JP3750207B2 - タッチパネルスイッチ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータを始めとする各種情報機器のカーソル等を操作するためのタッチパネルスイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種情報機器の携帯用途が増えて小型化されるとともに、指やペンで入力する操作の簡単なメニュー選択方式が普及し、ディスプレイ上でのカーソル操作用機器として一般的に使用されていたマウスの代わりに、キーボード等にビルトイン可能なトラックボールやスティック型素子およびタッチパネルスイッチ等のパッド型素子も多く使用されるようになっている。
【０００３】
以下に、従来のこの種のタッチパネルスイッチについて、図４の断面図および図５の斜視図を用いて説明する。
【０００４】
同図において、１はガラスもしくはアクリル、ポリカーボネイト等の絶縁樹脂製の通常厚さ０．７〜１．８ｍｍのプレート、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の通常厚さ５０〜３００μｍの絶縁樹脂フィルムからなる固定電極板であり、その上面にはカーボンブラックとフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂からなる導電体層２が均一に形成されている。
【０００５】
そして、これと対向するように、上記導電体層２と同材質の導電体層３が下面に形成されたポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の通常厚さ５０〜３００μｍの絶縁樹脂フィルムからなるフレキシブル性を有した可動電極板４が配され、導電体層２，３間が２０〜２５０μｍの絶縁距離を保つように、その外周部分を接着性を有するスぺーサ５により固定されている。
【０００６】
そして、このスペーサ５の内側領域が指やペン等により操作を行う操作領域６となり、固定電極板１と可動電極板４の導電体層２，３間の絶縁特性を確保するとともに誤入力を防止するために、固定電極板１上の操作領域６部分には、直径Ａが４０〜１００μｍ、高さＢが５〜２０μｍの突起状の熱硬化性エポキシ樹脂を主成分とした絶縁性のドットスペーサ７が、０．２〜３ｍｍのピッチＣで配されている。
【０００７】
また、固定電極板１上には固定電極板１と可動電極板４の導電体層２，３と各々導通した配線パターン（図示せず）が配されており、固定電極板１と可動電極板４の間に熱溶着等によって固定されているフレキシブル基板８の配線パターンと電気的に接続されている。
【０００８】
このように構成されたタッチパネルスイッチの動作について説明すると、指もしくはペンで可動電極板４の上方から操作領域６の任意の点を押すと、その部分を中心として可動電極板４は下方に撓んで固定電極板１と可動電極板４の導電体層２，３間が導通し、押された点に対応した電圧値が電気信号としてフレキシブル基板８の配線パターンを介して外部接続機器（図示せず）に伝達されるものとなっている。
【０００９】
このとき、指もしくはペンで可動電極板４上の任意の点を押すまでに導電体層２，３間が導通したり、また、任意の点を押した場合でも、その点以外で導通すると誤った電気信号が伝達されて外部接続機器（図示せず）が誤動作するのでこれを防止するために、接着性を有するスペーサ５で固定電極板１と可動電極板４の外周部部分を固定し、かつドットスペーサ７で導電体層２，３間の絶縁特性を確保するようにしていたものであった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成のタッチパネルスイッチでは、可動電極板４は通常厚さ５０〜３００μｍのフレキシブル性を有したフィルム等を用いているため、自然に固定電極板１側に撓んで可動電極板４の導電体層３と固定電極板１の導電体層２が接近して絶縁性が徐々に低下することがあり、またそれに伴って、可動電極板４およびこれに形成した導電体層３が透明もしくは半透明である場合には、可動電極板４が撓んだ部分を中心にしてニュートン環を生じて見栄えが悪くなるという課題があった。
【００１１】
これらの課題を解決する手段として、ドットスペーサ７の直径Ａを大きく、高さＢを高くして、ピッチＣを小さく配置することによって、絶縁特性を確保するようにしていたが、形状の大きなドットスペーサ７を密に配置するとスイッチ操作時に高い押圧力で操作しないと導電体層２，３間が接触せず、スイッチの操作性が悪くなるとともに透明性が損なわれるため、根本的な解決手段とはなっていなかった。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決しようとするものであり、ドットスペーサの直径、高さ、ピッチに関係なく、可動電極板が撓んで可動電極板の導電体層と固定電極板の導電体層が自然に接近して絶縁特性が低下したり、ニュートン環を生じたりしない、信頼性の優れたタッチパネルスイッチを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のタッチパネルスイッチは、可動電極板の上面に、スペーサで固定された外周部分とその内側部分にまたがるように可動電極板よりも収縮率の大きい皮膜層を形成する構成としたものである。
【００１４】
