特許 6997874 内部キャリアシートを備えた静電容量式タッチパネルユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-21

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】内部キャリアシートを備えた静電容量式タッチパネルユニット

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20220111BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 430

G06F3/041 470

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020538519

(86)(22)【出願日】2017-09-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-18

(86)【国際出願番号】 PL2017000093

(87)【国際公開番号】W WO2019059787

(87)【国際公開日】2019-03-28

【審査請求日】2020-09-23

(73)【特許権者】

【識別番号】520101616

【氏名又は名称】メリット オートモーティヴ エレクトロニクス システムズ エス．エル．ユー

【氏名又は名称原語表記】ＭＥＲＩＴ ＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＳＹＳＴＥＭＳ Ｓ．Ｌ．Ｕ

【住所又は居所原語表記】Ａｖｉｎｇｕｄａ ｄｅ Ｔｏｒｒｅｌｌｅｓ １１／１３ Ｓａｎｔ Ｖｉｃｅｎｇ ｄｅｌｓ Ｈｏｒｔｓ ０８６２０ － Ｂａｒｃｅｌｏｎａ Ｓｐａｉｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100133503

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 一哉

(72)【発明者】

【氏名】ヴォズニアック， マレク

(72)【発明者】

【氏名】トゥカチック， マリウス

【審査官】木村 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３９０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２３６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１４７３２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－１５２９５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

制御システムの静電容量式タッチパネルユニット（１）であって、少なくとも１つの外部起動エリア（２１）でマークされたカバー（２）と、前記カバー（２）の下方で所定の距離に配置され、前記ユニットを前記制御システムの他のコンポーネントと接続するための電気インターフェースを備えた剛性支持体（４）と、前記カバーの内側で前記起動エリア（２１）の下方で前記カバーに隣接し、前記支持体（４）の前記電気インターフェースと電気的に接続された少なくとも１つの導電性の容量性領域（３８３）とを含み、前記ユニットが、導電性パターン（３８）でコーティングされ、少なくとも１つの折畳み線（Ａ）の一方の側に配置された前部（３１）と前記折畳み線（Ａ）の他方の側に配置された後部（３２）とを画定する前記少なくとも１つの折畳み線（Ａ）を有するキャリアシート（３）を含むことを特徴とし、ここで、
前記前部（３１）において、前記パターン（３８）は容量性領域（３８３）を含み、前記後部（３２）において、前記パターン（３８）は前記容量性領域（３８３）に接続された少なくとも１つの接続パッド（３８１）を含み、
前記接続パッド（３８１）は前記支持体（４）の前記電気インターフェースの接続パッド（４１）に接続され、前記キャリアシート（３）は、前記少なくとも１つの折畳み線（Ａ）に沿って折り畳まれ、前記静電容量式タッチパネルユニット（１）が組み立てられ、
前記キャリアシート（３）の前記前部（３１）および前記後部（３２）には、少なくとも１つのバックライト開口部（３７）が備えられ、前記剛性支持体（４）には、前記折り畳まれたキャリアシート（３）の前記バックライト開口部（３７）に配置された少なくとも１つの光源（４２）が備えられる、静電容量式タッチパネルユニット。

【請求項2】

前記導電性パターン（３８）が、パッド印刷、レーザ印刷、インク印刷、スプレー印刷またはスクリーン印刷プロセスにより、導電性インク、塗料またはラッカーでコーティングされることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。

【請求項3】

前記キャリアシート（３）がエラストマであることを特徴とする、請求項１または２に記載のタッチパネル。

【請求項4】

前記キャリアシート（３）が少なくとも部分的に透明であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項5】

前記キャリアシート（３）の厚さ（ｔ）が、前記カバー（２）と前記支持体（４）との間の距離（Ｔ）の半分に実質的に相当することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項6】

前記キャリアシート（３）の前記前部（３１）および前記後部（３２）が、前記折畳み線（Ａ）の領域で少なくとも１つの折畳みブリッジ（３３）で接続されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項7】

前記折畳みブリッジ（３３）の厚さが、前記キャリアシート（３）の前記前部（３１）および前記後部（３２）の厚さ（ｔ）よりも薄いことを特徴とする、請求項６に記載のタッチパネル。

【請求項8】

前記剛性支持体（４）が、前記カバー（２）に固定されたプリント回路基板の形態を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項9】

前記導電性パターン（３８）が、保護パターン（３８４）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項10】

前記少なくとも１つのバックライト開口部（３７）が、レンズ（３７１）、絞りおよび／またはフィルタ層で覆われていることを特徴とする、請求項１に記載のタッチパネル。

【請求項11】

前記キャリアシート（３）の前記前部（３１）および前記後部（３２）には、前記キャリアシート（３）が前記少なくとも１つの折畳み線（Ａ）に沿って折り畳まれている状態で、互いに一致する凸部（３５）および凹部（３６）が備えられていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項12】

