JP6102636B2 - 静電スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、操作面への操作を検知する静電スイッチに関する。

従来、例えば特許文献１には、静電スイッチの一種として、透光性の材料により形成される透明カバー基材の表面に、加飾部を印刷等によって形成したタッチパネルが開示されている。このようなタッチパネルにおいて、手指を検知する感度を安定化させるためには、タッチパネルセンサ等の検知手段は、段差の低減された平滑な面に取り付けられることが望ましい。そこで、特許文献１のタッチパネルセンサでは、加飾部を覆うようにして無色透明のオーバーコート層が基材に形成されている。こうして平滑化されたオーバーコート層に、検知手段は貼り付けられている。

特開２０１２−７３７２６号公報

さて、近年の静電スイッチに対しては、光源からの光を透過させることによって発光する発光領域を操作面に形成することが強く要求されている。本発明の発明者は、こうした発光領域の背景部分を形成する遮光層を、基材の裏面に設けることを想到した。さらに本発明の発明者は、遮光層を覆うようにして特許文献１に開示のようなオーバーコート層を形成し、当該オーバーコート層に検知手段を貼り付ける形態を試みたのである。

しかし、オーバーコート層を形成する際には、微小な異物の混入及び微小な気泡の発生等が不可避的に生じ得る。故に、発光領域を設ける形態において、オーバーコート層を形成してしまうと、気泡及び異物によって光の進行が妨げられることに起因し、発光領域に照明ムラが引き起こされてしまうのである。そのため、検知手段による操作の検知感度を安定化できたとしても、発光領域の発光品質が損なわれてしまい得るのである。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、検知手段による操作の検知感度を安定化しつつ、操作面に設けられた発光領域の発光品質を向上させることが可能な静電スイッチを提供することにある。

上記目的を達成するために、第一の発明は、光源（６０）からの光を透過させることによって発光する発光領域（１１ａ）が設けられた操作面（１１）への操作を検知する静電スイッチであって、透光性の材料により形成され、操作面を形成する基材パネル（１０）と、基材パネルにおける操作面の裏面側に配置され、当該操作面への操作を検知する検知手段（２０）と、発光領域の形状に対応した開口（３１）を形成し、基材パネルの裏面（１０ｂ）に形成されて光源からの光を遮光する遮光層（３０）と、開口を埋めつつ遮光層よりも厚く形成されており遮光層を覆うことにより、検知手段が貼り付けられる貼付面（４１）を開口及び遮光層の裏面側に形成し、光源からの光を拡散させるよう着色され、且つ、光源からの光を透過させる拡散透過層（４０）と、を備える静電スイッチとする。

この発明では、遮光層の開口を埋めている着色された拡散透過層を透過する際に、光源からの光が拡散される。故に、拡散透過層に気泡及び異物等が混入した場合であっても、これらの気泡及び異物に起因した発光領域の照明ムラは、拡散透過層による拡散作用によって目立たなくされ得る。加えて、遮光層が拡散透過層によって覆われることにより、検知手段が貼り付けられる貼付面は、段差の低減された平滑なものとなり得る。以上によれば、検知手段による操作の検知の感度を安定化しつつ、発光領域の発光品質を向上させることが可能となる。

加えて第二の発明は、光源（６０）からの光を透過させることによって発光する発光領域（１１ａ）が設けられた操作面（１１）への操作を検知する静電スイッチであって、透光性の材料により形成され、操作面を形成する基材パネル（１０）と、基材パネルにおける操作面の裏面側に配置され、当該操作面への操作を検知する検知手段（２２０）と、発光領域の形状に対応した開口（３１）を形成し、基材パネルの裏面に形成されて光源からの光を遮光する遮光層（３０）と、光源からの光を拡散させよう着色され、且つ、光源からの光を透過させ、開口を埋めつつ遮光層よりも厚く形成されている拡散透過層（２４０）と、遮光層及び拡散透過層を覆うことによって遮光層及び拡散透過層の間の段差を埋めており、検知手段が貼り付けられる貼付面（２８１）を遮光層及び拡散透過層の裏面側に形成し、光源からの光を正透過させる正透過層（２８０）と、を備える静電スイッチとする。

