JP2011108269A - 乗物用タッチ入力装置およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車などの乗物内で使用されるタッチ入力装置の提供。
【解決手段】タッチ入力装置は乗物の乗員により接近可能且つ接触可能な乗物の内部の表面の下に配置された容量式タッチセンサを含む。タッチセンサは表面の指定領域へのタッチが表面を介するタッチ器具とタッチセンサとの間の容量結合によりタッチセンサを起動するように構成されている。生成された信号を用いて乗物内のディスプレイおよび他の電子システムを制御するあるいはそれらと対話することができる。タッチセンサは紙、布、プラスチックおよびタッチ面を形成する他の物体を始めとする多様な基板材料を用いて構成することができる。エアバッグカバーによりタッチ面を提供することができるとともに、タッチセンサをエアバッグの展開時に安全に分裂するように構成することができる。乗物内で用いるタッチ入力装置を作製する方法も提供する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明はタッチ入力装置に関する。特に本発明は乗物の乗員が接近（アクセス）可能な様々な表面の内部に組み込み得るまたは背後に配置し得るタッチ入力装置に関する。

概して情報を見るためのディスプレイを含むタッチセンサは、ユーザが電子システムと直観的に対話するためにますます一般的な方法になってきた。タッチセンサはディスプレイ上に配置できる透明なタッチパネルを含み、パネルを介してディスプレイを見ることができるようになっている。タッチセンサはディスプレイの外に位置するタッチパッド、例えば多くのラップトップコンピュータに見られるようなマウスパッドも含む。

自動車および他の乗物内で情報ディスプレイはますます普及してきている。ヘッドアップ・ディスプレイ、ナビゲーション・システム、娯楽システム、およびさらに従来からのラジオおよびダッシュボードディスプレイがほんの一例である。乗物内のこれらの様々なディスプレイおよび他の電子システムと対話する制御部を設けることは、大きな問題を引き起こす恐れがある。自動車内に制御部を配置するための運転者による接近に便利な箇所はハンドル上であり得る。しかしハンドル上の利用可能空間は、特にエアバッグの存在を考慮すると限定される恐れがある。

本発明の一態様は、乗物内の電子システムと対話するためのタッチ入力装置を提供する。この装置は乗物内の乗員により接近可能且つ接触可能な乗物内の表面の背後に配置された容量式タッチセンサを備える。タッチセンサは、タッチセンサが排除されたかのようにタッチセンサの存在が表面の外観、感触および機能性を維持するように配置されている。タッチセンサが、表面の指定領域へのタッチが表面を介してタッチとタッチセンサとの間の容量結合を可能にするように構成されており、タッチセンサが容量結合により生成された信号を用いて乗物の電子システムと対話可能な制御装置に接続するようになっている。

本発明の他の態様は、エアバッグを含む乗物内の電子システムと対話するためのタッチ入力装置を提供する。この装置は乗物の乗員により接近可能且つ接触可能な表面を有するエアバッグカバーと、エアバッグとエアバッグカバーとの間に配置された容量式タッチセンサとを備え、タッチセンサが、表面の指定領域へのタッチがエアバッグカバーを介してタッチとタッチセンサとの間に容量結合を可能にするように構成されている。タッチセンサは容量結合により生成された信号を用いて乗物の電子システムと対話可能な制御装置に接続するようになっている。

本発明のさらに他の態様は、タッチ入力装置を作製する方法を提供する。一実施形態において、本発明はタッチ可能エアバッグカバーを作製する方法であって、エアバッグを乗物内に封入するとともに仕上げ面を提供するように構成されたエアバッグカバーを設けるステップと、仕上げ面と反対側のエアバッグカバーの背面上に容量式タッチセンサを配置するステップとを含み、タッチセンサが、仕上げ面の指定領域へのタッチがエアバッグカバーを介してタッチとタッチセンサとの間に容量結合を可能にするように構成されているとともに、タッチセンサが容量結合により生成された信号を用いて乗物の電子システムと対話可能な制御装置に接続するようになっている方法を提供する。

本発明の上記の概要は本発明の各開示実施形態またはすべての実装例を説明しようとするものではない。図および以下の詳細な説明がこれらの実施形態をより具体的に例示する。

添付の図面と共に以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を考慮することで本発明をより完全に理解されよう。

本発明は様々な変更例および代替形状が可能であるが、その具体例は一例として既に図面に示すとともに詳細に説明する。しかし本発明を説明する特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。反対に本発明の精神および範囲内にあるすべての変更例、同等物および代替物を網羅しようとするものである。

