JP6191424B2 - 静電容量式操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量式操作装置に関する。

従来、静電容量式の操作装置が知られている。例えば、特許文献１に開示の装置では、光源が制御基板上に配置され、操作プレートに向けて投射している。すなわち、この装置では、操作体により接触操作される操作プレートと、静電容量を検出する静電フィルムとが備えられている。そして、静電フィルムは、操作プレートに接着されることで保持されている。

特開２０１１−１１３８９３号公報

特許文献１に開示の装置のように、後方からの光源光に静電フィルムを透過させる構成において、透過部を接着する場合では、光学性能面の要求から、光学用接着剤を用いることが好ましい。しかしながら、近年、かかる光学用接着剤は、ホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds、以下ＶＯＣ）を含有している場合が多い。低ＶＯＣとされている光学用接着剤においても、製造工程、又は修理工程内で使用され得るＶＯＣが光学用接着剤に吸収され、装置の使用時に環境中に放出される可能性がある。

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、環境に優しい静電容量式操作装置を提供することにある。

開示される発明のひとつは、意匠を発光表示すると共に、接触操作される操作プレートと、静電容量を検出する静電フィルムと、光源光を静電フィルムを介して操作プレートに導光する導光部材とを備え、導光部材は、静電フィルムを、操作プレートとの間に挟み込んで保持する保持構造を有し、静電フィルムでは、静電容量を検出するための導線が配置される配線領域と、配線領域以外の箇所である非配線領域とが形成されており、配線領域は、導光部材に対して隙間を介して対面していることを特徴とする。

このような発明によると、静電容量を検出する静電フィルムが、接触操作される操作プレートと、導光部材との間に挟み込まれて保持される。これによれば、光学用接着剤ではなく、挟み込みという機械的手段で静電フィルムを保持できるので、ＶＯＣの発生を抑制することができる。また、かかる挟み込みにより、光源光が、導光部材により静電フィルムを介して操作プレートに導光されるので、光源光の利用効率を高めて意匠を発光表示でき、省電力性が高まる。以上により、環境に優しい静電容量式操作装置を提供することができる。

このような発明によると、対面する配線領域と導光部材との間の隙間により、静電フィルムと導光部材との間に摩擦が生じた場合であっても、配線領域の導線に加わる摩擦力が抑制されるので、導線が断線すること及び一部破損することを抑制できる。

第１実施形態における静電容量式操作装置の正面図である。 第１実施形態における静電容量式操作装置の一部部材を示す分解斜視図である。 第１実施形態における静電フィルムの構造及び保持状態を示す模式断面図である。 第１実施形態における光源光の導光を説明するための模式断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 図３のIV部を示す拡大図である。 第１実施形態における食い込み部の形状を説明するための斜視図である。 第２実施形態における図３に対応する図である。 変形例１における図４に対応する図である。 変形例２における図３に対応する図である。

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。なお、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せることができる。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による静電容量式操作装置１００（以下、操作装置）は、移動体の一種である車両に搭載されており、操作者としての車両乗員により操作される。図１〜５に示すように、操作装置は、操作プレート１０、静電フィルム２０、光源３０、導光部材４０、及び回路基板５０を備えている。

操作プレート１０は、ポリカーボネイト等の合成樹脂等からなる基材１４の表面に、操作者に視認される意匠１２ａが形成されたフィルム状の意匠フィルム１２を貼り付けることにより、透光性のプレート状に形成されている。意匠フィルム１２が、光を部分的に透過させることにより、操作プレート１０は、意匠１２ａを発光表示可能となっている。また、操作プレート１０は、操作者の指により接触操作可能となっている。なお、基材１４は、透光性であれば、着色されたものであってもよい。

