JPWO2015083815A1 - タッチセンサおよびタッチパネル装置 - Google Patents

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Abstract

スライド入力を行うスイッチの配置面積が小さくても、静電容量の変化を検知しやすいタッチセンサとそのタッチセンサを備えるタッチパネル装置を提供すること。スイッチ表示が設けられたタッチパネル12と、山形部15と谷形部16とを有しスイッチ表示に対応する複数の電極13が設けられたタッチセンサ14とを積層配置しており、電極13の配列方向にスライド操作することでスライド入力可能なタッチパネル装置11について、スライド操作方向に沿う仮想線Lと谷形部16の谷底16aが交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bを、該仮想線Lと山形部15の頂部15aが交叉して形成する交叉角のうち電極13の内角となる山側内角Aよりも大きくし、電極13に谷形部16の谷底16aを底上げする埋設部17を設けた。【選択図】図5

Description

本発明は、指先等の接触によるスライド入力が可能なタッチセンサおよびタッチパネル装置に関する。
タッチパネル装置には、表側にスイッチ画面が表示されたタッチパネルと、そのスイッチに対応する電極が複数設けられたタッチセンサとが重なって配置される静電容量式のタッチパネル装置が知られている。操作者が、スイッチ画面に指を当てるとその接触部分に配置される電極の静電容量が変化するので、その静電容量変化を制御手段が検出する。
このタッチパネル装置において、複数の電極を直線上や曲線上、円周上に並べて配置し、この電極に対して連続的に指で触れることでスライド入力が可能となり、例えば機器の音量や風量などの強弱を変更することができる。こうした電極の形状として、例えば特開昭56-001438号公報(特許文献1)には、フィンガ部という山形部を一つの電極に2つ有する二山電極形状が記載されている。また、特開2011-204136号公報(特許文献2)には、山形形状を一つの電極に一つ有する一山電極形状が記載されている。
特開昭56-001438号公報 特開2011-204136号公報
スライド入力可能なタッチパネル装置は、タッチパネル装置を搭載する電子機器の小型化や、タッチパネル装置自体の小型化が進むと、スライド入力を行うスイッチの配置面積が小さくなる。その結果、スイッチを構成する個々の電極の面積も小さくなるため、指をスライドさせた際の静電容量の変化の検知が難しくなる。そこで、スライドスイッチの占める外縁位置や、それを構成する個々の電極数を変えることなく、静電容量の変化を検知しやすくすることが求められる。
上記目的を達成するため、スイッチ表示が設けられたタッチパネルと、山形部と谷形部とを有しスイッチ表示に対応する複数の電極が設けられたタッチセンサとを積層配置しており、電極の配列方向にスライド操作することでスライド入力可能なタッチパネル装置について、スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きいことを特徴とするタッチパネル装置を提供する。
スイッチ表示が設けられたタッチパネルと、山形部と谷形部とを有しスイッチ表示に対応する複数の電極が設けられたタッチセンサとを積層したため、タッチパネルとタッチセンサとを別々に製造し、タッチパネル装置の製造時に両者を組み付けることができる。そのため、タッチパネルとタッチセンサとを別ラインで製造することができる。
山形部と谷形部とを有しスイッチ表示に対応する複数の電極が設けられたタッチセンサであるため、電極の配列方向にスライド操作することでスライド入力が可能なタッチパネル装置である。
スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きい形状の電極としたため、こうした条件が無い場合に比べて、スライドスイッチの占める外縁の大きさ、即ちスライドスイッチの占める大きさを一定にしながら、個々の電極面積を大きくすることができる。そのため、静電容量変化を検知し易くなる。
電極には、谷形部の谷底を底上げする埋設部を設けることができる。電極に谷形部の谷底を底上げする埋設部を設けたため、一の電極の占有面積を大きくすることができ、また、隣接する電極の頂部からのスライド操作方向の距離を短くすることができる。そのため、静電容量変化を大きく検知でき、感度の高い検出が可能となる。
電極の山形部または谷形部を形成する外縁に、隣接する電極の山形部の頂部からのスライド操作方向の距離を短くする補填部を設けることができる。電極の山形部または谷形部を形成する外縁に、隣接する電極の頂部からのスライド操作方向の距離を短くする補填部を設けたため、電極の端部分でも電極間の距離を短くすることができ、電極の中心からそれて電極の端でスライド操作が行われる場合でも、静電容量変化を検知し易い。
スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きくした一の態様として谷側外角Bを略直角とすることができる。谷側外角Bを略直角としたため、隣接する電極の頂部からの距離を短くすることができる。また、前記埋設部を設けることができる。
タッチパネルとタッチセンサとを同一の樹脂フィルムで形成し一体化することができる。タッチパネルとタッチセンサとを同一の樹脂フィルムで形成し一体化したため、タッチパネルとタッチセンサとを一部材で形成することができ、材料費の削減を行うことができる。また、タッチパネルとタッチセンサを別々に製造する際に両者を組み付ける位置合わせが問題にならず、タッチパネル装置の製造が容易である。
そしてまた、山形部と谷形部とを有する複数の電極が設けられ、その複数の電極の配列方向にスライド操作することでスライド入力可能なタッチセンサについて、スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きいことを特徴とするタッチセンサを提供する。
山形部と谷形部とを有しスイッチ表示に対応する複数の電極が設けられたタッチセンサとしたため、電極の配列方向にスライド操作することでスライド入力が可能となる。
また、スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きい形状の電極としたため、こうした条件が無い場合に比べて、スライドスイッチの占める外縁の大きさ、即ちスライドスイッチの占める大きさを一定にしながら、個々の電極面積を大きくすることができる。そのため、静電容量変化を検知し易くなる。
本発明のタッチセンサまたはタッチパネル装置は、静電容量の変化を検知し易い。
また、本発明のタッチセンサまたはタッチパネル装置は、指等の接触による静電容量変化を感度良く検知することができる。
一の実施形態であるタッチパネル装置の模式分解断面図である。 図1のタッチパネルの平面図である。 図1のタッチセンサの平面図である。 図1のタッチセンサに備える電極を示す一部拡大平面図である。 図1の一の電極の拡大平面図である。 図5の電極の対比となる従来の電極の拡大平面図である。 図5と図6の電極の端部から配線までの距離を説明する説明図である。 図5で示す電極の変形例を示す拡大平面図である。 図5で示す電極の別の変形例を示す拡大平面図である。 別の実施形態である電極を示す図4相当の平面図である。 図10の一の電極の拡大平面図である。 図10の電極の対比となる従来の電極の図10相当の平面図である。 図11と図12の電極の端部から配線までの距離を説明する説明図である。 さらに別の実施形態である電極を示す図4相当の平面図である。 図14の一の電極の拡大平面図である。 図14の電極の対比となる従来の電極の図10相当の平面図である。 さらにまた別の実施形態である電極を示す平面図である。 図17で示す電極の変形例を示す平面図である。
本発明について実施形態に基づきさらに詳細に説明する。以下の各実施形態で共通する部位については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、共通する材質、製造方法、作用効果等についても重複説明を省略する。
第1実施形態[図1〜図5]
本実施形態のタッチパネル装置11は、スイッチ表示が設けられたタッチパネル12と、そのスイッチ表示に対応する電極13が複数設けられたタッチセンサ14とを備えており、必要により回路基板Pや支持パネルS等と筐体Fに組み付けて構成される。図1にはタッチパネル装置11の構成を示す。
タッチパネル12は、操作者にスイッチ操作を行わしめるための操作画面を表示するものであり、少なくともスライド入力を行うスライドスイッチ入力部(スイッチ表示)12aが印刷された薄い樹脂フィルム部分を有するものである。そうした樹脂フィルム部分を有していれば、図2で示すように、タッチパネル12の全体を薄く定形性のある樹脂フィルム12bで形成しても良いし、スライドスイッチ入力部12a以外の部分は厚みのある樹脂材で形成しても良い。
また、タッチパネル12の表面には、スライドスイッチ入力部12aの他に、単に所定機能のオン・オフを行ったり、モードの切り替えを行ったりする複数のタッチスイッチ入力部12cを設けていても良い。
タッチセンサ14は、図3で示すように、樹脂フィルム14b上にスライド入力に対応する複数の電極13を並列して配置したものである。この各電極13には、配線14cが付され、樹脂フィルム14bの端部に備えたコネクタ部14dに接続している。