乗物内の表面の背後に配置されたタッチセンサを概略的に示す図である。 エアバッグカバーを有するとともにタッチセンサを組み込んだハンドルを概略的に示す図である。 図２Ａ内に示されたハンドルの断面図を概略的に示す図である。 タッチセンサを組み込んだダッシュボードの一部分を概略的に示す図である。 タッチセンサを組み込んだ車両内のアームレストを概略的に示す図である。 レリーフパターンにより識別され、表面の下に配置されたタッチセンサの位置を示す指定領域を有する表面の一部分を概略的に示す図である。 線Ｂ−Ｂに沿った図４Ａに示された表面の側面図を概略的に示す図である。 レリーフパターンにより識別され、表面の下に配置されたタッチセンサの位置を示す指定領域を有する表面の一部分を図である概略的に示す図である。 線Ｂ−Ｂに沿った図５Ａに示された表面の側面図を概略的に示す図である。

本発明は、乗物内の様々な電子システムを制御または対話するために乗員が接近可能な乗物の表面にタッチすることにより起動可能な容量式タッチセンサの利用に関する。１つ以上のタッチセンサを乗物内の１つ以上の表面の下に配置することは、過大な空間を使用することなくまたは現在の使用されているような乗物内の空間の大幅な再構成をする必要なく、乗物内の複数の機能の制御を可能にする便利な方法であり得る。本発明のタッチセンサを所望の属性により紙、プラスチックおよび布といった多様な材料を用いて作製することができる。このような可撓性材料をタッチセンサ基板として用いることにより、タッチセンサは最終用途のニーズを満たすようにほぼいかなる形状、サイズまたは輪郭をも呈することができる。特定の実施形態において本発明は、タッチ表面がタッチに対して柔軟またはしなやかなであることが望ましい領域での使用に特に適し得る、織布または不織布を用いて構成されたタッチセンサを提供する。

また本発明は、タッチセンサを構成するとともに乗物タッチ面に取り付ける方法であって、タッチセンサをタッチ面の下側に接着させるまたは積層するステップと、センサを射出成形部品に成形するステップと、センサをタッチ面を提供する物体上または物体内に直接構成するステップとを含む方法および他のそのような方法を提供する。本発明によれば容量式タッチセンサを自動車または他の乗物のエアバッグカバー、ハンドル（ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｗｈｅｅｌ）、ダッシュボード、シート・アームレスト、センターコンソールの表面、または任意の他の適当な表面の背後に配置または内部に組み込んで電子システムとの対話に用いることができる。

自動車テレマティックシステムはますます普及するにつれ、さらにより多くのシステムが複数の情報ディスプレイと結合するにつれて、表示される情報と対話するより便利な方法が必要とされる。安全および様式の理由で自動車設計者はオンディスプレイ（ｏｎ−ｄｉｓｐｌａｙ）タッチシステム（すなわちタッチパネルを通してディスプレイが見えるようにディスプレイ上に配置されたタッチパネル）以外のタッチ入力装置を利用することを選ぶ場合がある。

オフディスプレイ（ｏｆｆ−ｄｉｓｐｌａｙ）タッチシステムは乗物内にタッチ機能専用のある量の「スペース（ｒｅａｌ ｅｓｔａｔｅ）」を必要とする。このスペースは従来のようにダッシュボードの表面の１つの上に、または運転者と乗客の座席の間、アームレスト内、シート内、ダッシュボード頂部上、日よけ板内、ドアパネルの１つの上等など、自動車内の多数の他の場所内に配置することもできる。タッチ機能は運転者の腕がすぐ届く範囲内にあるが、いくつかのインターフェースは運転者と乗客との間で共有し得るとともに、いくつかのインターフェースは乗客専用であって運転者には利用できないことが望ましい。本発明は、自動車または他の乗物の内部に現在設けられている表面内に埋め込むまたは表面の背後に配置することができるオフディスプレイ容量式タッチセンサを提供して、そのような表面の指定領域をタッチすることでタッチ機能を起動できるようにするため有利である。さらに本発明はそのようなタッチセンサを、これらの表面の現在の利用が妨げられないような方法で提供することができる。例えばエアバッグの展開時のエアバッグカバーの安全な分離機能を妨げずにタッチセンサをエアバッグカバーの背面内に埋め込む、または上に印刷する、または積層することができる。他の例としてタッチセンサを、物体および材料の望ましい外観および感触を妨げずにプラスチック、皮、布等といった多様な材料を含む、ダッシュボード、ハンドル、シートカバー、アームレスト等という多様な表面の背後に配置することができる。

