JP2018004575A

JP2018004575A - 操作表示装置

Info

Publication number: JP2018004575A
Application number: JP2016135578A
Authority: JP
Inventors: 奈津美菊池; Natsumi Kikuchi; 野口　直樹; Naoki Noguchi; 直樹野口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-11

Abstract

【課題】タッチスイッチ操作部を備えた操作表示装置において、電極が１本断線した時でもタッチ操作不能にならない操作表示装置を提供する。
【解決手段】入力手段となる複数のスイッチ２５〜３９と、Ｘ電極２０ａとＹ電極２０ｂより成り複数のスイッチ２５〜３９に対応させて設けられた複数のスイッチ電極パターン２０と、複数のスイッチ電極パターン２０に接続された複数の送信側電極配線パターンおよび複数の受信側電極配線パターンとを有する相互容量方式の静電タッチスイッチ部を備え、複数のスイッチ２５〜３９を前記複数の送信側電極配線パターンと前記複数の受信側電極配線パターンとで構成したマトリクスの番地に割り当て、静電タッチ検出回路１６は、押圧を検知するスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知するものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、相互容量方式の静電容量型タッチスイッチ操作部を備えた操作表示装置に関するものである。

従来、洗濯機は、洗い、すすぎおよび脱水等の各工程の制御内容を変更できるようになっている。これらの制御を行うためにマイクロコンピュータ等を含んだ制御手段を備えるとともに、洗濯コースやコースの各工程の制御内容を選択するための選択スイッチといった入力手段を備え、制御状況や設定状況を表示するための表示手段を備えている。

選択スイッチには、タクトスイッチなどの機械式スイッチが用いられることが多かったが、操作パネルの表面に機械式スイッチによる複数の凹凸が生じていた。そのため、近年は、フラットデザインを実現するために機械式スイッチに代わり、使用者のタッチ操作を検出するタッチスイッチが用いられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、タッチスイッチは、ガラス、ＡＢＳ樹脂などのパネル表面部材の裏側にタッチスイッチ検出部として検出用電極パターンを形成した電極シートを配置させ、両面粘着シートで貼り合わせて接着させるか、或いは、機構部品を用いて押し付けることでパネル表面部材と電極シートの接着性を確保している。

タッチスイッチ検出部である電極シートには、透明電極上にＩＴＯと呼ばれる導電性の高い酸化インジウムスズを蒸着成膜させ、エッチング処理することで透明電極を形成するものや、透明電極シートにＰＥＤＯＴと呼ばれる有機導電性インクを印刷することで送信電極（Ｘ電極）および受信電極（Ｙ電極）を形成するものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−０８８８９９号公報特開２０１４−１２６３６５号公報

しかしながら、このような従来のＰＥＤＯＴを印刷する工程では印刷ズレが起こりやすく、印刷ズレによる電極断線や、またその後のハンドリング等による電極断線が発生するという課題がある。

静電容量型のタッチスイッチでは、使用者の手や指がパネル表面に触れることで電極間の静電容量が変化し、その静電容量の変化を検出することでスイッチのオン、オフを判定している。しかし、複数の送信側電極あるいは受信側電極に接続された複数の送信側電極配線パターンおよび複数の受信側電極配線パターンのいずれか１本でも断線していると、その電極配線パターンにつながっているスイッチに触れても静電容量の変化を検出することができず、スイッチのオン、オフを判定することができないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、何らかの要因で電極配線パターンが断線した場合でもタッチ検知を可能にする、タッチスイッチ方式の操作表示装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の操作表示装置は、入力手段となる複数のスイッチと、送信側電極と受信側電極より成り前記複数のスイッチに対応させて設けられた複数のスイッチ電極パターンと、前記複数のスイッチ電極パターンに接続された複数の送信側電極配線パターンおよび複数の受信側電極配線パターンとを有する相互容量方式の静電タッチスイッチ部と、表示手段となる表示器と、前記複数のスイッチの押圧を検知する静電タッチ検出回路とを備え、前記複数のスイッチを前記複数の送信側電極配線パターンと前記複数の受信側電極配線パターンとで構成したマトリクスの番地に割り当て、前記静電タッチ検出回路は、押圧を検知するスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知することを特徴とするものである。

