JP2016126534A

JP2016126534A - 車両搭載用タッチセンサおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2016126534A
Application number: JP2014267010A
Authority: JP
Inventors: 宏修 ▲高▼梨; Hironao Takanashi
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-07-11

Abstract

【課題】曲面板状の基板に複数層構造の電極を容易に形成することを目的とする。【解決手段】曲面板状の基板１２の表面に第１導電膜を形成する工程と、第１導電膜にレーザ光を照射し、レーザ光が照射された部分を除去して第１電極パターン１４を形成する工程と、第１電極パターン１４を覆う絶縁層１６を形成する工程と、絶縁層１６の表面に第２導電膜を形成する工程と、第２導電膜に対してレーザ光を照射し、レーザ光によって照射された部分を除去して第２電極パターン１８を形成する工程とを含む。第２導電膜は、第１導電膜よりもレーザ光によって除去され易い性質を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両搭載用タッチセンサおよびその製造方法に関し、特に、曲面板状の基板に電極が形成されるタッチセンサに関する。

自動車には、オーディオ装置、エアコンディショナ、ルームライト、パワーウィンドウ、ウインカ等のアクセサリ機器が搭載される。アクセサリ機器の操作は、多くの場合、車室のコンソールに設けられた操作パネルによって行われる。従来、アクセサリ機器の操作パネルには、押しボタン式のスイッチや、回転つまみ式のロータリスイッチ、回転つまみ式のボリューム等が用いられていた。

近年、車室の居住性を向上させるため、操作パネルには様々な工夫が凝らされている。例えば、乗員がパネルをなぞったり、軽く触れたりするだけでアクセサリ機器の操作が行われるスイッチ（タッチセンサ）が広く用いられている。特許文献１には、このようなスイッチとして、複数のセンサ電極が設けられ、各センサ電極の静電容量の変化に基づいてアクセサリ機器を操作するスイッチが記載されている。特許文献１に記載のスイッチでは、車室のインストルメントパネルに、乗員が触れる領域が設けられている。この領域の裏側には、センサ電極が固定されたフレキシブル基板が設けられている。各センサ電極は、フレキシブル基板に設けられた配線を介してアクセサリ機器の制御コントローラに接続されている。

特許文献２および３には、静電容量の変化を検出するタッチセンサが記載されている。このタッチセンサは、縦方向に伸びた複数の電極が横方向に並べて基板に配置され、横方向に伸びた複数の電極が縦方向に並べて基板に配置されている。縦方向に伸びる各電極と横方向に伸びる各電極は電気的に絶縁された上で交差している。縦方向に伸びる複数の電極のうち静電容量が変化したもの、および横方向に伸びる複数の電極のうち静電容量が変化したものを検出することで、人体、導電性の指示棒等の検出目標物が触れた位置が検出される。

特開２００９−４３４７３号公報特開２０１０−２１１８２３号公報特開２０１４−７０６９号公報

タッチセンサの電極は、フォトリソグラフィおよびエッチングによって形成されることが多い。フォトリソグラフィでは、導電膜が形成された基板上にフォトレジストが塗布される。そして、フォトレジスト上にパターン状のマスクが描かれ、マスクを介してフォトレジストが露光される。フォトレジストのうち露光された部分が薬品等によって除去されることで、導電膜にフォトレジストによるパターンが描かれる。エッチングでは、導電膜のうちフォトレジストで覆われていない部分が薬品等によって除去される。導電膜のうち除去されずに残った部分が電極となる。

近年では、美観を向上させるという観点等から、自動車に搭載されるタッチセンサが曲面板状に形成されることがある。しかし、電極を形成する工程にフォトリソグラフィが用いられた場合、基板の曲面に光を均一に照射することが困難となり、電極を形成することが困難となる。

また、曲面板状の基板に電極を形成する方法として、基板の表面に導電膜を形成し、レーザ光によって導電膜から電極を形成する方法がある。この方法では、導電膜のうちレーザ光が照射された部分を除去して電極を形成する。特許文献３に記載されているように、電極を２層構造とする製造工程としては、第１層目の電極を絶縁層で覆い、絶縁層の上に同様の工程によって第２層目の電極をレーザ光によって形成する工程が考えられる。しかし、このような工程では、第２層目の電極を形成する際に、第１層目の電極がレーザ光による影響を受けてしまう。したがって、レーザ光によって２層構造の電極を形成することは困難である。

本発明は、曲面板状の基板に複数層構造の電極を容易に形成することを目的とする。

本発明は、車両搭載用タッチセンサの製造方法において、曲面板状の基板の表面に第１導電膜を形成する工程と、前記第１導電膜にレーザ光を照射し、レーザ光が照射された部分を除去して第１電極を形成する工程と、前記第１電極を覆う絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面に第２導電膜を形成する工程と、前記第２導電膜にレーザ光を照射し、レーザ光が照射された部分を除去して第２電極を形成する工程と、を含み、前記第２導電膜は、前記第１導電膜よりもレーザ光によって除去され易い性質を有することを特徴とする。

