JP2012033343A - Capacitance sensor sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話に代表される携帯機器、ゲーム機器、自動車機器等に使用される静電容量センサシートに関するものである。 The present invention relates to a capacitance sensor sheet used for mobile devices such as mobile phones, game devices, automobile devices and the like.
携帯機器、ゲーム機器、自動車機器の一部には、操作用のキーシートが設置されているが、このキーシートには、暗所での操作性を向上させる観点から照光機能が付与されている(特許文献1、2参照)。
A key sheet for operation is installed in some portable devices, game devices, and automobile devices. The key sheet is provided with an illumination function from the viewpoint of improving operability in a dark place. (See
この種の機能を有するキーシートは、図示しないが、光源からの光線を導光する透明のベースシートと、このベースシートの表面に接着される透明のキートップと、ベースシートの表面に接着される樹脂製のトップカバーと、ベースシートの裏面に接着される暗色印刷層と、ベースシートの光線をキートップに導く拡散部と、暗色印刷層の裏面に設けられる押し子とを備えて構成されている。 Although not shown, the key sheet having this type of function is bonded to the surface of the base sheet, a transparent base sheet that guides light from the light source, a transparent key top that is bonded to the surface of the base sheet, and the surface of the base sheet. The resin top cover, the dark print layer adhered to the back surface of the base sheet, the diffusion portion for guiding the light of the base sheet to the key top, and the presser provided on the back surface of the dark print layer ing.
ベースシートは、例えば樹脂フィルム等からなり、暗色印刷層との間に樹脂製の透明樹脂層が介在されている。これらの界面は、平滑面に形成されることにより、暗色印刷層に対する光線の入射を抑制するよう機能する。 The base sheet is made of, for example, a resin film, and a transparent resin layer made of resin is interposed between the dark color print layer and the base sheet. These interfaces function to suppress the incidence of light rays on the dark print layer by being formed on a smooth surface.
従来における静電容量センサシートは、以上のように構成され、ベースシートと透明樹脂層とが共に単なる樹脂製なので、光線の屈折率の差を大きくすることができない。その結果、ベースシートから透明樹脂層に光線が入射し、光線が漏洩して操作性や美観を損なうという問題がある。 The conventional capacitance sensor sheet is configured as described above, and since the base sheet and the transparent resin layer are both made of a simple resin, the difference in the refractive index of light cannot be increased. As a result, there is a problem that light rays enter the transparent resin layer from the base sheet and the light rays leak to impair operability and aesthetics.
本発明は上記に鑑みなされたもので、光線の漏洩を抑制して操作性や美観を向上させることのできる静電容量センサシートを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a capacitive sensor sheet that can improve operability and aesthetics by suppressing leakage of light rays.
本発明においては上記課題を解決するため、導電性を有するセンサ電極層と、このセンサ電極層に対向して外部からの光線を面方向に導光するライトガイド層と、このライトガイド層表面の発光領域に形成されてライトガイド層に導光された光線を外部に照射する光拡散パターンとを備え、センサ電極層に導体が接近した場合にキャパシタを形成して静電容量の変化を検出するものであって、
センサ電極層を、金属薄膜をエッチングすることにより形成し、このセンサ電極層とライトガイド層の対向裏面とを一体化することにより、ライトガイド層の対向裏面からの光線の漏洩を抑制するようにしたことを特徴としている。
In the present invention, in order to solve the above problems, a sensor electrode layer having conductivity, a light guide layer that opposes the sensor electrode layer and guides light from the outside in a plane direction, and a surface of the light guide layer A light diffusing pattern that is formed in the light emitting region and radiates light rays guided to the light guide layer to the outside. When a conductor approaches the sensor electrode layer, a capacitor is formed to detect a change in capacitance. And
The sensor electrode layer is formed by etching a metal thin film, and by integrating the sensor electrode layer and the opposing back surface of the light guide layer, leakage of light from the opposing back surface of the light guide layer is suppressed. It is characterized by that.
なお、ライトガイド層表面の発光領域以外の領域に形成される反射印刷層と、この反射印刷層に積層される遮光印刷層とを含むことができる。
また、センサ電極層は、ライトガイド層対向裏面のXY方向のいずれか一方に配列される複数の第一のセンサ電極と、ライトガイド層対向裏面のXY方向のいずれか他方に配列される複数の第二のセンサ電極と、これら複数の第一、第二のセンサ電極の間に介在されて光線の漏洩を低減する複数のダミー電極とを含むことができる。
In addition, the reflective printing layer formed in areas other than the light emission area | region of the light guide layer surface, and the light shielding printing layer laminated | stacked on this reflective printing layer can be included.
