WO2012056737A1 - 静電容量型タッチパネル - Google Patents

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秀介 田所
司 渡邊
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch panel that outputs the approach or contact of an operating body such as a finger as a change in capacitance.
  • the capacitance sensor is generally composed of a plurality of electrode surfaces and a wiring line that transmits a change in capacitance of the electrode surfaces.
  • the capacitance of the electrode surfaces is determined. Changes.
  • the control part recognizes that operation to the electrode surface was performed by outputting the change of the electrostatic capacitance of this electrode surface to the control part side of an electric and electronic device via a wiring line.
  • the capacitance sensor has high durability because there is no mechanism for performing a mechanical operation, and the thickness can be extremely reduced by forming a film.
  • the operation surface of the touch panel can be made flat, and the degree of freedom in layout and design of the operation surface is high.
  • the number of parts to be used is smaller than that of an operation panel that employs operation buttons, and the cost of parts can be reduced.
  • Patent Document 1 discloses an invention relating to a capacitance sensor provided with an erroneous operation preventing layer on a wiring line.
  • Patent Document 1 has a problem in that the outer dimensions of the capacitance sensor are increased because an erroneous operation preventing layer is provided on the capacitance sensor side. In addition, there is a problem that the manufacturing cost of the capacitance sensor increases. Furthermore, depending on the erroneous operation prevention layer to be installed, there is a possibility that a certain degree of restriction may occur in the degree of freedom in designing the operation surface.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to prevent a malfunction due to a change in the capacitance of a wiring line, and to provide a space-saving and cost-saving capacitive touch panel. Objective.
  • Electrode surfaces 32a to 32d and wiring lines 34a to 34d connected to the electrode surfaces 32a to 32d are provided, and changes in the capacitance of the electrode surfaces 32a to 32d are output via the wiring lines 34a to 34d.
  • a capacitance sensor unit 30 to perform In the capacitive touch panel 50 having the operation panel unit 20 on which the capacitance sensor unit 30 is installed on the back surface, By providing a capacitive touch panel 50 in which a low dielectric constant layer 22 is provided in a portion facing the wiring lines 34a to 34d on the back surface of the operation panel unit 20, the above-described problems are solved.
  • the capacitance type touch panel according to the present invention is provided with a concave portion on the back surface of the operation panel portion, and is used as a low dielectric constant layer for preventing malfunction, so that the outer dimensions of the operation panel portion and the capacitance sensor portion. Will never grow. Thereby, space saving of an electrostatic capacitance type touch panel can be achieved.
  • the low dielectric constant layer is formed by providing the recess on the operation panel side, the manufacturing cost of the capacitive touch panel can be reduced as compared with the conventional technique.
  • FIG. 1A is a view of the capacitive touch panel 50 according to the present invention as viewed from the operation surface side
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA of the capacitive touch panel 50.
  • a capacitive touch panel 50 shown in FIG. 1 is installed as an operation panel of an electric / electronic device such as a vehicle-mounted AV device or a navigation device, for example, and includes a capacitance sensor unit 30 and an operation panel unit 20.
  • the capacitance sensor unit 30 includes a plurality of electrode surfaces 32a to 32d formed on the base film 36 and wiring lines 34a to 34d connected to the electrode surfaces 32a to 32d.
  • FIG. 1 shows an example with four electrode surfaces, the number of electrode surfaces is not limited to this.
  • the electrode surfaces 32a to 32d and the wiring lines 34a to 34d are formed of, for example, a conductive film such as ITO (Indium Tin Oxide), and one end of the wiring lines 34a to 34d is an FFC (flexible flat cable). It becomes the connection end 38 to the side.
  • the capacitance sensor unit 30 may be configured to integrally cover the electrode surfaces 32a to 32d and the wiring lines 34a to 34d with the base film 36.
  • the operation panel unit 20 is formed of, for example, a synthetic resin material such as plastic, and the capacitance sensor unit 30 is installed on the back surface by bonding, screwing, fitting, or the like.
  • An operation display indicating the operation content of the electric / electronic device is formed by printing or the like at a position corresponding to the electrode surfaces 32a to 32d on the surface (operation surface) side of the operation panel unit 20.
