JP6300025B2 - フィルム固定構造及びフィルム固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式のスイッチ装置に用いられる電極フィルムの固定構造及び固定方法に関する。

操作面（スイッチ部）に対するタッチ操作を検出するスイッチ装置として、静電容量の変化によりタッチ操作を検出する静電容量式のスイッチ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この種のスイッチ装置では、ユーザによるタッチ操作が行われる操作面を表面に有したパネルと、そのパネルの裏面に貼り付けられてタッチ操作を検出するための電極部が形成された電極フィルムとが設けられる。そして、タッチ操作を行ったユーザの指と電極部の間に形成される静電容量の変化を検出することで、そのタッチ操作を検出するというものである。

ところで、パネルの操作面を照明可能とし、又は操作面に重ねて画像を表示可能としたスイッチ装置（タッチパネル）においては、操作面は光を透過するように形成されるとともに、電極フィルムは透明に形成される。また、電極フィルムの裏面側には操作面に照明光や画像光を発光する発光部（ＬＥＤ、液晶ディスプレイ等）が設けられる。発光部からの光が電極フィルムを透過して操作面に照射されることで、操作面が照明されたり、操作面に重ねて画像が表示されたりする。

このようなスイッチ装置においては、電極フィルムをパネルに貼り付けた後もその電極フィルムの透明性を確保する必要がある。そのため、従来では、電極フィルムは、ＯＣＡ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｌｅａｒ Ａｄｈｅｓｉｖｅ、透明両面テープ）により、パネルに貼り付けられていた。

特開２００８−１９２３３６号公報

しかしながら、電極フィルムの全面をＯＣＡによりパネルに貼り付ける構造では、ＯＣＡに内部気泡が発生しやすいという問題がある。内部気泡が発生すると、内部気泡が発生した部位とそれ以外の部位との間でタッチ操作の検出感度（スイッチ感度）が変わってしまい、歩留まりも悪くなってしまう。また、ＯＣＡは、汎用両面テープに比べ、コストが高く、また専用の貼り付け設備が必要になるため、多額なコストが必要になってしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電極フィルムの透明性を貼り付け後も確保しつつ、電極フィルムをパネルに簡単かつ低コストに貼り付けることができ、タッチ操作の検出感度が部位間で変わってしまうのを抑制できるフィルム固定構造及びフィルム固定方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のフィルム固定構造は、ユーザによりタッチ操作が行われる操作面を表面に有したパネルと、
そのパネルの裏面に貼り付けられ、前記操作面に対向した位置に前記操作面に対するタッチ操作を静電容量の変化により検出するための電極部が形成された透明の電極フィルムとを備え、
前記電極フィルムは、前記電極フィルムのうち前記電極部が形成されていない領域である透明性不要領域において汎用接着剤により前記パネルの裏面に固定され、前記電極フィルムのうち前記電極部が形成された領域である透明性必要領域と前記パネルの裏面の間は接着剤が不存在であることを特徴とする。

また、本発明のフィルム固定方法は、ユーザによりタッチ操作が行われる操作面を表面に有したパネルの裏面に、前記操作面に対向した位置に前記操作面に対するタッチ操作を静電容量の変化により検出するための電極部が形成された透明の電極フィルムを固定する方法であって、
前記電極フィルムのうち前記電極部が形成されていない領域である透明性不要領域において汎用接着剤により前記電極フィルムを前記パネルの裏面に固定し、前記電極フィルムのうち前記電極部が形成された領域である透明性必要領域と前記パネルの裏面の間は接着剤を不存在としたことを特徴とする。

本発明によれば、電極フィルムは汎用接着剤によりパネルに固定されているので、ＯＣＡを用いた場合に比べて、簡単かつ低コストに電極フィルムをパネルに貼り付けることができる。また、汎用接着剤は、電極フィルムのうち電極部が形成されていない透明性不要領域に配置され、電極部が形成された透明性必要領域には接着剤が不存在であるので、貼り付け後も電極フィルム（透明性必要領域）の透明性を確保できる。また、透明性必要領域には接着剤が設けられておらず、透明性必要領域に接着剤の内部気泡が発生することがないので、タッチ操作の検出感度が部位間で変わってしまうのを抑制できる。なお、本明細書において「汎用接着剤」とは、電極シートの透明性必要領域に用いたとしたならばその透明性必要領域の透明性を確保できない（不透明になるか、透明性が低下する）、ＯＣＡ以外の接着剤（不透明接着剤、低透明性接着剤）をいう。

