JP2012003779A

JP2012003779A - 静電容量センサ

Info

Publication number: JP2012003779A
Application number: JP2011194970A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kobayashi; 佑輔小林; Shoji Yamazaki; 章司山崎; Yoshiyuki Kokubu; 義幸国分; Hiroto Komatsu; 博登小松
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: JP5312541B2

Abstract

【課題】回路パターンと加飾層との組み合わせ性を向上させ、三次元形状の取付箇所に容易に設置することができ、高級感や上質感の演出に制約の少ない静電容量センサを提供する。
【解決手段】フィルム２の少なくとも表裏いずれか一方の面に静電容量の変化を検出する回路パターン３を備えた回路パターン層１と、回路パターン層１に積層される加飾層６とを備え、回路パターン層１と加飾層６を三次元形成した静電容量センサであり、回路パターン層１と加飾層６を中間接着層９により接着し、回路パターン３を、フィルム２に印刷される複数の電極４と、フィルム２に印刷されて各電極４の周縁部から伸びる複数の導電ライン５とから形成し、回路パターン層１を部分的に屈曲して複数の電極４に屈曲した加飾層６を中間接着層９を介して積層するとともに、回路パターン３の複数の導電ライン５を下方に伸ばしてその末端部を回路基板１０に挿着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車の音響機器や空調機器、コンピュータ機器、家電製品等の操作に使用される静電容量センサに関するものである。

自動車の音響機器や空調機器のスイッチとしては、従来より押しボタンタイプやダイヤルタイプが使用されているが、近年、軽く触れた指先の僅かな静電容量の変化で位置や動きの方向を電気信号に変える静電容量センサの使用が検討されている。この静電容量センサは、図示しないが、絶縁性のフィルムの表面に、装飾用の加飾層と静電容量の変化を検出する回路パターンとが印刷して積層形成されており、操作面をフラットにしたり、スイッチの機構部品を省略することができるというメリットがある（特許文献１、２、３参照）。

特開２００８−３１０５５６号公報特開２００８−１８１８０６号公報特開２０００−０７０２６９号公報

静電容量センサは、以上のように操作面のフラット化や機構部品の削減にメリットがあるものの、フィルムに加飾層と回路パターンとが単に印刷して積層形成されるので、加飾層と回路パターンとの積層形成に伴い加飾層や回路パターンの導電ラインが印刷時に使用される溶剤で滲んだり、損傷するおそれがある。この結果、加飾層と回路パターンとの多様な組み合わせに支障を来たしたり、ユーザーの要求に最適の材料や製法で製造することができない事態が考えられる。

また、単なる二次元的デザインの静電容量センサでは、三次元形状の取付箇所に静電容量センサを設置することが困難な場合があり、しかも、高級感や上質感の演出にも限界がある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、回路パターンと加飾層との組み合わせ性を向上させ、三次元形状の取付箇所に容易に設置することができ、高級感や上質感の演出に制約の少ない静電容量センサを提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、フィルムの少なくとも表裏いずれか一方の面に静電容量の変化を検出する導電性の回路パターンを備えた回路パターン層と、この回路パターン層に積層される加飾層とを含み、これら回路パターン層と加飾層とを三次元形成したものであって、
回路パターン層の回路パターンを、フィルムに印刷される複数の電極と、フィルムに印刷されて各電極の周縁部から伸びる複数の導電ラインとから形成し、回路パターン層を部分的に屈曲して回路パターンの複数の電極に屈曲した加飾層を積層し、回路パターンの複数の導電ラインを下方に伸ばしてその末端部を回路基板に挿着したことを特徴としている。

なお、回路パターン層の表面と加飾層とを中間層により接着し、回路パターンの複数の電極に屈曲した加飾層を中間層を介して積層することができる。

ここで、特許請求の範囲における回路パターン層と加飾層とは、同時に一体的に三次元形成しても良いし、別々に三次元形成しても良い。回路パターン層のフィルムは、透明、不透明、半透明を特に問うものではない。この回路パターン層の回路パターンは、フィルムの表面、裏面、あるいは表裏面に形成することができ、加飾層の反対側に位置させることもできる。加飾層は、透明、不透明、半透明を問うものではない。

