WO2012053498A1 - タッチスイッチ - Google Patents

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WO2012053498A1
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electrode
sensor
wiring
touch switch
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勝正 鴻野
圭作 木村
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グンゼ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch switch.
  • a method for detecting a change in light and a method for detecting a change in electrical characteristics are known.
  • a capacitive coupling method is known and disclosed in, for example, Patent Document 1.
  • the touch switch described in Patent Document 1 is formed by arranging a plurality of sensor electrodes on a substrate. Each sensor electrode is connected to a conductive wire (wiring portion), and each conductive wire (wiring portion) is connected to a capacitance detection circuit.
  • the detection position is detected by detecting a change due to the capacitance of the human body with this detection circuit.
  • the contact position is calculated by detecting the current value flowing through the sensor electrode.
  • both the sensor electrode and the conductive wire (wiring portion) are arranged on the substrate. Therefore, as the number of sensor electrodes increases, the number of conductive wires (wiring portions) increases accordingly, and it is necessary to secure a space for arranging the conductive wires (wiring portions) on the substrate.
  • the space for arranging the conductive wire (wiring portion) is a region where the sensitivity of detecting this even if a finger or a conductive pen is brought into contact with it is reduced as much as possible for the function as a touch switch. There is a need to. In order to solve this, it is conceivable to reduce the thickness of the conductive wire (wiring portion). However, when the number of conductive wires (wiring portions) increases, this also has a limit.
  • the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a touch switch capable of reducing a detection sensitivity reduction region where contact with a finger or the like cannot be detected.
  • the touch switch according to the present invention includes a base material, wiring electrodes as a plurality of transparent first electrodes formed on the base material and having conductive lines and conductive regions connected to the conductive lines, An insulating layer that covers the wiring electrode and has at least one contact hole formed on the conduction region of each wiring electrode, and is formed on the insulating layer at a position corresponding to the conduction region of each wiring electrode, A plurality of transparent sensor electrodes as second electrodes that are electrically connected to the respective conductive regions through the contact holes.
  • the sensor electrode (second electrode) is formed on the wiring electrode (first electrode) having the conductive line via the insulating layer, and the wiring electrode is connected to the wiring electrode via the contact hole formed in the insulating layer.
  • the sensor electrode is electrically connected. That is, since the sensor electrode is arranged on a layer different from that of the wiring electrode, a space for arranging the conductive line is not necessary on the layer where the sensor electrode is arranged. Therefore, a plurality of sensor electrodes can be efficiently arranged so as to eliminate the detection sensitivity reduction region. Further, no matter how the wiring electrodes are arranged, the arrangement of the sensor electrodes is not affected as long as each wiring electrode and the sensor electrode are electrically connected via the contact hole.
  • the degree of freedom of wiring of the conductive lines is increased, and various wiring designs are possible.
  • at least a part of the plurality of conductive regions can be arranged in two rows, and conductive lines extending from these conductive regions can be arranged between the two rows of conductive regions. If it does in this way, a conductive line can be pulled out from one place and the freedom degree of arrangement of a circuit becomes high.
  • the touch switch it is preferable to lay a plurality of sensor electrodes above the reference region where the plurality of wiring electrodes are arranged on the substrate. Thereby, the clearance gap between adjacent sensor electrodes becomes small, and a detection sensitivity fall area
  • region can be made small.
  • the reference region is a region of the wiring electrode where at least the conductive region is disposed, and is a region where a finger, a conductive pen, or the like may come into contact.
  • a region corresponding to the entire display screen of the display device or a part of the display screen used for the operation becomes the reference region.
  • a gap between adjacent sensor electrodes can be set to 10 ⁇ m to 3 mm, preferably 100 ⁇ m to 2 mm, and more preferably 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the gap between the adjacent sensor electrodes can be reduced as described above.
  • it is possible even outside the above range if it is 10 ⁇ m or less, there is a possibility that stable insulation between adjacent sensor electrodes may not be obtained, and if it is 3 mm or more, the detection sensitivity reduction region becomes too wide for the finger, so that it is stable. There is a possibility that it cannot be detected.
  • the gaps between adjacent sensor electrodes do not have to be all the same length, and can be changed as necessary.
  • each sensor electrode can have various shapes. For example, at least a part of the edge of the sensor electrode is formed so as to form irregularities in the surface direction, and each sensor electrode adjacent to the sensor electrode is formed.
  • the boundary can be formed so that the irregularities mesh with each other at a predetermined interval. If it does in this way, the detection sensitivity of the contact of the finger in the boundary part with an adjacent sensor electrode can be improved.
  • Another touch switch includes an insulating layer, a plurality of sensor electrodes as first electrodes arranged on one side of the insulating layer, and one side of the insulating layer.
  • a plurality of wiring portions respectively connected to the electrodes; a plurality of auxiliary electrodes as second electrodes respectively disposed at positions facing the respective sensor electrodes on the other surface side of the insulating layer; and the plurality of auxiliary electrodes And a boundary between the adjacent auxiliary electrodes is disposed in a region between the adjacent sensor electrodes.
  • the auxiliary electrode (second electrode) is formed at a position facing the sensor electrode (first electrode) via the insulating layer, and the adjacent auxiliary electrodes are disposed in the region between the adjacent sensor electrodes.
  • the border is placed. Therefore, even if a gap is formed between the sensor electrodes, or even if the detection sensitivity reduction region becomes large due to the wiring portion being arranged, by arranging the boundary between the auxiliary electrodes in this detection sensitivity reduction region, The detection sensitivity reduction region is covered by the auxiliary electrode. As a result, the detection sensitivity reduction region is reduced, and even when a finger, a conductive pen, or the like contacts the region between the sensor electrodes, it is possible to prevent the detection sensitivity from decreasing.
  • the number of sensor electrodes increases, the number of wiring portions also increases accordingly, thereby increasing the detection sensitivity reduction region.
  • a wiring portion is also covered with the auxiliary electrode, so that the detection sensitivity reduction region can be reduced.
  • the boundary between adjacent auxiliary electrodes is arranged in the region between adjacent sensor electrodes”, but the position of the boundary between the auxiliary electrodes is not necessarily strictly the region between the sensor electrodes. Even if the boundary is arranged at a slightly deviated position, the “region between sensor electrodes” includes the vicinity thereof as long as the detection sensitivity is not greatly reduced.
  • the touch switch it is preferable to lay a plurality of auxiliary electrodes above the reference region where the plurality of sensor electrodes are arranged. Thereby, the gap between the adjacent auxiliary electrodes is reduced, and the detection sensitivity reduction region can be reduced.
  • the reference region is a region where at least the sensor electrode is disposed, and is a region where a finger, a conductive pen, or the like may come into contact.
  • the touch switch is arranged on the display device, a region corresponding to the entire display screen of the display device or a part of the display screen used for the operation becomes the reference region.
  • a gap between adjacent auxiliary electrodes can be set to 10 ⁇ m to 3 mm, preferably 100 ⁇ m to 2 mm, and more preferably 0.5 mm to 1.5 mm.
  • the gap between the adjacent auxiliary electrodes can be reduced as described above.
  • it is possible even outside the above range if it is 10 ⁇ m or less, there is a possibility that stable insulation between adjacent auxiliary electrodes may not be obtained, and if it is 3 mm or more, the detection sensitivity reduction region becomes too wide for the finger, so that it is stable. There is a possibility that it cannot be detected.
  • the gaps between adjacent auxiliary electrodes do not have to be the same length, and can be changed as necessary.
  • the sensor electrode can be formed by arranging metal wires in a mesh shape.
  • the wiring portion can be formed of at least one metal wire.
  • each auxiliary electrode can be formed in various shapes. For example, at least a part of the edge of the auxiliary electrode is formed so as to form irregularities in the surface direction, and each auxiliary electrode of the adjacent auxiliary electrode is formed.
  • the boundary can be formed so that the irregularities mesh with each other at a predetermined interval. If it does in this way, the detection sensitivity of the contact of the finger
  • the area of the plurality of sensor electrodes can be made substantially the same. In this way, since the electrostatic capacitance between the sensor electrode and the auxiliary electrode becomes constant, the detection sensitivity can be made uniform at any detection point where a finger or the like comes into contact.
  • the plurality of sensor electrodes are not required to have the same area, and a slight difference is recognized as long as the detection sensitivity is almost uniform.
  • the touch switch according to the present invention it is possible to reduce a detection sensitivity reduction region in which contact with a finger cannot be detected.
  • FIG. 1 is a plan view of a touch switch according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1. It is the top view and sectional drawing which show the manufacturing method of the touch switch shown in FIG. It is a top view which shows the other example of the sensor electrode of the touch switch shown in FIG. It is a top view of the touch switch which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the touch switch shown in FIG. 6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the touch switch shown in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view illustrating a manufacturing method of the touch switch shown in FIG. It is a figure explaining the sensing mechanism of the conventional touch switch. It is a figure explaining the sensing mechanism of the touch switch shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating another example of auxiliary electrodes of the touch switch illustrated in FIG. 5. It is sectional drawing which shows the other example of the structure of the touch switch shown in FIG. It is a top view which shows the other example of the sensor electrode of the touch switch shown in FIG. It is a top view which shows the other example of the sensor electrode of the touch switch shown in FIG. It is sectional drawing which shows the Example and comparative example of a touch switch which concern on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a plan view of the touch switch
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing method of the touch switch shown in FIG.
  • the protective layer described later is omitted.
  • the touch switch of the first embodiment is a capacitive touch switch disposed on the upper surface of a display device such as a liquid crystal display panel. As shown in FIGS. 1 and 2, this touch switch has a transparent substrate (base material) 1, and on this substrate 1, a wiring electrode 2 (first electrode), an insulating layer 3, and a sensor electrode. 4 (second electrode) and protective layer 5 are laminated in this order. A plurality of wiring electrodes 2 are provided on the substrate 1. As shown in FIG. 3A, each wiring electrode 2 is composed of a conductive wire 21 and a rectangular conductive region 22 connected to one end portion of the wiring electrode 2. The conduction region 22 is disposed in the reference region R that may be touched with a finger or a conductive pen.
  • the conductive wire 21 is wired so as to extend to the end portion of the substrate 1, and the other end portion is connected to a capacitance detection circuit (not shown).
  • the wiring electrode 2 preferably has a low resistance in consideration of the distance and width of the conductive wire 21.
  • the surface resistivity is preferably 10 ⁇ / ⁇ or less.
  • ten wiring electrodes 2 are arranged on the substrate 1, and five wiring electrodes 2 arranged in the vertical direction in FIGS. 1 and 3A are arranged in two rows.
  • the first to fifth wiring electrodes 2a to 2e are referred to from the top to the bottom of FIGS. Since the wiring electrodes 2a to 2e in each column are the same, the wiring electrode on the right side of FIG. 3A will be described.
  • the vertical direction in FIGS. 1 and 3A is referred to as a longitudinal direction
  • the horizontal direction is referred to as a width direction.
  • the first wiring electrode 2a is arranged at one end in the longitudinal direction of the substrate 1 (upper side in FIG. 3), and has a square conductive region 22a and a left side of the conductive region 22a.
  • the conductive line 21a extends linearly from the end to the other end in the longitudinal direction (the lower side in FIG. 3).
  • the second wiring electrode 2b is disposed on the other end side in the longitudinal direction from the first wiring electrode 2a, and the length in the width direction is smaller than the conduction region 22a of the first wiring electrode 2a.