The sensor electrode layer includes a plurality of first sensor electrodes arranged in any one of the XY directions on the back surface facing the light guide layer and a plurality of sensors arranged in the other on the other side in the XY directions on the back surface facing the light guide layer. A second sensor electrode and a plurality of dummy electrodes interposed between the plurality of first and second sensor electrodes to reduce light leakage can be included.
また、センサ電極層は、ライトガイド層の対向裏面に積層される基材を含み、この基材に複数の第一、第二のセンサ電極、及び複数のダミー電極を蒸着形成することが可能である。
さらに、ライトガイド層の表面に、光拡散パターンに対向するキートップを接着することが可能である。
The sensor electrode layer includes a base material laminated on the opposite back surface of the light guide layer, and a plurality of first and second sensor electrodes and a plurality of dummy electrodes can be vapor-deposited on the base material. is there.
Furthermore, it is possible to adhere a key top facing the light diffusion pattern to the surface of the light guide layer.
ここで、特許請求の範囲における金属薄膜には、少なくともアルミニウム、クロム、鉄、ニッケル、これらの合金からなる薄膜が含まれる。この金属薄膜がアルミニウム薄膜の場合には、各種の蒸着法(例えば、真空蒸着法やCVD法等)により形成される蒸着膜等が含まれ、光線の反射特性を向上させる鏡面加工を適宜施すことができる。また、エッチングには、ケミカルエッチングやドライエッチング(例えば、レーザーエッチングやドライエッチング等)等が含まれる。発光領域や光拡散パターンは、単数でも良いし、複数でも良い。さらに、キートップの少なくとも一部には、光透過性を付与することができる。 Here, the metal thin film in the claims includes at least a thin film made of aluminum, chromium, iron, nickel, or an alloy thereof. When this metal thin film is an aluminum thin film, it includes vapor deposition films formed by various vapor deposition methods (for example, vacuum vapor deposition method, CVD method, etc.), and is appropriately mirror-finished to improve the light reflection characteristics. Can do. Etching includes chemical etching and dry etching (for example, laser etching and dry etching). The light emitting region and the light diffusion pattern may be singular or plural. Furthermore, light transparency can be imparted to at least a part of the key top.
本発明によれば、光源が発光して静電容量センサシートに光線を照射すると、光線は、ライトガイド層の周面から内部に入射し、反射しながら面方向に導光され、光拡散パターンから外部に拡散して照光する。この際、ライトガイド層の裏面に一体化された金属薄膜製のセンサ電極層が反射層として光線を反射するので、ライトガイド層の裏面から光線が漏洩することが少ない。 According to the present invention, when the light source emits light and irradiates the capacitive sensor sheet with a light beam, the light beam is incident on the inside from the peripheral surface of the light guide layer, and is guided in the surface direction while being reflected, and the light diffusion pattern Diffuse to the outside and illuminate. At this time, since the sensor electrode layer made of a metal thin film integrated on the back surface of the light guide layer reflects the light beam as a reflection layer, the light beam hardly leaks from the back surface of the light guide layer.
本発明によれば、センサ電極層を金属薄膜のエッチングにより形成し、このセンサ電極層とライトガイド層の対向裏面とを一体化するので、光線の漏洩を抑制して操作性や美観を向上させることができるという効果がある。 According to the present invention, the sensor electrode layer is formed by etching a metal thin film, and the sensor electrode layer and the opposite back surface of the light guide layer are integrated, so that leakage of light rays is suppressed and operability and aesthetics are improved. There is an effect that can be.
また、請求項2記載の発明によれば、ライトガイド層表面の発光領域以外から光線が漏れ出るのを抑制し、光線の導光性を向上させることができる。
また、請求項3記載の発明によれば、複数の第一、第二のセンサ電極により、導体が接近した場合にキャパシタを形成して静電容量の変化を検出することができる。また、複数のダミー電極により、第一、第二のセンサ電極の隙間から光線が漏洩するのを低減し、より多くの光線を反射することができる。
In addition, according to the second aspect of the invention, it is possible to suppress the leakage of light from other than the light emitting region on the surface of the light guide layer, and to improve the light guide property of the light.
According to the third aspect of the present invention, when a conductor approaches the plurality of first and second sensor electrodes, a capacitor can be formed to detect a change in capacitance. In addition, the plurality of dummy electrodes can reduce leakage of light from the gap between the first and second sensor electrodes, and can reflect more light.
