JP2014086344A - タッチスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照光時と非照光時のデザイン性の向上。
【解決手段】タッチ操作を検出するためのセンサー電極が形成された基板と、センサー電極上に形成された透光性の第１絶縁層と、少なくとも表示パターン（例えば非遮光部）を除き第１絶縁層を部分的に被覆する例えば遮光性の第２絶縁層とを備える。透過率を適切に設定した第１絶縁層を設けることで、表示パターンは、第２絶縁層側からの照光時には視認され、非照光時には視認不能となるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明はタッチ操作検出を行うタッチスイッチ装置に関する。

特開平５−２９８９７９号公報 特開２００６−１２８０２０号公報

上記特許文献１，２に開示されるように各種機器の操作部として、例えば静電容量型などのタッチスイッチが用いられている。
特許文献１では表示面にマスクを設け、文字や絵を表示することも記載されている。
特許文献２ではタッチ検出電極の裏面に光透過パターンを形成し、バックライト照光時に、光透過パターンが、表面側に浮かび上がるようにした記載がある。
これらのように、タッチスイッチにおいて、その操作面となる表面に文字、記号、絵、模様等を表示させ、操作状態をユーザに認識させたり、操作内容を提示することは従来より行われている。

ところが、光透過パターンで表示を形成する場合、バックライトが点灯されていないときでも、ユーザからはその光透過パターンが視認され、文字等が認識されてしまう。これによってバックライトによる照光がないときに、スイッチ表面から見た美観が損なわれてしまうことがある。
またタッチスイッチ装置が用いられる分野、機器は非常に多様であるが、機器や用途によっては、バックライト点灯時には文字等の表示が見えるが、非点灯時には全く見えなくなることが要求されることもある。

そこで本発明では、照光時と非照光時でタッチスイッチ表面から文字等の視認可能状態、視認不能状態が確実に実現されるようにすることを目的とする。

本発明のタッチスイッチ装置は、タッチ操作を検出するためのセンサー電極が形成された基板と、上記センサー電極上に形成された透光性の第１絶縁層と、少なくとも表示パターンとなる部分を除き、上記第１絶縁層を被覆する第２絶縁層とを有する。そして上記第１絶縁層の透過率は、上記第２絶縁層側からの照光時には上記表示パターンが上記基板側の表面から視認され、かつ上記第２絶縁層側からの非照光時には上記表示パターンが上記基板側の表面から視認不能となる透過率とされている。
例えば上記第２絶縁層は、非遮光部として上記表示パターンが形成され、遮光性の膜により上記第１絶縁層を部分的に被覆する。

また少なくとも上記第２絶縁層と上記基板の間に、表示パターンを形成する第３絶縁層が設けられ、上記第２絶縁層側からの照光時には上記第２絶縁層の表示パターンと、上記第３絶縁層による表示パターンとの両方が上記基板側の表面から視認され、上記第２絶縁層側からの非照光時には、上記基板側の表面から、上記第２絶縁層の表示パターンが視認不能で上記第３絶縁層による表示パターンが視認されるようにする。
また上記第２絶縁層の上記非遮光部による表示パターンと、上記第３絶縁層による表示パターンは、異なる色で視認されるようにする。

このような本発明では、基板側の表面（タッチ操作面側）からの視認性として、バックライトの照光時は表示パターンとして文字、記号等が見えるが、バックライトを消した状態では、文字、記号等が不可視の状態となるようにする。このため第１絶縁層による透過率を適切に設定する。即ちバックライト照光時には、第１絶縁層の存在に関わらず、バックライト照光が表面に浮かび上がるようにするため、第１絶縁層は完全な遮光性を持たないことが必要である。一方で、バックライトをオフとしたら、第２絶縁層が見えなくなるようにするため、第１絶縁層の透過率はさほど高くしないようにする。そこで第１絶縁層は、比較的低い透過率の膜とする。

