JP6056416B2 - タッチスイッチ部材及びタッチスイッチ装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1では、タッチボタン装置が建物内部に設置される場合、広い空間において操作者が建物内部をどこに移動しても操作できるよう利便性をよくするためには、多数の装置を多数の場所に設置する必要があり、また、タッチボタン装置自体が連続した内装デザインの一部を遮るように設けられることが多く、そのため、設置されたタッチボタン装置によって建物内部等の内装の外観意匠を損ねるものとなる問題がある。また、特許文献1のタッチボタン装置によれば、多様な入力の方法、例えばジェスチャ等による入力には対応が困難であり、タッチボタン装置を組み合わせて装置化したとしても複雑なものとなる問題がある。
本発明は、このような課題を解決すべく、鋭意研究して完成されたものである、
上記の問題を解決するための本発明の一の要旨は、上記のタッチスイッチ部材に加えて、タッチセンサ層及び発光パターン部を制御する制御部を備えてなることを特徴とするタッチスイッチ装置、にある。
図1は、タッチスイッチ部材の一実施形態の部分断面図である。図2は、タッチスイッチ部材の一実施形態の部分平面図である。図3は、タッチスイッチ部材の構成要素であるタッチセンサ層の一実施形態の断面図と平面図である。図4は、タッチスイッチ部材の他の実施形態の部分断面図である。図5は、タッチスイッチ部材の構成要素である発光パターン部のパターンの平面図である。図6は、タッチスイッチ部材が組み込まれたタッチスイッチ装置の構成を示す概略図である。
図1は、タッチスイッチ部材の一実施形態の部分断面図である。
図1(a)は、半透明意匠層4、タッチセンサ層3、発光パターン部2が順に積層されたタッチスイッチ部材1の部分断面図である。
図1(b)は、半透明意匠層4、タッチセンサ層3、発光パターン部2が順に積層されており、そのうち発光パターン部2は、各1部ずつがタッチセンサ層3側に2部積層されたタッチスイッチ部材1の部分断面図である。
図1(a)及び(b)に示すように、タッチスイッチ部材1は、半透明意匠層4、タッチセンサ層3及び発光パターン部2が順に積層されてなるタッチスイッチ部材であって、前記タッチセンサ層は、静電容量方式によりマルチタッチ検出を可能とするものであり、発光パターン部2は、タッチセンサ層3より平面視上小さい面積で一又は複数の領域に配設されてなるものである。また、タッチセンサ層3は、半透明意匠層4とは平面視上同一又は小さい面積で配設されてなるものである。すなわち、タッチスイッチ部材1は、半透明意匠層4に覆われたタッチセンサ層3が配設された領域と、同じ半透明意匠層4に覆われたタッチセンサ層3及び発光パターン部2が配設された領域とが連続した構成となっている。
図1(a)及び(b)において、少なくともタッチスイッチ部材1の半透明意匠層4に覆われたタッチセンサ層3が配設されたすべての領域では、操作者によってタッチスイッチ部材1の半透明意匠層4の表面にタッチ又はジェスチャによる操作が行われることによって下層のタッチセンサ層3が位置情報を検出するよう形成されている。
一方、半透明意匠層4に覆われたタッチセンサ層3及び発光パターン部2が配設された領域では、発光パターン部2を消光状態とした場合には、半透明意匠層4側すなわち操作側からみて、半透明意匠層4の絵柄模様のみが視認されて、発光パターン部2、タッチセンサ層3については視認されないよう形成されている。
そして、発光パターン部2を発光状態とした場合には、発光パターン部2からの光のパターンがタッチセンサ層3と半透明意匠層4を透過し操作側から視認できるよう形成されている。すなわち、半透明意匠層4上に視認されるパターンとタッチセンサ層3のパターンとは平面視上の位置関係(例えばXY座標の位置)が一致するよう形成されている。
したがって、半透明意匠層4の表面の指などが接触された接触点がパターンの中のどの位置であるかを、タッチセンサ層3とその制御部によって特定することができるものである。
図1(a)及び(b)のような実施態様によれば、タッチセンサ層3が半透明意匠層4のタッチ操作側の反対側に直接形成されたシートを予め製造しておくことが可能であり、タッチセンサ層3の面が半透明意匠層4の面に沿って精度良く形成し易い利点がある。さらに、タッチスイッチ部材1を内装や機器や設備に施工する際に、発光パターン部2を予め建物壁面の要所に複数配設しておき、半透明意匠層4の裏面にタッチセンサ層3が直接形成されたシートを壁面全体に貼り付けることにより、高い精度が要求される工事にも係らず通常の内装工事と同様の工程で行える利点がある。