静電容量式のスイッチ装置の断面図である。 電極フィルムの平面図である。 図１のＡ部の拡大図である。 変形例１に係るオーバーレイ及び電極フィルムの断面図である。 変形例２に係るスイッチ装置の断面図である。 比較例のスイッチ装置の断面図である。 図６のＢ部の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の静電容量式のスイッチ装置の断面図を示している。図１のスイッチ装置１は、例えば車両に設けられて、車両の空調装置を操作するためのエアコンパネルに適用される。先ず、スイッチ装置１の構成を説明する。スイッチ装置１は、スイッチ装置１の意匠面を構成するパネルとしてのオーバーレイ２（エスカッションともいう）を備えている。そのオーバーレイ２は樹脂製であり、また平板状に形成されている。オーバーレイ２の表面２１には、ユーザによりタッチ操作が行われる操作面としての複数のスイッチ部２４（図１では３個のスイッチ部）が形成されている。各スイッチ部２４は、操作対象装置（例えば空調装置）の各機能（例えば、電源オンオフ機能、空調空気の風量を調整する機能、温度を設定する機能など）が割り当てられている。各スイッチ部２４の表面には割り当てられた機能を示す意匠が形成されている。

オーバーレイ２は、スイッチ部２４以外の部分は光を透過しない樹脂（ポリカーボネートなどの不透明樹脂）で形成される一方で、スイッチ部２４は裏面側から照明可能に形成、つまり光を透過するように形成されている。具体的には、オーバーレイ２のうちスイッチ部２４の部分をスイッチ部２４の意匠形状に打ち抜き加工することで、又は、スイッチ部２４を透明樹脂（ポリエチレンテレフタレートやアクリル樹脂などの光を透過する樹脂）で形成し、その透明樹脂（スイッチ部２４）と他の部位（不透明樹脂）とを２色成型することで、照明可能なスイッチ部２４が形成される。

オーバーレイ２の裏面側には電極フィルム３が配置されている。図２は、電極フィルム３の平面図を例示している。なお、図２では、後述する汎用両面テープ４も図示している。電極フィルム３は、絶縁性の透明な材料（ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂など）で形成された基材フィルムに複数の電極部３１、グランド線３２及び複数の配線３３が形成された可撓性の透明フィルムである。

電極部３１は、スイッチ部２４の個数分（図１、図２では３個）形成されている。各電極部３１は、各スイッチ部２４に対向した位置に配置される。グランド線３２は各電極部３１の外周を取り囲むように形成される。各電極部３１の周縁部と各グランド線３２とには配線３３がそれぞれ一体形成される。これら電極部３１、グランド線３２、配線３３は、導電性の材料で形成され、具体的には導電性ポリマー、銀ペースト、カーボン等を使用したスクリーン印刷等により形成される。特に、電極部３１は透明電極材料（導電性高分子材料：ＰＥＤＯＴ（ピードット）など）で透明に（光透過可能に）形成されている。各電極部３１は、スイッチ部２４と同等の大きさ、形状に形成される。

複数の配線３３は、それぞれ細長い線条に形成され、所定の間隔で１箇所に集約される。各配線３３は、接続される電極部３１の位置に応じ、例えば平面略Ｌ字形に屈曲形成され、末端部が電極フィルム３から露出して、スイッチ部２４に対するタッチ操作の有無を判定する制御回路（図示外）のコネクタに接続されている。

電極フィルム３は、オーバーレイ２の裏面２２に貼り付けられている。具体的には、図１のＡ部の拡大図である図３に示すように、オーバーレイ２の裏面２２には溝２３が形成されている。その溝２３は、裏面２２のうちの電極フィルム３の外周部に対向した部分に形成されている。溝２３には、汎用接着剤としての汎用両面テープ４が、一方の接着面が溝２３の底面に貼り付き、他方の接着面が電極フィルム３の一方の面３ａ（オーバーレイ２に対向した面）の外周部に貼り付く形で配置されている。つまり、電極フィルム３は、その外周部において汎用両面テープ４によりオーバーレイ２の裏面に固定されている。本実施形態では、電極フィルム３は平面視で矩形状となっているが（図２参照）、矩形状以外の形状であっても良い。

汎用両面テープ４は、ＯＣＡに属さない両面テープであって、ホームセンサー等で販売されている様々な用途に使用される不透明又は低透明性の両面テープである。汎用両面テープ４は、例えば基材とその両面に接着層とを備える形で構成される。なお、汎用両面テープ４として、基材レス両面テープを採用しても良い。汎用両面テープ４の厚さｄ２（図３参照）は例えば０．０１ｍｍ程度である。

