JP2014115731A - 静電タッチパネル - Google Patents

Abstract

【課題】入力操作体としての手指等と電極部材との間に生じる静電容量の経時変化を低減可能な静電タッチパネルの提供。
【解決手段】静電タッチパネル１の筐体１０には、手指２が接触するスイッチ操作面１１を有する入力部１２が設けられている。加えて静電タッチパネル１は、スイッチ操作面１１に対する手指２の接触に応じて静電容量が変化するフィルムセンサ２０と、フィルムセンサ２０と対向する入力部１２の対向面１２ａを覆い、当該入力部１２から発生するガスが流れ込むバッファ層４０と、バッファ層４０とフィルムセサ２０とを結着する粘着材３０と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電タッチパネルに関する。

従来、例えば特許文献１に開示の入出力装置のように、手指が接触する保護カバーと、保護カバーへの手指の接触に応じて静電容量が変化するタッチパネルセンサとを備えた構成が知られている。こうした構成では、保護カバーとタッチパネルセンサとは、接着層によって互いに結着されている。

以上の構成において、保護カバーのような入力部には、経時変化によりガスを発生する材料が用いられる場合がある。例えば特許文献２には、偏光板を構成する衝撃吸収粘着剤層に気泡を生じる旨が記載されている。こうした気泡の原因となるガスの発生を抑制するために、特許文献２の偏光板では、衝撃吸収粘着剤層とプラスチック板との間に、気体の透過を抑制する気体透過抑制層が設けられている。

特開２０１２−１４６２９７号公報 特開２００８−１４３９３１号公報

しかし、特許文献２に開示の構成を静電タッチパネルに適用し、気体透過抑制層によって入力部を覆ってしまうと、入力部から発生したガスは、入力部と気体透過抑制層との界面に滞留し、結合することによって気泡へと成長し得る。こうした気泡は、タッチパネルセンサのような電極部材と、入力部との間の距離を変化させてしまう。故に、接触面に接触させた手指と電極部材との間に生じる静電容量の値も、気泡によって変化してしまうこととなる。そのため、静電タッチパネルによって検知される手指による操作の感度が、時間の経過と共に悪化してしまうおそれがあった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、手指等の入力操作体と電極部材との間に生じる静電容量の経時変化を低減可能な静電タッチパネルを提供することにある。

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

本発明は、入力操作体（２）が接触する接触面（１１）を有する入力部（１２）と、接触面に対する入力操作体の接触に応じて静電容量が変化する電極部材（２０）と、電極部材と対向する入力部の対向面（１２ａ）を覆い、当該入力部から発生するガスが流れ込むガス流入層（４０）と、ガス流入層と電極部材とを結着する結着材（３０）と、を備える静電タッチパネルとする。

本発明によると、入力部から発生したガスは、この入力部において電極部材と対向する対向面を覆うガス流入層に流入し得る。故に、入力部と電極部材との間において上述のガスが結合して気泡へと成長する事態は、回避される。こうして入力部と電極部材との間の距離の変化が抑えられることで、接触面に接触させた入力操作体と電極部材との間に生じる静電容量の経時変化は、低減される。

本発明の一実施形態による静電タッチパネルを示す正面図である。 入力部の構成を示す図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１，２に示す本発明の一実施形態による静電タッチパネル１は、車室内のインストルメントパネルに設置される。静電タッチパネル１は、車室内に露出して意匠面を構成するものであり、操作者の手指２により接触操作される複数のスイッチ操作面１１を有している。例えば、操作者がスイッチ操作面１１を手指２で触ると空調装置が起動し、空調装置の運転状態が液晶表示部１３に表示される。

静電タッチパネル１は、フィルムセンサ２０、検出回路５０、筐体１０、粘着材３０、光源６０、及びバッファ層４０等を備えている。ここで、本実施形態におけるスイッチ操作面１１は、特許請求の範囲に記載の接触面に相当し、本実施形態における手指２は、特許請求の範囲に記載の入力操作体に相当する。また、本実施形態におけるフィルムセンサ２０は、特許請求の範囲に記載の電極部材に相当し、本実施形態における粘着材３０は、特許請求の範囲に記載の結着材に相当する。さらに、本実施形態におけるバッファ層４０は、特許請求の範囲に記載のガス流入層に相当する。