静電フィルム２０は、図３に示すように、操作プレート１０の操作される側とは反対側に配置され、フィルム基板２２、導線２４、及びレジスト層２６を有している。フィルム基板２２は、静電フィルム２０のうち最も操作プレート１０側に配置され、例えばポリエステル等の合成樹脂からなる透光性のフィルム状に形成されている。導線２４は、フィルム基板２２の操作プレート１０とは反対側の表面において、銀ペースト等の導体をフィルム基板２２に印刷することにより形成されており、電気回路を構成している。具体的には、導線２４は、複数の電極２４ａ、及び接続線２４ｂを形成している。電極２４ａは、操作者の指による静電容量の変化に応じて生じた電圧変化を電気信号として出力する。接続線２４ｂは、端子（図示しない）を介して電極２４ａと回路基板５０上のマイクロコンピュータ（図示しない、以下マイコン）とを接続して、電極２４ａからの電気信号をマイコンへと送る。なお、静電容量の変化の検出方式として、自己容量方式や、相互容量方式が知られているが、本実施形態では、どちらの方式をも採用可能である。レジスト層２６は、静電フィルム２０のうち最も導光部材４０側に配置され、例えばポリエステル等の合成樹脂からなる透光性に形成されており、導線２４を保護する。

このように、静電フィルム２０の内部において、静電容量を検出するための導線２４が、電気回路を構成する。これにより、静電フィルム２０では、静電容量を検出するための導線２４が配置される配線領域２８と、配線領域２８以外の箇所である非配線領域２９が形成されている。配線領域２８と非配線領域２９とは、静電フィルム２０の表面に沿って隣接している。

ここで、フィルム基板２２の厚みは例えば１００μｍに設定され、導線２４の厚みは例えば２μｍに設定されている。第１実施形態のレジスト層２６は、静電フィルム２０の導光部材４０側表面が平面状となるように厚みが設定されている。例えば、配線領域２８におけるレジスト層２６の厚みは１５μｍに設定され、非配線領域２９におけるレジスト層２６の厚みは、１７μｍに設定されている。

光源３０は、図４に示すように、例えば発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）からなる発光素子であり、複数の意匠１２ａの配置を考慮して、後述する回路基板５０上に複数設けられている。各光源３０は、回路基板５０上のマイコンを通して電源（図示しない）と接続されて、発光することにより光源光を導光部材４０に向けて照射する。

導光部材４０は、図２，４に示すように、合成樹脂等からなる部材である。また、導光部材は、静電フィルム２０と光源３０との間に配置されている。

導光部材４０は、光源３０側において、各光源３０に向かって突出する複数の受光突起４２を有している。各受光突起４２は、透光性の合成樹脂（例えばアクリル樹脂）からなる。そして、複数の受光突起４２は、光源３０の数に対応して設けられ、対応する光源３０に近接することで、光源３０より投射された光源光を効率良く受光して、導光部材４０の内部に導光することが可能となっている。受光突起４２の先端は、平面状に形成されている。

また、導光部材４０は、静電フィルム２０側において、板状に形成されたプレート部４４を有している。プレート部４４は、透光性の合成樹脂（例えばアクリル樹脂）からなり、各受光突起４２と一体に形成されており、受光突起４２からの光源光を静電フィルム２０側に導光することが可能となっている。そして、図４にて破線で示すように、導光部材４０から射出された光源光は、静電フィルム２０を透過し、さらに操作プレート１０を部分的に透過することで、意匠１２ａが発光表示されるのである。

ここで、導光部材４０は、１つの受光突起４２からの光源光を、プレート部４４で分岐させて導光することで、複数の意匠１２ａを同時に発光表示させる。すなわち、導光部材４０は、１つの光源３０によって複数の意匠１２ａを発光表示させる。かかる構成の第１実施形態では、光の利用効率を高めると共に、複数の意匠１２ａの発光輝度を均一にするために、所定の複数の意匠１２ａから実質等距離の箇所に対応する受光突起４２、及び対応する光源３０が配置されている。

さらに、導光部材４０は、図２，３，５に示すように、複数の嵌合爪４６を有している。ここで、特に第１実施形態では、嵌合爪４６は、ＡＢＳ樹脂を用いて、プレート部との２色成形により形成されている。そして、これら嵌合爪４６が操作プレート１０の嵌合部１４ａと嵌合するようになっている。かかる嵌合により、導光部材４０は、静電フィルム２０を、操作プレート１０との間に挟み込んで保持する。

