特許 6626191 静電容量式センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6626191

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】静電容量式センサ

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20191216BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 662

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-510271(P2018-510271)

(86)(22)【出願日】2017年2月28日

(86)【国際出願番号】JP2017007879

(87)【国際公開番号】WO2017175521

(87)【国際公開日】20171012

【審査請求日】2018年8月24日

(31)【優先権主張番号】特願2016-74952(P2016-74952)

(32)【優先日】2016年4月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】笹川 英人

(72)【発明者】

【氏名】朝川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】大坂 威史

(72)【発明者】

【氏名】高島 裕

【審査官】 佐伯 憲太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０５３２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３１８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８６８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２１４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００４０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１８２２００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

透光性を有し一方の主面が操作面となる樹脂製のパネルと、
前記パネルの前記操作面とは反対側の主面に対向配置され、ガラス製の基材と前記基材の少なくとも一方の主面に設けられた透明電極とを有するセンサ基板と、
前記パネルと前記センサ基板との間に設けられ透光性を有する中間層と、
前記パネルと前記中間層との間に設けられ前記パネルと前記中間層とを接合する第１の粘着層と、
前記センサ基板と前記中間層との間に設けられ前記センサ基板と前記中間層とを接合する第２の粘着層と、
を備え、
前記中間層は、樹脂を含む材料により形成され、
前記中間層の線膨張係数は、前記基材の線膨張係数よりも大きく、前記パネルの線膨張係数よりも小さいことを特徴とする静電容量式センサ。

【請求項2】

前記中間層のヤング率は、前記基材のヤング率よりも低く、前記パネルのヤング率よりも高いことを特徴とする請求項１記載の静電容量式センサ。

【請求項3】

前記第１の粘着層および前記第２の粘着層のそれぞれのヤング率は、前記パネルのヤング率、前記基材のヤング率および前記中間層のヤング率よりも低いことを特徴とする請求項２記載の静電容量式センサ。

【請求項4】

前記第１の粘着層および前記第２の粘着層は、アクリル系粘着剤を含有することを特徴とする請求項３記載の静電容量式センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電容量式センサに関し、特に樹脂製のパネルおよびガラス製の基材を備えた静電容量式センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、粘着シートが保護基板と静電容量式タッチパネルセンサとの間に配置されたタッチパネル用積層体が開示されている。特許文献１に記載された静電容量式タッチパネルセンサは、基板と、第１検出電極と、第２検出電極と、を有している。基板の例としては、ガラス基板などが挙げられている。保護基板としては、透明基板であることが好ましく、プラスチック板などが例として挙げられている。

【0003】

また、特許文献１には、粘着シートが表示装置と静電容量式タッチパネルセンサとの間に配置された静電容量式タッチパネルが開示されている。特許文献１に記載された表示装置の例としては、例えば、陰極線管（ＣＲＴ）表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置、真空蛍光ディスプレイ（ＶＦＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、表面電界ディスプレイ（ＳＥＤ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）および電子ペーパー（Ｅ−Ｐａｐｅｒ）などが挙げられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１７２９２１号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

静電容量式タッチパネルは、例えばカーナビゲーションに搭載されたセンサなどのように車載用のセンサとして用いられることがある。このとき、表示装置の近い位置に配置されるガラス基板の形状は矩形であることが多い一方で、操作面の近い位置に配置される保護基板あるいは主面が操作面となる保護基板の形状は矩形だけには限定されず多様な形状になることがある。また、保護基板の固定形態は様々である。

【0006】

この場合において、静電容量式タッチパネルの周囲の環境温度が変化すると、ガラス基板および保護基板が互いに異なる方向へ膨張あるいは収縮することがある。すると、保護基板と静電容量式タッチパネルセンサとの間に配置された粘着シートに対してせん断力が付与された状態になる。このとき、保護基板や静電容量式タッチパネルセンサに対する粘着シートの付着力が低い場合には、保護基板および静電容量式タッチパネルセンサの少なくともいずれかから粘着シートが剥がれるおそれがある。

【0007】

本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、環境温度の変化などに起因するせん断力が粘着層に付与されても粘着層が剥がれることを抑えることができる静電容量式センサ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】

【0008】

本発明の静電容量式センサは、一態様において、透光性を有し一方の主面が操作面となる樹脂製のパネルと、前記パネルの前記操作面とは反対側の主面に対向配置され、ガラス製の基材と前記基材の少なくとも一方の主面に設けられた透明電極とを有するセンサ基板と、前記パネルと前記センサ基板との間に設けられ透光性を有する中間層と、前記パネルと前記中間層との間に設けられ前記パネルと前記中間層とを接合する第１の粘着層と、前記センサ基板と前記中間層との間に設けられ前記センサ基板と前記中間層とを接合する第２の粘着層と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

