JP2016099908A - タッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】車両搭載用のタッチセンサの構造を単純化する。【解決手段】タッチパネル１４は、車両搭載用のタッチセンサを構成する。タッチパネル１４は、フロントカバー２０及びスイッチシート２１を含むパネル部材と、車室側を前面としてパネル部材の後面に印刷等により付着させたセンサ電極２６を含む導体層とを備える。この導体層は、パネル部材の前面におけるタッチ位置に対応する位置に形成された網目領域２８を備える。スイッチシート２１は、後面側に形成された描画層３２を備え、網目領域２８は、タッチ位置を示すシンボルマークの位置に対応する位置に形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、車両搭載用のタッチセンサに関し、特に光を透過するパネル部材を備えるタッチセンサに関する。

自動車には、空調装置、オーディオ装置、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、乗員が軽く触れたり、パネルをなぞっ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タッチスイッチ（タッチセンサを用いたスイッチ）が記載されている。特許文献１に記載のタッチスイッチでは、車室のコンソールに、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にはタッチスイッチを構成するセンサパネルが記載されている。このセンサパネルは、弾力性があり折り曲げが可能なプラスチック樹脂で形成された絶縁体板、絶縁体板上に設けられたセンサ電極、および絶縁体板上に設けられた接地導体を備えている。絶縁体板が折り畳まれることで、センサ電極が属する層と、接地導体が属する層との間に絶縁体層が形成される。センサ電極は光を透過する材料で形成されている。接地導体においては、センサ電極の位置に対応する位置に、センサ電極に光を照射するための光穴が設けられている。引用文献２に記載のセンサパネルは、センサ電極がタッチスイッチの一部を構成する。すなわち、センサ電極にユーザが接近または接触すると、センサ電極の静電容量の変化が制御部によって検出される。制御部は、検出された容量変化に基づいてアクセサリ機器に対する制御を行う。

特開２００９−４３４７３号公報 特開２０１４−７０７０号公報

特許文献１および２に記載されている従来技術では、フレキシブル基板等、弾力性があり折り曲げが可能なプラスチック樹脂で形成された絶縁体板に電極が形成されている。そして、この絶縁体板が、別の板状部材に重ねられている。しかし、このような絶縁体板を別の板状部材に重ねる場合、絶縁体板を固定するための構造が複雑となるという問題があった。

本発明は、車両搭載用のタッチセンサの構造を単純化することを目的とする。

車両搭載用のタッチセンサにおいて、光を透過するパネル部材と、車室側を前面として前記パネル部材の後面に付着させた導体層と、を備え、前記導体層は、光を透過する導電性の網目領域を備えることを特徴とする。

望ましくは、前記パネル部材は、前記パネル部材の前面におけるタッチ位置を示すマークが描かれた描画層を備え、前記網目領域は、前記マークの位置に対応する位置に形成されている。

望ましくは、前記パネル部材は、前記網目領域の後方から照射された光を拡散する。

本発明によれば、車両搭載用のタッチセンサの構造を単純化することができる。

本発明の実施形態に係るアクセサリ操作装置を示す図である。 タッチパネルの構成要素を概念的に示す図である。 タッチパネルを後方から見た図である。 センサ電極の拡大図である。 センサ電極の拡大図である。 タッチ位置におけるタッチパネルの断面を示す図である。 第１変形例に係るタッチパネルの断面を示す図である。 第２変形例に係るタッチパネルの断面を示す図である。 第３変形例に係るタッチパネルの断面を示す図である。 第４変形例に係るタッチパネルの断面を示す図である。 第５変形例に係るタッチパネルの断面を示す図である。 第６変形例に係るタッチパネルの断面を示す図である。

図１には本発明の実施形態に係るアクセサリ操作装置１０が示されている。アクセサリ操作装置１０は、本体部１２およびタッチパネル１４を備えている。タッチパネル１４は、ユーザが所定のタッチ位置に触れたか否かを検出するタッチセンサとして動作する。タッチパネル１４には、操作対象のアクセサリ機器の機能を示すシンボルマーク１６が描かれている。図１に示された各シンボルマーク１６は空調装置の各機能を示している。各シンボルマーク１６にはアクセサリ機器の機能が割り当てられており、各シンボルマーク１６は各機能を起動または停止する際にユーザが触れる位置としてのタッチ位置を示す。本体部１２は筐体１８と、それに収容された制御回路を備えている。制御回路は、ユーザがタッチ位置に触れたときに、そのタッチ位置に割り当てられた機能を起動または停止する。

