WO2015053062A1 - 静電容量タッチスイッチパネル - Google Patents

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WO2015053062A1
WO2015053062A1 PCT/JP2014/074943 JP2014074943W WO2015053062A1 WO 2015053062 A1 WO2015053062 A1 WO 2015053062A1 JP 2014074943 W JP2014074943 W JP 2014074943W WO 2015053062 A1 WO2015053062 A1 WO 2015053062A1
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glass substrate
switch panel
thin film
glass
touch switch
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PCT/JP2014/074943
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前田　忠己
勇 神田
浩司 加藤
崇弘 岡本
仁司 作田
美沙 山中
尚矢 勝村
裕記 中山
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株式会社ノリタケカンパニーリミテド
ノリタケ伊勢電子株式会社
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    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches

Definitions

  • the present invention relates to a capacitive touch switch panel that detects that a user's finger or the like has approached a predetermined position corresponding to an electrode by a change in capacitance, and more particularly, a capacitive touch in which a sensor electrode is directly provided on a glass substrate.
  • the switch panel .
  • a capacitive touch switch panel is used as one of the input means to each device.
  • 11 and 12 are side views of existing electrostatic capacity switch panels.
  • a switch design 12a is applied to a resin cover 12 such as acrylic by printing or laser trimming, and the sensor electrode 13 is provided on a printed circuit board (PCB) 14 and bonded together. It has a structure.
  • the control unit 15 is mounted on the PCB 14.
  • the control unit 15 is disposed outside and is connected to the touch switch panel 11 ′ via a flexible printed wiring board (FPC) 16 made of resin. .
  • FPC flexible printed wiring board
  • the capacitive touch switch panel having these configurations, when the surface of the cover 12 is touched with a finger, electrostatic coupling occurs between the sensor electrode 13 and the finger, and the capacitance of the electrode changes.
  • the sensor electrodes 13 are provided in a plurality of positions corresponding to the switch design, wiring is assigned to each sensor electrode 13, and each sensor electrode 13 and the control unit 15 are connected by the wiring (including the FPC 16 in FIG. 12).
  • the control unit 15 the amount of change in capacitance in the sensor electrode 13 is digitized, and it is determined that the finger has touched when the numeric value exceeds a predetermined threshold. As a result, the control unit 15 can detect which sensor electrode 13 has changed in capacitance, and can detect which touch switch part the finger touches.
  • a switch having a switch electrode made of a metal thin film and a dummy electrode on a substrate such as a glass substrate has been proposed (see Patent Document 1).
  • the switch electrode in this switch is configured to include a mark having a predetermined shape (design).
  • the metal thin film is made of a material such as aluminum, aluminum alloy (aluminum-tantalum, etc.), niobium, molybdenum, gold, silver, copper, etc. on a glass substrate made of soda lime glass, etc. by sputtering, vapor deposition, CVD, etc. After the film is formed and exposed to a predetermined pattern shape, it is formed by etching.
  • an insulating member (protective layer) is printed on the electrode by printing and baking a paste in which a coloring pigment such as a black pigment or a white pigment is mixed with a low softening point glass frit. ) Is formed. Further, as shown in FIG. 5 of Patent Document 1, the connection terminal of the glass substrate and the printed circuit board are connected to the FPC via a connector.
  • the resin cover surface and electrode surface may be deteriorated when used for a long time in a severe environment such as high temperature, low temperature, and high humidity.
  • a resin cover such as acrylic
  • the switch design is formed by printing or the like, there is a limit to the realizable design, and for example, it is difficult to form a fine pattern.
  • the capacitive touch switch of Patent Document 1 by providing a switch electrode (sensor electrode) with a metal thin film on a glass substrate, environment resistance can be improved, and a fine pattern can be formed. is there.
  • the switch electrode when the switch electrode is made of an aluminum thin film, all the switch electrodes have the same color (glossy silver) and cannot form switch electrodes of other colors.
  • a mark or the like of another color is to be formed on the switch electrode portion, it is conceivable that the portion corresponding to this mark is an opening that does not completely form the switch electrode, and the rear surface coating is colored as desired. .
  • touch detection cannot be performed at the opening where there is no switch electrode.
  • a method of forming the switch electrode (auxiliary electrode) in the form of a fine grid that is almost transparent to the naked eye without forming a complete opening is conceivable. Since the reflectivity (wavelength of about 400 to 700 nm) is extremely high and glare is likely to occur, it is inferior in visual recognition characteristics (transmittance) from the touch surface.
  • the present invention has been made to cope with such problems, and can form a high-quality design shape and a transparent sensor electrode that suppresses reflection of visible light, is excellent in texture, and has sufficient environmental resistance. It is an object of the present invention to provide a capacitive touch switch panel having characteristics.
  • the capacitive touch switch panel of the present invention is a capacitive touch switch panel comprising a glass substrate and a sensor unit formed on the glass substrate, the sensor unit having a sensor electrode,
  • the sensor electrode is formed of an aluminum (hereinafter referred to as Al) thin film formed in a switch shape by sputtering or vacuum deposition on the opposite side of the touch surface of the glass substrate, and the sensor portion includes at least the aluminum thin film.
  • An intermediate layer is provided between a part and the glass substrate, and the intermediate layer is selected from chromium (hereinafter referred to as Cr), molybdenum (hereinafter referred to as Mo), and tungsten (hereinafter referred to as W). It consists of a thin film containing at least one metal.
  • the Al thin film has a light transmitting portion
  • the light transmitting portion has a lattice shape in which the Al thin film and the intermediate layer are overlapped, and the space between the lattices is an opening.
  • the sensor unit has a protective layer that protects the sensor electrode, which is formed on the surface side of the glass substrate on which the Al thin film is formed.
  • the sensor unit diffuses light from an illumination light source formed in a space between the sensor electrodes on the surface side of the glass substrate on which the Al thin film is formed or a position of a light transmitting part formed in the sensor electrode. It has the light-diffusion layer to be made.
  • the intermediate layer includes at least one oxide selected from an oxide of Al and an oxide of titanium (hereinafter referred to as Ti).
  • the capacitance touch switch panel includes an illumination light source and a control unit that performs touch detection by the sensor unit and driving of the illumination light source.
  • the glass substrate has a cover glass provided on the surface side on which the sensor portion is formed, the glass substrate and the cover glass are glass-sealed, and the sensor portion is in the glass-sealed space. It has a metal external connection terminal which is disposed, connected to the sensor unit, and extends to the outside from the glass-sealed space. Further, the glass substrate and the cover glass are directly sealed with glass for sealing without a spacer member. Moreover, the inside of the glass-sealed space is a vacuum or is filled with an inert gas.
  • the capacitive touch switch panel of the present invention includes a glass substrate and a sensor unit formed on the glass substrate, and the sensor unit has a sensor electrode, and the sensor electrode touches the glass substrate.
  • the Al thin film is formed by sputtering or vacuum deposition, it is possible to form a high-quality design shape such as a fine pattern shape by performing wet etching or the like thereafter as compared with the case of printing. Furthermore, since the predetermined intermediate layer is interposed between the glass substrate and the Al thin film, it is possible to form a sensor electrode that looks black when viewed from the touch surface and can detect touch. For this reason, any sensor electrode having a glossy silver or black switch design capable of touch detection can be formed.
  • the switch design panel and sensor electrode can be integrated and provided on a single glass substrate. Since a glass substrate is used as the substrate, it is more resistant to discoloration and wear than when the touch switch portion is made of resin. Further, since the Al thin film is used for the sensor electrode and the wiring, the corrosion resistance is excellent as compared with the case of using copper or the like. For this reason, the capacitive touch switch panel of the present invention has sufficient environmental resistance and high reliability.
  • At least part of the Al thin film has a translucent part, and the translucent part has a lattice shape in which the Al thin film and the intermediate layer are overlapped.
  • a simple sensor electrode can be formed.
  • the sensor unit has a protective layer that protects the sensor electrode formed on the surface side of the glass substrate on which the Al thin film is formed. Therefore, the protective layer can prevent the sensor electrode from being corroded or electrostatically damaged.
  • the sensor part has a light diffusion layer that diffuses light from the illumination light source formed in the space between the sensor electrodes on the surface side where the Al thin film of the glass substrate is formed or in the position of the translucent part formed in the sensor electrode. Since it has, the brightness in the light emission site
  • the intermediate layer contains at least one oxide selected from an oxide of Al and an oxide of Ti, the reflectance of visible light can be further reduced.
  • an illumination light source and a control unit that performs touch detection by the sensor unit and driving of the illumination light source are integrated into a module, which is excellent in handleability. .
