JP5116701B2

JP5116701B2 - 静電容量式タッチセンサ

Info

Publication number: JP5116701B2
Application number: JP2009005514A
Authority: JP
Inventors: 泰之立川
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: JP2010165094A

Description

本発明は、指などの被検出体の接触又は近接を検出する静電容量式タッチセンサに関する。

静電容量式タッチセンサとして、検出電極が形成されたセンサ部を、電子機器の筐体の入力部となる領域の裏側に、接着剤を用いて貼り付けたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−３１７９０号公報、段落００１０、図３

上記のようにセンサ部を入力部に接着する場合、センサ部と入力部との間に気泡が介入する場合がある。空気は誘電率が低いため、気泡が検出電極上に存在するとタッチセンサの検出感度が著しく低下するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、検出感度の低下を抑制した静電容量式タッチセンサを提供することである。

本発明によれば、複数の検出電極を有する検出層と、被検出体が接触する表面シートと前記検出層とを貼り付ける接着層と、を備えた静電容量式タッチセンサであって、前記接着層は、前記表面シートと前記検出層を接着する接着部と、前記表面シート又は前記検出層と前記接着部との間に介在する空気を逃がすための空気逃げ部と、を有しており、前記空気逃げ部は、平面視において、隣接する前記検出電極間の境界上に配置されていることを特徴とする静電容量式タッチセンサが提供される。

本発明では、表面シートと検出電極との間に介在する空気を、平面視において検出電極間の境界上に配置された空気逃げ部に逃がす。このため、検出電極上には空気が存在しないので、タッチセンサの検出感度の低下を抑制することができる。

本発明の第１実施形態における静電容量式タッチセンサを示す平面図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿った断面図である。図４は、図１のIV-IV線に沿った断面図である。図５は、本発明の第２実施形態における静電容量式タッチセンサを示す断面図であり、図２に対応する図である。図６は、本発明の第２実施形態における静電容量式タッチセンサを示す断面図であり、図４に対応する図である。図７は、本発明の第３実施形態における静電容量式タッチセンサを示す平面図である。図８は、図７のVIII-VIII線に沿った断面図である。図９は、本発明の第４実施形態における静電容量式タッチセンサを示す断面図であり、図４に対応する図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施形態における静電容量式タッチセンサを示す平面図及び断面図、図５及び図６は本発明の第２実施形態における静電容量式タッチセンサを示す断面図、図７及び図８は本発明の第３実施形態における静電容量式タッチセンサを示す平面図及び断面図、並びに、図９は本発明の第４実施形態における静電容量式タッチセンサを示す断面図である。

本発明の第１実施形態における静電容量式タッチセンサ１は、人間の指等の被検出体７０の接触又は近接を検出するセンサであり、図１〜図４に示すように、基材１０、検出層２０及び接着層５０を備えている。

本実施形態における基材１０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から形成されており、この基材１０の上に検出層２０が積層されている。なお、基材１０を、ＰＥＴ以外のＰＥＮ(ポリエチレンナフタレート)、ポリイミド等からなるフレキシブル基板で構成してもよく、或いは、ガラスエポキシ樹脂等からなるリジッド基板で構成してもよい。

検出層２０は、図２〜図４に示すように、Ｙ方向（図１参照）における被検出体７０の位置を検出するための第１の検出層３０と、Ｘ方向（図１参照）における被検出体７０の位置を検出するための第２の検出層４０と、の２つの層から構成されている。

第１の検出層３０は、図２に示すように、第１の検出電極３１及び第１の配線パターン３２を備えている。第１の検出電極３１及び第１の配線パターン３２は、例えば、バインダと溶剤とを含むビヒクルに銀粒子が分散された銀ペーストを基板１０上にスクリーン印刷した後に加熱することで形成されている。図１に示すように、Ｘ方向に並んでいる第１の検出電極３１同士は、第１の配線パターン３２によって電気的に接続されている。第１の配線パターン３２によって電気的に接続された５つの第１の検出電極３１は、一つの第１の検出電極群３３を構成している。なお、基材１０がリジッド基板やポリイミドからなるフレキシブル基板で構成されている場合には、第１の検出電極３１及び第１の配線パターン３２を、基材１０に積層した銅箔をエッチングすることにより形成してもよい。

本実施形態では、図１に示すように、２５個の第１の検出電極３１が５行５列に配置され、５組の第１の検出電極群３３が存在しているので、Ｙ方向における被検出体７０の位置を、各電極間の中間位置を含めて５段階以上で検出することが可能となっている。なお、第１の検出電極３１の数は特に限定されないが、第１の検出電極３１の数が増加するほど検出可能領域が拡大したり分解能が向上する。