本発明によれば、照光時と非照光時でタッチスイッチ表面から文字等の表示パターンの視認可能状態、視認不能状態が確実に実現されるようにすることができる。これによりデザイン性の向上が実現される。また非点灯時に表示を不可視にしたい使用態様のタッチスイッチ装置としての適用にも好適となる。

本発明の実施の形態のタッチスイッチ装置の構造の説明図である。 第１の実施の形態の点灯時と非点灯時の表示状態の説明図である。 比較例の点灯時と非点灯時の表示状態の説明図である。 実施の形態の透過率設定のための実験例の説明図である。 第２の実施の形態の点灯時と非点灯時の表示状態の説明図である。

＜１．第１の実施の形態＞
図１により本発明の第１の実施の形態のタッチスイッチ装置の構造を説明する。図１Ａはタッチスイッチ装置の模式的な斜視図、図１Ｂは断面図である。
実施の形態のタッチスイッチは、保護フィルム１、基板２、センサー電極３、第１保護膜（第１絶縁層）４、第２保護膜（第２絶縁層）５、外部接続リード７を有する。

基板２は例えばソーダライム硝子等で形成された誘電体層となる。この基板２の表面側は保護フィルム１が貼付されたタッチ操作面ＳＦとなる。
基板２の他方の面には、例えばアルミニウム材料等を用いたエッチングによってセンサパターンや引き出し配線が設けられたセンサー電極３が形成される。
センサー電極３における配線は、図示しないが外部接続リード７上の配線に電気的に接続されており、外部接続リード７によって、センサー電極３によるタッチ検出信号が図示しない検出回路に導かれる。当該タッチスイッチ装置は例えば静電容量式タッチスイッチとされ、タッチ操作面ＳＦ側をユーザが指で触れたときの容量変化が、検出信号として出力される。
なお、外部接続リード７の基板２に対する接続部分は、例えばシリコン樹脂８によって覆われ、接続の機械的信頼性が確保されている。

第１保護膜４は、第１絶縁層であるとともに、センサー電極３を覆うように形成されたセンサー電極３の保護膜として機能する。この第１保護膜４は、例えばシルクインクペーストにより形成される。この第１保護膜４は透光性とされるが、透過率は低めとされている。

第２保護膜５は、第２絶縁層であるとともにセンサー電極３の保護膜として機能する。この第２保護膜５は、文字、記号、模様、図柄等の表示パターンとなる非遮光部を除き、第１保護膜４を部分的に被覆するように形成される。この第２保護膜５も、例えばシルクインクペーストにより形成される。但し膜部分は遮光性（透過率はゼロ又はゼロに近い）とされる。
図２Ｅには、第２保護膜５の被覆パターンを例示している。例えば遮光部５ａに対して、この例では星形の非遮光部５ｂが形成される。遮光性となるのは遮光部５ａのことである。非遮光部５ｂは、シルクインクペースト自体が存在しない部分となる。
このような遮光部５ａ、非遮光部５ｂとして表示パターンが形成される。

このタッチスイッチ装置に対しては、実際の使用形態では、その背面側（タッチ操作面ＳＦから見た奥側）に例えばＬＥＤ等による発光部が配置される。
図２Ｂ、図２Ｄには、背面側にＬＥＤ１０が配置されている状態を示している。なお図２ＢはＬＥＤ１０が発光している状態、図２ＤはＬＥＤ１０が発光していない状態を模式的に示している。なお、これらの図ではＬＥＤ１０の前面に拡散板１１が配置され、拡散板１１によってＬＥＤ１０からの光がタッチスイッチ背面（第２保護膜５の面）に略均等に入射するようにしているが、拡散板１１を配置するのは一例である。拡散板１１は必ずしも設けなくともよい。
また、図２Ａ、図２Ｃは、タッチ操作面ＳＦ側から見た表示状態を示している。図２Ｂ、図２Ｄは、図２Ａ、図２Ｃのａ−ａ線の断面構造（特に第２保護膜５の遮光部５ａ、非遮光部５ｂについて）となる。

