JP4444933B2 - 照明装置のタッチスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、導電層に対する人体の近接又は接触により生じる静電容量の変化を静電容量検出回路を用いて検出するタッチスイッチに関する。

従来より、パネル表面に指先を近接又は接触させることによるパネル表面付近の静電容量の変化を検出するタッチスイッチが用いられている。

例えば、図１に示す構成のように、絶縁性のベース樹脂層１０の裏面に金属層１２を形成し、その金属層１２が静電容量検出回路１４に電気的に接続されたタッチスイッチ１００が知られている（例えば特許文献１や特許文献２）。また、例えば、図２に示す構成のように、金属層１６が静電容量検出回路１８に電気的に接続されたタッチスイッチ２００が知られている（例えば特許文献３）。

図１のタッチスイッチ１００では、ユーザが指先をベース樹脂層１０に近接又は接触させることによって、ベース樹脂層１０を介してこの裏面に形成された金属層１２と指先との間における静電容量の変化が生じ、金属層１２に接続された静電容量検出回路１４でその変化が検出される。また、図２のタッチスイッチ２００では、ユーザが指先を金属層１６に直接接触させることによって静電容量の変化が生じ、金属層１６に接続された静電容量検出回路１８でその変化が検出される。

特開２００５−２２８５６３号公報 特開平１１−１３６１１６号公報 特開２００４−１０３２８５号公報

図１のタッチスイッチ１００は、ベース樹脂層１０越しに静電容量の変化を検知する。静電容量は金属層１２と指先間の距離が大きいと小さくなることから、ベース樹脂層１０が厚い場合、すなわち、金属層１２と指先間の距離が大きい場合には、ユーザの指先がベース樹脂層１０に近接又は接触することにより生じる静電容量の変化は、ベース樹脂層１０が薄い場合に比べて小さくなる。このように静電容量の変化が小さいと、ユーザの指先がベース樹脂層１０に近接又は接触した状態としない状態の判別が困難となってスイッチ感度が低下する。

また、検出される静電容量は、スイッチ近傍における他の金属物の有無や温度、湿度、場所等の環境条件により変動する。このため、環境条件が異なると検知する静電容量にこの変動が含まれることとなり、ユーザの指先が近接又は接触したことによる静電容量の変化を検出することが難しくなる。

また、特許文献２に示されるように、静電容量の変化が小量であっても指先の近接等を精度よく検知し得るような制御回路・制御ソフト等を採用することも提案されている。しかし、このような制御回路等を組み込んだタッチスイッチは一般に複雑な構造になるとともに、コストがアップする。

一方、図２のタッチスイッチ２００は、金属層１６がスイッチ表面に露出しており、ユーザの指先が直接金属層に接触する。このため、タッチスイッチ２００は、図１のタッチスイッチ１００に比べて静電容量の変化を十分に大きくとることができる。しかし、このタッチスイッチ２００では金属層１６が表面に露出し、スイッチの意匠についての自由度が小さいおそれがある。

本発明は、スイッチの誤作動が少ないと共に、スイッチ意匠の自由度を向上することができるタッチスイッチを提供することを目的とする。

本発明のタッチスイッチは、車両用の内外装部品に設けられた絶縁性の照明レンズと、照明レンズの表面上に設けられた導電層と、導電層に電気的に接続された静電容量検出回路と、を備え、導電層に対する人体の近接又は接触により生じる静電容量の変化を静電容量検出回路を用いて検出する照明装置のタッチスイッチであって、導電層はスパッタリングにより形成される厚さ５〜５００ｎｍの透光性のスパッタ層であり、照明レンズと導電層とを透過した光が車両用の内外装部品の内部空間を照明すること、を特徴とする。また、スパッタ層の表面上に、スパッタ層保護用の透明樹脂の薄膜から成るトップコート層を被覆したものがより好ましい。

また、本発明に係る他のタッチスイッチは、上記において、静電容量検出回路により検出された静電容量の変化に応じて段階的に輝度を変えて点灯する光源を有することを特徴とする。