なお、タッチスイッチが設けられている場合には、それに対応するタッチスイッチ用電極14eを有している。
電極13の配列状態を図4に示す。各電極13は隙間を介してスライド操作方向に連続して配置しており、一の電極13はその電極13の外方に突き出す一つの頂部15aを有する山形部15と、内方に凹み谷底16aを有する谷形部16を有している。そして、この一の電極13に隣接する電極13との間で、山形部15と谷形部16とが対向し、一の電極13の谷形部16に隣接する電極13の山形部15が入り込むようにして両電極13が隣接している。
図5には、一の電極13を拡大して示す。電極13には、谷形部16の谷底16aが底上げされた埋設部17を設けている。この埋設部17は、谷形部16を形成する電極13の外縁16bのうち、最大傾斜角度となる接線を内方に延長して形成する仮想谷底16cを埋設した状態に形成し、仮想谷底16cから谷底16aの位置まで底上げしている。
スライド操作方向に沿う仮想線Lを想起する。図5で示すように、この仮想線Lと谷形部16の谷底16aの中央とが交叉して形成する交叉角のうち電極13の外角となる谷側外角Bは、該仮想線Lと山形部15の頂部15aとが交叉して形成する交叉角のうち電極13の内角となる山側内角Aよりも大きくしている。即ち、山側内角Aが鋭角であるのに対し、谷側外角Bは略90度であり、谷側外角B>山側内角Aの関係が成立する。
このように埋設部17を設け、谷側外角B>山側内角Aとしたため、個々の電極13の面積が広がり、静電容量の変化量を大きくさせることができる。
電極13間の距離を、図4で示すように、一の電極13の山形部15の外縁15bと隣接する電極13の谷形部16の外縁16bとの距離D1、また、一の電極13の上部13a(または下部13b)と隣接する電極13の上部13a(または下部13b)との距離D2、さらには、一の電極13の頂部15aと隣接する電極の谷部16aとの距離D3、とする。そうすると、電極13間の距離D1、D2またはD3は、0.5mm〜2.0mmとすることが好ましい。0.5mmより短いと印刷形成が困難であり、2.0mmより長いと、指等の連続した操作を感知し難くなるからである。
一方、図6には、埋設部17を有しない従来タイプの電極3を示す。この従来タイプの電極3では、仮想線Lに対する谷形部6の交叉角のうち電極3の外角となる谷側外角Bは、該仮想線Lと山形部5の交叉角のうち電極3の内角となる山側外角Aと略等しくなっている。そのため、静電容量の変化量を大きくさせることができない。
また、電極3間の距離D1、D2またはD3は、特に谷底6aにおける電極3間の距離D3や、電極13間の端部の距離D2が長くなっており、静電容量変化の検知がし難くなっている。
また、各電極13の上部13aまたは下部13bから引き出される配線14cは、山形部15の端部から配線14cまでの導通距離を短くしているため、静電容量変化を大きく検知できる。具体的には図7を参照して説明すると、従来タイプの電極3では、その端部C1から配線14cまでの最短距離はR1であり、電極13でも端部C1から配線14cまでの最短距離はR1で同じである。しかしながら、電極3の端部C2から配線14cまでの最短距離はR2+R3+R4となるのに対し、電極13の端部C2から配線14cまでの最短距離はR2+R5となり、電極13の端部C2から配線14cまでの最短距離の方が短くなっている。よって、静電容量変化を大きく検知できる。
図8および図9には、電極13の変形例を示す。
図8で示す電極23では、谷形部26に凹曲線状の外縁26bを設けている。この電極23形状でも、谷側外角B>山側内角Aの関係が成立する。なぜなら、谷形部26の谷底26aにおける外縁26bの接線は仮想線Lと垂直に交わり山側内角Aよりも大きいことは明らかであり、この谷底26aから離れるに従って外縁26bの接線と仮想線Lとの交叉角は小さくなるものの常に山側内角Aよりも大きいからである。加えて、谷形部26を形成する電極23の外縁26bのうち、最大傾斜角度となる接線を内方に延長して形成する仮想谷底26cに対して底上げした谷底26aを有するように、埋設部27を形成している。
図9で示す電極33では、谷形部36に凸曲線状の輪郭を有する凸部を設けている。この電極33でも、スライド操作方向に沿う仮想線Lと谷形部36が交叉して形成する交叉角のうち電極33の外角となる谷側外角Bが、該仮想線Lと山形部15の頂部15aが交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きくしている。
また、谷形部36を形成する外縁36bのうち、最大傾斜角度となる接線を内方に延長して形成する仮想谷底36cに対して底上げした谷底36aを有するように埋設部37を形成している。