これにより、複数の送信側電極配線パターンあるいは受信側電極配線パターンのいずれか１本が断線している場合でも、押圧したスイッチを検知することができる。

本発明の操作表示装置は、複数の送信側電極配線パターンおよび受信側電極配線パターンを有する相互容量方式の静電タッチスイッチ部において、複数の電極配線パターンのいずれか１本が断線してしまってもタッチ操作を継続させることができる。

本発明の実施の形態１の操作表示装置を搭載した洗濯機の縦断面図同洗濯機の制御装置の概略ブロック図本発明の実施の形態１の操作表示装置の操作パネルの平面図同操作表示装置の操作パネルの縦断面図（ａ）同操作表示装置のタッチ検出部（透明電極シート）の平面図（ｂ）同操作表示装置のスイッチ電極パターンの拡大平面図同操作表示装置のタッチスイッチのマトリクスの説明図同操作表示装置のタッチスイッチ検知の状態遷移図

第１の発明は、入力手段となる複数のスイッチと、送信側電極と受信側電極より成り前記複数のスイッチに対応させて設けられた複数のスイッチ電極パターンと、前記複数のスイッチ電極パターンに接続された複数の送信側電極配線パターンおよび複数の受信側電極配線パターンとを有する相互容量方式の静電タッチスイッチ部と、表示手段となる表示器と、前記複数のスイッチの押圧を検知する静電タッチ検出回路とを備え、前記複数のスイッチを前記複数の送信側電極配線パターンと前記複数の受信側電極配線パターンとで構成したマトリクスの番地に割り当て、前記静電タッチ検出回路は、押圧を検知するスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知することにより、複数の送信側電極配線パターンあるいは受信側電極配線パターンのいずれか１本が断線している場合でも、押圧したスイッチを検知することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記押圧を検知するスイッチおよびそのスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルと比較して前記押圧を検知するスイッチの押圧判定を行う閾値として、２種類の閾値（Ｓ、Ｓ’）を持つことを特徴とする。これにより、押圧したスイッチのタッチ信号レベルが閾値Ｓを超えなかった場合でも、マトリクス上の隣り合うスイッチのタッチ信号レベルがもう一つの閾値Ｓ’を超えていることによって押圧したスイッチを検知することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記送信側電極配線パターンおよび受信側電極配線パターンのそれぞれ両端にダミー電極を設け、前記静電タッチ検出回路は、押圧を検知するスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知することにより、複数の送信側電極配線パターンあるいは受信側電極配線パターンのいずれか１本が断線している場合でも、タッチ操作に必要な全スイッチに対して押圧したスイッチを検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における操作表示装置を搭載した洗濯機の縦断面図、図２は、同洗濯機の制御装置の概略ブロック回路図である。図１、図２において、洗濯機の上部に設けられたトップカバー１の前部に操作パネル２が配設されており、操作パネル２内部には制御装置３が収設されている。

制御装置３は、モータ４、排水弁５、給水弁６などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水の一連の工程を逐次制御するもので、図２に示す構成になっており、マイクロコンピュータからなる制御回路８と、制御回路８からの信号によりモータ４、排水弁５、給水弁６などを制御する負荷駆動回路９と、発光ダイオードなどの表示器からなる表示駆動回路１０とを備えている。

上記制御回路８は、操作パネル２の各種スイッチを有するスイッチ入力部１１（操作表示装置の入力部）からのタッチスイッチ入力信号、蓋７の開閉を検出する蓋スイッチ１２からのスイッチ信号、水位センサ１３からの水位検知信号を入力するように構成されている。

スイッチ入力部１１は、タッチ検出部である検出用電極パターンを形成した透明電極シート１４とタッチスイッチ専用ＩＣ１５を搭載した静電タッチ検出回路１６から構成されており、透明電極シート１４と静電タッチ検出回路１６は、接続用コネクタにて電気的に接続されている。

