(57)【要約】【課題】静電容量センサ上に形成された樹脂等の操作パネルの厚みを所定の値よりも厚くせざるを得ない場合でも、人体の指等の操作体の接近もしくは接触を確実に検出する。【解決手段】操作体の接近または接触を検出するための電極パッド２０ｃが粘着性フィルム２３により操作パネル１０の裏面に設けられている。この操作パネル１０の電極パッド２０ｃが設けられた領域と反対側の表面の領域の一部に他の領域よりも厚みが少ない凹部が設けられ、この凹部内に、操作体が接近または接触していない場合には静電容量の変化が検出閾値を超えないような誘電率および導電率となるように樹脂材料の表面に真空蒸着により金属膜が形成されたタッチ部８０ｃが埋め込まれている。操作体がタッチ部８０ｃに接触することにより、タッチ部８０ｃが操作体と電極パッド２０ｃとの橋渡しとなり、操作パネル１０の厚みがｄ２という厚い場合でも操作体の接触が確実に検出される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接近する操作体との間で静電結合を行うことにより該操作体の接近または接触を検出するための電極パッドを有する静電容量センサと、
前記静電容量センサが裏面に設けられた操作パネルを備えた静電容量型タッチパネルにおいて、
前記操作パネルの前記静電容量センサが設けられた領域と反対側の表面の領域の一部に他の領域よりも厚みが少ない凹部が設けられ、該凹部内に、樹脂材料の表面に蒸着により金属膜が形成された接触部が埋め込まれていることを特徴とする静電容量型タッチパネル。
【請求項２】
前記操作パネルの表面の領域のうち反対側の裏面に前記静電容量センサの電極パッドが設けられていない領域に、他の領域よりも厚みが少ない第２の凹部が設けられ、該第２の凹部内に、樹脂材料の表面に蒸着により金属膜が形成されるとともにグランド電位と電気的に接続された装飾部が埋め込まれている請求項１記載の静電容量型タッチパネル。
【請求項３】
前記接触部は、操作体が接近または接触していない場合には静電容量の変化が検出閾値を超えないような誘電率および導電率となるように、樹脂材料の表面に形成される金属膜の膜厚が設定されている請求項１または２記載の静電容量型タッチパネル。
【請求項４】
前記接触部は、形成される金属膜に電気的な導通性が生じない不連続蒸着により樹脂材料の表面に金属膜が形成されている請求項３記載の静電容量型タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体の指先等の操作体の接近または接触を静電容量の変化として検出する静電容量型タッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な電子機器の操作部にタッチパネルが広く用いられるようになっている。特に、タッチパネルを実現する様々な方式の中でも静電容量センサを用いて検出を行う静電容量型タッチパネルが各種の電子機器に広く採用されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
静電容量センサは、一般的に、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ)等の透明導電膜により形成された電極パッドと、この電極パッドの静電容量の変化を伝達するための配線電極により構成される。このような静電容量センサでは、人体の指先等の操作体が電極パッドに接近すると電極パッドにより構成されるコンデンサの静電容量が変化するため、この静電容量の変化を配線電極を介して制御部に出力することにより、制御部側ではこの電極パッドへの操作が行われたことを検出することが可能となる。
【０００４】
このように、静電容量型タッチパネルは、機械的に動作する機構が不要なため耐久性が高く、また操作感等の調整も不要になるという利点を有する。さらに、静電容量型タッチパネルには、厚みを薄くすることができる点や、操作面をフラットにできることによるレイアウトやデザインの自由度が高いという点や、部品点数を削減することができるという利点もある。
【０００５】
しかし、静電容量型タッチパネルでは、微妙な静電容量の変化により操作体の接近または接触を検出するため、誤検出することなく操作体の接近または接触を確実に検出するためには様々な用件を満たす必要がある。
【０００６】
例えば、上記の特許文献１には、静電容量センサの誤動作を防止するために、正規のスイッチ電極の周囲にダミー電極を形成して、正規のスイッチ電極に対して有効な接触が行われたかどうかを判定するようにした静電容量型タッチパネルが開示されている。
【０００７】
