JP2018029027A - タッチスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチスイッチにおいて、誤操作を抑制し、操作性を向上させることが可能なタッチスイッチを提供する。【解決手段】 タッチスイッチは、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成される。タッチスイッチは、カバーガラス１２とスイッチ部１８を少なくとも有している。カバーガラス１２は、使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に対応する位置に少なくとも１つの凹部２０が設けられる。スイッチ部１８は、凹部２０に対して着脱自在に嵌め込まれ、凹部２０に装着された状態でカバーガラス１２に対して接離自在な導電部３２を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチスイッチに関する。

近年、タッチパネルは直感的な操作が可能になるという利点により、使用者が機器を操作する際のインターフェースとして幅広い分野に採用されている。タッチパネルが使用者に露出する側には平坦形状の透明カバー部材が配置されており、アイコン等が表示されているタッチ操作領域を使用者が視認しながら行うタッチ操作を受け付けるように構成されている。透明カバー部材としては、主にガラス基板が使用されており、ガラス基板の透明性や質感により、タッチパネルのデザイン性を向上させている。

上記のような特徴により、押ボタンスイッチやメンブレンスイッチが従来から採用されていた操作領域においても、タッチパネルへと置き換える動きが広がっている。例えば、自動車等に搭載される空調設備やオーディオ等のコントロールをするためのセンターコンソールや家電製品の搭載されている操作パネルにおいてもタッチパネルを利用したものが存在し、スマートフォン等の携帯用電子機器では、ほとんどの操作をタッチパネルによって行うことができる。

しかしながら、タッチパネルは、表示装置に表示されるアイコン等をタッチしたときの圧力や静電容量等の変化が生じた位置を検出して操作を受け付けるため、透明基板はフラットな形状であることが多い。そのため、視覚障害者が操作する場合や、タッチ操作領域を正確に視認できないシチュエーションで操作する場合は、タッチ操作すべき領域が見つけられずに操作に時間が掛かったり、タッチ操作を行えなかったりすることがあった。

そこで、従来技術のなかには、タッチパネル表面のガラス基板に凹部を形成することで、触覚によってタッチした領域を認識できるようにする技術が存在する（例えば特許文献１）。このような凹部が形成されることで、使用者は指の感触によってタッチすべき領域を容易に認識できるため、画面を見なくても正確なタッチ操作が可能になるとされている。

特許第５８８１４１４号公報

しかし、上記のようなガラス基板は、タッチすべき領域を判断することはできるが、使用者がタッチパネルにタッチした際に、機器がタッチ操作を認識しているのか分からない場合があった。タッチパネルは、押ボタンスイッチ等と比較すると、タッチした際に触感の変化がないため、実際にタッチ操作が機器に認識されているのか分からないことがあった。そのため、タッチしたと思っても機器に検知されていなかったり、誤って複数回タッチして誤作動を引き起こしてしまったりすることがあった。このような不具合を防ぐために、タッチした際に触感でタッチ操作の実行の有無を認識できるタッチパネルモジュールが求められていた。

本発明の目的は、使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチパネルにおいて、誤操作を抑制し、操作性を向上させることが可能なタッチスイッチを提供することである。

本発明に係るタッチスイッチは、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成される。タッチスイッチは、透明基板とスイッチ部を少なくとも有している。透明基板は、使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に対応する位置に少なくとも１つの凹部が設けられる。スイッチ部は、凹部に対して着脱自在に嵌め込まれ、凹部に装着された状態で透明基板に対して接離自在な導電部を有することを特徴とする。

使用者は、タッチパネルを使用する際に凹部に装着された状態でもスイッチ部を押し込むことにより、導電部が透明基板と接触する。導電部が接触することにより、タッチスイッチの静電容量が変化し、タッチスイッチが使用者のタッチ操作を認識する。この構成では、使用者はタッチパネルを使用する際にスイッチ部を押し込む必要があるため、誤動作を防止することが可能になる。また、導電部が透明基板に接触することによりタッチ操作を検知する構成のため、使用者は導電部が透明基板に接触した感触によりタッチ操作が実行されたことを認識することができる。

また、スイッチ部は透明基板に当接する弾性支持部をさらに有することが好ましい。弾性支持部は、少なくとも弾性部材を含んだ材料から構成されており、応力により弾性変形する。弾性支持部は使用者がスイッチ部を押し込むことにより変形し、導電部が透明基板と接触するように構成される。弾性支持部によってスイッチ部の押し込み量や押し込みに必要な応力を調整できるので、スイッチ部の操作性が向上する。

