JP2020167074A - Electrostatic capacity touch switch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電容量タッチスイッチに関し、特に、ＬＥＤバックライトを有する静電容量タッチスイッチに関する。 The present invention relates to a capacitive touch switch, and more particularly to a capacitive touch switch having an LED backlight.
家電機器、ＡＶ機器、ＰＣ／ＯＡ機器、産業機械、その他の電子デバイスにおいて、各機器への入力手段の１つとして静電容量方式のタッチスイッチが使用されている（例えば、特許文献１参照）。この静電容量方式のタッチスイッチは、センサー電極の静電容量の変化によって指の接触が判断されている。 In home appliances, AV equipment, PC / OA equipment, industrial machines, and other electronic devices, a capacitive touch switch is used as one of the input means to each device (see, for example, Patent Document 1). .. In this capacitance type touch switch, finger contact is determined by the change in the capacitance of the sensor electrode.
従来の静電容量タッチスイッチの一例を図４に示す。図４は該タッチスイッチの側断面図である。タッチスイッチ２１は、タッチ面と反対側の面にセンサー部２３を有するガラス基板２２と、スイッチデザイン部２４ａが形成された意匠層２４と、光を拡散させる拡散層２８と、ＬＥＤ２５が搭載された回路基板２６とが順に積層されている。センサー部２３は、センサー配線３０およびフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）２７によって回路基板２６と接続されている。回路基板２６にはコントロール部（図示参照）が実装されている。 An example of a conventional capacitive touch switch is shown in FIG. FIG. 4 is a side sectional view of the touch switch. The touch switch 21 is equipped with a glass substrate 22 having a sensor unit 23 on a surface opposite to the touch surface, a design layer 24 on which a switch design unit 24a is formed, a diffusion layer 28 for diffusing light, and an LED 25. The circuit boards 26 are laminated in this order. The sensor unit 23 is connected to the circuit board 26 by a sensor wiring 30 and a flexible printed wiring board (FPC) 27. A control unit (see illustration) is mounted on the circuit board 26.
図４のタッチスイッチ２１では、スイッチが動作したことをより明確に示すために、スイッチデザイン部２４ａの背面にＬＥＤ２５が搭載されている。スイッチの状態をＬＥＤバックライト（いわゆるトップ型バックライト）で面発光させ、ピクトグラムや文字を発光させる構造となっている。ＬＥＤ２５は、拡散層２８から厚み３ｍｍ〜６ｍｍ程のスペーサ２９を介して設けられている。拡散層２８は、例えば光拡散インクを印刷することなどにより形成され、意匠層２４に隣接して設けられる。 In the touch switch 21 of FIG. 4, an LED 25 is mounted on the back surface of the switch design unit 24a in order to more clearly indicate that the switch has been operated. The structure is such that the state of the switch is surface-emitted with an LED backlight (so-called top-type backlight) to emit pictograms and characters. The LED 25 is provided from the diffusion layer 28 via a spacer 29 having a thickness of about 3 mm to 6 mm. The diffusion layer 28 is formed, for example, by printing light diffusion ink, and is provided adjacent to the design layer 24.
図４の構成のタッチスイッチにおいて、ガラス基板２２のタッチ面２２ａを指で触れると、センサー部２３のセンサー電極と指との間で静電結合が起きて電極の静電容量が変化する。回路基板２６のコントロール部では、静電容量の変化量が数値化され、その数値が所定の閾値をこえるときに指が接触したと判定される。指の接触が判定されると、ＬＥＤ２５の点灯、非点灯などが行われ、ユーザはスイッチが押されたことが認識できる。 In the touch switch having the configuration shown in FIG. 4, when the touch surface 22a of the glass substrate 22 is touched with a finger, electrostatic coupling occurs between the sensor electrode of the sensor unit 23 and the finger, and the capacitance of the electrode changes. In the control unit of the circuit board 26, the amount of change in capacitance is quantified, and when the value exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the finger touches. When the finger contact is determined, the LED 25 is turned on or off, and the user can recognize that the switch has been pressed.
近年、タッチスイッチの使用用途が広がり、屋内だけでなく屋外でも使用されるようになってきている。屋外の使用では、太陽光がタッチスイッチに入射することによってスイッチの状態が見えにくくなる場合がある。例えば、図４の構成では、外側からスイッチデザイン（ピクトグラムや文字）に光が照射されると、拡散層２８で光が反射してしまい、ＬＥＤ２５の点灯・非点灯の区別が困難となってしまう。 In recent years, the usage of touch switches has expanded, and they are being used not only indoors but also outdoors. In outdoor use, the state of the switch may be difficult to see due to sunlight entering the touch switch. For example, in the configuration of FIG. 4, when the switch design (pictogram or characters) is irradiated with light from the outside, the light is reflected by the diffusion layer 28, and it becomes difficult to distinguish between lighting and non-lighting of the LED 25. ..
