JP2008311208A

JP2008311208A - 感圧導電シート及びこれを用いたパネルスイッチ

Info

Publication number: JP2008311208A
Application number: JP2007274978A
Authority: JP
Inventors: Koji Tanabe; 功二田邉; Hirotoshi Watanabe; 寛敏渡辺
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-12-25
Also published as: KR100989979B1; KR20080101667A; CN100570301C; CN101308052A

Abstract

【課題】各種電子機器の操作に用いられる感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチに関し、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が行え、薄型化の可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】フィルム状の基材１１の下面に第一の抵抗体層１２を形成すると共に、この下面に粒径の異なる粒子１４が分散された第二の抵抗体層１３を重ねて形成して感圧導電シート１５を構成することによって、凹凸状に形成された第二の抵抗体層１３が、押圧力に応じて固定接点１７Ａと１７Ｂに接触すると共に、この第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２を介して、電気的接続が行われるため、繰返し操作による抵抗値の変動が少なく、安定した抵抗値変化が得られると共に、薄型化を図ることが可能なパネルスイッチを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に各種電子機器の操作に用いられる感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチに関するものである。

近年、携帯電話やカーナビ等の各種電子機器の高機能化や多様化が進むに伴い、これらの操作に用いられるパネルスイッチにも、多様で確実な操作の可能なものが求められている。

このような従来のパネルスイッチについて、図８及び図９を用いて説明する。

なお、これらの図面のうち断面図は、構成を判り易くするために厚さ方向の寸法を拡大して表している。

図８は従来のパネルスイッチの断面図であり、同図において、１は感圧導電シートで、絶縁性のシリコンゴム等の基材２内に、シリコン等にカーボン等を分散した不定形形状で、大きさ２０〜２００μｍの導電粒子３が分散されている。

また、４は感圧導電シート１下面に配置された基板で、上面には銀やカーボン等の複数の固定接点５Ａと５Ｂが形成されると共に、感圧導電シート１と基板４の間には固定接点５Ａと５Ｂを囲むように、絶縁樹脂によってスペーサ６が形成され、感圧導電シート１下面と固定接点５Ａ、５Ｂが対向して、パネルスイッチが構成されている。

そして、このように構成されたパネルスイッチが電子機器の操作部に装着されると共に、複数の固定接点５Ａと５Ｂがリード線（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、感圧導電シート１上面を押圧操作すると、感圧導電シート１が下方へ撓んで、下面が固定接点５Ａと５Ｂに当接すると共に、押圧力により圧縮されて、基材２内の導電粒子３が互いに接近し接触することによって、これらの導電粒子３を介して固定接点５Ａと５Ｂが電気的に接続される。

また、さらに押圧力を加えると、図９の抵抗特性図の曲線Ａに示すように、基材２内の接触する導電粒子３の数や接触面積が増すことによって、抵抗値が小さくなり、これらの電気的接続や抵抗値の変化を電子回路が検出し、機器の様々な機能の操作が行われるように構成されている。

なお、このようなパネルスイッチに用いられる感圧導電シート１は、上記のように、押圧によって基材２を弾性変形させ、基材２内の導電粒子３を接触させることによって所定の抵抗値を得るように構成されているため、繰返し操作による抵抗値の変動が大きく、例えば図９に示すように、数千回の押圧操作によって、抵抗値変化が曲線Ａから曲線Ｂに変動する場合がある。

したがって、当初２〜１０Ｎの押圧力Ｐで抵抗値Ｒ１が数十ｋΩであったものが、押圧操作を繰返した後は、同じ押圧力Ｐで抵抗値Ｒ２が数ｋΩと、押圧力によっては一桁に近い抵抗値の変動が生じる場合があるため、こうした変動を見込んで、抵抗値変化を検出する電子回路の設定を行う必要がある。

また、感圧導電シート１は、変形し易いシリコンゴム等の基材２内に導電粒子３を分散して形成され、ある程度の厚さが必要であるため、通常は０．３〜１ｍｍ前後の厚さのものが用いられており、パネルスイッチ全体の薄型化を図ることにも、限界のあるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００６−２３６９８８号公報

