静電容量式情報入力ユニット、携帯型端末装置、及び静電容量式情報入力ユニットの製造方法
【課題】センサ電極の検出感度を高めることでセンサ回路による静電容量の変化の検出を確実にして、使用者の入力操作を安定して処理すること。
【解決手段】 導光板４Ａの下部には反射板４Ｂが配置し、導光板４Ａの下部へ光が漏れるのを防ぐ。ＦＰＣ３には表面パネル５に印刷されたアイコン６の位置に対向する位置に、抜き穴７を形成する。この抜き穴７からは、ＬＥＤ４Ｃから導光板４Ａを通して上部に発せられた光が通過し、アイコン６を照光することを可能にする。センサ電極２は、検出電極及びＧＮＤ電極から成る。ＦＰＣ３と表面パネル５との間には、同体積の空気層よりも誘電率の高い接着剤８の層を配設し、これにより、静電容量式タッチセンサ１を表面パネル５に固定すると共に、センサ電極２の検出感度を高める。この接着剤８は、ＦＰＣ３の抜き穴７を覆うことを回避するようにして配設する。
【解決手段】 導光板４Ａの下部には反射板４Ｂが配置し、導光板４Ａの下部へ光が漏れるのを防ぐ。ＦＰＣ３には表面パネル５に印刷されたアイコン６の位置に対向する位置に、抜き穴７を形成する。この抜き穴７からは、ＬＥＤ４Ｃから導光板４Ａを通して上部に発せられた光が通過し、アイコン６を照光することを可能にする。センサ電極２は、検出電極及びＧＮＤ電極から成る。ＦＰＣ３と表面パネル５との間には、同体積の空気層よりも誘電率の高い接着剤８の層を配設し、これにより、静電容量式タッチセンサ１を表面パネル５に固定すると共に、センサ電極２の検出感度を高める。この接着剤８は、ＦＰＣ３の抜き穴７を覆うことを回避するようにして配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式情報入力ユニット、携帯型端末装置、及び静電容量式情報入力ユニットの製造方法に関する。特に本発明は、照光機能を有する静電容量式情報入力ユニット、当該情報入力ユニットを備えた携帯型端末装置、並びに静電容量式情報入力ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既に開発されている携帯型電子機器（例えば、携帯電話端末装置、スマートフォン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ））には、静電容量式タッチセンサと呼ばれる情報入力ユニットが搭載されているものがある。
この静電容量式タッチセンサは、センサ電極を有している。例えば使用者の指が静電容量式タッチセンサの上部（ユーザー側の面）に配置された操作面としての表面パネル越しに該センサ電極に触れたときに、該センサ電極が、この指の接触による静電容量の変化を検知する。そして、その検出に基づいて所定の処理を実行させることができる。
【０００３】
この静電容量式タッチセンサの利便性を高めるため、暗い場所でも操作できるように、静電容量式タッチセンサに照光機能を付加させる場合がある。
この照光機能を使用すると、表面パネル上のアイコンを光らせることが可能となる。
図６は、照光機能を有する静電容量式タッチセンサの構成を示す断面図である。
静電容量式タッチセンサ９１は、センサ電極９２が形成されたフレキシブル回路基板９３（以下「ＦＰＣ」と呼ぶ）、光源としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）９４、及びＬＥＤ９４からの光を伝達させる導光板９５を備える。
【０００４】
導光板９５は、ＦＰＣ９３の下部に設置され、また、ＬＥＤ９４は導光板９５の側面に設置される。
ＦＰＣ９３には、導光板９５からの光を取り出すため、表面パネル９６上のアイコン９７に対応した位置に抜き穴９８が設けられている。
静電容量式タッチセンサ９１の表面パネル９６への固定に際しては、図示していない両面テープ等の接着剤が用いられる。
この接着剤をＦＰＣ９３の全面に貼り付けた場合、特に液体の接着剤の場合は、飛散した接着剤が導光板９５に接触し、接触部分から光が漏れることで、導光効率が落ちてしまう。
【０００５】
この導光効率の低下を防止するため、通常、この接着剤の位置と形状には、抜き穴９８の上部には接着剤が存在しないようにするための設計がなされている。
例えば、ＦＰＣ９３の抜き穴の右側及び左側に接着剤が位置するように、その領域を分割する構成が考えられる。
ＦＰＣ９３上に形成されるセンサ電極９２は、検出感度を安定させるために、使用者の指と最も近い箇所（即ち、表面パネル９６のアイコン９７と重なる箇所）に位置している方が望ましい。
【０００６】
この分野の公知技術としては、例えば、特許文献１には、複数の表示部が形成された表示板と静電タッチパネルとを操作体に載置すると共に、制御手段が静電タッチパネルの接触操作に応じて、発光素子の発光を制御するようにした入力装置を開示している。
この装置によれば、表示板に使用者が指を触れた状態では、文字や記号、絵柄等の複数の表示部を照光すると共に、指の移動に伴って照光する表示部を変化させることによって、操作を行おうとしている機能が明確に判別できる。そのため、誤操作が生じづらく、操作の行い易い入力装置を得ることができる効果が得られるものとしている。
具体的には、ステアリングホイールを握りながら、例えば使用者が親指を伸ばして表示板に触れると、この接触操作した箇所の表示板下面の、静電タッチパネルの下導電層と上導電層との電圧が、使用者の指の静電容量によって変化する。そして、制御手段がこの接触した位置を検出するものとしている。
また、同時に複数の発光素子を発光させ、この光が導光体の導光孔や操作体の透光孔を通って、表示板の複数の表示部等を下方から照光する。その際、制御手段が、複数の発光素子の内、所定の発光素子のみを発光させ、文字や記号、絵柄等によって操作する機能を表示した表示部については、現在指を触れている位置の表示部だけでなく、全ての表示部を照光するものとしている。
【０００７】
また、特許文献２には、検出基板と、配線基板と、制御手段とを備える静電容量式タッチパッド入力装置が開示されている。
この検出基板は、発光体が発する光の光路に対応する位置に切抜孔を有すると共に、駆動電極と検出電極とが切抜孔を避けるように敷設されている。
なお、検出基板と配線基板の間に設置され発光体から切抜孔に向かう光路に対応する位置に貫通孔を有する金属板を備えるものとしている。この装置によれば、検出基板には、駆動電極と検出電極とが並んで敷設されているので、制御手段では、検出領域に接近した物体を、これら駆動電極と検出電極との間の静電容量の変化に基づいて検出可能となるものとしている。
また、配線基板には発光体が搭載されている。検出基板は、その光路の対応位置に切抜孔を有し、更に、この切抜孔を避けるように駆動電極および検出電極を有している。したがって、発光体の光を検出基板に向けて効率良く導くことができて、しかも、切抜孔に相当する箇所では、電極密度が小さくなって物体の検出感度が低くなるのに対し、その周囲では電極密度が高く、物体の検出感度が高くなるものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３５０５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６０１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６に示すような照光機能付きの静電容量式タッチセンサは、接着剤をＦＰＣ９３の全面に貼り付けると、特に液体の接着剤の場合、接着剤が導光板９５に接触し、接触部分から光が漏れて、導光効率が落ちてしまう。
そこで、この導光効率の低下を防止するため、通常、抜き穴９８の上部には接着剤が存在しないように接着剤の位置及び形状が設計される。例えば、ＦＰＣ９３の抜き穴９８の右側及び左側に接着剤が位置するように、その領域を分割する構成が考えられた。