本発明によれば、タッチスイッチのユーザがタッチする部分をベース樹脂層上に形成した導電層で構成することで、タッチスイッチの意匠性を損なわずに、検出対象となる静電容量を大きくすることができる。これにより、スイッチの誤作動を少なくすることができる。また、ベース樹脂層の表面上のパネル表面がスパッタリング、蒸着、メッキ又は金属調塗装により形成されることで、パネル表面を金属光沢の色調としたり、ベース樹脂層の色相が透けて現れる色調とすることができるなどスイッチ意匠の自由度を向上することができる。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図３は、本発明のタッチスイッチを、車両の運転席側ドアトリムに設けられるドアポケットイルミネーション装置のスイッチとして適用した場合の分解斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ線における断面図である。

図３及び図４に示すように、左右及び後面に側板を有するドアトリム本体２０の長手方向（左右方向）に開口した前面（車室内に向いた側）には、左右横長の略方形板状のレンズ組立体２２が配置される。レンズ組立体２２は、それぞれ左右横長の略板状の樹脂製の上部レンズ２４、導光板２６、下部レンズ２８が上からこの順番に積層するようにして構成される。レンズ組立体２２の下層に位置する下部レンズ２８の前面には、左右横長の方形状の両面粘着テープ３０が貼着される。そして、このテープ３０の前面には、左右横長の略方形状のフレキシブル基板３２の後面下部が貼着される。一方、フレキシブル基板３２の後面上部は、レンズ組立体２２の上層及び中層に位置する上部レンズ２４及び導光板２６の前面に対向するように配置される。フレキシブル基板３２の前面にはポケット前板３４が配設される。これによりドアトリム本体２０には、ドアトリム本体２０を左右後面の側壁とし、レンズ組立体２２、両面粘着テープ３０、フレキシブル基板３２及びポケット前板３４からなる積層体を前面の側壁として構成されるような上部が開口した凹状のポケット３６が形成される。このようなポケット３６には、夜間などの暗闇でも収容物を探せるようにポケット３６の内部を照明するための光源が設けられる。本実施形態におけるタッチスイッチ３００は、この光源の点消灯状態を切り替えるスイッチとして用いられる。

タッチスイッチ３００のパネル面は、レンズ組立体２２の上部レンズ２４の上面及びこれに隣接する前面及び後面の表面を、前後方向に沿う切断面形状が略逆Ｕ字状を呈するように被覆する導電性の金属層として形成される。金属層は、例えばスパッタリング法により形成される金属薄膜のスパッタ層３８で構成することができる。このスパッタ層３８は、静電容量検出用の電極として用いられ、その表面は鏡面のような優れた金属光沢調の外観を有する。

スパッタ層３８は、上部レンズ２４の前面を被覆する部分において、フレキシブル基板３２の表面に形成された導電パターン４０と密接しており、これらは互いに電気的に接続している。このフレキシブル基板３２の右下端部からはこの導電パターン４０における電気信号を外部に導くための細長帯状の引き出し線４２が右方向に延びている。この右方向に延びた引き出し線４２の先端部４４は、ドアトリム本体２０の右側板の外側面に設けられた制御ＥＣＵボックス４６内の制御ＥＣＵ基板４８のコネクタ５０に接続される。コネクタ５０は、制御ＥＣＵ基板４８上に設けられた静電容量検出回路５２と電気的に接続している。このようにしてスパッタ層３８は、フレキシブル基板３２を介して静電容量検出回路５２に電気的に接続される。なお、このフレキシブル基板３２は、ポリイミドフィルム、ＰＥＴフィルム等の柔軟なフィルム表面に銅箔や導電性ペーストからなる導電パターン４０が形成されることで構成するとよい。

制御ＥＣＵ基板４８は、制御ＥＣＵボックス４６の内側ケースカバー５６の開口内部に嵌め込まれて収容される矩形状の基板である。制御ＥＣＵ基板４８の表面（左側面）には、静電容量の変化を検出する静電容量検出回路５２と、ポケット内部を照明する光源として用いるＬＥＤ７４ａ、７４ｂと、これらＬＥＤの点消灯状態を制御するＬＥＤ制御回路７６とが実装される。また、制御ＥＣＵ基板４８の裏面（右側面）の前方下部には、フレキシブル基板３２の引き出し線４２の先端部４４と電気的に接続されるコネクタ５０が、基板裏面の略中央部には、制御ＥＣＵ基板４８と車両電源部（不図示）とを繋ぐ配電線用端子５４が実装される。