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、視認性に優れるとともに、外部から光が照射された場合でも光源の点灯・非点灯が容易に判別可能なタッチスイッチを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a touch switch which is excellent in visibility and can easily distinguish whether the light source is turned on or off even when light is irradiated from the outside. The purpose.
本発明の静電容量タッチスイッチは、タッチ面と反対側の面にセンサー部を有するガラス基板と、スイッチデザイン部が形成された意匠層と、光源が搭載された回路基板とが順に積層された静電容量タッチスイッチであって、上記意匠層と上記回路基板との間に導光板が設けられており、該導光板は、上記光源からの光が入射する入射面と、該入射面と交差し、上記スイッチデザイン部に向けて光が出射する出射面を有しており、上記導光板は、上記出射面と反対側であり上記回路基板と対向する面に、白色の反射層を有することを特徴とする。 In the capacitive touch switch of the present invention, a glass substrate having a sensor portion on the surface opposite to the touch surface, a design layer on which a switch design portion is formed, and a circuit board on which a light source is mounted are laminated in this order. A capacitive touch switch in which a light guide plate is provided between the design layer and the circuit board, and the light guide plate intersects an incident surface on which light from the light source is incident and the incident surface. The light guide plate has an exit surface on which light is emitted toward the switch design unit, and the light guide plate has a white reflective layer on the surface opposite to the exit surface and facing the circuit board. It is characterized by.
上記センサー部は、所定の配線パターンで形成され、上記スイッチデザイン部および上記導光板と積層方向で重なる位置に配置されており、上記導光板の表面には光を拡散させるための凹凸部が形成されていないことを特徴とする。 The sensor unit is formed with a predetermined wiring pattern and is arranged at a position where it overlaps with the switch design unit and the light guide plate in the stacking direction, and an uneven portion for diffusing light is formed on the surface of the light guide plate. It is characterized by not being done.
上記導光板は、積層方向において、上記スイッチデザイン部の形状に対応した位置に上記白色の反射層を有することを特徴とする。 The light guide plate is characterized by having the white reflective layer at a position corresponding to the shape of the switch design portion in the stacking direction.
上記導光板と対向する上記回路基板の表面が黒色であることを特徴とする。 The surface of the circuit board facing the light guide plate is black.
上記スイッチデザイン部と接触する位置に光を拡散する拡散層が設けられていないことを特徴とする。 It is characterized in that a diffusion layer for diffusing light is not provided at a position where it comes into contact with the switch design portion.
上記静電容量タッチスイッチは屋外用表示装置に使用されることを特徴とする。 The capacitive touch switch is characterized in that it is used in an outdoor display device.
本発明の静電容量タッチスイッチは、センサー部が形成されたガラス基板と、スイッチデザイン部が形成された意匠層と、光源が搭載された回路基板とが順に積層された構造であり、意匠層と回路基板との間に導光板が設けられているので、外部から光が照射された場合でも導光板によって光の反射が抑制され、外部光の影響を受けにくくなる。その結果、スイッチの点灯・非点灯を容易に判別できる。また、導光板は、出射面と反対側であり回路基板と対向する面に白色の反射層を有するので、光源からの光の反射率を上げ、均一な面発光を実現できる。また、回路基板側へは光が透過しにくいため、回路基板のパターンやスルーホールの影響を受けずに明るさのムラを防ぐことができる。 The capacitive touch switch of the present invention has a structure in which a glass substrate on which a sensor portion is formed, a design layer on which a switch design portion is formed, and a circuit board on which a light source is mounted are laminated in this order. Since a light guide plate is provided between the light guide plate and the circuit board, reflection of light is suppressed by the light guide plate even when light is irradiated from the outside, and the influence of external light is reduced. As a result, it is possible to easily determine whether the switch is on or off. Further, since the light guide plate has a white reflective layer on the surface opposite to the exit surface and facing the circuit board, the reflectance of light from the light source can be increased and uniform surface emission can be realized. Further, since light is not easily transmitted to the circuit board side, uneven brightness can be prevented without being affected by the pattern of the circuit board and through holes.
所定の配線パターンで形成されたセンサー部が、スイッチデザイン部および導光板と積層方向で重なるように配置される構成では、導光板の表面に光拡散用の凹凸部（スリットやドットなど）を設けると、センサー部の配線パターンと導光板の凹凸パターンが干渉してモアレが発生するおそれがある。これに対して、上記タッチスイッチは、導光板の表面に光を拡散させるための凹凸部が形成されていないので、モアレの発生を防止でき、視認性を向上できる。また、センサー部の配線パターンを設計する上での制約がなくなる。 In a configuration in which the sensor unit formed by a predetermined wiring pattern is arranged so as to overlap the switch design unit and the light guide plate in the stacking direction, uneven portions (slits, dots, etc.) for light diffusion are provided on the surface of the light guide plate. Then, the wiring pattern of the sensor unit and the uneven pattern of the light guide plate may interfere with each other to cause moire. On the other hand, in the touch switch, since the uneven portion for diffusing light is not formed on the surface of the light guide plate, the occurrence of moire can be prevented and the visibility can be improved. In addition, there are no restrictions on designing the wiring pattern of the sensor unit.