  • the glass substrate has a cover glass provided on the surface side where the sensor portion is formed, and the glass substrate and the cover glass are glass-sealed,
  • a glass part is configured by having a sensor part disposed in the glass-sealed space, connected to the sensor part, and having a metal external connection terminal extending outside from the glass-sealed space.
  • the resin FPC is used as the external connection terminal, the mechanical strength and the environmental resistance can be greatly improved. Therefore, it can be used in a harsh environment where moisture, acid, alkali, dust, etc. exist in a wide temperature range from low temperature to high temperature (about ⁇ 50 ° C. to 430 ° C.). In addition, even when strong vibration or pressure is applied, disconnection of the sensor electrode or wiring made of a metal thin film can be prevented.
  • the glass substrate and the cover glass are directly sealed with the sealing glass without using the spacer member, so that the inside of the panel can be completely adhered, and the mechanical strength is further increased. Excellent. Moreover, since the inside of the glass-sealed space is vacuum or filled with an inert gas, deterioration of the sensor electrode can be further suppressed.
  • FIG. 2 is an exploded view of the capacitance switch panel of FIG. 1. It is an expansion schematic cross section of the sensor part of FIG. It is the front view which shows the other example of the electrostatic capacitance switch panel of this invention, a side view, and the elements on larger scale of a sensor electrode. It is a figure which shows the influence which the presence or absence of an intermediate
  • FIGS. 1A is a front view showing a capacitance switch panel
  • FIG. 1B is a side view thereof
  • FIG. 2 is an exploded view of the capacitance switch panel of FIG.
  • the capacitive touch switch panel 1 includes a translucent glass substrate 2 and a sensor unit 3 formed on the glass substrate 2.
  • the surface of the glass substrate 2 becomes the touch surface 2a
  • the sensor unit 3 is provided on the opposite surface 2b of the touch surface 2a.
  • the capacitance switch panel 1 includes a connection terminal 3 a connected to the sensor electrode 4 of the sensor unit 3 by a wiring 8.
  • connection terminals 3a are arranged so that the wirings are adjacent to each other toward the outside of the substrate and are parallel to each other.
  • a flexible printed wiring board (FPC) 9 is connected to the connection terminal 3a, and the control unit 10 is connected via the FPC 9.
  • the control unit 10 includes a control circuit 10b that performs touch detection and the like on the PCB 10a.
  • the control unit 10 may be separated from the sensor unit 3 as illustrated in FIG. 1, or may be disposed adjacent to or directly mounted on the sensor unit 3. Separating the control unit 10 from the sensor unit 3 facilitates isolation from the external environment.
  • an illumination light source such as an LED backlight and a control board including a control unit are integrated on the back surface (opposite side of the touch surface) of the sensor unit to form a module. It can be easily incorporated as an alternative to the mechanical switch. When the switch is pressed, the data is output in open drain or asynchronous serial.
  • the glass substrate 2 is a translucent insulating substrate, and soda lime glass, quartz glass, borosilicate glass, alkali-free glass containing no alkali component, and the like can be adopted. It is preferable to use soda lime glass because it has a high transmittance and is very inexpensive because it is used for window glass of general building materials.
  • the thickness of the glass substrate 2 is about 0.5 to 5 mm, preferably about 1.8 to 3.0 mm.
  • the sensor electrode 4 is made of an Al thin film and is provided on the opposite side of the touch surface of the glass substrate.
  • the Al thin film is formed by sputtering or vacuum deposition, which is a vacuum process, using an Al solid target (vapor deposition material).
  • the wiring 8 is also formed integrally with the sensor electrode 4.
  • the vacuum process it is more preferable to employ the above sputtering because a uniform film can be formed.
  • Sputtering is a method in which an argon ion accelerated by a solid target is collided and atoms or molecules jumping out from the surface of the target are deposited on a glass substrate.
  • An Al thin film is not formed on Y in FIG.
  • a method for processing the Al thin film into a predetermined switch shape (design) is not particularly limited, but the wiring 8 connected to the sensor electrode 4 and the fine grid-like wiring of the light-transmitting portion described later can be formed with high accuracy. Therefore, it is preferable to use a known photo resolution technique. For example, after an Al thin film is formed on the surface of a glass substrate by sputtering or vacuum deposition, a mask layer of an etching pattern is formed by screen printing using a resist material, and wet etching is performed by wet etching using a predetermined etching solution. Wiring and switch shape (design) are formed.
  • the thickness of the Al thin film is suitably 500 nm to 5000 nm.
  • the glass substrate 2, the sensor electrode 4 and the wiring 8, the protective layer 6, and the light diffusion layer 7 are laminated on the glass substrate 2 in this order. That is, in the capacitive touch switch panel of this embodiment, in the sensor unit 3, the sensor electrode 4 (with an intermediate layer in part) and the wiring 8 are provided on the opposite surface of the glass substrate 2, and the protective layer 6 is provided thereon. A light diffusion layer 7 is formed on the protective layer 6 in order.
  • the protective layer 6 is a layer made of an insulating material or the like, which will be described later, and has an opening 6a in a part thereof, and transmits light from an illumination light source such as an LED backlight to a necessary part.
  • a predetermined intermediate layer is formed between at least a part of the sensor electrode 4 and the wiring 8 made of an Al thin film and the glass substrate 2.
  • Fig. 3 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the sensor section.
  • an intermediate layer 5 is formed between the sensor electrode 4 made of an Al thin film and the glass substrate 2 at the switch 4a.
  • the intermediate layer 5 is a thin film containing (1) at least one metal selected from Cr, Mo, and W.
  • the intermediate layer 5 is a layer (black layer) that absorbs incident light by visible light interference and looks black. From the touch surface 2a, the part of the switch 4a can be seen in black, the part of the switch 4b can be seen in glossy silver, and the Y part can be seen in the color of the protective layer 6 (for example, black).
  • the intermediate layer 5 is directly formed on the surface of the opposite surface 2b of the glass substrate 2 by, for example, vacuum deposition or sputtering. For the same reason as in the formation of the Al thin film, it is more preferable to employ the above sputtering for the intermediate layer 5 as well.
  • a solution for example, phosphoric acid-based etchant
  • a solution for example, phosphoric acid-based etchant
  • the intermediate layer 5 preferably includes (2) a predetermined amount of at least one oxide selected from Al oxide and Ti oxide.
  • the Ti oxide include TiO 2
  • examples of the Al oxide include Al 2 O 3 .
  • the reflectance can be further reduced as shown in FIG.
  • an intermediate layer composed of a mixture of (1) at least one metal selected from Cr, Mo and W and (2) at least one oxide selected from an oxide of Al and an oxide of Ti.
  • a thin film is formed by vacuum deposition or sputtering using a solid target (vapor deposition material) of these mixtures.
  • the sensor unit 3 has a protective layer 6 on the outermost layer on the surface side where the Al thin film of the glass substrate is formed.
  • the protective layer By providing the protective layer, the sensor electrode can be prevented from being corroded or destroyed by static electricity. Further, it has an effect of preventing scattering when the substrate is destroyed by some impact. Furthermore, the breaking strength can be improved.
  • the protective layer include a film formed by thick film printing and baking of a low melting point glass paste, and a film formed by thick film printing and drying of an organic resin paste.
  • a protective layer can be colored by mixing a coloring pigment with each paste, and a switch design can be colored in multiple colors by making this protective layer visible from the space between sensor electrodes.
  • the space between the sensor electrodes on the surface side where the Al thin film of the glass substrate is formed or the transparent electrode formed in the sensor electrode is preferable to have the fluorescent diffusion layer 7 at the position of the light portion (back surface). Light from the illumination light source can be diffused by this light diffusion layer, and even in a case where the illumination light source is small, the brightness at the light emitting portion of the touch surface can be made uniform.
  • the light diffusion layer a glass bead (4 to 60 ⁇ m particle size) is dispersed in a low melting point frit glass or resin paste, and this is applied, and the low melting point frit glass is fired, and the resin paste is dried to form a coating film. Can be mentioned.
  • the capacitive touch switch panel of the present invention utilizes the fact that electrostatic coupling occurs between the sensor electrode and the finger and the capacitance of the electrode changes, and the specific detection procedure and the like are well known. Procedures can be adopted.
  • FIG. 4A is a front view showing the capacitance switch panel
  • FIG. 4B is a side view thereof
  • FIG. 4C is an enlarged view of a portion A in FIG. 4A.
  • the capacitive touch switch panel 1 ′ includes a translucent glass substrate 2 and a sensor unit 3 formed on the glass substrate 2. Become. The surface of the glass substrate 2 becomes the touch surface 2a, and the sensor unit 3 is provided on the opposite surface 2b of the touch surface 2a.