自動車内では一般的な制御入力システムの好適な実装例は少なくともいくつかの制御部をハンドル上に配置して運転者が接近しやいようにすることを含む。現在は従来のボタン装置が多くの自動車（例えば走行制御部、無線制御部など）のハンドル上に設けられている。このような装置は各ボタンが１つのタスクを行う単一機能装置である傾向にある。例えばハンドル上のステレオ音量制御部は音量制御機能のみを行い、ＨＶＡＣシステムのファン速度などの他の機能を制御し得る異なる状態で配置することができない。一般にこれらの単一機能ボタンはハンドルを握っている時に運転者の手が容易に届く範囲内に、硬質プラスチックで成形されている。成形ボタンは設計する工学手段と、作製すべき工具と、配線用ハーネスの収容とが必要であるという点で高価になる恐れがある。またハンドルにより多くの機能性を付加する唯一の方法がハンドルにより多くの成形ボタンを付加することであるため、この対話モデルは拡張性および設計自由度が非常に限定されている。

エアバッグおよびエアバッグカバーはハンドル上の空間のほとんどを占領している。交換可能なエアバッグユニットは、通例成形された柔軟なプラスチックまたは皮で覆われたプラスチックで構成されたカバーにより隠れており、カバーはいくつかのパターンのうちの１つのパターンで分離するかまたは単一パネルとして邪魔にならないように飛び上がることができる（しかしエアバッグが展開するときにハンドルに結合されたままである）。現在はエアバッグカバーの表面はエアバッグユニットとカバー自体との間にエアバッグの展開を邪魔しない何らかの物理構造を載置することが難しいため、警笛システムの一部として以外いかなるタイプの入力装置にも用いられていない。さらにエアバッグカバーに取り付けられた装置はエアバッグ展開時に運転者または乗客に向かって突出する可能性があり、安全性が懸念される。本発明は現在の機能を妨害せずに且つ安全性を維持しつつ設計の自由度、機能の拡張性、およびスペースの利用を提供するように、表示された情報および乗物内の制御システムと対話するためのタッチセンサを含む方法を提供する。

図１は乗物の乗員が接近可能な表面１００の一部分を示す。乗員は運転者およびパイロットならびに乗客を含み得る。乗物は自動車、飛行機、列車、船舶等を含み得る。表面１００はエアバッグカバーの表面、ハンドルの表面、ダッシュボードの表面、センターコンソールまたはアームレストの表面、シートまたは天井内張りの表面等でもよい。タッチセンサ１１０は、指定領域内の表面１００へのタッチがタッチセンサ１１０を起動できるように表面１００の背後に配置されている。タッチセンサ１１０を起動することで信号を生成することが可能であり、これらの信号は制御電子機器１２０によって用いられてタッチ入力に関連する情報を乗物の電子システムへ伝達することができる。タッチセンサ１１０を配線ハーネス１２２または任意のこのような適当な電気コネクタを用いて制御装置１２０に接続することができる。

タッチセンサ１１０はユーザの指などの導電性タッチ物体との容量結合により起動可能な容量式タッチセンサであってもよい。タッチが表面１００に加えられるため、タッチセンサを表面１００および表面１００とタッチセンサ１１０との間に配置された任意の他の層または材料を介して加えられたタッチと容量結合するように構成することができる。例えば表面１００がエアバッグカバーの表面である場合、タッチセンサ１１０をエアバッグカバーの背面上に配置してエアバッグカバーの厚さを通して加えられたタッチと容量結合することができる。比較的厚い誘電層を介してタッチを検出可能な容量式タッチセンサは投影容量式タッチセンサとして知られている。乗物の乗員が接近可能な表面を介してタッチを感知するための、本発明で有用な代表的な容量式タッチセンサには米国特許第４，１０３，２５２号明細書、同第４，６５９，８７４号明細書、同第４，７５５，６３４号明細書、同第４，７７８，９５１号明細書、同第４，９９９，４６２号明細書、同第５，３８６，２１９号明細書、同第５，６５０，５９７号明細書、同第５，８４４，５０６号明細書、同第６，１８８，３９１号明細書、同第６，２９７，８１１号明細書、同第６，４９２，９７９号明細書および国際公開第９２／０８９４７号パンフレット、同第９６／１５４６４号パンフレット、同第０１／２７８６８号パンフレット、同第０１／５２４１６号パンフレットおよび同第０２／１０００７４号パンフレットに開示されているものがあり、これらはその全体を本明細書に引用して援用する。

