CN101617378B - 触摸开关结构 - Google Patents

Abstract

一种触摸开关结构，其适于用于汽车内部设备的仪表板，该结构能够可靠地防止开关操作中的误判和检测错误。该触摸开关结构包括由具有非导电特性的材料制成的基体(2)；由导电材料制成并且形成在基体(2)的一个表面上的屏蔽电极层(4)；形成在没有形成屏蔽电极层(4)并且位于基体(2)的一个表面上的位置处的触摸检测电极(3)；以及由非导电材料制成并且至少形成在屏蔽电极层(4)和触摸检测电极(3)的连接图案(6)之间的绝缘层(5)。

Description

触摸开关结构

技术领域

本发明涉及一种电容型触摸开关结构，其通过电极之间的电容变化来感应手指或手的靠近或触摸。更具体地说，涉及能够优选地用于汽车仪表板的触摸开关结构。

背景技术

通常地，触摸开关已经广为人知，其检测人体部分对导电电极元件的触摸或靠近，并且触发期望的仪表。在这种触摸开关中，电极元件起电容感应器的作用，当人体触摸电极时，该电容感应器通过读取电极的阻抗(电容)的变化来检测触摸开关的接通/断开。

这种电容型触摸开关的实例包括：一种是通过以镀膜的形式溅射来形成电极、连接图案(布线部件)、导电薄膜等(例如，参见专利文献1)；以及一种是通过用导电油墨丝网印制来将电极、连接图案、导电薄膜等形成在基体材料上。

这种触摸开关能够用于汽车仪表板。特别地，它们能够用作诸如音频系统或空调器的接通/断开开关，以及在各种模式之间转换的选择器开关这样的汽车开关。在这种情况中，如果电极元件形成在透光的基体材料上，那么在点亮灯光的同时，该开关自身是透光的，从而增强其可视性，这使其即使在夜间也保持可用性。

[专利文献1]日本专利申请公开(Kokia)No.2005-38739

发明内容

本发明所解决的问题

然而，当将这种传统的触摸开关只是如它们本来的样子地用于汽车仪表时，存在如下所述的问题。即，当开关操作人(操作者)佩戴手套时，由于当时即使用指尖的触摸去感应电极，电极阻抗的变化也很小，所以难以感应到触摸开关上的操作。

为了解决这个问题，可以提高感应电极处的灵敏度。然而，由于对检测电路的电灵敏度的简单提高可能导致错误的检测，该错误检测是即使触摸了在除了感应电极之外的部分处的布线(连接图案)时也对开关的触摸的检测。此外，由于检测电路的电灵敏度的这种简单提高，例如当设置多个触摸开关时，相邻的触摸开关可能会有反应。

针对这样的问题做出本发明，并且其目的是提供一种触摸开关结构，其可靠地防止关于开关上的操作的误判和错误检测。

解决问题的手段

本发明的主题在于触摸开关结构，包括：由非导电材料制成的基体材料；由导电材料制成并且形成在基体材料的一个表面上的屏蔽电极层；在基体材料的没有形成屏蔽电极层的部分处的一个表面上形成的触摸检测电极；以及由绝缘材料制成并且至少形成在屏蔽电极层和触摸检测电极的连接图案之间的绝缘层。

在这种情况中，优选将所有屏蔽电极层、触摸检测电极、和绝缘层印制在基体材料上。

此外，优选将触摸检测电极经由连接图案而依次连接到检测电路、高频信号源、以及接地端，并且将屏蔽电极层连接到高频信号源。

此外，优选由片状树脂制成基体材料。

此外，优选基体材料是透光的。

本发明的优势效果

利用本发明的触摸开关结构，只有当触摸该触摸检测电极时，才可以判断该开关被触摸，因为电容仅仅在该情况下变化。因此，其仅具有简单的结构就呈现出可靠地防止误判和错误的检测的有利效果。

此外，通过由印制而形成的屏蔽电极层、触摸检测电极和绝缘层，能够实现该触摸开关自身显著的重量降低和厚度降低的另一个有利的作用。

此外，通过将触摸检测电极依次连接到检测电路、高频信号源、以及接地端，以及将屏蔽电极层连接到高频信号源，能够实现即使在检测电路的灵敏度提高时，也能可靠地防止误判和错误的检测的再一个有利的作用。