図３に上記操作パネル２の平面図を示す。操作パネル２には、入力手段となる各種のスイッチ（静電タッチスイッチ部の一部を構成）ならびに表示手段となる種々の表示器が配設されている。具体的には、操作パネル２の右端部に、電源を投入および切断するための電源スイッチ２３が設けられ、中央にスタート兼一時停止用のスタートスイッチ２４が設けられている。

また、操作パネル２の左半部には、上から順に水位を設定する水位スイッチ２５、洗い運転時間を設定する洗いスイッチ２６、すすぎ回数を設定するすすぎスイッチ２７、脱水運転時間を設定する脱水スイッチ２８を設けている。また、左下部には、予約運転を設定する予約スイッチ２９、節水コースを設定する節水スイッチ３０を設けている。右半面には、各洗濯運転コースを設定するコーススイッチ３１〜３８、使用水温を設定する水温スイッチ３９を設けている。

各種スイッチのうち、水位スイッチ２５、洗いスイッチ２６、すすぎスイッチ２７、脱水スイッチ２８、予約スイッチ２９、節水スイッチ３０、コーススイッチ３１〜３８、水温スイッチ３９は、人の指が触れたときの静電容量の変化を検出することで使用者のタッチ操作を検出する静電容量型タッチスイッチにより構成している。スイッチの大多数をタ
ッチスイッチ化することにより操作パネル２はフラットデザインを実現している。また、各タッチスイッチ直下に発光ダイオードなどの表示器４０〜５４を配置させることで、スイッチ自体が点灯しているように表示させるデザインが可能となっており、意匠性が向上している。

図４は、操作パネルの縦断面図である。図４の操作パネルの縦断面図を用いてスイッチ入力部１１の構成について説明する。

透明樹脂部材１７の表面には、ＰＥＴフィルムからなる表示シート１８がインサート成形されており、表示シート１８は、着色されて、印刷され、全体としては遮光性を有しているが、透過性を有した表示部４０ａ〜５４ａが部分的に、それぞれ表示器４０〜５４に対応する位置に形成されている。透明樹脂部材１７の裏側には、透明電極シート１４をＯＣＡと呼ばれる透明両面粘着シート１９で接着し、各表示部４０ａ〜５４ａに対応するようにして発光素子となる発光ダイオード４０ｂ〜５４ｂが制御基板に設けられている。

このように、表示シート１８、透明樹脂部材１７、透明両面粘着シート１９、透明電極シート１４、発光ダイオード４０ｂ〜５４ｂ、制御基板の順で積み重ねられており、操作パネル２の表側からは、表示シート１８、透明樹脂部材１７、透明両面粘着シート１９、透明電極シート１４を介して、発光ダイオード４０ｂ〜５４ｂの発光を視認することができる構造になっている。

次に、図５（ａ）の透明電極シートの平面図および図５（ｂ）のスイッチ電極パターンの拡大平面図を用いて透明電極シートの構成を説明する。透明電極シート１４は、ＰＥＴ基材上にスイッチ電極パターン２０、配線パターン２１が両面印刷形成されており、スイッチ電極パターン２０は、送信用電極であるＸ電極２０ａ、受信用電極であるＹ電極２０ｂを櫛歯状にＰＥＤＯＴと呼ばれる半透明の有機導電性ポリマーによって印刷形成され、表示シート１８に印刷された各スイッチ位置に応じて配置されている。配線パターン２１は、Ｘ電極２０ａ、Ｙ電極２０ｂに接続され、それぞれ銀印刷により形成され、透明電極シート１４端部接続用コネクタを通じて静電タッチ検出回路１６に電気的に接続されている。

なお、本実施の形態では、基材にＰＥＴ基材を、スイッチ電極にはＰＥＤＯＴを、配線には銀を使用したが、それぞれ基材にガラス基材、スイッチ電極にＩＴＯと呼ばれる導電性の高い酸化インジウムスズ、配線に銀以外の導電性材料を使用しても同等の性能が得られるものである。

