JP2016051305A - 車両搭載用タッチパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】曲面板状のパネルへの電極の配置を容易にすること目的とする。【解決手段】タッチパネル24は、3次元曲面板状に形成されている。タッチパネル24は、表面パネル26および裏面パネル28から構成されている。表面パネル26は、一方の面が前面として車室側に向けられている。裏面パネル28は、表面パネル26の形状に沿って曲面板状に形成され、表面パネル26の後面に一方の面が前面として対向している。表面パネル26の後面には第1電極群が配置され、裏面パネル28の前面には第2電極群が配置されている。表面パネル26は、中央部が周辺部に比べて厚くなっている。表面パネル26の後面の中央部近傍は、第1電極群と第2電極群とが重ならない位置で裏面パネル28の前面に接している。【選択図】図5
Description
本発明は、車両搭載用タッチパネルに関し、曲面板状のパネルに電極が配置されたタッチパネルに関する。
自動車には、オーディオ装置、エアコンディショナ、ルームライト、パワーウィンドウ、ウインカ等のアクセサリ機器が搭載される。アクセサリ機器の操作は、多くの場合、車室のコンソールに設けられた操作パネルによって行われる。従来、アクセサリ機器の操作パネルには、押しボタン式のスイッチや、回転つまみ式のロータリスイッチ、回転つまみ式のボリューム等が用いられていた。
近年、車室の居住性を向上させるため、操作パネルには様々な工夫が凝らされている。例えば、乗員がパネルをなぞったり、軽く触れたりするだけでアクセサリ機器の操作が行われるスイッチが広く用いられている。特許文献1には、このようなスイッチとして、複数のセンサ電極が設けられ、各センサ電極の静電容量の変化に基づいてアクセサリ機器を操作するスイッチが記載されている。特許文献1に記載のスイッチでは、車室のインストルメントパネルに、乗員が触れる領域が設けられている。この領域の裏側には、センサ電極が固定されたフレキシブル基板が設けられている。各センサ電極は、フレキシブル基板に設けられた配線を介してアクセサリ機器の制御コントローラに接続されている。
特許文献2および3には、静電容量の変化を検出するタッチセンサが記載されている。このタッチセンサは、縦方向に伸びた複数の電極が横方向に並べて配置され、横方向に伸びた複数の電極が縦方向に並べて配置されている。縦方向に伸びる各電極と横方向に伸びる各電極は電気的に絶縁された上で交差している。縦方向に伸びる複数の電極のうち静電容量が変化したもの、および横方向に伸びる複数の電極のうち静電容量が変化したものを検出することで、人体、ペン、指示棒等の検出目標物が触れた位置が検出される。
近年では、美観を向上させるという観点等から、自動車に搭載されるパネル部材が曲面板状とされることが多い。しかし、縦方向に伸びる各電極と、横方向に伸びる各電極とが交差する構造等、電極の位置関係が複雑となる場合には、曲面板状のパネル部材に各電極を配置することが困難な場合がある。
本発明は、曲面板状のパネルへの電極の配置を容易にすること目的とする。
本発明は、曲面板状に形成され、一方の面が前面として車室側に向けられる第1パネルと、前記第1パネルの形状に沿って曲面板状に形成され、前記第1パネルの後面に一方の面が前面として対向する第2パネルと、前記第1パネルの後面に配置された第1電極群と、前記第2パネルの前面に配置された第2電極群と、を備え、前記第1パネルまたは前記第2パネルは、中央部が周辺部に比べて厚いことを特徴とする。
望ましくは、前記第1パネルの後面の中央部近傍は、前記第1電極群と前記第2電極群とが重ならない位置で前記第2パネルの前面に接している。