溝２３は、汎用両面テープ４の厚さｄ２（例えば０．１ｍｍ）と同じ深さ又はその厚さｄ２より浅い深さｄ１に形成されている。より具体的には、溝２３の深さｄ１は、オーバーレイ２と電極フィルム３の間の空気層５の厚さｄ３がＯＣＡ相当の厚さ（例えば０．０３ｍｍ〜０．０４ｍｍ程度）又はそれ以下となるように、設定される。溝２３の深さｄ１を汎用両面テープ４の厚さｄ２と同じとした場合には、空気層５の厚さｄ３がゼロとなって、オーバーレイ２と電極フィルム３とが直接接触することになるので、スイッチ部２４に対するタッチ操作を高感度に検出できる。他方、溝２３の深さｄ１を汎用両面テープ４の厚さｄ２よりも浅くした場合には、汎用両面テープ４の接着面を確実に溝２３から露出させることができ、電極フィルム３を確実にオーバーレイ２の裏面２２に貼り付けることができる。

汎用両面テープ４は、電極フィルム３のうち後述するＬＥＤ６からの光を透過させる必要がある電極部３１が形成された領域（透明性必要領域）以外の領域（透明性不要領域）に配置される。なお、電極部３１が形成された領域には、接着剤（汎用両面テープ、ＯＣＡ）が設けられていない。詳細には、図２に示すように、汎用両面テープ４は、平面視矩形状の電極フィルム３の外周部の全ての辺３４〜３７（全周）に亘って配置、つまり、電極部３１が形成される領域を取り囲むように配置されている。なお、溝２３は、電極部３１の外周部（全ての辺３４〜３７）に沿って形成されている。空気層５の厚さを一定にするために、溝２３はどの部分でも同じ深さに形成されている。

このように、全ての辺３４〜３７に汎用両面テープ４が配置されることで、電極フィルム３を強固に固定できる。一方で、汎用両面テープ４を電極フィルム３の全周に亘って配置することで空気層５を密閉してしまうと、空気層５の空気が膨張したときにタッチ操作の検出感度が変化してしまうおそれがある。そのため、図２に示すように、汎用両面テープ４は、周方向の一部に切れ目７が設けられる形で、電極フィルム３の全周に亘って配置されている。これによって、空気層５と外部とがこの切れ目７を介して繋がることになり、切れ目７が空気層５（図３参照）の空気を外部に逃がす逃がし穴として機能する。よって、空気層５の厚さが変わってしまうのを抑制でき、検出感度が変化してしまうのを抑制できる。

なお、空気層５の逃がし穴は、汎用両面テープ４以外の部分、具体的には例えば電極フィルム３に形成されたとしても良い。この場合、電極フィルム３の電極部３１以外の部分において両表面間を貫通する貫通穴を逃がし穴として形成すれば良い。

また、汎用両面テープ４は、電極フィルム３の一部の外周辺のみ（例えば、図２において長辺側の２つの辺３４、３５のみ、又は長辺側の２つの辺３４、３５と短辺側の１つの辺３６のみ）に配置されたとしても良い。この場合には、空気層５と外部とが必然的に繋がるので、空気の膨張により空気層５の厚さが変わってしまうのを抑制できる。

また、汎用両面テープ４は、電極部３１が形成された領域（透明性必要領域）以外の領域（透明性不要領域）であれば、外周部以外の部分に配置されたとしても良い。具体的には例えば、汎用両面テープ４は、電極フィルム３の外周部に加えて、電極フィルム３の中央付近に配置されたとしても良い。これによって、電極フィルム３の中央付近が自重によって撓むのを抑制でき、空気層５の厚さが部位間で変わってしまうのを抑制できる。つまり、検出感度が部位間で変わってしまうのを抑制できる。

図１の説明に戻り、スイッチ装置１は、スイッチ部２４の照明用のＬＥＤ６を備えている。そのＬＥＤ６は、スイッチ部２４の個数分（図１では３個）設けられる。各ＬＥＤ６は、電極フィルム３の裏面側の電極部３１に対向した位置（スイッチ部２４に対向した位置でもある）において電極部３１（スイッチ部２４）に向けて光を発するように配置されている。ＬＥＤ６が本発明の発光部に相当する。

次に、スイッチ装置１の作用効果を説明する。ＬＥＤ６から発せられた光は、透明な電極部３１、空気層５を介してスイッチ部２４から出射する。これによって、スイッチ部２４を照明できる。また、スイッチ部２４に対するタッチ操作があった場合には、ユーザの指とそれに対向配置された電極部３１の間に形成される静電容量の増加分に相当する電気信号が電極部３１に発生する。そして、その電気信号が、電極部３１に接続された配線３３を介して制御回路（図示外）に送られることで、制御回路はスイッチ部２４がタッチ操作されたと判定し、タッチ操作されたスイッチ部２４に割り当てられた機能を実行する。

