JP2016126521A

JP2016126521A - 静電容量式タッチセンサ付き意匠パネル

Info

Publication number: JP2016126521A
Application number: JP2014266801A
Authority: JP
Inventors: 奥村　健治; Kenji Okumura; 健治奥村
Original assignee: Nissha Printing Co Ltd
Current assignee: Nissha Printing Co Ltd
Priority date: 2014-12-27
Filing date: 2014-12-27
Publication date: 2016-07-11
Also published as: WO2016104081A1

Abstract

【課題】ストレス環境負荷後の入力動作が良好に保てる、静電容量式タッチセンサの電極シートと意匠パネルが積層された、静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルを提供する。
【解決手段】静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルは、樹脂板１６の第１面１８に意匠インキ層１７が形成された意匠パネル１１と、意匠パネルに積層される静電容量式タッチセンサの電極シート２１を備える。意匠インキ層の一部分は、カーボンブラックを含む黒色インキ層１３であり、黒色インキ層が形成されている領域は、電極シートの電極形成領域２４と一部分において重なっている。黒色インキ層のカーボンブラックはその粒子径が１５〜２７ｎｍ、比表面積が１００〜３５０ＢＥＴｍ^２／ｇ、揮発分が２．０〜１５．０ｗｔ％である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器、収納用品、これらの複合品などの表面保護と装飾などのために用いる意匠パネルに関するものであり、より詳しくは静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルに関するものである。

オーディオ機器、表示機器、カーナビなど、あるいはこれらの複合機器を車載する場合に、コンソールにこれら機器を配置し、機器の前面保護、防塵と機器およびコンソール全体の意匠調和などの目的で意匠パネルが用いられる。また、家庭内用途にあっても、オーディオ機器、表示機器などの電子機器や複合電子機器に意匠パネルが用いられることがある。

そして、当該意匠パネルに静電容量式タッチセンサを積層した意匠パネルも実用されている。

このような意匠パネルと同様な構成である操作パネルに関して、従来、静電容量式タッチセンサの上面に、樹脂成形品の表面に透光表示柄を形成する透光部と遮光部とが形成され、遮光部が絶縁性黒色インクで形成されたものである静電容量式タッチセンサ操作パネルを備えた電子機器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

発明者は、静電容量式タッチセンサの電極シートと意匠パネルが積層されていて、その意匠パネルは樹脂板に静電容量スイッチの複数の入力位置を示す図柄を描画してあり、当該図柄は少なくとも一部分は黒色インキ層からなる意匠インキ層によって描画されている意匠パネルである、静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルを試作した。

試作品の全数にわたり、試作直後の入力動作は良好である。すなわち、入力位置への指の接触は良好に検知される。また、複数の入力位置に関して特定入力位置への指の接触も正確に判別される。

しかし、試作品にストレス環境を負荷し、その後に入力試験を行うと、接触、非接触の検知が不良となり、接触位置の判別が不正確となる問題点に遭遇した。

特開２００９−２９５３６５号公報

本発明が解決しようとする課題は、静電容量式タッチセンサの電極シートと意匠パネルが積層されていて、前記意匠パネルは樹脂板に意匠インキ層を位置付けたものである、静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルにあって、ストレス環境負荷後の入力動作が不良になる点である。

本発明のその他の課題は、本発明の説明により明らかになる。

発明者は、ストレス環境負荷とその後の入力試験を繰り返し行い、これらを注意深く考察した。そして、入力動作の不良が黒色インキ層で集中して発生することを見出し、これを熟案して以下の課題解決のための手段に至った。

以下に課題を解決するための手段を述べる。理解を容易にするために、本発明の実施態様に対応する符号を付けて説明するが、本発明は当該実施態様に限定されるものではない。また、符号である数字は部品などを集合的に示す場合があり、後に説明する実施例において個別の部品などを示す場合に、当該数字のあとにアルファベットの添字を付けているものがある。

本発明の一の態様にかかる静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルは、樹脂板(16)の少なくとも第１面(18)に意匠インキ層(17)が形成された意匠パネル(11)と、前記意匠パネルの第１面(18)又は第１面とは反対側の第２面(19)に積層される、静電容量式タッチセンサの電極シート(21)とを備え、前記意匠インキ層の少なくとも一部分は、カーボンブラックを含む黒色インキ層(13)であり、前記黒色インキ層が形成されている領域は、前記電極シートの電極が形成されている領域(24)と少なくとも一部分において重なっており、前記黒色インキ層の前記カーボンブラックはその粒子径（算術平均粒子径）が１５〜２７ｎｍ、比表面積が１００〜３５０ＢＥＴｍ^２／ｇ、揮発分が２．０〜１５．０ｗｔ％（重量百分率）である。

