WO2020129932A1 - センサ - Google Patents

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WO2020129932A1
WO2020129932A1 PCT/JP2019/049278 JP2019049278W WO2020129932A1 WO 2020129932 A1 WO2020129932 A1 WO 2020129932A1 JP 2019049278 W JP2019049278 W JP 2019049278W WO 2020129932 A1 WO2020129932 A1 WO 2020129932A1
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sensor
bent
base material
wiring
outer edge
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PCT/JP2019/049278
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真一 友岡
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積水ポリマテック株式会社
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    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to a sensor used for input operation of various electronic devices, and particularly to a capacitance sensor.
  • a capacitance sensor for example, is used as a sensor that detects an input operation.
  • the capacitance sensor has, for example, a base substrate made of a hard resin or the like and a film sheet made of a resin film.
  • the film sheet has a detection part held by the base material and a tail part protruding and extending from the detection part.
  • the detector is held on the base material.
  • a plurality of sensor electrodes and wirings extending from the respective sensor electrodes are formed by printing with a conductive ink or the like on the detection portion.
  • the tail portion projects from the detection portion and extends. That is, the tail portion is not held by the base material so that the wiring can be freely routed according to the layout of the components inside the housing of the electronic device.
  • Wirings extending from the plurality of sensor electrodes are continuously formed on the tail portion from the detection portion.
  • a terminal portion is formed at the end of each wiring. The terminal portion is connected to a connector on a circuit board arranged in the housing of the electronic device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-247029
  • the conventional capacitance sensor may have a bent tail part.
  • the bending of the tail portion can occur when the terminal portion is connected to the connector, for example, when the tail portion is arranged in the housing of the electronic device.
  • the tail portion may have to be intentionally bent and arranged depending on the arrangement of the circuit board.
  • the wiring in the bent portion may be rolled up with respect to the film sheet, which may cause disconnection.
  • the present invention has been made against the background of the above conventional technologies.
  • the purpose thereof is to reduce the risk of wire breakage when bending the tail portion extending from the detection portion in a sensor such as a capacitance sensor.
  • the sensor of one embodiment of the present invention is configured as follows.
  • one embodiment of the present invention is a sensor including a base material and a sensor sheet in which a plurality of sensor electrodes and a plurality of wirings that are electrically connected to the sensor electrodes are formed on a film sheet, wherein the sensor sheet is the base substrate.
  • the tail is held by a material, and has a detection unit having the plurality of sensor electrodes, and a tail unit extending from the detection unit to the bottom surface side of the base substrate and having the plurality of wirings.
  • the portion has a bent portion that bends toward the bottom surface of the base material at the position of the outer edge of the bottom surface of the base material, and the plurality of wirings passing through the bent portion are in the bent portion. It is characterized in that it is formed on the outer curved surface of the film sheet.
  • the tail portion extends to the bottom surface side of the base substrate. Therefore, the tail portion can be arranged on the bottom surface side of the base material, and the sensor of one embodiment of the present invention can be downsized including the arrangement of the tail portion.
  • the base material has a bent portion that bends toward a bottom surface of the base material at a position of an outer edge of the bottom surface of the base material, and the plurality of wirings passing through the bent portion. Is formed on the outer bent surface of the film sheet in the bent portion. If the wiring that passes through the bent portion is formed on the outer bent surface of the film sheet (the surface on the mountain fold side of the film sheet), the risk of wire breakage can be reduced.
  • the wiring when the wiring is on the inner bent surface of the bent portion (the surface on the valley fold side of the film sheet), the wiring is compressed and contracted at the bent portion, so that the wire sheet is easily rolled.
  • the wiring when the wiring is on the outer bent surface of the bent portion, the wiring is not compressed and contracted, and is simply stretched on the film sheet. Therefore, it is possible to prevent the wiring from being wound from the film sheet and breaking.
  • the plurality of wirings passing through the bent portion are arranged in parallel in a direction intersecting the extension direction of the tail portion, and at least one wiring is at a bending contact position of the tail portion that contacts at least the outer edge of the bottom surface. Can be formed on the outer curved surface.
  • the wires extending from the respective sensor electrodes are arranged in parallel in the direction intersecting the extension direction of the tail portion (the width direction of the tail portion in the later-described embodiment), especially in the bent portion contacting the outer edge of the bottom surface of the base substrate.
  • the one or more wirings at the central position of the tail portion are formed on the outer bent surface, whereby the risk of disconnection of the wirings arranged at the central position can be reduced.
  • the bent portion can be configured to bend while contacting along the outer edge of the bottom surface.
  • the tail portion since the shape is bent while contacting along the outer edge of the bottom surface of the base material, the tail portion can be arranged close to the bottom surface of the base material. Therefore, the entire sensor including the arrangement of the tail portion can be downsized.
  • the base material and the detection unit form a sensor main body, and the sensor main body can be configured as a three-dimensional shape having a top surface portion and a side surface portion.
  • the sensor body has a three-dimensional shape having a top surface portion and a side surface portion, so that the sensor itself can be provided with a three-dimensional shape in order to enhance design.
  • the top surface of the sensor body can be formed in a flat shape, a curved surface shape, or the like.
  • the side surface portion of the sensor main body portion can be formed in a cylindrical or polygonal columnar outer peripheral surface shape or the like.
  • the base material may be configured such that at least the bent portion side of the tail portion has a flat plate shape, and the outer edge of the bottom surface is an outer edge portion of the bottom surface of the base material.
  • the bent portion side of at least the tail portion of the base substrate has a flat plate shape and the bottom edge is the outer edge portion of the bottom surface of the base substrate, The risk of wire breakage when bent can be reduced.
  • the outer edge of the bottom surface can be configured so that at least a portion facing the bent portion has an arc shape.
  • the base material can be formed in a shape such that the outer edge of the bottom surface of the base material has an arc shape. Therefore, the sensor can increase the degree of freedom in designing a three-dimensional shape. Therefore, the sensor can reduce the risk of disconnection of the wiring at the outer edge of the bottom surface even if the shape of the base material is diversified.
  • the one aspect of the present invention can be configured to have a resist layer that covers the plurality of sensor electrodes and the plurality of wirings.
  • the sensor electrode and the wiring can be reliably protected by the resist layer. Further, according to one aspect of the present invention, the sensor electrodes can be reliably insulated from each other.
  • the one aspect of the present invention can be configured such that the plurality of sensor electrodes are electrodes for a capacitance sensor that detects a capacitance change.
  • the senor according to one aspect of the present invention having the above characteristics can be realized as a capacitance sensor.
  • the sensor electrode can be formed on the front surface or the back surface of the film sheet.
  • the sensor electrodes may be formed on both sides of the film sheet. According to one embodiment of the present invention, the arrangement of sensor electrodes can be diversified and various sensors and capacitance sensors can be realized.
  • the detection unit and the base material can be configured as an integral molded body.
  • the base material and the detection unit are integrated. Therefore, the detection portion can be formed in accordance with the design shape of the base material, and sensors and capacitance sensors of various designs can be realized.
  • the sensor according to one aspect of the present invention can be configured as having a circuit board mounted with a connector that faces the bottom surface of the base substrate. According to this, since the connector and the circuit board can be arranged close to the bottom surface of the base substrate, the sensor and the capacitance sensor can be downsized including the connector and the circuit board.
  • the base substrate according to the aspect of the present invention may have a top surface portion and a tubular side surface portion, and the tail portion may be arranged so as to face the inside of the side surface portion. According to this, since the tail portion is arranged in the cylindrical space inside the base material, the sensor and the capacitance sensor can be downsized.
  • the sensor of one aspect of the present invention it is possible to reduce the risk of wire breakage when the tail portion extending from the detection portion is bent.
  • FIG. 1A is the schematic plan view
  • FIG. 2B is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1A
  • FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 with the tail portion shown in FIG. 2 bent. It is sectional drawing equivalent to FIG. 2 which shows the state which bent the tail part shown in FIG. 3 to the back surface of a base material.
  • FIG. 2 is an electrostatic capacity sensor of the modification of 1st Embodiment
  • Comprising drawing A is the schematic plan view
  • Drawing B is the schematic front view.
  • Compartment A is a schematic plan view of a tail part
  • Companion B is a schematic front view
  • Companion C is a sectional view corresponding to FIG.
  • drawing A is a schematic plan view of a tail part
  • drawing B is a schematic front view
  • drawing C is a sectional view corresponding to FIG.
  • drawing A is a schematic plan view of a tail part
  • drawing B is a schematic front view
  • drawing C is a sectional view equivalent to FIG.
  • FIG. A minute figure A is sectional drawing before bending a tail part
  • a minute figure B is a sectional view equivalent to the minute figure A in the state which the tail part was bent
  • FIG. C is a sectional view corresponding to FIG. A showing a state in which the tail portion is bent to the back surface of the base material.
  • FIG. B is a sectional view equivalent to drawing drawing A in the state which bent the tail part.
  • Drawing and Drawing C are sectional views equivalent to Drawing A showing a state in which the tail portion is bent to the back surface of the base material.
  • a capacitance sensor will be illustrated and described as a specific example of the sensor according to one aspect of the present invention.
  • the members common to the respective embodiments will be assigned the same reference numerals and overlapping description will be omitted. Further, duplicate description of materials, actions, effects, etc. common to the respective embodiments will be omitted.
