JP2016207441A - 車両搭載用タッチセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】車両搭載用タッチセンサの構造を単純化することを目的とする。
【解決手段】タッチセンサ１４は、パネル部材としての光透過性のフロントカバー２０と、車室側を前方としてフロントカバー２０の後方に設けられた光透過性の導電膜３０と、導電膜３０の後面に付着させた導電層３２と、導電膜３０および導電層３２を切り込むループ状ギャップ３８によって導電膜３０および導電層３２に形成されたセンサ電極２４とを備える。導電層３２は、センサ電極２４が形成される領域に穴空き部３４を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両搭載用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、車両搭載用タッチセンサの構造を単純化することを目的とする。

本発明は、光透過性のパネル部材と、車室側を前方として前記パネル部材の後方に設けられた光透過性の第１導電層と、前記第１導電層の後面に付着させた第２導電層と、前記第１導電層および前記第２導電層を切り込むループ状ギャップによって前記第１導電層および第２導電層に形成されたセンサ電極と、を備え、前記第２導電層は、前記センサ電極が形成される領域に穴空き部を有することを特徴とする。

望ましくは、前記第１導電層および前記第２導電層を切り込み並んで伸びる一対の線状ギャップによって、前記第１導電層および第２導電層に形成された配線パターンを備え、 前記ループ状ギャップは、前記一対の線状ギャップのうちの一方の先端から、前記一対の線状ギャップのうちの他方の先端に至り、前記配線パターンが前記センサ電極に接続されている。

望ましくは、前記パネル部材は、曲面板状に形成されている。

望ましくは、光透過性の曲面板状パネル部材の一方の面の側に第１導電層を形成するステップと、前記第１導電層に重ねて、欠損部分を有する第２導電層を形成するステップと、前記第１導電層および前記第２導電層を切り込むループ状ギャップを前記欠損部分の周りに形成し、前記第１導電層および第２導電層にセンサ電極を形成するステップと、を含む製造方法によって製造される。

アクセサリ操作装置を示す図である。 タッチセンサを後ろ斜め上方から見た斜視図である。 描画層が形成されたフロントカバーを示す図である。 描画層および導電膜が形成されたフロントカバーを示す図である。 描画層、導電膜および導電層が形成されたフロントカバーを示す図である。 描画層および導電性パターン層が形成されたフロントカバーを示す図である。 タッチセンサの断面を示す図である。 変形例に係るタッチセンサ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およびタッチセンサ１４を備えている。タッチセンサ１４は、アクセサリ装置１０の前面を覆うと共に、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、車室からタッチセンサ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軸正方向はタッチセンサ１４から車室に向かう方向に対応する。以下の説明では、タッチセンサ１４から車室に向かう方向を前方とし、車室からタッチセンサ１４に向かう方向を後方とする。

図２には、タッチセンサ１４を後ろ斜め上方から見た斜視図が示されている。タッチセンサ１４は、パネル部材としてのフロントカバー２０を基材とする。フロントカバー２０は、六面体形状の箱の後方を開口とした容器形状を有し、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等、光を透過するプラスチック樹脂で形成されている。フロントカバー２０の前面を構成するパネル部は、平板状であってもよいし曲面板状であってもよい。また、パネル部は、１つの断面（例えば、ｚｘ平面に対して平行な断面）において直線を描き、他の断面（例えば、ｙｚ平面に対して平行な断面）において曲線を描く２次元曲面板であってもよい。また、パネル部は、あらゆる断面において曲線を描く３次元曲面板であってもよい。

フロントカバー２０の後面には、シンボルマーク１６を描く描画層と導電性パターン層２２が重ねられている。導電性パターン層２２には、シンボルマーク１６に対応する領域に光を透過するセンサ電極２４が形成されている。また、導電性パターン層２２には、各センサ電極２４から引き出された配線パターン３６が形成されている。配線パターン３６は、制御回路に接続されている。

タッチセンサ１４の後方には、発光ダイオード、電球等の光源２６が配置される。複数のセンサ電極２４に対応させて複数の光源２６が配置されてもよいし、複数のセンサ電極２４に対して１つの光源２６が配置されてもよい。光源２６から放射された光は、センサ電極２４、シンボルマーク１６およびフロントカバー２０を通って前方に放射される。これによって、ユーザにシンボルマーク１６が示されると共に、タッチ位置が示される。ユーザが、タッチセンサ１４前面のタッチ位置に触れると、そのタッチ位置に対応するセンサ電極２４の静電容量が変化する。制御回路は、この静電容量の変化に基づいてそのタッチ位置に割り当てられた機能を起動し、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。