中間層は、例えば中間厚み調整層、中間接着層、粘着層等とすることが可能で、単数複数を問うものではない。この中間層は、基本的には導電性の有無を問わないが、回路パターンに電極が多数存在する場合には、面方向に導電性を有しないことが好ましい。さらに、本発明に係る静電容量センサは、少なくとも自動車の音響機器や空調機器、コンピュータ機器、家電製品、コピー機、照明器具、調理機器、携帯機器、通信機器等の操作に用いることができる。

本発明によれば、回路パターン層と加飾層とが別体なので、加飾や回路パターンが溶剤等で滲んだり、損傷するおそれが少ない。また、加飾の程度や大きさに左右されることなく回路パターンを形成したり、回路パターンのパターンにかかわらず加飾層を形成することができるので、回路パターン層と加飾層とを自由に組み合わせることができ、最適の材料や製法で製造することができる。

本発明によれば、回路パターンと加飾層との組み合わせ性を向上させ、三次元形状の取付箇所に静電容量センサを容易に設置することができるという効果がある。また、高級感や上質感を適切に演出することができる。また、回路パターン層と加飾層との間に中間層を含むので、この中間層により、回路パターン層と加飾層とを接着したり、あるいは回路パターンと加飾層との積層に伴い、加飾層に配線パターンの厚み分の凹凸が浮き出て体裁が悪化するのを有効に抑制することができる。

また、回路パターン層を適宜屈曲したり、湾曲させることができるので、回路パターンを水平方向ではなく、下方に位置する回路基板に接続して配線の便宜を図ることが可能となる。さらに、回路パターン層や加飾層用の保護層を省略することにより、材料の削減が期待できる。

本発明に係る静電容量センサの実施形態を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量センサの実施形態を模式的に示す裏面説明図である。本発明に係る静電容量センサの実施形態を模式的に示す分解説明図である。本発明に係る静電容量センサの実施形態における使用状態を模式的に示す断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における静電容量センサは、図１ないし図４に示すように、フィルム２に回路パターン３が印刷された回路パターン層１と、この回路パターン層１の表面に部分的に積層される加飾層６と、回路パターン層１の表面と加飾層６とを接着する中間層である中間接着層９とを備え、これら回路パターン層１、加飾層６、及び中間接着層９が三次元成形されており、自動車の音響機器のスイッチ等として利用される。

回路パターン層１は、図２ないし図４に示すように、絶縁性を有する透明のフィルム２の表面に静電容量の変化を検出する導電性の回路パターン３がスクリーン印刷されることにより形成され、三次元成形時に所定の形に加工される。フィルム２は、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂等を使用して薄板に成形され、最終的には凹んで部分的に下方に屈曲する略スプーン形に加工される。

回路パターン３は、図２ないし図４に示すように、例えば平面略菊花模様状に配列される複数の電極４と、各電極４の周縁部から所定の一方向に伸びる複数の導電ライン５とを備え、これら複数の電極４と導電ライン５とが銀インク、カーボンインク、導電性ポリマー等からなる導電インクにより平面略スプーン形に配列してスクリーン印刷される。複数の電極４と導電ライン５とは、導電インクの種類等にも左右されるが、例えば１〜１５μｍ、又は１０〜１５μｍ程度の厚さに形成される。

複数の電極４は、それぞれ平面略扇形に形成され、任意の電極４が操作時にユーザーの指と間接的に対向する。また、複数の導電ライン５は、フィルム２の下方への屈曲により下方に伸長され、末端部が回路基板１０の電気コネクタ１１に上方から着脱自在に挿着される。

加飾層６は、図１、図３、図４に示すように、絶縁性を有する透明のフィルム７の裏面に加飾用の模様８がスクリーン印刷あるいは転写等されることにより形成され、三次元成形時に所定の形に加工される。フィルム７は、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、アクリル樹脂等を用いて薄板に成形され、最終的には略ドーム形に湾曲加工される。また、模様８は、回路パターン３の複数の電極４に重なるよう有彩色で略ドーム形に形成される。この模様８は、必要に応じ、文字、図形、記号等とされる。

