JP2015095183A - ミラー調静電容量式タッチパネル、および、ミラー調タッチ入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来のものよりも、材料コストや製造コストを低減することが可能なミラー調静電容量式タッチパネルあるいはミラー調タッチ入力装置を得ること。
【解決手段】
透明な絶縁性板状基材１２の裏面に光学反射層としての導電性金属薄膜１３を形成したミラー調基材１１を含み、ミラー調基材１１の表面側に接触または近接する入力操作体の位置を特定することができる静電容量式タッチパネルにおいて、導電性金属薄膜１３を入力操作体との間に生じる静電容量を検出するためのセンサーとして用いることで、単一の導電性金属薄膜１３を光学反射層とセンサーとして兼用して、ミラー調静電容量式タッチパネルを構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電容量式タッチパネル、ならびに、タッチ入力装置に関するものであり、さらに詳しくは、外観をミラー調としたものに関する。

近年、様々な機器への静電容量式タッチパネルの応用が進んでいる。このような中で、機器の意匠性を高める要求、あるいは、洗面台や浴室などの鏡を備える住宅設備へと静電容量式タッチパネルの応用範囲を広げようとする要求から、外観がミラー調をなす静電容量式タッチパネルの需要が高まっている。

ミラー調をなすタッチセンサーを用いて静電容量式タッチパネルを構成する上での技術的な課題の一つとして、静電容量検出回路で検知される静電容量値が光学反射層をなす金属薄膜によって影響を受けるため、入力操作体の位置を正常に検出することが困難となることが挙げられる。

このような課題に応えるべく、例えば引用文献１には、２種の熱可塑性樹脂層を交互に５０層以上積層させて、可視光を平均１０〜７５％の反射率で反射するハーフミラー調の多層フィルム２００を用いて、保護膜１００と多層フィルム２００と基板３００と導電膜４００、あるいは、保護膜１００と多層フィルム２００と導電膜４００と基板３００とを、この順で配置することで、ハーフミラー調タッチセンサーを構成することが提案されている。（本願、図４参照）

引用文献１の記載によれば、導電性のないハーフミラー調の多層フィルム２００によって光学反射層を形成することで、タッチセンサーの誤動作を起こすことのないハーフミラー調タッチセンサーが実現可能である、としている。

特開２０１１−１２９１１０（段落００３３など参照）

引用文献１に係る発明は、光学反射層としてハーフミラー調の多層フィルム２００を用い、これとは別に、基板３００上にタッチセンサーとして機能する導電膜４００を形成して、これら２つの層を積層させることでハーフミラー調タッチセンサーを構成しているため、材料コストや製造コストが高額となることが想定される。

本発明は、このことを鑑みて、鏡を構成するための光学反射層をなす金属薄膜が導電性を有するものである場合が多いことに着眼してなされたものであって、従来のものよりも構成を簡素化して、材料コストや製造コストを低減することが可能なミラー調静電容量式タッチパネル、あるいは、ミラー調タッチ入力装置を得ることを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明による請求項１記載のミラー調静電容量式タッチパネルは、透明な絶縁性板状基材の裏面に光学反射層としての導電性金属薄膜を形成したミラー調基材を含み、当該ミラー調基材の表面側に接触または近接する入力操作体の位置を特定することができるものであって、前記導電性金属薄膜を静電容量検出用の電極として用いて、前記導電性金属薄膜と入力操作体との間に生じる静電容量に基づいて、入力操作体の位置を特定することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ミラー調をなす静電容量式タッチパネルにおいて、単一の層である導電性金属薄膜を、鏡を形成するために用いられる光学反射層と、静電容量を検出するためのセンサーとして兼用するので、従来のミラー調静電容量式タッチパネルと比べて必要となる層数が削減されるため、材料コストや製造コストを大幅に低減することができる。

本発明による請求項２記載のミラー調静電容量式タッチパネルは、静電容量式タッチパネルの方式が表面型であることを特徴とする。

本発明による請求項３記載のミラー調静電容量式タッチパネルは、静電容量式タッチパネルの方式が投影型であることを特徴とする。

本発明は、静電容量式タッチパネルの方式が、表面型、あるいは、投影型のいずれであっても、好適に応用することができる。これらのうち、静電容量式タッチパネルの方式を表面型とした場合は、導電性金属薄膜のパターニングが不要となるので、製造コストの面でさらに好ましい。