タッチセンサの製造方法について説明する。図３に示されているように、フロントカバー２０の後面には、シンボルマーク１６を描く塗料によって描画層２８が形成される。この塗料は、光を透過する塗料であってもよい。図３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、周囲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。

描画層２８が形成された後、図４に示されているように、光を透過する導電膜３０が描画層２８の後面に形成される。導電膜３０の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜５０ｎｍである。図４では、導電膜３０が白色の斜線によって概念的に示されている。導電膜３０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ）等の金属材料によって形成される。導電膜３０は、蒸着、スパッタリング等の工法で金属材料を描画層２８の後面に付着させることで形成してもよい。また、導電膜３０は、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性ポリマーによって形成してもよい。この場合、導電膜３０は、導電性ポリマーをスプレーによって塗布することで形成してもよい。

導電膜３０が形成された後、図５に示されているように、導電膜３０の後面に導電層３２が形成される。導電層３２は導電膜３０よりも厚く、その厚さは、例えば、導電膜３０の厚さの３倍から６倍とする。図５では、導電層３２が白色によって示されている。導電層３２には、タッチ位置に対応する矩形の領域に穴が開けられている。この穴空き部３４には導電膜３０の後面が現れる。

導電層３２は、例えば、ＩＴＯ等の金属材料によって形成される。導電層３２は、蒸着、スパッタリング等の工法で金属材料を導電膜３０の後面に付着させることで形成してもよい。また、導電膜３０と同様、導電層３２は、ＰＥＤＯＴ、ポリアニリン等の導電性ポリマーによって形成してもよい。この場合、導電層３２は、導電性ポリマーをスプレーによって塗布することで形成してもよい。

導電層３２を形成する際には、導電膜３０の後面における穴空き部３４が形成される領域が、プラスチック樹脂等のマスク材料によってマスクされる。そして、後面の一部がマスクされた導電膜３０に導電層３２を付着させた後にマスク材料が取り除かれる。これによって、導電層３２に穴空き部３４が形成される。

導電層３２が形成された後、図６に示されるように、導電層３２および導電膜３０を切り込むギャップパターン３５が形成される。ギャップパターン３５の切れ込みは、導電層３２の後面から描画層の後面に至る。ギャップパターン３５は、例えば、レーザ光によって形成される。すなわち、レーザ光の照射によって、導電層３２および導電膜３０を形成する材料を溶融または蒸発させて、ギャップパターン３５を形成する。

また、フォトリソグラフィおよびエッチングによってギャップパターン３５を形成してもよい。フォトリソグラフィでは、導電層３２の後面にフォトレジストが塗布される。そして、フォトレジスト上にパターン状のマスクが描かれ、マスクを介してフォトレジストが露光される。フォトレジストのうち露光された部分が薬品等によって除去されることで、導電層３２の後面にフォトレジストによるパターンが描かれる。エッチングでは、導電層３２のうちフォトレジストで覆われていない部分が薬品等によって除去され、さらに、導電層３２の除去によって後面に現れた導電膜３０も除去される。導電層３２および導電膜３０から除去された線状の部分が、ギャップパターン３５となる。

ギャップパターン３５は、穴空き部３４をループ状に囲むループ状ギャップ３８を含む。ループ状ギャップ３８は閉じておらず、両端から一対の線状ギャップ４０が伸びている。ループ状ギャップ３８および一対の線状ギャップ４０によって、センサ電極２４、およびセンサ電極２４に接続された配線パターン３６が導電膜３０および導電層３２に形成される。

このように、フロントカバー２０のパネル部の後面には、ギャップパターン３５が設けられた導電膜３０および導電層３２によって、導電性パターン層２２が形成される。

図７には、タッチ位置におけるタッチセンサ１４の断面が示されている。タッチセンサ１４は、フロントカバー２０、描画層２８、導電膜３０および導電層３２を含む。描画層２８は、ベース塗料４２およびシンボル塗料４４−１〜４４−３を含む。描画層２８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４２が塗布されている。シンボル塗料４４−１〜４４−３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２８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、シンボルマーク周囲の色と異なる色の材料でシンボルマークが描かれてもよい。