本発明の他の態様にかかる静電容量式タッチセンサの電極シートと積層して使用する意匠パネルは、樹脂板(16)と、前記樹脂板の少なくとも第１面(18)に形成された意匠インキ層(17)とを備え、前記意匠インキ層の少なくとも一部分は、カーボンブラックを含む黒色インキ層(13)であり、前記黒色インキ層が形成されている領域は、前記電極シートの電極が形成されている領域(24)と少なくとも一部分において重ねるものであり、
前記カーボンブラックはその粒子径（算術平均粒子径）が１５〜２７ｎｍ、比表面積が１００〜３５０ＢＥＴｍ^２／ｇ、揮発分が２．０〜１５．０ｗｔ％（重量百分率）である。

以上説明した本発明とこれらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。

本発明にかかる静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルは、その構成部品である意匠パネルの黒色インキ層を特定のカーボンブラックよりなるものにしたので、１００℃２４時間という樹脂製意匠パネルにあって異例の高温ストレス環境を経験させても、組立て直後と同様に良好なタッチ入力が実行される。特に、入力位置への接触が良好に検知され、また複数入力位置中の一の入力位置への接触が正確に位置検出される。

本発明にかかる静電容量式タッチセンサの電極シートと積層する意匠パネルは、黒色インキ層を特定のカーボンブラックよりなるものにしたので、１００℃２４時間という樹脂製意匠パネルにあって異例の高温ストレス環境を経験させても、黒色インキ層は非導電性を維持するという利点を有する。このため、静電容量式タッチセンサの電極シートを付けて使用すると良好な入力動作が行われる。

図１は静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルの説明図であり、図１（ａ）は当該意匠パネルの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に矢印Ａと矢印Ｂで示す平面で切断した当該意匠パネルの断面図、図１（ｃ）は当該意匠パネルの底面図を示す。

以下、図面を参照して本発明の実施例にかかる静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルと、静電容量式タッチセンサの電極シートを付属して使用する用途の意匠パネルをさらに説明する。本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするため、一部の構成要素を誇張して表すなど模式的に表しているものがある。このため、構成要素間の寸法や比率などは実物と異なっている場合がある。また、本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は静電容量式タッチセンサ付き意匠パネルの説明図である。

意匠パネルは、静電容量式タッチセンサの電極シート２１と意匠パネル１１を積層したものである。

意匠パネル１１はアイコン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを有している。アイコン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆはタッチセンサの入力位置を示す図柄である。タッチセンサの入力位置であるアイコンは、意匠インキ層１７によって描画されている。

意匠インキ層１７は、黒色インキ層１３と着色インキ層１４からなる。アイコン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆは、黒色インキ層１３の抜き柄である図形部分に着色インキ層１４を位置付けたものである。

タッチセンサの入力位置に位置付けられた意匠インキ層１７の少なくとも一部分は黒色インキ層１３である。

意匠インキ層１７は、樹脂板１６の第１面１８にあってもよく、第２面１９にあってもよい。また、樹脂板１６の第１面１８に黒色インキ層１３が位置付けられ、第２面１９に着色インキ層１４が位置付けられてもよい。さらに、樹脂板１６の第２面１９に黒色インキ層１３が位置付けられ、第１面１８に着色インキ層１４が位置付けられてもよい。さらにまた、樹脂板１６の第１面１８に黒色インキ層１３と着色インキ層１４が位置付けられ、第２面１９に黒色インキ層１３と着色インキ層１４が位置付けられてもよい。

本発明にかかる意匠パネルにあって、タッチセンサの入力位置は、視覚により認識されるものであってもよく、視覚以外の五感により認識されるものであってもよい。視覚により認識されるとは、色違い描画、単色描画など意匠インキ層１７に由来する図柄と、例えば反射性能など表面の属性（図柄を除く）を違えて位置を表現したものを含む。視覚以外の五感により認識されるとは、例えば、粘着性の有無、ざらざら感と平滑感など凹凸の有無、硬さの変更、盛り上げや窪みを付けて行った位置の表現などを例示できる。