図2には、タッチスイッチ部材1の層構成を明確にするために、半透明意匠層4の一部が取り除かれた状態が模式的に示されており、その取り除かれた部分には、格子形の電極からなるタッチセンサ層3と、さらにタッチセンサ層3の一部分の領域に重ねて形成された発光パターン部2のパターンが示されている。
タッチスイッチ部材を構成するタッチセンサ層は、静電容量方式によるもので、同時に多点をタッチして入力する、いわゆるマルチタッチに対応する検出を可能とするものであれば適宜用いることができる。
タッチセンサ層の実施態様の1つとしては、少なくとも第1電極部、第2電極部及び誘電体部からなり、前記第1電極部には複数の第1導電体が含まれ、前記第2電極部には複数の第2導電体が含まれ、第1導電体と第2導電体は離間して配設され、前記誘電体部は、前記第1導電体と前記第2導電体との間にあるように形成されてなるものを採用することができる。
ここで、第1導電体と第2導電体とで構成される平面視上の電極配列パターンとしては、種々のものが用いられる。例えば、楔形、渦巻形、ジグザグ形、格子形などが用いられる。楔形の例としては、誘電体部である基材の上に、第1導電体と第2導電体が各々細長い直角三角形状いわゆる楔形に形成され、各々の斜辺同士が平行になるように交互に配置され、導電体同士の隙間が形成されているもの(特開WO2011/001561号公報)が挙げられる。渦巻形の例としては、誘電体部である基材の上に第1導電体と第2導電体が隙間を介して互いを囲む方形渦巻きのように形成されたもの(特開2007−18515号公報)が挙げられる。
図3は、タッチセンサ層3の電極配列パターンが格子形である一実施態様の部分断面図と部分平面図である。
図3(a)は、タッチセンサ層3の平面図であり、図3(b)は、図3(a)及び図3(c)の平面図のS−S線における断面図である。図3(c)は、図3(a)のタッチセンサ層とは反対側の面の平面図である。
図3に示すように、タッチセンサ層3は、誘電体部である基材11と、基材11の一方の側の面上に設けられた第1電極部21と、基材11の他方の側の面上に設けられた第2電極部22と、を有している。
第1電極部21には複数の第1導電体31が含まれ、第1導電体31の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びている。
また、第2電極部22には複数の第2導電体32が含まれ、第2導電体32の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びている。
更に、第1導電体31と第2導電体32は、前記タッチセンサ層3の平面視上互いに交差してなるものである。
ここで、タッチセンサ層3は、図6に示すようにタッチスイッチ装置10に適用されて、制御部50と接続されることによって、第1導電体31と第2導電体32との交点の基材11の部分にはコンデンサが形成され、操作者のタッチ操作に応じて交点の静電容量が変化することでタッチ操作の有無を検出することができるものである。
この場合には、第1電極部には複数の第1導電体が含まれ、第1導電体の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びており、第2電極部には複数の第2導電体が含まれ、第2導電体の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びており、第1導電体と第2導電体は、前記タッチセンサ層の平面視上交差しており、誘電体部は、前記第1導電体と前記第2導電体との間にあって、前記第1導電体と前記第2導電体が平面視上交差した部分に設けられているものを用いることができる。
この場合には、第1電極部には複数の第1導電体が含まれ、第1導電体の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びており、第2電極部には複数の第2導電体が含まれ、第2導電体の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びており、第1導電体と第2導電体が前記タッチセンサ層の平面視上交差してなるように、第1基材の第1電極部側とは反対側に、第2基材の第2電極部側を接着剤を介して貼り合わせて形成されている。ここで誘電体部は、前記第1電極部と前記第2電極部との間にある第1基材に相当する。
タッチセンサ層3の第1導電体及び第2導電体を構成する材料としては、例えば、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、タングステン、クロム、チタンなどの金属のうち1種または2種以上を組み合せた合金を用いることができる。