導光板は、積層方向において、スイッチデザイン部の形状に対応した位置に白色の反射層を有するので、ピクトグラムや文字などのスイッチデザイン部の発光させたい場所だけに上記反射層が設けられ、より明るい導光板となる。 Since the light guide plate has a white reflective layer at a position corresponding to the shape of the switch design portion in the stacking direction, the reflective layer is provided only in a place where the switch design portion is desired to emit light, such as a pictogram or characters, and is brighter. It becomes a light guide plate.
導光板と対向する回路基板の表面が黒色であるので、スイッチデザインのコントラストを向上できる。また、導光板に入射された光が、白色の反射層以外の部分から、または白色の反射層を透過して漏れた場合であっても、その光の拡散を防止できる。 Since the surface of the circuit board facing the light guide plate is black, the contrast of the switch design can be improved. Further, even when the light incident on the light guide plate leaks from a portion other than the white reflection layer or through the white reflection layer, the diffusion of the light can be prevented.
上記スイッチデザイン部と接触する位置に光を拡散する拡散層が設けられていないので、外部光の照射により拡散層で光が反射されて、隣接するスイッチデザイン部が照射され、該デザインが表示されることを抑制できる。 Since the diffuser layer that diffuses the light is not provided at the position where it comes into contact with the switch design portion, the light is reflected by the diffuser layer by the irradiation of the external light, the adjacent switch design portion is irradiated, and the design is displayed. Can be suppressed.
本発明の静電容量タッチスイッチは、屋外用表示装置に使用され、タッチ面から太陽光が照射された場合でも導光板によって太陽光の反射が抑制され、光源の状態が容易に判別できる。 The capacitive touch switch of the present invention is used in an outdoor display device, and even when sunlight is irradiated from the touch surface, the light guide plate suppresses the reflection of sunlight, and the state of the light source can be easily determined.
本発明の静電容量タッチスイッチの一例を図１に基づいて説明する。図１は、静電容量タッチスイッチの側断面図である。図１に示すように、タッチスイッチ１は、ガラス基板２と、スイッチデザイン部４ａが形成された意匠層４と、導光板８と、光源としてのＬＥＤ５が搭載された回路基板６とが、順に積層されている。ガラス基板２は、タッチ面２ａの反対面２ｂ側に形成されたセンサー部３を備えている。センサー部３は、センサー配線１０およびＦＰＣ７により、回路基板６と接続されている。 An example of the capacitive touch switch of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a side sectional view of the capacitive touch switch. As shown in FIG. 1, in the touch switch 1, a glass substrate 2, a design layer 4 on which a switch design portion 4a is formed, a light guide plate 8, and a circuit board 6 on which an LED 5 as a light source is mounted are arranged in this order. It is laminated. The glass substrate 2 includes a sensor unit 3 formed on the opposite surface 2b side of the touch surface 2a. The sensor unit 3 is connected to the circuit board 6 by the sensor wiring 10 and the FPC 7.
本発明のタッチスイッチでは、拡散層（図４参照）の代わりに導光板８を設けることで、外部から光が照射された場合でも導光板８により光の反射が抑制され、外部光の影響を受けにくくなる。タッチスイッチ１では、スイッチデザイン部４ａに接触する位置に光を拡散する拡散層が設けられていない。また、タッチスイッチ１では、ＬＥＤ５が導光板８の側面から照射する、いわゆるサイド型バックライトが採用されている。これにより、スペーサ（図４参照）が不要となり、タッチスイッチの全体的な厚さを薄くでき、コンパクトにできる。 In the touch switch of the present invention, by providing the light guide plate 8 instead of the diffusion layer (see FIG. 4), the light guide plate 8 suppresses the reflection of light even when the light is irradiated from the outside, and the influence of the external light is suppressed. It becomes difficult to receive. The touch switch 1 is not provided with a diffusion layer that diffuses light at a position in contact with the switch design portion 4a. Further, in the touch switch 1, a so-called side type backlight in which the LED 5 illuminates from the side surface of the light guide plate 8 is adopted. As a result, a spacer (see FIG. 4) is not required, and the overall thickness of the touch switch can be reduced to make it compact.
ガラス基板２は、透光性の絶縁基板であり、ソーダライムガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラス、アルカリ成分を含まない無アルカリガラスなどを採用できる。高い透過率を有し、かつ、一般建材の窓ガラスに使用され非常に安価であることから、ソーダライムガラスを用いることが好ましい。 また、ガラス基板２の厚みは、それぞれ０．５〜５ｍｍ程度、好ましくは１．８〜３．０ｍｍ程度である。また、ガラス基板２の前面に、アクリル板などの透明部材を配置してもよい。 The glass substrate 2 is a translucent insulating substrate, and soda lime glass, quartz glass, borosilicate glass, non-alkali glass containing no alkaline component, or the like can be adopted. It is preferable to use soda lime glass because it has a high transmittance and is used for window glass of general building materials and is very inexpensive. The thickness of the glass substrate 2 is about 0.5 to 5 mm, preferably about 1.8 to 3.0 mm, respectively. Further, a transparent member such as an acrylic plate may be arranged on the front surface of the glass substrate 2.
