JP6511643B2 - 操作表示装置およびそれを搭載した洗濯機 - Google Patents

Description

使用者が指で触れることで操作を行うタッチスイッチ方式の操作部を備えた操作表示装置に関するものである。

従来、例えば、洗濯機は、洗い、すすぎ、脱水等の各工程の制御内容を変更できるようになっており、さらにはいずれかの工程を単独に実行できるようにしている。これらの制御を行うためにマイクロコンピュータ等を含んだ制御手段を備えると共に、洗濯コースやコースの各工程の制御内容を選択するための選択スイッチといった入力手段を備え、制御状況や設定状況を表示するための操作表示装置を備えている。

また、選択スイッチにはタクトスイッチなどの機械式スイッチが用いられることが多かったが、操作パネルの表面に機械式スイッチによる複数の凹凸が生じてきた。そのため、近年、フラットデザインを実現するために機械式スイッチに換わり使用者のタッチ操作を検出するタッチスイッチが用いられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、タッチスイッチはガラス、ＡＢＳ樹脂などのパネル表面部材の裏側にタッチスイッチ検出部として検出用電極パターンを形成した電極フィルムを配置させている。両者の接触性が損なわれるとタッチスイッチの機能に悪影響を与えるため、両面粘着シートで貼り合せて接着させるか、機構部品を用いて押し付けることでパネル表面部材と電極フィルムの接着性を確保してきた。

特開平９−２７４５３６号公報

しかしながら、機構部品で押し付ける場合は隙間が生じやすく、粘着シートにより貼り合わせた際には気泡が混入することで接触性が損なわれるという課題がある。

静電容量型のタッチスイッチでは使用者の手や指がパネル表面に触れることで電極間の静電容量が変化し、その静電容量の変化を検出することでスイッチのオン、オフを判定している。

静電容量は操作パネル表面と検知電極の間に存在する物質の誘電率、厚みに影響する。静電容量は、誘電率に比例し、厚みに反比例するため、誘電率が小さく、厚みの厚い物質がパネル表面から検知電極の間に存在すると静電容量が小さくなる。その結果、使用者の指が触ったときの変化量も小さくなり感度が悪化する。感度が悪いとは、指で触った位置を正確に認識できず、水滴が付着したことによる誤検知や外部、内部ノイズによる誤検知も生じやすい状態のことを言う。

ここで、パネル表面部材として一般的に使用されるガラス、ＡＢＳ樹脂やＰＥＴ樹脂の誘電率は、それぞれガラスが９程度、ＡＢＳ樹脂、ＰＥＴ樹脂が３程度である。それに対し、空気は誘電率が１と小さく、電極フィルムをパネル表面部材に貼り付ける際に気泡が混入することは感度悪化を招き、タッチスイッチの機能に致命的な欠陥を生じさせる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、層間への気泡の混入を防ぎ、高感度、高精度のタッチスイッチ方式の操作表示装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の操作表示装置は、指で触れることで操作を行うタッチスイッチ方式の操作部を備えた操作表示装置において、複数の発光素子もしくは液晶パネルから構成され制御内容や設定内容等を操作し表示する操作表示手段は、操作を検出するタッチスイッチ検出部と、前記タッチスイッチ検出部の検出値に基づいて前記表示手段を制御する制御部と、前記操作表示手段の表面部を構成するパネル表面部材とを有し、前記タッチスイッチ検出部と前記パネル表面部材は、部分的に接着されており、前記タッチスイッチ検出部と前記パネル表面部材との非接着領域は、前記タッチスイッチ検
出部のスイッチ電極部の周辺に設けたものである。

これにより、電極フィルムとパネル表面部材を接着する際に非接着領域に気泡を逃がすことで接触性が必要なスイッチ電極部への気泡の混入を防ぎ、タッチスイッチの感度の悪化を防ぐことができる。

本発明の操作表示装置は、電極フィルムとパネル表面部材を接着する粘着シートのスイッチ電極周辺部に相当する箇所に非接着領域を設けることで高感度、高精度のタッチスイッチ方式の操作部を備えた操作表示装置を実現させることができる。