しかしながら、上記従来のパネルスイッチにおいては、感圧導電シート１の繰返し操作による抵抗値の変動が大きいため、この変動に応じた抵抗値の検出が必要になると共に、ある程度の厚さが必要なため、全体の薄型化を図ることも困難であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が行え、薄型化の可能な感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、フィルム状の基材の下面に第一の抵抗体層を形成すると共に、この下面に粒径の異なる粒子が分散された第二の抵抗体層を重ねて形成して、感圧導電シートを構成したものであり、粒径の異なる粒子によって凹凸状に形成された第二の抵抗体層が、押圧力に応じて固定接点等に接触すると共に、この第二の抵抗体層と第一の抵抗体層を介して、固定接点等の電気的接続が行われるため、繰返し操作による抵抗値の変動が少なく、安定した抵抗値変化が得られると共に、基材の下面に二つの抵抗体層を重ねて形成することによって、薄型化を図ることが可能な感圧導電シートを得ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の感圧導電シート下面に、上面に複数の固定接点が形成された基板を配置してパネルスイッチを構成したものであり、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が行え、薄型化の可能なパネルスイッチを実現することができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、確実な操作が行え、薄型化の可能な感圧導電シート、及びこれを用いたパネルスイッチを実現することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１及び２記載の発明について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態によるパネルスイッチの断面図であり、同図において、１１はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリイミド等のフィルム状で厚さ２５〜２００μｍの基材で、この下面にはシート抵抗値０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□の第一の抵抗体層１２が、カーボン粉を分散したフェノールやエポキシ、フェノキシ、フッ素ゴム等の合成樹脂によって形成されている。

そして、１３は第一の抵抗体層１２の下面に重ねて形成された第二の抵抗体層で、同じくカーボン粉を分散した合成樹脂によって、シート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□、厚さ１〜５０μｍに形成されている。

さらに、この第二の抵抗体層１３内にはウレタンやガラス等の、粒径５〜１００μｍの球状で粒径の異なる粒子１４が、１０〜８０重量％分散されて感圧導電シート１５が構成されている。

なお、このような感圧導電シート１５は、基材１１に第一の抵抗体層１２をスクリーン印刷によって形成した後、これに重ねてＳＵＳ３００〜１００メッシュの版を用いて、スクリーン印刷によって粒子１４が分散された第二の抵抗体層１３を形成して製作される。

また、１６はポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート等のフィルム状、または紙フェノールやガラス入りエポキシ等の板状の基板で、感圧導電シート１５下面に配置されると共に、上面には銀やカーボン、銅箔等の複数の固定接点１７Ａと１７Ｂが、０．２ｍｍ前後の間隙を空けて形成されている。

さらに、感圧導電シート１５と基板１６の間には固定接点１７Ａと１７Ｂを囲むように、ポリエステルやエポキシ等の絶縁樹脂によってスペーサ１８が形成され、第二の抵抗体層１３と固定接点１７Ａ、１７Ｂが、１０〜１００μｍ前後の空隙で対向するようにして、パネルスイッチが構成されている。

そして、このように構成されたパネルスイッチが電子機器の操作部に装着されると共に、複数の固定接点１７Ａと１７Ｂがリード線（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続される。

以上の構成において、感圧導電シート１５上面を押圧操作すると、図２の断面図に示すように、感圧導電シート１５が下方へ撓んで、粒径の大きな粒子１４Ａや１４Ｂが分散された箇所の第二の抵抗体層１３が、固定接点１７Ａと１７Ｂに接触し、この間の第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２を介して、固定接点１７Ａと１７Ｂが電気的に接続される。

また、さらに押圧力を加えると、図３の拡大断面図に示すように、粒子１４Ａや１４Ｂより粒径の小さな粒子１４Ｃや１４Ｄが分散された箇所の、第二の抵抗体層１３も固定接点１７Ａと１７Ｂに接触するため、これによって固定接点１７Ａと１７Ｂ間の抵抗値が変化する。

つまり、図４の抵抗特性図に示すように、小さな押圧力Ｐ１で押圧され、粒径の大きな粒子１４Ａと１４Ｂが分散された箇所の第二の抵抗体層１３のみが接触した状態では、固定接点１７Ａと１７Ｂ間の抵抗値Ｒ３は、この箇所の第二の抵抗体層１３と固定接点１７Ａ、１７Ｂとの接触抵抗ｒ１、ｒ２と、粒子１４Ａと１４Ｂ間の、第一の抵抗体層１２と第二の抵抗体層１３の導体抵抗ｒ３の和となっている。

これに対し、大きな押圧力Ｐ２で押圧され、粒径の小さな粒子１４Ｃや１４Ｄが分散された箇所の、第二の抵抗体層１３も固定接点１７Ａと１７Ｂに接触した状態の抵抗値Ｒ４は、この箇所の接触抵抗ｒ４、ｒ５と、導体抵抗ｒ６が抵抗値Ｒ３に並列に加わったものとなるため、抵抗値Ｒ３よりも小さな抵抗値となる。