上記の静電容量式センサでは、透光性を有する中間層が、一方の主面が操作面となる樹脂製のパネルとガラス製の基材および透明電極を有するセンサ基板との間に設けられている。そして、パネルと中間層とを接合する第１の粘着層が、パネルと中間層との間に設けられている。また、センサ基板と中間層とを接合する第２の粘着層が、センサ基板と中間層との間に設けられている。すなわち、２層の粘着層が中間層の両側に設けられている。

【0010】

これにより、中間層は、中間層の両側において２層の粘着層を独立に機能させることができる。言い換えれば、中間層は、中間層を境界にして粘着層の機能を分断させることができる。静電容量式センサの周囲の環境温度が変化して樹脂製のパネルおよびガラス製の基材が異なる方向へ膨張あるいは収縮することなどに起因して、パネルとセンサ基板との間に位置する部材に対してせん断力が付与された場合であっても、第１の粘着層および第２の粘着層は、中間層を挟んで配置されているため、互いに独立に変形することができる。すなわち、パネルの変位に起因して生じるせん断力はパネルと中間層との間に位置する第１の粘着層に主として付与される。このとき、第１の粘着層は、パネルの中間層に対する相対位置の変化に追従するように変形して、第１の粘着層に付与されたせん断力を吸収・緩和することができる。また、センサ基板の基材の変位に起因して生じるせん断力はセンサ基板の基材と中間層との間に位置する第２の粘着層に主として付与される。このとき、第２の粘着層は、センサ基板の基材の中間層に対する相対位置の変化に追従するように変形して、第２の粘着層に付与されたせん断力を吸収・緩和することができる。これにより、第１の粘着層および第２の粘着層が、パネルおよび基材から剥がれることを抑えることができる。

【0011】

上記の静電容量式センサにおいて、前記中間層は、樹脂を含む材料により形成され、前記中間層の線膨張係数は、前記基材の線膨張係数よりも大きく、前記パネルの線膨張係数よりも小さくともよい。

【0012】

この場合には、中間層は、樹脂を含む材料により形成されており、環境温度の変化に対して比較的柔軟に変形する。また、中間層の線膨張係数が、基材の線膨張係数よりも大きく、パネルの線膨張係数よりも小さい。そのため、中間層の伸縮量は、基材の伸縮量とパネルの伸縮量との間になる。それゆえ、環境温度の変化に基づいて、パネル、中間層および基材が伸縮したときに、パネルの中間層に対する相対位置の変化および基材の中間層に対する相対位置の変化は、パネルと基材との間の相対位置の変化よりも小さい。したがって、中間層が設けられておらずパネルと基材との間に粘着層（対比粘着層）だけが設けられている場合と比較すると、環境温度が変化したときに、上記の対比粘着層に付与されるせん断力よりも、第１の粘着層および第２の粘着層のそれぞれに付与されるせん断力の方が低くなる。これにより、第１の粘着層および第２の粘着層が、パネルおよび基材から剥がれる可能性をより安定的に抑えることができる。

【0013】

前記中間層のヤング率は、前記基材のヤング率よりも低く、前記パネルのヤング率よりも高くともよい。この場合には、静電容量式センサ全体に外力が付与されたときのひずみ量は、パネル、中間層、基材の順に低くなる。それゆえ、静電容量式センサ全体に外力が付与されて、静電容量式センサを構成する部材に主面内方向のひずみが生じた場合に、パネルと中間層との間に生じる相対位置の変化および基材と中間層との間に生じる相対位置の変化は、パネルと基材との間に生じる相対位置の変化よりも小さくなる。したがって、中間層が設けられておらずパネルと基材との間に粘着層（対比粘着層）だけが設けられている場合と比較すると、静電容量式センサ全体に外力が付与されて静電容量式センサを構成する部材にひずみが生じたときに、上記の対比粘着層に付与されるせん断力よりも、第１の粘着層および第２の粘着層のそれぞれに付与されるせん断力の方が低くなる。これにより、第１の粘着層および第２の粘着層が、パネルおよび基材から剥がれる可能性をより安定的に抑えることができる。

【0014】

前記第１の粘着層および前記第２の粘着層のそれぞれのヤング率は、前記パネルのヤング率、前記基材のヤング率および前記中間層のヤング率よりも低くともよい。この場合には、第１の粘着層および第２の粘着層のそれぞれのヤング率が、パネルのヤング率、基材のヤング率および中間層のヤング率よりも低いため、第１の粘着層および第２の粘着層は、パネル、基材および中間層の変形により生じたパネルと中間層との相対位置の変化や基材と中間層との相対位置の変化に柔軟に追従することができる。そのため、パネル、基材および中間層の変形に起因するせん断力が第１の粘着層および第２の粘着層に付与されても、これらのせん断力を第１の粘着層および第２の粘着層の内部で適切に吸収・緩和することができる。