図２（ａ）にはセンサー部３の拡大模式断面図を示す。図２（ａ）では説明のためにセンサー電極などの厚さを実際よりも誇張して表現してある。図２（ａ）に示すように、センサー部３は導電膜からなるセンサー電極３ａを有する。導電膜としては、金属薄膜、酸化錫やＩＴＯなどの導電性無機薄膜、バナジン酸塩系、ビスマス系、または鉛系を主体とした導電性低融点ガラスなどが挙げられる。金属薄膜としては、薄膜形成方法により作製される金属薄膜、銅箔、金箔などの金属箔からなる金属薄膜が挙げられる。 FIG. 2A shows an enlarged schematic cross-sectional view of the sensor unit 3. In FIG. 2A, the thickness of the sensor electrode and the like is exaggerated and expressed for the sake of explanation. As shown in FIG. 2A, the sensor unit 3 has a sensor electrode 3a made of a conductive film. Examples of the conductive film include a metal thin film, a conductive inorganic thin film such as tin oxide and ITO, and a conductive low melting point glass mainly composed of vanazine salt, bismuth, or lead. Examples of the metal thin film include a metal thin film produced by a thin film forming method, a metal thin film made of a metal foil such as a copper foil and a gold foil.
薄膜形成方法により作製される金属薄膜は、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ合金、ニオビウム、モリブデン、金、銀、銅などの材料を用いて、公知の薄膜成形方法により形成される。これらの中でも、耐環境特性に優れ、低コストであることから、Ａｌ薄膜を採用することが好ましい。具体例としては、Ａｌの固体ターゲット（蒸着材）を用いて、真空プロセスである、スパッタリングまたは真空蒸着によりＡｌ薄膜が形成される。なお、Ａｌ薄膜の膜厚は、５００ｎｍ〜５０００ｎｍが適当である。 The metal thin film produced by the thin film forming method is formed by a known thin film forming method using materials such as aluminum (Al), Al alloy, niobium, molybdenum, gold, silver, and copper. Among these, it is preferable to use an Al thin film because it has excellent environmental resistance and low cost. As a specific example, an Al thin film is formed by sputtering or vacuum vapor deposition, which is a vacuum process, using a solid target (deposited material) of Al. The appropriate film thickness of the Al thin film is 500 nm to 5000 nm.
図２（ａ）では、センサー電極３ａとガラス基板２との間に中間層３ｂが形成されている。中間層３ｂは、（１）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１つの金属を含む薄膜である。また、中間層３ｂは、可視光の干渉により入射光を吸収して黒色に見える層（黒色層）である。タッチ面２ａからは、スイッチ部は黒色に見え、反射を抑制できる。中間層３ｂは、上述のＡｌ薄膜の形成と同様に、スパッタリングなどにより形成できる。また、中間層３ｂには、（２）Ａｌの酸化物（Ａｌ２Ｏ３など）およびＴｉの酸化物（ＴｉＯ２など）から選ばれる少なくとも１つの酸化物を所定量含むことが好ましい。これら酸化物を所定量含むことで、反射率の更なる低減が図れる。中間層３ｂとして、より好ましくはＭｏとＡｌ２Ｏ３の混合層である。中間層の膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍが適当であり、より好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍである。この膜厚は、中間層材料の屈折率に応じて材料毎に決められる。 In FIG. 2A, an intermediate layer 3b is formed between the sensor electrode 3a and the glass substrate 2. The intermediate layer 3b is (1) a thin film containing at least one metal selected from Cr, Mo, and W. Further, the intermediate layer 3b is a layer (black layer) that absorbs incident light due to interference of visible light and looks black. From the touch surface 2a, the switch portion appears black, and reflection can be suppressed. The intermediate layer 3b can be formed by sputtering or the like, similarly to the formation of the Al thin film described above. Further, it is preferable that the intermediate layer 3b contains at least one oxide selected from (2) Al oxide (Al 2 O 3 and the like) and Ti oxide (TIO 2 and the like) in a predetermined amount. By including a predetermined amount of these oxides, the reflectance can be further reduced. The intermediate layer 3b is more preferably a mixed layer of Mo and Al 2 O 3 . The film thickness of the intermediate layer is preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 50 nm to 200 nm. This film thickness is determined for each material according to the refractive index of the intermediate layer material.
