JP6795101B2

JP6795101B2 - タッチセンサ構造及び情報端末用のケース

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Publication number: JP6795101B2
Application number: JP2019541534A
Authority: JP
Inventors: 賢一芝; 小瀧　浩; 浩小瀧; 裕之山野
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2037-09-13
Also published as: CN110832446A; CN110832446B; WO2019053800A1; JPWO2019053800A1

Description

本発明は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが複数枚積層されて成る静電容量方式のセンサシートを有するタッチセンサ構造、及び該タッチセンサ構造を備える情報端末用のケースに関する。

従来、各種の電子機器の表示部や操作部に適用される静電容量方式のセンサシートが知られている。このセンサシートは、例えば、導電性インクの印刷等によって電極パターンを形成したＰＥＴフィルムを２枚貼り合わせて構成される（例えば、下記非特許文献１）。また、センサシートを樹脂成型品の表面に形成する構造も知られている（下記特許文献１）。

特開２０１７−５６６２４号公報

"ＮＩＳＳＨＡ"、［online］、ディバイス、静電容量方式タッチセンサー〔平成２９年９月５日検索〕、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.nissha.com/products/dev/cap.html＞

ところで、ＰＥＴフィルムを２枚貼り合わせたセンサシートをプラスチック等の樹脂基材の上に固着したものに対して、保護、感触または装飾の目的でゴム材等の樹脂部を配設することを考える。例えば、ゴム材等の樹脂部を、接着または成形によってＰＥＴフィルムの上面に固着する。すると、完成品全体の層のうち、２枚のＰＥＴフィルムの間の固着力が相対的に弱く、ＰＥＴフィルム間で剥がれが生じやすくなる。製品の耐久使用によって剥がれが生じるおそれもあり、センサとしての強度が低くなるという問題が想定される。

本発明の目的は、ＰＥＴフィルム同士の剥がれを抑制し、センサ強度を高めることができるタッチセンサ構造を提供することである。

上記目的を達成するために本発明によれば、電極パターン（２４、２５）が形成されたＰＥＴフィルム（２１、２２）が複数枚積層されて成り、少なくとも１つの貫通穴（２３）が形成された静電容量方式のセンサシート（２０）と、前記センサシートの第１面（２０ａ）に固着された第１の樹脂層（１１）と、前記センサシートの第２面（２０ｂ）に固着されると共に、前記貫通穴を通じて前記第１の樹脂層と固着されている第２の樹脂層（１２）と、を有するタッチセンサ構造が提供される。なお、上記括弧内の符号は例示である。

本発明によれば、ＰＥＴフィルム同士の剥がれを抑制し、センサ強度を高めることができる。

タッチセンサ構造を有する情報端末用のケースの斜視図である。第１の樹脂層の斜視図である。センサシートを構成するＰＥＴフィルムの斜視図である。積層体の斜視図である。ケースの部分断面図である。第１変形例のケースの部分断面図である。第２変形例のケースの部分断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るタッチセンサ構造を有する情報端末用のケースの斜視図である。このケース１００は、例えば、スマートフォンの裏面側に装着される保護ケースとして構成される。ケース１００は、広い面積を有する主部１００ａがスマートフォンの背面と対向し、主部１００から湾曲部１００ｂを介して連接する側部１００ｃがスマートフォンの側面を覆うように装着される。ケース１００は、主として第１の樹脂層１１と、センサシート２０と、第２の樹脂層１２とが積層された３層構造である。センサシート２０から延設される給電及び信号出力用の端子部２６が、側部１００ｃの内側から露出している。

図２は、第１の樹脂層１１の斜視図である。第１の樹脂層１１は、例えばポリエチレン等のプラスチックで成る。センサシート２０と対向する第１の樹脂層１１の第１面１１ａには、凸部１４が複数突設形成されている。側部１００ｃの各々に対応する第１の樹脂層１１の外側部分には段差部１１ｂが形成されている。図３は、センサシート２０を構成するＰＥＴフィルムの斜視図である。第１のＰＥＴフィルム２１と第２のＰＥＴフィルム２２とが積層されてセンサシート２０が構成される。第１のＰＥＴフィルム２１には、透明な電極パターン２４が複数本、互いに略平行に配設される。第２のＰＥＴフィルム２２には、透明な電極パターン２５が複数本、互いに略平行に配設される。積層後のセンサシート２０において、電極パターン２４と電極パターン２５とは略直交する。また、ＰＥＴフィルム２１、２２の各々には凸部１４に対応する貫通穴２３が形成されている。貫通穴２３は、電極パターン２４、２５を避けた位置に形成されている。

センサシート２０は静電容量方式のフレキシブルタッチセンサシートである。押圧力を受けることで、電極パターン２４の配設方向（例えばＸ方向）と電極パターン２５の配設方向（例えばＹ方向）のそれぞれの静電容量の変化から、Ｘ−Ｙ方向のタッチ位置が検知される。電極パターン２４、２５の配設方法は限定されないが、例えば、導電性インクの印刷等によって実現される。