【0015】

前記第１の粘着層および前記第２の粘着層は、アクリル系粘着剤を含有していてもよい。この場合には、第１の粘着層および第２の粘着層は、光学性能を確保しつつ、パネル、基材および中間層の変形より生じたパネルと中間層との相対位置の変化や基材と中間層との相対位置の変化に柔軟に追従することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、環境温度が変化しても粘着層が剥がれることを抑えることができる静電容量式センサが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る静電容量式センサを表す分解図である。

【図2】本実施形態に係る静電容量式センサの構成を表す平面図である。

【図3】図２に表した切断面Ｃ１−Ｃ１における断面図である。

【図4】図２に表した切断面Ｃ２−Ｃ２における断面図である。

【図5】本発明者が実施したシミュレーションのモデルを表す分解図である。

【図6】本シミュレーションのモデルの各部材をまとめた表である。

【図7】本シミュレーションの拘束条件を説明する図である。

【図8】本シミュレーションの結果の一例をまとめた表である。

【図9】比較例に係るモデルを表す分解図である。

【図10】本発明者が実施した他のシミュレーションのモデルの各部材をまとめた表である。

【図11】本シミュレーションの結果の一例をまとめた表である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本実施形態に係る静電容量式センサを表す分解図である。
図２は、本実施形態に係る静電容量式センサの構成を表す平面図である。
図３は、図２に表した切断面Ｃ１−Ｃ１における断面図である。
図４は、図２に表した切断面Ｃ２−Ｃ２における断面図である。
なお、透明電極は透明なので本来は視認できないが、図２では理解を容易にするため透明電極の外形を示している。

【0019】

本願明細書において「透明」および「透光性」とは、可視光線透過率が５０％以上（好ましくは８０％以上）の状態を指す。更に、ヘイズ値が６％以下であることが好適である。本願明細書において「遮光」および「遮光性」とは、可視光線透過率が５０％未満（好ましくは２０％未満）の状態を指す。

【0020】

図１に表したように、本実施形態に係る静電容量式センサ１は、センサ基板２と、パネル３と、中間層４０と、第１の粘着層３１と、第２の粘着層３２と、を備える。パネル３は、透光性を有し、例えばポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂を含む材料により形成されている。

【0021】

センサ基板２は、パネル３から離れた位置に設けられる。具体的には、センサ基板２は、パネル３からみて、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置５１に近い位置に設けられ、表示装置５１を保持する筐体５２などに取り付けられる。センサ基板２は、例えばガラスセンサなどと呼ばれ、ガラス製の基材２１（図３参照）と、透明電極と、を有する。センサ基板２の詳細については、後述する。

【0022】

中間層４０は、パネル３と、センサ基板２と、の間に設けられている。中間層４０は、透光性を有し、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂を含む材料により形成されている。中間層４０の線膨張係数は、センサ基板２の基材２１の線膨張係数よりも大きく、パネル３の線膨張係数よりも小さい。また、中間層４０のヤング率は、センサ基板２の基材２１のヤング率よりも低く、パネル３のヤング率よりも高い。

【0023】

第１の粘着層３１は、パネル３と中間層４０との間に設けられ、パネル３と中間層４０とを互いに接合している。第２の粘着層３２は、センサ基板２と中間層４０との間に設けられ、センサ基板２と中間層４０とを互いに接合している。第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれのヤング率は、パネル３のヤング率、センサ基板２の基材２１のヤング率および中間層４０のヤング率よりも低い。第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれは、光学透明粘着層（ＯＣＡ；Optical Clear Adhesive）であり、例えばアクリル系粘着剤を含有する粘着層や両面粘着テープ等からなる。

【0024】

図２〜図４に表したように、静電容量式センサ１は、パネル３側の面の法線に沿った方向（Ｚ１−Ｚ２方向）からみて、検出領域１１と非検出領域２５とからなる。検出領域１１は、指Ｆなどの操作体により操作を行うことができる領域であり、非検出領域２５は、検出領域１１の外周側に位置する額縁状の領域である。非検出領域２５は、後述する加飾層９によって遮光され、静電容量式センサ１におけるパネル３側の面からセンサ基板２側の面への光（外光が例示される。）およびセンサ基板２側の面からパネル３側の面への光（静電容量式センサ１と組み合わせて使用される表示装置５１のバックライトからの光が例示される。）は、非検出領域２５を透過しにくくなっている。