  • the sensor electrode 4 has a total of 16 switches in 4 rows ⁇ 4 columns, to which wiring 8 is connected, and is connected to a control unit (not shown) via the connection terminal 3a and the FPC 9.
  • the sensor unit 3 does not have a protective layer or a light diffusing layer, but these may be further provided as necessary as in FIG.
  • each switch-shaped portion has a lattice shape in which the Al thin film (sensor electrode 4) and the intermediate layer 5 overlap each other, and the space between the lattices is an opening 4c.
  • the opening here is an opening in a two-layer portion of the sensor electrode and the intermediate layer.
  • This lattice shape is a fine lattice shape, and each switch-shaped portion (the two-layer portion) becomes a translucent portion that looks transparent at first glance.
  • This lattice shape can be formed by first forming the intermediate layer 5 on the glass substrate 2 by sputtering or the like, forming an Al thin film (sensor electrode 4) thereon, and then etching both materials simultaneously.
  • the line width W is usually set to 3 ⁇ m to 100 ⁇ m, and the line pitch P is set to about 0.5 mm to 1 mm.
  • line it can be set as arbitrary shapes, such as a hexagon, a vertically long rectangular rhombus, and a trapezoid.
  • the part when trying to form a color other than the glossy silver color of the Al thin film itself, the part should be an opening that does not completely form the sensor electrode, and a desired colored layer should be formed on the protective layer on the back side. It is conceivable to display it on the touch surface, but in this case, it is not possible to detect touch at an opening having no sensor electrode.
  • a method of forming the sensor electrode in a shape such as a fine grid without forming a complete opening is conceivable, but the Al thin film has a very high reflectance of visible light and easily causes glare. Inferior to visual characteristics.
  • the intermediate layer between the glass substrate and the Al thin film by interposing the intermediate layer between the glass substrate and the Al thin film, it is possible to provide a sensor electrode that looks black when viewed from the touch surface and can detect touch. Furthermore, the reflectance of visible light is reduced to suppress glare even when formed into a shape such as a fine lattice, and the color and shape visibility of the protective layer on the back surface is ensured.
  • FIG. 5 An example of the spectral characteristic of the reflectance with and without the intermediate layer is shown in FIG.
  • “with an intermediate layer” means that sputtering is performed using a target of a mixture of Mo and Al 2 O 3 (containing 10 wt% Al 2 O 3 ) on a soda lime glass substrate (0.7 mm). An intermediate layer (100 nm) is formed, and an Al thin film (1000 nm) with a purity of 99% is formed thereon by sputtering. Further, “no intermediate layer” means that in the above configuration, only an Al thin film (1000 nm) is formed without forming an intermediate layer. As shown in FIG. 5, when there is no intermediate layer, the reflectance is significantly higher than that of the glass substrate. On the other hand, by providing the intermediate layer, the reflectance is lower than the glass substrate alone. It can be seen that the spectral characteristics are almost flat with respect to all wavelengths and there is no coloring.
  • the intermediate layer is a mixture layer of (1) at least one metal selected from Cr, Mo, W and (2) at least one oxide selected from an oxide of Al and an oxide of Ti
  • the composition ratio of the mixture affects the reflectance. Therefore, in order to form a film having a desired composition ratio, it is preferable to use a solid target in a mixture state in which each of a metal and an oxide is mixed in advance at a desired composition ratio substantially uniformly.
  • a solid target of a single metal is used and a mixed gas of argon and oxygen is used. The method cannot form a film having the above composition.
  • the oxide content relative to the total amount of the mixture is preferably 2 to 16% by weight.
  • the oxide content is less than 2% by weight, the metallic luster starts to appear and the reflectance may not be reduced.
  • the content of the oxide exceeds 16% by weight, white turbidity may appear and the reflectance may not be reduced.
  • FIG. 6 An example of the influence of the mixture composition ratio of the intermediate layer is shown in FIG.
  • an intermediate layer (100 nm) is formed on a soda lime glass substrate (0.7 mm) by sputtering using a target of a mixture of Mo and Al 2 O 3, and an Al thin film with a purity of 99% is formed thereon.
  • (1000 nm) is formed by sputtering, and changes in the reflectance of visible light (wavelength 500 nm) when the amount (% by weight) of Al 2 O 3 in the mixture is changed are measured.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 2 to 16% by weight, more preferably 5 to 15% by weight, 12% by weight is particularly preferred.
  • the film thickness of the intermediate layer is suitably 5 nm to 500 nm. If it is less than 5 nm, sufficient blackening cannot be achieved, and the reflectance may not be reduced. On the other hand, if it exceeds 500 nm, the reflected light reduction effect due to the visible light interference effect may not be obtained. More preferably, it is 50 nm to 200 nm.
  • the film thickness is determined for each material according to the refractive index of the intermediate layer material.
  • FIG. 7A is a plan view showing a capacitive touch switch panel
  • FIG. 7B is a side view thereof
  • FIG. 7C is a front view thereof.
  • the capacitive touch switch panel 21 includes a translucent glass substrate 22, a sensor unit 25 formed on the surface 22 b opposite to the touch surface 22 a of the glass substrate 22, and the glass substrate 22. And a cover glass 23 provided on the surface (22b) side on which the sensor unit 25 is formed.
  • the sensor unit 25 has a sensor electrode 26 made of an Al thin film formed on the opposite surface 22 b side of the glass substrate 22.
  • the glass substrate 22 and the cover glass 23 are glass-sealed, and the sensor unit 25 is disposed in the glass-sealed space. Moreover, it has the lead frame 24 which is a metal external connection terminal connected to the sensor unit 25 and extending outside from the glass-sealed space. The lead frame 24 is connected to the sensor electrode of the sensor unit 25 by wiring (not shown).
  • the capacitance touch switch panel 21 has a structure in which a glass substrate 22 and a cover glass 23 are directly glass-sealed without using a spacer member such as spacer glass.
  • Glass sealing is performed by applying sealing low-melting point frit glass or glass paste to the outer periphery of the glass substrate 22 and the cover glass 23, and baking (approx. 480 ° C.).
  • a space surrounded by the glass substrate 22, the cover glass 23, and the sealing glass is a glass-sealed space.
  • an inert gas atmosphere such as nitrogen
  • the sensor unit 25 including the sensor electrode 26 made of an Al thin film is disposed in a glass-sealed space, it is not easily affected by the external environment, and in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature, It can also be used in harsh environments where moisture, acid, alkali, dust, etc. are present. Further, since the sensor unit 25 is sandwiched between the glass substrate 22 and the cover glass 23, the mechanical strength is superior to the structure of one glass substrate, and strong vibration and pressure are applied. Even in such a case, disconnection of the sensor electrode 26 and its wiring can be prevented.
  • a control unit (not shown) that controls touch detection by the sensor unit 25 is disposed outside the capacitive touch switch panel 21 and its connection terminal is connected to the lead frame 24 by spot welding or the like.
  • a metal lead frame 24 as an external connection terminal and performing the connection by welding, it can be used even in a high temperature environment of about 400 ° C., for example.
  • a spacer member may be provided around the glass substrate and the cover glass as necessary.
  • the shaping height of the lead frame is adjusted depending on whether or not a spacer member is used.
  • the internal space of the capacitive touch switch panel can include a control unit and an illumination light source such as an LED backlight.
  • the same glass substrate 22 and cover glass 23 as the glass substrate 2 in the form shown in FIG. 1 can be used.
  • the sensor electrode 26 of the sensor unit 25 is made of an Al thin film and is provided on the surface 22 b opposite to the touch surface 22 a of the glass substrate 22.
  • an Al thin film as a sensor electrode, it is excellent in environmental resistance characteristics and low in cost. Since this embodiment is particularly excellent in environmental resistance, a metal thin film other than the Al thin film can be used as the sensor electrode.
  • it can be formed by a known thin film forming method using a material such as Al alloy, niobium, molybdenum, gold, silver, or copper.
  • Fig. 8 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the sensor section.
  • the thickness of the sensor electrode or the like is exaggerated from the actual value for the sake of explanation.
  • the sensor unit 25 has a sensor electrode 26.
  • An intermediate layer 27 is formed between the sensor electrode 26 made of an Al thin film and the glass substrate 22 at the site of the switch 26a.
  • the intermediate layer 27 is the same as that shown in FIG. 3 and the like, and is a layer (black layer) that absorbs incident light by visible light interference and looks black. From the touch surface 22a, the part of the switch 26a can be seen in black, the part of the switch 26b can be seen in glossy silver, and the part Y 'can be seen in the color of the protective layer 28.