本発明の実施の形態１における洗濯機の縦断面図 同洗濯機の制御装置の概略ブロック回路図 同洗濯機の操作表示装置の操作パネルの平面図 同洗濯機の操作表示装置の操作パネルの縦断側面図 （ａ）同洗濯機の操作表示装置の透明電極フィルムの平面図（ｂ）同洗濯機の操作表示装置の透明電極フィルムのタッチ検出部の拡大平面図 同洗濯機の操作表示装置の透明両面粘着シートの接着範囲図 同洗濯機の操作表示装置の透明電極フィルムと透明樹脂部材間の空気層厚みとタッチ感度の関係を示すグラフ

第１の発明における操作表示装置は、指で触れることで操作を行うタッチスイッチ方式の操作部を備えた操作表示装置において、複数の発光素子もしくは液晶パネルから構成され制御内容や設定内容等を操作し表示する操作表示手段は、操作を検出するタッチスイッチ検出部と、前記タッチスイッチ検出部の検出値に基づいて前記表示手段を制御する制御部と、前記操作表示手段の表面部を構成するパネル表面部材とを有し、前記タッチスイッチ検出部と前記パネル表面部材は、部分的に接着されており、前記タッチスイッチ検出部と前記パネル表面部材との非接着領域は、前記タッチスイッチ検出部のスイッチ電極部の周辺に設けたことを特徴とする。これにより、貼り合せ時において、接着された部分に気泡が入ったとしても、その気泡を接着していない部分に逃がすことで、接着部分の気泡をなくすことができ、気泡が入ることでのタッチ感度悪化を防ぎ、高感度のタッチスイッチ機能を得ることができる。また、非接着領域を前記タッチスイッチ検出部のスイッチ電極部の周辺に設けたことで、特に気泡混入による影響が大きいスイッチ電極部への気泡の混入をより効果的に防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の前記非接着領域内には、前記タッチスイッチ検出部に貫通孔を設けたことを特徴とする操作表示装置とすることで、タッチスイッチ検出部の非接着領域内に貫通孔を設けているので、気泡を非接着領域に逃がした際に、その気泡を貫通孔より外に逃がすことで、空気溜りができないようにすることができる。

第３の発明は、特に、第１又は２の発明の前記操作表示装置は、使用者の指が触れたときの静電容量の変化を検出する構成とした操作表示装置とすることで、静電容量の変化を検出する場合、部材の誘電率の影響が大きく、誘電率の小さい空気層がパネル表面部材とタッチ検出部の間に混入すると大きくタッチ感度を悪化させので、非接着領域を設けることで高感度のタッチスイッチ機能を維持することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の前記操作表示装置を搭載した洗濯機とすることで、高感度のタッチスイッチ機能を有する洗濯機を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１においては、操作表示装置は、洗濯機に用いる操作表示装置を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における洗濯機の縦断面図、図２は、同洗濯機の制御装置の概略ブロック回路図である。

図１、図２において、洗濯機の上部に設けられたトップカバー１の前部に操作表示パネル２が配設されており、操作表示パネル２内部には制御装置３が収設されている。トップカバー１の略中央部には、洗濯物を投入するための投入口１０が設けられており、この投入口を開閉自在に覆う蓋１１が設けられている。

制御装置３は、洗濯兼脱水槽４およびパルセータ５を回転駆動するモータ６、洗濯兼脱水槽４および水槽７内に洗濯水を給水する給水弁８、洗濯兼脱水槽４および水槽７内の洗濯水を排水する排水弁９などの動作を制御し、洗い、すすぎ、脱水の一連の工程を逐次制御する。

制御装置３は、図２に示す構成になっており、マイクロコンピュータからなる制御回路１２と、制御回路１２からの信号によりモータ６、給水弁８、排水弁９などを制御する負荷駆動回路１３と、後述する発光ダイオード２１ｂ〜３５ｂおよびデジタル表示器４６を制御する表示駆動回路１４とを備えている。

そして、制御回路１２は、操作表示パネル２の各種のスイッチを有してなるスイッチ入力部１５からのタッチスイッチ入力信号、蓋１１の開閉を検出する蓋スイッチ１６からのスイッチ信号、水槽７内の洗濯水の水位を検知する水位センサ１７からの水位検知信号を受けるように構成されている。