この本発明により、皮膜層によって可動電極板が固定電極板側から離れる方向に強制的に引張り上げられた状態で保持されるため、可動電極板が自然に固定電極板側に撓むことが少なくなり、ドットスペーサの直径、高さ、ピッチに関わらず絶縁特性が低下し難く、さらに、ニュートン環を生じ難いタッチパネルスイッチを提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、下面に導電体層が形成されたポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の樹脂フィルムからなるフレキシブル性を有した絶縁性の可動電極板と、上面に導電体層が形成されたガラスもしくはアクリル、ポリカーボネイト等の樹脂プレート、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト製の樹脂フィルムからなる絶縁性の固定電極板と、上記可動電極板および固定電極板の導電体層どうしが所定の間隔を保って対向するように可動電極板と固定電極板の外周部分どうしを固定する接着性を有するスペーサからなるタッチパネルスイッチにおいて、上記可動電極板の上面の外周部の少なくとも一部に、スペーサで固定された部分とその内側部分にまたがるように、可動電極板よりも収縮率の大きい材料からなる皮膜層を形成した構成としたものであり、皮膜層の収縮力により可動電極板が固定電極板側から離れる方向に強制的に引張り上げられた状態で保持されるため、固定電極板側に撓み難くなり、導電体層間の絶縁特性が低下し難くなるという作用を有する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、皮膜層を可動電極板上面の外周部全周に亘って形成した構成のものであり、外周部全周から全体的に均等に加わる皮膜層の収縮力により、可動電極板が更に固定電極板側から離れる方向に引張り上げられた状態で保持されるため、導電体層間の絶縁特性がより低下し難くなるという作用を有する。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、皮膜層の材質が熱硬化性樹脂であるとしたものであり、熱硬化性樹脂からなり硬化時に大きい収縮力を有する皮膜層によって、可動電極板が更に強固に固定電極側から離れる方向に引張り上げられた状態で保持されるとともに、熱硬化性樹脂製であるために経時変化も少なく、導電体層間の絶縁特性の信頼性が向上するため、皮膜層の形成面積と厚みを少なくできるという作用を有する。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、皮膜層の材質がエポキシ樹脂を１０〜５０％含有し、かつフェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂のうち少なくとも一つが配合された樹脂を主成分としたものであり、この成分の皮膜層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の樹脂フィルムである可動電極板との密着性が良く、更に皮膜層の可撓性が向上するため、タッチパネルスイッチの繰り返し動作時の皮膜層の剥がれや割れが低減できるという作用を有する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、皮膜層の成分がカーボンブラックもしくは金属粉を配合した導電性樹脂であるとしたものであり、皮膜層を外部機器のアース部分と接触させて取り付けることにより、帯電した指またはペンが可動電極板に近付いたときに放電される静電気を外部機器のアース部分に直接落とすことが可能となり、静電気に対する保護ができるという作用を有する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、皮膜層の代わりに、可動電極板よりも収縮率の大きい加熱収縮性の粘着テープを貼り付けた構成としたものであり、可動電極板に固定電極板側への撓みが発生した場合に、この方法により簡単に補修できるという作用を有する。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発明において、可動電極板と固定電極板およびこれらに形成された導電体層が透明または反透明である構成としたものであり、可動電極板が固定電極板側に撓み難いためニュートン環が生じ難く、かつ、タッチパネルスイッチを液晶等の画面と併用して手書き認識機能等を付加することができるという作用を有する。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する
なお、従来の技術の構成部分と同じ部分には同一番号を付してその説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態によるタッチパネルスイッチの構成を示す断面図、図２は同斜視図である。
【００２４】
同図において、１は上面に導電体層２が均一に形成されたガラスもしくはアクリル、ポリカーボネイト等の樹脂プレート、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト製の樹脂フィルムからなる絶縁性の固定電極板であり、これと対向するように下面に導電体層３が形成されたポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の樹脂フィルムからなる可動電極板４が配設され、導電体層２，３間が所定の間隔を保つように、その外周部分を接着性を有するスペーサ５で固定されていることは従来の技術の場合と同じであるが、可動電極板４上面の各辺に、計４箇所に可動電極板４よりも収縮率の大きい材料からなる皮膜層９が印刷により形成されている。
