JP5990044B2 - 車両搭載用センサパネル - Google Patents

Description

本発明は、車両搭載用センサパネルに関し、特に、センサ電極、接地導体およびこれらが配置される絶縁体板を備えるセンサパネルに関する。

自動車には、オーディオ装置、空調装置、パワーウィンドウ、ウインカ、ルームライト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等が用いられていた。

近年、車室内の居心地を向上させるため、操作パネルには様々な工夫が凝らされている。例えば、乗員が軽く触れるだけでアクセサリ機器の操作が行われるタッチ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には、フレキシブル基板が記載されている。このフレキシブル基板には、信号を伝達するリードパターン、およびグランドパターンが形成されている。フレキシブル基板が折り曲げられた場合、グランドパターンはリードパターンに重ねられる。

特許文献３には、配線基板が記載されている。この配線基板は、インターフェース部と、インターフェース部分から張り出した部分とを備える。張り出し部分はＧＮＤパターンを備えており、この部分がインターフェース部側に折り曲げられる。これによって、インターフェース部の信号線が、張り出し部分のＧＮＤパターンに重ねられる。なお、特許文献２および３に記載されている技術は、車両搭載用のスイッチに関するものではない。

特開２００９−４３４７３号公報 実開昭６３−２７０９７号公報 特開２００４−１５２９８４号公報

センサ電極の静電容量の変化に基づいて動作するタッチスイッチでは、センサ電極が絶縁体板に配置される。このようなタッチスイッチでは、ノイズの影響による誤動作を回避するため、センサ電極との間に静電容量を形成する接地導体が絶縁体板に配置される。しかし、センサ電極に加えて接地導体を配置した場合、構造が複雑となり、製造および取り付けに要される工程が増加するという問題があった。

本発明は、製造および取り付けが容易な車両搭載用センサパネルを提供することを目的とする。

本発明は、絶縁体板と、前記絶縁体板の第１の領域に設けられたセンサ電極と、前記絶縁体板の第２の領域に設けられた接地導体と、前記センサ電極から前記第２の領域に至る導線と、前記絶縁体板の第３の領域であって、前記第１の領域または前記第２の領域の周囲から、前記第１の領域または前記第２の領域に折り重なるように伸びており、前記導線との間に前記第１の領域または前記第２の領域を挟んでいる第３の領域における、前記導線側の面とは反対側の面に設けられた第３領域接地導体と、を備え、前記絶縁体板は、前記センサ電極および前記接地導体を外側に向けて、前記第１の領域と前記第２の領域との境界部で折れ曲がっており、前記第１の領域および前記第２の領域は、前記第３の領域および前記第３領域接地導体を挟んでおり、前記絶縁体板は、前記センサ電極が属する層および前記接地導体が属する層の間に位置する絶縁体層を形成していることを特徴とする。

また、本発明に係る車両搭載用センサパネルは、望ましくは、前記接地導体は、前記センサ電極に対向する欠損部を含む。また、本発明は、車両搭載用センサパネルにおいて、絶縁体板と、前記絶縁体板の第１の領域に設けられたセンサ電極と、前記絶縁体板の第２の領域であって、前記第１の領域から離れる方向に広がった第２の領域に設けられた接地導体と、前記センサ電極から前記第２の領域に至る導線と、を備え、前記絶縁体板は、前記第１の領域または前記第２の領域の周囲から、前記第１の領域または前記第２の領域から離れる方向に広がった第３の領域を有し、前記第１の領域、前記第２の領域および前記第３の領域は同一面上に広がっており、前記第１の領域と前記第２の領域との第１境界部、および、前記第１の領域若しくは前記第２の領域と前記第３の領域との第２境界部は、折り曲げ可能なフレキシブル領域を含み、車両搭載用センサパネルは、さらに、前記第３の領域に設けられ、前記導線との間に前記第２境界部が介在する位置に設けられた第３領域接地導体を備えることを特徴とする。また、本発明に係る車両搭載用センサパネルは、望ましくは、前記接地導体に設けられ、前記第１の領域と前記第２の領域との境界に関して前記センサ電極と対称の位置に設けられた欠損部を備える。