図２（ｂ）には、センサー部の部分拡大図を示す。センサー部は所定の配線パターンで形成されており、図２（ｂ）では、センサー電極３ａおよび中間層３ｂが重なった格子状に形成される。該格子間が開口部３ｃである。ここでの開口部３ｃとは、センサー電極３ａと中間層３ｂとの２層部分における開口部である。この格子状は、微細格子状であり、各スイッチ形状の部分（上記２層部分）は一見して目視で透明に見える透光部となる。格子状（単位格子が正方形）とする場合、通常、線幅Ｗとして３μｍ〜１００μｍ、ピッチ幅Ｐとして０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度とする。また、連続した細線を用いた形状であれば、六角や縦長の長方形ひし形、台形などの任意のパターンにできる。 FIG. 2B shows a partially enlarged view of the sensor unit. The sensor unit is formed with a predetermined wiring pattern, and in FIG. 2B, the sensor unit 3a and the intermediate layer 3b are formed in a grid pattern in which they overlap. The space between the grids is the opening 3c. The opening 3c here is an opening in the two-layer portion of the sensor electrode 3a and the intermediate layer 3b. This grid shape is a fine grid shape, and each switch-shaped portion (the above-mentioned two-layer portion) is a translucent portion that looks transparent at first glance. In the case of a grid shape (the unit grid is a square), the line width W is usually 3 μm to 100 μm, and the pitch width P is about 0.2 mm to 1 mm. Further, as long as the shape uses continuous thin lines, any pattern such as a hexagon, a vertically long rectangular rhombus, or a trapezoid can be created.
なお、センサー電極３ａおよび中間層３ｂをハーフミラーパターンに形成してもよい。具体的には、センサー電極３ａおよび中間層３ｂを格子間の内部領域に設けるとともに、格子状に開口部を設ける。この構成では、センサー電極の導通経路の確保のため、各格子間の内部領域を導通させた構造とする。 The sensor electrode 3a and the intermediate layer 3b may be formed in a half mirror pattern. Specifically, the sensor electrodes 3a and the intermediate layer 3b are provided in the internal region between the grids, and openings are provided in a grid pattern. In this configuration, in order to secure the conduction path of the sensor electrode, the internal region between the lattices is made conductive.
図１において、意匠層４は、スイッチデザイン部が形成された層である。意匠層４は、スイッチデザインをガラス基板２（のセンサー部上）に直接印刷した層や、スイッチデザインを印刷したフィルム基板の層（ガラス基板とは別部材）とできる。印刷方法は、特に制限されず、例えば、スクリーン印刷、カラー印刷、ガラスビーズを含ませた塗料による加飾性を持たせた印刷などを採用できる。スイッチデザイン部４ａは、センサー部３と積層方向で重なる位置に配置される。 In FIG. 1, the design layer 4 is a layer on which a switch design portion is formed. The design layer 4 can be a layer in which the switch design is printed directly on the glass substrate 2 (on the sensor portion) or a layer on the film substrate on which the switch design is printed (a member separate from the glass substrate). The printing method is not particularly limited, and for example, screen printing, color printing, printing with decorativeness using a paint containing glass beads, and the like can be adopted. The switch design unit 4a is arranged at a position where it overlaps with the sensor unit 3 in the stacking direction.
スイッチデザインは、タッチスイッチの使用用途や使用目的などによって適宜選択され、例えばピクトグラムや文字を採用できる。意匠層４は、透光性を有していればよく、透明でも半透明でもよい。フィルムを用いる場合の材質としては、合成樹脂やセラミックを用いることができる。合成樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。フィルムを用いる場合、意匠層４は１枚のフィルムで構成されてもよく、複数のフィルムが積層された積層体で構成されてもよい。 The switch design is appropriately selected according to the intended use and purpose of the touch switch, and for example, pictograms and characters can be adopted. The design layer 4 may be transparent or translucent as long as it has translucency. When a film is used, a synthetic resin or ceramic can be used as the material. Examples of the synthetic resin include polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, acrylic resin and the like. When a film is used, the design layer 4 may be composed of one film, or may be composed of a laminated body in which a plurality of films are laminated.
図１に示すように、意匠層４と回路基板６との間に導光板８が設けられる。導光板８は、ＬＥＤ５からの光が入射する入射面８ａと、該入射面８ａと交差し、スイッチデザイン部４ａ側に向けて光が出射する出射面８ｂを有する。タッチスイッチ１では、導光板８が、出射面８ｂの反対側であり回路基板６との対向面８ｃに白色の反射層９を有することを特徴としている。ここでの白色は、可視光線領域において高い反射率を有する色であればよく、乳白色を含む色である。導光板８の対向面８ｃに白色の反射層９が形成されることで、ＬＥＤ５から入射された光が回路基板６などに吸収されることを抑制し、光の反射率を向上させることができる。その結果、ＬＥＤ５の発する光を有効に利用でき、従来構成のような拡散層２８（図４参照）や、別途の拡散シート、偏光シートを設けなくても均一な面発光を実現できる。 As shown in FIG. 1, a light guide plate 8 is provided between the design layer 4 and the circuit board 6. The light guide plate 8 has an incident surface 8a on which the light from the LED 5 is incident, and an exit surface 8b that intersects the incident surface 8a and emits light toward the switch design portion 4a. The touch switch 1 is characterized in that the light guide plate 8 has a white reflective layer 9 on the opposite side of the exit surface 8b and on the surface 8c facing the circuit board 6. The white color here may be a color having a high reflectance in the visible light region, and is a color including milky white color. By forming the white reflective layer 9 on the facing surface 8c of the light guide plate 8, it is possible to suppress the light incident from the LED 5 from being absorbed by the circuit board 6 or the like and improve the reflectance of the light. .. As a result, the light emitted by the LED 5 can be effectively used, and uniform surface emission can be realized without providing a diffusion layer 28 (see FIG. 4), a separate diffusion sheet, or a polarizing sheet as in the conventional configuration.