  • the capacitance sensor 1 of this embodiment includes a sensor sheet 10 and a base material 20.
  • the sensor sheet 10 has a detection unit 10a and a tail unit 10b.
  • the detection unit 10a is laminated and fixed to the top surface portion 20a and the side surface portion 20b of the base material 20.
  • the detection unit 10a and the base material 20 constitute a sensor body 1A.
  • the tail portion 10b extends from the sensor main body portion 1A and constitutes a wiring connection portion 1B that is conductively connected to the connector 31 of the circuit board 30 as a "connection target".
  • the sensor sheet 10 has a film sheet 11 made of a resin film.
  • the film sheet 11 has a plurality of laminated sensor electrodes 12, a terminal portion 13, and a plurality of wirings 14 (14a to 14h).
  • a resist layer 15 that protects the sensor electrodes 12 and the wirings 14 is formed on the outermost surface of the sensor sheet 10 except for the terminal portions 13.
  • the sensor electrode 12, the terminal portion 13, the wiring 14, and the resist layer 15 are provided as a printed layer formed on the film sheet 11.
  • the plurality of sensor electrodes 12 each form a rhombic surface, as shown in FIG. 1A.
  • the plurality of sensor electrodes 12 form the circuit pattern of the capacitance sensor 1 (first circuit pattern 12a, second circuit pattern 12b).
  • first circuit pattern 12a has a plurality of vertices with long diagonal lines continuously connected in the left-right direction (X-axis direction) of FIG. 1A.
  • the circuit patterns extending in the X-axis direction are arranged side by side so as to intersect the Y-axis, so that the Y-coordinate in the detection unit 10a can be detected.
  • the second circuit pattern 12b is composed of a plurality of sensor electrodes 12 whose long diagonal vertices are continuously connected in the vertical direction (Y-axis direction) of FIG. 1A.
  • the circuit patterns extending in the Y-axis direction are arranged side by side so as to intersect in the X-axis direction, so that the X coordinate in the detection unit 10a can be detected. Therefore, the XY coordinates at which the touch operation is performed can be detected by combining the changes in the respective capacitances of the first circuit pattern 12a and the second circuit pattern 12b.
  • the first circuit pattern 12a is formed on the back surface 11b of the film sheet 11.
  • the second circuit pattern 12b is formed on the surface 11a of the film sheet 11.
  • the first circuit pattern 12a and the second circuit pattern 12b each have a diamond-shaped apex of the sensor electrode 12 forming the first circuit pattern 12a and a diamond-shaped apex of the sensor electrode 12 forming the second circuit pattern 12b in plan view. And are arranged at positions intersecting in the thickness direction of the film sheet 11.
  • the rhombus of the sensor electrode 12 forming the first circuit pattern 12a and the rhombus of the sensor electrode 12 forming the second circuit pattern 12b are arranged so as not to overlap each other in the thickness direction of the film sheet 11.
  • the sensor electrodes 12 forming the first circuit pattern 12a and the sensor electrodes 12 forming the second circuit pattern 12b arranged in this way form operation coordinates for detecting the XY coordinates at which the touch operation is performed. doing.
  • the back surface 10d of the detection portion 10a of the sensor sheet 10 is fixed to and laminated on the base material 20. Therefore, the sensor sheet 10 and the base material 20 are integrally formed. Since it is an integral body, the detection unit 10a can be formed in a shape along the outer surface of the base material 20. Therefore, although the film sheet 11 is a flat film as a material, it can be formed so as to have a dome-shaped or arc-shaped three-dimensional operation surface depending on the shape of the outer surface of the base substrate 20. Further, the sensor sheet 10 covers not only the top surface portion 20a of the base substrate 20 but also the cylindrical side surface portion 20b thereof.
  • the sensor sheet 10 having a rounded corner portion from the top surface portion 20a to the side surface portion 20b of the base substrate 20.
  • a resist layer may be further provided on the back surface 10d of the detection unit 10a of the sensor sheet 10, and the sensor sheet 10 and the base material 20 may be fixed and laminated.
  • the tail portion 10b is a portion that extends from the bottom edge 20d of the cylindrical side surface portion 20b of the base material 20 without being fixed to the base material 20.
  • the tail portion 10b protrudes from the detection portion 10a, and the protruding tip portion is provided with the terminal portion 13.
  • the wiring 14 extends from the detection portion 10a of the sensor sheet 10 on the film sheet 11 to the terminal portion 13 through the side surface 11c of the film sheet 11 and the tail portion 10b.
  • the first circuit pattern 12a of the sensor electrode 12 is formed on the back surface 11b of the film sheet 11. Therefore, the wiring 14 extending from the first circuit pattern 12a is formed on the back surface 11b of the film sheet 11 from the first circuit pattern 12a to the terminal portion 13 of the tail portion 10b.
  • the second circuit pattern 12b is formed on the surface 11a of the film sheet 11. Therefore, the wiring 14 extending from the second circuit pattern 12b is formed on the front surface 11a of the film sheet 11 from the second circuit pattern 12b to the through hole 10b1 of the tail portion 10b. Then, the wiring 14 penetrates the through hole 10b1 and reaches the back surface 11b of the film sheet 11, and then extends to the terminal portion 13b.
  • the plurality of wirings 14 are all formed on the back surface 11b of the film sheet 11 between the through hole 10b1 and the terminal portion 13b.
  • the wirings 14c, 14d, 14e, and 14f at the center position in the width direction of the tail portion 10b are the front surface 11a of the film sheet 11. Is formed on.
  • Wirings 14a, 14b, 14g, and 14h on both ends of the tail portion 10b are formed on the back surface 11b of the film sheet 11. The reason for wiring in this way is as follows.
  • the capacitance sensor 1 is formed by integrally molding the base material 20 on the sensor sheet 10 on which the sensor electrode 12, the terminal portion 13, and the wiring 14 are formed.
  • FIG. 2 shows an integrally molded body obtained by integrally molding the base material 20 on the sensor sheet 10.
  • the wiring connecting portion 1B extends in the lateral direction of the sensor body 1A.
  • the wiring connecting portion 1B (tail portion 10b) is first bent downward along the side surface portion 20b of the base material 20, as shown in FIG.
  • the wiring connecting portion 1B (tail portion 10b) is bent toward the bottom surface portion 20c of the base material 20, and the bent portion (the base end portion of the tail portion 10b) is bent.
  • the part 16 is formed.
  • the reason why the wiring connecting portion 1B (tail portion 10b) is bent to the bottom surface portion 20c of the base material 20 is to connect the terminal portion 13 to the connector 31 arranged to face the bottom surface portion 20c.
  • the wiring connection portion 1B (tail portion 10b) is bent to form the bent portion 16 from the state of FIG. 3 as shown in FIG. 4, the wiring connection portion 1B (tail portion 10b) is placed on the bottom surface of the base member 20. Bend along the bottom edge 20d of 20c. A contact portion of the base end portion of the wiring connection portion 1B (tail portion 10b) with the bottom surface outer edge 20d is a bending point of the bending portion 16. The bent portion 16 is formed over the entire length in the width direction of the wiring connection portion 1B (tail portion 10b).
  • the bending contact position with the bottom surface outer edge 20d (the inner bending surface 16b of the bending portion 16) becomes the bending point of the bending portion 16, and since it is bent along the outer shape of the bottom surface outer edge 20d, a large stress is applied.
  • the wiring 14 is provided at the bending contact position on the back surface 11b of the film sheet 11, the conductive printed layer forming the wiring 14 is compressed so as to be sandwiched between the valley-folded surfaces of the bent portion 16 and compressed.
  • the back surface 11b of the film sheet 11 is rolled up and is easily broken.
  • the wiring 14 is provided on the outer bent surface 16a (the surface 11a of the film sheet 11) of the bent portion 16 that does not face the bottom surface outer edge 20d, the printed layer forming the wiring 14 is formed on the mountain fold surface of the bent portion 16. It will only be stretched along and will not break.
  • the wiring 14 is provided on the inner bent surface 16b (the back surface 11b of the film sheet 11) facing the bottom surface outer edge 20d, the wiring 14 is easily broken, whereas the outer bent surface 16a on the opposite side of the back surface 11b is easily broken. If the wiring 14 is provided on (the surface 11a of the film sheet 11), the disconnection is less likely to occur.
  • the bending contact position of the bent portion 16 of the present embodiment with the bottom surface outer edge 20d is the center position in the width direction of the wiring connection portion 1B (tail portion 10b). Therefore, in the present embodiment, among the plurality of wirings 14, the wirings 14c, 14d, 14e, and 14f at the center position in the width direction of the tail portion 10b are formed on the outer bent surface 16a of the bent portion 16 and the tail portion 10b is formed. It leads to the back surface 11b of the film sheet 11 through the through hole 10b1 and is wired up to the terminal portion 13.
  • the wirings 14a, 14b, 14g, and 14h on both end sides of the tail portion 10b are not bent along the outer edge 20d of the bottom surface, and there is less risk of disconnection than at the center position, so the inner bent surface 16b of the bent portion 16 is reduced. Is formed on.
  • the base material 20 has a three-dimensional shape having a tubular side surface
  • the bottom surface outer edge 20d of the base material 20 has a curved line such as an arc shape in a plan view, and the tail portion 10b extending laterally extends the bottom surface outer edge 20d.