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

電極２２は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）や透明導電ポリマーによって構成される。電極２２の面積は、スイッチ操作面１１の面積よりも僅かに大きくされている。電極２２の端は、銀ペースト等によりコネクタを介して検出回路５０と電気的に接続されている。電極２２は、スイッチ操作面１１に接触又はごく近接した手指２との間で静電容量を生じさせる。手指２及び電極２２間に生じる静電容量は、手指２及びスイッチ操作面１１間の距離に応じて変化する。

検出回路５０は、電極２２と接続されており、手指２及び電極２２間にて生じる静電容量の値を検出する。検出回路５０は、電極２２から取得した静電容量の値が予め設定された閾値を超えているか否かに基づいて、スイッチ操作面１１への操作の有無を判定する。この閾値は、スイッチ操作面１１に対する手指２の接触操作によって、操作の有り判定が検出回路５０によってなされるよう、実験又は計算等によって予め規定される。

筐体１０は、透光性を有する樹脂材料に遮光性塗料を印刷して形成されている。筐体１０には、複数の入力部１２が形成されている。これらの入力部１２において手指２が接触可能なように露出している外表面は、スイッチを操作するスイッチ操作面１１として機能する。各スイッチ操作面１１において各意匠を形成している部分には、上述の遮光性塗料が印刷されていない。故に、各スイッチ操作面１１は、意匠の部分から光を出射させることができる。

加えて筐体１０は、粘着材３０によってフィルムセンサ２０と互いに結着されている。また筐体１０は、例えばポリカーボネート等により形成されており、経時変化によりガスが発生する。筐体１０から発生するガスは、筐体１０の成形時に材料の内部に混入した空気や、筐体１０を形成する材料の化学反応に起因する気体である。

粘着材３０は、５０μｍ程度のシート状に形成され、両面を他の物体に粘着させることが可能な所謂両面テープである。粘着材３０は、基材を有していない所謂基材レスの両面テープであって、気体を透過させ難いアクリル系の粘着剤によって形成されている。粘着材３０は、スイッチ操作面１１と電極２２との間に設けられており、バッファ層４０とフィルムセンサ２０とを結着している。粘着材３０は、光を透過することができる。

光源６０は、発光ダイオード等であり、フィルムセンサ２０を挟んで入力部１２とは反対側に位置している。光源６０は、スイッチ操作面１１に向かって光を放出させる。光源６０からの光は、フィルムセンサ２０、粘着材３０、バッファ層４０、及び入力部１２を順に透過し、スイッチ操作面１１の意匠から操作者へ向かって出射される。したがって、光源６０を点灯させると、光源６０と対向する位置のスイッチ操作面１１が点灯しているように視認される。

図２に示すバッファ層４０は、印刷及び塗装等によって、筐体１０の内表面に形成されている。バッファ層４０は、例えばアクリル系の塗料によって、例えば２０マイクロメートル（μｍ）程度に形成されており、光を透過することができる。バッファ層４０は、各入力部１２の各対向面１２ａを少なくとも覆うよう形成されている。対向面１２ａは、筐体１０の内表面のうちで、電極２２と対向している範囲である。対向面１２ａは、入力部１２においてスイッチ操作面１１とは反対側に位置している。

加えてバッファ層４０には、微小な空孔４４が複数形成されている（図２には、模式的に拡大して図示する）。こうした無数の空孔４４は、気体を吸収する機能をバッファ層４０に付与する。またバッファ層４０には、フィルムセンサ２０の全域が、粘着材３０により接着されている。故に、バッファ層４０においては、少なくともスイッチ操作面１１及びフィルムセンサ２０間に位置する範囲４１の全域が、粘着材３０によってフィルムセンサ２０に結着することとなる。さらに、バッファ層４０は、図１に示すように、フィルムセンサ２０よりも広い面積となるよう、筐体１０の内表面に形成されている。故に、フィルムセンサ２０は、フィルムセンサ２０及び筐体１０の間から、当該筐体１０内部の雰囲気中に周縁４３を露出させることができる。