代表的な実施形態において、１つ以上のタッチセンサをハンドル内に組み込んで、ハンドルの指定部分、例えば包含されたエアバッグカバーへのタッチを用いて乗物内の電子システムと対話することができる。図２Ａはハンドル２００の例を示し、ハンドル２００はエアバッグカバー２６０を含むとともに、ハンドルのスポークの１つの上に位置する個別ボタンセンサ２２０、ハンドルのスポークの他の１つの上に位置する四分円状に区分されたロッカーパッドセンサ２１０、エアバッグカバー２６０の背後に位置するｘ−ｙセンサパッド２３０、およびエアバッグカバー２６０により部分的に覆われて示されている、スクロールバーセンサ２４０を始めとする様々なタッチセンサを組み込んでいる。タッチセンサ２１０、２２０、２３０、および２４０の各々は、ハンドルの表面および／またはエアバッグカバーにタッチを加えて、それぞれのタッチセンサを起動することができる場所を規定する活性領域を有する。これらの活性領域を図形、レリーフパターン、あるいは別の方法によって指示することによりユーザに、センサの位置を示す、センサにより制御される機能を示す、またはセンサの使用方法を示す視覚および／または触覚標識を与えることができる。

図２Ａおよび２Ｂに示すように、個別ボタンセンサ２２０がハンドルのスポーク上であってハンドルの外表面下に位置している。個別ボタンセンサ２２０は運転者に手をハンドルから離させずに便利に接近できるように配置されている。ボタンセンサ２２０は運転者の指または親指などの導電性タッチ物体がハンドルの表面の指定部分に接近すると、導電性タッチ物体との容量結合を測定する。他の容量式センサと同様に、導電性タッチ器具とセンサの導電性感知要素とを含む完成回路内を流れる電流を測定することにより容量結合を測定することができる。容量結合の所定のまたは較正レベルにおいて、ボタンが「押された」と考えて「ボタンダウン」信号を送ることができる。測定された容量結合が閾値を下回る場合、「ボタンアップ」信号を送ることができる。このようにユーザは機械的ボタンとの対話と同様にボタンセンサと対話することができる。個別ボタンセンサはその感知要素として任意の適当な導体、例えば指定領域を覆う導体箔、印刷または塗布されて指定領域を覆うような導電性インクまたは他の材料、指定領域を覆うように配置された一連のワイヤまたは導電トレース等を用いることができる。本発明で個別ボタンセンサとして用いることができる代表的なセンサには国際公開第９６／１５４６４号パンフレットに開示されているものがある。

図２Ａおよび２Ｂに示すように、四分円状区分センサ２１０をハンドルのスポーク上に位置させることができるとともに、ハンドルの外表面下に配置することができる。個別ボタン２２０と同様に、区分センサ２１０を例えばハンドルの握りを離さずに運転者の親指が容易に接近できるように配置することができる。図示のように四分円状区分センサ２１０は、１つの円形状センサ内に四半円のように形作られた４つの個別導体要素を用いている。センサ２１０上の指定領域内に指または親指を置くことにより、指または親指を任意の方向に揺らす動作が、区分のうちの少なくとも１区分内での容量結合の変化になる。この変化を測定することにより移動の方向及び大きさを判断することができ、それを車両内のディスプレイまたは他の電子機器へのカーソル移動または他の指示に翻訳することができる。代表的な四分円状区分センサには米国特許第４，７５５，６３４号明細書に開示されたものがある。

図２Ａおよび２Ｂに示すようにｘ−ｙセンサパッド２３０をハンドル上で中心に、例えばエアバッグカバー２６０の下に配置することができる。エアバッグカバー２６０はエアバッグの展開時に、例えば破線２５０に沿って分離するように構成されている。ｘ−ｙセンサパッド２３０は全体的に破線間に含まれるように示されているが、センサを破線に重なるように配置することもできる。このような場合以下の説明により詳細に説明するように、センサを重畳破線に沿って分離するようにすることが可能である。

適当なｘ−ｙセンサパッドはｘ−ｙグリッドセンサパッドを含む。ｘ−ｙグリッドセンサは二組の相互に直交する導電ライン、例えばユーザに対して水平及び垂直な導電ラインの組を含み得る。容量結合を監視することにより、どの導電ラインが加えられたタッチに最も近接しているかを判断して、指定領域内のそのタッチの位置を突き止めることができる。補間方法を用いてさらにタッチ箇所の判断を絞り込むことができる。導電ラインはワイヤ、導電トレース等であってもよい。代表的なｘ−ｙグリッドセンサには米国特許第６，１８８，３９１号明細書、同第５，８４４，５０６号明細書、および同第５，３８６，２１９号明細書、ならびに国際公開第０１／２７８６８号パンフレット、同第０２／１０００７４号パンフレット、および同第０１／５２４１６号パンフレットに開示されているものがある。