導光板８は、光を透過させる透光性樹脂で形成された略直方体の板状部材である。透光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、カーボネート樹脂、環状オレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。積層方向における導光板８の厚みは、例えば１〜３ｍｍである。外部から照射される光が、白色の反射層９に反射されることも考えられるが、センサー部３の端面から白色の反射面９までの距離Ｄをある程度確保することで、外部光の反射を抑えることができる。例えば、距離Ｄは２〜１０ｍｍであり、好ましくは２〜５ｍｍである。 The light guide plate 8 is a substantially rectangular parallelepiped plate-like member made of a translucent resin that transmits light. Examples of the translucent resin include acrylic resin, styrene resin, carbonate resin, cyclic olefin resin, polystyrene resin and the like. The thickness of the light guide plate 8 in the stacking direction is, for example, 1 to 3 mm. It is conceivable that the light emitted from the outside is reflected by the white reflective layer 9, but by securing a certain distance D from the end surface of the sensor unit 3 to the white reflecting surface 9, the external light is reflected. It can be suppressed. For example, the distance D is 2 to 10 mm, preferably 2 to 5 mm.
また、図１の構成では、センサー部３は、スイッチデザイン部４ａおよび導光板８と積層方向で重なる位置に配置されている。そのため、導光板８の表面（特に出射面８ｂ）に光を拡散させるためのスリットやドットなどの凹凸部があると、センサー部３の配線パターンと干渉して表示画面上にモアレが発生するおそれがある。これを考慮して、導光板８の表面（特に出射面８ｂ）には凹凸部が形成されていないので、視認性を向上できる。 Further, in the configuration of FIG. 1, the sensor unit 3 is arranged at a position where it overlaps with the switch design unit 4a and the light guide plate 8 in the stacking direction. Therefore, if the surface of the light guide plate 8 (particularly the exit surface 8b) has uneven portions such as slits and dots for diffusing light, it may interfere with the wiring pattern of the sensor portion 3 and cause moire on the display screen. There is. In consideration of this, since the uneven portion is not formed on the surface of the light guide plate 8 (particularly the exit surface 8b), the visibility can be improved.
白色の反射層９は、例えば、白色系の塗装膜や白色系の樹脂シート材から構成される。例えば、白色系の塗装膜は、白色系を呈する顔料成分を含む塗料を導光板８の対向面８ｃの表面に塗布することで得られる。顔料成分としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミナ粉末などが用いられる。これらは単独でも複数を組み合わせて用いてもよい。上記の中でも、酸化亜鉛および酸化チタンを用いることが好ましい。また、白色系の樹脂シート材として、具体的には、アクリル材などが使用できる。 The white reflective layer 9 is composed of, for example, a white coating film or a white resin sheet material. For example, a white coating film can be obtained by applying a paint containing a pigment component exhibiting a white color to the surface of the facing surface 8c of the light guide plate 8. As the pigment component, titanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, barium sulfate, calcium carbonate, alumina powder and the like are used. These may be used alone or in combination of two or more. Among the above, it is preferable to use zinc oxide and titanium oxide. Further, as the white resin sheet material, specifically, an acrylic material or the like can be used.
白色の反射層９の厚みは、５〜３００μｍであり、好ましくは５〜３０μｍである。５μｍ未満であると、光の反射率が低下するおそれがある。また、白色の反射層９は、導光板８の対向面８ｃの全体に設けることができるが、図１に示すように、積層方向において、スイッチデザイン部４ａの領域と重なる位置に形成することが好ましい。さらに、スイッチデザイン部４ａの形状、例えば光を透過させたい形状に対応した位置にのみ白色の反射層９を設けることがより好ましい。具体的には、後述の実施例のように、スイッチデザインが所定の文字で形成される場合には、その文字の形状に沿って白色の反射層９を設けることができる。 The thickness of the white reflective layer 9 is 5 to 300 μm, preferably 5 to 30 μm. If it is less than 5 μm, the reflectance of light may decrease. Further, the white reflective layer 9 can be provided on the entire facing surface 8c of the light guide plate 8, but as shown in FIG. 1, it may be formed at a position overlapping the region of the switch design portion 4a in the stacking direction. preferable. Further, it is more preferable to provide the white reflective layer 9 only at a position corresponding to the shape of the switch design portion 4a, for example, the shape in which light is desired to be transmitted. Specifically, when the switch design is formed by a predetermined character as in the embodiment described later, the white reflective layer 9 can be provided along the shape of the character.