望ましくは、前記第1電極群は、複数の第1方向電極パターンであって、それぞれが第1方向に延伸し、前記第1方向に交差する第2方向に延伸方向を揃えて並べて配置された複数の第1方向電極パターンを備え、前記第2電極群は、複数の第2方向電極パターンであって、それぞれが前記第2方向に延伸し、前記第1方向に延伸方向を揃えて並べて配置された複数の第2方向電極パターンを備える。各前記第1方向電極パターンは、前記複数の第2方向電極パターンと交差し、各前記第2方向電極パターンは、前記複数の第1方向電極パターンと交差する。
望ましくは、前記第1パネルの周辺の少なくとも一部、および前記第2パネルの周辺の少なくとも一部を支持し、前記第1パネルおよび前記第2パネルの位置関係を固定する枠部材を備える。
本発明によれば、曲面板状のパネルへの電極の配置を容易にすることができる。
図1には、本発明の実施形態に係る自動車のフロント操作パネル10が示されている。フロント操作パネル10は車室の前方に配置され、タッチディスプレイ12、アクセサリ機器の押しボタン式スイッチ14、空調装置の通風口16、ハザードスイッチ18等を備える。タッチディスプレイ12は、タッチスイッチとディスプレイの機能を有する。ユーザは、押しボタン式スイッチ14やタッチディスプレイ12の操作によって、オーディオ機器、空調装置等のアクセサリ機器の操作を行う。タッチディスプレイ12にはアクセサリ機器の動作状態が表示される。図1に示される例では、タッチディスプレイ12には、ミュージックプレーヤの操作キー、および再生中の音楽の周波数スペクトラム、トラック番号および再生時間が表示されている。タッチディスプレイ12の表面のうち、タッチディスプレイ12に表示された操作キーに対応する位置にユーザが触れることで、ミュージックプレーヤの操作が行われる。
図2には、フロント操作パネルに取り付けられる前のタッチディスプレイ12の斜視図が示されている。図2のx軸正方向は、車室からタッチディスプレイ12に向かって右方向に対応する。y軸正方向は上方向に対応し、z軸正方向はタッチディスプレイ12から車室に向かう方向に対応する。以下の説明では、タッチディスプレイ12から車室に向かう方向を前方とし、車室からタッチディスプレイ12に向かう方向を後方とする。
タッチディスプレイ12は、本体ケース20、フレーム22、およびタッチパネル24を備える。本体ケース20の形状は、自動車への実装状態、本体ケース20内部に収容される部品の配置等に応じて、例えば、直方体形状の一部を変形させた形状とする。図2に示されている例では、直方体形状から、左奥側の角を四角柱状に欠損させた形状を有している。フレーム22は、本体ケース20の前面に、本体ケース20の縁に沿った位置で固定されている。タッチパネル24はフレーム22に固定されている。タッチパネル24にユーザの指が触れることでタッチディスプレイ12の操作が行われる。
図3には、タッチディスプレイ12の分解斜視図が示されている。タッチディスプレイ12は、この分解斜視図に示された構成要素が組み立てられた上で、自動車のフロント操作パネルに取り付けられる。タッチパネル24は、表側パネル26および裏側パネル28から構成される。表側パネル26および裏側パネル28は、透明または半透明なプラスチック樹脂等によって形成されている。表側パネル26の後面、および裏側パネル28の前面のそれぞれには、複数の電極パターンが形成されている。表側パネル26からは、各電極パターンに接続されたケーブル群30がx軸負方向に引き出されている。裏側パネル28からは、各電極パターンに接続されたケーブル群32がy軸負方向に引き出されている。表側パネル26および裏側パネル28はフレーム22に固定され重ねられる。表側パネル26および裏側パネル28が重ねられることでタッチパネル24が形成される。各ケーブル群は、例えば後方に折り曲げられてフレーム22の内側に通される。
ディスプレイ34は、フレーム22の後方に嵌め込まれる。ディスプレイカバー36は、フレーム22に嵌め込まれたディスプレイ34を後方から覆い、ディスプレイ34を覆った状態でフレーム22に固定される。ディスプレイカバー36には、後方からフロント基板38が固定される。フロントユニットカバー40は、ディスプレイ34、ディスプレイカバー36、およびフロント基板38を後方から覆った状態で、フレーム22に固定される。フロントユニットカバー40は筐体板42に固定され、筐体板42は本体ケース20の前面の開口を覆った状態で、本体ケース20に固定される。
