JP5358528B2 - 静電容量式センサシート - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式センサシート、より詳しくは、透明電極を備える静電容量式センサシートに関する。

透明電極を備える静電容量式センサシートは、液晶画面等におけるタッチ入力検知等の用途に広く使用されている。
このようなセンサシートは、透明基板の表面に所定の厚さおよび所定の面積の透明電極が形成され、この透明電極が保護フィルムなどで保護される。透明電極には信号印加部が設けられており、制御部等から信号印加部に所定の周期で検出信号としての所定の電圧が印加される。
人の指のように一端が接地電位とされている導電体が、保護フィルムのうち透明電極の上部に位置する領域内に触れると、透明電極と接地電位との間の静電容量が変化し、検出信号の波形が変化する。制御部は、当該変化を検出することにより、透明電極が形成されている領域に導電体が接触したことを検出することができる。

上述のセンサシートでは、透明電極の電気抵抗値が高くなると、透明電極が形成されている領域のうち信号印加部に近い位置に指を触れたときの検出感度は比較的良好であるが、信号印加部から離れた位置に指を触れた場合には、信号印加部から指を触れた位置までの直流抵抗値が高くなるため、静電容量の変化に基づく前記検出信号の波形の変化率が低くなり、検出感度が鈍くなる。このため、導電体が接触した位置により検出感度がばらつくという問題がある。

この問題を解決するため、特許文献１に記載のセンサでは、透明電極の外周に透明電極よりも電気抵抗の低い補助電極を設け、この補助電極に検出信号を印加することにより、検出感度のばらつきを抑えることを提案している。

特許第４４５６５０８号公報

しかしながら、発明者らは、特許文献１に記載のセンサには以下の課題があることを見出した。すなわち、補助電極形成時の不具合等により、補助電極の一部が欠損して断線等を起こすと、補助電極の効果が断線を起こした部位までしか及ばず、検出感度のばらつきを抑える効果が充分に得られない場合がある。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、より確実に検出感度のばらつきを抑えることができる静電容量式センサシートを提供することを目的とする。

本発明は、透明基板と、前記透明基板上に設けられた透明電極と、前記透明電極よりも低い電気抵抗を有し、前記透明電極に検出信号を印加する信号ラインとを備え、前記信号ラインは、複数の電極接続部を有し、前記電極接続部が、前記透明電極の外周部のうち、互いに離間した複数箇所において、前記透明電極と電気的に接続されていることを特徴とする静電容量式センサシートである。

前記複数の電極接続部間の距離は、前記信号ラインにおける前記検出信号の印加点から離れるにつれて徐々に短くなるように設定されてもよい。

本発明の静電容量式センサシートは、前記透明電極と、前記信号ラインのうち、外部の検出回路と接続される部位を除く部分とを被覆する絶縁性の保護層をさらに備え、前記保護層のうち、前記透明電極に対応する部位の少なくとも一部が透明であってもよい。

本発明の静電容量式センサシートにおいて、前記透明基板および前記保護層の少なくとも一方は、紫外線吸収材を含有してもよい。

本発明の静電容量式センサシートによれば、より確実に検出感度のばらつきを抑えることができる。

本発明の第１実施形態の静電容量式センサシートを示す模式平面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の第２実施形態の静電容量式センサシートを示す模式平面図である。 本発明の変形例の静電容量式センサシートを示す模式平面図である。 本発明の他の変形例の静電容量式センサシートを示す模式平面図である。

本発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の静電容量式センサシート（以下、単に「センサシート」と称する。）１を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。センサシート１は、例えば液晶ディスプレイのタッチ型入力装置として使用されるものであり、透明基板１０と、透明基板１０上に設けられた透明電極２０と、透明電極２０に電気的に接続された信号ライン３０とを備えている。なお、透明電極２０および信号ライン３０等の上面は光透過性を有する絶縁性の保護層で被覆されているが、図１および図２においては、図面を見やすくするため当該保護層を省略している。

透明基板１０は、光透過性を有する絶縁性材料で形成されたフィルム状、シート状もしくは板状の部材である。透明基板１０の材料としては、ポリカーボネート、アクリル系樹脂等の硬質材料や、熱可塑性ポリウレタン、熱硬化性ポリウレタン、シリコーンゴム等の弾性材料からなるものを好適に用いることができる。