一方、導光板８と対向する回路基板６の表面は、白色や黒色で形成される。回路基板６よりも上方に導光板８の白色の反射層９が設けられるので、回路基板６の回路パターンやスルーホールが干渉して、明るさにムラが生じることがない。なお、スイッチデザインのコントラストを向上でき、導光板８から漏れた光の拡散を防止できるという点で、回路基板６が黒地であることが好ましい。 On the other hand, the surface of the circuit board 6 facing the light guide plate 8 is formed in white or black. Since the white reflective layer 9 of the light guide plate 8 is provided above the circuit board 6, the circuit pattern of the circuit board 6 and the through holes do not interfere with each other to cause uneven brightness. The circuit board 6 is preferably a black background in that the contrast of the switch design can be improved and the diffusion of the light leaked from the light guide plate 8 can be prevented.
回路基板６には、ＬＥＤ５およびコントロール部（図示参照）が実装されている。ユーザがガラス基板２のタッチ面２ａを指で触れると、センサー部３のセンサー電極と指との間で静電結合が起きて電極の静電容量が変化する。回路基板６のコントロール部では、静電容量の変化量が数値化され、その数値が所定の閾値をこえるときに指が接触したと判定される。指の接触が判定されると、例えば、ＬＥＤ５が点灯されて、スイッチデザインが表示される。これにより、ユーザはスイッチが押されたこと（信号がＯＮになったこと）を認識できる。 An LED 5 and a control unit (see illustration) are mounted on the circuit board 6. When the user touches the touch surface 2a of the glass substrate 2 with a finger, electrostatic coupling occurs between the sensor electrode of the sensor unit 3 and the finger, and the capacitance of the electrode changes. In the control unit of the circuit board 6, the amount of change in capacitance is quantified, and it is determined that the finger touches when the value exceeds a predetermined threshold value. When the finger contact is determined, for example, the LED 5 is turned on to display the switch design. As a result, the user can recognize that the switch has been pressed (the signal has been turned on).
本発明の静電容量タッチスイッチは、家電機器、ＡＶ機器、ＰＣ／ＯＡ機器、産業機械、その他の電子デバイスのタッチスイッチとして利用される。特に、屋外で使用される屋外用表示装置のタッチスイッチとして利用されることが好ましい。屋外用表示装置としては、歩行者用横断歩道信号の表示装置などが挙げられる。 The capacitive touch switch of the present invention is used as a touch switch for home appliances, AV equipment, PC / OA equipment, industrial machines, and other electronic devices. In particular, it is preferably used as a touch switch for an outdoor display device used outdoors. Examples of the outdoor display device include a pedestrian crosswalk signal display device and the like.
上記図１の構成では、ガラス基板２として透光性のガラス基板を用いたが、これに代えて、ハーフミラー型ガラス基板を用いてもよい。このガラス基板は、ガラス基板の片面全体にＡｌ薄膜などを蒸着して形成される。この構成では、スイッチデザイン部が配置される領域は、背面からのバックライト点灯時には、そのスイッチデザインが表示面（ハーフミラー型ガラス基板の表面）に表示され、通常時（バックライト非点灯時）には鏡面となる。これにより、表示面を鏡面またはデザイン表示面として切り替えて使用でき、意匠性を向上できる。 In the configuration of FIG. 1, a translucent glass substrate is used as the glass substrate 2, but a half mirror type glass substrate may be used instead. This glass substrate is formed by depositing an Al thin film or the like on the entire one surface of the glass substrate. In this configuration, the area where the switch design unit is located is displayed on the display surface (the surface of the half mirror type glass substrate) when the backlight is lit from the back, and is normal (when the backlight is not lit). It becomes a mirror surface. As a result, the display surface can be switched between a mirror surface and a design display surface, and the design can be improved.
実施例
図１に示す形状の静電容量タッチスイッチを作製した。具体的には、ソーダライムガラス基板（厚み１．０ｍｍ）に、ＭｏとＡｌ２Ｏ３との混合物（Ａｌ２Ｏ３が１０重量％含まれる）のターゲットを用いてスパッタリングで中間層（厚み１００ｎｍ）を形成し、その上に、純度９９％のＡｌ薄膜（厚み１０００ｎｍ）をスパッタリングで形成した。その後、湿式エッチングして格子形状のセンサー電極と中間層を有するセンサー部を形成した。このセンサー部上にスクリーン印刷で文字「ください」を形成した。導光板には、アクリル板（厚み２ｍｍ）を用いた。該アクリル板の一方の表面にスクリーン印刷によって白色の反射層を得た。これらを接着剤で相互に張り合わせて、各部材が積層した静電容量タッチスイッチを得た。
Example A capacitive touch switch having the shape shown in FIG. 1 was produced. Specifically, an intermediate layer (thickness 100 nm) is sputtered on a soda lime glass substrate (thickness 1.0 mm) using a target of a mixture of Mo and Al 2 O 3 (containing 10% by weight of Al 2 O 3 ). ) Was formed, and an Al thin film (thickness 1000 nm) having a purity of 99% was formed on the Al thin film by sputtering. Then, wet etching was performed to form a sensor portion having a lattice-shaped sensor electrode and an intermediate layer. The characters "Please" were formed on this sensor by screen printing. An acrylic plate (thickness 2 mm) was used as the light guide plate. A white reflective layer was obtained by screen printing on one surface of the acrylic plate. These were bonded to each other with an adhesive to obtain a capacitive touch switch in which each member was laminated.