ＦＰＣ９３上に形成されるセンサ電極９２は、検出を安定させるために、使用者の指と最も近い箇所、すなわち、表面パネル９６のアイコン９７と重なる箇所に位置している方が望ましい。
前述のとおり、当該箇所は、光を取り出すための抜き穴９８の位置であるため、センサ電極９２は抜き穴９８を避けるように設置される。
【００１０】
そのため、使用者の指の位置とセンサ電極９２との位置がずれる可能性があり、使用者の指の接触による静電容量の変化が小さくなる。加えて、センサ電極９２近辺に接着剤が設けられてない領域が存在すると、センサ電極９２と表面パネル９６との間に形成される空気層（抜き穴９８に隣接する領域）が大きくなるため、静電容量の変化が一層小さくなる。
このような事情によって、使用者の指の接触／非接触の違いによる静電容量の変化が小さくなると、センサＩＣによる検出が不安定動作となり、静電容量式タッチセンサ９１が正常に機能しなくなってしまう。
しかしながら、前述の照光機能付きの静電容量式タッチセンサ９１にあっては、例えば前述の特許文献１及び特許文献２も含めて、上記課題に対して、静電容量式タッチセンサ９１のＦＰＣ９３上のセンサ電極９２と接着剤との位置関係が配慮されていない。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題を解決する静電容量式情報入力ユニット、携帯型端末装置、及び静電容量式情報入力ユニットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る静電容量式情報入力ユニットは、
表面パネルの下部方向に位置し、表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板と、
回路基板の下部に設置され、表面パネル上の所定位置を照光する光源と、
回路基板の下部に設置され、光源からの発光を表面パネルに導く導光板と、
回路基板の上部に設置され、表面パネル上の所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極と、
表面パネルと回路基板との間に、抜き穴を回避して配設され、かつセンサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて配設されている接着剤層と、
表面パネル上の所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との静電容量の値の差を算出するセンサＩＣと、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記の静電容量式情報入力ユニットを搭載した携帯型端末装置を提供するものである。
【００１４】
更に、本発明に係る静電容量式情報入力ユニットの製造方法は、
表面パネルの下部方向に位置し、表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板を設置する設置工程と、
回路基板の下部に、表面パネル上の所定位置を照光する光源を設置する設置工程と、
回路基板の下部に、光源からの発光を表面パネルに導く導光板を設置する設置工程と、
回路基板の上部に、表面パネル上の所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極を設置する設置工程と、
設置工程に先立って、表面パネルと回路基板との間に、抜き穴を回避し、かつセンサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて接着剤層を配設する配設工程と、
表面パネル上の所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との静電容量の値の差を算出するセンサ回路を設置する設置工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の静電容量式情報入力ユニットによれば、使用者が指を接触させたときに、センサ回路による静電容量の変化の検出を確実にして、使用者の操作を安定して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの構成を示す断面図であり、図１（ａ）は本発明に係る静電容量式情報入力ユニットの構成要件だけを示した断面図を示し、図（ｂ）は、その実施例としての静電容量式タッチセンサの断面図を示すものである。
【図２】図１に示す静電容量式タッチセンサ１のＦＰＣ３を表面パネル５側から見た透視図である。
【図３】本発明を適用していない静電容量式タッチセンサの１例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の静電容量式タッチセンサのＦＰＣの抜き穴付近を示した図である。
【図６】照光機能を有する静電容量式タッチセンサの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る静電容量式タッチセンサは、静電容量を検出する検出電極の検出能力を高めることができる構成を有する。
即ち、センサ電極が形成されたＦＰＣ（フレキシブル回路基板）と、表面パネルとの間に、アイコン等の部位（即ちＬＥＤ光の照射を必要とする部位）を回避するようにして、同形状の空気層よりも誘電率の高い接着剤の層を配設する。このようにして、静電容量を検出する検出電極の検出感度を高めている。
より具体的には、本発明の静電容量式タッチセンサは、照光機能を有しており、照光のための導光板と、ＬＥＤと、それらが配置されるＦＰＣとを備えている。
ＦＰＣにには、導光板からの光を取り出すための抜き穴が設けられている。そして、検出電極とＧＮＤ電極から成るセンサ電極が抜き穴に隣接して配置され、ＦＰＣ上に使用者の操作面である表面パネルに固定するための接着剤が抜き穴と重ならないように、かつ、接着剤が少なくともセンサ電極上の一部に形成されている。
【００１８】
以下、本発明の静電容量式情報入力ユニット及び携帯型端末装置並びに静電容量式情報入力ユニットの製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る静電容量式情報入力ユニットの構成を示す。図１（ａ）は本発明に係る静電容量式情報入力ユニットの構成要件だけを示す。図（ｂ）は、その実施例としての静電容量式タッチセンサの断面図を示す。
図１（ａ）に示す本発明に係る静電容量式情報入力ユニットは、照光機能付きの静電容量式情報入力ユニットであり、回路基板３１と、センサ電極２と、センサ回路１５１と、導光板４Ａと、光源４１Ｃと、接着剤層８１と、を具備する。
図（ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る静電容量式情報入力ユニット（静電容量式タッチセンサ１）は、例えば、携帯電話端末等の携帯型電子機器に限らず、他の装置（例えば、ゲーム機、タブレットＰＣ、ノートＰＣ）にも搭載可能である。
その機能は、後述するように、使用者の指による操作（接触）を静電容量の変化として安定かつ正確に検出するものである。
この静電容量式タッチセンサ１を搭載する携帯型電子機器では、この静電容量の変化の検出結果に対応して、予め設計された所定の処理を実行する。
【００１９】
図１（ｂ）に示す本実施形態に係る静電容量式タッチセンサ１は、導体部材から成り静電容量の変化を検知するセンサ電極２が形成されたＦＰＣ（フレキシブル回路基板）３と、その下に配置された導光板４Ａ及び反射板４Ｂと、ＬＥＤ４Ｃと、を具備する。
なお、ＦＰＣ３は、フレキシブル回路基板に限るものではなく、他の一般的な回路基板であって良い。
これらの各構成要素は、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの製造方法において、対応する各製造工程によって設置または配設されたものである。
