JP2016178071A

JP2016178071A - 静電容量式タッチスイッチ電極

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Publication number: JP2016178071A
Application number: JP2015076316A
Authority: JP
Inventors: 芳廣菊地; Yoshihiro Kikuchi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-10-06

Abstract

【課題】静電容量式タッチスイッチ電極を形成する際に、構造が簡素で、堅牢度の高い静電容量式タッチスイッチ電極の提供を目的とする。【解決手段】基板に、導電膜によるＸ電極を配置した第１電極パターン、および第１電極パターンに対して一対を成すＹ電極を配置した第２電極パターンを形成することを特徴とする。また、複数のスイッチを配置する場合は、Ｘ電極およびＹ電極による、対を成す電極をマトリクス状に配置することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量式のタッチスイッチ電極に関し、特に、新規の電極配置に係る。

電子機器の操作部は、機械式スイッチやメンブレンスイッチによって構成される。
一方で、液晶表示装置の操作部には、「タッチパネル」と呼ばれる、指で触れることによる座標検出、操作が普及した。「タッチパネル」は、指を含む導体が接近、接触することによる、静電容量の変化を検出する。
機械式スイッチ、メンブレンスイッチは、対になるように構成された２つの接点が物理的に接触することで通電し、操作が検知される。接点の接触には、定められた閾値を超える接点への圧力が必要である。このため、スイッチ部分への押し込み負荷が一定回数、一定圧を超えると、スイッチ部分が破損するという問題がある。
「静電容量式」タッチパネルについては、特許４９９７６０７号公報において、Ｘ側透明電極層、絶縁性の有機薄膜、Ｙ側透明電極層を設けた構造を開示する。
しかし、同公報に開示する構造は、指を含む導体が接近、接触したＸ座標、Ｙ座標を同定する電子回路、処理が必要となる。電子機器の操作部は、スイッチが常に定められた位置にある場合、指を含む導体がスイッチ部へ接近、接触したことの有無を検出できればよい。「静電容量式」タッチパネルは、Ｘ座標、Ｙ座標を同定する電子回路、処理がコスト高の要因となっていた。

特許４９９７６０７号公報

本発明は、スイッチ部の耐久性を向上させ、静電容量式タッチパネルの構造をスイッチ部のみに簡素化するため、第１電極パターンおよび第２電極パターンを形成する際に、基板の電極パターン形成をスイッチ部のみとし、堅牢度が高く、構造が簡素な静電容量式タッチスイッチ電極の提供を目的とする。

請求項１記載に係る静電容量式タッチスイッチ電極の発明は、基板、第１電極パターンと第２電極パターンにより構成される。基板は、高分子プラスチック材であり、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が挙げられる。第１電極パターンに配置されるＸ電極は、第２電極パターンに配置されるＹ電極と近接して対を成す構造とすることを特徴とする。形状は、対を成す限り限定されず、半円形、角形、他の形状により形成することができる。対の配置は、同一平面上の配置、基板の表面にＸ電極、裏面にＹ電極を配置するもの、あるいは多層回路において特定の一層にＸ電極、また他の一層にＹ電極を配置する構造が可能である。また、Ｘ電極とＹ電極は対をなすものであるが、Ｘ電極とＹ電極の数が同一でなくてもよい。スイッチ電極の数により、Ｘ電極１に対し、Ｙ電極が１以上であることもある。

請求項２記載に係る静電容量式スイッチの配置に関する発明は、第１電極パターンおよび第２電極パターンに配置する電極について、請求項１の静電容量式スイッチが用途に応じて複数個配置される場合に、その配置がマトリクス状であることを特徴とする。導電膜により形成されたＸ電極を一の方向である行方向に複数個かつ複数行配置し、Ｘ電極を導通部で接続しながら第１電極パターンを構成する。また、第２電極パターンは、一の方向と直交する方向である列方向に複数のＹ電極を導通部で接続しながら配置する。Ｘ導通部とＹ導通部は直交する配置とし、Ｘ電極とＹ電極をマトリクス状に構成する。