米国特許第５，６５０，５９７号明細書に開示されているような近接場画像センサもｘ−ｙセンサパッドとして用いることができる。近接場画像センサは一連の平行センサバーを利用することができる。どのバーが最も強い容量結合を感じているかを測定することにより一方向のタッチ位置を判断することができる。センサバーの各端部を流れる電流を比較してバーに沿ったタッチ位置を検出するレシオメトリック法（ｒａｔｉｏ ｍｅｔｒｉｃ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を用いて他の方向のタッチ位置を判断することができる。米国特許第６，２９７，８１１号明細書および同第６，４９２，９７９号明細書に開示されているような、ｘ−ｙタッチ位置を判断可能な他の投影容量式センサを用いることができる。

図２Ａおよび２Ｂに戻って参照すると、スクロールバーセンサ２４０をハンドルの好都合な箇所、例えばハンドルのハブの一方側に配置することができる。図２Ａに図示するように、センサ２４０を、部分的にエアバッグカバー２６０の下に配置するとともに部分的にエアバッグカバーに隣接するハンドルの外表面の下に配置するように位置決めし得る。センサ２４０を全体的にエアバッグカバー２６０の下に位置決めする、または全体的にエアバッグカバー領域の外でハンドルの表面の下に配置することを始めとする、他の配列も可能である。

スクロールバーセンサ２４０をアナログスライダセンサとしてまたは一組の好適に配列された個別センサパッドとして構成することができる。所望の属性および復号化電子機器によって、アナログスライダセンサに対して可能ないくつかの構成がある。アナログスライダセンサはセンサの一端から他端へのタッチ入力の移動を測定する。これは例えば米国特許第５，６５０，５９７号明細書に開示されているような、近接場画像タッチセンサ内で個々の導電性バーに沿ったタッチ位置を判断することに対して開示されているように、センサの一端から他端までの抵抗のレシオメトリック変化を測定することにより達成することができる。これはまた２つの入れ子状の細長い三角形のセンサ要素、例えば米国特許第４，６５９，８７４号明細書および同第４，９９９，４６２号明細書に開示されたタッチセンサで用いられる一組の三角形センサバーの各々への容量効果を測定することによっても達成することができる。各三角形の頂点が他の基部に延びているこのような配列において、タッチがセンサの長軸にわたってスライドする際の各三角形への容量結合の比率変化はスライドの方向を示す。タッチ位置をこの情報から判断することもできる。

スクロールバーセンサを線形配列に、円弧に沿って、または任意の他の所望の経路に沿って近接配列された複数の個別センサの組み合わせとして構成することもできる。タッチ入力が個別センサの経路に沿って掃引される際に、掃引経路内の個別センサの各々に対して一連のタッチダウンおよびリフトオフイベントが連続して発生する。これらのタッチイベントが経路に沿って発生している方向が移動の方向を与えるとともに、連続イベントが発生する速度が掃引移動の速度の表示を与える。このような情報を用いてディスプレイ上の情報のスクロール、ラジオまたはスピーカフォンの音量、冷暖房システムの温度設定、送風機ファンの速度、乗員のシートの位置、ラジオチャンネル周波数等を制御することができる。例えば掃引の方向を用いて上下調整を制御することができるとともに、掃引の速度を用いてスクロールを速くまたは遅くする、もしくは粗および微調整することができる。複数の個別センサスクロールバーとして用いることができる代表的なセンサには米国特許第５，６５０，５９７号明細書および同第４，７５５，６３４号明細書に開示されているものがある。

これらおよび他の様々なセンサタイプは、その感知要素と同様に、乗物内に包含するために任意の所望形状またはサイズを有するように構成することができるとともに、センサを任意の所望の輪郭に適合できるようにする様々な材料で構成することができる。

本発明で用いるのに適したセンサを、最終用途で望ましい属性に対して選択される多様な材料から構成することができる。従来容量式センサは導電性感知要素を電気的絶縁基板上に配置することにより構成される。基板が機械的な支持を提供することができるとともに、構成によっては、タッチ器具との容量結合が、基板もしくはある追加層または材料がタッチ表面を提供する状態で基板を介して、または基板と対向する導電性感知要素の側に配置された、タッチ面を提供する１つ以上の他の層を介して、発生可能である。

センサ基板を任意の適当な非導電性材料で構成することができる。タッチセンサがハンドル、エアバッグカバー、ダッシュボード等などの乗物の表面内で遭遇することが多いある量の表面曲率を含む物体に組み込まれる実施形態では可撓性材料が好適であり得る。可撓性基板材料を用いることにより、センサを曲面に適合させることができる。本発明のタッチセンサをエアバッグカバーを介して感知されるように構成且つ配列する場合、エアバッグの展開時に危険な発射物を作製せずに容易に分離または分裂できる基板材料を用いることが望ましい場合がある。タッチセンサの基板または他の要素内のミシン目または刻み目（ｓｃｏｒｉｎｇ）を用いてこの工程を補助することができる。１つ以上のこれらの属性を満たし得る代表的な基板材料には紙、布、プラスチックフィルムがある。