以上のように構成したタッチスイッチ方式の操作表示装置について、図２の制御装置の概略ブロック回路図、図４の操作パネルの縦断面図を用いて簡単にタッチ操作時の検知メカニズムを説明する。

透明電極シート１４上に形成されているスイッチ電極パターン２０のＸ電極２０ａとＹ電極２０ｂ間には、非常に小さい静電容量成分（約２〜３ｐＦ程度）が存在し、タッチスイッチ専用ＩＣ１５からは、Ｘ電極２０ａに対して常にある周期で電圧パルスを繰返して印加している。Ｙ電極２０ｂには、Ｘ電極２０ａから印加された後にスイッチ電極パターン２０の静電容量成分を通過した電圧が常に出力され、タッチスイッチ専用ＩＣ１５に電圧信号を返すことで、常にスイッチ電極パターン２０の静電容量成分の変化を電圧の変化としてモニタリングしている。

人が表示シート１８を触ると、人の指から表示シート１８、透明樹脂部材１７、透明両面粘着シート１９、透明電極シート１４の間で電気的に繋がり、人の持つ静電容量成分（
一般的には１００〜１５０ｐＦ程度）に電気が流れ、Ｙ電極２０ｂを通してタッチスイッチ専用ＩＣ１５で検出している電圧が変化し、変化に応じてタッチスイッチ専用ＩＣ１５内のタッチ信号レベルが変化する。タッチスイッチ専用ＩＣ１５には、タッチ操作を判定する閾値Ｓが設定されており、タッチ信号レベルが閾値Ｓを超えるか否かによりタッチ操作の有無を確定し、確定信号を制御回路８に通信する。

ここで、複数のＸ電極２０ａ、あるいはＹ電極２０ｂに接続された複数の配線パターン２１のいずれか１本でも断線している場合、人が表示シート１８に触れているにも関わらず、静電容量成分の変化がなく、タッチ信号レベルがほぼゼロのままであるため、押圧したスイッチのタッチ信号レベルは、閾値Ｓを超えずスイッチのタッチ検知ができないというタッチ操作の機能不全が発生する。

そこで、本実施の形態における操作表示装置では、静電容量型タッチスイッチとしたスイッチのうち複数のスイッチを複数の送信側電極配線パターンと複数の受信側電極配線パターンとで構成したマトリクスの番地に割り当て、静電タッチ検出回路１６は、押圧を検知するスイッチのマトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知するようにし、上記の課題を解決するようにした。以下、詳細に説明する。

図６は、本発明の実施の形態１における操作表示装置のタッチスイッチのマトリクスの説明図である。図６に示すように、配線パターン２１として、Ｘ電極２０ａに接続される側に送信側電極配線パターンＸ１〜Ｘ４、Ｙ電極２０ｂに接続される側に受信側電極配線パターンＹ１〜Ｙ６と、それぞれ複数本設ける。そして、これらの送信側電極配線パターンＸ１〜Ｘ４と受信側電極配線パターンＹ１〜Ｙ６とをマトリクス状に組み合わせて、必要とされる複数のスイッチ電極パターン２０のそれぞれに重複しないようにマトリクス上の番地を割り当てる。すなわち、透明電極シート１４上のすべてのスイッチ電極パターン２０に固有のマトリクス番地が付与される。

なお、配線パターン２１のＸ電極側およびＹ電極側の本数は、上記の本数に限定されるものではなく、すべてのスイッチ電極パターン２０に独立した固有の番地を割り当てることが可能な本数であればよい。