  • the details of the method and characteristics of forming the sensor electrode and intermediate layer made of an Al thin film are the same as those shown in FIG.
  • a sensor electrode 26 (and wiring) and a protective layer 28 are laminated in order from the glass substrate 22, and a predetermined intermediate layer 27 is provided between at least a part of the sensor electrode 26 (and wiring) and the glass substrate 22. Is formed.
  • a configuration without the protective layer 28 may be employed.
  • the space between the sensor electrodes on the surface side where the Al thin film of the glass substrate is formed or the position of the translucent part (such as the opening of the protective layer) formed in the sensor electrode is shown in FIG. A light diffusion layer similar to that shown in FIG.
  • FIG. 9 shows an enlarged view of the X ′ portion in FIG.
  • a light-transmitting sensor electrode is provided in the X ′ portion of FIG.
  • this portion has a lattice shape in which the Al thin film (sensor electrode 26) and the intermediate layer 27 overlap each other, and the space between the lattices is an opening 26c.
  • This lattice shape is the same fine lattice shape as that of FIG. 4C described above, and each switch-shaped portion becomes a translucent portion that looks transparent at first glance. Details of the lattice (formation method, line width W, line pitch P, etc.) are the same as those shown in FIG.
  • the structure of the portion X in FIG. 1A is the same as the portion X ′.
  • FIG. 10A is a plan view showing a capacitive touch switch panel (slider pattern) of the present invention
  • FIG. 10B is a plan view of a conventional capacitive touch switch panel (slider pattern).
  • FIG. 10B in the case of a general slider pattern, it is necessary to form the sensor electrode 34 by changing the area, and each stage (each switch) of the sensor electrode 34 from the left side to the right side in the figure. ) Area is not constant. In this case, the change in capacitance is not constant at each stage, and the control program for recognition becomes complicated.
  • the capacitance touch switch panel 31 includes a sensor unit 33 formed on the opposite surface side of the touch surface of the translucent glass substrate 32.
  • the sensor unit 33 includes a plurality of sensor electrodes 33a having substantially the same area at each stage (each switch), and a predetermined shape between the sensor electrode 33a and the glass substrate 32 in the area of each sensor electrode 33a.
  • the sensor electrode 33a is formed by laminating an Al thin film and an intermediate layer, and is an electrode that looks black when viewed from the touch surface.
  • the sensor electrode 33b does not have an intermediate layer, is formed of an Al thin film, and is an electrode that looks glossy silver when viewed from the touch surface.
  • the sensor electrode 33b is formed in a shape (slider pattern) in which the area of each step (each switch) increases stepwise from the left side to the right side in the drawing. The details of the formation method and characteristics of the sensor electrode and the intermediate layer made of the Al thin film are the same as those shown in FIG.
  • the design that can be visually recognized from the touch surface can be substantially the same in each step, with the area of the sensor electrode serving as the conductive portion being a slider pattern in which the area changes stepwise. Thereby, the change in capacitance can be made constant at each stage, and a control program for recognition is facilitated.
  • the structure of the electrostatic capacitance touch switch panel of this invention is not limited to these.
  • the capacitive touch switch panel of the present invention can form a high-quality design shape and a transparent sensor electrode with reduced reflection of visible light, is excellent in texture, and has sufficient environmental resistance.
  • AV equipment, PC / OA equipment, industrial machines, and other electronic devices can be suitably used as input means to each equipment.
  • moisture (humidity) in a wide temperature range from -50 ° C to 430 ° C
  • it can be suitably used as an input means to equipment used in a harsh environment where acid, alkali, dust and the like are present.