スイッチ入力部１５は、タッチ検出部である検出用電極パターンを形成した透明電極フィルム１８とタッチパネル専用ＩＣ１９を搭載した静電タッチ検出回路２０から構成されており、透明電極フィルム１８と静電タッチ検出回路２０は、後述する接続用コネクタ４７（図５参照）にて電気的に接続されている。

図３は、本発明の実施の形態１における洗濯機の操作表示装置の操作パネルの平面図である。図３において、操作表示パネル２には、入力手段たる各種のスイッチ並びに表示手
段たる種々の表示器が配設されている。具体的には、操作表示パネル２の右端部に、電源を投入及び切るための電源スイッチ４９が設けられ、中央にスタート兼一時停止用のスタートスイッチ５０が設けられている。このスタートスイッチ５０の上方には、時間、推量等をデジタルで表示するデジタル表示器４６が設けられている。

また、操作表示パネル２の左半部には上から順に水位を設定する水位スイッチ２１、洗い運転時間を設定する洗いスイッチ２２、すすぎ回数を設定するすすぎスイッチ２３、脱水運転時間を設定する脱水スイッチ２４、左下部には予約運転を設定する予約スイッチ２５、節水モードを設定する節水スイッチ２６がある。右半面には各洗濯運転コースを設定するコーススイッチ２７〜３４、使用水温を設定する水温スイッチ３５が設けられている。

各種スイッチのうち、水位スイッチ２１、洗いスイッチ２２、すすぎスイッチ２３、脱水スイッチ２４、予約スイッチ２５、節水スイッチ２６、コーススイッチ２７〜３４、水温スイッチ３５は使用者の指が触れたときの静電容量の変化を検出することで使用者のタッチ操作を検出する静電容量型タッチスイッチとなっている。

このように、スイッチの大多数をタッチスイッチ化することにより操作表示パネル２はフラットデザインを実現している。また、各タッチスイッチ直下には発光ダイオードなどの表示器を配置させることで、スイッチ自体が点灯しているように表示させるデザインが可能となっており意匠性が向上している。

図４は、本発明の実施の形態１における洗濯機の操作表示装置の操作パネルの縦断側面図である。図４を用いてスイッチ入力部１５の構成について説明する。

操作表示パネル２の外郭は、透明樹脂部材３６の表面にＰＥＴフィルムからなる表示シート３７がインサート成形されており、表示シート３７は着色、印刷され、全体としては遮光性を有しているが、上記各種スイッチの対応部分は、透過性を有した表示部２１ａ〜３５ａが部分的に形成されている。透明樹脂部材３６の裏側には透明電極フィルム１８をＯＣＡと呼ばれる透明両面粘着シート３８で接着している。

各表示部２１ａ〜３５ａに対応するようにして表示器である発光素子たる発光ダイオード２１ｂ〜３５ｂが、制御基板５４上に設けられている。この制御基板５４には、発光ダイオード２１ｂ〜３５ｂのそれぞれを保護するように、発光ダイオードホルダ５１が設けられている。発光ダイオードホルダ５１には、発光ダイオード２１ｂ〜３５ｂのそれぞれに対応して、それぞれの発光ダイオード２１ｂ〜３５ｂが貫通する発光ダイオード貫通口５２が形成され、発光ダイオード貫通口５２を起点として、上方に向かうに従い広がるように略円錐形状の傾斜壁５３が透明電極フィルム１８の近傍まで延設されている。

このように、表示シート３７、透明樹脂部材３６、透明両面粘着シート３８、透明電極フィルム１８、発光ダイオード２１ｂ〜３５ｂ、制御基板５４の順で積み重ねられており、操作表示パネル２の表側からは表示シート３７、透明樹脂部材３６、透明両面粘着シート３８、透明電極フィルム１８を介して、発光ダイオードの発光を視認することができる構造になっている。

また、透明樹脂部材３６と透明電極フィルム１８の間には、透明両面粘着シート３８を設けない非接着領域３９を設けている。すなわち、非接着領域３９においては、透明樹脂部材３６と透明電極フィルム１８は接着されていない。そして、非接着領域３９内の透明電極フィルム１８には貫通孔４０が設けられている。