  • each of the conductive regions 22a and 22b is arranged so that the right side in the width direction is aligned, but the left side of the second conductive region 22b is not in contact with the conductive line 21a of the first wiring electrode 2a.
  • the conductive line 21b of the second wiring electrode 2b extends linearly in parallel with the conductive line 21a of the first wiring electrode 2a from the left end of the conduction region 22b to the other end in the longitudinal direction.
  • the third to fifth wiring electrodes 2c to 2e are gradually reduced in width of the conduction region so as not to come into contact with the conductive lines of the adjacent wiring electrodes on one end side in the longitudinal direction.
  • the conduction region 22e of the electrode 2e is the smallest.
  • each of the conductive lines 21a to 21e is formed to be bent in an L shape at the end of the substrate 1, thereby increasing the interval between the conductive lines 21a to 21e at the end of the substrate 1. Yes.
  • the conductive regions 22a to 22e may have the same width as that of the conductive lines 21a to 21e, for example, as long as the conductive regions 22a to 22e can be electrically connected to the sensor electrode 4 through the contact hole 31.
  • An insulating layer 3 is formed on the upper surface of the wiring electrodes 2a to 2e formed as described above (see FIG. 3B).
  • the insulating layer 3 has a thickness of 1 to 300 ⁇ m, for example, and has a plurality of contact holes 31 formed therein.
  • Each contact hole 31 is formed at a position corresponding to the conductive regions 22a to 22e of the wiring electrodes 2a to 2e, and a part of the conductive regions 22a to 22e is exposed through the contact hole 31. Yes.
  • the contact hole 31 is smaller than the conduction regions 22a to 22e, and for example, in the case of a circular shape, the outer diameter is preferably 1 to 100 ⁇ m, and more preferably 5 to 20 ⁇ m. If it is smaller than 1 ⁇ m, there is a possibility that conduction between the conduction regions 22a to 22e and the sensor electrode 4 to be described later may not be obtained, and if it is larger than 100 ⁇ m, the conduction regions 22a to 22e may protrude or be visually recognized. Because there is.
  • the size of the contact hole 31 is appropriately set in relation to the thickness of the insulating layer 3 so that the wiring electrode 2 and the sensor electrode 4 can be electrically connected.
  • the sensor electrode 4 will be described.
  • Ten sensor electrodes 4 are arranged in the same manner as the wiring electrodes 2, and two sensor electrodes 4 arranged in the vertical direction in FIG. 1 are arranged in two rows.
  • the first to fifth sensor electrodes 4a to 4e are referred to from the top to the bottom in FIG. 1, and the sensor electrodes 4a to 4e in each column are the same.
  • the right sensor electrode will be described.
  • each of the sensor electrodes 4a to 4e has a thickness of 10 to 100 nm, and is located on the insulating layer 3 at a position corresponding to the conduction regions 22a to 22e of the wiring electrodes 2a to 2e. Has been placed. All the sensor electrodes 4a to 4e are formed in a square having the same size, and are arranged at a narrow interval. As shown in FIG. 2, each of the sensor electrodes 4a to 4e is in contact with the conduction region 22 in the lower layer through a contact hole 31 formed in the insulating layer 3. That is, the first to fifth sensor electrodes 4a to 4e are electrically connected to the first to fifth wiring electrodes 2a to 2e, respectively.
  • ITO indium tin oxide
  • Such a sensor electrode 4 may have a surface resistivity higher than that of the wiring electrode 2, for example, preferably 1 k ⁇ / ⁇ or less, and more preferably 300 ⁇ / ⁇ or less.
  • the plurality of sensor electrodes 4 arranged as described above are covered with a protective layer 5.
  • the length s of the gap between adjacent sensor electrodes 4 can be 10 ⁇ m to 3 mm, preferably 100 ⁇ m to 2 mm, and more preferably 0.5 mm to 1.5 mm. be able to. Although it is possible even outside the above range, if it is 10 ⁇ m or less, there is a possibility that stable insulation between the adjacent sensor electrodes 4 may not be obtained. May not be detected. Note that the lengths s of the gaps between the adjacent sensor electrodes 4 do not have to be the same, and can be changed depending on the position as shown in FIG.
  • the substrate can be formed of various materials such as a transparent inorganic material, an organic material, or an organic / inorganic hybrid material, and the material is not particularly limited.
  • an organic material is preferable from the viewpoint of light weight and impact resistance
  • a plastic film is preferable from the viewpoint of flexibility and roll-to-roll productivity.
  • the plastic film include polyester terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), acrylic (PMMA), and polycarbonate (PC).
  • these materials are not simple substances, but those with an anchor layer such as a silane coupling layer formed to improve adhesion, those with surface treatment such as corona treatment or plasma treatment, and those with improved scratch resistance and chemical resistance. Therefore, a hard coat layer can be used.
  • the wiring electrode 2 and the sensor electrode 4 can be formed of various known materials, and are not particularly limited, but can be appropriately selected from necessary physical properties such as conductivity and transparency. Examples thereof include metals such as aluminum, silver and copper, and metal oxide materials such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), and tin oxide (SnO 2 ). Further, a metal such as aluminum, gallium, or titanium can be added to these metal oxide materials. Furthermore, organic materials such as transparent conductive polymers such as PEDOT / PSS, or ultrafine conductive fibers made of metal, carbon, etc. are also mentioned as electrode materials. These may be used alone or in combination. It can also be used. Since the wiring electrode 2 needs to have a low surface resistivity as described above, for example, the wiring electrode 2 can have a three-layer structure in which a silver layer is sandwiched between two ITO layers.
  • the insulating layer 3 is not particularly limited as long as it is transparent and has no electrical conductivity. However, it is desirable that the insulating layer 3 has high adhesion to the sensor electrode 4 and the wiring electrode 2 disposed on the upper and lower surfaces thereof. In addition, it is necessary to consider the shape and film thickness that allow the sensor electrode 4 and the wiring electrode 2 to be electrically connected by the contact hole 31.
  • the protective layer 5 can be formed of a known transparent material used for general touch switches.
  • the protective layer 5 can be formed of, for example, silicon nitride, silicon dioxide, benzocyclobutene (BCB), polyester, or acrylic acid.
  • resin films such as glass and surface-hardened PET, can be laminated.
  • a manufacturing method of the touch switch configured as described above will be described with reference to FIG.
  • a plurality of wiring electrodes 2 are formed as first electrodes on a substrate 1.
  • the method for forming the wiring electrode material include vacuum coating, dry coating such as sputtering and CVD, and wet coating such as gravure coating and spray coating.
  • the patterning method is not limited, and examples thereof include photolithography and laser etching. The former removes the film with chemicals, and the latter removes the film by absorbing laser light of a specific wavelength.
  • the patterning of the wiring electrode 2 be provided with invisible properties (the difference between the presence and absence of the electrode is invisible).
  • laser etching using a third harmonic of YAG that can remove a film having a width of 10 ⁇ m or less is possible. Is preferably used.
  • laser etching has advantages such as the absence of chemicals, good environment and fewer man-hours, and the fact that photomasks are not required and patterning is possible from CAD data, making wiring design more convenient. Can be mentioned.
  • a paste of silver or the like can be formed into a fine line pattern by screen printing or the like.
  • the insulating layer 3 is formed so as to cover the entire wiring electrode 2.
  • a contact hole 31 is formed in the insulating layer 3 at a position corresponding to the conduction region 22 of each wiring electrode 2.
  • the insulating layer 3 and the contact hole 31 can be formed by the same method as the wiring electrode 2 described above.
  • the sensor electrode 4 is formed on the insulating layer 3 as the second electrode. At this time, the sensor electrode 4 comes into contact with the conduction region 22 of the wiring electrode 2 through the contact hole 31 of the insulating layer 3 and conducts.
  • the sensor electrode 4 can be formed by the same method as the wiring electrode 2 described above.
  • the wiring electrode 2 below the insulating layer 3 needs not to absorb the wavelength of the laser beam. Therefore, the patterning of the wiring electrode 2 and the sensor electrode 4 needs to be appropriately selected in consideration of the formation order and the material.
  • the protective layer 5 is formed on the sensor electrode 4.
  • the protective layer 5 can be formed by a known method.
  • the touch switch configured as described above is used as follows.
  • the touch position detection method is the same as that of the conventional electrostatic capacitance type touch switch. By detecting a change in the electrostatic capacitance when an arbitrary position on the surface of the protective layer 5 is touched with a finger or the like, the touch position is detected. The coordinates of the position are specified.
  • the sensor electrode 4 since the sensor electrode 4 is arranged in a layer different from the wiring electrode 2, a space for arranging the conductive wire 21 is not necessary in the layer in which the sensor electrode 4 is arranged. become. That is, only the arrangement of the sensor electrode 4 needs to be considered. Therefore, the plurality of sensor electrodes 4 can be efficiently arranged so as to eliminate the detection sensitivity reduction region, and in particular, the distance s between the sensor electrodes 4 can be reduced. Moreover, as long as each wiring electrode 2 and the sensor electrode 4 are conducted through the contact hole 31, the arrangement of the conductive wire 21 does not affect the arrangement of the sensor electrode 4. Accordingly, the degree of freedom of wiring of the conductive line 21 is increased, and various wiring designs are possible.
  • the conduction region 22 and the sensor electrode 4 are formed in a rectangular shape, but this shape is not particularly limited, and can be various shapes such as a polygonal shape, a circular shape, and an irregular shape. .
  • a linear gap is formed between the adjacent sensor electrodes 4.
  • An unevenness extending in the surface direction is formed on the edge of the sensor electrode 4, and the adjacent sensor is engaged by engaging the unevenness.
  • the boundary of the electrode 4 can be formed. For example, as shown in FIG.
  • a plurality of sharp protrusions can be formed on the edge of the sensor electrode 4, and these can be engaged with each other.
  • the detection sensitivity is higher than when the gap between the sensor electrodes 4 is linear. That is, if the edge of the sensor electrode 4 is uneven, there is a high possibility that the sensor electrode 4 will come into contact with any one of the adjacent sensor electrodes 4 when a finger is placed on the boundary portion. Sensitivity can be improved.
  • the unevenness can be not only the sharp shape as described above but also various shapes such as a rectangular shape and a waveform.
  • one contact hole 31 is formed for one conduction region 22, but the present invention is not limited to this, and a plurality of contact holes 31 for one conduction region 22 is formed. Can be formed.
  • the shape of the contact hole 31 is not limited to the rectangular shape as described above, but can be various shapes such as a circular shape.
  • the protective layer 5 is provided, but this is optional.
  • the manufacturing method can be performed in the order opposite to that of the above embodiment.
  • the sensor electrode 4, the insulating layer 3, the wiring electrode 2, and the substrate 1 can be manufactured in this order on the protective layer 5.
  • the same method as described above can be adopted.
  • the clearance gap between the sensor electrodes 4 adjacent to a longitudinal direction is formed large compared with the width direction, a clearance gap becomes small both in a longitudinal direction and the width direction, for example like FIG. As described above, the sensor electrode 4 can be spread over the reference region R.
  • a touch switch as shown in FIG. 1 was manufactured. That is, a wiring electrode, an insulating layer, and a sensor electrode were formed on the substrate in this order.