静電容量検出回路５２は、スパッタ層３８に生じた静電容量の変化を検出する回路であり、ユーザがスパッタ層３８に指先を近接又は接触させると、スパッタ層３８と指先との間の静電容量の変化を検出する。静電容量検出回路５２から検出された検出値は、ＬＥＤ制御回路７６に入力される。ＬＥＤ制御回路７６は、この検出値に基づいてＬＥＤ７４ａ、７４ｂに対する駆動電流の供給をＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＬＥＤの点灯／消灯を切り替える。

ＬＥＤ７４ａ、７４ｂは、制御ＥＣＵ基板４８の左側面の前方の上下方向略中央の位置に縦に２個並べて配置されており、制御ＥＣＵ基板４８上に設けられたＬＥＤ制御回路７６の制御を受け点消灯する。これらＬＥＤの先端部分は、レンズ組立体２２の導光板２６の右方向に突き出た右端面に形成された２箇所の挿入孔７２ａ、７２ｂにそれぞれ挿入されており、ＬＥＤ７４ａ、７４ｂから放射される光を導光板２６の内部に導く。導光板２６は、ＬＥＤ７４ａ、７４ｂからの光をポケット３６の長手方向に導いて、その上下に連設される上部レンズ２４及び下部レンズ２８に光を供給する。上部レンズ２４及び下部レンズ２８内に入射した光はレンズ効果により拡散され、ポケット３６内部を均一に照明する。

制御ＥＣＵボックス４６は、ドアトリム本体２０の右側板に対向する側に配置され右方に開口を有する略直方体状の内側ケースカバー５６と、内側ケースカバー５６の開口側に対向するように開口を左方に有し、内側ケースカバー５６の開口を覆う略直方体状の外側ケースカバー５８とを備える。この外側ケースカバー５８の前側の下部には、フレキシブル基板３２の引き出し線４２の先端部４４を制御ＥＣＵ基板４８のコネクタ５０に接続するための切り欠き部６０が形成され、引き出し線４２を挿通している。また、内側ケースカバー５６の前側の略中央部には、レンズ組立体２２の導光板２６の右端を通してこれを制御ＥＣＵ基板４８に近接して配置するための切り欠き部６２が形成される。

内側ケースカバー５６には、その上側板及び下側板の外部のそれぞれ両端近傍の位置に、外側に突出した弾発係止片６４ａ、６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄが形成される。これら弾発係止片６４ａ〜６４ｄは、外側ケースカバー５８の上側板及び下側板の当該弾発係止片６４ａ〜６４ｄに対応する位置に設けられた係止穴６６ａ、６６ｂ、６６ｃ及び６６ｄにそれぞれ係止される。これにより、外側ケースカバー５８は内側ケースカバー５６にその外側から取り付けられる。また、外側ケースカバー５８の上側板及び下側板の外部のそれぞれ両端近傍と下側板の外部の略中央には、係止爪６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ及び６８ｅが突設されている。これら係止爪６８ａ〜６８ｅは、ドアトリム本体２０の右側板の外側面の対応する部位に設けられた係止穴７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ及び７０ｅにそれぞれ係止され、内側ケースカバー５６の左側面とドアトリム本体２０の右側板の外側面とが接するようにして制御ＥＣＵボックス４６をドアトリム本体２０の右側板に固定している。

上記の動作を説明する。図６は、本発明に係るタッチスイッチ３００を適用した実施形態におけるドアポケットイルミネーション装置の回路ブロック図である。図６に示すように、ユーザがドアポケット３６上部の開口部の縁のスパッタ層３８に指先をかざしたり触れると、スパッタ層３８と指先との間で生じた静電容量の変化がフレキシブル基板３２を介して、制御ＥＣＵ基板４８上の静電容量検出回路５２に送られる。そして、静電容量検出回路５２から出力される検出値を受け取ったＬＥＤ制御回路７６はスイッチを作動してＬＥＤ７４ａ、７４ｂを点灯させる。ＬＥＤ７４ａ、７４ｂから放射された光は導光板２６の右端面から導光板２６内部に入り、導光板２６内部を長手方向に拡散しながら通過して、上下に隣接して配置された上部レンズ２４及び下部レンズ２８の内部に入射する。入射した光をこれらレンズが拡散することでポケット３６内部を均一に照明する。