すなわち、押圧力の増加に伴って、粒径の異なる粒子１４により凹凸状に形成された第二の抵抗体層１３の、固定接点１７Ａと１７Ｂへの接触箇所が増えると共に、これにシート抵抗値の異なる第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２の導体抵抗が加わることによって、曲線Ｃのように抵抗値が変化するようになっている。

そして、この固定接点１７Ａと１７Ｂの電気的接続や、抵抗値の変化を電子回路が検出し、機器の様々な機能の操作が行われる。

また、以上のような押圧操作が繰返された場合にも、その抵抗値の変動は小さく、例えば図４に示すように、１００万回の押圧操作によって曲線Ｃから曲線Ｄに変動しても、押圧力Ｐ１での抵抗値Ｒ３とＲ５の差は数ｋΩ前後となるように構成されている。

つまり、上記のように、粒径の異なる粒子１４によって凹凸状に形成された第二の抵抗体層１３が、押圧力に応じて固定接点１７Ａと１７Ｂに接触すると共に、このシート抵抗値の異なる第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２を介して、電気的接続が行われるため、繰返し操作による抵抗値の変動が少なく、安定した抵抗値変化が得られるようになっている。

なお、以上の説明では、第一の抵抗体層１２のシート抵抗値を０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□、第二の抵抗体層１３のシート抵抗値を５０ｋΩ〜５ＭΩ／□として説明したが、第一の抵抗体層１２は２ｋΩ〜１０ｋΩ／□、第二の抵抗体層１３は１００ｋΩ〜１ＭΩ／□のシート抵抗値とすることが好ましく、また、第二の抵抗体層１３内に分散する粒子１４の割合も、５０〜７０重量％とすることが好ましい。

つまり、図５の抵抗特性図に示すように、第一の抵抗体層１２と第二の抵抗体層１３のシート抵抗値が小さすぎる場合には、曲線Ｅのように小さな押圧力ですぐに抵抗値が小さくなってしまい、シート抵抗値が大きすぎる場合には、曲線Ｆのように押圧力の変化に対し抵抗値変化が少ないものとなってしまうが、上記のようなシート抵抗値とすることによって、曲線Ｃのような押圧力に応じた滑らかな抵抗値変化を得ることができる。

さらに、感圧導電シート１５がフィルム状の基材１１に、第一の抵抗体層１２と第二の抵抗体層１３が重ねて印刷されて形成されているため、０．３ｍｍ以下の厚さで感圧導電シート１５を形成することができ、容易に薄型化を図ることが可能な構成となっている。

このように本実施の形態によれば、フィルム状の基材１１の下面に第一の抵抗体層１２を形成すると共に、この下面に粒径の異なる粒子１４が分散された第二の抵抗体層１３を重ねて形成することによって、凹凸状に形成された第二の抵抗体層１３が、押圧力に応じて固定接点１７Ａと１７Ｂに接触すると共に、このシート抵抗値の異なる第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２を介して、電気的接続が行われるため、繰返し操作による抵抗値の変動が少なく、安定した抵抗値変化が得られると共に、薄型化を図ることが可能な感圧導電シート１５を得ることができるものである。

また、この感圧導電シート１５下面に、上面に複数の固定接点１７Ａや１７Ｂが形成された基板１６を配置することによって、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が行え、薄型化の可能なパネルスイッチを実現することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２を用いて、本発明の他の実施の形態について説明する。

なお、実施の形態１の構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

図６は本発明の第２の実施の形態によるパネルスイッチの断面図であり、同図において、フィルム状の基材１１の下面に、シート抵抗値０．５ｋΩ〜３０ｋΩ／□の第一の抵抗体層１２が形成されていることは実施の形態１の場合と同様であるが、第一の抵抗体層１２下面の中央部外周には、ポリエステルやエポキシ等の絶縁樹脂によってスペーサ２０が形成されている。

そして、この第一の抵抗体層１２の中央部下面とスペーサ２０下面に、実施の形態１の場合と同様の、シート抵抗値５０ｋΩ〜５ＭΩ／□の、粒子１４を分散した第二の抵抗体層１３が重ねて形成されて、感圧導電シート２１が構成されている。