以上の構成によれば、図２にて複数の矢印により示すように、入力部１２を含む筐体１０から発生したガスは、筐体１０の内表面を覆うことで入力部１２に密着しているバッファ層４０へと流れ込む。そしてガスは、バッファ層４０内に形成された無数の空孔４４に滞留するか、又は無数の空孔４４を伝って徐々に移動する。こうしてガスは、バッファ層４０内にて分散及び拡散しつつ、雰囲気中に露出した周縁４３（図１参照）からバッファ層４０の外部へと放出される。

ここまで説明した本実施形態によれば、入力部１２とフィルムセンサ２０との間において上述のガスが結合して大きな気泡へと成長する事態は、回避される。故に、成長した気泡に起因する、入力部１２及びフィルムセンサ２０間の距離の変化は、抑えられる。以上により、スイッチ操作面１１に接触させた手指２と電極２２との間に生じる静電容量の経時変化は、低減される。したがって、スイッチ操作面１１への手指２の接触操作を検出する感度は、静電タッチパネル１の長期の使用に亘って良好なまま維持可能となる。

加えて本実施形態のようにフィルムセンサ２０から入力部１２までの各構成が光を透過可能な形態では、ガスが結合してなる気泡は、上述の各構成２０，３０，４０，１２を透過してスイッチ操作面１１を照明する光源６０からの光に、斑を引き起こし得る。しかし、上述したバッファ層４０の機能によって気泡の発生が継続して抑えられることで、スイッチ操作面１１に形成された文字や画像等の意匠は、静電タッチパッドの長期の使用に亘り、斑の低減された光によって照明されることとなる。したがって、バッファ層４０が形成された静電タッチパネル１では、手指２及びフィルムセンサ２０間に生じる静電容量の経時変化だけでなく、スイッチ操作面１１の意匠性の経時劣化も、低減可能となる。

また本実施形態によれば、バッファ層４０に流れ込んだガスが外部へと放出されるので、ガスを流入させるバッファ層４０の機能は、長期に亘って維持され得る。こうして、ガスの気泡への成長が継続的に抑制されることによれば、手指２及び電極２２間に生じる静電容量の経時変化は、さらに高い確実性をもって低減可能となる。

さらに本実施形態のように複数の空孔４４を形成するバッファ層４０であれば、無数の空孔４４を伝わせることでガスを外部に放出する機能が確実に発揮され得る。また、個々の空孔４４が微小であるため、バッファ層４０の形成に起因した、電極２２及び手指２間に生じる静電容量の低下は、僅かとなり得る。これらにより、筐体１０から発生するガスが流入する構成には、複数の微小な空孔４４を形成する上述のバッファ層４０が好適なのである。

また加えて本実施形態によれば、バッファ層４０のうちで、スイッチ操作面１１及びフィルムセンサ２０間に位置する範囲４１の全域が、粘着材３０によってフィルムセンサ２０に結着されている。この粘着材３０が気体の透過を抑制することによれば、一旦バッファ層４０に流入したガスがバッファ層４０及び粘着材３０間に漏れ出す事態は、回避される。こうしてバッファ層４０と粘着材３０との間における気泡の成長も抑制されることによれば、静電容量の経時変化を低減させる効果は、さらに高い確実性をもって発揮されるようになる。

（他の実施形態）
以上、本発明による一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して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態の変形例では、フィルムセンサ、粘着材、バッファ層、及び入力部は、光を透過する構成ではく、また光源も省略されている。以上の構成による変形例では、スイッチ操作面に設けられた意匠等は、光源からの光によって照明されない。しかし、バッファ層を形成する構成は、こうした変形例に適用された場合であっても、静電容量の経時変化を抑制する効果を発揮することができる。

上記実施形態の変形例では、バッファ層は、無色透明ではなく、光の透過性を維持しつつ着色されている。こうした構成であれば、バッファ層を透過した光によって照明されるスイッチ操作面の意匠について、発光色の調整が可能となる。以上のように、バッファ層は、入力部から発生したガスを流入させる機能だけでなく、スイッチ操作面の意匠を加飾する機能を備えていてもよい。