また、タッチセンサ層に透明性を有することが必要な場合には、第1導電体及び第2導電体を構成する材料としては、例えば、インジウム錫オキサイド(ITO)、酸化インジウム、インジウム亜鉛オキサイド(IZO)、酸化錫(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等の金属酸化物、ポリアニリン、ポリアセチレン等の高分子化合物を用いることができる。
タッチスイッチ部材が大型すなわち面積が大きくなる場合には、タッチセンサ層の配線の制御部ICから遠い部分では動作速度が遅くなるなどの影響を少なくするため、低抵抗の材料が望ましく、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルを使用することが好ましい。
図6に示すように、基材の一方の側の面上に第1電極部と、基材の他方の側の面上に第2電極部が設けられているタッチセンサ層の実施態様の場合は、基材自体が誘電体部であるものが選択される。また、他のタッチセンサ層の実施態様として、第1電極部と第2電極部とが同一面上に配設された場合には、誘電体部は、前記第1導電体と前記第2導電体との間にあって、前記第1導電体と前記第2導電体が平面視上交差した部分に薄膜状に設けられる。交差した部分が存在しない電極形状パターンの場合には、基材が誘電体部であればよい。
上記の材料をフィルム形状にして基材として用いることや、また、溶剤に溶解して塗布して塗布膜として用いることが可能である。また上記の樹脂をベースとした感光性樹脂として用いることもできる。
タッチセンサ層3の形成方法としては、第1導電体と第2導電体のストライプ状のパターンの形成には、印刷法やフォトリソグラフィー法などが用いられる。
印刷法では、導電体の構成材料をインクとして調整して、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、静電印刷法、インクジェット法などによって形成することができる。また、フォトリソグラフィー法では、導電性材料を基板の全面に形成しておき、その上に感光性レジストを積層し、フォトマスクを介して露光した後に現像、エッチングによりストライプ状パターンを形成する。導電性感光性材料を使用した場合には、基板の全面に形成しておき、フォトマスクを介して露光した後に現像して形成することができる。
半透明意匠層4としては、壁や床などの内装材、機器や家具の表面被覆材として意匠性を高めるために用いられるものである。タッチスイッチ部材の発光パターン部が発光時には、発光パターン部の光が透過してパターンを操作側から視認することができる程度に光透過性、透明性を有し、発光パターン部が消光時にはタッチセンサ層、発光パターン部が操作側から視認されないよう隠蔽性を有して、すなわち半透明性を有するものであればよい。
好ましくは半透明意匠層4が光拡散率が高く全光線透過率が大きい光学特性を有するものを用いることがよく、発光パターン部の発光時には、投影されたパターンの明暗コントラストが大きくなり操作側から視認し易くすることができ、発光パターン部の消光時には、操作側からの外光を表面で反射し光拡散することにより半透明意匠層下のタッチセンサ層や発光パターン部等の部材を視認されなくすることができる効果を有する。
発光パターン部としては、発光時には、発光パターン部から出光された光のパターンがタッチセンサ層と半透明意匠層を透過して操作側から視認できる発光性能を有するものであればよい。
発光パターン部の一実施形態として、発光体をパターン状に設けたものが用いられる。
発光体としては、LED、有機エレクトロルミネッセント素子、無機エレクトロルミネッセント素子等が用いられる。発光体のパターンは、被操作機器の配置図面や操作指示内容(強度、速度、程度)などが絵、文字、図面の形で表示されたもので形成される。
図4は、発光パターン部2が透過パターン層6と発光層5の積層体からなる実施態様を示す断面図である。図4(a)は、発光パターン部2が1つの領域に配設された例を示すものであり、図4(b)は、発光パターン部2が複数の領域に配設された例を示すものである。
透過パターン層6のパターンは、被操作機器の配置図面や操作指示内容(強度、速度、程度)などが絵、文字、図面の形で表示されたもので形成されている。
遮光部62としては、発光層5の発光時には、その光を遮断することにより透過部61との明暗コントラストを明確にしてパターンを視認できるように形成されていればよい。透過部61は空隙でもよく、樹脂などが充填されていてもよく、透明な基材上に遮光部62を設けた場合にはその基材自体であってもよい。
遮光部62を構成する材料としては、金属薄膜や、樹脂中に金属化合物、顔料、カーボンなどの遮光性粒子を有するものが使用できる。