センサ基板として利用可能な紙はティッシュから繊維板にわたる。感知導体を様々な導電性インクおよび従来の印刷工程を用いて紙基板上に印刷することができる。用いるインクのタイプ及び印刷方法によってコート用紙が必要となる場合がある。紙基板は潜在的に非常に安価であるとともに、切り裂きまたは引き裂きを助け、その属性の両方ともエアバッグカバーセンサ用途に有利であり得る。

センサを布上または布内部に構成することにより、構成後に適応性があるとともに使用する布の外観および感触を保持できるセンサの作製が可能になる。このようなセンサをアームレストの布張りの下、日よけ板内、またはシート自体の内部で用いることができる。これらの箇所の各々において所望のタッチ面は柔軟且つしなやかである傾向があるため、これらの箇所はそれ自体は硬質センサ（例えばガラスまたは硬質プラスチック上に構成されたもの）に役立たない。綿、ナイロンおよび混紡などの多様な自然布および合成布をセンサ基板として用いることも可能であり、そのすべては異なる一連の特徴を提供し得る。不織材料を本発明によるセンサ用布基板として用いることもできる。不織布にはブローマイクロファイバおよびステッチボンディングされた材料から作製されたものがある。

感知導体を布上に印刷することが可能であり、または例えば細いワイヤまたは導電性フィラメントを用いて直接布に織り込むことができる。用いる布によっては、誘電性封止剤が印刷された導電性インクが不用意に布を通って漏れないように且つセンサの裏側に設け得る保護層と接触しないようにする必要があり得る。ある実施形態では布の２つの層を用いてセンサを構成し得るが、各層が導電性材料を含む。このような構造において一方の層を感知層として、他方の層を保護層として用いることもできる。それらの間に絶縁層として第３の層を用いることもできる。Ｔシャツおよび野球帽上にロゴを作成するために一般に用いられる市販の刺繍装置を用いて布センサを実施することもできる。この装置を導電性糸と一緒に用いて、布および／または、配線ハーネスまたは制御電子機器との電気接続用のワイヤトレース上に導電性領域を作製することもできる。

本発明のセンサを構成するために基板として無数のプラスチックフィルムを用いることが可能であり、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、および多数の他のプラスチックがある。これらの材料の各々は非常に異なる処理能力および最終的センサ属性を有する。多数の異なるタイプの導電性インクでポリエステルを印刷することによりセンサを作製することができるが、このようなインクを印刷するのに用いられる工程は一般に周知である。同様にポリイミドを印刷センサ構造用のベース基板としてまたは可撓性回路構造用のベース材料として用いることが可能であり、両方とも明確な工程である。

本発明のセンサが乗物内の概して不透明な表面の背後に配置されているため、基板材料の選択は、オンディスプレイ・タッチセンサの場合によくあるように光学的特性により制限されることはない。これにより利用可能な基板材料が増えて機械的または他の性質に合わせて選択することができる。

タッチセンサの構成には多様な導電性インクが一般に用いられる。適当なインクの選択は基板材料の性質およびインクを印刷するために用いられる工程いかんである。商標４７９ＳＳまたは４６１ＳＳでアチソン・インダストリーズ（Ａｃｈｅｓｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から入手可能なものなどの導電性インクが一般にポリエステル基板と共に用いられているが、このようなインクまたは同様な塗料をポリイミド、布、紙、および他の基板と共に用いて導電性領域およびトレースを構成することもできる。

使用するベース材料に関係なく、センサを制御電子機器に接続することができるように導電トレースまたはワイヤを感知導体から延びるように配置することができる。この相互接続を達成するために多様な方法がある。相互接続を基板上に配置された市販のコネクタを用いて作製することができる。そして制御電子機器をコネクタ内に接続することができる。用いる材料および構成方法によっては、相互接続をセンサ上のトレースと可撓性回路テールとの間に、またはセンサ上のトレースから直接制御電子機器へ作製することができる。

上記したようにタッチセンサをハンドル上にまたは乗員が接近可能な乗物内の任意の他の箇所内に配置することができる。例えば図３Ａはタッチセンサ３１０および３３０を取り囲むダッシュボードカバー３００の一部を示しており、このタッチセンサ３１０および３３０は、指定領域内のダッシュボード３００の表面をタッチすることにより起動可能である。他の例として図３Ｂはアームレスト３６０を含む乗物ドア３５０を示しており、アームレスト３６０は指定領域内のアームレストの表面をタッチすることにより起動可能なタッチセンサ３７０を組み込んでいる。本発明の範囲内にある他の可能なタッチセンサ箇所は、本明細書に記載するこれらのおよび他の例から容易に明らかになろう。

