JP6111166B2 - 操作パネル及び該操作パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の機器操作等に用いられるタッチ操作式の操作パネルに関する。

自動車の機器操作用の操作パネルとして、操作者の指や手の接触を検出して作動するタッチ操作式の操作パネルが知られている（例えば、特許文献１。）。近年、自動車の内部装飾には曲線的なデザインが好まれており、こうした操作パネルについても、インストルメントパネルの形状に合わせて、正面側を湾曲させたものが使用されている。正面側を湾曲させた従来の操作パネル１ａは、図８，９に示すように、樹脂製の支持基材６ａの正面側に、加飾フィルム７ａを接合した構成となっている。操作パネル１ａの正面側には、操作者がタッチ操作するタッチ操作部８ａが設けられており、加飾フィルム７ａの正面側には、タッチ操作部８ａを示す意匠が形成される。また、加飾フィルム７ａの背面側には、タッチ検出電極パターン１２ａと、該タッチ検出電極パターン１２ａを制御装置と接続するための配線パターン１４ａとが形成される。タッチ検出電極パターン１２ａは、コイル状の導電パターンであって、タッチ操作部８ａの背面側に配置されて、タッチ操作に伴う静電容量の変化に反応するものであり、タッチ操作部８ａに対する操作は、配線パターン１４ａを介して接続する外部の制御装置（図示省略）によって検出される。

特開２００９−２４６９０７号公報

ところで、上記従来の操作パネル１ａは、フィルムインサート成形によって製造されている。すなわち、従来の操作パネル１ａは、支持基材６ａを射出成形する金型内に、湾曲形状に賦形した加飾フィルム７ａを設置して、加飾フィルム７ａを支持基材６ａの成形と同時に一体化することで製造される。このため、従来の操作パネル１ａでは、フィルムインサート成形の際に、加飾フィルム７ａに加わる熱や圧力によって、タッチ検出電極パターン１２ａや配線パターン１４が断線し易いという問題がある。また、配線パターン１４ａを形成し、加飾フィルム７の賦形・トリミングを行い、フィルムインサート成形を行った後で、検査によって断線が発見されることとなるため、断線が発見された操作パネル１ａはまるごと廃棄しなくてはならず、損失額が大きいものとなっていた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、正面側が湾曲したタッチ操作式の操作パネルにあって、不良率が少なく、かつ、不良発生時の損失額も少ない構成及び製造方法の提供を目的とする。

本発明は、正面側が湾曲したタッチ操作式の操作パネルであって、支持基材の正面側に加飾フィルムを一体的に配設してなるパネル本体と、該パネル本体の背面側に組み付けられるセンサ基板とを備えてなり、パネル本体は、正面側の湾曲部分に形成されるタッチ操作部と、該タッチ操作部の背面側に開口して加飾フィルムの背面を露出させる検出電極収容凹部とを備え、センサ基板上には、タッチ操作部に対する接触を検出するためのコイル状のタッチ検出電極パターンと、該タッチ検出電極パターンと接続する配線パターンとが形成されており、さらに、センサ基板は、正面側に膨出して検出電極収容凹部に内嵌する膨隆設置部を備え、該膨隆設置部の頂部は、前記加飾フィルムの背面形状に倣う湾曲形状をなし、タッチ操作部の背面側で前記加飾フィルムと当接しており、前記タッチ検出電極パターンは、膨隆設置部の頂部に形成されていることを特徴とする操作パネルである。ここで、操作パネルの正面側とは、自動車内等に露出して操作者によって操作される側を指し、操作パネルの背面側とは正面側の反対側を指す。

かかる構成にあっては、タッチ検出電極パターン及び配線パターンが、パネル本体とは別部材であるセンサ基板に形成されるため、パネル本体の成形時にタッチ検出電極パターン及び配線パターンが断線しないという利点がある。なお、本発明にあっては、タッチ検出電極パターンが形成される膨隆設置部の頂部を、加飾フィルムの背面に当接させているため、加飾フィルムの背面にタッチ検出電極パターンを形成する場合と同等の検出精度を実現できる。また、本発明では、センサ基板の製造時に、タッチ検出電極パターンや配線パターンに断線が生じた場合でも、センサ基板のみを廃棄すれば足りるため、従来構成に比べて断線発生時の損失額が少ないという利点がある。

本発明にあっては、前記タッチ検出電極パターンは、導電ペーストをセンサ基板上に印刷してなるものであることが提案される。導電ペーストによる印刷であれば、膨隆設置部の頂部の湾曲面に対して、タッチ検出電極パターンを適切に形成できるためである。