このような静電容量型タッチパネルは、一般的に、樹脂材料により構成された操作パネルの裏面に静電容量センサを貼り付けることにより構成される。そのため、人体の指先等の操作体が操作パネルを介して電極パッドに接近または間接的に接触することにより、この操作体と電極パッドとによりコンデンサが形成されることとなる。そして、形成されるコンデンサの静電容量は、操作体と電極パッドとの距離に反比例するため、操作体の接近または接触を確実に検出するためには、この操作パネルの厚みを所定の値よりも薄くする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１１１９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記で説明したように、静電容量型タッチパネルにおいて操作体の接近または接触を確実に検出するためには、操作パネルの厚みを所定の値よりも薄くする必要がある。
【００１０】
しかし、操作パネル自体の強度を確保する必要や、操作パネルを作成する際の射出成型時の樹脂流動性を高めるという必要から操作パネルの厚みをあまり薄くすることはできない。そのため、操作パネルの厚みが厚すぎてしまうと静電容量センサの感度低下や、操作体が静電パッドに最も接近した場合でも操作が行われたことが検出されないというような不具合が発生する恐れがある。
【００１１】
なお、電極パッドの面積を広くすることにより操作パネルの厚みが厚い場合でも操作体の検出を可能とすることができる。しかし、スペース的な設計上の制約から電極パッドの面積には当然ながら上限が存在する。
【００１２】
このように従来技術では、透明導電膜等により構成された静電容量センサ上に形成された樹脂等の操作パネルの厚みを所定の値よりも厚くせざるを得ない場合、静電容量センサの感度低下により人体の指先等の操作体の接近もしくは接触を確実に検出することができない可能性がある。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、透明導電膜等により構成された静電容量センサ上に形成された樹脂等の操作パネルの厚みを所定の値よりも厚くせざるを得ない場合でも、人体の指先等の操作体の接近もしくは接触を確実に検出することが可能な静電容量型タッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、接近する操作体との間で静電結合を行うことにより該操作体の接近または接触を検出するための電極パッドを有する静電容量センサと、
前記静電容量センサが裏面に設けられた操作パネルを備えた静電容量型タッチパネルにおいて、
前記操作パネルの前記静電容量センサが設けられた領域と反対側の表面の領域の一部に他の領域よりも厚みが少ない凹部が設けられ、該凹部内に、樹脂材料の表面に蒸着により金属膜が形成された接触部が埋め込まれていることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、樹脂材料の表面に蒸着により金属膜が形成された接触部が、操作パネルに設けられた凹部内に埋め込まれており、この接触部と電極パッドとの距離は、操作パネルの凹部以外の領域の厚みよりも短くなっている。そのため、人体の指先等の操作体が接触部に接触した場合、操作体は接触部を介して電極パッドとの間で操作パネルの厚みよりも短い距離により静電結合をすることになる。この結果、本発明によれば、操作パネルの厚みを所定の値よりも厚くせざるを得ない場合でも、人体の指等の操作体の接近もしくは接触を確実に検出することが可能になる。
【００１６】
また、本願の請求項２に係る発明は、前記操作パネルの表面の領域のうち反対側の裏面に前記静電容量センサの電極パッドが設けられていない領域に、他の領域よりも厚みが少ない第２の凹部が設けられ、該第２の凹部内に、樹脂材料の表面に蒸着により金属膜が形成されるとともにグランド電位と電気的に接続された装飾部が埋め込まれている。
【００１７】
本発明によれば、操作パネルに静電気放電ノイズが印加された場合でも、この静電気ノイズはグランド電位と電気的に接続された装飾部経由にて放電されるため、静電容量センサの電極パッド等に静電気放電ノイズが飛び込んで制御部等の電子回路を破壊してしまうような事態の発生を防ぐことが可能となる。
【００１８】
また、本願の請求項３に係る発明では、前記接触部は、操作体が接近または接触していない場合には静電容量の変化が検出閾値を超えないような誘電率および導電率となるように、樹脂材料の表面に形成される金属膜の膜厚が設定されている。
【００１９】
本発明によれば、操作体が接触部に接近または接触していないのに、電極パッドと接触部との間の静電結合により静電容量の変化が検出閾値を超えてしまい誤作動するような事態の発生を防ぐことが可能となる。
【００２０】
さらに、本願の請求項４に係る発明では、前記接触部は、形成される金属膜に電気的な導通性が生じない不連続蒸着により樹脂材料の表面に金属膜が形成されている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、透明導電膜等により構成された静電容量センサ上に形成された樹脂等の操作パネルの厚みを所定の値よりも厚くせざるを得ない場合でも、人体の指等の操作体の接近もしくは接触を確実に検出することが可能になるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用する前の一般的な静電容量型タッチパネルを操作面側から見た概観図である