図２に示すように、第１の検出電極３１及び第１の配線パターン３２は、ソルダレジスト３４によって被覆されている。このソルダレジスト３４によって、第１の検出層３０の電気絶縁性が確保されていると共に、第１の検出電極３１や第１の配線パターン３２の酸化が防止されている。

第２の検出層４０も、図３に示すように、第２の検出電極４１及び第２の配線パターン４２を備えている。第２の検出電極４１及び第２の配線パターン４２は、例えば、銀ペーストを第１の検出層３０の上にスクリーン印刷した後に加熱することで形成されている。図１に示すように、Ｙ方向に並んでいる第２の検出電極４１同士が、第２の配線パターン４２を介して電気的に接続されている。第２の配線パターン４２によって電気的に接続された５つの第２の検出電極４１は、一つの第２の検出電極群４３を構成している。

本実施形態では、図１に示すように、２５個の第２の検出電極４１が５行５列に配置され、５組の第２の検出電極群４３が存在しているので、Ｘ方向における被検出体７０の位置を、各電極間の中間位置も含めて５段階以上で検出することが可能となっている。なお、第２の検出電極４１の数は特に限定されないが、第２の検出電極４１の数が多くなるほど検出可能領域が拡大したり分解能が向上する。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、第１及び第２の検出電極３１，４１はいずれも同一の略菱型形状を有している。隣接する第１の検出電極３１同士は、それぞれの頂点が対向するように配置されており、隣接する第２の検出電極４１同士もそれぞれの頂点が対向するように配置されている。一方、隣接する第１の検出電極３１と第２の検出電極４１は、相互に側辺が対向するように配置されている。結果的に、図１に示すように、第１及び第２の検出電極３１，４１がマトリクス状に交互に配置されている。本実施形態では、図１及び図４に示すように、隣接する第１の検出電極３１と第２の検出電極４１とが所定間隔を空けて配置されており、検出電極３１，４１同士の間に空間Ｓ_１が形成されている。なお、第１及び第２の検出電極３１，４１の形状や相対的な位置関係は特に限定されないが、これらを高密度に配置することが可能な形状や位置関係であることが好ましい。

図３に示すように、第２の検出電極４１及び第２の配線パターン４２もソルダレジスト４４によって被覆されている。このソルダレジスト４４によって、第２の検出層４０の電気絶縁性が確保されていると共に、第２の検出電極４１や第２の配線パターン４２の酸化が防止されている。

本実施形態では、第１及び第２の検出電極３１，４１を備えていることで、タッチセンサ１に接触又は近接した被検出体７０のＸＹ座標値を検出することができる。また、検出層２０を２つの層３０，４０から構成することで、スルーホールを形成せずに、第１の検出電極３１同士や第２の検出電極４１同士を電気的に接続することができる。

なお、図５及び図６に示すように、単一の検出層２０に、両方の検出電極３１，４１を形成してもよい。この場合には、両方の検出電極３１，４１を同一平面上に形成するので、一方の検出電極（図５に示す例では第１の検出電極３１）同士は、基材１０を貫通したスルーホール１１と、基材１０の裏面に形成された配線パターン１２と、を介して、電気的に接続されている。検出層２０を単一の層とすることで、静電容量式タッチセンサ１を薄くすることができる。

図４に戻り、検出層２０の上には接着層５０が積層されている。この接着層５０は、表面シート６０と検出層２０とを接着するための接着部５１と、空気を逃がすためのスリット５２と、を備えている。本実施形態では、スリット５２は、同図に示すように、第１の検出電極３１と第２の検出電極４１との間の空間Ｓ_１（境界）上に配置されており、図１に示す平面視において空間Ｓ_１にスリット５２が配置されている。一方、接着部５１は、第１検出電極３１又は第２の検出電極４１の上に配置されている。

本実施形態では、表面シート６０に検出層２０を貼り付ける際に、これらの間に介入した空気がスリット５２に逃げ、検出電極３１，４１と表面シート６０との間には接着部５１のみが存在する。そのため、誘電率の低い空気が検出電極３１，４１上に存在しないので、タッチセンサ１の検出感度の低下を抑制することができる。

なお、図５に示すように単一の検出層２０に両方の検出電極３１，４１を形成した場合にも、図６に示すように、スリット５２を、第１の検出電極３１と第２の検出電極４１との間の空間Ｓ_１（境界）上に配置する。

一方、図７に示すように、平面視において、第１の検出電極３１と第２の検出電極４１とが密着して配置されている場合には、検出電極３１，４１間に空間Ｓ_１が存在しない。この場合には、図８に示すように、接着層５０のスリット５２を第１の検出電極３１と第２の検出電極４１との境界Ｌ_１上に配置すると共に、平面視において当該スリット５２を第１及び第２の検出電極３１、４１の周縁に重複させる。