また、電極フィルム３は、ＯＣＡよりも低コストの汎用両面テープ４により固定されているので、部品費を低減できる。また汎用両面テープ４は、電極フィルム３の全面ではなく一部のみに貼り付けられているので、汎用両面テープ４を貼り付けるための専用の貼り付け設備が不要であり、組立員による手作業でも電極フィルム３をオーバーレイ２に貼り付けることができる。専用の貼り付け設備を不要にすることでイニシャル費を低減できる。また、ＯＣＡを用いる場合よりも簡単に電極フィルム３をオーバーレイ２に貼り付けることができ、貼り付け時の作業性を向上できる。

また、汎用両面テープ４は溝２３に配置されるので、空気層５の厚さを薄くできる。これにより、ＯＣＡより厚い汎用両面テープ４を用いたとしても、検出感度が悪くなってしまうのを防ぐことができる。また、溝２３の深さを管理することで、空気層５は一定の厚みを確保でき、複数のスイッチ部２４間で、又は同一のスイッチ部２４内で検出感度が変わってしまうのを抑制できる。

また、電極部３１とオーバーレイ２の間には空気層５以外の物質（接着剤など）が設けられていないので、電極フィルム３の貼り付け後も電極フィルム３（透明性必要領域）の透明性を確保できる。よって、スイッチ部２４の照明を実現できる。また、透明性必要領域に接着剤の内部気泡が発生することがないので、複数のスイッチ部２４間で、又は同一のスイッチ部２４内で検出感度が変わってしまうのを抑制できる（反応感度を一定に保つことができる）。また、ＯＣＡを用いた場合よりも、歩留まりを向上でき、管理工数を削減できる。

これに対して、図６、図７は、本発明の比較例として電極フィルムがＯＣＡにより貼り付けられたスイッチ装置の構造を示しており、詳細には、図６は、比較例のスイッチ装置１００の断面図を示し、図７は図６のＢ部の拡大図を示している。図６に示すように、スイッチ装置１００は、図１のスイッチ装置１と同様にオーバーレイ１０１の裏面側に電極フィルム１０２が配置されている。その電極フィルム１０２は、ＯＣＡ１０３により、全面がオーバーレイ１０１の裏面に貼りつけられている。そのため、ＯＣＡ１０３には内部気泡が発生しやすく、図７に示すように、同一のスイッチ部１０４内でも、気泡が発生した部位１０４ａは、それ以外の部位１０４ｂに比べて反応し難くなる。また、比較例は、本発明に比べて、高コストであり、歩留まりも悪い。

（変形例１）
以下、本発明の変形例について説明する。図４は、変形例１に係るオーバーレイ１１及び電極フィルム１６の断面図を示している。図４に示すように、オーバーレイ１１は操作者側から見て凸状に湾曲した形状（凸曲面形状）に形成されている。なお、オーバーレイは操作者側から見て凹状に湾曲した形状（凹曲面形状）であっても良い。オーバーレイ１１の表面にはスイッチ部１２が形成されている。オーバーレイ１１の裏面には、スイッチ部１２と対向した位置に電極部１７が形成された透明な可撓性の電極フィルム１６が配置される。その電極フィルム１６は、上記実施形態と同様に電極フィルム１６の外周部において汎用両面テープ１８により、オーバーレイ１１の裏面に固定される。オーバーレイ１１の裏面の汎用両面テープ１８が配置される部分には溝１３が形成される。

オーバーレイ１１の裏面には部分的に凸部１４（リブ）が形成されている。その凸部１４は、例えば、オーバーレイ１１の裏面のうち電極部１７に対向していない部分に形成される。凸部１４の突出長は、オーバーレイ１１と電極フィルム１６の間の空気層１５の厚みが一定になるように設定されている。具体的には、凸部１４の突出長は、汎用両面テープ１８の厚みと溝１３の深さの差分に相当する値に設定されている。

これによれば、曲面形状のオーバーレイ１１に追従して可撓性の電極フィルム１６が湾曲したとしても、凸部１４により、電極フィルム１６の中央付近がオーバーレイ１１の裏面に接触してしまうのを回避できる。よって、空気層１５の厚みを一定に保つことができ、部位間で検出感度が変わってしまうのを抑制できる。なお、凸部１４は、オーバーレイ１１の裏面のうち、電極フィルム１６とオーバーレイ１１の裏面とが接触する可能がある部分に形成されるのが好ましい。