【0025】

本実施形態のセンサ基板２は、基材２１と、第１の電極８と、第２の電極１２と、を有する。

【0026】

第１の電極８は、検出領域１１に配置され、複数の第１の透明電極４を有する。図４に示すように、複数の第１の透明電極４は、基材２１におけるＺ１−Ｚ２方向に沿った方向を法線とする主面のうちＺ１側に位置する主面（以下、「おもて面」と略記する場合がある。）２１ａに設けられている。各第１の透明電極４は、細長い連結部７を介してＹ１−Ｙ２方向（第１の方向）に連結されている。そして、Ｙ１−Ｙ２方向に連結された複数の第１の透明電極４を有する第１の電極８が、Ｘ１−Ｘ２方向に間隔を空けて配列されている。

【0027】

第１の透明電極４および連結部７は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性材料でスパッタや蒸着等により形成される。透明導電性材料としては、ＩＴＯの他に、銀ナノワイヤに代表される金属ナノワイヤ、メッシュ状に形成された薄い金属、あるいは導電性ポリマーなどが挙げられる。これは、後述する透明導電性材料においても同じである。

【0028】

第２の電極１２は、検出領域１１に配置され、複数の第２の透明電極５を有する。図３に示すように、複数の第２の透明電極５は、基材２１のおもて面２１ａに設けられている。このように、第２の透明電極５は、第１の透明電極４と同じ面（基材２１のおもて面２１ａ）に設けられている。図３および図４に示すように、各第２の透明電極５は、細長いブリッジ配線１０を介してＸ１−Ｘ２方向（第２の方向）に連結されている。そして、Ｘ１−Ｘ２方向に連結された複数の第２の透明電極５を有する第２の電極１２が、Ｙ１−Ｙ２方向に間隔を空けて配列されている。なお、Ｘ１−Ｘ２方向は、Ｙ１−Ｙ２方向と交差している。例えば、Ｘ１−Ｘ２方向は、Ｙ１−Ｙ２方向と垂直に交わっている。

【0029】

第２の透明電極５は、ＩＴＯ等の透明導電性材料でスパッタや蒸着等により形成される。ブリッジ配線１０は、ＩＴＯ等の透明導電性材料で形成される。あるいは、ブリッジ配線１０は、ＩＴＯ等の透明導電性材料を含む第１層と、第１層よりも低抵抗で透明な金属からなる第２層と、を有していてもよい。ブリッジ配線１０が第１層と第２層との積層構造を有する場合には、第２層は、Ａｕ、Ａｕ合金、ＣｕＮｉおよびＮｉよりなる群から選択されたいずれかにより形成されることが好適である。この中でも、Ａｕを選択することがより好適である。第２層がＡｕにより形成された場合には、ブリッジ配線１０は、良好な耐環境性（耐湿性、耐熱性）を得ることができる。

【0030】

図３および図４に示すように、各第１の透明電極４間を連結する連結部７の表面には、絶縁層２０が設けられている。図３に示すように、絶縁層２０は、連結部７と第２の透明電極５との間の空間を埋め、第２の透明電極５の表面にも多少乗り上げている。絶縁層２０としては、例えばノボラック樹脂（レジスト）が用いられる。

【0031】

図３および図４に示すように、ブリッジ配線１０は、絶縁層２０の表面２０ａから絶縁層２０のＸ１−Ｘ２方向の両側に位置する各第２の透明電極５の表面にかけて設けられている。ブリッジ配線１０は、各第２の透明電極５間を電気的に接続している。

【0032】

図３および図４に示すように、各第１の透明電極４間を接続する連結部７の表面には絶縁層２０が設けられており、絶縁層２０の表面に各第２の透明電極５間を接続するブリッジ配線１０が設けられている。このように、連結部７とブリッジ配線１０との間には絶縁層２０が介在し、第１の透明電極４と第２の透明電極５とは電気的に絶縁された状態となっている。本実施形態では、第１の透明電極４と第２の透明電極５とが同じ面（基材２１のおもて面２１ａ）に設けられているため、静電容量式センサ１の薄型化を実現できる。

【0033】

なお、連結部７、絶縁層２０およびブリッジ配線１０は、いずれも検出領域１１内に位置するものであり、第１の透明電極４および第２の透明電極５と同様に透光性を有する。

【0034】

図２に示すように、非検出領域２５には、各第１の電極８および各第２の電極１２から引き出された複数本の配線部６が形成されている。第１の電極８および第２の電極１２のそれぞれは、接続配線１６を介して配線部６と電気的に接続されている。図２に示すように、各配線部６は、フレキシブルプリント基板と電気的に接続される外部接続部２７に接続されている。すなわち、各配線部６は、第１の電極８および第２の電極１２と、外部接続部２７と、を電気的に接続している。外部接続部２７は、例えば導電ペーストを介して、フレキシブルプリント基板と電気的に接続されている。