本実施の形態の場合、図２Ｂに示すようにＬＥＤ１０が発光しているときは、タッチ操作面ＳＦからは図２Ａのように星マークの表示、即ち第２保護膜５の表示パターンが視認されることになる。つまり第１保護膜４は透過率は低いが透光性であるので、第２保護膜５の非遮光部５ｂを通過した照光によって図２Ａのような例えば星形の表示が視認される状態となる。
一方、図２Ｄに示すようにＬＥＤ１０が非発光のときは、タッチ操作面ＳＦからは図２Ｃのように第２保護膜５の表示パターンは不可視の状態となる。

一般的なタッチスイッチ装置でも、本実施の形態でいう第２保護膜５の遮光部５ａ、非遮光部５ｂのパターンとして、照光時に表示を現出させることは行われている。
図３の比較例で説明する。図３Ｂ、図３Ｄは、本実施の形態でいう第１保護膜４が設けられない構造例を示している。即ちセンサー電極３に対して第２保護膜５が部分的に被膜している状態である。第２保護膜５は、図２Ｅと同様に星形の表示パターンが形成されているとする。
図３Ａ、図３Ｃは、タッチ操作面ＳＦ側から見た表示状態を示している。図３Ｂ、図３Ｄは、図３Ａ、図３Ｃのａ−ａ線の断面構造となる。

この比較例の場合でも、図３Ｂに示すようにＬＥＤ１０が発光しているときは、実施の形態と同様に、タッチ操作面ＳＦからは図２Ａのように星マークの表示、即ち第２保護膜５の表示パターンが視認される。
ところが、図３Ｄに示すようにＬＥＤ１０が非発光のときであっても、タッチ操作面ＳＦからは図３Ｃのように第２保護膜５の表示パターンが視認されてしまう。保護フィルム１、基板２、センサー電極３は透明（ほぼ透明）であるため、第２保護膜５がそのまま見えてしまうためである。
この図３Ｃのように表示が見えることは、ＬＥＤ１０のオフ時のデザイン性を悪化させる場合がある。

これに対して本実施の形態では、図２で説明したように、非照光時には、タッチ操作面ＳＦ側から表示パターンが視認されない。照光時のみ、表示パターンを視認させることができる。
これは第１保護膜４の透過率が適切に設定されていることで、タッチ操作面ＳＦ側からは、照光時には第２保護膜５の表示パターンが見えるが、非照光時は、第１保護膜４が第２保護膜５の表示パターンを視覚的に隠蔽することによる。
そのため上述のように第１保護膜４の透過率は低めに設定されている。

第１保護膜４の透過率の具体例を説明する。
図４は、第１保護膜４の透過率を各種変更した場合の、タッチ操作面ＳＦ側からの視認状況を示した写真である。第１保護膜４の透過率は、図示のように１００％〜３％までの多数の状態を示した。各写真はバックライト非点灯時の状態である。
この写真の例では、「ＯＮ／ＯＦＦ」「ＡＵＴＯ」などの文字や、ファンのマークが、第２保護膜５の非遮光部５ｂによる表示パターンとなっている。
なお、層の透過率の調整は、被膜材としての顔料・染料の膜厚、濃度、分散性、種類、粒径を調整することで可能である。本例の第１保護膜４はシルクインクペーストによるが、その膜厚については印刷のスクリーン仕様でコントロールできる。また濃度、分散性、種類、粒径についてはインク顔料の製品の選定や、調合によりコントロールすることができる。

図４の結果からは、透過率１００％〜２３％の間では、ブラインド効果は殆どないといえる。
２１％以下になると第１保護膜４によるブラインド効果が観測され始め、１０％以下では、ほぼ完全に不可視状態となる。
このような視認性テストからは、非照光時に表示パターンを隠すためには、第１保護膜４の透過率は２０％以下がよく、好ましくは１０％以下がよいということになる。
ただし、あまり透過率が低すぎると、照光時の表示パターンの視認性が悪化するため、１０％前後が好適といえる。
実際には、ＬＥＤ１０等のバックライトの発光輝度にもよるため、一概にはいえないが、例えば１０％前後で、照光時には表示パターンが良好に見えるような透過率を選択すべきものとなる。