この発明でも、少なくとも遮光層の開口が着色された拡散透過層によって埋められているので、この拡散透過層を透過する際に、光源からの光は拡散される。故に、気泡及び異物に起因した発光領域の照明ムラは、拡散透過層による拡散作用によって目立たなくされ得る。加えて、遮光層及び拡散透過層を覆うようにして正透過層が形成されているので、検知手段が貼り付けられる貼付面は、段差の低減された平滑なものとなり得る。以上によれば、検知手段による操作の検知の感度を安定化しつつ、発光領域の発光品質を向上させることが可能となる。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

本発明の第一実施形態による静電スイッチを備えた静電タッチパネルの正面図である。 静電スイッチの構成を示す図であって、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 静電スイッチを製造する工程を示す図である。 第二実施形態による静電スイッチの構成を示す図である。 第二実施形態による静電スイッチを製造する工程を示す図である。 第三実施形態による静電スイッチの構成を示す図である。 第三実施形態による静電スイッチを製造する工程を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１，２に示す静電タッチパネル１００には、本発明の第一実施形態による静電スイッチ７０が複数設けられている。静電タッチパネル１００は、操作者の手指Ｆによる接触操作が可能なように、各静電スイッチ７０を露出させた状態にて車室内のインストルメントパネル等に設置されている。例えば、特定の静電スイッチ７０のスイッチ操作面１１を操作者が手指Ｆで触ることにより、車両に搭載された空調装置が起動する。そして、空調装置の運転状態が液晶表示部１３に表示される。

静電タッチパネル１００は、フィルムセンサ２０、基材パネル１０、遮光層３０、及び拡散透過層４０等によって構成されている。

フィルムセンサ２０は、基材パネル１０の裏面側に配置され、各スイッチ操作面１１への操作を検知する構成である。フィルムセンサ２０は、絶縁フィルム２１及び電極２２によって薄膜状に形成されている。絶縁フィルム２１は、例えば透明のポリイミド樹脂等によって形成されている。一方、電極２２は、膜状に形成された銅等の導電材料によって形成されている。電極２２は、スイッチ操作面１１の裏面側に配置され、フィルムセンサ２０の厚さ方向においてスイッチ操作面１１と重畳している。電極２２には、光を透過させるための複数の開口２３が形成されている。電極２２は、検出回路５０と接続されている。

検出回路５０は、電極２２及び手指Ｆの間に生じる静電容量の値を検出する。検出回路５０は、電極２２から取得した静電容量の値が予め設定された閾値を超えているか否かに基づいて、スイッチ操作面１１への操作の有無を判定する。この閾値は、スイッチ操作面１１に手指Ｆが接触した場合に「接触操作の有り」の判定がなされるよう、実験又は計算等によって予め設定されている。

フィルムセンサ２０には、図２に示す接着層２９が設けられている。接着層２９は、５０μｍ程度のシート状に形成され、両面を他の物体に粘着させることが可能な所謂両面テープである。接着層２９は、基材を有しない所謂基材レスの両面テープであって、透光性であるアクリル系の粘着剤によって形成されている。接着層２９は、後述する貼付面４１に、絶縁フィルム２１を結着させている。

図１，２に示す基材パネル１０は、透光性を有し、且つ、灰色等に着色された樹脂材料によって形成されている。基材パネル１０には、操作者による液晶表示部１３の視認を可能にするための液晶用開口１４が設けられている。また、基材パネル１０において手指Ｆが接触可能なように露出している外表面（以下、「露出面１０ａ」という）は、上述のスイッチ操作面１１を形成している。各スイッチ操作面１１には、光を透過させることによって発光する発光領域１１ａが設けられている。各発光領域１１ａは、各静電スイッチ７０に割り当てられた機能を操作者に示す文字及び絵記号等と、各静電スイッチ７０の範囲を操作者に示す境界線とを形成している。