図５（ａ）は、本発明の実施の形態１における洗濯機の操作表示装置の透明電極フィルムの平面図、図５（ｂ）は、同洗濯機の操作表示装置の透明電極フィルムのタッチ検出部の拡大平面図である。この、図５（ａ）、（ｂ）を用いて透明電極フィルムの構成を説明する。

図５（ａ）に示すように、透明電極フィルム１８上には、スイッチ電極パターン４１、配線パターン４２が両面印刷にて形成されている。

図５（ｂ）に示すように、スイッチ電極パターン４１は、送信用電極であるＸ電極４３、受信用電極であるＹ電極４４を櫛歯状にＰＥＤＯＴと呼ばれる半透明の有機導電性ポリマーによって印刷形成され、表示シート３７に印刷された各スイッチ位置に応じて配置されている。

配線パターン４２は、Ｘ電極４３、Ｙ電極４４、それぞれ銀印刷により形成され、透明電極フィルム１８の端部より接続用コネクタ４７を通じて静電タッチ検出回路２０に電気的に接続されている。

なお、本実施の形態では、基材にはＰＥＴ基材を、スイッチ電極にはＰＥＤＯＴを、配線には銀を使用したが、それぞれガラス基材、スイッチ電極にＩＴＯと呼ばれる導電性の高い酸化インジウムスズ、配線に銀以外の導電性材料を使用しても同等の性能が得られるものである。

図６は、本発明の実施の形態１における洗濯機の操作表示装置の透明両面粘着シートの接着範囲図である。

図６において、網掛け部４８は、透明両面粘着シート３８の接着範囲を示したものである。つまり、透明両面粘着シート３８は、図示の網掛け部４８の範囲に切り抜いて成形してある。図６に示すとおり、スイッチ電極パターン４１の周辺に非接着領域３９を設けることで、透明電極フィルム１８を透明樹脂部材３６の裏側に貼り合せる際に、層間に気泡が混入することを防ぎ、仮に接着時に気泡が混入したとしても容易に気泡を非接着領域３９に押し出し、排除することができる構成となっている。

また、非接着領域３９内の透明電極フィルム１８には貫通孔４０がそれぞれ設けられており、気泡を非接着領域３９に逃がした際に、その貫通孔４０から空気が外部に輩出されることで、空気溜りができないようにすることができる。

図２の制御装置の概略ブロック回路図、図４の操作パネルの縦断側面図を用いて、タッチ操作時の検知メカニズムを説明する。透明電極フィルム１８上に形成されているスイッチ電極パターン４１のＸ電極４３とＹ電極４４間には非常に小さい静電容量成分が存在し、タッチパネル専用ＩＣ１９からはＸ電極４３に対して常にある周期で電圧パルスが繰り返して印加されている。

Ｙ電極４４には、Ｘ電極４３から印加された後に、スイッチ電極パターン４１の静電容量成分を通過した電圧が常に出力され、タッチパネル専用ＩＣ１９に電圧信号を返すことで常にスイッチ電極パターン４１の静電容量成分の変化を電圧の変化としてモニタリングしている。

使用者が表示シート３７を触ると、使用者の指から表示シート３７、透明樹脂部材３６、透明両面粘着シート３８、透明電極フィルム１８の間で電気的に繋がり、使用者の持つ静電容量成分（一般的には１００〜１５０ｐＦ程度）に電気が流れ、Ｙ電極４４を通して
タッチパネル専用ＩＣ１９で検出している電圧が変化し、変化に応じてタッチパネル専用ＩＣ１９内のタッチ信号レベルが変化する。タッチパネル専用ＩＣ１９にはタッチ操作を判定する閾値Ｓが設定されており、タッチ信号レベルが閾値Ｓを超えるか否かで、タッチ操作の有無を確定し、確定信号を制御回路１２に通信する。

透明両面粘着シート３８と透明樹脂部材３６の間に気泡が混入した場合、上記透明電極フィルム１８上に形成されているスイッチ電極パターン４１のＸ電極４３とＹ電極４４間の静電容量が小さくなる。その結果、使用者が表示シート３７を触った際のタッチパネル専用ＩＣで検知している電圧変化量が小さくなり、タッチ信号レベルが閾値Ｓを超えなくなり、使用者がタッチスイッチに触れているにも関わらず、確定信号が送られないため所望の動作が行われないという機能不全が発生する。