以上のように本実施の形態のタッチスイッチ装置は、タッチ操作を検出するためのセンサー電極３が形成された基板２と、センサー電極３上に形成された透光性の第１絶縁層（第１保護膜４）と、少なくとも表示パターンとなる非遮光部５ｂを除き、第１絶縁層４を遮光部５ａで部分的に被覆する遮光性の第２絶縁層（第２保護膜５）を有する。そして第１保護膜４の透過率は、第２保護膜５側からのＬＥＤ１０等による照光時には、その表示パターンが基板側の表面（タッチ操作面ＳＦ）から視認され、かつ非照光時には表示パターンが基板側の表面から視認不能となる透過率とされている。

このようなタッチスイッチ装置では、適切な透過率の第１保護膜４を設けることで、非照光時に表示パターンが不可視となり、非照光時のデザイン性、美観を高めることができる。
また照光時と非照光時で、表示パターンの視認／不可視が明確であることも、タッチ操作面ＳＦの外観の向上に貢献する。
また本実施の形態では、第１保護膜４はセンサー電極３の全面を覆うことができる。従って、第１保護膜４はセンサー電極３の有効な保護膜としても機能する。

またこのようなタッチスイッチは、次のような用途に好適である。
例えば通常時は、ユーザに操作させたくない場合は、非照光として文字や記号を不可視とする。操作ＯＫのタイミングでバックライト照光を行い、文字や記号を視認させて操作を促す。このようにすることで、適切な操作タイミングをユーザにガイドすることが望ましい用途に適切となる。
また、押しても良い場所、押させたい場所を照光によりガイドすることや、各スイッチの押す順番を照光によりガイドするということも可能である。

＜２．第２の実施の形態＞

第２の実施の形態のタッチスイッチ装置の構造を図５に示す。
基本的な構造は第１の実施の形態と同様であり、指Ｆによる押圧をセンサー電極３で検出する構成とされている。
第２保護膜５は、遮光部５ａと非遮光部５ｂによるパターンとして、表示パターン（以下、区別のため「第１表示パターン」という）を形成することも同様である。

第１の実施の形態と異なる点は、センサー電極３（基板２）と第１保護膜４の間の一部に、第３絶縁層６が設けられていることである。この第３絶縁層６は、第２表示パターンを形成する。即ちセンサー電極３の面上には、第２表示パターンを形成するように第３絶縁層が形成され、その上に第１保護膜４が被膜されている。

第３絶縁層６による第２表示パターンを「ＡＢＣＤＥ」という文字であるとする。また第２保護膜５による第１表示パターンを「ＷＡＲＮＩＮＧ」という文字であるとする。
第３絶縁層６による第２表示パターン「ＡＢＣＤＥ」は、第１保護膜４よりもタッチ操作面ＳＦ側に存在するため。低透過率の第１保護膜４によるブラインド効果の影響はない。
すると、ＬＥＤ１０等のバックライトからの照光がない場合は、第１の実施の形態の説明からわかるように、第２保護膜５による第１表示パターン「ＷＡＲＮＩＮＧ」が不可視となっているため、図５Ｂのように、第２表示パターン「ＡＢＣＤＥ」のみが視認されることとなる。
一方、照光時には第１表示パターン「ＷＡＲＮＩＮＧ」も視認可能となるため、図５Ｃのように、「ＡＢＣＤＥ」「ＷＡＲＮＩＮＧ」が重畳的に表示される状態となる。