図２示すように、発光領域１１ａを発光させる光源６０は、基材パネル１０の裏面１０ｂ側に設けられている。光源６０は、フィルムセンサ２０を挟んでスイッチ操作面１１とは反対側に位置している。光源６０は、例えば発光ダイオード等であり、発光領域１１ａを透過する光を、対向する静電スイッチ７０に向けて放射する。

図２，３（Ａ）に示す遮光層３０は、基材パネル１０の裏面１０ｂを覆うように形成されている。遮光層３０は、膜状に塗布した塗料を硬化させてなる。遮光層３０を形成する塗料は、例えば黒色等であって、遮光性を有する。これにより遮光層３０は、光源６０からの光を遮光することができる。遮光層３０は、図１に示すスイッチ操作面１１において発光領域１１ａを囲む背景部分を形成している。図２，３（Ｂ）に示すように、遮光層３０には複数の透過開口３１が形成されている。各透過開口３１の開口形状は、各発光領域１１ａの形状に対応している。透過開口３１は、遮光層３０のうちで発光領域１１ａと重なる範囲の塗料を、レーザ光の照射によって除去することによって形成されている。

図２，３（Ｃ）に示す拡散透過層４０は、各透過開口３１の形成された遮光層３０を覆うように膜状に塗布した塗料を硬化させてなる。拡散透過層４０は、各透過開口３１に入り込むことにより、当該各透過開口３１を埋めることができる。拡散透過層４０は、平滑化された貼付面４１を形成している。図３（Ｄ）に示すように、貼付面４１に接着層２９が貼り付けられることにより、フィルムセンサ２０は、基材パネル１０と一体的に形成された拡散透過層４０に保持される。

図２に示す拡散透過層４０を形成する塗料は、例えば白色等の着色剤を含有している。この着色された塗料は、遮光層３０への塗布によって各透過開口３１内に入り込み、各発光領域１１ａの形状にて硬化する。拡散透過層４０のうちで各透過開口３１に充填された部分は、当該各透過開口３１内にて、光源６０からの光を拡散させつつ、基材パネル１０へ向けて透過させる。

以上の構成によれば、光源６０からの光は、フィルムセンサ２０における電極２２間の隙間、接着層２９、拡散透過層４０、及び基材パネル１０を順に透過し、各発光領域１１ａから操作者へ向かって出射される。そのため、光源６０を点灯させることにより、当該光源６０と対向する位置のスイッチ操作面１１のうちで発光領域１１ａが点灯しているように視認される。

ここまで説明した第一実施形態において、光源６０からの光は、透過開口３１を埋めている拡散透過層４０を透過する際に拡散される。故に、この拡散透過層４０に気泡及び異物等が不可避的に混入した場合であっても、これらの気泡及び異物に起因した発光領域１１ａの照明ムラは、拡散透過層４０の拡散作用によって目立たなくされ得る。加えて、拡散透過層４０が遮光層３０を覆う構成により、貼付面４１は、段差の低減された平滑なものとされている。以上によれば、フィルムセンサ２０の電極２２とスイッチ操作面１１との間の間隔がばらつき難くなるので、スイッチ操作面１１に接触する手指Ｆと電極２２との間に蓄積される電荷も、安定化し得る。したがって、フィルムセンサ２０による接触操作の検知の感度を安定化しつつ、発光領域１１ａの発光品質を向上させることが可能となる。

加えて第一実施形態では、遮光層３０及び拡散透過層４０の形成によって平滑化された貼付面４１を得ることができる。故に、遮光層３０を無色透明なコーバーコート層によって被覆する形態に対して加工の工程の増加させることなく、検知感度の安定化と発光品質の向上とを両立することができる。