この保持構造について、図３に基づいてさらに詳細に説明する。導光部材４０は、プレート部４４の静電フィルム２０側表面において、複数の凹部６０及び凸部６２を有している。保持状態において凹部６０は、配線領域２８のうちの全部、及び非配線領域２９のうちの一部に対面している。一方、凸部６２は、凹部６０に隣接し、先端を平面状に形成されている。そして、保持状態において凸部６２は、非配線領域２９のうちの残部と接触して、接触界面６４を形成している。結果として、凹部６０は静電フィルム２０側に配線領域２８との隙間６８を残し、凸部６２は非配線領域２９と接触している。換言すれば、配線領域２８は、導光部材４０に対して隙間６８を介して対面している。ここで、凹部６０と凸部６２とがおりなす段差ΔＨは、静電フィルム２０の厚みＴＦよりも大きく、例えば１ｍｍに設定されている。凹部６０と凸部６２とがおりなす段差ΔＨとは、隣接する凹部６０の底面と凸部６２の先端平面とがなす、静電フィルム２０表面の法線方向の距離であり、凹部６０に対する凸部６２の突出高さである。

加えて、図６，７に示すように、導光部材４０は、食い込み部４８を有している。食い込み部４８は、接触界面６４において凸部６２の先端平面から突出する、略円錐状に形成されている。食い込み部４８の先端は、尖らずに半球状に形成されている。かかる形状により、食い込み部４８は、静電フィルム２０を破損を避けつつ、非配線領域２９のレジスト層２６に食い込むことが可能となっている。ここで、食い込み部４８は、所定の凸部６２に対し適数設けられており、特に図７では、１つの凸部６２に４つの食い込み部４８が設けられている例を示している。

回路基板５０は、図４に示すように、光源３０、マイコンを有する制御回路等が固定される板状部材である。制御回路（図示しない）は、静電フィルム２０から出力される電気信号を処理すると共に、光源３０の動作を制御する。

なお、図３では、静電フィルム２０の内部構造と凹部６０及び凸部６２との関係を詳細に説明するため、一部分の寸法等を模式的に示している。また、図２，４，５では、静電フィルム２０の内部構造を省略して示している。また、図４，５では、凹部６０及び凸部６２を省略して示している。

（作用効果）
以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に説明する。

第１実施形態によると、静電容量を検出する静電フィルム２０が、接触操作される操作プレート１０と、導光部材４０との間に挟み込まれて保持される。これによれば、光学用接着剤ではなく、挟み込みという機械的手段で静電フィルム２０を保持できるので、ＶＯＣの発生を抑制することができる。また、かかる挟み込みにより、光源光が、導光部材４０により静電フィルム２０を介して操作プレート１０にへ導光されるので、光源光の利用効率を高めて意匠１２ａを発光表示でき、省電力性が高まる。以上により、環境に優しい静電容量式操作装置１００を提供することができる。

また、第１実施形態によると、対面する配線領域２８と導光部材４０との間の隙間６８により、静電フィルム２０と導光部材４０との間に摩擦が生じた場合であっても、配線領域２８の導線２４に加わる摩擦力が抑制されるので、導線２４が断線すること及び一部破損することを抑制できる。

また、第１実施形態によると、導光部材４０において、静電フィルム２０側に、配線領域２８との隙間６８を残す凹部６０及び凹部６０に隣接し非配線領域２９と接触する凸部６２を、精度よく形成可能である。したがって、静電フィルム２０と導光部材４０との間に摩擦が生じた場合であっても、確実に導線２４が断線することを抑制できる。

また、第１実施形態によると、凸部６２から突出する食い込み部４８が、凸部６２と非配線領域２９が接触する接触界面６４において、非配線領域２９に食い込むので、静電フィルム２０と導光部材４０との密着性が高まる。したがって、操作装置１００に振動が加わった場合でも、静電フィルム２０と導光部材４０との間に摩擦が生じ難くなる。

また、第１実施形態によると、凹部６０と凸部６２とがおりなす段差ΔＨが、静電フィルム２０の厚みＴＦよりも大きいので、静電フィルム２０が少し撓んだ場合であっても、確実に隙間６８を残すことができ、より確実に導線２４が断線することを抑制できる。