また、ＦＰＣ３には、センサ電極２で検出された静電容量の変化を処理し、使用者の指による操作をこの静電容量式タッチセンサ１を搭載する携帯型電子機器のＣＰＵ（中央処理装置）に送信するためのセンサＩＣ（センサ回路）が搭載されているものとする。ここではセンサＩＣ１５を搭載した場合を示しているが、同様の機能を有するものであればよく、必ずしもＩＣに限定するものではない。
【００２０】
導光板４Ａは、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の導光性に優れた素材で構成され、表面パネル５に表示されるアイコン６（数字やマーク等）の下部に配置されている。
また、導光板４Ａの片側側面には光源となるＬＥＤ４Ｃが配置されている。
更に、導光板４Ａの下部へ光が漏れるのを防ぎ、導光板４Ａ内で光が進行するようにするために、導光板４Ａの下部には反射板４Ｂが配置されている。
この反射板４Ｂも、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの製造方法の１工程によって形成されたものであるが、必ずしも本発明の必須の構成要素ではない。
ＦＰＣ３には表面パネル５に印刷等を用いて表記されたアイコン６の位置に対向する位置に、抜き穴７が形成されている。
この抜き穴７からは、ＬＥＤ４Ｃから導光板４Ａを通して上部に発せられた光が通過し、アイコン６を照光することを可能にしている。
【００２１】
センサ電極２は、後述する検出電極及びＧＮＤ電極から成り、静電容量式タッチセンサ１の上部に配置される表面パネル５に印刷されたアイコン６の近傍、即ち、抜き穴７に隣接した位置に配置されている。
ＦＰＣ３と表面パネル５との間の空気層部分には、同形状の空気層よりも誘電率の高い接着剤８の層を配設し、これにより、静電容量式タッチセンサ１を表面パネル５に固定すると共に、センサ電極２の検出感度を高めている（この原理については後述する）。
この接着剤８は、ＦＰＣ３の抜き穴７を覆うことを回避するようにして設けられており、よって、導光板４Ａの抜き穴７の上部には接着剤８が存在しない。
この接着剤８は、通常の塗布可能な接着剤であっても良いし、両面テープ等で代用しても良い。
この接着剤８も、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの製造方法の１工程によって配設されたものである。
【００２２】
このように構成することにより、ＬＥＤ４Ｃからの光の導光効率の低下を防止して、表面パネル５のアイコン６を効率良く照光することができるようにすると共に、センサ電極２の検出感度を高めることができるようにしている。
接着剤８の形状及びＦＰＣ３に対する位置は、接着剤８及びＦＰＣ３の抜き穴７の成型精度、及び接着剤８とＦＰＣ３を貼り合せる際の位置ずれを配慮して設定される。
更に、ＦＰＣ３の抜き穴７に隣接した位置に形成されるセンサ電極２は、前述の通り検出電極及びＧＮＤ電極から成るが（詳細は図３で後述する）、接着剤８が少なくとも該検出電極の上部に位置するように、接着剤８の位置及びＦＰＣ３に対する位置が設定される。
【００２３】
図２は、図１に示す静電容量式タッチセンサ１のＦＰＣ３を表面パネル５側から見た透視図である。
以下、図２を用いて接着剤８の形状及びＦＰＣ３に対する接着剤８の配設領域について詳細に説明する。
同図に示すＦＰＣ３は、光を取り出すための抜き穴７が形成されており、この抜き穴７の下方に、センサ電極２を構成する矩形の検出電極２Ａと、該検出電極２Ａを取り囲むようにして「ロ」の字型のＧＮＤ電極２Ｂが形成されている。
静電容量式タッチセンサ１は、主としてＦＰＣ３の抜き穴７の右側と左側とに配置される接着剤８によって、表面パネル５（図１）に固定される。接着剤８は、抜き穴７の下方のセンサ電極２を構成する検出電極２Ａを覆う領域に配設し、かつ検出電極２Ａの上辺より下方に配設している（これにより、検出電極２Ａの上面も覆われる）。
【００２４】
図３は、本発明を適用していない静電容量式タッチセンサの１例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
以下、図３，４を参照して、本発明の静電容量式タッチセンサの動作原理を説明し、併せて機能も説明する。
まず、図３に示す本発明を適用しない静電容量式タッチセンサのＦＰＣの１例について説明する。
図３に示す本発明を適用しない静電容量式タッチセンサのＦＰＣ（ＦＰＣ４０）では、形成されているセンサ電極４１は、検出電極４１ＡとＧＮＤ電極４１Ｂとから構成されている。
【００２６】
ＧＮＤ電極４１Ｂは、検出電極４１ＡへのＬＥＤ配線等からのノイズをシールドする役割を担うと共に、検出電極４１Ａとの間に寄生容量４２を形成している。
検出電極４１Ａに形成される上記の寄生容量は、近似的にはＧＮＤ電極４１Ｂとの寄生容量４２と見なすことができる。
ここで、この寄生容量の値をＣｐとする。
表面パネル４３に使用者の指４４が無い場合は、センサＩＣ（図示は省略）が検知する検出電極４１Ａの静電容量の値をＣｘとすると、Ｃｘ＝Ｃｐとなる。
使用者が操作のために表面パネル４３に指４４を接触させた場合、指４４と検出電極４１Ａの間に静電容量Ｃｆ４５（その値はＣｆとする）が形成され、これにより、センサＩＣが検知する検出電極４１Ａの静電容量であるＣｘは、Ｃｘ＝Ｃｐ＋Ｃｆへと変化する。
【００２７】
このセンサＩＣは、表面パネル４３に指４４が無い場合と、指４４が接触している場合とのＣｘの変化量を検知し、指４４による操作が行われたか否かを判定する。
その後、このセンサＩＣは、この判定結果を、この静電容量式タッチセンサを搭載する携帯型電子機器のＣＰＵへと送信し、これにより、該電子機器が予め設計された所定の処理を実行する。
静電容量４５が有する容量値Ｃｆは、検出電極４１Ａと指４４のオーバーラップ（重なり）面積に比例し、また、検出電極４１Ａと使用者の指４４との間にある物体の比誘電率（物体の誘電率と真空の誘電率の比）に比例する。
【００２８】
図３に示すように、ＦＰＣ４０の検出電極４１Ａと表面パネル４３（特に使用者の指４４が触れる部位）との間に空気層４６だけが存在する場合、検出電極４１Ａと使用者の指４４との間にある物体の比誘電率が小さくなるため、静電容量４５の容量値は低下する。
静電容量４５の容量値が低下すると、使用者の指４４が表面パネル４３上に有る場合と無い場合との、Ｃｘの差分が小さくなり、センサＩＣがＣｘの変化を検出できなくなる可能性が生じる。
次に、本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣについて説明する。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣ４０の場合は、図４に示すように、検出電極４１Ａを覆うように接着剤４７の層が存在する。この場合は、ＦＰＣ４０の検出電極４１Ａと表面パネル４３（特に使用者の指４４が触れる部位）との間にできる空気層４６の領域が占める体積は小さくなる。
ここで、接着剤４７の比誘電率は空気層４６に対して大きく、更に空気層４６の領域が占める体積を小さくすることができるので、Ｃｆ４５の容量値の低下を抑制することができる。
従って、使用者の指４４が表面パネル４３上に有る場合と無い場合との、Ｃｘの差分を十分な大きさに確保することができるので、センサＩＣは静電容量の変化をより確実に検出することができる。
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの効果面について述べる。
ここでは、図１に示す静電容量式タッチセンサにおいて、ガラスから成る表面パネル５の厚みを０．５〔ｍｍ〕、表面パネル５とＦＰＣ３との間のクリアランスを０．２〔ｍｍ〕とする。更に、ＦＰＣ３上の検出電極２Ａ（図２）は、縦４〔ｍｍ〕、横５〔ｍｍ〕の長方形とする。
これらの設計値は、検出電極２Ａと使用者の指４４との間で相対的に形成される静電容量の大きさを決める要素である。
表面パネル５とＦＰＣ３との間のクリアランスが０．２〔ｍｍ〕であるため、空気層及びアクリル系材料から成る接着剤８の厚さも０．２〔ｍｍ〕となる。