  • SYMBOLS 1 Capacitance touch switch panel 2 Glass substrate 3 Sensor part 4 Sensor electrode 5 Intermediate layer 6 Protective layer 7 Light diffusion layer 8 Wiring 9 Flexible printed wiring board (FPC) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Control part 21 Capacitance touch switch panel 22 Glass substrate 23 Cover glass 24 Lead frame 25 Sensor part 26 Sensor electrode 27 Intermediate layer 28 Protective layer 31 Capacitance touch switch panel (slider pattern) 32 Glass substrate 33 Sensor part 34 Sensor electrode

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Abstract

　高品位なデザイン形状や可視光の反射を抑えた透明なセンサー電極を形成可能であり質感に優れ、かつ、十分な耐環境性を有する静電容量タッチスイッチパネルを提供する。静電容量タッチスイッチパネル（１）は、ガラス基板（２）と、このガラス基板（２）に形成されたセンサー部（３）とを備えてなり、センサー部（３）はセンサー電極（４）を有し、このセンサー電極（４）がガラス基板（２）のタッチ面（２ａ）の反対面（２ｂ）側にスパッタリングまたは真空蒸着を用いてスイッチ形状に形成されたＡｌ薄膜からなり、センサー部（３）はＡｌ薄膜の少なくとも一部とガラス基板（２）との間に中間層を有し、この中間層がＣｒ、Ｍｏ、およびＷから選ばれる少なくとも１つの金属を含む薄膜からなる。

Description

静電容量タッチスイッチパネル
　本発明は、電極に対応する所定位置にユーザーの指等が接近したことを静電容量の変化により検出する静電容量タッチスイッチパネルに関し、特にガラス基板に直接センサー電極を設けた静電容量タッチスイッチパネルに関する。
　家電機器、ＡＶ機器、ＰＣ／ＯＡ機器、産業機械、その他の電子デバイスにおいて、各機器への入力手段の１つとして静電容量方式のタッチスイッチパネルが使用されている。図１１および図１２に既存の静電容量スイッチパネルの側面図を示す。図１１に示す静電容量タッチスイッチパネル１１は、アクリル等の樹脂カバー１２にスイッチデザイン１２ａを印刷またはレーザートリミングで施し、センサー電極１３はプリント基板（ＰＣＢ）１４上に設けて、それらを張り合わせた構造としている。また、コントロール部１５はＰＣＢ１４に実装されている。一方、図１２に示す静電容量タッチスイッチパネル１１’は、コントロール部１５が、外部に配置され、タッチスイッチパネル１１’と樹脂製のフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）１６を介して接続されている。
　これらの構成の静電容量タッチスイッチパネルにおいて、カバー１２の表面を指で触れると、センサー電極１３と指との間で静電結合が起きて電極の静電容量が変化する。センサー電極１３はスイッチデザインに対応した複数位置に分けて設けられ、各センサー電極１３に配線を割り当て、各センサー電極１３とコントロール部１５とを上記配線（図１２ではＦＰＣ１６も含む）で接続する。コントロール部１５では、センサー電極１３における静電容量の変化量を数値化し、その数値が予め決められた閾値をこえるときに指が接触したと判定する。これによりコントロール部１５では、いずれのセンサー電極１３の静電容量が変化したかを検知でき、指がいずれのタッチスイッチ部分に触れたかを検出できる。
　また、部品点数が少なく見栄えを改善した静電容量タッチスイッチとして、ガラス基板等の基板上に金属薄膜からなるスイッチ電極とダミー電極とを設けたものが提案されている（特許文献１参照）。このスイッチにおけるスイッチ電極は、所定形状（意匠）のマークを含む構成としている。また、金属薄膜は、ソーダライムガラス等からなるガラス基板上に、アルミニウム、アルミニウム合金（アルミニウム－タンタル等）、ニオビウム、モリブデン、金、銀、銅などの材料をスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法などで成膜して所定のパターン形状に露光した後、エッチングして形成している。また、金属薄膜からなるスイッチ電極を保護する目的で、該電極上に、低軟化点ガラスフリットに黒色顔料や白色顔料などの着色用顔料を混合したペーストを印刷、焼成して絶縁部材（保護層）を形成している。また、特許文献１の図５に示すように、ガラス基板の接続端子とプリント基板とはＦＰＣとコネクタを介して接続されている。
特開２０１３－７７５５５号公報
　アクリル等の樹脂カバーを用いる場合、高温、低温、多湿等の厳しい環境下にて、長時間使用すると樹脂カバー面や電極面が劣化するおそれがある。また、スイッチデザインを印刷等で形成する場合、実現可能なデザインに限界があり、例えば微細パターンの形成は困難である。これに対して、特許文献１の静電容量タッチスイッチでは、ガラス基板に金属薄膜でスイッチ電極（センサー電極）を設けることで、耐環境性の改善が可能であり、微細パターンの形成も可能である。
　しかしながら、スイッチ電極をアルミニウム薄膜とする場合、スイッチ電極がいずれも同色（光沢銀色）となり他の色のスイッチ電極を形成できない。また、スイッチ電極部分に他の色からなるマーク等を形成しようとした場合、このマークに対応する部分はスイッチ電極を完全に形成しない開口部とし、裏面塗装に所望の着色を施すことが考えられる。しかし、この場合はスイッチ電極がない開口部でのタッチ検出ができない。また、完全な開口部とはせずに、目視ではほぼ透明となるような微細格子状にスイッチ電極（補助電極）を形成する方法が考えられるが、アルミニウム薄膜でこれを形成する場合、可視光（波長約４００～７００ｎｍ）の反射率が極めて高く、ギラツキを生じやすいという特性を有するため、タッチ面からの視認特性（透過性）に劣る。
　また、特許文献１の金属薄膜に用いる材料によっては、必ずしも耐環境性の改善が図れない。例えば、銅を用いる場合、耐食性に劣るため使用分野が制限される。また、金や銀などの貴金属を使用する場合、高価であり製品コストが高くなる。
　これらに対してアルミニウムは、耐食性に優れ、かつ、貴金属に対して低コストであるが、透明電極を形成する場合、可視光反射率が高いことに起因する上述の問題点がある。また、耐環境性に優れるアルミニウムからなる金属薄膜を用い、さらに低軟化点ガラスフリットによる保護層を設ける場合であっても、屋外、ヒーター等の産業機械の近傍に設置されて、低温や高温（－５０℃～４３０℃程度）で、水分（多湿）、酸、アルカリ、粉塵などが存在する厳しい環境下で使用される場合、十分に対応することはできない。また、強い振動や圧力が加わる場合には、金属薄膜からなる電極配線の断線などのおそれがある。特に、外部のコントロール部との接続に樹脂製ＦＰＣを用いる場合、上述の厳しい環境下では該部分が劣化損傷するおそれがある。
　本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、高品位なデザイン形状や可視光の反射を抑えた透明なセンサー電極を形成可能であり質感に優れ、かつ、十分な耐環境性を有する静電容量タッチスイッチパネルを提供することを目的とする。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルは、ガラス基板と、このガラス基板上に形成されたセンサー部とを備えてなる静電容量タッチスイッチパネルであって、上記センサー部はセンサー電極を有し、該センサー電極が、上記ガラス基板のタッチ面の反対面側にスパッタリングまたは真空蒸着を用いてスイッチ形状に形成されたアルミニウム（以下、Ａｌと記す）薄膜からなり、上記センサー部は上記アルミニウム薄膜の少なくとも一部と上記ガラス基板との間に中間層を有し、該中間層が、クロム（以下、Ｃｒと記す）、モリブデン（以下、Ｍｏと記す）、およびタングステン（以下、Ｗと記す）から選ばれる少なくとも１つの金属を含む薄膜からなることを特徴とする。
　上記Ａｌ薄膜の少なくとも一部に透光部を有し、該透光部は上記Ａｌ薄膜および上記中間層が重なった格子状であり、該格子間が開口部であることを特徴とする。
　上記センサー部は、上記ガラス基板の上記Ａｌ薄膜が形成された表面側に形成された、上記センサー電極を保護する保護層を有することを特徴とする。
　上記センサー部は、上記ガラス基板の上記Ａｌ薄膜が形成された表面側の上記センサー電極間のスペースまたは上記センサー電極に形成された透光部の位置に形成された、照明光源からの光を拡散させる光拡散層を有することを特徴とする。
　上記中間層が、Ａｌの酸化物、および、チタン（以下、Ｔｉと記す）の酸化物から選ばれる少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする。
　上記静電容量タッチスイッチパネルは、照明光源と、上記センサー部によるタッチ検出と上記照明光源の駆動を行なうコントロール部とを一体に有することを特徴とする。
　上記ガラス基板の上記センサー部が形成された面側に設けられたカバーガラスを有し、上記ガラス基板と上記カバーガラスとがガラス封止され、該ガラス封止された空間内に上記センサー部が配設され、上記センサー部に接続され、上記ガラス封止された空間から外部に延出させた金属製の外部接続端子を有することを特徴とする。また、上記ガラス基板と上記カバーガラスとが、スペーサ部材を介さずに直接に封着用ガラスによりガラス封止されてなることを特徴とする。また、上記ガラス封止された空間内が、真空である、または、不活性ガスが充填されていることを特徴とする。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルは、ガラス基板と、このガラス基板上に形成されたセンサー部とを備えてなり、上記センサー部はセンサー電極を有し、該センサー電極が、ガラス基板のタッチ面の反対面側にスパッタリングまたは真空蒸着を用いてスイッチ形状に形成されたＡｌ薄膜からなり、上記センサー部はＡｌ薄膜の少なくとも一部とガラス基板との間に中間層を有し、該中間層が、Ｃｒ、Ｍｏ、およびＷから選ばれる少なくとも１つの金属を含む薄膜からなる。このため、透明なガラス基板と金属光沢（アルミ鏡面）を有するＡｌ薄膜による艶やかな質感を有し、デザイン性に優れる。また、Ａｌ薄膜をスパッタリングまたは真空蒸着を用いて形成するので、その後湿式エッチング等を施すことで、印刷の場合と比較して微細パターン形状等の高品位なデザイン形状の形成が可能である。さらに、所定の中間層をガラス基板とＡｌ薄膜との間に介在させているので、タッチ面からみて黒色に見え、かつタッチ検出が可能なセンサー電極を形成できる。このため、いずれもタッチ検出が可能な光沢銀色または黒色のスイッチ意匠を有するセンサー電極を形成できる。