また第一実施形態の基材パネル１０が着色された透光材料であるため、基材パネル１０も、拡散透過層４０と同様に拡散作用を発揮し得る。故に、各発光領域１１ａの照明ムラをいっそう目立たなくすることができる。さらに、基材パネル１０が灰色に着色されているため、光源６０のオフ状態下では、操作者による発光領域１１ａと背景部分との識別は、困難となる。そのため、光源６０を点灯させることで、各発光領域１１ａを現出させるような印象的な演出が実現され得る。こうした見映えの向上により、静電タッチパネル１００の商品力を高めることが可能になる。

尚、第一実施形態において、スイッチ操作面１１が特許請求の範囲に記載の「操作面」に相当し、フィルムセンサ２０が特許請求の範囲に記載の「検知手段」に相当し、透過開口３１が特許請求の範囲に記載の「開口」に相当する。

（第二実施形態）
図４，５に示す本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による静電スイッチ２７０において、拡散透過層２４０を形成する塗料は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、基材パネル１０の裏面１０ｂに形成された遮光層３０の各透過開口３１を、個別に覆うように塗布される。この塗料は、各透過開口３１内に入り込み、各発光領域１１ａの形状にて硬化して拡散透過層２４０となる。拡散透過層２４０は、各透過開口３１を個々に埋めており、第一実施形態のように遮光層３０の全体を覆っていない。

加えて第二実施形態では、図４，５（Ｃ）に示す正透過層２８０が設けられている。正透過層２８０は、膜状に塗布した無色透明な塗料を硬化させてなる。正透過層２８０は、遮光層３０及び拡散透過層２４０を覆っている。正透過層２８０は、平滑化された貼付面２８１を形成している。貼付面２８１には、図５（Ｄ）に示すように、フィルムセンサ２２０が貼り付けられる。正透過層２８０は、図４に示す光源６０からの光を実質拡散させることなく、遮光層３０及び拡散透過層２４０に向けて正透過させる。

またフィルムセンサ２２０の電極２２２は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）及び透明導電ポリマー等の透光性の導電材料によって、薄膜状に形成されている。電極２２２は、第一実施形態の電極２２（図２参照）と同様に、スイッチ操作面１１の裏面側にて当該操作面１１に重畳するよう配置され、検出回路５０と接続されている。

以上の構成によれば、光源６０からの光は、絶縁フィルム２１及び電極２２２、接着層２９、正透過層２８０、拡散透過層２４０、並びに基材パネル１０を順に透過し、各発光領域１１ａから操作者へ向かって出射される。そのため第二実施形態でも、光源６０を点灯させることにより、当該光源６０と対向する位置のスイッチ操作面１１のうちで発光領域１１ａが点灯しているように視認される。

ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様に、少なくとも透過開口３１が着色された拡散透過層２４０によって埋められている。故に、光源６０からの光を拡散させる作用が拡散透過層２４０によって発揮される。以上により、拡散透過層２４０及び正透過層２８０の少なくとも一方に気泡及び異物等が混入した場合でも、これらの気泡及び異物に起因した発光領域１１ａの照明ムラは、目立たなくされ得る。加えて、正透過層２８０によって形成される貼付面２８１が段差の低減された平滑なものとされているため、電極２２２とスイッチ操作面１１との間の間隔は、ばらつき難くなる。したがって、フィルムセンサ２２０による接触操作の検知の感度を安定化しつつ、発光領域１１ａの発光品質を向上させることが可能となる。

加えて第二実施形態では、拡散透過層２４０を薄く形成することができるため、発光領域１１ａから射出される光を強めることができる。以上によれば、各発光領域１１ａの発光輝度をいっそう高めることができるので、発光領域１１ａの発光品質は、いっそう向上することとなる。尚、第二実施形態において、フィルムセンサ２２０が特許請求の範囲に記載の「検知手段」に相当する。