検出電極２ＡとＧＮＤ電極２Ｂとで形成される寄生容量は、上述の設計値から、約１０〔ｐＦ〕となるので、静電容量式タッチセンサに使用者が指４４を接触させていない場合のセンサＩＣの検出する静電容量Ｃｘは１０〔ｐＦ〕となることが見込まれる。但し、アクリル系材料の誘電率には幅が有るので、必ずしもこの値に限るものではない。
【００３１】
本実施の形態のように検出電極２Ａの上部に上記と同じ空気層及びアクリル系材料から成る接着剤８の層が存在するとき、使用者の指４４と検出電極２Ａとで形成される静電容量Ｃｆは、上述の設計値からは、約４〔ｐＦ〕となる。また、Ｃｘは寄生容量１０〔ｐＦ〕を加えて、約１４〔ｐＦ〕となる。
この場合の静電容量比Ｃｆ／Ｃｘ（即ち検出感度）は、約４０〔％〕となる。
一方、図３に示すように、検出電極２Ａの上部に接着剤８の層が無く、表面パネル５との間に空気層だけが存在する場合、静電容量Ｃｆは約２．３〔ｐＦ〕となり、Ｃｘは寄生容量１０〔ｐＦ〕を加えて１２．３〔ｐＦ〕となる。この場合の感度は約２２．６％となる。
これにより、本実施形態の構成によれば、静電容量式タッチセンサ１を表面パネルに固定するための接着剤８の層形状及びＦＰＣ３に対する位置を工夫することで、検出の感度を約２倍まで高めることができることが理解される。
【００３２】
本実施形態によれば、以上に述べたとおり、使用者が電子機器を操作するために、静電容量式タッチセンサ１に指を接触させたときに、使用者の指とセンサ電極２を構成する検出電極２Ａとの間にある空気層が占める体積を小さくすることができる。そのため、使用者の指とセンサ電極２との間に形成される静電容量を減少させることがない。これにより、検出感度が高まるので、センサＩＣによる静電容量の変化の検出を確実に行わせることが可能となり、使用者による入力操作を安定かつ確実に検出した上で、該検出結果に応じた処理を電子機器に行わせることができる効果が得られる。
【００３３】
（他の実施の形態）
図５は、本発明の他の実施例の静電容量式タッチセンサのＦＰＣの抜き穴付近を示した図である。
同図に示す本発明の他の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの主な構成は、前述の実施形態に係る静電容量式タッチセンサ１の構成と同様であるが、ＬＥＤ４Ｃの位置と、ＦＰＣ３に配設される接着剤６４の材質を前述の実施形態とは変更されている。また、接着剤６４の配設領域が前述の実施形態とは異なっている。
より具体的には、接着剤６４は、検出電極２Ａの上部の他、ＬＥＤ４Ｃの上部にも配設され、かつ、接着剤６４が接着剤８（図１）とは違って透光性の無い素材で構成されているところが異なる。
【００３４】
図２に示すＦＰＣ３に配設される接着剤８と同様に、図５に示すＦＰＣ３に配設される接着剤６４は、ＦＰＣ６４の抜き穴７を避けるように設けられ、かつ、この接着剤６４は少なくともセンサ電極２の検出電極２Ａを覆うように設定されている。
更に、この接着剤６４は、その配設領域が、ＦＰＣ３上に搭載されたＬＥＤ４Ｃの上部を覆うように設計されている。
通常、ＬＥＤ４Ｃからの発光は、ＬＥＤ４Ｃの側面から発生するが、ＬＥＤ４Ｃの上面及び下面からも光が漏れる。
このままでは、この上面及び下面からの光が、ＦＰＣ３を通して漏れてくる可能性がある。しかしながら、本発明の他の実施形態に係る静電容量式タッチセンサにおいては、接着剤６４がＬＥＤ４Ｃの上部を覆っており、かつ、接着剤６４は透光性の無い素材で構成されているため、ＦＰＣ３から光が漏れてくるのを防ぐことができる。
【００３５】
他の実施形態に係る静電容量式タッチセンサは、上記のとおり構成したので、表面パネル５のアイコン６以外には静電容量式タッチセンサからのＬＥＤ光が到達しない。即ち、電子機器を暗い環境で使用した際でも表面パネルからの無駄な光漏れが防止され、使用者にとって一層使用し易くなり、また、接着剤６４の材質と配設領域だけの工夫であるので、電子機器のデザイン性を損なうことも無くなる効果が有る。
【符号の説明】
【００３６】
１ 静電容量式タッチセンサ（本実施形態に係るタッチセンサ）
２ センサ電極
３ ＦＰＣ（フレキシブル回路基板）
５ 表面パネル
６ アイコン
７ 抜き穴
８ 接着剤
１５ センサＩＣ
２Ａ 検出電極
２Ｂ ＧＮＤ電極
４Ａ 導光板
４Ｂ 反射板
４Ｃ ＬＥＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量式情報入力ユニット、携帯型端末装置、及び静電容量式情報入力ユニットの製造方法に関する。特に本発明は、照光機能を有する静電容量式情報入力ユニット、当該情報入力ユニットを備えた携帯型端末装置、並びに静電容量式情報入力ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既に開発されている携帯型電子機器（例えば、携帯電話端末装置、スマートフォン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ））には、静電容量式タッチセンサと呼ばれる情報入力ユニットが搭載されているものがある。
この静電容量式タッチセンサは、センサ電極を有している。例えば使用者の指が静電容量式タッチセンサの上部（ユーザー側の面）に配置された操作面としての表面パネル越しに該センサ電極に触れたときに、該センサ電極が、この指の接触による静電容量の変化を検知する。そして、その検出に基づいて所定の処理を実行させることができる。
【０００３】
この静電容量式タッチセンサの利便性を高めるため、暗い場所でも操作できるように、静電容量式タッチセンサに照光機能を付加させる場合がある。
この照光機能を使用すると、表面パネル上のアイコンを光らせることが可能となる。
図６は、照光機能を有する静電容量式タッチセンサの構成を示す断面図である。
静電容量式タッチセンサ９１は、センサ電極９２が形成されたフレキシブル回路基板９３（以下「ＦＰＣ」と呼ぶ）、光源としてのＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）９４、及びＬＥＤ９４からの光を伝達させる導光板９５を備える。
【０００４】
導光板９５は、ＦＰＣ９３の下部に設置され、また、ＬＥＤ９４は導光板９５の側面に設置される。
ＦＰＣ９３には、導光板９５からの光を取り出すため、表面パネル９６上のアイコン９７に対応した位置に抜き穴９８が設けられている。
静電容量式タッチセンサ９１の表面パネル９６への固定に際しては、図示していない両面テープ等の接着剤が用いられる。
この接着剤をＦＰＣ９３の全面に貼り付けた場合、特に液体の接着剤の場合は、飛散した接着剤が導光板９５に接触し、接触部分から光が漏れることで、導光効率が落ちてしまう。
【０００５】
この導光効率の低下を防止するため、通常、この接着剤の位置と形状には、抜き穴９８の上部には接着剤が存在しないようにするための設計がなされている。
例えば、ＦＰＣ９３の抜き穴の右側及び左側に接着剤が位置するように、その領域を分割する構成が考えられる。
ＦＰＣ９３上に形成されるセンサ電極９２は、検出感度を安定させるために、使用者の指と最も近い箇所（即ち、表面パネル９６のアイコン９７と重なる箇所）に位置している方が望ましい。
【０００６】
この分野の公知技術としては、例えば、特許文献１には、複数の表示部が形成された表示板と静電タッチパネルとを操作体に載置すると共に、制御手段が静電タッチパネルの接触操作に応じて、発光素子の発光を制御するようにした入力装置を開示している。
この装置によれば、表示板に使用者が指を触れた状態では、文字や記号、絵柄等の複数の表示部を照光すると共に、指の移動に伴って照光する表示部を変化させることによって、操作を行おうとしている機能が明確に判別できる。そのため、誤操作が生じづらく、操作の行い易い入力装置を得ることができる効果が得られるものとしている。