  • the bending line When it is bent to the fulcrum, the bending line is close to a straight line, so that it abuts the bottom surface outer edge 20d at the center position in the width direction of the tail portion 1b, but it is bent away from the bottom surface outer edge 20d on both end sides of the tail portion 1b.
  • the center position of the tail portion 10b is about 7 mm.
  • the wiring 14 provided in the arrangement width is preferably wired on the surface 11a of the film sheet 11 on the mountain fold side of the bent portion 16. If the radius of the arc is 30 mm or more and less than 60 mm, the wiring 14 provided in the arrangement width of about 9 mm, which is the central position of the tail portion 10b, is the surface of the film sheet 11 on the mountain fold side of the bent portion 16. It is preferable to wire to 11a.
  • the wiring 14 provided in the arrangement width of about 12 mm, which is the center position of the tail portion 10b, has the surface of the film sheet 11 on the mountain fold side of the bent portion 16. It is preferable to wire to 11a.
  • the wiring 14 is arranged on the surface 11a of the film sheet 11 according to the spread of the contact area.
  • the film sheet 11 is a base material of the sensor sheet 10 and uses a resin film made of a thermoplastic resin. This is because the thermoplastic resin can be easily molded into a shape corresponding to the shape of the base material 20 by heating.
  • a resin film examples include polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate (PEN) resin, polycarbonate (PC) resin, polymethylmethacrylate (PMMA) resin, polypropylene (PP) resin, polyurethane (PU) resin.
  • a transparent resin film is preferably used when a display portion (not shown) for displaying some kind of display such as a symbol or a number is provided on the back surface 10d of the sensor sheet 10.
  • the thickness of the film sheet 11 is preferably 10 to 500 ⁇ m because it needs to have a fixed shape for maintaining its shape and flexibility such that it can be bent.
  • the film sheet 11 may be provided with a primer layer or a surface protective layer that enhances the adhesion to a conductive polymer that is a material of the sensor electrode 12 described later, an overcoat layer for the purpose of antistatic, or the like, or the surface may be previously formed. It can also be processed.
  • the sensor electrode 12 is made of a conductive layer containing conductive ink or conductive polymer. If a conductive polymer is used, even if the sensor electrode 12 is stretched during the integral molding with the base material 20, it is difficult for the wire to break. It is also preferable in that a liquid coating liquid can be formed and printed, and the sensor electrode 12 can be obtained at a lower cost than ITO or the like. On the other hand, when transparency is not required, the sensor electrode 12 can be formed with a conductive ink such as silver ink or carbon paste. Silver ink is preferable because it can form the sensor electrode 12 having low resistance and excellent sensitivity. On the other hand, the carbon paste is preferable in that the sensor electrode 12 can be obtained at a lower cost than that of the conductive polymer, or that it is excellent in weather resistance.
  • a conductive polymer that can form a transparent layer is used as the material of the conductive polymer that forms the sensor electrode 12.
  • transparent conductive polymers include polyparaphenylene or polyacetylene, PEDOT-PSS (poly-3,4-ethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonic acid), and the like.
  • the layer thickness of the sensor electrode 12 is preferably 0.04 to 1.0 ⁇ m, more preferably 0.06 to 0.4 ⁇ m. If the layer thickness is less than 0.04 ⁇ m, the resistance value of the sensor electrode 12 may increase, and if the layer thickness exceeds 1.0 ⁇ m, the transparency may decrease.
  • the layer thickness of the sensor electrode 12 can be measured by forming the sensor electrode 12 on the film sheet 11 and using an atomic force microscope (AFM).
  • AFM atomic force microscope
  • the wiring 14 connects the sensor electrode 12 to the terminal portion 13 in a conductive manner.
  • the material of the wiring 14 is preferably formed of a conductive paste or conductive ink containing a highly conductive metal such as copper, aluminum, silver or an alloy containing these metals. Further, among these metals or alloys, silver wiring is preferable because it has high conductivity and is less likely to be oxidized than copper.
  • the wiring 14 preferably has a thickness of 1.0 to 20 ⁇ m. If the thickness of the wiring 14 is less than 1.0 ⁇ m, the resistance value of the wiring tends to increase, which may cause noise. On the other hand, if the thickness of the wiring 14 is more than 20 ⁇ m, the step becomes large, so that there is a high possibility that bubbles will enter when the resist layer 15 is applied. When air bubbles enter, there is a problem that a hole is formed by bursting and the highly conductive metal contained in the wiring 14 is easily corroded.
  • the resistance value of the wiring 14 is preferably 300 ⁇ or less. If the resistance value of the wiring 14 exceeds 300 ⁇ , noise may increase and the sensitivity may deteriorate.
  • the terminal portion 13 is a connection portion for conductively connecting the capacitance sensor 1 to the connector 31 of the circuit board 30.
  • the terminal portion 13 can be formed by covering the tip of the wiring 14 with carbon ink or the like.
  • the resist layer 15 is an insulating protective film provided to prevent conduction between the adjacent sensor electrodes 12 and to protect the sensor electrodes 12 from ultraviolet rays and scratches.
  • the resist layer 15 is transparent.
  • the resist layer 15 also has a function of preventing corrosion of the wiring 14 made of silver paste or metal.
  • a hard resin is selected as the resin forming the resist layer 15, and for example, an acrylic resin, a urethane resin, an epoxy resin, a polyolefin resin, or another resin can be used.
  • the thickness of the resist layer 15 is usually 6 to 30 ⁇ m, preferably 10 to 20 ⁇ m. The reason is that if the thickness of the resist layer 15 exceeds 30 ⁇ m, the flexibility becomes poor, and if the thickness is less than 6 ⁇ m, the protection of the sensor electrode 12 may be insufficient.
  • the electrostatic capacitance sensor 1 reduces the risk of disconnection of the wiring 14 even if the sensor body 1A, the wiring connection portion 1B extending from the detection portion 10a, and the tail portion 10b are bent along the bottom outer edge 20d of the base material 20. can do.
  • the capacitance sensor 1 Since the capacitance sensor 1 has a shape that bends while contacting along the outer edge 20d of the bottom surface of the base material 20, the tail portion 10b can be arranged close to the bottom surface portion 20c of the base material 20. Therefore, the entire capacitance sensor 1 including the arrangement of the tail portion 10b can be downsized.
  • the tail portion 10b extends to a position facing the bottom surface portion 20c of the base material 20. Therefore, the capacitance sensor 1 can be downsized with the tail portion 10b arranged. Therefore, the electronic device itself can be downsized.
  • the base material 20 can be configured as a first split casing of the electronic device.
  • the opening 20 e of the base material 20 can be combined with the second split housing 32.
  • An accommodation space is formed inside the housing that is combined with the first divided housing (base substrate 20) and the second divided housing 32.
  • the circuit board 30 can be arranged in the accommodation space.
  • the terminal portion 13 of the tail portion 10b can be connected to the connector 31 inside the housing.
  • the sensor body 1A has a three-dimensional shape having the top surface portion 1A1 and the side surface portion 1A2, a three-dimensional shape device for enhancing the design can be provided on the capacitance sensor 1 itself.
  • the top surface portion 1A1 of the sensor main body portion 1A which is the operation surface, can be formed in a planar shape, a curved surface shape, or the like.
  • the side surface portion 1A2 can be formed in a cylindrical or polygonal columnar outer peripheral surface shape or the like.
  • the resist layer 15 can reliably protect the sensor electrode 12 and the wiring 14. Further, the resist layer 15 can reliably insulate the sensor electrodes 12 from each other.
  • FIG. 5 shows a schematic plan view and a front view of the capacitance sensor 2 according to the modification of the first embodiment.
  • the capacitance sensor 2 is different from the capacitance sensor 1 in that the top surface portion 20a of the base material 20 has a polygonal planar shape. Then, in the capacitance sensor 2, the tail portion 10b projects from a position corresponding to one of the rounded corners which is an intersection of two sides in a plan view. Other configurations are the same as those of the capacitance sensor 1.
  • FIG. 6 shows the capacitance sensor 3 of the second embodiment.
  • the capacitance sensor 3 is different from the first embodiment in that the first circuit pattern 12a and the second circuit pattern 12b are formed on the surface 11a of the film sheet 11.
  • a resist (not shown) is provided at a crossing position where the first circuit pattern 12a and the second circuit pattern 12b intersect to insulate each other.
  • This resist can be formed using the same material as the resist layer 15.
  • the resist layer 15 may be provided on the entire surface thereof, and the second circuit pattern 12b may be provided on the surface of the resist layer 15.
  • the resist layer 15 that covers the second circuit pattern 12b may be further provided to form the resist layer 15 in two layers.
  • the wiring 14 is arranged on the surface 11a of the film sheet 11 in both the side surface portion 1A2 of the sensor main body portion 1A and the wiring connection portion 1B. Therefore, disconnection of the wiring 14 due to bending of the tail portion 10b can be prevented. In addition, since all the wirings 14 can be arranged on the surface 11a of the film sheet 11, it is not necessary to provide the through holes 10b1 and it can be made easier.
  • FIG. 7 shows a capacitance sensor as a first comparative example 1 in which the wiring 14 is easily broken.