図１ではｘｙｚ座標系が定義されている。図１のｘ軸正方向は、車室からタッチパネル１４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軸正方向はタッチパネル１４から車室に向かう方向に対応する。以下の説明では、タッチパネル１４から車室に向かう方向を前方とし、車室からタッチパネル１４に向かう方向を後方とする。

図２には、タッチパネル１４の各構成要素が概念的に示されている。タッチパネル１４は、フロントカバー２０およびスイッチシート２１を備える。スイッチシート２１の後方には、発光ダイオード、電球等の光源２４が配置される。複数のシンボルマーク１６に対応させて複数の光源２４が配置されてもよいし、複数のシンボルマーク１６に対して１つの光源２４が配置されてもよい。タッチパネル１４の後方には光源２４から光が照射される。シンボルマーク１６はこの光を前方へ透過する。

フロントカバー２０は六面体の容器形状を有し、後方に開口を有している。フロントカバー２０は、光を透過するプラスチック樹脂等によって形成されている。スイッチシート２１は、光を透過するプラスチックシートと、プラスチックシートの後面に塗料によってシンボルマーク１６を描く描画層とを含む。フロントカバー２０およびプラスチックシートを形成するプラスチック樹脂としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレートが用いられる。また、後述のように、シンボルマーク１６が塗料によって描かれた描画層の後面には、タッチ位置に対応する位置にセンサ電極が付着している。

シンボルマーク１６を描く塗料は、光を透過する塗料であってもよい。図２において白抜きで描かれた各シンボルマーク１６は、光を透過し、かつ、シンボルマーク１６でない領域と色が異なる塗料で描かれた領域である。シンボルマーク１６は、塗料が欠損した領域であってもよい。

タッチパネル１４の製造に際しては、例えば、先にプラスチックシートの後面にシンボルマーク１６を描く描画層が形成され、スイッチシート２１が形成される。そして、インサート成形等の技術によって、スイッチシート２１の前面側にプラスチック樹脂によってフロントカバー２０が形成される。インサート成形が行われる場合には、スイッチシート２１の前面側に金型が配置され、プラスチック樹脂が金型とスイッチシート２１との間に流し込まれ、フロントカバー２０が形成される。

なお、フロントカバー２０を形成する材料と、スイッチシート２１の前面の材料とが異なる場合には、これらの間にバインダを介在させて密着度を向上させてもよい。

スイッチシート２１の前面にフロントカバー２０が形成された後、スイッチシート２１の後面側に形成された描画層の後面にセンサ電極が形成される。センサ電極は、例えば、銀ペースト等の導電性塗料を印刷等によって付着させることで形成される。導電性塗料の印刷には、例えば、パッド印刷等の工法が用いられる。

図３には、タッチパネル１４を後方から見た図が示されている。センサ電極２６は、網目領域２８および縁部３０を備える。網目領域２８は、網目状に導電性塗料を付着させた矩形の領域であり、光が透過する。網目領域２８は、その他の多角形、円形、楕円形等の形状を有していてもよい。縁部３０は、網目領域２８を囲む線形状を有している。縁部３０は、必ずしも網目領域２８を囲む形状とする必要はなく、網目領域２８の外縁の一部の区間に沿って形成されてもよい。図３に示される例では、６個のシンボルマーク１６のそれぞれに対応する位置にセンサ電極２６が形成されている。各センサ電極２６からは、パターン導体２９が引き出されている。パターン導体２９は、スイッチシート２１の外部に至る配線経路をなす。この配線経路には、本体部の制御回路に至る導線が接続される。

図４には、図３の左上のセンサ電極２６の拡大図が示されている。網目領域２８には、縦方向に伸びる複数の線状導体が並べて配置されている。また、図５には、センサ電極２６の他の構成例が示されている。このセンサ電極２６の網目領域２８では、縦方向に伸びる複数の線状導体、および、横方向に伸びる複数の線状導体が交差するように配置され、これらの線状導体が格子形状をなしている。

なお、網目領域２８は、図４および図５に示されたものの他、横方向に伸びる複数の線状導体が並べて配置されたものや、斜め方向に伸びる複数の線状導体が並べて配置されたもの、斜めに交差する線状導体によって形成される網目形状を有するもの等、その他の網目形状を有するものであってもよい。

図６には、タッチ位置におけるタッチパネル１４の断面が示されている。タッチパネル１４は、フロントカバー２０、スイッチシート２１、およびセンサ電極２６を有する。スイッチシート２１は、プラスチックシート２２および描画層３２を含む。プラスチックシート２２の前面にはフロントカバー２０が重ねられている。描画層３２の後面にはセンサ電極２６が重ねられている。