望ましくは、前記第１導電膜は、酸化インジウムスズによって形成され、前記第２導電膜は、導電性ポリマーによって形成される。

また、本発明は、曲面板状の基板と、前記基板の表面に設けられた第１電極と、前記第１電極を覆う絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられた第２電極と、を備え、前記第２電極は、前記第１電極よりもレーザ光によって除去され易い材料で形成されていることを特徴とする。

望ましくは、基板の表面には複数の第１電極が形成され、絶縁層の表面には複数の第２電極が形成され、複数の第１電極のそれぞれは第１方向に延伸し、複数の第１電極は、延伸方向を揃えて、第１方向に交差する第２方向に並べて配置され、複数の第２電極のそれぞれは第２方向に延伸し、延伸方向を揃えて第１方向に並べて配置され、各第１電極は複数の第２電極と交差し、各第２電極は複数の第１電極と交差する。

本発明によれば、曲面板状の基板に複数層構造の電極を容易に形成することができる。

本発明の実施形態に係る車両搭載用タッチセンサの断面図である。第１電極パターンの例を示す図である。第２電極パターンの例を示す図である。車両搭載用タッチセンサの製造工程を示す図である。車両搭載用タッチセンサの製造工程を示す図である。車両搭載用タッチセンサの製造工程を示す図である。

図１には、本発明の実施形態に係る車両搭載用タッチセンサ１０の断面図が示されている。車両搭載用タッチセンサ１０は、基板１２、第１電極パターン１４、絶縁層１６、および第２電極パターン１８を備える。基板１２、第１電極パターン１４、絶縁層１６、および第２電極パターン１８は、光を透過する材料で形成されてもよい。図１のｚ軸正方向は車室側に対応し、ｙ軸正方向は車両の上方向に対応する。以下の説明では、ｚ軸正方向を車両搭載用タッチセンサ１０の前方向（表側方向）とし、ｚ軸負方向を後ろ方向（裏側方向）とする。図１では、説明の便宜上、第１電極パターン１４、絶縁層１６、および第２電極パターン１８の各厚みが拡大されている。

曲面板状の基板１２は、ｙｚ平面に平行な断面において前方に凸となるように湾曲しており、表側に凸形状の曲面を有し、裏側に凹形状の曲面を有している。基板１２は、ｘｚ平面に平行な断面において直線を描く２次元曲面板であってもよいし、ｘｚ平面に平行な断面においても前方に凸の曲線を描く３次元曲面板であってもよい。基板１２の曲がり具合は、図１に示されているよりも緩やかであってもよいし、急峻であってもよい。

基板１２の後ろ側表面（後面）には、第１電極パターン１４が形成されている。第１電極パターン１４は複数の電極２０を含む。第１電極パターン１４は絶縁層１６で覆われ、絶縁層１６の後面には第２電極パターン１８が形成されている。第２電極パターン１８は複数の電極２２を含む。

第１電極パターン１４に含まれる各電極２０、および第２電極パターン１８に含まれる各電極２２は、車両搭載用タッチセンサ１０の制御回路に接続されている。ユーザの指２４が基板１２の前面に接触または接近すると、第１電極パターン１４に含まれる複数の電極２０のうちユーザの指２４に近いものと、第２電極パターン１８に含まれる複数の電極２２のうちユーザの指２４に近いものとの間の静電容量が変化する。制御回路は、第１電極パターン１４に含まれる電極２０と、第２電極パターン１８に含まれる電極２２との各組み合わせについて電極間の静電容量の変化を検出し、静電容量の変化のあった電極の組に応じて、アクセサリ機器を制御する。

図２には第１電極パターンの例が示されている。ただし、この図では、第２電極パターンおよび絶縁層が取り除かれたものが示されている。また、基板１２は、その曲がり具合が、図１に示されているものよりも緩やかである。第１電極パターン１４は、縦方向に伸びるｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９を備える。各ｘ座標電極は、縦方向に配列された複数のｘ電極片２６を備える。複数のｘ電極片２６は、直線状のｘ電極片接続パターン２８によって直列接続されている。本実施形態では、各ｘ座標電極は１１個のｘ電極片２６を備える。ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９は、延伸方向を縦方向に揃えて横方向に並べて配列されている。ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９には、それぞれ、ｘ座標値ｘ１〜ｘ１９が対応付けられている。ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９のそれぞれにはケーブルが接続され、このケーブル群が制御回路に接続されている。

図３には第２電極パターンの例が示されている。第２電極パターン１８は、横方向に伸びるｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０を備える。各ｙ座標電極は、横方向に配列された複数のｙ電極片３０を備える。複数のｙ電極片３０は、直線状のｙ電極片接続パターン３２によって直列接続されている。本実施形態では、各ｙ座標電極は２０個のｙ電極片３０を備える。ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０は、延伸方向を横方向に揃えて縦方向に並べて配列されている。ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０には、それぞれ、ｙ座標値ｙ１〜ｙ１０が対応付けられている。ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０のそれぞれにはケーブルが接続され、このケーブル群が制御回路に接続されている。

ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９に属する各ｘ電極片２６は、ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０の隙間に対向し、ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０に属する各ｙ電極片３０は、ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９の隙間に対向する。また、各ｘ電極片接続パターン２８は、対応するｙ電極片接続パターン３２が交差し、各ｙ電極片接続パターン３２には、対応するｘ電極片接続パターン２８が交差する。

ユーザの指が、基板１２の前面に接触または接近することにより、ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９のいずれか、および、ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０のいずれかにユーザの指が接近する。これによって、ユーザの指が接近したｘ座標電極とｙ座標電極との間の静電容量が変化する。

制御回路は、ｘ座標電極Ｘ１〜Ｘ１９と、ｙ座標電極Ｙ１〜Ｙ１０との各組み合わせについて、電極間の静電容量の変化を検出する。制御回路は、この検出結果に基づいて、電極間の静電容量が変化したｘ座標電極およびｙ座標電極の組を特定する。そして、その特定された組をなすｘ座標電極に対応するｘ座標値、および、その特定された組をなすｙ座標電極に対応するｙ座標値に応じて、アクセサリ機器を制御する。

車両搭載用タッチセンサ１０の製造方法について、図４〜図６を参照して説明する。初めに、図４（ａ）に示されているように、基板１２の後面に第１導電膜３４を形成する。基板１２は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等、光を透過するプラスチック樹脂で形成される。第１導電膜３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）を、蒸着、スパッタリング等の工法で基板１２の後面に付着させることで形成してもよい。

次に、図４（ｂ）に示されるように、第１導電膜３４にレーザ光３６を照射し、第１電極パターン１４を形成する。すなわち、第１導電膜３４のうち不要な部分をレーザ光３６によって溶融または蒸発させて除去し、残った領域を第１電極パターン１４とする。

第１電極パターン１４が形成された後、図５に示されるように、第１電極パターン１４を覆う絶縁層１６を形成する。絶縁層１６は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を蒸着、スパッタリング等の工法で、基板１２の後面に第１電極パターン１４を覆うように付着させることで形成してもよい。

次に、図６（ａ）に示されているように、絶縁層１６の後面に第２導電膜３８を形成する。第２導電膜３８は、第１電極パターン１４を加工する場合よりも強度が小さいレーザ光を用いて除去され得る材料で形成する。すなわち、第２導電膜３８は、第１導電膜３４に比べて、レーザ光によって除去され易い性質を有するものとする。第１導電膜３４および第１電極パターン１４をＩＴＯによって形成した場合、このような材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性ポリマーがある。この場合、第２導電膜３８は、導電性ポリマーをスプレーによって塗布することで形成してもよい。

第２導電膜３８が形成された後、図６（ｂ）に示されるように、第２導電膜３８にレーザ光４０を照射し、第２電極パターン１８を形成する。すなわち、第２導電膜３８のうち不要な部分をレーザ光４０によって溶融または蒸発させて除去し、残った領域を第２電極パターン１８とする。第２電極パターン１８を形成するためのレーザ光４０の強度は、第１電極パターン１４を形成するためのレーザ光３６の強度よりも小さくする。

このような製造方法によれば、第１電極パターン１４および第２電極パターン１８がレーザ加工によって形成される。したがって、基板１２が曲面を有している場合であっても微細な加工が可能となる。また、第２導電膜３８は、第１導電膜３４に比べてレーザ光によって除去され易い性質を有し、第２電極パターン１８は、第１電極パターン１４を加工する場合よりも強度の小さいレーザ光を用いて形成される。したがって、第２電極パターン１８をレーザ加工する際に第１電極パターン１４が熱的または機械的に受ける影響が抑制され、第２電極パターン１８の形成が容易となる。

なお、上記では、基板１２の凹んだ側に第１電極パターン１４、絶縁層１６、および第２電極パターン１８を形成する製造方法について説明した。これらの構成要素は、基板１２の凸側に形成してもよい。

１０車両搭載用タッチセンサ、１２基板、１４第１電極パターン、１６絶縁層、１８第２電極パターン、２０，２２電極、２４ユーザの指、２６ｘ電極片、２８ｘ電極片接続パターン、３０ｙ電極片、３２ｙ電極接続パターン、３４第１導電膜、３６，４０レーザ光、３８第２導電膜。

Claims

車両搭載用タッチセンサの製造方法において、
曲面板状の基板の表面に第１導電膜を形成する工程と、
前記第１導電膜にレーザ光を照射し、レーザ光が照射された部分を除去して第１電極を形成する工程と、
前記第１電極を覆う絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の表面に第２導電膜を形成する工程と、
前記第２導電膜にレーザ光を照射し、レーザ光が照射された部分を除去して第２電極を形成する工程と、を含み、
前記第２導電膜は、前記第１導電膜よりもレーザ光によって除去され易い性質を有することを特徴とする製造方法。
請求項１に記載の車両搭載用タッチセンサにおいて、
前記第１導電膜は、酸化インジウムスズによって形成され、
前記第２導電膜は、導電性ポリマーによって形成されることを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。
曲面板状の基板と、
前記基板の表面に設けられた第１電極と、
前記第１電極を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた第２電極と、を備え、
前記第２電極は、前記第１電極よりもレーザ光によって除去され易い材料で形成されていることを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。