さらに、透明基板はガラス部材からなり、スイッチ部は透明部材で構成されることが好ましい。スイッチ部が透明部材で構成されることにより、スイッチ部が凹部に装着されている状態においても、スイッチ部を通してタッチパネルに表示されているアイコン等の情報を視認することができる。また、アイコン等の情報を入れ替えることによって、タッチパネルの汎用性やセキュリティの向上に寄与することが可能になる。

本発明によれば、使用者からのタッチ操作を受け付けるタッチパネルにおいて、誤操作を抑制し、操作性を向上させることが可能なタッチスイッチを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るタッチスイッチモジュールを示す図である。 透明ボタンについて示す図である。 タッチスイッチの動作について示す図である。 タッチスイッチの別の実施形態を示す図である。 カバーガラスの製造方法について示す図である。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係るタッチスイッチモジュール１０を示す図である。タッチスイッチモジュール１０は、カバーガラス１２、タッチパネル１４、液晶表示装置１６および透明ボタン１８を備えた静電容量方式のタッチパネルスイッチである。カバーガラス１２は、タッチスイッチモジュール１０において使用者に露出する側に配置されており、使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成される。カバーガラス１２は、使用者に露出する主面に複数の凹部２０を有している。カバーガラス１２は０．５〜３ｍｍの板厚を有する強化ガラスを使用することが好ましく、本実施形態では、板厚０．５ｍｍの化学強化処理が施されたアルミノシリケートガラスを使用している。また、アルミノシリケートガラス以外にも、ソーダガラス、無アルカリガラス等のガラス基板や、アクリル、ポリカーボネート等の透明樹脂基板を使用することも可能である。

凹部２０は、使用者がタッチ操作の際にタッチ操作領域の目安とするアイコン２２が表示されている領域に形成されている凹状に窪んだ領域である。凹部２０の深さは適宜設定することが可能であり、凹部２０の形状も所望の形状を設定することが可能である。凹部２０の底面はアイコン２２よりも大きく形成されることで、アイコン２２の視認性が向上する。

タッチパネル１４はカバーガラス１２と液晶表示装置１６の間に配置されており、タッチスイッチモジュール１０への使用者のタッチ操作を検知するように構成される。タッチパネル１４にて検知された信号は不図示の制御部にて処理されて、あらかじめ規定された動作が行われる。

液晶表示装置１６は、タッチパネルの操作画面を表示するための液晶ディスプレイであり、本実施形態ではアイコン２２を表示している。液晶表示装置１６にはディスプレイだけではなく、偏光板やバックライトユニット等のディスプレイ以外の構成材料も含まれる。本実施形態では、液晶表示装置１６を使用しているが、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイやアイコン２２があらかじめ印刷された印刷基板を使用することが可能である。なお、液晶表示装置１６やカバーガラス１２にタッチパネル１４を組み込む構成を採用することも可能である。タッチパネル１４がカバーガラス１２と一体化されたＯＧＳ型やタッチパネル１４が液晶表示装置１６と一体化されたオンセルまたはインセル等の構成を採用することにより、タッチパネル１４をカバーガラス１２または液晶表示装置１６に組み込み、タッチスイッチモジュール１０の薄型化および軽量化に寄与することができる。

透明ボタン１８は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、凹部２０に嵌め込まれる透明部材であり、凹部２０にフィットする形状である。透明ボタン１８は、凹部２０の底面と接する下面に弾性部３０および導電部３２を有している。透明ボタン１８はカバーガラス１２に組み込まれておらず、凹部２０から着脱自在になるように構成されている。透明ボタン１８はガラスやアクリル等の透明部材で構成される。透明部材で構成されることにより、透明ボタン１８が凹部２０に嵌め込まれた状態でも、使用者は透明ボタン１８を通してアイコン２２を視認できるため、タッチスイッチの操作性が損なわれることがない。また、カバーガラス１２と同等の屈折率を有するガラス部材で透明ボタン１８を構成することにより、アイコン２２の視認性がさらに向上する。

透明ボタン１８を凹部２０に嵌め込む際は、図３（Ａ）に示すように透明ボタン１８が凹部２０から突き出した状態になるように嵌め込まれる。透明ボタン１８が突き出た状態で嵌め込まれることによって、使用者はアイコン２２の表示位置がより判別しやすくなり、ブラインドタッチ等の操作性も向上する。また、透明ボタン１８が突き出ていることにより、透明ボタン１８の装着や取り外しを容易に行うことができる。