本発明は容量式タッチセンサを、乗物の乗員が接近可能である、乗物の表面の指定領域をタッチすることにより起動することができるように、容量式タッチセンサを配置することを意図する。このようにタッチセンサは概して視覚的に明らかではなく、接触により明らかなタッチセンサでもない。その結果、タッチセンサを覆う表面上に視覚および／または触覚マークまたは他の標識によって指定センサ領域に印を付けることが望ましい場合がある。例えば図形、キャラクタ、または他の記号を指定領域内の表面上に印刷、エンボス加工、成形、転写、または他の適当な方法で配置することができる。代替的または追加的には、ユーザが指定領域がタッチされたかどうかを触覚から識別できるように、レリーフパターンを指定領域内の表面上に印刷、エンボス加工、転写または他の適当な方法で配置することができる。複数のタッチセンサが用いられる実施形態では、図形または触覚パターンをタッチセンサ毎に区別することにより、ユーザが各タッチセンサを識別することおよび／またはユーザが特定のタッチセンサと対話する方法を理解することを助けることができる。触角マークはポジティブ（隆起）、ネガティブ（陥没）、またはこの２つの組み合わせでもよい。

図４Ａは個別ボタンタッチセンサ（図示せず）を覆う乗物の表面４０２の一部分を示す。タッチセンサを起動するための指定領域が牛の目のようなものを形成している同心円４０１の隆起パターンにより示されている。図４Ｂは図４ＡのＢ−Ｂ線に沿った側面図を示す。隆起パターンはユーザに触覚フィードバックを与えることによりボタンセンサの位置を突き止めるのを助ける。また牛の目パターンは、ユーザにこのセンサはボタンセンサであるということを直観的に示し得る。図５Ａはｘ−ｙセンサパッド（図示せず）を覆う乗物の表面５０２の一部分を示す。ｘ−ｙセンサパッドと対話するための指定領域がｘ−ｙグリッドを形成する直交ライン５０１の隆起パターンにより示されている。隆起パターンはユーザに触覚フィードバックを与えることにより、ｘ−ｙセンサの位置を突き止めるのを助けるとともに、ユーザが加えられたタッチがセンサにわたり移動する際の距離を測るのを助ける。またグリッドパターンはユーザにこのセンサがｘ−ｙセンサであるということを直観的に示し得る。

本発明のセンサを多数の方法で乗物内の表面の背後に配置するまたは内部に埋め込むことができる。基板上に構成されたセンサを、被感知表面を形成する物体の背後に積層あるいは接着させることができる。基板上に構成されたセンサを、被感知表面を形成する物体が配置される表面上に積層あるいは接着あるいは配置することができる。センサを、被感知表面を形成する物体と一体化するように配置することも可能である。例えば物体が成形部品である場合、センサを物体内に直接成形することができる。物体が織物である場合、センサを織物内に直接織り込むことができる。被感知表面を形成する物体をセンサ用の基板として用いることも可能である。例えば感知電子機器を転写層上に形成した後、転写層から被感知表面と反対側の物体の表面に転写することができる。米国特許公開第２００１／００３２６９８号明細書は感知電子機器を転写するために用いることができる転写方法を開示しており、その全体を本明細書に引用して援用する。

本発明は上記した特定の例に限定されると考えるのではなく、添付の特許請求の範囲に明確に記載されているように本発明のすべての態様を網羅するものと理解されるべきである。本明細書を検討すれば本発明が対象とする当業者には本発明が適用可能な様々な変更例、同等な方法、ならびに多数の構造が容易に明らかであろう。

Claims (35)