  • a substrate As the substrate, a polyolefin film having a thickness of 100 ⁇ m was selected, and a wiring electrode was formed thereon.
  • an ITO film having a thickness of 30 to 40 nm was first formed by using DC magnetron sputtering. Then, after forming a silver alloy having a thickness of 10 nm or less (containing palladium and copper as main components of silver), a laminate having a three-layer structure in which an ITO film having a thickness of 30 to 40 nm was formed was obtained. As a result, a transparent electrode having a surface resistivity of 10 ⁇ / ⁇ or less and a total light transmittance of about 80% was obtained.
  • an insulating layer was formed.
  • NSC-2451 manufactured by Nippon Seika Co., Ltd., which is a commercially available hard coat paint, was used.
  • a commercial positive resist, OFPR-800LB manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was applied by spin coating, and hot air prebaking was performed at 80 ° C. for 5 minutes to obtain a resist film having a thickness of 1.9 ⁇ m.
  • UV light is exposed at a location where a contact hole is to be formed at about 50 mJ / cm 2 for 20 seconds, and immersed in a developer (NMD-3) at room temperature for about 30 seconds to remove portions other than the photosensitive portion.
  • Hot air post-baking was carried out at a temperature of 10 minutes.
  • NSC-2451 was applied with Mayer bar # 12 and dried with hot air (heat curing) at 120 ° C. for 90 seconds to obtain a coating film having a thickness of 3.5 ⁇ m. Then, the resist in the contact hole and the NSC-2451 coating film were removed by immersion in a 4% concentration sodium hydroxide aqueous solution at room temperature for about 5 minutes.
  • the ITO film was formed using DC magnetron sputtering.
  • the ITO film had a thickness of 30 nm and the surface resistivity was 200 to 300 ⁇ / ⁇ .
  • photolithography was performed using a positive resist in the same manner as the insulating layer.
  • FIG. 5 is a plan view of the touch switch
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 5
  • FIGS. 7 to 9 are plan views and cross-sectional views showing a method for manufacturing the touch switch shown in FIG. .
  • the protective layer described later is omitted.
  • the touch switch of the second embodiment is a capacitive touch switch disposed on the upper surface of a display device such as a liquid crystal display panel.
  • the touch switch includes a transparent substrate 10, and a sensor electrode 20 (first electrode), an insulating layer 30, and an auxiliary electrode 40 (second electrode) are formed on the substrate 10. Electrode) and the protective layer 50 are laminated in this order.
  • a plurality of sensor electrodes 20 are formed on the substrate 10 in a rectangular shape, and are arranged in a reference region R that may be touched with a finger or a conductive pen. As shown in FIG. 7, each sensor electrode 20 is integrally connected with a wiring portion 23 extending linearly.
  • Each wiring portion 23 is wired so as to extend to the end portion of the substrate 10, and the other end portion is connected to a capacitance detection circuit (not shown).
  • the wiring portion 23 preferably has a low resistance in consideration of the distance and width.
  • the surface resistivity is preferably 10 ⁇ / ⁇ or less.
  • ten sensor electrodes 20 are arranged on the substrate 10, and two rows of five sensor electrodes 20 arranged in the vertical direction in FIGS. 5 and 7 are arranged.
  • the first to fifth sensor electrodes 20a to 20e are referred to from the top to the bottom of FIGS. Since the sensor electrodes 20a to 20e in each column are the same, the sensor electrode on the right side of FIG. 7 will be described.
  • the vertical direction in FIGS. 5 and 7 is referred to as a longitudinal direction
  • the horizontal direction is referred to as a width direction.
  • the first sensor electrode 20a is arranged at one end in the longitudinal direction of the substrate 10 (upper side in FIG. 7), and the other end in the longitudinal direction from the right end of the sensor electrode 20a.
  • the wiring portion 23a extends in a straight line up to (lower side in FIG. 7).
  • the second sensor electrode 20b is disposed on the other end side in the longitudinal direction than the first sensor electrode 20a, and the length in the width direction is smaller than that of the first sensor electrode 20a. That is, the sensor electrodes 20a and 20b are arranged so that the left side in the width direction is aligned, but the right side of the second sensor electrode 20b is more in contact with the wiring part 23a of the first sensor electrode 20a. Located on the left side.
  • the wiring part 23b of the second sensor electrode 20b extends linearly in parallel with the wiring part 23a of the first sensor electrode 20a from the right end part of the second sensor electrode 20b to the other end part side in the longitudinal direction.
  • the third to fifth sensor electrodes 20c to 20e are gradually reduced in width so that they do not come into contact with the sensor electrode wiring portion of the adjacent sensor electrode on one end in the longitudinal direction.
  • the width of the fifth sensor electrode 20e is the smallest.
  • each of the wiring portions 23a to 23e is formed to be bent in an L shape at the end portion of the substrate 10, thereby increasing the interval between the wiring portions 23a to 23e at the end portion of the substrate 10. Yes.
  • An insulating layer 30 is formed on the upper surfaces of the sensor electrodes 20a to 20e formed as described above (see FIG. 8).
  • the insulating layer 30 has a thickness of 10 to 500 ⁇ m, for example, and is disposed so as to cover all the sensor electrodes 20 and the wiring portions 23.
  • a plurality of auxiliary electrodes 40 are disposed on the insulating layer 30.
  • Ten auxiliary electrodes 40 are arranged in the same manner as the sensor electrode 20, and five auxiliary electrodes 40 arranged in the vertical direction in FIG. 5 are arranged in two rows.
  • the first to fifth auxiliary electrodes 40a to 40e are referred to from the top to the bottom of FIG. 5, and the auxiliary electrodes 40a to 40e in each column are the same.
  • each of the auxiliary electrodes 40a to 40e has a thickness of 10 to 100 nm, and is disposed on the insulating layer 30 at a position corresponding to each of the sensor electrodes 20a to 20e. All the auxiliary electrodes 40a to 40e are formed in a square having the same size, and are arranged at a narrow interval. More specifically, as shown in FIG. 6, a boundary b between adjacent auxiliary electrodes 40 is arranged in a region L between adjacent sensor electrodes 20, and the sensor electrode 20 is formed by the auxiliary electrode 40. A region L between them is filled.
  • ITO indium tin oxide
  • the wiring part 23 disposed between the sensor electrodes 20 is covered with the auxiliary electrode 40.
  • the surface resistivity of the auxiliary electrode 40 may be higher than that of the sensor electrode 20, and is preferably 1 k ⁇ / ⁇ or less, and more preferably 300 ⁇ / ⁇ or less, for example.
  • the auxiliary electrode 40 is electrically independent and is not in conduction with any member.
  • the plurality of auxiliary electrodes 40 arranged as described above are covered with a protective layer 50.
  • the thickness of the protective layer 50 is preferably larger than that of the insulating layer 30 described above, and can be, for example, 0.5 to 10 mm.
  • the length s of the gap between the adjacent auxiliary electrodes 40 can be 10 ⁇ m to 3 mm, preferably 100 ⁇ m to 2 mm, and more preferably 0.5 mm to 1.5 mm. be able to. Although it is possible even outside the above range, if it is 10 ⁇ m or less, there is a possibility that stable insulation between adjacent auxiliary electrodes 40 cannot be obtained. In addition, if it is 3 mm or more, the detection sensitivity reduction region is too wide for the finger, so that stable detection may not be possible. Note that the lengths s of the gaps between the adjacent auxiliary electrodes 40 do not have to be the same, and can be changed depending on the position.
  • the substrate 10 can be formed of various materials such as a transparent inorganic material, an organic material, or an organic / inorganic hybrid material, and the material is not particularly limited.
  • an organic material is preferable from the viewpoint of light weight and impact resistance
  • a plastic film is preferable from the viewpoint of flexibility and roll-to-roll productivity.
  • the plastic film include polyester terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), acrylic (PMMA), and polycarbonate (PC).
  • these materials are not simple substances, but those with an anchor layer such as a silane coupling layer formed to improve adhesion, those with surface treatment such as corona treatment or plasma treatment, and those with improved scratch resistance and chemical resistance. Therefore, a hard coat layer can be used.
  • the sensor electrode 20, the wiring portion 23, and the auxiliary electrode 40 can be formed of various known materials, and are not particularly limited, but can be appropriately selected from necessary physical properties such as conductivity and transparency. Examples thereof include metals such as aluminum, silver and copper, and metal oxide materials such as indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), and tin oxide (SnO 2 ). Further, a metal such as aluminum, gallium, or titanium can be added to these metal oxide materials. Furthermore, organic materials such as transparent conductive polymers such as PEDOT / PSS, or ultrafine conductive fibers made of metal, carbon, etc. are also mentioned as electrode materials. These may be used alone or in combination. It can also be used. Since the sensor electrode 20 and the wiring part 23 need to have a low surface resistivity as described above, for example, a three-layer structure in which a silver layer is sandwiched between two ITO layers can be formed.
  • the insulating layer 30 is not particularly limited as long as it is transparent and has no electrical conductivity, but it is desirable that the insulating layer 30 has high adhesion to the auxiliary electrode 40 and the sensor electrode 20 disposed on the upper and lower surfaces thereof.
  • General transparent adhesives and pressure-sensitive adhesives such as epoxy-based and acrylic-based materials can be used, and a transparent film of polyester-based resin or the like may be included.
  • the thickness is not particularly limited, but is preferably 200 ⁇ m or less for practical use.
  • the protective layer 50 can be formed of a known transparent material used for general touch switches.
  • the protective layer 50 can be formed of, for example, silicon nitride, silicon dioxide, benzocyclobutene (BCB), polyester, or acrylic acid.
  • resin films such as glass and surface-hardened PET, can be laminated.
  • a manufacturing method of the touch switch configured as described above will be described with reference to FIGS.
  • a plurality of sensor electrodes 20 and wiring portions 23 are formed on the substrate 10 as first electrodes.
  • a method of patterning after forming the material of the sensor electrode 20 and the wiring part 23 on the entire surface of the substrate 10 can be mentioned.
  • the method for forming this material include vacuum coating, dry coating such as sputtering and CVD, and wet coating such as gravure coating and spray coating.
  • the patterning method is not limited, and examples thereof include photolithography and laser etching. The former removes the film with chemicals, and the latter removes the film by absorbing laser light of a specific wavelength.
  • patterning of the sensor electrode 20 and the wiring portion 23 is provided with invisible property (the difference between the presence and absence of the electrode is invisible).
  • the third harmonic of YAG capable of removing the film with a width of 10 ⁇ m or less is used. It is preferable to use the used laser etching. Compared with photolithography, laser etching has advantages such as the absence of chemicals, good environment and fewer man-hours, and the fact that photomasks are not required and patterning is possible from CAD data, making wiring design more convenient. Can be mentioned.
  • a paste of silver or the like can be formed into a fine line pattern by screen printing or the like.
  • an insulating layer 30 is formed so as to cover the entire sensor electrode 20 and the wiring portion 23.
  • the insulating layer 30 can be formed by the same method as the sensor electrode 20 described above.
  • an auxiliary electrode 40 is formed as a second electrode on the insulating layer 30.
  • the auxiliary electrode 40 can be formed by the same method as the sensor electrode 20 described above.
  • the patterning of the sensor electrode 20, the wiring part 23, and the auxiliary electrode 40 needs to be appropriately selected in consideration of the formation order and the material.
  • the protective layer 50 is formed on the auxiliary electrode 40.