図４は、第１の樹脂層１１にセンサシート２０が積層されて成る積層体の斜視図である。この積層体３０は、第１の樹脂層１１の第１面１１ａにセンサシート２０が固着されて成る。両者の固着の態様は問わないが、例えば接着による。両者が固着される際、凸部１４の各々が対応する貫通穴２３に挿入されることで、第１の樹脂層１１に対するセンサシート２０との位置決め（Ｘ−Ｙ方向、及びＸ−Ｙ方向に直交する軸に関する回転方向の位置決め）がなされる。また、センサシート２０の縁部２０ｃが第１の樹脂層１１の段差部１１ｂに近接または当接する。第２の樹脂層１２は、例えばエラストマで構成される。第２の樹脂層１２は、例えばコンプレッション成形によって形成され、積層体３０に対して固着される。

図５は、ケース１００の部分断面図である。図５では、１つの凸部１４の断面が表れている。凸部１４の周辺に関する構成は他の凸部１４についても同様である。図５では、電極パターン２４、２５の図示が省略されている。第１の樹脂層１１の第１面１１ａとセンサシート２０の第１面２０ａとが固着されている。センサシート２０の第２面２０ｂと第２の樹脂層１２の面１２ａとが固着されている。また、凸部１４の先端面はセンサシート２０の第２面２０ｂと略面一になっている。凸部１４の先端面と第２の樹脂層１２の面１２ａとは固着されている。貫通穴２３を通じて第１の樹脂層１１と第２の樹脂層１２とが固定関係となっているので、センサシート２０に対してＰＥＴフィルム２１、２２間を離間させる力が作用しにくくなる。従って、ＰＥＴフィルム２１、２２間が剥がれにくくなる。

ところで、第２の樹脂層１２の成形時に、凸部１４と貫通穴２３との隙間があればその隙間に第２の樹脂層１２が入り込むことが想定される。すると、貫通穴２３の内縁からＰＥＴフィルム２１、２２間に第２の樹脂層１２が浸入するおそれがある。そこで、ＰＥＴフィルム２１、２２の各貫通穴２３の周りにシール部２７が設けられている。シール部２７は、例えば、熱によるＰＥＴフィルム２１、２２の溶着で実現されるが、これに限らず接着等であってもよい。なお、第２の樹脂層１２の浸入回避の観点で、センサシート２０の縁部２０ｃ（図４）にもシール部を設けてもよい。

次に、ケース１００の製造方法を説明する。まず、作業者は、第１の樹脂層１１を射出成形等によって形成する。その際、全ての凸部１４も第１の樹脂層１１と一体に形成される。第１の樹脂層１１の形成方法は成形に限定されない。また作業者は、導電性インクの印刷等によって、第１のＰＥＴフィルム２１に電極パターン２４を形成すると共に、第２のＰＥＴフィルム２２に電極パターン２５を形成する。そして作業者は、第１のＰＥＴフィルム２１と第２のＰＥＴフィルム２２とを接着により貼り合わせる。なお、両者を接着することは必須でなく、重ね合わせるだけでもよい。そして作業者は、積層されたＰＥＴフィルム２１、２２に貫通穴２３を形成する。作業者は、貫通穴２３が、電極パターン２４、２５を避けた位置（対応する位置）に形成されるよう、予め位置を決めて穴明けする。これにより、センサシート２０が得られる。なお、作業者は、貫通穴２３を、ＰＥＴフィルム２１、２２を積層する前段階でＰＥＴフィルム２１、２２の各々にあけてもよい。

次に、作業者は、センサシート２０の第１面２０ａと第１の樹脂層１１の第１面１１ａとを接着等によって固着することで、積層体３０を得る。その際、作業者は、互いに対応する凸部１４と貫通穴２３とが嵌るように両者を位置決めしてから、センサシート２０と第１の樹脂層１１とを重ねて接着する。次に、作業者は、センサシート２０の第２面２０ｂと第２の樹脂層１２の面１２ａとを固着する。例えばコンプレッション成形を採用する場合、作業者は、積層体３０をインサートした金型を所定温度の高温にし、金型内に素材であるエラストマを投入して圧縮する。エラストマは溶融された後、固化すると、第１の樹脂層１１の凸部１４とセンサシート２０の第２面２０ｂとに固着された状態となる。また、上述したように、凸部１４と貫通穴２３との隙間にもエラストマが入り込んで固化する。このように、第２の樹脂層１２がセンサシート２０の第２面２０ｂの側に積層固着される。なお、第２の樹脂層１２の成形にコンプレッション成形を採用することは必須でなく、例えば射出成形を採用してもよい。

こうして完成したケース１００の、特に第２の樹脂層１２の表面をユーザがタッチすると、電極パターン２４、２５の静電容量の変化に基づき、第２の樹脂層１２の表面におけるタッチ位置が検知される。検知信号は端子部２６から出力される。なお、ケース１００が装着される情報端末等の電子機器とケース１００との通信方式は、無線・有線を問わない。