　スイッチデザインパネルとセンサー電極とを一体化して一枚のガラス基板に設けることができる。基板としてガラス基板を用いるので、タッチスイッチ部が樹脂製である場合よりも変色や摩耗に強い。また、センサー電極や配線にＡｌ薄膜を用いるので、銅等を用いる場合と比較して耐食性に優れる。このため、本発明の静電容量タッチスイッチパネルは、十分な耐環境性を有し、信頼性が高い。
　Ａｌ薄膜の少なくとも一部に透光部を有し、該透光部はＡｌ薄膜および中間層が重なった格子状であり、該格子間が開口部であるので、可視光の反射を抑えた透明なセンサー電極を形成できる。
　センサー部は、ガラス基板のＡｌ薄膜が形成された表面側に形成された、センサー電極を保護する保護層を有するので、該保護層によりセンサー電極の腐食や静電気による破壊を防止できる。
　センサー部は、ガラス基板のＡｌ薄膜が形成された表面側のセンサー電極間のスペースまたはセンサー電極に形成された透光部の位置に形成された、照明光源からの光を拡散させる光拡散層を有するので、タッチ面の発光部位における明るさを均一化できる。
　中間層が、Ａｌの酸化物およびＴｉの酸化物から選ばれる少なくとも１つの酸化物を含むので、可視光の反射率をさらに低減できる。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルの別の態様として、照明光源と、センサー部によるタッチ検出および該照明光源の駆動を行なうコントロール部とを一体に備えたモジュールとすることで、取扱い性に優れる。
　また、本発明の静電容量タッチスイッチパネルの別の態様として、ガラス基板のセンサー部が形成された面側に設けられたカバーガラスを有し、ガラス基板とカバーガラスとがガラス封止され、該ガラス封止された空間内にセンサー部が配設され、センサー部に接続され、ガラス封止された空間から外部に延出させた金属製の外部接続端子を有することで、ガラス１枚構成とする場合や、外部接続端子として樹脂製ＦＰＣを用いる場合と比較して、大幅に機械的強度および耐環境特性を向上できる。このため、低温から高温までの広い温度範囲（－５０℃～４３０℃程度）で、水分、酸、アルカリ、粉塵などが存在する厳しい環境下においても使用可能である。また、強い振動や圧力が加わるような場合であっても、金属薄膜からなるセンサー電極や配線の断線を防止できる。
　さらに、この態様において、ガラス基板とカバーガラスとが、スペーサ部材を介さずに直接に封着用ガラスによりガラス封止されてなるので、パネル内を完全に密着させることができ、より機械的強度に優れる。また、ガラス封止された空間内が、真空である、または、不活性ガスが充填されているので、センサー電極の劣化をより抑制できる。
本発明の静電容量スイッチパネルの一例を示す正面図および側面図である。 図１の静電容量スイッチパネルの分解図である。 図１のセンサー部の拡大模式断面図である。 本発明の静電容量スイッチパネルの他の例を示す正面図、側面図、およびセンサー電極の部分拡大図である。 中間層の有無が反射率の分光特性に与える影響を示す図である。 中間層の混合物組成比が反射率に与える影響を示す図である。 本発明の静電容量スイッチパネルの他の例を示す平面図、側面図、および正面図である。 図７のセンサー部の拡大模式断面図である。 図７のセンサー電極の部分拡大図である。 本発明の静電容量スイッチパネルの他の例を示す平面図である。 従来の静電容量スイッチパネルを示す側面図である。 従来の静電容量スイッチパネルを示す側面図である。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルの一例を図１～図３に基づいて説明する。図１（ａ）は静電容量スイッチパネルを示す正面図であり、図１（ｂ）はその側面図であり、図２は図１の静電容量スイッチパネルの分解図である。図１に示すように、静電容量タッチスイッチパネル１は、透光性のガラス基板２と、該ガラス基板２に形成されたセンサー部３とを備えてなる。ガラス基板２の表面がタッチ面２ａとなり、このタッチ面２ａの反対面２ｂにセンサー部３が設けられている。また、静電容量スイッチパネル１は、センサー部３のセンサー電極４と配線８で接続された接続端子３ａを有する。接続端子３ａは、基板外部へ向けて配線が隣接して互いが平行になるように配設されている。接続端子３ａにフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）９が接続され、ＦＰＣ９を介してコントロール部１０が接続される。コントロール部１０は、ＰＣＢ１０ａ上にタッチ検出等を行なうコントロール回路１０ｂが実装されたものである。
　コントロール部１０は、図１に示すようにセンサー部３から離間させて分離してもよいし、センサー部３に隣接配置または直接実装してもよい。コントロール部１０をセンサー部３から分離することで外部環境から隔離しやすくなる。また、ＬＥＤバックライト等の照明光源と、コントロール部を含む制御基板とを、センサー部の裏面（タッチ面の反対側）に一体に設けてモジュール化することで、取扱い性に優れ、通常の機械的スイッチの代替品として容易に組み込むことが可能となる。なお、スイッチを押した際には、オープンドレインまたは非同期シリアルで出力する。
　ガラス基板２は、透光性の絶縁基板であり、ソーダライムガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラス、アルカリ成分を含まない無アルカリガラスなどを採用できる。高い透過率を有し、かつ、一般建材の窓ガラスに使用され非常に安価であることから、ソーダライムガラスを用いることが好ましい。 また、ガラス基板２の厚みは、０．５～５ｍｍ程度、好ましくは１．８～３．０ｍｍ程度である。
　センサー電極４は、Ａｌ薄膜から構成され、ガラス基板のタッチ面の反対面側に設けられている。Ａｌ薄膜は、Ａｌの固体ターゲット（蒸着材）を用いて、真空プロセスである、スパッタリングまたは真空蒸着により形成されている。また、配線８もセンサー電極４と同時に一体に形成されている。真空プロセスとしては、均一な膜の形成が可能であることから上記スパッタリングを採用することがより好ましい。スパッタリングは、固体ターゲットに加速したアルゴンイオンを衝突させて、ターゲット表面から飛び出した原子または分子をガラス基板上に付着させて形成する方法である。図１（ａ）におけるＹには、Ａｌ薄膜が形成されていない。
　Ａｌ薄膜を所定のスイッチ形状（意匠）に加工する方法は特に限定されないが、センサー電極４に接続される配線８や、後述する透光部の微細格子状の配線等を精度よく形成可能であることから、公知のフォト解像技術を用いることが好ましい。例えば、Ａｌ薄膜をガラス基板表面にスパッタリングまたは真空蒸着で形成した後、エッチングパタンのマスク層をレジスト材料を用いてスクリーン印刷により形成し、所定のエッチング液を用いて湿式エッチングにより湿式エッチングして微細配線やスイッチ形状（意匠）を形成する。なお、Ａｌ薄膜の膜厚は、５００ｎｍ～５０００ｎｍが適当である。
　図２において上から順に、ガラス基板２、センサー電極４および配線８、保護層６、光拡散層７であり、この順にガラス基板２に積層されている。すなわち、この形態の静電容量タッチスイッチパネルでは、センサー部３において、ガラス基板２の反対面にセンサー電極４（一部に中間層有り）および配線８が、これらの上に保護層６が、保護層６の上に光拡散層７が、それぞれ順に形成されている。保護層６は、後述の絶縁材料等からなる層であり、一部に開口部６ａを有し、ＬＥＤバックライト等の照明光源からの光を必要部位に透過させている。ここで、Ａｌ薄膜からなるセンサー電極４および配線８の少なくとも一部とガラス基板２との間に所定の中間層が形成されている。
　図３にセンサー部の拡大模式断面図を示す。図３に示すように、スイッチ４ａの部位において、Ａｌ薄膜からなるセンサー電極４とガラス基板２との間に中間層５が形成されている。中間層５は、（１）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１つの金属を含む薄膜である。また、中間層５は、可視光の干渉により入射光を吸収して黒色に見える層（黒色層）である。タッチ面２ａからは、スイッチ４ａの部位は黒色に、スイッチ４ｂの部位は光沢銀色に、Ｙの部分は保護層６の色（例えば、黒色）に、それぞれ見える。
　中間層５は、例えば、真空蒸着またはスパッタリングによりガラス基板２の反対面２ｂ表面に直接形成される。上述のＡｌ薄膜の形成時と同様の理由で、中間層５についても上記スパッタリングを採用することがより好ましい。また、スイッチ形状（意匠）の加工の際には、湿式エッチング等により行なうが、エッチング液としては中間層とＡｌ薄膜の両材料を同時にエッチングできる液（例えば、りん酸系エッチング液）を選択すると製造効率に優れるため好ましい。
