(57)【要約】【課題】導体の誤検出のおそれを抑制し、カバー保護層の表面を平坦化して操作性や機能美を向上させることのできる静電容量センサを提供する。【解決手段】誘電基材層１と、誘電基材層１の裏面に積層されるＸ電極パターン層３と、誘電基材層１の表面に積層されるＹ電極パターン層６と、Ｘ電極パターン層３と外部の電子回路とを接続する複数本のＸ電極用導電接続ライン９と、Ｙ電極パターン層６と外部の電子回路とを接続する複数本のＹ電極用導電接続ラインと、誘電基材層１の表面に積層されてＹ電極パターン層６と複数本のＹ電極用導電接続ラインとを被覆するカバー保護層２０と、誘電基材層１とカバー保護層２０との間に介在され、複数本のＸ電極用導電接続ライン９の少なくとも一部に対向する低密度層３０とを備える。低密度層３０が低誘電率層として静電容量の変化を抑制するので、カバー保護層２０の表面を部分的に肉厚に形成する必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電基材層と、この誘電基材層の裏面に複数の第一の電極が配列される第一の電極パターン層と、誘電基材層の表面に複数の第二の電極が配列される第二の電極パターン層と、第一の電極パターン層と外部の電子回路とを接続する複数の第一の導電接続ラインと、第二の電極パターン層と外部の電子回路とを接続する複数の第二の導電接続ラインとを備え、第一、第二の電極に導体が接近した場合に静電容量の変化を検出する静電容量センサであって、
誘電基材層の表面に、第二の電極パターン層と複数の第二の導電接続ラインとを被覆するカバー保護層を積層し、誘電基材層とカバー保護層との間あるいはカバー保護層内に、複数の第一の導電接続ラインの少なくとも一部に対向する低密度層を設けたことを特徴とする静電容量センサ。
【請求項２】
第一の電極パターン層に近接する複数の第一の導電接続ラインの近接部に低密度層を対向させた請求項１記載の静電容量センサ。
【請求項３】
低密度層に微細発泡セルを形成してその誘電率を低くした請求項１又は２記載の静電容量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯機器、コンピュータ機器、情報機器等に使用される静電容量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における静電容量センサは、図示しない誘電基材層と、この誘電基材層の裏面に複数のＸ電極がそれぞれ配列されるＸ電極パターン層と、誘電基材層の表面に複数のＹ電極がそれぞれ配列されるＹ電極パターン層と、Ｘ電極パターン層と外部の電子回路とを接続する複数本のＸ電極用導電接続ラインと、Ｙ電極パターン層と外部の電子回路とを接続する複数本のＹ電極用導電接続ラインと、誘電基材層の表面に積層されてＹ電極パターン層と複数本のＹ電極用導電接続ラインとを被覆するカバー保護層とを備えて構成されている（特許文献１、２、３、４参照）。
【０００３】
誘電基材層は、所定の材料を使用して平面矩形に形成され、後部周縁に細長いテールが延長形成されて外部の電子回路に電気コネクタを介し嵌合接続される。
Ｘ電極パターン層は、誘電基材層の裏面Ｙ方向に複数本のＸ軸が配列形成され、各Ｘ軸のＸ方向に複数のＸ電極が配列されている。また、Ｙ電極パターン層は、誘電基材層の表面Ｘ方向に複数本のＹ軸が配列形成され、各Ｙ軸のＹ方向に複数のＸ電極が配列されている。
【０００４】
複数本のＸ電極用導電接続ラインは、複数本のＸ軸の端部に先端部が接続され、Ｘ軸の端部や一部のＸ電極に近接しながら誘電基材層の周縁に沿って屈曲形成されるとともに、末端部が誘電基材層のテールに一列に配列されており、この末端部が電子回路に電気コネクタを介し電気的に接続される。また、複数本のＹ電極用導電接続ラインは、複数本のＹ軸の端部に先端部が接続され、誘電基材層のテール方向に伸長形成されるとともに、末端部が誘電基材層のテールに一列に配列されており、この末端部が電子回路に電気コネクタを介し電気的に接続される。
【０００５】
カバー保護層は、所定のフィルムやシートを用いて平面矩形に形成され、Ｙ電極パターン層のＹ軸やＹ電極、及び複数本のＹ電極用導電接続ラインを被覆して指にタッチされる。
【０００６】
このような静電容量センサは、カバー保護層に導体である指が接触し、任意のＸ電極やＹ電極に指が接近すると、指との間にキャパシタを形成して静電容量の変化を検出し、電子機器の入力操作に資するよう機能する。
【０００７】
ところで、Ｘ電極パターン層とＸ電極用導電接続ラインとは、例えばＸ軸の端部や一部のＸ電極に複数本のＸ電極用導電接続ラインが引き回されて部分的に近接するので、Ｘ電極ではなく、Ｘ電極に近接したＸ電極用導電接続ラインの近接部に指が誤って接近すると、静電容量の変化を誤検出するおそれがある。この点に鑑み、従来においては、Ｘ電極に近接したＸ電極用導電接続ラインの近接部を被覆するカバー保護層の対向領域を部分的に肉厚に形成し、静電容量センサの検出感度を部分的に低下させることにより、静電容量の誤検出のおそれを排除するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３‐９９１８５号公報