プラスチックシート２２の前面または後面には、つや消し加工（マット加工）等、プラスチックシート２２を透過する光を拡散させるような加工が施される。また、つや消し加工を施すことに代えて、または、つや消し加工を施すと共に、プラスチックシート２２を形成するプラスチック樹脂に、光を拡散させる拡散剤を含んだものが用いられてもよい。拡散剤には、例えば、アクリル系の微粒子によるつや消し光拡散剤がある。

描画層３２は、ベース塗料３４、およびシンボル塗料３６−１〜３６−４を含む。描画層３２では、各シンボル塗料によってシンボルマークが描かれ、各シンボル塗料が塗布された領域外にベース塗料３４が塗布されている。シンボル塗料３６−１〜３６−４には、異なる色彩の塗料、異なる透明度の塗料が用いられてもよい。また、各シンボル塗料は、塗料のない欠損領域に置き換えられてもよい。

描画層３２は、塗料による塗装、印刷または転写の他、プラスチック樹脂、紙等の描画シートで形成されてもよい。この場合、描画シートには、切り抜きによってシンボルマークが描かれてもよい。また、他の部分と異なる色の材料でシンボルマークが描かれてもよい。センサ電極２６は、網目領域２８を形成する線状導体４８と縁部３０を備える。

タッチパネル１４の後方には光源２４が配置されている。光源２４から発せられた光は、センサ電極２６における線状導体４８間の隙間を通ってシンボル塗料３６−１〜３６−４に入射する。その光はシンボル塗料３６−１〜３６−４を透過してプラスチックシート２２に入射し、さらに、プラスチックシート２２およびフロントカバー２０を透過して、タッチパネル１４の前方に放射される。これによって、シンボルマーク形状の光がユーザに示される。

上述のように、プラスチックシート２２には光を拡散する加工が施されている。あるいは、プラスチックシート２２は、光を拡散する材料で形成されている。そのため、センサ電極２６の網目領域２８を透過し、シンボルマークを透過してプラスチックシート２２に入射した光は、プラスチックシート２２において拡散される。これによって、タッチパネル１４の前方に示されるシンボルマークに、センサ電極２６の網目領域２８の影が現れることが回避される。

なお、プラスチックシート２２に光を拡散する加工を施し、または、光を拡散する材料でプラスチックシート２２を形成する代わりに、あるいはそのような構成に加えて、フロントカバー２０に光を拡散する加工を施し、または、光を拡散する材料でフロントカバー２０を形成してもよい。また、描画層３２を形成する塗料に拡散剤を含ませたものを使用し、描画層３２において光を拡散させてもよい。拡散剤としては、例えば、アクリル系の微粒子によるつや消し光拡散剤がある。

アクセサリ操作装置の動作について説明する。光源２４から発せられる光によって、タッチパネル１４の前面には、アクセサリ機器の各機能に対応した各シンボルマークが示される。ユーザが、シンボルマークが示すタッチ位置に接触すると、そのタッチ位置に対応するセンサ電極２６の静電容量が変化する。この静電容量の変化は、本体部にある制御回路に導線を介して伝えられる。各シンボルマークおよび各センサ電極２６にはアクセサリ機器の機能が割り当てられている。制御回路は、静電容量が変化したセンサ電極２６に割り当てられた機能を起動または停止する。

これによって、例えば、空調装置のエアコンディショナ（冷房）の機能が停止しているときに、「Ａ／Ｃ」のシンボルマークで示されたタッチ位置にユーザが触れると、エアコンディショナの機能が起動する。また、エアコンディショナの機能が起動しているときに、「Ａ／Ｃ」のシンボルマークで示されたタッチ位置にユーザが触れると、エアコンディショナの機能が停止する。

このように、本実施形態に係るタッチパネル１４は、車両搭載用のタッチセンサを構成する。タッチパネル１４は、フロントカバー２０およびスイッチシート２１を含むパネル部材と、車室側を前面としてパネル部材の後面に印刷等により付着させたセンサ電極２６を含む導体層とを備える。この導体層は、パネル部材の前面におけるタッチ位置に対応する位置に形成された網目領域２８を備える。パネル部材は、後面側に形成された描画層３２を備え、網目領域２８は、タッチ位置を示すシンボルマークの位置に対応する位置に形成されている。また、パネル部材は、網目領域２８の後方から照射された光を拡散する。