前記キャリアシート（３）の前記前部（３１）および／または前記後部（３２）には、少なくとも部分的に周方向のシールフランジ（３２１）が備えられていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【請求項13】

前記少なくとも１つの光源（４２）が発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のタッチパネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御システムの静電容量式タッチパネルユニットに関し、本ユニットは、少なくとも１つの外部起動エリアでマークされたカバーと、このカバーの下方で所定の距離に配置され、前記ユニットを制御システムの他のコンポーネントと接続するための電気インターフェースを備えた剛性支持体と、前記カバーの内側で前記起動エリアの下方で前記カバーに隣接し、前記支持体の前記電気インターフェースと電気的に接続された少なくとも１つの導電性の容量性領域とを含む。

【背景技術】

【0002】

この種の静電容量式タッチパネルは、自動車産業で乗り物の様々なコンポーネントおよびサブシステムを制御するパネルとして頻繁に使用されている。それらは通常、乗り物の組立てラインで乗り物のダッシュボードに機械的に固定され、乗り物の配線に電気的に固定される、コンパクトな組立て済みユニットを形成する。この目的のために、支持体は通常、そのような組立て済みユニットを適切なスロット付きソケットと電気的に接続することを可能にする縁部を備えたプリント回路基板の形態を有しており、一方、容量性領域は通常、カバーの真下に位置する可撓性ホイルに刻印されている。

【0003】

米国特許出願公開第２０１５２６８７５６号明細書は、基板と、第１および第２の別個の分離した領域ならびに第１および第２の層の端をそれぞれ有するマイクロワイヤ層とを含むマルチエリアマイクロワイヤ構造を開示している。第２層の端は第１層の端とは異なり、第２領域は第１領域よりも大きい。１つ以上の第１マイクロワイヤ電極および１つ以上の第１接続パッドは、第１領域のマイクロワイヤ層に配置されている。１つ以上の第２マイクロワイヤ電極および１つ以上の第２接続パッドは、第２領域のマイクロワイヤ層に配置されている。各マイクロワイヤ電極は、１つ以上の電気的に接続されたマイクロワイヤを含む。各第１または第２接続パッドは、第１または第２層の端に隣接して配置され、対応する第１または第２マイクロワイヤ電極にそれぞれ電気的に接続される。一実施形態では、基板およびマイクロワイヤ層は、基板が第１領域と第２領域との間にあるように間隔領域で折り畳まれる。この実施形態では、折り畳まれた間隔部分は、切断線に沿って切断することにより切り取られる。

【0004】

米国特許出願公開第２０１７１３９５１１号明細書は、複数のセンサ電極と、センサ電極から伸びる配線と、基板に接続する接続部とを備えるセンサシートを含むタッチセンサを開示している。センサシートは、センサ電極が形成された本体部と、本体部から突出して端子を備えるテール部とで形成されている。テール部の少なくとも一部には保護層が積層されている。この保護層が積層したテール部には、センサシートが曲がって癖付けされた折曲部が形成されている。

【0005】

したがって、本発明の目的は、コスト効率が高く、製造および組立てが簡単な静電容量式タッチパネルユニットを提供することである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許出願公開第２０１５２６８７５６号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１７１３９５１１号明細書

【発明の概要】

【0007】

本発明による、冒頭で述べた種類の静電容量式タッチパネルユニットは、導電性パターンでコーティングされ、少なくとも１つの折畳み線の一方の側に配置された前部と前記折畳み線の他方の側に配置された後部とを画定する前記少なくとも１つの折畳み線を有するキャリアシートを含むことを特徴とし、ここで、前記前部において、前記パターンは容量性領域を含み、前記後部において、パターンは前記容量性領域に接続された少なくとも１つの接続パッドを含み、前記接続パッドは前記支持体の電気インターフェースの接続パッドに接続される傾向があり、前記キャリアシートは、前記少なくとも１つの折畳み線に沿って折り畳まれ、前記静電容量式タッチパネルユニットが組み立てられる。

【0008】

本発明は、接続パッドが予張力下で剛性支持体と協働し、追加のコネクタを必要としないため、特徴的な部品の数を最小限にしてコストを下げる。特定のコンポーネントは、従来のエラーが発生しやすい差込み（ホイル）コネクタを使用する必要なしに１つずつ組み立てられるため、組立ても単純な線形プロセスである。

【0009】

好ましくは、前記導電性パターンは、パッド印刷、レーザ印刷、インク印刷、スプレー印刷またはスクリーン印刷プロセスにより、導電性インク、塗料またはラッカーでコーティングされる。