このように第２の実施の形態では、少なくとも上記第２絶縁層と上記基板の間に、表示パターンを形成する第３絶縁層６が設けられ、第２保護膜５側からの照光時には第２保護膜５の非遮光部５ｂによる第１表示パターンと、第３絶縁層６による第２表示パターンとの両方がタッチ操作面ＳＦ側から視認される。一方、非照光時には、第２保護膜５の非遮光部５ｂによる第１表示パターンが視認不能で第３絶縁層による第２表示パターンが視認される。
つまり第１表示パターンは、非点灯時には不可視であることで、第２表示パターンを含むタッチ操作面ＳＦのデザイン性、美観を向上させることができる。
一方、バックライト点灯により、第１表示パターンを表示させることができる。これによって、「ＷＡＲＮＩＮＧ」のような警告表示など、特別な表示を実行させることができる。
もちろん第１表示パターンは警告に限らず、操作ガイド、デザイン装飾、追加キー表示などであっても可能である。
また図５Ｃのように第１表示パターンと第２表示パターンと重畳的に表示させる必要もない。タッチ操作面ＳＦの面上で、第１表示パターンが視認される位置と、第２表示パターンが視認される位置が平面的に別の位置とされても良い。すると、照光時には視認される文字や記号等の表示内容が増えるというような使用態様に好適となる。
また例えばスイッチ機能を照光時と非照光時において変更する場合に、各スイッチ機能の意味を、第２表示パターンと、第１表示パターン及び第２表示パターンの組み合わせ表示とにより、それぞれ提示できるようにすることもできる。

また、第１表示パターンと第２表示パターンが異なる色で視認されるようにすることも考えられる。第２表示パターンの色は第３絶縁層を構成する材料の色により設定できる。また第１表示パターンについては、非遮光部５ｂにカラーフィルタを配置することや、ＬＥＤ１０の発光色を選択することなどで、表示色を設定可能である。
第１表示パターンと第２表示パターンを異なる色とすることで、照光時のタッチ操作面ＳＦの美観、デザイン性を向上させることもできる。またユーザに対し、注意喚起にもなるため、上記の「ＷＡＲＮＩＮＧ」のような警告表示を、赤色などで効果的に行うことも考えられる。

以上、実施の形態について説明してきたが、本発明は第１，第２の実施の形態の具体的構成に限らず、多様な変形例が考えられる。
タッチスイッチ装置としては、ＬＥＤ１０等の発光部までも一体化したユニットとしても良いし、図１のようにＬＥＤ１０等は設けない（機器製造時に配置される）ユニットとしてもよい。
また、第２保護膜５の遮光部５ａの透過率は、必ずしも０％近辺でなくてもよい。遮光部５ａの透過率は、非遮光部５ｂによる表示パターンが適切なコントラストで表現される程度であればよい。つまり遮光部５ａは、完全遮光の膜とされなくてもよい。

１ 保護フィルム、２ 基板、３ センサー電極、４ 第１保護膜、５ 第２保護膜、６ 第３絶縁層、７ 外部接続リード

Claims (4)

1. タッチ操作を検出するためのセンサー電極が形成された基板と、
   上記センサー電極上に形成された透光性の第１絶縁層と、
   少なくとも表示パターンとなる部分を除き、上記第１絶縁層を被覆する第２絶縁層と、
   を有し、
   上記第１絶縁層の透過率は、上記第２絶縁層側からの照光時には上記表示パターンが上記基板側の表面から視認され、かつ上記第２絶縁層側からの非照光時には上記表示パターンが上記基板側の表面から視認不能となる透過率とされているタッチスイッチ装置。
2. 上記第２絶縁層は、非遮光部として上記表示パターンが形成され、遮光性の膜により上記第１絶縁層を部分的に被覆する請求項１に記載のタッチスイッチ装置。
3. 上記第１絶縁層と上記基板の間に、表示パターンを形成する第３絶縁層が設けられ、
   上記第２絶縁層側からの照光時には上記第２絶縁層の表示パターンと、上記第３絶縁層による表示パターンとの両方が上記基板側の表面から視認され、
   上記第２絶縁層側からの非照光時には、上記基板側の表面から、上記第２絶縁層の表示パターンが視認不能で上記第３絶縁層による表示パターンが視認される請求項１又は請求項２に記載のタッチスイッチ装置。
4. 上記第２絶縁層の表示パターンと、上記第３絶縁層による表示パターンは、異なる色で視認される請求項３に記載のタッチスイッチ装置。

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