　また、中間層５には、（２）Ａｌの酸化物およびＴｉの酸化物から選ばれる少なくとも１つの酸化物を所定量含むことが好ましい。Ｔｉの酸化物としてはＴｉＯ２が、Ａｌの酸化物としてはＡｌ２Ｏ３が、それぞれ挙げられる。これら酸化物を所定量含むことで、後述の図６に示すように反射率の更なる低減が図れる。なお、（１）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１つの金属と、（２）Ａｌの酸化物およびＴｉの酸化物から選ばれる少なくとも１つの酸化物との混合物からなる中間層を形成する場合、これらの混合物の固体ターゲット（蒸着材）を用いて、真空蒸着またはスパッタリングにより薄膜を形成する。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルでは、図２に示すように、センサー部３において、ガラス基板のＡｌ薄膜が形成された表面側の最外層に、保護層６を有することが好ましい。保護層を設けることで、センサー電極の腐食や静電気による破壊を防止できる。また、何らかの衝撃で基板が破壊された際の飛散防止効果を有する。さらに、破壊強度の向上が図れる。保護層としては、低融点ガラスのペーストを厚膜印刷し焼成して形成する被膜や、有機樹脂のペーストを厚膜印刷し乾燥して形成する被膜が挙げられる。また、各ペーストに着色顔料を混合することにより保護層を着色でき、センサー電極間のスペースからこの保護層を視認させることで、スイッチデザインを多色に着色できる。
　また、本発明の静電容量タッチスイッチパネルでは、図２に示すように、センサー部３において、ガラス基板のＡｌ薄膜が形成された表面側のセンサー電極間のスペースまたはセンサー電極に形成された透光部の位置（裏面）に、 光拡散層７を有することが好ましい。この光拡散層により照明光源からの光を拡散でき、照明光源が小さいような場合でも、タッチ面の発光部位における明るさを均一化できる。光拡散層としては、低融点フリットガラスまたは樹脂ペーストにガラスビーズ（４～６０μｍの粒径）を分散させ、これを塗布し、低融点フリットガラスは焼成、樹脂ペーストは乾燥して形成する被膜が挙げられる。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルは、センサー電極と指との間で静電結合が起きて電極の静電容量が変化することを利用するものであり、具体的な検出手順等は公知の手順を採用できる。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルの他の例を図４に基づいて説明する。図４（ａ）は静電容量スイッチパネルを示す正面図であり、図４（ｂ）はその側面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＡ部拡大図である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、静電容量タッチスイッチパネル１’は、透光性のガラス基板２と、該ガラス基板２に形成されたセンサー部３とを備えてなる。ガラス基板２の表面がタッチ面２ａとなり、このタッチ面２ａの反対面２ｂにセンサー部３が設けられている。センサー電極４は、４行×４列で計１６個のスイッチ形状を有し、それぞれに配線８が接続され、接続端子３ａおよびＦＰＣ９を介してコントロール部（図示省略）と接続される。なお、この図では、センサー部３において保護層や光拡散層を有さないが、必要に応じて図２等と同様にこれらを更に設けてもよい。
　図４（ｃ）に示すように、各スイッチ形状の部分は、Ａｌ薄膜（センサー電極４）および中間層５が重なった格子状であり、該格子間が開口部４ｃである。ここでの開口部とは、センサー電極と中間層との２層部分における開口部である。この格子状は、微細格子状であり、各スイッチ形状の部分（上記２層部分）は一見して目視で透明に見える透光部となる。この格子状は、スパッタリング等によりガラス基板２上にまず中間層５を形成し、その上にＡｌ薄膜（センサー電極４）を形成した後、両材料を同時にエッチングすること等で形成できる。格子状とする場合、通常、線幅Ｗとして３μｍ～１００μｍ、線ピッチＰとして０．５ｍｍ～１ｍｍ程度とする。また、連続した細線を用いた形状であれば、六角や縦長の長方形ひし形、台形等の任意の形状にできる。
　スイッチ形状（意匠）について、Ａｌ薄膜自体の光沢銀色以外の色を形成しようとした場合、その部分はセンサー電極を完全に形成しない開口部とし、裏面の保護層に所望の着色層を形成して、それをタッチ面に表示させることが考えられるが、この場合はセンサー電極がない開口部でのタッチ検出ができない。また、完全な開口部とはせずに微細格子状等の形状にセンサー電極を形成する方法が考えられるが、Ａｌ薄膜は可視光の反射率が極めて高くギラツキを生じやすいため、タッチ面からの視認特性に劣る。本発明では、上記中間層を、ガラス基板とＡｌ薄膜との間に介在させることで、タッチ面からみて黒色に見え、タッチ検出が可能なセンサー電極とできる。さらに、可視光の反射率を低減させて、微細格子状等の形状に形成した際にもギラツキを抑え、裏面の保護層等の色や形状の視認性を確保している。
　中間層の有無による反射率の分光特性の一例を図５に示す。図５において、「中間層あり」は、ソーダライムガラス基板（０．７ｍｍ）に、ＭｏとＡｌ２Ｏ３との混合物（Ａｌ２Ｏ３が１０重量％含まれる）のターゲットを用いてスパッタリングで中間層（１００ｎｍ）を形成し、その上に、純度９９％のＡｌ薄膜（１０００ｎｍ）をスパッタリングで形成したものである。また、「中間層なし」は、上記構成において、中間層を形成せずにＡｌ薄膜（１０００ｎｍ）のみを形成したものである。図５に示すように、中間層なしの場合は、ガラス基板よりも大幅に反射率が高まる。これに対して、上記中間層を設けることで、ガラス基板単体より寧ろ反射率が低くなる。なお、全波長に対して分光特性がほぼフラットであり着色もないことが分かる。
　また、中間層を（１）Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗから選ばれる少なくとも１つの金属と、（２）Ａｌの酸化物およびＴｉの酸化物から選ばれる少なくとも１つの酸化物との混合物層とする場合、混合物組成比は、反射率に影響を与える。よって、所望の組成比の膜を形成するために、成膜時には、金属と酸化物のそれぞれを予め所望の組成比で略均一に混合した混合物の状態の固体ターゲットを用いることが好ましい。なお、中間層において、（１）の金属単体の金属種と、（２）の酸化物を構成する金属種が異なるため、金属単体の固体ターゲットを用い、アルゴンと酸素の混合ガスを用いるような方法では上記組成の膜は成膜できない。
　中間層の混合物組成比としては、混合物の全量（金属単体＋酸化物）に対する酸化物の含有量が２～１６重量％であることが好ましい。酸化物の含有量が２重量％未満の場合、金属光沢が出始めて反射率の低減が図れないおそれがある。一方、酸化物の含有量が１６重量％をこえる場合、白濁が出始めて反射率の低減が図れないおそれがある。
　中間層の混合物組成比の影響の一例を図６に示す。図６は、ソーダライムガラス基板（０．７ｍｍ）に、ＭｏとＡｌ２Ｏ３との混合物のターゲットを用いてスパッタリングで中間層（１００ｎｍ）を形成し、その上に、純度９９％のＡｌ薄膜（１０００ｎｍ）をスパッタリングで形成したものであり、上記混合物におけるＡｌ２Ｏ３の量（重量％）を変化させた際の可視光（波長５００ｎｍ）の反射率の変化を測定したものである。図６に示すように、中間層にＭｏとＡｌ２Ｏ３との混合物を用いる場合、Ａｌ２Ｏ３の含有量が２～１６重量％が好ましく、５～１５重量％がより好ましく、８～１２重量％が特に好ましい。
　中間層の膜厚は、５ｎｍ～５００ｎｍが適当である。５ｎｍ未満であると、十分な黒色化が図れず、反射率の低減を図れない場合がある。一方、５００ｎｍをこえると、可視光の干渉効果による反射光低減効果が得られないおそれがある。より好ましくは５０ｎｍ～２００ｎｍである。なお、膜厚は、中間層材料の屈折率に応じて材料毎に決められる。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルの他の例を図７および図８に基づいて説明する。図７（ａ）は静電容量タッチスイッチパネルを示す平面図であり、図７（ｂ）はその側面図であり、図７（ｃ）はその正面図である。図７に示すように、静電容量タッチスイッチパネル２１は、透光性のガラス基板２２と、ガラス基板２２のタッチ面２２ａの反対面２２ｂ側に形成されたセンサー部２５と、ガラス基板２２のセンサー部２５が形成された面（２２ｂ）側に設けられたカバーガラス２３とを備えてなる。センサー部２５は、ガラス基板２２の反対面２２ｂ側に形成されたＡｌ薄膜からなるセンサー電極２６を有する。静電容量タッチスイッチパネル２１では、ガラス基板２２とカバーガラス２３とがガラス封止され、該ガラス封止された空間内にセンサー部２５が配設されている。また、センサー部２５に接続され、ガラス封止された空間から外部に延出させた金属製の外部接続端子であるリードフレーム２４を有する。リードフレーム２４は、センサー部２５のセンサー電極と配線（図示省略）で接続される。
　静電容量タッチスイッチパネル２１は、スペーサガラスなどのスペーサ部材を介さずに直接にガラス基板２２とカバーガラス２３とがガラス封止された構造を有している。ガラス封止は、ガラス基板２２およびカバーガラス２３の外周囲に、封着用の低融点フリットガラスやガラスペーストを塗布して、これを焼成（４８０℃程度）することで行なう。ガラス基板２２、カバーガラス２３、および封着ガラスによって囲まれた空間が、ガラス封止された空間である。窒素などの不活性ガス雰囲気下で封止を行なうことで、センサー部２５が配置される、ガラス封止された空間内が不活性ガスで満たされ、センサー電極の酸化劣化を防止できる。また、センサー電極の劣化防止のためには、減圧封止を行なって空間内を真空（１０-5Ｐａ程度でよい）にし、水分や酸素の影響を極力失くすことが好ましい。また、図７（ｃ）に示すように、カバーガラス２３に排気孔２３ａを設けて、空間内に残存したエアを排出できる構成とすることが好ましい。
　この形態では、Ａｌ薄膜からなるセンサー電極２６を含むセンサー部２５が、ガラス封止された空間内に配設されるため、外部環境の影響を受けにくく、低温から高温までの広い温度範囲で、水分、酸、アルカリ、粉塵などが存在する厳しい環境下においても使用可能となる。また、ガラス基板２２とカバーガラス２３とを重ね合わせて、その間にセンサー部２５が挟み込まれた構造であるため、ガラス基板１枚の構造よりも機械的強度に優れ、また、強い振動や圧力が加わるような場合であっても、センサー電極２６やその配線の断線を防止できる。