【特許文献２】特許第４４３５６２２号公報
【特許文献３】特開２００９‐１５４４７９号公報
【特許文献４】特開２００９‐２８３１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来における静電容量センサは、以上のように構成され、Ｘ電極用導電接続ラインの近接部を被覆するカバー保護層の対向領域が肉厚に形成されているので、誤検出のおそれを排除することができる。
しかしながら、カバー保護層の表面を部分的に肉厚に形成すると、カバー保護層の表面に凹凸や段差が生じるので、指の動きに支障を来たし、操作性の低下や機能美の劣化を招くという大きな問題が新たに生じる。
【００１０】
本発明は上記に鑑みなされたもので、導体の誤検出のおそれを抑制し、カバー保護層の表面を平坦化して操作性や機能美を向上させることのできる静電容量センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては上記課題を解決するため、誘電基材層と、この誘電基材層の裏面に複数の第一の電極が配列される第一の電極パターン層と、誘電基材層の表面に複数の第二の電極が配列される第二の電極パターン層と、第一の電極パターン層と外部の電子回路とを接続する複数の第一の導電接続ラインと、第二の電極パターン層と外部の電子回路とを接続する複数の第二の導電接続ラインとを備え、第一、第二の電極に導体が接近した場合に静電容量の変化を検出するものであって、
誘電基材層の表面に、第二の電極パターン層と複数の第二の導電接続ラインとを被覆するカバー保護層を積層し、誘電基材層とカバー保護層との間あるいはカバー保護層内に、複数の第一の導電接続ラインの少なくとも一部に対向する低密度層を設けたことを特徴としている。
【００１２】
なお、第一の電極パターン層に近接する複数の第一の導電接続ラインの近接部に低密度層を対向させることができる。
また、低密度層に微細発泡セルを形成してその誘電率を低くすることが好ましい。
【００１３】
ここで、特許請求の範囲における誘電基材層とカバー保護層との間、又は第二の電極パターン層とカバー保護層との間には、絶縁性の加飾層や模様層が必要に応じて介在される。第一、第二の電極は、規則的に並んでも良いし、不規則に並んでも良い。第一の電極は、Ｘ方向に並ぶＸ電極やＹ方向に並ぶＹ電極のいずれでも良い。また、低密度層は、誘電率の低い平面略矩形、多角形、Ｌ字形等に形成することができ、単数複数を特に問うものではない。
【００１４】
本発明によれば、第一、第二の電極パターン層の第一、第二の電極ではなく、第一の導電接続ラインの少なくとも一部に導体が接近しても、第一の導電接続ラインの少なくとも一部に対向する低誘電の低密度層が導体の接近に伴う静電容量の変化を抑制するので、静電容量の変化を誤検出するおそれが少ない。したがって、カバー保護層を部分的に肉厚に形成する必要がない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、導体の誤検出のおそれを抑制し、カバー保護層の表面を平坦化して操作性や機能美を向上させることができるという効果がある。
【００１６】
また、請求項２記載の発明によれば、第一の電極パターン層の検出に影響を及ぼし易い第一の導電接続ラインの近接部に低密度層が対向して導体接近時の静電容量の変化を抑制するので、例え第一、第二の電極ではなく、第一の導電接続ラインの近接部に導体が接近しても、静電容量の変化を誤検出するおそれが実に少ない。
さらに、請求項３記載の発明によれば、低密度層内に空気孔や空洞を設けることができるので、低密度層の誘電率を十分に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る静電容量センサの実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る静電容量センサの実施形態におけるＸ電極パターン層を模式的に示す平面説明図である。
【図３】本発明に係る静電容量センサの実施形態におけるＹ電極パターン層を模式的に示す平面説明図である。
【図４】本発明に係る静電容量センサの第２の実施形態を模式的に示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における静電容量センサは、図１ないし図３に示すように、平坦な薄い誘電基材層１と、この誘電基材層１の裏面に積層されるＸ電極パターン層３と、誘電基材層１の表面に積層されるＹ電極パターン層６と、Ｘ電極パターン層３と外部の電子回路とを接続する複数本のＸ電極用導電接続ライン９と、Ｙ電極パターン層６と外部の電子回路とを接続する複数本のＹ電極用導電接続ライン１２と、Ｙ電極パターン層６とＹ電極用導電接続ライン１２とを被覆するカバー保護層２０と、Ｘ電極用導電接続ライン９の少なくとも一部に対向する低密度層３０とを備えるようにしている。