具体的には、ステアリングホイールを握りながら、例えば使用者が親指を伸ばして表示板に触れると、この接触操作した箇所の表示板下面の、静電タッチパネルの下導電層と上導電層との電圧が、使用者の指の静電容量によって変化する。そして、制御手段がこの接触した位置を検出するものとしている。
また、同時に複数の発光素子を発光させ、この光が導光体の導光孔や操作体の透光孔を通って、表示板の複数の表示部等を下方から照光する。その際、制御手段が、複数の発光素子の内、所定の発光素子のみを発光させ、文字や記号、絵柄等によって操作する機能を表示した表示部については、現在指を触れている位置の表示部だけでなく、全ての表示部を照光するものとしている。
【０００７】
また、特許文献２には、検出基板と、配線基板と、制御手段とを備える静電容量式タッチパッド入力装置が開示されている。
この検出基板は、発光体が発する光の光路に対応する位置に切抜孔を有すると共に、駆動電極と検出電極とが切抜孔を避けるように敷設されている。
なお、検出基板と配線基板の間に設置され発光体から切抜孔に向かう光路に対応する位置に貫通孔を有する金属板を備えるものとしている。この装置によれば、検出基板には、駆動電極と検出電極とが並んで敷設されているので、制御手段では、検出領域に接近した物体を、これら駆動電極と検出電極との間の静電容量の変化に基づいて検出可能となるものとしている。
また、配線基板には発光体が搭載されている。検出基板は、その光路の対応位置に切抜孔を有し、更に、この切抜孔を避けるように駆動電極および検出電極を有している。したがって、発光体の光を検出基板に向けて効率良く導くことができて、しかも、切抜孔に相当する箇所では、電極密度が小さくなって物体の検出感度が低くなるのに対し、その周囲では電極密度が高く、物体の検出感度が高くなるものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３５０５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６０１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６に示すような照光機能付きの静電容量式タッチセンサは、接着剤をＦＰＣ９３の全面に貼り付けると、特に液体の接着剤の場合、接着剤が導光板９５に接触し、接触部分から光が漏れて、導光効率が落ちてしまう。
そこで、この導光効率の低下を防止するため、通常、抜き穴９８の上部には接着剤が存在しないように接着剤の位置及び形状が設計される。例えば、ＦＰＣ９３の抜き穴９８の右側及び左側に接着剤が位置するように、その領域を分割する構成が考えられた。
ＦＰＣ９３上に形成されるセンサ電極９２は、検出を安定させるために、使用者の指と最も近い箇所、すなわち、表面パネル９６のアイコン９７と重なる箇所に位置している方が望ましい。
前述のとおり、当該箇所は、光を取り出すための抜き穴９８の位置であるため、センサ電極９２は抜き穴９８を避けるように設置される。
【００１０】
そのため、使用者の指の位置とセンサ電極９２との位置がずれる可能性があり、使用者の指の接触による静電容量の変化が小さくなる。加えて、センサ電極９２近辺に接着剤が設けられてない領域が存在すると、センサ電極９２と表面パネル９６との間に形成される空気層（抜き穴９８に隣接する領域）が大きくなるため、静電容量の変化が一層小さくなる。
このような事情によって、使用者の指の接触／非接触の違いによる静電容量の変化が小さくなると、センサＩＣによる検出が不安定動作となり、静電容量式タッチセンサ９１が正常に機能しなくなってしまう。
しかしながら、前述の照光機能付きの静電容量式タッチセンサ９１にあっては、例えば前述の特許文献１及び特許文献２も含めて、上記課題に対して、静電容量式タッチセンサ９１のＦＰＣ９３上のセンサ電極９２と接着剤との位置関係が配慮されていない。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題を解決する静電容量式情報入力ユニット、携帯型端末装置、及び静電容量式情報入力ユニットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る静電容量式情報入力ユニットは、
表面パネルの下部方向に位置し、表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板と、
回路基板の下部に設置され、表面パネル上の所定位置を照光する光源と、
回路基板の下部に設置され、光源からの発光を表面パネルに導く導光板と、
回路基板の上部に設置され、表面パネル上の所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極と、
表面パネルと回路基板との間に、抜き穴を回避して配設され、かつセンサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて配設されている接着剤層と、
表面パネル上の所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との静電容量の値の差を算出するセンサＩＣと、
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記の静電容量式情報入力ユニットを搭載した携帯型端末装置を提供するものである。
【００１４】
更に、本発明に係る静電容量式情報入力ユニットの製造方法は、
表面パネルの下部方向に位置し、表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板を設置する設置工程と、
回路基板の下部に、表面パネル上の所定位置を照光する光源を設置する設置工程と、
回路基板の下部に、光源からの発光を表面パネルに導く導光板を設置する設置工程と、
回路基板の上部に、表面パネル上の所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極を設置する設置工程と、
設置工程に先立って、表面パネルと回路基板との間に、抜き穴を回避し、かつセンサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて接着剤層を配設する配設工程と、
表面パネル上の所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との静電容量の値の差を算出するセンサ回路を設置する設置工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の静電容量式情報入力ユニットによれば、使用者が指を接触させたときに、センサ回路による静電容量の変化の検出を確実にして、使用者の操作を安定して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの構成を示す断面図であり、図１（ａ）は本発明に係る静電容量式情報入力ユニットの構成要件だけを示した断面図を示し、図（ｂ）は、その実施例としての静電容量式タッチセンサの断面図を示すものである。
【図２】図１に示す静電容量式タッチセンサ１のＦＰＣ３を表面パネル５側から見た透視図である。
【図３】本発明を適用していない静電容量式タッチセンサの１例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施例の静電容量式タッチセンサのＦＰＣの抜き穴付近を示した図である。
【図６】照光機能を有する静電容量式タッチセンサの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る静電容量式タッチセンサは、静電容量を検出する検出電極の検出能力を高めることができる構成を有する。
即ち、センサ電極が形成されたＦＰＣ（フレキシブル回路基板）と、表面パネルとの間に、アイコン等の部位（即ちＬＥＤ光の照射を必要とする部位）を回避するようにして、同形状の空気層よりも誘電率の高い接着剤の層を配設する。このようにして、静電容量を検出する検出電極の検出感度を高めている。