本実施の形態によれば、第２の樹脂層１２が、センサシート２０の第２面２０ｂに固着されると共に、センサシート２０の貫通穴２３を通じて第１の樹脂層１１と固着されている。これにより、センサシート２０を構成するＰＥＴフィルム同士の剥がれを抑制し、センサ強度を高めることができる。

また、センサシート２０には、貫通穴２３を囲んでＰＥＴフィルム同士の間をシールするシール部２７が形成されているので、第２の樹脂層１２を成形により形成する場合に第２の樹脂層１２がＰＥＴフィルム２１、２２間に浸入するのを回避することができる。また、センサシート２０において、貫通穴２３は電極パターン２４、２５を避けて配置されるので、適切な位置検知の機能を維持することができる。

また、第２の樹脂層１２はエラストマで構成されるので、積層体３０に対して第２の樹脂層１２を成形で形成し固着する製法を採用した場合に、成形時に貫通穴２３を通じて第２の樹脂層１２を第１の樹脂層１１に固着させることができる。なおこの観点からは、第２の樹脂層１２は熱可塑性及び熱硬化性を有する合成樹脂であればよい。

また、凸部１４と貫通穴２３とはそれぞれ複数存在する。従って、対応する凸部１４と貫通穴２３との係合によって、センサシート２０の第２面２０ｂに平行な方向、及び第２面２０ｂに垂直な軸の回りの回転方向に関する、センサシート２０と第１の樹脂層１１との位置決めが可能となる。

次に、変形例を図６Ａ、Ｂで説明する。図６Ａ、Ｂはそれぞれ、第１、第２変形例のケース１００の部分断面図であり、図５に対応している。図５に示した例では、凸部１４は第１の樹脂層１１に形成されるとした。しかし、貫通穴２３を通じて第１の樹脂層１１と第２の樹脂層１２とが固着されればよい。従って、第１の樹脂層１１及び第２の樹脂層１２の少なくとも一方に凸部が設けられ、貫通穴２３に挿入された凸部が第１の樹脂層１１及び第２の樹脂層１２の他方と固着される構成としてもよい。

第１変形例（図６Ａ）では、第１の樹脂層１１には凸部が設けられず、第２の樹脂層１２の面１２ａには貫通穴２３に対応して凸部１３が突設形成されている。凸部１３の先端面はセンサシート２０の第１面２０ａと略面一になっていて、第１の樹脂層１１の第１面１１ａに固着されている。積層体３０に対して第２の樹脂層１２をコンプレッション成形で形成し固着する際、エラストマは溶融されて貫通穴２３を埋める。これにより凸部１３が形成される。エラストマの固化後は、第２の樹脂層１２の面１２ａがセンサシート２０の第２面２０ｂに固着されると共に、凸部１３が第１の樹脂層１１の第１面１１ａに固着された状態となる。

第２変形例（図６Ｂ）では、第１の樹脂層１１の第１面１１ａに凸部１４が突設形成されると共に、第２の樹脂層１２の面１２ａに凸部１３が突設形成される。凸部１４、凸部１３及び貫通穴２３は対応している。凸部１４の先端面と凸部１３の先端面とは固着されている。積層体３０に対して第２の樹脂層１２をコンプレッション成形で形成し固着する際、エラストマは溶融されて、貫通穴２３における凸部１４を除く領域を埋める。これにより凸部１３が形成される。エラストマの固化後は、第２の樹脂層１２の面１２ａがセンサシート２０の第２面２０ｂに固着されると共に、凸部１３が凸部１４に固着された状態となる。

なお、センサシート２０はＰＥＴフィルムが２枚積層されたものとしたが、積層数は３枚以上であってもよい。なお、本発明のタッチセンサ構造は、情報端末用のケースに限らず、各種の電子機器に適用可能である。

１１第１の樹脂層
１２第２の樹脂層
１３、１４凸部
２０センサシート
２０ａ第１面
２０ｂ第２面
２１第１のＰＥＴフィルム
２２第２のＰＥＴフィルム
２３貫通穴
２４、２５電極パターン
２７シール部

Claims

電極パターンが形成されたＰＥＴフィルムが複数枚積層されて成り、少なくとも１つの貫通穴が形成された静電容量方式のセンサシートと、
前記センサシートの第１面に固着された第１の樹脂層と、
前記センサシートの第２面に固着されると共に、前記貫通穴を通じて前記第１の樹脂層と固着されている第２の樹脂層と、を有するタッチセンサ構造。
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層の少なくとも一方には、前記貫通穴に挿入された凸部が形成され、該凸部が前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層の他方と固着されている請求項１に記載のタッチセンサ構造。
前記センサシートには、前記貫通穴を囲んで前記ＰＥＴフィルム同士の間をシールするシール部が形成されている請求項１または２に記載のタッチセンサ構造。
前記センサシートにおいて、前記貫通穴は前記電極パターンを避けて配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のタッチセンサ構造。
前記第２の樹脂層はエラストマで構成される請求項１〜４のいずれか１項に記載のタッチセンサ構造。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のタッチセンサ構造を有する、情報端末用のケース。