  • the capacitance sensor of Comparative Example 1 when the tail portion 10b is bent toward the bottom surface portion 20c of the base material 20, at the contact position with the bottom surface outer edge 20d of the base material 20, all the wirings 14 are films. It is formed on the back surface 11 b of the sheet 11.
  • the wiring 14 when the tail portion 10b is bent toward the bottom surface portion 20c of the base material 20, the wiring 14 is easily broken.
  • the reason why the wiring 14 is easily broken is that the wiring 14 is arranged on the valley fold surface of the bent portion, so that the wiring 14 is compressed so as to be sandwiched between the valley fold surfaces and compressed. This is because it becomes easier to roll up.
  • a capacitance sensor is shown in FIG. 8 as a second comparative example in which the wiring 14 is easily broken.
  • the capacitance sensor of Comparative Example 2 when the tail portion 10b is bent toward the bottom surface portion 20c of the base material 20, the tail of the wiring 14 at the contact position with the bottom surface outer edge 20d of the base material 20 is tail.
  • the wiring 14 at the center position in the width direction of the portion 10b is provided on the back surface 11b of the film sheet 11.
  • the wiring 14 at the center position is crushed at the bent portion, and when it is returned to its original state and then folded again, the conductive printed layer forming the wiring 14 is cleaved and rolled up with respect to the film sheet 11. By doing so, the wire breaks.
  • FIG. 1 A schematic configuration of the capacitance sensor 4 according to the third embodiment is shown in FIG. Note that, in the separation diagram A, similarly to the cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1A shown in FIG. 2, the electrostatic capacitance sensor 4 of the third embodiment is arranged from one end of the sensor main body portion 1A to the terminal portion 13 of the wiring connection portion 1B. It is sectional drawing cut
  • the capacitance sensor 4 of the present embodiment differs from the first embodiment in which the base material 20 has a three-dimensional shape in that the shape of the base material 21 is a flat plate. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 9A, in the base material 21, at least the bent portion side of the tail portion 10b has a flat plate shape, and the bottom surface outer edge 21d is the outer edge portion of the bottom surface 21c of the base material 21. There is. Other configurations are the same as those of the capacitance sensor 1 of the first embodiment.
  • the sensor sheet 10 is provided on the top surface side of the base material 21 as in the first embodiment.
  • the sensor sheet 10 has a detection portion 10a and a tail portion 10b.
  • the detection unit 10a is laminated and fixed on the top surface side of the base material 21.
  • the detection unit 10a and the base material 21 form a sensor body 1A.
  • the tail portion 10b extends from the sensor main body portion 1A and constitutes a wiring connection portion 1B that is conductively connected to the connector 31 (see FIG. 4) of the circuit board 30 (see FIG. 4) as the “connection target”. ..
  • the capacitance sensor 4 is an integrally molded body formed by integrally molding the base material 21 on the sensor sheet 10 on which the sensor electrode 12, the terminal portion 13, and the wiring 14 are formed. As shown in FIG. 9A, this integrally molded body has a shape in which the wiring connecting portion 1B extends laterally of the sensor body 1A. Then, the wiring connecting portion 1B (tail portion 10b) is first bent downward along the end portion 21b of the base material 21 as shown in FIG. 9B. Thereafter, the wiring connecting portion 1B (tail portion 10b) is bent toward the bottom surface portion 21c of the base material 21 as shown in FIG. 9C, and the bent portion (the base end portion of the tail portion 10b) is bent. The part 16 is formed. The wiring connecting portion 1B (tail portion 10b) is bent to the bottom surface portion 20c of the base material 21 in order to connect the terminal portion 13 to the connector 31 arranged to face the bottom surface portion 21c.
  • the wiring connection portion 1B (tail portion 10b) is bent to form the bent portion 16 from the state of FIG. 9B as shown in FIG. 9C
  • the wiring connection portion 1B (tail portion 10b) is placed on the bottom surface of the base member 21. Bend along the outer edge 21d of the bottom surface of 21c. A contact portion of the base end portion of the wiring connection portion 1B (tail portion 10b) with the bottom surface outer edge 21d is a bending point of the bending portion 16.
  • the bent portion 16 is formed over the entire length in the width direction of the wiring connection portion 1B (tail portion 10b).
  • the bending contact position of the bent portion 16 with the bottom surface outer edge 21d becomes the bending point of the bent portion 16 and is bent along the outer shape of the bottom surface outer edge 21d, so that a large stress occurs.
  • the wiring 14 is provided at the bending contact position on the back surface 11b of the film sheet 11, the conductive printed layer forming the wiring 14 is compressed so as to be sandwiched between the valley-folded surfaces of the bent portion 16 and compressed.
  • the back surface 11b of the film sheet 11 is rolled up and is easily broken.
  • the wire 14 is easily broken when the wiring 14 is provided on the inner bent surface 16b facing the bottom surface outer edge 21d, whereas the wire 14 is broken when the wiring 14 is provided on the outer bent surface 16a opposite to the back surface 11b. Is less likely to occur.
  • the base material 21 has a flat plate shape and the outer edge portion of the bottom surface 21c of the base material 21 becomes the outer edge portion 21d of the bottom surface, the wiring when the tail portion 10b is bent is formed. The risk of disconnection of 14 can be reduced. Further, in the present embodiment, since the base material 21 has a flat plate shape, the capacitance sensor 4 can be thinned.
  • FIG. 1 A schematic configuration of the capacitance sensor 5 according to the modified example of the third embodiment is shown in FIG. Note that, in the separation diagram A, similarly to the cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1A shown in FIG. 2, the capacitance sensor 5 of the modified example of the third embodiment is connected from one end of the sensor main body portion 1A to the wiring connection portion 1B. It is sectional drawing cut
  • one end of the sensor sheet 10 provided on the top surface side of the flat base material 21 is aligned with the base material 21.
  • Other configurations are similar to those of the capacitance sensor 4 of the third embodiment. That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 10A, in the base material 21, at least the bent portion side of the tail portion 10b has a flat plate shape, and the bottom surface outer edge 21d is the outer edge portion of the bottom surface 21c of the base material 21.
  • the other configurations are the same as those of the capacitance sensor 1 of the first embodiment.
  • the base material 21 has a flat plate shape, the outer edge portion of the bottom surface 21c of the base material 21 is the outer edge 21d of the bottom surface, and one end of the sensor sheet 10 is aligned with the base material 21. Even with the configuration, the risk of disconnection of the wiring 14 when the tail portion 10b is bent can be reduced. Further, in the present embodiment, since the base material 21 has a flat plate shape, the capacitance sensor 5 can be thinned. ..
  • the base material 21 has a flat plate shape as a whole, but at least the tail portion 10b is bent. It suffices if the part side has a flat plate shape. That is, as long as the bent portion side of the tail portion 10b has a flat plate shape, the base material 21 may have a concavo-convex shape at other portions except the bent portion side.
  • the wirings 14 arranged on both ends of the tail portion 10b may be provided on either the front surface 11a or the back surface 11b of the film sheet 11.
  • the capacitance sensors 1, 2, 3, 4, 5 of the respective embodiments described above may be provided with a decoration layer including a display portion for coloring and letters, numbers, symbols and the like.
  • the resist layer 15 may be configured as a decorative layer, and in this case, a protective layer for protecting the decorative layer may be provided.