本発明にあって、センサ基板の本体を構成する板材は、はんだ付けが可能な耐熱性を有することが望ましい。はんだ付けが可能であれば、センサ基板にＬＥＤやＩＣ等の電子部品を実装できるためである。かかる条件を満たす材料としては、ポリイミドが挙げられる。センサ基板の本体をポリイミドで構成する場合は、板材の厚みを０．１〜３．０ｍｍ程度にすることが望ましい。かかる厚みであれば、圧空成形等によって膨隆設置部を容易に形成できる。

上記操作パネルの製造方法として、センサ基板を正面側に膨出させて膨隆設置部を形成する設置部形成工程と、該設置部形成工程の後に、センサ基板に導電ペーストを印刷することによって、膨隆設置部上に、タッチ検出電極パターン及び配線パターンを形成する後印刷工程とを備える方法が提案される。

タッチ検出電極パターンや配線パターンを膨隆設置部の形成前に形成していると、膨隆設置部の形成時に、導電材料からなるタッチ検出電極パターンや配線パターンが、センサ基板本体に追従できずに断線してしまうおそれがあるが、かかる方法を採用すれば、センサ基板に膨隆設置部を形成する際に、タッチ検出電極パターンや配線パターンが断線することがなくなる。

また、前記後印刷工程では、曲面に印刷可能な３次元プリンタを用いて膨隆設置部上に導電ペーストを印刷することが提案される。かかる方法によれば、膨出する膨隆設置部の表面に、タッチ検出電極パターン及び配線パターンを高い精度で形成できる。

なお、上記製造方法にあっては、センサ基板に形成される配線パターンのうち、膨隆部以外に形成される部分については、設置部形成工程の前に形成しておくこともできる。設置部形成工程前に形成する配線パターンは、導電ペーストの印刷に限らず、公知の方法によって形成できる。

以上に述べたように、本発明によれば、湾曲形状を有するタッチ操作式操作パネルの不良率を低減でき、また、不良発生時の損失額も低減できる。

操作パネル１のインストルメントパネルａに対する装着態様を示す説明図である。 操作パネル１の斜視図である。 操作パネル１の横断面図である。 パネル本体２とセンサ基板３とを分離して示す操作パネル１の横断面図である。 （ａ）はパネル本体２の正面図であり、（ｂ）はパネル本体２の平面図であり、（ｃ）はパネル本体２の背面図である。 （ａ）はセンサ基板３の平面図であり、（ｂ）はセンサ基板３の正面図である。 センサ基板３の製造工程を示す説明図である。 従来の操作パネル１ａの斜視図である。 従来の操作パネル１ａの分解斜視図である。

実施例の操作パネル１は、図１，２に示すように、自動車のインストルメントパネルａに組み付けられる正面視横長矩形状のパネルであって、空調装置のＯＮ・ＯＦＦ操作に使用されるものである。操作パネル１の、車内に露出することとなる正面側は、インストルメントパネルａに合わせて全体が湾曲している。操作パネル１の正面側には、円形のタッチ操作部８，８が２箇所に形成される。２つのタッチ操作部８，８のうち、一方は空調装置をＯＮにするための操作部であり、他方は空調装置をＯＦＦにするための操作部である。このタッチ操作部８に指を触れると、後述するタッチ検出電極パターン１２が静電容量の変化に反応し、かかるタッチ検出電極パターン１２の変化を、外部の制御装置（図示省略）によって検出するよう構成されている。

操作パネル１は、図２〜４に示すように、車内に露出するパネル本体２と、該パネル本体２の背面側に組み付けられるセンサ基板３とで構成される。

パネル本体２は、図５に示すように、横長矩形板状の湾曲板部４の両端に、インストルメントパネルａと係合させる係止爪５を形成してなるものである。湾曲板部４は、インストルメントパネルａの形状に合わせるように、平面視において弓なりに湾曲している。また、湾曲板部４の正面は、タッチ操作部８の部分が緩やかに膨出している。また、湾曲板部４の背面両側部には、センサ基板３を組み付けるためのネジ穴１０，１０が形成される。

パネル本体２は、図５に示すように、樹脂製の支持基材６と、該支持基材６の正面側に一体的に接合される加飾フィルム７とによって構成される。支持基材６は、透明なＡＥＳ樹脂からなるものである。パネル本体２の背面には、タッチ操作部８，８の裏側に当たる位置に、検出電極収容凹部９，９が開口している。この検出電極収容凹部９，９は支持基材６を厚み方向に貫通しており、タッチ操作部８では、加飾フィルム７は支持基材６によって裏打ちされず、加飾フィルム７の背面が検出電極収容凹部９，９に露出している。

加飾フィルム７は、透明な樹脂シートの背面側に、操作パネル１の意匠を形成する意匠層を印刷してなるものであり、図２〜５に示すように、操作パネル１の正面側に覆うように配設される。加飾フィルム７を構成する前記樹脂シートは、ポリカーボネートや、ＰＥＴ樹脂、アクリル樹脂などによって構成できる。加飾フィルム７は、支持基材６の正面全体に接合されて、操作パネル１の正面側に湾曲した意匠面を形成する。例えば、タッチ操作部８では、加飾フィルム７によって、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」と記された意匠が形成される。また、加飾フィルム７のうち、タッチ操作部８を形成する部位は、支持基材６によって裏打ちされず、正面側に緩やかに膨出している。