上記の構成によれば、ポケット３６上部の開口部の縁に手をかざしたり触れたりするだけでポケット３６内部を照明できるので、便利であるとともに安全運転上好ましい。また、スイッチ電極がパネル面として外部に露出しているので、ユーザの指先の近接又は接触を確実にすることができ、静電容量の変化量が小さいこと等によるスイッチの誤動作を防止できる。さらに、スパッタ層３８などの金属薄膜層は、層厚を薄く形成すれば透明感のある外観となり、厚く形成すれば金属調の外観となる。このためスパッタ層３８により形成されるパネル面を全体の意匠に合わせ適切な外観とすることができ、パネル面の意匠性を損なわない。

上記の実施形態において、スパッタ層３８は透光性を具備してもよい。この場合、上部レンズ２４内部の光や、外部からスパッタ層３８を透過して入射した光の反射光の一部がスパッタ層３８を透過して外部に漏れ出る。こうして、上部レンズ２４の持つ色相とスパッタ層３８の持つ例えば鏡面のような金属光沢の色相とが干渉合成することにより、スパッタ層３８の表面に虹彩色又は玉虫色を帯びた光沢の美しい色相の外観が現れるようにすることができる。このようにスパッタ層３８が透光性を具備することにより、その直下のベース樹脂層の持つ色相による意匠効果が発揮されることで、パネル面の意匠設計及び意匠選択の自由度を向上させることができる。なお、スパッタ層３８が透光性を具備するために、スパッタ層３８の厚さを例えば５〜５００ｎｍ程度に形成してもよい。また、金属光沢調を強調するために、これよりもさらに厚く形成してもよく、いずれにしても本発明の作用・効果を得ることができる。

上記の実施形態において、ポケット３６外部からのスイッチ操作を無効としてＬＥＤ７４ａ、７４ｂを点灯しないようにすることもできる。これは、ポケット３６内外における静電容量の変化量の差を利用することで可能となる。例えば、図４に示すように、スパッタ層３８はポケット３６開口縁の内側上部において外部に露出している。このため、ポケット内部からのスイッチ操作（指先等の近接又は接触）による静電容量の変化量は、ポケット外部からの操作による静電容量の変化量に比べると大きい。そこで、この変化量の大小に基づいて、例えば検出量に所定の閾値を設定し、この閾値を超えるか否かにより、ポケット内部からの操作か、外部からの操作かをＬＥＤ制御回路７６で判別することができる。そして、ポケット外部からの操作であると判断する場合には、ＬＥＤ７４ａ、７４ｂを点灯しないようにし、ポケット内部からの操作であると判断する場合には、ＬＥＤ７４ａ、７４ｂを点灯するようにしてもよい。また、このような制御の他にも、ポケット内外で検出し得る静電容量の変化量の違いを利用することで、スイッチの作動を切り替えてもよい。例えば、静電容量の変化量に応じてＬＥＤ７４ａ、７４ｂの輝度を段階的に調光制御するようにしてもよい。さらに、例えば、ポケット外部からの操作と判断した場合にはＬＥＤ７４ａ片方のみを点灯するようにし、ポケット内部からの操作と判断した場合にはＬＥＤ７４ａとＬＥＤ７４ｂの両方を同時点灯することもできる。

図５は、従来のタッチスイッチを、ドアポケットイルミネーションのスイッチに適用した場合の図４に対応する断面図である。この場合の回路ブロック図は、図６において点線経路で部分的に示されるように、概念的にはフレキシブル基板３２を電極として使用する態様となる。このように従来のタッチスイッチは、レンズ組立体２２又はポケット前板３４を介して静電容量の変化を検出する。このため従来のタッチスイッチは、ポケット内部からの操作か、外部からの操作かを判別することが本発明に係るタッチスイッチ３００を適用する場合に比べて容易ではなく、上記のようにポケット内部からの操作と外部からの操作とでスイッチ動作を異なったものとする制御を行うことは困難であった。

上記の実施形態において、スパッタ層３８は、ベースとなる樹脂製の上部レンズ２４の表面の直上に形成してもよいし、上部レンズ２４の表面に絶縁性のコーティング層を設けた上で上記スパッタ層３８を形成したり、予め表面にスパッタ層３８を形成した透明フィルムを接着剤等により上部レンズ２４表面に貼り付けることで間接的に形成してもよく、いずれにおいても本発明の作用・効果を得ることができる。また、スパッタ層３８の保護のために、スパッタ層３８の表面上に透明樹脂の薄膜からなるトップコートを塗布してもよく、この場合でも本発明の作用・効果を得ることができる。