【００１９】
誘電基材層１、Ｘ電極パターン層３、Ｙ電極パターン層６、複数本のＸ電極用導電接続ライン９とＹ電極用導電接続ライン１２、及び低密度層３０には、必要に応じて光透過性等が付与される。
【００２０】
誘電基材層１は、図１ないし図３に示すように、可撓性を有する所定の材料を使用して基本的には平面矩形に形成され、後部周縁に細長いテール２が延長形成されており、このテール２が図示しない電子回路に電気コネクタを介し着脱自在に嵌合接続される。この誘電基材層１の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば寸法安定性や強度に優れるポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等からなるフィルムがあげられる。
【００２１】
Ｘ電極パターン層３とＹ電極パターン層６とは、導電性を有する材料を使用して誘電基材層１の表裏両面にそれぞれ配列形成される。これらＸ電極パターン層３とＹ電極パターン層６の材料としては、特に限定されるものではないが、スクリーン印刷法に適する導電性インクや導電性ポリマー、エッチング法に適する銅箔等があげられる。
【００２２】
Ｘ電極パターン層３は、図２に示すように、誘電基材層１の裏面Ｙ方向に所定の間隔で配列される複数本のＸ軸４と、各Ｘ軸４のＸ方向に所定の間隔で配列される複数のＸ電極５とを備えて形成される。各Ｘ電極５は、平面菱形に形成されて指のタッチ操作の対象とされる。
【００２３】
Ｙ電極パターン層６は、図３に示すように、誘電基材層１の表面Ｘ方向に所定の間隔で配列される複数本のＹ軸７と、各Ｙ軸７のＹ方向に所定の間隔で配列されて指のタッチ操作の対象となる複数のＹ電極８とを備えて形成されている。各Ｙ電極８は、平面菱形に形成され、複数のＸ電極５間に誘電基材層１を介して位置したり、端のＸ電極５に誘電基材層１を介して隣接しており、指のタッチ操作の対象とされる。
【００２４】
複数本のＸ電極用導電接続ライン９とＹ電極用導電接続ライン１２とは、Ｘ電極パターン層３やＹ電極パターン層６と同様の材料を使用して誘電基材層１に形成される。
【００２５】
複数本のＸ電極用導電接続ライン９は、図２に示すように、複数本のＸ軸４の端部に先端部が接続されて隣接し、Ｘ軸４の端部や一部のＸ電極５に近接部１０が近接しながら誘電基材層１の側部周縁と後部周縁に沿って屈曲形成されるとともに、末端部１１が誘電基材層１のテール２裏面に一列に配列されており、この末端部１１が電子回路に電気コネクタを介し電気的に接続される。各Ｘ電極用導電接続ライン９は、細長い線条に形成される。
【００２６】
複数本のＹ電極用導電接続ライン１２は、図３に示すように、複数本のＹ軸７の端部に先端部が接続され、誘電基材層１のテール２方向に屈曲しながら伸長形成されるとともに、末端部１３が誘電基材層１のテール２表面に一列に配列されており、この末端部１３が電子回路に電気コネクタを介し電気的に接続される。各Ｙ電極用導電接続ライン１２は、Ｘ電極用導電接続ライン９同様、細長い線条に形成される。
【００２７】
カバー保護層２０は、図１に示すように、所定の材料を用いて基本的には誘電基材層１に対応する平面略矩形に形成され、誘電基材層１の表面に積層接着されることにより、Ｙ電極パターン層６、及びＹ電極用導電接続ライン１２の末端部１３以外の大部分を被覆して指にタッチされる。このカバー保護層２０の材料としては、例えば光透過性を有するポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ウレタン樹脂製等のフィルムが該当する。
【００２８】
カバー保護層２０の側部には対向領域２１が区画されるが、この対向領域２１は、図１に示すように、複数本のＸ電極用導電接続ライン９の一部である近接部１０に誘電基材層１や低密度層３０を介し間接的に対向する。カバー保護層２０の対向領域２１は、必要に応じて増減変更され、好ましくは複数本のＸ電極用導電接続ライン９の略全てに間接的に対向するのが良い。
【００２９】
低密度層３０は、図１に示すように、例えば各種の薄い樹脂フィルムやシート等からなり、誘電基材層１の表面とカバー保護層２０の対向領域２１との間に介在配備されるとともに、少なくとも複数本のＸ電極用導電接続ライン９の近接部１０に誘電基材層１を介し間接的に対向し、Ｘ電極用導電接続ライン９に対する指の誤った接近で静電容量が変化するのを抑制するよう機能する。
【００３０】
低密度層３０は、限定されるものではないが、例えば（１）ガスの発生に基づく微細発泡セル（ナノセル）の形成、（２）中空のマイクロカプセルの充填、あるいは（３）材料を透過するレーザ光線によるインナーマーキング法により全体としての誘電率が低く調整され、所定の形に整えられた後、低誘電率層として誘電基材層１の表面に後付けされる。この低密度層３０の誘電率は、静電容量センサの誘電率と比較して適宜設定される。また、低密度層３０の厚さは、Ｙ電極パターン層６のＹ軸７やＹ電極８の厚さと略等しくなるよう揃えられる。