【0035】

各配線部６は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＣｕＮｉ合金、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を有する材料により形成される。接続配線１６は、ＩＴＯ等の透明導電性材料で形成され、検出領域１１から非検出領域２５に延出している。配線部６は、接続配線１６の上に非検出領域２５内で積層され、接続配線１６と電気的に接続されている。

【0036】

配線部６は、図３および図４に示すように、基材２１のおもて面２１ａにおける非検出領域２５に位置する部分に設けられている。外部接続部２７も、配線部６と同様に、基材２１のおもて面２１ａにおける非検出領域２５に位置する部分に設けられている。

【0037】

図２では、理解を容易にするために配線部６や外部接続部２７が視認されるように表示しているが、実際には、図３および図４に示すように、基材２１のおもて面２１ａに対向するようにパネル３が設けられている。パネル３におけるＺ１−Ｚ２方向に沿った方向を法線とする主面のうちＺ１側に位置する主面（基材２１のおもて面２１ａに対向する主面３ｂとは反対側の主面）３ａは、静電容量式センサ１を操作する側の面となるため、本明細書において「操作面」ともいう。

【0038】

パネル３は、積層構造を有していてもよい。積層構造の具体例として、有機系材料からなるフィルム上に無機系材料からなるハードコート層が形成されている積層構造体が挙げられる。パネル３の形状は平板状であってもよいし、他の形状であってもよい。例えば、パネル３の操作面３ａは曲面であってもよく、パネル３の操作面３ａの面形状と、パネル３におけるＺ１−Ｚ２方向に沿った方向を法線とする主面のうちＺ２側に位置する主面（換言すれば、操作面３ａとは反対側の主面であって、以下、「裏面」と略記する場合がある。）３ｂの面形状と、が異なっていてもよい。

【0039】

パネル３の裏面３ｂにおける非検出領域２５に位置する部分には、遮光性を有する加飾層９が設けられている。本実施形態に係る静電容量式センサ１では、パネル３の裏面３ｂにおける非検出領域２５に位置する部分全体に加飾層９が設けられている。このため、静電容量式センサ１をパネル３の操作面３ａ側からみると、配線部６および外部接続部２７は加飾層９によって隠蔽され、視認されない。加飾層９を構成する材料は、遮光性を有する限り任意である。加飾層９は絶縁性を有していてもよい。

【0040】

図１に示す静電容量式センサ１では、図３に示すようにパネル３の操作面３ａ上に操作体の一例として指Ｆを接触させると、指Ｆと指Ｆに近い第１の透明電極４との間、および指Ｆと指Ｆに近い第２の透明電極５との間で静電容量が生じる。静電容量式センサ１は、このときの静電容量変化に基づいて、指Ｆの接触位置を算出することが可能である。静電容量式センサ１は、指Ｆと第１の電極８との間の静電容量変化に基づいて指Ｆの位置のＸ座標を検知し、指Ｆと第２の電極１２との間の静電容量変化に基づいて指Ｆの位置のＹ座標を検知する（自己容量検出型）。

【0041】

あるいは、静電容量式センサ１は、相互容量検出型であってもよい。すなわち、静電容量式センサ１は、第１の電極８および第２の電極１２のいずれか一方の電極の一列に駆動電圧を印加し、第１の電極８および第２の電極１２のいずれか他方の電極と指Ｆとの間の静電容量の変化を検知してもよい。これにより、静電容量式センサ１は、他方の電極により指Ｆの位置のＹ座標を検知し、一方の電極により指Ｆの位置のＸ座標を検知する。

【0042】

なお、図２〜図４に表した第１の透明電極４および第２の透明電極５の配置は、一例であり、これだけには限定されない。静電容量式センサ１は、指Ｆなどの操作体と透明電極との間の静電容量の変化を検知し、操作体の操作面３ａへの接触位置を算出できればよい。例えば、第１の透明電極４と第２の透明電極５とは基材２１の異なる主面に設けられていてもよい。

【0043】

静電容量式センサ１は、例えばカーナビゲーションに搭載されたセンサなどのように車載用のセンサとして用いられることがある。このとき、パネル３からみて、表示装置５１の近い位置に配置されるセンサ基板２の基材２１の形状は、矩形であることが多い。一方で、主面が操作面３ａとなるパネル３の形状は、矩形だけには限定されず、多様な形状になることがある。例えば、パネル３の形状は、車両のインストルメントパネルの形状に応じて様々な形状を呈する。そのため、パネル３の固定形態も様々である。

【0044】

そのため、静電容量式センサ１の周囲の環境温度が変化すると、基材２１およびパネル３が互いに異なる方向へ膨張あるいは収縮することがある。ここで、基材とパネルとの間に１層の粘着層が設けられた場合には、１層の粘着層に対してせん断力が付与された状態になる。このとき、基材やパネルに対する粘着層の付着力が低い場合には、基材２１およびパネル３の膨張および収縮の少なくともいずれかに追従できず、基材２１およびパネル３の少なくともいずれかから粘着層が剥がれるおそれがある。