中間接着層９は、図３や図４に示すように、特に制限されるものではないが、例えばポリエチレンテレフタレート等からなる薄い基材の表裏面にアクリル系等の接着剤がそれぞれ塗布されることにより形成される。この中間接着層９は、回路パターン層１の非屈曲部及び複数の電極４と加飾層６とを接着するよう機能する。

上記構成において、静電容量センサを製造する場合には、回路パターン層１、加飾層６、中間接着層９を隙間なく積層して積層フィルムを形成し、この積層フィルムを高温の金型にセットして型締めすることにより三次元成形し、金型を冷却した後、金型を型開きして脱型すれば、静電容量センサを製造することができる。この際、金型に、加飾層６を保護する耐熱性のカバーシートを予めインサートしても良い。

製造された静電容量センサは、三次元形状の取付箇所（例えば、自動車のコクピット等）に設置されるが、この際、回路パターン層１が部分的に屈曲されて複数の導電ライン５を下方に向け、この複数の導電ライン５の末端部が回路基板１０の電気コネクタ１１に着脱自在に挿着される。

次に、設置された静電容量センサを自動車の音響機器のスイッチとして操作したい場合には、静電容量センサの加飾層６に指を軽く接触させ、この指を左右に動かしたり、回したりして適宜動かせば良い。
すると、対向する回路パターン３の電極４と指との間の静電容量が変化して電圧を変化させ、この変化した電圧が電気信号として検出されて回路基板１０のＣＰＵに出力されることにより、自動車の音響機器が作動することとなる。

上記構成によれば、一枚のフィルムに加飾層６と回路パターン３とを積層形成するのではなく、回路パターン層１と加飾層６とをそれぞれ別体とするので、加飾層６や回路パターン３の導電ライン５が溶剤で滲んだり、損傷するおそれが全くない。したがって、回路パターン層１と加飾層６とを自由に組み合わせることができ、ユーザーの要求に最適の材料や製法で製造することができる。

また、三次元の静電容量センサであるから、三次元形状の取付箇所に静電容量センサを簡単に設置することができ、しかも、立体化により高級感や上質感を容易に醸し出すことができる。また、回路パターン層１を適宜屈曲したり、湾曲させることができるので、回路パターン３を水平方向ではなく、下方に位置する回路基板１０の電気コネクタ１１に接続して配線の便宜を図ることが可能となる。さらに、回路パターン層１や加飾層６用の保護層を省略して材料の削減を図ることが可能となる。

なお、上記実施形態では静電容量センサを成形法により三次元成形したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、回路パターン層１を真空成形法や圧空成形法等により三次元形成するとともに、加飾層６を真空成形法や圧空成形法等により三次元形成し、立体的な回路パターン層１と加飾層６とを中間接着層９を介して接着しても良い。また、回路パターン層１の回路パターン３を透明や半透明にしても良い。

また、加飾層６を、フィルム７に加飾用の模様８を凹凸に加工することにより形成しても良い。これ以外にも、樹脂成形品に加飾を施したタイプ、ガラスに加飾や表面に凹凸を施したタイプ、これらを組み合わせたタイプ等とすることができ、一体化の有無を問うものではない。さらに、上記実施形態では中間層として中間接着層９を示したが、これに限定されるものではなく、粘着層や接着剤を使用することもできる。

１回路パターン層
２フィルム
３回路パターン
４電極
５導電ライン
６加飾層
８模様
９中間接着層（中間層）
１０回路基板
１１電気コネクタ

Claims

フィルムの少なくとも表裏いずれか一方の面に静電容量の変化を検出する導電性の回路パターンを備えた回路パターン層と、この回路パターン層に積層される加飾層とを含み、これら回路パターン層と加飾層とを三次元形成した静電容量センサであって、
回路パターン層の回路パターンを、フィルムに印刷される複数の電極と、フィルムに印刷されて各電極の周縁部から伸びる複数の導電ラインとから形成し、回路パターン層を部分的に屈曲して回路パターンの複数の電極に屈曲した加飾層を積層し、回路パターンの複数の導電ラインを下方に伸ばしてその末端部を回路基板に挿着したことを特徴とする静電容量センサ。
回路パターン層の表面と加飾層とを中間層により接着し、回路パターンの複数の電極に屈曲した加飾層を中間層を介して積層するようにした請求項１記載の静電容量センサ。