此外，由于触摸开关能够形成为复杂的、弯曲的形状，所以能够实现提高在该触摸开关能够被应用的位置中的灵活性以及增强该触摸开关的设计的有利的作用。

此外，利用透光的基体材料，能够增强可视性、可用性和设计。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的触摸开关结构的示意性平面图。

图2是根据本发明的一个实施例的触摸开关结构的示意性剖视图，其示出了图1的A-A剖视图。

附图标号说明

1触摸开关

2基体材料

3触摸检测电极

4屏蔽电极层

5绝缘层

6连接图案

7检测电路

8高频信号源

具体实施方式

下面，将参考附图，给出根据本发明的一个实施例的触摸开关结构的说明。图1是其结构的示意性平面图，而图2是图1的A-A剖视图。

在本实施例中，触摸开关1设置在汽车的内部并且主要应用于音频系统或空调器的操作面板。因此，触摸开关1的基体材料2由诸如聚碳酸酯或丙烯酸树脂的片状树脂形成。通过以这种方式将基体材料2形成为薄片，该触摸开关1能够形成为复杂的、弯曲的形状。

此外，将基体材料2形成为薄片保证了基体材料2的透光性，其可以改进可视性、可用性和设计。即，当在夜间点亮灯光时，来自设置在基体材料2的背侧上的背光灯(未示出)的光穿过基体材料2，就像触摸开关1自身发出光。以这种方式，能够改进设计、可用性等等。

在本实施例中，虽然基体材料2由树脂形成，但是只要其是非导电的，形成该基体材料2的材料决不限于树脂。

在该基体材料2的背侧(对应于图1和图2的上表面侧)上，设置有触摸检测电极(后面简称为“感应电极”)3、屏蔽电极层4和绝缘层5。借助丝网印制将这些感应电极3、保护电极4和绝缘层5形成在基体材料2上。特别地，使用含有导电材料的油墨将感应电极3和屏蔽电极层4印制在基体材料2上。此外，使用非导电油墨将绝缘层5印制在基体材料2上。

如图1和图2中所示，将屏蔽电极层4印制在除了感应电极3形成的位置之外的部分处。在形成屏蔽电极层4之后，将绝缘层5层叠在屏蔽电极层4上。如图2中所示，该绝缘层5形成在对应于感应电极3的布线部分(连接图案)6的部分处，以使绝缘层位于连接图案6和屏蔽电极层4之间。

绝缘层5可以具有大致与屏蔽电极层4大约相同的面积，并且形成为使使其覆盖屏蔽电极层4的整个上表面。

在基体材料2的没有形成屏蔽电极层4的部分上，通过涂覆形成感应电极3。而且，连接图案6形成在绝缘层5上。如图1中所示，在屏蔽电极层4和感应电极3之间形成有空隙，其防止屏蔽电极层4与感应电极3的直接接触。

结果，如图2中所示，在设置连接图案6的部分处，依次层压连接图案6、绝缘层5、屏蔽电极层4和基体材料2，在设置感应电极3的部分处，依次层压感应电极3和基体材料2，而在既没有设置连接图案6也没有设置感应电极3的部分处，依次层压屏蔽电极层4和基体材料2。

此外，如图1中所示，感应电极3经由连接图案6连接于已知的检测电路7。在检测电路7和接地端GND之间，连接有高频信号源8。另一方面，屏蔽电极层4连接在检测电路7和高频信号源8之间。

因此，当开关操作人(操作者)的指尖等从图2中的箭头的方向靠近基体材料2并且指尖触摸到感应电极3上时，可以通过检测在检测电路7和感应电极3之间的阻抗变化(电容的变化)来感应操作者的触摸，就像利用传统触摸开关的情况。