透明電極２０は、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やポリチオフェン、ポリアニリン等の透明性を有する導電性ポリマー等の光透過性を有する導電性材料を用いて、印刷や塗布等により透明基板１０上に矩形状に形成されている。
具体的な材料としては、例えば、ポリチオフェン系の導電性インク（例えば、信越ポリマー（株）製、製品名ＳＥＰＬＥＧＹＤＡ（登録商標）、型番ＯＣ−ＳＣ１０１）等を好適に用いることができる。このほか、若干透明性は劣るが、金、銀、銅、ＩＴＯ等の金属材料や金属酸化物を含む薄膜、金属ナノワイヤ、カーボンナノチューブを含有したインク等を使用して透明電極２０が形成されてもよい。

信号ライン３０は、透明電極２０よりも低い電気抵抗を有する。信号ライン３０の一部は、透明基板１０の周縁部まで延びており、端部に金等からなる接続パッド３４が設けられている。接続パッド３４は、上述の保護層に覆われておらず、図示しない検出回路との接続に使用される。信号ライン３０は、透明電極２０と接続される電極接続部３１と、各々の電極接続部３１が接続された相互接続部３２と、相互接続部３２と接続パッド３４とを接続された引出し部３３とを有する。電極接続部３１は、平面視矩形状の透明電極２０の４辺（外周部）のうち、隣接する２辺上に、所定の間隔をおいて互いに離間するように複数形成され、それぞれ透明電極２０と電気的に接続されている。信号ライン３０は、銀インク、カーボンインク、金属膜等の導電性の高い材料を用いた印刷、塗布、成膜等の方法により形成することができる。本実施形態の信号ライン３０は、銀インクを用いた印刷により、上述の２辺のそれぞれに５つずつ設けられている。

上記のように構成されたセンサシート１が上述の検出回路に接続された状態における動作について説明する。
検出回路からは、信号ライン３０を介して検出信号としての所定の電圧が所定の周期で透明電極２０に印加される。使用者の指等が、保護層のうち透明電極２０の上部に位置する部位に触れると、透明電極２０と使用者の体との間に生じる静電容量が変化し、検出信号の波形が変化する。検出回路は、当該変化を検出することにより、透明電極２０が形成されている領域に導電体が接触したことを検出する。
なお、本実施形態のセンサシート１では、透明基板１１のうち、厚さ方向において透明電極２０と重なる部位に導電体が接触した場合も、同様の原理により接触が検出される。

透明電極２０における実際の抵抗値は、指等の導電体が接触した部位と、相互接続部３２と引出し部３３との接続点であり、検出信号が印加される印加点Ｐとの距離に応じて変化する。抵抗値が大きくなるにつれて、検出信号の変化を検出しにくくなるため、検出感度が低下する。
本実施形態のセンサシート１では、透明電極２０の外周部に複数設けられた電極接続部３１の電位は、いずれも印加点Ｐにおける電位とほぼ同一であるため、透明電極２０内で導電体の接触部位が変化しても、抵抗値が大きく変化することが抑制される。その結果、導電体が接触した部位により検出感度が変化することが好適に抑制される。その結果、検出感度のばらつきが抑えられ、検出感度を良好に保持することができる。

また、電極接続部３１は、互いに離間して複数設けられているため、印刷や成膜等の形成工程の不具合等により一つの電極接続部に断線等が生じた場合も、他の電極接続部は正常に機能を発揮する。したがって、検出感度のばらつきを抑える効果がより確実に発揮されるとともに、製造においては不良品の発生頻度を低下させて歩留まりを向上させることができる。

さらに、電極接続部３１が互いに離間して複数形成されていることにより、個々の電極接続部は比較的小さく、目立ちにくくなっている。
静電容量式センサシートは、組み込まれる電子機器等によっては、保護層上に、あるいは保護層を兼ねて誘電体からなる化粧パネルが取り付けられて使用されることがある。このとき、有色部分と透明部分とを有する化粧パネルを使用し、当該有色部分で信号ラインと透明電極との接続部位（電極接続部およびその周辺）を覆うことにより当該接続部位を視認できないように隠して製品としての美観を向上させることがよく行われるが、量産過程における化粧パネルとセンサシートとの位置決め精度によっては、接続部位の一部が覆われずに化粧パネルを通して視認可能になってしまう個体が発生してしまうことがある。
このような場合でも、本発明の電極接続部は目立ちにくいため、視認可能ではあっても容易には視認できないものとなりやすい。その結果、組み込まれる最終製品における不良品の発生頻度を低減することができる。