  • the protective layer 50 can be formed by a known method.
  • the touch switch configured as described above is used as follows.
  • the touch position detection method is the same as that of the conventional capacitive touch switch, and the touch position is detected by detecting a change in the electrostatic capacitance when an arbitrary position on the surface of the protective layer 50 is touched with a finger or the like. A location is identified.
  • the sensing mechanism when the auxiliary electrode 40 is used as described above is as follows. First, a conventional touch switch having no auxiliary electrode as shown in FIG. 10 will be described. In general, in the touch switch, the capacitance is proportional to the area of the finger touching the protective layer 50 above the sensor electrode 20. In the example shown in FIG. 10A, since all of the touched portion of the finger is above the sensor electrode 20, the capacitance C x0 increases.
  • the auxiliary electrode 40 is provided like the touch switch of this embodiment, it is as follows. First, as shown in FIG. 11A, when the upper side of the sensor electrode 20 is touched with a finger, the combined capacitance C n between the finger and the sensor electrode 20 is expressed by the following formula (1).
  • C 0 is the capacitance between the sensor electrode 20 and the auxiliary electrode 40
  • C x1 is the capacitance between the auxiliary electrode 40 and the finger.
  • C x1 ⁇ C 0 and Cx 1 / C 0 in the above equation (1) is a value close to 0. a n ⁇ C x1.
  • the auxiliary electrode 4 is disposed between the sensor electrodes 20, so that the behavior differs from that in FIG. Show. That is, there is a gap between the auxiliary electrodes 40, but this is very small compared to the gap between the sensor electrodes 20, so that when the region between the sensor electrodes 20 is touched, the auxiliary electrode corresponding to each sensor electrode 20 is touched.
  • the gap between the sensor electrodes 20 can be complemented between the adjacent auxiliary electrodes 40 by the electrodes 40. Accordingly, the total capacitance C n at this time is expressed by the following equation (2), which is substantially the same as the capacitance C x1 shown in FIG.
  • C x11 is a capacitance between one auxiliary electrode and the finger
  • C x12 is a capacitance between the other auxiliary electrode and the finger.
  • the auxiliary electrode 40 is formed at a position facing the sensor electrode 20 through the insulating layer 30, and as shown in FIG. A boundary b between adjacent auxiliary electrodes 40 is disposed. Therefore, even if the detection sensitivity reduction region becomes large due to the wiring part 23 being arranged between the sensor electrodes 20, the detection sensitivity is reduced by arranging the boundary b between the auxiliary electrodes 40 in this detection sensitivity reduction region. The area is covered by the auxiliary electrode 40. As a result, the detection sensitivity reduction region is reduced, and the detection sensitivity can be improved even if a finger or a conductive pen contacts the region L between the sensor electrodes 20.
  • the sensor electrode 20 and the auxiliary electrode 40 are formed in a rectangular shape, but this shape is not particularly limited, and can be various shapes such as a polygonal shape, a circular shape, and an irregular shape.
  • a linear gap is formed between the adjacent auxiliary electrodes 40, but unevenness extending in the surface direction is formed on the edge of the auxiliary electrode 40, and the adjacent auxiliary electrodes 40 are engaged with each other to engage the adjacent auxiliary electrodes 40.
  • the boundary of the electrode 40 can be formed. For example, as shown in FIG.
  • a plurality of sharp protrusions can be formed on the edge of the auxiliary electrode 40, and these can be engaged with each other.
  • the sensitivity of detection is higher than when the gap between the auxiliary electrodes 40 is linear. That is, when the unevenness is formed on the edge of the auxiliary electrode 40, when a finger is placed on the boundary portion, there is a high possibility that the auxiliary electrode 40 will come into contact with any one of the adjacent auxiliary electrodes 40. Sensitivity can be improved.
  • the unevenness can be not only the sharp shape as described above but also various shapes such as a rectangular shape and a waveform.
  • the sensor electrode 20, the wiring portion 23, and the auxiliary electrode 40 are directly laminated.
  • those formed in a film shape can be laminated.
  • a material in which the sensor electrode 20 and the wiring portion 23 are formed on the insulating transparent film 6 such as PET, and a material in which the auxiliary electrode 40 is formed on the similar insulating transparent film 6 are prepared. These are laminated together with the substrate 10 and the protective layer 50 via the insulating adhesive material 8.
  • the formation method of an electrode and a wiring part is the same as the method mentioned above.
  • the transparent film 6 and the adhesive material 8 disposed between the sensor electrode 20 and the auxiliary electrode 40 constitute the insulating layer of the present invention.
  • an insulating transparent film is used as the insulating layer, and the sensor electrode 20 and the wiring portion 23 are formed on one surface thereof, and the auxiliary electrode 40 is formed on the other surface, and this is formed between the substrate 10 and the protective layer 50. It can also be placed in between.
  • substrate 10 is not necessarily required.
  • the sensor electrode 20, the wiring part 23, and the auxiliary electrode 40 can also be formed of at least one metal wire.
  • the sensor electrode 20 and the wiring part 23 can be formed by arranging the metal wires 24 in a mesh shape having a certain area.
  • the wiring part 23 can also arrange
  • the width of the metal lines 24 can be set to 5 to 50 ⁇ m, for example, and the pitch of the metal lines 24 in the mesh can be set to 100 to 1000 ⁇ m, for example.
  • the protective layer 50 is provided, but this is optional.