  • the operation panel unit 20 has a recess at a portion facing the wiring lines 34a to 34d on the back surface. Then, a gap having a predetermined size is formed between the operation panel unit 20 and the wiring lines 34a to 34d by the recess.
  • this gap is a low dielectric constant having a dielectric constant lower than that of the operation panel unit 20.
  • the rate layer 22 is obtained.
  • the capacitance output from the electrode surfaces 32a to 32d is a value in a normal state where the operation body is not approaching or in contact. Show.
  • the capacitance value in the normal state is output to the control unit side of an electric / electronic device (not shown) via the wiring lines 34a to 34d. Then, the control unit of the electric / electronic device recognizes that the operation on the capacitive touch panel 50 is not performed when the capacitances of the electrode surfaces 32a to 32d are values in the normal state.
  • the user selects a desired operation content from among the operation displays printed on the operation surface of the operation panel unit 20, and brings an operating body such as a finger close to or in contact with the printed portion of the operation display.
  • electrode surfaces 32a to 32d are installed so as to have a one-to-one correspondence with the operation display.
  • the electrode surface 32c and the operating body form a capacitor, and the capacitance value of the electrode surface 32c changes from the normal state.
  • This change in capacitance is output to the control unit side of the electric / electronic device via the wiring line 34c.
  • the control unit recognizes that an operation on the electrode surface 32c has been performed. Then, a predetermined operation instruction corresponding to the operation content of the electrode surface 32c is performed.
  • the capacitance value output from the wiring lines 34a to 34d changes as the operating body approaches or contacts the wiring lines 34a to 34d.
  • the low dielectric constant layer 22 formed by the concave portion exists between the operation surface and the wiring lines 34a to 34d.
  • the dielectric constant ⁇ of air is about 1 and the dielectric constant ⁇ of the operation panel unit 20 is about 3
  • the dielectric constant in the region where the low dielectric constant layer 22 is present is larger than the region where the low dielectric constant layer 22 is present. small.
  • the change in the capacitance output to the control unit side is greater when the operating body approaches or contacts the wiring lines 34a to 34d than when the operating body approaches or contacts the electrode surfaces 32a to 32d. Becomes smaller. Therefore, by optimizing the threshold value of the control unit, even when the operating body approaches or comes in contact with the wiring lines 34a to 34d, the capacitance value can always be less than the threshold value. In this case, since the control unit does not recognize that the operation on the capacitive touch panel 50 has been performed, no malfunction occurs in the electric / electronic device.
  • the recess is filled with a member (solid material) having a dielectric constant smaller than that of the operation panel 20 by solidification or bonding, screwing, fitting, etc.
  • the rate layer 22a may be used. According to this configuration, since the solid low dielectric constant layer 22a exists in the recess, it is possible to prevent the strength of the operation panel unit 20 from being lowered due to the formation of the recess.
  • the recesses are formed in the portions facing the wiring lines 34a to 34d on the back surface of the operation panel unit 20, and the low dielectric constant layer 22 is provided here.
  • the capacitance value when the operating body approaches or contacts the wiring lines 34a to 34d can be reduced.
  • the low dielectric constant layer 22 is provided in the concave portion on the back surface of the operation panel unit 20, the outer dimensions of the operation panel unit 20 and the capacitance sensor unit 30 are not increased.
  • the concave portion can be formed by mold design or machining at the time of manufacturing the operation panel portion 20, the necessary low dielectric constant layer 22 can be formed relatively freely at a low cost. Furthermore, since the concave portion is formed on the back surface of the operation panel unit 20 and the capacitance sensor unit 30 is not touched at all, the degree of freedom in designing the operation surface is not impaired.
  • electrostatic capacitance type touch panel 50 is an example, the number of electrode surfaces, arrangement
  • the present invention is not limited to an on-vehicle electric / electronic device, but can be applied to an operation panel of any electric / electronic device for consumer use or industrial use.