また、請求項4記載の発明によれば、ライトガイド層の裏面にセンサ電極層を金属薄膜で直接形成することが困難な場合に、ライトガイド層の裏面にセンサ電極層を容易に一体化することが可能になる。
さらに、請求項5記載の発明によれば、キートップの全部あるいは周縁部等の一部を照光して操作時の注意を喚起することができるので、静電容量センサシートの操作性の向上が期待できる。
According to the invention of
Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to illuminate all of the key tops or a part of the peripheral portion and the like to alert the user during operation, so that the operability of the capacitance sensor sheet can be improved. I can expect.
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シートは、図1に示すように、導電性のセンサ電極層1と、このセンサ電極層1に上方から対向して光線を導光するライトガイド層10と、このライトガイド層10に形成されて導光された光線を外部に照射する光拡散パターン20とを備え、センサ電極層1の任意の第一、第二のセンサ電極2・3に導体である指が接近した場合にキャパシタを形成して静電容量の変化を検出するセンサシートであり、センサ電極層1を、金属薄膜であるアルミニウム薄膜をエッチングすることにより形成し、このセンサ電極層1とライトガイド層10とを一体化するようにしている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. A capacitance sensor sheet according to the present embodiment includes a conductive
センサ電極層1は、光線(図1の矢印参照)の反射特性や導電性に優れるアルミニウム薄膜、具体的には薄くてムラのない均一なアルミニウム蒸着膜がライトガイド層10の裏面に蒸着して一体化され、このアルミニウム薄膜がドライエッチング、好ましくはレーザーエッチングされることで所定のパターンに形成されており、指の接近を検出するとともに、ライトガイド層10内の光線を反射してその漏洩を抑制する反射層としても機能する。
The
センサ電極層1は、ライトガイド層10裏面のX方向に所定の間隔で配列される複数の第一のセンサ電極2と、ライトガイド層10裏面のY方向に所定の間隔で配列される複数の第二のセンサ電極3と、これら複数の第一、第二のセンサ電極2・3の隙間に介在されて光線の漏洩を低減する複数のダミー電極4とを備え、図示しないカバー保護層に選択的に被覆されており、複数の第一、第二のセンサ電極2・3が図示しない外部の電子回路に接続ラインを介し電気的に接続される。
The
複数の第一のセンサ電極2は、隣接する第一のセンサ電極2の間に細長い線条の導電ラインが接続され、各第一のセンサ電極2が平面略菱形に形成されて指のタッチ操作の対象とされる。複数の第二のセンサ電極3は、隣接する第二のセンサ電極3間に細長い線条の導電ラインが接続され、各第二のセンサ電極3が平面略菱形に形成されて指のタッチ操作の対象となる。
The plurality of
第一のセンサ電極2の導電ラインと第二のセンサ電極3の導電ラインとの交差部は、短絡を防止する観点からジャンパー構造に形成される。また、各ダミー電極4は、第一、第二のセンサ電極2・3と同形に形成されたり、細い線条や小片形等に形成され、第一、第二のセンサ電極2・3の電気的な干渉や光線の漏洩を可能な限り防止する。
The intersection between the conductive line of the
ライトガイド層10は、絶縁性を有する所定の材料を使用して表裏両面が平坦な可撓性の薄板に成形され、周面の一部が外部のLEDに間隔をおいて対向しており、このLEDから入射してきた光線を面方向に導光するよう機能する。このライトガイド層10の所定の材料としては、例えば光透過性に優れるシリコーンゴム、ポリカーボネート、ウレタン樹脂等のフィルムやシートがあげられる。ライトガイド層10の表面は、平滑面に形成され、発光領域11が部分的に区画されており、この発光領域11に光拡散パターン20が形成される。
The
ライトガイド層10表面の発光領域11以外の領域には、光線の漏洩を低減する反射印刷層12がスクリーン印刷等により積層され、この反射印刷層12には、光線が漏洩した場合に光線を遮光する遮光印刷層13がスクリーン印刷等により重ねて積層されており、この遮光印刷層13には、指にタッチされる光透過性のカバー保護層(図示せず)が選択的に積層接着される。反射印刷層12は、絶縁性を有する白色樹脂材料等により薄膜に形成される。また、遮光印刷層13は、光線の透過を妨げる黒色や濃紺色の樹脂材料やインク等により薄膜に形成される。
In areas other than the
光拡散パターン20は、例えばライトガイド層10の発光領域11に屈折率や反射率の高い材料により略ドット形に印刷され、ライトガイド層10内に全反射して導光された光線を外部上方に拡散して照射する。
The
上記構成において、静電容量センサシートを製造する場合には、先ず、ライトガイド層10の裏面にアルミニウム薄膜を直接蒸着して一体形成し、このアルミニウム薄膜をレーザーエッチングしてセンサ電極層1を高精度にパターン形成する。この際、ウェットエッチングではなく、レーザーエッチングするので、マスクパターンや薬品を省略し、製造工程の簡素化を図ることができる。
In the above configuration, when manufacturing a capacitive sensor sheet, first, an aluminum thin film is directly deposited on the back surface of the
ライトガイド層10の裏面にセンサ電極層1をパターン形成したら、ライトガイド層10の表面に区画した発光領域11に光拡散パターン20を形成するとともに、ライトガイド層10の発光領域11以外の領域に、反射印刷層12と遮光印刷層13とを順次積層形成すれば、静電容量センサシートを製造することができる。製造された静電容量センサシートは、所定の電子機器に入力手段として搭載され、LED等に隣接する。
When the