（第三実施形態）
図６，７に示す本発明の第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態による静電スイッチ３７０では、第一実施形態の拡散透過層４０（図２参照）に相当する構成が省略されている。一方で、第三実施形態による基材パネル３１０には、複数の凸部３１６が形成されている。各凸部３１６は、基材パネル３１０の裏面３１０ｂからフィルムセンサ２０に向けて突出している。図７（Ａ）に示すように、基材パネル３１０を成型する金型３９１には、凸部３１６を補完する形状の凹溝３９３が設けられている。こうした金型３９１を用いた成型によれば、加工工程を増加させることなく、各凸部３１６を基材パネル３１０に形成することができる。

図７（Ｂ）に示すように、成形された各凸部３１６の形状は、各発光領域１１ａの形状に対応している。これら凸部３１６において、裏面３１０ｂから頂面３１７までの高さｈは、図７（Ｃ）に示す遮光層３３０の厚さｔに対応しており、この厚さｔと実質同一とされている。この遮光層３３０は、印刷によって裏面３１０ｂに形成される。遮光層３３０には、印刷前の段階において、発光領域１１ａの形状に対応した透過開口３３１が予め形成されている。遮光層３３０は、各凸部３１６が各透過開口３３１内に入り込むような位置にて、裏面３１０ｂに密着する。こうして各凸部３１６は、各透過開口３３１を埋めることとなる。さらに、頂面３１７は、遮光層３３０と共に貼付面３３５を形成する。この貼付面３３５には、図７（Ｄ）に示すように、フィルムセンサ２０が貼り付けられる。

以上の構成によれば、図６に示す光源６０からの光は、フィルムセンサ２０における電極２２の開口２３及び接着層２９を順に透過した後、凸部３１６の頂面３１７から基材パネル３１０に入射し、各発光領域１１ａから操作者へ向かって出射される。そのため、光源６０を点灯させることにより、当該光源６０と対向する位置のスイッチ操作面１１のうちで発光領域１１ａが点灯しているように視認される。

ここまで説明した第三実施形態では、凸部３１６の高さｈと遮光層３３０の厚さｔとが互いに揃えられているため、頂面３１７及び遮光層３３０によって形成される貼付面３３５は、段差の低減された平滑なものとなり得る。故に、電極２２とスイッチ操作面１１との間の間隔は、ばらつき難くなる。加えて、オーバーコート層が不要となることによれば、気泡及び異物に起因した発光領域１１ａの照明ムラは、生じ得ない。したがって、フィルムセンサ２０よる操作の検知の感度を安定化しつつ、発光領域１１ａの発光品質を向上させることが可能となる。

加えて第三実施形態では、各凸部３１６の周壁によって生じる影が、発光領域１１ａの輪郭を形成する。そのため、発光状態にある発光領域１１ａは、鮮明な輪郭線を得ることとなる。以上によれば、発光領域１１ａの形状が視認者に知覚され易くなるので、発光領域１１ａの表示品質は、いっそう向上する。尚、第三実施形態において、透過開口３３１が特許請求の範囲に記載の「開口」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態における基材パネルは、灰色に着色されたスモークの樹脂材料によって形成されていた。しかし、基材パネルは、透光性であれば、無色透明の材料であってもよく、又は、特定の色に着色されていてもよい。また、基材パネルを形成する材料も、樹脂材料に限定されず、強化ガラス等に適宜変更されてよい。さらに、静電スイッチにおけるスイッチ操作面は、平面状であってもよく、操作者に向けて凸状に湾曲した湾曲面又は手指の形状に応じて窪んだ凹状に湾曲した湾曲面等であってもよい。

上記実施形態におけるフィルムセンサは、両面テープによって貼付面に貼り付けられていた。しかし、接着層の機能を発揮する構成は、両面テープに限定されず、接着剤等であってもよい。また、「検知手段」に相当する構成は、上述のフィルムセンサに限定されない。手指Ｆ等との間に生じる静電容量を検知する電極を備えるものであれば、上述の「検知手段」として適宜採用することができる。

