１０とフィルムセンサ２０との間の距離は、一定に保たれている。光源６０からの光は、フィルムセンサ２０の反操作者側からフィルムセンサ２０を透過した後、空洞である空間部４０を通り、筐体１０のスイッチ操作面１１から操作者へ向かって投射される。第一実施形態では、筐体１０のうち空間部４０に対向する領域をスイッチ操作面１１としている。

粘着材３０の一部には、粘着材３０の途切れる隙間５０が形成されている。ここで、隙間５０は、途切れた粘着材３０の端面３１同士により形成されており、ガスを外部へ流出させる流通経路５０として機能する。

流通経路５０は、粘着材３０の端面３１同士により形成される隙間５０であり、空間部４０に連通されている。流通経路５０のうち、空間部４０に連通する側とは反対側の端部５１は、外部にガスを流通可能に開放されている。流通経路５０の大きさは、筐体１０から発生したガスが外部に流出しうる大きさとなっている。流通経路５０の大きさは、例えば数μｍ程度である。

ここまで説明した第一実施形態によると、フィルムセンサ２０と筐体１０との間には筐体１０から発生したガスが流れ込む空間部４０が設けられるため、空間部４０へガスは拡散されることになる。そのため、筐体１０から発生したガスは、筐体１０と粘着材３０との間に局所的な気泡となっては溜まりにくい。故に、筐体１０とフィルムセンサ２０との間の距離の変化を抑えることができ、筐体１０のスイッチ操作面１１に対する手指２の接触の有無を判定するための静電容量の値の変動を抑制することが可能となる。

また、第一実施形態によると、フィルムセンサ２０と筐体１０との間には筐体１０から発生したガスが流れ込む空間部４０が設けられ、空間部４０に流れ込んだガスは、空間部４０に連通される流通経路５０から外部へ流出される。そのため、仮に発生するガスに対する空間部４０の体積が小さいものであっても、筐体１０から発生したガスは、筐体１０とフィルムセンサ２０との間には溜まりにくく、筐体１０とフィルムセンサ２０との間の距離は、初期値に対して変化しにくい。これによれば、筐体１０のスイッチ操作面１１に対する手指２の接触の有無を判定するための静電容量の値の変動を抑制して、手指２接触を確実に判定することが可能となる。

さらに、第一実施形態によると、空間部４０は、筐体１０の外縁１４から内側に所定の範囲に亘って設けられる粘着材３０の内側に形成されるため、切断加工した粘着材３０により筐体１０とフィルムセンサ２０とを結着させるだけで空間部４０は形成されることになる。故に、容易に空間部４０を形成して筐体１０からのガスを拡散させることができる。その結果、容易に静電容量の変動を抑制して、手指２の接触を検知することが可能となる。

また第一実施形態では、手指２が接触するスイッチ操作面１１は、筐体１０のうち空間部４０に対向する領域である。そのため、静電タッチパネル１は、空間部４０に対向する領域で筐体１０とフィルムセンサ２０との間の距離の変化の抑制を実現できる。よって第一実施形態では、静電容量の変動の抑制の効果が顕著に発揮される。

さらに加えて、第一実施形態によると、粘着材３０の内側に形成される空間部４０は、筐体１０とフィルムセンサ２０との間に挟まれ、筐体１０とフィルムセンサ２０は、光源６０からの光を透過する。ここで、空間部４０の内部は気体であり光を透過するため、光源６０からの光は、フィルムセンサ２０の反操作者側からフィルムセンサ２０、空間部４０及び筐体１０を順に透過することになる。故に、光源６０からの光により静電タッチパネル１はスイッチ操作面１１に印刷された文字や画像等を照明することができる。その際に、筐体１０から発生したガスを空間部４０へ流れ込ませた後に流通経路５０から流出させれば、筐体１０から発生するガスにより筐体１０と粘着材３０との間に局所的に発生する気泡が原因の色むら等を抑制することができ、静電タッチパネル１の意匠性悪化を防ぐことができる。