透過パターン層6の形成方法としては、基材上に、遮光部62の構成材料を用いてスクリーン印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、静電印刷法、インクジェット法などの印刷法やフォトリソグラフィー法によりパターン状に形成する方法を用いることができる。
発光層5の光源としては、白熱灯、蛍光灯や、発光ダイオード素子、エレクトロルミネッセンス素子、レーザーによる光や、太陽光などを用いることができる。それらの中でも、発光ダイオード素子、エレクトロルミネッセンス素子やレーザーによる光源は、コンパクトな設計を可能とし、設置の際に内装材、機器や家具の外観意匠への影響を少なくできる点で好ましい。
図5に示すように、発光パターン部のパターン40には、建物内部の平面図と逆三角形のデザインが示されている。建物内部の平面図は、建物内部の複数の被操作機器、例えば、窓Xを含む窓や戸、照明Aを含む照明装置などが表示された配置図である。また、逆三角形のデザインは、被操作機器の作動内容、例えば、窓や戸の開閉方向の上下、照明装置の明るさの大小を象徴的に示すものである。
発光パターン部のパターンの他の実施形態としては、タッチスイッチ部材が車両内部に配設された場合には、車両内部の全体図とその車両内の複数の被操作部を示した配置図と、被操作機器の作動内容(窓の開閉、シート位置調整、情報端末機器調整など)の表現されたデザインや文字によって示されたものを適用することができる。
図6は、本発明のタッチスイッチ装置10であって、本発明のタッチスイッチ部材1に制御部50を加えてなる実施形態を説明するための構成図である。
図6に示すように、タッチスイッチ装置10は、タッチスイッチ部材1と、タッチスイッチ部材1のタッチセンサ層3と発光パターン部2に接続された制御部50と、を有している。
また、タッチスイッチ装置10の制御部50は、発光パターン部2が消光状態の時、半透明意匠層4上の所定の位置においてタッチ又はジェスチャ入力された位置情報を処理して発光パターン部2に発光する指示を出力する機能を有する。
また、タッチスイッチ装置10の制御部50は、発光パターン部2が発光状態の時、半透明意匠層4に投影されたパターンの所定の位置においてタッチ又はジェスチャ入力された位置情報を処理して、入力情報に対応した被操作機器60の制御に関する情報を出力する機能を有する。
図6に示すように、タッチスイッチ装置10には、図5に示すパターン40を有する発光パターン部3を配設したタッチスイッチ部材1が組込まれている。
タッチスイッチ装置10において、発光パターン部3が消光している際の使用について説明する。この場合には、タッチスイッチ部材1の操作側の半透明意匠層4の絵柄模様のみが視認され、配設されたタッチセンサ層3などが視認されないので、内装外観の意匠を損なうことがない状態にある。
まず、タッチスイッチ部材1の半透明意匠層4の表面を指の接触、タッチ、ジェスチャにより接触情報が入力されると、制御部50によってその位置情報が検出される。
ここで、タッチセンサ層3は、建物内部の利便性が配慮された接触可能範囲に半透明意匠層4に被覆されて配設されているので、操作者が半透明意匠層4の接触可能範囲のどこでもタッチやジェスチャ操作を行うだけで、その位置情報を検出することを可能としている。また、タッチスイッチ装置10の制御部50は、タッチスイッチ部材1のタッチセンサ層3に指などの接触により入力された情報を処理してその接触位置を特定する検出制御機能を有している。この指などによる入力については、同時に多点を接触して入力する所謂マルチタッチに対応する検出機能を有し、タップやドラッグ、ズーム、回転などのジェスチャによる入力に対応する機能を有している。
次に、検出された位置情報は、制御部50によって、予め記憶された被操作機器の動作内容と照合され確定されて、タッチスイッチ部材1の発光パターン部2や被操作機器60への出力情報として出力される。タッチ又はジェスチャと被操作機器の動作内容が予め対応されていれば、一回のタッチやジェスチャによって被操作機器の動作がなされる。
図6において、タッチスイッチ部材1の半透明意匠層4の表面に第1のタッチ又はジェスチャによって接触情報が入力されると、制御部50によってその位置情報が検出される。
次に、検出された位置情報は、制御部50によって、予め記憶された被操作機器の動作内容と照合され確定されて、タッチスイッチ部材1の発光パターン部2に出力情報として
発光パターン部3の発光が指示されて、操作者に最も近い位置に配設されている発光パターン部2が発光される。タッチスイッチ部材1の発光パターン部2の発光によって、半透明意匠層4上に、図5のパターン40が視認される。