  • Capacitance sensor (sensor, first embodiment) 1A Sensor Main Body 1A1 Top Surface 1A2 Side Surface 1B Wiring Connection 2 Capacitance Sensor (Sensor, Modification of First Embodiment) 3 Capacitance sensor (sensor, second embodiment) 4 Capacitance sensor (sensor, third embodiment) 5 Capacitance sensor (sensor, modification of the third embodiment) 10 sensor sheet 10a detection part 10b tail part 10b1 through hole 10c front surface 10d back surface 11 film sheet 11a front surface 11b back surface 11c side surface 12 sensor electrode 12a first circuit pattern 12b second circuit pattern 13 terminal portion 14 wiring 15 resist layer 16 bending Part 16a Outer bent surface 16b Inner bent surface 20, 21 Base substrate 20a Top surface part 20b Side surface parts 20c, 21c Bottom surface parts 20d, 21d Bottom outer edge 30 Circuit board 31 Connector 32 Second housing

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Abstract

静電容量センサ等のセンサについて、検知部から伸長するテール部を折り曲げた際の断線リスクを低減すること。 ベース基材20と、フィルムシート11に複数のセンサ電極12と前記センサ電極12に導通する複数の配線14とを形成したセンサシート10とを備えるセンサ1について、前記センサシート10は、前記ベース基材20に保持されており、前記複数のセンサ電極12を有する検知部10aと、前記検知部10aから前記ベース基材20の底面側に伸長し、前記複数の配線14を有するテール部10bとを有しており、前記テール部10bは、前記ベース基材20の底面外縁20dの位置で前記ベース基材20の底面に向けて屈曲する屈曲部16を有しており、前記屈曲部16を通過する前記複数の配線14は、前記屈曲部16にある前記フィルムシート11の外側屈曲面16aに形成されるものとした。

Description

センサ
 本発明は、各種電子機器の入力操作等に用いるセンサに関し、特に静電容量センサに関する。
 各種電子機器において、タッチによる入力操作を行うための操作デバイスが用いられている。入力操作を検知するセンサには、例えば静電容量センサが使用されている。静電容量センサは、例えば、硬質樹脂等でなるベース基材と、樹脂フィルムでなるフィルムシートとを有する。フィルムシートは、ベース基材に保持される検知部と、検知部から突出して伸長するテール部とを有する。
 検知部は、ベース基材に保持されている。検知部には、導電性インキ等によって、複数のセンサ電極と各センサ電極から伸長する配線が印刷により形成されている。テール部は、検知部から突出して伸長している。即ちテール部は、電子機器の筐体内部の部品のレイアウトに応じて配線を自由に引き回すことができるように、ベース基材に保持されていない。テール部には、複数のセンサ電極から伸長する配線が検知部から連続して形成されている。各配線の端部には、端子部が形成されている。端子部は、電子機器の筐体に配置される回路基板のコネクタに対して接続される。こうした従来の静電容量センサは、例えば、特開2013-247029号公報(特許文献1)に記載されている。
特開2013-247029号公報
 従来の静電容量センサは、テール部が折れ曲がってしまうことがある。テール部の折れ曲がりは、例えば、電子機器の筐体に配置する際、端子部をコネクタに接続する際に起こりうる。また、テール部は、回路基板の配置に応じて、敢えて折り曲げて配置しなければならない場合もある。しかしながら、テール部が折れ曲がると、折れ曲がり部分にある配線がフィルムシートに対して捲れ上がり、それによって断線することがある。
 以上のような従来技術を背景になされたのが本発明である。その目的は、静電容量センサ等のセンサについて、検知部から伸長するテール部を折り曲げた際の断線リスクを低減することにある。
 上記目的を達成するために本発明の一態様のセンサは、以下のように構成される。
 即ち本発明の一態様は、ベース基材と、フィルムシートに複数のセンサ電極と前記センサ電極に導通する複数の配線とを形成したセンサシートとを備えるセンサについて、前記センサシートは、前記ベース基材に保持されており、前記複数のセンサ電極を有する検知部と、前記検知部から前記ベース基材の底面側に伸長し、前記複数の配線を有するテール部とを有しており、前記テール部は、前記ベース基材の底面外縁の位置で前記ベース基材の底面に向けて屈曲する屈曲部を有しており、前記屈曲部を通過する前記複数の配線は、前記屈曲部にある前記フィルムシートの外側屈曲面に形成されていることを特徴とする。
 本発明の一態様によれば、テール部がベース基材の底面側に伸長する。このためテール部をベース基材の底面側に配置することができ、本発明の一態様のセンサをテール部の配置を含めて小型化することができる。また、本発明の一態様によれば、前記ベース基材の底面外縁の位置で前記ベース基材の底面に向けて屈曲する屈曲部を有しており、前記屈曲部を通過する前記複数の配線は、前記屈曲部にある前記フィルムシートの外側屈曲面に形成されている。屈曲部を通過する配線をフィルムシートの外側屈曲面(フィルムシートの山折り側の面)に形成すると、配線の断線リスクを低減することができる。即ち、配線が屈曲部の内側屈曲面(フィルムシートの谷折り側の面)にあると、配線が屈曲部分で圧縮されて縮こまることで、フィルムシートに対して捲れ易くなる。他方、配線が屈曲部の外側屈曲面にあると、配線は圧縮されて縮こまることはなく、フィルムシート上で伸ばされるだけである。よって配線がフィルムシートから捲れて断線することを防ぐことができる。
 前記屈曲部を通過する前記複数の配線は、前記テール部の伸長方向に対する交差方向で並列に配置されており、少なくとも前記底面外縁と接触する前記テール部の屈曲接触位置にある1以上の前記配線が前記外側屈曲面に形成されるように構成できる。
 各センサ電極から伸長する配線が、テール部の伸長方向に対する交差方向(後記実施形態ではテール部の幅方向)で並列に配置されている場合、特にベース基材の底面外縁に接触する屈曲部の屈曲接触位置にある配線が、フィルムシートの折れ曲がりによって断線するリスクが高い。そこで本発明の一態様では、前記テール部の中央位置にある1以上の前記配線が前記外側屈曲面に形成することで、中央位置に配置されている配線の断線リスクを低減することができる。
 前記屈曲部は、前記底面外縁に沿って接触しつつ折れ曲がる形状として構成できる。
 本発明の一態様によれば、ベース基材の底面外縁に沿って接触しつつ折れ曲がる形状としているので、ベース基材の底面に近接してテール部を配置することができる。よってテール部の配置を含めてセンサ全体を小型化することができる。
 前記ベース基材と前記検知部は、センサ本体部を形成しており、前記センサ本体部は、天面部と側面部とを有する立体形状として構成できる。
 本発明の一態様によれば、センサ本体部が天面部と側面部を有する立体形状であるため、デザイン性を高めるための立体的な形状的工夫を、センサ自体に設けることができる。その一例として、センサ本体部の天面部は、平面形状、湾曲面形状等として形成することができる。センサ本体部の側面部は、円柱状、多角柱状の外周面形状等として形成することができる。
 前記ベース基材は、少なくとも前記テール部の前記屈曲部側が平板形状であり、前記底面外縁が前記ベース基材の前記底面の外縁部であるように構成できる。
 本発明の一態様によれば、ベース基材の少なくともテール部の屈曲部側が平板形状であり、底面外縁がベース基材の底面の外縁部である構成としても、検知部から伸長するテール部を折り曲げた際の断線リスクを低減できる。
 前記底面外縁は、少なくとも前記屈曲部と対向位置する部分が円弧形状であるように構成できる。
 本発明の一態様によれば、ベース基材を、ベース基材の底面外縁が円弧形状となるような形状に形成することができる。したがって、センサは、立体形状のデザインの自由度を高めることができる。よって、センサは、ベース基材の形状を多様化しても、底面外縁における配線の断線リスクを低減できる。
 前記本発明の一態様は、前記複数のセンサ電極と前記複数の配線とを覆うレジスト層を有するように構成できる。
 本発明の一態様によれば、レジスト層によってセンサ電極と配線を確実に保護できる。また、本発明の一態様によれば、センサ電極どうしを確実に絶縁できる。
 前記本発明の一態様は、前記複数のセンサ電極が静電容量変化を検出する静電容量センサ用電極として構成できる。
 本発明の一態様によれば、前記特徴を有する本発明の一態様のセンサを静電容量センサとして実現できる。
 前記センサ電極は、前記フィルムシートの表面又は裏面に形成することができる。また、前記センサ電極は、前記フィルムシートの両面に形成することができる。本発明の一態様によれば、センサ電極の配置を多様化することができ、様々なセンサ及び静電容量センサを実現できる。
 前記検知部と前記ベース基材は、一体の成形体として構成できる。本発明の一態様によれば、ベース基材と検知部とが一体物となる。このためベース基材のデザイン形状に合わせて検知部を形成することができ、多様なデザインのセンサ及び静電容量センサを実現できる。
 前記本発明の一態様のセンサは、前記ベース基材の底面と対向位置するコネクタを実装した回路基板を有するものとして構成できる。これによればベース基材の底面に近接してコネクタ及び回路基板を配置できるので、センサ及び静電容量センサをコネクタ及び回路基板を含めて小型化できる。