本発明において、図柄には図形、柄、アイコン、文字、線図を含む。柄は、抜き柄、例えば市松模様、水玉模様など色（有彩色と無彩色を含み単色でもよく、複数色でもよい）を部分的に配置したもの、黒色べた塗りの上に白色や有彩色で描く図形や文字、白色や有彩色べた塗りの上に黒色で描く図形や文字を含む。

タッチセンサの入力位置は、照光されてもよく、照光されなくてもよい。照光は、例えば裏面側に光源を配置して行うものである。

また、黒色インキ層１３は意匠パネル１１の周辺部全域に形成されている。周辺部にある黒色インキ層１３は外部からの視覚を遮断して意匠パネルの下部に存在する構造物を隠蔽する意匠効果を有する。

額縁状に位置付けられた黒色インキ層１３に取り囲まれた領域は画像領域１５である。

画像領域１５は、通常は可視光透明である。画像領域の底部に、液晶表示装置などの画像表示装置が配置される（画像表示装置は図示していない）。画像表示装置に表示される画像は、電極シート２１を透過し、樹脂板１６を透過して画像領域１５から視覚される。

意匠パネルにあって、周辺部の黒色インキ層と画像領域１５は付随的な部分である。

電極シート２１は基体シートの表面に電極を位置付けたものである。通常、電極はＩＴＯなどの透明電極である。意匠パネル１１が採用する静電容量検出方式に応じて、複数の短冊形状の電極がＸ軸、Ｙ軸方向に交差して配置されることがある。この場合個別の電極を総称して電極と呼ぶ。また、一体の電極が基体シートの全面に配置されることがある。静電容量検出方式は公知の方法が使用できる。例えば、静電容量検出方式は、投影型でも表面型でもよく、投影型の場合、相互容量方式でも自己容量方式でもよい。

電極シート２１は静電容量変化を検知する制御回路に接続される。制御回路は公知のものが使用できる。図１に制御回路は図示していない。

電極シート２１にあって電極の存在する領域が、電極形成領域２４である。複数の短冊形状の電極がＸ軸、Ｙ軸方向に交差して配置される電極の場合は、電極形成領域２４は、最も周辺に位置する４本の短冊形状電極の外側輪郭線によって区分される。

図１（ａ）の平面図と図１（ｃ）の底面図では、電極形成領域２４の輪郭投影線を破線で表示している。タッチセンサの入力位置を示す図柄であるアイコン１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆは電極形成領域２４と重畳している。こうして、アイコンへの指の接触が静電容量変化として検知される。

電極シート２１は公知の電極シートを使用すればよく、基体シートと電極の材料、製造方法等も公知のものを使用できる。基体シートの一方面に電極が位置付けられてもよく、基体シートの両面に電極が位置付けられてもよい。電極シートはフィルム形状であってもよく、板状であってもよい。フィルム形状の電極シートは可撓性を有し、曲面形状に変形して使用できる。

樹脂板１６は平板、曲面板などの板状体である。板状体の厚さは、通常一定であるが、部位によって厚さが異なってもよい。樹脂板１６の厚さは、特に制限はないが、通常０．５ｍｍ〜４．０ｍｍである。

樹脂板１６の材料は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂等がいずれも使用できる。これらの樹脂は単独あるいは２種以上を混合して使用することも可能である。

黒色インキ層１３はカーボンブラックと樹脂を含む。その他に少量の青色、緑色等の顔料を含んでもよい。顔料は黒色インキ層１３に色味を付け加えるものである。これらをインキとして印刷して黒色インキ層を形成してもよく、塗布して黒色インキ層を形成してもよい。黒色インキ層１３の厚さは、特に制限はないが、通常５μｍ〜２０μｍである。

黒色インキ層１３は絶縁性である。絶縁性は直流抵抗値が２００ＭΩ（メガオーム）以上を意味する。直流抵抗値は、インキ層の厚さ８μｍ、プローブの間隔を１０ｃｍとし、１０００Ｖを印加して測定する。

カーボンブラックの粒子径（算術平均粒子径）は、ｎｍで表した数値が通常１５以上２７以下、好ましくは１５以上２５以下である。

カーボンブラックの比表面積は、ＢＥＴｍ^２／ｇで表した数値が通常１００以上３５０以下、好ましくは１２５以上３５０以下である。

カーボンブラックの揮発分はｗｔ％（重量百分率）で表した数値が通常２．０以上１５．０以下であり、好ましくは２．７以上１５．０以下である。揮発分はカーボンブラックを３００℃−４００℃の温度で焼成した場合の揮発量である。