描画層２８の後面には、導電膜３０が重ねられ、さらに、導電膜３０の後面には導電層３２が重ねられている。導電層３２には穴空き部３４が設けられており、穴空き部３４には導電膜３０の後面が現れている。ループ状ギャップ３８の切れ込みは、導電層３２の後面から描画層２８の後面まで至る。ループ状ギャップ３８によって、センサ電極２４は、その周辺の導電膜３０および周辺の導電層３２から絶縁される。

タッチセンサ１４の後方には光源２６が配置されている。光源２６から発せられた光は、センサ電極２４における穴空き部３４から導電膜３０に入射し、導電膜３０を透過してシンボル塗料４４−１〜４４−３に入射する。その光はシンボル塗料４４−１〜４４−３を透過してフロントカバー２０に入射し、さらに、フロントカバー２０を透過して、タッチセンサ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。

このように、本実施形態に係るタッチセンサ１４は、車両搭載用のタッチセンサを構成する。図６に示されているように、タッチセンサ１４は、パネル部材としての光透過性のフロントカバー２０と、車室側を前面としてフロントカバー２０の後方に設けられた光透過性の導電膜３０（第１導電層）と、導電膜３０の後面に付着させた導電層３２（第２導電層）と、導電膜３０および導電層３２を切り込むループ状ギャップ３８によって導電膜３０および導電層３２に形成されたセンサ電極２４とを備える。導電層３２は、センサ電極２４が形成される領域に穴空き部３４を有する。

また、タッチセンサ１４は、導電膜３０および導電層３２を切り込み並んで伸びる一対の線状ギャップ４０によって、導電膜３０および導電層３２に形成された配線パターン３６を備える。ループ状ギャップ３８は、一対の線状ギャップ４０のうちの一方の先端から、一対の線状ギャップ４０のうちの他方の先端に至り、配線パターン３６がセンサ電極２４に接続されている。

タッチセンサ１４の変形例について図８を参照して説明する。図７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、フロントカバーの後面に描画層を形成し、描画層の後面に導電膜および導電層を形成する構成について説明した。このような構成の他、図８に示されているように、描画層２８をフロントカバー２０の前面に設けてもよい。この場合、フロントカバー２０の後面に導電膜３０が直接形成され、導電膜３０の後面に導電層３２が形成される。

また、描画層２８をフロントカバー２０の前面に設ける代わりに、描画層２８を導電層３２の後面に設けてもよい。

各実施形態に係るタッチパネルでは、導電性パターン層２２がフロントカバー２０に一体的に形成される。これによって、導電性パターン層２２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。また、フロントカバー２０のパネル部を曲面板状に形成した場合であっても、タッチセンサ１４の製造が容易である。

１０ アクセサリ操作装置、１２ 本体部、１４ タッチセンサ、１６ シンボルマーク、１８ 筐体、２０ フロントカバー、２２ 導電性パターン層、２４ センサ電極、２６ 光源、２８ 描画層、３０ 導電膜、３２ 導電層、３４ 穴空き部、３５ ギャップパターン、３６ 配線パターン、３８ ループ状ギャップ、４０ 線状ギャップ、４２ ベース塗料、４４−１〜４４−３ シンボル塗料。

Claims (3)

1. 光透過性のパネル部材と、
   車室側を前方として前記パネル部材の後方に設けられた光透過性の第１導電層と、
   前記第１導電層の後面に付着させた第２導電層と、
   前記第１導電層および前記第２導電層を切り込むループ状ギャップによって前記第１導電層および第２導電層に形成されたセンサ電極と、を備え、
   前記第２導電層は、
   前記センサ電極が形成される領域に穴空き部を有することを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。
2. 請求項１に記載の車両搭載用タッチセンサにおいて、
   前記第１導電層および前記第２導電層を切り込み並んで伸びる一対の線状ギャップによって、前記第１導電層および第２導電層に形成された配線パターンを備え、
   前記ループ状ギャップは、
   前記一対の線状ギャップのうちの一方の先端から、前記一対の線状ギャップのうちの他方の先端に至り、
   前記配線パターンが前記センサ電極に接続されていることを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両搭載用タッチセンサにおいて、
   前記パネル部材は、曲面板状に形成されていることを特徴とする車両搭載用タッチセンサ。