  • the manufacturing method can be performed in the order opposite to that of the above embodiment.
  • the auxiliary electrode 40, the insulating layer 30, the sensor electrode 20, the wiring part 23, and the substrate 10 can be manufactured in this order on the protective layer 50.
  • the same method as described above can be adopted.
  • the area of the sensor electrode 20 is different, but for example, as shown in FIG. 15, all the sensor electrodes 20 can have the same area. By doing so, the capacitance between the sensor electrode 20 and the auxiliary electrode 40 becomes constant, so that the detection sensitivity at each detection point can be made uniform.
  • Example 1 shown in FIG. 16A sensor electrodes made of a conductive tape having a width of 20 mm were arranged on the upper surface of the lower acrylic plate, and the distance between them was 10 mm.
  • An auxiliary electrode made of a conductive tape having a width of 30 mm was disposed on the lower surface of the upper acrylic plate, and the gap between them was set to 1 mm.
  • both acrylic plates were fixed with an insulating adhesive material. At this time, the boundary between the two auxiliary electrodes was arranged between the sensor electrodes.
  • Example 3 shown in FIG. 16C an ITO film was used as the auxiliary electrode. That is, a film formed by sputtering ITO on a PET film having a thickness of 125 ⁇ m was used. The surface resistance value of this ITO film was 250 ⁇ . And in the comparative example shown in FIG.16 (d), the auxiliary electrode is not arrange
  • Capacitance when touching the upper part of the center of the sensor electrodes using the examples and comparative examples described above and when touching between the sensor electrodes is determined by the microcomputer manufactured by Cypress Semiconductor (Cypress Semiconductor). -Calculated as a value converted to a digital value using Chip (PSoC) CY8C24994-24LTXI). The results are as follows.
  • the numerical value when touching between sensor electrodes is the capacitance detected by each of the two sensor electrodes. From the above results, it can be seen that in Examples 1 to 3, when the sensor electrodes are touched, the capacitance divided into two is detected in both sensor electrodes. Even when an auxiliary electrode having a relatively high resistance as in the third embodiment is used, the capacitance divided into two is detected for both sensor electrodes. Therefore, even if there is a gap between the sensor electrodes, it can be seen that the detection sensitivity does not decrease if the auxiliary electrode that fills the gap is arranged. On the other hand, in the comparative example which does not have an auxiliary electrode, the detection amount of the electrostatic capacitance in both sensor electrodes was small.
  • Substrate (base material) 1 Wiring electrode 20 Sensor electrode 21 Conductive wire 22 Conductive region 23 Wiring part 3 Insulating layer 30 Insulating layer 31 Contact hole 4 Sensor electrode 40 Auxiliary electrode

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Abstract

　本発明の目的は、指による接触を検出できない検出感度低下領域を小さくすることが可能なタッチスイッチを提供する。本発明に係るタッチスイッチは、絶縁層３０と、絶縁層３０の一方面側に配置される複数の第１電極としてのセンサ電極２０と、絶縁層３０の一方面側に配置され、各センサ電極２０にそれぞれ連結された複数の配線部２３と、絶縁層３０の他方面側において、各センサ電極２０と対向する位置にそれぞれ配置された複数の第２電極としての補助電極４０とを備え、隣接するセンサ電極２０，２０間の領域に、隣接する補助電極４０，４０間の境界が配置されている。

Description

タッチスイッチ
　本発明は、静電容量式のタッチスイッチに関する。
　タッチスイッチの主な方式として、光の変化を検出する方式と、電気的な特性の変化を検出する方式とが知られている。電気的な特性の変化を検出する方式としては、静電容量結合方式が知られており、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のタッチスイッチは、基板上に、複数のセンサ電極を配置することで形成されている。各センサ電極には導電線（配線部）が連結されており、各導電線（配線部）が静電容量の検出回路に接続されている。そして、いずれかのセンサ電極に指を接触させると、この検出回路で、人体の静電容量による変化を検出することで、接触位置が特定される。このとき、センサ電極に流れる電流値を検出することで、接触位置が算出される。
特開２００９－１４６４１９号公報
　ところで、上記タッチスイッチでは、センサ電極と導電線（配線部）とが、ともに基板上に配置されている。そのため、センサ電極の数が多くなると、それに伴って導電線（配線部）も多くなり、基板上に導電線（配線部）を配置するスペースを確保する必要がある。しかしながら、導電線（配線部）を配置するスペースは、指や導電性のペンなどを接触させても、これを検出する感度が低下する領域であり、タッチスイッチとしての機能上、これをできるだけ小さくする必要がある。これを解決するため、導電線（配線部）を細線化することも考えられるが、導電線（配線部）の数が多くなると、これにも限界がある。
　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、指等による接触を検出できない検出感度低下領域を小さくすることが可能なタッチスイッチを提供することを目的とする。
　本発明に係るタッチスイッチは、基材と、前記基材上に形成され、導電線及び当該導電線に連結された導通領域を有する複数の透明な第１電極としての配線電極と、前記複数の配線電極を覆うとともに、前記各配線電極の導通領域上に形成された少なくとも１つのコンタクトホールを有する絶縁層と、前記絶縁層上において、前記各配線電極の導通領域に対応する位置に形成され、前記コンタクトホールを介して前記各導通領域と導通する、複数の透明な第２電極としてのセンサ電極と、を備えている。
　この構成によれば、導電線を有する配線電極（第１電極）上に、絶縁層を介してセンサ電極（第２電極）を形成し、絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して配線電極とセンサ電極とを導通している。すなわち、センサ電極は、配線電極とは異なる階層に配置されるため、センサ電極が配置される階層には導電線を配置するためのスペースが不要になる。そのため、検出感度低下領域をなくするように複数のセンサ電極を効率的に配置することができる。また、配線電極をどのように配置したとしても、各配線電極とセンサ電極とがコンタクトホールを介して導通している限り、センサ電極の配置には影響しない。したがって、導電線の配線の自由度が大きくなり、多様な配線設計が可能となる。例えば、複数の導通領域の少なくとも一部を２列に配置し、当該２列の導通領域の間に、これら導通領域から延びる導電線を配置することができる。このようにすると、導電線を一箇所から引き出すことができ、回路の配置の自由度が高くなる。
　上記タッチスイッチにおいては、基板上で上述した複数の配線電極が配置された基準領域の上方に、複数のセンサ電極を敷き詰めることが好ましい。これにより、隣接するセンサ電極間の隙間が小さくなり、検出感度低下領域を小さくすることができる。なお、基準領域とは、配線電極のうち、少なくとも導通領域が配置される領域であり、指や導電性のペンなどが接触する可能性のある領域のことをいう。例えば、上記タッチスイッチを表示装置上に配置する場合、表示装置の表示画面全体もしくは操作に用いる表示画面の一部に対応する領域が基準領域となる。
　上記タッチスイッチにおいては、隣接するセンサ電極間の隙間を、１０μｍ～３ｍｍとすることができ、望ましくは１００μｍ～２ｍｍ、さらに望ましくは０．５ｍｍ～１．５ｍｍとすることができる。上述したように、センサ電極は、導電線の配線にかかわらず配置できるため、隣接するセンサ電極間の隙間は、上記のように小さくすることができる。上記範囲外でも可能ではあるが、１０μｍ以下では隣接するセンサ電極との間の安定的な絶縁がとれない可能性があり、３ｍｍ以上では指に対して検出感度低下領域が広くなりすぎるため安定な検出ができないおそれがある。なお、隣接するセンサ電極間の隙間は、全て同じ長さにする必要はなく、必要に応じて、変更することができる。
　上記タッチスイッチにおいては、各センサ電極は種々の形状にすることができるが、例えば、センサ電極の端縁の少なくとも一部が面方向に凹凸を形成するように形成し、隣接する各センサ電極の境界が、所定間隔をおいて凹凸が噛み合うように形成されるようにすることができる。このようにすると、隣接するセンサ電極との境界部分における指の接触の検出感度を向上することができる。
　本発明に係る他のタッチスイッチは、絶縁層と、前記絶縁層の一方面側に配置される複数の第１電極としてのセンサ電極と、前記絶縁層の一方面側に配置され、前記各センサ電極にそれぞれ連結された複数の配線部と、前記絶縁層の他方面側において、前記各センサ電極と対向する位置にそれぞれ配置された複数の第２電極としての補助電極と、前記複数の補助電極を覆う絶縁性の保護層と、を備え、隣接する前記センサ電極間の領域に、隣接する前記補助電極間の境界が配置されている。
　この構成によれば、絶縁層を介して、センサ電極（第１電極）と対向する位置に補助電極（第２電極）を形成し、隣接するセンサ電極間の領域に、隣接する前記補助電極間の境界が配置されている。そのため、センサ電極の間に隙間が形成されたり、配線部が配置されるなどして検出感度低下領域が大きくなったとしても、補助電極間の境界をこの検出感度低下領域に配置することで、検出感度低下領域は補助電極によってカバーされる。その結果、検出感度低下領域が低減され、指や導電性のペンなどが、センサ電極間の領域に接触したとしても、検出感度が低下することを防止できる。例えば、センサ電極の数が多くなると、これに伴って配線部の数も多くなり、これによって検出感度低下領域が大きくなる。しかしながら、このような配線部も補助電極によって覆われることで、検出感度低下領域を小さくすることができる。なお、本発明においては、「隣接するセンサ電極間の領域に、隣接する補助電極間の境界が配置されている」としているが、補助電極間の境界の位置は必ずしも厳密にセンサ電極間の領域に配置されていなくてもよく、わずかにずれた位置に境界が配置されていたとしても、検出感度が大きく低下していない限り、「センサ電極間の領域」とは、その近傍も含まれる。