（第２実施形態）
図８に示すように、本発明の第２実施形態は第１実施形態の変形例である。第２実施形態について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。

第２実施形態の導光部材２４０は、プレート部２４４に開けられた複数の貫通孔２４５ａを有している。貫通孔２４５ａを囲む囲み部２４５ｂは、ＡＢＳ樹脂を用いて、プレート部２４４との２色成形により形成されている。また、操作プレート２１０は、貫通孔２４５ａに対応し、導光部材２４０側に突出する貫通部２１４ｂを有している。導光部材２４０が、静電フィルム２２０を、操作プレート２１０との間に挟みこんだ状態で、貫通部２１４ｂを貫通孔２４５ａに貫通させる。その後、貫通部２１４ｂの先端２１４ｃに、例えば真鍮製の、熱せられた溶着治具（図示しない）を押し当てて熱溶着を施し、先端２１４ｃを図８に示すようなドーム形状に整形する。かかる工程を経て、導光部材２４０は、静電フィルム２２０を、操作プレート２１０との間に挟み込んで保持する。

また、導光部材２４０のプレート部２４４は、静電フィルム２２０側の表面を、平坦な平面状に形成されている。

第２実施形態のレジスト層２２６は、第１実施形態と同様に、静電フィルム２２０のうち最も導光部材２４０側に配置され、導線２４を保護する。また、第１実施形態と異なり、レジスト層２２６は、位置によって厚みを変えることによって、複数の凹部２６０及び凸部２６２を有している。保持状態において凹部２６０は、配線領域２８のうちの全部、及び非配線領域２９のうちの一部に形成され、導光部材２４０と対面している。一方、凸部２６２は、凹部２６０に隣接し、非配線領域２９のうちの残部において、先端を平面状に形成されている。そして、保持状態において凸部２６２は、導光部材２４０と接触して、接触界面６４を形成している。結果として、凹部２６０は導光部材２４０側に導光部材２４０との隙間６８を残し、凸部２６２は導光部材２４０と接触している。換言すれば、配線領域２８は、導光部材２４０に対して隙間６８を介して対面している。また、レジスト層２２６は、導光部材２４０よりも弾性の大きい素材であるため、凸部２６２が車両からの振動を軽減可能となっている。

ここで、第２実施形態におけるレジスト層２２６の厚みは、例えば、配線領域２８において１５μｍ、非配線領域２９のうちの一部において１７μｍに設定されている。凹部２６０と凸部２６２とがおりなす段差ΔＨは、例えば０．１ｍｍに設定されている。このような凹部２６０及び凸部２６２の形成は、例えば、複数回レジスト印刷を施す工程により、容易に形成することができる。なお、図８では、静電フィルム２２０の内部構造を詳細に説明するため、一部分の寸法等を模式的に示している。

このような第２実施形態によると、静電フィルム２２０において、導光部材２４０側に、導光部材２４０との隙間６８を残す凹部２６０及び凹部２６０に隣接し導光部材２４０と接触する凸部２６２を形成する。したがって、静電フィルム２２０と導光部材２４０との間に摩擦が生じた場合であっても、確実に導線２４が断線することを抑制できる。

また、第２実施形態によると、導線２４を保護するレジスト層２２６の厚みを変えて凹部２６０及び凸部２６２を形成する。したがって、静電フィルム２２０と導光部材２４０との間に摩擦が生じた場合であっても、レジスト層２２６の厚みを変えるだけで、容易に導線２４が断線することを抑制できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの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。

具体的に、第１実施形態及び第２実施形態に関する変形例１としては、受光突起４２は、図９に示すように、先端を凹面状に形成されていてもよい。あるいはシボ加工が施されていてもよい。また、プレート部４４，２４４には、図９に示すように、内部を通る光源光を反射する反射面８４４ｂを形成するために、カット溝８４４ａ等が形成されていてもよい。これらによれば、光源光の利用効率をさらに高めることが可能となる。