（第二実施形態）
図３に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態の粘着材２３０は、筐体１０の外縁１４から内側に所定の範囲に亘って、筐体１０の中心に向かって螺旋状に設けられている。第二実施形態の空間部２４０は、粘着材２３０の
螺旋の隙間に形成され、螺旋状となっている。空間部２４０において、螺旋の中心とは反対側の端２５１は、外部へガスを流出可能に開放されている。

第二実施形態のスイッチ操作面２１１は、螺旋状の空間部２４０を覆う領域と対向する領域である。螺旋状の粘着材２３０に接する筐体１０から発生したガスが空間部２４０へ流れ込めるように、粘着材２３０の螺旋の幅Ｗ１は、空間部２４０の螺旋の幅Ｗ２よりも十分狭いものとなっている。また、粘着材２３０は光を透過し、螺旋の粘着材２３０の反操作者側に設けられている光源６０からの光は、フィルムセンサ２０と粘着材２３０又は空間部２４０を通って、スイッチ操作面２１１の操作者側へ向かって投射されることになる。

ここまで説明した第二実施形態によると、粘着材２３０は、筐体１０の外縁１４から内側に所定の範囲に亘って、筐体１０の中心に向かう螺旋状に設けられるため、当該螺旋の隙間に形成される螺旋状の空間部２４０に、筐体１０から発生したガスを流れ込ませるとともに、空間部２４０の端２５１からガスを流出させることができる。また、筐体１０の外縁１４から中心に亘る広い範囲で、筐体１０とフィルムセンサ２０とは結着されることになるので、筐体１０とフィルムセンサ２０とは、より強固に結着されることになる。これらによれば、静電容量の変動を抑制すると共に、筐体１０とフィルムセンサ２０とが強固に結着される静電タッチパネル１が実現可能となる。

また、第二実施形態によると、粘着材２３０は、筐体１０の外縁１４から内側に所定の範囲に亘って、筐体１０の中心に向かう螺旋状に設けられるため、空間部２４０を充填することが可能であり、静電感度向上が期待できる。

また、第二実施形態によると、光源６０からの光を透過する粘着材２３０を手指２の接触するスイッチ操作面２１１と筐体１０との間に設けても、光源６０からの光により文字や画像等を表示する際には、筐体１０から発生したガスは、空間部２４０に流れ込んだ後に空間部２４０の端２５１から流出する。そのため、このガスにより筐体１０と粘着材２３０との間に局所的に発生する気泡による色むら等は抑制される。その結果、筐体１０のスイッチ操作面２１１とフィルムセンサ２０とをより強固に結着すると共に、高感度かつ意匠性の悪化を抑えた静電タッチパネル１を実現することが可能となる。

（第三実施形態）
図４に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態のフィルムセンサ２０と筐体１０との間には、充填材３４１が設けられている。充填材３４１は、発泡ウレタンなどの多孔質樹脂により構成されて、空孔を有している。第三実施形態では、空孔は、筐体１０から発生したガスが流れ込む空間部３４０として機能する。充填材３４１は、空間部３４０の一部に充填されていてもよいし、全部に充填されていてもよい。充填材３４１は、空気よりも高い誘電率を有する、また、充填材３４１は、粘着材３０とは異なるものである。

ここまで説明した第三実施形態によると、フィルムセンサ２０と筐体１０との間に設けられる充填材３４１は空孔を有し、空孔は空間部３４０として機能するため、筐体１０から発生したガスは、空孔へ流れ込んで拡散されることになる。そのため、筐体１０と粘着材３０との間に局所的に気泡となってガスは溜まりにくい。故に、筐体１０とフィルムセンサ２０との間の距離の初期値に対する変化を抑制して、静電容量の値の変動を抑制することができる。その結果、手指２の接触を確実に検知することができる。また、空気よりも誘電率の高い材料を充填材３４１として充填して、手指２の接触を検知する感度を向上させることも可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