　上記タッチスイッチにおいては、上述した複数のセンサ電極が配置された基準領域の上方に、複数の補助電極を敷き詰めることが好ましい。これにより、隣接する補助電極間の隙間が小さくなり、検出感度低下領域を小さくすることができる。なお、基準領域とは、少なくともセンサ電極が配置される領域であり、指や導電性のペンなどが接触する可能性のある領域のことをいう。例えば、上記タッチスイッチを表示装置上に配置する場合、表示装置の表示画面全体もしくは操作に用いる表示画面の一部に対応する領域が基準領域となる。
　上記タッチスイッチにおいては、隣接する補助電極間の隙間を、１０μｍ～３ｍｍとすることができ、望ましくは１００μｍ～２ｍｍ、さらに望ましくは０．５ｍｍ～１．５ｍｍとすることができる。上述したように、補助電極は、配線部の配線にかかわらず配置できるため、隣接する補助電極間の隙間は、上記のように小さくすることができる。上記範囲外でも可能ではあるが、１０μｍ以下では隣接する補助電極との間の安定的な絶縁がとれない可能性があり、３ｍｍ以上では指に対して検出感度低下領域が広くなりすぎるため安定な検出ができないおそれがある。なお、隣接する補助電極間の隙間は、全て同じ長さにする必要はなく、必要に応じて、変更することができる。
　上記タッチスイッチにおいて、センサ電極は、金属線を網目状に配置することで形成することができる。また、上記配線部は、少なくとも１つ以上の金属線で形成することができる。このように、金属線で形成することで、光透過性を有し、また表面抵抗値が低いセンサ電極が得られる。
　上記タッチスイッチにおいては、各補助電極は種々の形状にすることができるが、例えば、補助電極の端縁の少なくとも一部が面方向に凹凸を形成するように形成し、隣接する各補助電極の境界が、所定間隔をおいて凹凸が噛み合うように形成されるようにすることができる。このようにすると、隣接する補助電極との境界部分における指の接触の検出感度を向上することができる。
　また、上記タッチスイッチにおいては、複数のセンサ電極の面積が略同一とすることができる。このようにすると、センサ電極と補助電極との間の静電容量が一定になるため、指などが接触するいずれの検出点においても検出感度を揃えることができる。なお、複数のセンサ電極は、完全に同一の面積を要求されるわけではなく、検出感度がほぼ揃う限度において若干の相違は認められる。
　本発明に係るタッチスイッチによれば、指による接触を検出できない検出感度低下領域を小さくすることができる。
本発明の第１実施形態に係るタッチスイッチの平面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図１に示すタッチスイッチの製造方法を示す平面図及び断面図である。 図１に示すタッチスイッチのセンサ電極の他の例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るタッチスイッチの平面図である。 図５のＡ－Ａ線断面図である。 図５に示すタッチスイッチの製造方法を示す平面図及び断面図である。 図５に示すタッチスイッチの製造方法を示す平面図及び断面図である。 図５に示すタッチスイッチの製造方法を示す平面図及び断面図である。 従来のタッチスイッチのセンシングメカニズムを説明する図である。 図５に示すタッチスイッチのセンシングメカニズムを説明する図である。 図５に示すタッチスイッチの補助電極の他の例を示す平面図である。 図５に示すタッチスイッチの構造の他の例を示す断面図である。 図５に示すタッチスイッチのセンサ電極の他の例を示す平面図である。 図５に示すタッチスイッチのセンサ電極の他の例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るタッチスイッチの実施例及び比較例を示す断面図である。
　以下、本発明に係るタッチスイッチの第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、このタッチスイッチの平面図であり、図２は図１のＡ－Ａ線断面図、図３は図１に示すタッチスイッチの製造方法を示す平面図及び断面図である。なお、図１は、説明の便宜上、後述する保護層を省いて描いている。
　第１実施形態のタッチスイッチは、液晶表示パネルなどの表示装置の上面に配置される静電容量式のタッチスイッチである。図１及び図２に示すように、このタッチスイッチは、透明の基板（基材）１を有しており、この基板１上に、配線電極２（第１電極）、絶縁層３、センサ電極４（第２電極）、及び保護層５がこの順で積層されている。配線電極２は、基板１上に複数設けられている。そして、図３（ａ）に示すように、各配線電極２は、導電線２１と、その一端部に連結された矩形状の導通領域２２とで構成されており、配線電極２のうち、少なくとも導通領域２２は、指や導電性のペンなどでタッチされる可能性のある基準領域Ｒ内に配置されている。導電線２１は、基板１の端部まで延びるように配線されており、その他端部が静電容量検出回路（図示省略）に接続されている。配線電極２は、導電線２１の距離や幅を考慮して低抵抗が好ましく、例えば、表面抵抗率が、１０Ω／□以下とすることが好ましい。本実施形態においては、基板１上に１０個の配線電極２が配置されており、図１及び図３（ａ）の上下方向に並ぶ５個の配線電極２が２列配置されている。ここでは説明の便宜上、図１及び図３（ａ）の上から下に向かって第１～第５配線電極２ａ～２ｅと称する。そして、各列の配線電極２ａ～２ｅは同じであるので、図３（ａ）の右側の配線電極について説明する。また、説明の便宜上、図１及び図３（ａ）の上下方向を長手方向、左右方向を幅方向と称することとする。
　図３（ａ）に示すように、第１配線電極２ａは、基板１の長手方向一端部（図３の上側）に配置されており、正方形の導通領域２２ａと、この導通領域２２ａの左側の端部から長手方向の他端部側（図３の下側）まで直線状に延びる導電線２１ａを有している。第２配線電極２ｂは、第１配線電極２ａよりも長手方向の他端部側に配置されており、第１配線電極２ａの導通領域２２ａよりも幅方向の長さが小さくなっている。すなわち、各導通領域２２ａ，２２ｂは、幅方向の右側が揃うように配置されるが、第２導通領域２２ｂの左側は、第１配線電極２ａの導電線２１ａに接触しないように、それよりも右側に配置されている。第２配線電極２ｂの導電線２１ｂは、導通領域２２ｂの左側の端部から長手方向の他端部側まで、第１配線電極２ａの導電線２１ａと平行に直線状に延びている。同様にして、第３から第５配線電極２ｃ～２ｅは、長手方向一端部側で隣接する配線電極の導電線と接触しないように、導通領域の幅が徐々に小さくなっており、第５配線電極２ｅの導通領域２２ｅが最も小さくなっている。また、各導電線２１ａ～２１ｅは、基板１の端部でＬ字型に折れ曲がるように形成されており、これによって、基板１の端部での導電線２１ａ～２１ｅ間の間隔を大きくしている。なお、導通領域２２ａ～２２ｅの大きさについては、コンタクトホール３１を介してセンサ電極４と導通をとることが出来るならば、例えば導電線２１ａ～２１ｅと同じ幅とすることも可能である。
　上記のように形成された配線電極２ａ～２ｅの上面には、これらを覆う絶縁層３が形成されている（図３（ｂ）参照）。絶縁層３は、例えば膜厚が１～３００μｍであり、複数のコンタクトホール３１が形成されている。各コンタクトホール３１は、各配線電極２ａ～２ｅの導通領域２２ａ～２２ｅと対応する位置に形成されており、コンタクトホール３１を介して、導通領域２２ａ～２２ｅの一部が露出するようになっている。
　コンタクトホール３１は、導通領域２２ａ～２２ｅよりも小さく、その大きさは、例えば円形の場合、外径が１～１００μｍとすることが望ましく、さらに５～２０μｍとすることが望ましい。これは、１μｍより小さいと、導通領域２２ａ～２２ｅと、後述するセンサ電極４との間の導通がとれなくなるおそれがあり、１００μｍより大きいと、導通領域２２ａ～２２ｅからはみ出したり、視認されるおそれがあることによる。なお、コンタクトホール３１の大きさは、配線電極２とセンサ電極４の導通がとれるように、絶縁層３の厚みとの関係で適宜設定される。
　続いて、センサ電極４について説明する。センサ電極４は、配線電極２と同じく１０個配置されており、図１の上下方向に並ぶ５個のセンサ電極４が２列配置されている。ここでも、配線電極の説明と同様に、図１の上から下に向かって第１～第５センサ電極４ａ～４ｅと称し、各列のセンサー電極４ａ～４ｅは同じであるので、図１の右側のセンサ電極について説明する。各センサ電極４ａ～４ｅは、例えば酸化インジウム錫（ITO）の場合、膜厚が１０～１００ｎｍであり、絶縁層３上で、各配線電極２ａ～２ｅの導通領域２２ａ～２２ｅと対応する位置に配置されている。全てのセンサ電極４ａ～４ｅは、同じ大きさの正方形に形成されており、狭い間隔で配置されている。図２に示すように、各センサ電極４ａ～４ｅは、絶縁層３に形成されたコンタクトホール３１を介して、その下層にある導通領域２２接触している。すなわち、第１～第５センサ電極４ａ～４ｅは、第１～第５配線電極２ａ～２ｅとそれぞれ導通している。このようなセンサ電極４の表面抵抗率は、配線電極２より高くてもよく、例えば、１ｋΩ／□以下が好ましく、３００Ω／□以下がさらに好ましい。そして、上記のように配置された複数のセンサ電極４は、保護層５によって覆われている。
　また、図１に示すように、隣接するセンサ電極４間の隙間の長さｓは、１０μｍ～３ｍｍとすることができ、望ましくは１００μｍ～２ｍｍ、さらに望ましくは０．５ｍｍ～１．５ｍｍとすることができる。上記範囲外でも可能ではあるが、１０μｍ以下では隣接するセンサ電極４との間の安定的な絶縁がとれない可能性があり、３ｍｍ以上では指に対して検出感度低下領域が広くなりすぎるため安定な検出ができないおそれがある。なお、隣接するセンサ電極４間の隙間の長さｓは、全て同じ長さにする必要はなく、図１に示すように、位置によって変更することができる。
　次に、上述した各部材の材料について説明する。まず、基板１から説明する。基板は透明な無機材料、有機材料、または有機・無機ハイブリッド材料など種々の材料で形成することができ、材質は特には限定されない。例えば、軽量かつ耐衝撃性の点から有機材料が好ましく、フレキシブル性やロール・トゥ・ロールの生産性からプラスチックフィルムが好適である。プラスチックフィルムとしては、ポリエステルテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、アクリル（PMMA）、ポリカーボネート（PC）など挙げることができる。但し、これらの材料を単体でなく、密着性向上のためにシランカップリング層などのアンカー層を形成したもの、コロナ処理やプラズマ処理などの表面処理したものや、防傷や耐薬品性向上のためにハードコート層を形成したものを用いることができる。
　配線電極２及びセンサ電極４は、公知の種々の材料で形成することができ、特には限定されないが、必要な導電性及び透明性などの物性から適宜選択することができる。例えば、アルミニウム、銀や銅などの金属、酸化インジウム錫（ITO）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化錫（SnO2）などの金属酸化物材料を挙げることができる。また、これらの金属酸化物材料にアルミニウム、ガリウムやチタンなどの金属を添加することもできる。さらに、PEDOT・PSSのような透明導電性ポリマーなどの有機材料、あるいは、金属やカーボンなどからなる極細の導電性繊維も電極材料として挙げられ、これらを単体で用いてもよいし、複合して用いることもできる。配線電極２は、上記のように、表面抵抗率を低くする必要があるため、例えば、二層のＩＴＯの間に銀の層を挟んだ三層構造にすることができる。
　絶縁層３は、透明で、且つ導電性がないものであれば特には限定されないが、その上面及び下面に配置されるセンサ電極４及び配線電極２との密着性が高いものが望まれる。また、コンタクトホール３１によって、センサ電極４と配線電極２とを電気的に接続することが可能となる形状および膜厚などを考慮する必要がある。
　保護層５は、一般的なタッチスイッチに用いられる透明な公知の材料で形成することができる。保護層５は、例えば、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリエステル又はアクリル酸などで形成することができる。また、ガラスや表面硬化処理がなされたＰＥＴなどの樹脂フィルムを積層することもできる。
　次に、上記のように構成されたタッチスイッチの製造方法について、図３を参照しつつ説明する。まず、図３（ａ）に示すように、基板１上に、第１電極として複数の配線電極２を形成する。その形成方法は、種々の方法があるが、例えば、配線電極材料を基板１の全面に形成した後、パターンニングする方法を挙げることができる。配線電極材料を形成する方法は、例えば、真空蒸着、スパッタリングやＣＶＤなどのドライコーティング、グラビアコート、スプレーコートなどのウェットコーティングなどが挙げられる。パターニングする方法は限定されないが、例えば、フォトリソグラフィーやレーザーエッチングなどを挙げることができる。前者は化学薬品で膜除去を行い、後者は特定波長のレーザー光の吸収によって膜除去を行う。配線電極２のパターニングにはインビジブル性（電極有無の差異が不可視）が付与されることが望ましく、この観点から、１０μｍ以下の幅の膜を除去可能なYAGの第３高調波を用いたレーザーエッチングを用いることが好ましい。レーザーエッチングはフォトリソグラフィーと比して、化学薬品の使用がなく環境に良好かつ工数が少ないことや、フォトマスクが不要でＣＡＤデータからパターニングが可能であり配線設計の利便性が高いなどの利点を挙げることができる。その他、銀等のペーストをスクリーン印刷等で細線パターン状に形成することもできる。