なお、電極接続部を目立ちにくくする効果は、個々の電極接続部をより小さくするほど、また電極接続部間の間隔を大きくするほど高くなるが、電極接続部が小さくなるにつれて電気抵抗値は大きくなるため、大きさや間隔等の具体的な値は、電極接続部が検出感度のばらつきを抑える効果を発揮する範囲内において、適宜設定されればよい。例えば、電極接続部が形成された透明電極の一辺において、電極接続部と接続される部位の長さが、当該一辺の１／２以下に設定されるのが好ましい。

次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。本実施形態のセンサシート５１と、第１実施形態のセンサシート１との異なるところは、複数の電極接続部の配置態様である。なお、以降の説明において、既に説明したものと同様の構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図３は、センサシート５１を模式的に示す平面図であり、図１と同様に保護層を除いて示している。複数の電極接続部３１は、概ね検出信号の印加点Ｐから離れるにしたがって互いに離間する距離が短くなるように配置されている。すなわち、印加点Ｐに近い部位では複数の電極接続部３１が疎に配置され、印加点Ｐから離れるにしたがって、徐々に密となるように配置されている。

本実施形態のセンサシート５１においても、第１実施形態のセンサシート１と同様に、導電体の接触部位による検出感度のばらつきを抑えて、検出感度を良好に保持することができる。
また、複数の電極接続部３１は、印加点Ｐから離れるにしたがってその配置間隔が狭くなるように配置されているため、抵抗値が大きくなりやすい印加点Ｐから遠い位置において、より検出感度のばらつきを抑える効果が高くなる。したがって、さらに確実に検出感度のばらつきを抑えることができる。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各実施形態の構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

例えば、上述の各実施形態では、電極接続部が矩形状の透明電極２０の２辺上に設けられる例を説明したが、透明電極の面積が小さい等により抵抗値のばらつきがそれほど大きくない場合は、図４に示す変形例のセンサシート６１のように、１辺上にのみ電極接続部３１が形成されてもよい。
また、透明電極の形状は、矩形には限定されず、例えば円や楕円等のような辺の概念がない形状であってもよい。このような場合は、接触部位による検出感度のばらつきを考慮しつつ、透明電極の外周部のうち一定の割合の領域に電極接続部を形成すればよい。

また、本発明のセンサシートに設けられる保護層は、図５に示すように、透明電極２０の少なくとも一部を被覆する透明部４１と、接続パッド３４を残して信号ライン３０を視認できないように被覆する有色部４２とを有するような保護層４０であってもよい。このようにすると、信号ライン３０を隠して美観を向上させつつ、透明部４１に被覆された透明電極２０の部分を照光したり、当該部分を通して画像を表示したりすることができる。なお、保護層の上に有色部分を有する化粧パネル等が取り付けられる等の場合は、透明電極２０に対応する部位の少なくとも一部が透明であれば、必ずしも有色部を有さなくてもよい。

さらに、保護層や透明基板として、紫外線吸収剤を含有するものを用いることにより、センサシートの耐候性を高めてもよい。このような材料としては、例えば帝人デュポンフィルム（株）製のテトロン（登録商標）フィルムＨＢシリーズ等の各種ＵＶカットフィルムを用いることができる。

１、５１、６１ 静電容量式センサシート
１０ 透明基板
２０ 透明電極
３０ 信号ライン
３１ 電極接続部
４０ 保護層
４１ 透明部
４２ 有色部
Ｐ 印加点

Claims (3)

1. 透明基板と、
   前記透明基板上に設けられた透明電極と、
   前記透明電極よりも低い電気抵抗を有し、前記透明電極に検出信号を印加する信号ラインと、
   を備え、
   前記信号ラインは、複数の電極接続部を有し、前記電極接続部が、前記透明電極の外周部のうち、互いに離間した複数箇所において、前記透明電極と電気的に接続され、
   前記複数の電極接続部間の距離は、前記信号ラインにおける前記検出信号の印加点から離れるにつれて徐々に短くなるように設定されていることを特徴とする静電容量式センサシート。
2. 前記透明電極と、前記信号ラインのうち、外部の検出回路と接続される部位を除く部分とを被覆する絶縁性の保護層をさらに備え、
   前記保護層のうち、前記透明電極に対応する部位の少なくとも一部が透明であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサシート。
3. 前記透明基板および前記保護層の少なくとも一方が、紫外線吸収材を含有することを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載の静電容量式センサシート。

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