本発明による請求項４記載のミラー調静電容量式タッチパネルは、ミラー調基材がハーフミラーであることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、ミラー調基材をハーフミラーとしたため、例えば、ミラー調静電容量式タッチパネルの背面側に発光素子を配設した場合、発光素子が非点灯状態であれば通常の鏡と変わらない外観を呈し、発光素子が点灯状態であれば表面側から発光素子の発光が視認可能となるので、意匠性が損なわれることなく、発光素子による発光表示を行うことが可能なミラー調静電容量式タッチパネルを構成することができる。

本発明による請求項５記載のミラー調タッチ入力装置は、請求項４記載のミラー調静電容量式タッチパネルと、その背面側に配設されたディスプレイ装置とを備え、前記表面側から前記ディスプレイ装置の表示を視認可能に構成したことを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、ディスプレイ装置が非表示状態であれば、通常の鏡と変わらない外観を呈し、ディスプレイ装置が何らかの表示を行っている表示状態であれば、表面側からその表示が視認可能となるので、非表示状態での意匠性が損なわれることなく、必要な場合には、情報を表示することが可能なミラー調タッチ入力装置を構成することができる。

本発明によれば、従来のものよりも構成を簡素化して、材料コストや製造コストを低減することが可能なミラー調静電容量式タッチパネル、あるいは、ミラー調タッチ入力装置を得ることができる。

本発明に係る表面型のミラー調静電容量式タッチパネルの例を示す図であり、（ａ）は表面側から見た正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は側面図である。 本発明に係る投影型のミラー調静電容量式タッチパネルの例を示す図であり、（ａ）は裏面側から見た図、（ｂ）は要部拡大図である。 本発明に係るミラー調タッチ入力装置の側面を示す図である。 従来のハーフミラー調タッチセンサーを示す図である。

本発明の第１の実施例に係るミラー調静電容量式タッチパネルについて、図１から図３を用いて説明する。

図１は、本発明によるミラー調静電容量式タッチパネルに係る第１の実施例を示した図であり、表面型静電容量式タッチパネル１を構成した例を示している。図１（ａ）は表面型静電容量式タッチパネル１を表面側から見た正面図、図１（ｂ）は背面図、図１（ｃ）は側面図である。なお、図１（ｃ）における厚さ方向寸法は、必ずしも実際の寸法に従ったものではない。

表面型ミラー調静電容量式タッチパネル１は、その両面が十分な平滑度を有する透明なガラス板からなる絶縁性板状基材１２と、その裏面のほぼ全面にアルミを蒸着して形成されて光学反射層をなす導電性金属薄膜１３と、からなるミラー調基材１１を備えるものであって、この導電性金属薄膜１３を、静電容量を検出するためのセンサー（電極）として用いるように構成されている。表面から見ると、導電性金属薄膜１３が形成されている範囲がミラー調であり、同範囲において鏡と同様な外観を呈している。

表面型ミラー調静電容量式タッチパネル１が入力操作体（図示しない）の位置を特定することに係る構成は、公知な表面型静電容量式タッチパネルと同様である。具体的には、導電性金属薄膜１３の四隅に、図示しない静電容量検出回路に接続されている検出部１４が配設されており、各検出部１４を介して、それぞれの隅における静電容量値を検出し、それぞれの検出部１４から検出される静電容量値のバランスに基づいて、ミラー調基材１１の表面側に接触または近接する入力操作体の位置を特定することができる。

なお、絶縁性板状基材１２はガラス板に限定されず、鏡を形成するために十分な透明性、および、表面平滑度を有する絶縁性の板状基材であれば、例えばアクリル樹脂を板状に成形した基材など、他の材料を用いることができる。また、導電性金属薄膜１３を形成する金属はアルミに限定されず、透明な板状基材の面上に薄膜として積層させた際に、鏡を形成するために十分な光学的反射特性を有する導電性金属であれば、例えばクロムなど、他の金属を用いることができる。その金属を絶縁性板状基材１２に薄膜として形成する手段についても、蒸着に限定されず、メッキや印刷など、他の公知な薄膜形成手段を応用し得る。

必要に応じて、導電性金属薄膜１３のさらに裏面側に、導電性金属薄膜１３の腐食や剥がれを防ぐための保護膜を積層させて形成してもよい。

図２は、本発明によるミラー調静電容量式タッチパネルに係る第２の実施例を示した図であり、投影型静電容量式タッチパネル２を構成した例を示している。図２は、投影型静電容量式タッチパネル２を裏面側から見た背面図である。

投影型ミラー調静電容量式タッチパネル２は、上述の第１の実施例に係る表面型ミラー調静電容量式タッチパネル１と同様に、透明なガラス板からなる絶縁性板状基材２２と、その裏面のほぼ全面にアルミを蒸着して形成されて光学反射層をなす導電性金属薄膜２３とからなるミラー調基材２１を備えるものであって、この導電性金属薄膜２３を、静電容量を検出するためのセンサー（電極）として用いるように構成されているものであるが、導電性金属薄膜２３によって形成されるセンサーの態様が表面型ミラー調静電容量式タッチパネル１とは異なる。