1. エアバッグを含む乗物内の電子システムと対話するためのタッチ入力装置であって、
   前記乗物の乗員により接近可能且つ接触可能な表面を有するエアバッグカバーと、
   前記エアバッグと前記エアバッグカバーとの間に配置された容量式タッチセンサと、を備え、前記タッチセンサが、前記エアバッグカバーの前記表面の指定領域へのタッチが前記エアバッグカバーを介して前記タッチと前記タッチセンサとの間に容量結合を可能にするように構成されているとともに、前記タッチセンサが前記容量結合により生成された信号を用いて前記乗物の電子システムと対話可能な制御装置に接続するようになっている、タッチ入力装置。
2. 前記乗物が自動車である、請求項１に記載のタッチ入力装置。
3. 前記エアバッグカバーの前記表面が前記指定領域に印を付けるレリーフパターンを備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
4. 前記エアバッグカバーがハンドル上にある、請求項１に記載のタッチ入力装置。
5. 前記ハンドルが追加タッチセンサを組み込んでいる、請求項４に記載のタッチ入力装置。
6. 前記エアバッグカバーが前記乗物の乗客側にある、請求項１に記載のタッチ入力装置。
7. 前記エアバッグと前記エアバッグカバーとの間に配置された１つ以上の追加の容量式タッチセンサをさらに備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
8. 前記容量式タッチセンサが前記エアバッグの展開時に安全に分裂するように構成されている、請求項１に記載のタッチ入力装置。
9. 前記容量式タッチセンサがｘ−ｙセンサである、請求項１に記載のタッチ入力装置。
10. 前記容量式タッチセンサが四分円区分センサである、請求項１に記載のタッチ入力装置。
11. 前記容量式タッチセンサがスクロールバーセンサである、請求項１に記載のタッチ入力装置。
12. 前記容量式タッチセンサが少なくとも１つの個別ボタンを備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
13. 前記容量式タッチセンサが紙を有する基板を備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
14. 前記容量式タッチセンサが布を有する基板を備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
15. 前記容量式タッチセンサがプラスチックを有する基板を備える、請求項１に記載のタッチ入力装置。
16. 前記エアバッグカバーが前記容量式タッチセンサに基板を提供する、請求項１に記載のタッチ入力装置。
17. 前記電子システムが無線制御部を含む、請求項１に記載のタッチ入力装置。
18. 前記電子システムが電子ディスプレイを含む、請求項１に記載のタッチ入力装置。
19. 前記電子ディスプレイがヘッドアップ・ディスプレイである、請求項１８に記載のタッチ入力装置。
20. 前記電子システムが暖房／冷房／送風システムを含む、請求項１に記載のタッチ入力装置。
21. 前記電子システムがナビゲーション・システムを含む、請求項１に記載のタッチ入力装置。
22. 前記電子システムがハンズフリー電話を含む、請求項１に記載のタッチ入力装置。
23. タッチ可能エアバッグカバーを作製する方法であって、
    エアバッグを乗物内に封入するとともに仕上げ面を提供するように構成されたエアバッグカバーを設けるステップと、
    前記仕上げ面と反対側の前記エアバッグカバーの背面上に容量式タッチセンサを配置するステップとを含み、前記タッチセンサが、前記仕上げ面の指定領域へのタッチが前記エアバッグカバーを介して前記タッチと前記タッチセンサとの間に容量結合を可能にするように構成されているとともに、前記タッチセンサが前記容量結合により生成された信号を用いて前記乗物の電子システムと対話可能な制御装置に接続するようになっている方法。
24. 前記エアバッグカバーの前記背面上に容量式タッチセンサを配置するステップが、前記タッチセンサを形成する導体を転写層から前記エアバッグカバーの前記背面に転写するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 前記エアバッグカバーの前記背面上に容量式タッチセンサを配置するステップが、前記タッチセンサを前記エアバッグカバーの前記背面に積層するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
26. 前記エアバッグカバーの前記背面上に容量式タッチセンサを配置するステップが、前記タッチセンサを型内に配置するステップと、前記タッチセンサが前記エアバッグカバーの前記背面内に埋め込まれるように前記型を用いて前記エアバッグカバーを射出成形するステップとを含む、請求項２３に記載の方法。
27. ユーザの触覚により識別できるレリーフパターンで前記指定領域に印を付けるステップをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
28. 乗物内の電子システムと対話するためのタッチ入力装置であって、
    前記乗物内の乗員により接近可能且つ接触可能な前記乗物内の表面の背後に配置された容量式タッチセンサを備え、前記タッチセンサが、前記タッチセンサが排除されたかのように前記タッチセンサの存在が前記表面の外観、感触および機能性を維持するように配置されており、
    前記タッチセンサが、前記表面の指定領域へのタッチが前記表面を介して前記タッチと前記タッチセンサとの間の容量結合を可能にするように構成されており、前記タッチセンサが前記容量結合により生成された信号を用いて前記乗物の電子システムと対話可能な制御装置に接続するようになっているタッチ入力装置。
29. 前記表面がハンドルの表面である、請求項２８に記載のタッチ入力装置。
30. 前記表面がダッシュボードの表面である、請求項２８に記載のタッチ入力装置。
31. 前記表面が日よけ板の表面である、請求項２８に記載のタッチ入力装置。
32. 前記表面がセンターコンソールの表面である、請求項２８に記載のタッチ入力装置。
33. 前記表面がアームレストの表面である、請求項２８に記載のタッチ入力装置。
34. 前記表面がシートカバーの表面である、請求項２８に記載のタッチ入力装置。
35. 前記表面の指定領域に、ユーザの触覚により識別可能なレリーフパターンにより印が付けられている、請求項２８に記載のタッチ入力装置。

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