（変形例２）
図５は、変形例２に係るスイッチ装置の断面図を示している。図５のスイッチ装置は、シボ５４以外は、図１の構造と同じである。図５の構造では、オーバーレイ５１の裏面５１ａにはシボ５４（微小凹凸）が形成されている。そのシボ５４は、例えば電極部５３に対向した部分（光が透過する領域）に形成されており、それ以外では形成されていない。一方、電極フィルム５２の表面５２ａは平坦面（鏡面）となっている。

これによって、オーバーレイ５１の裏面５１ａと電極フィルム５２の面５２ａとが接触したとしても、意匠面（スイッチ部５５）にモアレが発生するのを抑制できる。これに対して、シボ５４が形成されていないとすると、オーバーレイ５１の裏面（鏡面）と電極フィルム５２の面（鏡面）とが接触したときに、オーバーレイ５１の意匠面にモアレが発生する可能性がある。なお、シボは、オーバーレイ５１の裏面全面に形成されたとしても良いし、電極フィルム５２の面５２ａ（電極部５３の面のみ又は電極フィルム５２の全面）に形成されたとしても良い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、スイッチ部を照明させる構成に本発明を適用した例を説明したが、オーバーレイの表面（操作面）に重ねて画像（液晶画像など）を表示する構成（タッチセンサ付きの液晶ディスプレイなど）に本発明を適用しても良い。この場合、オーバーレイは例えば透明樹脂（ガラスなど）で形成され、電極フィルムの裏面側には、オーバーレイに向けて画像光を発する発光部としての表示装置（液晶ディスプレイなど）が配置される。電極フィルムは、画像光が透過しない領域（透明性不要領域）において汎用接着剤でオーバーレイの裏面に固定され、画像光が透過する領域（透明性必要領域）には接着剤を不存在とする。これによっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

２、１１、５１ オーバーレイ（パネル）
２４、１２、５５ スイッチ部（操作面）
３、１６、５２ 電極フィルム
３１、１７、５３ 電極部
４、１８ 汎用両面テープ（汎用接着剤）

Claims (6)

1. ユーザによりタッチ操作が行われる操作面（２４、１２、５５）を表面（２１）に有したパネル（２、１１、５１）と、
   そのパネルの裏面（２２）に貼り付けられ、前記操作面に対向した位置に前記操作面に対するタッチ操作を静電容量の変化により検出するための電極部（３１、１７、５３）が形成された透明の電極フィルム（３、１６、５２）とを備え、
   前記電極フィルムは、前記電極フィルムのうち前記電極部が形成されていない領域である透明性不要領域において汎用接着剤（４、１８）により前記パネルの裏面に固定され、前記電極フィルムのうち前記電極部が形成された領域である透明性必要領域と前記パネルの裏面の間は接着剤が不存在であり、
   前記パネルの裏面のうち前記汎用接着剤が配置される部分には、前記汎用接着剤の厚みと同じ深さの又はその厚みより浅い溝（２３、１３）が形成されたことを特徴とするフィルム固定構造。
2. 前記電極フィルムの裏面側には、前記操作面に向けて発光する発光部（６）が配置され、
   前記操作面は光が透過するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のフィルム固定構造。
3. 前記電極フィルムの外周部の全ての辺（３４、３５、３６、３７）が前記汎用接着剤により前記パネルの裏面に固定されており、
   前記汎用接着剤で囲まれた空気層（５）と外部とを繋げる穴（７）が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルム固定構造。
4. 前記パネル（１１）は曲面形状であり、
   前記パネルの裏面には、前記パネルと前記電極フィルムの間の空気層（１５）の厚みが一定になるように突出長が設定された凸部（１４）が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルム固定構造。
5. 前記パネル（５１）の裏面（５１ａ）とその裏面に対向する前記電極フィルムの面（５２ａ）の少なくとも一方にはシボ（５４）が形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルム固定構造。
6. ユーザによりタッチ操作が行われる操作面（２４、１２、５５）を表面（２１）に有したパネル（２、１１、５１）の裏面（２２）に、前記操作面に対向した位置に前記操作面に対するタッチ操作を静電容量の変化により検出するための電極部（３１、１７、５３）が形成された透明の電極フィルム（３、１６、５２）を固定する方法であって、
   前記電極フィルムのうち前記電極部が形成されていない領域である透明性不要領域において汎用接着剤（４、１８）により前記電極フィルムを前記パネルの裏面に固定し、前記電極フィルムのうち前記電極部が形成された領域である透明性必要領域と前記パネルの裏面の間は接着剤を不存在とし、
   前記パネルの裏面のうち前記汎用接着剤が配置される部分には、前記汎用接着剤の厚みと同じ深さの又はその厚みより浅い溝（２３、１３）が形成されたことを特徴とするフィルム固定方法。
   

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