 前記本発明の一態様のベース基材は、天面部と筒状の側面部とを有し、前記テール部は、前記側面部の内側に向けて配置するように構成できる。これによればテール部がベース基材の内側の筒状空間に配置されるので、センサ及び静電容量センサを小型化できる。
 本発明の一態様のセンサによれば、検知部から伸長するテール部を折り曲げた際の配線の断線リスクを低減できる。
第1実施形態の静電容量センサであり、分図Aは、その概略平面図、分図Bはその概略正面図である。 図1AのII-II線断面図である。 図2で示すテール部を屈曲した状態の図2相当の断面図である。 図3で示すテール部をベース基材の裏面に屈曲した状態を示す図2相当の断面図である。 第1実施形態の変形例の静電容量センサであり、分図Aはその概略平面図、分図Bはその概略正面図である。 第2実施形態の静電容量センサであり、分図Aはテール部の概略平面図、分図Bは概略正面図、分図Cは図2相当の断面図である。 比較例1の静電容量センサであり、分図Aはテール部の概略平面図、分図Bは概略正面図、分図Cは図2相当の断面図である。 比較例2の静電容量センサであり、分図Aはテール部の概略平面図、分図Bは概略正面図、分図Cは図2相当の断面図である。 第3実施形態の静電容量センサの概略構成図であり、分図Aはテール部を屈曲させる前の断面図、分図Bはテール部を屈曲した状態の分図A相当の断面図、分図Cはテール部をベース基材の裏面に屈曲した状態を示す分図A相当の断面図である。 第3実施形態の変形例の静電容量センサの概略構成図であり、分図Aはテール部を屈曲させる前の断面図、分図Bはテール部を屈曲した状態の分図A相当の断面図、分図Cはテール部をベース基材の裏面に屈曲した状態を示す分図A相当の断面図である。
 実施形態に基づいて本発明の一態様をさらに詳細に説明する。以下の実施形態では本発明の一態様に係るセンサの具体例として静電容量センサを例示して説明する。なお、各実施形態で共通する部材については、同一の符号を付して重複説明を省略する。また、各実施形態で共通する材質、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4〕
 本実施形態の静電容量センサ1は、センサシート10と、ベース基材20とを備える。
 センサシート10は、検知部10aとテール部10bとを有する。検知部10aは、ベース基材20の天面部20aと側面部20bに積層して固着している。検知部10aとベース基材20とは、センサ本体部1Aを構成する。テール部10bは、センサ本体部1Aから伸長して、「接続対象物」としての回路基板30のコネクタ31に導通接続する配線接続部1Bを構成している。
 センサシート10は、樹脂フィルムでなるフィルムシート11を有する。フィルムシート11には、積層して形成した複数のセンサ電極12と、端子部13と、複数の配線14(14a~14h)とを有する。センサシート10の最表面には、端子部13を除き、センサ電極12と配線14を保護するレジスト層15が形成されている。センサ電極12、端子部13、配線14、レジスト層15は、フィルムシート11に形成した印刷層として設けられている。
 複数のセンサ電極12は、図1Aで示すように、それぞれひし形面を形成している。複数のセンサ電極12は、静電容量センサ1の回路パターン(第1の回路パターン12a、第2の回路パターン12b)を形成している。図1Aにおいて左右方向をX軸方向、上下方向をY軸方向とすると、第1の回路パターン12aは、対角線の長い方の頂点が図1Aの左右方向(X軸方向)で連続して繋がる複数のセンサ電極12で構成される。第1の回路パターン12aは、X軸方向に伸長する回路パターンがY軸に交差して並んで配置するため、検知部10aにおけるY座標を検出することができる。第2の回路パターン12bは、対角線の長い方の頂点が図1Aの上下方向(Y軸方向)で連続して繋がる複数のセンサ電極12で構成される。第2の回路パターン12bは、Y軸方向に伸長する回路パターンがX軸方向に交差して並んで配置するため、検知部10aにおけるX座標を検出することができる。したがって、第1の回路パターン12aと第2の回路パターン12bのそれぞれの静電容量の変化を組合せることによって、タッチ操作が行われたXY座標を検知することができる。
 図2の部分拡大図で示すように、第1の回路パターン12aは、フィルムシート11の裏面11bに形成されている。第2の回路パターン12bは、フィルムシート11の表面11aに形成されている。第1の回路パターン12aと第2の回路パターン12bは、平面視で、第1の回路パターン12aをなすセンサ電極12のひし形の頂点と第2の回路パターン12bをなすセンサ電極12のひし形の頂点とが、フィルムシート11の厚み方向で交差する位置に配置されている。他方、第1の回路パターン12aをなすセンサ電極12のひし形と第2の回路パターン12bをなすセンサ電極12のひし形とは、フィルムシート11の厚み方向で互いに重ならないように配置されている。このように相互に配置される第1の回路パターン12aをなすセンサ電極12と第2の回路パターン12bをなすセンサ電極12は、タッチ操作が行われたXY座標を検知するための操作座標を形成している。
 センサシート10の表面10c、即ちレジスト層15の表面は、タッチ操作を行う操作面を形成する。センサシート10の検知部10aの裏面10dは、ベース基材20に固着され積層されている。よってセンサシート10とベース基材20とは、一体物として形成されている。そして一体物であることで、検知部10aがベース基材20の外形面に沿った形状に形成することができる。そのためフィルムシート11は、材料としては平坦なフィルムであるが、ベース基材20の外形面の形状に応じて、ドーム状又は円弧状などの立体操作面を有するように形成することができる。また、センサシート10は、ベース基材20の天面部20aだけでなく、その筒状の側面部20bも覆う。これにより、ベース基材20の天面部20aから側面部20bに至る角部分に丸みを持たせたセンサシート10として形成することができる。センサシート10の検知部10aの裏面10dには、さらにレジスト層を設け、センサシート10とベース基材20に固着して積層してもよい。
 テール部10bは、ベース基材20の筒状の側面部20bの底面外縁20dから、ベース基材20に固着せずに伸長する部分である。テール部10bは、検知部10aから突出しており、突出した先端部に端子部13を備える。配線14は、フィルムシート11にあるセンサシート10の検知部10aから、フィルムシート11の側面11cとテール部10bとを通じて端子部13に伸長する。
 具体的には、センサ電極12の第1の回路パターン12aは、フィルムシート11の裏面11bに形成されている。このため、第1の回路パターン12aから伸長する配線14は、第1の回路パターン12aからテール部10bの端子部13に至るまで、フィルムシート11の裏面11bに形成されている。
 これに対して、第2の回路パターン12bは、フィルムシート11の表面11aに形成されている。このため、第2の回路パターン12bから伸長する配線14は、第2の回路パターン12bからテール部10bのスルーホール10b1に至るまで、フィルムシート11の表面11aに形成されている。そして、配線14は、スルーホール10b1を貫通してフィルムシート11の裏面11bに到達した後、端子部13bまで伸長する。
 したがって、複数の配線14は、スルーホール10b1と端子部13bとの間では、すべてフィルムシート11の裏面11bに形成されている。これに対して、検知部10aとスルーホール10b1との間では、複数の配線14のうち、テール部10bの幅方向で中央位置にある配線14c、14d、14e、14fがフィルムシート11の表面11aに形成されている。また、テール部10bの両端部側にある配線14a、14b、14g、14hは、フィルムシート11の裏面11bに形成されている。このように配線したのは次の理由による。
 静電容量センサ1は、センサ電極12、端子部13、配線14を形成したセンサシート10に、ベース基材20を一体成形することで形成される。図2は、センサシート10にベース基材20を一体成形して得られる一体成形体である。この一体成形体では、センサ本体部1Aの側方に配線接続部1Bが伸長する形状となっている。そして、配線接続部1B(テール部10b)は、先ず図3で示すように、ベース基材20の側面部20bに沿うように下方に曲げられる。さらに、配線接続部1B(テール部10b)は、図4で示すように、ベース基材20の底面部20cに向けて折り曲げられ、その折曲げ部分(テール部10bの基端部)には屈曲部16が形成される。配線接続部1B(テール部10b)をベース基材20の底面部20cに折り曲げるのは、底面部20cと対向配置されているコネクタ31に端子部13を接続するためである。
 図3の状態から図4で示すように配線接続部1B(テール部10b)を折り曲げて屈曲部16を形成する際には、配線接続部1B(テール部10b)をベース基材20の底面部20cの底面外縁20dに沿って折り曲げる。配線接続部1B(テール部10b)の基端部における底面外縁20dとの接触部分は、屈曲部16の屈曲点となる。屈曲部16は、配線接続部1B(テール部10b)の幅方向の全長に亘って形成される。
 屈曲部16のうち、底面外縁20dとの屈曲接触位置(屈曲部16の内側屈曲面16b)は、屈曲部16の屈曲点となり、底面外縁20dの外形に沿って折り曲げられることから、大きな応力が作用する。このため、フィルムシート11の裏面11bの屈曲接触位置に配線14を設けると、配線14をなす導電性印刷層は、屈曲部16の谷折り面に挟まれて縮こまるように圧縮されることで、フィルムシート11の裏面11bに対して捲れ上がり、断線し易くなる。
 これに対して、底面外縁20dと対向しない屈曲部16の外側屈曲面16a(フィルムシート11の表面11a)に配線14を設けると、配線14をなす印刷層は、屈曲部16の山折り面に沿って伸ばされるだけであり断線することはない。このように、屈曲部16では、底面外縁20dと対向する内側屈曲面16b(フィルムシート11の裏面11b)に配線14を設けると断線しやすいのに対し、裏面11bの反対側の外側屈曲面16a(フィルムシート11の表面11a)に配線14を設ければ断線は起こりにくくなる。
