JP2005031790A

JP2005031790A - 静電容量式入力センサの実装方法および電子機器

Info

Publication number: JP2005031790A
Application number: JP2003193605A
Authority: JP
Inventors: Tadamitsu Sato; 忠満佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】作業効率がよく、センサ性能の経時変化が少なく安定した静電容量式入力センサを実装する方法と、センサ性能の経時変化が少なく安定した静電容量式入力センサを実装し、シンプルでデザイン性に優れた電子機器を提供する。
【解決手段】静電容量式入力センサ２のセンサ部４に配設された電極３を、当該静電容量式入力センサ２が実装される電子機器１の入力部となる領域における筐体５の裏面に、導電性の金属材料を用いて成膜形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力装置として静電容量式入力センサを用いた電子機器における前記静電容量式入力センサの実装方法とその電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機、情報携帯端末（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ゲーム機用コントローラ、ノート型パソコンなどの電子機器における操作パネル上の座標や位置を入力する装置として、平面型の入力装置が用いられており、前記入力装置を操作することにより、例えばモニタ画面上に表示されたカーソルを移動させたり、ボリュームの調整を行うことなどが可能とされている。
【０００３】
このような平面型の入力装置の１つに、センサ部に配設された電極に対し操作者の手指等の人体の一部が近接あるいは接触したことを検出可能とされた静電容量式入力センサがある。
【０００４】
前記静電容量式入力センサは電子機器の筐体内に備えられており、前記センサ部は、所定面積とされた導電性の金属板状の少なくとも１つの電極と、この電極と回路部とを結ぶ回路パターンから構成されている。
【０００５】
そして、前記電極は、その金属板状の上面の各部分が、前記筐体の入力部となる領域の外表面からの距離が等間隔となるようにして、前記筐体の入力部となる領域の外表面から間隔を隔てて内側に配設されている。
【０００６】
ここで、筐体とは、電子機器の外装ケース本体のみならず、外装ケース本体に配設されて前記外装ケース本体と共に電子機器の外表面を構成することとなる、例えば、表示部として機能するカバーレンズ等の部材をも含む概念である。
【０００７】
このように構成された静電容量式入力センサにおいては、前記筐体の入力部に操作者の人体の一部が接触あるいは近接することにより、前記人体の一部と前記電極との間に静電容量が形成される。つまり、前記人体の一部が前記電極との間で静電容量を形成する電極として機能し、前記静電容量は、電極と人体の一部との間の対向面積や対向距離によって変化させられるため、前記電極と人体の一部とが可変容量部を形成することとなる。
【０００８】
前記電子機器の筐体内には、静電容量の変化を検出する検出手段が設けられおり、この検出手段により検出された前記可変容量部の静電容量の変化は、同じく筐体内に配設された制御部で判断される。
【０００９】
前記制御部においては、
Ｃ＝ε（Ｓ／ｄ）［Ｆ］
の一般式に基づいて求められた静電容量の変化を解析し、人体の一部が接触あるいは近接した前記入力部における位置（座標）や、前記人体の一部の前記入力部における移動軌跡を検知する。ここで、前出の一般式における、εは筐体の誘電率（一定）、Ｓは電極センサ部と人体間の対向面積、ｄは電極間の対向距離である。
【００１０】
ところで、従来、前述のように構成されて機能する入力装置としての静電容量式入力センサ２を電子機器１に実装する場合、図３に示すように、回路パターン（図示せず）の一部に電極３が形成されたセンサ部４を、当該電子機器１の筐体５の入力部６となる領域の裏側に接着剤７を用いて貼着する方法やねじ（図示せず）を用いて螺着する方法、または、図４に示すように、前記静電容量式入力センサ２のセンサ部４を、例えば、電子機器１の筐体５に配設されて入力部６／表示部８とされるカバーレンズ９の部材に接着剤７等を用いて固定して１つのモジュール１０を形成しておき、このモジュール１０を前記筐体５の外装ケース本体５Ａの所定位置に配設することで、最終的に静電容量式入力センサ２を電子機器１に実装する方法等が一般的であった。
【００１１】