指を含む導体が接近していないのに、スイッチ電極が動作する機器の外部や内部で発生した電磁波の影響を受け、スイッチ電極が誤動作することがある。また、スイッチ電極が複数個配置される場合、指を含む導体が接近したことを複数のスイッチ電極が誤検出することがある。誤動作や誤検出を防ぐには、基板上部にスイッチ電極が露出する開口部を設けた絶縁膜、絶縁シート剤を設ける。さらに、絶縁膜、絶縁シート剤を覆う導電膜、金属膜によるシールドを設け、接地する。導電膜、金属膜も、スイッチ電極が露出する開口部を設ける。また、基板背面は絶縁膜、絶縁シート剤で全体を覆い、最外層を導電膜、金属膜でシールドし、導電膜、金属膜を接地するとよい。

Ｘ導通部とＹ導通部が同一平面状にある場合、Ｘ導通部とＹ導通部が交差するときがある。Ｘ導通部とＹ導通部の交差部は、絶縁するための絶縁膜または絶縁シート材を設けるとよい。また、Ｘ導通部とＹ導通部の交差部は、「ジャンパ」と呼ばれる機構を用いて交差させることもできる。

静電容量式タッチスイッチ電極は、第１電極パターン、第２電極パターンの出力配線を基板の外周へと延出し、第１電極パターンおよび第２電極パターンの出力配線を形成する。出力配線は、スイッチ電極の配置や利用方法によりまとめて、あるいは分散して配置される。

第１電極パターンおよび第２電極パターン、出力配線を基板上に設ける。出力配線は第１電極パターン、第２電極パターンと、基板上に設けたコネクタ部を接続する。

本発明に係る静電容量式タッチスイッチ電極は、基板に第１電極パターンおよび第２電極パターンを形成する。出力部、コネクタ部において検出する静電容量の変化は、第１電極パターンからの入力、第２電極パターンからの出力により、静電容量が変化したスイッチ電極を座標の検出を経ることなく一意に特定することができる。

静電容量の変化を検出するスイッチであることから、接点を接触させるための押し込み圧が不要である。したがって、押し込み回数に依存する、あるいは過大な押し込み圧によるスイッチの破損がなくなり、スイッチの耐久性が向上する。

は、静電容量式タッチスイッチ電極の模式図を示す。〔図１〕（ａ）は、静電容量式タッチスイッチ電極を操作面側から見た模式図を示す。〔図１〕（ｂ）は静電容量式タッチスイッチ電極の断面図を示す。〔図１〕（ｃ）は、静電容量式タッチスイッチ電極の断面図であり、対を成す電極が多層基板の特定の一層、そして他の一層に配置された場合を示す。は、静電容量式タッチスイッチ電極が複数個配置されたときの模式図を示す。〔図２〕（ａ）は、静電容量式タッチスイッチ電極が複数配置されたときの操作面側から見た模式図を示す。〔図２〕（ｂ）は、静電容量式タッチスイッチ電極が複数配置されたときの静電容量式タッチスイッチ電極の拡大図を示す。静電容量式タッチスイッチ電極が複数配置されたときの、Ｘ導通部とＹ導通部の交差部断面図を示す。