タッチパネル12で用いられる樹脂フィルム12bや、タッチセンサ14で用いられる樹脂フィルム14bは、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリウレタン等の透明な樹脂フィルムを用いることができ、電極13,23,33は、導電性インキで印刷形成することができる。配線14cも導電インキや銀ペーストで形成することができる。
タッチパネル12とタッチセンサ14との積層は、筐体Fへの組み付けの際に位置合わせして行うことができ、あらかじめ粘着テープや接着剤で両者を貼り付けることができる。
なお、本実施形態では、タッチパネル12とタッチセンサ14とはそれぞれ別の樹脂フィルムに形成したが、一の樹脂フィルムに電極13,23,33を形成し、これに積層した透明樹脂層を介してスライド入力部12aを印刷形成するなど、一部材でタッチパネル12とタッチセンサ14を形成することもできる。
こうしたタッチセンサ13は、コネクタ部14dを通じてICチップ等のある解析回路部(図示せず)に接続して用いられる。
第2実施形態[図10,図11]
本実施形態のタッチセンサ44は、先の実施形態で示したタッチセンサ14と比較して、電極形状が異なっている。タッチセンサ44に設けられる電極43の配列状態を図10で示し、また一の電極43の拡大平面図を図11で示す。電極43では、一の電極43に山形部45と谷形部46をそれぞれ複数設けている。そのため、山形部45と谷形部46とは連続して表出し、山形部45の外縁45bと谷形部46の外縁46bとが共通した部分を有する。
こうした電極43の形状とすることで、指等によるスライド操作が電極43の中心から上下にずれて行われた場合でもスライド入力を良好に検知することができる。
電極43は、先の実施形形態で示した電極13と同様に、谷形部46とスライド操作方向に沿う仮想線Lとの交叉角のうち電極43の外角となる谷側外角Bが、山形部45と仮想線Lとの交叉角のうち電極43の内角となる山側内角Aよりも大きくしている。即ち、谷形部46の谷底46aを底上げする埋設部47を設けている。こうすることで、電極43間の間隔である山形部45の頂部45aと谷形部46の谷底46aとの距離D3を短くし、個々の電極43の面積を広げ静電容量の変化量を大きくしている。
本実施形態ではまた、一の電極43の山形部45または谷形部46を形成する外縁45b,46bに、この一の電極43に隣接する他の一の電極43の頂部45aからのスライド操作方向の距離D2を短くする補填部48を設けている。
補填部48を設けることで、電極43の端の部分での電極43間の距離D2を短くし、また個々の電極43の面積を広げ静電容量の変化量を大きくしている。
図12には従来タイプのタッチセンサ4aに備わる電極3aを示すが、個々の電極43の面積は個々の電極3aの面積よりも大きくなっていることがわかる。また電極43間の距離D2、D3も短くなっていることがわかる。
また、各電極43の上部13aまたは下部13bから引き出される配線14cは、山形部45の端部から配線14cまでの導通距離を短くしているため、静電容量変化を大きく検知できる。具体的には図13を参照して説明すると、従来タイプの電極4aでは、その端部C3から配線14cまでの最短距離はR6+R7+R8+R9であるのに対し、電極43の端部C3から配線14cまでの最短距離はR6+R10であり、電極43の方が最短距離が短くなっている。さらに別の端部C4から配線14cまでの最短距離を比べてみると、従来タイプの電極4aでは、R11+R12+R13+R8+R9であるのに対し、電極43ではR11+R14である。したがって、電極43の方が端部C4から配線14cまでの距離も短くなっていることがわかる。よって、電極43では静電容量変化を大きく検知できる。
第3実施形態[図14,図15]
本実施形態のタッチセンサ54は、先の実施形態で示したタッチセンサ44と比較して、電極形状が異なっている。タッチセンサ54に設けられる電極53の配列状態を図14で示し、また一の電極53の拡大平面図を図15で示す。
この電極53では、個々の電極53の山形部55および谷形部56の外縁55b,56bが鋭く切り立っており、隣接する電極53間で互いに大きく入り込んだ形状としている。また、埋設部57の表面形状は、図8で示す電極23と同様に凹曲線状の底部56aを有している。
電極53も谷形部56とスライド操作方向に沿う仮想線Lとの交叉角のうち電極53の外角となる谷側外角Bが、山形部55と仮想線Lとの交叉角のうち電極53の内角となる山側内角Aよりも大きくしている。そして、谷形部56の谷底56aを底上げする埋設部57を設けている。さらに、電極53の山形部55または谷形部56を形成する外縁55b,56bに、隣接する電極53の頂部55aからのスライド操作方向の距離D2を短くする補填部58を設けている