これにより、表面シート６０と検出層２０とを貼り付ける際に、表面シート６０と検出層２０との間に介入した空気をスリット５２に逃がすことができる。また、スリット５２が第１及び第２の検出電極３１，４１の周縁に配置されているので、第１及び第２の検出電極３１，４１の真上に空気が存在することはない。そのため、静電容量式タッチセンサ１の検出感度の低下を抑制することができる。

さらに、図９に示すように、接着層５０が、スリット５２に代えて、接着層５０の上下面にそれぞれ開口する溝５３を備えてもよい。この溝５３は、スリット５２と同様に、第１の検出電極３１と第２の検出電極４１との間の空間Ｓ_１（境界）上に配置されている。この溝５３によっても、表面シート６０と検出層２０との間に介入した空気を逃がして、検出電極３１，４１と表面シート６０との間には接着部５１だけが存在するので、タッチセンサ１の検出感度の低下を抑制することができる。また、スリット５２に代えて溝５３を接着層５０に形成することで、接着部５１同士が溝５３により連結されるので、シート状の接着剤を保持する剥離紙等が不要となる。なお、図６や図８に示す例において、スリット５２に代えて、図９に示すような溝５３を形成してもよい。

図４に戻り、接着層５０を構成する接着剤としては、例えば、シート状のホットメルト型接着剤や感圧型粘着剤等を例示することができる。特に、ホットメルト型接着剤は、ラミネータにより表面シート６０と検出層２０とを徐々に貼り付けることができると共に、液化状態において粘性が低いので、表面シート６０と検出層２０との間に気泡が介入し難く、検出感度の低下を更に抑制することができる。なお、シート状の接着剤に代えて、検出層２０上に接着剤を印刷したり、ディスペンス技術を用いて検出層２０上に接着剤を塗布してもよい。

表面シート６０は、例えばＰＥＴ等から形成されており、接着層５０を介して検出層２０に貼り付けられている。この表面シート６０は、例えばノート型パソコン等の電子機器の操作パネル自体を構成する。図４に示すように、例えば、人間の指等の被検出体７０が表面シート６０に接触又は近接すると、その被検出体７０に対向する検出電極３１，４１と、当該被検出体７０との間の静電容量が変化する。例えば、配線パターン３２，４２の先に静電容量検出回路（不図示）を接続し、この静電容量検出回路によって静電容量の変化を検出することで、タッチセンサ１における被検出体７０の接触位置を認識することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述の実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向に検出電極を並べて被検出体の位置を検出するタッチセンサについて説明したが、本発明においては特にこれに限定されない。例えば、複数のオン／オフスイッチを構成する静電容量式タッチセンサに本発明を適用してもよい。

１…静電容量式タッチセンサ
１０…基材
１１…スルーホール
１２…配線パターン
２０…検出層
３０…第１の検出層
３１…第１の検出電極
３２…第１の配線パターン
３３…第１の検出電極群
３４…ソルダレジスト
４０…第２の検出層
４１…第２の検出電極
４２…第２の配線パターン
４３…第２の検出電極群
４４…ソルダレジスト
５０…接着層
５１…接着部
５２…スリット（空気逃げ部）
５３…溝（空気逃げ部）
６０…表面シート
７０…被検出体
Ｌ_１…境界
Ｓ_１…空間

Claims

複数の検出電極を有する検出層と、
被検出体が接触する表面シートと前記検出層とを貼り付ける接着層と、を備えた静電容量式タッチセンサであって、
前記接着層は、
前記表面シートと前記検出層を接着する接着部と、
前記表面シート又は前記検出層と前記接着部との間に介在する空気を逃がすための空気逃げ部と、を有しており、
前記空気逃げ部は、平面視において、隣接する前記検出電極間の境界上に配置されていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項１記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記空気逃げ部は、平面視において、隣接する前記検出電極の間に配置されていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項１又は２記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記空気逃げ部は、前記接着層を貫通しているスリットであることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項１又は２記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記空気逃げ部は、前記接着層の両主面に形成された溝であることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項１〜４記載の何れかに記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記検出電極は、
第１の方向における前記被検出体の位置を検出するための第１の検出電極と、
前記第１の方向と交差する第２の方向における前記被検出体の位置を検出するための第２の検出電極と、を含むことを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項５記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記検出層は、
前記第１の検出電極を有する第１の検出層と、
前記第２の検出電極を有する第２の検出層と、を含むことを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項５記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記検出層は、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極とを有する単一の層であることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
請求項１〜７の何れかに記載の静電容量式タッチセンサであって、
前記接着層は、ホットメルト型接着剤から構成されていることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。