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Abstract

【課題】配線ラインの静電容量の変化による誤作動を防止することが可能で且つ、省スペース、省コストな静電容量型タッチパネルを提供する。 【解決手段】本発明に係る静電容量型タッチパネル５０は、操作パネル部２０の裏面の配線ライン３４ａ～３４ｄに面する部位に凹部を形成しここに低誘電率層２２を設けるため、操作パネル部２０及び静電容量センサ部３０の外形寸法が大きくなることはない。また、凹部は操作パネル部２０に形成するので、必要な領域に必要な低誘電率層２２を比較的自由に低コストで形成することができる。

Description

静電容量型タッチパネル
　本発明は、手指等の操作体の接近もしくは接触を静電容量の変化として出力する静電容量型タッチパネルに関するものである。
　従来、電気電子機器の操作はユーザの手指等の操作体が操作ボタンを押下し、この操作ボタンのアクションを制御部が検知することで行うものが一般的であった。しかしながら、近年、操作体の接近もしくは接触を静電容量の変化として制御部に出力する静電容量センサを用いた静電容量型タッチパネルが多くの電気電子機器で採用されている。
　上記の静電容量センサは、一般に複数の電極面と当該電極面の静電容量の変化を伝達する配線ラインとで構成され、操作体が電極面へ接近もしくは接触するとその電極面の静電容量が変化する。そして、この電極面の静電容量の変化を配線ラインを介して電気電子機器の制御部側に出力することで、制御部は電極面への操作が行われたことを認識する。
　このように、静電容量センサは機械的動作を行う機構が存在しないため耐久性が高く、またフィルム化することでその厚みを極めて薄くすることができる。また、タッチパネルの操作面をフラットにすることができ、操作面のレイアウトやデザインの自由度が高いという利点がある。またさらに、操作ボタンを採用した操作パネルよりも使用する部品点数が少なく、部品コストの削減を図ることができる。
　ただし、静電容量センサは電極面のみならず配線ラインに操作体が接近もしくは接触した場合でも静電容量が変化する。よって、このような場合には、制御部の誤検出により電気電子機器に誤作動が発生する可能性がある。このため、電極面と配線ラインとの間には十分なクリアランスを設けることが望ましい。しかしながら、電気電子機器の小型化、多機能化、及び操作面のデザインなどによるスペースの制約から、十分なクリアランスの確保が困難な場合がある。この問題点に対し、下記［特許文献１］では、配線ラインに誤操作防止層を備えた静電容量センサに関する発明が開示されている。
特開２０１０－８６３８５号公報
　しかしながら、［特許文献１］に開示された発明は、静電容量センサの側に誤操作防止層を設けているため、静電容量センサの外形寸法が大きくなるという問題点がある。また、静電容量センサの製造コストが増大するという問題点がある。さらに、設置する誤操作防止層によっては、操作面のデザインの自由度にある程度の制限が生じる可能性がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、配線ラインの静電容量の変化による誤作動を防止することが可能で且つ、省スペース、省コストな静電容量型タッチパネルを提供することを目的とする。
　本発明は、
（１）電極面３２ａ～３２ｄと当該電極面３２ａ～３２ｄに接続された配線ライン３４ａ～３４ｄとを備え前記電極面３２ａ～３２ｄの静電容量の変化を前記配線ライン３４ａ～３４ｄを介して出力する静電容量センサ部３０と、
当該静電容量センサ部３０が裏面に設置された操作パネル部２０と、を有する静電容量型タッチパネル５０において、
前記操作パネル部２０の裏面の配線ライン３４ａ～３４ｄに面する部位に低誘電率層２２を設けたことを特徴とする静電容量型タッチパネル５０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）低誘電率層２２を、操作パネル部２０に形成した凹部とすることを特徴とする上記（１）記載の静電容量型タッチパネル５０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）凹部の低誘電率層２２内に、操作パネル部２０の材質より誘電率が小さい部材を設けることを特徴とする上記（２）記載の静電容量型タッチパネル５０を提供することにより、上記課題を解決する。