【図２】電極パッド２０ａ〜２０ｄおよび配線電極３０ａ〜３０ｄにより構成されている静電容量センサのみを示す図である。
【図３】図１に示した一般的な静電容量型タッチパネルにおけるＡ−Ａ'断面図（操作パネル１１０の厚みがｄ１の場合）である。
【図４】図１に示した一般的な静電容量型タッチパネルにおけるＡ−Ａ'断面図（操作パネル１１０の厚みがｄ２の場合）である。
【図５】本発明の一実施形態の静電容量型タッチパネルを操作面側から見た概観図である。
【図６】図５に示した本実施形態の静電容量型タッチパネルにおけるＢ−Ｂ'断面図である。
【図７】図６に示したタッチ部８０ｃの構造を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態の静電容量型タッチパネルを製造する工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本実施形態の静電容量型タッチパネルについて説明を行うが、その前に本発明を適用する前の一般的な静電容量型タッチパネルの構成について説明する。
【００２４】
図１はこの一般的な静電容量型タッチパネルを操作面側から見た概観図である。
【００２５】
この一般的な静電容量型タッチパネルは、図１に示されるように、例えば乗用車等の自動車のフロントパネルの一部として構成され、操作パネル１１０と、この操作パネル１１０の裏面に設けられた静電容量センサにより構成されている。操作パネル１１０は、ポリカーボネート、アクリル等の樹脂材料等により構成され、比誘電率が３程度の誘電層として形成されている。そして、静電容量センサは、図示しない粘着性フィルム上に形成されていて、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ)等の透明導電膜により形成された電極パッド２０ａ〜２０ｄと、この電極パッド２０ａ〜２０ｄの静電容量の変化をそれぞれ伝達するための配線電極３０ａ〜３０ｄにより構成される。
【００２６】
電極パッド２０ａ〜２０ｄは、操作パネル１１０上に印刷された文字に対してそれぞれ対応して配置されていて、人体の指先等の操作体がこの印刷文字に接近した場合、接近する操作体との間で静電結合を行うことによって、この操作体の接近または接触を検出するために設けられている。
【００２７】
そして、４本の配線電極３０ａ〜３０ｄは、コネクタ４０に接続されており、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable）等のケーブル５０により制御基板上のコネクタ６０に接続されている。
【００２８】
そのため、制御基板上に設けられている制御部７０では、電極パッド２０ａ〜２０ｄの静電容量の値を監視することができ、この静電容量の値の変化量が、予め設定されている検出閾値を超えた場合に、その電極パッドに操作体が接近または接触したものと判定するようになっている。
【００２９】
電極パッド２０ａ〜２０ｄおよび配線電極３０ａ〜３０ｄにより構成されている静電容量センサは、例えば粘着性フィルムにより操作パネル１０の裏面に貼り付けられている。この電極パッド２０ａ〜２０ｄおよび配線電極３０ａ〜３０ｄにより構成されている静電容量センサのみを図２に示す。
【００３０】
４つの電極パッド２０ａ〜２０ｄは、それぞれ、上述したように操作パネル１１０の印刷文字に対応した位置に配置されている。そして、配線電極３０ａ〜３０ｄは、それぞれ、４つの電極パッド２０ａ〜２０ｄとコネクタ４０間を電気的に接続している。
【００３１】
次に、図１に示した一般的な静電容量型タッチパネルにおけるＡ−Ａ'断面図を図３および図４に示す。
【００３２】
図３は、操作パネル１１０の厚みを例えば２〜２．５ｍｍ程度（ｄ１）に薄くした場合の断面図であり、図４は、操作パネル１１０の厚みを例えば、３〜４ｍｍ程度（ｄ２）に厚くした場合の断面図である。
【００３３】
図３、図４に示されるように、電極パッド２０ｃ、配線電極３０ａ、３０ｂは粘着性フィルム２３により操作パネル１１０の裏面に貼り付けられている。そして、電極パッド２０ｃは、操作パネル１１０の表面に印刷されている印刷文字２１に対応した位置に配置されている。人体の指先等の操作体が操作パネル１１０上の印刷文字２１付近に接近または接触すると、その操作体と電極パッド２０ｃとの間の静電結合によりコンデンサが形成され電極パッド２０ｃの静電容量が変化する。この静電容量の変化を制御部７０が検出することにより操作体により操作が行われたことが判定される。
【００３４】
ここで図３と図４を比較すると、図４の操作パネル１１０の厚みはｄ２となっており、図３の操作パネル１１０の厚みｄ１よりも大幅に厚くなっている。そのため、図３に示すような構成では、操作体の接近または接触を検出することができた場合でも、図４に示すような構成では静電容量センサの感度が低下して、操作体の接近または接触を検出することができない可能性がある。
【００３５】