【0010】

好ましくは、前記キャリアシートはエラストマであり、好ましくは少なくとも部分的に透明である。

【0011】

そのようなエラストマキャリアシートは、ゴムまたはシリコンから便利かつコスト効率よく製造することができ、さらに透明性によりバックライトを起動エリアに透過させることができる。

【0012】

好ましくは、前記キャリアシートの厚さは、前記カバーと前記支持体との間の距離の半分に実質的に相当する。

【0013】

好ましくは、前記キャリアシートの前記前部および前記後部は、前記折畳み線の領域で少なくとも１つの折畳みブリッジで接続される。

【0014】

このような場合、前記折畳みブリッジの厚さは、前記キャリアシートの前記前部および前記後部の厚さよりも薄いことが好ましい。

【0015】

好ましくは、前記剛性支持体は、前記カバーに固定されたプリント回路基板の形態を有する。

【0016】

好ましくは、前記導電性パターンは、保護パターンをさらに含む。

【0017】

好ましくは、前記キャリアシートの前記前部および前記後部には、少なくとも１つのバックライト開口部が備えられ、前記剛性支持体には、好ましくは発光ダイオードの形態で前記折り畳まれたキャリアシートの前記バックライト開口部に配置された少なくとも１つの光源が備えられる。

【0018】

このような場合、前記少なくとも１つのバックライト開口部は、レンズ、絞りおよび／またはフィルタ層で覆われていることが好ましい。

【0019】

好ましくは、前記キャリアシートの前記前部および前記後部には、前記キャリアシートが前記少なくとも１つの折畳み線に沿って折り畳まれている状態で、互いに一致する凸部および凹部が備えられる。

【0020】

好ましくは、前記キャリアシートの前記前部および／または前記後部には、少なくとも部分的に周方向のシールフランジが備えられる。

【0021】

この種のフランジは、支持層およびカバーの位置決めを容易にし、さらに水および粉塵からの保護をもたらす。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明は、添付の図面に関連して以下に記載および説明するものとする。

【図1a】本発明による静電容量式タッチパネルの概略斜視分解上面図である。

【図1b】本発明による静電容量式タッチパネルの概略斜視分解底面図である。

【図2a】展開状態の弾性支持層を外観図で示す。

【図2b】展開状態の弾性支持層を側面図で示す。

【図2c】展開状態の弾性支持層を内面図で示す。

【図2d】展開状態の弾性支持層を底面図で示す。

【図3a】折り畳まれた状態の弾性支持層を正面図で示す。

【図3b】折り畳まれた状態の弾性支持層を側面図で示す。

【図3c】折り畳まれた状態の弾性支持層を背面図で示す。

【図3d】折り畳まれた状態の弾性支持層を底面図で示す。

【図4a】展開状態の弾性支持層の概略斜視図である。

【図4b】折り畳まれた状態の弾性支持層の概略斜視図である。

【図5】静電容量式タッチパネルの別の実施形態の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明による静電容量式タッチパネルユニット１および１ａの提示された実施形態は、自力推進の乗り物の様々なコンポーネントおよびサブシステムを制御するために使用され得る。

【0024】

図１に示すように、パネルユニット１は、プラスチックカバー２、エラストマキャリアシート３およびプリント回路基板の形態の剛性支持体４を含む。カバー２のその外側には、乗り物の設定、ナビゲーション、通信などの乗り物のサブシステムの機能をオンまたはオフにしたり変更したりするために、乗り物の運転者または乗客が触れることができる概略的に示された起動エリア２１がマークされている。起動エリア２１は、触れられる（起動される）可能性のあるカバー２の領域を区別するためだけに機能するため、通常の塗料で塗装したり、エッチングしたり、エンボス加工したり、投影したり、バックライトを当てたり、照明したり、またはその他の最先端技術で既知の方法でマークしたりすることができる。

【0025】

基板４は、カバー２の取付け穴２２の内側にねじ込まれたいくつかの取付けねじ２４（図５を参照）により、基板４とカバーの内面２３との間の距離Ｔ（図５を参照）が一定となるようにカバーに固定されている。この基板４とカバー２との間の空間には、以下に説明するように、エラストマシートから成形されたエラストマキャリアシート３が配置されている。

【0026】

図２～図４に示すように、エラストマキャリアシート３は、実質的に一定の厚さｔを有し、２つの実質的に長方形の平行な部分、すなわち前部３１および後部３２の長辺から突出する２つの折畳みブリッジ３３により折畳み線Ａに沿って互いに接続されている前部３１および後部３２、を含む。

【0027】

提示された実施形態の前部３１は、カバー２の取付け穴２２にねじ込まれた取付けねじ２４を受け入れるための２つの開口部３４を含む。また、前部３１は、その内側でその表面に垂直に突出するように成形され、後部３２の内側の凹部として成形された２つの固定スロット３６と協働するように構成された２つの固定ピン３５も含む。さらに、シート３は、前部３１および後部３２の２列に配置された４対のバックライト通過開口部３７を含む。ピン３５、スロット３６および開口部３７の機能を以下に説明する。