顺便提及，在本实施例中，为了即使在操作者佩戴手套时也能可靠地检测触摸开关1上的操作，提高了检测电路7的电灵敏度。在这种情况中，传统触摸开关通过读取在感应电极3与检测电路7之间引起的电容的轻微变化，可能会将不同于感应电极3的部分上的触摸，例如在屏蔽电极层4上的，误判为在感应电极3上的触摸。然而，在本实施例中，屏蔽电极层4和高频信号源8之间的直接连接抑制了感应电极3和检测电路7之间的阻抗变化，这使得能够防止错误的检测。

当触摸连接图案6时，利用设置在正常值的电灵敏度，由于由绝缘层5的存在所引起电容变化很小，所以没有触摸被感应并且因此通常不会产生误判。然而，在本实施例中，在假设操作者佩戴手套的情况下如上所述地提高检测电路7的电灵敏度，因此，利用传统触摸开关，由于即使仅具有绝缘层5也可能检测到阻抗的微小变化，所以可能产生误判。然而，在本实施例中，即使当检测到轻微的阻抗变化时，设置在绝缘层5与基体材料2之间的屏蔽电极层4也能够抑制感应电极3与检测电路7之间的阻抗的变化。即，即使在提高检测电路7的灵敏度时，也能够可靠地防止将在连接图案6上的触摸的误判为(在感应电极3上的)触摸的检测。

利用上述构造，根据本发明的一个实施例的触摸开关结构显示出在仅具有简单结构的触摸开关1的触摸操作期间，可靠地防止误判和错误的检测的有利的作用。即，当操作者的指尖等触摸到感应电极3上时，操作着的该触摸能够通过检测检测电路7与感应电极3之间的阻抗变化(电容变化)而被感应到，就像利用传统触摸开关的情况。

此外，当触摸屏蔽电极层4或连接图案6时，屏蔽电极层4与高频信号源8之间的直接连接抑制了感应电极3与检测电路7之间的阻抗变化，这使得能够防止错误的检测。

此外，由于感应电极3经由连接图案6依次连接到检测电路7、高频信号源8、以及接地端GND，并且屏蔽电极层4直接连接到高频信号源8，所以即使在提高检测电路7的灵敏度时也能够可靠地防止误判和错误的检测。

此外，由于所有触摸检测电极3、屏蔽电极层4和绝缘层5都通过印制(丝网印制)而形成在基体材料2上，所以可以实现触摸开关1自身显著的重量降低和厚度降低的另一个有利的作用。此外，由于基体材料2由片状树脂制成，并且因此，触摸开关1能够形成为复杂的、弯曲的形状，所以能够实现提高在该触摸开关能够被应用的位置处的灵活性以及提升该触摸开关的设计的有利的作用。

此外，由于基体材料2是透光的，所以通过在触摸开关1的背侧上设置背光灯等，当在在夜间点亮灯光时，能够提高可视性和可用性以及设计。

本发明绝不限于上述实施例，但只要其不背离本发明的范围，就可以对其添加各种改变。例如，虽然在上述实施例中描述了用于汽车内部的触摸开关的例子，但是没有限制在哪里使用该触摸开关。此外，在上述实施例中，虽然所有感应电极3、屏蔽电极层4和绝缘层5借助丝网印制而形成，但是它们可以通过溅射形成为镀膜。

Claims (4)

1.一种触摸开关结构，包括：

基体材料，其由非导电材料制成；

屏蔽电极层，其由导电材料制成并且形成在所述基体材料的一个表面上；

触摸检测电极，其在没有形成所述屏蔽电极层的部分处，形成在所述基体材料的一个表面上；以及

绝缘层，其由非导电材料制成并且至少形成在所述屏蔽电极层和所述触摸检测电极的连接图案之间，

其中，所述触摸检测电极经由所述连接图案而依次连接到检测电路、高频信号源以及接地端，并且

其中，所述屏蔽电极层连接到所述高频信号源。

2.根据权利要求1所述的触摸开关结构，其中

所有所述屏蔽电极层、所述触摸检测电极、以及所述绝缘层都印制在所述基体材料上。

3.根据权利要求1或2所述的触摸开关结构，其中

所述基体材料由片状树脂制成。

4.根据权利要求3所述的触摸开关结构，其中

所述基体材料是透光的。

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