なお、図３おいては、センサ部４に形成された電極３に接続された回路パターン上に回路部１１としてのＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｅｒｃｕｉｔ）１２を搭載した静電容量式入力センサ２を、電子機器１の筐体５の入力部６となる領域の外表面の裏側に固定する場合を図示し、図４においては、電極３と前記電極３に接続される回路パターンとが形成されたセンサ部４と、回路部１１としてのＩＣ１２とを分離させ、前記センサ部４と回路部１１とをＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）１３を介して接続させる静電容量式入力センサ２の前記センサ部４のみを、電子機器１の筐体５に配設されるカバーレンズ９の裏面に固定し、前記回路部１１としてのＩＣ１２を前記筐体５内の別の位置に固定する場合を図示している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように前記筐体５の入力部６となる領域の外表面の裏側にセンサ部４を接着剤７やねじを用いて実装する場合には、前記筐体５とセンサ部４との密着状態（密着性）が静電容量式入力センサ２の性能に大きく影響してしまい、さらに接着剤７を用いて実装する場合には、前記接着剤７が経時変化により密着性が劣って剥離し易くなるという問題があった。
【００１３】
また、前述のように前記センサ部４をカバーレンズ９に貼着して実装する場合には、前記センサ部４の前記筐体５に対向する面の全域を光学接着剤７Ａを介して前記カバーレンズ９に固定したり（図３参照）、あるいは、前記センサ部４の外周部を接着剤７を以て前記カバーレンズ９に固定することがなされる（図４参照）。
【００１４】
しかし、これらの方法によると、該電子機器１の表示部は、カバーレンズ９とセンサ部４との間に光学接着剤７Ａや間隙が介在することとなるため、透過率が低下したり、反射光の干渉によってニュートンリングが確認されるものとなる等、その表示品位に問題があった。また、特に、前記センサ部４の前記筐体５に対向する面の全域を光学接着剤７Ａを介して前記カバーレンズ９に固定する場合には、その組み立て作業時に、光学接着剤７Ａとの界面に空気層（気泡）が介在しないように組み立てる必要性があり、作業効率が悪いことも懸案事項とされていた。
【００１５】
そこで、本発明は、作業効率がよく、センサ性能の経時変化が少なく安定した静電容量式入力センサを実装する方法と、センサ性能の経時変化が少なく安定した静電容量式入力センサを実装し、シンプルでデザイン性に優れた電子機器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の静電容量式入力センサの実装方法は、センサ部に配設された電極に対し操作者の人体の一部が近接あるいは接触したことを検出可能とされた静電容量式入力センサの実装方法であって、前記電極を、当該静電容量式入力センサが実装される電子機器の入力部となる領域における筐体の裏面に、導電性の金属材料を用いて成膜形成することを特徴とする。
【００１７】
この静電容量式入力センサの実装方法によれば、筐体の裏面に直接、センサ部を成膜形成することとしたので、接着剤を用いずに前記センサ部の電極を電子機器に実装することができる。そのため、接着剤の密着性の経時変化を考慮する必要が無く、電子機器の筐体と前記センサ部との密着状態（密着性）を良好とすることができる。また、前記センサ部を筐体の裏面に直接、成膜形成することで、前記センサ部の電極の上面の各部分を前記筐体の入力部となる領域の外表面からの距離が等間隔となるように位置させることができ、よって、静電容量式入力センサのセンサ性能を安定的に高めることが可能となり、その方法も簡便である。
【００１８】
また、本実装方法によれば、特に、前記センサ部を、該電子機器の入力部／表示部として外装ケース本体と共に電子機器の外表面を構成することとなるカバーレンズに成膜形成する場合に、電子機器の表示部が多層に形成されることを原因とする透過率の低下や反射光の干渉によるニュートンリングの発生を防止することができ、良好な表示品位を得ることができる。
【００１９】
またさらに、本発明の実装方法は前記センサ部を筐体に固着する際に接着剤を用いないので、接着界面に気泡が介在するといったこともなく、作業効率も向上する。
【００２０】
また、本発明の電子機器は、センサ部に配設された電極に対し操作者の人体の一部が近接あるいは接触したことを検出して入力する入力装置としての静電容量式入力センサを有する電子機器において、前記電極が、当該電子機器の入力部となる領域の筐体の裏面に導電性の金属材料により成膜形成されていることを特徴とする。
【００２１】