【００３１】
上記構成において、静電容量センサを製造する場合には、先ず、誘電基材層１の両面にＸ電極パターン層３、Ｙ電極パターン層６、複数本のＸ電極用導電接続ライン９とＹ電極用導電接続ライン１２をそれぞれ形成し、誘電基材層１の表面に所定の形の低密度層３０を位置決め接着して複数本のＸ電極用導電接続ライン９の少なくとも近接部１０に誘電基材層１を介し間接的に対向させ、その後、誘電基材層１の表面にカバー保護層２０を接着層や接着剤により平坦に接着してＹ電極パターン層６と複数本のＹ電極用導電接続ライン１２とを被覆すれば、静電容量センサを製造することができる。
【００３２】
このような静電容量センサは、カバー保護層２０の表面に導体である指が接触し、任意のＸ電極５やＹ電極８の直上に指が接近すると、指との間にキャパシタを形成し、静電容量の変化を検出して搭載された電子機器の入力操作に資する。この際、カバー保護層２０の対向領域２１に指がずれ、Ｘ電極５やＹ電極８ではなく、Ｘ電極用導電接続ライン９の引き回された近接部１０直上に指が誤って接近しても、Ｘ電極用導電接続ライン９の近接部１０を覆う低密度層３０が静電容量の変化を抑制するので、静電容量の変化を誤検出するおそれがない。
【００３３】
上記構成によれば、誘電基材層１とカバー保護層２０の対向領域２１との間に介在された低密度層３０が低誘電率層として静電容量の変化を抑制するので、カバー保護層２０の表面を部分的に肉厚に形成する必要がない。したがって、カバー保護層２０の表面に凹凸や段差が生じることがなく、カバー保護層２０に接触する指の滑らかな動きを確保することができるので、操作性が低下したり、機能美が劣化するのを有効に抑制防止することができる。
【００３４】
また、低密度層３０中に微細発泡セルを形成すれば、低密度層３０の薄型化を実現したり、部分断熱性を付与することができる。また、光散乱性が向上するので、低密度層３０を光反射フィルムとして利用することも可能になる。さらに、低密度層３０の厚さをＹ電極パターン層６の厚さに揃えることができるので、カバー保護層２０に凹凸や段差が生じることがない。
【００３５】
次に、図４は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、誘電基材層１とカバー保護層２０の対向領域２１との間に別体の低密度層３０を介在するのではなく、カバー保護層２０の内部に低密度層３０を部分的に形成するようにしている。
【００３６】
低密度層３０は、例えば（１）ガスの発生に基づく微細発泡セル（ナノセル）の形成、（２）材料を透過するレーザ光線によるインナーマーキング法により誘電率が低く調整され、低誘電率層としてカバー保護層２０の対向領域２１内に一体形成される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、カバー保護層２０と低密度層３０とが一体なので、製造方法の簡素化や材料の削減が期待できるのは明らかである。
【００３７】
なお、上記実施形態では誘電基材層１の裏面にＸ電極パターン層３とＸ電極用導電接続ライン９とを配設したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ電極パターン層３とＹ電極パターン層６の形成面を表裏逆にし、誘電基材層１の表面にＸ電極パターン層３とＸ電極用導電接続ライン９を配設しても良い。また、誘電基材層１の裏面に、Ｘ電極パターン層３とＸ電極用導電接続ライン９とを被覆する別のカバー保護層を積層しても良い。さらに、Ｘ電極５とＹ電極８とは、必要に応じ、平面円形、矩形、多角形等の形状に適宜形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る静電容量センサは、医療機器、家電機器、携帯機器、ゲーム機器、コンピュータ機器、車載機器、情報機器、ディスプレイ装置等の分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１      誘電基材層
３      Ｘ電極パターン層（第一の電極パターン層）
４      Ｘ軸
５      Ｘ電極（第一の電極）
６      Ｙ電極パターン層（第二の電極パターン層）
７      Ｙ軸
８      Ｙ電極（第二の電極）
９      Ｘ電極用導電接続ライン（第一の導電接続ライン）
１０    近接部（一部）
１２    Ｙ電極用導電接続ライン（第二の導電接続ライン）
２０    カバー保護層
２１    対向領域
３０    低密度層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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