 本実施形態の屈曲部16における底面外縁20dとの屈曲接触位置は、配線接続部1B(テール部10b)の幅方向の中央位置となっている。そこで本実施形態では、複数の配線14のうち、テール部10bの幅方向で中央位置にある配線14c、14d、14e、14fは、屈曲部16の外側屈曲面16aに形成し、テール部10bのスルーホール10b1を通じてフィルムシート11の裏面11bに導き、端子部13にまで配線するようにしている。また、テール部10bの両端部側にある配線14a、14b、14g、14hは、底面外縁20dに沿って折り曲げられておらず中央位置よりも断線リスクが少ないため、屈曲部16の内側屈曲面16bに形成されている。ベース基材20が筒状の側面部を有する立体形状であると、ベース基材20の底面外縁20dは平面視で円弧状等の曲線となり、側方に伸びたテール部10bが底面外縁20dを支点に折り曲げられると、その折り曲げ線は直線に近いため、テール部1bの幅方向の中央位置では底面外縁20dに当接するが、テール部1bの両端部側では底面外縁20dから離れて折り曲げられる。
 一例として、屈曲部16と接触する底面外縁20dの形状が、平面視で円弧状に形成されている場合において、円弧の半径が30mm未満であれば、テール部10bの中央位置となる7mm前後の配置幅の中に設ける配線14は、屈曲部16の山折り面側となるフィルムシート11の表面11aに配線することが好ましい。また、円弧の半径が30mm以上60mm未満であれば、テール部10bの中央位置となる9mm前後の配置幅の中に設ける配線14は、屈曲部16の山折り面側となるフィルムシート11の表面11aに配線することが好ましい。そして、円弧の半径が60mm以上90mm未満であれば、テール部10bの中央位置となる12mm前後の配置幅の中に設ける配線14は、屈曲部16の山折り面側となるフィルムシート11の表面11aに配線することが好ましい。
 このように、ベース基材20の半径が大きくなるほど底面外縁20dの円弧形状は直線形状に近づくため、テール部10bの屈曲部16が底面外縁20dに接触する中央位置が広がることになる。そこで、この接触する範囲の広がりに応じてフィルムシート11の表面11aに配線14を配置することとしている。
 次に、静電容量センサ1を形成する各部位の材質、機能等について説明する。
 フィルムシート11は、センサシート10の基材であり、熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを用いる。熱可塑性樹脂であれば、加熱することでベース基材20の形状に対応した形状に容易に成形することができるからである。こうした樹脂フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリウレタン(PU)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、ポリエーテルサルフォン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、シクロオレフィンポリマー(COP)などを挙げることができる。センサシート10の裏面10dに記号又は数字等、何らかの表示を表す表示部(図示せず)を設ける場合などは、透明性のある樹脂フィルムを用いることが好ましい。
 フィルムシート11の厚さは、形状保持のための定形性、折曲げが可能な可撓性等を有する必要から、10~500μmであることが好ましい。またフィルムシート11には、後述するセンサ電極12の材料となる導電性高分子との密着性を高めるプライマー層又は表面保護層、帯電防止等を目的とするオーバーコート層などを設けたり、予め表面処理を施しておいたりすることもできる。
 センサ電極12は、導電インキ又は導電性高分子を含む導電層からなる。導電性高分子を用いればベース基材20との一体成形の際にセンサ電極12が伸ばされても、断線し難い。また、液状の塗液を形成し印刷形成することができ、ITO等と比べて安価にセンサ電極12が得られる点でも好ましい。一方、透明性が必要でない場合には、銀インキ又はカーボンペースト等の導電インキでセンサ電極12を形成することができる。銀インキは、低抵抗で感度の優れたセンサ電極12を形成できる点で好ましい。一方、カーボンペーストは、導電性高分子よりも安価にセンサ電極12が得られる点、又は耐候性に優れる点で好ましい。
 センサ電極12となる導電性高分子の材質には、透明な層を形成できる導電性高分子が用いられる。こうした透明性のある導電性高分子には、ポリパラフェニレン又はポリアセチレン、PEDOT-PSS(ポリ-3,4-エチレンジオキシチオフェン-ポリスチレンスルホン酸)等が例示できる。センサ電極12の層厚は、0.04~1.0μmが好ましく、0.06~0.4μmがさらに好ましい。層厚が0.04μm未満であるとセンサ電極12の抵抗値が高くなるおそれがあり、層厚が1.0μmを超えると透明性が低くなるおそれがある。なお、センサ電極12の層厚は、フィルムシート11にセンサ電極12を形成して原子間力顕微鏡(AFM)を用いて測定することができる。
 配線14は、センサ電極12を端子部13まで導通接続するものである。配線14の材質は、銅、アルミニウム、銀又はそれらの金属を含む合金等の高導電性金属を含む導電ペースト又は導電インキから形成されることが好ましい。また、これらの金属又は合金の中でも導電性が高く、銅よりも酸化し難いという理由から銀配線とすることが好ましい。
 配線14の厚さは1.0~20μmとすることが好ましい。配線14の厚さが1.0μm未満では配線の抵抗値が上昇し易く、ノイズの原因になるおそれがある。一方、配線14の厚さが20μmを超えると、段差が大きくなることから、レジスト層15を塗布するときに気泡が入るおそれが高くなる。気泡が入ると破裂して穴ができ、配線14に含まれる高導電性金属が腐食しやすくなるという不具合がある。また、配線14の抵抗値は300Ω以下とすることが好ましい。配線14の抵抗値が300Ωを超えるとノイズが増加して感度が悪くなるおそれがある。
 端子部13は、静電容量センサ1を回路基板30のコネクタ31に導電接続するための接続部である。端子部13は、配線14の先端をカーボンインキで覆うこと等により形成することができる。
 レジスト層15は、隣接するセンサ電極12どうしの導通防止と、センサ電極12を紫外線及び引っ掻き等から保護するために設けられる絶縁性の保護膜である。レジスト層15は、透明性である。また、レジスト層15は、銀ペースト又は金属からなる配線14の腐食を防止する機能も有する。レジスト層15となる樹脂には、硬質の樹脂が選択され、例えば、アクリル系又はウレタン系、エポキシ系、ポリオレフィン系の樹脂、その他の樹脂を用いることができる。レジスト層15の厚さは、通常は、6~30μmであり、好ましくは10~20μmである。その理由は、レジスト層15の厚さが30μmを超えると柔軟性に乏しくなり、厚さが6μm未満であるとセンサ電極12の保護が不十分となるおそれがあるからである。
 次に、既に説明済みのものを除き、本実施形態の静電容量センサ1の作用・効果を説明する。
 静電容量センサ1は、センサ本体部1A、検知部10aから伸長する配線接続部1B、テール部10bを、ベース基材20の底面外縁20dに沿って折り曲げても、配線14の断線リスクを低減することができる。
 静電容量センサ1は、ベース基材20の底面外縁20dに沿って接触しつつ折れ曲がる形状であるため、ベース基材20の底面部20cに近接してテール部10bを配置することができる。よってテール部10bの配置を含めて静電容量センサ1の全体を小型化することができる。
 テール部10bは、ベース基材20の底面部20cと対向する位置に伸長する。このため静電容量センサ1をテール部10bを配置した状態で小型化することができる。したがって、電子機器自体も小型化できる。
 ベース基材20は、電子機器の第1の分割筐体として構成できる。ベース基材20の開口部20eには、第2の分割筐体32と組み合わせることができる。第1の分割筐体(ベース基材20)と第2の分割筐体32で組み合わされる筐体の内側には収容空間が形成される。収容空間には回路基板30を配置することができる。テール部10bの端子部13は、筐体の内部でコネクタ31と接続することができる。
 センサ本体部1Aは、天面部1A1と側面部1A2を有する立体形状であるため、デザイン性を高めるための立体的な形状的工夫を、静電容量センサ1自体に設けることができる。例えば、操作面となるセンサ本体部1Aの天面部1A1は、平面形状、湾曲面形状等として形成することができる。側面部1A2は、円柱状、多角柱状の外周面形状等として形成することができる。
 レジスト層15は、センサ電極12と配線14を確実に保護できる。また、レジスト層15はセンサ電極12どうしを確実に絶縁できる。
第1実施形態の変形例〔図5〕
 第1実施形態の変形例による静電容量センサ2の概略平面図と正面図を図5に示す。静電容量センサ2は、ベース基材20の天面部20aの平面形状が多角形である点で、静電容量センサ1と異なる。そして、静電容量センサ2では、平面視で二辺の交点となる丸みを帯びた角の一つに対応する位置からテール部10bが突出している。その他の構成は静電容量センサ1と同様である。
第2実施形態〔図6〕
 第2実施形態の静電容量センサ3を図6に示す。静電容量センサ3は、第1の回路パターン12aと第2の回路パターン12bを、フィルムシート11の表面11aに形成した点で、第1実施形態と異なる。第1の回路パターン12aと第2の回路パターン12bとが交差する交差位置には、レジスト(図示せず)を設けて相互に絶縁している。このレジストは、レジスト層15と同じ材質のものを用いて形成することができる。または、例えば、第1の回路パターン12aの形成した後、その表面全体にレジスト層15を設け、そのレジスト層15の表面に第2の回路パターン12bを設けても良い。この場合にはさらに第2の回路パターン12bを覆うレジスト層15を設けて、レジスト層15を2層に形成するような態様としても良い。
 こうした構成とすると、センサ本体部1Aの側面部1A2及び配線接続部1Bの何れにおいても、フィルムシート11の表面11aに配線14が配置される。このためテール部10bの折曲げによる配線14の断線を防止できる。また、フィルムシート11の表面11aに全ての配線14を配置できるため、スルーホール10b1を設ける必要がなく、より容易にすることができる。
比較例〔図7〕