センサ基板３は、図３，４，６に示すように、正面視略横長矩形状の樹脂板からなる基板本体１１の正面側に、タッチ操作部８に対する接触を検出するためのタッチ検出電極パターン１２と、外部接続用のコネクタ１３と、タッチ検出電極パターン１２とコネクタ１３を電気的に接続する配線パターン１４とを配設してなるものである。

基板本体１１は、ポリイミドからなる厚さ０．２５〜１．０ｍｍの透明板材であり、パネル本体２と同様に、平面視において弓なりに湾曲している。基板本体１１の、タッチ操作部８の背面側に当たる位置には、正面側に膨隆する椀形状の膨隆設置部１５が配設される。この膨隆設置部１５の頂部１６は、タッチ操作部８の背面形状に倣う湾曲形状をなしており、図３，４に示すように、センサ基板３は、パネル本体２に組み付けた状態で、膨隆設置部１５が検出電極収容凹部９に内嵌して、タッチ操作部８において、その頂部１６を加飾フィルム７の背面に被着させるよう構成されている。また、基板本体１１の両側部には、パネル本体２の背面側に組み付けるためのネジ貫通孔１９，１９が形成される。

タッチ検出電極パターン１２は、導電ペーストを印刷してなる、センサ基板３の表面に沿ったコイル状の導電パターンである。導電ペーストには、カーボンペースト、銀ペースト、銅ペーストなどを採用できる。このタッチ検出電極パターン１２は、図６に示すように、膨隆設置部１５の頂部に形成されて、加飾フィルム７の、タッチ操作部８の背面側に配置される。かかるタッチ検出電極パターン１２は、操作者がタッチ操作部８に触れた時に、静電容量の変化によって電流が流れるよう構成されたものであり、かかる電流値の変化に基づいて、外部の制御装置（図示省略）がタッチ操作部８への操作を検出することとなる。コイル状のタッチ検出電極パターン１２を利用したタッチ操作の検出方法は公知であるため、詳細な説明は省略する。

配線パターン１４は、タッチ検出電極パターン１２と同様に、センサ基板３の表面に沿って導電ペーストを印刷してなる導電パターンであり、図６に示すように、タッチ検出電極パターン１２と、センサ基板３の下端部中央に配設されるコネクタ１３とを電気的に接続している。具体的には、配線パターン１４は、各タッチ検出電極パターン１２の端部から、膨隆設置部１５の外周部１７を横断して、センサ基板３の中央部へ延出し、そこから下方に延出してコネクタ１３と接続している。すなわち、タッチ検出電極パターン１２は、かかる配線パターン１４を介して、コネクタ１３に外部接続される制御装置（図示省略）と接続される。

以下に、上記操作パネル１の製造方法について説明する。
上記操作パネル１は、パネル本体２とセンサ基板３とを別々に製造し、最後にパネル本体２とセンサ基板３を組み付けることにより製造される。

パネル本体２は、フィルムインサート成形によって製造される。具体的には、パネル本体２の製造方法は、透明フィルムの背面に意匠層を印刷して加飾フィルム７を製造する工程と、圧空成形によって加飾フィルム７を賦形する工程と、賦形済みの加飾フィルム７をトリミングする工程と、賦形・トリミング済みの加飾フィルム７を金型にセットして支持基材６を射出成形する工程とを備えてなる。

センサ基板３は、以下の１〜４の工程を順次実行することにより製造される。
１．図７（ａ）に示すように、基板本体１１を構成するポリイミドの平板２０を準備する。
２．図７（ｂ）に示すように、圧空成形によって、前記ポリイミドの平板２０に膨隆設置部１５，１５を成形するとともに、該平板２０を平面視弓なりに湾曲させる（設置部形成工程）。圧空成形は、２５ｂａｒ程度の圧力で行うことができる。
３．図７（ｃ）に示すように、前記平板２０をトリミングするとともに、両側部にネジ貫通孔１９を形成して、基板本体１１を製造する。
４．図７（ｄ）に示すように、基板本体１１の正面側に導電ペーストを印刷することにより、タッチ検出電極パターン１２と配線パターン１４を形成する（後印刷工程）。このように、センサ基板３を膨出させて膨隆設置部１５を形成した後に、膨隆設置部１５上に、タッチ検出電極パターン１２及び配線パターン１４を形成すれば、膨隆部１５を形成する際に、タッチ検出電極パターン１２及び配線パターン１４が断線するおそれがなくなる。なお、導電ペーストの印刷には曲面印刷が可能な３次元プリンタを使用する。３次元プリンタとしては、例えば、特開２０１１−１７７９３１に記載のものを使用できる。
５．最後に、図７（ｅ）に示すように、配線パターン１４の端部にコネクタ１３をはんだ付けする。