投影型ミラー調静電容量式タッチパネル２が入力操作体（図示しない）の位置を特定することに係る構成は、公知な投影型静電容量式タッチパネルと同様である。具体的には、図２（ａ）に示す通り、導電性金属薄膜２３によって、複数のひし形電極を図示横方向に接続してなる複数のＸ方向電極２３ａと、図示縦方向に接続してなる複数のＹ方向電極２３ｂとを形成した上で、これら複数のＸ方向電極２３ａとＹ方向電極２３ｂに接続されている駆動回路および静電容量検出回路（図示しない）によって、それぞれのＸ方向電極２３ａとＹ方向電極２３ｂに現れる静電容量値を選択的に検出して、静電容量値の分布を求めることで、ミラー調基材２１の表面側に接触または近接する入力操作体の位置を特定することができる。

図２（ｂ）は、Ｘ方向電極２３ａとＹ方向電極２３ｂとが交差する箇所について拡大して示した図である。Ｘ方向電極２３ａは、導電性金属薄膜２３そのものによって複数のひし形電極の間が接続されている。その一方、Ｙ方向電極２３ｂは、Ｘ方向電極２３ａにおいてひし形電極の間が接続されている部分（電極の幅が細くなっている部分）の上に絶縁性樹脂からなる絶縁膜２４を形成し、その絶縁膜２４の上に、任意の導電性材料からなる導電膜２５を形成することで、立体交差状に電気的に接続されている。

本実施例において、導電性金属薄膜２３からなるＸ方向電極２３ａとＹ方向電極２３ｂ、絶縁膜２４、ならびに、導電膜２５は、それぞれ公知なフォトリソグラフィ法によってパターニングされている。なお、これらの形成方法はこれに限定されず、他のあらゆる公知な形成方法を応用し得る。

なお、表面側から見たときに、Ｘ方向電極２３ａとＹ方向電極２３ｂとの間のギャップが目立たなくするために、パターニングが可能な範囲でこのギャップを極力狭くするようにＸ方向電極２３ａとＹ方向電極２３ｂ形成することが好ましい。

図３は、本発明に係る第３の実施例を示した図であり、本発明によるミラー調静電容量式タッチパネル３１を応用したミラー調タッチ入力装置３を側面から見た要部を示している。

ミラー調タッチ入力装置３は、本発明に係るミラー調静電容量式タッチパネル３１と、ディスプレイ装置３２とを積層させて相互間を固定して構成されている。ミラー調静電容量式タッチパネル３１は本発明に係るものであり、絶縁性板状基材３１ａの裏面側に、光学反射層と静電容量を検出するためのセンサーとを兼ねる導電性金属薄膜３１ｂを形成して構成されている。ただし、本実施例に用いるミラー調静電容量式タッチパネル３１は、導電性金属薄膜３１ｂの光学的反射特性を適切に調整することによって、ハーフミラーとなっている。

本実施例に用いるミラー調静電容量式タッチパネル３１として、上述の第１の実施例に係る表面型ミラー調静電容量式タッチパネル１、あるいは、第２の実施例に係る投影型ミラー調静電容量式タッチパネル２のいずれでも好適に用いることができる。導電性金属薄膜３１ｂは、図示しない静電容量検出回路に接続されており、ミラー調タッチ入力装置３の表面（図３の上側）に接触または近接する図示しない入力操作体と、導電性金属薄膜３１ｂとの間に生じる静電容量値を検出することで、ミラー調タッチ入力装置３の表面上における入力操作体の位置を特定することができる。

ディスプレイ装置３２は、バックライトを備える液晶ディスプレイである。なお、ディスプレイ装置３２は液晶ディスプレイに限定されず、ＥＬディスプレイなど、他の方式のディスプレイ装置であっても好適に応用できる。

ミラー調静電容量式タッチパネル３１とディスプレイ装置３２の相互間は、公知なあらゆる方法によって固定されてよい。図３の中では図示を省略しているが、固定方法の例としては、ミラー調静電容量式タッチパネル３１とディスプレイ装置３２とが対向する面を相互に光学的接着層によって接着固定する方法、あるいは、ミラー調静電容量式タッチパネル３１とディスプレイ装置３２の外側に配置される保持用の枠体を用いて、相互間に適当な間隔を保った状態で双方を保持する方法、などが挙げられる。