　次に、図３（ｂ）に示すように、配線電極２全体を覆うように、絶縁層３を形成する。このとき、絶縁層３には、各配線電極２の導通領域２２に対応する位置にコンタクトホール３１を形成する。絶縁層３やコンタクトホール３１の形成方法は、上述した配線電極２と同様の方法で形成することができる。
　続いて、図３（ｃ）に示すように、絶縁層３上に第２電極としてセンサ電極４を形成する。このとき、センサ電極４は、絶縁層３のコンタクトホール３１を介して、配線電極２の導通領域２２と接触し、導通する。センサ電極４の形成方法は、上述した配線電極２と同様の方法で形成することができる。なお、絶縁層３上のセンサ電極４をレーザーエッチングする際は、絶縁層３下の配線電極２がレーザー光の波長を吸収しない必要がある。このことから配線電極２およびセンサ電極４のパターニングは、形成順序や材質を考慮して適宜選択する必要がある。最後に、センサ電極４上に保護層５を形成する。保護層５は、公知の方法で形成することができる。
　上記のように構成されたタッチスイッチは、以下のように使用される。タッチ位置の検出方法は、従来の静電容量式のタッチスイッチと同様であり、保護層５表面の任意の位置を指などで触れたときの、静電容量の変化を検出することにより、接触位置の座標が特定される。
　以上に示す第１実施形態によれば、センサ電極４は、配線電極２とは異なる階層に配置されるため、センサ電極４が配置される階層には導電線２１を配置するためのスペースが不要になる。すなわち、センサ電極４の配置のみを検討すればよい。そのため、検出感度低下領域をなくするように複数のセンサ電極４を効率的に配置することができ、特にセンサ電極４間の距離ｓを小さくすることができる。また、各配線電極２とセンサ電極４とがコンタクトホール３１を介して導通している限り、導電線２１をどのように配置しても、センサ電極４の配置には影響しない。したがって、導電線２１の配線の自由度が大きくなり、多様な配線設計が可能となる。
　以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、導通領域２２及びセンサ電極４は矩形状に形成されているが、この形状は特には限定されず、多角形状、円形、異形など、種々の形状にすることができる。また、隣接するセンサ電極４の間には、直線状の隙間が形成されているが、センサ電極４の端縁に面方向に延びる凹凸を形成し、この凹凸を噛み合わせることで、隣接するセンサ電極４の境界を形成することができる。例えば、図４に示すように、センサ電極４の端縁に鋭利な突部を複数形成し、これらを噛み合わせることができる。このようにすると、センサ電極４間の隙間が直線状である場合に比べ、検出の感度が高くなる。すなわち、センサ電極４の端縁に凹凸を形成していると、境界部分に指を置いたときに、隣接するいずれか一方のセンサ電極４に接触する可能性が高くなり、その結果、検出の感度を向上することができる。なお、凹凸は、上記のような鋭利な形状のみならず、矩形状、波形など、種々の形状が可能である。
　また、上記実施形態では、１つの導通領域２２に対して、１つのコンタクトホール３１を形成しているが、これに限定されるものではなく、１つの導通領域２２に対して複数のコンタクトホール３１を形成することができる。コンタクトホール３１の形状も、上記のように矩形状だけでなく、円形など種々の形状が可能である。
　また、上記実施形態では、保護層５を設けているが、これは任意である。保護層５、またはこれに準ずるフィルム、板材などを設ける場合には、製造方法を上記実施形態と反対の順序で行うこともできる。例えば、保護層５上に、センサ電極４、絶縁層３、配線電極２、及び基板１をこの順で配置するように製造することもできる。各部材の形成方法は、上述したものと同じ方法を採用することができる。
　また、上記実施形態では、長手方向に隣接するセンサ電極４間の隙間を、幅方向に比べて大きく形成しているが、例えば、図４のように、長手方向、幅方向ともに隙間が小さくなるように、基準領域Ｒの上方に、センサ電極４を敷き詰めることもできる。
　以下、第１実施形態の実施例について説明する。但し、第１実施形態は以下の実施例には限定されない。
　本実施例では、図１に示すようなタッチスイッチを製造した。すなわち、基板に、配線電極、絶縁層、センサ電極をこの順で形成した。基板には、厚さ１００μmのポリオレフィン系フィルムを選択し、その上に配線電極を形成した。
　配線電極は、DCマグネトロンスパッタリングを用いて、まず膜厚30～40nmのITO膜を形成した。そして、膜厚10nm以下の銀合金（銀主成分のパラジウムと銅を含有）を形成した後に、膜厚30～40nmのITO膜を形成した３層構造の積層体とした。このことにより表面抵抗率が10Ω/□以下で全光線透過率が80%程度の透明な電極となった。
　配線電極のパターニングには、YAGの第３高調波を用いたレーザーエッチングを採用した。
　次に、絶縁層を形成した。ここでは、市販のハードコート用塗料である日本精化製NSC-2451を用いた。まず、市販のポジ型レジストである東京応化製OFPR-800LBをスピンコートで塗布し、80℃で5分間の熱風プリベークを行い、膜厚1.9μmのレジスト膜を得た。次に、コンタクトホールを形成すべき箇所にUV光を約50mJ/cm2で20秒間で露光させ、現像液（NMD-3）に室温で約30秒浸漬させて感光部以外を除去し、80℃で10分間、熱風ポストベークした。その後、NSC-2451をメイヤーバー#12で塗工し、120℃で90秒の熱風乾燥（熱硬化）をして３．５μm厚の塗膜を得た。そして、濃度4%の水酸化ナトリウム水溶液で、室温で約5分間浸漬させてコンタクトホールのレジストとNSC-2451塗膜を除去した。
　続いて、センサ電極を形成した。具体的には、ITO膜をDCマグネトロンスパッタリングを用いて形成した。ここでのITO膜は、膜厚30nmとし、表面抵抗率は、200～300Ω/□であった。パターニングは、絶縁層と同様にポジ型レジストを用いてフォトリソグラフィーを用いた。こうして、実施例に係るタッチスイッチが完成した。
　次に、本発明に係るタッチスイッチの第２実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図５は、このタッチスイッチの平面図であり、図６は図５のＡ－Ａ線断面図、図７～図９は図５に示すタッチスイッチの製造方法を示す平面図及び断面図である。なお、図５は、説明の便宜上、後述する保護層を省いて描いている。
　第２実施形態のタッチスイッチは、液晶表示パネルなどの表示装置の上面に配置される静電容量式のタッチスイッチである。図５及び図６に示すように、このタッチスイッチは、透明の基板１０を有しており、この基板１０上に、センサ電極２０（第１電極）、絶縁層３０、補助電極４０（第２電極）、及び保護層５０がこの順で積層されている。センサ電極２０は、矩形状に形成されて基板１０上に複数設けられており、指や導電性のペンなどでタッチされる可能性のある基準領域Ｒ内に配置されている。そして、図７に示すように、各センサ電極２０には、線状に延びる配線部２３が一体的に連結されている。各配線部２３は、基板１０の端部まで延びるように配線されており、その他端部が静電容量検出回路（図示省略）に接続されている。配線部２３は、その距離や幅を考慮して低抵抗が好ましく、例えば、表面抵抗率が、１０Ω／□以下とすることが好ましい。本実施形態においては、基板１０上に１０個のセンサ電極２０が配置されており、図５及び図７の上下方向に並ぶ５個のセンサ電極２０が２列配置されている。ここでは説明の便宜上、図５及び図７の上から下に向かって第１～第５センサ電極２０ａ～２０ｅと称する。そして、各列のセンサ電極２０ａ～２０ｅは同じであるので、図７の右側のセンサ電極について説明する。また、説明の便宜上、図５及び図７の上下方向を長手方向、左右方向を幅方向と称することとする。
　図７に示すように、第１センサ電極２０ａは、基板１０の長手方向一端部（図７の上側）に配置されており、このセンサ電極２０ａの右側の端部から長手方向の他端部側（図７の下側）まで配線部２３ａが直線状に延びている。第２センサ電極２０ｂは、第１センサ電極２０ａよりも長手方向の他端部側に配置されており、第１センサ電極２０ａよりも幅方向の長さが小さくなっている。すなわち、各センサ電極２０ａ，２０ｂは、幅方向の左側が揃うように配置されるが、第２センサ電極２０ｂの右側は、第１センサ電極２０ａの配線部２３ａに接触しないように、それよりも左側に配置されている。第２センサ電極２０ｂの配線部２３ｂは、第２センサ電極２０ｂの右側の端部から長手方向の他端部側まで、第１センサ電極２０ａの配線部２３ａと平行に直線状に延びている。同様にして、第３から第５センサ電極２０ｃ～２０ｅは、長手方向一端部側で隣接するセンサ電極のセンサ電極の配線部と接触しないように、センサ電極の幅が徐々に小さくなっており、第５センサ電極２０ｅの幅が最も小さくなっている。また、各配線部２３ａ～２３ｅは、基板１０の端部でＬ字型に折れ曲がるように形成されており、これによって、基板１０の端部での配線部２３ａ～２３ｅ間の間隔を大きくしている。
　上記のように形成されたセンサ電極２０ａ～２０ｅの上面には、これらを覆う絶縁層３０が形成されている（図８参照）。絶縁層３０は、例えば膜厚が１０～５００μｍであり、すべてのセンサ電極２０と配線部２３を覆うように配置されている。そして、この絶縁層３０上に複数の補助電極４０が配置されている。各補助電極４０は、センサ電極２０と同じく１０個配置されており、図５の上下方向に並ぶ５個の補助電極４０が２列配置されている。ここでも、センサ電極の説明と同様に、図５の上から下に向かって第１～第５補助電極４０ａ～４０ｅと称し、各列の補助電極４０ａ～４０ｅは同じであるので、図５の右側の補助電極について説明する。各補助電極４０ａ～４０ｅは、例えば酸化インジウム錫（ITO）の場合、膜厚が１０～１００ｎｍであり、絶縁層３０上で、各センサ電極２０ａ～２０ｅと対応する位置に配置されている。全ての補助電極４０ａ～４０ｅは、同じ大きさの正方形に形成されており、狭い間隔で配置されている。より詳細に説明すると、図６に示すように、隣接するセンサ電極２０間の領域Ｌに、隣接する補助電極４０間の境界ｂが配置されるようになっており、補助電極４０によってセンサ電極２０間の領域Ｌが埋められるようになっている。すなわち、センサ電極２０間に配置される配線部２３が、補助電極４０によって覆われるようになっている。このような補助電極４０の表面抵抗率は、センサ電極２０より高くてもよく、例えば、１ｋΩ／□以下が好ましく、３００Ω／□以下がさらに好ましい。なお、補助電極４０は、電気的に独立しており、いずれの部材にも導通していない状態となっている。そして、上記のように配置された複数の補助電極４０は、保護層５０によって覆われている。保護層５０の厚さは、上述した絶縁層３０よりも大きいことが好ましく、例えば、０．５～１０ｍｍとすることができる。
　また、図５に示すように、隣接する補助電極４０間の隙間の長さｓは、１０μｍ～３ｍｍとすることができ、望ましくは１００μｍ～２ｍｍ、さらに望ましくは０．５ｍｍ～１．５ｍｍとすることができる。上記範囲外でも可能ではあるが、１０μｍ以下では隣接する補助電極４０との間の安定的な絶縁がとれない可能性がある。また、３ｍｍ以上では指に対して検出感度低下領域が広くなりすぎるため安定な検出ができないおそれがある。なお、隣接する補助電極４０間の隙間の長さｓは、全て同じ長さにする必要はなく、位置によって変更することができる。
　次に、上述した各部材の材料について説明する。まず、基板１０から説明する。基板１０は透明な無機材料、有機材料、または有機・無機ハイブリッド材料など種々の材料で形成することができ、材質は特には限定されない。例えば、軽量かつ耐衝撃性の点から有機材料が好ましく、フレキシブル性やロール・トゥ・ロールの生産性からプラスチックフィルムが好適である。プラスチックフィルムとしては、ポリエステルテレフタレート（PET）、ポリエチレンナフタレート（PEN）、アクリル（PMMA）、ポリカーボネート（PC）など挙げることができる。但し、これらの材料を単体でなく、密着性向上のためにシランカップリング層などのアンカー層を形成したもの、コロナ処理やプラズマ処理などの表面処理したものや、防傷や耐薬品性向上のためにハードコート層を形成したものを用いることができる。
　センサ電極２０、配線部２３、及び補助電極４０は、公知の種々の材料で形成することができ、特には限定されないが、必要な導電性及び透明性などの物性から適宜選択することができる。例えば、アルミニウム、銀や銅などの金属、酸化インジウム錫（ITO）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化錫（SnO2）などの金属酸化物材料を挙げることができる。また、これらの金属酸化物材料にアルミニウム、ガリウムやチタンなどの金属を添加することもできる。さらに、PEDOT・PSSのような透明導電性ポリマーなどの有機材料、あるいは、金属やカーボンなどからなる極細の導電性繊維も電極材料として挙げられ、これらを単体で用いてもよいし、複合して用いることもできる。センサ電極２０及び配線部２３は、上記のように、表面抵抗率を低くする必要があるため、例えば、二層のＩＴＯの間に銀の層を挟んだ三層構造にすることができる。
　絶縁層３０は、透明で、且つ導電性がないものであれば特には限定されないが、その上面及び下面に配置される補助電極４０及びセンサ電極２０との密着性が高いものが望まれる。エポキシ系やアクリル系など、一般的な透明接着剤や粘着剤を用いることができ、ポリエステル系樹脂の透明性フィルム等を含むものであってもよい。厚みは、特に限定されないが、実用上では２００μｍ以下であることが好ましい。
　保護層５０は、一般的なタッチスイッチに用いられる透明な公知の材料で形成することができる。保護層５０は、例えば、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリエステル又はアクリル酸などで形成することができる。また、ガラスや表面硬化処理がなされたＰＥＴなどの樹脂フィルムを積層することもできる。