この電子機器によれば、実装された静電容量式入力センサは、そのセンサ部が筐体に対し、接着剤を用いずに直接、成膜され、形成されているため、電子機器の筐体と前記センサ部との密着状態（密着性）が良好となり、センサ性能の経時変化も格段と少なくなり、さらに、前記センサ部の電極が前記筐体の入力部となる領域の外表面から等距離に位置させて形成されることにより、センサ性能も安定したものとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１および図２を用いて説明する。
【００２３】
なお、図１（ａ）は、センサ部４に形成された電極３に接続された回路パターン上に回路部１１としてのＩＣ１２を搭載した静電容量式入力センサ２を、筐体５の入力部６となる領域の裏面に成膜形成した状態の電子機器１の断面を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）における電子機器１の前記センサ部４が成膜形成された筐体５の入力部６となる領域の裏面側を示す説明図である。また、図２（ａ）は、電極３と前記電極３に接続される回路パターンとが形成されたセンサ部４と、回路部１１としてのＩＣ１２とを分離させ、前記センサ部４と回路部１１とをＦＰＣを介して接続させる静電容量式入力センサ２の前記センサ部４のみを、筐体５の入力部６となる領域の裏面に成膜形成した状態の電子機器１の断面を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）における電子機器１の前記センサ部４が成膜形成された筐体５の入力部６となる領域の裏面側を示す説明図である。
【００２４】
本実施形態においては、携帯電話機などの電子機器１の筐体５の入力部６となる領域の裏面に、操作者の手指等の人体の一部が接触あるいは近接したことを検出可能とされた電極３（図１（ｂ）においては、略矩形状とされた所定面積を有する９つの電極３を縦横３×３で配置した例を示す）を、センサ部４の回路パターン（図示せず）とともに公知の成膜法により形成する。
【００２５】
前記成膜法としては、導電性の金属材料を用いて、直接、前記センサ部４の電極３および回路パターンを印刷する方法、導電性の金属材料を用いて予め形成した前記センサ部４の電極３および回路パターンを転写する方法、金属材料をエッチングすることにより前記センサ部４の電極３および回路パターンに成膜する方法、金属材料をスパッタにより前記センサ部４の電極３および回路パターンに成膜する方法などの公知の技術を採用することができる。なお、例示した成膜法については公知の技術であるので、その説明は省略する。
【００２６】
また、前記金属材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等を例示することができる。更に、前記筐体５は、金属以外で誘電率εが高い材料で形成されたものが好ましく、例えばプラスチック等の合成樹脂により形成されているものとする。
【００２７】
なお、本実施形態の静電容量式入力センサ２の実装方法において、前記筐体５が、電子機器１の外装ケース本体５Ａのみならず、外装ケース本体５Ａに配設されて前記外装ケース本体５Ａと共に電子機器１の外表面を構成することとなる、例えば、入力部６／表示部８として機能するカバーレンズ９等の部材をも含む概念であることは前述の通りである。
【００２８】
このように、本実施形態においては、電子機器１の筐体５の入力部６となる領域の裏面に、所定面積の電極３と、各電極３と回路部１１のＩＣ１２とを接続する配線となる回路パターンを導電性の金属材料により所望の形状に成膜してセンサ部４を形成すれば、接着剤７を用いずに前記センサ部４を電子機器１に実装することができ、そのため、接着剤７の密着性の経時変化を考慮する必要が無く、電子機器１の筐体５と前記センサ部４との密着状態（密着性）を良好とすることができる。
【００２９】
また、前記センサ部４を筐体５の裏面に直接、成膜形成することで、前記筐体５の入力部６となる領域における外表面から前記センサ部４の電極３の上面の各部分までの距離を、一律に、前記電子機器１の入力部６となる領域における筐体５の厚さ寸法とすることができる。よって、前記入力部６に近接あるいは接触する人体の一部と前記電極３との間の対向距離を前記センサ部４の電極３の上面の各部分において等しくできるので、静電容量式入力センサ２のセンサ性能を安定的に高めることが可能となる。
【００３０】
また、前記センサ部４を、該電子機器１の入力部６／表示部８として外装ケース本体５Ａと共に電子機器１の筐体５の外表面を構成することとなるカバーレンズ９に成膜形成する場合は、電子機器１の表示部８が多層に形成されることを原因とする透過率の低下や反射光の干渉によるニュートンリングの発生を防止することができ、良好な表示品位を得ることができる。