こうした埋設部57を設けることで、山形部55の頂部55aと谷形部56の谷底56aとの距離D3を短くし、また、補填部58を設けることで、電極53の端での電極53間距離D2を短くすることができる。そして、個々の電極53の面積を広げ静電容量の変化量を大きくしている。
図16には従来タイプのタッチセンサ4bに備わる電極3bを示すが、この従来タイプの電極3bに比べて電極53では、隣接する電極53間の距離D2,D3が短く、電極53間の干渉が大きいため、スライド操作をした際の静電容量変化がより連続的に変化するようにすることができる。
第4実施形態[図17]
これまでの実施形態では、個々の電極を直線上に配置して直線上のスライド操作を行わせるタッチセンサを示したが、個々の電極を円内に配置して回転操作を行わせるタッチセンサ64とすることができる。
このタッチセンサ64を図17で示す。この場合においても、谷形部66の谷側外角Bを山形部65の山側内角Aより大きくしている。即ち、電極63の連続する方向(スライド操作方向)に直行する輪郭形状を有する谷底66aによって埋設部67を形成し、電極67の形状を拡大している。こうして、電極63間の間隔である山形部65の頂部65aと谷形部66の谷底65aとの距離D3を短くしている。
こうしたタッチセンサ64としても、個々の電極63の面積が広がり、静電容量の変化量を大きくすることができる
図18には電極63の変形形態である電極73を設けた例を示す。図18で示すタッチセンサ74もまた、その電極73では、谷側外角B>山側内角Aとし、埋設部77を設けているので、個々の電極73の面積が広がり、静電容量の変化量を大きくしている。
上記実施形態は本発明の一例であり、こうした形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に反しない限度において、各部材の形状、材質、製造方法等の変更形態を含むものである。
3,3a,3b 電極
4,4a,4b タッチセンサ
5 山形部
6 谷形部
6a 谷底
11 タッチパネル装置
12 タッチパネル
12a スライドスイッチ入力部
12b 樹脂フィルム
12c タッチスイッチ入力部
13,23,33,43,53,63,73 電極
13a 上部
13b 下部
14,44,54,64,74 タッチセンサ
14b 樹脂フィルム
14c 配線
14d コネクタ部
14e タッチスイッチ用電極
15,45,55,65,75 山形部
15a,45a,55a,65a,75a 頂部
15b,45b,55b,65b,75b 外縁
16,23,36,46,56,66,76 谷形部
16a,26a,36a,46a,56a,66a,76a 谷底
16b,26b,36b,46b,56b,66b,76b 外縁
16c,26c,36c,46c,56c,66c,76c 仮想谷底
17,27,37,47,57,67,77 埋設部
A 山側内角
B 谷側外角
C1〜C4 端部
D1〜D3 距離
R1〜R13 距離
S 支持パネル
P 回路基板
F 筐体
L 仮想線

Claims (6)

  1. スイッチ表示が設けられたタッチパネルと、山形部と谷形部とを有しスイッチ表示に対応する複数の電極が設けられたタッチセンサとを積層配置しており、電極の配列方向にスライド操作することでスライド入力可能なタッチパネル装置において、
    スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きいことを特徴とするタッチパネル装置。
  2. 前記電極に谷形部の谷底を底上げする埋設部を設けた請求項1記載のタッチパネル装置。
  3. 前記電極の山形部または谷形部を形成する外縁に、隣接する電極の前記頂部からのスライド操作方向の距離を短くする補填部を設けた請求項1または請求項2記載のタッチパネル装置。
  4. 前記谷側外角Bが略直角である請求項1〜請求項3何れか1項記載のタッチパネル装置。
  5. タッチパネルとタッチセンサとを同一の樹脂フィルムで形成し一体化した請求項1〜請求項4何れか1項記載のタッチパネル装置。
  6. 山形部と谷形部とを有する複数の電極が設けられ、その複数の電極の配列方向にスライド操作することでスライド入力可能なタッチセンサにおいて、
    スライド操作方向に沿う仮想線と谷形部の谷底が交叉して形成する交叉角のうち電極の外角となる谷側外角Bが、該仮想線と山形部の頂部が交叉して形成する交叉角のうち電極の内角となる山側内角Aよりも大きいことを特徴とするタッチセンサ。
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