【0045】

これに対して、本実施形態に係る静電容量式センサ１では、中間層４０がパネル３とセンサ基板２との間、具体的にはパネル３と基材２１との間に設けられている。そして、パネル３と中間層４０とを接合する第１の粘着層３１が、パネル３と中間層４０との間に設けられている。また、センサ基板２と中間層４０とを接合する第２の粘着層３２が、センサ基板２と中間層４０との間、具体的には基材２１と中間層４０との間に設けられている。すなわち、２層の粘着層（第１の粘着層３１および第２の粘着層３２）が中間層４０の両側に設けられている。

【0046】

これにより、中間層４０は、中間層４０の両側において第１の粘着層３１および第２の粘着層３２を独立に機能させることができる。言い換えれば、中間層４０は、中間層４０を境界にして粘着層の機能を第１の粘着層３１および第２の粘着層３２として分断させることができる。静電容量式センサ１の周囲の環境温度が変化して樹脂製のパネル３およびガラス製の基材２１が異なる方向へ膨張あるいは収縮することなどに起因して、パネル３とセンサ基板２との間に位置する部材に対してせん断力が付与された場合であっても、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２は、中間層４０を挟んで配置されているため、互いに独立に変形することができる。すなわち、パネル３の変位に起因して生じるせん断力はパネル３と中間層４０との間に位置する第１の粘着層３１に主として付与される。このとき、第１の粘着層３１は、パネル３の中間層４０に対する相対位置の変化に追従するように変形して、第１の粘着層３１に付与されたせん断力を吸収・緩和することができる。また、センサ基板２の基材２１の変位に起因して生じるせん断力はセンサ基板２の基材２１と中間層４０との間に位置する第２の粘着層３２に主として付与される。このとき、第２の粘着層３２は、センサ基板２の基材２１の中間層４０に対する相対位置の変化に追従するように変形して、第２の粘着層３２に付与されたせん断力を吸収・緩和することができる。これにより、環境温度の変化などに起因するせん断力が第１の粘着層３１および第２の粘着層３２に付与されても、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２が、パネル３および基材２１から剥がれることを抑えることができる。

【0047】

また、中間層４０は、樹脂を含む材料により形成されているため、環境温度の変化に対して比較的柔軟に変形可能である。前述したように、中間層４０の線膨張係数は、基材２１の線膨張係数よりも大きく、パネル３の線膨張係数よりも小さい。そのため、中間層４０の伸縮量は、基材２１の伸縮量とパネル３の伸縮量との間になる。それゆえ、環境温度の変化に基づいてパネル３、中間層４０および基材２１が伸縮したときに、パネル３の中間層４０に対する相対位置の変化および基材２１の中間層４０に対する相対位置の変化は、パネル３と基材２１との間の相対位置の変化よりも小さい。したがって、中間層４０が設けられておらずパネル３と基材２１との間に粘着層（対比粘着層）だけが設けられている場合と比較すると、環境温度が変化したときに、上記の対比粘着層に付与されるせん断力よりも、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれに付与されるせん断力の方が低くなる。これにより、第１の粘着層３１および第２の粘着層が、パネル３および基材２１から剥がれる可能性をより安定的に抑えることができる。

【0048】

また、前述したように、中間層４０のヤング率は、基材２１のヤング率よりも低く、パネル３のヤング率よりも高い。そのため、静電容量式センサ１全体に外力が付与されたときのひずみ量は、パネル３、中間層４０、基材２１の順に低くなる。それゆえ、静電容量式センサ１全体に外力が付与されて、静電容量式センサ１を構成する部材に主面内方向のひずみが生じた場合に、パネル３と中間層４０との間に生じる相対位置の変化および基材２１と中間層４０との間に生じる相対位置の変化は、パネル３と基材２１との間に生じる相対位置の変化よりも小さくなる。したがって、中間層４０が設けられておらずパネル３と基材２１との間に粘着層（対比粘着層）だけが設けられている場合と比較すると、静電容量式センサ１全体に外力が付与されて静電容量式センサ１を構成する部材にひずみが生じたときに、上記の対比粘着層に付与されるせん断力よりも、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれに付与されるせん断力の方が低くなる。これにより、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２が、パネル３および基材２１から剥がれる可能性をより安定的に抑えることができる。