図７は、本発明の実施の形態１における洗濯機の操作表示装置の透明電極フィルム１８と透明樹脂部材３６間の空気層厚みとタッチ感度の関係を示すグラフである。図７において、横軸は透明電極フィルム１８と透明樹脂部材３６間の空気層厚みを、縦軸はタッチ信号レベルを表し、図中の点線は閾値Ｓを表す。

図７に示すように、透明電極フィルム１８と透明樹脂部材３６間の空気層厚みが厚くなるほどタッチ信号レベルは低下していき、タッチ操作時の応答性、検知精度は悪化していく。そして、厚みが０．４ｍｍを超えるとタッチ信号レベルは閾値Ｓ以下となり、スイッチは全く効かなくなることが確認された。

上記現象は閾値Ｓを下げることで改善されるが、閾値Ｓを下げると、例えば水滴や洗剤水が付着した際に指が触れた状態であると誤検知したり、機内、機外のノイズの影響による誤動作が発生する可能性が高くなる。

このように、高感度、高精度のタッチスイッチ方式の操作表示装置を実現するためには、電極フィルムとパネル表面部材間に誘電率の低い空気層が入ることは好ましくない。しかしながら、本実施の形態によれば、前述のように透明両面粘着シート３８のスイッチ電極部周辺に非接着領域３９を設けることで気泡の混入を防ぎ、仮に接着時に気泡が混入したとしても容易に気泡を非接着領域３９に押し出し、排除することができるようになり、高感度、高精度のタッチスイッチ方式の操作表示装置を実現することができる。

本実施の形態においては、表示器には、発光ダイオードを用いたが、発光ダイオードの代わりに、液晶パネルを用いても同等の効果を奏することができるものである。

以上のように、本発明にかかる操作表示装置は、高感度、高精度のタッチスイッチ方式の操作部を実現することができ、タッチスイッチ方式の操作部を備えた操作表示装置として有用であり、洗濯機等の家庭用電気機器に適用できる。

１ トップカバー
２ 操作表示パネル
３ 制御装置
４ 洗濯兼脱水槽
５ パルセータ
６ モータ
７ 水槽
８ 給水弁
９ 排水弁
１０ 投入口
１１ 蓋
１２ 制御回路
１３ 負荷駆動回路
１４ 表示駆動回路（制御部）
１５ スイッチ入力部
１６ 蓋スイッチ
１７ 水位センサ
１８ 透明電極フィルム（タッチスイッチ検出部）
１９ タッチパネル専用ＩＣ
２０ 静電タッチ検出回路
２１ａ〜３５ａ 表示部
２１ｂ〜３５ｂ 発光ダイオード
３６ 透明樹脂部材（パネル表面部材）
３７ 表示シート
３８ 透明両面粘着シート
３９ 非接着領域
４０ 貫通孔
４１ スイッチ電極パターン
４２ 配線パターン
４３ Ｘ電極（送信用）
４４ Ｙ電極（受信用）
４６ デジタル表示器
４７ 接続用コネクタ
４８ 網掛け部
４９ 電源スイッチ
５０ スタートスイッチ
５１ 発光ダイオードホルダ
５２ 発光ダイオード貫通口
５３ 傾斜壁
５４ 制御基板

Claims (4)

1. 指で触れることで操作を行うタッチスイッチ方式の操作部を備えた操作表示装置において、複数の発光素子もしくは液晶パネルから構成され制御内容や設定内容等を操作し表示する操作表示手段は、操作を検出するタッチスイッチ検出部と、前記タッチスイッチ検出部の検出値に基づいて前記表示手段を制御する制御部と、前記操作表示手段の表面部を構成するパネル表面部材とを有し、前記タッチスイッチ検出部と前記パネル表面部材は、部分的に接着されており、前記タッチスイッチ検出部と前記パネル表面部材との非接着領域は、前記タッチスイッチ検出部のスイッチ電極部の周辺に設けたことを特徴とする操作表示装置。
2. 前記非接着領域内には、前記タッチスイッチ検出部に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の操作表示装置。
3. 前記操作表示装置は、使用者の指が触れたときの静電容量の変化を検出する構成とした請求項１又は２に記載の操作表示装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作表示装置を搭載した洗濯機。

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