[実施形態]
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の一実施形態の静電容量型タッチパネルを操作面側から見た概観図を図５に示す。
【００３６】
本実施形態の静電容量型タッチパネルは、図１に示した本発明を適用する前の一般的な静電容量型タッチパネルに対して、操作パネル１０を操作パネル１１０に置き換えた構成となっている。本実施形態の静電容量型タッチパネルにおける操作パネル１０は、図１に示した一般的な静電容量型タッチパネルにおける操作パネル１１０に対して、４つの印刷文字に近接してタッチ部（接触部）８０ａ〜８０ｄがそれぞれ設けられているとともに、この４つのタッチ部８０ａ〜８０ｄの横に近接してアクセント部８１が設けられている点が異なっている。その他の構成については図１に示した一般的な静電容量型タッチパネルにおける構成と同じものであるため、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３７】
次に、図５に示した本実施形態の静電容量型タッチパネルにおけるＢ−Ｂ'断面図を図６に示す。
【００３８】
本実施形態における操作パネル１０の厚みは、強度の確保や射出成型時の樹脂流動性の確保等の理由により、図４に示した従来の操作パネル１１０の厚みと同程度の厚み、つまりｄ２という厚さになっている。
【００３９】
そして、本実施形態における操作パネル１０では、図６に示されるように、静電容量センサが設けられた領域と反対側の表面の領域の一部に他の領域よりも厚みが少ない凹部が設けられ、この凹部内に、タッチ部（接触部）８０ｃが埋め込まれている。
【００４０】
この凹部では、操作パネル１１０の厚みは他の領域における厚みｄ２よりも薄いｄ１という厚みになっている。そのため、タッチ部８０ｃ下面と電極パッド２０ｃとの間の距離もｄ１という距離になっている。
【００４１】
また、本実施形態では、操作パネル１０の表面の領域のうち反対側の裏面に静電容量センサの電極パッドが設けられていない領域に、他の領域よりも厚みが少ない凹部（第２の凹部）が設けられ、この凹部内にアクセント部（装飾部）８１が埋め込まれている。このアクセント部８１は、自動車のボディシャーシ１００等と電線により接続されることにより、グランド電位と電気的に接続されている。
【００４２】
また、タッチ部８０ａ〜８０ｄ、アクセント部８１は、例えば厚みが３ｍｍ程度であり、ともに樹脂材料の表面に真空蒸着により金属膜が形成されることにより形成されている。
【００４３】
このタッチ部８０ｃの構造を図７を参照して説明する。ここでは、タッチ部８０ｃの構造のみを説明するが、他のタッチ部８０ａ、８０ｂ、８０ｄおよびアクセント部８１の構造も、このタッチ部８０ｃの構造と同様である。
【００４４】
タッチ部８０ｃは、図７に示されるように、例えばポリカーボネイト、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂等の樹脂材料９１の表面に、真空蒸着によってアルミニウム、インジウム等の金属材料が表面金属膜９２として形成された構造となっている。この表面金属膜９２の膜厚は１μｍ以下であり、Å単位の薄い膜厚となっている。
【００４５】
より具体的には、タッチ部８０ｃは、形成される金属膜に電気的な導通性が生じない不連続蒸着により樹脂材料９１の表面に表面金属膜９２が形成されている。
【００４６】
ここで、不連続蒸着（無通電蒸着）とは、真空蒸着の一種であり、樹脂等の表面に金属分子どうしが導通しない程度の膜厚で金属材料を蒸着させる方法である。この不連続蒸着により形成された金属膜には電気的な導通性が無いため、電気的に導通させたくないような製品や部品に金属材料を蒸着させるために使用されている。
【００４７】
なお、タッチ部８０ａ〜８０ｄ、アクセント部８１の表面に、スパッタリング等の他の方法により表面金属膜を形成することも可能である。
【００４８】
本実施形態の静電容量型タッチパネルでは、タッチ部８０ａ〜８０ｄやアクセント部８１の表面に形成する表面金属膜９２を不連続蒸着により形成するようにしている理由は、この表面金属膜９２が完全な導通性を有してしまうと電極パッド２０ａ〜２０ｄとの間の静電結合により誤動作を起こしてしまうからである。つまり、実際には操作体が存在しないにもかかわらず、タッチ部８０ａ〜８０ｄの存在を操作体の接近として誤検出してしまう場合があるからである。
【００４９】
そのため、本実施形態では、タッチ部８０ａ〜８０ｄやアクセント部８１の表面に形成する表面金属膜９２が電気的に導通性を有しないようにして、誤動作の発生を防ぐようにしている。
【００５０】
そして、本実施形態の静電容量型タッチパネルを製造する際には、操作パネル１０とタッチ部８０ａ〜８０ｄ、アクセント部８１はそれぞれ異なる工程により作成され、図８に示すように、操作パネル１０に設けられた凹部２４、２５内にタッチ部８０ｃやアクセント部８１を埋め込むことにより静電容量型タッチパネルの製造が行われる。
【００５１】