本発明によれば、製造および取り付けが容易な車両搭載用センサパネルを提供することができる。

本発明に係るセンサパネルの構成を示す図である。 センサパネルの断面図である。 センサパネルの正面図である。 接地導体板を有する各領域が折り畳まれた後におけるセンサパネルの断面図である。 本発明の応用例に係るセンサパネルの構成を示す図である。 接地導体板を有する各領域が折り畳まれた後におけるセンサパネルの断面図である。

図１には、本発明の実施形態に係るセンサパネル１０の構成が示されている。また、図２にはセンサパネル１０のＡＢ線断面図が示されている。センサパネル１０は、自動車のインストルメントパネルに取り付けられ、アクセサリ機器を操作するためのタッチスイッチを構成する。ただし、図１には、自動車への取り付け前の状態が示されている。

センサパネル１０は、センサ電極領域１２、接地パターン領域１４、第１サブ接地パターン領域１６、第２サブ接地パターン領域１８、第１シールド領域２０、および第２シールド領域２２を備える。これらの領域は、１枚の絶縁体板２４に導体が配置されることで形成される。絶縁体板２４は、例えば、弾力性があり折り曲げが可能な、すなわちフレキシブルなプラスチック樹脂で形成される。また、領域間を跨ぐ導線３０は、絶縁体板２４と共に折り曲げが可能な導電性の材料で形成される。センサパネル１０は、絶縁体板２４に接合された銅箔のエッジングや、絶縁体板２４への銀によるシルク印刷等によって製造される。

センサ電極領域１２には、複数の横並びセンサ電極２６が複数段に亘って配置されている。図１に示される例では、５個の横並びセンサ電極２６からなるセンサ電極群が、２段設けられている。また、７個の横並びセンサ電極２６からなるセンサ電極群が１段設けられている。横並びセンサ電極２６が配置された領域の左右には、複数の縦並びセンサ電極２８が配置されている。図１に示される例では、左右にそれぞれ３個の縦並びセンサ電極２８が設けられている。

横並びセンサ電極２６および縦並びセンサ電極２８のそれぞれからは導線３０が引き出されている。各導線３０は、センサ電極領域１２上を通り、接地パターン領域１４に至る。各導線３０は、接地パターン領域１４においては、接地パターン領域１４の左右に設けられた第１シールド領域２０、または第２シールド領域２２のいずれかの傍らに配置されている。各導線３０は、さらに、接地パターン領域１４から引き出され、ハーネス３２を介して制御部３４に接続されている。

接地パターン領域１４には、メイン接地導体板３６が設けられている。メイン接地導体板３６は、欠損部３８を有する。欠損部３８は、センサ電極領域１２と接地パターン領域１４との境界線４４に関して、横並びセンサ電極２６の位置と線対称な位置にある。本実施形態においては、欠損部３８は、線対称な位置にある横並びセンサ電極２６と同一の大きさか、線対称な位置にある横並びセンサ電極２６よりも大きいものとする。後述のように、センサ電極領域１２と接地パターン領域１４とが折り重ねられた状態において、横並びセンサ電極２６が欠損部２８に重なり、メイン接地導体板３６とは重ならないように欠損部３８の形状および大きさが決定されている。

第１サブ接地パターン領域１６には、第１サブ接地導体板４０が設けられている。第１サブ接地導体板４０は欠損部３８を有する。欠損部３８は、センサ電極領域１２と第１サブ接地パターン領域１６との境界線４６に関して、縦並びセンサ電極２８の位置と線対称な位置にある。本実施形態においては、欠損部３８は、３つの縦並びセンサ電極２８が占める領域よりも大きいものとする。後述のように、センサ電極領域１２と第１サブ接地パターン領域１６とが折り重ねられた状態において、縦並びセンサ電極２８が欠損部３８に重なり、第１サブ接地導体板４０とは重ならないように欠損部３８の形状および大きさが決定されている。