【0049】

また、前述したように、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれのヤング率は、パネル３のヤング率、基材２１のヤング率および中間層４０のヤング率よりも低い。そのため、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２は、パネル３、基材２１および中間層４０の変形により生じたパネル３と中間層４０との相対位置の変化や基材２１と中間層４０との相対位置の変化に柔軟に追従することができる。そのため、パネル３、基材２１および中間層４０の変形に起因するせん断力が第１の粘着層３１および第２の粘着層３２に付与されても、これらのせん断力を第１の粘着層３１および第２の粘着層３２の内部で適切に吸収・緩和することができる。

【0050】

さらに、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２がアクリル系粘着剤を含有する場合には、光学性能（透過性、屈折率の適正化など）を確保しつつ、パネル３、基材２１および中間層４０の変形より生じたパネル３と中間層４０との相対位置の変化や基材２１と中間層４０との相対位置の変化に柔軟に追従することができる。

【0051】

次に、本発明者が実施したシミュレーションについて、図面を参照しつつ説明する。
図５は、本発明者が実施したシミュレーションのモデルを表す分解図である。
図６は、本シミュレーションのモデルの各部材をまとめた表である。
図７は、本シミュレーションの拘束条件を説明する図である。
図８は、本シミュレーションの結果の一例をまとめた表である。
図９は、比較例に係るモデルを表す分解図である。
図７（ａ）は、シミュレーションに用いた領域を表す平面図である。図７（ｂ）は、シミュレーションに用いた４分の１のモデルを表す斜視図である。

【0052】

本発明者は、本実施形態に係る静電容量式センサ１に関するシミュレーションを実施した。すなわち、静電容量式センサ１の周囲の環境温度を２０℃から９５℃に上昇させたときに、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２にかかる応力をシミュレーションにより確認した。

【0053】

図５に表したように、本シミュレーションに用いた静電容量式センサ１のモデル１Ａは、センサ基板２と、パネル３と、中間層４０と、第１の粘着層３１と、第２の粘着層３２と、を備える。モデル１Ａの各部材の材料、厚さ（ミリメートル：ｍｍ）、ヤング率（パスカル：Ｐａ）、ポアソン比および線膨張係数（／℃）は、図６に表した表の通りである。

【0054】

すなわち、パネル３の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）である。第１の粘着層３１および第２の粘着層３２の材料は、アクリル系粘着剤である。中間層４０の材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。センサ基板２の基材２１の材料は、ＳｉＯ_２である。

【0055】

パネル３の厚さは、１ｍｍである。第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれの厚さは、０．１ｍｍである。中間層４０の厚さは、０．０５ｍｍである。基材２１の厚さは、０．７ｍｍである。

【0056】

中間層４０の線膨張係数（２×１０^−５）は、基材２１の線膨張係数（８×１０^−６）よりも大きく、パネル３の線膨張係数（７×１０^−５）よりも小さい。中間層４０のヤング率（６．２×１０^９）は、基材２１のヤング率（８．０１×１０^１０）よりも低く、パネル３のヤング率（２．４５×１０^９）よりも高い。第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれのヤング率（９．９×１０^５）は、パネル３のヤング率（２．４５×１０^９）、基材２１のヤング率（８．０１×１０^１０）および中間層４０のヤング率（６．２×１０^９）よりも低い。

【0057】

なお、本シミュレーションにおいて、パネル３あるいは基材２１の主面の法線に沿った方向をＺ方向とする。また、パネル３あるいは基材２１の主面に沿った方向の１つをＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。

【0058】

図７（ａ）に表した領域Ａ１１のように、静電容量式センサ１の４分の１のモデル１Ａを用いてシミュレーションを実施した。図７（ｂ）に表したように、本シミュレーションでは、センサ基板２の基材２１をＺ方向に対して拘束した。また、領域Ａ１１のＹ方向に沿った切断面１３ＡをＸ方向に対して対称拘束した。また、領域Ａ１１のＸ方向に沿った切断面１３ＢをＹ方向に対して対称拘束した。

【0059】

以上のような各部材および拘束の条件の下で、各部材の熱膨張によるそりを抑制しつつ、環境温度を２０℃から９５℃に上昇させ温度負荷をモデル１Ａに与えた。なお、熱膨張は発生するものとした。本シミュレーションの結果の一例は、図８に表した表の通りである。

【0060】

すなわち、第１の粘着層３１にかかる最大応力は、０．７８５ＭＰａであった。第２の粘着層３２にかかる最大応力は、０．６７０ＭＰａであった。一方で、比較例に係る静電容量式センサのモデル１Ｂ（図９参照）では、粘着層３１Ａにかかる最大応力は、０．８９２ＭＰａであった。図９に表したように、比較例に係る静電容量式センサのモデル１Ｂは、センサ基板２と、パネル３と、粘着層３１Ａと、を備える。すなわち、比較例に係る静電容量式センサのモデル１Ｂは、中間層を備えていない。そのため、センサ基板２と、パネル３と、の間には、１層の粘着層３１Ａが設けられている。つまり、粘着層３１Ａの機能は、分断されていない。比較例のモデル１Ｂにおけるセンサ基板２の基材、パネル３および粘着層３１Ａのそれぞれの条件は、図６に関して前述したセンサ基板２の基材２１、パネル３および第１の粘着層３１のそれぞれの条件と同じである。