本実施形態の静電容量型タッチパネルでは、図６に示すように、操作パネル１０に設けられた凹部２４内に埋め込まれたタッチ部８０ｃと、電極パッド２０ｃとの間の距離は、例えば、２〜２．５ｍｍ程度のｄ１となっている。そして、タッチ部８０ｃに人体の指先等の操作体が接近または接触した場合、操作体はタッチ部８０ｃを介して電極パッド２０ｃとの間で静電結合を行うことになる。
【００５２】
つまり、本実施形態では、操作パネル１０全体の厚みは３〜４ｍｍ程度のｄ２と厚くなっているにもかかわらず、操作体はタッチ部８０ｃを介して電極パッド２０ｃとの間で操作パネルの厚みｄ２よりも短い距離ｄ１により静電結合をすることになる。より具体的には、タッチ部８０ｃは、操作体の接触を電極パッド２０ｃに伝達するための橋渡しを行うような機能を担っている。この結果、本実施形態の静電容量型タッチパネルでは、操作パネルの厚みを所定の値よりも厚くせざるを得ない場合でも、人体の指先等の操作体の接近もしくは接触を確実に検出することが可能になる。
【００５３】
なお、本実施形態の静電容量型タッチパネルでは、タッチ部８０ａ〜８０ｄは、人体の指先等の操作体が接近または接触していない場合には静電容量の変化が制御部７０における検出閾値を超えないような誘電率および導電率となるように、樹脂材料９１の表面に形成される表面金属膜９２の膜厚が設定されている。
【００５４】
何故ならば、表面金属膜９２の膜厚を厚くし過ぎてタッチ部８０ａ〜８０ｄの導電率を大きくしてしまうと、操作体が接近していないにもかかわらず、操作が行われたものと誤動作してしまい、表面金属膜９２の膜厚を薄くし過ぎて単なる樹脂材料としてしまうと、操作パネル１０を構成している樹脂材料の一部となってしまい単に操作パネル１０の厚みを厚くしてしまうことになってしまうからである。
【００５５】
本願の発明者は、表面金属膜９２の膜厚を調整することにより、操作体が存在しない場合には静電容量の変化が検出閾値を超えることなく、操作体が接近した場合には、これを確実に検出することが可能な最適な膜厚とすることに成功した。
【００５６】
そのため、本実施形態の静電容量型タッチパネルでは、タッチ部８０ａ〜８０ｄおよびアクセント部８１の膜厚をこのような最適な厚さに設定することにより、誤動作が発生せず、操作体の接近または接触を確実に検出することが可能となる。
【００５７】
さらに、本実施形態の静電容量型タッチパネルによれば、操作パネル１０にＥＳＤ(Electro Static Discharge：静電気放電）ノイズ等が印加された場合でも、このＥＳＤノイズはグランド電位と電気的に接続されたアクセント部８１経由して放電される。例えば、タッチ部８０ｃに印加されたＥＳＤノイズは、アクセント部８１、ボディシャーシ１００を経由して放電される。そのため、本実施形態の静電容量型タッチパネルによれば、アクセント部８１が避雷針のような役割を担うことにより、静電容量センサの電極パッド２０ａ〜２０ｄや配線電極３０ａ〜３０ｄ等にＥＳＤノイズが飛び込んで制御部７０等の電子回路を破壊してしまうような事態の発生を防ぐことが可能となる。
【００５８】
[変形例]
上記実施形態では、乗用車等の自動車のフロントパネルの一部として設けられる静電容量型タッチパネルに対して本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、静電容量センサを用いて操作体の検出を行うような全ての電子機器に対しても同様に適用することができるものである。
【００５９】
また、上記施形態においては、操作パネル１０に４つのスイッチが構成される場合を用いて説明するが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、スイッチの数はこれより多い場合でも少ない場合でも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０    操作パネル
２０ａ〜２０ｄ    電極パッド
２１    印刷文字
２３    粘着性フィルム
２４、２５    凹部
３０ａ〜３０ｄ    配線電極
４０    コネクタ
５０    ケーブル
６０    コネクタ
７０    制御部
８０ａ〜８０ｄ    タッチ部
８１    アクセント部
９１    樹脂材料
９２    表面金属膜
１００    ボディシャーシ
１１０    操作パネル
【図１】
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【図２】
2013106308.tif 000004
【図３】
2013106308.tif 000005
【図４】
2013106308.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013106308.tif 000008
【図７】
2013106308.tif 000009
【図８】
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