次に、操作者によってパターンに従って第2のタッチ又はジェスチャによって入力が行われる。
図5に示されるパターン40(部屋間取図と逆三角形デザインからなるパターン)において、操作者によって部屋間取図に示される照明Aの部分にタッチされ、同時に操作者は操作内容などが象徴的に表示された逆三角形デザインの頂点から底辺に向かって、すなわち図5の逆三角形デザインの近くに記された矢印(→)の方向に指をスライドさせるジェスチャによって入力される(ここで、前記の矢印(→)は、説明のために示されたものであってパターンには含まれていない)。
この入力情報は、制御部50に送られてタッチセンサ層上の位置情報として検出されて、パターンの部屋間取り図面の位置、及びジェスチャと被操作機器の作動内容の関係と照合されて、確定された情報は被操作機器60への出力情報として送られる。このタッチスイッチ装置10からの出力情報に従って、被操作機器60である照明Aは、点灯して徐々に照度が上げられる。
また他の操作例として、図5のパターン40の部屋間取図を見て、その部屋間取図に示される窓Xの部分に操作者によってタッチされ、同時に逆三角形デザインの頂点から底辺に向かって、すなわち矢印(→)の方向に指をスライドさせるジェスチャによって入力されると、前記と同様に制御部50の処理によって、窓Xが開けられる。
2 発光部
3 タッチセンサ層
4 半透明意匠層
5 発光層
6 透過パターン層
10 タッチスイッチ装置
11 基材(誘電体部)
21 第1電極部
22 第2電極部
31 第1導電体
32 第2導電体
40 パターン
50 制御部
60 被操作機器
Claims (5)
- 少なくとも半透明意匠層、タッチセンサ層及び発光パターン部が順に積層されてなる建物や車両の内壁の操作可能範囲に設けられたタッチスイッチ部材であって、
前記タッチセンサ層は、静電容量方式によりマルチタッチ検出を可能とするものであり、
前記発光パターン部は、前記タッチセンサ層より平面視上小さい面積で一又は複数の領域に配設されてなり、
前記半透明意匠層は、光拡散率が高く全光線透過率が大きい光学特性を有し、前記発光パターン部の発光時には前記発光パターン部からの光を透過させて操作側から視認されるように形成され、且つ、前記発光パターン部の消光時には操作側から前記タッチセンサ層及び前記発光パターン部を視認されないように形成され、前記半透明意匠層に覆われた前記タッチセンサ層が配設された領域も、同じ前記半透明意匠層に覆われた前記タッチセンサ層及び前記発光パターン部が配設された領域も操作側からは半透明意匠層のみが視認される状態であって前記内壁の外観意匠性を損なわない状態となる
ことを特徴とするタッチスイッチ部材。 - 請求項1に記載のタッチスイッチ部材であって、
前記タッチセンサ層は、少なくとも第1電極部、第2電極部及び誘電体部が積層されてなり、
前記第1電極部には複数の第1導電体が含まれ、
前記第1導電体部の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びており、
前記第2電極部には複数の第2導電体が含まれ、
前記第2導電体の各々は、その配列方向と直交する方向に沿って直線状に延びており、前記第1導電体と前記第2導電体は、前記タッチセンサ層の平面視上交差してなり、前記誘電体部は、前記第1導電体と前記第2導電体との間にあって、少なくとも前記第1導電体と前記第2導電体が平面視上交差した部分を含むように設けられてなる
ことを特徴とするタッチスイッチ部材。 - 請求項1〜2のいずれかに記載のタッチスイッチ部材であって、
前記発光パターン部は、少なくとも光透過パターン層及び発光層からなる積層体からなることを特徴とするタッチスイッチ部材。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のタッチスイッチ部材に加えて、タッチセンサ層及び発光パターン部を制御する制御部を備えてなることを特徴とするタッチスイッチ装置。
- 請求項4に記載のタッチスイッチ装置であって、
前記制御部は、前記タッチスイッチ部材の前記タッチセンサ層に指などの接触により入力された情報を処理してその接触位置を特定する検出制御機能を有し、且つ、前記発光パターン部が消光状態の時、前記半透明意匠層上の所定の位置においてタッチ又はジェスチャ入力された位置情報を処理し、予め記憶された被操作機器の動作内容と照合され確定されて、前記発光パターン部に発光する指示を出力し、操作者に最も近い位置に配設されている前記発光パターン部が発光する機能を有する
ことを特徴とするタッチスイッチ装置。
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