タッチパネル１４の変形例について図７〜図１２を参照して説明する。図６に示されている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。上記では、プラスチックシート２２の後面に描画層３２を設け、描画層３２の後面にセンサ電極２６を印刷する構成について説明した。このような構成の他、図７に示されているように、プラスチックシート２２の前面に描画層３２を設け、プラスチックシート２２の後面にセンサ電極２６を印刷する構成としてもよい。

また、上記では、図６に示されているように、インサート成形によってプラスチックシート２２の前面側にフロントカバー２０を形成する例について説明した。プラスチックシート２２は、フロントカバー２０の後面に接着剤によって固定されてもよい。図８にはその場合のタッチパネル１４の断面が示されている。この構成では、予め形成されたフロントカバー２０の裏面に接着剤４０によってプラスチックシート２２が固定されている。

図９に示されているように、描画層３２はフロントカバー２０の前面に設けられてもよい。この構成では、予め形成されたフロントカバー２０の後面に接着剤４０によってプラスチックシート２２が固定されている。センサ電極２６は、プラスチックシート２２の後面に印刷されている。

また、図１０に示されているように、描画層３２は、フロントカバー２０の後面に設けられてもよい。この構成では、描画層３２の後面に接着剤４０によってプラスチックシート２２が固定されている。センサ電極２６は、プラスチックシート２２の後面に印刷されている。

なお、図８〜図１０に示された構成では、接着剤４０の代わりに、両面テープが用いられてもよい。

さらに、図１１および図１２に示されているように、プラスチックシート２２を用いなくてもよい。図１１に示される構成では、描画層３２がフロントカバー２０の前面に設けられている。センサ電極２６は、フロントカバー２０の後面に印刷されている。図１２に示される構成では、描画層３２がフロントカバー２０の後面に設けられている。センサ電極２６は、描画層３２の後面に印刷されている。

図９および図１１に示された構成においては、描画層３２をプラスチック樹脂等で形成し、描画層３２の後面にフロントカバー２０をインサート成形してもよい。図１０および図１２に示された構成においては、描画層３２をプラスチック樹脂等で形成し、描画層３２の前面にフロントカバー２０をインサート成形してもよい。また、図８〜図１２に示された構成においては、図６の構成と同様、塗料による塗装、印刷または転写によって描画層３２が形成されてもよい。さらに、描画層３２をプラスチック樹脂、紙等で形成された描画シートとし、このような描画シートが隣接する層に貼り付けられてもよい。

図８〜図１２に示された変形例においても、図６に示された構成と同様、フロントカバー２０、接着剤４０、プラスチックシート２２、または描画層３２に拡散剤を含ませた材料が用いられてもよい。また、描画層３２の前面または後面につや消し加工が施されてもよい。同様に、フロントカバー２０またはプラスチックシート２２の前面または後面につや消し加工が施されてもよい。すなわち、センサ電極２６よりも前方におけるパネル部材のいずれかの層に、光源２４から発せられた光を拡散する層が設けられてもよい。

各実施形態に係るタッチパネル１４では、センサ電極２６の前方のパネル部材にフロントカバー２０がセンサ電極２６と一体的に形成される。そのため、センサ電極２６を形成するための基板を別途設けなくてもよく、さらには、このような基板を固定するためのネジや、基板を支持する突起等の固定構造を採用しなくてもよい。したがって、タッチパネル１４の構造が単純となる。

１０ アクセサリ操作装置、１２ 本体部、１４ タッチパネル、１６ シンボルマーク、１８ 筐体、２０ フロントカバー、２１ スイッチシート、２２ プラスチックシート、２４ 光源、２６ センサ電極、２８ 網目領域、２９ パターン導体、３０ 縁部、３２ 描画層、３４ ベース塗料、３６−１〜３６−４ シンボル塗料、４０ 接着剤。

Claims (3)

1. 車両搭載用のタッチセンサにおいて、
   光を透過するパネル部材と、
   車室側を前面として前記パネル部材の後面に付着させた導体層と、を備え、
   前記導体層は、
   光を透過する導電性の網目領域を備えることを特徴とするタッチセンサ。
2. 請求項１に記載のタッチセンサにおいて、
   前記パネル部材は、前記パネル部材の前面におけるタッチ位置を示すマークが描かれた描画層を備え、
   前記網目領域は、前記マークの位置に対応する位置に形成されていることを特徴とするタッチセンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載のタッチセンサにおいて、
   前記パネル部材は、
   前記網目領域の後方から照射された光を拡散することを特徴とするタッチセンサ。