得られた静電容量タッチスイッチを用いて、ＬＥＤが非点灯の状態で、太陽光を照射した際の写真を図３（ａ）に示す。 FIG. 3A shows a photograph of the obtained capacitive touch switch when the LED is not lit and is irradiated with sunlight.
比較例
図４に示す形状の静電容量タッチスイッチを作製した。ガラス基板およびセンサー部は、実施例と同じ構成のものを用いた。また、拡散層は、ガラス基板上にスクリーン印刷によって形成した。得られた静電容量タッチスイッチを用いて、ＬＥＤが非点灯の状態で、太陽光を照射した際の写真を図３（ｂ）に示す。
Comparative Example A capacitive touch switch having the shape shown in FIG. 4 was manufactured. The glass substrate and the sensor unit used the same configurations as in the examples. The diffusion layer was formed by screen printing on a glass substrate. FIG. 3B shows a photograph of the obtained capacitive touch switch when the LED is not lit and is irradiated with sunlight.
図３に示すように、実施例（図３（ａ））の静電容量タッチスイッチでは「ください」の文字がほとんど確認されなかった。つまり、ユーザはＬＥＤが非点灯であると認識できる。これに対して、比較例（図３（ｂ））では文字がはっきりと確認でき、ＬＥＤが非点灯であるにもかかわらず、あたかもＬＥＤが点灯しているかように認識できる。このように本発明に係る静電容量タッチスイッチは、外部光が照射された状態でもＬＥＤが非点灯であることを容易に判別できる。 As shown in FIG. 3, the character "please" was hardly confirmed in the capacitive touch switch of the embodiment (FIG. 3 (a)). That is, the user can recognize that the LED is not lit. On the other hand, in the comparative example (FIG. 3B), the characters can be clearly confirmed, and even though the LED is not lit, it can be recognized as if the LED is lit. As described above, the capacitive touch switch according to the present invention can easily determine that the LED is not lit even when it is irradiated with external light.
本発明の静電容量タッチスイッチは、視認性に優れるとともに、外部から光が照射された場合でも光源の状態が容易に判別可能であるので、静電容量タッチスイッチとして広く利用できる。特に、太陽光が照射される屋外での使用に好適である。 The capacitive touch switch of the present invention is excellent in visibility and can be easily used as a capacitive touch switch because the state of the light source can be easily determined even when light is irradiated from the outside. In particular, it is suitable for outdoor use where sunlight is applied.
１ タッチスイッチ（静電容量タッチスイッチ）
２ ガラス基板
３ センサー部
４ 意匠層
４ａ スイッチデザイン部
５ ＬＥＤ（光源）
６ 回路基板
７ ＦＰＣ
８ 導光板
８ａ 入射面
８ｂ 出射面
８ｃ 対向面
９ 反射層
１０ センサー配線
1 Touch switch (capacitive touch switch)
2 Glass substrate 3 Sensor part 4 Design layer 4a Switch design part 5 LED (light source)
6 Circuit board 7 FPC
8 Light guide plate 8a Incident surface 8b Exit surface 8c Opposing surface 9 Reflective layer 10 Sensor wiring
Claims (6)
前記意匠層と前記回路基板との間に導光板が設けられており、該導光板は、前記光源からの光が入射する入射面と、該入射面と交差し、前記スイッチデザイン部に向けて光が出射する出射面を有しており、
前記導光板は、前記出射面と反対側であり前記回路基板と対向する面に、白色の反射層を有することを特徴とする静電容量タッチスイッチ。 A capacitive touch switch in which a glass substrate having a sensor unit on the surface opposite to the touch surface, a design layer on which a switch design unit is formed, and a circuit board on which a light source is mounted are laminated in this order.
A light guide plate is provided between the design layer and the circuit board, and the light guide plate intersects the incident surface on which the light from the light source is incident and the incident surface, and faces the switch design unit. It has an exit surface from which light is emitted,
The capacitive touch switch is characterized in that the light guide plate has a white reflective layer on a surface opposite to the exit surface and facing the circuit board.
前記導光板の表面には光を拡散させるための凹凸部が形成されていないことを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチ。 The sensor unit is formed with a predetermined wiring pattern, and is arranged at a position where it overlaps the switch design unit and the light guide plate in the stacking direction.
The capacitive touch switch according to claim 1, wherein an uneven portion for diffusing light is not formed on the surface of the light guide plate.
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