　センサー部２５によるタッチ検出等を制御するコントロール部（図示省略）は、静電容量タッチスイッチパネル２１の外部に配置されて、その接続端子がリードフレーム２４とスポット溶接などにより結線される。外部接続端子として金属製のリードフレーム２４を採用し、結線を溶接で行なうことで、例えば、４００℃程度の高温環境下でも使用可能となる。
　この形態では、必要に応じて、ガラス基板とカバーガラスとの周囲にスペーサ部材を設けた構造としてもよい。スペーサ部材の採用の有無により、リードフレームの整形高さを調整する。スペーサ部材を含む構成とする場合は、静電容量タッチスイッチパネルの内部空間に、コントロール部や、ＬＥＤバックライト等の照明光源を含めた構造とすることができる。
　ガラス基板２２およびカバーガラス２３は、上述の図１に示す形態のガラス基板２と同じものを使用できる。センサー部２５のセンサー電極２６は、Ａｌ薄膜からなり、ガラス基板２２のタッチ面２２ａの反対面２２ｂに設けられている。センサー電極としてＡｌ薄膜を用いることで、耐環境特性に優れ、低コストである。なお、この形態では耐環境性に特に優れることから、センサー電極としてＡｌ薄膜以外の金属薄膜も使用可能である。例えば、Ａｌ合金、ニオビウム、モリブデン、金、銀、銅などの材料を用いて、公知の薄膜成形方法により形成できる。
　図８にセンサー部の拡大模式断面図を示す。図８では説明のためにセンサー電極等の厚さを実際よりも誇張して表現してある。図８に示すように、センサー部２５はセンサー電極２６を有する。スイッチ２６ａの部位において、Ａｌ薄膜からなるセンサー電極２６とガラス基板２２との間に中間層２７が形成されている。中間層２７は、上述の図３等に示すものと同じであり、可視光の干渉により入射光を吸収して黒色に見える層（黒色層）である。タッチ面２２ａからは、スイッチ２６ａの部位は黒色に、スイッチ２６ｂの部位は光沢銀色に、Ｙ’の部分は保護層２８の色に、それぞれ見える。なお、Ａｌ薄膜からなるセンサー電極と中間層の形成方法や特性の詳細については、上述の図３に示す形態と同じである。
　図８では、ガラス基板２２から順に、センサー電極２６（および配線）、保護層２８が積層され、センサー電極２６（および配線）の少なくとも一部とガラス基板２２との間に所定の中間層２７が形成されている。ただし、この形態では、カバーガラス２３によりセンサー部が保護されるため、保護層２８を有さない構成としてもよい。また、センサー部２５において、ガラス基板のＡｌ薄膜が形成された表面側のセンサー電極間のスペースまたはセンサー電極に形成された透光部（保護層の開口部等）の位置に、上述の図２等に示すものと同様の光拡散層を設けてもよい。
　図７（ａ）におけるＸ’部分の拡大図を図９に示す。図７（ａ）のＸ’部分には、透光性のセンサー電極が設けられている。図９に示すように、この部分では、Ａｌ薄膜（センサー電極２６）および中間層２７が重なった格子状であり、該格子間が開口部２６ｃである。この格子状は、上述の図４（ｃ）のものと同じ微細格子状であり、各スイッチ形状の部分は一見して目視で透明に見える透光部となる。格子の詳細（形成方法、線幅Ｗ、線ピッチＰ等）については、図４（ｃ）に示す形態と同じである。なお、図１（ａ）のＸの部分の構造も、このＸ’部分と同様である。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルの他の例を図１０に基づいて説明する。図１０（ａ）は本発明の静電容量タッチスイッチパネル（スライダパターン）を示す平面図であり、図１０（ｂ）は従来の静電容量タッチスイッチパネル（スライダパターン）の平面図である。図１０（ｂ）に示すように、一般的なスライダパターンの場合、センサー電極３４を面積を変化させて形成する必要があり、図中左側から右側に向けてセンサー電極３４の各段階（各スイッチ）の面積が一定とならない。この場合、静電容量の変化が各段階で一定とならず、認識のための制御プログラムが複雑になる。
　図１０（ａ）に示す本発明の静電容量タッチスイッチパネル（スライダパターン）は、このような問題に対処するものである。図１０（ａ）に示すように、この静電容量タッチスイッチパネル３１は、透光性のガラス基板３２のタッチ面の反対面側に形成されたセンサー部３３を有する。センサー部３３は、各段階（各スイッチ）で面積が略同一に区画された複数のセンサー電極３３ａと、それぞれのセンサー電極３３ａの領域内で、センサー電極３３ａとガラス基板３２との間に所定形状で形成されたセンサー電極３３ｂとを有している。センサー電極３３ａは、Ａｌ薄膜と中間層とを積層させたものであり、タッチ面から見て黒色に見える電極である。保護層等に色を付けて電極外の部分の背景を黒色にすることで、面積が略同一に区画されたこれらのセンサー電極３３ａは、背景に同化し、見えにくくすることができる。一方、センサー電極３３ｂは、中間層を有さず、Ａｌ薄膜で形成されており、タッチ面から見て光沢銀色に見える電極である。また、センサー電極３３ｂは、図中左側から右側に向けて各段階（各スイッチ）の面積が段階的に大きくなる形状（スライダパターン）に形成されている。なお、Ａｌ薄膜からなるセンサー電極と中間層の形成方法や特性の詳細については、上述の図３等に示す形態と同じである。
　このようなセンサー部３３を設けることで、タッチ面から視認できる意匠としては、面積が段階的に変化するスライダパターンとしながら、導電部となるセンサー電極の面積を各段階で略同一とできる。これにより、静電容量の変化が各段階で一定とでき、認識のための制御プログラムが容易になる。
　以上、各図を参照して静電容量タッチスイッチパネルの実施例を説明したが、本発明の静電容量タッチスイッチパネルの構成はこれらに限定されるものではない。
　本発明の静電容量タッチスイッチパネルは、高品位なデザイン形状や可視光の反射を抑えた透明なセンサー電極を形成可能であり質感に優れ、かつ、十分な耐環境性を有するので、家電機器、ＡＶ機器、ＰＣ／ＯＡ機器、産業機械、その他の電子デバイスにおける各機器への入力手段として好適に利用できる。さらに、カバーガラス等を設けることで、屋外、ヒーター等の各種産業機械の近傍に設置されるような、低温から高温までの広い温度範囲（－５０℃～４３０℃程度）で、水分（多湿）、酸、アルカリ、粉塵などが存在する厳しい環境下で使用される機器への入力手段としても好適に利用できる。
　１　静電容量タッチスイッチパネル
　２　ガラス基板
　３　センサー部
　４　センサー電極
　５　中間層
　６　保護層
　７　光拡散層
　８　配線
　９　フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）
　１０　コントロール部
　２１　静電容量タッチスイッチパネル
　２２　ガラス基板
　２３　カバーガラス
　２４　リードフレーム
　２５　センサー部
　２６　センサー電極
　２７　中間層
　２８　保護層
　３１　静電容量タッチスイッチパネル（スライダパターン）
　３２　ガラス基板
　３３　センサー部
　３４　センサー電極

Claims (9)

  1. 　ガラス基板と、このガラス基板上に形成されたセンサー部とを備えてなる静電容量タッチスイッチパネルであって、
    　前記センサー部は、センサー電極を有し、前記センサー電極が、前記ガラス基板のタッチ面の反対面側にスパッタリングまたは真空蒸着を用いてスイッチ形状に形成されたアルミニウム薄膜からなり、
    　前記センサー部は、前記アルミニウム薄膜の少なくとも一部と前記ガラス基板との間に中間層を有し、該中間層が、クロム、モリブデン、およびタングステンから選ばれる少なくとも１つの金属を含む薄膜からなることを特徴とする静電容量タッチスイッチパネル。
  2. 　前記アルミニウム薄膜の少なくとも一部に透光部を有し、該透光部は前記アルミニウム薄膜および前記中間層が重なった格子状であり、該格子間が開口部であることを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  3. 　前記センサー部は、前記ガラス基板の前記アルミニウム薄膜が形成された表面側に形成された、前記センサー電極を保護する保護層を有することを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  4. 　前記センサー部は、前記ガラス基板の前記アルミニウム薄膜が形成された表面側の前記センサー電極間のスペースまたは前記センサー電極に形成された透光部の位置に形成された、照明光源からの光を拡散させる光拡散層を有することを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  5. 　前記中間層が、アルミニウムの酸化物、および、チタンの酸化物から選ばれる少なくとも１つの酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  6. 　前記静電容量タッチスイッチパネルは、照明光源と、前記センサー部によるタッチ検出および前記照明光源の駆動を行なうコントロール部とを一体に有することを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  7. 　前記静電容量タッチスイッチパネルは、前記ガラス基板の前記センサー部が形成された面側に設けられたカバーガラスを有し、前記ガラス基板と前記カバーガラスとがガラス封止され、該ガラス封止された空間内に前記センサー部が配設され、
    　前記センサー部に接続され、前記ガラス封止された空間から外部に延出させた金属製の外部接続端子を有することを特徴とする請求項１記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  8. 　前記ガラス基板と前記カバーガラスとが、スペーサ部材を介さずに直接に封着用ガラスによりガラス封止されてなることを特徴とする請求項７記載の静電容量タッチスイッチパネル。
  9. 　前記ガラス封止された空間内が、真空である、または、不活性ガスが充填されていることを特徴とする請求項７記載の静電容量タッチスイッチパネル。
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