【0028】

シート３の外側は、プリントパターン３８を形成するためのパッド印刷（タンポ印刷としても知られている）プロセスで導電性塗料がコーティングされている。前部３１では、パターン３８は、それぞれ対応するバックライト開口部３７を囲む４つのリング形状の容量性領域３８３と、容量性領域３８３の間の空間に配置された接地、保護パターン３８４とを含む。後部３２では、パターン３８は、５つの実質的に同一直線上の接続パッド３８１を含み、各接続パッド３８１は、折畳みブリッジ３３を通過する接続トラック３８２により、キャリアシート３の前部３１にコーティングされた４つの容量性領域３８３または保護パターン３８４の１つと接続されている。提示された実施形態では、（図面に関して）最も上の２つの容量性領域３８３および保護パターン３８４に対応する３つのトラック３８２は、上部折畳みブリッジ３３を通って導かれ、残りのトラックは下部折畳みブリッジ３３を通って導かれる。

【0029】

キャリアシート３は、図２ｄに示す折畳みブラケット５を使用して、折畳み線Ａに沿って組立て前に折り畳まれ、図３に示すように、前部３１または後部３２の厚さｔの合計である厚さＴを有するコンパクトなコンポーネントを形成する。折畳み操作を容易にするために、折畳みブリッジ３３の厚さは、前部３１および後部３２の領域におけるキャリアシート３の厚さｔよりも薄い。折畳み後、固定ピン３５は、折り畳まれたキャリアシート３に予張力を与える固定スロット３６に受け入れられる。

【0030】

折り畳まれたキャリアシート３は、接続パッド３８１が基板４に備えられた接続パッド４１に隣接する状態で、カバー２とプリント回路基板４との間に固定される。

【0031】

提示された実施形態では、プリント回路基板４には、カバー２の起動エリア２１に対応する４つの発光ダイオード４２が備えられている。各ダイオード４２は、折り畳まれたキャリアシート３のバックライト開口部３７に配置され、開口部３７を通して光を通過させて、カバー２の内面２３および起動エリア２１もまた照明することを可能にする。

【0032】

乗り物の運転者または乗客によるカバー２への接触は電界に影響を与え、その静電容量は容易に測定され得る。保護パターン３８４は、特にカバー２の特定の起動エリア２１間の領域における寄生容量の除去を可能にする。

【0033】

図５に示すパネル１ａの実施形態に示すように、バックライト開口部３７は、レンズ３７１で覆われてもよい。ここで、レンズ３７１は、前部３１において成形され、概略的に図示されるように、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）４２により生成される光の円錐を拡張して、起動エリア２１の照明を増加させる。明らかに、そのようなレンズ層は、各バックライト開口部３７に対して別々に構成されてもよい。さらに、パネル１ａのこの実施形態では、後部３２には、プリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）４の位置決めを容易にするシールフランジ３２１が備えられている。

【0034】

明らかに、本発明の静電容量式タッチパネルユニットは、複数のキャリアシート３を含んでもよく、各キャリアシートには、複数の前部３１と複数の後部３２とを画定する複数の折畳み線Ａが備えられてもよい。

【0035】

さらに、前記前部３１および後部３２は、折り畳まれたキャリアシート３の内側で互いに隣接する必要はなく、何らかの追加の層、特にバックライト開口部３７の領域のレンズ層によって分離されてもよい。

【0036】

また、支持体４の接続パッド４１には、導電性を高めるための任意の突起が備えられてもよい。

【0037】

したがって、本発明のこれらの実施形態および他の実施形態は、単なる例示である。図は必ずしも一定の比例で拡大縮小されたものではなく、一部の特徴が誇張または極小化されていることもある。しかしながら、これらの要素および他の要素は、本発明の精神や添付の特許請求の範囲に示した保護しようとする範囲を限定するものと解釈するべきではない。

【符号の説明】

【0038】

１ 静電容量式タッチパネルユニット
２ カバー
２１ 起動エリア
２２ 取付け穴
２３ 内面
２４ 取付けねじ
３ エラストマキャリアシート
３１ 前部
３２ 後部
３２１ シールフランジ
３３ 折畳みブリッジ
３４ 取付け開口部
３５ 固定ピン
３６ 固定スロット
３７ バックライト開口部
３７１ レンズ層
３８ プリントパターン
３８１ 接続パッド
３８２ 接続トラック
３８３ 容量性領域
３８４ 保護パターン
４ 剛性支持体（プリント回路基板）
４１ 接続パッド
４２ 光源（ＬＥＤ）
５ 折畳みブラケット

【図1a】

【図1b】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図2d】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図3d】

【図4a】

【図4b】

【図5】