弾性部３０は、カバーガラス１２と当接するように配置された弾性支持体である。本実施形態では、透明ボタン１８下面の周縁部に弾性部３０が配置されている。弾性部３０の配置は適宜設定することが可能であるが、透明ボタン３０が凹部２０内で傾いたりしないように配置されるべきである。弾性部３０は、使用者が透明ボタン１８を押したりすることで応力が加わることにより弾性変形するように構成される。弾性部３０は、少なくとも使用者が透明ボタン１８に圧力を加えた際に弾性変形する部材を含んでいる。また、弾性部３０は透明材料で構成されることがさらに好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンやシリコン系樹脂等を使用することができる。

導電部３２は、透明ボタン１８の下面において、導電体を含む層が配置されている領域である。導電体としては、ＩＴＯ、ポリチオフェン等の導電性有機樹脂、銀ナノワイヤ等の金属ナノワイヤ等の透明導電体を使用することが好ましい。本実施形態では、導電部３２が弾性部３０に囲まれた領域に配置されている。導電部３２を配置する位置は、アイコン２２が表示されている領域が好ましいが、タッチ操作を検知できる領域であれば適宜変更することができる。導電部３２は、弾性部３０よりも薄くなるように構成されており、透明ボタン１８が凹部２０に嵌め込まれた状態ではカバーガラス１２と接触していない。導電部３２の厚さは、弾性部３０の７０〜９５％の厚さであることが好ましい。

使用者が透明タッチスイッチ１０を使用する際は、凹部２０に嵌め込まれた透明ボタン１８を押し込む。すると、弾性部３０の弾性変形による収縮のため、透明ボタン１８が下方向に押し込まれ、導電部３２がカバーガラス１２と接触する。導電部３２がカバーガラス１２と接触することで、カバーガラス１２の静電容量が変化し、タッチパネル１４がタッチ操作を検知する。

タッチスイッチ１０は、透明ボタン１８を用いて操作することにより操作性が向上する。特に、使用者は操作時に透明ボタン１８を押し込んで操作する必要があるため、操作ミス等を防ぐことが可能になる。さらに、使用者は導電部３２とカバーガラス１２の感触により、タッチ操作が検知されたことを確認できる。透明ボタン１８が必要ない場合は、簡単に取り外しもできるので、使用者の好みや使用目的に合わせて、透明ボタン１８は自由に着脱することが可能である。

また、テンキーに適用する場合では、テンキーに表示されている数字を入れ替えることも可能である。ＡＴＭ等に適用されるタッチパネルにおいて、セキュリティ面の向上のためにテンキーの数字の配列をシャッフルすることがあるが、透明ボタン１８を使用することによって、数字アイコンがシャッフルされても好適に使用することが可能になる。

ここから、図４（Ａ）および（Ｂ）を用いて別の実施形態について説明する。図４（Ａ）に示すスマートフォン１０１は、タッチ操作を受け付ける画像表示領域３４を有している。また、使用者に露出する面に配置されたカバーガラス１２に形成された凹部には十字ボタン４０が嵌め込まれている。画像表示領域３４は、不図示の液晶表示装置等を使用し、所望の画像が表示されている。

スマートフォン１０１で行う携帯ゲームでは、画像表示領域３４上にゲーム画面とともに表示された仮想キーボードを使用するものがある。本実施形態では、画像表示領域３４に表示された十字キー状の仮想アイコンに対応する位置に、十字ボタン４０が配置されている。十字ボタン４０は、透明部材で構成されており、十字ボタン４０が嵌め込まれる凹部は十字状に形成されている。十字ボタン４０の裏面には、図４（Ｂ）に示すように弾性部３０および導電部３２が配置されている。十字ボタン４０は使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されており、透明部材で形成されている。

弾性部３０は、十字ボタン４０の中央部に配置されている。導電部３２は、十字ボタン４０のそれぞれの先端部に配置されている。弾性部３０および導電部３２の配置は適宜変更することが可能であるが、導電部３２が弾性部３０よりも先端側に配置されることが好ましい。

使用者は十字ボタン４０を所望の方向を押し込むことで弾性部３０が変形し、先端部に形成された導電部３２がカバーガラス１２と接触する。十字キーのように細かな操作が要求される場合、タッチパネルでは正確な操作が非常に難しいため、所望の領域をタッチすることは難しかった。しかし、十字ボタン４０を使用することで導電部３２とカバーガラス１２が確実に接触するため、ゲーム等の複雑な操作も的確に行うことができる。また、十字ボタン４０は透明であるため、ゲーム画面の視認性が損なわれることもない。