第２サブ接地パターン領域１８には、第２サブ接地導体板４１が設けられている。第２サブ接地導体板４１は欠損部３８を有する。欠損部３８は、センサ電極領域１２と第２サブ接地パターン領域１８の境界線４８に関して、縦並びセンサ電極２８の位置と線対称な位置にある。本実施形態においては、欠損部３８は３つの縦並びセンサ電極２８が占める領域よりも大きいものとする。後述のように、センサ電極領域１２と第２サブ接地パターン領域１８とが折り重ねられた状態において、縦並びセンサ電極２８が欠損部３８に重なり、第２サブ接地導体板４１とは重ならないように欠損部３８の形状および大きさが決定されている。

第１シールド領域２０および第２シールド領域２２は、それぞれ、第１シールド用接地導体板４２および第２シールド用接地導体板４３を有する。後述のように、各シールド領域と接地パターン領域１４とが折り重ねられた状態において、各シールド用接地導体板は導線３０を覆う。

図２に示されているように、横並びセンサ電極２６、およびメイン接地導体板３６は、表面に露出している。同様に、図１に示される縦並びセンサ電極２８、第１サブ接地導体板４０、第２サブ接地導体板４１、第１シールド用接地導体板４２および第２シールド用接地導体板４３は、表面に露出している。他の実施形態では、これらのセンサ電極および接地導体板は、プラスチック樹脂等で覆われていてもよい。

なお、以下の説明においては、横並びセンサ電極２６、および、縦並びセンサ電極２８を総括的に示す用語として「センサ電極」を用いる。また、メイン接地導体板３６、第１サブ接地導体板４０、第２サブ接地導体板４１、第１シールド用接地導体板４２および第２シールド用接地導体板４３を総括的に示す用語として「接地導体板」を用いる。

次に、センサパネル１０の取り付け方法について説明する。初めに、第１シールド領域２０および第２シールド領域２２が、それぞれ、境界線５０および５２において、図１の奥に向かう方向に折り曲げられ接地パターン領域１４に重ねられる。また、第１サブ接地パターン領域１６および第２サブ接地パターン領域１８が、それぞれ、境界線４６および４８において、図１の奥に向かう方向に折り曲げられセンサ電極領域１２に重ねられる。そして、接地パターン領域１４が、境界線４４において、図１の奥に向かう方向に折り曲げられセンサ電極領域１２に重ねられる。

図３には、このように接地導体板を有する各領域が折り畳まれた後におけるセンサパネル１０の正面図が示されている。また、図４には、接地導体板を有する各領域が折り畳まれた後におけるＡＢ線断面の様子が示されている。図４に示されるように、横並びセンサ電極２６は、絶縁体板２４が折り重なって２層構造となった絶縁体層５６の一方の面に位置し、メイン接地導体板３６は、絶縁体層５６の他方の面に位置する。すなわち、各センサ電極が属するセンサ電極層５８、各接地導体が属する接地導体層６０、および、これらの層の間に位置する絶縁体層５６が形成され、絶縁体層５６を挟んでセンサ電極層５８に対向して接地導体層６０が設けられる。

なお、各センサ電極および各接地導体板が、プラスチック樹脂等で覆われた場合には、図４におけるセンサ電極層５８の上側、および、接地導体層６０の下側がプラスチック樹脂で覆われた構造となる。

接地導体板を有する各領域がセンサ電極領域１２に折り重ねられたセンサパネル１０は、自動車に搭載された制御部３４にハーネス３２を介して接続された上で、インストルメントパネルに固定される。この際、インストルメントパネルにおける平面状に形成された領域にセンサパネル１０を載せ、透明な絶縁板によってインストルメントパネルとの間にセンサパネル１０を挟むことで、センサパネル１０を固定してもよい。この場合、センサパネル１０が折り畳まれた状態は、絶縁板とインストルメントパネルとの間にセンサパネル１０が挟まれることで維持される。これによって、センサパネル１０が折り畳まれた状態を維持するための接着剤、両面テープ等が不要となる。