粒子径、比表面積と揮発分はカーボンブラック単独での測定値である。

粒子径、比表面積と揮発分が上記した数値範囲にあるカーボンブラックを含む黒色インキ層１３は、樹脂板上に位置付け、乾燥直後の直流抵抗値が１ＧΩ（ギガオーム）以上である。製造後の意匠パネルを１００℃の温度を２４時間経験させ、その後室温にすると、黒色インキ層１３の直流抵抗値が２００ＭΩ（メガオーム）以上を保持する。このため、当該意匠パネルを備えたタッチセンサは良好な入力動作を呈し、誤作動や不作動を生じない。

黒色インキ層１３に含む樹脂は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体樹脂のいずれか、あるいはこれらの組合せを主成分とする。

着色インキ層１４は、単一のインキで形成してもよく、例えば赤色の着色インキと青色の着色インキなど複数の着色インキを用いて形成してもよい。

意匠パネル１１の製造方法は、樹脂板１６に黒色インキと着色インキを印刷又は塗布すればよい。印刷法はグラビア印刷を使用できる。また、当該黒色インキと当該着色インキを用いて転写シートを作成し、これを樹脂板に転写して製造してもよい。

意匠パネルと電極シート２１は、粘着剤で貼り合わせる、機械的に固定するなどの公知の方法で積層すればよい。

以上説明した意匠パネルは車載機器の意匠パネルとして好適である。車載機器は時に高温環境におかれるからである。

以上本発明にかかる一実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこの一実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。

異なる属性を有するカーボンブラックを含むインキ、インキ番号１、２、３（実施例）とインキ番号１１、１２、１３（比較例）で黒色インキ層を作り、その抵抗値を測定した。

カーボンブラックの粒子径、比表面積と揮発分は、カーボンブラック単体で測定した値である。

カーボンブラックを含むインキのバインダー樹脂はアクリル系樹脂であった。

カーボンブラックを含むインキで、アクリル樹脂平板上に、厚さ８μｍの塗膜を形成し、６０℃で３０分間乾燥した。そして、加熱前抵抗値を測定した。

次に、塗膜を形成したアクリル樹脂板を１００℃で２４時間加熱し、その後放冷し、加熱後抵抗値を測定した。

直流抵抗値はプローブ間の距離を１０ｃｍとし、１０００Ｖ（ボルト）を印加して測定した。交流抵抗値はプローブ間の距離を１０ｃｍとし、交流１００ｋＨｚ、２．０Ｖ（ボルト）を印加して測定した。

測定結果を表１に示した。表１中で、抵抗値「ＯＬ」は、測定上限値（１１０００ＭΩ（メガオーム））以上であったことを意味する。

１１意匠パネル
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆタッチセンサの入力位置を示す図柄の一例であるアイコン
１３黒色インキ層
１４着色インキ層
１５画像領域
１６樹脂板
１７意匠インキ層
１８第１面
１９第２面
２１静電容量式タッチセンサの電極シート
２４電極形成領域

Claims

樹脂板の少なくとも第１面に意匠インキ層が形成された意匠パネルと、
前記意匠パネルの第１面又は第１面とは反対側の第２面に積層される、静電容量式タッチセンサの電極シートとを備え、
前記意匠インキ層の少なくとも一部分は、カーボンブラックを含む黒色インキ層であり、前記黒色インキ層が形成されている領域は、前記電極シートの電極が形成されている領域と少なくとも一部分において重なっており、
前記黒色インキ層の前記カーボンブラックはその粒子径が１５〜２７ｎｍ、比表面積が１００〜３５０ＢＥＴｍ^２／ｇ、揮発分が２．０〜１５．０ｗｔ％である、静電容量式タッチセンサ付き意匠パネル。
静電容量式タッチセンサの電極シートと積層して使用する意匠パネルであって、
樹脂板と、前記樹脂板の少なくとも第１面に形成された意匠インキ層とを備え、
前記意匠インキ層の少なくとも一部分は、カーボンブラックを含む黒色インキ層であり、前記黒色インキ層が形成されている領域は、前記電極シートの電極が形成されている領域と少なくとも一部分において重ねるものであり、
前記カーボンブラックはその粒子径が１５〜２７ｎｍ、比表面積が１００〜３５０ＢＥＴｍ^２／ｇ、揮発分が２．０〜１５．０ｗｔ％である、意匠パネル。