スイッチ電極パターン２０のマトリクス上の配置は、透明電極シート１４上の実際の配置と合わせてある。

次に、その動作、作用を説明する。図７は、本発明の実施の形態１における操作表示装置のタッチスイッチ検知の状態遷移図である。

例えば、図６において、Ｘ３およびＹ３の配線パターン２１が断線していない場合は、スイッチＥ９を押したときのタッチ信号レベル（タッチ感度Δ値）は閾値Ｓ以上となり、図７に示すように、スイッチＥ９が押されたと判定する。Ｘ３が断線している場合には、スイッチＥ９を押したときのタッチ信号レベル（タッチ感度Δ値）は、閾値Ｓ以下となるが、本実施の形態では、マトリクス上隣り合うスイッチＥ７とＥ１３のタッチ信号レベル（タッチ感度Δ値）をチェックする。そして、それらの値が閾値Ｓ’以上であれば、スイッチＥ９が押されたと判定する。

閾値Ｓと閾値Ｓ’とは同じ値でもよいが、閾値Ｓ＞閾値Ｓ’と設定することにより、より確実かつ正確にスイッチＥ９のタッチを判定することができる。

なお、本実施の形態では、最良の効果が得られる形態として、複数のスイッチ電極パタ
ーン２０のそれぞれに重複しないようにマトリクス上の番地を割り当てたが、マトリクス上の一つの番地に２つ以上のスイッチ電極パターン２０を割り当ててもよい。

また、スイッチ電極パターン２０のマトリクス上の配置は、本実施の形態のように、透明電極シート１４上の実際の配置と合わせるのが最も効果的で望ましいが、ずらせた配置で構成することも可能である。

以上のように、本発明の操作表示装置によれば、１本の電極配線パターンが断線した場合でもすぐに操作不良にはならないタッチスイッチ方式の操作表示装置を提供することが可能となる。

また、送信側のＸ電極配線パターンおよび受信側のＹ電極配線パターンのそれぞれ両端にダミー電極を設けることにより、タッチ操作に必要な全スイッチのタッチ検知が可能なタッチスイッチ方式の操作表示装置を実現することができ、１本の電極配線パターンが断線した場合でも、すぐに操作不良にはならないタッチスイッチ方式の操作表示装置を提供することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる操作表示装置は、電極配線パターンの断線によりタッチ操作不能になる可能性を軽減することができるので、洗濯機等の電気機器に搭載されるタッチスイッチ方式の操作表示装置等として有用である。

１トップカバー
２操作パネル
３制御装置
４モータ
５排水弁
６給水弁
７蓋
８制御回路
９負荷駆動回路
１０表示駆動回路
１１スイッチ入力部
１２蓋スイッチ
１３水位センサ
１４透明電極シート
１５タッチスイッチ専用ＩＣ
１６静電タッチ検出回路
１７透明樹脂部材
１８表示シート
１９透明両面粘着シート
２０スイッチ電極パターン
２０ａＸ電極（送信側電極）
２０ｂＹ電極（受信側電極）
２１配線パターン
２５〜３９スイッチ（静電タッチ方式）
４０〜５４表示器
４０ｂ〜５４ｂ発光ダイオード

Claims

入力手段となる複数のスイッチと、送信側電極と受信側電極よりなり前記複数のスイッチに対応させて設けられた複数のスイッチ電極パターンと、前記複数のスイッチ電極パターンに接続された複数の送信側電極配線パターンおよび複数の受信側電極配線パターンとを有する相互容量方式の静電タッチスイッチ部と、表示手段となる表示器と、前記複数のスイッチの押圧を検知する静電タッチ検出回路とを備え、前記複数のスイッチを前記複数の送信側電極配線パターンと前記複数の受信側電極配線パターンとで構成したマトリクスの番地に割り当て、前記静電タッチ検出回路は、押圧を検知するスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知することを特徴とする操作表示装置。
前記押圧を検知するスイッチおよびそのスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルと比較して前記押圧を検知するスイッチの押圧判定を行う閾値として、２種類の閾値を持つことを特徴とする請求項１に記載の操作表示装置。
前記送信側電極配線パターンおよび受信側電極配線パターンのそれぞれ両端にダミー電極を設け、前記静電タッチ検出回路は、押圧を検知するスイッチの前記マトリクス上の番地と隣り合う番地に割り当てたスイッチのタッチ信号レベルを参照して、押圧したスイッチを検知することを特徴とする請求項１または請求項２記載の操作表示装置。