　本発明に係る静電容量型タッチパネルは、操作パネル部の裏面に凹部を設け、これを誤作動を防止するための低誘電率層とするため、操作パネル部及び静電容量センサ部の外形寸法が大きくなることはない。これにより、静電容量型タッチパネルの省スペース化を図ることができる。また、操作パネル部側に凹部を設けることで低誘電率層を形成するため、従来技術と比較して静電容量型タッチパネルの製造コストを低減することができる。
本発明に係る静電容量型タッチパネルを示す図である。 本発明に係る静電容量型タッチパネルの変形例を示す断面図である。
　本発明に係る静電容量型タッチパネルの実施の形態について図面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明に係る静電容量型タッチパネル５０を操作面側から見た図であり、図１（ｂ）は、静電容量型タッチパネル５０のＡ－Ａ断面図である。
　図１に示す静電容量型タッチパネル５０は、例えば車載用のＡＶ機器、ナビゲーション装置等の電気電子機器の操作パネルとして設置され、静電容量センサ部３０と操作パネル部２０とを有している。静電容量センサ部３０は、ベースフィルム３６上に形成された、複数の電極面３２ａ～３２ｄと当該電極面３２ａ～３２ｄのそれぞれに接続された配線ライン３４ａ～３４ｄとを有している。尚、図１では、電極面が４つの例を示しているが、電極面の数はこれに限定されるものではない。電極面３２ａ～３２ｄと配線ライン３４ａ～３４ｄとは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）等の導電フィルムで形成され、配線ライン３４ａ～３４ｄの一端はＦＦＣ（フレキシブル　フラット　ケーブル）として制御部側への接続端３８となる。尚、静電容量センサ部３０は、電極面３２ａ～３２ｄと配線ライン３４ａ～３４ｄとをベースフィルム３６で一体的に覆うように構成しても良い。
　操作パネル部２０は例えばプラスチック等の合成樹脂材料で形成され、裏面に静電容量センサ部３０が接着、ビス止め、嵌合等により設置されている。また、操作パネル部２０の表面（操作面）側の電極面３２ａ～３２ｄと対応する位置には、電気電子機器の操作内容を示す操作表示が印刷等で形成される。さらに、操作パネル部２０は、裏面の配線ライン３４ａ～３４ｄの面する部位に凹部を有している。そして、この凹部により、操作パネル部２０と配線ライン３４ａ～３４ｄとの間に所定の寸法の間隙を形成する。ここで、空気の誘電率εは約１であり、操作パネル部２０を構成する合成樹脂材料の誘電率εは約３であるから、この間隙は操作パネル部２０よりも誘電率の低い低誘電率層２２となる。
　次に、本発明に係る静電容量型タッチパネル５０の動作を説明する。先ず、静電容量型タッチパネル５０の操作面近傍に操作体が存在していない状態では、電極面３２ａ～３２ｄから出力される静電容量は操作体が接近もしくは接触していない通常状態の値を示す。この通常状態の静電容量の値は、配線ライン３４ａ～３４ｄを介して図示しない電気電子機器の制御部側に出力される。そして、電気電子機器の制御部は電極面３２ａ～３２ｄの静電容量が通常状態の値の場合、静電容量型タッチパネル５０に対する操作が行われていないと認識する。
　次に、ユーザは操作パネル部２０の操作面に印字された操作表示のうち希望する操作内容のものを選択し、その操作表示の印字された部分に手指等の操作体を接近もしくは接触させる。操作パネル部２０の操作表示の裏面には電極面３２ａ～３２ｄが操作表示と一対一対応するように設置されている。ここで、操作体が電極面３２ｃと対応する操作表示に接近もしくは接触する場合を考える。操作体が電極面３２ｃと対応する操作表示に接近もしくは接触すると、電極面３２ｃと操作体とがコンデンサを形成し、電極面３２ｃの静電容量の値が通常状態から変化する。この静電容量の変化は配線ライン３４ｃを介して電気電子機器の制御部側に出力される。制御部は電極面３２ｃの静電容量が変化して所定の閾値を超えると電極面３２ｃに対する操作が行われたと認識する。そして、電極面３２ｃの操作内容と対応する所定の動作指示を行う。