　次に、上記のように構成されたタッチスイッチの製造方法について、図７～図９を参照しつつ説明する。まず、図７に示すように、基板１０上に、第１電極として複数のセンサ電極２０及び配線部２３を形成する。その形成方法は、種々の方法があるが、例えば、センサ電極２０及び配線部２３の材料を基板１０の全面に形成した後、パターンニングする方法を挙げることができる。この材料を形成する方法は、例えば、真空蒸着、スパッタリングやＣＶＤなどのドライコーティング、グラビアコート、スプレーコートなどのウェットコーティングなどが挙げられる。パターニングする方法は限定されないが、例えば、フォトリソグラフィーやレーザーエッチングなどを挙げることができる。前者は化学薬品で膜除去を行い、後者は特定波長のレーザー光の吸収によって膜除去を行う。センサ電極２０及び配線部２３のパターニングにはインビジブル性（電極有無の差異が不可視）が付与されることが望ましく、この観点から、１０μｍ以下の幅で膜を除去可能なYAGの第３高調波を用いたレーザーエッチングを用いることが好ましい。レーザーエッチングはフォトリソグラフィーと比して、化学薬品の使用がなく環境に良好かつ工数が少ないことや、フォトマスクが不要でＣＡＤデータからパターニングが可能であり配線設計の利便性が高いなどの利点を挙げることができる。その他、銀等のペーストをスクリーン印刷等で細線パターン状に形成することもできる。
　次に、図８に示すように、センサ電極２０及び配線部２３全体を覆うように、絶縁層３０を形成する。絶縁層３０の形成方法は、上述したセンサ電極２０と同様の方法で形成することができる。
　続いて、図９に示すように、絶縁層３０上に第２電極として補助電極４０を形成する。補助電極４０の形成方法は、上述したセンサ電極２０と同様の方法で形成することができる。センサ電極２０、配線部２３、及び補助電極４０のパターニングは、形成順序や材質を考慮して適宜選択する必要がある。最後に、補助電極４０上に保護層５０を形成する。保護層５０は、公知の方法で形成することができる。
　上記のように構成されたタッチスイッチは、以下のように使用される。タッチ位置の検出方法は、従来の静電容量式のタッチスイッチと同様であり、保護層５０表面の任意の位置を指などで触れたときの、静電容量の変化を検出することにより、接触位置が特定される。ここで、上記のように補助電極４０を用いた場合のセンシングのメカニズムを考察すると、以下の通りである。まず、図１０に示すような補助電極のない従来のタッチスイッチについて説明する。一般的に、タッチスイッチでは、静電容量はセンサ電極２０の上方で保護層５０にタッチしている指の面積に比例する。図１０（ａ）に示す例では、指のタッチしている部分のすべてがセンサ電極２０の上方にあるので、静電容量Ｃx０は大きくなる。一方、図１０（ｂ）に示すように、センサ電極２０間の配線部２３の上方を指でタッチした場合には、各センサ電極２０上にある指の面積が小さいため、各センサ電極２０による合成静電容量（Ｃx０１＋ＣX０２）は図１０（ａ）の静電容量Ｃx０と比べて小さくなり、感度が低下する。
　これに対して、本実施形態のタッチスイッチのように補助電極４０を設けると、以下のとおりである。まず、図１１（ａ）に示すように、センサ電極２０の上方を指でタッチすると、指とセンサ電極２０間の合成静電容量Ｃｎは、次の式（１）で表される。ここで、Ｃ０はセンサ電極２０と補助電極４０間の静電容量であり、Ｃｘ１は補助電極４０と指との間の静電容量である。
　　Ｃｎ＝Ｃｘ１/（１＋Ｃｘ１/Ｃ０）　　　（１）
このとき、センサ電極２０と補助電極４０間の距離が十分に小さい場合には、Ｃｘ１＜＜Ｃ０となり、上記（１）式のＣx１/Ｃ０は０に近い数値となるため、Ｃｎ≒Ｃｘ１となる。
　一方、図１１（ｂ）に示すように、隣り合うセンサ電極２０間をタッチした場合、センサ電極２０間には、補助電極４が配置されているため、図１０（ｂ）とは異なる挙動を示す。すなわち、補助電極４０間にも隙間は存在するが、これはセンサ電極２０間の隙間に比べて非常に小さいため、センサ電極２０間の領域をタッチしたときには、それぞれのセンサ電極２０に対応する補助電極４０によって、センサ電極２０間の隙間を隣り合う補助電極４０間で補完できる。したがって、このときの合計静電容量Ｃｎは、以下の式（２）のようになり、図１１（ａ）で示される静電容量Ｃｘ１とほぼ同じになる。なお、Ｃｘ１１は一方の補助電極と指との間の静電容量、Ｃｘ１2は他方の補助電極と指との間の静電容量である。
　　Ｃｎ≒Ｃｘ１１＋Ｃｘ１2≒Ｃｘ１　　　（２）
　以上に示す本実施形態によれば、絶縁層３０を介して、センサ電極２０と対向する位置に補助電極４０を形成し、図６に示すように、隣接するセンサ電極２０間の領域Ｌに、隣接する補助電極４０間の境界ｂが配置されている。そのため、センサ電極２０の間に配線部２３が配置されることにより検出感度低下領域が大きくなったとしても、補助電極４０間の境界ｂをこの検出感度低下領域に配置することで、検出感度低下領域は補助電極４０によってカバーされる。その結果、検出感度低下領域が低減され、指や導電性のペンなどが、センサ電極２０間の領域Ｌに接触したとしても、検出感度を向上することができる。
　以上、本発明の第２実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、センサ電極２０及び補助電極４０は矩形状に形成されているが、この形状は特には限定されず、多角形状、円形、異形など、種々の形状にすることができる。また、隣接する補助電極４０の間には、直線状の隙間が形成されているが、補助電極４０の端縁に面方向に延びる凹凸を形成し、この凹凸を噛み合わせることで、隣接する補助電極４０の境界を形成することができる。例えば、図１２に示すように、補助電極４０の端縁に鋭利な突部を複数形成し、これらを噛み合わせることができる。このようにすると、補助電極４０間の隙間が直線状である場合に比べ、検出の感度が高くなる。すなわち、補助電極４０の端縁に凹凸を形成していると、境界部分に指を置いたときに、隣接するいずれか一方の補助電極４０に接触する可能性が高くなり、その結果、検出の感度を向上することができる。なお、凹凸は、上記のような鋭利な形状のみならず、矩形状、波形など、種々の形状が可能である。
　また、上記実施形態では、センサ電極２０、配線部２３、及び補助電極４０を直接積層していたが、これらをフィルム状に形成したものを積層することもできる。例えば、図１３に示す例では、ＰＥＴなどの絶縁性の透明フィルム６にセンサ電極２０及び配線部２３を形成したもの、及び同様の絶縁性の透明フィルム６に補助電極４０を形成したものを準備し、これらを絶縁性の粘着材８を介して、基板１０、保護層５０とともに積層している。また、電極、配線部の形成方法は、上述した方法と同じである。図１３に示す例では、センサ電極２０と補助電極４０との間に配置される透明フィルム６及び粘着材８が本発明の絶縁層を構成する。あるいは、絶縁性の透明フィルムを絶縁層とし、その一方の面にセンサ電極２０及び配線部２３を形成するとともに、他方の面に補助電極４０を形成し、これを基板１０と保護層５０との間に配置することもできる。このように、センサ電極２０及び配線部２３をフィルムに形成する場合には、基板１０は必ずしも必要ではない。
　また、センサ電極２０、配線部２３、及び補助電極４０は、少なくとも１本の金属線により形成することもできる。例えば、図１４に示すように、金属線２４を一定の面積を有する網目状に配置することで、センサ電極２０及び配線部２３を形成することができる。また、配線部２３は、網目状以外に、複数の金属線を平行に配置することもできる。金属線２４の幅は、例えば、５～５０μｍとすることができ、網目における金属線２４のピッチは例えば１００～１０００μｍとすることができる。各電極、配線部をこのような金属線で電極を形成することで、光透過性を有し、また表面抵抗値を低くすることができる。
　また、上記実施形態では、保護層５０を設けているが、これは任意である。保護層５０、またはこれに準ずるフィルム、板材などを設ける場合には、製造方法を上記実施形態と反対の順序で行うこともできる。例えば、保護層５０上に、補助電極４０、絶縁層３０、センサ電極２０、配線部２３、及び基板１０をこの順で配置するように製造することもできる。各部材の形成方法は、上述したものと同じ方法を採用することができる。
　上記実施形態では、図７に示すように、センサ電極２０の面積が相違しているが、例えば、図１５に示すように、全てのセンサ電極２０を同じ面積にすることができる。このようにすると、センサ電極２０と補助電極４０との間の静電容量が一定になるため、各検出点での検出感度を揃えることができる。
　以下、第２実施形態の実施例について説明する。但し、第２実施形態は以下の実施例には限定されない。
　ここでは、３つの実施例と１つの比較例を作製した。図１６（ａ）に示す実施例１では、下側のアクリル板の上面に２０ｍｍ幅の導電テープからなるセンサ電極を配置し、これらの間隔を１０ｍｍとした。また、上側のアクリル板の下面に、幅が３０ｍｍの導電テープからなる補助電極を配置し、これらの隙間を１ｍｍとした。そして、両アクリル板を絶縁性の粘着材で固定した。このとき、両補助電極の境界がセンサ電極の間に配置されるようにした。図１６（ｂ）に示す実施例２では、１０ｍｍ幅の補助電極を４つ用い、センサ電極間の領域に２つの補助電極を配置し、各センサ電極の左右の端部それぞれに補助電極を１つずつ配置した。すなわち、センサ電極の中心付近の上方に補助電極は配置されていない。また、図１６（ｃ）に示す実施例３では、補助電極としてＩＴＯフィルムを用いた。すなわち、１２５μｍの厚さのＰＥＴフィルム上にＩＴＯをスパッタリングで形成したフィルムを用いた。このＩＴＯフィルムの表面抵抗値は２５０Ωであった。そして、図１６（ｄ）に示す比較例では、補助電極を配置していない。なお、各材料の詳細は以下の通りである。
導電テープ：寺岡製作所　”導電性銅薄粘着テープ　8323”
粘着剤：住友3M社製　”ST-415”　120μｍ厚
アクリル板：１ｍｍ厚
　以上の実施例、比較例を用いてセンサ電極の中心の上方をタッチしたとき、及びセンサ電極間をタッチしたときの静電容量を、Ｃｙｐｒｅｓｓ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（サイプレス セミコンダクタ）社製マイコン(P ｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｓｙｓｔｅｍ－ｏｎ－Ｃｈｉｐ（ＰＳｏＣ）　ＣＹ８Ｃ２４９９４－２４ＬＴＸＩ）を用いてデジタル値に変換した値として算出した。結果は、以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　センサ電極間をタッチしたときの数値は、２つのセンサ電極それぞれで検出された静電容量である。上記の結果から、実施例１～３では、センサ電極間をタッチしたときには、両センサ電極において、ほぼ２分割された静電容量が検出されていることが分かる。実施例３のような比較的抵抗の高い補助電極を用いた場合でも両センサ電極にほぼ２分割された静電容量が検出されている。したがって、センサ電極間に隙間があっても、これを埋める補助電極が配置されていれば、検出感度が低下しないことが分かる。これに対して、補助電極を有していない比較例では、両センサ電極での静電容量の検出量が小さかった。
１　基板（基材）
２　配線電極
２０　センサ電極
２１　導電線
２２　導通領域
２３　配線部
３　絶縁層
３０　絶縁層
３１　コンタクトホール
４　センサ電極
４０　補助電極
 

Claims (11)

  1. 　基材と、
    　前記基材上に配置され、導電線及び前記導電線に連結された導通領域を有する複数の透明な第１電極としての配線電極と、
    　前記複数の配線電極を覆うとともに、前記各配線電極の導通領域上に形成された少なくとも１つのコンタクトホールを有する絶縁層と、
    　前記絶縁層上において、前記各配線電極の導通領域に対応する位置に配置され、前記コンタクトホールを介して前記各導通領域と導通する複数の透明な第２電極としてのセンサ電極と、
    を備えている、タッチスイッチ。
  2. 　前記基板上で前記複数の配線電極が配置された基準領域の上方に、前記複数のセンサ電極が敷き詰められている、請求項１に記載のタッチスイッチ。
  3. 　隣接する前記センサ電極間の隙間が、１０μｍ～３ｍｍである、請求項１に記載のタッチスイッチ。
  4. 　前記各センサ電極は、面方向に凹凸を形成するように延びる端縁を少なくとも一部に有しており、
    　隣接する前記各センサ電極の境界は、前記凹凸が所定間隔をおいて噛み合うように形成されている、請求項１から３のいずれかに記載のタッチスイッチ。
  5. 　絶縁層と、
    　前記絶縁層の一方面側に配置される複数の第１電極としてのセンサ電極と、
    　前記絶縁層の一方面側に配置され、前記各センサ電極にそれぞれ連結された複数の配線部と、
    　前記絶縁層の他方面側において、前記各センサ電極と対向する位置にそれぞれ配置された複数の第２電極としての補助電極と、
    を備え、
    　隣接する前記センサ電極間の領域に、隣接する前記補助電極間の境界が配置されている、タッチスイッチ。
  6. 　前記複数のセンサ電極が配置された基準領域の上方に、前記複数の補助電極が敷き詰められている、請求項５に記載のタッチスイッチ。
  7. 　隣接する前記補助電極間の隙間が、１０μｍ～３ｍｍである、請求項５に記載のタッチスイッチ。
  8. 　前記センサ電極は、金属線を網目状に配置することで形成されている、請求項５から８のいずれかに記載のタッチスイッチ。
  9. 　前記配線部は、少なくとも１つ以上の金属線で形成されている、請求項５から８のいずれかに記載のタッチスイッチ。
  10. 　前記各補助電極は、面方向に凹凸を形成するように延びる端縁を少なくとも一部に有しており、
    　隣接する前記各補助電極の境界は、前記凹凸が所定間隔をおいて噛み合うように形成されている、請求項５から９のいずれかに記載のタッチスイッチ。
  11. 　前記複数のセンサ電極の面積が略同一である、請求項５から１０のいずれかに記載のタッチスイッチ。
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