第１実施形態及び第２実施形態に関する変形例２としては、導線２４は、フィルム基板２２の操作プレート１０，２１０側の表面において、形成されていてもよい。また、導線２４は、図１０に示すように、フィルム基板２２の両面において、形成されていてもよい。この例では、駆動電極２４ａが導光部材４０，２４０側の表面に形成され、ＧＮＤ電極２４ａが操作プレート１０，２１０側の表面に形成されていてもよい。この場合、少なくとも片側に導線２４が配置されていれば、配線領域２８とする。

第１実施形態に関する変形例３としては、食い込み部４８は、略円錐状以外であってもよい。この例として、先端を半球状とする円柱状に形成されていてもよい。また、全体が半球状であってもよい。さらに、先端に、さらに小さな突起が載っているものであってもよい。

第１実施形態に関する変形例４では、導光部材４０は、食い込み部４８を設けなくてもよい。

第１実施形態に関する変形例５では、段差ΔＨは、静電フィルム２０の厚みＴＦと同等以下であってもよい。

第２実施形態に関する変形例６では、レジスト層２２６以外の厚みを変えることによって、凹部２６０及び凸部２６２が形成されていてもよい。例えば、フィルム基板２２の厚みを変えることによって、凹部２６０及び凸部２６２が形成されていてもよい。

第１実施形態及び第２実施形態に関する変形例７としては、導光部材４０，２４０が静電フィルム２０，２２０を、操作プレート１０，２１０との間に挟みこんで保持するものであれば、導光部材４０，２４０及び静電フィルム２０，２２０の両方が、凹部６０，２６０及び凸部６２，２６２を有していなくてもよい。この例であっても、ＶＯＣの発生抑制効果、及び省電力性を高める効果を奏する。

１００ 静電容量式操作装置（操作装置）、１０，２１０ 操作プレート、１２ａ 意匠、２０，２２０ 静電フィルム、２４ 導線、２６，２２６ レジスト層、２８ 配線領域、２９ 非配線領域、４０，２４０ 導光部材、４８ 食い込み部、６０，２６０ 凹部、６２，２６２ 凸部、６４ 接触界面、６８ 隙間、ΔＨ 段差、ＴＦ 静電フィルムの厚み

Claims (6)

1. 意匠（１２ａ）を発光表示すると共に、接触操作される操作プレート（１０，２１０）と、
   静電容量を検出する静電フィルム（２０，２２０）と、
   光源光を前記静電フィルムを介して前記操作プレートに導光する導光部材（４０，２４０）とを備え、
   前記導光部材は、前記静電フィルムを、前記操作プレートとの間に挟み込んで保持する保持構造を有し、
   前記静電フィルムでは、静電容量を検出するための導線（２４）が配置される配線領域（２８）と、前記配線領域以外の箇所である非配線領域（２９）とが形成されており、
   前記配線領域は、前記導光部材に対して隙間（６８）を介して対面していることを特徴とする静電容量式操作装置。
2. 前記導光部材は、前記静電フィルム側に、前記配線領域との間の前記隙間を残す凹部（６０）及び前記凹部に隣接し前記非配線領域と接触する凸部（６２）を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式操作装置。
3. 前記凸部と前記非配線領域とが接触する接触界面（６４）において、前記凸部から突出して前記非配線領域に食い込む食い込み部（４８）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の静電容量式操作装置。
4. 前記凹部と前記凸部とがおりなす段差（ΔＨ）は、前記静電フィルムの厚み（ＴＦ）よりも大きいことを特徴とする請求項２又は３に記載の静電容量式操作装置。
5. 前記静電フィルムは、前記導光部材側に、前記導光部材との間の前記隙間を残す凹部（２６０）及び前記凹部と隣接し前記導光部材と接触する凸部（２６２）を有することを特徴とする請求項１に記載の静電容量式操作装置。
6. 前記静電フィルムには、前記導光部材側に、前記導線を保護するレジスト層（２２６）が形成されており、
   前記レジスト層の厚みを変えることによって、前記凹部及び前記凸部が形成されることを特徴とする請求項５に記載の静電容量式操作装置。

Images