また、１６は実施の形態１の場合と同様のフィルム状または板状の基板で、この中央部上面には、略円形状の銀やカーボン、銅箔等の中央固定接点２２が形成されると共に、この外周には同様に略リング状または略馬蹄形状の外周固定接点２３が形成されている。

そして、この外周固定接点２３上に、スペーサ２０下面の第二の抵抗体層１３が載置されると共に、この当接箇所は異方導電接着剤（図示せず）あるいは熱圧着等によって接着接続され、第二の抵抗体層１３の中央部下面と中央固定接点２２が、１０〜１００μｍ前後の空隙で対向するようにして、パネルスイッチが構成されている。

なお、このように構成されたパネルスイッチが電子機器の操作部に装着され、中央固定接点２２と外周固定接点２３がリード線（図示せず）等を介して、機器の電子回路（図示せず）に接続されることは、実施の形態１の場合と同様である。

以上の構成において、感圧導電シート２１上面を押圧操作すると、感圧導電シート２１中央部が下方へ撓み、先ず、粒径の大きな粒子１４が分散された箇所の第二の抵抗体層１３が中央固定接点２２に接触し、この間の第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２を介して、中央固定接点２２と外周固定接点２３が電気的に接続される。

また、さらに押圧力を加えると、粒径の小さな粒子１４が分散された箇所の第二の抵抗体層１３も、中央固定接点２２に接触することによって、中央固定接点２２と外周固定接点２３間の抵抗値が変化する。

つまり、本実施の形態においては、押圧力の増加に伴って、粒径の異なる粒子１４により凹凸状に形成された第二の抵抗体層１３中央部の、中央固定接点２２への接触箇所が増えると共に、これにシート抵抗値の異なる第二の抵抗体層１３と第一の抵抗体層１２の導体抵抗が加わることによって、中央固定接点２２と外周固定接点２３の間に、図４に示した曲線Ｃのような抵抗値変化が得られるように構成されている。

なお、以上の説明では、図７（ａ）の部分平面図に示すように、基板１６上面に略円形状の中央固定接点２２と、この外周に、略リング状または略馬蹄形状の外周固定接点２３を形成した構成について説明したが、図７（ｂ）に示すように、外周固定接点２３内に略半円形状の中央固定接点２２Ａと２２Ｂを設けることによって、中央固定接点２２Ａと外周固定接点２３の間、及び中央固定接点２２Ｂと外周固定接点２３の間から、二つの抵抗値を出力する構成とすることができる。

さらに、図７（ｃ）に示すように、略円弧状の二つの外周固定接点２３Ａと２３Ｂ内に、二つの中央固定接点２２Ｃと２２Ｄを、互いに噛み合うような櫛歯状に形成すれば、第二の抵抗体層１３や第一の抵抗体層１２との間に多少の中心ズレが生じた場合でも、安定した抵抗値変化を得ることができる。

このように本実施の形態によれば、第一の抵抗体層１２下面の中央部外周にスペーサ２０を形成すると共に、この下面に粒径の異なる粒子１４が分散された第二の抵抗体層１３を重ねて形成し、外周固定接点２３上にスペーサ２０下面の第二の抵抗体層１３を載置することによって、実施の形態１の場合と同様の効果に加え、中央固定接点２２の形状を変えることで、二つの抵抗値の出力や安定した抵抗値変化を得ることができるものである。

本発明による感圧導電シート及びこれを用いたパネルスイッチは、抵抗値の変動が少なく、確実な操作が行え、薄型化の可能なものを得ることができるという有利な効果を有し、各種電子機器の操作用として有用である。

本発明の第１の実施の形態によるパネルスイッチの断面図同押圧操作時の断面図同拡大断面図同抵抗特性図同抵抗特性図本発明の第２の実施の形態によるパネルスイッチの断面図同部分平面図従来のパネルスイッチの断面図同抵抗特性図

符号の説明

１１基材
１２第一の抵抗体層
１３第二の抵抗体層
１４粒子
１５感圧導電シート
１６基板
１７Ａ、１７Ｂ固定接点
１８スペーサ
２０スペーサ
２１感圧導電シート
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ中央固定接点
２３、２３Ａ、２３Ｂ外周固定接点

Claims

フィルム状の基材と、この下面に形成された第一の抵抗体層と、この下面に重ねて形成された第二の抵抗体層からなり、上記第二の抵抗体層内に粒径の異なる粒子を分散した感圧導電シート。
請求項１記載の感圧導電シート下面に、上面に複数の固定接点が形成された基板を配置したパネルスイッチ。