本体ケース20には、本体搭載基板44−1〜44−3が搭載されている。各本体搭載基板は、zx平面に平行に本体ケース20内に所定の間隔を隔てて配置されている。フロント基板38、および本体搭載基板44−1〜44−3のうちのいずれかには画像処理回路が実装されている。画像処理回路はアクセサリ機器に接続されており、アクセサリ機器の制御に基づいて画像データを生成し、ディスプレイ34にその画像データに基づく画像を表示させる。フロント基板38、および本体搭載基板44−1〜44−3のうちいずれかにはタッチ制御回路が実装されている。タッチ制御回路には、表側パネル26および裏側パネル28のそれぞれから引き出されたケーブル群30およびケーブル群32が接続される。タッチ制御回路は、タッチパネル24に対するユーザの操作に応じてアクセサリ機器を制御する。画像処理回路およびタッチ制御回路のそれぞれは、フロント基板38、本体搭載基板44−1〜44−3のうち1つに実装してもよいし、これらの基板に分散させて実装してもよい。
図4には、タッチディスプレイに組み込まれる前のフレーム22の正面図が示されている。フレーム22には、その内側の縁に沿ってオフセット面46が形成されている。オフセット面46は、フレーム前面48よりも後方に位置し、前方に面している。オフセット面46には裏側パネルが固定され、フレーム前面48には表側パネルが固定される。x軸方向に伸びる下方の区間にはスリット50が設けられている。このスリット50は、美観を向上させるために設けられている。例えば、スリット50に発光ダイオード等の光源を設け、光源から発せられた光が、スリット50から前方に放射されるようにしてもよい。また、表側パネルに曇り加工を施し、光源からの光を散乱させてもよい。
図5(a)には、図2のAB線における断面が示されている。ただし、この図には、フロントユニットカバー40よりも前方の部分が示されている。図2〜図4に示された構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
裏側パネル28は、フレーム22に形成されたオフセット面46の外周と同一の形状を有する。裏側パネル28はオフセット面46に嵌め込まれ、フレーム22に固定されている。表側パネル26は、フレーム前面48の外周と同一の形状を有し、フレーム前面48に固定されている。フレーム後面49には、ディスプレイ34が接触している。ディスプレイカバー36は、ディスプレイ34を後方から覆い、ディスプレイ34を覆った状態でフレーム22に固定されている。フレーム後面49の周辺には、ディスプレイ34を囲む周辺壁52が形成されている。フロントユニットカバー40は、その縁が周辺壁52の縁に合わせられた状態でフレーム22に固定されている。フロントユニットカバー40は、ディスプレイ34、ディスプレイカバー36およびフロント基板38を後方から覆う。
表側パネル26および裏側パネル28によって形成されるタッチパネル24は、zx平面内において弓状の曲線を描いている。タッチパネル24は、yz平面内においても弓状の曲線を描いており、3次元曲面板形状を有している。
図5(b)には、図5(a)の破線の丸印54で囲まれた部分の拡大図が示されている。この図に示されているように、表側パネル26の中央部は周辺部よりも厚くなっている。表側パネル26の後面は、厚みを帯びた部分において裏側パネル28の前面に接触している。
図6(a)には、図2のCD線における断面が示されている。図5(a)と同様、図6(a)には、フロントユニットカバー40よりも前方の部分が示されている。図2〜図5に示された構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