より具体的には、本発明の静電容量式タッチセンサは、照光機能を有しており、照光のための導光板と、ＬＥＤと、それらが配置されるＦＰＣとを備えている。
ＦＰＣにには、導光板からの光を取り出すための抜き穴が設けられている。そして、検出電極とＧＮＤ電極から成るセンサ電極が抜き穴に隣接して配置され、ＦＰＣ上に使用者の操作面である表面パネルに固定するための接着剤が抜き穴と重ならないように、かつ、接着剤が少なくともセンサ電極上の一部に形成されている。
【００１８】
以下、本発明の静電容量式情報入力ユニット及び携帯型端末装置並びに静電容量式情報入力ユニットの製造方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る静電容量式情報入力ユニットの構成を示す。図１（ａ）は本発明に係る静電容量式情報入力ユニットの構成要件だけを示す。図（ｂ）は、その実施例としての静電容量式タッチセンサの断面図を示す。
図１（ａ）に示す本発明に係る静電容量式情報入力ユニットは、照光機能付きの静電容量式情報入力ユニットであり、回路基板３１と、センサ電極２と、センサ回路１５１と、導光板４Ａと、光源４１Ｃと、接着剤層８１と、を具備する。
図（ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る静電容量式情報入力ユニット（静電容量式タッチセンサ１）は、例えば、携帯電話端末等の携帯型電子機器に限らず、他の装置（例えば、ゲーム機、タブレットＰＣ、ノートＰＣ）にも搭載可能である。
その機能は、後述するように、使用者の指による操作（接触）を静電容量の変化として安定かつ正確に検出するものである。
この静電容量式タッチセンサ１を搭載する携帯型電子機器では、この静電容量の変化の検出結果に対応して、予め設計された所定の処理を実行する。
【００１９】
図１（ｂ）に示す本実施形態に係る静電容量式タッチセンサ１は、導体部材から成り静電容量の変化を検知するセンサ電極２が形成されたＦＰＣ（フレキシブル回路基板）３と、その下に配置された導光板４Ａ及び反射板４Ｂと、ＬＥＤ４Ｃと、を具備する。
なお、ＦＰＣ３は、フレキシブル回路基板に限るものではなく、他の一般的な回路基板であって良い。
これらの各構成要素は、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの製造方法において、対応する各製造工程によって設置または配設されたものである。
また、ＦＰＣ３には、センサ電極２で検出された静電容量の変化を処理し、使用者の指による操作をこの静電容量式タッチセンサ１を搭載する携帯型電子機器のＣＰＵ（中央処理装置）に送信するためのセンサＩＣ（センサ回路）が搭載されているものとする。ここではセンサＩＣ１５を搭載した場合を示しているが、同様の機能を有するものであればよく、必ずしもＩＣに限定するものではない。
【００２０】
導光板４Ａは、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の導光性に優れた素材で構成され、表面パネル５に表示されるアイコン６（数字やマーク等）の下部に配置されている。
また、導光板４Ａの片側側面には光源となるＬＥＤ４Ｃが配置されている。
更に、導光板４Ａの下部へ光が漏れるのを防ぎ、導光板４Ａ内で光が進行するようにするために、導光板４Ａの下部には反射板４Ｂが配置されている。
この反射板４Ｂも、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの製造方法の１工程によって形成されたものであるが、必ずしも本発明の必須の構成要素ではない。
ＦＰＣ３には表面パネル５に印刷等を用いて表記されたアイコン６の位置に対向する位置に、抜き穴７が形成されている。
この抜き穴７からは、ＬＥＤ４Ｃから導光板４Ａを通して上部に発せられた光が通過し、アイコン６を照光することを可能にしている。
【００２１】
センサ電極２は、後述する検出電極及びＧＮＤ電極から成り、静電容量式タッチセンサ１の上部に配置される表面パネル５に印刷されたアイコン６の近傍、即ち、抜き穴７に隣接した位置に配置されている。
ＦＰＣ３と表面パネル５との間の空気層部分には、同形状の空気層よりも誘電率の高い接着剤８の層を配設し、これにより、静電容量式タッチセンサ１を表面パネル５に固定すると共に、センサ電極２の検出感度を高めている（この原理については後述する）。
この接着剤８は、ＦＰＣ３の抜き穴７を覆うことを回避するようにして設けられており、よって、導光板４Ａの抜き穴７の上部には接着剤８が存在しない。
この接着剤８は、通常の塗布可能な接着剤であっても良いし、両面テープ等で代用しても良い。
この接着剤８も、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの製造方法の１工程によって配設されたものである。
【００２２】
このように構成することにより、ＬＥＤ４Ｃからの光の導光効率の低下を防止して、表面パネル５のアイコン６を効率良く照光することができるようにすると共に、センサ電極２の検出感度を高めることができるようにしている。
接着剤８の形状及びＦＰＣ３に対する位置は、接着剤８及びＦＰＣ３の抜き穴７の成型精度、及び接着剤８とＦＰＣ３を貼り合せる際の位置ずれを配慮して設定される。
更に、ＦＰＣ３の抜き穴７に隣接した位置に形成されるセンサ電極２は、前述の通り検出電極及びＧＮＤ電極から成るが（詳細は図３で後述する）、接着剤８が少なくとも該検出電極の上部に位置するように、接着剤８の位置及びＦＰＣ３に対する位置が設定される。
【００２３】
図２は、図１に示す静電容量式タッチセンサ１のＦＰＣ３を表面パネル５側から見た透視図である。
以下、図２を用いて接着剤８の形状及びＦＰＣ３に対する接着剤８の配設領域について詳細に説明する。
同図に示すＦＰＣ３は、光を取り出すための抜き穴７が形成されており、この抜き穴７の下方に、センサ電極２を構成する矩形の検出電極２Ａと、該検出電極２Ａを取り囲むようにして「ロ」の字型のＧＮＤ電極２Ｂが形成されている。
静電容量式タッチセンサ１は、主としてＦＰＣ３の抜き穴７の右側と左側とに配置される接着剤８によって、表面パネル５（図１）に固定される。接着剤８は、抜き穴７の下方のセンサ電極２を構成する検出電極２Ａを覆う領域に配設し、かつ検出電極２Ａの上辺より下方に配設している（これにより、検出電極２Ａの上面も覆われる）。
【００２４】
図３は、本発明を適用していない静電容量式タッチセンサの１例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
【００２５】
図４は、本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣの構成を示す説明図である。
以下、図３，４を参照して、本発明の静電容量式タッチセンサの動作原理を説明し、併せて機能も説明する。
まず、図３に示す本発明を適用しない静電容量式タッチセンサのＦＰＣの１例について説明する。
図３に示す本発明を適用しない静電容量式タッチセンサのＦＰＣ（ＦＰＣ４０）では、形成されているセンサ電極４１は、検出電極４１ＡとＧＮＤ電極４１Ｂとから構成されている。
【００２６】
ＧＮＤ電極４１Ｂは、検出電極４１ＡへのＬＥＤ配線等からのノイズをシールドする役割を担うと共に、検出電極４１Ａとの間に寄生容量４２を形成している。
検出電極４１Ａに形成される上記の寄生容量は、近似的にはＧＮＤ電極４１Ｂとの寄生容量４２と見なすことができる。
ここで、この寄生容量の値をＣｐとする。
表面パネル４３に使用者の指４４が無い場合は、センサＩＣ（図示は省略）が検知する検出電極４１Ａの静電容量の値をＣｘとすると、Ｃｘ＝Ｃｐとなる。
使用者が操作のために表面パネル４３に指４４を接触させた場合、指４４と検出電極４１Ａの間に静電容量Ｃｆ４５（その値はＣｆとする）が形成され、これにより、センサＩＣが検知する検出電極４１Ａの静電容量であるＣｘは、Ｃｘ＝Ｃｐ＋Ｃｆへと変化する。