【0061】

本シミュレーションの結果によれば、第１の粘着層３１にかかる最大応力（０．７８５ＭＰａ）は、比較例のモデル１Ｂの粘着層３１Ａにかかる最大応力（０．８９２ＭＰａ）と比較して１２％減少する。また、第２の粘着層３２にかかる最大応力（０．６７０ＭＰａ）は、比較例のモデル１Ｂの粘着層３１Ａにかかる最大応力（０．８９２ＭＰａ）と比較して２４．９％減少する。このように、静電容量式センサ１が中間層４０を備え、中間層４０が中間層４０の両側において第１の粘着層３１および第２の粘着層３２を独立に機能させることで、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２にかかる最大応力を低減できることが分かった。

【0062】

次に、本発明者が実施した他のシミュレーションについて、図面を参照しつつ説明する。
図１０は、本発明者が実施した他のシミュレーションのモデルの各部材をまとめた表である。
図１１は、本シミュレーションの結果の一例をまとめた表である。

【0063】

図１０に表したように、本シミュレーションでは、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれの厚さは、０．４ｍｍである。その他の各部材の厚さは、図５〜図９に関して前述したシミュレーションにおける各部材の厚さと同じである。また、各部材の材料、ヤング率、ポアソン比および線膨張係数は、図５〜図９に関して前述したシミュレーションにおける各部材の材料、ヤング率、ポアソン比および線膨張係数と同じである。さらに、拘束条件は、図５〜図９に関して前述したシミュレーションにおける拘束条件と同じである。つまり、本シミュレーションは、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれの厚さの点において、図５〜図９に関して前述したシミュレーションとは異なる。

【0064】

本シミュレーションの結果の一例は、図１１に表した通りである。すなわち、第１の粘着層３１にかかる最大応力は、０．３２０ＭＰａであった。第２の粘着層３２にかかる最大応力は、０．２５７ＭＰａであった。第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれの厚さがより厚くなったことにより、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２は、パネル３と、中間層４０と、センサ基板２の基材２１と、の変形をより吸収することができる。そのため、環境温度が変化したときに第１の粘着層３１および第２の粘着層３２にかかる応力を抑えることができる。

【0065】

本シミュレーションの結果によれば、第１の粘着層３１にかかる最大応力（０．３２０ＭＰａ）は、比較例のモデル１Ｂの粘着層３１Ａにかかる最大応力（０．８９２ＭＰａ）と比較して６４．１％減少する。また、第２の粘着層３２にかかる最大応力（０．２５７ＭＰａ）は、比較例のモデル１Ｂの粘着層３１Ａにかかる最大応力（０．８９２ＭＰａ）と比較して７１．２％減少する。このように、静電容量式センサ１が中間層４０を備え、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２のそれぞれの厚さがより厚くなると、第１の粘着層３１および第２の粘着層３２にかかる最大応力をより低減できることが分かった。

【0066】

以上、本実施形態およびその適用例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態またはその適用例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

【0067】

例えば、上記の実施形態では、加飾層９は、パネル３の裏面３ｂにおける非検出領域２５に位置する部分全体に設けられ、非検出領域２５全体が遮光された状態となっているが、これに限定されない。パネル３の裏面３ｂの非検出領域２５に位置する部分には、加飾層９が設けられていない部分があってもよい。また、加飾層９は、パネル３の裏面３ｂに設けられているが、これに限定されず、パネル３と基材２１との間に位置していればよい。例えば、第１の粘着層３１内に埋設されていてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１ 静電容量式センサ
１Ａ モデル
１Ｂ モデル
２ センサ基板
３ パネル
３ａ 操作面
３ｂ 主面（裏面）
４ 第１の透明電極
５ 第２の透明電極
６ 配線部
７ 連結部
８ 第１の電極
９ 加飾層
１０ ブリッジ配線
１１ 検出領域
１２ 第２の電極
１３Ａ 切断面
１３Ｂ 切断面
Ａ１１ 領域
１６ 接続配線
２０ 絶縁層
２０ａ 表面
２１ 基材
２１ａ 主面（おもて面）
２５ 非検出領域
２７ 外部接続部
３１ 第１の粘着層
３１Ａ 粘着層
３２ 第２の粘着層
４０ 中間層
５１ 表示装置
５２ 筐体
Ｃ１ 切断面
Ｃ２ 切断面
Ｆ 指

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】