【００２５】
そして、この皮膜層９の形状は、可動電極板４のスペーサ５による固定部分とその内側の操作領域６に幅Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ０．２ｍｍ以上またがり、厚みが５〜５０μｍ、長さＬが１ｍｍ以上となるように形成されている。
【００２６】
さらに、従来の技術と同様に、フレキシブル基板８が取り付けられて、その配線パターンは固定電極板１上の外周部に形成された配線パターン（図示せず）と電気的に接続され、また、固定電極板１の操作領域６部分には、突起状のドットスペーサ７が配設されていることも従来の技術と同じである。
【００２７】
このように構成されたタッチパネルスイッチは、可動電極板４上面に形成した皮膜層９の収縮力が可動電極板４を固定電極板１から離す方向へ引張上げるように働くため、可動電極板４が自然に固定電極板１側に撓み難くなり、導電体層２，３間の絶縁特性が低下し難くなる。
【００２８】
なお、皮膜層９は、タッチパネルスイッチの大きさや可動電極板４の材質に対して最も効果的な材質・形状・厚み・配設部分等を都度検討して適宜選択すれば良く、また、印刷以外の方法により形成しても良いことは勿論である。
【００２９】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態によるタッチパネルスイッチの構成を示した斜視図であり、上記実施の形態１で説明したタッチパネルスイッチの皮膜層９を可動電極板４上面の外周部分全周に皮膜層１０として印刷形成したものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様のものである。
【００３０】
この図３に示す皮膜層１０の形状は、可動電極板４のスペーサ５による固定部分とその内側の操作領域６に幅Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ０．２ｍｍ以上またがり、厚みが５〜５０μｍとなるように形成されている。
【００３１】
このように可動電極板４上面の外周部分全周に皮膜層１０を形成すると、皮膜層１０の収縮力が可動電極板４に均等に加わるため、可動電極板４が固定電極板１から全体的に均一に引張り上げられて保持され、可動電極板４が固定電極板１側に撓み難くなって、更に絶縁性の低下し難いタッチパネルスイッチとなる。
【００３２】
なお、皮膜層１０は、タッチパネルスイッチの大きさや可動電極板４の材質に対して最も効果的な材質・形状・厚み・配設部分等を都度検討して適宜選択すれば良く、また、印刷以外の方法により形成しても良いことは勿論である。
【００３３】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態は、前述の実施の形態１または同２のタッチパネルスイッチと同様の構成において、可動電極板４の上面の皮膜層９または皮膜層１０を８０〜１７０℃で加熱硬化させた熱硬化性樹脂で形成したものである。
【００３４】
一般的に熱硬化性樹脂は加熱硬化時に大きい収縮率特性を有し、かつ、硬化後の経時変化が少ないために、この構成にすることによって、可動電極板４と固定電極板１の間隔がより広がって強固に保持されるとともに導電体層２，３間の絶縁特性を長期間に亘って保証できるので、皮膜層９または皮膜層１０の印刷面積や厚みを少なくすることができ、コストダウンが可能になるものである。
【００３５】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態は、前述の実施の形態１または同２のタッチパネルスイッチと同様の構成において、可動電極板４の上面の皮膜層９または皮膜層１０の成分が、エポキシ樹脂を１０〜５０％含有し、かつフェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂のうち少なくとも一つが配合されたものとしたものである。
【００３６】
この成分の皮膜層９または皮膜層１０は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の樹脂フィルムからなる可動電極板４との密着性が良く、更に皮膜層９または皮膜層１０の可撓性が向上するため、タッチパネルスイッチを繰り返し動作させた場合に、可動電極板４と皮膜層９または皮膜層１０の剥離や割れ等を防止でき、信頼性が向上するものである。
【００３７】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態は、前述の実施の形態１または同２のタッチパネルスイッチと同様の構成において、可動電極板４の上面の皮膜層９または皮膜層１０を、導電性を有するカーボンブラック、金属粉である金粉、銀粉、ニッケル粉、銅粉、および金または銀でコーティングされた粉体のうち少なくとも一つが５〜８５％配合された導電性樹脂で形成したものである。
【００３８】
このように構成したタッチパネルスイッチの皮膜層９または皮膜層１０を外部機器（図示せず）のアース部（図示せず）と電気的に接続するように取り付けると、皮膜層９または皮膜層１０そのものが導電性樹脂であるため、帯電した指またはペンが可動電極板４に近づいたときに放電される静電気をアースに落とすことができ、別の構成部品を取り付けなくても簡単に静電気に対する保護ができるので、外部機器の製作コストの低減化も可能となるという効果をも得ることができるものである。
【００３９】
なお、この場合の導電性樹脂の面積抵抗はできるだけ小さく１ＭΩ以下であることが望ましいことは言うまでもない。