操作パネル１は、上述のように製造したパネル本体２とセンサ基板３を、図３，４に示すように、ネジ２１で締結することにより製造される。製造された操作パネル１は、ワイヤハーネスを介して制御装置と接続された上で、インストルメントパネルａに装着されることとなる。

以上のように、本実施例の操作パネル１では、タッチ検出電極パターン１２及び配線パターン１４を、支持基材６や加飾フィルム７とは別部材のセンサ基板３に形成しているため、パネル本体２の成形時にタッチ検出電極パターン１２や配線パターン１４が断線することがない。また、本実施例では、センサ基板３に膨隆設置部１５を形成した後に、タッチ検出電極パターン１２や配線パターン１４を形成しているため、膨隆設置部１５の成形時に、タッチ検出電極パターン１２や配線パターン１４が断線することもない。また、本実施例では、タッチ検出電極パターン１２や配線パターン１４が断線した場合でも、センサ基板３のみを交換すれば足りるから、従来構成に比べて、断線発生時の損失が少なくて済む。

また、本実施例では、タッチ検出電極パターン１２を膨隆設置部１５の頂部１６に形成し、該頂部１６を、タッチ操作部８の湾曲形状に倣う形状として、タッチ操作部８の背面側から加飾フィルム７に被着させているから、パネル本体２とは別部材にタッチ検出電極パターン１２が形成されていても、パネル本体２にタッチ検出電極パターン１２が形成される場合と同等の検出精度を実現できる。

なお、本発明は、上記実施例の構成に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加えることができる。例えば、本発明に係る配線パターンは、網目状にして冗長性を付与することで、さらに断線し難くすることができる。また、配線パターンは、その一部をセンサ基板の背面側に形成することができる。また、上記実施例では、配線パターンの全てを、膨隆設置部の形成後に形成しているが、本発明にあっては、配線パターンのうち、比較的平坦な部位に形成される部分を、膨隆設置部形成前に形成してもよい。また、本発明に係るセンサ基板には、誤作動防止目的のシールド電極パターンや絶縁層などを適宜配設することができる。また、本発明に係るセンサ基板には、タッチ操作部を照らすＬＥＤを配設することができる。また、本発明に係るセンサ基板にＩＣを配設して、制御装置の機能の一部又は全部を、センサ基板に設けることも可能である。

１，１ａ 操作パネル
２ パネル本体
３ センサ基板
４ 湾曲板部
５ 係止爪
６，６ａ 支持基材
７，７ａ 加飾フィルム
８，８ａ タッチ操作部
９ 検出電極収容凹部
１１ 基板本体
１２，１２ａ タッチ検出電極パターン
１４，１４ａ 配線パターン
１５ 膨隆設置部
１６ 頂部
ａ インストルメントパネル

Claims (4)

1. 正面側が湾曲したタッチ操作式の操作パネルであって、
   支持基材の正面側に加飾フィルムを一体的に配設してなるパネル本体と、該パネル本体の背面側に組み付けられるセンサ基板とを備えてなり、
   パネル本体は、正面側の湾曲部分に形成されるタッチ操作部と、該タッチ操作部の背面側に開口して加飾フィルムの背面を露出させる検出電極収容凹部とを備え、
   センサ基板上には、タッチ操作部に対する接触を検出するためのコイル状のタッチ検出電極パターンと、該タッチ検出電極パターンと接続する配線パターンとが形成されており、
   さらに、センサ基板は、正面側に膨出して検出電極収容凹部に内嵌する膨隆設置部を備え、
   該膨隆設置部の頂部は、前記加飾フィルムの背面形状に倣う湾曲形状をなし、タッチ操作部の背面側で前記加飾フィルムと当接しており、
   前記タッチ検出電極パターンは、膨隆設置部の頂部に形成されていることを特徴とする操作パネル。
2. 前記タッチ検出電極パターンは、導電ペーストをセンサ基板上に印刷してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の操作パネル。
3. 請求項１に記載の操作パネルの製造方法であって、
   センサ基板を正面側に膨出させて膨隆設置部を形成する設置部形成工程と、
   該設置部形成工程の後に、センサ基板に導電ペーストを印刷することによって、膨隆設置部上に、タッチ検出電極パターン及び配線パターンを形成する後印刷工程と
   を備えることを特徴とする操作パネルの製造方法。
4. 前記後印刷工程では、曲面に印刷可能な３次元プリンタを用いて膨隆設置部上に導電ペーストを印刷することを特徴とする請求項３に記載の操作パネルの製造方法。

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