本発明に係る静電容量式タッチスイッチ電極について、図面を用いて説明する。図はいずれも、分かりやすいよう模式的に示しており、実際と比べて部分的に拡大や縮小がされている。また、いずれの図も、スイッチパネル上面に施される絶縁膜、絶縁シート材、接地導電膜、接地金属膜は取り除いた状態で描いてある。〔図１〕（ａ）は、タッチスイッチ電極１０の模式図を示し、〔図１〕（ｂ）はタッチスイッチ電極１０の断面図を示す。タッチスイッチ電極１０は、基板１５の一方の面上に、第１電極パターンのＸ電極１１と第２電極パターンのＹ電極１２を配置することで、静電容量の変化を検出する静電容量式タッチスイッチ電極を形成する。第１電極パターンのＸ電極１１は、第１電極パターンのＸ導通部１３から出力配線へ接続する。第２電極パターンのＹ電極１２は、第２電極パターンのＹ導通部１４から出力配線へ接続する。〔図１〕（ｃ）は、静電容量式タッチスイッチ電極１０の断面図であり、多層回路において特定の一層にＸ電極、また他の一層にＹ電極を配置する構造を示す。基板１５上に第２電極パターンのＹ電極１２および第２電極パターンのＹ導通部１４、絶縁層１６を形成する。絶縁層１６上には、第１電極パターンのＸ電極１１および第１電極パターンのＸ導通部１３を形成し、静電容量式タッチスイッチ電極を構成する。なお、絶縁層１６の上下に構成される第１電極パターンのＸ電極１１および第１電極パターンのＸ導通部１３と、第２電極パターンのＹ電極１２および第２電極パターンのＹ導通部１４との上下の配置は逆でもよい。

〔図２〕（ａ）は、静電容量式タッチスイッチ電極が複数個配置されたときの出力配線の構成を示す。静電容量式タッチスイッチ電極は、第１電極パターンおよび第２電極パターン、出力配線を基板上に設ける。出力配線は第１電極パターン、第２電極パターンと、基板上に設けたコネクタ部を接続する。第１電極パターン、第２電極パターンの出力配線を基板の外周へと延出し、第１電極パターンおよび第２電極パターンの出力配線を形成する。出力配線は、スイッチ電極の配置や利用方法によりまとめて、あるいは分散して配置される。〔図２〕（ｂ）は、静電容量式タッチスイッチ電極が複数配置されたときのスイッチ部の拡大図を示す。基板１５に導電膜により形成されたＸ電極１１を一の方向である行方向に複数個かつ複数行配置し、Ｘ電極をＸ導通部１３で接続しながら第１電極パターンを構成する。また、第２電極パターンは、一の方向と直交する方向である列方向に複数のＹ電極１２をＹ導通部１４で接続しながら配置する。Ｘ導通部とＹ導通部は直交する配置とし、交差部は第１電極パターンのＸ導通部と第２電極パターンのＹ導通部の交差部ジャンパ１７を設ける。Ｘ電極１１とＹ電極１２は、マトリクス状に構成する。

〔図３〕は、スイッチが複数個配置されたときの交差部ジャンパ１７の断面図を示す。Ｘ導通部１３とＹ導通部１４は直交する配置とし、交差部はＸ導通部１３とＹ導通部１４の間に第１電極パターンのＸ導通部と第２電極パターンのＹ導通部の交差部ジャンパ１７を設ける。

１０静電容量式タッチスイッチ電極
１１第１電極パターンのＸ電極
１２第２電極パターンのＹ電極
１３第１電極パターンのＸ導通部
１４第２電極パターンのＹ導通部
１５基板
１６絶縁層
１７Ｘ導通部とＹ導通部の交差部ジャンパ
１８第１電極パターンのＸ導通部からの出力配線
１９第２電極パターンのＹ導通部からの出力配線

Claims

基板に、導電膜によるＸ電極を配置した第１電極パターンを形成し、さらに導電膜からなるＹ電極を配置した第２電極パターンを形成した、電極パターンがＸおよびＹからなることを特徴とする静電容量式タッチスイッチ電極。
請求項１の静電容量式タッチスイッチ電極が複数個形成される場合に、請求項１に記載したスイッチを１列に複数個配置し、また請求項１に記載したスイッチが複数列配置される場合には、第１電極パターンに対して第２電極パターンが直交する位置に配列される、マトリクス状を成す複数のスイッチからなることを特徴とする静電容量式タッチスイッチ電極。