次に、静電容量センサシートの操作の際、LEDが発光して光線を照射すると、光線は、ライトガイド層10の周面から内部に入射し、全反射しながらXY方向に導光され、光拡散パターン20から外部上方に拡散して照光する。このとき、ライトガイド層10の裏面に一体化されたセンサ電極層1の第一、第二のセンサ電極2・3、ダミー電極4が反射層として光線を反射するので、ライトガイド層10の裏面から光線が漏洩するのを防止することができる。
Next, in the operation of the capacitance sensor sheet, when the LED emits light and irradiates light, the light is incident from the peripheral surface of the
上記構成によれば、センサ電極層1とライトガイド層10との材質が相異し、光線の屈折率の差を従来よりも大きくすることができるので、ライトガイド層10から光線が漏洩したり、導光性の低下を招くことがなく、静電容量センサシートの操作性や美観を何ら損なうことがない。また、センサ電極層1が反射層を兼ねるので、別体の反射層を用いる必要がなく、部品点数の削減や薄型化を図ることができる。
According to the above configuration, the material of the
また、金属薄膜としてアルミニウム薄膜を使用するので、接合性や導電性、電気特性等を大幅に向上させることができ、しかも、薄型化や軽量化を図ることもできる。特に、アルミニウム蒸着膜を使用すれば、1μm以下の薄さにすることができるので、著しい薄型化が期待できる。さらに、ライトガイド層10の発光領域11以外の領域を反射印刷層12と遮光印刷層13とが被覆するので、ライトガイド層10の表面から光線が漏洩するのを防止し、導光性の大幅な向上が期待できる。
In addition, since an aluminum thin film is used as the metal thin film, the bondability, conductivity, electrical characteristics, and the like can be greatly improved, and the thickness and weight can be reduced. In particular, if an aluminum vapor deposition film is used, the thickness can be reduced to 1 μm or less, so that a remarkable reduction in thickness can be expected. Furthermore, since the
次に、図2は本発明の第2の実施形態を示すもので、この場合には、センサ電極層1として、ライトガイド層10の裏面に積層される絶縁性の基材5を備え、この基材5の表面に複数の第一、第二のセンサ電極2・3、及び複数のダミー電極4を蒸着形成して一体化するようにしている。
基材5としては、特に限定されるものではないが、例えば強度や寸法安定性等に優れる薄いポリエチレンテレフタレート(PET)製のフィルム等が使用される。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In this case, the
Although it does not specifically limit as the
上記構成において、静電容量センサシートを製造する場合には、先ず、用意した基材5の表面にアルミニウム薄膜を蒸着して一体形成し、このアルミニウム薄膜をレーザーエッチングしてセンサ電極層1を高精度にパターン形成し、その後、ライトガイド層10とセンサ電極層1とを一体成形してライトガイド層10の裏面に複数の第一、第二のセンサ電極2・3、ダミー電極4をそれぞれ一体化する。
In the above configuration, when manufacturing a capacitance sensor sheet, first, an aluminum thin film is vapor-deposited on the surface of the
ライトガイド層10の裏面にセンサ電極層1を一体化したら、ライトガイド層10の発光領域11に光拡散パターン20を形成するとともに、ライトガイド層10の発光領域11以外の領域に、反射印刷層12と遮光印刷層13とを順次積層形成すれば、静電容量センサシートを製造することができる。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
When the
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、アルミニウム薄膜が薄く脆い関係上、ライトガイド層10の裏面にセンサ電極層1を直接蒸着して一体形成することができない場合にも、ライトガイド層10の裏面にセンサ電極層1を簡単に一体化することができるのは明らかである。また、基材5がカバー保護層としても機能するので、別体のカバー保護層を省略することができる。
Also in this embodiment, the same effect as the above embodiment can be expected, and when the aluminum thin film is thin and brittle, the
次に、図3は本発明の第3の実施形態を示すもので、この場合には、センサ電極層1として、ライトガイド層10の裏面に積層される絶縁性の基材5を備え、この基材5の表面に複数の第一のセンサ電極2とダミー電極4とを蒸着形成して一体化し、基材5の裏面に複数の第二のセンサ電極3を蒸着形成して一体化するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、センサ電極層1の構成の多様化を図ることができるのは明らかである。
Next, FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this case, the
In the present embodiment, it is obvious that the same operational effects as those of the above embodiment can be expected, and the configuration of the
次に、図4は本発明の第4の実施形態を示すもので、この場合には、ライトガイド層10の表面に、光拡散パターン20を対向被覆するキートップ30を光透過性の接着層31により接着し、静電容量センサシートをキーシートとして利用するようにしている。