【００２７】
このセンサＩＣは、表面パネル４３に指４４が無い場合と、指４４が接触している場合とのＣｘの変化量を検知し、指４４による操作が行われたか否かを判定する。
その後、このセンサＩＣは、この判定結果を、この静電容量式タッチセンサを搭載する携帯型電子機器のＣＰＵへと送信し、これにより、該電子機器が予め設計された所定の処理を実行する。
静電容量４５が有する容量値Ｃｆは、検出電極４１Ａと指４４のオーバーラップ（重なり）面積に比例し、また、検出電極４１Ａと使用者の指４４との間にある物体の比誘電率（物体の誘電率と真空の誘電率の比）に比例する。
【００２８】
図３に示すように、ＦＰＣ４０の検出電極４１Ａと表面パネル４３（特に使用者の指４４が触れる部位）との間に空気層４６だけが存在する場合、検出電極４１Ａと使用者の指４４との間にある物体の比誘電率が小さくなるため、静電容量４５の容量値は低下する。
静電容量４５の容量値が低下すると、使用者の指４４が表面パネル４３上に有る場合と無い場合との、Ｃｘの差分が小さくなり、センサＩＣがＣｘの変化を検出できなくなる可能性が生じる。
次に、本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣについて説明する。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る静電容量式タッチセンサの１実施例としてのＦＰＣ４０の場合は、図４に示すように、検出電極４１Ａを覆うように接着剤４７の層が存在する。この場合は、ＦＰＣ４０の検出電極４１Ａと表面パネル４３（特に使用者の指４４が触れる部位）との間にできる空気層４６の領域が占める体積は小さくなる。
ここで、接着剤４７の比誘電率は空気層４６に対して大きく、更に空気層４６の領域が占める体積を小さくすることができるので、Ｃｆ４５の容量値の低下を抑制することができる。
従って、使用者の指４４が表面パネル４３上に有る場合と無い場合との、Ｃｘの差分を十分な大きさに確保することができるので、センサＩＣは静電容量の変化をより確実に検出することができる。
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの効果面について述べる。
ここでは、図１に示す静電容量式タッチセンサにおいて、ガラスから成る表面パネル５の厚みを０．５〔ｍｍ〕、表面パネル５とＦＰＣ３との間のクリアランスを０．２〔ｍｍ〕とする。更に、ＦＰＣ３上の検出電極２Ａ（図２）は、縦４〔ｍｍ〕、横５〔ｍｍ〕の長方形とする。
これらの設計値は、検出電極２Ａと使用者の指４４との間で相対的に形成される静電容量の大きさを決める要素である。
表面パネル５とＦＰＣ３との間のクリアランスが０．２〔ｍｍ〕であるため、空気層及びアクリル系材料から成る接着剤８の厚さも０．２〔ｍｍ〕となる。
検出電極２ＡとＧＮＤ電極２Ｂとで形成される寄生容量は、上述の設計値から、約１０〔ｐＦ〕となるので、静電容量式タッチセンサに使用者が指４４を接触させていない場合のセンサＩＣの検出する静電容量Ｃｘは１０〔ｐＦ〕となることが見込まれる。但し、アクリル系材料の誘電率には幅が有るので、必ずしもこの値に限るものではない。
【００３１】
本実施の形態のように検出電極２Ａの上部に上記と同じ空気層及びアクリル系材料から成る接着剤８の層が存在するとき、使用者の指４４と検出電極２Ａとで形成される静電容量Ｃｆは、上述の設計値からは、約４〔ｐＦ〕となる。また、Ｃｘは寄生容量１０〔ｐＦ〕を加えて、約１４〔ｐＦ〕となる。
この場合の静電容量比Ｃｆ／Ｃｘ（即ち検出感度）は、約４０〔％〕となる。
一方、図３に示すように、検出電極２Ａの上部に接着剤８の層が無く、表面パネル５との間に空気層だけが存在する場合、静電容量Ｃｆは約２．３〔ｐＦ〕となり、Ｃｘは寄生容量１０〔ｐＦ〕を加えて１２．３〔ｐＦ〕となる。この場合の感度は約２２．６％となる。
これにより、本実施形態の構成によれば、静電容量式タッチセンサ１を表面パネルに固定するための接着剤８の層形状及びＦＰＣ３に対する位置を工夫することで、検出の感度を約２倍まで高めることができることが理解される。
【００３２】
本実施形態によれば、以上に述べたとおり、使用者が電子機器を操作するために、静電容量式タッチセンサ１に指を接触させたときに、使用者の指とセンサ電極２を構成する検出電極２Ａとの間にある空気層が占める体積を小さくすることができる。そのため、使用者の指とセンサ電極２との間に形成される静電容量を減少させることがない。これにより、検出感度が高まるので、センサＩＣによる静電容量の変化の検出を確実に行わせることが可能となり、使用者による入力操作を安定かつ確実に検出した上で、該検出結果に応じた処理を電子機器に行わせることができる効果が得られる。
【００３３】
（他の実施の形態）
図５は、本発明の他の実施例の静電容量式タッチセンサのＦＰＣの抜き穴付近を示した図である。
同図に示す本発明の他の実施形態に係る静電容量式タッチセンサの主な構成は、前述の実施形態に係る静電容量式タッチセンサ１の構成と同様であるが、ＬＥＤ４Ｃの位置と、ＦＰＣ３に配設される接着剤６４の材質を前述の実施形態とは変更されている。また、接着剤６４の配設領域が前述の実施形態とは異なっている。
より具体的には、接着剤６４は、検出電極２Ａの上部の他、ＬＥＤ４Ｃの上部にも配設され、かつ、接着剤６４が接着剤８（図１）とは違って透光性の無い素材で構成されているところが異なる。
【００３４】
図２に示すＦＰＣ３に配設される接着剤８と同様に、図５に示すＦＰＣ３に配設される接着剤６４は、ＦＰＣ６４の抜き穴７を避けるように設けられ、かつ、この接着剤６４は少なくともセンサ電極２の検出電極２Ａを覆うように設定されている。
更に、この接着剤６４は、その配設領域が、ＦＰＣ３上に搭載されたＬＥＤ４Ｃの上部を覆うように設計されている。
通常、ＬＥＤ４Ｃからの発光は、ＬＥＤ４Ｃの側面から発生するが、ＬＥＤ４Ｃの上面及び下面からも光が漏れる。
このままでは、この上面及び下面からの光が、ＦＰＣ３を通して漏れてくる可能性がある。しかしながら、本発明の他の実施形態に係る静電容量式タッチセンサにおいては、接着剤６４がＬＥＤ４Ｃの上部を覆っており、かつ、接着剤６４は透光性の無い素材で構成されているため、ＦＰＣ３から光が漏れてくるのを防ぐことができる。
【００３５】
他の実施形態に係る静電容量式タッチセンサは、上記のとおり構成したので、表面パネル５のアイコン６以外には静電容量式タッチセンサからのＬＥＤ光が到達しない。即ち、電子機器を暗い環境で使用した際でも表面パネルからの無駄な光漏れが防止され、使用者にとって一層使用し易くなり、また、接着剤６４の材質と配設領域だけの工夫であるので、電子機器のデザイン性を損なうことも無くなる効果が有る。
【符号の説明】
【００３６】
１ 静電容量式タッチセンサ（本実施形態に係るタッチセンサ）
２ センサ電極
３ ＦＰＣ（フレキシブル回路基板）
５ 表面パネル
６ アイコン
７ 抜き穴
８ 接着剤
１５ センサＩＣ
２Ａ 検出電極
２Ｂ ＧＮＤ電極
４Ａ 導光板
４Ｂ 反射板
４Ｃ ＬＥＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面パネルの下部方向に位置し、前記表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板と、
前記回路基板の下部に設置され、前記表面パネル上の前記所定位置を照光する光源と、
前記回路基板の下部に設置され、前記光源からの発光を前記表面パネルに導く導光板と、
前記回路基板の上部に設置され、前記表面パネル上の前記所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極と、
前記表面パネルと前記回路基板との間に、前記抜き穴を回避して配設され、かつ前記センサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて配設されている接着剤層と、