表側パネル26は、フレーム22に設けられたギャップ50を覆い、フレーム前面48に固定されている。タッチパネル24はyz平面内において弓状の曲線を描いている。上述のように、タッチパネル24は、zx平面内においても弓状の曲線を描いており、3次元曲面板形状を有している。
図6(b)には、図6(a)の破線の丸印56で囲まれた部分の拡大図が示されている。図6(b)に示されているように、表側パネル26の中央部は、周辺部よりも厚くなっている。表側パネル26の後面は、厚みを帯びた部分において裏側パネル28の前面に接触している。
ここでは、タッチパネル24として、3次元曲面板形状を有しているものについて取り上げた。タッチパネル24は、1本の直線を母線としたアーチ形状の2次元曲面板形状であってもよい。例えば、タッチパネル24は、zx平面内において曲線を描き、yz平面内において直線を描く2次元曲面板形状であってもよい。また、タッチパネル24は、yz平面内において曲線を描き、zx平面内において直線を描く2次元曲面板形状であってもよい。
図7には、タッチパネル24のzx平面内の形状が示されている。ただし、この図では、特徴を明確に示すため、前後方向(z軸方向)の厚みが誇張されている。表側パネル26の前面は前方に凸の形状を有し、表側パネル26の後面は後方に凸の形状を有する。また、裏側パネル28の前面は前方に凸の形状を有し、裏側パネル28の後面は後方に凹の形状を有する。裏側パネル28の後面は、平面または後方に凸の形状であってもよい。
表側パネル26は、周辺部から中央部に向かって厚みが徐々に増加し、中央部が周辺部よりも厚くなっている。表側パネル26の後面は、厚みを帯びた部分において裏側パネル28の前面に接触している。表側パネル26の最も厚い箇所の厚みは、例えば、1mmであり、裏側パネル28の厚みは例えば、2mmである。タッチパネル24の両端においては、表側パネル26と裏側パネル28との間の距離は、例えば、0.3mmとする。表側パネル26と裏側パネル28との間の距離は、ニュートンリングが生じないという観点から定められてもよい。
ここでは、タッチパネル24のzx平面内の形状を示したが、yz平面内の形状も同様である。すなわち、表側パネル26の前面は前方に凸の形状を有し、表側パネル26の後面は後方に凸の形状を有する。また、裏側パネル28の前面は前方に凸の形状を有し、裏側パネル28の後面は後方に凹の形状を有する。裏側パネル28の後面は、平面または後方に凸の形状であってもよい。
また、ここでは、表側パネル26について、厚みを中央部に向かって厚くする場合について取り上げたが、裏側パネル28について、厚みを中央部に向かって厚くする構造としてもよい。この場合、裏側パネル28の前面は、厚みを帯びた部分において表側パネル26の後面に接触する。
図8には、表側パネル26の後面に形成されたx座標電極パターンX1〜X19が示されている。各x座標電極パターンは、ITO(Indium Tin Oxide)等、透明または半透明な導電性材料によって形成され、スパッタリング、蒸着、印刷等の工法で表側パネル26の後面に固定されている。各x座標電極パターンは、縦方向に配列された複数のx電極58を備える。複数のx電極58は、直線状のx電極接続パターン60によって直列接続され、縦方向に延伸するx座標電極パターンが形成される。本実施形態では、各x座標電極パターンは11個のx電極58を備える。x座標電極パターンX1〜X19は、延伸方向を縦方向に揃えて横方向に並べて配列されている。x座標電極パターンX1〜X19には、それぞれ、x座標値x1〜x19が対応付けられている。x座標電極パターンX1〜X19のそれぞれにはケーブルが接続され、このケーブル群がタッチディスプレイに搭載されたタッチ制御回路に接続されている。