センサパネル１０および制御部３４によって構成されるタッチスイッチの動作について図３を参照して説明する。複数の横並びセンサ電極２６および縦並びセンサ電極２８のうちいずれかのセンサ電極に、乗員の人体が接近または接触すると、そのセンサ電極の静電容量が変化する。制御部３４は、静電容量が変化したセンサ電極を認識したときは、そのセンサ電極に割り当てられた制御をアクセサリ機器５４に対して行う。例えば、アクセサリ機器５４が空調装置であり、あるセンサ電極に空調装置の温度制御が割り当てられているものとする。この場合、制御部３４は、そのセンサ電極の静電容量が変化したことを認識すると、空調装置に対して温度制御を行う。また、アクセサリ機器５４がオーディオ装置であり、あるセンサ電極に、オーディオ装置の音量制御が割り当てられているものとする。この場合、制御部３４は、そのセンサ電極の静電容量が変化したことを認識すると、オーディオ装置に対して音量制御を行う。

また、制御部３４は、横並びセンサ電極２６が配列された順序に応じて、各横並びセンサ２６の静電容量が変化したことを認識したときに、静電容量が変化した順序に応じてアクセサリ機器５４を制御してもよい。例えば、アクセサリ機器５４がオーディオ装置である場合には、各横並びセンサ２６の静電容量が左から右に向かう順序で変化したときに、オーディオ装置の音量を大きくする制御を行ってもよい。そして、各横並びセンサ２６の静電容量が、右から左に向かう順序で変化した場合には、オーディオ装置の音量を小さくする制御を行ってもよい。このような制御によれば、乗員が、横並びセンサ２６の配列方向に沿ってセンサパネル１０を指でなぞることで音量調整が行われる。同様に、制御部３４は、縦並びセンサ電極２８が配列された順序に応じて、各縦並びセンサ２８の静電容量が変化したことを認識したときに、静電容量が変化した順序に応じてアクセサリ機器５４を制御してもよい。

図４に示されるように、本実施形態に係るセンサパネル１０の構成によれば、センサ電極層５８、絶縁体層５６、および接地導体層６０が形成され、絶縁体層５６を挟んでセンサ電極層５８に対向して接地導体層６０が設けられる。センサ電極には他層の接地導体板が近接する。これによって、人体に対しては十分大きなインピーダンス値を有する一方で、ノイズに対しては小さいインピーダンス値を有する静電容量が、センサ電極と接地導体板との間に形成される。さらに、センサ電極に接続される導線３０は、第１シールド用接地導体板４２、または、第２シールド用接地導体板４３に覆われる。これによって、制御部３４において検出されるノイズが抑制され、タッチスイッチの誤動作が回避される。

また、このようなセンサパネル１０の構成によれば、センサ電極、接地導体板および絶縁体板が一体的に形成され、センサパネル１０の製造が容易になる。また、簡単な工程によってセンサパネル１０が自動車に取り付けられる。

なお、上記では、接地パターン領域１４、第１サブ接地パターン領域１６、および、第２サブ接地パターン領域１８における欠損部３８を、対応するセンサ電極と同一の大きさ、あるいは、それよりも大きいものとし、センサ電極が接地導体板に重ならない構成について説明した。欠損部３８の形状および大きさは、センサ電極と接地導体板との間に形成される静電容量の大きさに応じて調整してもよい。すなわち、人体に対しては十分大きなインピーダンス値を有する一方で、ノイズに対しては小さいインピーダンス値を有する静電容量が、センサ電極と接地導体板との間に形成されるようにする。

また、上記では、絶縁体板２４の全体をフレキシブルなプラスチック樹脂で形成した例について説明した。しかしながら、境界線４４、４６、４８、５０、および５２が位置する領域のみをフレキシブルな材料で形成し、その他の領域を剛性の材料で形成してもよい。

次に、センサパネルの応用例について説明する。図５および図６には、応用例に係るセンサパネル６２の構成が示されている。図５には取り付け前のセンサパネル６２が示され、図６には、接地導体板を有する各領域が折り畳まれた後におけるＣＤ線断面が示されている。このセンサパネル６２は、正面の一部が光ることにより美観を奏する。図１〜図４に示され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。