 以上の各実施形態とは異なり、配線14が断線し易い第1の比較例1としての静電容量センサを図7に示す。比較例1の静電容量センサでは、テール部10bをベース基材20の底面部20cに向けて折り曲げた際に、ベース基材20の底面外縁20dとの接触位置では、全ての配線14がフィルムシート11の裏面11bに形成されている。比較例1の静電容量センサでは、テール部10bをベース基材20の底面部20cに向けて折り曲げると配線14の断線が生じ易い。配線14が断線しやすい理由は、配線14が屈曲部分の谷折り面に配置されているため、配線14が谷折り面に挟まれて縮こまるように圧縮されることで、フィルムシート11の裏面11bに対して捲れ上がり易くなるからである。
比較例〔図8〕
 配線14が断線し易い第2の比較例として静電容量センサを図8に示す。比較例2の静電容量センサでは、テール部10bをベース基材20の底面部20cに向けて折り曲げた際に、ベース基材20の底面外縁20dとの接触位置にある配線14のうち、テール部10bの幅方向の中央位置にある配線14がフィルムシート11の裏面11bに設けられている。その中央位置にある配線14は、折り曲げた部分で潰され、これを元の状態に戻した後、再び折り曲げると配線14を構成する導電性印刷層が開裂し、フィルムシート11に対して捲れ上がることで、断線する。
第3実施形態〔図9〕
 第3実施形態の静電容量センサ4の概略構成を図9に示す。なお、分図Aは、図2に示す図1AのII-II線断面図と同様に、第3実施形態の静電容量センサ4をセンサ本体部1Aの一端から配線接続部1Bの端子部13に亘って長手方向に沿って切断した断面図である。
 本実施形態の静電容量センサ4は、ベース基材21の形状を平板形状とした点で、ベース基材20が立体形状である第1実施形態と異なる。すなわち、本実施形態では、図9Aに示すように、ベース基材21は、少なくともテール部10bの屈曲部側が平板形状であり、底面外縁21dがベース基材21の底面21cの外縁部となっている。その他の構成は、第1実施形態の静電容量センサ1と同様である。
 すなわち、本実施形態では、第1実施形態と同様に、ベース基材21の天面部側にセンサシート10が設けられている。センサシート10は、検知部10aとテール部10bとを有する。検知部10aは、ベース基材21の天面部側に積層して固着している。検知部10aとベース基材21とは、センサ本体部1Aを構成する。テール部10bは、センサ本体部1Aから伸長して、「接続対象物」としての回路基板30(図4参照)のコネクタ31(図4参照)に導通接続する配線接続部1Bを構成している。
 静電容量センサ4は、センサ電極12、端子部13、配線14を形成したセンサシート10に、ベース基材21を一体成形することで形成される一体成形体である。この一体成形体では、図9Aに示すように、センサ本体部1Aの側方に配線接続部1Bが伸長する形状となっている。そして、配線接続部1B(テール部10b)は、先ず図9Bに示すように、ベース基材21の端部21bに沿うように下方に曲げられる。その後、配線接続部1B(テール部10b)は、図9Cに示すように、ベース基材21の底面部21cに向けて折り曲げられ、その折曲げ部分(テール部10bの基端部)には屈曲部16が形成される。配線接続部1B(テール部10b)は、底面部21cと対向配置されているコネクタ31に端子部13を接続するために、ベース基材21の底面部20cに折り曲げる。
 図9Bの状態から図9Cで示すように配線接続部1B(テール部10b)を折り曲げて屈曲部16を形成する際には、配線接続部1B(テール部10b)をベース基材21の底面部21cの底面外縁21dに沿って折り曲げる。配線接続部1B(テール部10b)の基端部における底面外縁21dとの接触部分は、屈曲部16の屈曲点となる。屈曲部16は、配線接続部1B(テール部10b)の幅方向の全長に亘って形成される。
 屈曲部16のうち、底面外縁21dとの屈曲接触位置(屈曲部16の内側屈曲面16b)は、屈曲部16の屈曲点となり、底面外縁21dの外形に沿って折り曲げられることから、大きな応力が作用する。このため、フィルムシート11の裏面11bの屈曲接触位置に配線14を設けると、配線14をなす導電性印刷層は、屈曲部16の谷折り面に挟まれて縮こまるように圧縮されることで、フィルムシート11の裏面11bに対して捲れ上がり、断線し易くなる。
 これに対して、底面外縁21dと対向しない屈曲部16の外側屈曲面16aに配線14を設けると、配線14をなす印刷層は、屈曲部16の山折り面に沿って伸ばされるだけであり断線することがない。このように、屈曲部16では、底面外縁21dと対向する内側屈曲面16bに配線14を設けると断線しやすいのに対し、裏面11bの反対側の外側屈曲面16aに配線14を設ければ断線は起こりにくくなる。このようにして、本実施形態では、ベース基材21を平板形状として、ベース基材21の底面21cの外縁部が底面外縁21dとなるような構成としても、テール部10bを折り曲げた際の配線14の断線リスクを低減できる。また、本実施形態では、ベース基材21が平板形状となっているので、静電容量センサ4の薄型化が図れるようになる。
第3実施形態の変形例〔図10〕
 第3実施形態の変形例による静電容量センサ5の概略構成を図10に示す。なお、分図Aは、図2に示す図1AのII-II線断面図と同様に、第3実施形態の変形例の静電容量センサ5をセンサ本体部1Aの一端から配線接続部1Bの端子部13に亘って長手方向に沿って切断した断面図である。
 本実施形態の静電容量センサ5は、図10Aに示すように、平板形状のベース基材21の天面部側に設けられているセンサシート10の一端がベース基材21と揃っている点で、第3実施形態と異なる。その他の構成に関しては、第3実施形態の静電容量センサ4と同様である。すなわち、本実施形態では、図10Aに示すように、ベース基材21は、少なくともテール部10bの屈曲部側が平板形状であり、底面外縁21dがベース基材21の底面21cの外縁部となっており、その他の構成は、第1実施形態の静電容量センサ1と同様である。
 本実施形態では、ベース基材21を平板形状として、ベース基材21の底面21cの外縁部が底面外縁21dとなるようにして、かつ、センサシート10の一端がベース基材21と揃っている構成としても、テール部10bを折り曲げた際の配線14の断線リスクを低減できる。また、本実施形態では、ベース基材21が平板形状となっているので、静電容量センサ5の薄型化が図れるようになる。 
 なお、前述した第3実施形態の静電容量センサ4及びその変形例となる静電容量センサ5では、ベース基材21が全体に亘って平板形状となっているが、少なくともテール部10bの屈曲部側が平板形状となっていればよい。すなわち、ベース基材21は、テール部10bの屈曲部側が平板形状となっていれば、当該屈曲部側を除くその他の部位で凹凸形状を有していても良い。
 また、前述した各実施形態は、本発明の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態の変更又は公知技術の付加、組合せ等を行い得るものであり、それらの技術もまた本発明の範囲に含まれるものである。例えば、テール部10bの両端側に配置される配線14は、フィルムシート11の表面11a又は裏面11bのどちらに設けても良い。
 また、前述した各実施形態の静電容量センサ1、2、3、4、5は、着色や文字・数字・記号等の表示部を含む加飾層を設けてもよい。レジスト層15を加飾層として構成してもよく、この場合には加飾層を保護する保護層を設けてもよい。
 1   静電容量センサ(センサ、第1実施形態)
 1A  センサ本体部
 1A1 天面部
 1A2 側面部
 1B  配線接続部
 2   静電容量センサ(センサ、第1実施形態の変形例)
 3   静電容量センサ(センサ、第2実施形態)
 4   静電容量センサ(センサ、第3実施形態)
 5   静電容量センサ(センサ、第3実施形態の変形例)
10   センサシート
10a  検知部
10b  テール部
10b1 スルーホール
10c  表面
10d  裏面
11   フィルムシート
11a  表面
11b  裏面
11c  側面
12   センサ電極
12a  第1の回路パターン
12b  第2の回路パターン
13   端子部
14   配線
15   レジスト層
16   屈曲部
16a  外側屈曲面
16b  内側屈曲面
20、21   ベース基材
20a  天面部
20b  側面部
20c、21c  底面部
20d、21d  底面外縁
30   回路基板
31   コネクタ
32   第2の筐体

Claims (8)

  1.  ベース基材と、フィルムシートに複数のセンサ電極と前記センサ電極に導通する複数の配線とを形成したセンサシートとを備えるセンサにおいて、
     前記センサシートは、
     前記ベース基材に保持されており、前記複数のセンサ電極を有する検知部と、
     前記検知部から前記ベース基材の底面側に伸長し、前記複数の配線を有するテール部とを有しており、
     前記テール部は、前記ベース基材の底面外縁の位置で前記ベース基材の底面に向けて屈曲する屈曲部を有しており、
     前記屈曲部を通過する前記複数の配線は、前記屈曲部にある前記フィルムシートの外側屈曲面に形成されていることを特徴とするセンサ。
  2.  前記屈曲部を通過する前記複数の配線は、前記テール部の伸長方向に対する交差方向で並列に配置されており、少なくとも前記底面外縁と接触する前記テール部の屈曲接触位置にある1以上の前記配線が前記外側屈曲面に形成されている
     請求項1記載のセンサ。
  3.  前記屈曲部は、前記底面外縁に沿って接触しつつ折れ曲がる形状である
     請求項1又は請求項2記載のセンサ。
  4.  前記ベース基材と前記検知部は、センサ本体部を形成しており、
     前記センサ本体部は、天面部と側面部とを有する立体形状である
     請求項1~請求項3何れか1項記載のセンサ。
  5.  前記ベース基材は、少なくとも前記テール部の前記屈曲部側が平板形状であり、
     前記底面外縁が前記ベース基材の前記底面の外縁部である
     請求項1~請求項3何れか1項記載のセンサ。
  6.  前記底面外縁は、少なくとも前記屈曲部と対向位置する部分が円弧形状である
     請求項1~請求項5何れか1項記載のセンサ。
  7.  前記複数のセンサ電極と前記複数の配線とを覆うレジスト層を有する
     請求項1~請求項6何れか1項記載のセンサ。
  8.  前記複数のセンサ電極が静電容量変化を検出する静電容量センサ用電極である
     請求項1~請求項7何れか1項記載のセンサ。
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