【００３１】
またさらに、本発明の実装方法は前記センサ部４を筐体５に固着する際に接着剤７を用いないので、接着界面に気泡が介在するといったこともなく、作業効率も向上する。
【００３２】
そして、前記センサ部４を構成する電極３を電子機器１の入力部６となる領域における筐体５の裏面に直接成膜形成することにより、前記静電容量式入力センサ２を実装した電子機器１は、接着剤７等を用いていないので、センサ性能の経時変化も格段と少なくなり、また、筐体５に対して直接、成膜形成されているため、電子機器１の筐体５と前記センサ部４との密着状態（密着性）が良好となる。さらに、前記筐体５の入力部６となる領域における外表面から前記センサ部４の電極３の上面の各部分までの距離が、一律に、前記電子機器１の入力部６となる領域における筐体５の厚さ寸法に設定されるため、前記入力部６に近接あるいは接触する人体の一部と前記電極３との間の対向距離を前記センサ部４の電極３の上面の各部分において等しくなり、センサ性能も安定したものとなる。
【００３３】
なお、前記静電容量式入力センサ２としては、例えば、入力部６のＸ方向座標を検出するライン状の複数の電極３（以下、Ｘ方向電極という。）とＹ方向座標を検出するライン状の複数の電極３（以下、Ｙ方向電極という。）を、絶縁性を有しかつ所定の誘電率を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなるシートを介在させたり、あるいは、間隙を隔てて互いに交差させ、マトリクス状に対向するように配置し、当該静電容量式入力センサ２の表面に人体の一部が近接あるいは接触したときに変化する、その位置における前記Ｘ方向電極とＹ方向電極との間の静電容量を検出して、その結果をＸ−Ｙ座標上に入力するように構成されたものを用いることも可能である。
【００３４】
その場合には、例えば、対向する２つの電極３のうちの、入力部６となる表面側に位置させる一方の電極３（例えば、前記Ｘ方向電極）を電子機器１の入力部６となる領域における筐体５の裏面に成膜形成することとなる。
【００３５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００３６】
例えば、前記センサ部の表面を薄膜のシールド部材でカバーし、前記センサ部の表面を保護する構成としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の静電容量式入力センサの実装方法によれば、作業効率を向上させることができ、センサ性能の経時変化が少なく安定した静電容量式入力センサを実装する電子機器を提供することができ、換言すれば、本発明の電子機器は、センサ性能の経時変化が少なく安定した静電容量式入力センサを極めてシンプルに実装し、デザイン性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本実施形態の電子機器の筐体の入力部となる領域の断面を示す要部説明図。
（ｂ）（ａ）の電子機器の筐体の入力部となる領域の裏面側を示す要部説明図。
【図２】（ａ）本実施形態の別の電子機器の筐体の入力部となる領域の断面を示す要部説明図。
（ｂ）（ａ）の電子機器の筐体の入力部となる領域の裏面側を示す説明図。
【図３】光学接着剤を用いてセンサ部の筐体に対向する面の全域を筐体に固着させて実装した、従来の電子機器の筐体の入力部となる領域の断面を示す要部説明図。
【図４】接着剤を用いて静電容量式入力センサ（センサ部のみ）の外周を固着させたカバーレンズのモジュールを配設した、従来の別の電子機器の筐体の入力部となる領域の断面を示す説明図。
【符号の説明】
１電子機器
２静電容量式センサ
３電極
４センサ部
５筐体
５Ａ外装ケース本体
６入力部
７接着剤
７Ａ光学接着剤
８表示部
９カバーレンズ
１０モジュール
１１回路部
１２ＩＣ
１３ＦＰＣ

Claims

センサ部に配設された電極に対し操作者の人体の一部が近接あるいは接触したことを検出可能とされた静電容量式入力センサの実装方法であって、前記電極を、当該静電容量式入力センサが実装される電子機器の入力部となる領域における筐体の裏面に、導電性の金属材料を用いて成膜形成することを特徴とする静電容量式入力センサの実装方法。
センサ部に配設された電極に対し操作者の人体の一部が近接あるいは接触したことを検出して入力する入力装置としての静電容量式入力センサを有する電子機器において、前記電極が、当該電子機器の入力部となる領域の筐体の裏面に導電性の金属材料により成膜形成されていることを特徴とする電子機器。