このように構成されたミラー調タッチ入力装置３は、ディスプレイ装置３２が非表示状態（バックライトが発光していない状態）であれば、表面から見ると、通常の鏡と何ら変わらない外観を呈する。一方、ディスプレイ装置が何らかの表示を行っている表示状態（バックライトが発光していない状態）であれば、ディスプレイ装置から放射される光線がハーフミラーのミラー調静電容量式タッチパネル３１を透過するので、表面側からディスプレイ装置３２に表示されている内容が視認可能となる。したがって、非表示状態においては外観の意匠性が損なわれることなく、その一方で、必要な場合には、所定の情報を表示することが可能なミラー調タッチ入力装置３を構成することができる。

また、ディスプレイ装置３２上の所定の位置に操作用のボタンなどを表示させた上で、この操作用のボタンの位置と、ミラー調静電容量式タッチパネル３１によって特定される入力操作体（図示しない）の位置とを関連付けることで、表示されたボタンに対する押下操作を行うことができるように構成することもできる。

上述したそれぞれの本発明に係る表面型ミラー調静電容量式タッチパネル１、投影型ミラー調静電容量式タッチパネル２、ならびに、ミラー調タッチ入力装置３は、洗面台や浴室などの鏡を備える住宅設備において、その鏡の代わりとして用いることができ得るものである。いずれかの実施例をこのような住宅設備に用いた場合、鏡の表面へ向けて指を近接させたり、鏡に指を接触させたりすることで、例えば、このような住宅設備が備える照明をオンオフさせるなど、所定の入力操作を行うことが可能となる。

静電容量式タッチパネルは、その入力操作体を検出する感度を適切に設定することによって、入力操作体が入力操作面（ミラー調基材の表面）に必ずしも接触していなくても、つまり、入力操作体が入力操作面に近接している状態であっても、入力操作体の位置を検出することが可能となることが公知である。本発明に係るミラー調静電容量式タッチパネルやミラー調タッチ入力装置においても、そのように構成することができる。

上述した住宅設備において、鏡の表面を入力操作面として構成する場合、指が鏡の表面に接触することに伴って、皮脂や指先に付いていた汚れなどが鏡の表面に付着して鏡の表面が汚れ、美観が損なわれるだけでなく、衛生面でも悪影響が生じることが想定される。このようなことを鑑みて、上述の住宅設備に本発明に係るミラー調静電容量式タッチパネルやミラー調タッチ入力装置を応用する場合には、上述したように、指が鏡の表面に接触しない状態、すなわち、指が鏡の表面に近接した状態で指の位置を検出することが可能なように構成することが好ましい。

本発明は、スマートフォンやタブレット端末、タッチパネル機能を備えるパーソナルコンピュータ用ディスプレイ装置などの電子機器の他、洗面台や浴室など鏡を備える住宅設備にタッチパネル機能を付加する場合おいて、幅広く利用することが可能である。

１ 表面型ミラー調静電容量式タッチパネル
１１ ミラー調基材
１２ 絶縁性板状基材
１３ 導電性金属薄膜
１４ 検出部
２ 投影型ミラー調静電容量式タッチパネル
２１ ミラー調基材
２２ 絶縁性板状基材
２３ 導電性金属薄膜
２３ａ Ｘ方向電極
２３ｂ Ｙ方向電極
２４ 絶縁膜
２５ 導電膜
３ ミラー調タッチ入力装置
３１ ミラー調静電容量式タッチパネル
３１ａ 絶縁性板状基材
３１ｂ 導電性金属薄膜
３２ ディスプレイ装置

Claims (5)

1. 透明な絶縁性板状基材の裏面に光学反射層としての導電性金属薄膜を形成したミラー調基材を含み、当該ミラー調基材の表面側に接触または近接する入力操作体の位置を特定することができるミラー調静電容量式タッチパネルであって、
   前記導電性金属薄膜を静電容量検出用のセンサとして用いることで、前記導電性金属薄膜と入力操作体との間に生じる静電容量に基づいて、入力操作体の位置を特定することを特徴とするミラー調静電容量式タッチパネル。
2. 静電容量式タッチパネルの方式が表面型である
   ことを特徴とする請求項１記載のミラー調静電容量式タッチパネル。
3. 静電容量式タッチパネルの方式が投影型である
   ことを特徴とする請求項１記載のミラー調静電容量式タッチパネル。
4. 前記ミラー調基材がハーフミラーである
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のミラー調静電容量式タッチパネル。
5. 請求項４記載のミラー調静電容量式タッチパネルと、
   その背面側に配設されたディスプレイ装置とを備え、
   前記ミラー調静電容量式タッチパネルの表面側から前記ディスプレイ装置の表示を視認可能に構成したミラー調タッチ入力装置。

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