ここから、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を用いてカバーガラス１２の製造方法を説明する。本実施形態におけるカバーガラス１２の製造方法は、保護部材形成工程、パターニング工程、エッチング工程および剥離工程を備える。

保護部材形成工程では、図５（Ａ）に示すように、ガラス基板５０の主面に耐酸性を有する保護部材を被覆する。ガラス基板５０はアルミノシリケートガラスであり、板厚は０．５〜３ｍｍであることが好ましい。また、アルミノシリケートガラス以外にもソーダガラスや無アルカリガラスを使用することもできる。また、本実施形態では、化学強化処理済のアルミノシリケートガラスを使用しているが、未強化アルミノシリケートガラスを使用することも可能であり、未強化のアルミノシリケートガラスは、剥離工程後に強化処理を行うことも可能である。本実施形態では、耐酸性保護部材として保護フィルム５２を使用している。保護フィルム５２は、少なくともフッ酸に対する耐性を有している必要がある。保護フィルム５２はラミネータ等の貼り付け装置を用いて貼り付けることができる。また、保護フィルム以外にも感光性レジスト材等も使用することも可能である。

パターニング工程では、図５（Ｂ）に示すように凹部を形成すべき領域に対応する保護フィルム５２を除去し、開口部を形成する。開口部は、形成する凹部の形状に応じて所望の形状を形成すればよい。パターニング手段は、エッチングすべき領域から耐酸性部材を除去することができれば、どのような手段を用いても構わない。本実施形態では、レーザ装置を利用してパターニングを行っている。また、耐酸性部材として感光性レジストを使用する場合は、フォトリソグラフィを利用してパターニングを行うことも可能である。

エッチング工程では、ガラス基板をエッチング液と接触させることによって開口部が形成された領域に凹部を形成する。ガラス基板をエッチングする場合は、所望の搬送機構によって搬送されているガラス基板に対してエッチング液を噴射する枚葉タイプのエッチング装置やガラス基板をエッチング液が収容されたエッチング槽に浸漬するバッチタイプのエッチング装置等を使用することも可能である。エッチング液としては、少なくともフッ酸が含まれたエッチング液を使用することが好ましく、フッ酸の他にも塩酸等の無機酸や界面活性剤を添加しても良い。エッチング処理によって、保護フィルム５２によって保護されていない領域がエッチングされ、凹部２０が形成される。

剥離工程では、エッチング処理後のガラス基板５０から保護フィルム５２を除去する。保護フィルム５２を除去する際は、物理的な力を保護フィルム５２に与えることで剥離することが可能である。通常、カバーガラス１２は大型のガラス基板５０にカバーガラス基材単位で面取りされた状態で製造されることが多いため、後工程に切断処理等が適宜行われる。なお、切断処理は、剥離工程前にエッチングによって凹部の形成と同時または連続して行うことも可能である。

エッチング処理によって凹部を形成することにより、凹部の内部を滑らかにすることができ、透明ボタン１８と接触して、カバーガラス１２が破損するおそれも少なく、形状の異なる凹部もパターニングによって容易に形成することが可能になる。また、ガラス基板以外に透明基板として樹脂基板を使用する場合は、プレス加工等を利用して凹部を形成することが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０‐タッチスイッチモジュール
１２‐カバーガラス
１４-タッチパネル
１６‐液晶表示装置
１８-透明ボタン
２０‐凹部
２２-アイコン
２４‐支持部
３０-弾性部
３２‐導電部
３４‐情報表示領域
４０‐十字ボタン
５０‐ガラス基板
５２‐保護フィルム

Claims (3)

1. 使用者からのタッチ操作を受け付けるように構成されたタッチスイッチであって、
   使用者が何らかのタッチ操作を行うタッチ操作領域に対応する位置に少なくとも１つの凹部が設けられた透明基板と、
   前記凹部に対して着脱自在に嵌め込まれるスイッチ部と、
   を少なくとも備え、
   前記スイッチ部は前記凹部に装着された状態で前記透明基板に対して接離自在な導電部を有することを特徴とするタッチスイッチ。
2. 前記スイッチ部は、前記透明基板に当接する弾性支持部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のタッチスイッチ。
3. 前記透明基板がガラス基板であり、前記スイッチ部が透明部材で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のタッチスイッチ。

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