前記表面パネル上の前記所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との前記静電容量の値の差を算出するセンサ回路と、
を備えたことを特徴とする静電容量式情報入力ユニット。
【請求項２】
前記接着剤層の誘電率は、同形状の空気層よりも大きいものであることを特徴とする請求項１記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項３】
前記接着剤層は、塗布可能な素材で形成されているか、若しくは両面接着テープで代用されているものであることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項４】
前記接着剤層は、前記光源の上部を覆う箇所も含めて配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項５】
前記接着剤層は不透明な素材で形成されていることを特徴とする請求項４記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電容量式情報入力ユニットを搭載した携帯型端末装置。
【請求項７】
表面パネルの下部方向に位置し、前記表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板を設置する設置工程と、
前記回路基板の下部に、前記表面パネル上の前記所定位置を照光する光源を設置する設置工程と、
前記回路基板の下部に、前記光源からの発光を前記表面パネルに導く導光板を設置する設置工程と、
前記回路基板の上部に、前記表面パネル上の前記所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極を設置する設置工程と、
前記設置工程に先立って、前記表面パネルと前記回路基板との間に、前記抜き穴を回避し、かつ前記センサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて接着剤層を配設する配設工程と、
前記表面パネル上の前記所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との前記静電容量の値の差を算出するセンサ回路を設置する設置工程と、
を有することを特徴とする静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記接着剤層として、誘電率が、同形状の空気層よりも大きい素材を使用することを特徴とする請求項７記載の静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項９】
前記接着剤層は、塗布可能な素材で形成するか、若しくは両面接着テープで代用するものであることを特徴とする請求項７及び請求項８記載の静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤層は前記光源の上部を覆う箇所も含めて配設し、かつ前記接着剤層として、不透明な素材を使用することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項１】
表面パネルの下部方向に位置し、前記表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板と、
前記回路基板の下部に設置され、前記表面パネル上の前記所定位置を照光する光源と、
前記回路基板の下部に設置され、前記光源からの発光を前記表面パネルに導く導光板と、
前記回路基板の上部に設置され、前記表面パネル上の前記所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極と、
前記表面パネルと前記回路基板との間に、前記抜き穴を回避して配設され、かつ前記センサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて配設されている接着剤層と、
前記表面パネル上の前記所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との前記静電容量の値の差を算出するセンサ回路と、
を備えたことを特徴とする静電容量式情報入力ユニット。
【請求項２】
前記接着剤層の誘電率は、同形状の空気層よりも大きいものであることを特徴とする請求項１記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項３】
前記接着剤層は、塗布可能な素材で形成されているか、若しくは両面接着テープで代用されているものであることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項４】
前記接着剤層は、前記光源の上部を覆う箇所も含めて配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項５】
前記接着剤層は不透明な素材で形成されていることを特徴とする請求項４記載の静電容量式情報入力ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静電容量式情報入力ユニットを搭載した携帯型端末装置。
【請求項７】
表面パネルの下部方向に位置し、前記表面パネル上の使用者が指を接触させる所定位置に対向する箇所に抜き穴を有する回路基板を設置する設置工程と、
前記回路基板の下部に、前記表面パネル上の前記所定位置を照光する光源を設置する設置工程と、
前記回路基板の下部に、前記光源からの発光を前記表面パネルに導く導光板を設置する設置工程と、
前記回路基板の上部に、前記表面パネル上の前記所定位置と自己との間に形成される静電容量を検出するセンサ電極を設置する設置工程と、
前記設置工程に先立って、前記表面パネルと前記回路基板との間に、前記抜き穴を回避し、かつ前記センサ電極が備える検出電極の上面全体を覆う箇所を含めて接着剤層を配設する配設工程と、
前記表面パネル上の前記所定位置に使用者の指が有る場合と無い場合との前記静電容量の値の差を算出するセンサ回路を設置する設置工程と、
を有することを特徴とする静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項８】
前記接着剤層として、誘電率が、同形状の空気層よりも大きい素材を使用することを特徴とする請求項７記載の静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項９】
前記接着剤層は、塗布可能な素材で形成するか、若しくは両面接着テープで代用するものであることを特徴とする請求項７及び請求項８記載の静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【請求項１０】
前記接着剤層は前記光源の上部を覆う箇所も含めて配設し、かつ前記接着剤層として、不透明な素材を使用することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の静電容量式情報入力ユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６５４２９（Ｐ２０１３−６５４２９Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２８６３（Ｐ２０１１−２０２８６３）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（３１０００６８５５）ＮＥＣカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 (1,081)
【Ｆターム（参考）】
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