　ここで、ユーザが操作体を配線ライン３４ａ～３４ｄ側にずれて接近もしくは接触させた場合や、誤って配線ライン３４ａ～３４ｄの面している部分に接近もしくは接触させた場合を考える。この場合、操作体の配線ライン３４ａ～３４ｄへの接近もしくは接触により、配線ライン３４ａ～３４ｄの出力する静電容量の値が変化する。しかしながら、操作面と配線ライン３４ａ～３４ｄとの間には凹部により形成された低誘電率層２２が存在する。ここで、前述のように空気の誘電率εは約１であり操作パネル部２０の誘電率εは約３であるから、低誘電率層２２の存在する領域の誘電率は存在しない領域よりも小さい。このため、制御部側に出力される静電容量の変化は、配線ライン３４ａ～３４ｄに操作体が接近もしくは接触したときの方が、電極面３２ａ～３２ｄに操作体が接近もしくは接触したときよりも小さくなる。よって、制御部の閾値を最適化しておくことで、配線ライン３４ａ～３４ｄに操作体が接近もしくは接触したときでもその静電容量の値を常に閾値未満とすることができる。この場合、制御部は静電容量型タッチパネル５０に対する操作が行われたとは認識しないから、電気電子機器に誤動作が生じることはない。
　尚、図２に示すように、凹部には操作パネル部２０の材質よりも誘電率の小さい部材（固体の材料）を充填もしくは接着、ビス止め、嵌合等により設置して、これを低誘電率層２２ａとしても良い。この構成によれば、凹部に固体の低誘電率層２２ａが存在するため、凹部形成による操作パネル部２０の強度の低下を防止することができる。
　以上のように、本発明に係る静電容量型タッチパネル５０によれば、操作パネル部２０の裏面の配線ライン３４ａ～３４ｄに面する部位に凹部を形成しここに低誘電率層２２を設けることで、配線ライン３４ａ～３４ｄへ操作体が接近もしくは接触した時の静電容量の値を小さくすることができる。これにより、電極面３２ａ～３２ｄと配線ライン３４ａ～３４ｄとの間に十分なクリアランスの確保が困難な場合でも、配線ライン３４ａ～３４ｄによる誤動作を防止することができる。また、低誘電率層２２は操作パネル部２０の裏面の凹部に設けられることから、操作パネル部２０及び静電容量センサ部３０の外形寸法が大きくなることはない。これにより、静電容量型タッチパネル５０の省スペース化を図ることができる。また、凹部は操作パネル部２０作製時の金型設計もしくは機械加工で形成することができるので、必要な領域に必要な低誘電率層２２を比較的自由に低コストで形成することができる。さらに、凹部は操作パネル部２０の裏面に形成され且つ静電容量センサ部３０にはなんら手を加えないため、操作面のデザインの自由度を損なうことが無い。
　尚、上記の静電容量型タッチパネル５０は一例であるから、電極面の数、配置、静電容量センサ部３０の構造、及びその他の構成等は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。また、本発明は車載用の電気電子機器に限定されるものではなく、民生用、産業用の如何なる電気電子機器の操作パネルにも適用することが可能である。
　　　　　　２０　　　　　　操作パネル部
　　　　　　２２、２２ａ　　低誘電率層
　　　　　　３０　　　　　　静電容量センサ部
　　　　　　３２ａ～３２ｄ　電極面
　　　　　　３４ａ～３４ｄ　配線ライン
　　　　　　５０　　　　　　静電容量型タッチパネル

Claims (3)

  1. 電極面と当該電極面に接続された配線ラインとを備え前記電極面の静電容量の変化を前記配線ラインを介して出力する静電容量センサ部と、
    当該静電容量センサ部が裏面に設置された操作パネル部と、を有する静電容量型タッチパネルにおいて、
    前記操作パネル部の裏面の配線ラインに面する部位に低誘電率層を設けたことを特徴とする静電容量型タッチパネル。
  2. 低誘電率層を、操作パネル部に形成した凹部とすることを特徴とする請求項１記載の静電容量型タッチパネル。
  3. 凹部の低誘電率層内に、操作パネル部の材質より誘電率が小さい部材を設けることを特徴とする請求項２記載の静電容量型タッチパネル。
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