具体的には、第一実施形態及び第二実施形態において、フィルムセンサ２０の反操作者側には、光源６０が配置されるとしたが、光源６０を配置しなくてもよい。また、第一実施形態〜第三実施形態において、フィルムセンサ２０と筐体１０は、光を透過するとしたが、光を透過しなくてもよい。さらに、第三実施形態において、粘着材３０は光を透過するとしたが光を透過しなくてもよい。加えて、第一実施形態〜第三実施形態において、ガスを外部へ流出させる流通経路５０、２５１が空間部４０、２４０、３４０に連通されているとしたが、特に流通経路５０、２５１を設けなくても良い。この場合、空間部４０は、経時変化により筐体１０から発生するガスの体積と比較して十分大きい体積で形成されている。

さらに、第一実施形態〜第三実施形態では、粘着材３０の内側に空間部４０、２４０、３４０を設けるとしたが、図５に示すように、筐体４１０のうちスイッチ操作面４１１と対向しない箇所に粘着材３０へ向かって突出する凸部４１２を設けて、凸部の内側を空間部４４０として形成してもよい。換言すれば、第一実施形態〜第三実施形態では、筐体１０のうちスイッチ操作面４１１と対向する箇所とフィルムセンサ２０との間には、介在物が設けられていないが、空間部４０，２４０，３４０が筐体１０に接していれば、フィルムセンサ２０と前記箇所との間に介在物を設けてもよい。加えて、第一実施形態〜第三実施形態では、手指２を請求項の入力操作体に相当するとしたが、手指２に限定せずタッチペン等を入力操作体としてもよい。さらに、第一実施形態〜第三実施形態では、粘着材３０、２３０を請求項の結着材に相当するとしたが、接着材を用いるとしてもよい。加えて、第二実施形態と第三実施形態とを組み合わせて、螺旋状の空間部２４０、３４０に充填材３４１を充填するとしてもよい。

１ 静電タッチパネル、２ 手指（入力操作体）、１０、４１０ 筐体、１１、２１１、４１１ スイッチ操作面（接触面）、１３ 液晶表示部、１４ 外縁、２０ フィルムセンサ（電極部材）、３０、２３０ 粘着材（結着材）、３１ 端面、４０、２４０、３４０、４４０ 空間部、３４１ 充填材、５０ 流通経路、６０ 光源

Claims (8)

1. 入力操作体（２）が接触する接触面（１１，２１１，４１１）を有する筐体（１０，４１０）と、
   前記筐体の前記接触面に対する入力操作体の接触に応じて静電容量の値が変化する電極部材（２０）と、
   前記筐体と前記電極部材とを結着する結着材（３０，２３０）と、を備え、
   前記電極部材と前記筐体の間には、前記筐体から発生したガスが流れ込む空間部（４０，２４０，３４０，４４０）が形成されることを特徴とする静電タッチパネル。
2. 前記空間部には、前記ガスを外部へ流出させる流通経路（５０）が連通されることを特徴とする請求項１に記載の静電タッチパネル。
3. 前記結着材（３０）は、前記筐体の外縁（１４）から内側に所定の範囲に亘って設けられ、
   前記空間部（４０，３４０）は、前記結着材の内側に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電タッチパネル。
4. 前記接触面（１１、４１１）は、前記筐体のうち前記空間部に対向する領域に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電タッチパネル。
5. 前記結着材（２３０）は、前記筐体の外縁から内側に所定の範囲に亘って、前記筐体の中心に向かって螺旋状に設けられ、
   前記空間部（２４０）は、螺旋状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電タッチパネル。
6. 前記電極部材と前記筐体との間には、空孔を有する充填材（３４１）が設けられ、前記空孔が前記空間部（３４０）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電タッチパネル。
7. 前記電極部材の反入力操作体側から入力操作体側へ向かって光を発する光源（６０）を備え、
   前記筐体と前記電極部材は、前記光源からの光を透過することを特徴とする請求項３に記載の静電タッチパネル。
8. 前記結着材は、前記光源からの光を透過することを特徴とする請求項７に記載の静電タッチパネル。

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