横並びセンサ電極２６および縦並びセンサ電極２８は透明または半透明の材料で形成され、絶縁体板２４は半透明の材料で形成されている。接地パターン領域１４、第１サブ接地パターン領域１６、および、第２サブ接地パターン領域１８の欠損部３８には、光を通す光穴６４が設けられている。また、センサ電極領域１２の２段の横並びセンサ電極群の間には、正面穴６６が設けられている。

図６に示されるように、接地導体層６０の側には、光源６８が設けられている。光源６８から放射された光は、欠損部３８および光穴６４を通ってセンサ電極層５８に到達し、各センサ電極、および、正面穴６６が光る。これによって、センサパネル６２が美観を奏すると共に、乗員に対しスイッチ操作すべき位置が明確に示される。

１０，６２ センサパネル、１２ センサ電極領域、１４ 接地パターン領域、１６ 第１サブ接地パターン領域、１８ 第２サブ接地パターン領域、２０ 第１シールド領域、２２ 第２シールド領域、２４ 絶縁体板、２６ 横並びセンサ電極、２８ 縦並びセンサ電極、３０ 導線、３２ ハーネス、３４ 制御部、３６ メイン接地導体板、３８ 欠損部、４０ 第１サブ接地導体板、４１ 第２サブ接地導体板、４２ 第１シールド用接地導体板、４３ 第２シールド用接地導体板、４４，４６，４８，５０，５２ 境界線、５４ アクセサリ機器、５６ 絶縁体層、５８ センサ電極層、６０ 接地導体層、６４ 光穴、６６ 正面穴、６８ 光源。

Claims (4)

1. 絶縁体板と、
   前記絶縁体板の第１の領域に設けられたセンサ電極と、
   前記絶縁体板の第２の領域に設けられた接地導体と、
   前記センサ電極から前記第２の領域に至る導線と、
   前記絶縁体板の第３の領域であって、前記第１の領域または前記第２の領域の周囲から、前記第１の領域または前記第２の領域に折り重なるように伸びており、前記導線との間に前記第１の領域または前記第２の領域を挟んでいる第３の領域における、前記導線側の面とは反対側の面に設けられた第３領域接地導体と、を備え、
   前記絶縁体板は、前記センサ電極および前記接地導体を外側に向けて、前記第１の領域と前記第２の領域との境界部で折れ曲がっており、
   前記第１の領域および前記第２の領域は、前記第３の領域および前記第３領域接地導体を挟んでおり、
   前記絶縁体板は、前記センサ電極が属する層および前記接地導体が属する層の間に位置する絶縁体層を形成していることを特徴とする車両搭載用センサパネル。
2. 請求項１に記載の車両搭載用センサパネルにおいて、
   前記接地導体は、前記センサ電極に対向する欠損部を含むことを特徴とする車両搭載用センサパネル。
3. 車両搭載用センサパネルにおいて、
   絶縁体板と、
   前記絶縁体板の第１の領域に設けられたセンサ電極と、
   前記絶縁体板の第２の領域であって、前記第１の領域から離れる方向に広がった第２の領域に設けられた接地導体と、
   前記センサ電極から前記第２の領域に至る導線と、を備え、
   前記絶縁体板は、前記第１の領域または前記第２の領域の周囲から、前記第１の領域または前記第２の領域から離れる方向に広がった第３の領域を有し、
   前記第１の領域、前記第２の領域および前記第３の領域は同一面上に広がっており、
   前記第１の領域と前記第２の領域との第１境界部、および、前記第１の領域若しくは前記第２の領域と前記第３の領域との第２境界部は、折り曲げ可能なフレキシブル領域を含み、
   車両搭載用センサパネルは、さらに、
   前記第３の領域に設けられ、前記導線との間に前記第２境界部が介在する位置に設けられた第３領域接地導体を備えることを特徴とする車両搭載用センサパネル。
4. 請求項３に記載の車両搭載用センサパネルにおいて、
   前記接地導体に設けられ、前記第１の領域と前記第２の領域との境界に関して前記センサ電極と対称の位置に設けられた欠損部を備えることを特徴とする車両搭載用センサパネル。

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