図9には、裏面パネル28の前面に形成されたy座標電極パターンY1〜Y10が示されている。各y座標電極パターンは、ITO等、透明または半透明な導電性材料によって形成され、スパッタリング、蒸着、印刷等の工法で裏側パネル28に固定されている。各y座標電極パターンは、横方向に配列された複数のy電極62を備える。複数のy電極62は、直線状のy電極接続パターン64によって直列接続され、横方向に延伸するy座標電極パターンが形成される。本実施形態では、各y座標電極パターンは20個のy電極62を備える。y座標電極パターンY1〜Y10は、延伸方向を横方向に揃えて縦方向に並べて配列されている。y座標電極パターンY1〜Y10には、それぞれ、y座標値y1〜y10が対応付けられている。y座標電極パターンY1〜Y10のそれぞれにはケーブルが接続され、このケーブル群が、上述のタッチ制御回路に接続されている。
表側パネル26および裏側パネル28が重ねられることで、x座標電極パターンX1〜X19に属する各x電極58は、y座標電極パターンY1〜Y10の隙間に対向し、y座標電極パターンY1〜Y10に属する各y電極62は、x座標電極パターンX1〜X19の隙間に対向する。また、各x電極接続パターン60には、対応するy電極接続パターン64が交差し、各y電極接続パターン64には、対応するx電極接続パターン60が交差する。
表側パネル26および裏側パネル28は、例えば、x座標電極パターンX9とx座標電極パターンX10との間、および、y座標電極パターンY5とy座標電極パターンY6との間に形成される隙間において接触するものとする。あるいは、表側パネル26および裏側パネル28は、x座標電極パターンX10とx座標電極パターンX11との間、および、y座標電極パターンY5とy座標電極パターンY6との間に形成される隙間において接触するものとしてもよい。
このように、本実施形態に係るタッチディスプレイは、3次元曲面板状に形成された表側パネル(第1パネル)26と、表側パネル26の形状に沿って3次元曲面板状に形成され、表側パネル26の後面にその前面が対向する裏側パネル(第2パネル)28と、表側パネル26の後面に配置された第1電極群としての複数のx座標電極パターンと、裏側パネル28の前面に配置された第2電極群としての複数のy座標電極パターンとを備える。さらに、表側パネル26の後面の中央部近傍は、x座標電極パターンとy座標電極パターンとが重ならない位置で裏側パネル28の前面に接する。また、本実施形態に係るタッチディスプレイは、第1電極群としての複数のx座標電極パターンであって、それぞれが縦方向に延伸し、延伸方向を揃えて横方向に並べて配置された複数のx座標電極パターンを備え、第2電極群としての複数のy座標電極パターンであって、それぞれが横方向に延伸し、延伸方向を揃えて縦方向に並べて配置された複数のy座標電極パターンを備える。各第1方向電極パターンは、複数の第2方向電極パターンと交差し、各第2方向電極パターンは、複数の第1方向電極パターンと交差する。望ましくは、表側パネル26の周辺の少なくとも一部、および裏側パネル28の周辺の少なくとも一部を支持し、表側パネル26および裏側パネル28の位置関係を固定する枠部材を備える。本実施形態においては、枠部材としてフレーム22が設けられている。
ここでは、表側パネル26の後面にx座標電極パターンを配置し、裏側パネル28の前面にy座標電極パターンを配置した構成について取り上げたが、表側パネル26の後面にy座標電極パターンを配置し、裏側パネル28の前面にx座標電極パターンを配置した構成を採用してもよい。
タッチディスプレイの動作について説明する。ユーザの指が、タッチパネル24の前面に接触または接近することにより、x座標電極パターンX1〜X19のいずれか、および、y座標電極パターンY1〜Y10のいずれかにユーザの指が接近する。これによって、ユーザの指が接近したx座標電極パターンおよびy座標電極パターンの静電容量が変化する。
タッチ制御回路は、各x座標電極パターンおよび各y座標電極パターンにおける静電容量を検出するアナログ回路、および、静電容量が変化した電極パターンの座標値を求めるディジタル回路を備える。