【００４０】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態は、前述の実施の形態１または同２において説明したタッチパネルスイッチの皮膜層９または皮膜層１０を印刷で形成する代わりに、可動電極板４よりも収縮率の大きい加熱収縮性の粘着テープを貼り付けた構成としたものである。
【００４１】
この構成とすることにより、可動電極板４が固定電極板１側に撓んだ場合でも、可動電極板４の撓み発生箇所近傍に粘着テープを貼り付けて加熱処理することにより、可動電極板４の撓みを容易に修正することが可能となる。
【００４２】
また、この粘着テープに導電性部材を用いると、実施の形態５で示したように静電気に対する保護も可能となるものである。
【００４３】
（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態は、前述の実施の形態１〜６のタッチパネルスイッチと同様の構成において、可動電極板４と固定電極板１およびこれらに形成された導電体層３および同２が透明または半透明である場合、例えば固定電極板１はガラスまたはポリエチレンテレフタレート製の樹脂プレートや樹脂フィルム等、上面の導電体層２は酸化インジウム・スズ（以下、ＩＴＯと記載する）または酸化スズ等で構成され、可動電極板４はポリエチレンテレフタレート製樹脂フィルム等、下面の導電体層３はＩＴＯまたは酸化スズ等で構成されているものである。
【００４４】
そして、前述の実施の形態１〜６で説明したように、可動電極板４の上面に皮膜層９または皮膜層１０を形成することにより、可動電極板４が固定電極板１側に撓んでくる現象が発生し難くなるために、ニュートン環の発生を防ぐことができ、更に固定電極板１と可動電極板４とこれらに形成した導電体層２および同３の操作領域６部分が透明または半透明であるために、液晶等の画面と併用して各種情報機器に手書き認識機能等を容易に付加でき、各種情報機器の機能をさらに向上させることができるものである。
【００４５】
なお、導電体層２および３は、ＩＴＯや酸化スズ以外に透明または半透明であるならば酸化亜鉛等の酸化物薄膜または金・銀等の金属薄膜の導電体で形成しても良く、更に、上記材料を樹脂バインダあるいは無機バインダ中に分散させて形成されたものでも同等な効果を得ることができることは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、可動電極板を固定電極板側から離れる方向に強制的に引張り上げるように保持するために、可動電極板が固定電極板側に撓むことが少なくなって絶縁特性が低下し難くなり、可動電極板とこれに形成した導電体層が透明もしくは半透明の場合には、ニュートン環を生じ難いという有利な効果を得られるとともに、導電性を有する材質で皮膜層を形成すると静電気に対する保護も可能となるという実用的価値の大きなものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるタッチパネルスイッチの構成を示す断面図
【図２】同斜視図
【図３】本発明の第２の実施の形態によるタッチパネルスイッチを示す斜視図
【図４】従来のタッチパネルスイッチの構成を示す断面図
【図５】同斜視図
【符号の説明】
１ 固定電極板
２，３ 導電体層
４ 可動電極板
５ スぺーサ
６ 操作領域
７ ドットスペーサ
８ フレキシブル基板
９，１０ 皮膜層

Claims (7)

1. 下面に導電体層が形成されたポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト等の樹脂フィルムからなるフレキシブル性を有した絶縁性の可動電極板と、上面に導電体層が形成されたガラスもしくはアクリル、ポリカーボネイト等の樹脂プレート、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホンまたはポリカーボネイト製の樹脂フィルムからなる絶縁性の固定電極板と、上記可動電極板および固定電極板の導電体層どうしが所定の間隔を保って対向するように可動電極板と固定電極板の外周部分どうしを固定する接着性を有するスペーサからなるタッチパネルスイッチにおいて、上記可動電極板の上面の外周部の少なくとも一部に、スペーサで固定された部分とその内側部分にまたがるように、可動電極板よりも収縮率の大きい材料からなる皮膜層を形成したタッチパネルスイッチ。
2. 皮膜層を可動電極板上面の外周部全周に亘って形成した請求項１記載のタッチパネルスイッチ。
3. 皮膜層の材質が熱硬化性樹脂である請求項１または２記載のタッチパネルスイッチ。
4. 皮膜層の材質がエポキシ樹脂を１０〜５０％含有し、かつフェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂のうち少なくとも一つが配合された樹脂を主成分としたものである請求項１または２記載のタッチパネルスイッチ。
5. 皮膜層の成分がカーボンブラックもしくは金属粉を配合した導電性樹脂である請求項１または２記載のタッチパネルスイッチ。
6. 皮膜層の代わりに、可動電極板よりも収縮率の大きい加熱収縮性の粘着テープを貼り付けた構成とした請求項１または２記載のタッチパネルスイッチ。
7. 可動電極板と固定電極板およびこれらに形成された導電体層が透明または半透明である請求項１〜６のいずれか一つに記載のタッチパネルスイッチ。

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