また、スパッタ層３８は、絶縁性の添加物を含む金属材をスパッタリングしてベース樹脂層となる上部レンズ２４の意匠面全体に付着させることによって形成してもよい。このスパッタ層３８の表面上には、スイッチの内容を示す装飾を施して形成してもよい。スパッタ層３８の材料としては、例えば、デプト（Ｄｅｐｔ）社製のＡＭＯマテリアル（ＡＭＯ Ｍａｔｅｒｉａｌ：商品名）を用いることができる。

上記の実施形態において、金属層としてスパッタ層を用いる代わりに、蒸着、メッキ又は金属調塗装により形成した金属薄膜層としてもよい。この場合においても、金属薄膜層の厚さを均一に加工形成することで、金属光沢の質感を呈することができ、デザイン性の高い意匠面を得ることができる。

上記の実施形態の他に、本発明に係るタッチスイッチは、車室内に設けられる小物入れ等の車両用内外装部品に適用することもできる。例えば、車室内に設けられる小物入れの場合、小物入れを形成する凹部開口縁の樹脂表面上にスパッタリング等により導電性金属薄膜を用いたスモーク装飾を施し、これを内部照明用スイッチのパネル面として使用してもよい。そして、小物入れの開口表面に触れたり、手を近づけたりすることで、内部の照明光が点灯して中の物が見えるようにしてもよい。

上記のように、本発明に係るタッチスイッチは、絶縁性のベース樹脂層の表面に、スパッタリング法等により形成した金属層を設けることで、これを静電容量検出用の電極として用いる。この金属層は、鏡面のような美しい金属光沢調の外観や、ベース樹脂層の色相が金属層を透過することで現れる虹彩色等の外観を呈するように形成できて意匠性に富むことから物品を装飾するパネル面としても用いられる。このため、本発明に係るタッチスイッチは、スイッチの誤作動を防止し、スイッチ意匠の自由度を向上することができる。

従来のタッチスイッチの構成を示す図である。 従来のタッチスイッチの構成を示す図である。 本発明のタッチスイッチを、車両のドアポケットイルミネーション用スイッチとして適用した場合の分解斜視図である。 本発明のタッチスイッチの図３のＡ−Ａ線における断面図である。 従来のタッチスイッチの断面図であり、図４に対応する図である。 本発明のタッチスイッチの回路ブロック図である。

符号の説明

１０ ベース樹脂層、１２，１６ 金属層、１４，１８，５２ 静電容量検出回路、２０ ドアトリム本体、２２ レンズ組立体、２４ 上部レンズ、２６ 導光板、２８ 下部レンズ、３０ 両面粘着テープ、３２ フレキシブル基板、３４ ポケット前板、３６ ポケット、３８ スパッタ層、４０ 導電パターン、４２ 引き出し線、４４ 先端部、４６ 制御ＥＣＵボックス、４８ 制御ＥＣＵ基板、５０ コネクタ、５４ 配電線用端子、５６ 内側ケースカバー、５８ 外側ケースカバー、６０，６２ 切り欠き部、７２ａ，７２ｂ 挿入孔、７４ａ，７４ｂ ＬＥＤ（光源）、７６ ＬＥＤ制御回路、１００，２００，３００ タッチスイッチ。

Claims (3)

1. 車両用の内外装部品に設けられた絶縁性の照明レンズと、
   照明レンズの表面上に設けられた導電層と、
   導電層に電気的に接続された静電容量検出回路と、を備え、
   導電層に対する人体の近接又は接触により生じる静電容量の変化を静電容量検出回路を用いて検出する照明装置のタッチスイッチであって、
   導電層はスパッタリングにより形成される厚さ５〜５００ｎｍの透光性のスパッタ層であり、照明レンズと導電層とを透過した光が車両用の内外装部品の内部空間を照明すること、
   を特徴とする照明装置のタッチスイッチ。
2. 請求項１に記載の照明装置のタッチスイッチにおいて、
   スパッタ層の表面上に、スパッタ層保護用の透明樹脂の薄膜から成るトップコート層を被覆したこと
   を特徴とする照明装置のタッチスイッチ。
3. 請求項１または２に記載の照明装置のタッチスイッチにおいて、
   静電容量検出回路により検出された静電容量の変化に応じて段階的に輝度を変えて点灯する光源を有すること
   を特徴とする照明装置のタッチスイッチ。

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