タッチ制御回路は、x座標電極パターンX1〜X19のうち、静電容量が変化したものを検出し、さらに、y座標電極パターンY1〜Y10のうち、静電容量が変化したものを検出する。タッチ制御回路は、この検出結果に基づいて、静電容量が変化したx座標電極パターンおよびy座標電極パターンを特定する。そして、静電容量が変化したx座標電極パターンに対応するx座標値、および静電容量が変化したy座標電極パターンに対応するy座標値に応じて、アクセサリ機器を制御する。
例えば、アクセサリ機器がオーディオ装置である場合には、タッチ制御回路は、検出された座標値に応じて音量、音質等を制御する。アクセサリ機器がエアコンディショナである場合には、タッチ制御回路は、検出された座標値に応じて送風レベル、温度等を制御する。さらに、タッチパネル24上におけるユーザの指の動きに応じたアクセサリ機器の制御が行われてもよい。例えば、指がタッチパネル24上で円形を描くように動かされた場合には、検出される座標値が指の動きに応じて変化する。タッチ制御部は、座標値の変化が示す指の回転方向に応じて、オーディオ機器の音量調整や、エアコンディショナの温度調整を行うこととしてもよい。
なお、ここでは、タッチパネル24にユーザの指を接近または接触させる例について説明した。タッチパネル24は、ペン、指示棒等のその他の検出対象物によって操作が行われてもよい。
本実施形態に係るタッチディスプレイでは、図8および図9に示されているように、x座標電極パターンが表側パネル26の裏面に形成され、y座標電極パターンが裏側パネル28の表面に形成される。すなわち、x座標電極パターンとy座標電極パターンとは、異なる部材に別個独立に形成される。そして、各x座標電極パターンおよび各y座標電極パターンは、表側パネル26および裏側パネル28がフレーム22に固定されることで適切な位置に配置される。これによって、簡単な工程で、適切な位置に各x座標電極パターンおよび各y座標電極パターンが配置される。
また、図5および図6に示されているように、タッチパネル24においては、表側パネル26の中央部が周辺部よりも厚くされ、厚みを帯びた中央部近傍において表側パネル26の後面が、裏側パネル28の前面に接触している。これによって、タッチパネル24が薄くなると共に、タッチパネル24の機械的強度が高くなる。タッチパネル24を薄くすることで、x座標電極パターンおよびy座標電極パターンがタッチパネル24の前面に近付き、タッチパネル24の感度が高くなる。さらに、フロント操作パネルから与えられる衝撃に対する耐性が高まると共に、タッチ操作による変形が軽減される。
10 フロント操作パネル、12 タッチディスプレイ、14 押しボタン式スイッチ、16 通風口、18 ハザードスイッチ、20 本体ケース、22 フレーム、24 タッチパネル、26 表側パネル、28 裏側パネル、30,32 ケーブル群、34 ディスプレイ、36 ディスプレイカバー、38 フロント基板、40 フロントユニットカバー、42 筐体板、44−1〜44−3 本体搭載基板、46 オフセット面、48 フレーム前面、49 フレーム後面、50 スリット、52 周辺壁、54,56 タッチパネルの一部分、58 x電極、60 x電極接続パターン、62 y電極、64 y電極接続パターン、X1〜X19 x座標電極パターン、Y1〜Y10 y座標電極パターン。
Claims (2)
- 曲面板状に形成され、一方の面が前面として車室側に向けられる第1パネルと、
前記第1パネルの形状に沿って曲面板状に形成され、前記第1パネルの後面に一方の面が前面として対向する第2パネルと、
前記第1パネルの後面に配置された第1電極群と、
前記第2パネルの前面に配置された第2電極群と、を備え、
前記第1パネルまたは前記第2パネルは、中央部が周辺部に比べて厚いことを特徴とする車両搭載用タッチパネル。 - 請求項1に記載の車両搭載用タッチパネルにおいて、
前記第1パネルの後面の中央部近傍は、前記第1電極群と前記第2電極群とが重ならない位置で前記第2パネルの前面に接していることを特徴とする車両搭載用タッチパネル。
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160315 |