上記第一，第二実施形態の拡散透過層は白色に着色されていたが、拡散透過層の色は、適宜変更されてよい。同様に、遮光層の色も、適宜変更されてよい。さらに、第一，第二実施形態における拡散透過層は遮光層よりも厚く形成されていたが、各層の厚さは、適宜変更されてよい。さらに、拡散透過層及び遮光層を形成する方法は、上述したような塗装や印刷に限定されず、適宜変更されてよい。

上記実施形態では、スイッチ操作面への操作の入力は、操作者の手指Ｆによってなされることが想定されていた。しかし、操作の入力方法は、手指Ｆによるものに限定されず、タッチペン等や操作者の手指以外の部位によるものであってもよい。こうした入力であっても、検知感度を安定化させる本発明の効果は、発揮され得る。

上記実施形態では、車両に搭載された空調装置を操作する静電タッチパネルの静電スイッチに、本発明を適用した例を説明した。しかし、本発明は、こうした車両用に限らず、各種輸送用機器及び各種情報端末等に用いられ、電極と手指等との間に生じる静電容量の変化に基づいて操作の有無が判定される静電スイッチ全般に、適用可能である。

１０，３１０ 基材パネル、１１ スイッチ操作面（操作面）、１０ｂ，３１０ｂ 裏面、１１ａ 発光領域、３１６ 凸部、２０，２２０ フィルムセンサ（検知手段）、３０，３３０ 遮光層、３１，３３１ 透過開口（開口）、４０，２４０ 拡散透過層、４１，２８１，３３５ 貼付面、６０ 光源、７０，２７０，３７０ 静電スイッチ、２８０ 正透過層、ｈ 凸部の高さ、ｔ 遮光層の厚さ

Claims (3)

1. 光源（６０）からの光を透過させることによって発光する発光領域（１１ａ）が設けられた操作面（１１）への操作を検知する静電スイッチであって、
   透光性の材料により形成され、前記操作面を形成する基材パネル（１０）と、
   前記基材パネルにおける前記操作面の裏面側に配置され、当該操作面への操作を検知する検知手段（２０）と、
   前記発光領域の形状に対応した開口（３１）を形成し、前記基材パネルの裏面（１０ｂ）に形成されて前記光源からの光を遮光する遮光層（３０）と、
   前記開口を埋めつつ前記遮光層よりも厚く形成されており前記遮光層を覆うことにより、前記検知手段が貼り付けられる貼付面（４１）を前記開口及び前記遮光層の裏面側に形成し、前記光源からの光を拡散させるよう着色され、且つ、前記光源からの光を透過させる拡散透過層（４０）と、を備えることを特徴とする静電スイッチ。
2. 光源（６０）からの光を透過させることによって発光する発光領域（１１ａ）が設けられた操作面（１１）への操作を検知する静電スイッチであって、
   透光性の材料により形成され、前記操作面を形成する基材パネル（１０）と、
   前記基材パネルにおける前記操作面の裏面側に配置され、当該操作面への操作を検知する検知手段（２２０）と、
   前記発光領域の形状に対応した開口（３１）を形成し、前記基材パネルの裏面に形成されて前記光源からの光を遮光する遮光層（３０）と、
   前記光源からの光を拡散させよう着色され、且つ、前記光源からの光を透過させ、前記開口を埋めつつ前記遮光層よりも厚く形成されている拡散透過層（２４０）と、
   前記遮光層及び前記拡散透過層を覆うことによって前記遮光層及び前記拡散透過層の間の段差を埋めており、前記検知手段が貼り付けられる貼付面（２８１）を前記遮光層及び前記拡散透過層の裏面側に形成し、前記光源からの光を正透過させる正透過層（２８０）と、を備えることを特徴とする静電スイッチ。
3. 前記基材パネルは、着色された透光性の材料によって形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電スイッチ。

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