キートップ30は、所定の樹脂(例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等)を用いて平面略矩形に成形され、必要に応じて光透過性が付与されており、表面に操作用の模様(文字、図形、記号等)が印刷されて押圧操作される。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
Next, FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention. In this case, a key top 30 that opposes the
The key top 30 is formed into a substantially rectangular plane using a predetermined resin (for example, polycarbonate, acrylic resin, urethane resin, silicone resin, etc.), and is provided with light transparency as necessary. The pattern (characters, figures, symbols, etc.) is printed and pressed. The other parts are substantially the same as those in the above embodiment, and thus description thereof is omitted.
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、キートップ30の全部あるいは周縁部等の一部を照光して注意を喚起することができるので、静電容量センサシートの操作の便宜を図ることができるのは明白である。また、静電容量センサシートの構成の多様化を図ることもできる。 In this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be expected, and the entire key top 30 or a part of the peripheral edge can be illuminated to call attention. It is obvious that the operation can be facilitated. In addition, the configuration of the capacitance sensor sheet can be diversified.
なお、上記実施形態ではセンサ電極層1をアルミニウム薄膜のレーザーエッチングにより形成したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、アルミニウム薄膜以外の各種金属薄膜をケミカルエッチングしたり、ドライエッチングすることにより形成しても良い。また、X方向に第一のセンサ電極2を配列し、Y方向に第二のセンサ電極3を配列したが、Y方向に第一のセンサ電極2を配列し、X方向に第二のセンサ電極3を配列しても良い。
In the above embodiment, the
また、第一、第二のセンサ電極2・3は、平面円形、矩形、多角形等に適宜形成しても良い。また、ライトガイド層10の成形時にライトガイド層10とセンサ電極層1とを一体成形するのではなく、成形したライトガイド層10の裏面にセンサ電極層1の基材5を後から積層接着することもできる。さらに、キートップ30を光透過性の接着剤により接着することもできる。
Further, the first and
本発明に係る静電容量センサシートは、家電機器、携帯機器、ゲーム機器、コンピュータ機器、自動車機器、情報機器等の分野で使用することができる。 The capacitance sensor sheet according to the present invention can be used in the fields of home appliances, portable devices, game devices, computer devices, automobile devices, information devices, and the like.
1 センサ電極層
2 第一のセンサ電極
3 第二のセンサ電極
4 ダミー電極
5 基材
10 ライトガイド層
11 発光領域
12 反射印刷層
13 遮光印刷層
20 光拡散パターン
30 キートップ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
センサ電極層を、金属薄膜をエッチングすることにより形成し、このセンサ電極層とライトガイド層の対向裏面とを一体化することにより、ライトガイド層の対向裏面からの光線の漏洩を抑制するようにしたことを特徴とする静電容量センサシート。 A sensor electrode layer having conductivity, a light guide layer that opposes the sensor electrode layer and guides light rays from the outside in a plane direction, and is formed in a light emitting region on the surface of the light guide layer and led to the light guide layer. A capacitance diffusion sensor sheet for detecting a change in capacitance by forming a capacitor when a conductor approaches the sensor electrode layer.
The sensor electrode layer is formed by etching a metal thin film, and by integrating the sensor electrode layer and the opposing back surface of the light guide layer, leakage of light from the opposing back surface of the light guide layer is suppressed. A capacitance sensor sheet characterized by the above.
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