上記実施形態の変形例では、粘着材によってフィルムセンサと結着されるバッファ層の範囲が、変更されている。例えば、スイッチ操作面及び電極の間に位置するバッファ層の一部は、粘着材と接着されていなくてもよい。しかしながら、フィルムセンサは、その全域が粘着材によってバッファ層と結着されていることが望ましい。

上記実施形態では、バッファ層４０は、アクリル系のクリア塗装による単層の塗膜であって、複数の微小な空孔４４に、入力部１２から発生するガスを流入させていた。しかし、バッファ層の構成は、適宜変更されてよい。例えば、微小な空孔に替えて、微小な複数の溝を形成するバッファ層が、入力部の対向面を覆っていてもよい。さらに、空孔の大きさも、適宜変更されてよい。加えて、複数の膜を積層させることにより、バッファ層が形成されていてもよい。また、バッファ層が設けられる筐体の材料は、ポリカーボネート樹脂に限定されず、適宜変更されてよい。尚、図２に図示された空孔４４は、模式的に拡大されたものであり、実際の空孔の大きさは、図２に示されるものよりも小さく且つ不揃いである。さらに、実際の空孔は、不規則な配列にて形成されている。

上記実施形態では、バッファ層４０に流入したガスが雰囲気中に放出されるように、バッファ層４０の周縁４３は、粘着材及びフィルムセンサの外側に形成されて、雰囲気中に露出していた。しかし、バッファ層の全体が、粘着材及びフィルムセンサに覆われており、バッファ層に流入したガスが雰囲気中に放出され難くされていてもよい。

上記実施形態では、手指２が特許請求の範囲に記載の「入力操作体」に相当する物体として想定されていたが、「入力操作体」は、手指２に限定されず、タッチペン等や操作者の手指以外の部位であってもよい。または、導電性の素材を含む手袋を装着した状態の手指が、「入力操作体」として想定されていてもよい。

上記実施形態では、車両に搭載された空調装置を操作する静電タッチパネル１に、本発明を適用した例を説明した。しかし、本発明は、こうした車両用に限らず、各種輸送用機器及び各種情報端末等に用いられ、電極と手指等との間に生じる静電容量の変化に基づいて入力の有無が判定される静電タッチパネル全般に、適用可能である。

１ 静電タッチパネル、２ 手指（入力操作体）、１０ 筐体、１１ スイッチ操作面（接触面）、１２ 入力部、１２ａ 対向面、１３ 液晶表示部、２０ フィルムセンサ（電極部材）、３０ 粘着材（結着材）、４０ バッファ層、４４ 空孔、５０ 検出回路、６０ 光源

Claims (5)

1. 入力操作体（２）が接触する接触面（１１）を有する入力部（１２）と、
   前記接触面に対する前記入力操作体の接触に応じて静電容量が変化する電極部材（２０）と、
   前記電極部材と対向する前記入力部の対向面（１２ａ）を覆い、当該入力部から発生するガスが流れ込むガス流入層（４０）と、
   前記ガス流入層と前記電極部材とを結着する結着材（３０）と、
   を備えることを特徴とする静電タッチパネル。
2. 前記ガス流入層は、前記入力部から流れ込む前記ガスを、当該入力部及び前記電極部材の間から外部へと放出することを特徴とする請求項１に記載の静電タッチパネル。
3. 前記ガス流入層は、前記ガスを流入させる複数の空孔（４４）を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電タッチパネル。
4. 前記結着材は、前記ガス流入層のうちで前記接触面及び前記電極部材間に位置する範囲（４１）の全域を、前記電極部材と結着することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電タッチパネル。
5. 前記電極部材を挟んで前記入力部とは反対側に位置し、前記入力部に向かって光を発する光源（６０）を備え、
   前記電極部材、前記結着材、前記ガス流入層、及び前記入力部は、前記光源からの光を透過することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電タッチパネル。

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